KR20200056986A - 정전 척 장치 - Google Patents

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마사키 오자키
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스미토모 오사카 세멘토 가부시키가이샤
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Abstract

웨이퍼의 면내의 에칭이 불균일하게 되어 버리는 것을 경감한다. 정전 척 장치는, 시료를 재치하는 시료 재치면을 가짐과 함께 정전 흡착용 제1 전극을 갖는 정전 척부와, 정전 척부에 대하여 시료 재치면과는 반대측에 재치되어 정전 척부를 냉각하는 냉각 베이스부와, 정전 척부와 냉각 베이스부를 접착하는 접착층을 구비하고, 냉각 베이스부는, RF 전극인 제2 전극의 기능을 갖고 있으며, 정전 척부와 냉각 베이스부와의 사이에, RF 전극 혹은 LC 조정용 제3 전극을 갖고 있고, 제3 전극은, 정전 척부 및 냉각 베이스부와 접착되고, 냉각 베이스부와는 절연되어 있다.

Description

정전 척 장치
본 발명은, 정전 척 장치에 관한 것이다.
본원은, 2017년 9월 29일에, 일본에 출원된 특원 2017-189720호에 근거하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.
반도체 장치의 제조에 있어서, 밀폐 가능한 처리 챔버 내에 플라즈마를 발생시켜, 반도체 웨이퍼 등의 피처리 기판의 처리를 행하는 플라즈마 에칭 장치가 알려져 있다. 플라즈마 에칭 장치에 있어서는, 웨이퍼의 면내에 있어서의 에칭 속도의 균일성 및 에칭 방향의 균일성이 요구된다. 그러나, 플라즈마 에칭 장치에 있어서, 에칭 속도 및 에칭의 방향은, 플라즈마 내의 전기장의 강도 및 전기력선의 방향의 영향을 받을 수 있다. 그 때문에, 플라즈마 에칭 장치의 웨이퍼의 면내에 있어서의 에칭 속도 및 에칭 방향의 균일성이 저하되어 버리는 경우가 있다.
3차원 NAND 플래시·메모리의 메모리 홀 등에 있어서는, 절연층 및 전극층의 다층막의 심공(深孔)의 에칭을 필요로 하며, 웨이퍼의 면내에서의 에칭 속도와 홀의 수직성이 특히 중요해진다.
플라즈마 에칭 장치에 있어서, 웨이퍼의 면내에 있어서의 에칭 속도 및 에칭 방향의 불균일성의 문제를 개선하기 위한 기술로서, 기판을 재치하는 받침대에 전극을 마련하고 웨이퍼의 면내에 고주파의 전력을 인가함으로써 웨이퍼의 면내의 에칭 속도 및 에칭 방향의 균일성의 향상을 도모하는 플라즈마 처리 장치가 알려져 있다(특허문헌 1 참조).
일본 공개특허공보 2011-35266호
그러나, 상기의 플라즈마 처리 장치에 있어서는, 바이어스 분포 제어용 전극에 인가된 고주파 전압에 의하여, 부분적으로 가속 전압의 조정을 하더라도, 정전 척용 전극 내를 고주파 전류가 이동하고, 정전 척용 전극으로 면내의 전압 구배가 완화되어, 충분한 효과를 발현할 수 없는 문제점을 갖고 있었다.
또, 정전 척부에 웨이퍼를 정전 흡착하는 전극과, 바이어스 분포 제어용 전극을 설치할 필요가 있으며, 결과적으로 정전 척부가 두꺼워져, 정전 척부의 고주파 투과성이 저하되는 문제점도 갖고 있었다.
본 발명은 상기의 점을 감안하여 이루어진 것이며, 웨이퍼의 면내의 에칭이 불균일하게 되어 버리는 것을 경감시킬 수 있는 정전 척 장치를 제공한다.
본 발명은 상기의 과제를 해결하기 위하여 이루어진 것이며, 본 발명의 일 양태는, 시료를 재치하는 시료 재치면을 가짐과 함께 정전 흡착용 제1 전극을 갖는 정전 척부와, 상기 정전 척부에 대하여 상기 시료 재치면과는 반대측에 재치되어 상기 정전 척부를 냉각하는 냉각 베이스부와, 상기 정전 척부와 상기 냉각 베이스부를 접착하는 접착층을 구비하며, 상기 냉각 베이스부는, RF 전극인 제2 전극의 기능을 갖고 있고, 상기 정전 척부와 상기 냉각 베이스부와의 사이에, RF 전극 혹은 LC 조정용 제3 전극을 갖고 있으며, 상기 제3 전극은, 상기 정전 척부 및 상기 냉각 베이스부와 접착되고, 상기 냉각 베이스부와는 절연되어 있는, 정전 척 장치이다.
또, 본 발명의 일 양태는, 상기에 기재된 정전 척 장치에 있어서, 상기 제3 전극은, 유기계의 절연 재료로 둘러싸여 있다.
또, 본 발명의 일 양태는, 상기에 기재된 정전 척 장치에 있어서, 상기 제3 전극은 상기 시료 재치면과 상기 냉각 베이스부와의 사이에 마련된다.
또, 본 발명의 일 양태는, 상기에 기재된 정전 척 장치에 있어서, 상기 제3 전극은, 유기 재료로 상기 정전 척부와 접착되어 있다.
또, 본 발명의 일 양태는, 상기에 기재된 정전 척 장치에 있어서, 상기 제3 전극은, 비자성 재료로 이루어진다.
또, 본 발명의 일 양태는, 상기에 기재된 정전 척 장치에 있어서, 상기 제3 전극은, 5μm 이상 500μm 이하의 두께를 갖는 금속박이다.
또, 본 발명의 일 양태는, 상기에 기재된 정전 척 장치에 있어서, 상기 정전 척부와 상기 냉각 베이스부와의 사이에, RF 전극 혹은 LC 조정용 제4 전극을 갖고 있으며, 상기 제4 전극은, 상기 정전 척부 및 상기 냉각 베이스부와 접착되고, 상기 냉각 베이스부와는 절연되어 있다.
또, 본 발명의 일 양태는, 상기에 기재된 정전 척 장치에 있어서, 상기 제4 전극은, 유기계의 절연 재료로 둘러싸여 있다.
또, 본 발명의 일 양태는, 상기에 기재된 정전 척 장치에 있어서, 상기 시료 재치면의 주위이며 상기 시료 재치면보다 오목한 오목부에, 상기 시료 재치면의 주위를 둘러싸는 원환상의 구조물을 설치하는 구조물 설치면을 갖고, 상기 제4 전극은 상기 구조물 설치면과 상기 냉각 베이스부와의 사이에 마련된다.
또, 본 발명의 일 양태는, 상기에 기재된 정전 척 장치에 있어서, 상기 제4 전극은, 유기 재료로, 상기 정전 척부와 접착되어 있다.
또, 본 발명의 일 양태는, 상기에 기재된 정전 척 장치에 있어서, 상기 제4 전극은, 비자성 재료로 이루어진다.
또, 본 발명의 일 양태는, 상기에 기재된 정전 척 장치에 있어서, 상기 제4 전극은, 5μm 이상 500μm 이하의 두께를 갖는 금속박이다.
또, 본 발명의 일 양태는, 상기에 기재된 정전 척 장치에 있어서, 상기 제3 전극과 상기 제4 전극의 합계의 수는 1 이상이다.
또, 본 발명의 일 양태는, 상기에 기재된 정전 척 장치에 있어서, 상기 제3 전극과 상기 제4 전극과의 사이는, 절연성 유기 재료로 절연되어 있다.
또, 본 발명의 일 양태는, 상기에 기재된 정전 척 장치에 있어서, 상기 제1 전극의 면 저항값이 1.0Ω/□보다 크고 1.0×1010Ω/□보다 작으며, 상기 제1 전극의 두께가 0.5μm보다 두껍고 50μm보다 얇다.
여기에서, 면 저항값의 단위는 Ω/□(스퀘어당 옴)로 하며, 이하에 있어서도 마찬가지이다.
본 발명에 의하면, 웨이퍼의 면내의 에칭이 불균일하게 되어 버리는 것을 경감시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시형태의 정전 척 장치의 일례를 나타내는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시형태의 정전 척 장치의 전극의 일례를 나타내는 평면도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시형태의 정전 척 장치의 제1 변형예를 나타내는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시형태의 정전 척 장치의 일례를 나타내는 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시형태의 정전 척 장치의 제1 변형예를 나타내는 단면도이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시형태의 정전 척 장치의 제2 변형예를 나타내는 단면도이다.
도 7은 도 1의 절연 접착층(3)의 확대도이다.
도 8은 도 4의 절연 접착층(213)의 확대도이다.
도 9는 도 3의 절연 접착층(113)의 확대도이다.
도 10은 도 5의 절연 접착층(313)의 확대도이다.
도 11은 도 6의 절연 접착층(413)의 확대도이다.
(제1 실시형태)
이하, 도면을 참조하면서 본 발명의 제1 실시형태에 대하여 자세하게 설명한다. 도 1은, 본 실시형태에 관한 정전 척 장치(1)의 일례를 나타내는 단면도이다. 도 2는, 본 실시형태에 관한 정전 척 장치(1)의 전극의 일례를 나타내는 평면도이다. 정전 척 장치(1)는, 정전 척부(2)와, 절연 접착층(3)과, 냉각 베이스부(4)를 구비한다. 여기에서, 정전 척 장치(1)에 고정된 좌표계를, 3차원 직교 좌표계 X, Y, Z로 한다. 여기에서, 3차원 직교 좌표계 X, Y, Z의 X축은, 수평 방향으로 평행한 방향이며, Z축은, 연직 방향 상향이다. 상향이란 Z축의 정(正)의 방향이다.
정전 척부(2)와, 절연 접착층(3)과, 냉각 베이스부(4)는, 원주상의 형상이다. 정전 척부(2)는, 절연 접착층(3)을 사이에 두고 냉각 베이스부(4)의 위에 설치된다. 정전 척부(2)와, 절연 접착층(3)과, 냉각 베이스부(4)는, 정전 척 장치(1)를 상방에서 아래로 보았을 때에 바닥면의 원의 중심이 중첩되도록 접착되어 있다.
(정전 척부)
정전 척부(2)는, 정전 척 장치(1)를 상방에서 아래로 보았을 때에, 도 2에 나타내는 바와 같이 원판상이다. 정전 척부(2)는, 재치판(22)과, 웨이퍼 정전 흡착용 전극(23)과, 지지판(24)을 갖는다. 재치판(22)과, 지지판(24)은 일체화되어 있다.
재치판(22)은, 원판상의 상면인 시료 재치면(21a)을 갖고 있다.
시료 재치면(21a)은, 상면에 반도체 웨이퍼 등의 판상 시료를 재치하는 면이다. 시료 재치면(21a)에는, 직경이 판상 시료의 두께보다 작은 돌기부(도시하지 않음)가 복수 소정의 간격으로 형성되어, 이들 돌기부가 판상 시료를 지지한다.
지지판(24)은, 하면에 있어서 절연 접착층(3)과 접한다. 여기에서 하향이란 Z축의 부(負)의 방향이다.
정전 척부(2)의 두께는, 일례로서 0.7mm 이상이며 또한 5.0mm 이하로 형성되어 있다. 예를 들면, 정전 척부(2)의 두께가 0.7mm를 하회(下回)하면, 정전 척부(2)의 기계적 강도를 확보하는 것이 어려워진다. 정전 척부(2)의 두께가 5.0mm를 상회(上回)하면, 정전 척부(2)의 열 용량이 커져, 재치되는 판상 시료의 열 응답성이 열화한다. 다만, 여기에서 설명한 각 부의 두께는 일례이며, 상기한 범위에 한정하는 것은 아니다.
재치판(22) 및 지지판(24)은, 중첩시킨 면의 형상을 동일하게 하는 원판상의 것이며, 산화 알루미늄-탄화 규소(Al2O3-SiC) 복합 소결체, 산화 알루미늄(Al2O3) 소결체, 질화 알루미늄(AlN) 소결체, 산화 이트륨(Y2O3) 소결체 등의 기계적인 강도를 갖고, 또한 부식성 가스 및 그 플라즈마에 대한 내구성을 갖는 절연성의 세라믹스 소결체로 이루어진다.
웨이퍼 정전 흡착용 전극(23)은, 정전 척부(2)의 원판의 내주부에 있어서, 재치판(22)과 지지판(24)과의 사이에 마련된다. 웨이퍼 정전 흡착용 전극(23)은, 도 2에 나타내는 바와 같이 원판상의 전극이다.
웨이퍼 정전 흡착용 전극(23)은, 전하를 발생시켜 정전 흡착력으로 판상 시료를 고정시키기 위한 정전 척용 전극으로서 이용되는 것으로, 그 용도에 따라, 그 형상이나, 크기가 적절히 조정된다. 웨이퍼 정전 흡착용 전극(23)은, 웨이퍼 정전 흡착용 전극핀(25)에 의하여 지지된다. 웨이퍼 정전 흡착용 전극핀(25)은, 정전 척부(2)의 원판의 외주부에 구비된다. 웨이퍼 정전 흡착용 전극(23)은, 웨이퍼 정전 흡착용 전극핀(25)을 통하여, 후술하는 취출 전극 단자(41)와 접속되어 있다. 도 1에서는, 웨이퍼 정전 흡착용 전극(23)이 단수의 단극 구조인 경우에 대하여 설명했지만, 웨이퍼 정전 흡착용 전극(23)은 복수의 쌍극 구조여도 된다. 웨이퍼 정전 흡착용 전극(23)이 복수의 쌍극 구조인 경우에 대해서는, 도 3을 참조하여 후술한다.
웨이퍼 정전 흡착용 전극(23)은, 산화 알루미늄-탄화 탄탈럼(Al2O3-Ta4C5) 도전성 복합 소결체, 산화 알루미늄-텅스텐(Al2O3-W) 도전성 복합 소결체, 산화 알루미늄-탄화 규소(Al2O3-SiC) 도전성 복합 소결체, 질화 알루미늄-텅스텐(AlN-W) 도전성 복합 소결체, 질화 알루미늄-탄탈럼(AlN-Ta) 도전성 복합 소결체, 산화 이트륨-몰리브데넘(Y2O3-Mo) 도전성 복합 소결체 등의 도전성 세라믹스, 혹은 텅스텐(W), 탄탈럼(Ta), 몰리브데넘(Mo) 등의 고융점 금속에 의하여 형성되는 것이 바람직하다.
웨이퍼 정전 흡착용 전극핀(25)은, 예를 들면 웨이퍼 정전 흡착용 전극(23)과 동 재의 도전성 세라믹 등에 의하여 형성된다.
플라즈마 에칭 장치에 있어서, 에칭 속도 및 에칭의 방향은, 정전 척부(2)의 시료 재치면(21a) 상의 플라즈마에 의하여 여기된 에칭 가스 밀도, 전기장의 강도 및 전기력선의 방향에 영향을 받는다. 시료 재치면(21a) 상의 전기장의 강도 및 전기력선의 방향이 면 상에 있어서 불균일한 경우, 에칭 속도 및 에칭의 방향은 불균일해질 수 있다.
시료 재치면(21a)에 있어서, 단위 체적당 여기 에칭 가스 밀도가, 내주 부분이 외주 부분에 비하여 적은 경우, 시료 재치면(21a)에 있어서 내주 부분이 외주 부분보다 에칭 속도는 느려진다.
이 경우, 내주부의 시스 전압을 높게 하고, 이온의 가속 전압을 높게 함으로써, 시료 재치면(21a)의 면내에서의 에칭 속도를 균일하게 할 수 있다.
웨이퍼 정전 흡착용 전극(23)의 면 저항값은, 1.0Ω/□보다 크고 1.0×1010Ω/□보다 작다. 웨이퍼 정전 흡착용 전극(23)의 면 저항값이 작으면, 웨이퍼 정전 흡착용 전극(23) 내를 횡 방향으로 RF 전류가 흘러, 웨이퍼 정전 흡착용 전극(23) 내는 동 전위가 된다.
웨이퍼 정전 흡착용 전극(23) 내가 동 전위가 되는 경우, 후술하는 RF 전극 또는 LC 조정용 제3, 제4 전극의 효과는 억제되어 버린다.
이 제3, 제4 전극은, 정전 척부(2)의 시료 재치면(21a) 상의 에칭 속도가 불균일하게 되어 버리는 것을 경감시키기 위하여 마련되지만, 웨이퍼 정전 흡착용 전극(23)을 RF 전류가 횡 방향으로 흐르기 때문에, 제3, 제4 전극의 효과가 충분히 얻어지지 않게 되는 경우가 있다.
정전 척 장치(1)에서는, 웨이퍼 정전 흡착용 전극(23)의 면 저항값을 크게 함으로써, 웨이퍼 정전 흡착용 전극(23) 내를 횡 방향으로 전류가 흐르는 것을 억제할 수 있다.
또, 웨이퍼 정전 흡착용 전극(23)으로 인하여 후술할 RF 전극 혹은 LC 조정용 제3 전극(시료 탑재면 조정 전극)(51a)의 효과가 저하되는 경우가 있다. 정전 척 장치(1)에서는, 웨이퍼 정전 흡착용 전극(23)의 면 저항값을 크게 함으로써, RF 전극 혹은 LC 조정용 제3 전극(시료 탑재면 조정 전극)(51a)의 효과가 저하되는 것을 경감시킬 수 있다.
웨이퍼 정전 흡착용 전극(23)의 두께는 0.5μm보다 두껍고 50μm보다 얇다. 이와 같은 두께의 웨이퍼 정전 흡착용 전극(23)은, 스퍼터링법이나 증착법 등의 성막법, 혹은 스크린 인쇄법 등의 도공법에 의하여 용이하게 형성할 수 있다.
웨이퍼 정전 흡착용 전극(23)의 두께가 0.1μm를 하회하면, 충분한 도전성을 확보하는 것이 어려워진다. 웨이퍼 정전 흡착용 전극(23)의 두께가 100μm를 초과하면, 웨이퍼 정전 흡착용 전극(23)과 재치판(22)과의 사이의 열 팽창률차, 및 웨이퍼 정전 흡착용 전극(23)과 지지판(24)과의 사이의 열 팽창률차에 기인하여, 웨이퍼 정전 흡착용 전극(23)과 재치판(22)과의 접합 계면, 및 웨이퍼 정전 흡착용 전극(23)과 지지판(24)과의 접합 계면에 박리 혹은 크랙이 생성되기 쉬워진다.
(절연 접착층)
절연 접착층(3)은, 냉각 베이스부(4)를 정전 척부(2)의 하면에 첩부한다. 절연 접착층(3)은, 상방부터 순서대로, 제1 절연 접착층(31)과, 제2 절연 접착층(32)과, 제3 절연 접착층(33)으로 이루어진다.
제1 절연 접착층(31)과, 제2 절연 접착층(32)과, 제3 절연 접착층(33)은, 유기계의 절연 재료에 의하여 형성된다. 제1 절연 접착층(31)과, 제2 절연 접착층(32)과, 제3 절연 접착층(33)은, 단일의 재료에 의하여 형성되어도 되고, 상이한 재료에 의하여 형성되어도 된다.
제1 절연 접착층(31)과, 제2 절연 접착층(32)과, 제3 절연 접착층(33)은, 폴리이미드 수지, 에폭시 수지, 실리콘 수지 등의 내열성 및 절연성을 갖는, 젤상, 또는 시트상, 또는 필름상의 접착성 수지에 의하여 형성되는 것이 바람직하다.
정전 척부(2)와 냉각 베이스부(4)가 열 팽창차를 갖는 경우, 절연 접착층(3)은, 고무 탄성을 갖는 재료가 바람직하고, 실리콘 수지여도 된다. 실리콘 수지에는, 열 전도성 필러가 첨가되어도 된다.
제1 절연 접착층(31)과, 제2 절연 접착층(32)과, 제3 절연 접착층(33)이 상이한 재료에 의하여 형성되는 경우, 제1 절연 접착층(31)과, 제2 절연 접착층(32)과, 제3 절연 접착층(33)은, 고무 탄성을 갖는 재료와, 탄성률이 높은 재료로 형성되어도 된다.
RF 전극 혹은 LC 조정용 제3 전극(시료 탑재면 조정 전극)(51a)과 냉각 베이스부와의 사이에는, 양자의 절연성을 향상시키기 위하여, 접착층 이외에 폴리이미드 등의 내전압이 높은 시트를 개재해도 된다.
제2 절연 접착층(32)은, RF 전극 혹은 LC 조정용 제3 전극(시료 탑재면 조정 전극)(51a)을, 절연 접착층(3)의 원판의 내주 부분에 있어서 갖는다. 절연 접착층(3)은, 제3 전극(시료 탑재면 조정 전극)(51a)을 내부에 갖는다. 즉, 제3 전극(시료 탑재면 조정 전극)(51a)은, 유기계의 절연 재료인 절연 접착층(3)에 의하여 둘러싸여 있다. 또, 제3 전극(시료 탑재면 조정 전극)(51a)은, 유기계의 절연 재료인 절연 접착층(3)을 접착제로 하여, 정전 척부(2)와 접착되어 있다. 제3 전극(시료 탑재면 조정 전극)(51a)은, 유기계의 절연 재료인 절연 접착층(3)으로 냉각 베이스부(4)와 절연되어 접착되어 있다.
제3 전극(시료 탑재면 조정 전극)(51a)은, 제3 절연 접착층(33)에 의하여 냉각 베이스부(4)에 접착된 상태에 있어서 접착 경화한 후에, 제2 절연 접착층(32) 및 제1 절연 접착층(31)에 의하여 정전 척부(2)에 접착되어도 된다.
그 경우, 제3 절연 접착층(33)은 절연성의 시트 접착제라고 하고, 제2 절연 접착층(32) 및 제1 절연 접착층(31)은, 제3 절연 접착층(33)보다 유연성이 향상된 유기계 접착제라고 한다.
제3 전극(시료 탑재면 조정 전극)(51a)은, 제1 절연 접착층(31)에 의하여 정전 척부(2)에 접착된 상태에 있어서 접착 경화한 후에, 제2 절연 접착층(32) 및 제3 절연 접착층(33)에 의하여 냉각 베이스부(4)에 접착되어도 된다.
그 경우, 제1 절연 접착층(31)은 절연성의 시트 접착제라고 하고, 제2 절연 접착층(32) 및 제3 절연 접착층(33)은, 제1 절연 접착층(31)보다 유연성이 향상된 유기계 접착제라고 한다.
본 실시형태에 관한 정전 척 장치(1)에서는, 제3 전극(시료 탑재면 조정 전극)(51a)이, 유기계의 절연 재료인 절연 접착층(3)으로 냉각 베이스부(4)와 절연되어 접착되어 있기 때문에, 정전 척부(2)의 열 팽창 계수와 냉각 베이스부(4)의 열 팽창 계수와의 차에 의하여 발생하는 내구성의 열화를 완화할 수 있다.
또, 정전 척 장치(1)에서는, 제3 전극(시료 탑재면 조정 전극)(51a)은, 유기계의 절연 재료인 절연 접착층(3)에 의하여 둘러싸여 있기 때문에, 제3 전극(시료 탑재면 조정 전극)(51a)의 측면으로부터의 방전을 억제할 수 있다.
제3 전극(시료 탑재면 조정 전극)(51a)은, 비자성 재료로 이루어지는 원판상의 전극이다. 제3 전극(시료 탑재면 조정 전극)(51a)은, 5μm 이상 500μm 이하의 두께를 갖는 금속박이다. 제3 전극(시료 탑재면 조정 전극)(51a)은, 10μm 이상 200μm 이하의 두께를 갖는 것이 바람직하다.
제3 전극(시료 탑재면 조정 전극)(51a)은, 비자성의 금속 재료에 의하여 형성되는 것이 바람직하다. 제3 전극(시료 탑재면 조정 전극)(51a)은, 정전 척부(2)와 열 팽창률이 유사한 타이타늄(Ti)이나 나이오븀(Nb) 등이 바람직하다.
제3 전극(시료 탑재면 조정 전극)(51a)과 접속되어 있는 취출 전극 단자(43)가 접속되어 있는 부분의 전류값이 크기 때문에, 제3 전극(시료 탑재면 조정 전극)(51a)과 취출 전극 단자(43)는, 용접 혹은 땜납 등에 의하여 접속되어 있는 것이 바람직하다. 용접 혹은 땜납 등에 의한 접속에 의하여 접속 부분의 저항은 낮아진다. 또, 제3 전극(시료 탑재면 조정 전극)(51a)과 취출 전극 단자(43)는, 동일한 재료에 의하여 형성되는 것이 바람직하다.
본 실시형태에 관한 정전 척 장치(1)에서는, 제3 전극(시료 탑재면 조정 전극)(51a)은 비자성 재료로 이루어지기 때문에, 제3 전극(시료 탑재면 조정 전극)(51a)에 있어서 RF 전류의 손실이 적고, 제3 전극(시료 탑재면 조정 전극)(51a) 상의 전위가 불균일하게 되어 버리는 것을 완화할 수 있다.
또, 제3 전극(시료 탑재면 조정 전극)(51a)은, 5μm 이상 200μm 이하의 두께를 갖는 금속박인 것 역시, 제3 전극(시료 탑재면 조정 전극)(51a)에 있어서 RF의 손실 및 발열이 적어, 제3 전극(시료 탑재면 조정 전극)(51a) 상의 전위가 불균일하게 되어 버리는 것을 완화하는 효과를 나타낸다.
제1 절연 접착층(31)과, 제2 절연 접착층(32)과, 제3 절연 접착층(33)은, 절연 접착층(3)의 원판의 외주 부분에 있어서 제3 전극(시료 탑재면 조정 전극)(51a)과 중첩되지 않도록 도전성 접착층(34)을 갖는다. 제1 절연 접착층(31)과, 제2 절연 접착층(32)과, 제3 절연 접착층(33)은, 도전성 접착층(34)의 주위를 덮어 형성된다. 도전성 접착층(34)은, 웨이퍼 정전 흡착용 전극핀(25)을 취출 전극 단자(41)에 첩부한다. 도전성 접착층(34)은, 유연성과 내전성을 갖는 실리콘계의 도전성 접착제에 의하여 형성되는 것이 바람직하다.
또, 제3 절연 접착층(33)은, 절연 접착층(3)의 원판의 내주 부분에 있어서 제3 전극(시료 탑재면 조정 전극)(51a)과 중첩되도록 취출 전극 단자(43)를 갖는다. 제3 절연 접착층(33)은, 취출 전극 단자(43)의 주위를 덮어 형성된다.
(냉각 베이스부)
냉각 베이스부(4)는, 정전 척부(2)를 원하는 온도로 조정하기 위한 것으로, 두께가 있는 원판상의 것이다. 냉각 베이스부(4)로서는, 예를 들면, 그 내부에 물을 순환시키는 유로가 형성된 수랭 베이스 등이 바람직하다.
냉각 베이스부(4)는, 콘덴서와 코일을 포함하는 매칭 박스(C9)를 통하여 고주파 전원(C10)에 접속된다. 고주파 전원(C10)은, 냉각 베이스부(4)에 바이어스 전압용 RF(Radio Frequency) 전압을 인가한다.
즉, 냉각 베이스부(4)는, RF 전극으로서의 기능을 갖고 있다. 고주파 전원(C10)은, 어스(C11)에 의하여 접지되어 있다.
냉각 베이스부(4)를 구성하는 재료로서는, 열 전도성, 도전성, 가공성이 우수한 금속, 또는 이들 금속을 포함하는 복합재이면 특별히 제한은 없고, 예를 들면, 알루미늄(Al), 알루미늄 합금, 구리(Cu), 구리 합금, 스테인리스강(SUS), 타이타늄(Ti) 등이 적합하게 이용된다.
냉각 베이스부(4) 중 적어도 플라즈마에 노출되는 면은, 알루마이트 처리가 실시되어 있거나, 혹은 알루미나 등의 절연막이 성막되어 있는 것이 바람직하다.
냉각 베이스부(4)는, 취출 전극 단자(41) 및 취출 전극 단자(43)를 갖는다. 냉각 베이스부(4)는, 취출 전극 단자(41) 및 취출 전극 단자(43)의 주위를 덮어 형성된다. 취출 전극 단자(41) 및 취출 전극 단자(43)는, 절연성을 갖는 절연 애자(碍子)(42) 및 절연 애자(44)에 의하여 각각 덮여 있다. 취출 전극 단자(41) 및 취출 전극 단자(43)는, 냉각 베이스부(4)를 Z축 방향으로 관통하도록 마련되어 있다.
취출 전극 단자(41)는, 절연 애자(42)에 의하여, 금속제의 냉각 베이스부(4)에 대하여 절연되어 있다. 취출 전극 단자(43)는, 절연 애자(44)에 의하여, 금속제의 냉각 베이스부(4)에 대하여 절연되어 있다.
취출 전극 단자(41) 및 취출 전극 단자(43)의 재료로서는, 내열성이 우수한, 도전성을 갖는 비자성의 재료이면 특별히 제한되는 것은 아니다. 취출 전극 단자(41)의 재료는, 열 팽창 계수가 웨이퍼 정전 흡착용 전극(23) 및 지지판(24)의 열 팽창 계수에 근사한 것이 바람직하다.
취출 전극 단자(43)의 재료는, 열 팽창 계수가 제3 전극(시료 탑재면 조정 전극)(51a) 및 절연 접착층(3)의 열 팽창 계수에 근사한 것이 바람직하다. 취출 전극 단자(41) 및 취출 전극 단자(43)는, 예를 들면, 타이타늄(Ti) 등의 금속 재료로 이루어진다.
취출 전극 단자(43)는, 제3 전극(시료 탑재면 조정 전극)(51a)과, 접속되어 있는 취출 전극 단자(43)가 접속되어 있는 부분의 전류값이 크기 때문에, 제3 전극(시료 탑재면 조정 전극)(51a)과 동일한 재료에 의하여 형성되어, 용접 등으로 접합되어 있는 것이 바람직하다.
취출 전극 단자(43)는, 제3 전극(시료 탑재면 조정 전극)(51a)에 RF 전압을 인가하기 위하여 마련된 봉상의 것이다. 취출 전극 단자(43)는, 제3 전극(시료 탑재면 조정 전극)(51a)에 직접 접속되어 있다. 취출 전극 단자(41)는, 도시하지 않은 고주파 차단 필터를 통하여 가변형 직류 전원(C1)에 접속되어 있다. 가변형 직류 전원(C1)은 어스(C2)에 의하여 접지되어 있다.
취출 전극 단자(43)는, 스위치(SW1)의 제어 단자에 접속되어 있다. 스위치(SW1)가 제1 단자(SW11)에 접속된 경우, 취출 전극 단자(43)는, LC 공진 회로(LC1)에 접속된다. 취출 전극 단자(43)는, LC 공진 회로(LC1)를 통하여 어스(C5)에 의하여 접지된다.
LC 공진 회로(LC1)는, 가변 인덕터(C3)와, 콘덴서(C4)를 구비한다. 가변 인덕터(C3)와 콘덴서(C4)는 직렬로 접속되어 있다. 스위치(SW1)가 제1 단자(SW11)에 접속된 경우, 취출 전극 단자(43)는 가변 인덕터(C3)에 접속된다.
스위치(SW1)가 제2 단자(SW12)에 접속된 경우, 취출 전극 단자(43)는, 매칭 박스(C6)를 통하여, 고주파 전원(C7)에 접속된다. 취출 전극 단자(43)는, 매칭 박스(C6) 및 고주파 전원(C7)을 통하여 어스(C8)에 의하여 접지된다.
도시하지 않은 제어 회로는, 스위치(SW1)가 제1 단자(SW11)에 접속되도록, 제2 단자(SW12)에 접속되도록 전환한다.
스위치(SW1)가 제1 단자(SW11)에 접속된 경우, 도시하지 않은 제어 회로는, LC 공진 회로(LC1)의 L 성분을 조정함으로써 제3 전극(시료 탑재면 조정 전극)(51a)의 전압의 크기를 가변적으로 제어한다.
냉각 베이스부(4)에 인가된 RF 전압은, 가변 인덕터(C3) 및 콘덴서(C4)를 통하여 흐르기 때문에, 정전 척 장치(1)는, 냉각 베이스부(4)를 상방에서 아래를 향하여 보았을 때에 제3 전극(시료 탑재면 조정 전극)(51a)과 중첩되는 시료 재치면(21a)의 시스 전압을 하강시킬 수 있다.
냉각 베이스부(4)를 상방에서 아래를 향하여 보았을 때에 제3 전극(시료 탑재면 조정 전극)(51a)과 중첩되는 부분의 RF 전압이 하강하기 때문에, 시료 재치면(21a)에 있어서 정전 척부(2)를 상방에서 아래를 향하여 보았을 때에 제3 전극(시료 탑재면 조정 전극)(51a)과 중첩되는 부분의 시료 재치면(21a)의 시스 전압이 하강하여, 시료 재치면(21a) 상의 에칭 속도 및 에칭의 방향이 불균일하게 되어 버리는 것을 경감시킬 수 있다.
다만, 웨이퍼 정전 흡착용 전극으로 인하여, 시료 재치면(21a) 상의 에칭 속도 및 에칭의 방향이 불균일하게 되어 버리는 것을 경감시킨다 하는 제3 전극(시료 탑재면 조정 전극)(51a)의 효과가 저하되는 경우가 있지만, 정전 척 장치(1)에서는, 웨이퍼 정전 흡착용 전극(23)의 면 저항값을 크게 함으로써, 제3 전극(시료 탑재면 조정 전극)(51a)의 효과가 저하되는 것을 경감시킬 수 있다.
스위치(SW1)가 제2 단자(SW12)에 접속된 경우, 도시하지 않은 제어 회로는, 고주파 전원(C7)의 전압의 크기를 가변적으로 제어한다.
정전 척 장치(1)에서는, 제어 회로가 고주파 전원(C7)의 전압의 크기 및 고주파 전원(C10)의 위상을 가변적으로 제어함에 따라, 제3 전극(시료 탑재면 조정 전극)(51a)과 중첩되는 부분의 RF 전압을 조정함으로써, 제3 전극(시료 탑재면 조정 전극)(51a)과 중첩되는 부분의 시료 재치면(21a)의 시스 전압을 제어할 수 있다.
매칭 박스(C6)는, 콘덴서와 코일을 포함한다. 매칭 박스(C6)는, 임피던스 정합기이며, 입력측의 고주파 전원(C7)과 출력측의 제3 전극(시료 탑재면 조정 전극)(51a)과의 임피던스를 정합시킨다.
다만, 본 실시형태에 있어서는, 고주파 전원(C7) 및 LC 공진 회로(LC1)가 정전 척 장치(1)에 구비되는 경우에 대하여 설명을 했지만, 정전 척 장치(1)는 LC 공진 회로(LC1)를 구비하지 않아도 된다. 그 경우, 취출 전극 단자(43)는, 스위치(SW1)를 통하지 않고 매칭 박스(C6)에 접속된다.
정전 척부(2)의 내부에 제3 전극(시료 탑재면 조정 전극)을 마련하는 경우, 정전 척부(2)의 구조가 복잡하게 되어, 정전 척부(2)의 두께가 두꺼워질 수 있다. 정전 척부(2)의 두께가 두꺼워지면, RF 전류의 투과성이 저하되고, 시스 전압도 저하되어 버린다는 문제가 있다.
본 실시형태에 관한 정전 척 장치(1)에서는, 제3 전극(시료 탑재면 조정 전극)(51a)은, RF 전극인 냉각 베이스부(4)와 정전 척부(2)의 사이의 절연 접착층(3)에 구비된다.
정전 척 장치(1)에서는, 제3 전극(시료 탑재면 조정 전극)(51a)이 RF 전극인 냉각 베이스부(4)와 정전 척부(2)의 사이의 절연 접착층(3)에 구비됨으로써, 제3 전극(시료 탑재면 조정 전극)이 정전 척부(2)의 내부에 구비되는 경우에 비하여, 정전 척부(2)의 두께를 얇게 할 수 있다. 또, 정전 척 장치(1)에서는, 정전 척부(2)의 두께를 얇게 할 수 있기 때문에, 냉각 베이스부(4)에 인가된 RF 전압의 정전 척부(2)의 투과성이 우수하다.
또, 정전 척 장치(1)에서는, 제3 전극(시료 탑재면 조정 전극)(51a)이 RF 전극인 냉각 베이스부(4)와 정전 척부(2)의 사이의 절연 접착층(3)에 구비됨으로써, 제3 전극(시료 탑재면 조정 전극)이 정전 척부(2)의 내부에 구비되는 경우에 비하여, 정전 척부(2)의 구조가 간이하게 되어, 정전 척부(2)를 종래의 알려져 있는 정전 척 장치에 용이하게 설치할 수 있다.
다만, 본 실시형태에 있어서는, 일례로서 제3 전극(시료 탑재면 조정 전극)(51a)이 절연 접착층(3)의 내부에 1개 구비되는 경우에 대하여 설명했지만, 제3 전극(시료 탑재면 조정 전극)은, 절연 접착층(3)의 내부에 복수 구비되어도 된다. 제3 전극(시료 탑재면 조정 전극)이, 절연 접착층(3)의 내부에 복수 구비되는 경우, 복수의 제3 전극(시료 탑재면 조정 전극)은, 절연 접착층(3)을 상방에서 아래를 향하여 본 경우에, 복수의 제3 전극(시료 탑재면 조정 전극)이 서로 중첩되지 않도록 구비된다. 복수의 제3 전극(시료 탑재면 조정 전극)의 형상은, 원판상 또는 링상이며, 원판상 또는 링상을 조합해도 된다.
(정리)
이상에 설명한 바와 같이, 본 실시형태에 관한 정전 척 장치(1)는, 정전 척부(2)와, 냉각 베이스부(4)와, 접착층(절연 접착층(3))을 구비한다.
정전 척부(2)에서는, 시료를 재치하는 시료 재치면(21a)을 가짐과 함께 정전 흡착용 제1 전극(웨이퍼 정전 흡착용 전극(23))을 갖는다.
냉각 베이스부(4)는, 정전 척부(2)에 대하여 시료 재치면(21a)과는 반대측에 재치되어 정전 척부(2)를 냉각한다. 냉각 베이스부(4)는, RF 전극인 제2 전극의 기능을 갖고 있다.
접착층(절연 접착층(3))은, 정전 척부(2)와 냉각 베이스부(4)를 접착한다.
정전 척 장치(1)에서는, 정전 척부(2)와 냉각 베이스부(4)와의 사이에, RF 전극 혹은 LC 조정용 제3 전극(시료 탑재면 조정 전극)(51a)을 가지며, 제3 전극(시료 탑재면 조정 전극)(51a)은, 정전 척부(2) 및 냉각 베이스부(4)와 접착되고, 냉각 베이스부(4)와 절연되어 접착되어 있다.
이 구성에 의하여, 본 실시형태에 관한 정전 척 장치(1)에서는, 에칭 속도가 빠른 부분의 RF 전압을 조정하여, 시스 전압을 하강시킬 수 있기 때문에, 정전 척부(2)의 시료 재치면 상의 에칭이 불균일하게 되어 버리는 것을 경감시킬 수 있다. 본 실시형태에 있어서 에칭이 불균일하게 되어 버린다 함은, 에칭 속도의 불균일성 및 에칭 방향이 불균일하게 되어 버리는 것이다.
또, 본 실시형태에 관한 정전 척 장치(1)에서는, 제3 전극(시료 탑재면 조정 전극)(51a)이 RF 전극인 냉각 베이스부(4)와 정전 척부(2)의 사이의 절연 접착층(3)에 구비됨으로써, 제3 전극(시료 탑재면 조정 전극)(51a)이 정전 척부(2)의 내부에 구비되는 경우에 비하여, 정전 척부(2)의 두께를 얇게 할 수 있다.
또, 정전 척 장치(1)에서는, 정전 척부(2)의 두께를 얇게 할 수 있기 때문에, 냉각 베이스부(4)에 인가된 RF 전압의 정전 척부(2)의 투과성이 개선된다.
또, 본 실시형태에 관한 정전 척 장치(1)에서는, 제3 전극(시료 탑재면 조정 전극)(51a)은, 유기계의 절연 재료로 둘러싸여 있다.
이 구성에 의하여, 본 실시형태에 관한 정전 척 장치(1)에서는, 제3 전극(시료 탑재면 조정 전극)(51a)의 측면으로부터의 방전을 억제할 수 있다.
또, 본 실시형태에 관한 정전 척 장치(1)에서는, 제3 전극(시료 탑재면 조정 전극)(51a)은 시료 재치면(21a)과 냉각 베이스부(4)와의 사이에 마련된다.
이 구성에 의하여, 본 실시형태에 관한 정전 척 장치(1)에서는, 제3 전극(시료 탑재면 조정 전극)(51a)이 정전 척부(2)의 내부에 구비되는 경우에 비하여, 정전 척부(2)의 구조가 간소하게 되어, 정전 척부(2)를 종래의 알려져 있는 정전 척 장치에 용이하게 설치할 수 있다.
또, 본 실시형태에 관한 정전 척 장치(1)에서는, 제3 전극(시료 탑재면 조정 전극)(51a)은, 유기 재료로, 정전 척부(2)와 접착되어 있다.
이 구성에 의하여, 본 실시형태에 관한 정전 척 장치(1)에서는, 정전 척부(2)의 열 팽창 계수와 냉각 베이스부(4)의 열 팽창 계수와의 차에 의하여 발생하는 내구성의 열화를 완화할 수 있다.
또, 본 실시형태에 관한 정전 척 장치(1)에서는, 제3 전극(51a)은, 비자성 재료로 이루어진다. 이 구성에 의하여, 본 실시형태에 관한 정전 척 장치(1)에서는, 제3 전극(시료 탑재면 조정 전극)(51a)에 있어서 RF 전류의 손실을 줄일 수 있다.
또, 본 실시형태에 관한 정전 척 장치(1)에서는, 제3 전극(시료 탑재면 조정 전극)(51a)은, 5μm 이상 500μm 이하의 두께를 갖는 금속박이다.
이 구성에 의하여, 본 실시형태에 관한 정전 척 장치(1)에서는, 제3 전극(시료 탑재면 조정 전극)(51a)에 있어서 RF 전류의 손실이 적고, 제3 전극(시료 탑재면 조정 전극)(51a) 상의 전위가 불균일하게 되어 버리는 것을 완화할 수 있다.
또, 본 실시형태에 관한 정전 척 장치(1)에서는, 제1 전극(웨이퍼 정전 흡착용 전극(23))의 면 저항값이 1.0Ω/□보다 크고 1.0×1010Ω/□보다 작으며, 제1 전극(웨이퍼 정전 흡착용 전극(23))의 두께가 0.5μm보다 두껍고 50μm보다 얇다.
이 구성에 의하여, 본 실시형태에 관한 정전 척 장치(1)에서는, 시료 재치면(21a) 상의 에칭 속도 및 에칭의 방향이 불균일하게 되어 버리는 것을 경감시킨다 하는 제3 전극(시료 탑재면 조정 전극)(51a)의 효과가 저하되는 것을 경감시킬 수 있다. 또, 정전 척 장치(1)에서는, 충분한 도전성을 확보할 수 있어, 정전 척부(2)의 견뢰성을 향상시킬 수 있다.
(제1 실시형태의 변형예)
여기에서, 도 3을 참조하여, 웨이퍼 정전 흡착용 전극(23)이 복수의 쌍극 구조인 경우에 대하여 설명한다. 도 3은, 본 실시형태에 관한 정전 척 장치의 제1 변형예를 나타내는 단면도이다. 정전 척 장치(101)는, 정전 척부(112)의 내부에 있어서 웨이퍼 정전 흡착용 제1 전극(123)을 구비한다.
웨이퍼 정전 흡착용 제1 전극(123)은, 정전 척부(112)의 내부에 있어서, 정전 척부(112)를 상방에서 아래로 보았을 때에 시료 재치면(21a)과 중첩되는 부분의 내주부에 마련된다. 웨이퍼 정전 흡착용 제2 전극(124)은, 정전 척부(112)의 내부에 있어서, 정전 척부(112)를 상방에서 아래로 보았을 때에 시료 재치면(21a)과 중첩되는 부분의 외주부에 마련된다.
웨이퍼 정전 흡착용 제1 전극(123)은, 원판상의 전극이다. 웨이퍼 정전 흡착용 제1 전극(123)은, 웨이퍼 정전 흡착용 전극핀을 통하여 취출 전극 단자(143)와 접속되어 있다. 취출 전극 단자(143) 및 절연 애자(144)는, 취출 전극 단자(43) 및 절연 애자(44)와 중첩되지 않도록 마련된다.
웨이퍼 정전 흡착용 제2 전극(124)은, 링상의 전극이다. 웨이퍼 정전 흡착용 제2 전극(124)은, 웨이퍼 정전 흡착용 전극핀을 통하여 취출 전극 단자(141)와 접속되어 있다.
(제2 실시형태)
이하, 도면을 참조하면서 본 발명의 제2 실시형태에 대하여 자세하게 설명한다.
상기 제1 실시형태에서는, 정전 척 장치가, 정전 척부와 냉각 베이스부와의 사이에, RF 전극 혹은 LC 조정용 제3 전극(시료 탑재면 조정 전극)(51a)을 갖는 경우에 대하여 설명을 했다. 본 실시형태에서는, 정전 척 장치가, 구조물 설치면과 냉각 베이스부와의 사이에, 정전 흡착용 전극을 갖는 경우에 대하여 설명을 한다.
본 실시형태에 관한 정전 척 장치를 정전 척 장치(201)로 나타낸다.
도 4는, 본 실시형태에 관한 정전 척 장치(201)의 일례를 나타내는 단면도이다. 정전 척 장치(201)는, 정전 척부(212)와, 절연 접착층(213)과, 냉각 베이스부(214)를 구비한다.
본 실시형태에 관한 정전 척 장치(201)(도 4)와 제1 실시형태에 관한 정전 척 장치(1)(도 1)를 비교하면, 본 실시형태에 관한 정전 척 장치(201)(도 4)는, 구조물 설치면(21b)를 갖고 있다.
또, 본 실시형태에 관한 정전 척 장치(201)(도 4)는, RF 전극 혹은 LC 조정용 제4 전극(FR부 표면 전위 조정용 전극)(61b)을, 정전 척부(212)와 냉각 베이스부(214)와의 사이의 절연 접착층(213) 내에 구비해도 된다. 이 제4 전극(FR부 표면 전위 조정용 전극)(61b)은, 구조물 설치면(21b) 상의 시스 전압을 조정한다.
또, 구조물의 정전 흡착용 전극을 정전 척부(212) 내 혹은, 정전 척부(212)와 냉각 베이스부(214)와의 사이의 절연 접착층(213) 내에 구비해도 된다. 다만, 구조물의 정전 흡착용 전극이 정전 척부(212) 내에 구비되는 경우, 및 구조물의 정전 흡착용 전극이 절연 접착층(213) 내에 구비되는 경우에 대해서는, 도 5 및 도 6을 참조하여 후술한다.
여기에서, 다른 구성 요소가 갖는 기능은 제1 실시형태와 동일하다. 제1 실시형태와 동일한 기능의 설명은 생략하고, 제2 실시형태에서는, 제1 실시형태와 상이한 부분을 중심으로 설명한다.
정전 척부(212)는, 상면에 있어서 시료 재치면(21a)과 구조물 설치면(21b)을 갖는다. 시료 재치면(21a)은, 정전 척부(212)의 원판의 내주 부분의 상면이다.
구조물 설치면(21b)은, 정전 척부(212)의 원판의 외주 부분의 상면이다. 구조물 설치면(21b)은, 시료 재치면(21a)보다 오목한 오목부에 마련되어 있다. 구조물 설치면(21b)은, 포커스 링이 재치되는 면이다. 즉, 정전 척부(212)는, 시료 재치면(21a)의 주위이며 시료 재치면(21a)보다 오목한 오목부에, 시료 재치면(21a)의 주위를 둘러싸는 원환상의 구조물인 포커스 링을 설치하는 구조물 설치면(21b)을 갖는다.
정전 척부(212)는, 구조물 설치면(21b)을 갖는만큼, 제1 실시형태에 관한 정전 척 장치(1)의 정전 척부(2)(도 1)보다 구조물 설치면(21b)의 두께만큼 두껍다. 웨이퍼 정전 흡착용 전극핀(225)은, 제1 실시형태에 관한 정전 척 장치(1)의 웨이퍼 정전 흡착용 전극핀(25)(도 1)보다 길다.
포커스 링(도시하지 않음)은, 예를 들면, 시료 재치면(21a)에 재치되는 웨이퍼와 동등한 전기 전도성을 갖는 재료를 형성 재료로 하고 있다. 웨이퍼의 주연부(周緣部)에 포커스 링을 배치함으로써, 플라즈마에 대한 전기적인 환경을 시료 재치면(21a)과 대략 일치시킬 수 있기 때문에, 정전 척부(212)의 시료 재치면(21a) 상의 에칭 속도가 중앙부와 주연부에 있어서 불균일하게 되어 버리는 것을 경감시킬 수 있다.
절연 접착층(213)은, 냉각 베이스부(214)를 정전 척부(212)의 하면에 첩부한다. 절연 접착층(213)은, 제1 절연 접착층(2131)과, 제2 절연 접착층(2132)과, 제3 절연 접착층(2133)과, 제4 절연 접착층(2135)으로 이루어진다. 제2 절연 접착층(2132)과 제4 절연 접착층(2135)은, 제3 절연 접착층(2133)의 위에 구비된다. 제1 절연 접착층(2131)과, 제2 절연 접착층(2132)과, 제3 절연 접착층(2133)과, 제4 절연 접착층(2135)은, 유기계의 절연 재료에 의하여 형성된다. 제1 절연 접착층(2131)과, 제2 절연 접착층(2132)과, 제3 절연 접착층(2133)과, 제4 절연 접착층(2135)은, 단일의 재료에 의하여 형성되어도 되고, 상이한 재료에 의하여 형성되어도 된다.
정전 척부(212)가 구조물 설치면(21b)을 갖는만큼, 원주상의 절연 접착층(213)의 바닥면의 원의 직경은, 제1 실시형태에 관한 정전 척 장치(1)의 절연 접착층(3)(도 1)에 비하여 크다.
절연 접착층(213)은, RF 전극 혹은 LC 조정용 제4 전극(FR부 표면 전위 조정용 전극)(61b)을, 절연 접착층(213)의 원판의 외주 부분의 내부에 있어서 갖는다. RF 전극 혹은 LC 조정용 제3 전극(시료 탑재면 조정 전극)(51a)과, 제4 절연 접착층(2135)과, 제4 전극(FR부 표면 전위 조정용 전극)(61b)과, 제2 절연 접착층(2132)은, RF 전극 혹은 LC 조정용 제3 전극(시료 탑재면 조정 전극)(51a), 제4 절연 접착층(2135), 제4 전극(FR부 표면 전위 조정용 전극)(61b), 제2 절연 접착층(2132)의 순서대로, 절연 접착층(213)의 원판에 있어서 내주부에서 외주부로 구비된다.
제2 절연 접착층(2132)과 제4 절연 접착층(2135)은, 제4 전극(FR부 표면 전위 조정용 전극)(61b)에 의하여 격리된다.
절연 접착층(213)은, 제4 전극(FR부 표면 전위 조정용 전극)(61b)을, 정전 척부(212)를 상방에서 아래로 보았을 때에 구조물 설치면(21b)과 중첩되는 부분과, 정전 척부(212)를 상방에서 아래로 보았을 때에 시료 재치면(21a)과 중첩되고 웨이퍼 정전 흡착용 전극(23)과는 중첩되지 않는 부분에 걸쳐 갖는다.
제4 전극(FR부 표면 전위 조정용 전극)(61b)은, 웨이퍼 외주부 및 포커스 링부의 시스 전압을 조정하는 전극으로, 후술하는 취출 전극 단자(45)와 직접 접속되어 있다.
정전 척 장치(201)는, 구조물 설치면(21b)과 냉각 베이스부(214)와의 사이에, 제4 전극(FR부 표면 전위 조정용 전극)(61b)을 갖는다.
냉각 베이스부(214)는, 취출 전극 단자(41) 및 취출 전극 단자(43)에 더하여, 취출 전극 단자(45)를 갖는다. 냉각 베이스부(214)는, 취출 전극 단자(45)의 주위를 덮어 형성된다.
취출 전극 단자(45)는, 절연성을 갖는 절연 애자(46)에 의하여 덮여 있다. 절연 애자(46)는, 냉각 베이스부(214)를 Z축 방향으로 관통하도록 마련되어 있다.
취출 전극 단자(45)는, 절연 애자(46)에 의하여, 금속제의 냉각 베이스부(214)에 대하여 절연되어 있다.
취출 전극 단자(45)의 재료로서는, 내열성이 우수한 도전성 재료이면 제한되지 않는다.
취출 전극 단자(45)의 재료는, 열 팽창 계수가 제4 전극(FR부 표면 전위 조정용 전극)(61b) 및 절연 접착층(213)의 열 팽창 계수에 근사한 것이 바람직하다. 취출 전극 단자(45)는, 예를 들면, 타이타늄(Ti) 등의 금속 재료로 이루어진다.
취출 전극 단자(45)는, 제4 전극(FR부 표면 전위 조정용 전극)(61b)에 RF 전압을 인가하기 위하여 마련된 봉상의 것이다. 취출 전극 단자(45)는, 제4 전극(FR부 표면 전위 조정용 전극)(61b)에 직접 접속되어 있다. 취출 전극 단자(45)는, 스위치(SW2)의 제어 단자에 접속되어 있다.
스위치(SW2)가 제1 단자(SW21)에 접속된 경우, 취출 전극 단자(45)는, LC 공진 회로(LC2)에 접속된다. 취출 전극 단자(45)는, LC 공진 회로(LC2)를 통하여 어스(C17)에 의하여 접지된다. LC 공진 회로(LC2)는, 가변 인덕터(C15)와, 콘덴서(C16)를 구비한다. 가변 인덕터(C15)와 콘덴서(C16)는 직렬로 접속되어 있다.
스위치(SW2)가 제1 단자(SW21)에 접속된 경우, 취출 전극 단자(45)는 가변 인덕터(C15)에 접속된다.
스위치(SW2)가 제2 단자(SW22)에 접속된 경우, 취출 전극 단자(45)는, 매칭 박스(C12)를 통하여, 고주파 전원(C13)에 접속된다. 취출 전극 단자(45)는, 매칭 박스(C12) 및 고주파 전원(C13)을 통하여 어스(C14)에 의하여 접지된다.
도시하지 않은 제어 회로는, 스위치(SW2)가 제1 단자(SW21)에 접속되도록, 제2 단자(SW22)에 접속되도록 전환한다.
스위치(SW2)가 제1 단자(SW21)에 접속된 경우, 도시하지 않은 제어 회로는, LC 공진 회로(LC2)의 L 성분을 조정함으로써 제4 전극(FR부 표면 전위 조정용 전극)(61b)의 전압의 크기를 가변적으로 제어한다.
냉각 베이스부(214)를 상방에서 아래를 향하여 보았을 때에 제4 전극(FR부 표면 전위 조정용 전극)(61b)과 중첩되는 부분의 RF 가속 전압이 하강하기 때문에, 제4 전극(FR부 표면 전위 조정용 전극)(61b)에 있어서 정전 척부(212)를 상방에서 아래를 향하여 보았을 때에 제4 전극(FR부 표면 전위 조정용 전극)(61b)과 중첩되는 부분의 상방의 시스 전압이 하강하여, 제4 전극(FR부 표면 전위 조정용 전극)(61b) 상의 에칭 속도 및 에칭의 방향이 불균일하게 되어 버리는 것을 경감시킬 수 있다.
스위치(SW2)가 제2 단자(SW22)에 접속된 경우, 도시하지 않은 제어 회로는, 고주파 전원(C13)의 전압의 크기를 가변적으로 제어한다.
정전 척 장치(201)에서는, 제어 회로가 고주파 전원(C13)의 전압의 크기를 가변적으로 제어함으로써, 고주파 전원(C10)에 접속된 냉각 베이스부(4)의 가속 전압을 제어한다.
매칭 박스(C12)는, 콘덴서와 코일을 포함한다. 매칭 박스(C12)는, 임피던스 정합기이며, 입력측의 고주파 전원(C13)과 출력측의 제4 전극(FR부 표면 전위 조정용 전극)(61b)과의 임피던스를 정합시킨다.
다만, 본 실시형태에 있어서는, 고주파 전원(C13) 및 LC 공진 회로(LC2)가 정전 척 장치(201)에 구비되는 경우에 대하여 설명을 했지만, 정전 척 장치(201)는 LC 공진 회로(LC2)를 구비하지 않아도 된다. 그 경우, 취출 전극 단자(45)는, 스위치(SW2)를 통하지 않고 매칭 박스(C12)에 접속된다.
정전 척 장치(201)에서는, 제4 전극(FR부 표면 전위 조정용 전극)(61b)이 구비되어 있기 때문에, 정전 척부(212)를 상방에서 하향으로 본 경우에, 시료 재치면(21a) 및 구조물 설치면(21b)이 제4 전극(FR부 표면 전위 조정용 전극)(61b)과 중첩되는 부분의 FR 전압을 조정할 수 있다.
정전 척 장치(201)에서는, 정전 척부(212)를 상방에서 하향으로 본 경우에, 시료 재치면(21a) 및 구조물 설치면(21b)이 제4 전극(FR부 표면 전위 조정용 전극)(61b)과 중첩되는 부분의 구조물 설치면(21b)의 시스 전압의 강도 및 시스 전압의 방향을 조정할 수 있다.
이상에 설명한 바와 같이, 본 실시형태에 관한 정전 척 장치(201)에서는, 정전 척부(212)와 냉각 베이스부(214)와의 사이에, RF 전극 혹은 LC 조정용 제4 전극(FR부 표면 전위 조정용 전극)(61b)을 갖고 있으며, 제4 전극(FR부 표면 전위 조정용 전극)(61b)은, 정전 척부(212) 및 상기 냉각 베이스부(214)와 접착되고, 냉각 베이스부(214)와는 절연되어 있다.
이 구성에 의하여, 본 실시형태에 관한 정전 척 장치(201)에서는, 제4 전극(FR부 표면 전위 조정용 전극)(61b)과 중첩되는 부분의 구조물 설치면(21b)의 시스 전압을 조정할 수 있다.
또, 본 실시형태에 관한 정전 척 장치(201)에서는, 제4 전극(FR부 표면 전위 조정용 전극)(61b)은, 유기계의 절연 재료로 둘러싸여 있다.
이 구성에 의하여, 본 실시형태에 관한 정전 척 장치(1)에서는, 제4 전극(FR부 표면 전위 조정용 전극)(61b)의 측면으로부터의 방전을 억제할 수 있다.
또, 본 실시형태에 관한 정전 척 장치(201)에서는, 시료 재치면(21a)의 주위이며 시료 재치면(21a)보다 오목한 오목부에, 시료 재치면(21a)의 주위를 둘러싸는 원환상의 구조물을 설치하는 구조물 설치면(21b)을 갖고, 제4 전극(FR부 표면 전위 조정용 전극)(61b)은 구조물 설치면(21b)과 냉각 베이스부(214)와의 사이에 마련된다.
이 구성에 의하여, 본 실시형태에 관한 정전 척 장치(201)에서는, 정전 척부(212)의 외주부의 구조물 설치면(21b)의 시스 전압의 강도 및 방향을 조정할 수 있다.
또, 본 실시형태에 관한 정전 척 장치(201)에서는, 제4 전극(FR부 표면 전위 조정용 전극)(61b)은, 유기 재료로, 정전 척부(212)와 접착되어 있다.
이 구성에 의하여, 본 실시형태에 관한 정전 척 장치(201)에서는, 정전 척부(212)의 열 팽창 계수와 냉각 베이스부(214)의 열 팽창 계수와의 차에 의하여 발생하는 내구성의 열화를 완화할 수 있다.
또, 본 실시형태에 관한 정전 척 장치(201)에서는, 제4 전극(FR부 표면 전위 조정용 전극)(61b)은, 비자성 재료로 이루어진다.
이 구성에 의하여, 본 실시형태에 관한 정전 척 장치(201)에서는, 제4 전극(FR부 표면 전위 조정용 전극)(61b)에 있어서 RF 전류의 손실을 줄일 수 있다.
또, 본 실시형태에 관한 정전 척 장치(201)에서는, 제4 전극(FR부 표면 전위 조정용 전극)(61b)은, 5μm 이상 500μm 이하의 두께를 갖는 금속박이다.
이 구성에 의하여, 본 실시형태에 관한 정전 척 장치(201)에서는, 제4 전극(FR부 표면 전위 조정용 전극)(61b)에 있어서 RF 전류의 손실이 적고, 제4 전극(FR부 표면 전위 조정용 전극)(61b) 상의 전위가 불균일하게 되어 버리는 것을 완화할 수 있다.
또, 본 실시형태에 관한 정전 척 장치(201)에서는, 제3 전극(시료 탑재면 조정 전극)(51a)과 제4 전극(FR부 표면 전위 조정용 전극)(61b)의 합계의 수는 1 이상이다.
이 구성에 의하여, 본 실시형태에 관한 정전 척 장치(201)에서는, 제3 전극(시료 탑재면 조정 전극)(51a)과 제4 전극(FR부 표면 전위 조정용 전극)(61b)이 1개인 경우에 비하여, 에칭 속도가 빠른 부분의 시스 전압을 보다 세밀하게 조정하여, 정전 척부(212)의 시료 재치면(21a) 및 구조물 설치면(21b) 상의 에칭이 불균일하게 되어 버리는 것을 경감시킬 수 있다.
또, 복수의 제3 RF 전극 및 복수의 제4 전극(61b)에 더해지는 RF 전압의 위상을 조정함으로써, 시스 전압의 강도에 더하여 방향도 조정할 수 있다.
또, 본 실시형태에 관한 정전 척 장치(201)에서는, 제3 전극(시료 탑재면 조정 전극)(51a)과 제4 전극(FR부 표면 전위 조정용 전극)(61b)과의 사이는, 절연성의 유기 재료로 절연되어 있다.
이 구성에 의하여, 본 실시형태에 관한 정전 척 장치(201)에서는, 제3 전극(시료 탑재면 조정 전극)(51a) 및 제4 전극(FR부 표면 전위 조정용 전극)(61b)의 측면으로부터의 방전을 억제할 수 있다.
(제2 실시형태의 변형예 1)
여기에서, 도 5를 참조하여, 구조물의 정전 흡착용 전극이 정전 척부 내에 구비되는 경우에 대하여 설명한다. 도 5는, 본 실시형태에 관한 정전 척 장치의 제1 변형예를 나타내는 단면도이다. 정전 척 장치(301)는, 정전 척부(312)의 내부에 있어서 FR 정전 흡착용 전극(323)을 구비한다.
FR 정전 흡착용 전극(323)은, 정전 척부(312)의 내부에 있어서, 정전 척부(312)를 상방에서 아래로 보았을 때에 구조물 설치면(21b)과 중첩되는 부분에 마련된다. FR 정전 흡착용 전극(323)은, 링상의 전극이다.
FR 정전 흡착용 전극(323)은, 취출 전극 단자(341)를 통하여 가변형 직류 전원(C31)에 접속된다. FR 정전 흡착용 전극(323)은, 구조물 설치면(21b)에 재치되는 도시하지 않은 포커스 링을 흡착한다.
(제2 실시형태의 변형예 2)
여기에서, 도 6을 참조하여, 구조물의 정전 흡착용 전극이 절연 접착층 내에 구비되는 경우에 대하여 설명한다. 도 6은, 본 실시형태에 관한 정전 척 장치의 제2 변형예를 나타내는 단면도이다.
정전 척 장치(401)는, 정전 척부(412)와 냉각 베이스(414)를 접착하는 접착층(413)에 FR 정전 흡착용 전극(423)을 구비한다.
FR 정전 흡착용 전극(423)은, 접착층(413)에 있어서, 정전 척부(412)를 상방에서 아래로 보았을 때에 구조물 설치면(21b)과 중첩되는 부분에 마련된다. FR 정전 흡착용 전극(423)은, 정전 척부(412)를 상방에서 아래로 보았을 때에 제4 전극(FR부 표면 전위 조정용 전극)(61b)과 중첩되는 부분을 갖는다. FR 정전 흡착용 전극(423)은, 링상의 전극이다.
FR 정전 흡착용 전극(423)(도 6)은, FR 정전 흡착용 전극(323)(도 5)와 같이 정전 척부(412)의 내부에 구비되는 경우에 비하여, 정전 척부(412)의 구조가 간소하게 되어, 정전 척부(412)를 종래의 알려져 있는 정전 척 장치에 용이하게 설치할 수 있다.
이상, 도면을 참조하여 이 발명의 일 실시형태에 대하여 자세하게 설명했지만, 구체적인 구성은 상술한 것에 한정되지 않으며, 이 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에 있어서 다양한 설계 변경 등을 하는 것이 가능하다.
1, 101, 201…정전 척 장치
2, 212…정전 척부
3, 213…절연 접착층
31, 2131…제1 절연 접착층
32, 2132…제2 절연 접착층
33, 2133…제3 절연 접착층
2135…제4 절연 접착층
4, 214…냉각 베이스부
21a…시료 재치면
21b…구조물 설치면
22…재치판
23…웨이퍼 정전 흡착용 전극
123…웨이퍼 정전 흡착용 제1 전극
124…웨이퍼 정전 흡착용 제2 전극
24…지지판
25, 225…웨이퍼 정전 흡착용 전극핀
34…도전성 접착층
41, 43, 45…취출 전극 단자
42, 44, 46…절연 애자
51a…RF 전극 혹은 LC 조정용 제3 전극(시료 탑재면 조정 전극)
61b…RF 전극 혹은 LC 조정용 제4 전극(FR부 표면 전위 조정용 전극)
C1…가변형 직류 전원
C2, C5, C8, C11…어스
C3…가변 인덕터
C4…콘덴서
C6, C9, C12…매칭 박스
C7, C10, C13…고주파 전원
LC1…LC 공진 회로
SW1…스위치
SW11…제1 단자
SW12…제2 단자

Claims (15)

  1. 시료를 재치하는 시료 재치면을 가짐과 함께 정전 흡착용 제1 전극을 갖는 정전 척부와,
    상기 정전 척부에 대하여 상기 시료 재치면과는 반대측에 재치되어 상기 정전 척부를 냉각하는 냉각 베이스부와,
    상기 정전 척부와 상기 냉각 베이스부를 접착하는 접착층을 구비하며,
    상기 냉각 베이스부는, RF 전극인 제2 전극의 기능을 갖고 있고,
    상기 정전 척부와 상기 냉각 베이스부와의 사이에, RF 전극 혹은 LC 조정용 제3 전극을 갖고 있으며, 상기 제3 전극은, 상기 정전 척부 및 상기 냉각 베이스부와 접착되고, 상기 냉각 베이스부와는 절연되어 있는, 정전 척 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제3 전극은, 유기계의 절연 재료로 둘러싸여 있는, 정전 척 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제3 전극은 상기 시료 재치면과 상기 냉각 베이스부와의 사이에 마련되는, 정전 척 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제3 전극은, 유기 재료로 상기 정전 척부와 접착되어 있는 정전 척 장치.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제3 전극은, 비자성 재료로 이루어지는, 정전 척 장치.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제3 전극은, 5μm 이상 500μm 이하의 두께를 갖는 금속박인, 정전 척 장치.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 정전 척부와 상기 냉각 베이스부와의 사이에, RF 전극 혹은 LC 조정용 제4 전극을 갖고 있으며, 상기 제4 전극은, 상기 정전 척부 및 상기 냉각 베이스부와 접착되고, 상기 냉각 베이스부와는 절연되어 있는, 정전 척 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제4 전극은, 유기계의 절연 재료로 둘러싸여 있는, 정전 척 장치.
  9. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
    상기 시료 재치면의 주위이며 상기 시료 재치면보다 오목한 오목부에, 상기 시료 재치면의 주위를 둘러싸는 원환상의 구조물을 설치하는 구조물 설치면을 갖고, 상기 제4 전극은 상기 구조물 설치면과 상기 냉각 베이스부와의 사이에 마련되는, 정전 척 장치.
  10. 제 7 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제4 전극은, 유기 재료로, 상기 정전 척부와 접착되어 있는, 정전 척 장치.
  11. 제 7 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제4 전극은, 비자성 재료로 이루어지는, 정전 척 장치.
  12. 제 7 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제4 전극은, 5μm 이상 500μm 이하의 두께를 갖는 금속박인, 정전 척 장치.
  13. 제 7 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제3 전극과 상기 제4 전극의 합계의 수는 1 이상인, 정전 척 장치.
  14. 제 7 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제3 전극과 상기 제4 전극과의 사이는, 절연성의 유기 재료로 절연되어 있는, 정전 척 장치.
  15. 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 전극의 면 저항값이 1.0Ω/□보다 크고 1.0×1010Ω/□보다 작으며, 상기 제1 전극의 두께가 0.5μm보다 두껍고 50μm보다 얇은, 정전 척 장치.
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