KR20220146327A - 정전 흡착 부재 및 기판 고정 장치 - Google Patents

정전 흡착 부재 및 기판 고정 장치 Download PDF

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히로유키 고바야시
나오유키 고이즈미
아키히코 다테이와
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신꼬오덴기 고교 가부시키가이샤
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Abstract

정전 흡착 부재는, 제1 면 및 상기 제1 면의 반대 측인 제2 면을 갖고, 상기 제1 면으로부터 상기 제2 면으로 관통하는 관통 구멍이 형성된 유전체 부재; 및 상기 관통 구멍 내에 마련되고, 상기 제1 면과 동일 평면인 제3 면을 갖는 다공체를 포함한다. 상기 관통 구멍은, 상기 제1 면에 수직인 제1 방향으로 제1 거리만큼 상기 제1 면으로부터 이격된 제1 개구, 및 상기 제1 방향으로 상기 제1 거리보다 큰 제2 거리만큼 상기 제1 면으로부터 이격된 제2 개구를 갖는다. 상기 제1 방향으로부터 평면에서 볼 때, 상기 제1 개구의 적어도 일부는 상기 제2 개구 내측에 있고, 상기 다공체는, 상기 제1 개구 내측에 위치되는 제1 부분, 및 상기 제1 부분에 연결되고 상기 제1 개구 외측에 위치되는 제2 부분을 갖는다.

Description

정전 흡착 부재 및 기판 고정 장치{ELECTROSTATIC ADSORPTION MEMBER AND SUBSTRATE FIXING DEVICE}
본 발명은 정전 흡착 부재 및 기판 고정 장치에 관한 것이다.
웨이퍼 등의 기판을 고정하는데 사용되는 기판 고정 장치로서는, 정전 흡착 부재에 기판을 냉각하기 위한 냉각 가스용 관통 구멍이 형성되고 관통 구멍에 이상 방전을 억제하기 위한 다공체가 마련되는 기판 고정 장치가 공지되어 있다.
JP-A-2014-209615 JP-A-2013-232641 JP-A-2017-218352
다공체가 마련된 종래 기술의 기판 고정 장치에서도 비정상적인 방전이 발생할 수 있다.
본 발명의 비제한적인 실시형태의 양태는 이상 방전을 더욱 억제할 수 있는 정전 흡착 부재 및 기판 고정 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 정전 흡착 부재가 제공되고,
상기 정전 흡착 부재는,
제1 면 및 상기 제1 면의 반대 측인 제2 면을 갖고, 상기 제1 면으로부터 상기 제2 면으로 관통하는 관통 구멍이 형성된 유전체 부재; 및
상기 관통 구멍 내에 마련되고, 상기 제1 면과 동일 평면인 제3 면을 갖는 다공체를 포함하고,
상기 관통 구멍은,
상기 제1 면에 수직인 제1 방향으로 제1 거리만큼 상기 제1 면으로부터 이격된 제1 개구, 및
상기 제1 방향으로 상기 제1 거리보다 큰 제2 거리만큼 상기 제1 면으로부터 이격된 제2 개구를 갖고,
상기 제1 방향으로부터 평면에서 볼 때, 상기 제1 개구의 적어도 일부는 상기 제2 개구 내측에 있고,
상기 제1 방향으로부터 평면에서 볼 때, 상기 다공체는,
상기 제1 개구 내측에 위치되는 제1 부분, 및
상기 제1 부분에 연결되고 상기 제1 개구 외측에 위치되는 제2 부분을 갖는다.
본 개시에 따르면, 이상 방전을 더욱 억제할 수 있다.
도 1은 제1 실시형태에 따른 기판 고정 장치를 나타내는 단면도.
도 2a 및 도 2b는 제1 실시형태에 따른 정전 흡착 부재를 나타내는 도면.
도 3은 제2 실시형태에 따른 정전 흡착 부재를 나타내는 단면도.
도 4는 제3 실시형태에 따른 정전 흡착 부재를 나타내는 단면도.
도 5는 제4 실시형태에 따른 정전 흡착 부재를 나타내는 단면도.
본 발명자들은 다공체가 마련된 종래의 기판 고정 장치에서도 발생하는 이상 방전의 원인을 규명하기 위해서 예의 연구를 거듭했다. 그 결과, 기판 고정 장치의 메인터넌스 시 등, 정전 흡착 부재에 기판이 재치되어 있지 않은 경우에, 관통 구멍으로부터 다공체가 분리될 경우가 있음을 알아냈다. 예를 들면, 다공체를 관통 구멍의 내벽면에 접착제로 본딩했을 경우, 기판 처리를 위한 플라스마의 반복 조사에 의해 접착제가 열화될 수 있다. 접착제가 열화된 상태에서 베이스 플레이트에 마련된 가스 채널로부터 냉각 가스가 관통 구멍으로 공급되면, 가스 압력으로 인해 다공체가 관통 구멍으로부터 분리될 수 있다. 무기 페이스트를 이용해서 관통 구멍에 다공체를 임베드했을 경우에도, 시간 경과에 따른 열화로 인해 접착력이 저하되고, 베이스 플레이트에 마련된 가스 채널로부터 관통 구멍으로 냉각 가스가 공급되면, 다공체는 가스 압력으로 인해 관통 구멍으로부터 분리될 수 있다. 다공체가 분리되어, 후속 기판 처리 동안 비정상적인 방전이 일어나기 쉽다.
본 개시는 이러한 지견에 기초하여 이루어진 것이고, 다공체가 관통 구멍으로부터 분리되는 것을 억제함으로써, 이상 방전을 더욱 억제한다.
이하, 첨부된 도면을 참조해서 본 발명의 실시형태를 설명한다. 또한, 명세서 및 도면에 있어서, 실질적으로 동일한 기능적 구성을 갖는 구성 요소에는 동일한 참조 부호를 부여하고 중복되는 설명을 생략할 수 있다.
(제1 실시형태)
먼저, 제1 실시형태를 설명한다. 도 1은 제1 실시형태에 따른 기판 고정 장치를 나타내는 단면도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 제1 실시형태에 따른 기판 고정 장치(1)는 주요 구성 요소로서 베이스 플레이트(10), 접착제층(20) 및 정전 흡착 부재(30)를 포함한다.
베이스 플레이트(10)는 정전 흡착 부재(30)를 탑재하기 위한 부재이다. 베이스 플레이트(10)의 두께는, 예를 들면 약 20mm 내지 50mm일 수 있다. 베이스 플레이트(10)는 예를 들면 알루미늄으로 형성되고, 플라스마를 제어하기 위한 전극 등으로서 사용될 수도 있다. 베이스 플레이트(10)에 소정의 고주파 전력을 공급함으로써, 생성된 플라스마 상태에서의 이온 등을 정전 흡착 부재(30)에 흡착된 웨이퍼 등의 기판에 충돌시키기 위한 에너지를 제어할 수 있고, 에칭 처리를 효과적으로 수행할 수 있다.
베이스 플레이트(10) 내부에는 수로(15)가 마련된다. 수로(15)는 일단에 냉각수 도입부(15A) 및 타단에 냉각수 배출부(15B)를 갖는다. 수로(15)는 기판 고정 장치(1) 외부에 마련된 냉각수 제어 장치(도시 생략)와 연결된다. 냉각수 제어 장치(도시 생략)는 냉각수 도입부(15A)로부터 수로로 냉각수를 도입하고 냉각수 배출부(15B)로부터 냉각수를 배출하도록 구성된다. 수로(15)의 냉각수를 순환시켜 베이스 플레이트(10)를 냉각함으로써, 정전 흡착 부재(30)에 흡착된 기판을 냉각시킬 수 있다.
베이스 플레이트(10) 내부에는 가스 채널(16)이 더 마련된다. 가스 채널(16)에는, 정전 흡착 부재(30)에 흡착된 기판을 냉각시키기 위한 헬륨(He) 가스와 같은 불활성 가스가 도입된다.
정전 흡착 부재(30)는 베이스 바디(31), 정전 전극(32), 및 발열체(33)를 갖는다. 정전 흡착 부재(30)는, 예를 들면 존센-라벡(Johnsen-Rahbek)형 정전 척이다. 정전 흡착 부재(30)는 또한 쿨롱 힘(Coulomb force)형 정전 척일 수 있다.
베이스 바디(31)는 유전체 부재(41) 및 복수의 다공체들(110)을 갖는다.
유전체 부재(41)의 재료는, 예를 들면 산화알루미늄(Al2O3), 질화알루미늄(AlN) 등의 세라믹스이다. 유전체 부재(41)의 두께는 예를 들면 약 1mm 내지 10mm이고, 유전체 부재(41)의 비유전율은 예를 들면 주파수 1㎑에서 약 9 내지 10이다.
유전체 부재(41)는 제1 면(41A) 및 제1 면(41A)의 반대 측의 제2 면(41B)을 갖는다. 제2 면(41B)은 접착제층(20)에 의해 베이스 플레이트(10)에 본딩된다. 기판은 제1 면(41A)에 흡착된다. 유전체 부재(41)에는 제1 면(41A)으로부터 제2 면(41B)으로 관통하는 복수의 관통 구멍들(120)이 형성된다. 관통 구멍들(120)은 베이스 플레이트(10)의 가스 채널(16)과 연통하도록 구성된다. 각 관통 구멍(120)에는 하나의 다공체(110)가 마련된다. 다공체(110) 및 관통 구멍(120)의 형상에 대해서는 후술한다.
정전 전극(32)은 예를 들면 박막 전극이며, 유전체 부재(41)에 임베드되어 있다. 정전 전극(32)은 기판 고정 장치(1)의 외부에 마련된 전원에 접속되고, 소정의 전압이 인가되면, 정전기에 의한 흡착력이 정전 전극과 기판 사이에 발생해서, 기판이 정전 흡착 부재(30)에 흡착 유지될 수 있다. 정전 전극(32)에 인가되는 전압이 높을수록 흡착 유지력이 강해진다. 정전 전극(32)은 유니폴라 형상 또는 바이폴라 형상을 가질 수 있다. 정전 전극(32)으로서는, 예를 들면 텅스텐, 몰리브덴 등의 소결체를 사용할 수 있다.
발열체(33)는 유전체 부재(41)에 임베드된다. 발열체(33)로서는, 예를 들면 텅스텐, 몰리브덴 등의 소결체를 사용할 수 있다. 발열체(33)로서, 압연 합금을 사용할 수도 있다.
접착제층(20)은 정전 흡착 부재(30)를 베이스 플레이트(10)에 본딩하는 것이다. 접착제층(20)으로서는, 예를 들면 실리콘계 접착제를 사용할 수 있다. 접착제층(20)은 또한 알루미나 또는 질화알루미늄과 같은 필러를 함유할 수 있다. 접착제층(20)의 두께는 예를 들면 약 0.1mm 내지 3mm이다. 접착제층(20)의 열전도율은 2W/m·K 이상인 것이 바람직하다. 접착제층(20)은 또한 단층 또는 복수의 층으로 형성될 수 있다. 예를 들면, 열전도율이 높은 접착제와 탄성률이 낮은 접착제가 결합된 2층 구조를 형성함으로써, 베이스 플레이트(10)와 정전 흡착 부재(30) 사이의 열팽창 차이에 의해 발생하는 응력을 줄이는 효과를 얻을 수 있다.
여기서는, 다공체(110) 및 관통 구멍(120)의 형상에 대해 설명한다. 도 2a 및 도 2b는 제1 실시형태에 따른 정전 흡착 부재(30)를 나타낸다. 도 2a는 평면도이고, 도 2b는 단면도이다. 도 2b는 도 2a의 IIb-IIb선에 따른 단면도에 대응한다.
도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 다공체(110)는 원뿔대 형상을 갖고, 관통 구멍(120)은 다공체(110)가 끼워지는 형상을 갖는다.
관통 구멍(120)은 제1 면(41A)에 위치되는 상부 개구(121) 및 제2 면(41B)에 위치되는 하부 개구(122)를 갖는다. 상부 개구(121) 및 하부 개구(122)는 원형의 형상을 갖고, 상부 개구(121)의 중심과 하부 개구(122)의 중심은 제1 면(41A)에 수직인 제1 방향으로부터 평면에서 볼 때 서로 중첩된다.
또한, 하부 개구(122)의 직경은 상부 개구(121)의 직경보다 크다. 제1 면(41A)과 평행한 평면에서 관통 구멍(120)의 개구 면적은 상부 개구(121)로부터 하부 개구(122)로 갈수록 선형적으로 증가한다. 즉, 관통 구멍(120)의 내벽면은 하부 개구(122)로 갈수록 관통 구멍(120)의 개구 면적이 증가하도록 제1 방향으로부터 경사진 경사면으로서 형성된다. 관통 구멍(120)의 개구 면적의 최대 직경과 최소 직경 사이의 차이는 0.4mm 이상이다. 이 예에서, 상부 개구(121)의 직경과 하부 개구(122)의 직경의 차이는 0.4mm 이상이다. 제1 방향으로부터 평면에서 볼 때, 상부 개구(121) 전체가 하부 개구(122)의 내측에 있다. 상부 개구(121)가 제1 개구의 일례이고, 하부 개구(122)가 제2 개구의 일례이다. 이때, 제1 거리는 0이고, 제2 거리는 유전체 부재(41)의 두께와 동일하다.
상술한 바와 같이, 다공체(110)는 원뿔대 형상을 갖는다. 다공체(110)는 제1 면(41A)과 동일 평면인 제3 면(113)과, 제2 면(41B)과 동일 평면인 제4 면(114)을 갖는다. 제3 면(113)의 형상 및 크기는 상부 개구(121)의 형상 및 크기와 실질적으로 매칭된다. 제4 면(114)의 형상 및 크기는 하부 개구(122)의 형상 및 크기와 실질적으로 매칭된다. 다공체(110)는, 제1 방향으로부터 평면에서 볼 때, 상부 개구(121) 내측에 위치되는 제1 부분(131) 및 제1 부분(131)에 연결되고 상부 개구(121) 외측에 위치되는 제2 부분(132)을 갖는다. 제1 방향에 수직인 다공체(110)의 단면의 단면적은 제3 면(113)의 면적을 제외하고 상부 개구(121)의 개구 면적보다 크다.
상술한 바와 같이, 관통 구멍(120)은 가스 채널(16)과 연통되도록 구성된다. 관통 구멍(120)의 하부 개구(122)와 다공체(110)의 제4 면(114)은, 평면에서 볼 때, 정전 흡착 부재(30) 측의 가스 채널(16)의 개구(16A)보다 크게 형성된다.
제1 실시형태에 따른 기판 고정 장치(1)에서, 다공체(110)는 제1 부분(131) 및 제2 부분(132)을 갖는다. 따라서, 다공체(110)와 유전체 부재(41) 사이의 접착력이 감소하더라도, 관통 구멍(120)으로부터의 다공체(110)의 분리가 억제될 수 있다. 즉, 베이스 플레이트(10)에 마련된 가스 채널(16)로부터 관통 구멍(120)으로 냉각 가스가 공급되고, 이에 따라 다공체(110)에 가스 압력이 가해져도, 제2 부분(132)은 상부 개구(121)를 통과할 수 없고 관통 구멍(120)에 구속되어, 관통 구멍(120)으로부터의 다공체(110)의 분리가 억제될 수 있다.
따라서, 관통 구멍(120)으로부터의 다공체(110)의 분리를 억제할 수 있고, 다공체(110)의 분리로 인한 이상 방전을 억제할 수 있다.
또한, 다공체(110)가 유전체 부재(41)에 본딩되기 때문에, 다공체(110)와 유전체 부재(41) 사이에 우수한 본딩 강도가 얻어진다. 특히, 유전체 부재(41)가 세라믹으로 이루어질 경우, 양호한 본딩 강도를 얻기 쉽다.
다공체(110)는 세라믹으로 이루어진 유전체 부재(41)와 접촉하는 것이 바람직하다. 이는, 양호한 본딩 강도가 얻어지고, 다공체와 유전체 부재 사이의 열팽창 계수의 차이가 작아, 열응력을 감소시킬 수 있기 때문이다.
또한, 다공체(110)의 제3 면(113)은 제1 면(41A)과 동일 평면이기 때문에, 기판이 정전 흡착 부재(30)에 흡착될 때 제3 면(113)과 기판 사이에 실질적인 간극이 발생하지 않는다. 이 때문에, 다공체(110)와 기판 사이의 방전을 억제할 수 있다.
관통 구멍(120)에 다공체(110)를 마련하는 방법은 제한되지 않는다. 예를 들면, 다공체(110)는 무기 재료 등을 소결해서 형성될 수 있으며, 접착제 등으로 관통 구멍(120)의 내면에 고정될 수 있다. 또한, 관통 구멍(120)에 입자, 바람직하게는 구형의(spherical) 무기 재료 입자를 포함하는 페이스트를 도포한 후 페이스트를 소성함으로써 관통 구멍(120)에 다공체(110)를 형성할 수 있다. 무기 재료로서는, 세라믹, 유리 등을 사용할 수 있다. 특히, 다공체(110)의 주성분과 유전체 부재(41)의 주성분은 동일한 것이 바람직하다.
전자의 방법에서는, 엄밀히 말하면, 다공체(110)는 관통 구멍(120)보다 약간 작게 형성되고, 간극은 접착제 등으로 채워진다. 그러나 후자의 방법에서는, 다공체(110)를 관통 구멍(120)의 내벽면에 직접 본딩할 수 있다. 따라서, 후자의 방법에 따르면, 관통 구멍(120) 내의 다공체(110)의 점유율은 증가할 수 있다. 또한, 후자의 경우, 하부 개구(122)로부터 페이스트를 도포함으로써, 보이드를 형성하지 않고 관통 구멍(120)에 페이스트를 임베드하는 것이 용이하다.
제1 방향으로부터 본 평면도에서, 상부 개구(121)의 적어도 일부가 하부 개구(122)의 내측에 있을 때, 상부 개구(121)의 적어도 일부가 또한 하부 개구(122)의 외측에 있을 수 있다.
(제2 실시형태)
다음으로, 제2 실시형태를 설명한다. 제2 실시형태는 관통 구멍 및 다공체의 형상이 제1 실시형태와 상이하다. 여기서, 제2 실시형태에 있어서의 다공체 및 관통 구멍의 형상에 대해서 설명한다. 도 3은 제2 실시형태에 따른 정전 흡착 부재(30)를 나타내는 단면도이다.
제2 실시형태에서, 베이스 바디(31)는 복수의 다공체들(110) 대신에 복수의 다공체들(210)을 갖는다. 또한, 유전체 부재(41)에는 복수의 관통 구멍들(120) 대신에 복수의 관통 구멍들(220)이 형성된다. 관통 구멍(220)은 베이스 플레이트(10)의 가스 채널(16)과 연통하도록 구성된다. 각 관통 구멍(220)에는 하나의 다공체(210)가 마련된다.
도 3에 도시된 바와 같이, 다공체(210)는 제1 면(41A)에 가까울수록 단면적이 작아지는 복수의 실린더들, 예를 들면 3개의 실린더들이 중첩되는 형상을 갖고, 관통 구멍(220)은 다공체(210)가 끼워지는 형상을 갖는다.
관통 구멍(220)은 제1 면(41A)에 위치되는 상부 개구(221) 및 제2 면(41B)에 위치되는 하부 개구(222)를 갖는다. 상부 개구(221) 및 하부 개구(222)는 원형의 형상을 갖고, 상부 개구(221)의 중심과 하부 개구(222)의 중심은 제1 면(41A)에 수직인 제1 방향으로부터 평면에서 볼 때 서로 중첩된다.
또한, 하부 개구(222)의 직경은 상부 개구(221)의 직경보다 크다. 제1 면(41A)과 평행한 평면에서 관통 구멍(220)의 개구 면적은 상부 개구(221)로부터 하부 개구로 단계적으로 증가한다. 즉, 관통 구멍(220)의 내벽면은 단차면이다. 관통 구멍(220)의 개구 면적의 최소 직경과 최대 직경 사이의 차이는 0.4mm 이상이다. 이 예에서, 상부 개구(221)의 직경과 하부 개구(222)의 직경 사이의 차이는 0.4mm 이상이다. 제1 방향으로부터 평면에서 볼 때, 상부 개구(221) 전체가 하부 개구(222)의 내측에 있다. 상부 개구(221)는 제1 개구의 일례이고, 하부 개구(222)는 제2 개구의 일례이다. 이 경우에, 제1 거리는 0이고, 제2 거리는 유전체 부재(41)의 두께와 동일하다.
상술한 바와 같이, 다공체(210)는, 실린더들이 제1 면(41A)에 가깝게 위치될수록 단면적이 작아지는 복수의 실린더들, 예를 들면 3개의 실린더들이 중첩되는 형상을 갖는다. 다공체(210)는 제1 면(41A)과 동일 평면인 제3 면(213)과, 제2 면(41B)과 동일 평면인 제4 면(214)을 갖는다. 제3 면(213)의 형상 및 크기는 상부 개구(221)의 형상 및 크기와 실질적으로 매칭된다. 제4 면(214)의 형상 및 크기는 하부 개구(222)의 형상 및 크기와 실질적으로 매칭된다. 다공체(210)는, 제1 방향으로부터 평면에서 볼 때, 상부 개구(221) 내측에 위치되는 제1 부분(231) 및 제1 부분(231)과 연결되고 상부 개구(221) 외측에 위치되는 제2 부분(232)을 갖는다. 제1 방향에 수직인 다공체(210)의 단면의 단면적은 제3 면(213)의 면적을 제외하고 상부 개구(221)의 개구 면적보다 크다.
상술한 바와 같이, 관통 구멍(220)은 가스 채널(16)과 연통되도록 구성된다. 관통 구멍(220)의 하부 개구(222)와 다공체(210)의 제4 면(214)은, 평면에서 볼 때, 정전 흡착 부재(30) 측의 가스 채널의 개구(16A)보다 크게 형성된다.
제2 실시형태에 따른 기판 고정 장치에서, 다공체(210)는 제1 부분(231) 및 제2 부분(232)을 갖는다. 따라서, 다공체(210)와 유전체 부재(41) 사이의 접착력이 저하되더라도, 관통 구멍(220)으로부터의 다공체(210)의 분리가 억제될 수 있다. 즉, 베이스 플레이트(10)에 마련된 가스 채널(16)로부터 관통 구멍(220)으로 냉각 가스가 공급되고, 이에 따라 다공체(210)에 가스 압력이 가해져도, 제2 부분(232)이 상부 개구(221)를 통과할 수 없고 관통 구멍(220)에 구속되어, 관통 구멍(220)으로부터의 다공체(210)의 분리가 억제될 수 있다.
관통 구멍(220)에 다공체(210)를 마련하는 방법은 제한되지 않는다. 예를 들면, 다공체(210)는 무기 재료 등을 소결해서 형성될 수 있으며, 접착제 등으로 관통 구멍(220)의 내면에 고정될 수 있다. 또한, 관통 구멍(220) 내에 입자, 바람직하게는 구형의 무기 재료 입자를 포함하는 페이스트를 도포한 후 페이스트를 소성함으로써, 관통 구멍(220)에 다공체(210)를 형성할 수 있다. 후자의 방법의 경우, 하부 개구(222)로부터 페이스트를 도포함으로써, 보이드를 형성하지 않고 관통 구멍(220)에 페이스트를 임베드하는 것이 용이하다.
(제3 실시형태)
다음으로, 제3 실시형태가 설명된다. 제3 실시형태는 관통 구멍 및 다공체의 형상이 제1 실시형태와 상이하다. 여기서, 제3 실시형태에 있어서의 다공체 및 관통 구멍의 형상에 대해서 설명한다. 도 4는 제3 실시형태에 따른 정전 흡착 부재(30)를 나타내는 단면도이다.
제3 실시형태에서, 베이스 바디(31)는 복수의 다공체들(110) 대신에 복수의 다공체들(310)을 갖는다. 또한, 유전체 부재(41)에는 복수의 관통 구멍들(120) 대신에 복수의 관통 구멍들(320)이 형성된다. 관통 구멍들(320)은 베이스 플레이트(10)의 가스 채널(16)과 연통하도록 구성된다. 각 관통 구멍(320)에는 하나의 다공체(310)가 마련된다.
도 4에 도시된 바와 같이, 다공체(310)는 드럼 형상이고, 관통 구멍(320)은 다공체(310)가 끼워지는 형상이다.
관통 구멍(320)은 제1 면(41A)에 위치되는 상부 개구(321), 제2 면(41B)에 위치되는 하부 개구(322), 및 상부 개구(321)와 하부 개구(322) 사이에 위치되는 중간 개구(323)를 갖는다. 상부 개구(321), 하부 개구(322) 및 중간 개구(323)는 원형 형상을 갖고, 상부 개구(321)의 중심, 하부 개구(322)의 중심 및 중간 개구(323)의 중심은 제1 면(41A)에 수직인 제1 방향으로부터 평면에서 볼 때 서로 중첩된다.
또한, 하부 개구(322)의 직경과 상부 개구(321)의 직경은 실질적으로 동일하다. 상부 개구(321)의 직경 및 하부 개구(322)의 직경은 중간 개구(323)의 직경보다 크다. 제1 면(41A)에 평행한 평면에서 관통 구멍(320)의 개구 면적은 상부 개구로부터 중간 개구(323)로 선형적으로 감소하고, 중간 개구(323)로부터 하부 개구(322)로 선형적으로 증가한다. 즉, 관통 구멍(320)의 개구 면적이 상부 개구(321)와 중간 개구(323) 사이에서 중간 개구(323)를 향할수록 감소하고 관통 구멍(320)의 개구 면적이 중간 개구(323)와 하부 개구(322) 사이에서 하부 개구(322)를 향할수록 증가하도록, 관통 구멍(320)의 내벽면은 제1 방향으로부터 경사진 경사면으로서 형성된다. 관통 구멍(320)의 개구 면적의 최소 직경과 최대 직경 사이의 차이는 0.4mm 이상이다. 이 예에서, 중간 개구(323)의 직경과 상부 개구(321) 또는 하부 개구(322)의 직경 사이의 차이는 0.4mm 이상이다. 제1 방향으로부터 평면에서 볼 때, 중간 개구(323) 전체가 하부 개구(322)의 내측에 있다. 중간 개구(323)가 제1 개구의 일례이고, 하부 개구(322)가 제2 개구의 일례이다. 이때, 제1 거리는 제1 면(41A)과 중간 개구(323) 사이의 거리이고, 제2 거리는 유전체 부재(41)의 두께와 동일하다.
상술한 바와 같이, 다공체(310)는 드럼 형상을 갖는다. 다공체(310)는 제1 면(41A)과 동일 평면인 제3 면(313), 및 제2 면(41B)과 동일 평면인 제4 면(314)을 갖는다. 제3 면(313)의 형상 및 크기는 상부 개구(321)의 형상 및 크기와 실질적으로 매칭된다. 제4 면(314)의 형상 및 크기는 하부 개구(322)의 형상 및 크기와 실질적으로 매칭된다. 다공체(310)는, 제1 방향으로부터 평면에서 볼 때, 중간 개구(323) 내측에 위치되는 제1 부분(331), 및 제1 부분(331)에 연결되고 중간 개구(323)보다 하부 개구(322)에 더 가깝고 중간 개구(323) 외측에 위치되는 제2 부분(332)을 갖는다. 제1 방향에 수직인 다공체(310)의 단면의 단면적은, 중간 개구(323)보다 하부 개구(322)에 가까운 측이 중간 개구(323)의 개구 면적보다 큰 단면적을 갖는다.
상술한 바와 같이, 관통 구멍(320)은 가스 채널(16)과 연통되도록 구성된다. 관통 구멍(320)의 하부 개구(322) 및 다공체(310)의 제4 면(314)은, 평면에서 볼 때, 정전 흡착 부재(30) 측의 가스 채널(16)의 개구(16A)보다 크게 형성된다. 또한, 관통 구멍(320)의 하부 개구(322) 및 다공체(310)의 제4 면(314)은, 평면에서 볼 때, 정전 흡착 부재(30) 측의 가스 채널(16)의 개구(16A)보다 작게 형성될 수도 있다.
제3 실시형태에 따른 기판 고정 장치에서, 다공체(310)는 제1 부분(331) 및 제2 부분(332)을 갖는다. 따라서, 다공체(310)와 유전체 부재(41) 사이의 접착력이 감소하더라도, 관통 구멍(320)으로부터의 다공체(310)의 분리가 억제될 수 있다. 즉, 베이스 플레이트(10)에 마련된 가스 채널(16)로부터 관통 구멍(320)으로 냉각 가스가 공급되고, 이에 따라 다공체(310)에 가스 압력이 가해져도, 제2 부분(332)이 중간 개구(323)를 통과할 수 없고 관통 구멍(320)에 구속되어, 중간 개구(323)로부터의 다공체(310)의 분리가 억제될 수 있다.
관통 구멍(320)에 다공체(310)를 마련하는 방법은 제한되지 않는다. 예를 들면, 다공체(310)는 입자, 바람직하게는 구형의 무기 재료 입자를 포함하는 페이스트를 관통 구멍(320)에 도포한 후 소성함으로써 관통 구멍(320)에 형성될 수 있다.
(제4 실시형태)
다음으로, 제4 실시형태를 설명한다. 제4 실시형태는 관통 구멍 및 다공체의 형상이 제1 실시형태와 상이하다. 여기서, 제4 실시형태에서의 다공체 및 관통 구멍의 형상에 대해서 설명한다. 도 5는 제4 실시형태에 따른 정전 흡착 부재(30)를 나타내는 단면도이다.
제4 실시형태에서, 베이스 바디(31)는 복수의 다공체들(110) 대신에 복수의 다공체들(410)을 갖는다. 또한, 유전체 부재(41)에는 복수의 관통 구멍들(120) 대신에 복수의 관통 구멍들(420)이 형성된다. 관통 구멍들(420)은 베이스 플레이트(10)의 가스 채널(16)과 연통하도록 구성된다. 각 관통 구멍(420)에는 하나의 다공체(410)가 마련된다.
도 5에 도시된 바와 같이, 다공체(410)는 수나사 형상의 나선형 홈들이 형성되는 측면을 갖고, 관통 구멍(420)은 암나사 형상의 나선형 홈들이 형성되는 내벽면을 갖고, 관통 구멍(420)은 다공체(410)가 끼워지는 형상을 갖는다.
관통 구멍(420)은 제1 면(41A)에 위치되는 상부 개구(421) 및 제2 면(41B)에 위치되는 하부 개구(422)를 갖는다. 상부 개구(421)와 하부 개구(422)는 원형 형상을 갖고, 제1 면(41A)에 수직인 제1 방향으로부터 평면에서 볼 때 상부 개구(421)의 중심과 하부 개구(422)의 중심은 실질적으로 서로 중첩된다.
제1 면(41A)에 수직인 제1 방향으로부터 평면에서 볼 때, 관통 구멍(420)의 측면에 형성된 나선형 홈들의 저부(bottom portion)들을 연결하는 저부 곡선은 환형(annular)이고, 제1 방향으로 서로 인접한 홈들 사이의 상부들을 연결하는 상부 곡선도 환형이다. 저부 곡선의 링의 면적은 상부 곡선의 링의 면적보다 크다. 제1 면(41A)에 수직인 제1 방향으로부터 평면에서 볼 때, 하나의 라운드의 링을 구성하는 상부 곡선에 대응하는 상부 개구(423)가 제1 개구의 일례이고, 상부 개구(423)보다 하부 개구(422)에 더 가깝게 위치되고 하나의 라운드의 링을 구성하는 저부 곡선에 대응하는 저부 개구(424)가 제2 개구의 예이다. 이 경우, 제1 거리는 제1 면(41A)과 제1 면(41A)에 가장 가까운 상부 개구(423)의 부분 사이의 거리이고, 제2 거리는 제1 면(41A)과 제1 면(41A)에 가장 가까운 저부 개구(424)의 부분 사이의 거리이다. 제1 방향으로부터 평면에서 볼 때, 상부 개구(423) 전체는 저부 개구(424) 내측에 있다.
상술한 바와 같이, 다공체(410)는 수나사와 같은 나선형 홈들이 형성되는 측면을 갖는다. 다공체(410)는 제1 면(41A)과 동일 평면인 제3 면(413)과, 제2 면(41B)과 동일 평면인 제4 면(414)을 갖는다. 제3 면(413)의 형상 및 크기는 상부 개구(421)의 형상 및 크기와 실질적으로 매칭된다. 제4 면(414)의 형상 및 크기는 하부 개구(422)의 형상 및 크기와 실질적으로 매칭된다. 다공체(410)는, 제1 방향으로부터 평면에서 봤을 때, 상부 개구(423)의 내측에 위치되는 제1 부분(431) 및 제1 부분(431)에 연결되고 상부 개구(423)보다 하부 개구(422)에 더 가깝게 위치되고 상부 개구(423) 외측에 위치되는 제2 부분(432)을 갖는다.
상술한 바와 같이, 관통 구멍(420)은 가스 채널(16)과 연통하도록 구성된다. 관통 구멍(420)의 하부 개구(422) 및 다공체(410)의 제4 면(414)은, 평면에서 볼 때, 정전 흡착 부재(30) 측의 가스 채널의 개구(16A)보다 크게 형성된다. 관통 구멍(420)의 하부 개구(422) 및 다공체(410)의 제4 면(414)은, 평면에서 볼 때, 정전 흡착 부재(30) 측의 가스 채널(16)의 개구(16A)보다 작게 형성될 수도 있다.
제4 실시형태에 따른 기판 고정 장치에서, 다공체(410)는 제1 부분(431) 및 제2 부분(432)을 갖는다. 따라서, 다공체(410)와 유전체 부재(41) 사이의 접착력이 감소하더라도, 관통 구멍(420)으로부터의 다공체(410)의 분리가 억제될 수 있다. 즉, 베이스 플레이트(10)에 마련된 가스 채널(16)로부터 관통 구멍(420)으로 냉각 가스가 공급되고, 이에 따라 다공체(410)에 가스 압력이 가해져도, 제2 부분(432)이 상부 개구(423)를 통과할 수 없고 관통 구멍(420)에 구속되어, 관통 구멍(420)으로부터 다공체(410)가 분리되는 것을 억제할 수 있다.
관통 구멍(420)에 다공체(410)를 마련하는 방법은 제한되지 않는다. 예를 들면, 다공체(410)는 무기 재료 등을 소결해서 형성될 수 있으며, 접착제 등으로 관통 구멍(420)의 내면에 고정될 수 있다. 다공체(410)는 관통 구멍(420)에 나사결합될 수 있다. 또한, 다공체(410)는, 관통 구멍(420)에 입자, 바람직하게는 구형의 무기 재료 입자를 포함하는 페이스트를 도포하고 페이스트를 소성함으로써, 관통 구멍(420)에 형성될 수 있다.
이상, 바람직한 실시형태 등을 상세하게 설명하였지만, 본 발명은 상술한 실시형태 등에 한정되지 않고, 상술한 실시형태 등에 다양한 변경 및 치환이 특허청구범위에 정의된 범위에서 벗어나지 않고 이루어질 수 있다.

Claims (8)

  1. 정전 흡착 부재로서,
    제1 면 및 상기 제1 면의 반대 측인 제2 면을 갖고, 상기 제1 면으로부터 상기 제2 면으로 관통하는 관통 구멍이 형성된 유전체 부재; 및
    상기 관통 구멍 내에 마련되고, 상기 제1 면과 동일 평면인 제3 면을 갖는 다공체를 포함하고,
    상기 관통 구멍은,
    상기 제1 면에 수직인 제1 방향으로 제1 거리만큼 상기 제1 면으로부터 이격된 제1 개구, 및
    상기 제1 방향으로 상기 제1 거리보다 큰 제2 거리만큼 상기 제1 면으로부터 이격된 제2 개구를 갖고,
    상기 제1 방향으로부터 평면에서 볼 때, 상기 제1 개구의 적어도 일부는 상기 제2 개구 내측에 있고,
    상기 제1 방향으로부터 평면에서 볼 때, 상기 다공체는,
    상기 제1 개구 내측에 위치되는 제1 부분, 및
    상기 제1 부분에 연결되고 상기 제1 개구 외측에 위치되는 제2 부분을 갖는 정전 흡착 부재.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 관통 구멍은 상기 다공체로 채워지는 정전 흡착 부재.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 개구는 상기 제1 면에 위치되는 정전 흡착 부재.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제2 개구는 상기 제2 면에 위치되는 정전 흡착 부재.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 방향으로부터 평면에서 볼 때, 상기 제1 개구 전체가 상기 제2 개구 내측에 있는 정전 흡착 부재.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 관통 구멍의 내벽면에는 나선형 홈이 형성되는 정전 흡착 부재.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 유전체 부재는 내부에 정전 전극이 임베드되는 정전 흡착 부재.
  8. 기판 고정 장치로서,
    제1항 또는 제2항에 기재된 정전 흡착 부재; 및
    상기 제2 면에 본딩되는 베이스 플레이트를 포함하는 기판 고정 장치.
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