KR20230017735A - 정전 척, 기판 고정 장치 및 정전 척의 제조 방법 - Google Patents

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

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겐타로 고바야시
미즈키 와타나베
고헤이 야마구치
아츠오 사토
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신꼬오덴기 고교 가부시키가이샤
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Abstract

정전 척은, 흡착 대상물이 재치되는 재치 표면과, 재치 표면의 반대측에 마련되는 반대편 표면을 갖는 절연 기판; 및 반대편 표면으로부터 재치 표면까지 관통하는 가스 구멍을 포함한다. 가스 구멍은 반대편 표면으로부터 재치 표면을 향하여 연장되는 제 1 구멍부, 재치 표면으로부터 반대편 표면을 향해 연장되는 제 2 구멍부, 및 제 1 구멍부와 제 2 구멍부 사이에 마련되며 또한 제 1 구멍부와 제 2 구멍부를 서로 연통시키도록 형성되는 제 3 구멍부를 포함한다. 제 1 구멍부는 평면에서 볼 때 제 2 구멍부와 중첩되지 않도록 마련된다.

Description

정전 척, 기판 고정 장치 및 정전 척의 제조 방법{ELECTROSTATIC CHUCK, SUBSTRATE FIXING DEVICE AND MANUFACTURING METHOD OF ELECTROSTATIC CHUCK}
본 발명은 정전 척, 기판 고정 장치 및 정전 척의 제조 방법에 관한 것이다.
종래에 있어서, 반도체 장치를 IC 및 LSI로서 제조할 때 사용되는 성막 장치(예를 들어, CVD 장치, PVD 장치 등) 및 플라스마 에칭 장치는 기판(예를 들어, 실리콘 웨이퍼)을 진공 처리 챔버에 정밀하게 유지하기 위한 스테이지를 구비한다. 이러한 스테이지로서, 예를 들어 베이스 플레이트에 탑재된 정전 척에 의해 웨이퍼를 흡착 및 유지하도록 구성되는 기판 고정 장치가 제안된다.
기판 고정 장치는, 예를 들어 금속 베이스 플레이트(base), 베이스 플레이트 상에 접합된 정전 척, 및 정전 척에 내장된 정전 전극을 갖는다. 또한, 기판 고정 장치는 웨이퍼를 냉각하기 위한 가스 공급부를 갖는다. 가스 공급부는 베이스 플레이트에 구비된 가스 유로 및 정전 척에 구비된 가스 구멍을 통해 정전 척의 표면에 가스를 공급한다(예를 들어, 특허문헌 1 참조).
JP-A-2013-232640
종래의 기판 고정 장치에서는, 정전 척에 웨이퍼를 재치한 상태에서 금속 베이스 플레이트에 고주파 전원을 공급하여 웨이퍼 표면에 플라스마를 발생시킬 경우, 가스 공급부에 이상 방전(abnormal electric discharge)이 발생할 수 있다.
본 개시의 일 실시예는 정전 척에 관한 것이다. 이 정전 척은,
흡착 대상물이 재치되는 재치 표면 및 재치 표면의 반대측에 마련되는 반대편 표면을 갖는 절연 기판; 및
반대편 표면으로부터 재치 표면까지 관통하는 가스 구멍을 포함하며,
가스 구멍은 반대편 표면으로부터 재치 표면을 향하여 연장되는 제 1 구멍부, 재치 표면으로부터 반대편 표면을 향해 연장되는 제 2 구멍부, 및 제 1 구멍부와 제 2 구멍부 사이에 마련되며 또한 제 1 구멍부와 제 2 구멍부를 서로 연통시키도록 형성되는 제 3 구멍부를 포함하고,
제 1 구멍부는 평면에서 볼 때 제 2 구멍부와 중첩되지 않도록 마련된다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 이상 방전의 발생을 억제할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
도 1a는 제 1 실시예에 따른 기판 고정 장치를 도시하는 개략 단면도이다.
도 1b는 도 1a에 도시된 기판 고정 장치의 일부를 도시하는 확대 단면도(도 2의 1b-1b 선을 따라 취한 단면도)이다.
도 2는 제 1 실시예에 따른 기판 고정 장치의 일부를 도시하는 개략 평면도이다.
도 3a 및 도 3b는 제 1 실시예에 따른 정전 척의 제조 방법을 도시하는 개략 단면도이다.
도 4a 및 도 4b는 제 1 실시예에 따른 정전 척의 제조 방법을 도시하는 개략 단면도이다.
도 5a 및 도 5b는 제 1 실시예에 따른 정전 척의 제조 방법을 도시하는 개략 단면도이다.
도 6a 및 도 6b는 제 1 실시예에 따른 정전 척의 제조 방법을 도시하는 개략 단면도이다.
도 7a 및 도 7b는 제 2 실시예에 따른 정전 척의 제조 방법을 도시하는 개략 단면도이다.
도 8a 및 도 8b는 제 2 실시예에 따른 정전 척의 제조 방법을 도시하는 개략 단면도이다.
도 9a 및 도 9b는 제 2 실시예에 따른 정전 척의 제조 방법을 도시하는 개략 단면도이다.
도 10a 및 도 10b는 제 3 실시예에 따른 정전 척의 제조 방법을 도시하는 개략 단면도이다.
도 11a 및 도 11b는 제 3 실시예에 따른 정전 척의 제조 방법을 도시하는 개략 단면도이다.
도 12a 및 도 12b는 제 3 실시예에 따른 정전 척의 제조 방법을 도시하는 개략 단면도이다.
도 13은 변형 실시예에 따른 기판 고정 장치를 도시하는 개략 단면도이다.
도 14는 비교예에 따른 기판 고정 장치를 도시하는 개략 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 각 실시예를 설명한다. 또한, 첨부된 도면에서는, 편의상, 특징을 쉽게 이해할 수 있도록 특징부를 확대하여 도시하였으며, 각 구성 요소의 치수비는 도면마다 상이할 수 있음에 유의한다. 또한, 단면도에서, 일부 부재의 해칭은 새틴 형태로 나타내었으며, 일부 부재의 해칭은 각 부재의 단면 구조를 쉽게 이해할 수 있도록 생략하였다. 또한, 본 명세서에서 '평면에서 볼 때'는 도 1a 등의 수직 방향(도면 중 상하 방향)에서 대상물을 바라보는 것을 의미하고, '평면 형상'은 도 1a 등의 수직 방향에서 본 대상물의 형상을 의미함에 유의한다. 본 명세서에 있어서, '상하 방향' 및 '좌우 방향'은 각 도면에서 각 부재를 나타내는 참조 번호를 올바르게 읽을 수 있는 방향을 정상 위치로 했을 때의 방향이다.
(제 1 실시예)
이하, 도 1a 내지 도 6b를 참조하여 제 1 실시예를 설명한다.
<기판 고정 장치(10)의 구성>
도 1a에 도시된 바와 같이, 기판 고정 장치(10)는 베이스 플레이트(20)와, 베이스 플레이트(20) 상에 배치된 정전 척(30)을 갖는다. 정전 척(30)은 베이스 플레이트(20)의 상부 표면에 실리콘 수지 등의 접착제에 의해 접착된다. 참고로, 정전 척(30)은 나사에 의해 베이스 플레이트(20)에 고정될 수도 있다. 정전 척(30)의 상부 표면에는 흡착 대상물(미도시)이 재치된다. 흡착 대상물은, 예를 들어 반도체 웨이퍼 등의 기판이다. 기판 고정 장치(10)는 정전 척(30) 상에 재치되는 흡착 대상물을 흡착 유지하도록 구성된다.
(베이스 플레이트(20)의 구성)
베이스 플레이트(20)의 형상 및 크기는 임의의 형상 및 크기로 형성될 수 있다. 베이스 플레이트(20)는, 예를 들어 정전 척(30) 상에 재치되는 흡착 대상물의 형상에 맞추어 원판 형상으로 형성되어 있다. 베이스 플레이트(20)의 직경은, 예를 들어, 약 150mm 내지 500mm일 수 있다. 베이스 플레이트(20)의 두께는, 예를 들어, 약 10mm 내지 50mm일 수 있다. 여기서, 본 명세서에서 '원판 형상'이라 함은 원형이면서 소정의 두께를 갖는 평면 형상을 의미한다. 참고로, '원판 형상'에서 직경에 대한 두께는 중요하지 않다. 또한, 부분적으로 오목부 또는 볼록부가 형성된 형상도 '원판 형상'에 포함되는 것으로 가정한다.
베이스 플레이트(20)의 재료로서는, 예를 들어 알루미늄이나 초경합금 등의 금속 재료, 금속 재료와 세라믹 재료의 복합 재료 등을 사용할 수 있다. 본 실시예에서는, 입수 용이성, 가공 용이성, 열전도율 양호성 등의 관점에서, 알루미늄 또는 알루미늄 합금 표면에 알루마이트 처리(절연층 형성)가 실시된 것을 사용한다.
(가스 유로(21)의 구성)
베이스 플레이트(20)는 베이스 플레이트(20)를 두께 방향(도면에서 상하 방향)으로 관통하는 가스 유로(21)를 갖는다. 가스 유로(21)에는, 예를 들어 정전 척(30) 상에 재치된 흡착 대상물을 냉각하기 위한 가스가 공급된다. 냉각용 가스로서는 불활성 가스를 사용할 수 있다. 불활성 가스로서는, 예를 들어 헬륨(He) 가스, 아르곤(Ar) 가스 등을 사용할 수 있다. 가스 유로(21)는 정전 척(30)과 연결된 베이스 플레이트(20)의 상부 표면으로부터, 상부 표면과 반대측의 하부 표면까지 관통하여 형성된다.
가스 유로(21)는 베이스 플레이트(20)의 하부 표면에 형성된 가스 유로부(22)와, 베이스 플레이트(20)의 상부 표면에 형성된 복수의 가스 유로부들(23)과, 가스 유로부(22)와 가스 유로부들(23)을 서로 연통시키도록 구성된 가스 유로부(24)를 갖는다.
가스 유로부(22)는 베이스 플레이트(20)의 하방으로 개구되도록 형성된다. 가스 유로부(22)는, 예를 들어 베이스 플레이트(20)의 두께 방향을 따라 베이스 플레이트(20)의 하부 표면으로부터 상부 표면을 향하여 연장되도록 형성된다. 가스 유로부(22)의 하단부는, 가스 공급원(미도시)으로부터 불활성 가스가 도입되는 가스 유로(21)의 도입구(유입구)이다.
각각의 가스 유로부(23)는 베이스 플레이트(20)의 상방으로 개구되도록 형성된다. 각각의 가스 유로부(23)는, 예를 들어 베이스 플레이트(20)의 두께 방향을 따라 베이스 플레이트(20)의 상부 표면으로부터 하부 표면을 향하여 연장되도록 형성된다. 각각의 가스 유로부(23)의 상단부는 가스 유로(21)에 도입된 불활성 가스를 배출하기 위한 가스 유로(21)의 배출구(유출구)이다. 복수의 가스 유로부들(23)은 단면도에서 베이스 플레이트(20)의 두께 방향과 직교하는 평면 방향으로 서로 이격되어 제공된다. 복수의 가스 유로부들(23)은, 예를 들어 평면에서 볼 때, 베이스 플레이트(20)의 상부 표면에 산재되어 있다. 가스 유로부들(23)의 수는 필요에 따라 적절히 결정될 수 있다. 예를 들어, 가스 유로부들(23)의 수는 수십 내지 수백 정도일 수 있다.
가스 유로부(24)는, 예를 들어 가스 유로부(22)와 복수의 가스 유로부(23)를 연통시키도록 형성되어 있다. 가스 유로부(24)는, 예를 들어 하나의 가스 유로부(22)가 복수의 가스 유로부들(23)로 분기되도록 형성되어 있다. 가스 유로부(24)는, 예를 들어 가스 유로부(22)의 상단부로부터 평면 방향으로 연장되는 유로부(24A)와, 유로부(24A)의 단부로부터 베이스 플레이트(20)의 두께 방향으로 연장되는 유로부(24B)와, 유로부(24B)의 상단부로부터 평면 방향으로 연장되는 유로부(24C)를 갖는다. 본 실시예의 유로부(24C)는 도면 중 유로부(24B)의 상단부로부터 좌측으로 연장되고, 도면 중 유로부(24B)의 상단부로부터 우측으로 연장된다. 유로부(24C)는, 예를 들어 평면에서 볼 때 환형 형상(annular shape)으로 형성되어 있다. 유로부(24C)는 복수의 가스 유로부들(23)의 하단부들과 연통하도록 구성되어 있다.
(정전 척(30)의 구성)
정전 척(30)은 절연 기판(40)과, 절연 기판(40)에 내장되어 있는 정전 전극(70)을 구비한다.
(절연 기판(40)의 구성)
절연 기판(40)의 형상 및 크기는 임의의 형상 및 크기로 형성될 수 있다. 절연 기판(40)은, 예를 들어 정전 척(30) 상에 재치되는 흡착 대상물의 형상에 맞추어 원판 형상으로 형성되어 있다. 절연 기판(40)의 평면 형상은, 예를 들어 베이스 플레이트(20)의 평면 형상과 동일한 형상 및 크기를 갖도록 형성된다. 절연 기판(40)의 직경은 예를 들어, 약 150mm 내지 500mm일 수 있다. 절연 기판(40)의 두께는, 예를 들어, 약 1mm 내지 5mm일 수 있다. 절연 기판(40)의 평면 형상의 크기는 베이스 플레이트(20)의 평면 형상의 크기보다 작을 수도 있음에 유의한다.
절연 기판(40)의 재료로서는 절연성을 갖는 재료를 사용할 수 있다. 예를 들어, 절연 기판(40)의 재료로서는 산화알루미늄(Al2O3), 질화알루미늄(AlN), 질화규소 등의 세라믹스, 및 실리콘 수지, 폴리이미드 수지 등의 유기 재료를 사용할 수 있다. 본 실시예에서는, 입수 용이성, 가공 용이성 및 상대적으로 높은 내플라스마성 등의 관점에서 절연 기판(40)의 재료로서 산화알루미늄, 질화알루미늄 등의 세라믹스를 사용한다. 즉, 본 실시예의 절연 기판(40)은 세라믹스로 이루어진 세라믹 기판이다.
절연 기판(40)은, 예를 들어 복수 층(여기서는 3개 층)의 절연층들(41, 42 및 43)이 적층되는 구조를 갖는다. 각각의 절연층들(41, 42 및 43)은, 예를 들어 산화알루미늄과 유기 재료의 혼합물로 이루어진 그린 시트를 소결하여 형성된 소결체이다. 각 도면에 있어서, 절연층(41)과 절연층(42) 사이의 계면 및 절연층(42)과 절연층(43) 사이의 계면이 실선으로 나타나 있다. 이 계면들은 복수의 그린 시트들을 적층하여 형성되며, 적층된 상태에 따라 위치들이 상이하거나, 단면에서 계면들이 일직선이 아니거나, 계면들이 명확하지 않을 수 있다.
절연 기판(40)은 흡착 대상물이 재치되는 재치 표면(40A)과, 재치 표면(40A)과 반대측에 마련되는 반대편 표면(40B)을 갖는다. 재치 표면(40A)은, 예를 들어 절연층(43)의 상부 표면 상에 마련된다. 재치 표면(40A)에는 복수의 엠보스(emboss)들(44)이 형성되어 있다. 복수의 엠보스들(44)은, 예를 들어 절연 기판(40)의 평면 방향을 따라 나란히 설치되어 있다. 복수의 엠보스들(44)은, 예를 들어 절연층(43)의 상부 표면으로부터 베이스 플레이트(20)를 향하여 오목한 복수의 오목부들(45)을 제공하는 것에 의해 형성된다. 각각의 오목부(45)는 절연층(43)의 상부 표면으로부터 절연층(43)의 두께 방향에 있어서의 중간 부분까지 연장되도록 형성된다. 반대편 표면(40B)은 예를 들어 절연층(41)의 하부 표면 상에 마련된다. 반대편 표면(40B)은, 예를 들어 베이스 플레이트(20)의 상부 표면에 접합된다.
(가스 구멍(50)의 구성)
절연 기판(40)은, 절연 기판(40)의 반대편 표면(40B)으로부터 재치 표면(40A)까지 관통하는 가스 구멍(50)을 갖고 있다. 절연 기판(40)은 복수의 가스 구멍들(50)을 갖고 있다. 복수의 가스 구멍들(50)은 복수의 가스 유로부들(23)에 각각 대응하여 마련된다. 복수의 가스 구멍들(50)은 각각 복수의 유로부들(23)과 연통하도록 형성된다. 예를 들어, 재치 표면(40A) 상에 재치된 흡착 대상물을 냉각하기 위한 불활성 가스가 각 가스 구멍(50)에 도입된다. 예를 들어, 불활성 가스는 각 가스 유로부(23)로부터 각 가스 구멍(50)으로 도입된다.
각각의 가스 구멍(50)은 반대편 표면(40B)으로부터 재치 표면(40A)을 향하여 연장되는 구멍부(51)와, 재치 표면(40A)으로부터 반대편 표면(40B)을 향하여 연장되는 구멍부(52)와, 구멍부(51)와 구멍부(52) 사이에 마련되며 구멍부(51)와 구멍부(52)를 연통시키도록 형성되는 구멍부(53)를 구비한다.
(구멍부(51)의 구성)
구멍부(51)는 절연 기판(40) 하방으로 개구되도록 형성된다. 구멍부(51)는 가스 유로(21), 구체적으로는 가스 유로부(23)와 연통하도록 형성된다. 구멍부(51)는, 예를 들어 절연 기판(40)의 두께 방향(도면의 상하 방향)을 따라 절연 기판(40)의 반대편 표면(40B)으로부터 연장되도록 형성된다. 구멍부(51)는 절연 기판(40)의 두께 방향을 따라 선형으로 연장되도록 형성된다. 구멍부(51)는, 예를 들어 절연층(41)을 두께 방향으로 관통하도록 형성된다. 구멍부(51)의 상단부는 구멍부(53)와 연통하도록 형성된다. 구멍부(51)의 형상 및 크기는 임의의 형상 및 크기로 형성될 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 구멍부(51)의 평면 형상은 원형 형상이다. 구멍부(51)의 평면 형상은 구멍부(53)의 평면 형상보다 작게 형성된다. 즉, 구멍부(51)는 구멍부(53)보다 작은 구멍이다. 구멍부(51)는, 예를 들어 평면에서 볼 때 구멍부(53)와 전체적으로 중첩된다.
(구멍부(52)의 구성)
도 1b에 도시된 바와 같이, 구멍부(52)는 절연 기판(40) 상방으로 개구되도록 형성된다. 구멍부(52)는, 예를 들어 절연 기판(40)의 두께 방향을 따라 절연 기판(40)의 재치 표면(40A)으로부터 연장되도록 형성된다. 구멍부(52)는 절연 기판(40)의 두께 방향을 따라 선형으로 연장되도록 형성된다. 구멍부(52)는, 예를 들어 절연층(43)을 두께 방향으로 관통하도록 형성된다. 구멍부(52)의 하단부는 구멍부(53)와 연통하도록 형성된다. 구멍부(52)의 상단부는 불활성 가스를 가스 구멍(50)의 외부로 배출하는 가스 구멍(50)의 배출구이다. 구멍부(52)의 형상 및 크기는 임의의 형상 및 크기로 형성될 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 구멍부(52)의 평면 형상은 원형 형상이다. 구멍부(52)의 평면 형상은 구멍부(53)의 평면 형상보다 작게 형성된다. 즉, 구멍부(52)는 구멍부(53)보다 작은 구멍이다. 구멍부(52)의 개구 폭(개구 직경)은 구멍부(51)의 개구 폭(개구 직경)과 동일하거나 상이할 수 있다. 예를 들어, 구멍부(52)의 개구 폭은 구멍부(51)의 개구 폭보다 작을 수 있다. 구멍부(52)는, 예를 들어 평면에서 볼 때 구멍부(53)와 전체적으로 중첩된다.
(구멍부(53)의 구성)
도 1b에 도시된 바와 같이, 구멍부(53)는 절연 기판(40)의 두께 방향으로 구멍부(51)와 구멍부(52) 사이에 마련된다. 구멍부(53)는 절연 기판(40)의 평면 방향으로 연장되도록 형성된다. 구멍부(53)는 예를 들어 절연층(42)에 마련된다. 구멍부(53)는, 예를 들어 절연층(42)을 두께 방향으로 관통하도록 마련된다. 구멍부(53)의 하단부의 일부는 구멍부(51)와 연통하도록 형성된다. 구멍부(53)의 상단부의 일부는 구멍부(52)와 연통하도록 형성된다. 구멍부(53)의 형상 및 크기는 임의의 형상 및 크기로 형성될 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 구멍부(53)의 평면 형상은 원형 형상이다. 구멍부(53)의 평면 형상은 구멍부들(51 및 52)의 평면 형상들보다 크게 형성된다. 구멍부(53)의 평면 형상은, 예를 들어 구멍부들(51 및 52) 각각의 평면 형상의 2배 이상으로 크게 형성된다. 구멍부(53)의 직경은 예를 들어, 약 5mm 내지 6mm일 수 있고, 구멍부(51)의 직경은 예를 들어, 약 2mm 내지 3mm일 수 있으며, 구멍부(52)의 직경은 예를 들어, 약 2mm 내지 3mm일 수 있다.
(구멍부들(51, 52 및 53)의 위치 관계)
도 1b 및 도 2에 도시된 바와 같이, 구멍부(51)와 구멍부(52)는 평면에서 볼 때 서로 중첩되지 않도록 마련된다. 구멍부(51)는 평면에서 볼 때 구멍부(51) 전체가 구멍부(52)와 중첩되지 않도록 마련된다. 평면에서 볼 때, 구멍부(51) 전체가 구멍부(53)와 중첩되며, 또한 구멍부(52) 전체가 구멍부(53)와 중첩된다. 구멍부(51)는, 예를 들어 평면에서 볼 때, 구멍부(53)의 내주면 근방에 마련된다. 구멍부(51)는, 예를 들어 평면에서 볼 때 구멍부(51)의 내주면의 일부가 구멍부(53)의 내주면의 일부와 중첩되도록 마련된다. 구멍부(52)는, 예를 들어 구멍부(53)의 내주면 근방에 마련된다. 구멍부(52)는, 예를 들어 평면에서 볼 때 구멍부(52)의 내주면의 일부가 구멍부(53)의 내주면의 일부와 중첩되도록 마련된다. 구멍부(51)와 구멍부(52)는, 예를 들어 평면에서 볼 때 구멍부들(51 및 52) 전체가 구멍부(53)와 중첩되는 범위 내에서 서로 가장 멀리 떨어진 위치들에 마련된다. 여기서, 구멍부(53)의 내주면은 제 1 부분(53A)과, 구멍부(53)의 중심축(A1)에 대하여 제 1 부분(53A)과 점대칭으로 배치된 제 2 부분(53B)을 갖는다. 중심축(A1)은 구멍부(53)의 평면 중심을 관통하며 또한 절연 기판(40)의 두께 방향을 따라 연장된다. 본 실시예에서는, 평면에서 볼 때 구멍부(51)의 내주면의 일부가 제 1 부분(53A)과 중첩되고, 평면에서 볼 때 구멍부(52)의 내주면의 일부가 제 2 부분(53B)과 중첩된다. 이 때문에, 구멍부들(51 및 52)에서의 서로 가장 멀리 떨어진 내주면들 사이의 거리는, 평면 방향에 있어서의 제 1 부분(53A)과 제 2 부분(53B) 사이의 거리이며, 즉 구멍부(53)의 직경과 동일하다.
도 1b에 도시된 바와 같이, 평면에서 볼 때 구멍부들(51 및 53)의 내주면이 서로 중첩되는 부분에 있어서, 구멍부(51)의 내주면과 구멍부(53)의 내주면(즉, 제 1 부분(53A))은 절연 기판(40)의 두께 방향으로 연속적으로 연장되도록 형성된다. 또한, 평면에서 볼 때 구멍부들(52 및 53)의 내주면들이 서로 중첩되는 부분에 있어서, 구멍부(52)의 내주면과 구멍부(53)의 내주면(즉, 제 2 부분(53B))은 절연 기판(40)의 두께 방향으로 연속적으로 연장되도록 형성된다.
가스 구멍(50)은 단면에서 볼 때 크랭크(crank) 형상으로 형성된다. 가스 구멍(50)의 단면 형상은 2개의 절곡부를 갖는 크랭크 형상을 갖는다. 즉, 가스 구멍(50)의 단면 형상은, 반대편 표면(40B)으로부터 상방으로 연장되는 구멍부(51)와, 구멍부(51)의 상단부로부터 평면 방향으로 연장되는 구멍부(53)와, 평면에서 볼 때 구멍부(51)로부터 오프셋된 위치에서 구멍부(53)로부터 상방으로 연장되는 구멍부(52)에 의해 구성되는 크랭크 형상을 갖는다. 가스 구멍(50)에서는, 가스 유로(21)를 통해 구멍부(51)에 불활성 가스가 도입되고, 구멍부(51)를 통해 구멍부(53)에 불활성 가스가 흐르게 된다. 또한, 가스 구멍(50)에서는, 구멍부(53)로 유입된 불활성 가스가 구멍부(53) 내에서 평면 방향으로 이동된 후 구멍부(52)로 유입되며, 이 불활성 가스는 구멍부(52)를 통해 가스 구멍(50)으로부터 배출된다. 구멍부(52)로부터 배출된 불활성 가스는, 예를 들어 재치 표면(40A) 상에 재치된 흡착 대상물의 하부 표면과 재치 표면(40A) 사이에 충전되어, 흡착 대상물을 냉각시킨다.
(다공체(60)의 구성)
가스 구멍(50)에는, 통기성을 갖는 다공체(60)가 마련된다. 다공체(60)는, 예를 들어 가스 구멍(50)의 구멍부(53)에 마련된다. 다공체(60)는 다공체(60) 내에 구멍들을 갖는다. 이 구멍들이 구멍부들(51 및 52)과 연통하며 이에 따라 가스가 다공체(60)의 하부측(구멍부(51)측)으로부터 다공체(60)의 상부측(구멍부(52)측)을 향하여 통과할 수 있다. 다공체(60)는, 예를 들어 구멍부(53)에 알루미나 비즈 등의 세라믹 비즈를 다수 마련하는 것에 의해 형성된다. 다공체(60)로서는, 예를 들어 유리 섬유, 내열성 수지 스펀지 등을 사용할 수 있다. 구멍부들(51 및 52)에는, 예를 들어 다공체(60)가 마련되어 있지 않다.
(정전 전극(70)의 구성)
도 1a에 도시된 바와 같이, 정전 전극(70)이 절연 기판(40)에 마련된다. 정전 전극(70)은, 예를 들어 필름 형상으로 형성된 도전체층이다. 정전 전극(70)은, 예를 들어 재치 표면(40A) 근방에 위치되는 절연 기판(40)의 부분에 마련된다. 정전 전극부(70)는, 예를 들어 절연층(42)의 상부 표면에 형성된다. 정전 전극(70)은, 예를 들어 절연층(42)과 절연층(43) 사이에 끼워지도록 마련된다. 정전 전극(70)은, 예를 들어, 흡착 전원(미도시)에 전기적으로 접속되어 있다. 정전 전극(70)은, 흡착 전원으로부터 인가되는 전압에 의해 발생하는 정전기력에 의해, 흡착 대상물을 재치 표면(40A)에 고정하도록 구성된다. 정전 전극(70)의 재료로서는, 예를 들어 텅스텐(W)이나 몰리브덴(Mo)을 사용할 수 있다. 도 1a에는 하나의 정전 전극(70)이 도시되어 있지만, 실제에 있어서는 동일한 평면 상에 배치되는 복수의 전극이 포함된다는 점에 유의한다.
(동작들)
다음으로, 기판 고정 장치(10)의 동작들에 대하여 설명한다.
예를 들어, 기판 고정 장치(10)가 챔버(미도시)에 배치된 상태에서, 정전 척(30)의 재치 표면(40A) 상에 흡착 대상물이 재치된다. 챔버 내부에 원료 가스를 도입하고 베이스 플레이트(20)에 고주파 전압을 인가함으로써, 플라스마를 발생시켜 흡착 대상물(예를 들어, 웨이퍼)에 대한 처리를 수행한다. 이 때, 가스 공급원(미도시)으로부터 He 가스와 같은 불활성 가스가 가스 유로(21) 및 가스 구멍(50)으로 구성된 가스 공급부 내로 도입된다. 불활성 가스는 가스 유로(21), 가스 구멍(50)의 구멍부(51), 구멍부(53) 내의 다공체(60), 구멍부(52)를 차례로 통과하여, 재치 표면(40A) 상에 재치된 흡착 대상물의 하부 표면에 공급된다. 이와 같이 플라스마가 발생될 때, 흡착 대상물과 금속 베이스 플레이트(20) 사이에 이상 방전이 발생할 수 있다. 이상 방전의 경로로서는, 도 1b에 도시된 바와 같이, 가스 구멍(50)의 불활성 가스의 배출구, 즉 구멍부(52)의 상단부로부터 가스 구멍(50) 내부를 통과하는 베이스 플레이트(20)로의 경로 R1을 예로 들 수 있다. 경로 R1은, 예를 들어 구멍부(52)의 상단부로부터 가스 구멍(50)의 내부를 통과하여 베이스 플레이트(20)의 상부 표면까지의 최단 경로이다.
여기서, 도 14에 도시된 비교예에서와 같이, 가스 구멍(50C)의 배출구(50D)로부터 베이스 플레이트(20)의 상부 표면까지 절연 기판(40C)(정전 척(30C))의 두께 방향을 따라 직선적으로 연장되는 경로 R2가 가스 구멍(50C)에 존재하는 경우, 경로 R2의 길이는 절연 기판(40C)의 두께와 일치한다. 즉, 이상 방전 경로 R2의 길이는 절연 기판(40C)의 두께 방향의 치수와 일치한다.
이에 반하여, 도 1b에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 정전 척(30)에서는, 절연 기판(40)의 반대편 표면(40B)에 형성된 구멍부(51)와 재치 표면(40A)에 형성된 구멍부(52)가 평면에서 볼 때 서로 중첩되지 않도록 마련된다. 이 구성에 따르면, 가스 구멍(50)의 배출구가 되는 구멍부(52)의 상단부와, 베이스 플레이트(20)의 상부 표면측 상에서 개구하는 구멍부(51)의 하단부가 평면 방향에서 오프셋될 수 있다. 이 때문에, 이상 방전 경로 R1의 길이는 평면 방향에 있어서 구멍들(51 및 52)의 오프셋 양만큼 절연 기판(40)의 두께보다 길어지게 될 수 있다. 구체적으로는, 본 실시예의 정전 척(30)에 있어서의 경로 R1은 절연층(43)의 두께 방향을 따라 구멍부(52)의 상단부로부터 구멍부(52)의 하단부까지 연장되어 있다. 경로 R1은, 예를 들어 구멍부(53)에 있어서 구멍부(52)의 하단부로부터 구멍부(51)의 상단부까지 연장된다. 이 때, 구멍부(51)와 구멍부(52)는 평면에서 볼 때 서로 오프셋되게 마련되기 때문에, 구멍부(52)의 하단부로부터 구멍부(51)의 상단부까지의 최단 경로는 절연층(42)의 두께 방향과 교차하는 비스듬한 방향으로 연장된다. 이 때문에, 구멍부(53)의 경로 R1의 길이는 절연층(42)의 두께보다 길어진다. 경로 R1은 절연층(41)의 두께 방향을 따라 구멍부(51)의 상단부로부터 베이스 플레이트(20)의 상부 표면까지 연장된다. 이러한 방식으로, 경로 R1의 길이는 절연층들(41 내지 43)(절연 기판(40))의 두께보다 길어지고, 비교예의 경로 R2(도 14 참조)보다 길어진다. 이에 의해, 비교예와 비교할 때, 가스 구멍(50)에 체류하는 플라스마와 불활성 가스의 충돌 가능성을 저감할 수 있다. 그 결과, 이상 방전의 발생을 양호하게 억제할 수 있고, 이상 방전에 의한 절연 파괴 등의 발생을 양호하게 억제할 수 있다.
<기판 고정 장치(10)의 제조 방법>
다음으로, 기판 고정 장치(10)의 제조 방법에 대하여 설명한다. 여기서는, 정전 척(30)의 제조 방법을 구체적으로 설명한다.
먼저, 도 3a에 도시된 공정에서는, 세라믹 재료와 유기 재료로 이루어진 그린 시트들(81, 82 및 83)을 준비한다. 그린 시트들(81, 82 및 83) 각각은, 예를 들어, 산화알루미늄(알루미나)에 결합제, 용제 등을 혼합한 시트 형상을 갖고 있다. 각각의 그린 시트들(81, 82 및 83)의 평면 형상의 크기는 도 1a에 도시된 절연 기판(40)의 평면 형상의 크기에 대응한다.
그린 시트(83)는 후술하는 공정에서 소성됨으로써 도 1a에 나타내는 절연층(43)이 된다. 그린 시트(83)는 두께 방향으로 그린 시트(83)를 관통하는 관통 구멍(83X)을 구비한다. 관통 구멍(83X)은 도 1a에 도시된 구멍부(52)에 대응하는 위치에 마련된다. 관통 구멍(83X)의 평면 형상의 크기는 도 1a에 도시된 구멍부(52)의 평면 형상의 크기보다 작게 형성된다. 그린 시트(82)는 후술하는 공정에서 소성됨으로써 도 1a에 나타내는 절연층(42)이 된다. 그린 시트(82)는 두께 방향으로 그린 시트(82)를 관통하는 관통 구멍(82X)을 구비한다. 관통 구멍(82X)은 도 1a에 도시된 구멍부(53)에 대응하는 위치에 마련된다. 관통 구멍(82X)의 평면 형상의 크기는 도 1a에 도시된 구멍부(53)의 평면 형상의 크기에 대응하여 설정된다. 그린 시트(81)는 후술하는 공정에서 소성됨으로써 도 1a에 나타내는 절연층(41)이 된다. 그린 시트(81)에는 관통 구멍이 형성되어 있지 않다. 참고로, 관통 구멍들(82X 및 83X)은 예를 들어 레이저 머시닝법이나 머시닝법에 의해 형성된다.
다음으로, 도 3b에 도시된 공정에서, 그린 시트들(81, 82 및 83)을 가열하면서 가압함으로써 그린 시트들(81, 82 및 83)을 두께 방향으로 압축한다. 본 공정에 의해, 각각의 그린 시트들(81, 82 및 83)의 두께 방향 치수들이 본 공정 이전의 치수보다 작아진다. 이와 같이 각각의 그린 시트들(81, 82 및 83)을 두께 방향으로 압축함으로써, 후술하는 공정에서 각각의 그린 시트들(81, 82 및 83)을 소성할 때 각각의 그린 시트들(81, 82 및 83)의 수축량을 안정적으로 제어할 수 있다.
그 다음에, 도 4a에 도시된 공정에서, 도전성 페이스트를 사용하여, 예를 들어 인쇄법(스크린 인쇄)에 의해 그린 시트(82)의 상부 표면 상에 도전체 패턴(71)을 형성한다. 도전체 패턴(71)은 후술하는 공정에서 소성됨으로써 도 1a에 나타내는 정전 전극(70)이 된다. 참고로, 도전성 페이스트로서는, 몰리브덴 등의 금속 입자나 도전성 세라믹 입자, 결합제 및 용제를 포함하는 페이스트를 사용해도 된다. 도전체 패턴(71)은 그린 시트(83)의 하부 표면 상에 형성될 수도 있음에 유의한다.
또한, 도 4a에 도시된 공정에서, 도전체 패턴(71)이 형성된 표면이 상방을 향하는 상태에서 그린 시트(82)가 그린 시트(81) 상에 배치된다. 그 다음, 그린 시트들(81 및 82)이 적층된다. 그린 시트들(81 및 82)은, 예를 들어, 이들을 가열하면서 가압함으로써 서로 접합된다. 본 공정에 의해, 그린 시트(82)의 관통 구멍(82X)의 하부측의 개구가 그린 시트(81)에 의해 폐쇄된다.
다음으로, 도 4b에 도시된 공정에서, 스퀴지 등을 사용하여 도 1a에 도시된 다공체(60)의 전구체인 페이스트 재료(61)를 관통 구멍(82X)에 충전한다. 이 때, 관통 구멍(82X)의 일측(여기서는, 하부측)의 개구가 그린 시트(81)에 의해 폐쇄되어 있기 때문에, 페이스트 재료(61)가 관통 구멍(82X)에 용이하게 충전될 수 있다. 페이스트 재료(61)로는, 예를 들어 도 1a에 도시된 다공체(60)를 구성하는 알루미나 비즈와 같은 세라믹 비즈를 포함한다. 페이스트 재료(61)로서는, 예를 들어 알루미나 비즈, 결합제 및 용제를 포함하는 재료를 사용할 수 있다.
그 다음에, 도 5a에 도시된 공정에서, 그린 시트(82)가 상부측에 배치된 상태에서 그린 시트(83)가 그린 시트들(81 및 82) 상에 배치된다. 이 때, 그린 시트들(81, 82 및 83)은 평면에서 볼 때 관통 구멍(83X)이 관통 구멍(82X)과 중첩되도록 위치 정렬된다. 그 다음, 그린 시트들(81, 82 및 83)을 적층하여 구조체(80)를 형성한다. 그린 시트들(81, 82 및 83)은, 예를 들어 이들을 가열하면서 가압하는 것에 의해, 서로 접합된다. 본 공정에 의해, 그린 시트(82)와 그린 시트(83) 사이에 도전체 패턴(71)이 매립되며, 관통 구멍(83X)과 관통 구멍(82X)이 서로 연통하게 된다.
다음으로, 도 5b에 도시된 공정에서, 도 5a에 도시된 구조체(80)가 소성된다. 이에 의해, 그린 시트들(81, 82 및 83)이 소결되어 각각의 절연층들(41, 42 및 43)로 되며, 절연층들(41, 42 및 43)이 적층된 세라믹 기판(80A)이 형성된다. 소성 시의 온도는, 예를 들어 1500℃ 내지 1600℃이다. 본 공정에서의 소성에 의해, 도 5a에 나타내는 페이스트 재료(61)의 용제 등의 유기 성분이 휘발되어, 페이스트 재료(61)의 알루미나 비즈가 소결된다. 이에 의해, 관통 구멍(82X)에 다수의 알루미나 비즈가 제공되고, 관통 구멍(82X) 내에 다공체(60)가 형성된다. 이 때, 절연층(43)에는 관통 구멍(83X)이 형성되어 있기 때문에, 페이스트 재료(61)의 유기 성분이 휘발되어 발생하는 가스가 관통 구멍(83X)을 통해 세라믹 기판(80A) 외부로 양호하게 배출될 수 있다. 이에 의해, 절연층들(41 및 43)이 상술한 가스에 의해 변형되어 외측으로 팽창하는 것을 양호하게 억제할 수 있다. 참고로, 세라믹 기판(80A)은 도 5a에 도시한 도전체 패턴(71)을 소결하는 것에 의해 얻어지는 정전 전극(70)을 내부에 갖고 있다. 세라믹 기판(80A)에는 각종 처리가 행해진다.
다음으로, 도 6a에 도시된 공정에서, 절연층(41)을 두께 방향으로 관통하고 관통 구멍(82X)과 연통하는 관통 구멍(81X)이 형성되며, 절연층(43)을 두께 방향으로 관통하고 관통 구멍(82X)과 연통하는 관통 구멍(83Y)이 형성된다. 여기서, 관통 구멍(81X)은 구멍부(51)에 대응하고, 관통 구멍(82X)은 구멍부(53)에 대응하며, 또한 관통 구멍(83Y)은 구멍부(52)에 대응한다. 이에 의해, 세라믹 기판(80A)에 관통 구멍들(81X, 82X 및 83Y)을 가진 가스 구멍(50)이 형성된다. 관통 구멍(83Y)은, 예를 들어 도 5b에 도시된 관통 구멍(83X)의 개구 폭을 증가시키도록 형성되어 있다. 관통 구멍(81X)은 평면에서 볼 때 관통 구멍(83Y)과 중첩되지 않도록 형성된다. 참고로, 관통 구멍들(81X 및 83Y)은 예를 들어 레이저 머시닝법이나 머시닝법에 의해 형성된다.
그 다음에, 도 6b에 도시된 공정에서, 세라믹 기판(80A)의 상부 표면 및 하부 표면 모두가 연마된다. 이에 의해, 세라믹 기판(80A)의 상부 표면이 재치 표면(40A)으로 형성된다. 다음으로, 재치 표면(40A)에 다수의 오목부들(45)을 형성하고, 재치 표면(40A)에 엠보스들(44)을 형성한다. 이에 의해, 도 1a에 도시된 절연 기판(40)이 얻어진다. 참고로, 오목부들(45)은, 예를 들어 레이저 머시닝법이나 머시닝법에 의해 형성된다.
이상의 제조 공정에 의해, 정전 척(30)을 제조할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 절연층(41)은 제 1 절연층의 일례이고, 절연층(42)은 제 2 절연층의 일례이고, 절연층(43)은 제 3 절연층의 일례이고, 구멍부(51)는 제 1 구멍부의 일례이고, 구멍부(52)는 제 2 구멍부의 일례이며, 또한 구멍부(53)는 제 3 구멍부의 일례이다. 또한, 그린 시트(81)는 제 1 그린 시트의 일례이고, 그린 시트(82)는 제 2 그린 시트의 일례이며, 또한 그린 시트(83)는 제 3 그린 시트의 일례이다. 또한, 관통 구멍(82X)은 제 1 관통 구멍의 일례이고, 관통 구멍(81X)은 제 2 관통 구멍의 일례이고, 관통 구멍(83Y)은 제 3 관통 구멍의 일례이며, 또한 관통 구멍(83X)은 제 4 관통 구멍의 일례이다.
(효과)
다음으로, 본 실시예의 효과에 대해 설명한다.
(1) 절연 기판(40)의 반대편 표면(40B)으로부터 재치 표면(40A)을 향하여 연장되는 구멍부(51)와, 재치 표면(40A)으로부터 반대편 표면(40B)을 향하여 연장되는 구멍부(52)는 평면에서 볼 때 서로 중첩되지 않도록 마련된다. 이 구성에 따르면, 가스 구멍(50)의 배출구가 되는 구멍부(52)의 상단부와, 베이스 플레이트(20)의 상부 표면측 상에서 개구하는 구멍부(51)의 하단부가 평면 방향에서 오프셋될 수 있다. 이 때문에, 이상 방전 경로 R1의 길이는 평면 방향에서 구멍들(51 및 52)의 오프셋 양만큼 절연 기판(40)의 두께보다 길어지게 될 수 있다. 이에 의해, 가스 구멍(50)에 체류하는 플라스마와 불활성 가스의 충돌 가능성을 저감할 수 있다. 그 결과, 이상 방전의 발생을 양호하게 억제할 수 있고, 이상 방전에 의한 절연 파괴 등의 발생을 양호하게 억제할 수 있다.
(2) 구멍부(53)의 평면 형상은 구멍부들(51 및 52)의 평면 형상보다 크게 형성된다. 이 구성에 따르면, 평면에서 볼 때 구멍부(53)와 중첩된 상태에서 구멍부(51)와 구멍부(52)의 평면 방향에서의 오프셋 양을 용이하게 증가시킬 수 있다. 이에 의해, 이상 방전 경로 R1의 길이를 용이하게 증가시킬 수 있다.
(3) 구멍부(51)는 평면에서 볼 때 구멍부(51) 전체가 구멍부(53)와 중첩되고 구멍부(51)의 내주면의 일부가 구멍부(53)의 내주면의 제 1 부분(53A)과 중첩되도록 마련된다. 또한, 구멍부(52)는 평면에서 볼 때 구멍부(52) 전체가 구멍부(53)와 중첩되고 구멍부(52)의 내주면의 일부가 구멍부(53)의 내주면의 제 2 부분(53B)과 중첩되도록 마련된다. 이 구성에 따르면, 구멍부(51)와 구멍부(52)는 평면에서 볼 때 구멍부들(51 및 52) 전체가 구멍부(53)와 중첩되는 범위 내에서 서로 가장 멀리 떨어진 위치들에 마련될 수 있다. 이에 의해, 평면 방향에서의 구멍부(51)와 구멍부(52) 사이의 오프셋 양을 크게 할 수 있어, 이상 방전 경로 R1의 길이를 길게 할 수 있다. 따라서, 이상 방전의 발생을 보다 양호하게 억제할 수 있다.
(4) 구멍부(53)에는 다공체(60)가 마련된다. 이에 의해, 가스 구멍(50), 특히 구멍부(53)에 플라스마가 체류하는 것을 억제할 수 있다. 그 결과, 가스 구멍(50)에 체류하는 플라스마와 불활성 가스의 충돌 가능성을 저감할 수 있어, 이상 방전의 발생을 억제할 수 있다.
(제 2 실시예)
이하, 도 7a 내지 도 9b를 참조하여 제 2 실시예를 설명한다. 본 실시예에서는, 정전 척(30)의 제조 방법이 제 1 실시예와 상이하다. 이하에서는, 제 1 실시예와의 차이점을 주로 설명한다. 도 1 내지 도 6에 도시된 것과 동일한 부재에는 동일한 참조 번호를 부여하고, 각 구성 요소에 대한 상세한 설명은 생략한다.
먼저, 도 7a에 도시된 공정에서는, 관통 구멍(81X)을 갖는 그린 시트(81), 관통 구멍(82X)을 갖는 그린 시트(82), 및 관통 구멍(83Y)을 갖는 그린 시트(83)를 준비한다. 여기서, 관통 구멍(81X)은 도 1a에 도시된 구멍부(51)에 대응하는 위치에 마련된다. 관통 구멍(81X)의 평면 형상의 크기는 도 1a에 도시된 구멍부(51)의 평면 형상의 크기에 대응하여 설정된다. 관통 구멍(83Y)은 도 1a에 도시된 구멍부(52)에 대응하는 위치에 마련된다. 관통 구멍(83Y)의 평면 형상의 크기는 도 1a에 도시된 구멍부(52)의 평면 형상의 크기에 대응하여 설정된다. 관통 구멍(81X)과 관통 구멍(83Y)은 평면에서 볼 때 서로 중첩되지 않는 위치들에 형성된다.
다음으로, 도 7b에 도시된 공정에서, 각각의 그린 시트들(81, 82 및 83)을 가열하면서 가압함으로써, 각각의 그린 시트들(81, 82 및 83)을 두께 방향으로 압축한다.
그 다음에, 도 8a에 도시된 공정에서, 예를 들어 스크린 인쇄에 의해 그린 시트(82)의 상부 표면에 도전체 패턴(71)을 형성한다. 참고로, 도전체 패턴(71)은 그린 시트(83)의 하부 표면에 형성될 수도 있다.
또한, 도 8a에 도시된 공정에서, 도전체 패턴(71)이 형성된 표면이 상방을 향하는 상태에서 그린 시트(82)가 그린 시트(81) 상에 배치된다. 이 때, 그린 시트들(81 및 82)은 평면에서 볼 때 관통 구멍(81X)이 관통 구멍(82X)과 중첩되도록 위치 정렬된다. 그 다음, 그린 시트들(81 및 82)이 적층된다.
다음으로, 도 8b에 도시된 공정에서, 페이스트 재료(71)가 관통 구멍(82X)에 충전된다.
그 다음에, 도 9a에 도시된 공정에서, 그린 시트(82)가 상부측에 배치된 상태에서 그린 시트(83)가 그린 시트들(81 및 82) 상에 배치된다. 이 때, 그린 시트들(81, 82 및 83)은 평면에서 볼 때 관통 구멍(83Y)이 관통 구멍(82X)과 중첩되고, 평면에서 볼 때 관통 구멍(83Y)이 관통 구멍(81X)과 중첩되지 않도록 위치 정렬된다. 그 다음, 그린 시트들(81, 82 및 83)을 적층하여 구조체(80)를 형성한다.
다음으로, 도 9b에 도시된 공정에서, 도 9a에 도시된 구조체(80)가 소성된다. 이에 의해, 그린 시트들(81, 82 및 83)이 소결되어 각각의 절연층들(41, 42 및 43)로 되며, 절연층들(41, 42 및 43)이 적층된 세라믹 기판(80A)이 형성된다. 본 공정에서의 소성에 의해, 도 9a에 나타내는 페이스트 재료(61)의 용제 등의 유기 성분이 휘발되어, 페이스트 재료(61)의 알루미나 비즈가 소결된다. 이에 의해, 관통 구멍(82X)에 다수의 알루미나 비즈를 가진 다공체(60)가 형성된다. 이 때, 절연층들(41 및 43)에는 관통 구멍들(81X 및 83Y)이 형성되어 있기 때문에, 페이스트 재료(61)의 유기 성분의 휘발에 의해 발생된 가스가 관통 구멍들(81X 및 83Y)을 통해 세라믹 기판(80A) 외부로 양호하게 배출될 수 있다. 이에 의해, 절연층들(41 및 43)이 상술한 가스에 의해 변형되어 외측으로 팽창하는 것을 양호하게 억제할 수 있다. 본 공정에 의해, 세라믹 기판(80A)에 관통 구멍들(81X, 82X 및 83Y)을 가진 가스 구멍(50)이 형성된다. 이 때, 관통 구멍(81X)은 구멍부(51)에 대응하고, 관통 구멍(82X)은 구멍부(53)에 대응하며, 또한 관통 구멍(83Y)은 구멍부(52)에 대응한다.
그 후, 세라믹 기판(80A)의 상부 표면 및 하부 표면 모두가 연마된다. 이에 의해, 세라믹 기판(80A)의 상부 표면이 재치 표면(40A)으로 형성된다. 다음으로, 재치 표면(40A)에 다수의 오목부들(45)을 형성하고, 재치 표면(40A)에 엠보스들(44)을 형성한다. 이에 의해, 절연 기판(40) 및 정전 척(30)을 제조할 수 있다.
상술한 실시예에 따르면, 제 1 실시예의 효과 (1) 내지 (4)와 동일한 효과가 얻어질 수 있다.
(제 3 실시예)
이하, 도 10a 내지 도 12b를 참조하여 제 3 실시예를 설명한다. 본 실시예에서는, 정전 척(30)의 제조 방법이 제 1 실시예와 상이하다. 이하에서는, 제 1 실시예와의 차이점을 주로 설명한다. 도 1 내지 도 9에 도시된 것과 동일한 부재에는 동일한 참조 번호를 부여하고, 각 구성 요소에 대한 상세한 설명은 생략한다.
먼저, 도 10a에 도시된 공정에서는, 그린 시트(81), 관통 구멍(82X)을 가진 그린 시트(82), 및 그린 시트(83)를 준비한다. 여기서, 그린 시트들(81 및 83)에는 관통 구멍이 형성되어 있지 않다.
다음으로, 도 10b에 도시된 공정에서, 각각의 그린 시트들(81, 82 및 83)을 가열하면서 가압함으로써, 각각의 그린 시트들(81, 82 및 83)을 두께 방향으로 압축한다.
그 다음에, 도 11a에 도시된 공정에서, 예를 들어 스크린 인쇄에 의해 그린 시트(82)의 상부 표면에 도전체 패턴(71)을 형성한다. 참고로, 도전체 패턴(71)은 그린 시트(83)의 하부 표면에 형성될 수도 있다.
다음으로, 도전체 패턴(71)이 형성된 표면이 상방을 향하는 상태에서 그린 시트(82)를 그린 시트(81) 상에 적층한다.
다음으로, 페이스트 재료(61)가 관통 구멍(82X)에 충전된다. 이 때, 관통 구멍(82X)의 일측(여기서는, 하부측)의 개구가 그린 시트(81)에 의해 폐쇄되어 있기 때문에, 페이스트 재료(61)가 관통 구멍(82X)에 용이하게 충전될 수 있다.
그 다음에, 도 11b에 도시된 공정에서는, 그린 시트(82)가 상부측에 배치된 상태에서 그린 시트(83)가 그린 시트들(81 및 82) 상에 배치된다. 그 다음, 그린 시트들(81, 82 및 83)을 적층하여 구조체(80)를 형성한다.
다음으로, 도 12a에 도시된 공정에서, 도 11b에 도시된 구조체(80)가 소성된다. 이에 의해, 그린 시트들(81, 82 및 83)이 소결되어 각각의 절연층들(41, 42 및 43)로 되며, 절연층들(41, 42 및 43)이 적층된 세라믹 기판(80A)이 형성된다. 본 공정의 소성에 의해, 관통 구멍(82X)에서는, 도 11b에 나타내는 페이스트 재료(61)로부터 다공체(60)가 형성된다.
다음으로, 도 12b에 도시된 공정에서, 절연층(41)을 두께 방향으로 관통하고 관통 구멍(82X)과 연통하는 관통 구멍(81X)이 형성되며, 절연층(43)을 두께 방향으로 관통하고 관통 구멍(82X)과 연통하는 관통 구멍(83Y)이 형성된다. 여기서, 관통 구멍(81X)은 구멍부(51)에 대응하고, 관통 구멍(82X)은 구멍부(53)에 대응하며, 또한 관통 구멍(83Y)은 구멍부(52)에 대응한다. 이에 의해, 세라믹 기판(80A)에 관통 구멍들(81X, 82X 및 83Y)을 가진 가스 구멍(50)이 형성된다.
그 후, 세라믹 기판(80A)의 상부 표면 및 하부 표면 모두가 연마된다. 이에 의해, 세라믹 기판(80A)의 상부 표면이 재치 표면(40A)으로 형성된다. 다음으로, 재치 표면(40A)에 다수의 오목부들(45)을 형성하고, 재치 표면(40A)에 엠보스들(44)을 형성한다. 이에 의해, 절연 기판(40) 및 정전 척(30)을 제조할 수 있다.
상술한 실시예에 따르면, 제 1 실시예의 효과 (1) 내지 (4)와 동일한 효과가 얻어질 수 있다.
(다른 실시예들)
상기 실시예들 각각은 다음과 같이 변경 및 구현될 수 있다. 상기 실시예들 및 이하의 변형 실시예들 각각은 기술적으로 일관된 범위 내에서 조합하여 구현될 수 있다.
ㆍ 상기 실시예들 각각에서는, 구멍부(51)의 내주면의 일부가 평면에서 볼 때 구멍부(53)의 내주면의 제 1 부분(53A)과 중첩되도록 구멍부(51)가 마련되어 있다. 그러나, 구멍부(51)의 형성 위치는 특별히 제한되지 않는다.
예를 들어, 도 13에 도시된 바와 같이, 평면에서 볼 때 구멍부(51)가 구멍부(53)와 중첩되고 구멍부(53)의 내주면과 이격된 위치에 마련될 수도 있다.
ㆍ 상기 실시예들 각각에서는, 구멍부(52)의 내주면의 일부가 평면에서 볼 때 구멍부(53)의 내주면의 제 2 부분(53B)과 중첩되도록 구멍부(52)가 마련되어 있다. 그러나, 구멍부(52)의 형성 위치는 특별히 제한되지 않는다.
예를 들어, 도 13에 도시된 바와 같이, 평면에서 볼 때 구멍부(52)가 구멍부(53)와 중첩되고 구멍부(53)의 내주면과 이격된 위치에 마련될 수도 있다.
ㆍ 상기 실시예들 각각에서는, 구멍부(51) 전체가 평면에서 볼 때 구멍부(53)와 중첩되도록 마련되어 있다. 그러나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 평면에서 볼 때 구멍부(51)의 일부만이 구멍부(53)와 중첩될 수도 있다. 즉, 구멍부(51)와 구멍부(53)는 평면에서 볼 때 부분적으로 서로 중첩되도록 마련될 수도 있다.
ㆍ 상기 실시예들 각각에서는, 구멍부(52) 전체가 평면에서 볼 때 구멍부(53)와 중첩되도록 마련되어 있다. 그러나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 평면에서 볼 때 구멍부(52)의 일부만이 구멍부(53)와 중첩될 수도 있다. 즉, 구멍부(52)와 구멍부(53)는 평면에서 볼 때 부분적으로 서로 중첩되도록 마련될 수도 있다.
ㆍ 상기 실시예들 각각에서, 절연층(41)과 절연층(42)은 접착층에 의해 서로 접착될 수도 있다. 또한, 절연층(42)과 절연층(43)은 접착층에 의해 서로 접착될 수도 있다.
ㆍ 상기 실시예들 각각에서, 절연 기판(40)은, 3개 층의 절연층들(41, 42 및 43)을 적층한 구조를 갖고 있다. 그러나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 절연 기판(40)은 4개 층 이상의 절연층이 적층된 구조를 가질 수도 있다. 예를 들어, 절연 기판(40)은 4개의 절연층이 적층된 구조로 구현될 수도 있고, 구멍부(53)는 2개의 절연층을 두께 방향으로 관통하도록 형성될 수도 있다.
ㆍ 상기 실시예들 각각에서, 가스 구멍(50)은 단면에서 볼 때 하나의 크랭크 형상을 가진 구조로 형성된다. 그러나, 가스 구멍(50)의 형상은 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 가스 구멍(50)은 단면에서 볼 때 둘 이상의 크랭크 형상이 연속된 구조로 형성될 수도 있다.
ㆍ 상기 실시예들 각각에서, 정전 척(30)의 구조는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 절연 기판(40)은, 기판 고정 장치(10)의 외부로부터의 전압 인가에 의해 열을 발생시키고, 절연 기판(40)의 재치 표면(40A)이 소정 온도가 되게 가열을 수행하도록 구성되는 발열체(히터)를 내부에 구비할 수 있다.
ㆍ 상기 실시예들 각각에서, 베이스 플레이트(20)의 구조는 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 가스 유로(21)의 형상은 특별히 한정되지 않는다. 또한, 베이스 플레이트(20)에는 히터가 구비될 수도 있다.
ㆍ 상기 실시예들 각각에서, 재치 표면(40A) 상의 엠보스들(44)이 생략될 수도 있다.
ㆍ 상기 실시예들 각각에서는, 기판 고정 장치(10)가 반도체 제조 장치, 예를 들어 건식 에칭 장치에 적용된다. 건식 에칭 장치의 예로는 평행 평판형 반응성 이온 에칭(RIE) 장치를 포함한다. 또한, 기판 고정 장치(10)는 플라스마 CVD(Chemical Vapor Deposition) 장치 및 스퍼터링 장치와 같은 반도체 제조 장치에도 적용될 수 있다.

Claims (10)

  1. 정전 척으로서,
    흡착 대상물이 재치되는 재치 표면 및 상기 재치 표면의 반대측에 마련되는 반대편 표면을 갖는 절연 기판; 및
    상기 반대편 표면으로부터 상기 재치 표면까지 관통하는 가스 구멍을 포함하며,
    상기 가스 구멍은 상기 반대편 표면으로부터 상기 재치 표면을 향하여 연장되는 제 1 구멍부, 상기 재치 표면으로부터 상기 반대편 표면을 향해 연장되는 제 2 구멍부, 및 상기 제 1 구멍부와 상기 제 2 구멍부 사이에 마련되며 또한 상기 제 1 구멍부와 상기 제 2 구멍부를 서로 연통시키도록 형성되는 제 3 구멍부를 포함하고,
    상기 제 1 구멍부는 평면에서 볼 때 상기 제 2 구멍부와 중첩되지 않도록 마련되는, 정전 척.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 3 구멍부는 상기 제 1 구멍부 및 상기 제 2 구멍부보다 큰 평면 형상을 갖는, 정전 척.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 구멍부는 평면에서 볼 때 상기 제 1 구멍부 전체가 상기 제 3 구멍부와 중첩되도록 마련되고,
    상기 제 2 구멍부는 평면에서 볼 때 상기 제 2 구멍부 전체가 상기 제 3 구멍부와 중첩되도록 마련되는, 정전 척.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 3 구멍부의 내주면은 제 1 부분 및 상기 제 3 구멍부의 중심축에 대하여 상기 제 1 부분과 점대칭으로 배치되는 제 2 부분을 가지며,
    상기 제 1 구멍부는 평면에서 볼 때 상기 제 1 구멍부의 내주면의 일부가 상기 제 1 부분과 중첩되도록 마련되고,
    상기 제 2 구멍부는 평면에서 볼 때 상기 제 2 구멍부의 내주면의 일부가 상기 제 2 부분과 중첩되도록 마련되는, 정전 척.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 3 구멍부에 마련되는 다공체(porous body)를 더 포함하는, 정전 척.
  6. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 절연 기판은 상기 반대편 표면을 갖는 제 1 절연층, 상기 제 1 절연층 상에 적층되는 제 2 절연층, 및 상기 재치 표면을 가지며 또한 상기 제 2 절연층 상에 적층되는 제 3 절연층을 갖고,
    상기 제 1 구멍부는 상기 제 1 절연층을 두께 방향으로 관통하고,
    상기 제 2 구멍부는 상기 제 3 절연층을 두께 방향으로 관통하며,
    상기 제 3 구멍부는 상기 제 2 절연층을 두께 방향으로 관통하는, 정전 척.
  7. 기판 고정 장치로서,
    제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 따른 상기 정전 척; 및
    상기 정전 척의 상기 반대편 표면에 접합되는 베이스 플레이트
    를 포함하는, 기판 고정 장치.
  8. 정전 척의 제조 방법으로서,
    제 1 그린 시트(green sheet), 제 1 관통 구멍을 갖는 제 2 그린 시트 및 제 3 그린 시트를 준비하는 단계;
    상기 제 1 그린 시트 상에 상기 제 2 그린 시트를 적층하는 단계;
    상기 제 1 관통 구멍에 세라믹 비드(ceramic beads) 및 용제를 포함하는 페이스트 재료를 충전하는 단계;
    상기 제 2 그린 시트 상에 상기 제 3 그린 시트를 적층하는 단계;
    서로 적층된 상기 제 1 그린 시트, 상기 제 2 그린 시트 및 상기 제 3 그린 시트를 소성하는 단계;
    상기 제 1 그린 시트를 두께 방향으로 관통하는 제 2 관통 구멍을 형성하는 단계; 및
    상기 제 3 그린 시트를 두께 방향으로 관통하는 제 3 관통 구멍을 형성하는 단계를 포함하며,
    상기 소성하는 단계에서, 상기 용제가 휘발되고 상기 세라믹 비드가 소결되어, 상기 제 1 관통 구멍에 다공체가 형성되고,
    상기 제 1 관통 구멍은 상기 제 2 관통 구멍과 상기 제 3 관통 구멍을 연통시키도록 형성되고,
    상기 제 2 관통 구멍과 상기 제 3 관통 구멍은 평면에서 볼 때 서로 중첩되지 않도록 형성되는, 정전 척의 제조 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 2 그린 시트 상에 상기 제 3 그린 시트를 적층하는 단계 이전에, 상기 제 3 그린 시트를 두께 방향으로 관통하는 제 4 관통 구멍을 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 소성하는 단계 이후에, 상기 제 2 관통 구멍을 형성하는 단계 및 상기 제 3 관통 구멍을 형성하는 단계가 수행되며,
    상기 제 3 관통 구멍을 형성하는 단계에서, 상기 제 3 관통 구멍은 상기 제 4 관통 구멍의 개구 폭을 증가시키도록 형성되는, 정전 척의 제조 방법.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 2 관통 구멍을 형성하는 단계는, 상기 제 1 그린 시트 상에 상기 제 2 그린 시트를 적층하는 단계 이전에 수행되며,
    상기 제 3 관통 구멍을 형성하는 단계는, 상기 제 2 그린 시트 상에 상기 제 3 그린 시트를 적층하는 단계 이전에 수행되는, 정전 척의 제조 방법.
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