KR20230028219A - 정전 척 장치 - Google Patents

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KR20230028219A
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마사키 히라야마
데츠로 이타가키
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스미토모 오사카 세멘토 가부시키가이샤
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Abstract

웨이퍼가 재치되는 재치면을 갖는 유전체 기판과, 유전체 기판의 내부에 위치하는 흡착 전극을 갖는 정전 척 플레이트와, 재치면과 반대의 이면 측으로부터 정전 척 플레이트를 지지하는 금속 기대와, 정전 척 플레이트의 외주부에 설치되며, 재치면을 둘러싸는 포커스 링을 구비하는 정전 척 장치. 정전 척 플레이트는, 재치면과 동일한 측의 면에 포커스 링과 흡착되는 링 흡착 영역을 가짐과 함께, 재치면과 반대 측의 이면에 금속 기대와 흡착되는 기대 흡착 영역을 갖는다.

Description

정전 척 장치
본 발명은, 정전 척 장치에 관한 것이다.
본원은, 2020년 6월 29일에, 일본에 출원된 특허출원 2020-111804호에 근거하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.
반도체 웨이퍼를 지지하는 정전 척 장치로서, 예를 들면 특허문헌 1에 기재된 바와 같이, 금속제의 서셉터 상에, 포커스 링 흡착 가능한 정전 척이 설치된 구성이 알려진다. 서셉터에는, 플라즈마 생성용의 전력 공급 장치가 접속된다.
일본 공개특허공보 2012-134375호
반도체 제조 장치에 있어서의 웨이퍼 처리 온도의 상승에 따라, 고온 처리 가능한 정전 척 장치가 요구되고 있다. 구체적으로, 고온에서의 웨이퍼 처리에 사용되는 정전 척 장치에는, 각부(各部)의 열팽창률차에 의하여 발생하는 열응력에 견딜 수 있는 신뢰성이 요구된다. 그러나, 종래의 정전 척 장치에서는, 열응력에 의하여 장치의 접착 부위가 박리되는 등의 과제가 있었다.
본 발명은, 고온 사용 시의 신뢰성이 우수한 웨이퍼 지지 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 제1 양태에 의하면, 웨이퍼가 재치되는 재치면을 갖는 유전체 기판과, 상기 유전체 기판의 내부에 위치하는 흡착 전극을 갖는 정전 척 플레이트와, 상기 재치면과 반대의 이면 측으로부터 상기 정전 척 플레이트를 지지하는 금속 기대(基臺)와, 상기 정전 척 플레이트의 외주부에 설치되며, 상기 재치면을 둘러싸는 포커스 링을 구비하는 정전 척 장치가 제공된다. 상기 정전 척 플레이트는, 상기 재치면과 동일한 측의 면에, 상기 포커스 링과 흡착되는 링 흡착 영역을 가짐과 함께, 상기 재치면과 반대 측에 있는 이면에, 상기 금속 기대와 흡착되는 기대 흡착 영역을 갖는다.
본 발명의 제1 양태의 정전 척 장치는, 이하에 설명되는 특징을 바람직하게 포함한다. 이하의 특징은 필요에 따라 2개 이상을 조합하는 것도 바람직하다.
상기 정전 척 플레이트의 상기 기대 흡착 영역, 및 상기 금속 기대의 상기 기대 흡착 영역과 대향하는 면 중 어느 일방 또는 양방에, 정전 척 플레이트의 평면 방향으로 분포하는 복수의 돌기부를 갖는 구성으로 해도 된다.
상기 복수의 돌기부의 분포 밀도가, 상기 기대 흡착 영역 중 상기 재치면과 평면시(平面視)에서 겹치는 영역과, 상기 링 흡착 영역과 평면시에서 겹치는 영역에서, 서로 상이한 구성으로 해도 된다.
상기 흡착 전극은, 상기 유전체 기판의 상기 재치면 측의 표층부에 위치하는 제1 전극부와, 상기 유전체 기판의 상기 금속 기대 측의 표층부에 위치하는 제2 전극부와, 상기 유전체 기판의 내부에 있어서 상기 제1 전극부와 상기 제2 전극부를 접속하는 접속 핀을 갖는 구성으로 해도 된다.
상기 흡착 전극은, 상기 제1 전극부보다 외주 측에 위치하고, 상기 링 흡착 영역의 표층부에 위치하는 제3 전극부를 갖는 구성으로 해도 된다.
상기 정전 척 플레이트는, 상기 재치면과 상기 링 흡착 영역의 사이에 단차를 갖고, 상기 링 흡착 영역의 상기 포커스 링과 대향하는 면은, 상기 재치면과 비교하여, 상기 금속 기대에 가까운 위치에 있는 구성으로 해도 된다.
상기 정전 척 플레이트는, 평면시에서 상기 이면의 중앙부에, 상기 금속 기대에 고착되는 기대 고착부를 갖고, 상기 기대 흡착 영역은, 상기 기대 고착부를 둘러싸고 배치되는 구성으로 해도 된다.
본 발명의 일 양태에 의하면, 고온 사용 시의 신뢰성이 우수한 정전 척 장치가 제공된다.
도 1은, 실시형태의 정전 척 장치를 구비하는 플라즈마 처리 장치의 바람직한 예를 나타내는 개략 단면도이다.
도 2는, 정전 척 플레이트의 개략 평면도이다.
도 3a는, 변형예의 정전 척 플레이트(10)의 외주부에 있어서의 부분 개략 단면도이다.
도 3b는, 제1 실시형태의 정전 척 플레이트(10)에 있어서 포커스 링(5)이 소모된 상태를 나타내는 부분 개략 단면도이다.
도 4는, 제2 실시형태의 정전 척 장치(201)를 구비하는 플라즈마 처리 장치의 바람직한 예를 나타내는 개략 단면도이다.
도 5는, 제3 실시형태의 정전 척 장치(301)를 구비하는 플라즈마 처리 장치의 바람직한 예를 나타내는 개략 단면도이다.
이하, 본 발명의 정전 척 장치의 각 실시형태의 바람직한 예에 대하여, 도면을 참조하여 설명한다. 또한, 이하의 모든 도면에 있어서는, 도면을 보기 쉽게 하기 위하여, 각 구성 요소의 치수나 비율 등은 적절히 상이하게 하여 표시하는 경우가 있다. 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 범위에서, 수나 위치나 사이즈나 부재 등에 대하여, 생략, 추가, 변경, 치환, 교환, 그 외의 변경이 가능하다.
(제1 실시형태)
도 1은, 본 실시형태의 정전 척 장치를 구비하는 플라즈마 처리 장치의 개략 단면도이다. 도 2는, 정전 척 플레이트의 평면도이다.
플라즈마 처리 장치(100)는, 진공 용기(101)와, 진공 용기(101)의 내부에 고정되는 정전 척 장치(1)를 구비한다. 진공 용기(101)는, 바닥벽(102)과, 바닥벽(102)의 외주단(端)으로부터 상측으로 뻗는 통 형상의 측벽(103)과, 측벽(103)의 상단에 고정되고 바닥벽(102)과 상하 방향으로 대향하는 정벽(頂壁)(104)을 갖는다.
진공 용기(101)의 내부 공간의 바닥부에 정전 척 장치(1)가 고정된다. 정전 척 장치(1)는, 바닥벽(102)의 내측면(도시 상면)에 고정된다. 본 실시형태의 정전 척 장치(1)는, 웨이퍼(W)가 재치되는 재치면(2a)을 상측을 향한 상태에서 진공 용기(101) 내에 배치된다. 정전 척 장치(1)의 배치 형태는 일례이며, 다른 배치 형태여도 된다.
진공 용기(101)의 바닥벽(102)은, 바닥벽(102)을 두께 방향으로 관통하는 개구부(102a)와, 배기구(102b)를 갖는다. 정전 척 장치(1)는, 개구부(102a)를 진공 용기(101)의 내측(도시 상측)으로부터 막는다. 배기구(102b)는, 정전 척 장치(1)의 측방에 위치한다. 배기구(102b)에는, 도시되지 않은 진공 펌프가 접속된다.
정전 척 장치(1)는, 웨이퍼(W)를 흡착 지지하는 정전 척 플레이트(10)와, 정전 척 플레이트(10)를 지지하는 금속 기대(11)를 구비한다. 정전 척 플레이트(10)의 상면의 외주부에는, 평면시에서 재치면(2a)(웨이퍼(W))을 둘러싸는 포커스 링(5)이 배치된다.
정전 척 플레이트(10)는, 웨이퍼(W)가 재치되는 재치면(2a)을 갖는 유전체 기판(2)과, 유전체 기판(2)의 내부에 위치하는 흡착 전극(6)을 갖는다.
유전체 기판(2)은, 평면시에서 원 형상이다. 유전체 기판(2)은, 기계적인 강도를 갖고, 또한 부식성 가스 및 그 플라즈마에 대한 내구성을 갖는 복합 소결체로 이루어진다. 유전체 기판(2)을 구성하는 유전체 재료로서는, 기계적인 강도를 갖고, 또한 부식성 가스 및 그 플라즈마에 대한 내구성을 갖는 세라믹스가 적합하게 이용된다. 유전체 기판(2)을 구성하는 세라믹스로서는, 예를 들면, 산화 알루미늄(Al2O3) 소결체, 질화 알루미늄(AlN) 소결체, 산화 알루미늄(Al2O3)-탄화 규소(SiC) 복합 소결체 등이 적합하게 이용된다.
유전체 기판(2)의 상면이, 웨이퍼(W)가 재치되는 재치면(2a)이다. 재치면(2a)에는, 복수의 돌기부(21)가 소정의 간격으로 형성되어 있다. 복수의 돌기부(21)의 각각은, 웨이퍼(W)의 두께보다 작은 직경을 갖는다. 재치면(2a)의 복수의 돌기부(21)가 웨이퍼(W)를 지지한다. 돌기부의 형태는 임의로 선택할 수 있으며, 예를 들면 원기둥형 등을 들 수 있다.
정전 척 플레이트(10)는, 유전체 기판(2)의 재치면(2a)의 직경 방향 외측에 링 흡착 영역(2d)을 갖는다. 본 실시형태의 경우, 링 흡착 영역(2d)의 상면은, 도시 상하 방향에 있어서, 재치면(2a)보다 낮은 위치에 있다. 링 흡착 영역(2d) 상에 포커스 링(5)이 배치된다. 도 1에 나타내는 바와 같이, 링 흡착 영역(2d)에 배치된 포커스 링(5)의 외주부는, 유전체 기판(2)보다 직경 방향 외측으로 돌출된다. 유전체 기판(2)으로부터 외측으로 돌출되는 포커스 링(5)의 외주부는, 후술하는 측면 커버(4)의 절결부(4b) 내에 배치된다. 포커스 링(5)의 상면의 높이 위치(상하 방향 위치)는, 재치면(2a)에 재치되는 웨이퍼(W)의 상면의 높이 위치와 대략 일치한다.
포커스 링(5)은, 예를 들면, 재치면(2a)에 재치되는 웨이퍼(W)와 동등한 전기 전도성을 갖는 재료를 형성 재료로 한다. 구체적으로는, 실리콘, 탄화 규소, 석영, 알루미나 등을 포커스 링(5)의 구성 재료로서 이용할 수 있다. 포커스 링(5)을 배치함으로써, 웨이퍼(W)의 둘레 가장자리부에 있어서, 플라즈마에 대한 전기적인 환경을 웨이퍼(W)와 대략 일치시킬 수 있다. 이로써, 웨이퍼(W)의 중앙부와 둘레 가장자리부에서 플라즈마 처리의 차나 치우침이 발생하기 어려워진다.
흡착 전극(6)은, 유전체 기판(2)의 내부에 위치한다. 흡착 전극(6)은, 유전체 기판(2)의 재치면(2a) 측의 표층부에 위치하는 2개의 제1 전극부(61)와, 유전체 기판(2)의 금속 기대(11) 측의 표층부에 위치하는 2개의 제2 전극부(62)와, 유전체 기판(2)의 내부에 있어서 제1 전극부(61)와 제2 전극부(62)를 접속하는 복수의 접속 핀(63)을 갖는다. 또한 표층부란, 표면에 가까운 위치를 의미해도 되고, 표면에 노출되어 있지 않아도 된다.
2개의 제1 전극부(61)는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 각각 평면시에서 반원 형상이다. 2개의 제1 전극부(61)는, 유전체 기판(2)의 평면 방향으로 나열된다. 2개의 제1 전극부(61)는, 직선 형상의 변 가장자리끼리를 대향시켜 배치되고, 전체적으로 원 형상의 쌍극형 전극을 구성한다. 2개의 제1 전극부(61)는, 평면시에서 재치면(2a)과 겹치는 영역에 배치된다.
2개의 제2 전극부(62)는, 각각 평면시에서 반원 형상이다. 2개의 제2 전극부(62)는, 유전체 기판(2)의 평면 방향으로 나열된다. 2개의 제2 전극부(62)는, 직선 형상의 변 가장자리끼리를 대향시켜 배치되고, 전체적으로 원 형상의 쌍극형 전극을 구성한다. 제2 전극부(62)의 평면적은, 제1 전극부(61)의 평면적보다 크다. 제2 전극부(62)는, 평면시에서 제1 전극부(61)의 직경 방향 외측까지 넓어진다. 2개의 제2 전극부(62)는, 평면시에서 재치면(2a) 및 링 흡착 영역(2d)과 겹치는 영역에 배치된다.
접속 핀(63)은, 상하 방향으로 대향하는 제1 전극부(61)와 제2 전극부(62)의 사이에 위치한다. 접속 핀(63)의 상단은 제1 전극부(61)의 하면에 접속된다. 접속 핀(63)의 하단은 제2 전극부(62)의 상면에 접속된다. 정전 척 플레이트(10)는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 18개의 접속 핀(63)을 갖는다. 접속 핀(63)의 개수는, 특별히 한정되지 않고, 흡착 전극(6)의 평면적 등에 따라 적절히 배치할 수 있다. 흡착 전극(6)에 고주파 전력이 입력되는 경우, 고주파 전류는 전극의 외주부를 따라 흐르기 쉽기 때문에, 복수의 접속 핀(63)을 흡착 전극(6)의 외주부에만 배치해도 된다.
정전 척 플레이트(10)는, 유전체 기판(2)을 상하 방향으로 관통하는 가스 구멍(2e)을 갖는다. 제1 전극부(61) 및 제2 전극부(62)는, 가스 구멍(2e)에 대응하는 위치에 관통 구멍을 갖고 있으며, 가스 구멍(2e)의 내벽면에, 제1 전극부(61) 또는 제2 전극부(62)가 노출되는 경우는 없다. 가스 구멍(2e)은, 2개소 이상에 마련되어 있어도 된다.
유전체 기판(2)의 이면(2b)은, 금속 기대(11)의 상면과 상하 방향으로 대향한다. 본 실시형태의 경우, 정전 척 플레이트(10)는, 흡착 전극(6)으로의 통전에 의하여 금속 기대(11)에 흡착 가능하다. 본 실시형태에서는, 유전체 기판(2)의 이면(2b)의 대략 전체가, 금속 기대(11)에 흡착되는 기대 흡착 영역(2f)이다. 유전체 기판(2)의 이면(2b)에는, 복수의 돌기부(22)가 소정의 간격으로 형성되어 있다. 복수의 돌기부(22)의 각각은, 웨이퍼(W)의 두께보다 작은 직경을 갖는다. 이면(2b)의 복수의 돌기부(22)는, 금속 기대(11)와 유전체 기판(2)의 사이에 협소한 공간을 형성한다. 돌기부의 형태는 임의로 선택할 수 있으며, 예를 들면 원기둥형이나, 삼각 기둥 등을 포함하는 다각 기둥, 직육면체, 입방체 등이어도 된다.
금속 기대(11)는, 평면시에서 원판 형상의 금속 부재이다. 금속 기대(11)는, 예를 들면, 알루미늄 합금 등으로 이루어진다. 금속 기대(11)는, 정전 척 플레이트(10)를 이면(2b) 측으로부터 지지한다. 금속 기대(11)는, 금속 기대(11)의 이면 외주부로부터 하측으로 뻗는 통 형상의 지지 부재(3)에 하측으로부터 지지된다. 정전 척 플레이트(10)와 금속 기대(11)와 지지 부재(3)의 직경 방향 외측에는, 이들을 둘러싸는 통 형상의 측면 커버(4)가 배치된다.
금속 기대(11)는, 내부에 둘러지는 히터 엘리먼트(9)를 갖는다. 히터 엘리먼트(9)와 금속 기대(11)는, 서로 절연되어 있다. 히터 엘리먼트(9)에는, 도시하지 않은 히터용 전원 장치가 접속된다. 히터 엘리먼트(9)는, 금속 기대(11)의 외부에 마련되어 있어도 된다. 히터 엘리먼트(9)는, 정전 척 플레이트(10)의 내부에 배치되어 있어도 된다. 히터 엘리먼트(9)는, 정전 척 플레이트(10)와 금속 기대(11)의 사이에 배치되어 있어도 된다.
금속 기대(11)는, 2개의 급전 단자(13a, 13b)를 갖는다. 도 1에 나타내는 바와 같이, 급전 단자(13a)는, 금속 기대(11)의 단자 설치 구멍(11a) 내에 설치된다. 급전 단자(13b)는, 단자 설치 구멍(11b) 내에 설치된다. 단자 설치 구멍(11a, 11b)은, 금속 기대(11)를 상하 방향으로 관통하는 관통 구멍이다.
급전 단자(13a)는, 단자 설치 구멍(11a)의 내벽 상단부에 고정되는 원통 형상의 절연관(14)과, 절연관(14) 내에 상하 이동 가능하게 설치되는 플런저(15)와, 플런저(15)에 대하여 상향의 탄성력을 부여하는 코일 스프링(16)과, 절연관(14)의 하측의 개구를 막고, 코일 스프링(16)을 하측으로부터 지지하는 수용판(17)을 갖는다. 급전 단자(13b)는, 급전 단자(13a)와 동일한 구성을 갖는다.
절연관(14)은, 금속 기대(11)의 두께와 대략 동일한 길이를 갖는다. 절연관(14)은, 급전 단자(13a, 13b)의 도전 부품과, 금속 기대(11)의 사이를 절연한다. 절연관(14)은, 예를 들면, 알루미나 등으로 이루어진다.
플런저(15)는, 상하 방향으로 뻗는 봉상의 도전 단자이다. 플런저(15)는, 예를 들면, 텅스텐, 스테인리스강, 니켈 등으로 이루어진다. 플런저(15)는, 수평 방향으로 넓어지는 원판 형상의 플랜지를 갖는다.
코일 스프링(16)은, 금속제의 스프링체이다. 코일 스프링(16)은, 예를 들면, 스테인리스강, 인코넬 등으로 이루어진다. 코일 스프링(16)의 상측의 단부로부터 플런저(15)가 삽입된다. 코일 스프링(16)의 상단은, 플런저(15)의 플랜지 하면에 접촉한다.
수용판(17)은, 원형의 금속판이다. 수용판(17)은, 예를 들면, 코바르, 텅스텐 등으로 이루어진다. 수용판(17)은, 절연관(14)에 고정된다. 코일 스프링(16)은, 플런저(15)의 플랜지와 수용판(17)에 의하여 상하 방향으로 끼워진다.
급전 단자(13a 및 13b)의 플런저(15)는, 각각의 상단부가, 금속 기대(11)의 상면으로부터 상측으로 돌출된다. 금속 기대(11)의 상면에 정전 척 플레이트(10)가 재치되면, 플런저(15)의 상단부는, 정전 척 플레이트(10)의 이면(2b)에 의하여 하측으로 압입된다. 플런저(15)가 코일 스프링(16)에 의하여 상측으로 밀리고 있음으로써, 플런저(15)와 정전 척 플레이트(10)의 접촉 상태가 유지된다.
정전 척 플레이트(10)는, 2개의 플런저(15)와의 접촉 위치에, 각각 전극 단자(64)를 갖는다. 전극 단자(64)는, 2개의 제2 전극부(62)의 하면으로부터 각각 하측으로 뻗어, 유전체 기판(2)의 이면(2b)에 노출된다. 플런저(15)와 전극 단자(64)가 접촉함으로써, 급전 단자(13a)가 일방의 제2 전극부(62)와 전기적으로 접속되고, 급전 단자(13b)가 타방의 제2 전극부(62)와 전기적으로 접속된다.
급전 단자(13a, 13b)는, 수용판(17)에 있어서, 전원 장치(110)에 접속된다. 따라서, 급전 단자(13a, 13b)를 개재하여, 전원 장치(110)와, 제2 전극부(62)(흡착 전극(6))가 전기적으로 접속된다.
전원 장치(110)는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 전원 장치(110)는, 플라즈마 여기용의 고주파 전원(111)과, 정합기(112)와, 정전 흡착용의 직류 전원(113)과, 복수의 저항(114~118)을 구비한다.
플라즈마 여기용의 고주파 전원(111)은, 정합기(112)를 개재하여, 금속 기대(11)의 하면으로부터 하측으로 뻗는 주(主)급전봉(8)에 전기적으로 접속된다. 주급전봉(8)은, 예를 들면 알루미늄, 구리, 스테인리스강 등으로 이루어지는 금속제의 봉상 부재이다. 주급전봉(8)의 상단은, 금속 기대(11)의 하면에 고정된다. 고주파 전원(111)으로부터 출력되는 고주파 전력은, 주급전봉(8)을 개재하여 금속 기대(11)에 공급된다.
정전 흡착용의 직류 전원(113)은, 저항(114)을 개재하여 급전 단자(13a)의 수용판(17)에 접속된다. 직류 전원(113)은, 저항(115)을 개재하여 급전 단자(13b)의 수용판(17)에 접속된다. 직류 전원(113)의 전압은, 급전 단자(13a, 13b)를 개재하여, 2개의 제2 전극부(62)에 인가된다. 제2 전극부(62)와 접속 핀(63)을 개재하여 접속되어 있는 제1 전극부(61)에도, 직류 전원(113)의 전압이 인가된다.
본 실시형태의 경우, 직류 전원(113)의 음극 단자가, 저항(116)을 개재하여 정합기(112)의 출력 단자에 접속되어 있다. 또, 직류 전원(113)의 양극 단자가, 저항(117)을 개재하여 정합기(112)의 출력 단자에 접속되어 있다. 또한, 정합기(112)의 출력 단자는, 저항(118)을 개재하여 그라운드에 접속되어 있다. 이 구성에 의하여, 쌍극형의 흡착 전극(6)에 대하여 그라운드 기준으로 양음의 극을 형성할 수 있다.
금속 기대(11)는, 금속 기대(11)를 상하 방향으로 관통하는 관통 구멍(11c)을 갖는다. 관통 구멍(11c)의 하측의 개구부에, 가스 공급관(18)이 접속된다. 가스 공급관(18)의 관통 구멍(11c)과 반대 측의 단부는, 도시하지 않은 가스 공급원에 접속된다. 가스 공급관(18)은, 예를 들면 알루미나 등의 절연 재료로 이루어지는 관재이다.
관통 구멍(11c)의 상측의 개구부는, 유전체 기판(2)과 금속 기대(11)의 사이의 공간에 개구한다. 본 실시형태의 경우, 관통 구멍(11c)은, 유전체 기판(2)의 가스 구멍(2e)과 평면시에서 겹치는 위치에 배치된다. 평면시에 있어서, 관통 구멍(11c)의 위치와 가스 구멍(2e)의 위치는 서로 어긋나 있어도 된다. 관통 구멍(11c)의 내부의 공간은, 유전체 기판(2)과 금속 기대(11)의 사이의 공간에 연결되고, 또한 가스 구멍(2e)을 개재하여, 재치면(2a)과 웨이퍼(W)의 사이의 공간에 연결된다. 가스 공급원으로부터 가스 공급관(18)을 통하여 공급되는 냉각 가스는, 관통 구멍(11c) 및 가스 구멍(2e)을 통과하여, 유전체 기판(2)의 상하면의 공간에 공급된다.
지지 부재(3)는, 금속 기대(11)의 하면의 외주단으로부터 바닥벽(102)을 향하여 뻗는 원통 형상이다. 지지 부재(3)는, 알루미나 등의 절연 재료로 이루어지는 부재이다. 지지 부재(3)의 하단부는, 바닥벽(102)의 상면에 고정된다. 지지 부재(3)는, 바닥벽(102)의 개구부(102a)의 둘레 가장자리를 따라 배치된다. 지지 부재(3)와 바닥벽(102)의 사이는, 예를 들면 O링 등에 의하여 기밀하게 밀봉된다.
지지 부재(3)의 내측의 공간은, 바닥벽(102)의 개구부(102a)를 개재하여 진공 용기(101)의 외측의 공간과 연결된다. 지지 부재(3)의 내측의 공간에는, 유전체 기판(2)의 이면(2b)이 노출된다. 작업자는, 바닥벽(102)의 개구부(102a)를 통하여, 유전체 기판(2)의 이면(2b)에 액세스 가능하다.
측면 커버(4)는, 상하 방향으로 뻗는 원통 형상의 부재이다. 측면 커버(4)는, 지지 부재(3)의 외측에 덧씌워진다. 본 실시형태의 경우, 측면 커버(4)는, 유전체 기판(2)의 측단면(2c) 및 지지 부재(3)의 외주면(3b)과 직경 방향으로 대향한다. 측면 커버(4)는, 유전체 기판(2)의 측단면(2c) 및 지지 부재(3)의 외주면(3b)을 플라즈마로부터 보호한다. 측면 커버(4)는, 예를 들면, 알루미나, 석영 등으로 이루어진다. 측면 커버(4)의 재질은, 필요한 플라즈마 내성을 갖는 재료이면 특별히 한정되지 않는다. 정전 척 장치(1)는, 측면 커버(4)를 구비하지 않는 구성으로 할 수도 있다.
측면 커버(4)의 상단부(4a)는, 유전체 기판(2)의 측방에 위치한다. 측면 커버(4)는, 상단부(4a)의 내주 측의 모서리부에, 내주 가장자리를 따라 뻗는 절결부(4b)를 갖는다. 절결부(4b)의 내측에는, 포커스 링(5)의 외주부가 배치된다. 측면 커버(4)의 상측의 단면(端面)(4c)의 높이 위치(도시 상하 방향의 위치)는, 포커스 링(5)의 상면의 높이 위치, 및 웨이퍼(W)의 상면의 높이 위치와 대략 일치한다.
이상의 구성을 구비하는 정전 척 장치(1)는, 전원 장치(110)의 직류 전원(113)으로부터 쌍극형의 흡착 전극(6)에 직류 전압을 인가함으로써, 웨이퍼(W), 포커스 링(5) 및 금속 기대(11)와, 흡착 전극(6)의 사이에 정전력을 발생시킨다. 이로써, 정전 척 플레이트(10)의 재치면(2a)에 웨이퍼(W)가 흡착되고, 링 흡착 영역(2d)에 포커스 링(5)이 흡착된다. 또, 정전 척 플레이트(10)의 이면(2b)이, 금속 기대(11)의 상면에 흡착된다.
즉, 본 실시형태의 정전 척 플레이트(10)는, 웨이퍼(W)와 금속 기대(11)의 양방에 흡착되는 양면 흡착형의 정전 척 플레이트이다. 그리고, 정전 척 플레이트(10)는, 재치면(2a)과 동일한 측의 면에 포커스 링(5)과 흡착되는 링 흡착 영역(2d)을 가짐과 함께, 재치면(2a)과 반대 측의 이면(2b)에, 금속 기대(11)와 흡착되는 기대 흡착 영역(2f)을 갖는다.
이 구성에 의하면, 흡착 전극(6)에 전압을 인가하지 않는 상태로 함으로써, 정전 척 플레이트(10)를 금속 기대(11)에 대하여 이동 가능한 상태로 유지할 수 있다. 이로써, 본 실시형태에서는, 웨이퍼(W)의 플라즈마 처리 시에, 웨이퍼(W)가 처리 온도에 도달할 때까지, 정전 척 플레이트(10)를 금속 기대(11)에 흡착시키지 않는 상태로 하고, 웨이퍼(W)가 처리 온도에 도달한 후에 정전 척 플레이트(10)를 흡착 상태로 하여, 플라즈마 처리를 실시할 수 있다.
상기의 플라즈마 처리 방법에 의하면, 온도 상승에 따라 정전 척 플레이트(10) 및 금속 기대(11)가 각각 팽창했다고 해도, 정전 척 플레이트(10)는 금속 기대(11) 상을 이동 가능하기 때문에, 정전 척 플레이트(10)와 금속 기대(11)의 접촉부에 응력이 가해지는 경우는 없다. 따라서, 본 실시형태에 의하면, 웨이퍼(W)의 고온 처리에 있어서 우수한 신뢰성이 얻어진다.
또 본 실시형태에서는, 정전 척 플레이트(10) 상에 포커스 링(5)이 재치되는 구성이기 때문에, 비흡착 상태에 있어서, 포커스 링(5)은 정전 척 플레이트(10)와 함께, 금속 기대(11)에 대하여 이동한다. 따라서, 정전 척 플레이트(10)가 금속 기대(11)에 대하여 이동했다고 해도, 포커스 링(5)과 웨이퍼(W)의 위치 관계가 변동해 버리는 경우는 적다. 웨이퍼(W)와 포커스 링(5)이 적정한 위치에 배치됨으로써, 웨이퍼(W)의 외주부에 있어서의 플라즈마의 치우침을 억제할 수 있다.
본 실시형태에서는, 정전 척 플레이트(10)는, 재치면(2a)과 링 흡착 영역(2d)의 사이에 단차를 갖는다. 링 흡착 영역(2d)의 포커스 링(5)과 대향하는 면은, 재치면(2a)보다 금속 기대(11) 측에 위치한다. 이 구성에 의하면, 웨이퍼(W)보다 두꺼운 포커스 링(5)을 사용하는 경우에, 웨이퍼(W)의 상면과 포커스 링(5)의 상면의 단차를 해소하기 쉬워져, 웨이퍼(W)의 외주부에 있어서의 플라즈마의 치우침을 억제할 수 있다. 또, 상기 단차에 의하여, 포커스 링(5)이 평면 방향으로 움직이기 어려워진다. 정전 척 플레이트(10)가 금속 기대(11)에 대하여 이동하는 경우에서도, 포커스 링(5)과 웨이퍼(W)의 적정한 위치 관계를 유지하기 쉬워진다. 또한, 정전 척 플레이트(10)의 단차에 의하여 포커스 링(5)을 유지 가능한 경우, 정전 척 플레이트(10)는, 링 흡착 영역(2d)에 흡착 전극(6)을 갖지 않는 구성으로 할 수도 있다.
본 실시형태에 있어서, 흡착 전극(6)은, 유전체 기판(2)의 재치면(2a) 측의 표층부에 위치하는 제1 전극부(61)와, 유전체 기판(2)의 금속 기대(11) 측의 표층부에 위치하는 제2 전극부(62)와, 유전체 기판(2)의 내부에 있어서 제1 전극부(61)와 제2 전극부(62)를 접속하는 접속 핀(63)을 갖는다.
이 구성에 의하면, 제1 전극부(61)를 재치면(2a)의 근방에 배치할 수 있고, 또한 제2 전극부(62)를 이면(2b)의 근방에 배치할 수 있기 때문에, 웨이퍼(W) 및 금속 기대(11)로의 흡착력을 높일 수 있다.
한편, 흡착 전극(6)을 2층 구조로 하면, 유전체 기판(2)이 두꺼워져 정전 척 플레이트(10)의 용량이 작아져, 플라즈마를 여기하기 어려워지는 단점이 있다. 이 점, 본 실시형태에서는, 접속 핀(63)에 의하여 제1 전극부(61)와 제2 전극부(62)가 전기적으로 접속되어 있기 때문에, 유전체 기판(2) 중, 제1 전극부(61)와 제2 전극부(62)의 사이에 위치하는 부분이 용량에 영향을 주지 않는다. 따라서, 본 실시형태의 정전 척 플레이트(10)에 의하면, 흡착 전극(6)이 1층 구조인 경우와 동등한 용량이 얻어져, 플라즈마를 용이하게 여기할 수 있다.
본 실시형태의 정전 척 장치(1)는, 정전 척 플레이트(10)의 기대 흡착 영역(2f)에, 정전 척 플레이트(10)의 평면 방향으로 분포하는 복수의 돌기부(22)를 갖는다. 이 구성에 의하면, 정전 척 플레이트(10)의 이면(2b)에도 냉각 가스를 유통시킬 수 있기 때문에, 정전 척 플레이트(10)의 균열성을 높일 수 있다.
본 실시형태에서는, 정전 척 플레이트(10)가 돌기부(22)를 갖는 구성으로 했지만, 금속 기대(11)의 상면(기대 흡착 영역(2f)과 대향하는 면)에, 돌기부(22)와 동등한 돌기부를 갖는 구성이어도 된다. 이 경우에도, 정전 척 플레이트(10)와 금속 기대(11)의 사이에 냉각 가스를 유통시킬 수 있어, 정전 척 플레이트(10) 및 웨이퍼(W)의 균열성을 높일 수 있다.
또한, 본 실시형태에서는, 정전 척 플레이트(10)는, 금속 기대(11)에 대한 흡착 및 탈리가 가능한 구성이지만, 정전 척 플레이트(10)의 이면(2b)의 일부가, 금속 기대(11)에 대하여 고정되어 있는 구조여도 된다. 예를 들면, 정전 척 플레이트(10)가, 이면(2b)의 평면시 중앙부에, 금속 기대(11)의 상면에 고착되는 기대 고착부를 갖는 구성이어도 된다. 고착 방법으로서는, 접착, 나사 고정 등을 이용할 수 있다. 기대 고착부의 위치는, 이면(2b)의 중앙부 이외여도 되고, 이면(2b)의 복수 개소에 마련되어 있어도 된다.
또한, 정전 척 플레이트(10)와 금속 기대(11)의 사이에, 위치 어긋남을 방지하기 위한 감합 구조를 마련해도 된다. 예를 들면, 정전 척 플레이트(10)에 이면(2b)으로부터 상측으로 오목하게 파인 오목부를 마련하고, 금속 기대(11)에는, 상기 오목부에 감합하는 볼록부를 마련하는 구성으로 해도 된다. 감합 구조에 있어서, 상기 오목부 및 볼록부의 측면을 각각 테이퍼면으로 해도 된다. 이 구성에 의하면, 정전 척 플레이트(10)를 금속 기대(11) 상에 재치할 때에, 정전 척 플레이트(10)가 소정의 위치에 안내되기 쉬워져, 금속 기대(11)와의 위치 어긋남이 발생하기 어려워진다.
또, 감합 구조에 있어서, 정전 척 플레이트(10)의 오목부와 금속 기대(11)의 볼록부를 접착하여, 기대 고정부로 해도 된다.
감합 구조에 있어서, 오목부와 볼록부의 위치를 바꿔도 된다. 즉, 금속 기대(11)의 상면에, 하측으로 오목하게 파인 오목부가 마련되어 있고, 정전 척 플레이트(10)에, 금속 기재(11)의 오목부에 감합하는 볼록부가 마련되어 있는 구성으로 해도 된다.
상기의 기대 고착부를 갖는 구성의 경우, 정전 척 플레이트(10)의 이면(2b) 중, 고착 부분 이외의 영역이, 금속 기대(11)에 흡착 가능한 기대 흡착 영역이다. 이와 같은 구성으로 한 경우도, 웨이퍼(W)의 가열 시에, 정전 척 플레이트(10)를 비흡착 상태로 해 둠으로써, 적어도 이면(2b)의 기대 흡착 영역은, 금속 기대(11)에 대하여 상대 이동 가능하기 때문에, 정전 척 플레이트(10)와 금속 기대(11)의 사이에 작용하는 응력을 저감시킬 수 있다. 기대 고착부가 이면(2b)의 중앙부에 위치하는 경우, 기대 흡착 영역이 기대 고착부를 둘러싸기 때문에, 상기 응력의 저감 효과가 얻어지기 쉬워진다.
또 본 실시형태에서는, 포커스 링(5)을 흡착시키는 전극이, 제2 전극부(62)인 경우에 대하여 설명했지만, 다른 구성을 채용해도 된다. 예를 들면, 흡착 전극(6)은, 제1 전극부(61)보다 외주 측에 위치하고, 링 흡착 영역(2d)의 표층부에 위치하는 제3 전극부를 갖는 구성이어도 된다. 제3 전극부는, 제1 전극부(61) 및 제2 전극부(62) 중 적어도 일방과 전기적으로 접속되어 있는 구성으로 해도 되고, 제1 전극부(61) 및 제2 전극부(62)와는 별도 계통의 전원에 접속되는 구성으로 해도 된다.
이 구성에 의하면, 제3 전극부는, 제2 전극부(62)보다 링 흡착 영역(2d)의 표층부의 근처에 배치할 수 있기 때문에, 포커스 링(5)에 대한 흡착력을 높일 수 있다. 또한, 제1 전극부(61)를 링 흡착 영역(2d)까지 연장시켜 제3 전극부를 형성해도 된다. 이 경우, 제1 전극부(61)는, 재치면(2a)과 링 흡착 영역(2d)의 사이의 단차를 따라 굴곡된다.
(변형예)
제1 실시형태의 변형예에 대하여 도 3a 및 도 3b를 참조하여 설명한다.
도 3a는, 변형예의 정전 척 플레이트(10)의 외주부에 있어서의 부분 단면도이다. 도 3b는, 제1 실시형태의 정전 척 플레이트(10)에 있어서 포커스 링(5)이 소모된 상태를 나타내는 부분 단면도이다.
도 3b에 나타내는 바와 같이, 포커스 링(5)이 소모되어 얇아진 경우, 포커스 링(5)의 용량이 상대적으로 커지기 때문에, 웨이퍼(W) 상에 대하여, 포커스 링(5) 상의 플라즈마(P)의 전자 밀도가 상승한다. 소모되어 있지 않은 상태의 포커스 링(5)을 이용하고 있는 경우와 비교하여, 플라즈마의 분포가 불균일해져, 웨이퍼(W)의 외주부에 처리 불균일을 발생시키기 쉬워진다.
따라서, 포커스 링(5)이 소모된 경우에, 도 3a에 나타내는 변형예의 정전 척 플레이트(10)로 교환함으로써, 플라즈마의 분포를 유지하기 쉬워진다.
도 3a에 나타내는 구성의 경우, 변형예의 정전 척 플레이트(10)에서는, 링 흡착 영역(2d)과 겹치는 영역의 이면(2b)에 마련되는 돌기부(22A)가, 재치면(2a)과 겹치는 영역에 마련되는 돌기부(22)보다 큰 직경을 갖는다. 이 구성에 의하면, 정전 척 플레이트(10)의 링 흡착 영역(2d)에 있어서의 유전체의 비율을 크게 할 수 있기 때문에, 소모한 포커스 링(5)을 사용하는 경우에서도, 전체의 용량 변화를 저감시킬 수 있다. 이로써, 플라즈마에 불균일이 발생하는 것을 억제할 수 있다.
링 흡착 영역(2d)과 겹치는 영역의 돌기부(22A)는, 도 3a에 나타내는 대경의 돌기부 이외의 구성이어도 된다. 예를 들면, 돌기부(22A)의 배치 밀도를, 돌기부(22)의 배치 밀도보다 크게 한 구성으로 해도 된다. 보다 구체적으로는, 링 흡착 영역(2d)과 겹치는 영역의 돌기부(22A)에 대하여, 직경은 재치면(2a)과 겹치는 영역의 돌기부(22)의 직경과 동등하게 하는 한편, 돌기부(22A)의 배치 밀도를, 돌기부(22)의 배치 밀도보다 크게 한 구성으로 해도 된다.
또한, 포커스 링(5)의 구성에 따라서는, 링 흡착 영역(2d)과 겹치는 영역의 돌기부(22A)의 직경을, 재치면(2a)과 겹치는 영역의 돌기부(22)의 직경보다 작게 해도 된다. 혹은, 링 흡착 영역(2d)과 겹치는 영역의 돌기부(22A)의 배치 밀도를, 재치면(2a)과 겹치는 영역의 돌기부(22)의 배치 밀도보다 작게 해도 된다. 이와 같은 구성으로 함으로써, 두께가 큰 포커스 링(5)을 사용할 수 있다.
이상에 설명한 변형예의 정전 척 플레이트(10)에서는, 복수의 돌기부(22)의 분포 밀도가, 기대 흡착 영역(2f) 중 재치면(2a)과 평면시에서 겹치는 영역과, 기대 흡착 영역(2f) 중 링 흡착 영역(2d)과 평면시에서 겹치는 영역에서, 서로 상이하다.
이 구성에 의하면, 포커스 링(5)의 두께에 따라 정전 척 플레이트(10)를 변경함으로써, 웨이퍼(W)의 외주부에 있어서 플라즈마 분포가 불균일해지는 것을 억제할 수 있다. 웨이퍼(W)의 외주부에 있어서의 처리 불균일을 저감시킬 수 있다.
또한, 변형예에서는, 정전 척 플레이트(10)가 돌기부(22, 22A)를 갖는 구성으로 했지만, 금속 기대(11)의 상면(기대 흡착 영역(2f)과 대향하는 면)에, 돌기부(22, 22A)와 동등한 돌기부를 갖는 구성이어도 된다.
(제2 실시형태)
도 4는, 제2 실시형태의 정전 척 장치(201)를 구비하는 플라즈마 처리 장치의 단면도이다. 도 4에 있어서, 도 1 내지 도 3과 공통의 부호가 붙은 구성 요소는, 제1 실시형태의 정전 척 장치(1)와 공통의 구성 요소이다.
제2 실시형태의 정전 척 장치(201)는, 단극형의 흡착 전극(206)을 갖는 정전 척 플레이트(210)와, 정전 척 플레이트(210)의 외주부에 배치되는 포커스 링(5)과, 정전 척 플레이트(210)를 하측으로부터 지지하는 금속 기대(11)와, 금속 기대(11)를 지지하는 지지 부재(3)와, 지지 부재(3)의 직경 방향 외측에 위치하는 측면 커버(4)를 구비한다.
흡착 전극(206)은, 유전체 기판(2)의 재치면(2a) 측의 표층부에 위치하는 제1 전극부(261)과, 유전체 기판(2)의 금속 기대(11) 측의 표층부에 위치하는 제2 전극부(262)와, 유전체 기판(2)의 내부에 있어서 제1 전극부(261)와 제2 전극부(262)를 접속하는 복수의 접속 핀(263)을 갖는다.
본 실시형태의 제1 전극부(261) 및 제2 전극부(262)는, 모두 평면시 원 형상이다. 제2 전극부(262)의 직경은, 제1 전극부(261)의 직경보다 크다. 제1 전극부(261)는, 유전체 기판(2)의 재치면(2a)과 평면시에서 겹치는 영역에 배치된다. 제2 전극부(262)는, 제1 전극부(261)의 외주단보다 직경 방향 외측으로 넓어진다. 제2 전극부(262)의 외주부는, 링 흡착 영역(2d)과 평면시에서 겹친다.
접속 핀(263)은, 제1 전극부(261)와 제2 전극부(262)가 평면시에서 겹치는 영역 내의 복수 개소에 배치된다. 접속 핀(263)의 개수 및 배치는, 도 2에 나타낸 제1 실시형태의 접속 핀(63)과 동일하다. 접속 핀(263)의 개수 및 배치는, 흡착 전극(206)의 평면적, 흡착 전극(206)으로 흐르는 전류의 종류(직류 또는 교류), 크기 등에 따라 적절히 변경 가능하다.
정전 척 플레이트(210)는, 제2 전극부(262)의 하면으로부터 하측으로 뻗는 전극 단자(264)를 갖는다. 전극 단자(264)의 하측의 단부는, 유전체 기판(2)의 이면(2b)에 노출된다. 본 실시형태의 경우, 흡착 전극(206)이 단극형이기 때문에, 흡착 전극(206)에는 금속 기대(11)의 급전 단자(13a)만이 접속된다. 급전 단자(13a)의 플런저(15)의 상단은, 정전 척 플레이트(210)의 전극 단자(264)에 접촉한다. 급전 단자(13a)에는, 저항(114)을 개재하여 정전 흡착용의 직류 전원(113)이 접속된다. 본 실시형태의 경우, 흡착 전극(206)은, 직류 전원(113)의 양극 단자에 접속된다.
정전 척 플레이트(210)는, 링 흡착 영역(2d)에 있어서 유전체 기판(2)을 관통하는 복수의 관통 구멍(23)과, 링 흡착 영역(2d)의 상면에 개구하는 홈(24)을 갖는다. 홈(24)은, 평면시에 있어서 링 흡착 영역(2d)을 따라 뻗는 원환 형상이다. 홈(24)의 폭은, 포커스 링(5)의 폭보다 작다. 홈(24)의 상측의 개구는, 링 흡착 영역(2d)에 흡착되는 포커스 링(5)에 의하여 막힌다.
관통 구멍(23)은, 홈(24)의 바닥면과, 유전체 기판(2)의 이면(2b)에 개구한다. 따라서 홈(24)은, 관통 구멍(23)을 개재하여, 유전체 기판(2)의 이면(2b)과 금속 기대(11)의 사이의 공극(25)에 연결된다. 가스 공급관(18) 및 금속 기대(11)의 관통 구멍(11c)을 개재하여 공극(25)에 공급되는 냉각 가스는, 관통 구멍(23)을 통과하여 홈(24) 내에 유입된다. 홈(24)을 갖는 구성에 의하여, 포커스 링(5)의 냉각이 촉진된다.
금속 기대(11)의 하면으로부터 하측으로 뻗는 주급전봉(8)에, 전원 장치(220)가 접속된다. 전원 장치(220)는, 플라즈마 여기용의 고주파 전원(111)과, 정합기(112)와, 바이어스 전압 인가용의 직류 전원(121)과, 저항(122)을 갖는다. 고주파 전원(111)은, 정합기(112)를 개재하여 주급전봉(8)에 접속된다. 직류 전원(121)은, 저항(122)을 개재하여 주급전봉(8)에 접속된다.
이상의 구성을 구비하는 제2 실시형태의 정전 척 장치(201)에서는, 직류 전원(113)으로부터 흡착 전극(6)에 전압을 인가함으로써, 정전 척 플레이트(210)의 재치면(2a)에 웨이퍼(W)를 흡착시켜, 정전 척 플레이트(210)의 이면(2b)을 금속 기대(11)의 상면에 흡착시킬 수 있다.
제2 실시형태의 정전 척 장치(201)에 있어서도, 양면 흡착형의 정전 척 플레이트(210)를 구비함으로써, 웨이퍼(W)를 가열할 때에, 정전 척 플레이트(210)를 비흡착 상태로 하여, 금속 기대(11) 상에서 이동 가능하게 할 수 있다. 이로써, 제1 실시형태와 동일하게, 열응력에 의한 정전 척 장치(201)의 파손을 방지할 수 있다. 따라서 제2 실시형태의 정전 척 장치(201)에 의하면, 웨이퍼(W)의 고온 처리가 가능하다.
제2 실시형태의 정전 척 플레이트(210)는, 2층 구조의 흡착 전극(206)을 갖는다. 제1 전극부(261)와 제2 전극부(262)가, 각각 흡착 대상물의 근처에 배치되기 때문에, 높은 흡착력을 얻을 수 있다.
본 실시형태에 있어서도, 제1 전극부(261)와 제2 전극부(262)가 접속 핀(263)을 개재하여 접속되어 있기 때문에, 비교적 두꺼운 유전체 기판(2)을 이용한 경우에도, 정전 척 플레이트(210)의 실질적인 용량이 커지지 않는다. 따라서 본 실시형태의 정전 척 장치(201)에서는, 고주파 전원(111)으로부터 금속 기대(11)로의 전력 입력에 의하여 용이하게 플라즈마를 여기할 수 있다.
또한, 제2 실시형태의 정전 척 장치(201)에는, 모순을 발생시키지 않는 범위에서, 본 명세서에 기재된 제1 실시형태, 변형예, 및 제3 실시형태의 구성을 적절히 조합할 수 있다.
(제3 실시형태)
도 5는, 제3 실시형태의 정전 척 장치(301)를 구비하는 플라즈마 처리 장치의 단면도이다. 도 5에 있어서, 도 1 내지 도 4와 공통의 부호가 붙은 구성 요소는, 제1 실시형태의 정전 척 장치(1) 또는 제2 실시형태의 정전 척 장치(201)와 공통의 구성 요소이다.
제3 실시형태의 정전 척 장치(301)는, 단극형의 흡착 전극(306)을 갖는 정전 척 플레이트(310)와, 정전 척 플레이트(310)의 외주부에 배치되는 포커스 링(5)과, 정전 척 플레이트(310)를 하측으로부터 지지하는 금속 기대(11)와, 금속 기대(11)를 지지하는 지지 부재(3)와, 지지 부재(3)의 직경 방향 외측에 위치하는 측면 커버(4)를 구비한다.
흡착 전극(306)은, 유전체 기판(2)의 재치면(2a) 측의 표층부에 위치하는 제1 전극부(361)와, 유전체 기판(2)의 금속 기대(11) 측의 표층부에 위치하는 제2 전극부(362)를 갖는다. 본 실시형태의 제1 전극부(361) 및 제2 전극부(362)는, 모두 평면시 원 형상이다. 제2 전극부(362)의 직경은, 제1 전극부(361)의 직경보다 크다. 제1 전극부(361)는, 유전체 기판(2)의 재치면(2a)과 평면시에서 겹치는 영역에 배치된다. 제2 전극부(362)는, 제1 전극부(361)의 외주단보다 직경 방향 외측으로 넓어진다. 제2 전극부(362)의 외주부는, 링 흡착 영역(2d)과 평면시에서 겹친다.
정전 척 플레이트(310)는, 제1 전극부(361)의 하면으로부터 하측으로 뻗는 전극 단자(364a)와, 제2 전극부(362)의 하면으로부터 하측으로 뻗는 전극 단자(364b)를 갖는다. 전극 단자(364a, 364b)의 하측의 단부는, 각각 유전체 기판(2)의 이면(2b)에 노출된다. 전극 단자(364a)는, 금속 기대(11)의 상면으로부터 돌출되는 급전 단자(13a)의 플런저(15)와 접촉한다. 전극 단자(364b)는, 금속 기대(11)의 상면으로부터 돌출되는 급전 단자(13b)의 플런저(15)와 접촉한다.
급전 단자(13a)에는, 저항(124)을 개재하여 정전 흡착용의 직류 전원(123)이 접속된다. 본 실시형태의 경우, 급전 단자(13a)는, 직류 전원(123)의 양극 단자와 전기적으로 접속된다.
급전 단자(13b)에는, 저항(126)을 개재하여 정전 흡착용의 직류 전원(125)이 접속된다. 본 실시형태의 경우, 급전 단자(13b)는, 직류 전원(125)의 양극 단자와 전기적으로 접속된다.
금속 기대(11)의 하면으로부터 하측으로 뻗는 주급전봉(8)에, 전원 장치(320)가 접속된다. 전원 장치(320)는, 플라즈마 여기용의 고주파 전원(111)과, 정합기(112)와, 바이어스 전압 인가용의 직류 전원(121)과, 저항(122)을 갖는다. 고주파 전원(111)은, 정합기(112)를 개재하여 주급전봉(8)에 접속된다. 직류 전원(121)은, 저항(122)을 개재하여 주급전봉(8)에 접속된다.
이상의 구성을 구비하는 제3 실시형태의 정전 척 장치(201)에서는, 직류 전원(123)으로부터 제1 전극부(361)에 전압을 인가함으로써, 정전 척 플레이트(310)의 재치면(2a)에 웨이퍼(W)를 흡착시킬 수 있다. 또, 직류 전원(125)으로부터 제2 전극부(362)에 전압을 인가함으로써, 정전 척 플레이트(310)의 이면(2b)을 금속 기대(11)의 상면에 흡착시킬 수 있다.
제3 실시형태의 정전 척 장치(301)에 있어서도, 양면 흡착형의 정전 척 플레이트(310)를 구비함으로써, 웨이퍼(W)를 가열할 때에, 정전 척 플레이트(310)를 비흡착 상태로 하여, 금속 기대(11) 상에서 이동 가능하게 할 수 있다. 이로써, 제1 실시형태와 동일하게, 열응력에 의한 정전 척 장치(301)의 파손을 방지할 수 있다. 따라서 제3 실시형태의 정전 척 장치(301)에 의하면, 웨이퍼(W)의 고온 처리가 가능하다.
제3 실시형태의 정전 척 플레이트(310)는, 2층 구조의 흡착 전극(306)을 갖는다. 제1 전극부(361)와 제2 전극부(362)가, 각각 흡착 대상물의 근처에 배치되기 때문에, 높은 흡착력을 얻을 수 있다.
본 실시형태에서는, 제1 전극부(361)와 제2 전극부(362)가, 서로 상이한 직류 전원(123, 125)에 접속되어 있다. 이 구성에 의하면, 웨이퍼(W)를 흡착시키는 제1 전극부(361)의 전위와, 금속 기대(11) 및 포커스 링(5)을 흡착시키는 제2 전극부(362)의 전위를, 각각 적절한 전위로 조정하기 쉬워진다. 흡착 불량이나 가열 불량을 발생시키기 어려워져, 플라즈마 처리의 수율 향상을 도모할 수 있다.
또한, 제3 실시형태의 정전 척 장치(301)에는, 모순을 발생시키지 않는 범위에서, 본 명세서에 기재된 제1 실시형태, 변형예, 및 제2 실시형태의 구성을 적절히 조합할 수 있다.
본 발명은, 고온 사용 시의 신뢰성이 우수한 웨이퍼 지지 장치나 정전 척 장치를 제공할 수 있다. 본 발명은, 양면 척 가능한 정전 척 플레이트를 제공할 수 있다.
1, 201, 301…정전 척 장치
2…유전체 기판
2a…재치면
2b…이면
2c…측단면
2d…링 흡착 영역
2e…가스 구멍
2f…기대 흡착 영역
3…통 형상의 지지 부재
3b…외주면
4…측면 커버
4a…상단부
4b…절결부
4c…상측의 단면
5…포커스 링
6, 206, 306…흡착 전극
8…주급전봉
9…히터 엘리먼트
10, 210, 310…정전 척 플레이트
11…금속 기대
11a, 11b…단자 설치 구멍
11c…관통 구멍
13a, 13b…급전 단자
14…절연관
15…플런저
16…코일 스프링
17…판
18…가스 공급관
21, 22, 22A…돌기부
23…관통 구멍
24…홈
25…공극
61, 261, 361…제1 전극부
62, 262, 362…제2 전극부
63, 263…접속 핀
64, 264, 364, 364a, 364b…전극 단자
100…플라즈마 처리 장치
101…진공 용기
102…바닥벽
102a…개구부
102b…배기구
103…통 형상의 측벽
104…정벽
110…전원 장치
111…고주파 전원
112…정합기
113…직류 전원
114, 115, 116, 117, 118, 122, 124, 126…저항
121, 123, 125…직류 전원
210…정전 척 플레이트
220…전원 장치
P…플라즈마
W…웨이퍼

Claims (16)

  1. 웨이퍼가 재치되는 재치면을 갖는 유전체 기판과, 상기 유전체 기판의 내부에 위치하는 흡착 전극을 갖는 정전 척 플레이트와,
    상기 재치면과 반대의 이면 측으로부터 상기 정전 척 플레이트를 지지하는 금속 기대와,
    상기 정전 척 플레이트의 외주부에 설치되며, 상기 재치면을 둘러싸는 포커스 링을 구비하는 정전 척 장치로서,
    상기 정전 척 플레이트는, 상기 재치면과 동일한 측의 면에, 상기 포커스 링과 흡착되는 링 흡착 영역을 가짐과 함께, 상기 재치면과 반대 측에 있는 이면에, 상기 금속 기대와 흡착되는 기대 흡착 영역을 갖는, 정전 척 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 정전 척 플레이트의 상기 기대 흡착 영역, 및 상기 금속 기대의 상기 기대 흡착 영역과 대향하는 면 중 어느 일방 또는 양방에, 정전 척 플레이트의 평면 방향으로 분포하는 복수의 돌기부를 갖는, 정전 척 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 복수의 돌기부의 분포 밀도가, 상기 기대 흡착 영역 중, 상기 재치면과 평면시에서 겹치는 영역과, 상기 링 흡착 영역과 평면시에서 겹치는 영역에서, 서로 상이한, 정전 척 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 흡착 전극은,
    상기 유전체 기판의 상기 재치면 측의 표층부에 위치하는 제1 전극부와,
    상기 유전체 기판의 상기 금속 기대 측의 표층부에 위치하는 제2 전극부와,
    상기 유전체 기판의 내부에 있어서 상기 제1 전극부와 상기 제2 전극부를 접속하는 접속 핀을 갖는, 정전 척 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 흡착 전극은, 상기 제1 전극부보다 외주 측에 위치하고, 상기 링 흡착 영역의 표층부에 위치하는 제3 전극부를 갖는, 정전 척 장치.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 정전 척 플레이트는, 상기 재치면과 상기 링 흡착 영역의 사이에 단차를 갖고, 상기 링 흡착 영역의 상기 포커스 링과 대향하는 면은, 상기 재치면과 비교하여, 상기 금속 기대에 가까운 위치에 있는, 정전 척 장치.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 정전 척 플레이트는, 평면시에서 상기 이면의 중앙부에, 상기 금속 기대에 고착되는 기대 고착부를 갖고,
    상기 기대 흡착 영역은, 상기 기대 고착부를 둘러싸고 배치되는, 정전 척 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 정전 척 플레이트가, 양면 흡착형의 정전 척 플레이트인, 정전 척 장치.
  9. 제 2 항에 있어서,
    상기 정전 척 플레이트의 상기 기대 흡착 영역, 및 상기 금속 기대의 상기 기대 흡착 영역과 대향하는 면의 양방에, 정전 척 플레이트의 평면 방향으로 분포하는 복수의 돌기부를 갖는, 정전 척 장치.
  10. 제 3 항에 있어서,
    상기 기대 흡착 영역 중, 상기 링 흡착 영역과 평면시에서 겹치는 영역의 돌기부의 직경이, 상기 재치면과 평면시에서 겹치는 영역의 돌기부의 돌기부의 직경보다 큰, 정전 척 장치.
  11. 제 3 항에 있어서,
    상기 기대 흡착 영역 중, 상기 링 흡착 영역과 평면시에서 겹치는 영역의 돌기부의 배치 밀도가, 상기 재치면과 평면시에서 겹치는 영역의 돌기부의 돌기부의 배치 밀도보다 큰, 정전 척 장치.
  12. 제 3 항에 있어서,
    상기 기대 흡착 영역 중, 상기 링 흡착 영역과 평면시에서 겹치는 영역의 돌기부의 직경이, 상기 재치면과 평면시에서 겹치는 영역의 돌기부의 돌기부의 직경보다 작은, 정전 척 장치.
  13. 제 3 항에 있어서,
    상기 기대 흡착 영역 중, 상기 링 흡착 영역과 평면시에서 겹치는 영역의 돌기부의 배치 밀도가, 상기 재치면과 평면시에서 겹치는 영역의 돌기부의 돌기부의 배치 밀도보다 작은, 정전 척 장치.
  14. 제 4 항에 있어서,
    상기 제1 전극부는, 평면시에서 반원 형상의 2매의, 전체적으로 원 형상의, 쌍극형 전극이고,
    상기 제2 전극부는, 평면시에서 반원 형상의 2매의, 전체적으로 원 형상의, 쌍극형 전극이며,
    상기 제2 전극부의 평면적은, 상기 제1 전극부의 평면적보다 크고,
    상기 제1 전극부는, 평면시에서 상기 재치면과 겹치며,
    상기 제2 전극부는, 평면시에서 상기 재치면 및 상기 링 흡착 영역과 겹치는, 정전 척 장치.
  15. 제 4 항에 있어서,
    상기 제1 전극부는, 원 형상의 전극이고,
    상기 제2 전극부는, 원 형상의 전극이며,
    상기 제2 전극부의 평면적은, 상기 제1 전극부의 평면적보다 크고,
    상기 제1 전극부는, 평면시에서 상기 재치면과 겹치며,
    상기 제2 전극부는, 평면시에서 상기 재치면 및 상기 링 흡착 영역과 겹치는, 정전 척 장치.
  16. 제 4 항에 있어서,
    상기 정전 척 플레이트는, 상기 제1 전극부 및 상기 제2 전극부의 하면으로부터 하측으로 각각 뻗는 전극 단자를 갖고,
    상기 금속 기대가, 상기 제1 전극부에 상기 전극 단자를 개재하여 급전하는 급전 단자와, 상기 제2 전극부에 상기 전극 단자를 개재하여 급전하는 급전 단자를 가지며,
    상기 급전 단자는, 원통 형상의 절연관과, 상기 절연관 내에 상하 이동 가능하게 설치되는 플런저와, 상기 플런저에 대하여 상향의 탄성력을 부여하는 코일 스프링과, 상기 절연관의 하측의 개구를 막고, 상기 코일 스프링을 하측으로부터 지지하는 수용판을 갖는, 정전 척 장치.
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