KR20210111157A - 정전 척의 제조 방법, 정전 척 및 기판 처리 장치 - Google Patents

정전 척의 제조 방법, 정전 척 및 기판 처리 장치 Download PDF

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마사토 다카야마
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은, 이상 방전을 방지하는 것이 가능한 정전 척을 제공한다. 제1 구멍이 형성된 제1 세라믹판을 준비하는 공정과, 상기 제1 구멍과는 수평 방향에 있어서 다른 위치에 형성된 제2 구멍이 형성된 제2 세라믹판을 준비하는 공정과, 상기 제1 세라믹판 또는 상기 제2 세라믹판에, 상기 제1 구멍과 상기 제2 구멍을 접속하는 유로가 형성된 슬러리층을 슬러리에 의해 형성하는 공정과, 상기 제1 세라믹판과 상기 제2 세라믹판을 상기 슬러리층을 개재하여 적층시키는 공정과, 상기 슬러리층을 개재하여 적층시킨 상기 제1 세라믹판과 상기 제2 세라믹판을 접합하는 공정을 갖는 정전 척의 제조 방법이 제공된다.

Description

정전 척의 제조 방법, 정전 척 및 기판 처리 장치{ELECTROSTATIC CHUCK MANUFACTURING METHOD,ELECTROSTATIC CHUCK, AND SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS}
본 개시는, 정전 척의 제조 방법, 정전 척 및 기판 처리 장치에 관한 것이다.
반도체 제조 공정에서, 기판과 정전 척의 사이의 전열성을 높이기 위해서, 정전 척에 마련한 관통 구멍으로부터 기판과 정전 척의 사이의 미소 공간에 전열 가스를 공급하는 것이 알려져 있다(예를 들어, 특허문헌 1).
또한, 특허문헌 2에서는, 세라믹으로 이루어지고 상면에 보유 지지면을 가짐과 함께 내부에 열매체의 유로를 갖는 기체와, 유로의 내표면을 피복하고 있는 피복막을 구비한 정전 척을 제안하고 있다. 이 피복막은, 기체(基體)의 세라믹보다도 딱딱한 세라믹으로 이루어진다.
국제 공개 제2003/046969호 팸플릿 국제 공개 제2014/098224호 팸플릿
본 개시는, 이상 방전을 방지하는 것이 가능한 정전 척의 제조 방법, 정전 척 및 기판 처리 장치를 제공한다.
본 개시의 일 양태에 의하면, 제1 구멍이 형성된 제1 세라믹판을 준비하는 공정과, 상기 제1 구멍과는 수평 방향에 있어서 다른 위치에 형성된 제2 구멍이 형성된 제2 세라믹판을 준비하는 공정과, 상기 제1 세라믹판 또는 상기 제2 세라믹판에, 상기 제1 구멍과 상기 제2 구멍을 접속하는 유로가 형성된 제1 슬러리층을 제1 슬러리에 의해 형성하는 공정과, 상기 제1 세라믹판과 상기 제2 세라믹판을 상기 제1 슬러리층을 개재하여 적층시키는 공정과, 상기 제1 슬러리층을 개재하여 적층시킨 상기 제1 세라믹판과 상기 제2 세라믹판을 접합하는 공정을 갖는 정전 척의 제조 방법이 제공된다.
일 측면에 의하면, 이상 방전을 방지하는 것이 가능한 정전 척의 제조 방법, 정전 척 및 기판 처리 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 일 실시 형태에 따른 기판 처리 장치의 일례를 도시하는 단면 모식도이다.
도 2는 일 실시 형태에 따른 정전 척에 형성된 유로의 일례를 도시하는 도면이다.
도 3은 도 2의 A-A 단면의 일례를 도시하는 도면이다.
도 4는 일 실시 형태에 따른 정전 척의 제조 방법의 일례를 나타내는 흐름도이다.
도 5는 일 실시 형태에 따른 정전 척의 제조 방법의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 일 실시 형태에 따른 정전 척의 제조 방법의 다른 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 도 2의 A-A 단면의 다른 예를 도시하는 도면이다.
도 8은 도 2의 A-A 단면의 다른 예를 도시하는 도면이다.
도 9는 일 실시 형태에 따른 정전 척의 제조 방법(재생)의 일례를 나타내는 흐름도이다.
이하, 도면을 참조하여 본 개시를 실시하기 위한 형태에 대해서 설명한다. 각 도면에 있어서, 동일 구성 부분에는 동일 부호를 부여하고, 중복된 설명을 생략하는 경우가 있다.
[기판 처리 장치]
일 실시 형태에 따른 기판 처리 장치(1)에 대해서, 도 1을 사용해서 설명한다. 도 1은, 일 실시 형태에 따른 기판 처리 장치(1)의 일례를 도시하는 단면 모식도이다. 기판 처리 장치(1)는 처리 용기(10)를 구비한다. 처리 용기(10)는, 내부에 처리 공간(10s)을 제공한다. 처리 용기(10)는 본체(12)를 포함한다. 본체(12)는, 대략 원통 형상을 갖는다. 본체(12)는, 예를 들어 알루미늄으로 형성된다. 본체(12)의 내벽면 상에는, 내부식성을 갖는 막이 마련되어 있다. 당해 막은, 산화알루미늄, 산화이트륨 등의 세라믹이면 된다.
본체(12)의 측벽에는, 통로(12p)가 형성되어 있다. 기판(W)은, 통로(12p)를 통해서 처리 공간(10s)과 처리 용기(10)의 외부의 사이에서 반송된다. 통로(12p)는, 본체(12)의 측벽을 따라 마련되는 게이트 밸브(12g)에 의해 개폐된다.
본체(12)의 저부 상에는, 지지부(13)가 마련되어 있다. 지지부(13)는, 절연 재료로 형성된다. 지지부(13)는, 대략 원통 형상을 갖는다. 지지부(13)는, 처리 공간(10s) 내에서, 본체(12)의 저부로부터 상방으로 연장되어 있다. 지지부(13)는 상부에 적재대(14)를 갖는다. 적재대(14)는, 처리 공간(10s)에서, 기판(W)을 지지하도록 구성되어 있다.
적재대(14)는 베이스(18) 및 정전 척(20)을 갖는다. 적재대(14)는, 전극 플레이트(16)를 더 가질 수 있다. 전극 플레이트(16)는, 알루미늄 등의 도체로 형성되고, 대략 원반 형상을 갖는다. 베이스(18)는, 전극 플레이트(16) 상에 마련되어 있다. 베이스(18)는, 알루미늄 등의 도체로 형성되고, 대략 원반 형상을 갖는다. 베이스(18)는, 전극 플레이트(16)에 전기적으로 접속되어 있다.
베이스(18)의 적재면에는 정전 척(20)이 적재되고, 정전 척(20)이 갖는 적재면(20a)에는 기판(W)이 적재된다. 정전 척(20)의 본체는 대략 원반 형상을 갖는다. 정전 척(20)은 세라믹 등의 유전체로 형성된다.
정전 척(20)에는, 적재면(20a)에 대하여 평행하게 전극(20b)이 매립되어 있다. 전극(20b)은 막 형상의 전극이다. 전극(20b)은, 도시하지 않은 스위치를 통해서 직류 전원(51)에 접속되어 있다. 전극(20b)에 직류 전원(51)으로부터 직류 전압이 인가되면, 정전 척(20)과 기판(W)의 사이에 정전 인력이 발생한다. 그 정전 인력에 의해, 기판(W)이 정전 척(20)에 보유 지지된다.
정전 척(20)은, 기판의 주위에서 단차부를 갖고, 단차부의 상면에 에지 링(25)이 배치된다. 에지 링(25)은, 기판(W)에 대한 플라스마 처리의 면내 균일성을 향상시킨다. 에지 링(25)은, 실리콘, 탄화실리콘, 또는 석영 등으로 형성될 수 있다. 에지 링(25)은, 기판의 주위에 위치하는 링 부재의 일례이며, 포커스 링이라고도 한다.
정전 척(20)의 내부이며, 적재면(20a)과 전극(20b)의 사이에는 유로(22a)가 형성되어 있다. 적재면(20a)에는, 제1 구멍(21a)이 형성되어 있다. 또한, 정전 척(20)의 하면(20c)에는, 제2 구멍(23a)이 형성되어 있다. 제1 구멍(21a)과 제2 구멍(23a)은, 유로(22a)를 통해서 접속되어 있다. 제2 구멍(23a)은, 베이스(18) 및 전극 플레이트(16)를 관통하는 가스 공급 라인(24)을 통해서 가스원(52)에 접속되어 있다. 가스원(52)은, 전열 가스(예를 들어 He 가스)를 공급한다. 전열 가스는, 가스 공급 라인(24), 제2 구멍(23a), 유로(22a) 및 제1 구멍(21a)을 통과해서, 정전 척(20)의 적재면(20a)과 기판(W)의 이면의 사이에 공급된다.
베이스(18)에는, 내부에 냉매 등의 온도 조절 매체를 흘리는 유로(19a)가 형성되어 있다. 온도 조절 매체는, 칠러 유닛(26)으로부터 입구 배관(19b)을 통과하여, 유로(19a)를 흘러, 출구 배관(19c)을 통과해서 칠러 유닛(26)으로 되돌려진다. 이에 의해, 정전 척(20) 상에 적재된 기판(W)의 온도가, 전열 가스 및 온도 조절 매체의 제어에 의해 조정된다.
기판 처리 장치(1)는, 제1 고주파 전원(62) 및 제2 고주파 전원(64)을 구비하고 있다. 제1 고주파 전원(62)은, 플라스마의 생성에 적합한 제1 주파수의 고주파 전력을 공급한다. 제1 주파수는, 예를 들어 27MHz 내지 100MHz의 범위 내의 주파수이어도 된다. 제1 고주파 전원(62)은, 정합기(66)를 통해서 전극 플레이트(16)에 접속되어 있다. 정합기(66)는, 제1 고주파 전원(62)의 출력 임피던스와 부하측(플라스마측)의 임피던스를 정합시킨다. 또한, 제1 고주파 전원(62)은, 정합기(66)를 통해서, 상부 전극(30)에 접속되어 있어도 된다. 제1 고주파 전원(62)은 일례의 플라스마 생성부를 구성하고 있다.
제2 고주파 전원(64)은, 이온을 인입하기 위해서 적합한 제2 주파수의 고주파 전력을 공급한다. 제2 주파수는, 제1 주파수와 다른 주파수이며, 예를 들어 400kHz 내지 13.56MHz의 범위 내의 주파수이어도 된다. 제2 고주파 전원(64)은, 정합기(68)를 통해서 전극 플레이트(16)에 접속되어 있다. 정합기(68)는, 제2 고주파 전원(64)의 출력 임피던스와 부하측(플라스마측)의 임피던스를 정합시킨다.
또한, 제1 주파수의 고주파 전력을 사용하지 않고, 제2 주파수의 고주파 전력을 사용해서 플라스마를 생성해도 된다. 이 경우에는, 제2 주파수는, 13.56MHz보다도 큰 주파수, 예를 들어 40MHz이어도 된다. 이 경우, 기판 처리 장치(1)는, 제1 고주파 전원(62) 및 정합기(66)를 구비하지 않아도 된다. 제2 고주파 전원(64)은 일례의 플라스마 생성부를 구성한다.
상부 전극(30)은, 적재대(14)에 대향하여, 절연 부재(32)를 개재해서 처리 용기(10)의 본체(12)의 상부 개구를 폐색하도록 마련되어 있다. 상부 전극(30)은, 천장판(34) 및 지지체(36)를 갖는다. 천장판(34)의 하면은, 처리 공간(10s)측의 하면이며, 처리 공간(10s)을 구획 형성한다. 천장판(34)은, 발생하는 줄 열이 적은 저저항의 도전체 또는 반도체로 형성될 수 있다. 천장판(34)은, 천장판(34)을 그 판 두께 방향으로 관통하는 복수의 가스 토출 구멍(34a)을 갖는다.
지지체(36)는 천장판(34)을 착탈 가능하게 지지한다. 지지체(36)는 알루미늄 등의 도전성 재료로 형성된다. 지지체(36)의 내부에는, 가스 확산실(36a)이 마련되어 있다. 지지체(36)는, 가스 확산실(36a)로부터 하방으로 연장되는 복수의 가스 구멍(36b)을 갖는다. 복수의 가스 구멍(36b)은, 복수의 가스 토출 구멍(34a)에 각각 연통하고 있다. 지지체(36)에는, 가스 도입구(36c)가 형성되어 있다. 가스 도입구(36c)는 가스 확산실(36a)에 접속하고 있다. 가스 도입구(36c)에는, 가스 공급관(38)이 접속되어 있다.
가스 공급관(38)에는, 밸브 군(42), 유량 제어기 군(44) 및 가스 소스 군(40)이 접속되어 있다. 가스 소스 군(40), 밸브 군(42) 및 유량 제어기 군(44)은 가스 공급부를 구성하고 있다. 가스 소스 군(40)은 복수의 가스 소스를 포함한다. 밸브 군(42)은 복수의 개폐 밸브를 포함한다. 유량 제어기 군(44)은 복수의 유량 제어기를 포함한다. 유량 제어기 군(44)의 복수의 유량 제어기 각각은, 매스 플로우 컨트롤러 또는 압력 제어식 유량 제어기이다. 가스 소스 군(40)의 복수의 가스 소스 각각은, 밸브 군(42)의 대응 개폐 밸브 및 유량 제어기 군(44)의 대응 유량 제어기를 통해서, 가스 공급관(38)에 접속되어 있다.
기판 처리 장치(1)에서는, 본체(12)의 내벽면 및 지지부(13)의 외주를 따라, 실드(46)가 착탈 가능하게 마련되어 있다. 실드(46)는, 본체(12)에 반응 부생물이 부착되는 것을 방지한다. 실드(46)는, 예를 들어 알루미늄으로 형성된 모재의 표면에 내부식성을 갖는 막을 형성함으로써 구성된다. 내부식성을 갖는 막은, 산화이트륨 등의 세라믹으로 형성될 수 있다.
지지부(13)와 본체(12)의 측벽의 사이에는, 배플 플레이트(48)가 마련되어 있다. 배플 플레이트(48)는, 예를 들어 알루미늄으로 형성된 모재의 표면에 내부식성을 갖는 막(산화이트륨 등의 막)을 형성함으로써 구성된다. 배플 플레이트(48)에는, 복수의 관통 구멍이 형성되어 있다. 배플 플레이트(48)의 하방이면서 또한 본체(12)의 저부에는, 배기구(12e)가 마련되어 있다. 배기구(12e)에는, 배기관(53)을 통해서 배기 장치(50)가 접속되어 있다. 배기 장치(50)는, 압력 조정 밸브 및 터보 분자 펌프 등의 진공 펌프를 포함한다.
처리 용기(10) 내에는, 처리 가스가 처리 공간(10s)에 공급된다. 또한, 제1 주파수 및/또는 제2 주파수의 고주파 전력이 적재대(14)에 인가되고, 이에 의해 상부 전극(30)과 베이스(18)의 사이에서 고주파 전계가 생성되어, 방전에 의해 가스로부터 플라스마가 생성된다.
기판 처리 장치(1)는 제어부(80)를 더 구비할 수 있다. 제어부(80)는, 프로세서, 메모리 등의 기억부, 입력 장치, 표시 장치, 신호의 입출력 인터페이스 등을 구비하는 컴퓨터일 수 있다. 제어부(80)는, 기판 처리 장치(1)의 각 부를 제어한다. 제어부(80)에서는, 입력 장치를 사용하여, 오퍼레이터가 기판 처리 장치(1)를 관리하기 위해서 커맨드의 입력 조작 등을 행할 수 있다. 또한, 제어부(80)에서는, 표시 장치에 의해, 기판 처리 장치(1)의 가동 상황을 가시화해서 표시할 수 있다. 또한, 기억부에는, 제어 프로그램 및 레시피 데이터가 저장되어 있다. 제어 프로그램은, 기판 처리 장치(1)에서 각종 처리를 실행하기 위해서, 프로세서에 의해 실행된다. 프로세서가, 제어 프로그램을 실행하여, 레시피 데이터에 따라서 기판 처리 장치(1)의 각 부를 제어한다.
[유로]
이어서, 정전 척(20)의 내부에 형성된, 전열 가스를 흘리는 유로(22a)에 대해서, 도 2 및 도 3을 참조하면서 설명한다. 도 2는, 일 실시 형태에 따른 정전 척(20)에 형성된 유로(22a)의 일례를 도시하는 도면이다. 도 3은, 도 2의 A-A 단면의 일례를 도시하는 도면이다.
도 2는, 정전 척(20)의 내부에 형성된 유로(22a)를 평면으로 본 도면이다. 유로(22a)는, 정전 척(20)의 내부에 대략 역 C형으로 형성된 유로(22a1)와, 유로(22a1)로부터 내측으로 분기하는 1개의 유로(22a2)와, 유로(22a1)로부터 외측으로 분기하는 6개의 유로(22a3)를 갖는다. 유로(22a1)는, 주 유로의 일례이며, 유로(22a3)는 부 유로의 일례이다.
제1 구멍(21a)은 동심원 상에 6개 형성되고, 6개의 유로(22a3)를 통해서 유로(22a1)에 접속되어 있다. 단, 제1 구멍(21a)의 개수는 이것에 한정되지 않는다. 제2 구멍(23a)은, 정전 척(20)의 대략 중심에 형성되고, 유로(22a2)를 통해서 유로(22a1)에 접속되어 있다. 제1 구멍(21a)의 개구는, 제2 구멍(23a)의 개구보다도 작다. 즉, 제1 구멍(21a)의 개구의 면적은, 제2 구멍(23a)의 개구의 면적보다도 작다. 제1 구멍(21a) 및 제2 구멍(23a)의 형상은, 원이어도 되고, 사각형 등의 다각형이어도 된다.
후술하는 실시 형태에 따른 정전 척(20)의 제조 방법에 의해, 도 2의 A-A 단면인 도 3에 도시한 바와 같이, 정전 척(20)은, 제1 구멍(21a)을 갖는 제1 세라믹판(21)과, 제2 구멍(23a)을 갖고, 제1 세라믹판(21)에 적층되는 제2 세라믹판(23)을 갖는다. 그리고, 적층한 제1 세라믹판(21)과 제2 세라믹판(23)의 사이에, 제1 구멍(21a)과 제2 구멍(23a)을 접속하는 원하는 높이의 유로(22a(유로(22a1) 내지 유로(22a3))가 형성된다. 유로(22a)는, 원하는 높이로 형성된다. 일례로서는, 유로(22a)의 높이는 5㎛ 내지 30㎛이다.
6개의 제1 구멍(21a) 및 제2 구멍(23a)은, 평면으로 보아 겹치지 않는 위치에 형성되어 있다. 즉, 제2 구멍(23a)은, 6개의 제1 구멍(21a)과는 수평 방향에 있어서 다른 위치에 형성되어 있다. 또한, 실시 형태에 따른 정전 척(20)의 제조 방법에서는, 유로(22a)의 높이를 5㎛ 내지 30㎛의 범위 내로 얇게 할 수 있다.
도 2로 돌아가서, 주 유로의 일례인 유로(22a1)의 폭은, 부 유로의 일례인 유로(22a3)의 폭보다 넓다. 유로(22a1)에는, 가스 공급 라인(24) 및 유로(22a2)를 통해서 가스원(52)이 접속되어 있다. 이에 의해, 가스원(52)으로부터 공급된 전열 가스를, 유로(22a3)보다도 넓은 유로(22a1)의 공간에서 확산시킨 후, 유로(22a1)보다도 좁은 유로(22a3)의 공간에 공급시킨다. 이에 의해, 전열 가스를 정전 척(20)의 적재면(20a)과 기판(W)의 이면의 사이에 균일하게 도입시킬 수 있다.
또한, 도 3에 도시하는 유로(22a)가 형성되는 슬러리층(22)은, 정전 척(20)을 제조할 때, 제1 세라믹판(21)과 제2 세라믹판(23)의 사이에 슬러리를 도포함으로써 제작된다. 편의상, 도 3에서는 슬러리층(22)을 제1 세라믹판(21)과 제2 세라믹판(23)의 사이에 도시하고 있다. 그러나, 정전 척(20)의 제조 시, 제1 세라믹판(21)과 제2 세라믹판(23)을 슬러리층(22)을 개재하여 적층시킨 상태에서 소성하면, 제1 세라믹판(21)과 제2 세라믹판(23)이 접합되어, 그 때 슬러리층(22)과 일체화한다. 즉, 제1 세라믹판(21), 제2 세라믹판(23) 및 슬러리층(22)에 의해, 단일한 세라믹판(28)이 형성된다. 따라서, 소성 후의 정전 척(20)에서는, 슬러리층(22)은, 층으로서는 존재하지 않고, 세라믹판(28)의 내부에 유로(22a1)의 공간이 형성된 상태로 된다.
본 실시 형태에 따른 정전 척(20)은, 세라믹판(28)의 하면에 형성된 제2 구멍(23a)에 공급된 전열 가스가, 세라믹판(28)의 내부에 마련된 유로(22a)를 통해서, 제1 구멍(21a)으로부터 기판(W)의 이면에 공급되도록 구성되어 있다. 따라서, 적재면(20a)에 마련한 전열 가스 공급 구멍(제1 구멍(21a))을 세라믹판(28)을 관통하는 관통 구멍으로 한 경우와 비교하여, 구멍의 세로 방향의 길이를 짧게 할 수 있다. 이에 의해, 제1 구멍(21a) 내에서의 전자의 가속이 억제되어, 제1 구멍(21a) 내에서의 방전을 억제할 수 있다.
또한, 제1 구멍(21a)은, 세라믹판(28)의 내부에 마련된 유로(22a)를 통해서 마련되어 있다. 따라서, 베이스(18)에 마련된 유로(19a)의 형상에 제약을 받지 않고 제1 구멍(21a)을 마련할 수 있다. 이 때문에, 개구가 작은 제1 구멍(21a)을 복수 마련하는 것이 용이하게 된다. 제1 구멍(21a)의 개구를 작게 함으로써, 적재면(20a)에 있어서 기판(W)에 대한 온도의 특이점을 저감시켜, 온도 제어성을 높일 수 있다.
또한, 제2 구멍(23a)은, 제1 구멍(21a)과는 수평 방향에 있어서 다른 위치에 형성되어 있다. 즉, 제1 구멍(21a)과 제2 구멍(23a)은 직선 상에 배치되어 있지 않다. 이 때문에, 처리 용기(10) 내의 클리닝 등에 있어서, 기판(W)이 없는 상태에서 플라스마를 생성했을 때, 제2 구멍(23a) 및 가스 공급 라인(24)에 플라스마가 침입하는 것을 억제할 수 있다. 이 때문에, 제2 구멍(23a) 또는 가스 공급 라인(24)의 내부 또는 벽면에, 플라스마 내성이 낮은 재료로 구성된 부재를 배치할 수 있다.
또한, 도 3에 도시한 일례예에서는, 전극(20b)은, 유로(22a) 아래에 마련하고 있지만, 유로(22a) 상에 형성해도 된다. 단, 제1 구멍(21a)의 세로 방향의 길이를 보다 짧게 할 수 있기 때문에, 전극(20b)은 유로(22a) 아래에 마련하는 것이 바람직하다.
[정전 척의 제조 방법]
이어서, 정전 척(20)의 제조 방법의 일례에 대해서, 도 4 및 도 5를 참조하면서 설명한다. 도 4는, 일 실시 형태에 따른 정전 척(20)의 제조 방법의 일례를 나타내는 흐름도이다. 도 5는, 일 실시 형태에 따른 정전 척(20)의 제조 방법의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 4의 처리가 개시되면, 제1 구멍(21a)을 갖고, 소성한 제1 세라믹판(21)과, 제2 구멍(23a)을 갖고, 소성한 제2 세라믹판(23)을 준비한다(스텝 S1). 제1 세라믹판(21) 및 제2 세라믹판(23)은, 산화알루미늄(Al2O3)(이하, 「알루미나」라고도 함)의 소결체, 또는 탄화실리콘(SiC)이 첨가된 알루미나의 소결체인 것이 바람직하다. 제1 세라믹판(21) 및 제2 세라믹판(23)은, 동일한 재료이어도 되고, 다른 재료이어도 된다.
예를 들어, 도 5의 (b)에는, 제1 세라믹판(21) 및 제2 세라믹판(23)의 일례가 도시되어 있다. 제1 세라믹판(21) 및 제2 세라믹판(23)은, 동일한 직경을 갖는 동일한 크기의 원반형의 판형 부재이다. 제1 세라믹판(21)은, 미리 소성되어 있고, 제1 세라믹판(21)에는 6개의 제1 구멍(21a)이 형성되어 있다. 마찬가지로, 제2 세라믹판(23)은 미리 소성되어 있고, 제2 세라믹판(23)에는 1개의 제2 구멍(23a)이 형성되어 있다.
도 4의 다음 스텝에서는, 스크린 인쇄에 의해 제2 세라믹판(23) 상에, 유로(22a)를 갖는 유전체의 슬러리층(22)을 형성한다(스텝 S2). 이에 의해, 도 5의 (b)에 도시하는 바와 같이, 제2 세라믹판(23) 상에 유로(22a(유로(22a1, 22a2, 22a3)))를 갖는 슬러리층(22)이 형성된다. 구체적으로는, 유로(22a1, 22a2, 22a3)로 될 부분을 마스킹하고, 그 이외에 슬러리(22b)를 도포한다. 이에 의해, 제2 세라믹판(23) 상에 유로(22a1, 22a2, 22a3)로 될 부분이 공간으로 된 슬러리층(22)이 형성된다.
슬러리층(22)을 형성하기 위해서 도포하는 슬러리(22b)는, 알루미나의 분말 또는 탄화실리콘이 첨가된 알루미나의 분말을 용매에 혼합(분산)시킨 것이며, 페이스트라고도 한다. 용매는, 불소계나 페놀계의 용액이며, 이 용액에 알루미나의 분말 등을 혼합시킨다. 또한, 스텝 S2에서, 슬러리층(22)은, 제1 세라믹판(21)의 면에 형성해도 된다.
도 4의 다음 스텝에서는, 제1 세라믹판(21) 및 제2 세라믹판(23)을 슬러리층(22)을 개재하여 적층시킨다(스텝 S3). 이에 의해, 슬러리층(22)을 사이에 두고 제1 세라믹판(21) 및 제2 세라믹판(23)이 적층된다.
도 4의 다음 스텝에서는, 수직 방향으로 압력을 가하면서 소성하여, 슬러리층(22)을 개재해서 적층한 제1 세라믹판(21) 및 제2 세라믹판(23)을 접합하고(스텝 S4), 본 처리를 종료한다.
이러한 정전 척(20)의 제조 방법에서는, 제1 세라믹판(21)과 제2 세라믹판(23)을 슬러리층(22)을 개재해서 적층시킨 상태에서 소성하여, 제1 세라믹판(21)과 제2 세라믹판(23)을 접합한다. 이에 의해, 제1 세라믹판(21)과, 슬러리층(22)과, 제2 세라믹판(23)은 일체화해서 세라믹판(28)으로 되고, 슬러리층(22)은 소실된다. 그 결과, 일체화한 세라믹판(28)의 내부에, 유로(22a)가 형성된다. 슬러리층(22)은 페이스트상이기 때문에, 유로(22a)는 5㎛ 내지 30㎛ 정도의 높이로 형성할 수 있다. 이와 같이 하여 유로(22a)를 얇게 형성할 수 있기 때문에, 제1 구멍(21a)의 세로 방향의 길이를 짧게 할 수 있다.
도 5의 (a)는 비교예로서 슬러리를 가압 형성해서 굳힌 그린 시트를 사용한 경우의 정전 척의 제조 방법의 일례를 도시하는 도면이다.
도 5의 (a)의 예에서는, 상판이 되는 그린 시트(121), 유로(122a)가 형성된 그린 시트(122), 하판이 되는 그린 시트(123)를 적층시킨다. 그리고, 적층시킨 각 그린 시트(121, 122, 123)의 사이에 슬러리를 칠한 후, 소성한다.
도 5의 (a)에 도시하는 각 그린 시트(121, 122, 123)는 소성 전이기 때문에, 소성 후의 제1 세라믹판(21) 및 제2 세라믹판(23)과 비교해서 유연하다. 따라서, 그린 시트를 사용한 경우, 실시 형태에 따른 정전 척(20)의 제조 방법과 같이 가압하면서 소성하면, 각 그린 시트(121, 122, 123)가 변형해 버릴 가능성이 있다. 이 때문에, 그린 시트는, 가압하면서 소성하는 것은 곤란하다. 또한, 유로(122a)가 형성된 그린 시트(122)는, 다른 그린 시트(121, 123)와 독립된 시트이기 때문에, 어느 정도의 두께가 필요하게 되어, 본 실시 형태와 같이 5㎛ 내지 30㎛ 정도의 유로(122a)를 형성하는 것은 곤란하다.
이에 반해, 본 실시 형태에 따른 정전 척(20)의 제조 방법에서는, 제1 세라믹판(21)과 제2 세라믹판(23)의 사이에 약 5㎛ 내지 30㎛의 두께의 슬러리층(22)을 도포한 후에 소성한다. 이때, 제1 세라믹판(21)과 제2 세라믹판(23)은 미리 소성되어 있어, 그린 시트와 비교해서 강도가 높다. 따라서, 소성 시에 제1 세라믹판(21)과 제2 세라믹판(23)에 압력을 가해도 변형이 생기지 않아, 소성 시에 제1 세라믹판(21)과 제2 세라믹판(23)을 눌러서 단단하게 할 수 있다.
실시 형태에 따른 정전 척(20)의 제조 방법에 의하면, 제1 구멍(21a)의 세로 방향의 길이를 짧게 할 수 있다. 이에 의해, 제1 구멍(21a) 및 그 부근에서 이상 방전이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 전극(20b)은, 도 4의 스텝 S1에서 준비하는 제1 세라믹판(21) 또는 제2 세라믹판(23)에 미리 형성해 두어도 되고, 스텝 S4에서 형성해도 된다. 스텝 S4에서 전극(20b)을 형성하는 경우, 스텝 S1에서 제2 세라믹판(23)의 제2 구멍(23a)과 동일한 위치에 구멍이 형성된 제3 세라믹판을 준비한다. 제3 세라믹판 상에 도전성 페이스트를 도포하고, 스텝 S3에서 제2 세라믹판(23)을 제3 세라믹판 상에 적층시킨다. 스텝 S4에서 소성하면, 유로(22a) 아래에 전극(20b)을 갖는 정전 척(20)을 얻을 수 있다. 유로(22a) 상에 전극(20b)을 마련할 때는, 제1 세라믹판(21)의 제1 구멍(21a)과 동일한 위치에 구멍이 형성된 세라믹판을 제3 세라믹판으로서 준비하여, 마찬가지의 수순으로 제작할 수 있다. 단, 제1 구멍(21a)의 직경은 제2 구멍(23a)의 직경보다도 작고 또한 제1 구멍(21a)의 수는 제2 구멍(23a)의 수보다도 많기 때문에, 정밀한 위치 정렬이 필요해진다. 따라서, 유로(22a) 아래에 전극(20b)을 형성하는 것이 바람직하다.
[전극 내의 유로]
실시 형태에 따른 정전 척(20)의 제조 방법에서는, 전극(20b) 내에 유로를 형성해도 된다. 즉, 도 3에 도시하는 전극(20b)을 슬러리층으로 형성해도 된다. 도 6은, 일 실시 형태에 따른 정전 척(20)의 제조 방법의 다른 예를 설명하기 위한 도면이다. 도 7은, 도 2의 A-A 단면의 다른 예를 도시하는 도면이다.
여기에서는, 도 5의 (b)에 도시하는 유전체의 슬러리층(22) 대신에, 도 6에 도시하는 도전체의 슬러리층(20b1)을 제2 세라믹판(23) 상에 형성한다. 이 경우, 도 2의 A-A 단면의 다른 예인 도 7에 도시하는 바와 같이, 도 1에 도시하는 전극(20b)이 도전체의 슬러리층(20b1)에 의해 형성되고, 도전체의 슬러리층(20b1)의 내부에 유로(22a)가 형성된다. 유로(22a)가 유로(22a1 내지 22a3)를 갖는 점은, 도 5의 (b)에 도시하는 유로(22a)와 마찬가지이기 때문에, 여기서는 설명을 생략한다. 또한, 유로(22a)의 형상은, 도 5의 (b) 및 도 6에 도시하는 예에 한정되지 않고, 제1 구멍(21a)과 제2 구멍(23a)을 접속할 수 있고 또한 제1 구멍(21a)과 제2 구멍(23a)이 수평 방향에 있어서 다른 위치에 형성되면 어떤 구성이어도 된다.
도 7의 전극(20b)이 될 도전체의 슬러리층(20b1)을 형성하기 위해서 도포하는 슬러리(20b11)(도 6 참조)는, 도전성 분말을 용매에 혼합(분산)시킨 것이다. 용매는, 불소계나 페놀계의 용액이며, 이 용액에 도전성 분말을 혼합시킨다. 도전성 분말은, 탄화텅스텐(WC), 탄화몰리브덴(MoC), 탄화탄탈륨(TaC)의 어느 것이어도 된다.
도전체의 슬러리층(20b1)이 제1 세라믹판(21)과 제2 세라믹판(23)의 사이로부터 노출되면, 도전체가 플라스마에 노출되어 처리 용기(10) 내의 금속 오염의 원인이 된다. 그래서, 도 6에 도시하는 바와 같이, 도전체의 슬러리층(20b1)을 형성하는 슬러리(20b11)를, 제2 세라믹판(23) 상의 내측에 원 형상으로 도포하여, 슬러리(20b11)와 간극을 두고, 그 외주에 슬러리(20b11)를 덮도록 유전체의 슬러리층(27b)을 형성하는 슬러리(27b1)를 도포한다. 도전체의 슬러리층(20b1) 및 유전체의 슬러리층(27b)의 형성은, 스크린 인쇄에 의해 행하여진다. 예를 들어, 도전체의 슬러리층(27b) 및 간극의 부분을 마스킹해서 도전체의 슬러리(20b11)를 도포하고, 그 후, 도전체의 슬러리층(20b1) 및 간극의 부분을 마스킹해서 유전체의 슬러리(27b1)를 도포함으로써 유전체의 슬러리층(27b)을 형성해도 된다.
이와 같이 하여 제1 세라믹판(21)과 제2 세라믹판(23)의 사이에 약 5㎛ 내지 30㎛의 두께의 유로(22a)를 갖는 도전체의 슬러리층(20b1) 및 유전체의 슬러리층(27b)을 간극을 두고 형성한다. 간극을 둠으로써, 도전층의 슬러리층(20b1)과 유전체의 슬러리층(27b)이 혼합되는 것을 피할 수 있다. 도전체의 슬러리층(20b1) 및 도전체의 슬러리층(27b)을 형성한 후, 제1 세라믹판(21)과, 도전체의 슬러리층(20b1) 및 도전체의 슬러리층(27b)과, 제2 세라믹판(23)을 적층시켜, 가압하면서 소성한다. 이때, 제1 세라믹판(21)과 제2 세라믹판(23)은 미리 소성되어 있기 때문에, 어느 정도의 강도를 갖고 있다. 따라서, 소성 시에 제1 세라믹판(21)과 제2 세라믹판(23)에 압력을 가해도 변형이 생기지 않아, 제1 세라믹판(21)과 제2 세라믹판(23)을 수직 방향으로 눌러서 단단하게 할 수 있다. 그 결과, 제1 세라믹판(21) 및 제2 세라믹판(23)이 도전체의 슬러리층(20b1) 및 도전체의 슬러리층(27b)과 일체화하여, 도 7에 도시하는 전극(20b) 및 유전체층(27)이 형성된다. 이에 의해, 도전성 부재(전극(20b))의 내부에 5㎛ 내지 30㎛ 정도의 두께의 유로(22a)를 형성할 수 있다. 이 경우에도, 유로(22a)는 제1 구멍(21a)과 제2 구멍(23a)에 접속되어, 전열 가스를 흘릴 수 있다. 또한, 유전체층(27)이 전극(20b)을 덮음으로써, 전극(20b)이 플라스마에 노출되어, 금속 오염이 생기는 것을 피할 수 있다.
[포러스 형상의 유로]
실시 형태에 따른 정전 척(20)의 제조 방법에서는, 슬러리층(22), 도전체의 슬러리층(20b1) 및 도전체의 슬러리층(27b)을 이하의 방법으로 소성함으로써, 유로(22a)를 갖는 포러스층으로서 형성해도 된다.
예를 들어, 소성 시, 온도를 1200℃ 내지 1700℃로 일정하게 제어하면, 슬러리층은 포러스 형상으로 되기 어렵다. 이에 반해, 소성 시의 초기 온도를 700℃ 내지 800℃로 제어하고, 소정의 시간 경과 후, 1200℃ 내지 1700℃로 제어함으로써, 슬러리층을 포러스 형상으로 형성할 수 있다. 또한, 슬러리의 분말과 용매의 비율을 바꿈으로써, 슬러리층을 포러스 형상으로 형성해도 되고, 포러스의 기공률을 바꾸어도 된다.
도 8은, 도 2의 A-A 단면의 다른 예를 도시하는 도면이다. 유로(22a)를 갖는 포러스층(29)을 형성함으로써, 도 8에 도시하는 바와 같이 세라믹판(28)의 측면의 일부는 포러스 형상이 된다. 유로(22a)에 헬륨 가스 등의 전열 가스를 흘리면, 유로(22a)로부터 포러스층(29)의 기공에 전열 가스가 들어가서, 세라믹판(28)의 측면으로부터 전열 가스가 누설된다. 이에 의해, 정전 척(20)의 측면에 반응 생성물이 부착되는 것을 억제할 수 있다.
[정전 척의 재생]
이어서, 재생 시의 실시 형태에 따른 정전 척의 제조 방법에 대해서, 도 9를 참조하면서 설명한다. 도 9는, 재생 시의 실시 형태에 따른 정전 척의 제조 방법의 일례를 나타내는 흐름도이다.
도 9의 처리가 개시되면, 제1 세라믹판(21)을 깎아서, 제2 세라믹판(23)을 노출시킨다(스텝 S11). 이어서, 제1 구멍(21a)을 갖는 새로운 제1 세라믹판(21)을 준비한다(스텝 S12).
이어서, 스크린 인쇄에 의해 제2 세라믹판(23)에, 제1 구멍(21a)과 제2 구멍(23a)을 접속하는 유로(22a)가 형성된 슬러리층(22)을 형성한다(스텝 S13). 새로운 제1 세라믹판(21) 상에 슬러리층(22)을 형성해도 된다.
이어서, 새로운 제1 세라믹판(21)과 제2 세라믹판(23)을 슬러리층(22)을 개재하여 적층시킨다(스텝 S14). 이어서, 슬러리층(22)을 소성하여, 새로운 제1 세라믹판(21)과 제2 세라믹판(23)을 접합하여, 정전 척(20)을 재생하고(스텝 S15), 본 처리를 종료한다.
이에 의하면, 플라스마에 폭로되는 제1 세라믹판(21)을 새로운 제1 세라믹판(21)으로 교환해서 실시 형태에 따른 정전 척의 제조 방법을 실행함으로써, 이상 방전을 방지하는 것이 가능한 정전 척을 재생할 수 있다.
또한, 본 실시 형태의 정전 척(20)의 제조 방법에서 사용하는 슬러리층은, 소정의 분말을 불소계나 페놀계의 용액에 분산시킨 것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 본 실시 형태의 정전 척(20)의 제조 방법에서 사용하는 슬러리층은, 소정의 분말을 용액, 소결 보조제, 바인더를 미리 정해진 양 첨가하여, 소정의 입경으로 될 때까지 분쇄함으로써 생성해도 된다. 첨가하는 소결 보조제로서는, B4C계, 희토류 산화물-Al2O3계의 소결 보조제를 사용할 수 있다. 또한, 첨가하는 바인더로서는, 합성 수지이면 된다. 예를 들어, 바인더는, 로진에스테르, 에틸셀룰로오스, 에틸히드록시에틸셀룰로오스, 부티랄 수지, 페놀 수지, 폴리에틸렌옥시드계 수지, 폴리(2-에틸옥사졸린)계 수지, 폴리비닐피롤리돈계 수지를 사용할 수 있다. 바인더는, 폴리아크릴산계 수지 등, 폴리메타크릴산계 수지, 폴리비닐알코올계 수지, 아크릴 수지, 폴리비닐부티랄 수지, 알키드 수지, 폴리벤질, 폴리m-디비닐벤젠, 폴리스티렌 등이어도 된다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 실시 형태에 의하면, 이상 방전을 방지하는 것이 가능한 정전 척의 제조 방법, 정전 척 및 기판 처리 장치를 제공할 수 있다. 또한, 본 실시 형태의 정전 척의 제조 방법에 의하면, 이상 방전을 방지하는 것이 가능한 정전 척(20)을 재생할 수 있다.
금회 개시된 일 실시 형태에 따른 정전 척의 제조 방법, 정전 척 및 기판 처리 장치는, 모든 점에서 예시이며 제한적인 것은 아니라고 생각되어야 한다. 상기 실시 형태는, 첨부의 청구범위 및 그 주지를 일탈하지 않고, 다양한 형태로 변형 및 개량이 가능하다. 상기 복수의 실시 형태에 기재된 사항은, 모순되지 않는 범위에서 다른 구성도 취할 수 있으며, 또한 모순되지 않는 범위에서 조합할 수 있다.
예를 들어, 도 3의 예에서는, 전극(20b) 및 유로(22a)를 기판(W)을 적재하는 적재면(20a)의 하부에만 마련하고 있지만, 에지 링(25)을 적재하는 단차부의 하부에도 마련해도 된다.
본 개시의 기판 처리 장치는, Atomic Layer Deposition(ALD) 장치, Capacitively Coupled Plasma(CCP), Inductively Coupled Plasma(ICP), Radial Line Slot Antenna(RLSA), Electron Cyclotron Resonance Plasma(ECR), Helicon Wave Plasma(HWP)의 어느 타입의 장치에서도 적용 가능하다.
또한, 기판 처리 장치의 일례로서 플라스마 처리 장치를 들어 설명했지만, 기판 처리 장치는, 기판에 소정의 처리(예를 들어, 성막 처리, 에칭 처리 등)를 실시하는 장치이면 되며, 플라스마 처리 장치에 한정되는 것은 아니다.

Claims (20)

  1. 제1 구멍이 형성된 제1 세라믹판을 준비하는 공정과,
    상기 제1 구멍과는 수평 방향에 있어서 다른 위치에 형성된 제2 구멍이 형성된 제2 세라믹판을 준비하는 공정과,
    상기 제1 세라믹판 또는 상기 제2 세라믹판에, 상기 제1 구멍과 상기 제2 구멍을 접속하는 유로가 형성된 제1 슬러리층을 제1 슬러리에 의해 형성하는 공정과,
    상기 제1 세라믹판과 상기 제2 세라믹판을 상기 제1 슬러리층을 개재하여 적층시키는 공정과,
    상기 제1 슬러리층을 개재하여 적층시킨 상기 제1 세라믹판과 상기 제2 세라믹판을 접합하는 공정
    을 포함하는 정전 척의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 세라믹판 및 상기 제2 세라믹판은, 산화알루미늄의 소결체, 또는 탄화실리콘이 첨가된 산화알루미늄의 소결체인, 정전 척의 제조 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 슬러리는, 산화알루미늄의 분말 또는 탄화실리콘이 첨가된 산화알루미늄의 분말을 용매에 혼합시킴으로써 형성되는, 정전 척의 제조 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 세라믹판 또는 상기 제2 세라믹판은, 전극을 포함하는, 정전 척의 제조 방법.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 슬러리는, 도전성 분말을 용매에 혼합시킴으로써 형성되는, 정전 척의 제조 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 도전성 분말은, 탄화텅스텐, 탄화몰리브덴, 탄화탄탈륨의 어느 것인, 정전 척의 제조 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 슬러리층은, 스크린 인쇄에 의해 형성되는, 정전 척의 제조 방법.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유로는, 주 유로와, 상기 주 유로와 접속하고 또한 상기 주 유로보다 폭이 좁은 부 유로를 포함하는, 정전 척의 제조 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 주 유로는, 상기 제2 구멍과 접속되고, 상기 부 유로는, 상기 제1 구멍과 접속되도록 구성되는, 정전 척의 제조 방법.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 구멍의 개구는, 상기 제2 구멍의 개구보다도 작은, 정전 척의 제조 방법.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유로의 높이는, 5㎛ 내지 30㎛인, 정전 척의 제조 방법.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 세라믹판을 깎아, 상기 제2 세라믹판을 노출시키는 공정과,
    새로운 제1 구멍을 갖는 새로운 제1 세라믹판을 준비하는 공정과,
    새로운 상기 제1 세라믹판 또는 상기 제2 세라믹판에, 상기 제1 구멍과 상기 제2 구멍을 접속하는 새로운 유로가 형성된 제2 슬러리층을 제2 슬러리에 의해 형성하는 공정과,
    새로운 상기 제1 세라믹판과 상기 제2 세라믹판을 상기 제2 슬러리층을 개재하여 적층시키는 공정과,
    상기 제2 슬러리층을 개재하여 적층시킨 새로운 상기 제1 세라믹판과 상기 제2 세라믹판을 접합하여, 정전 척을 재생하는 공정을 포함하는, 정전 척의 제조 방법.
  13. 세라믹판을 갖는 정전 척이며,
    상기 세라믹판은,
    상면에 제1 구멍이 형성되고,
    하면에 상기 제1 구멍과는 수평 방향에 있어서 다른 위치에 제2 구멍이 형성되고,
    상기 제1 구멍과 상기 제2 구멍을 접속하는 유로가 내부에 형성된,
    정전 척.
  14. 제13항에 있어서, 상기 유로는, 도전성 부재에 의해 형성된, 정전 척.
  15. 제13항에 있어서, 상기 유로는, 포러스 형상으로 형성된, 정전 척.
  16. 제13항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유로는, 주 유로와, 상기 주 유로와 접속하고 또한 상기 주 유로보다 폭이 좁은 부 유로를 포함하고,
    상기 주 유로는, 상기 제2 구멍과 접속되고, 상기 부 유로는, 상기 제1 구멍과 접속된, 정전 척.
  17. 제13항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 구멍의 개구는, 상기 제2 구멍의 개구보다도 작은, 정전 척.
  18. 처리 용기와,
    상기 처리 용기 내에 배치되어, 기판을 적재하는 적재대와,
    상기 적재대에 마련되고, 상면에 기판을 보유 지지하는 세라믹판을 갖는 정전 척을 포함하고,
    상기 정전 척은,
    상기 세라믹판의 상기 상면에 제1 구멍이 형성되고,
    상기 세라믹판의 하면에 상기 제1 구멍과는 수평 방향에 있어서 다른 위치에 제2 개구 구멍이 형성되고,
    상기 제1 구멍과 상기 제2 구멍을 접속하는 유로가 상기 세라믹판의 내부에 형성된,
    기판 처리 장치.
  19. 제18항에 있어서, 상기 제2 구멍은, 가스 공급 라인을 통해서 가스원에 접속되도록 구성되는, 기판 처리 장치.
  20. 제18항 또는 제19항에 있어서, 상기 유로는, 포러스 형상으로 형성되도록 구성되는, 기판 처리 장치.
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