KR20210039966A - Wafer chuck, method for producing the same, and exposure apparatus - Google Patents

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게이지 히라바야시
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캐논 가부시끼가이샤
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Abstract

A wafer chuck of the present invention includes a base made of a ceramic containing silicon carbide. The base has an oxidation treatment layer, and a film made of diamond-like carbon (DLC) is formed on the outermost surface of the base. According to the present invention the wafer chuck in an exposure apparatus can improve durability by reducing dust generation and reducing wear.

Description

웨이퍼 척, 웨이퍼 척 제조 방법, 및 노광 장치{WAFER CHUCK, METHOD FOR PRODUCING THE SAME, AND EXPOSURE APPARATUS}A wafer chuck, a wafer chuck manufacturing method, and an exposure apparatus TECHNICAL FIELD [WAFER CHUCK, METHOD FOR PRODUCING THE SAME, AND EXPOSURE APPARATUS]

본 발명은 반도체 디바이스 등을 제조하는 리소그래피 프로세스 프로세스에서 기판을 지지하는 데 사용되는 웨이퍼 척 부재에 관한 것이다.The present invention relates to a wafer chuck member used to support a substrate in a lithographic process process for manufacturing a semiconductor device or the like.

반도체 디바이스를 제조하기 위한 리소그래피 프로세스 프로세스에서 기판을 지지하기 위해서 사용되는 웨이퍼 척 부재로서, 탄화규소계 세라믹, 질화규소계 세라믹과 같은 세라믹 재료를 사용하는 것이 공지되어 있다. 그중에서, 탄화규소계 세라믹은 높은 기계적 강도로 인해 내구성 저하에 저항성이 있고, 높은 열전도성으로 인해 온도 변화에 의해 야기되는 반도체 웨이퍼의 위치 결정 정밀도의 저하가 작다. 따라서, 탄화규소계 세라믹은 웨이퍼 척 부재에 적합하다. 그러나, 탄화규소 부재를 웨이퍼 척 재료로서 사용하기 위해 미리 결정된 형상으로 연삭 및 연마할 때, 그 표면에 미세한 마이크로크랙이 발생하고, 미세한 마이크로크랙으로부터 미세한 탄화규소계 세라믹의 입자가 분진으로서 탈리되는 것이 공지되어 있다. 반도체 디바이스의 회로부에 퇴적된 이러한 분진(폐기물)은 회로 절연 불량, 단락 또는 다른 문제를 유발한다.As a wafer chuck member used to support a substrate in a lithographic process process for manufacturing a semiconductor device, it is known to use a ceramic material such as a silicon carbide-based ceramic or a silicon nitride-based ceramic. Among them, silicon carbide-based ceramics are resistant to degradation in durability due to high mechanical strength, and a decrease in positioning precision of a semiconductor wafer caused by temperature changes due to high thermal conductivity is small. Therefore, the silicon carbide-based ceramic is suitable for a wafer chuck member. However, when grinding and polishing a silicon carbide member into a predetermined shape for use as a wafer chuck material, fine microcracks are generated on the surface, and fine silicon carbide-based ceramic particles are separated as dust from the fine microcracks. It is known. Such dust (waste) deposited in the circuit portion of the semiconductor device causes poor circuit insulation, short circuits, or other problems.

따라서, 웨이퍼 척으로부터 분진이 발생하는 것을 방지하기 위해, 웨이퍼 척의 표면에 다결정질 다이아몬드 막 또는 경질 탄소 막이 형성되는 것이 공지되어 있다(일본 특허 공개 평6-204324호).Therefore, it is known that a polycrystalline diamond film or a hard carbon film is formed on the surface of the wafer chuck in order to prevent dust from being generated from the wafer chuck (Japanese Patent Laid-Open No. Hei 6-204324).

모터 구성요소에 사용하기 위한 탄화규소계 세라믹에 있어서, 공기 중 또는 산화 분위기 내에서 400°C 내지 1400°C 범위의 온도로 열처리하는 것이 분진 발생을 감소시킬 수 있다는 것이 또한 공지되어 있다(일본 특허 공개 제2002-47078호). 이는 공기 중 또는 산화 분위기 내에서의 열처리가 산화물을 포함하는 표면 막을 형성하기 때문이다.For silicon carbide-based ceramics for use in motor components, it is also known that heat treatment at a temperature in the range of 400°C to 1400°C in air or in an oxidizing atmosphere can reduce dust generation (Japanese Patent Publication No. 2002-47078). This is because heat treatment in air or in an oxidizing atmosphere forms a surface film containing an oxide.

그러나, 다결정질 다이아몬드 막 또는 경질 탄소 막이 형성되는 웨이퍼 척 표면 상에서만 분진 발생이 감소되고, 이러한 막이 형성되지 않는 측면 또는 이면 상에 분진 발생이 감소될 수 없다.However, the generation of dust is reduced only on the surface of the wafer chuck on which the polycrystalline diamond film or the hard carbon film is formed, and the generation of dust cannot be reduced on the side or back surface on which such a film is not formed.

탄화규소계 세라믹을 공기 중 또는 산화 분위기 내에서 400°C 내지 1400°C 범위의 온도로 열처리하는 것이 분진 발생을 감소시킬 수 있다. 그러나, 이와 같이 형성된 산화물을 포함하는 표면 막은 탄화규소계 세라믹보다 기계적 강도가 낮고 마찰 계수가 높다. 마모로 인한 분진 발생 뿐만 아니라 마모로 인해 낮아진 평탄도에 기인한 웨이퍼 척의 내구성 하락은 모터 구성요소에서는 큰 문제가 아니지만 웨이퍼 척을 위한 부재와 같은 나노미터 정도의 평탄도를 요구하는 부재에서는 문제가 된다. 탄화규소계 세라믹 부재가 내마모성이 높지만, 장기간 동안 웨이퍼 부재 상에서의 활주는 마모를 유발하고, 위치 결정 정밀도 또는 해상도와 같은 노광 성능을 손상시킨다.Heat treatment of the silicon carbide-based ceramic at a temperature in the range of 400 °C to 1400 °C in air or in an oxidizing atmosphere can reduce dust generation. However, the surface film containing the oxide thus formed has a lower mechanical strength and a higher coefficient of friction than a silicon carbide-based ceramic. Deterioration in durability of the wafer chuck due not only to the generation of dust due to abrasion but also due to the lowered flatness due to wear, is not a big problem for motor components, but it is a problem for members that require a flatness of the order of nanometers, such as those for wafer chuck . Although the silicon carbide-based ceramic member has high wear resistance, sliding on the wafer member for a long period of time causes wear and impairs exposure performance such as positioning accuracy or resolution.

본 발명의 제1 양태는, 탄화규소를 포함하는 세라믹으로 이루어진 베이스를 포함하는 웨이퍼 척을 제공하고, 베이스는 산화 처리층을 구비하고, 다이아몬드상 탄소(diamond-like carbon)(DLC)로 이루어진 막이 베이스의 최외측 표면 상에 형성된다.A first aspect of the present invention provides a wafer chuck comprising a base made of a ceramic containing silicon carbide, the base having an oxidation treatment layer, and a film made of diamond-like carbon (DLC). It is formed on the outermost surface of the base.

본 발명의 제2 양태는, 탄화규소를 포함하는 세라믹으로 이루어진 베이스의 표면을 산화 처리하는 단계, 및 다이아몬드상 탄소(DLC)로 이루어진 막을 형성하는 단계를 포함하는 웨이퍼 척의 제조 방법을 제공한다.A second aspect of the present invention provides a method of manufacturing a wafer chuck comprising the step of oxidizing a surface of a base made of a ceramic containing silicon carbide, and forming a film made of diamond-like carbon (DLC).

첨부 도면을 참조하면 예시적 실시예의 후속하는 설명으로부터 본 발명의 추가적인 특징을 명확히 파악할 수 있을 것이다.Additional features of the present invention will be clearly understood from the following description of exemplary embodiments with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 따른 막 형성 장치의 개략도이다.
도 2a는 본 발명에 따른 웨이퍼 척의 개략도이다.
도 2b는 본 발명에 따른 웨이퍼 척의 개략도이다.
도 3a는 본 발명에 따른 웨이퍼 척의 개략도이다.
도 3b는 본 발명에 따른 웨이퍼 척의 개략도이다.
도 3c는 본 발명에 따른 웨이퍼 척의 개략도이다.
도 4는 본 발명에 따른 노광 장치에서의 리소그래피 프로세스의 개략도이다.
1 is a schematic diagram of a film forming apparatus according to the present invention.
2A is a schematic diagram of a wafer chuck according to the present invention.
2B is a schematic diagram of a wafer chuck according to the present invention.
3A is a schematic diagram of a wafer chuck according to the present invention.
3B is a schematic diagram of a wafer chuck according to the present invention.
3C is a schematic diagram of a wafer chuck according to the present invention.
4 is a schematic diagram of a lithographic process in an exposure apparatus according to the present invention.

이하에서, 본 발명의 실시예를 더욱 구체적으로 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in more detail.

웨이퍼 척은 반도체 디바이스의 리소그래피 프로세스 장치에서 반도체 웨이퍼를 보유지지하는 부재이다. 웨이퍼 척은, 반도체 웨이퍼가 접촉하는 웨이퍼 척의 표면 상에, 수백 마이크로미터 내지 수 밀리미터의 간격으로 형성되고 높이 및 직경이 수십 내지 수백 마이크로미터의 돌출 핀 부분을 갖는다. 또한, 웨이퍼 척은 반도체 웨이퍼를 흡착하기 위한 구멍 및 홈을 포함한다.The wafer chuck is a member that holds a semiconductor wafer in a lithographic process apparatus of a semiconductor device. The wafer chuck has a protruding pin portion formed at intervals of several hundred micrometers to several millimeters and having a height and diameter of several tens to several hundred micrometers on a surface of a wafer chuck to which a semiconductor wafer contacts. Further, the wafer chuck includes holes and grooves for adsorbing a semiconductor wafer.

도 2a 및 도 2b는 본 발명에 사용하기 위한 웨이퍼 척의 개략도이다. 도 2a는 평면도이고, 도 2b는 측면도이다. 웨이퍼 척(21)은 두께 방향으로 웨이퍼 척(21)을 통과하는 흡인 구멍(22)을 포함한다. 흡인 구멍(22)은 실리콘 웨이퍼와 같은 웨이퍼(도시 생략)를 흡인하는데 사용된다. 27개의 반경방향으로 배열된 흡인 구멍(22)이 도면에 도시되어 있지만, 흡인 구멍(22)의 크기, 개수 및 배열은 척(21) 상에 웨이퍼를 적절하게 흡인 및 고정하도록 조정될 수 있다. 척(21)에 고정된 웨이퍼의 리소그래피 프로세스를 완료한 후에, 웨이퍼의 흡인이 중지되고 리프트 핀(도시 생략)이 척(21)의 이면으로부터 리프트 핀 구멍(23)을 통해 상승되어 척(21)으로부터 웨이퍼를 분리한다. 3개의 원주 방향으로 배열된 리프트 핀 구멍(23)이 도면에 도시되어 있지만, 리프트 핀 구멍(23)의 크기, 개수 및 배열이 척(21)으로부터 웨이퍼를 적절하게 분리하도록 조정될 수도 있다. 웨이퍼 웨이퍼는 웨이퍼 척(21)의 상부 표면(24)에 보유지지된다. 상부 표면(24)에는 돌출 핀 부분(도시 생략)이 형성되어 있다. 웨이퍼 척(21)은 웨이퍼 척(21)의 플랜지(25)를 통해 웨이퍼 스테이지에 고정될 수 있다.2A and 2B are schematic views of a wafer chuck for use in the present invention. 2A is a plan view, and FIG. 2B is a side view. The wafer chuck 21 includes a suction hole 22 passing through the wafer chuck 21 in the thickness direction. The suction hole 22 is used to suck a wafer (not shown) such as a silicon wafer. Although 27 radially arranged suction holes 22 are shown in the figure, the size, number and arrangement of the suction holes 22 can be adjusted to properly suction and fix the wafer on the chuck 21. After completing the lithography process of the wafer fixed to the chuck 21, the suction of the wafer is stopped, and a lift pin (not shown) is raised from the back surface of the chuck 21 through the lift pin hole 23 so that the chuck 21 Separate the wafer from Although three circumferentially arranged lift pin holes 23 are shown in the figure, the size, number and arrangement of the lift pin holes 23 may be adjusted to properly separate the wafer from the chuck 21. The wafer wafer is held on the upper surface 24 of the wafer chuck 21. A protruding pin portion (not shown) is formed on the upper surface 24. The wafer chuck 21 may be fixed to the wafer stage through the flange 25 of the wafer chuck 21.

도 3a 내지 도 3c는 베이스 상에 형성된 다이아몬드상 탄소 막 및 접착층의 개략도이다. 돌출 핀 부분(32)은 기부(31) 상에 형성된다. 도 3a 내지 도 3c는 핀 부분(32)의 형상을 개략적으로 도시하는데, 핀 부분(32)의 높이 및 폭과 핀 부분(32)들 사이의 거리는 축척에 맞춰 도시되지 않았다. 정확하게는, 전술한 바와 같이, 핀 부분은 전형적으로 수십 내지 수백 마이크로미터의 높이 및 직경을 가지며 수백 마이크로미터 내지 수 밀리미터의 간격으로 배열된다. 본 발명에서는 도 3b에 도시한 바와 같이, 다이아몬드상 탄소(DLC)로 이루어진 막(다이아몬드상 탄소 막)(33)이 베이스(31)의 전체 전방 표면(핀 부분의 상부 표면, 측부 표면 및 저부 표면) 상에 형성될 수 있다. 또한, 본 발명에서는 도 3c에 도시한 바와 같이, 접착층(34)과 다이아몬드상 탄소 막(33)이 베이스(31)의 전방 표면에 기재 순서대로 형성될 수 있다. 따라서, 다이아몬드상 탄소(DLC)로 이루어진 막은 웨이퍼 척의 최외측 표면 상에 형성된다.3A to 3C are schematic views of a diamond-like carbon film and an adhesive layer formed on a base. The protruding pin portion 32 is formed on the base 31. 3A to 3C schematically show the shape of the pin portion 32, the height and width of the pin portion 32 and the distance between the pin portions 32 are not drawn to scale. To be precise, as described above, the pin portions typically have a height and diameter of tens to hundreds of micrometers and are arranged at intervals of several hundred micrometers to several millimeters. In the present invention, as shown in FIG. 3B, a film made of diamond-like carbon (DLC) (diamond-like carbon film) 33 is the entire front surface of the base 31 (top surface, side surface, and bottom surface of the pin portion). ) Can be formed on. In addition, in the present invention, as shown in FIG. 3C, the adhesive layer 34 and the diamond-shaped carbon film 33 may be formed on the front surface of the base 31 in the order of substrates. Thus, a film made of diamond-like carbon (DLC) is formed on the outermost surface of the wafer chuck.

도 4는 본 발명에 따른 웨이퍼 척을 포함하는 장치의 일 예인 노광 장치의 리소그래피 프로세스의 개략도이다. 도면에서, 노광용 광원(41)은 수은 램프, KrF 레이저 또는 ArF 레이저와 같은 레이저 광원, 또는 X-선 광원일 수 있다. 집광 렌즈(42)는 광원(41)으로부터의 발산광을 평행광으로 변환할 수 있다. 마스크(43)는 석영 부재 등의 표면에 묘화된 웨이퍼의 요구되는 회로 패턴을 갖는다. 축소 투영 렌즈(44)는 마스크(43)에 묘화된 회로 패턴을 축소시키고, 웨이퍼(45) 상에 이를 투영할 수 있다. 웨이퍼(45)는 규소로 이루어질 수 있다. 요구되는 회로 패턴은 리소그래피 프로세스에서 웨이퍼(45)의 표면에 도포된 포토레지스트에 묘화된다. 웨이퍼 척(46)은 웨이퍼 스테이지(도시 생략) 상에 배치되고, 실리콘 웨이퍼와 같은 웨이퍼(45)를 지지할 수 있다. 웨이퍼(45) 및 웨이퍼 척(46)은 웨이퍼 스테이지에 의해 연속적으로 이동될 수 있고, 웨이퍼(45)는 회로 패턴에 반복적으로 노광될 수 있다. 도 4의 개략도에서는, 광원(광)을 사용한 리소그래피 프로세스에서 회로 패턴이 형성된다. 그러나, 본 발명에 따른 웨이퍼 척은 예를 들어 나노임프린트(nanoimprint) 프로세스에서 원래의 몰드를 가압함으로써 수십 나노미터 이하의 마이크로패턴을 전사하는 프로세스에서 사용될 수도 있다.4 is a schematic diagram of a lithographic process of an exposure apparatus, which is an example of an apparatus including a wafer chuck according to the present invention. In the drawing, the exposure light source 41 may be a mercury lamp, a laser light source such as a KrF laser or an ArF laser, or an X-ray light source. The condensing lens 42 may convert light emitted from the light source 41 into parallel light. The mask 43 has a required circuit pattern of a wafer drawn on a surface of a quartz member or the like. The reduction projection lens 44 can reduce the circuit pattern drawn on the mask 43 and project it onto the wafer 45. The wafer 45 may be made of silicon. The required circuit pattern is drawn on a photoresist applied to the surface of the wafer 45 in a lithographic process. The wafer chuck 46 is disposed on a wafer stage (not shown) and may support a wafer 45 such as a silicon wafer. The wafer 45 and the wafer chuck 46 can be continuously moved by the wafer stage, and the wafer 45 can be repeatedly exposed to the circuit pattern. In the schematic diagram of Fig. 4, a circuit pattern is formed in a lithography process using a light source (light). However, the wafer chuck according to the present invention may also be used in the process of transferring micropatterns of tens of nanometers or less by pressing the original mold in, for example, a nanoimprint process.

노광 장치 내에서 본 발명에 따른 웨이퍼 척은 분진 발생을 감소시키고 마모를 감소시킴으로써 내구성을 향상시킬 수 있다.In the exposure apparatus, the wafer chuck according to the present invention can improve durability by reducing dust generation and reducing wear.

본 실시예에 따른 웨이퍼 척에 사용되는 베이스는 예를 들어, 반도체 웨이퍼가 접촉하는 웨이퍼 척의 표면 상에 핀 형상으로 탄화규소를 포함하는 세라믹 재료를 형성함으로써, 특정 형상을 가질 수 있다.The base used in the wafer chuck according to the present embodiment may have a specific shape, for example, by forming a ceramic material including silicon carbide in a pin shape on the surface of the wafer chuck to which the semiconductor wafer contacts.

본 실시예에서 사용되는 탄화규소를 포함하는 세라믹은 탄화규소의 소결체 또는 다결정체이다. 탄화규소 성분 이외에 소결 보조제로서, 베릴륨(Be), 붕소(B), 알루미늄(Al), 및/또는 이들의 화합물(탄화물, 질화물, 산화물)을 사용하여 고밀도 소결체가 형성될 수 있다. 탄화규소 다결정체는 화학식 증착(CVD) 방법에 의해 형성될 수 있다. 더욱 구체적으로는, 예를 들어, 열 CVD 방법에 의해 그래파이트 베이스 상에 사염화규소 가스 및 메탄 가스로부터 수 밀리미터 두께의 탄화규소 다결정체를 형성하고 고온에서 절단 또는 기화에 의해 그래파이트 베이스를 제거함으로써, 다결정질 탄화규소 부재의 단체(single body)가 제조될 수 있다. 소결 보조제를 포함하지 않고, CVD 방법에 의해 형성되는 다결정질 탄화규소 부재는 소결체보다 높은 순도를 가지며, 형성되는 다이아몬드상 탄소 막에 대해 높은 접착성을 갖는다. 다결정질 탄화규소 부재는 기계적 강도 및 열전도성이 높아서 웨이퍼 척 부재에 적합하다. CVD 방법에 의해 형성된 탄화규소 및 다결정질 탄화규소 부재로 주로 구성된 소결체는 본 발명에서 탄화규소(탄화규소계 세라믹)를 포함하는 세라믹으로 지칭된다.The ceramic containing silicon carbide used in this embodiment is a sintered body or polycrystalline body of silicon carbide. In addition to the silicon carbide component, as a sintering aid, beryllium (Be), boron (B), aluminum (Al), and/or a compound thereof (carbide, nitride, oxide) may be used to form a high-density sintered body. Silicon carbide polycrystals can be formed by chemical vapor deposition (CVD) methods. More specifically, for example, by forming a silicon carbide polycrystal having a thickness of several millimeters from silicon tetrachloride gas and methane gas on a graphite base by a thermal CVD method, and removing the graphite base by cutting or evaporation at high temperature, A single body of a crystalline silicon carbide member can be produced. The polycrystalline silicon carbide member formed by the CVD method without containing a sintering aid has a higher purity than that of the sintered body, and has high adhesion to the diamond-like carbon film to be formed. The polycrystalline silicon carbide member has high mechanical strength and thermal conductivity and is suitable for a wafer chuck member. A sintered body mainly composed of silicon carbide and a polycrystalline silicon carbide member formed by the CVD method is referred to as a ceramic including silicon carbide (silicon carbide-based ceramic) in the present invention.

웨이퍼 척은 특히 반도체 웨이퍼가 접촉하는 웨이퍼 척의 표면 상의 핀-형상 부분에서 높은 평탄도를 가져야 한다. 베이스를 미리 결정된 형상으로 연삭 또는 연마할 때, 미세한 마이크로크랙이 그 표면에 발생하고 미세한 마이크로크랙로부터 미세한 탄화규소계 세라믹 입자가 분진(폐기물)로 탈리된다. 반도체 디바이스의 회로부에 퇴적된 이러한 분진은 종종 회로 절연 불량 또는 단락을 유발한다.The wafer chuck must have a high flatness, particularly in the pin-shaped portion on the surface of the wafer chuck to which the semiconductor wafer contacts. When grinding or polishing the base into a predetermined shape, fine microcracks are generated on the surface, and fine silicon carbide-based ceramic particles are separated from the fine microcracks as dust (waste). Such dust deposited in the circuit portion of the semiconductor device often causes circuit insulation failure or short circuit.

이러한 문제를 해결하기 위해, 본 실시예에서는, 탄화규소를 포함하는 세라믹으로 이루어진 베이스의 표면이 우선 산화 처리된다. 더욱 구체적으로는, 예를 들어, 공기 중 또는 산소 분위기 내에서 300°C 내지 700°C 범위의 온도로수십 분 내지 수십 시간 동안 베이스가 가열된다. 이는 표면 상에 마이크로크랙 부분을 산화시키고, 산화물을 포함하는 막(산화 처리층)을 형성한다. 산화물을 포함하는 막(산화 처리층)은 대략 1 내지 100nm 범위의 두께를 갖는다. 산화물을 포함하는 막(산화 처리층) 내의 산소 원자 농도는 25원자%를 초과한다. 이러한 막 내의 산소 원자 농도는 전자 현미경의 원소 분석기로 측정할 수 있다. 산화 처리층의 산소 원자 농도는 처리 온도 및 처리 시간에 따라 증가하는 경향이 있다.To solve this problem, in this embodiment, the surface of the base made of ceramic containing silicon carbide is first subjected to oxidation treatment. More specifically, for example, the base is heated for several tens of minutes to tens of hours at a temperature in the range of 300 °C to 700 °C in air or in an oxygen atmosphere. This oxidizes the microcracks on the surface and forms a film (oxidation treatment layer) containing an oxide. The film containing the oxide (oxidized layer) has a thickness in the range of approximately 1 to 100 nm. The oxygen atom concentration in the oxide-containing film (oxidized layer) exceeds 25 atomic%. The oxygen atom concentration in such a film can be measured with an elemental analyzer of an electron microscope. The oxygen atom concentration in the oxidation treatment layer tends to increase with the treatment temperature and treatment time.

탄화규소를 포함하는 세라믹 재료는 전형적으로 높은 열 안정성을 가지며 대략 300°C 내지 700°C 범위의 온도에서 거의 산화되지 않는다. 그러나, 연삭 또는 연마에 의해 형성된 마이크로크랙 부분은 가공에 의해 유발되는 결함 또는 왜곡으로 인해 높은 반응성을 가지며, 저온에서 용이하게 산화될 수 있다. 마이크로크랙 부분에 형성된 산화물을 포함하는 막은 크랙 표면 부분의 체적을 증가시키고 마이크로크랙 부분을 덮어서, 표면으로부터 미세 입자의 탈리를 감소시킨다. 전형적으로 산화 처리 온도가 높을수록 산화물을 포함하는 막이 더 두꺼워지고 발진 방지 효과가 높아진다. 그러나, 예를 들어 1000°C 이상의 산화 처리 온도는 종종 열 변형을 유발하고, 불충분한 평탄도를 갖는 웨이퍼 척을 초래한다. 따라서, 산화 처리 온도는 300°C 내지 700°C 정도로 낮게 하고, 처리 시간을 길게 하는 것(바람직하게는 수 시간 이상)이 바람직하다. 탄화규소를 포함하는 세라믹 소결체에 대한 최적의 산화 처리 조건은 소결 전의 입자 크기, 소결 상태, 소결 보조제의 유형 및 연삭 또는 연마 조건에 따라 결정된다. 따라서, 이러한 조건들이 적절하게 제어된다. CVD 방법에 의해 형성된 다결정질 탄화규소 부재에 대한 최적의 산화 처리 조건도 다결정체의 평균 입자 크기 및 연삭 또는 연마 조건에 따라 결정된다. 따라서, 이러한 조건들도 적절하게 제어된다.Ceramic materials comprising silicon carbide typically have high thermal stability and hardly oxidize at temperatures in the range of approximately 300°C to 700°C. However, the microcracks formed by grinding or polishing have high reactivity due to defects or distortions caused by processing, and can be easily oxidized at low temperatures. The film containing the oxide formed on the microcracks increases the volume of the crack surface portion and covers the microcracks, thereby reducing the detachment of fine particles from the surface. Typically, the higher the oxidation treatment temperature, the thicker the oxide-containing film and the higher the anti-oscillation effect. However, oxidation treatment temperatures of, for example, 1000° C. or higher often cause thermal deformation and result in a wafer chuck with insufficient flatness. Therefore, it is preferable that the oxidation treatment temperature is made as low as about 300°C to 700°C and the treatment time is lengthened (preferably several hours or more). Optimal oxidation treatment conditions for the ceramic sintered body containing silicon carbide are determined according to the particle size before sintering, the sintering state, the type of sintering aid, and the grinding or polishing conditions. Thus, these conditions are properly controlled. Optimal oxidation treatment conditions for the polycrystalline silicon carbide member formed by the CVD method are also determined according to the average particle size of the polycrystalline material and the grinding or polishing conditions. Therefore, these conditions are also properly controlled.

산화 처리 후에, 다이아몬드상 탄소(DLC)(다이아몬드상 탄소 막)로 이루어진 막이 형성된다.After the oxidation treatment, a film made of diamond-like carbon (DLC) (diamond-like carbon film) is formed.

다이아몬드상 탄소 막은 높은 막 응력을 갖고 용이하게 탈리되는 전형적인 코팅 재료이지만, 다이아몬드상 탄소 막은 탄화규소 부재에 대해 비교적 높은 접착성을 갖는 것으로 공지되어 있다.Diamond-like carbon films are typical coating materials that have high film stress and are easily released, but diamond-like carbon films are known to have relatively high adhesion to silicon carbide members.

그러나, 탄화규소를 포함하는 세라믹 소결체에서는, 특정 산화 처리 조건 하에서 소결 보조제의 표면 상에 산화된 층이 형성된다. 이는 종종 다이아몬드상 탄소 막과 탄화규소를 포함하는 세라믹 부재 사이의 열악한 접착 문제 및 다이아몬드상 탄소 막의 분리를 유발한다. 이는 소결 보조제 재료가 탄화규소 재료보다 더 용이하게 산화되기 때문이다. 따라서, 다이아몬드상 탄소 막의 접착성도 향상시키기 위해서는, 산화 처리 온도가 300°C 내지 700°C 정도로 낮은 것이 바람직하다. 이러한 산화 처리 조건 하에서, 탄화규소를 포함하는 세라믹 소결체 내의 소결 보조제의 양은 일반적으로 수 중량 퍼센트 이하 정도로 작고, 다이아몬드상 탄소 막에 대한 접착성은 실용 가능한 수준이다.However, in the ceramic sintered body containing silicon carbide, an oxidized layer is formed on the surface of the sintering aid under specific oxidation treatment conditions. This often leads to poor adhesion problems between the diamond-like carbon film and the ceramic member comprising silicon carbide and the separation of the diamond-like carbon film. This is because the sintering aid material is more easily oxidized than the silicon carbide material. Therefore, in order to also improve the adhesion of the diamond-like carbon film, it is preferable that the oxidation treatment temperature is as low as about 300°C to 700°C. Under these oxidation treatment conditions, the amount of the sintering aid in the ceramic sintered body containing silicon carbide is generally as small as several weight percent or less, and the adhesion to the diamond-like carbon film is at a practical level.

소결 보조제를 포함하지 않는 CVD 방법에 의해 형성되는 다결정질 탄화규소 부재는 소결 보조제 부분의 산화가 없고 산화 처리로 인한 다이아몬드상 탄소 막에 대한 접착성 저하가 감소한다. 이는 아마도 산화 처리에서 크랙 부분의 산화가 탄화규소 결정립 내의 반응에 의해 주로 유발되고, 다이아몬드상 탄소 막이 접촉하는 표면 부분이 산화된 부분을 거의 갖지 않기 때문일 것이다. 이러한 점에서도, CVD 방법에 의해 형성된 다결정질 탄화규소 부재가 베이스에 적합하다.The polycrystalline silicon carbide member formed by the CVD method that does not contain a sintering aid has no oxidation of the sintering aid portion and the decrease in adhesion to the diamond-like carbon film due to the oxidation treatment is reduced. This is probably because oxidation of the crack portion in the oxidation treatment is mainly caused by a reaction in the silicon carbide crystal grains, and the surface portion in contact with the diamond-like carbon film hardly has an oxidized portion. Also in this respect, the polycrystalline silicon carbide member formed by the CVD method is suitable for the base.

적어도 규소 또는 탄소를 포함하는 층을 형성한 후에, 적어도 규소 또는 탄소를 포함하는 층에 다이아몬드상 탄소 막을 형성하여 접착성을 향상시킬 수 있다. 즉, 적어도 규소 또는 탄소를 포함하는 층과 다이아몬드상 탄소(다이아몬드상 탄소 막)로 이루어진 막이 순차적으로 적층될 수 있다.After forming a layer containing at least silicon or carbon, a diamond-like carbon film may be formed on the layer containing at least silicon or carbon to improve adhesion. That is, a layer including at least silicon or carbon and a layer made of diamond-like carbon (diamond-like carbon film) may be sequentially stacked.

탄소, 규소, 산소 및 수소를 포함하는 비정질층의 형성 후에, 다이아몬드상 탄소 막이 탄소, 규소, 산소 및 수소를 포함하는 비정질층 상에 형성되어 접착성을 향상시킬 수도 있다. 즉, 탄소, 규소, 산소 및 수소를 포함하는 비정질층 및 다이아몬드상 탄소 막이 순차적으로 적층될 수 있다.After the formation of the amorphous layer containing carbon, silicon, oxygen and hydrogen, a diamond-like carbon film may be formed on the amorphous layer containing carbon, silicon, oxygen and hydrogen to improve adhesion. That is, an amorphous layer including carbon, silicon, oxygen, and hydrogen, and a diamond-like carbon film may be sequentially stacked.

적어도 규소 또는 탄소를 포함하는 층, 또는 탄소, 규소, 산소 및 수소를 포함하는 비정질층은 접착층으로 지칭된다. 접착층은 탄화규소계 세라믹 부재와 다이아몬드상 탄소 막 사이의 접착을 더욱 향상시키기 위해 형성된다.A layer comprising at least silicon or carbon, or an amorphous layer comprising carbon, silicon, oxygen and hydrogen is referred to as an adhesive layer. The adhesive layer is formed to further improve the adhesion between the silicon carbide-based ceramic member and the diamond-like carbon film.

본 발명에서 적어도 규소 또는 탄소를 포함하는 층은 규소 막, 질화규소 막, 또는 탄화규소 막이나 질화탄소 막과 같은 탄화물 막을 포함한다. 적어도 규소 또는 탄소를 함유하는 층은 산소를 포함할 수 있지만, 산소 함유량은 25 원자% 이하, 바람직하게는 20 원자% 이하이다.In the present invention, the layer containing at least silicon or carbon includes a silicon film, a silicon nitride film, or a carbide film such as a silicon carbide film or a carbon nitride film. The layer containing at least silicon or carbon may contain oxygen, but the oxygen content is 25 atomic% or less, preferably 20 atomic% or less.

탄소, 규소, 산소 및 수소를 포함하는 비정질층은 다이아몬드상 탄소 막에 대한 높은 접착성 및 작은 막 응력으로 인해 접착층에 적합하다. 막 내의 탄소 원자 농도, 규소 원자 농도, 산소 원자 농도, 및 수소 원자 농도 각각은 5 원자% 이상일 수 있고, 산소 원자 농도는 20 원자% 이하일 수 있다. 막 내의 각각의 원소의 농도는 전자 현미경의 원소 분석기로 측정될 수 있다.The amorphous layer containing carbon, silicon, oxygen and hydrogen is suitable for the adhesive layer due to its high adhesion to the diamond-like carbon film and small film stress. Each of the carbon atom concentration, silicon atom concentration, oxygen atom concentration, and hydrogen atom concentration in the film may be 5 atomic% or more, and the oxygen atomic concentration may be 20 atomic% or less. The concentration of each element in the film can be measured with an elemental analyzer of an electron microscope.

도 1은 접착층 및 다이아몬드상 탄소 막을 형성하기 위한 성막 장치를 도시한다. 도 1에 도시된 성막 장치는 고주파 플라즈마 화학적 증착(CVD) 장치이다. 본 실시예에서 사용되는 성막 장치는 이에 한정되지 않고, 공지된 이온 도금 장치 또는 스퍼터링 장치가 사용될 수도 있다. 본 실시예에서의 성막 장치는 접착층과 다이아몬드상 탄소 막이 연속적으로 형성될 수 있지만, 접착층 및 다이아몬드상 탄소 막은 다른 장치에 의해 형성될 수 있다. 예를 들어, 접착층은 도 1에 도시된 고주파 플라즈마 CVD 장치로 형성될 수 있고, 다이아몬드상 탄소 막은 이온 도금 장치, 스퍼터링 장치 또는 캐소드 아크 성막 장치와 같은 다른 장치로 형성될 수 있다. 대안적으로, 접착층이 스퍼터링 장치에 의해 형성된 후, 도 1에 도시된 고주파 플라즈마 CVD 장치에 의해 다이아몬드상 탄소 막이 형성될 수 있다.1 shows a film forming apparatus for forming an adhesive layer and a diamond-like carbon film. The film forming apparatus shown in FIG. 1 is a high frequency plasma chemical vapor deposition (CVD) apparatus. The film forming apparatus used in this embodiment is not limited thereto, and a known ion plating apparatus or sputtering apparatus may be used. In the film forming apparatus in this embodiment, an adhesive layer and a diamond-like carbon film can be formed continuously, but the adhesive layer and a diamond-like carbon film can be formed by other devices. For example, the adhesive layer may be formed by the high-frequency plasma CVD apparatus shown in FIG. 1, and the diamond-like carbon film may be formed by another apparatus such as an ion plating apparatus, a sputtering apparatus, or a cathode arc film forming apparatus. Alternatively, after the adhesive layer is formed by a sputtering apparatus, a diamond-like carbon film may be formed by the high-frequency plasma CVD apparatus shown in FIG. 1.

도 1에서, 진공 챔버(1)는 진공 펌프(도시 생략) 및 진공 밸브(도시 생략)를 구비하고 1 x 10-3 Pa로 배기될 수 있다. 원료 가스 도입용 샤워헤드로도 기능하는 그라운드 전극(ground electrode)(2)은 도면에서 그 저부 표면 상에서 직경이 대략 1mm인 많은 개방부를 갖는다. 원료 가스는 개방부를 통해 도입될 수 있다. 개방부의 직경 및 피치는 막의 두께 분포가 균일하게 형성되게 하도록 적절하게 결정된다. 또한, 원료 가스 도입용 샤워헤드로 기능하는 그라운드 전극(2)은 그라운드 전극으로도 사용된다. 원료 가스 유입구(3)는 가스 밸브, 가스 유동 제어기, 및 원료 가스 실린더(모두 도시 생략)에 커플링된다.In Fig. 1, the vacuum chamber 1 is provided with a vacuum pump (not shown) and a vacuum valve (not shown), and can be exhausted at 1 x 10 -3 Pa. The ground electrode 2, which also functions as a showerhead for introducing a source gas, has many openings with a diameter of approximately 1 mm on its bottom surface in the figure. The source gas can be introduced through the opening. The diameter and pitch of the openings are appropriately determined so that the thickness distribution of the film is uniformly formed. Further, the ground electrode 2 functioning as a showerhead for introducing a source gas is also used as a ground electrode. The source gas inlet 3 is coupled to a gas valve, a gas flow controller, and a source gas cylinder (all not shown).

본 장치로 탄소, 규소, 산소 및 수소를 포함하는 비정질층을 형성하기 위해, 예를 들어 액체 유기규소 화합물이 원료 가스로서 사용될 수 있다. 액체 유기규소 화합물은 가스화를 위해 테트라에톡시실란 또는 헥사메틸디실록산을 가열함으로써(예를 들어, 대략 40°C) 사용될 수 있다. 이 가스들은 또한 희가스(아르곤 가스, 헬륨 가스, 등), 질소 가스, 또는 수소 가스로 희석될 수 있다.In order to form an amorphous layer containing carbon, silicon, oxygen and hydrogen with this apparatus, a liquid organosilicon compound, for example, can be used as a source gas. Liquid organosilicon compounds can be used by heating tetraethoxysilane or hexamethyldisiloxane (e.g., approximately 40°C) for gasification. These gases can also be diluted with noble gas (argon gas, helium gas, etc.), nitrogen gas, or hydrogen gas.

기화된 다양한 탄소-포함 가스 및 액체 유기 화합물이 다이아몬드상 탄소 막을 위한 원료 가스로서 사용될 수 있다. 탄소 포함 가스의 예는 메탄, 에탄, 에틸렌, 및 아세틸렌, 일산화탄소 및 할로겐화 탄소와 같은 탄화수소 가스를 포함한다. 액체 유기 화합물의 예는 메탄올 및 에탄올과 같은 알콜, 아세톤과 같은 케톤, 벤젠 및 톨루엔과 같은 방향족 탄화수소, 디메틸 에테르와 같은 에테르, 및 포름산 및 아세트산과 같은 유기산을 포함한다. 이 가스들은 또한 희가스(아르곤 가스, 헬륨 가스, 등), 질소 가스, 또는 수소 가스로 희석될 수 있다. 베이스(4)는 탄화규소를 포함하는 세라믹으로 이루어진 베이스를 특정 형상으로 가공하고, 베이스를 산화 처리함으로써 제조된다. 베이스(4)는 기판 홀더로서도 기능하는 고주파 도입 전극(5) 상에 배치될 수 있다. 고주파 도입 전극(5)은 고주파 전력을 인가하는데 사용될 수도 있다. 고주파 전원(6)은 고주파 전력을 기판 홀더로도 기능하는 고주파 도입 전극(5)에 공급한다.Various vaporized carbon-comprising gases and liquid organic compounds can be used as the source gas for the diamond-like carbon film. Examples of carbon containing gases include methane, ethane, ethylene, and hydrocarbon gases such as acetylene, carbon monoxide and halogenated carbon. Examples of liquid organic compounds include alcohols such as methanol and ethanol, ketones such as acetone, aromatic hydrocarbons such as benzene and toluene, ethers such as dimethyl ether, and organic acids such as formic acid and acetic acid. These gases can also be diluted with noble gas (argon gas, helium gas, etc.), nitrogen gas, or hydrogen gas. The base 4 is manufactured by processing a base made of a ceramic containing silicon carbide into a specific shape, and oxidizing the base. The base 4 can be disposed on the high frequency introduction electrode 5 which also functions as a substrate holder. The high frequency introduction electrode 5 may be used to apply high frequency power. The high frequency power supply 6 supplies high frequency power to the high frequency introduction electrode 5 which also functions as a substrate holder.

적어도 규소를 접착층으로서 포함하는 막을 형성하기 위해, 예를 들어 규소 타깃을 공지의 스퍼터링 방법에 의해 스퍼터링하여 규소 막을 형성할 수 있다. 아르곤과 질소의 가스 혼합물이 스퍼터링 가스로서 사용되여 질화규소 막을 형성할 수 있다. 탄화규소 타깃은 또한 탄화규소 막을 형성하도록 스퍼터링될 수 있다.In order to form a film containing at least silicon as an adhesive layer, for example, a silicon target can be sputtered by a known sputtering method to form a silicon film. A gas mixture of argon and nitrogen can be used as a sputtering gas to form a silicon nitride film. The silicon carbide target can also be sputtered to form a silicon carbide film.

접착층으로 사용되는 탄소, 규소, 산소 및 수소를 포함하는 비정질층에서, 탄소 원자 농도, 규소 원자 농도, 산소 원자 농도 및 수소 원자 농도 각각은 적어도 5 원자%이다. 산소 원자 농도는 20 원자% 이하이다. 탄소, 규소, 산소 및 수소를 포함하는 비정질층은 C-Si-O-H 막으로도 지칭된다. 막 형성 시의 부차적 불순물은 질소 또는 아르곤과 같은 희석 가스, 또는 철 또는 알루미늄과 같은 챔버 및 기판 홀더의 금속 원소의 대략 1 원자% 이하일 수 있다. 본 실시예에서 탄소, 규소, 산소 및 수소를 포함하는 비정질층은 탄화규소을 포함하는 세라믹 베이스와 다이아몬드상 탄소 막 사이에 형성되고, 접착성을 향상시키기 위한 중간 층으로서 사용된다. 층 내의 탄소 및 규소는 접착성을 향상시키고, 층 내의 수소 및 산소는 막 응력을 감소시키며 접착성을 더욱 향상시킨다. 20 원자% 이하의 산소 원자 농도에서는 접착성이 향상되고, 25 원자%를 초과하는 산소 원자 농도에서는 다이아몬드상 탄소 막에 대한 접착성이 종종 향상되지 않는다. 탄소, 규소, 산소 및 수소를 포함하는 비정질층은 결정성이 없는 비정질의 막일 수 있다.In the amorphous layer containing carbon, silicon, oxygen and hydrogen used as the adhesive layer, each of the carbon atom concentration, silicon atom concentration, oxygen atom concentration, and hydrogen atom concentration is at least 5 atomic%. The oxygen atom concentration is 20 atomic% or less. The amorphous layer comprising carbon, silicon, oxygen and hydrogen is also referred to as a C-Si-O-H film. The secondary impurities during film formation may be about 1 atomic% or less of a diluent gas such as nitrogen or argon, or a metal element of a chamber and a substrate holder such as iron or aluminum. In this embodiment, an amorphous layer containing carbon, silicon, oxygen and hydrogen is formed between a ceramic base containing silicon carbide and a diamond-like carbon film, and is used as an intermediate layer for improving adhesion. Carbon and silicon in the layer improve adhesion, and hydrogen and oxygen in the layer reduce film stress and further improve adhesion. At an oxygen atom concentration of 20 atomic% or less, the adhesion property is improved, and at an oxygen atom concentration exceeding 25 atomic%, the adhesion to the diamond-like carbon film is often not improved. The amorphous layer including carbon, silicon, oxygen, and hydrogen may be an amorphous film without crystallinity.

접착층의 두께는 적절하게 조정될 수 있는데, 예를 들어 0.01 μm 이상 1 μm 이하, 바람직하게는 0.02 μm 이상 0.4 μm 이하의 범위일 수 있다.The thickness of the adhesive layer may be appropriately adjusted, for example, in the range of 0.01 μm or more and 1 μm or less, and preferably 0.02 μm or more and 0.4 μm or less.

다이아몬드상 탄소(DLC)(다이아몬드상 탄소 막)으로 이루어진 막은 기본적으로 비정질이며 경도가 높고 적외 영역에서는 투명성이 높기 때문에 그렇게 불린다. 다이아몬드상 탄소(DLC)(다이아몬드상 탄소 막)로 이루어진 막은 종종 경질 탄소 막, i-C 막(i-탄소 막), 또는 Ta-C 막(사면형 비정질 탄소 막(tetrahedral amorphous carbon film))으로 지칭된다. 다이아몬드상 탄소(DLC)(다이아몬드상 탄소 막)로 이루어진 막은 탄소 원자 및 부차적인 불순물로만 구성되거나 원료로부터 발생된 수소 가스를 포함한다. 수소 가스를 포함하는 막은 종종 a-C:H 막으로 지칭된다. 본 발명에 따른 다이아몬드상 탄소 막은 a-C:H 막을 포함한다. 부차적인 불순물은 대략 1 원자% 이하의 희석 가스, 예를 들어 질소, 아르곤, 또는 대기 산소, 또는 챔버 및 기판 홀더의 금속 원소, 예를 들어 철 또는 알루미늄일 수 있다. 막의 두께는 적절하게 조정될 수 있고, 예를 들어 0.04 μm 이상 1 μm 이하, 바람직하게는 0.05 μm 이상 0.4 μm 이하 범위일 수 있다.A film made of diamond-like carbon (DLC) (diamond-like carbon film) is basically amorphous, has high hardness, and is so called because it has high transparency in the infrared region. Films made of diamond-like carbon (DLC) (diamond-like carbon film) are often referred to as hard carbon films, iC films (i-carbon films), or Ta-C films (tetrahedral amorphous carbon films). . A film made of diamond-like carbon (DLC) (a diamond-like carbon film) is composed only of carbon atoms and secondary impurities, or contains hydrogen gas generated from a raw material. Films containing hydrogen gas are often referred to as a-C:H films. The diamond-like carbon film according to the present invention includes an a-C:H film. The secondary impurities may be up to approximately 1 atomic percent of a diluent gas, such as nitrogen, argon, or atmospheric oxygen, or a metallic element of the chamber and substrate holder, such as iron or aluminum. The thickness of the film may be appropriately adjusted, for example, in the range of 0.04 μm or more and 1 μm or less, preferably 0.05 μm or more and 0.4 μm or less.

Yes

후속하는 예시적 실시예에서 본 발명이 상세하게 설명된다.The invention is described in detail in the following exemplary embodiments.

분진 양 평가Dust amount assessment

본 예시적 실시예에서, 웨이퍼 척 내의 분진의 양은 후속하는 방법에 의해 평가되었다. 특정 형상으로 연삭된 탄화규소를 포함하는 세라믹으로 이루어진 베이스가 무균 실험대(clean bench) 상에 배치되었고, 주위 공기를 입자 카운터 내로의 흡인에 의해 도입되어, 크기가 0.1 μm 이상인 분진을 측정하였다. 분진의 양은 탄화규소를 포함하는 세라믹 소결체로 이루어진 베이스를 산화 처리하지 않고, 접착층과 다이아몬드상 탄소 막을 형성하지 않은 비교예 1의 분진의 양을 기준으로 하였다. 예시적 실시형태에 및 다른 비교예의 분진의 양이 비교되었다.In this exemplary embodiment, the amount of dust in the wafer chuck was evaluated by a subsequent method. A base made of ceramic containing silicon carbide ground into a specific shape was placed on a clean bench, and ambient air was introduced by suction into a particle counter to measure dust having a size of 0.1 μm or more. The amount of dust was based on the amount of dust in Comparative Example 1 in which the base made of the ceramic sintered body containing silicon carbide was not subjected to oxidation, and the adhesive layer and the diamond-like carbon film were not formed. The amount of dust in the exemplary embodiment and in other comparative examples was compared.

내구성의 평가Evaluation of durability

내구성은 활주 시험에서 핀-온-디스크(pin-on-disk) 방법에 의해 평가되었다. 편평한 시트 형상으로 탄화규소를 포함하는 세라믹으로 이루어진 베이스와 동등한 재료를 연삭하고 재료에 예시적 실시예 및 비교예에서 설명된 다양한 처리를 가함으로써 샘플이 준비되었다. 50g의 하중 하에서 φ8의 규소 구체(φ8 silicon sphere)를 샘플 상에 배치한 상태에서, 5 mm의 폭 및 1 mm/s의 활주 속도로 시험이 수행되었다. 시험 후에, 활주 부분이 광학 현미경 또는 주사 전자 현미경으로 활주 마모 자국에 대해 검사하였다. 막을 포함하는 샘플은 광학 현미경 또는 주사 전자 현미경에 의해 막의 분리에 대해 검사되었다. 마모 자국 형상은 표면 프로파일을 관찰할 수 있는 간섭계로 측정되었다.Durability was evaluated by the pin-on-disk method in the sliding test. Samples were prepared by grinding a material equivalent to a base made of ceramic containing silicon carbide into a flat sheet shape and subjecting the material to various treatments described in the exemplary and comparative examples. The test was performed with a width of 5 mm and a sliding speed of 1 mm/s with a φ8 silicon sphere placed on the sample under a load of 50 g. After the test, the sliding part was inspected for sliding wear marks with an optical microscope or a scanning electron microscope. Samples containing the membrane were examined for separation of the membrane by light microscopy or scanning electron microscopy. The shape of the abrasion marks was measured with an interferometric observation of the surface profile.

예시적 실시예 1Illustrative Example 1

우선, 특정 형상의 연삭된 탄화규소를 포함하는 세라믹 소결체로 이루어진 베이스가 가열로에 배치되어 산화 처리가 가해졌다. 베이스는 공기 중에서 10°C/분의 가열 속도로 400°C로 가열되고, 400°C에서 5시간 동안 유지된 후, 8시간에 걸쳐 실온으로 서서히 냉각되었다. 이어서, 탄화규소를 포함하는 세라믹 소결체로 이루어진 베이스는 도 1에 도시된 바와 같은 고주파 플라즈마 CVD 장치에 배치되었고, 이는 진공 펌프에 의해 1 x 10-3 Pa로 배기되었다. 이어서, 플라즈마 세정용 아르곤 가스가 원료 가스 도입용 샤워헤드(2)에 도입되었고, 압력은 5 Pa로 조정되었다. 이어서, 고주파 전력이 고주파 전원(6)으로부터 기판 홀더(5)에 450W로 인가되어 플라즈마를 발생시켰으며, 이는 (물 및 오염물을 제거하기 위해) 베이스(4)의 표면을 세정하는데 사용되었다. 이어서, 아르곤 가스가 중지되고, 장치는 진공 펌프에 의해 1 x 10-3 Pa로 배기되었다. 이어서, 다이아몬드상 탄소 막을 형성하기 위해 사용되는 톨루엔이 원료 가스 도입용 샤워헤드(2)에 도입되었고, 압력이 5 Pa로 조정되었다. 이이서, 고주파 전력이 고주파 전원(6)으로부터 기판 홀더(5)로 450 W로 인가되어 플라즈마를 발생시켰다. 베이스(4)의 표면 상에 100-nm 다이아몬드상 탄소 막(DLC 막)이 형성되었다.First, a base made of a ceramic sintered body containing ground silicon carbide of a specific shape was placed in a heating furnace, and an oxidation treatment was applied. The base was heated to 400°C in air at a heating rate of 10°C/min, held at 400°C for 5 hours, and then slowly cooled to room temperature over 8 hours. Subsequently, a base made of a ceramic sintered body containing silicon carbide was placed in a high-frequency plasma CVD apparatus as shown in Fig. 1, which was evacuated to 1 x 10 -3 Pa by a vacuum pump. Subsequently, argon gas for plasma cleaning was introduced into the showerhead 2 for introducing a source gas, and the pressure was adjusted to 5 Pa. Then, high-frequency power was applied from the high-frequency power source 6 to the substrate holder 5 at 450W to generate plasma, which was used to clean the surface of the base 4 (to remove water and contaminants). Then, the argon gas was turned off, and the device was evacuated to 1 x 10 -3 Pa by a vacuum pump. Subsequently, toluene used to form a diamond-like carbon film was introduced into the showerhead 2 for introducing a source gas, and the pressure was adjusted to 5 Pa. Then, high-frequency power was applied from the high-frequency power source 6 to the substrate holder 5 at 450 W to generate plasma. A 100-nm diamond-like carbon film (DLC film) was formed on the surface of the base 4.

본 예시적 실시예와 동일한 조건 하에서, 분석 평가를 위한 다이아몬드상 탄소 막이 규소 베이스 상에 개별적으로 형성되었다. 분석에 따르면, 다이아몬드상 탄소 막은 원자%를 기준으로 C:H = 75.3:24.7의 탄소 및 수소로 구성되었고, 경도는 20 GPa이었다.Under the same conditions as in this exemplary embodiment, a diamond-like carbon film for analysis evaluation was separately formed on the silicon base. According to the analysis, the diamond-like carbon film was composed of carbon and hydrogen of C:H = 75.3:24.7 based on atomic percent, and the hardness was 20 GPa.

웨이퍼 척 내의 분진의 양은 상술된 방법에 의해 측정되었다. 본 예시적 실시예에서와 동일한 방식으로, 탄화규소를 포함하는 세라믹 소결체가 산화 처리되었고, 다이아몬드상 탄소 막이 세라믹 소결체 상에 형성되어 φ60의 편평한 시트 샘플을 준비하였다. 편평한 시트 샘플이 활주 시험에서 핀-온-디스크 방법에 의해 검사되었다. 시험 후, 편평한 시트 샘플은 광학 현미경 및 주사 전자 현미경에 의해 활주 마모 자국 및 막 분리에 대해 검사되었다. 표 1은 평가 결과를 나타낸다.The amount of dust in the wafer chuck was measured by the method described above. In the same manner as in this exemplary embodiment, a ceramic sintered body containing silicon carbide was subjected to oxidation treatment, and a diamond-like carbon film was formed on the ceramic sintered body to prepare a flat sheet sample of φ60. The flat sheet samples were inspected by the pin-on-disc method in the sliding test. After testing, the flat sheet samples were inspected for sliding wear marks and membrane separation by light microscopy and scanning electron microscopy. Table 1 shows the evaluation results.

예시적 실시예 2Illustrative Example 2

특정 형상으로 연삭된 CVD 방법에 의해 형성된 다결정질 탄화규소로 이루어진 베이스가 가열로에서 산화 처리되었다. 베이스는 공기 중에서 5°C/분의 가열 속도로 450°C로 가열되었고, 450°C에서 10시간 동안 유지된 후, 12시간에 걸쳐 실온으로 서서히 냉각되었다. 이어서, CVD 방법에 의해 형성된 다결정질 탄화규소로 이루어진 베이스는 도 1에 도시된 바와 같은 고주파 플라즈마 CVD 장치 내에 배치되었으며, 이는 진공 펌프에 의해 1 x 10-3 Pa로 배기되었다. 이어서, 플라즈마 세정용 아르곤 가스가 원료 가스 도입용 샤워헤드(2)에 도입되었고, 압력은 5 Pa로 조정되었다. 이어서, 고주파 전력이 고주파 전원(6)으로부터 기판 홀더(5)에 450W로 인가되어 플라즈마를 발생시켰으며, 이는 베이스(4)의 표면을 세정하는데 사용되었다. 이어서, 다이아몬드상 탄소 막을 형성하기 위해 사용되는 톨루엔이 원료 가스 도입용 샤워헤드(2)에 도입되었고, 압력이 5 Pa로 조정되었다. 이이서, 고주파 전력이 고주파 전원(6)으로부터 기판 홀더(5)로 600 W로 인가되어 플라즈마를 발생시켰다. 베이스(4)의 표면 상에 150-nm 다이아몬드상 탄소 막(DLC 막)이 형성되었다.A base made of polycrystalline silicon carbide formed by the CVD method ground into a specific shape was subjected to oxidation treatment in a heating furnace. The base was heated to 450°C in air at a heating rate of 5°C/min, held at 450°C for 10 hours, and then slowly cooled to room temperature over 12 hours. Subsequently, a base made of polycrystalline silicon carbide formed by the CVD method was placed in a high-frequency plasma CVD apparatus as shown in Fig. 1, which was evacuated to 1 x 10 -3 Pa by a vacuum pump. Subsequently, argon gas for plasma cleaning was introduced into the showerhead 2 for introducing a source gas, and the pressure was adjusted to 5 Pa. Subsequently, high frequency power was applied from the high frequency power source 6 to the substrate holder 5 at 450 W to generate plasma, which was used to clean the surface of the base 4. Subsequently, toluene used to form a diamond-like carbon film was introduced into the showerhead 2 for introducing a source gas, and the pressure was adjusted to 5 Pa. Then, high-frequency power was applied from the high-frequency power source 6 to the substrate holder 5 at 600 W to generate plasma. A 150-nm diamond-like carbon film (DLC film) was formed on the surface of the base 4.

본 예시적 실시예와 동일한 조건 하에서, 분석 평가를 위한 다이아몬드상 탄소 막이 규소 베이스 상에 개별적으로 형성되었다. 분석에 따르면, 다이아몬드상 탄소 막은 원자%를 기준으로 C:H = 80.5:19.5의 탄소 및 수소로 구성되었고, 경도는 22 GPa이었다.Under the same conditions as in this exemplary embodiment, a diamond-like carbon film for analysis evaluation was separately formed on the silicon base. According to the analysis, the diamond-like carbon film was composed of carbon and hydrogen of C:H = 80.5:19.5 based on atomic percent, and the hardness was 22 GPa.

웨이퍼 척 내의 분진의 양은 상술된 방법에 의해 측정되었다. 본 예시적 실시예와 동일한 방식으로, CVD 다결정질 탄화규소로 이루어진 φ60의 편평한 시트 샘플 상에 다이아몬드상 탄소 막이 형성되어 샘플을 준비하였다. 편평한 시트 샘플이 활주 시험에서 핀-온-디스크 방법에 의해 검사되었다. 시험 후, 편평한 시트 샘플은 광학 현미경 및 주사 전자 현미경에 의해 활주 마모 자국 및 막 분리에 대해 검사되었다. 표 1은 분진 발생 시험 및 활주 평가 결과를 나타낸다.The amount of dust in the wafer chuck was measured by the method described above. In the same manner as in this exemplary embodiment, a diamond-like carbon film was formed on a φ60 flat sheet sample made of CVD polycrystalline silicon carbide to prepare a sample. The flat sheet samples were inspected by the pin-on-disc method in the sliding test. After testing, the flat sheet samples were inspected for sliding wear marks and membrane separation by light microscopy and scanning electron microscopy. Table 1 shows the dust generation test and sliding evaluation results.

예시적 실시예 3Illustrative Example 3

우선, 특정 형상의 연삭된 탄화규소를 포함하는 세라믹 소결체로 이루어진 베이스가 가열로에 배치되어 산화 처리가 가해졌다. 베이스는 공기 중에서 10°C/분의 가열 속도로 400°C로 가열되고, 400°C에서 5시간 동안 유지된 후, 8시간에 걸쳐 실온으로 서서히 냉각되었다. 탄화규소를 포함하는 세라믹으로 이루어진 베이스는 도 1에 도시된 바와 같은 고주파 플라즈마 CVD 장치에 배치되었고, 이는 진공 펌프에 의해 1 x 10-3 Pa로 배기되었다. 이어서, 플라즈마 세정용 아르곤 가스가 원료 가스 도입용 샤워헤드(2)에 도입되었고, 압력은 5 Pa로 조정되었다. 이어서, 고주파 전력이 고주파 전원(6)으로부터 기판 홀더(5)에 450W로 인가되어 플라즈마를 발생시켰으며, 이는 베이스(4)의 표면을 세정하는데 사용되었다. 탄소, 규소, 산소 및 수소를 포함하는 비정질층을 형성하기 위해, 원료 가스 도입용 샤워헤드(2)를 통해 원료 가스 헥사메틸디실록산이 진공 챔버(1) 내로 도입되었으며, 압력은 5 Pa로 조정되었다. 이이서, 고주파 전력이 고주파 전원(6)으로부터 기판 홀더(5)로 450 W로 인가되어 플라즈마를 발생시켰다. 탄소, 규소, 산소 및 수소를 포함하는 80-nm 비정질층이 베이스(4)의 표면 상에 형성되었다. 이어서, 헥사메틸디실록산의 도입이 중지되었다. 진공 챔버(1)가 진공 펌프에 의해 1 x 10-3Pa로 배기된 후, 다이아몬드상 탄소 막을 형성하는데 사용되는 톨루엔이 원료 가스 도입용 샤워헤드(2)에 도입되었다. 압력은 5 Pa로 조정하였다. 이이서, 고주파 전력이 고주파 전원(6)으로부터 기판 홀더(5)로 450 W로 인가되어 플라즈마를 발생시켰다. 100-nm 다이아몬드상 탄소 막(DLC 막)이 탄소, 규소, 산소 및 수소를 포함하는 비정질층 상에 형성되었다.First, a base made of a ceramic sintered body containing ground silicon carbide of a specific shape was placed in a heating furnace, and an oxidation treatment was applied. The base was heated to 400°C in air at a heating rate of 10°C/min, held at 400°C for 5 hours, and then slowly cooled to room temperature over 8 hours. A base made of ceramic containing silicon carbide was placed in a high-frequency plasma CVD apparatus as shown in Fig. 1, which was evacuated to 1×10 −3 Pa by a vacuum pump. Subsequently, argon gas for plasma cleaning was introduced into the showerhead 2 for introducing a source gas, and the pressure was adjusted to 5 Pa. Subsequently, high frequency power was applied from the high frequency power source 6 to the substrate holder 5 at 450 W to generate plasma, which was used to clean the surface of the base 4. In order to form an amorphous layer containing carbon, silicon, oxygen and hydrogen, a raw material gas hexamethyldisiloxane was introduced into the vacuum chamber 1 through a shower head 2 for introducing a raw material gas, and the pressure was adjusted to 5 Pa. Became. Then, high-frequency power was applied from the high-frequency power source 6 to the substrate holder 5 at 450 W to generate plasma. An 80-nm amorphous layer containing carbon, silicon, oxygen and hydrogen was formed on the surface of the base 4. Subsequently, the introduction of hexamethyldisiloxane was stopped. After the vacuum chamber 1 was evacuated to 1×10 −3 Pa by a vacuum pump, toluene used to form a diamond-like carbon film was introduced into the showerhead 2 for introducing a source gas. The pressure was adjusted to 5 Pa. Then, high-frequency power was applied from the high-frequency power source 6 to the substrate holder 5 at 450 W to generate plasma. A 100-nm diamond-like carbon film (DLC film) was formed on the amorphous layer containing carbon, silicon, oxygen and hydrogen.

본 예시적 실시예와 동일한 조건 하에 규소 베이스 상에, 탄소, 규소, 산소 및 수소를 포함하는 비정질 단층, 및 분석 평가용 다이아몬드상 탄소 단층이 개별적으로 형성되었다. 분석에 따르면, 탄소, 규소, 산소 및 수소를 포함하는 비정질층은 원자%을 기준으로 C:Si:O:H = 40.5:13.0:11.1:35.4의 조성을 갖는다. 또한, 분석에 따르면, 다이아몬드상 탄소 막은 원자%를 기준으로 C:H = 75.3:24.7의 탄소 및 수소로 구성되었고 경도는 20 GPa이었다.On the silicon base under the same conditions as in the present exemplary embodiment, an amorphous monolayer including carbon, silicon, oxygen and hydrogen, and a diamond-like carbon monolayer for analysis evaluation were separately formed. According to the analysis, the amorphous layer including carbon, silicon, oxygen and hydrogen has a composition of C:Si:O:H = 40.5:13.0:11.1:35.4 based on atomic percent. Further, according to the analysis, the diamond-like carbon film was composed of carbon and hydrogen of C:H = 75.3:24.7 based on atomic percent, and the hardness was 20 GPa.

웨이퍼 척 내의 분진의 양은 상술된 방법에 의해 측정되었다. 본 예시적 실시예와 동일한 방식으로, 탄화규소를 포함하는 세라믹이 산화 처리되었고, 탄소, 규소, 산소 및 수소를 포함하는 비정질층 및 다이아몬드상 탄소 막이 세라믹 상에 형성되어 φ60의 편평한 시트 샘플을 준비하였다. 편평한 시트 샘플이 활주 시험에서 핀-온-디스크 방법에 의해 검사되었다. 시험 후, 편평한 시트 샘플은 광학 현미경 및 주사 전자 현미경에 의해 활주 마모 자국 및 막 분리에 대해 검사되었다. 표 1은 평가 결과를 나타낸다.The amount of dust in the wafer chuck was measured by the method described above. In the same manner as in this exemplary embodiment, a ceramic containing silicon carbide was oxidized, and an amorphous layer containing carbon, silicon, oxygen and hydrogen and a diamond-like carbon film were formed on the ceramic to prepare a flat sheet sample of φ60. I did. The flat sheet samples were inspected by the pin-on-disc method in the sliding test. After testing, the flat sheet samples were inspected for sliding wear marks and membrane separation by light microscopy and scanning electron microscopy. Table 1 shows the evaluation results.

예시적 실시예 4Illustrative Example 4

특정 형상으로 연삭된 탄화규소를 포함하는 세라믹 소결체로 이루어진 베이스가 가열로 내에 배치되었으며, 산화 처리를 위해 공기 중에서 10°C/분의 가열 속도로 600°C로 가열되었으며, 600°C에서 3시간 동안 유지된 후, 8시간에 걸쳐 실온으로 서서히 냉각되었다. 이어서, 탄화규소를 포함하는 세라믹 소결체로 이루어진 베이스는 도 1에 도시된 바와 같은 고주파 플라즈마 CVD 장치에 배치되었고, 이는 진공 펌프에 의해 1 x 10-3 Pa로 배기되었다. 탄소, 규소, 산소 및 수소를 포함하는 비정질층을 형성하기 위해, 원료 가스 도입용 샤워헤드(2)를 통해 원료 가스 헥사메틸디실록산 및 아르곤 가스가 1:5의 비율로 진공 챔버(1) 내로 도입되었으며, 압력은 6 Pa로 조정되었다. 이이서, 고주파 전력이 고주파 전원(6)으로부터 기판 홀더(5)로 600 W로 인가되어 플라즈마를 발생시켰다. 탄소, 규소, 산소 및 수소를 포함하는 50-nm 비정질층이 베이스(4)의 표면 상에 형성되었다. 이어서, 헥사메틸디실록산 및 아르곤 가스의 도입이 중지되었다. 장치가 진공 펌프에 의해 1 x 10-3Pa로 배기된 후, 다이아몬드상 탄소 막을 형성하는데 사용되는 톨루엔 및 아르곤 가스가 1:5의 비율로 원료 가스 도입용 샤워헤드(2)에 도입되었으며, 압력은 4 Pa로 조정되었다. 이이서, 고주파 전력이 고주파 전원(6)으로부터 기판 홀더(5)로 650 W로 인가되어 플라즈마를 발생시켰다. 100-nm 다이아몬드상 탄소 막(DLC 막)이 탄소, 규소, 산소 및 수소를 포함하는 비정질층 상에 형성되었다.A base consisting of a ceramic sintered body containing silicon carbide ground into a specific shape was placed in a heating furnace, heated to 600°C at a heating rate of 10°C/min in air for oxidation treatment, and 3 hours at 600°C. After holding for a period of time, it was slowly cooled to room temperature over 8 hours. Subsequently, a base made of a ceramic sintered body containing silicon carbide was placed in a high-frequency plasma CVD apparatus as shown in Fig. 1, which was evacuated to 1 x 10 -3 Pa by a vacuum pump. In order to form an amorphous layer containing carbon, silicon, oxygen and hydrogen, the raw material gas hexamethyldisiloxane and argon gas are introduced into the vacuum chamber 1 in a ratio of 1:5 through the showerhead 2 for introducing the raw material gas. Was introduced and the pressure was adjusted to 6 Pa. Then, high-frequency power was applied from the high-frequency power source 6 to the substrate holder 5 at 600 W to generate plasma. A 50-nm amorphous layer containing carbon, silicon, oxygen and hydrogen was formed on the surface of the base 4. Subsequently, the introduction of hexamethyldisiloxane and argon gas was stopped. After the device was evacuated to 1 x 10 -3 Pa by a vacuum pump, toluene and argon gas used to form a diamond-like carbon film were introduced into the showerhead 2 for introducing a raw material gas in a ratio of 1:5, and the pressure Was adjusted to 4 Pa. Then, high-frequency power was applied from the high-frequency power source 6 to the substrate holder 5 at 650 W to generate plasma. A 100-nm diamond-like carbon film (DLC film) was formed on the amorphous layer containing carbon, silicon, oxygen and hydrogen.

본 예시적 실시예와 동일한 조건 하에서 규소 베이스 상에, 탄소, 규소, 산소 및 수소를 포함하는 비정질층과 분석 평가를 위한 다이아몬드상 탄소 막이 개별적으로 형성되었다. 분석에 따르면, 탄소, 규소, 산소 및 수소를 포함하는 비정질층은 원자%을 기준으로 C:Si:O:H = 35.4:20.6:9.0:35.0의 조성을 갖는다. 분석에 따르면, 다이아몬드상 탄소 막은 원자%를 기준으로 C:H = 78.0:22.0의 탄소 및 수소로 구성되었고, 경도는 21 GPa이었다.On the silicon base under the same conditions as in the present exemplary embodiment, an amorphous layer containing carbon, silicon, oxygen and hydrogen and a diamond-like carbon film for analysis and evaluation were separately formed. According to the analysis, the amorphous layer containing carbon, silicon, oxygen and hydrogen has a composition of C:Si:O:H = 35.4:20.6:9.0:35.0 based on atomic percent. According to the analysis, the diamond-like carbon film was composed of carbon and hydrogen of C:H = 78.0:22.0 based on atomic percent, and the hardness was 21 GPa.

웨이퍼 척 내의 분진의 양은 상술된 방법에 의해 측정되었다. 본 예시적 실시예와 동일한 방식으로, 탄화규소를 포함하는 세라믹이 산화 처리되었고, 탄소, 규소, 산소 및 수소를 포함하는 비정질층 및 다이아몬드상 탄소 막이 세라믹 상에 형성되어 φ60의 편평한 시트 샘플을 준비하였다. 편평한 시트 샘플이 활주 시험에서 핀-온-디스크 방법에 의해 검사되었다. 시험 후, 편평한 시트 샘플은 광학 현미경 및 주사 전자 현미경에 의해 활주 마모 자국 및 막 분리에 대해 검사되었다. 표 1은 평가 결과를 나타낸다.The amount of dust in the wafer chuck was measured by the method described above. In the same manner as in this exemplary embodiment, a ceramic containing silicon carbide was oxidized, and an amorphous layer containing carbon, silicon, oxygen and hydrogen and a diamond-like carbon film were formed on the ceramic to prepare a flat sheet sample of φ60. I did. The flat sheet samples were inspected by the pin-on-disc method in the sliding test. After testing, the flat sheet samples were inspected for sliding wear marks and membrane separation by light microscopy and scanning electron microscopy. Table 1 shows the evaluation results.

비교예 1Comparative Example 1

예시적 실시예 1에서와 동일한 방식으로 특정 형상으로 연삭된 탄화규소를 포함하는 세라믹 소결체로 이루어진 베이스가 산화 처리되지 않았으며, 접착층 및 다이아몬드상 탄소 막이 베이스 상에 형성되지 않았다. 베이스 내의 분진의 양이 특정 방법에 의해 측정되었다. 탄화규소를 포함하는 세라믹의 φ60의 편평한 시트 샘플이 산화 처리 없이 그리고 접착층 및 다이아몬드상 탄소 막의 형성 없이 준비되었다. 샘플은 활주 시험에서 핀-온-디스크 방법에 의해 조사되었다. 시험 후, 샘플은 광학 현미경 및 주사 전자 현미경으로 활주 마모 자국에 대해 검사되었다. 표 1은 평가 결과를 나타낸다.In the same manner as in Exemplary Example 1, the base made of a ceramic sintered body containing silicon carbide ground into a specific shape was not subjected to oxidation, and an adhesive layer and a diamond-like carbon film were not formed on the base. The amount of dust in the base was determined by a specific method. A φ60 flat sheet sample of ceramic comprising silicon carbide was prepared without oxidation treatment and without the formation of an adhesive layer and a diamond-like carbon film. The samples were examined by the pin-on-disc method in the sliding test. After testing, the samples were inspected for sliding wear marks by light microscopy and scanning electron microscopy. Table 1 shows the evaluation results.

비교예 2Comparative Example 2

비교예 2에서는, 예시적 실시예 1과 동일한 방식으로 특정 형상으로 연삭된 탄화규소를 포함하는 세라믹 소결체로 이루어진 베이스가 예시적 실시예 1과 동일한 방식으로 열처리되었다(400°C). 본 비교예에서는 접착층 및 다이아몬드상 탄소 막(DLC 막)이 형성되지 않았다. 분진의 양은 예시적 실시예 1과 동일한 방식으로 특정 방법에 의해 측정되었다. 산화 처리만 실시된 탄화규소계 세라믹의 φ60의 편평한 시트 샘플이 준비되어, 활주 시험에서 핀-온-디스크 방법에 의해 조사되었다. 시험 후, φ60의 편평한 시트 샘플은 광학 현미경 및 주사 전자 현미경으로 활주 마모 자국에 대해 검사되었다. 표 1은 평가 결과를 나타낸다.In Comparative Example 2, a base made of a ceramic sintered body including silicon carbide ground in a specific shape in the same manner as in Exemplary Example 1 was heat treated in the same manner as in Exemplary Example 1 (400 °C). In this comparative example, the adhesive layer and the diamond-like carbon film (DLC film) were not formed. The amount of dust was measured by a specific method in the same manner as in Exemplary Example 1. A φ60 flat sheet sample of silicon carbide-based ceramics subjected to oxidation treatment only was prepared and examined by the pin-on-disk method in a sliding test. After testing, flat sheet samples of φ60 were inspected for sliding wear marks with an optical microscope and a scanning electron microscope. Table 1 shows the evaluation results.

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평가evaluation

본 발명의 예시적 실시예 1 내지 4는 분진의 양이 크게 감소하였고 활주 시험에서 활주 마모 자국이 관찰되지 않았으며 활주 내구성이 양호하였고, 다이아몬드상 탄소 막이 분리되지 않았음을 나타내었다. 더욱 구체적으로는, 산화 처리된 탄화규소를 포함하는 세라믹 소결 베이스로 이루어진 웨이퍼 척 상에 다이아몬드상 탄소 막이 형성된 예시적 실시예 1에서는, 분진의 양이 크게 감소되었다(비교예 1의 1/100). 활주 시험에서는 다이아몬드상 탄소 막이 소결 보조제 부분에서 부분적으로 분리되었지만, 다른 부분에서는 활주 마모 자국이 관찰되지 않았다. 따라서, 활주 시험은 실질적으로 허용가능 수준이었다.Exemplary Examples 1 to 4 of the present invention showed that the amount of dust was greatly reduced, no sliding wear marks were observed in the sliding test, the sliding durability was good, and the diamond-like carbon film was not separated. More specifically, in Exemplary Example 1 in which a diamond-like carbon film was formed on a wafer chuck made of a ceramic sintered base containing oxidized silicon carbide, the amount of dust was greatly reduced (1/100 of Comparative Example 1). . In the sliding test, the diamond-like carbon film was partially separated from the sintering aid portion, but no sliding wear marks were observed in the other portions. Thus, the slide test was substantially acceptable.

예시적 실시예 2는 CVD 방법에 의해 형성된 다결정질 탄화규소 부재 상의 다이아몬드상 탄소 막이 활주 시험에서 분리되지 않았음을 나타내었으며, 따라서 양호한 접착성을 나타내었다. 이는 소결 보조제 없이 CVD 방법에 의해 형성되는 다결정질 탄화규소 부재가 열 산화 처리에 대해 더 저항적이며, 소결체보다 다이아몬드상 탄소 막에 대한 접착성이 높기 때문이다. 탄화규소 소결을 포함하는 세라믹으로 이루어진 베이스를 포함하는 웨이퍼 척에서, 접착층의 형성(예시적 실시예 3 및 4)은 분진 발생 및 막 분리를 더욱 감소시킨다.Exemplary Example 2 showed that the diamond-like carbon film on the polycrystalline silicon carbide member formed by the CVD method was not separated in the sliding test, and thus showed good adhesion. This is because the polycrystalline silicon carbide member formed by the CVD method without a sintering aid is more resistant to thermal oxidation treatment, and has higher adhesion to the diamond-like carbon film than the sintered body. In a wafer chuck comprising a base made of ceramic including silicon carbide sintering, the formation of an adhesive layer (Example Examples 3 and 4) further reduces dust generation and film separation.

반대로, 척 베이스가 산화 처리되지 않고 접착층 및 다이아몬드상 탄소 막이 형성되지 않은 비교예 1에서는, 분진의 양이 증가되었고 활주 시험에서 활주 마모 자국이 관찰되었는데, 이는 열악한 활주 내구성을 나타낸다. 산화 처리만을 된 비교예 2에서는, 분진의 양이 크게 감소하였지만, 활주 시험에서 활주 마모 자국이 관찰되었으며, 이는 열악한 활주 내구성을 나타낸다.Conversely, in Comparative Example 1 in which the chuck base was not oxidized and the adhesive layer and the diamond-like carbon film were not formed, the amount of dust was increased, and the sliding wear marks were observed in the sliding test, indicating poor sliding durability. In Comparative Example 2 in which only the oxidation treatment was performed, the amount of dust was greatly reduced, but the sliding wear marks were observed in the sliding test, indicating poor sliding durability.

예시적 실시예 5 및 6Illustrative Examples 5 and 6

예시적 실시예 1과 동일한 방식으로, 가공 및 산화 처리된 CVD 방법으로 형성된 다결정질 탄화규소로 이루어진 φ60의 편평한 시트 샘플 상에 공지된 스퍼터링 방법에 의해 규소막 또는 질화 규소막이 접착층으로서 형성되었다. 예시적 실시예 3과 동일한 조건 하에서, 다이아몬드상 탄소 막이 샘플에 형성되었다. 이러한 샘플에 대해, 핀-온-디스크 방법에 의한 활주 시험에서 하중 조건이 두 배(100g)로 변경되었다. 시험 후, 샘플은 광학 현미경 및 주사 전자 현미경으로 활주 마모 자국 및 막 분리에 대하여 검사되었다. 평가 결과에 따르면, 접착층으로 규소 막 또는 질화규소 막을 포함하는 2개의 샘플은 막 분리 및 활주 마모 자국이 없었다.In the same manner as in Exemplary Example 1, a silicon film or a silicon nitride film was formed as an adhesive layer by a known sputtering method on a flat sheet sample of φ60 made of polycrystalline silicon carbide formed by the CVD method processed and oxidized. Under the same conditions as in Exemplary Example 3, a diamond-like carbon film was formed on the sample. For these samples, the load condition was changed to twice (100 g) in the sliding test by the pin-on-disc method. After testing, the samples were examined for sliding wear marks and membrane separation by light microscopy and scanning electron microscopy. According to the evaluation results, the two samples containing a silicon film or a silicon nitride film as an adhesive layer had no film separation and sliding wear marks.

예시적 실시예 7Illustrative Example 7

탄소, 규소, 산소 및 수소를 포함하는 비정질층이, 예시적 실시예 1과 동일한 방식으로 가공 및 산화 처리된 CVD 방법에 의해 형성된 다결정질 탄화규소로 이루어진 φ60의 편평한 시트 샘플 상에, 도 1에 도시된 바와 같은 고주파 플라즈마 CVD 장치에 의해 접착층으로 형성되었다. 예시적 실시예 1과 동일한 조건 하에서 다이아몬드상 탄소 막이 샘플 상에 형성되었다. 이 샘플의 경우, 활주 시험에서 핀-온-디스크 방법의 하중 조건을 두 배(100g)로 변경하였다. 시험 후, 샘플은 광학 현미경 및 주사 전자 현미경으로 활주 마모 자국 및 막 분리에 대해 검사되었다. 평가 결과에 따르면, 막 분리 및 활주 마모 자국이 나타내지 않았다.An amorphous layer comprising carbon, silicon, oxygen, and hydrogen is on a flat sheet sample of φ60 made of polycrystalline silicon carbide formed by a CVD method processed and oxidized in the same manner as in Exemplary Example 1, as shown in FIG. It was formed as an adhesive layer by a high-frequency plasma CVD apparatus as shown. A diamond-like carbon film was formed on the sample under the same conditions as in Exemplary Example 1. For this sample, the load condition of the pin-on-disc method was changed to twice (100 g) in the sliding test. After testing, the samples were examined for sliding wear marks and membrane separation by light microscopy and scanning electron microscopy. According to the evaluation results, there were no membrane separation and sliding wear marks.

본 발명은 예시적 실시예를 참조하여 설명되었지만, 본 발명은 개시된 예시적 실시예에 한정되지 않는다는 것이 이해되어야 한다. 후속하는 청구항의 범주는 이러한 모든 수정 및 동등한 구조 및 기능을 포함하도록 가장 넓은 의미로 해석되어야 한다.While the present invention has been described with reference to exemplary embodiments, it should be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. The scope of the claims that follow is to be construed in the broadest sense so as to cover all such modifications and equivalent structures and functions.

Claims (13)

탄화규소를 포함하는 세라믹으로 이루어진 베이스를 포함하는 웨이퍼 척이며,
상기 베이스는 산화 처리층을 구비하고, 다이아몬드상 탄소(DLC)로 이루어진 막이 상기 베이스의 최외측 표면 상에 형성되는, 웨이퍼 척.
It is a wafer chuck comprising a base made of a ceramic containing silicon carbide,
The base is provided with an oxidation treatment layer, and a film made of diamond-like carbon (DLC) is formed on the outermost surface of the base.
제1항에 있어서,
적어도 규소 또는 탄소를 포함하는 층이 상기 산화 처리층과 상기 막 사이에 형성되는, 웨이퍼 척.
The method of claim 1,
A wafer chuck, wherein a layer comprising at least silicon or carbon is formed between the oxidized layer and the film.
제2항에 있어서,
상기 적어도 규소 또는 탄소를 포함하는 층은 0.01 μm 이상 1 μm 이하의 두께를 갖는, 웨이퍼 척.
The method of claim 2,
The wafer chuck, wherein the layer containing at least silicon or carbon has a thickness of 0.01 μm or more and 1 μm or less.
제2항 또는 제3항에 있어서,
상기 적어도 규소 또는 탄소를 포함하는 층은 규소, 질화규소, 탄화규소 또는 질화탄소를 포함하는, 웨이퍼 척.
The method according to claim 2 or 3,
The wafer chuck, wherein the layer comprising at least silicon or carbon comprises silicon, silicon nitride, silicon carbide or carbon nitride.
제1항에 있어서,
탄소, 규소, 산소 및 수소를 포함하는 비정질층이 상기 산화 처리층과 상기 막 사이에 형성되는, 웨이퍼 척.
The method of claim 1,
A wafer chuck, wherein an amorphous layer comprising carbon, silicon, oxygen and hydrogen is formed between the oxidized layer and the film.
제5항에 있어서,
탄소, 규소, 산소 및 수소를 포함하는 상기 비정질층은 0.01 μm 이상 1 μm 이하의 두께를 갖는, 웨이퍼 척.
The method of claim 5,
The amorphous layer comprising carbon, silicon, oxygen and hydrogen has a thickness of 0.01 μm or more and 1 μm or less.
제5항 또는 제6항에 있어서,
탄소, 규소, 산소 및 수소를 포함하는 상기 비정질층의 탄소 원자 농도, 규소 원자 농도, 산소 원자 농도 및 수소 원자 농도 각각은 5 원자% 이상이고, 산소 원자 농도는 20 원자% 이하인, 웨이퍼 척.
The method according to claim 5 or 6,
Each of the carbon atom concentration, silicon atom concentration, oxygen atom concentration, and hydrogen atom concentration of the amorphous layer containing carbon, silicon, oxygen and hydrogen is 5 atomic% or more, and the oxygen atom concentration is 20 atomic% or less.
제1항에 있어서,
상기 막의 두께는 0.04 μm 이상 1 μm 이하인, 웨이퍼 척.
The method of claim 1,
The thickness of the film is 0.04 μm or more and 1 μm or less.
제1항에 있어서,
상기 산화 처리층은 25 원자%를 초과하는 산소 원자 농도를 갖는, 웨이퍼 척.
The method of claim 1,
The oxidized layer has an oxygen atom concentration of more than 25 atomic%, the wafer chuck.
웨이퍼 척을 제조하는 방법이며,
탄화규소를 포함하는 세라믹으로 이루어진 베이스의 표면을 산화 처리하는 단계, 및
다이아몬드상 탄소(DLC)로 이루어진 막을 형성하는 단계를 포함하는, 웨이퍼 척 제조 방법.
It is a method of manufacturing a wafer chuck,
Oxidizing the surface of the base made of a ceramic containing silicon carbide, and
A method of manufacturing a wafer chuck comprising the step of forming a film made of diamond-like carbon (DLC).
제10항에 있어서,
상기 산화 처리하는 단계 후 그리고 상기 막을 형성하는 단계 전에, 상기 산화 처리된 베이스 상에, 적어도 규소 또는 탄소를 포함하는 층을 형성하는 단계를 더 포함하는, 웨이퍼 척 제조 방법.
The method of claim 10,
After the step of oxidizing and before the step of forming the film, the method further comprises forming a layer containing at least silicon or carbon on the oxidized base.
제10항에 있어서,
상기 산화 처리하는 단계 후 그리고 상기 막을 형성하는 단계 전에, 상기 산화 처리된 베이스 상에, 탄소, 규소, 산소 및 수소를 포함하는 비정질층을 형성하는 단계를 더 포함하는, 웨이퍼 척 제조 방법.
The method of claim 10,
After the oxidation treatment and before the film formation, the method of manufacturing a wafer chuck further comprises forming an amorphous layer including carbon, silicon, oxygen and hydrogen on the oxidized base.
제1항에 따른 웨이퍼 척을 포함하는, 노광 장치.An exposure apparatus comprising the wafer chuck according to claim 1.
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