KR20210018531A - 시료 유지구 - Google Patents

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Abstract

시료 유지구는 상면이 시료를 유지하는 시료 유지면으로 되는 원판 형상의 세라믹체와, 상기 세라믹체의 내부에 형성된 흡착 전극을 구비하고, 상기 세라믹체의 상면에는 외주를 따라서 돌출해서 형성된 환형상의 제 1 둘레벽부와 상기 제 1 둘레벽부의 내측에 형성된 복수의 볼록부를 갖고, 상기 제 1 둘레벽부의 상면과 측면 사이의 코너부가 R면으로 되어 있고, 상기 세라믹체를 평면으로 볼 때에 의한 중심을 지나도록 절단한 절단면에서 보았을 때에, 상기 제 1 둘레벽부에 있어서의 내측에 위치하는 R면의 곡률반경보다 외측에 위치하는 R면의 곡률반경의 쪽이 작다.

Description

시료 유지구{SAMPLE HOLDER}
본 개시는 반도체 집적회로의 제조공정 등에서 반도체 웨이퍼 등의 시료를 유지하기 위해서 사용되는 시료 유지구에 관한 것이다.
반도체 제조장치 등에 사용되는 시료 유지구로서, 예를 들면 일본 특허공개 2010-123843호 공보(이하, 특허문헌 1이라고도 한다)에 기재된 시료 유지구가 알려져 있다. 특허문헌 1에 기재된 시료 유지구는 상면에 시료 유지면을 갖는 세라믹체와, 세라믹체의 내부에 형성된 흡착 전극을 구비하고 있다. 세라믹체의 상면에는 복수의 볼록부 및 볼록부를 둘러싸도록 형성된 둘레벽부가 설치되어 있다. 시료 유지구는 복수의 볼록부의 상면에 있어서 시료를 유지한다. 둘레벽부는 상면이 시료에 접촉함과 아울러, 복수의 볼록부를 둘러싸도록 링 형상으로 설치되어 있다. 이것에 의해, 둘레벽부와 시료에 의하여 둘레벽부의 내측의 공간을 밀봉하고 있다. 둘레벽부의 내측이며, 복수의 볼록부 사이에는 헬륨 가스 등의 냉각용의 가스가 공급된다. 이것에 의해, 시료에 열이 발생했을 때에 시료를 냉각할 수 있다. 시료에 열이 발생하는 예로서는, 예를 들면 플라즈마가 시료에 조사될 경우를 들 수 있다. 또한, 시료 유지구는 일반적으로 진공환경 하에서 사용되기 때문에 둘레벽부의 외측은 진공 상태로 되어 있다.
일본 특허공개 2010-123843호
본 개시의 시료 유지구는 상면이 시료를 유지하는 시료 유지면으로 되는 원판 형상의 세라믹체와, 상기 세라믹체에 형성된 흡착 전극을 구비하고, 상기 세라믹체의 상면에는 외주를 따라서 돌출해서 형성된 환형상의 제 1 둘레벽부와 상기 제 1 둘레벽부의 내측에 형성된 복수의 볼록부를 갖고, 상기 제 1 둘레벽부의 상면과 측면 사이의 코너부가 R면으로 되어 있고, 상기 세라믹체를 평면으로 볼 때에 의한 중심을 지나도록 절단한 절단면에서 보았을 때에, 상기 제 1 둘레벽부에 있어서의 내측에 위치하는 R면의 곡률반경보다 외측에 위치하는 R면의 곡률반경의 쪽이 작다.
도 1은 시료 유지구를 나타내는 상면도이다.
도 2는 도 1에 나타낸 시료 유지구를 A-A선으로 자른 단면도이다.
도 3은 도 2에 나타낸 시료 유지구 중 영역 B를 확대한 부분 단면도이다.
도 4는 다른 시료 유지구를 나타내는 단면도이다.
도 5는 다른 시료 유지구를 나타내는 상면도이다.
도 6은 도 5에 나타낸 시료 유지구를 C-C선으로 자른 단면도이다.
도 7은 도 6에 나타낸 시료 유지구 중 영역 D를 확대한 부분 단면도이다.
이하, 시료 유지구(10)에 대해서 도면을 참조해서 설명한다.
도 1, 도 2에 나타내는 바와 같이, 시료 유지구(10)는 세라믹체(1)와, 흡착 전극(2)과, 베이스 플레이트(3)를 구비하고 있다.
세라믹체(1)는 상면이 시료를 유지하는 시료 유지면(4)으로 되는 원판 형상의 부재이다. 세라믹체(1)는 시료 유지면(4)에 있어서, 예를 들면 규소 웨이퍼 등의 시료를 유지한다. 세라믹체(1)는, 예를 들면 알루미나, 질화알루미늄, 질화규소 또는 이트리아 등의 세라믹 재료를 갖고 있다. 세라믹체(1)의 치수는, 예를 들면 지름을 200∼500㎜, 두께를 2∼15㎜로 설정할 수 있다.
세라믹체(1)를 사용해서 시료를 유지하는 방법으로서는 다양한 방법을 이용할 수 있지만, 본 예의 시료 유지구(10)는 정전기력에 의해서 시료를 유지한다. 그 때문에, 시료 유지구(10)는 세라믹체(1)의 내부에 흡착 전극(2)을 구비하고 있다. 흡착 전극(2)은 2개의 전극으로 구성된다. 2개의 전극은 한쪽이 전원의 정극에 접속되고, 다른쪽이 부극에 접속된다. 2개의 전극은 각각 대략 반원판 형상으로 형성되고, 반원의 현끼리가 대향하도록 세라믹체(1)의 내부에 배치된다. 그들 2개의 전극이 합쳐져서 흡착 전극(2) 전체의 외형이 원형상으로 되어 있다. 이 흡착 전극(2) 전체에 의한 원형상의 외형의 중심은, 동 원형상의 세라믹체(1)의 외형의 중심과 동일하게 설정된다. 흡착 전극(2)은, 예를 들면 백금, 텅스텐 또는 몰리브덴 등의 금속 재료를 갖고 있다.
베이스 플레이트(3)는 세라믹체(1)의 토대가 되는 부재이다. 베이스 플레이트(3)는, 예를 들면 원판 형상의 부재이다. 베이스 플레이트(3)는, 예를 들면 금속재료를 갖고 있다. 금속재료로서는, 예를 들면 알루미늄을 사용할 수 있다. 베이스 플레이트(3)와 세라믹체(1)는, 예를 들면 접착층(5)을 개재해서 접합된다. 접착층(5)으로서는, 예를 들면 실리콘 접착제를 사용할 수 있다.
세라믹체(1)의 상면에는 제 1 둘레벽부(6)와, 제 1 둘레벽부(6)의 내측에 위치하는 볼록부(7)가 형성되어 있다. 또한, 세라믹체(1)에는 복수의 가스 구멍(8)이 형성되어 있고, 이 가스 구멍(8)을 통해서 냉각 가스가 세라믹체(1)의 상면에 도입된다. 가스 구멍(8)은 세라믹체(1)를 관통함과 아울러 세라믹체(1)의 하측에 위치하는 접착층(5) 및 베이스 플레이트(3)도 관통하고 있다.
제 1 둘레벽부(6)는 세라믹체(1)의 상면에 있어서 외주를 따라서 돌출해서 형성되어 있다. 제 1 둘레벽부(6)는 시료와 함께, 제 1 둘레벽부(6)의 내측을 밀봉할 수 있다. 제 1 둘레벽부(6)는 상면에서 보았을 때의 형상이 환형상이다. 구체적으로는, 내주의 형상이 원형상이며, 외주의 형상이 원형상이다. 제 1 둘레벽부(6)는 단면으로 보았을 때의 형상이 사각형상이며, 상면과 측면 사이의 코너부가 R면으로 되어 있다. 보다 구체적으로는, 상면과 내주면 사이의 코너부 및 상면과 외주면 사이의 코너부가 R면으로 되어 있다. 이것에 의해, 제 1 둘레벽부(6)의 상면에 접촉하도록 시료를 유지했을 때에, 제 1 둘레벽부(6)의 코너부와 시료가 접촉해서 제 1 둘레벽부(6)의 코너부에 깨짐 등이 발생할 우려를 저감할 수 있다.
복수의 볼록부(7)는 제 1 둘레벽부(6)의 내측에 형성되어 있다. 복수의 볼록부(7)는 시료를 유지하기 위해서 형성되어 있다. 복수의 볼록부(7)는 상면에 대하여 수직인 방향으로 돌출되어 있다. 복수의 볼록부(7)는 제 1 둘레벽부(6)의 내측의 전체에 걸쳐 분산되어서 형성되어 있다. 복수의 볼록부(7)는, 예를 들면 원기둥 형상의 부재이다. 복수의 볼록부(7)는 단면으로 보았을 때의 형상이 사각형상이며 상면과 측면 사이의 코너부가 R면이다. 복수의 볼록부(7)의 치수는, 예를 들면 직경을 0.5∼1.5㎜로, 높이를 5∼15㎛로 설정할 수 있다.
복수의 볼록부(7) 및 제 1 둘레벽부(6)는, 예를 들면 이하의 방법으로 형성할 수 있다. 구체적으로는, 세라믹체(1)의 상면에 대하여 블라스트 마스크를 첩부 또는 형성한 후에 블라스트 가공을 실시한다. 이것에 의해, 복수의 볼록부(7) 및 제 1 둘레벽부(6)로 되는 볼록 형상부를 상면에 형성할 수 있다. 그리고, 이들 볼록 형상부에 대하여 랩기 또는 브러시 연마기에 의한 가공을 행함으로써 코너부를 R면으로 가공한다. 이상과 같이 하여 복수의 볼록부(7) 및 제 1 둘레벽부(6)를 형성할 수 있다.
도 3에 나타내는 바와 같이, 시료 유지구(10)에 있어서는 절단면을 보았을 때에 제 1 시일부에 있어서의 내측에 위치하는 R면의 곡률반경(R2)보다 외측에 위치하는 R면의 곡률반경(R1)의 쪽이 작다. 바꿔 말하면, 상면과 내주면 사이의 코너부에 있어서의 곡률반경보다 상면과 외주면 사이의 코너부에 있어서의 곡률반경의 쪽이 작다. 이 절단면은 세라믹체(1)를 평면으로 보았을 때의 세라믹체(1)의 중심을 지나도록 절단한 면이다. 이것에 의해, 시료의 균열성을 향상시킬 수 있다. 구체적으로는, 내측에 위치하는 R면의 곡률반경을 크게 함으로써 제 1 둘레벽부(6)와 시료 사이의 일부에 냉각 가스를 위치시킬 수 있다. 또한, 외측에 위치하는 R면의 곡률반경을 작게 함으로써 제 1 둘레벽부(6)와 시료 사이에 생겨 버리는 공간(진공으로 되는 부분)을 작게 할 수 있다.
제 1 둘레벽부(6)의 치수는, 예를 들면 내주의 직경을 240∼260㎜로, 외주의 직경을 290∼310㎜로, 두께를 6∼15㎛로 설정할 수 있다. 제 1 둘레벽부(6)의 상면과 내주면 사이의 코너부에 있어서의 곡률반경은, 예를 들면 3∼15㎛로, 상면과 외주면 사이의 코너부에 있어서의 곡률반경은, 예를 들면 2∼5㎛로 설정할 수 있다.
또한, 도 4에 나타내는 바와 같이, 복수의 볼록부(7)의 높이가 제 1 둘레벽부(6)의 높이보다 낮게 되어 있어도 된다. 이것에 의해, 흡착 전극(2)에 의한 흡착에 의해 시료의 중심이 아래 방향으로 휘었을 때에 시료를 제 1 둘레벽부(6) 및 복수의 볼록부(7)의 복수점에서 지지할 수 있다. 이것에 의해, 시료 유지구(10) 및 시료의 특정의 부위에 힘이 집중해 버림으로써 세라믹체(1) 또는 시료 표면의 입자의 탈립을 저감할 수 있다. 또한, 여기에서 말하는 「볼록부(7)의 높이」란, 세라믹체(1)의 상면 중 제 1 둘레벽부(6)의 내측에 위치하는 영역이며 복수의 볼록부(7) 및 제 1 둘레벽부(6)가 형성되어 있지 않은 영역으로부터 볼록부(7)의 탑부까지의 길이를 나타내고 있다. 또한, 여기에서 말하는 「길이」란, 세라믹체(1)의 상면에 대하여 수직인 방향의 길이를 나타내고 있다. 이 때, 복수의 볼록부(7)의 높이는, 예를 들면 제 1 둘레벽부(6)의 높이보다 2∼5㎛ 정도 낮게 할 수 있다.
또한, 복수의 볼록부(7)의 높이와 제 1 둘레벽부(6)의 높이를 측정하는 것이 곤란할 경우에는, 예를 들면 이하의 방법으로 복수의 볼록부(7)의 높이가 제 1 둘레벽부(6)의 높이보다 낮게 되어 있는 것을 확인할 수 있다. 구체적으로는, 도 4에 나타내는 바와 같이, 제 1 둘레벽부(6)의 상면을 포함하는 가상 평면(P)보다 제 1 둘레벽부(6)의 상면이 하측에 위치하고 있으면 된다.
또한, 도 5, 도 6에 나타낸 바와 같이 세라믹체(1)의 상면에는, 제 1 둘레벽부(6)보다 내측으로 떨어져서 형성된 환형상의 제 2 둘레벽부(9)를 갖고 있어도 된다. 제 2 둘레벽부(9)를 형성함으로써 제 2 둘레벽부(9)의 내측과 외측을 구분할 수 있으므로, 제 2 둘레벽부(9)의 내측과 외측에서 냉각 가스의 유량을 바꿀 수 있다. 그 때문에, 보다 정밀도가 높은 온도 관리를 행할 수 있으므로 시료의 균열성을 향상시킬 수 있다.
그리고, 도 7에 나타내는 바와 같이, 단면으로 보았을 때에 제 2 둘레벽부(9)의 상면과 측면 사이의 코너부가 R면으로 되어 있고, 제 1 둘레벽부(6)의 외측에 위치하는 R면의 곡률반경(R1)보다 제 2 둘레벽부(9)의 R면의 곡률반경(R3)의 쪽이 커도 좋다. 이것에 의해, 냉각 가스가 제 2 시일부와 시료 사이에까지 공급되게 되기 때문에 균열성을 더욱 향상시킬 수 있다. 제 2 둘레벽부(9)의 R면의 곡률반경은, 예를 들면 5∼10㎛로 설정할 수 있다. 또한, 도 7에 있어서는 제 2 둘레벽부(9)는 외주측과 내주측에 2개의 R면을 갖고 있다. 제 2 둘레벽부(9)의 R면의 곡률반경(R3)을 구할 때는, 제 2 둘레벽부(9)에 있어서의 외주측과 내주측의 2개의 R면 중 어느 쪽의 R면을 측정해도 좋다.
또한, 단면으로 보았을 때에 복수의 볼록부(7)의 상면과 측면 사이의 코너부가 R면으로 되어 있고, 제 1 둘레벽부(6)의 외측에 위치하는 R면의 곡률반경(R1)보다 복수의 볼록부(7)의 R면의 곡률반경(R4)의 쪽이 커도 좋다. 이것에 의해, 볼록부(7)의 상면과 시료 사이에 냉각 가스가 공급되게 되기 때문에 균열성을 더욱 향상시킬 수 있다. 또한, 도 7에 있어서는 볼록부(7)는 외주측과 내주측에 2개의 R면을 갖고 있다. 볼록부(7)의 R면의 곡률반경(R4)을 구할 때는, 볼록부(7)에 있어서의 외주측과 내주측의 2개의 R면 중 어느 쪽의 R면을 측정해도 좋다.
또한, 제 1 둘레벽부(6)의 상면의 표면거칠기보다 복수의 볼록부(7)의 상면의 표면거칠기의 쪽이 커도 좋다. 이것에 의해, 제 1 둘레벽부(6)에 있어서 밀봉을 행하면서도 시료를 흡착한 후의 복수의 볼록부(7)로부터의 시료의 이탈을 용이하게 행할 수 있다. 볼록부(7)의 상면의 표면거칠기는, 예를 들면 Ra 0.15∼0.25㎛로 설정할 수 있다. 제 1 둘레벽부(6)의 상면의 표면거칠기는, 예를 들면 Ra 0.05∼0.15㎛로 설정할 수 있다.
1 : 세라믹체
2 : 흡착 전극
3 : 베이스 플레이트
4 : 시료 유지면
5 : 접착층
6 : 제 1 둘레벽부
7 : 볼록부
8 : 가스 구멍
9 : 제 2 둘레벽부
10 : 시료 유지구

Claims (4)

  1. 상면이 시료를 유지하는 시료 유지면으로 되는 원판 형상의 세라믹체와, 상기 세라믹체의 내부에 형성된 흡착 전극을 구비하고,
    상기 세라믹체의 상면에는 외주를 따라 돌출해서 형성된 환형상의 제 1 둘레벽부와 상기 제 1 둘레벽부의 내측에 형성된 복수의 볼록부를 갖고, 상기 제 1 둘레벽부의 상면과 내주면 사이의 코너부 및 상기 제 1 둘레벽부의 상면과 외주면 사이의 코너부가 R면으로 되어 있고,
    상기 세라믹체를 평면으로 볼 때에 의한 중심을 지나도록 절단한 절단면에서 보았을 때에, 상기 제 1 둘레벽부에 있어서의 내측에 위치하는 R면의 곡률반경보다 외측에 위치하는 R면의 곡률반경의 쪽이 작고,
    상기 복수의 볼록부의 상면과 측면 사이의 코너부가 R면으로 되어 있고, 상기 제 1 둘레벽부의 외측에 위치하는 R면의 곡률반경보다 상기 복수의 볼록부의 R면의 곡률반경의 쪽이 큰 시료 유지구.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 볼록부의 높이가 상기 제 1 둘레벽부의 높이보다 낮게 되어 있는 시료 유지구.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 세라믹체의 상면에는 상기 제 1 둘레벽부보다 내측으로 떨어져서 형성된 환형상의 제 2 둘레벽부를 갖고, 상기 제 2 둘레벽부의 상면과 측면 사이의 코너부가 R면으로 되어 있으며, 상기 제 1 둘레벽부의 외측에 위치하는 R면의 곡률반경보다 상기 제 2 둘레벽부의 R면의 곡률반경의 쪽이 큰 시료 유지구.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 둘레벽부의 상면의 표면거칠기보다 상기 복수의 볼록부의 상면의 표면거칠기의 쪽이 큰 시료 유지구.
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