KR20200070159A - 정전 척 및 그 제조법 - Google Patents

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이쿠히사 모리오카
다카시 가타이기
겐이치로 아이카와
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Abstract

정전 척(20)은, 원형 표면인 웨이퍼 배치면(28a)의 외측에 웨이퍼 배치면(28a)과 비교하여 저위(低位)의 환형 단차면(24a)을 가지며, 쿨롱력을 발휘 가능한 체적 저항률을 갖는 원판형의 세라믹 기체(22)와, 세라믹 기체(22)의 내부 중 웨이퍼 배치면(28a)에 대향하는 위치에 매설된 웨이퍼 흡착용 전극(32)과, 세라믹 기체(22)의 환형 단차면(24a) 위에 웨이퍼 흡착용 전극(32)과는 독립하여 마련된 포커스링 흡착용 전극(38)과, 포커스링 흡착용 전극(38)이 마련된 환형 단차면(24a)을 피복하며, 존슨·라벡력을 발휘 가능한 체적 저항률을 갖는 용사막(28)을 구비하고 있다. 용사막(28)의 상면은 포커스링을 배치하기 위한 포커스링 배치면(28a)이다.

Description

정전 척 및 그 제조법
본 발명은 정전 척 및 그 제조법에 관한 것이다.
종래부터, 플라즈마 에칭 장치, 플라즈마 CVD 장치, 플라즈마 에싱 장치 등의 플라즈마 처리 장치가 알려져 있다. 이러한 플라즈마 처리 장치에서는, 통상 진공 챔버 내에 웨이퍼를 배치하기 위한 웨이퍼 배치 장치가 설치된다. 웨이퍼 배치 장치는, 플라즈마 처리를 실시하는 웨이퍼를 웨이퍼 배치면에 흡착 고정하기 위한 정전 척과, 이 정전 척을 냉각하는 냉각판을 구비하고 있다. 정전 척으로서는, 절연체 또는 유전체(대부분은 세라믹스)에 내부 전극이 매설된 것 등이 이용된다. 이러한 웨이퍼 배치 장치에서는, 웨이퍼를 웨이퍼 배치면에 배치한 상태로 내부 전극에 직류 전압을 인가하여 정전력(쿨롱력 또는 존슨·라벡력)을 발생시킴으로써, 웨이퍼를 웨이퍼 배치면에 흡착 고정한다. 그리고, 이 상태로, 웨이퍼에 접하도록 플라즈마를 발생시킨다. 웨이퍼 배치면의 외주에는, 교체 가능한 포커스링을 설치하는 경우가 있다. 포커스링은, 웨이퍼 배치면보다 저위(低位)의 포커스링 배치면에 배치되어, 웨이퍼의 외주 가장자리까지 플라즈마를 안정적으로 발생시키는 역할이나 정전 척의 표면을 보호하는 역할을 갖는다. 웨이퍼에 플라즈마 처리를 실시할 때에는, 웨이퍼뿐만 아니라 이 포커스링도 플라즈마에 노출되게 되기 때문에 온도가 상승한다. 정전 척에 흡착 고정된 웨이퍼는, 정전 척을 통해 냉각판에 의해 냉각된다. 그러나, 포커스링은, 정전 척보다 꽤 두껍기 때문에 정전 척에 충분히 흡착되지 않아 온도 상승이 과도해지는 경우가 있고, 그에 의해 웨이퍼의 외주 가장자리의 온도가 높아져, 플라즈마 처리 프로세스의 수율이 나빠질 우려가 있다.
그래서, 특허문헌 1에서는, 알루미늄 알루마이트제의 정전 척에 있어서, 웨이퍼 배치면에 이용하는 유전체와 포커스링 배치면에 이용하는 유전체의 비저항률을 상이한 것으로 하여, 쿨롱력으로 웨이퍼를 흡착하고, 존슨·라벡력으로 포커스링을 흡착하고 있다. 또한, 특허문헌 2에서는, 같은 세라믹스 내에 웨이퍼 흡착용의 전극과는 별도로 포커스링 흡착용의 전극을 마련하고, 포커스링 흡착용의 전극에 인가하는 척 전압만을 플라즈마 처리의 공정에 따라 변경하고, 포커스링이 고온이 되기 쉬운 에칭 공정에서는 척 전압을 높게 하여 흡착력을 높이고 있다.
특허문헌 1: 일본 특허 제4559595호 공보 특허문헌 2: 일본 특허 공개 제2010-183074호 공보
그러나, 특허문헌 1에서는, 웨이퍼 배치면과 포커스링 배치면에서 공통의 전극을 이용하고 있기 때문에, 웨이퍼와 포커스링의 각각에 적절한 전압을 설정할 수 없었다. 한편, 특허문헌 2에서는, 같은 세라믹스에 웨이퍼 흡착용의 전극과 포커스링 흡착용의 전극을 마련하고 있기 때문에, 웨이퍼를 쿨롱력으로 흡착하고, 포커스링을 존슨·라벡력으로 흡착하는 것은 곤란하였다. 이 때문에, 특허문헌 1, 2의 정전 척을 이용하여도, 포커스링을 충분히 냉각할 수 없는 경우가 있어, 포커스링을 충분히 흡착할 수 있는 정전 척이 요구되고 있었다.
본 발명은 이러한 과제를 해결하기 위해 이루어진 것이며, 포커스링을 충분히 흡착할 수 있는 정전 척을 제공하는 것을 주목적으로 한다.
본 발명의 정전 척은,
원형 표면인 웨이퍼 배치면의 외측에 상기 웨이퍼 배치면과 비교하여 저위의 환형 단차면을 가지며, 쿨롱력을 발휘 가능한 체적 저항률을 갖는 원판형의 제1 세라믹 부재와,
상기 제1 세라믹 부재의 내부 중 상기 웨이퍼 배치면에 대향하는 위치에 매설된 제1 전극과,
상기 제1 세라믹 부재의 상기 환형 단차면 위에 상기 제1 전극과는 독립하여 마련된 제2 전극과,
상기 제2 전극이 마련된 상기 환형 단차면을 피복하며, 존슨·라벡력을 발휘 가능한 체적 저항률을 갖는 환형의 제2 세라믹 부재
를 구비하고,
상기 제2 세라믹 부재의 상면은 포커스링을 배치하기 위한 포커스링 배치면인 것이다.
이 정전 척의 사용 시에는, 웨이퍼 배치면에 웨이퍼를 배치하고, 포커스링 배치면에 포커스링을 배치한 상태로, 제1 전극 및 제2 전극의 각각에 전압을 인가한다. 그렇게 하면, 웨이퍼는 쿨롱력에 의해 웨이퍼 배치면에 흡착되고, 포커스링은 쿨롱력보다 강한 존슨·라벡력에 의해 포커스링 배치면에 흡착된다. 포커스링은 웨이퍼에 비해서 두껍기 때문에 휨을 교정하여 흡착하기 어렵지만, 흡착력이 강하기 때문에 포커스링의 휨을 교정하여 포커스링 배치면에 흡착할 수 있다. 또한, 제1 전극과 제2 전극은 독립되어 있기 때문에, 각각에 알맞은 전압을 인가할 수 있다.
본 발명의 정전 척에 있어서, 상기 제2 세라믹 부재는, 코팅 또는 용사에 의해 형성된 것으로 하여도 좋다. 이렇게 하면, 비교적 간단하게 제2 세라믹 부재를 형성할 수 있다.
본 발명의 정전 척에 있어서, 상기 제1 세라믹 부재의 체적 저항률은, 사용 온도에 있어서 1×1015 Ω㎝ 이상이고, 상기 제2 세라믹 부재의 체적 저항률은, 사용 온도에 있어서 1×108 Ω㎝ 이상 1×1013 Ω㎝ 이하인 것이 바람직하다. 이렇게 하면, 본 발명의 효과를 확실하게 얻을 수 있다. 사용 온도는, 웨이퍼에 플라즈마 처리를 실시할 때의 온도이며, 예컨대 -100℃∼150℃ 사이에서 적절하게 설정되고, 일반적으로는 실온∼150℃ 사이로 설정된다. 제2 세라믹의 체적 저항률은, 사용 온도에 있어서 1×108 Ω㎝ 이상 1×1011 Ω㎝ 이하인 것으로 하여도 좋다.
본 발명의 정전 척에 있어서, 상기 제2 세라믹 부재는, 주기표 4족 원소가 도핑된 세라믹으로 형성되어 있는 것이 바람직하다. 이러한 세라믹은 용사하는 데 적합하다. 주기표 4족 원소로서는, 예컨대 티탄, 지르코늄, 하프늄 등을 들 수 있다. 주기표 4족 원소의 도핑량은, 제2 세라믹 부재의 체적 저항률이 사용 온도에 있어서 1×108 Ω㎝ 이상 1×1013 Ω㎝ 이하가 되는 범위 내에서 적절하게 설정하여도 좋다. 주기표 4족 원소가 도핑된 세라믹으로 형성된 제2 세라믹 부재는, 제1 세라믹 부재와 주성분이 동일한 것이 바람직하다. 이렇게 하면, 제1 세라믹 부재와 열전도율이나 열팽창률을 같은 정도로 할 수 있다.
본 발명의 정전 척에 있어서, 상기 제2 세라믹 부재의 두께 편차는, 0.5 ㎜ 이하인 것이 바람직하다. 이렇게 하면, 제2 세라믹 부재에 있어서 지나치게 얇은 부분이 없어지기 때문에 절연 파괴가 생기기 어렵다. 또한, 제2 세라믹 부재에 있어서 지나치게 두꺼운 부분이 없어지기 때문에 제전(除電)에 요하는 시간이 비교적 짧아진다.
본 발명의 정전 척에 있어서, 상기 제2 전극은, 쌍극 전극인 것이 바람직하다. 이렇게 하면, 존슨·라벡 타입의 정전 척에서 종종 문제가 되는 잔류 전하에 의한 탈착 문제 등을 예방하기 위한 제전 처리 등이 용이해진다.
본 발명의 정전 척에 있어서, 상기 제1 세라믹 부재의 상기 환형 단차면은, 단면 U자형의 환형 오목홈을 가지고, 상기 제2 전극은, 상기 환형 오목홈의 바닥면에 마련되고, 상기 제2 세라믹 부재는, 상기 제2 전극이 마련된 상기 환형 오목홈의 바닥면을 피복하고, 상기 제2 세라믹 부재의 표면이 상기 환형 단차면의 상면과동일 평면으로 되어 있어도 좋다. 이러한 것에서는, 제2 세라믹 부재의 표면뿐만 아니라 그 양단부의 환형 단차면의 상면에 걸쳐 포커스링을 배치하면, 제2 세라믹 부재가 노출되지 않는다. 이 때문에, 제2 세라믹 부재로서, 플라즈마와의 접촉에 의해 파티클을 발생하기 쉬운 재질(예컨대 용사막)을 이용하여도, 웨이퍼에 파티클이 부착되는 것을 억제할 수 있다.
본 발명의 정전 척의 제조법은, 전술한 정전 척을 제조하는 제조법으로서,
(a) 상기 제1 전극이 매설된 상기 제1 세라믹 부재를 준비하는 공정과,
(b) 상기 제1 세라믹 부재의 상기 환형 단차면 위에 상기 제2 전극을, 인쇄 또는 코팅에 의해 형성하는 공정과,
(c) 상기 제2 전극이 형성된 상기 환형 단차면 위에 상기 제2 세라믹 부재를, 코팅 또는 용사에 의해서 형성하는 공정
을 포함한다.
이 제조법에서는, 제1 세라믹 부재의 환형 단차면 위에 제2 전극을 인쇄 또는 코팅에 의해 형성하고, 그 위로부터 제2 세라믹 부재를 코팅 또는 용사에 의해 형성한다. 이 때문에, 전술한 어느 하나의 정전 척을 용이하게 제조할 수 있다. 또한, 코팅 또는 용사에 의해 제2 세라믹 부재를 형성하기 때문에, 제2 전극으로부터 포커스링 배치면까지의 제2 세라믹 부재의 두께를 균일하게 할 수 있다. 또한, 인쇄 또는 코팅에 의해 제2 전극을 형성하기 때문에, 복수 전극의 형성이나, 빗살 전극 등이 복잡한 형상의 전극의 형성이 용이하다.
도 1은 정전 척(20)의 종단면도이다.
도 2는 정전 척(20)의 제조법의 일례를 나타내는 설명도이다.
도 3은 정전 척(20)을 이용하여 웨이퍼(W)를 처리할 때의 사용 설명도이다.
도 4는 정전 척(120)의 종단면도이다.
도 5는 정전 척(120)에 포커스링(50)을 배치한 모습을 나타내는 설명도이다.
도 6은 정전 척(220)의 종단면도이다.
도 7은 정전 척(220)에 포커스링(50)을 배치한 모습을 나타내는 설명도이다.
도 8은 정전 척(20)에 포커스링(50B) 및 웨이퍼(W)를 배치한 모습을 나타내는 설명도이다.
본 발명의 적합한 실시형태를, 도면을 참조하면서 이하에 설명한다. 도 1은 정전 척(20)의 종단면도이고, 도 2는 정전 척(20)의 제조법의 일례를 나타내는 설명도이고, 도 3은 정전 척(20)을 이용하여 웨이퍼(W)를 처리할 때의 사용 설명도이다.
정전 척(20)은, 웨이퍼(W)에 플라즈마를 이용하여 에칭이나 CVD 등을 행하는 웨이퍼 배치 장치(10)에 이용되는 것이고, 웨이퍼 배치 장치(10)는 반도체 프로세스용의 챔버(80)의 바닥면에 고정되어 이용된다(도 3 참조). 웨이퍼 배치 장치(10)는, 정전 척(20) 외에, 포커스링(50)과, 냉각판(70)을 구비하고 있다.
정전 척(20)은, 원판형의 세라믹 기체(22)를 구비하고 있다. 세라믹 기체(22)는, 웨이퍼(W)를 배치하는 원형의 웨이퍼 배치면(22a)과, 이 웨이퍼 배치면(22a)의 외주에서 웨이퍼 배치면(22a)보다 1단 낮아지도록 형성된 환형 단차면(24a)을 가지고 있다. 세라믹 기체(22)의 내부 중 웨이퍼 배치면(22a)에 대향하는 위치에는, 웨이퍼 흡착용 전극(32)이 매설되어 있다. 또한, 세라믹 기체(22)의 환형 단차면(24a)에는, 웨이퍼 흡착용 전극(32)과는 독립적으로 포커스링(F/R) 흡착용 전극(38)이 마련되고, 또한 F/R 흡착용 전극(38)이 마련된 환형 단차면(24a) 전체를 피복하는 용사막(28)이 마련되어 있다. 용사막(28)의 상면은 포커스링(50)을 배치하는 포커스링(F/R) 배치면(28a)이 된다. 세라믹 기체(22)는, 웨이퍼(W) 배치면(22a)과는 반대측의 이면(22b)에서, 본딩 시트(75)를 통해 냉각판(70)에 접착된다.
세라믹 기체(22)는, 쿨롱력을 발휘 가능한 체적 저항률을 갖는 것이며, 질화알루미늄, 질화규소, 산화알루미늄 등의 세라믹 재료로 이루어지는 부재이다. 사용 온도(예컨대 상온∼150℃ 사이로 설정되는 온도. 이하 동일함)에 있어서 체적 저항률이 1×1015 Ω㎝ 이상이면, 충분히 쿨롱력을 발휘할 수 있다. 세라믹 기체(22)의 웨이퍼 배치면(22a)의 직경은, 웨이퍼(W)의 직경보다 작아지도록 형성되어 있다. 이 때문에, 웨이퍼 배치면(22a)에 웨이퍼(W)를 배치한 상태에서는, 웨이퍼(W)의 외주 가장자리가 웨이퍼 배치면(22a)으로부터 비어져 나오게 된다. 세라믹 기체(22)의 웨이퍼 배치면(22a)에는, 엠보스 가공에 의해 도시하지 않는 복수의 요철이 형성되어 있다. 웨이퍼 배치면(22a)에 마련된 오목부와 웨이퍼 배치면(22a)에 배치되는 웨이퍼(W)(도 3 참조) 사이에는, 열전도용의 가스(예컨대, He 가스)가 이면(22b)으로부터 웨이퍼 배치면(22a)까지 관통하는 도시하지 않는 가스 공급로로부터 공급되도록 되어 있다.
웨이퍼 흡착용 전극(32)은, 도전성이 있는 메쉬 또는 플레이트로 제작되며, 웨이퍼 배치면(22a)과 평행(실질적으로 평행한 경우를 포함함, 이하 동일함)하게 마련되어 있다. 웨이퍼 흡착용 전극(32)의 이면은, 세라믹 기체(22)의 이면(22b)으로부터 삽입된 도시하지 않는 급전봉에 접속되어 있다. 웨이퍼 흡착용 전극(32)에는, 이 급전봉을 통해 직류 전압이 인가되도록 되어 있다.
F/R 흡착용 전극(38)은, 도전성이 있는 인쇄 패턴으로 제작된 쌍극 전극이고, 쌍을 이루는 빗살 전극이 이격하여 F/R 배치면(28a)과 평행하게 마련되어 있다. F/R 흡착용 전극(38)의 이면은, 세라믹 기체(22)의 이면(22b)으로부터 삽입되어 세라믹 기체(22)를 관통한 도시하지 않는 급전봉에 접속되어 있다. F/R 흡착용 전극(38)에는, 이 급전봉을 통해 직류 전압이 인가되도록 되어 있다.
용사막(28)은, 존슨·라벡력을 발휘 가능한 체적 저항률을 갖는 것이며, 세라믹 기체(22)의 세라믹 재료에 주기표 4족 원소(예컨대, 티탄)가 도핑된 재료로 이루어지는 부재이다. 사용 온도에 있어서 체적 저항률이 1×108 Ω㎝ 이상 1×1013 Ω㎝ 이하(바람직하게는 1×108 Ω㎝ 이상 1×1011 Ω㎝ 이하)이면, 충분히 존슨·라벡력을 발휘할 수 있다. 용사막(28)은, 두께가 0.05 ㎜∼2 ㎜, 두께 편차가 0.5 ㎜ 이하가 되도록 형성되어 있다. 용사막(28)의 표면인 F/R 배치면(28a)에는, 엠보스 가공에 의해 도시하지 않는 복수의 요철이 형성되어 있다. F/R 배치면(28a)에 마련된 오목부와 F/R 배치면(28a)에 배치되는 포커스링(50)(도 3 참조) 사이에는, 열전도용의 가스(예컨대, He 가스)가 도시하지 않는 가스 공급로로부터 공급되도록 되어 있다. 가스 공급로는, 세라믹 기체(22)의 이면(22b)으로부터 용사막(28)의 F/R 배치면(28a)까지를 관통하도록 마련되어 있다.
포커스링(50)은, 예컨대 금속 실리콘제의 부재이며, 정전 척(20)의 F/R 배치면(28a)에 배치되는 링 본체(52)와, 이 링 본체(52)의 이면으로부터 하방으로 신장하는 스커트부(58)를 가지고 있다. 링 본체(52)는, 웨이퍼(W)와 간섭하지 않도록, 내직경이 웨이퍼(W)나 웨이퍼 배치면(22a)의 직경보다 약간 크게 형성되어 있다. 스커트부(58)는, 원통 형상이며, 내직경이 정전 척(20)의 F/R 배치면(28a)의 외직경보다 약간 크게 형성되어 있다. 이 때문에, 스커트부(58)의 내벽은, 정전 척(20)의 측면으로부터 약간 이격하고 있다. 이러한 포커스링(50)은, 웨이퍼(W) 및 정전 척(20)을 보호하는 역할을 갖는다. 또한, 포커스링(50)은, F/R 배치면(28a)에 접착되는 일없이, 단순히 F/R 배치면(28a)에 배치되어 있다. 포커스링(50)의 재질은, 플라즈마 처리가 플라즈마 에칭인 경우에는, 웨이퍼(W)의 에칭 대상막의 종류에 따라 적절하게 선택된다.
냉각판(70)은, 알루미늄이나 알루미늄 합금 등으로 대표되는 금속으로 이루어지는 원판형의 플레이트이며, 내부에 냉매가 순환 가능한 냉매 통로(72)를 구비하고 있다. 이 냉매 통로(72)는, 챔버(80)를 관통하는 냉매 공급로 및 냉매 배출로에 접속되어 있고, 냉매 배출로로부터 배출된 냉매는 온도 조정된 후 재차 냉매 공급로에 복귀된다.
다음에, 정전 척(20)의 제조법예에 대해서 도 2를 이용하여 설명한다. 이 제조법은, 도 2에 나타내는 바와 같이, (a) 웨이퍼 흡착용 전극(32)이 매설된 세라믹 기체(22)를 준비하는 공정과, (b) 세라믹 기체(22)의 환형 단차면(24a) 위에 F/R 흡착용 전극(38)을 인쇄에 의해 형성하는 공정과, (c) 용사막(28)을 용사에 의해 형성하는 공정을 포함한다. 공정 (a)에서는, 예컨대 웨이퍼 흡착용 전극(32)이 매설된 세라믹 소결체를 핫 프레스 소성에 의해 제조하고, 얻어진 세라믹 소결체에, 연삭 가공이나 블라스트 가공 등을 실시함으로써 형상이나 두께를 조정하여, 세라믹 기체(22)를 얻는다. 공정 (b)에서는, F/R 흡착용 전극(38)의 원료를 포함하는 슬러리를 인쇄하여, 필요에 따라 소성함으로써 F/R 흡착용 전극(38)을 형성한다. 공정 (c)에서는, F/R 흡착용 전극(38)이 형성된 환형 단차면(24a) 위에, 용사막(28)의 재료(용사재)를 용사한다. 용사재는, 예컨대, 주기표 4족 원소가 도핑된 세라믹 재료이며, 바람직하게는 세라믹 기체(22)의 세라믹 재료에 주기표 4족 원소가 도핑된 재료이다.
다음에, 정전 척(20)의 사용예에 대해서 도 3을 이용하여 설명한다. 정전 척(20)을 구비한 웨이퍼 배치 장치(10)는, 챔버(80)의 바닥면에 고정되어 사용된다. 챔버(80)의 천장면에는, 프로세스 가스를 다수의 가스 분사 구멍으로부터 챔버(80) 내부에 방출하는 샤워 헤드(90)가 배치되어 있다.
정전 척(20)의 웨이퍼 배치면(22a)에는, 원판형의 웨이퍼(W)가 배치된다. 웨이퍼(W)는 웨이퍼 흡착용 전극(32)에 전압이 인가됨으로써 쿨롱력에 의해 웨이퍼 배치면(22a)에 정전 흡착된다. 웨이퍼(W)의 온도는, 냉각판(70)의 냉매 통로(72)에 공급하는 냉매의 온도를 조정함으로써 제어할 수 있다. 이때, 웨이퍼(W)와 웨이퍼 배치면(22a)의 도시하지 않는 오목부 사이에 열전도를 양호하게 하기 위해 He 가스를 공급한다. 웨이퍼(W)의 온도 제어는, 도시하지 않는 온도 검출 센서에 의해 웨이퍼의 온도를 검출하고, 그 온도가 목표 온도가 되도록 피드백함으로써 실행된다.
정전 척(20)의 F/R 배치면(28a)에는, 원환형의 포커스링(50)이 배치된다. 포커스링(50)은, F/R 흡착용 전극(38)에 전압이 인가됨으로써 존슨·라벡력에 의해 F/R 배치면(28a)에 정전 흡착된다. 포커스링(50)의 온도는, 냉각판(70)의 냉매 통로(72)에 공급하는 냉매의 온도를 조정함으로써 제어할 수 있다. 이때, 포커스링(50)과 F/R 배치면(28a)의 도시하지 않는 오목부 사이에 열전도를 양호하게 하기 위해 He 가스를 공급한다. 포커스링(50)의 온도 제어는, 도시하지 않는 온도 검출 센서에 의해 포커스링(50)의 온도를 검출하고, 그 온도가 목표 온도가 되도록 피드백함으로써 실행된다.
이 상태로, 챔버(80)의 내부를 정해진 진공 분위기(또는 감압 분위기)가 되도록 설정하고, 샤워 헤드(90)로부터 프로세스 가스를 공급하면서 냉각판(70)과 샤워 헤드(90) 사이에 고주파 전력을 공급하여 플라즈마를 발생시킨다. 그리고, 그 플라즈마를 이용하여 웨이퍼에 CVD 성막을 실시하거나 에칭을 실시하거나 한다.
웨이퍼(W)가 플라즈마 처리되는 데 수반하여 포커스링(50)도 소모되지만, 포커스링(50)은 두께가 두껍기 때문에, 포커스링(50)의 교환은 복수 매의 웨이퍼(W)를 처리한 후에 행해진다.
여기서, 본 실시형태의 구성요소와 본 발명의 구성요소의 대응 관계를 명확히 한다. 본 실시형태의 세라믹 기체(22)가 본 발명의 제1 세라믹 부재에 상당하고, 웨이퍼 흡착용 전극(32)이 제1 전극에 상당하고, F/R 흡착용 전극(38)이 제2 전극에 상당하고, 용사막(28)이 제2 세라믹 부재에 상당한다.
이상 설명한 정전 척(20)에서는, 정전 척(20)의 사용 시에는, 정전 척(20)의 웨이퍼 배치면(22a)에 웨이퍼(W)를 배치하고, 포커스링 배치면(28a)에 포커스링(50)을 배치한 상태로, 웨이퍼 흡착용 전극(32) 및 F/R 흡착용 전극(38)의 각각에 전압을 인가한다. 그렇게 하면, 웨이퍼(W)는 쿨롱력에 의해 웨이퍼 배치면(22a)에 흡착되고, 포커스링(50)은 쿨롱력보다 강한 존슨·라벡력에 의해 포커스링 배치면(28a)에 흡착된다. 포커스링(50)은 웨이퍼(W)에 비해서 두껍기 때문에 휨을 교정하여 흡착하기 어렵지만, 이 정전 척(20)에서는, 포커스링(50)을 흡착하는 흡착력이 강하기 때문에 포커스링(50)의 휨을 교정하여 포커스링 배치면(28a)에 흡착할 수 있다. 이 때문에, 이러한 정전 척(20)을 구비한 웨이퍼 배치 장치(10)에서는, 포커스링(50)을 충분히 냉각할 수 있다. 또한, 웨이퍼 흡착용 전극(32)과 F/R 흡착용 전극(38)은 독립되어 있기 때문에, 각각에 알맞은 전압을 인가할 수 있다.
또한, 정전 척(20)에 있어서, 제2 세라믹 부재가 용사막(28)이기 때문에, 비교적 간단하게 제2 세라믹 부재를 형성할 수 있다. 용사막(28)은, 주기표 4족 원소가 도핑된 세라믹으로 형성되어 있고, 이러한 세라믹은 용사를 하는 데 적합하다. 또한, 용사막(28)은, 세라믹 기체(22)의 세라믹 재료와 주성분이 동일한 재료이기 때문에, 열전도율이나 열팽창율 등을 세라믹 기체(22)와 같은 정도로 할 수 있다.
또한, 정전 척(20)에 있어서, 용사막(28)의 두께 편차가 0.5 ㎜ 이하임으로써, 용사막(28)에 있어서 지나치게 얇은 부분이 없어지기 때문에 절연 파괴가 생기기 어렵고, 용사막(28)에 있어서 지나치게 두꺼운 부분이 없기 때문에 제전에 요하는 시간이 비교적 짧아진다.
또한, 정전 척(20)에 있어서, F/R 흡착용 전극(38)은, 쌍극 전극이기 때문에, 존슨·라벡 타입의 정전 척에서 종종 문제가 되는 잔류 전하에 의한 탈착 문제 등을 예방하기 위한 제전 처리 등이 용이해진다.
또한, 전술한 정전 척(20)의 제조법에서는, 세라믹 기체(22)의 환형 단차면(24a) 위에 F/R 흡착용 전극(38)을 인쇄에 의해 형성하고, 그 위로부터 용사막(28)을 형성한다. 이 때문에, 세라믹 기체(22)와, 세라믹 기체(22)의 재료는 상이한 물성의 용사막(28)을 일체로서 구비하고, 또한 웨이퍼 흡착용 전극(32)과, 웨이퍼 흡착용 전극(32)과는 독립된 F/R 흡착용 전극(38)을 구비한 정전 척(20)을 용이하게 제조할 수 있다. 이에 의해, 세라믹 기체(22) 상의 웨이퍼 배치면(22a)에서는 쿨롱 타입의 흡착 방식을 채용하고, 용사막(28) 상의 포커스링 배치면(28a)에서는 존슨·라벡 타입의 흡착 방식을 채용하여, 각각에 알맞은 전압을 인가 가능한 정전 척(20)을 용이하게 제조할 수 있다. 또한, 용사에 의해 용사막(28)을 형성하기 때문에, F/R 흡착용 전극(38)으로부터 F/R 배치면(28a)까지의 용사막(28)의 두께를 균일하게 할 수 있다. 또한, 인쇄에 의해 F/R 흡착용 전극(38)을 형성하기 때문에, 복수 전극의 형성이나, 빗살 전극 등의 복잡한 형상의 전극의 형성이 용이하다. 또한, 제1 세라믹 부재와 제2 세라믹 부재의 양방을 세라믹 소결체로 하는 것도 생각된다. 그러나, 체적 저항률이 상이한 2개의 부재를 일체 소결로 제조하는 것은 소결성의 관점에서 비교적 곤란하다. 또한, 통상 포커스링(50)으로서는 웨이퍼(W)보다 두꺼운 것이 이용되기 때문에, F/R 배치면(28a)은 웨이퍼 배치면(22a)보다 낮게 형성하고, 그에 따라 F/R 흡착용 전극(38)은 웨이퍼 흡착 전극(32)보다 낮은 위치에 형성하게 된다. 그러나, 세라믹 소결체의 상이한 높이 위치에 정밀도 좋게 전극을 매설하는 것은 비교적 곤란하다. 또한, 세라믹 소결체는, 대직경이 될수록 균일한 소성이 어려워지기 때문에, 웨이퍼 흡착용 전극(32)보다 외주측에 F/R 흡착용 전극(38)이 배치된 대직경의 소결체의 소성을 균일하게 행하는 것은 비교적 곤란하다. 이에 대하여, 전술한 정전 척(20)의 제조법에서는, 제1, 2 세라믹 부재의 양방을 세라믹 소결체로 하는 것보다 용이하게 정전 척(20)을 제조할 수 있다.
또한, 본 발명은 전술한 실시형태에 조금도 한정되는 일없이, 본 발명의 기술적 범위에 속하는 한 여러 가지의 양태로 실시할 수 있는 것은 물론이다.
예컨대, 전술한 실시형태에서는, 용사막(28)을 이용하였지만, 용사막(28) 대신에, 에어로졸 디포지션법 등의 다른 코팅 기술을 이용하여 생성시킨 피막으로 하여도 좋다. 용사나 이들의 코팅 방법에서는, 두께를 비교적 정밀도 좋게 제어할 수 있기 때문에, 원하는 흡착력을 발휘하는 피막을 얻는 것이 용이하고, 얻어진 피막은 절연의 확보에도 적합하다.
전술한 실시형태에서는, F/R 흡착용 전극(38)은 쌍극 전극으로 하였지만, 단극 전극이어도 좋다. 또한, 전술한 실시형태에 있어서, 웨이퍼 흡착용 전극(32)은, 단극 전극이어도 좋고, 쌍극 전극이어도 좋다.
전술한 실시형태에 있어서, 도 4에 나타내는 정전 척(120)과 같이, 세라믹 기체(22)의 환형 단차면(24a)은 단면 U자형의 환형 오목홈(26)을 가지고, F/R 흡착용 전극(38)은 환형 오목홈(26)의 바닥면(26a)에 마련되고, 용사막(28)은 F/R 흡착용 전극(38)이 마련된 환형 오목홈(26)의 바닥면(26a)을 피복하고, 용사막(28)의 표면이 환형 단차면(24a)의 상면(25a)과 동일 평면으로 되어 있어도 좋다. 이러한 정전 척(120)에서는, 도 5에 나타내는 바와 같이, 용사막(28)의 표면뿐만 아니라 그 양단부끝의 환형 단차면(24a)의 상면(25a)에 걸쳐 포커스링(50)을 배치하면, 용사막(28)이 노출되지 않는다. 이 때문에, 용사막(28)을 이용하여도, 웨이퍼(W)에 파티클이 부착하는 것을 억제할 수 있다. 또한, 예컨대 도 6에 나타내는 정전 척(220)과 같이, 세라믹 기체(22)의 환형 단차면(24a)은 세라믹 기체(22)의 측면에 이르는 단면 L자형의 절결홈(27)을 가지고, F/R 흡착용 전극(38)은 절결홈(27)의 바닥면(27a)에 마련되고, 용사막(28)의 표면이 환형 단차면(24a)의 상면(25a)과 동일 평면으로 되어 있어도 좋다. 이러한 정전 척(220)에서는, 도 7에 나타내는 바와 같이, 용사막(28)의 표면뿐만 아니라 그 내주의 환형 단차면(24a)의 상면(25a)에 걸쳐 포커스링(50)을 배치하면, 적어도 포커스링(50)의 내주측에는 용사막(28)이 노출되지 않는다. 이 때문에, 용사막(28)을 이용하여도, 웨이퍼(W)에 파티클이 부착하는 것을 억제할 수 있다. 또한, 도 7에서는, 포커스링(50)의 스커트부(58)가 용사막(28)의 측면을 덮고 있기 때문에, 포커스링(50)의 외주측에도 용사막이 노출되지 않는다.
전술한 실시형태에서는, 포커스링(50)은 스커트부(58)를 갖는 것으로 하였지만, 스커트부(58)를 생략하여도 좋다. 또한, 포커스링은, 도 8에 나타내는 포커스링(50B)과 같이, 링 본체(52)의 상단부의 내주를 따라 환형 단차면(52a)이 형성되어 있어도 좋다. 환형 단차면(52a)의 외직경은, 웨이퍼(W)의 직경보다 약간 크게 형성되어 있어, 웨이퍼(W)와 간섭하지 않도록 되어 있다. 이러한 포커스링(50B)을 이용하면, 용사막(28)이 플라즈마와 접촉하기 어려워지기 때문에, 용사막(28)을 이용하여도, 파티클의 발생을 억제할 수 있다.
전술한 실시형태에서는, F/R 배치면(28a)에는, 엠보스 가공에 의해 복수의 요철이 형성되어 있는 것으로 하였지만, 용사막(28)의 용사 시에 생기는 요철을 이용하여도 좋다. 또한, F/R 배치면(28a)의 오목부와 포커스링(50) 사이에는, 세라믹 기체(22)의 이면(22b)으로부터 용사막(28)의 F/R 배치면(28a)까지 관통하도록 마련된 가스 공급로로부터 열전도용의 가스가 공급되는 것으로 하였지만, 가스 공급로는, 그 외의 구성으로 하여도 좋다.
전술한 실시형태에 있어서, 세라믹 기체(22)의 내부 중 웨이퍼 배치면(22a)에 대향하는 위치에는, 고주파(RF) 전극이나 히터 전극이 더 매설되어 있어도 좋다. RF 전극은, 도전성의 메쉬로 제작되어, 웨이퍼 배치면(22a)과 평행하게 마련된다. RF 전극의 이면은, 세라믹 기체(22)의 이면(22b)으로부터 삽입된 도시하지 않는 급전봉에 접속된다. RF 전극에는, 이 급전봉을 통해 RF 전압이 인가된다. 히터 전극은, 도전성이 있는 코일 또는 인쇄 패턴으로 제작된 저항 발열체이며, 웨이퍼 배치면(22a)과 평행하게 웨이퍼 배치면(22a)에 대향하는 전역에 걸쳐 일필휘지의 요령으로 일단으로부터 타단까지 배선된다. 히터 전극의 일단과 타단은, 세라믹 기체(22)에 삽입된 한쌍의 급전봉에 접속된다. 히터 전극에는, 이 급전봉을 통해 전압이 인가된다. 마찬가지로, 세라믹 기체(22)의 내부 중 환형 단차면(24a)에 대향하는 위치에는, RF 전극이나 히터 전극이 매설되어 있어도 좋다.
전술한 실시형태에서는, 정전 척(20)의 이면(22b)에 냉각판(70)을 본딩 시트(75)로 접착하였지만, 예컨대 냉각판(70)이 Si-SiC-Ti 등의 세라믹 복합 재료로 제작되어 있는 경우에는 정전 척(20)의 이면(22b)에 냉각판(70)을 TCB(Thermal compression bonding)에 의해 접합하여도 좋다. TCB란, 접합 대상의 2개의 부재 사이에 금속 접합재를 끼우고, 금속 접합재의 고상선 온도 이하의 온도로 가열한 상태로 2개의 부재를 가압 접합하는 방법을 말한다.
전술한 실시형태에 있어서, 웨이퍼(W)를 승강시키는 리프트핀을 마련하여도 좋다. 그 경우, 리프트핀을 삽입 관통시키는 삽입 관통 구멍은, 챔버(80), 냉각판(70), 본딩 시트(75) 및 정전 척(20)을 관통하도록 마련하면 좋다.
전술한 실시형태에 있어서, 공정 (b)에서는 F/R 흡착용 전극(38)은 인쇄에 의해 형성하는 것으로 하였지만, 코팅에 의해 형성하여도 좋다. 코팅 방법으로서는, PVD, CVD, 도금 등을 이용할 수 있다. 또한, 공정 (c)에서는 용사에 의해 용사막(28)을 형성하는 것으로 하였지만, 그 외의 코팅에 의해 피막을 형성하여도 좋다. 코팅 방법으로서는, 에어로졸 디포지션법 등의 성막법을 이용할 수 있다. 또한, 용사법으로서는, 일반적인 용사법 외에, 콜드 스프레이법이나 서스펜션 플라즈마 용사법 등의 각종 용사법을 채용할 수 있다.
전술한 실시형태에서는, 냉각판(70)과 샤워 헤드(90) 사이에 고주파 전력을 공급하여 플라즈마를 발생시켰지만, 웨이퍼 흡착용 전극(32)이나 F/R 흡착용 전극(38) 등의 정전 전극과 샤워 헤드(90) 사이에 고주파 전력을 공급하여 플라즈마를 발생시켜도 좋다. 또한, 전술한 바와 같이, RF 전극을 마련하여, RF 전극과 샤워 헤드(90) 사이에 고주파 전력을 공급하여 플라즈마를 발생시켜도 좋다.
본 출원은 2017년 10월 30일에 출원된 미국 가출원 제62/578613호를 우선권 주장의 기초로 하고 있으며, 인용에 의해 그 내용의 전부가 본 명세서에 포함된다.
본 발명은 반도체 제조 장치에 이용 가능하며, 특히 하이 파워화가 진행되는 플라즈마 에칭 프로세스에 이용하는 반도체 제조 장치에 적합하다.
10 : 웨이퍼 배치 장치 20, 120, 220 : 정전 척
22 : 세라믹 기체 22a : 웨이퍼 배치면
22b : 이면 24a : 환형 단차면
25a : 상면 26 : 환형 오목홈
26a : 바닥면 27 : 절결홈
27a : 바닥면 28 : 용사막
28a : 포커스링 배치면 32 : 웨이퍼 흡착용 전극
38 : 포커스링 흡착용 전극 50, 50B : 포커스링
52 : 링 본체 52a : 환형 단차면
58 : 스커트부 70 : 냉각판
72 : 냉매 통로 75 : 본딩 시트
80 : 챔버 90 : 샤워 헤드
W : 웨이퍼

Claims (8)

  1. 원형 표면인 웨이퍼 배치면의 외측에 상기 웨이퍼 배치면과 비교하여 저위(低位)의 환형 단차면을 가지며, 쿨롱력을 발휘 가능한 체적 저항률을 갖는 원판형의 제1 세라믹 부재와,
    상기 제1 세라믹 부재의 내부 중 상기 웨이퍼 배치면에 대향하는 위치에 매설된 제1 전극과,
    상기 제1 세라믹 부재의 상기 환형 단차면 위에 상기 제1 전극과는 독립하여 마련된 제2 전극과,
    상기 제2 전극이 마련된 상기 환형 단차면을 피복하며, 존슨·라벡력을 발휘 가능한 체적 저항률을 갖는 환형의 제2 세라믹 부재
    를 구비하고,
    상기 제2 세라믹 부재의 상면은 포커스링을 배치하기 위한 포커스링 배치면인 정전 척.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제2 세라믹 부재는, 코팅 또는 용사에 의해 형성된 것인 정전 척.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 세라믹 부재의 체적 저항률은, 사용 온도에 있어서 1×1015 Ω㎝ 이상이고,
    상기 제2 세라믹 부재의 체적 저항률은, 사용 온도에 있어서 1×108 Ω㎝ 이상 1×1013 Ω㎝ 이하인 것인 정전 척.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 세라믹 부재는, 주기표 4족 원소가 도핑된 세라믹으로 형성되어 있는 것인 정전 척.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 세라믹 부재의 두께 편차는, 0.5 ㎜ 이하인 것인 정전 척.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 전극은 쌍극 전극인 것인 정전 척.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 세라믹 부재의 상기 환형 단차면은, 단면 U자형의 환형 오목홈을 가지고,
    상기 제2 전극은, 상기 환형 오목홈의 바닥면에 마련되고,
    상기 제2 세라믹 부재는, 상기 제2 전극이 마련된 상기 환형 오목홈의 바닥면을 피복하며, 상기 제2 세라믹 부재의 표면이 상기 환형 단차면의 상면과 동일 평면으로 되어 있는 것인 정전 척.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 기재된 정전 척을 제조하는 제조법으로서,
    (a) 상기 제1 전극이 매설된 상기 제1 세라믹 부재를 준비하는 공정과,
    (b) 상기 제1 세라믹 부재의 상기 환형 단차면 위에 상기 제2 전극을, 인쇄 또는 코팅에 의해 형성하는 공정과,
    (c) 상기 제2 전극이 형성된 상기 환형 단차면 위에 상기 제2 세라믹 부재를, 코팅 또는 용사에 의해 형성하는 공정
    을 포함하는 정전 척의 제조법.
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Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10555412B2 (en) 2018-05-10 2020-02-04 Applied Materials, Inc. Method of controlling ion energy distribution using a pulse generator with a current-return output stage
JP7462626B2 (ja) * 2018-10-26 2024-04-05 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド パターニング応用のための高密度炭素膜
US11476145B2 (en) 2018-11-20 2022-10-18 Applied Materials, Inc. Automatic ESC bias compensation when using pulsed DC bias
JP7451540B2 (ja) 2019-01-22 2024-03-18 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド パルス状電圧波形を制御するためのフィードバックループ
US11508554B2 (en) 2019-01-24 2022-11-22 Applied Materials, Inc. High voltage filter assembly
KR20210139368A (ko) * 2019-07-01 2021-11-22 엔지케이 인슐레이터 엘티디 샤프트를 갖는 세라믹 히터
CN113994462A (zh) * 2019-09-06 2022-01-28 Toto株式会社 静电吸盘
WO2021221886A1 (en) * 2020-04-29 2021-11-04 Applied Materials, Inc. Heater cover plate for uniformity improvement
US11848176B2 (en) 2020-07-31 2023-12-19 Applied Materials, Inc. Plasma processing using pulsed-voltage and radio-frequency power
JP7438070B2 (ja) * 2020-09-11 2024-02-26 新光電気工業株式会社 静電チャック、基板固定装置及び基板固定装置の製造方法
US11901157B2 (en) 2020-11-16 2024-02-13 Applied Materials, Inc. Apparatus and methods for controlling ion energy distribution
US11798790B2 (en) 2020-11-16 2023-10-24 Applied Materials, Inc. Apparatus and methods for controlling ion energy distribution
US11495470B1 (en) 2021-04-16 2022-11-08 Applied Materials, Inc. Method of enhancing etching selectivity using a pulsed plasma
US11948780B2 (en) 2021-05-12 2024-04-02 Applied Materials, Inc. Automatic electrostatic chuck bias compensation during plasma processing
US11791138B2 (en) 2021-05-12 2023-10-17 Applied Materials, Inc. Automatic electrostatic chuck bias compensation during plasma processing
US11967483B2 (en) 2021-06-02 2024-04-23 Applied Materials, Inc. Plasma excitation with ion energy control
US11810760B2 (en) 2021-06-16 2023-11-07 Applied Materials, Inc. Apparatus and method of ion current compensation
US11569066B2 (en) 2021-06-23 2023-01-31 Applied Materials, Inc. Pulsed voltage source for plasma processing applications
US11776788B2 (en) 2021-06-28 2023-10-03 Applied Materials, Inc. Pulsed voltage boost for substrate processing
US11476090B1 (en) 2021-08-24 2022-10-18 Applied Materials, Inc. Voltage pulse time-domain multiplexing
US11972924B2 (en) 2022-06-08 2024-04-30 Applied Materials, Inc. Pulsed voltage source for plasma processing applications

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002033376A (ja) * 2000-07-17 2002-01-31 Tokyo Electron Ltd 被処理体の載置装置
KR20040093043A (ko) * 2003-04-24 2004-11-04 동경 엘렉트론 주식회사 플라즈마 처리 장치, 포커스 링 및 서셉터
JP2010183074A (ja) 2003-04-24 2010-08-19 Tokyo Electron Ltd プラズマ処理装置、フォーカスリング及び被処理体の載置装置
JP2011210958A (ja) * 2010-03-30 2011-10-20 Tokyo Electron Ltd プラズマ処理装置及び半導体装置の製造方法
KR20140098707A (ko) * 2013-01-31 2014-08-08 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 재치대 및 플라즈마 처리 장치
KR20160078917A (ko) * 2014-12-25 2016-07-05 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 정전 흡착 방법 및 기판 처리 장치

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4108465B2 (ja) * 2002-12-18 2008-06-25 東京エレクトロン株式会社 処理方法及び処理装置
JP4099053B2 (ja) * 2002-12-20 2008-06-11 京セラ株式会社 静電チャックの製造方法
JP2004296911A (ja) * 2003-03-27 2004-10-21 Kyocera Corp 静電チャック
JP4547182B2 (ja) * 2003-04-24 2010-09-22 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置
JP2005072321A (ja) * 2003-08-26 2005-03-17 Kyocera Corp ウェハ支持部材とその製造方法
JP2005150370A (ja) * 2003-11-14 2005-06-09 Kyocera Corp 静電チャック
JP2005340442A (ja) * 2004-05-26 2005-12-08 Kyocera Corp 静電チャック及びその製造方法
JP2006060040A (ja) * 2004-08-20 2006-03-02 Rasa Ind Ltd 静電チャックプレート及びその製造方法
JP5657262B2 (ja) * 2009-03-27 2015-01-21 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置
JP5357639B2 (ja) 2009-06-24 2013-12-04 株式会社日立ハイテクノロジーズ プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法
JP6285620B2 (ja) * 2011-08-26 2018-02-28 新光電気工業株式会社 静電チャック及び半導体・液晶製造装置
JP5982206B2 (ja) * 2012-07-17 2016-08-31 東京エレクトロン株式会社 下部電極、及びプラズマ処理装置
JP5654083B2 (ja) * 2013-05-09 2015-01-14 東京エレクトロン株式会社 静電チャック及び基板処理装置
JP6030045B2 (ja) * 2013-12-03 2016-11-24 日本碍子株式会社 セラミックヒータ及びその製法
JP6924618B2 (ja) * 2017-05-30 2021-08-25 東京エレクトロン株式会社 静電チャック及びプラズマ処理装置
CN109216144B (zh) * 2017-07-03 2021-08-06 中微半导体设备(上海)股份有限公司 一种具有低频射频功率分布调节功能的等离子反应器
CN109994355B (zh) * 2017-12-29 2021-11-02 中微半导体设备(上海)股份有限公司 一种具有低频射频功率分布调节功能的等离子反应器

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002033376A (ja) * 2000-07-17 2002-01-31 Tokyo Electron Ltd 被処理体の載置装置
JP4559595B2 (ja) 2000-07-17 2010-10-06 東京エレクトロン株式会社 被処理体の載置装置及びプラズマ処理装置
KR20040093043A (ko) * 2003-04-24 2004-11-04 동경 엘렉트론 주식회사 플라즈마 처리 장치, 포커스 링 및 서셉터
JP2010183074A (ja) 2003-04-24 2010-08-19 Tokyo Electron Ltd プラズマ処理装置、フォーカスリング及び被処理体の載置装置
JP2011210958A (ja) * 2010-03-30 2011-10-20 Tokyo Electron Ltd プラズマ処理装置及び半導体装置の製造方法
KR20140098707A (ko) * 2013-01-31 2014-08-08 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 재치대 및 플라즈마 처리 장치
KR20160078917A (ko) * 2014-12-25 2016-07-05 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 정전 흡착 방법 및 기판 처리 장치

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