KR100256995B1 - 정전 척 - Google Patents

Abstract

피처리물을 흡착하기 위한 정전 척에서, 고온 영역에서도 절연막에 있어서의 누출 전류를 감소시키고, 동시에 피처리물의 흡착력을 충분히 높게 유지할 수 있도록 하는 것이다. 정전 척은 기체(18)와, 절연성 유전층(40)과, 기체와 절연성 유전층 사이에 형성되어 있는 전극(9)을 구비하고 있다. 전극(9) 상에 절연성 유전층(40)을 개재시켜 피처리물(41)을 흡착하도록 구성되어 있으며, 절연성 유전층(40)의 평균 두께(q)가 0.5㎜ 이상 5.0㎜ 이하이다. 또한, 절연성 유전층의 흡착면(18a)에 개구되는 가스 도입공(42)이 적어도 절연성 유전층에 형성되어 있고, 흡착면(18a) 측에 가스 분산용 요부(24A)가 형성되어 있으며, 가스 분산용 요부(24A)의 깊이가 100㎛ 이상, 5.0㎜ 이하이다.

Description

정전 척

본 발명은 정전 척에 관한 것이다. 현재, 반도체 웨이퍼의 반송, 노광, CVD, 스퍼터링 등의 성막 프로세스, 미세 가공, 세정, 에칭, 다이싱 등의 공정에 있어서, 반도체 웨이퍼를 흡착하고, 유지하기 위해, 정전 척이 사용되고 있다, 특공평5-87177호 공보에서는, 제1 절연층, 제1 접착층, 전극층, 제2 접착층 및 제2 절연층을 순차적으로 적층하고, 막 두께 30 내지 400㎛의 적층체를 작성하고, 이 적층체를 금속 기판에 대하여 접착하는 것으로, 정전 척을 작성하고 있다. 전극층과 피처리물 사이에 제1 절연층이 위치되며, 이 절연층의 두께는, 5 내지 75㎛로 하는 것이 바람직하고, 인가 전압에 견딜 수 있는 한 절연층을 얇게 하는 것을 지향한다. 이것은, 절연성 유전층의 두께가 작고 , 얇은 정전 척이 흡착력이 높다는 이론에 따른 것이다.

이 점에 대하여 다시 설명하면, 정전 흡착력(쿨롱력)은, 이 힘이 움직이는 물체의 거리의 2승에 반비례한다. 정전 척에 있어서는, 절연성 유전층의 두께가 커지면, 이에 비례하여 전극과 피처리물과의 간격에 커지게 된다. 이에 따라, 절연성 유전층 두께의 2승에 반비례하고, 정전 흡착력이 감소된다. 이 때문에, 가능한 한 절연막을 얇게 하여, 정전 흡착력을 증대시킬 필요가 있다.

특개평 2-160444호 공보에서는, 전극과 절연막으로 이루어지는 적층 구조를, 기체 상에 2층 이상 형성하고 있으며, 각각의 절연막의 절연 저항을 서로 다르게 하여, 각각의 전극에 대한 인가 전압을, 선택적으로 제어 가능하게 하고 있다.

이 때, 각각의 절연막의 두께는, 300㎛ 정도가 적당하다고 기재되어 있다. 왜냐하면, 상술한 바와 같이 정전 흡착력을 증대시키기 위해서는 절연막을 얇게 할 필요가 있지만, 높은 전압을 인가하여도 절연파괴가 발생하지 않도록 하기 위해서는 어느 정도의 두께를 필요로 하기 때문에, 이 상반하는 조건에 따라 수십 ㎛에서 300㎛ 정도의 두께가 적당하였다. 또, 특개평 2-160444호 공보에 기재되어 있는 바와 같이, 온도가 상승함에 따라, 절연막의 체적 저항이 저하되어 가기 때문에, 온도가 상승하면, 절연막에 있어서의 누출 전류가 증대하고, 반도체 웨이퍼의 이미 성막(成膜)된 반도체 막을 파괴한다고 하는 문제를 발생하였다.

또한, 실개평 2-120831호 공보에 의하면, 반도체 웨이퍼의 재치면(載置面)에 홈을 형성하고, 이 홈 내로 헬륨 가스를 공급하는 것이 개시되어 있다. 즉, 반도체 웨이퍼 등의 피처리 기판은, 그 프로세스의 목적에 따라, 가열 또는 냉각할 필요가 있다. 그렇게 하기 위해서는, 정전 척의 기판의 하측에 가열원과 냉각원을 설치하고, 이들과 기판 사이에서 열의 수수(授受)를 행하게 할 필요가 있다. 이 때, 반도체 웨이퍼와 정전 척의 흡착면 사이는. 단지 접촉할 뿐이기 때문에, 반도체 제조 장체의 진공 체임버 내에서는, 전극 단열 상태이다. 즉, 대류에 의한 열전도가 없기 때문에, 열 전달이 극히 낮다. 이 때문에, 상술한 바와 같이 홈 내로 헬륨 가스를 충만 시키고, 이 헬륨 가스를 통하여 반도체 웨이퍼와 흡착면 사이에서 열의 전달을 양호하게 행하도록 하고 있다.

그러나, 예를 들면, 반도체 웨이퍼를 정전 척에 의해 흡착하고 처리할 때에는, 정전 척이 폭 넓은 온도범위에서 사용된다. 상술한 바와 같이, 수십 ㎛ 내지 300㎛ 정도 두께의 절연막을 사용하고 있다면, 예를 들면, 상온에서는 극히 높은 흡착력을 얻을 수 있는 경우에도, 300℃를 넘으면, 절연막에 있어서의 누출 전류가 현저히 증대하고, 반도체 웨이퍼에서 이미 성막된 반도체 막을 파괴하는 것이 있음을 알았다. 이 때문에, 고온 영역에서 정전 척을 사용하기 위해서는, 특개평 2-160444호에 기재되어 있는 바와 같은 특정한 구성을 채용할 필요가 있었지만, 이는 구성에 극히 복잡하며, 상기의 문제점에 대하여 직접적으로 해결할 수 있는 것은 아니다.

또한, 고온에서도 높은 체적 저항률을 유지하는 재료를 선정하거나, 개발하는 것도 생각할 수 있다. 그러나, 체적 저항률이 높은 플라스틱 계의 재료는, 일반적으로 내열성이 낮고, 고온 영역에서는 원래 사용이 어렵다, 내열성이 높은 세라믹의 대부분은, 고온 영역에서는 체적 저항률이 감소된다. 게다가, 정전 척의 기재는, 이외에 기계적 강도 등 다른 조건을 만족하지 않으면 안되며, 이와 같은 재료의 개발과 선정은 일반적으로 곤란하다. 실개평 2-120831호 공보에서도, 이것과 동일한 문제점이 있다.

특히, 본 발명자는, 여러 가지 세라믹 재료에 의해, 수십 ㎛ 내지 300㎛ 정도의 두께의 절연성 유전층을 형성하고, 이 흡착력 및 누출 전류에 대하여 검토했다. 일반적으로, 충분히 높은 흡착력을 얻기 위해서는, 사용 온도 범위에서 1×10¹³Ω·㎝ 이하의 체적 저항률을 가질 필요가 있다.

예를 들면, 상온에서의 제적 저항률이 1×10¹¹내지 1×10¹³Ω·㎝인 절연성 유전층을 갖는 정전 척의 경우에는, 상온 내지 200℃에서는 높은 흡착력을 갖고 있지만, 200℃ 이상이 되면, 누출 전류가 현저히 상승하고, 반도체 웨이퍼에 손상을 줄수 있음을 알았다. 상온에서의 체적 저항률이 1×10¹⁴내지 1×10¹⁶Ω·㎝인 절연성 유전층을 가지는 정전 척에서, 100 내지 500℃의 온도 범위에서는 높은 흡착력을 가지지만, 500℃ 이상이 되면, 누출 전류가 현저히 상승하고, 반도체 웨이퍼에 손상을 줄 수 있음을 알았다. 상온에서의 체적 저항률이 1×10⁹내지 1×10¹⁰Ω·㎝인 절연성 유전층을 갖는 정전 척에서, -20 내지 100℃의 온도 범위에서는 높은 흡착력을 가지고있지만, 100℃ 이상이 되면, 누출 전류가 현저히 상승하고, 반도체 웨이퍼에 손상을 줄 수 있음을 알았다.

이와 같이, 종래의 세라믹 정전 척은, 어느 것도 최적 온도 범위에 있어서는, 충분히 높은 흡착력을 갖고 있지만, 그 사용 온도가 상승하고, 세라믹 절연성 유전층의 체적 저항률이 10⁹Ω·㎝ 이하가 되면 누출 전류가 현저하게 상승하는 것이 판명되었다. 이 때문에 종래의 정전 척은 특히 반도체 웨이퍼를 척하여 여러 가지 처리를 행하는 용도와 같이, 사용 온도 범위가 넓은 용도에서는 문제가 있음을 알았다.

또, 실개평 2-120831호 공보에서는 반도체 웨이퍼와 정전 척과의 열 전달을, 흡착면에서 평면적으로 봐서 균일하게 행할 필요가 있다. 왜냐하면, 홈 내에 헬륨 가스가 충만한 부분과 충만하지 않은 부분 사이에는, 비록 정전 척의 흡착면의 온도가 동일할 지라도, 반도체 웨이퍼 면내에 현저한 온도차가 발생하고, 이 때문에 반도체 막의 막질에 차이가 생기고, 제조 단계에서 불량품의 원인이 되기 때문이다. 이 때문에 홈 내의 각 부분에서, 헬륨 가스의 압력을 일정하게 유지할 필요가 있다.

그러나, 실제의 정전 척에서, 헬륨 가스의 공급 개소는 한정되어 있고, 각 공급구의 위치도 떨어져 있기 때문에, 헬륨 가스의 배출구로부터 떨어짐에 따라 가스의 압력이 급격하게 저하된다. 특히, 상기한 바와 같이 절연성 유전층의 두께는, 수십 내지 300㎛ 정도밖에 되지 않으며, 특히 필요한 절연파괴 강도를 유지하기 위해 최저한 필요한 두께밖에 보통은 가지고 있지 않다. 그리고, 이 절연 파괴 강도는, 절연성 유전층의 두께가 최소인 부분의 값이 된다.이들과 같은 이유에서, 홈의 깊이는 수㎛ 내지 수십㎛로 할 수밖에 없다. 그러나, 수㎛ 내지 수십㎛ 정도 깊이의 홈에서는, 가스의 확산에 대한 저항이 크고, 충분히 가스가 확산되지 않기 때문에, 홈내에서 현저한 압력 차가 발생하고, 그 결과, 반도체 웨이퍼 내에 온도차가 생기고, 성막된 막질이 불균일하게 됨을 알았다. 이와 동시에, 홈의 깊이를 크게 함에 따라, 이 부분과 전극 사이에서의 절연 파괴의 가능성도 크게 된다는 이율배반이 있었다.

본 발명의 과제는, 피처리물을 흡착하기 위한 정전 척에서, 절연성 유전층의 체적 저항률이 저하되는 온도 영역에서 정전 척을 사용하는 경우에서도, 절연막에 있어서의 누출 전류를 감소시켜, 이것에 의한 피처리물에 대한 악영향을 방지할 수 있도록 하는 것이며, 이와 동시에, 피처리물의 흡착력을 충분히 크게 유지할 수 있도록 하는 것이다.

또, 본 발명의 과제는, 피처리물을 흡착하기 위한 정전 척에서, 정전 척의 절연성 유전층의 흡착면에 개구하는 가스 도입공을 설치하고, 이 흡착면측의 홈 등에 가스를 공급한 경우, 이 홈 등의 내부에 있어서의 가스 압력 차를 감소시키는 것에 의해, 피처리물의 각 부분과 흡착면 사이의 열 전달을 균일화할 수 있도록 하는 것이다. 또한, 이와 동시에, 이 홈 등과 전극 사이에서의 절연 파괴 가능성을, 가능한 작게 하는 것이다.

도 1은 발명의 실시예에 관한 정전 척의 일부분을 개략적으로 나타낸 단면도이다.

도 2는 본 발명의 그 밖의 실시예에 관한 정전 척을 개략적으로 나타낸 단면도이다.

도 3은 도 2의 정전 척의 전극 및 그 주면을 나타내는 파단(破斷) 사시도이다.

도 4는 전극으로 적합한 망상전극을 나타내는 사시도이다.

도 5는 (a)는 전극으로서 적합한 펀칭 메탈(14)을 나타내는 사시도이다. (b)는 전극으로서 사용할 수 있는 원형의 박판(15)을 나타내는 사시도이다. (c)는 전극으로서 사용할 수 있는 박판(16)을 나타내는 평면도이다.

도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 관한 정전 척을 개략적으로 나타낸, 단면도이다.

도 7은 도 6의 정전 척을 개략저으로 나타내는 평면도이다.

도 8은 절연성 유전층의 표면 조도 Rmax, 절연성 유전층으로 인가되는 전압과 정전 척의 흡착력과의 관계를 나타내는 그래프이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1, 18 : 기체 1a, 18a : 흡착면

4, 32, 40 : 절연성 유전층 7 : 정전 척 전원

9, 33 : 정전 척 전극 10 : 정전 척 단자

21 : 전력 공급용 케이블 22 : 가스 공급관

24A, 24B : 가스 분산용 요부

26 : 원형의 작은 돌기 27, 29 : 대상부

B, C, D, E : 가스의 흐름

s : 가스 분산용 요부의 저면과 전극의 간격

t : 가스 분산용 요부의 깊이

q : 절연성 유전층의 평균 두께

본 발명에 관한 정전 척은, 피처리물을 흡착하기 위한 것이며, 기체와, 절연성 유전층과, 기체와 절연성 유전층 사이에 형성되어 있는 전극을 구비하고 있으며, 전극 상에 절연성 유전층을 개재시켜 피처리물을 흡착하도록 구성되어 있으며, 절연성 유전층의 평균 두께가 0.5㎜ 이상, 5.0㎜ 이하인 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명에 관한 정전 척은, 피처리물을 흡착하기 위한 것이며, 기체와, 절연성 유전층과, 기체와 절연성 유전층 사이에 형성되어 있는 전극을 구비하고 있으며, 전극 상에 절연성 유전층을 개재시켜 피처리물을 흡착하도록 구성되어 있으며, 절연성 유전층의 흡착면에 개구하는 가스 도입공이 적어도 절연성 유전층에 형성되어 있으며, 이 절연성 유전층의 흡착면측에 가스 분산용 요부가 형성되어 있으며, 이 가스 분산용 요부의 길이가 100㎛ 이상 5.0㎜ 이하인 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은, 이와 동일한 정전 척에 있어서, 절연성 유전층의 흡착면에 개구하는 가스 도입공이 적어도 절연성 유전층에 형성되어 있고, 이 절연성 유전층의 흡착면측에 가스 분산용 요부가 형성되어 있으며, 이 가스 분산용 요부의 저면과 전극과의 간격이 500㎛ 이상, 5.0㎜ 이하인 것을 특징으로 하는 정전 척에 관한 것이다.

본 발명자는, 절연성 세라믹으로 이루어진 기재를 구비한 정전 척에 의해, 진공 조건하에서 여러 가지 온도 영역에서, 누출 전류를 감소시켜, 흡착력을 향상시키는 연구에 몰두했다. 이 과정에서, 절연성 유전층의 두께를 500㎛ 이상으로 두껍게 하는 것에 의해, 누출 전류를 낮게 억제할 수 있음을 발견했다. 이는 종래의 정전 척의 절연성 유전층 두께의 약 10배이므로, 동일한 재료를 사용한 경우에는, 누출 전류의 양을 약 10분의 1로 감소시킬 수 있다.

게다가, 이와 동시에, 절연성 유전층의 두께를 500㎛ 이상으로 크게 하여도, 반도체 웨이퍼의 흡착력은 현저하게 감소되지 않으면서, 반도체 웨이퍼를 흡착하기에는 충분한 흡착력을 확보할 수 있음을 발견하고, 본 발명에 도달했다.

즉, 종래에는 절연성 유전층의 두께를 두껍게 하면, 이 두께의 2승에 반비례하여 흡착력이 감소되어 가기 때문에, 이와 같이 두께가 큰 절연성 유전층을 갖는 정전 척을 사용할 수 없다고 여겨져 왔다.

절연성을 유전층의 체적 저항률이 낮은 정전 척을 이용하면, 전압을 인가했을 때, 전극에서 전하가 이동하고, 유전층의 표면에 나타나며, 반도체 웨이퍼와의 사이에 강한 정전력을 발생시킨다는 구조가 있다고 한다. 그러나, 절연성 유전층의 두께가 흡착력과의 관계는, 지금까지 정식화되어 있지 않고, 예견할 수 없었다. 따라서, 종래 이론과 맞추어, 절연성 유전층의 두께가 종래보다도 극히 큰 정전 척은 검토되지 않았다.

그러나, 본 발명자는, 실제로는, 500㎛ 내지 5.0㎜ 범위 내 두께의 절연성 유전층을 갖는 정전 척에 의해, 상기와 같이 절연성 유전층의 체적 저항률이 저하되는 온도 영역에서, 충분히 높은 흡착력을 얻을 수 있음을 발견하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다. 더두나, 이것에 의해 누출 전류는 현저히 감소하고, 피흡착물에 대하여 손상을 줄 가능성은 없어졌다.

구체적으로는, 상온에서의 체적 저항률이 1×10¹¹내지 1×10¹³Ω·㎝인 절연성 유전층을 갖는 정전 척의 경우에는, 상온 내지 200℃에서는 높은 흡착력을 가지고 있으며, 200℃ 이상에서도, 반도체 웨이퍼를 안정되게 흡착할 수 있으며, 반도체 웨이퍼와 흡착면 사이에 10 내지 20 torr의 압력 가스를 통상과 같이 흘려도, 반도체 웨이퍼가 탈착하지 않음을 발견했다.

상온에서의 체적 저항률이 1×10¹⁴Ω·㎝ 내지 1×10¹⁶Ω·㎝ 인 절연성 유전층을 갖는 정전 척에 있어서도, 500℃ 이상에서도 동일한 결과를 얻을 수 있음을 알았다. 또, 상온에서의 체적 저항률이 1×10⁹Ω·㎝ 내지 1×10¹⁰Ω·㎝ 인 절연성 유전층을 갖는 정전 척에 있어서도, 100℃ 이상에서도 동일한 결과를 얻을 수 있음을 알았다.

이와 같이, 종래 당업자가 생각지 못했던 두께의 절연성 유전층을 갖는 정전 척에서도, 양호한 흡착력을 얻을 수 있으며, 이와 동시에 누출 전류를 현저히 감소시킬 수 있음을 확인했다.

또한, 특히, 정전 척이 반도체 제조 장치에 사용된 경우에는, 에칭 가스와 클리닝 가스등으로서 할로겐계 부식성 가스에 노출된다. 또한, 스퍼터, CVD, 에칭 등의 과정에서는, 플라즈마에 노출된다. 절연성 유전층이 세라믹이라도, 할로겐계 부식성 가스에 노출되면, 표면에 반응물이 생성되고, 또한, 플라즈마에 노출되면, 장시간 사용 중에, 반응물 층의 어느 곳을 기점으로 하여, 절연 파괴 등이 발생하는 경우가 있다. 이러한 내부식성, 내플라즈마성이라는 점에서도, 절연성 유전층의 두께를 500㎛ 이상으로 하는 것에 의해, 절연 파괴를 확실히 방지할 수 있게 되었다.

본 발명에서는, 절연성 유전층의 두께를 1.0㎜ 이상으로 하는 것에 의해, 누출 전류가 한층 현저하게 감소되고, 절연성 유전층의 두께를 3.0㎜ 이하로 하는 것에 의해, 상기 흡착력은 한층 높아진다.

또한, 본 발명의 정전 척에서는 절연성 유전층의 최대 조도 Rmax를 3㎛ 이하로 하는 것이 바람직하고, 이에 따라 특히 흡착력이 증대했다. 절연성 유전층의 최대 조도 Rmax가 4㎛ 이상이면, 절연성 유전층에 인가되는 전압을 상승시켜도 흡착력의 향상은 거의 볼 수 없음에 대해 최대 조도 Rmax가 3㎛ 이하이면 흡착력이 현저하게 향상될 뿐 아니라 절연성 유전층에로 인가되는 전압의 증대에 대해서도 흡착력이 예민하게 반응함을 알았다.

또한, 절연성 유전층의 평균 기공 지름을 5㎛ 이하로 하는 것에 의해, 그 최대 조도 Rmax를 3㎛ 이하로 제어할 수 있고, 평균 기공 지름이 5㎛를 넘으면, 아무리 정밀 연마 가공을 행하여도, 절연성 유전층의 최대 조도 Rmax를 3㎛로 할 수 없었다.

또, 절연성 유전층의 기공율은 3% 이하로 하는 것에 바람직하였다, 왜냐하면, 절연성 유전층의 두께를 본원 발명의 범위 내로 하고, 또한 최대 조도 Rmax를 3㎛ 이하로 한 경우에, 기공율을 3% 이하로 하는 것에 의해, 역시 흡착력이 가장 향상됨을 알 수 있었기 때문이다. 기공율을 3%를 넘으면, 아무리 절연성 유전층의 두께 및 Rmax를 상술 범위 내로 제어하더라도, 흡착력의 향상은 현저하게 되지 않았다.

본 발명의 정전 척에서는, 절연성 유전층의 최적 저항률이 1×10¹³Ω·㎝ 이하의 범위 내에서 높은 흡착력을 얻을 수 있고, 양호하게 사용할 수 있다. 특히 상술한 바와 같이 절연성 유전층의 최적 저항률이 1×10⁹Ω·㎝ 이하, 1×10⁷Ω·㎝ 이상의 범위 내에서도, 충분히 높은 흡착력을 얻을 수 있음과 동시에, 누출 전류를 현저하게 감소시킬 수 있다.

또한, 절연성 유전층의 최적 저항률은, 뉴출 전류의 감소라는 점에서는 1×10⁸Ω·㎝ 이상으로 하는 것이 한층 바람직하다. 그러나, 8 인치 웨이퍼로 10㎃ 정도까지의 누출 젼류가 허용되는 경우에는, 절연성 유전층의 최적 저항율이 1×10^-7Ω·㎝ 내지 1×10⁸Ω·㎝인 경우도, 본 발명에 따라 양호한 결과를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명의 정전 척에서는, 상기한 바와 같이 절연성 유전층의 흡착면에 가스를 분산시키기 위한 홈을 형성하는 경우, 이 요부의 깊이를 100㎛ 이상으로 하는 것에 의해, 가스 분산용 요부 내에 있어서 가스를 균일하게 분산, 확산시켜, 반도체 웨이퍼 등의 피처리물에 있어서 온도를 균일하게 할 수 있다. 또, 상술한 바와 같이 절연성 유전층의 두께가 5.0㎜를 넘으면 흡착력의 저하가 생기기 때문에, 가스 분산용 요부의 두게를 5.0㎜ 이하로 하는 것이 바람직하다.

여기서, 본 발명을 도1에 도시한 바와 같이 태양의 정전 척에 대해서 적용할 수 있다. 기체(31) 상에 전극(33)이 형성되어 있고, 전극(33) 상에 절연성 유전층(32)이 적층되어 있다. 절연성 유전층(32)의 표면 측에 가스 분산용 요부(34)가 개구되어 있고, 가스 분산용 요부(34)에 대하여 가스 도입공(35)이 연통되어 있으며, 가스 도입공(35)이 기체(31)의 표면 측으로 개구되어, 도시하지 않은 가스 공급 장치에 연결되어 있다. 가스 도입공(35)으로부터 화살표 E와 같이 가스를 흘리고, 가스 분산용 요부(34)내로 분산시킨다.

가스 분산용 요부(34)의 흡착면에서 본 깊이 t는, 전극(33)의 흡착면에서 본 깊이 g 보다도 크고, 이 결과 가스 분산용 요부(34)의 영역을 피하도록 전극(33)이 형성되어, 기재 중에 매설되어 있다. 이 때, 가스 분산용 요부(34)가 존재하는 영역 내에서는 전극(33)을 삭제하고, 또한 전극(33)의 주연(周緣)부분이 가스 분산용 요부에 대하여 노출되지 않도록, 전극(33)을 기재 중에 매설한다. 이 때, 전극(33)의 주연 부분과 가스 분산용 요부(34)의 간격(1)은, 절연 파괴를 방지하기 위하여, 1㎜ 정도의 크기를 갖지 않으면 안된다. 이 때문에, 전극(33)의 가스 분산용 요부(34) 및 그 주변을 포함하는 넓은 영역에 존재하지 않게 되어, 이 부분에서 흡착력은 전혀 얻어지지 않게 된다.

따라서, 바람직하게는, 가스 분산용 요부의 아래에도 전극이 존재하도록 한다. 이것에 의해, 흡착면의 전체에 걸쳐, 가스 분산용 요부의 영역을 포함하고 흡착력을 발생시킬 수 있다. 이 때, 가스 분산용 요부의 저면과 전극 사이에 간격을 두고 500㎛ 이상으로 하는 것에 의해, 절연 파괴를 확실하게 방지할 수 있다.

본 발명의 특히 적절한 태양에서는, 절연성 유전층의 두께를 1㎜ 이상으로 하고, 가스 분산용 요부의 길이를 100㎛ 이상, 특히 바람직하게는 500㎛ 이상으로 하고, 동시에 가스 분산용 요부의 하측에 전극을 설치하고, 전극과 가스 분산용 요부 저변과의 간격을 500㎛ 이상으로 두껍게 한다. 이와 같이 절연성 유전층을 두껍게 하면, 가스 분산용 요부의 길이를 가스의 양호한 확산에 대해 충분할 정도로 크게 하더라도, 전극을 삭제할 필요는 없고, 넓은 범위에서 정전 흡착력을 발생시킬 수 있다. 이 태양에 있어서 더욱 바람직하게는, 절연성 유전층의 두께를 5.0㎜ 이하, 더욱 바람직하게는 3.0㎜ 이하로 하고, 가스 분산용 요부의 깊이를 3.0㎜ 이하, 특히 바람직하게는 2.0㎜ 이하로 하고, 전극과 가스 분산용 요부 저면과의 간격을 3.0㎜ 이하, 특히 바람직하게는 2.0㎜ 이하로 한다.

종래에는 절연성 유전층의 두께가 300㎛ 이하이었기 때문에, 세라믹의 그린시트 적층법, 기상 성장법, 플라즈마 용사법(溶射法)을 채용할 필요가 있었지만, 이 방법들은 제조 비용이 높다는 문제점이 있었다. 그러나, 본 발명에 있어서는, 두께 수 ㎜의 절연성 유전체를 소결법에 의해 제조하고, 이 절연성 유전체를 평면 연삭가공에 의해 연삭하고, 절연성 유전층의 흡착면을 평탄하게 하고, 또한 기계 가공에 의해 가스 분산용 요부를 형성할 수 있으며, 이것에 의해 제조 코스트를 현저하게 감소시킬 수 있다.

전극에 대하여 고주파 전원을 접속하고, 이 전극에 대하여 직류 전압과 동시에 고주파 전압을 공급하는 것에 의해, 본 발명의 정전 척을 플라즈마 발생용 전극으로서 사용할 수 있다. 이 경우에는, 예를 들면 전극이 텅스텐이며, 주파수가 13.56㎒의 경우, 전극의 두께는 430㎛ 이상이 바람직하다. 그러나, 이 두께의 전극을, 스크린 인쇄법으로 형성하는 것은 곤란하기 때문에, 전극을 금속 벌크체에 의해 구성하는 것이 바람직하다. 또한, 절연성 유전층의 두께가 0.5㎜ 내지 5.0㎜의 범위 내에서는, 유전 정접이 해당 주파수에서 0.1 이하라면, 유전체 손실에 의한 자기 발열은 그다지 크지 않고, 고주파 전극으로서 문제없이 사용할 수 있다.

본 발명의 정전 척이, 할로겐계 부식성 가스를 사용하는 반도체 제조장치 내에 설치되는 경우에, CIF₃등의 할로겐계 부식성 가스에 의해 정전 척 전극이 부식되는 일이 있었다. 이와 같이 할로겐계 부식성 가스에 폭로되는 정전 척에서는, 치밀질 세라믹으로 이루어진 기체와, 치밀질 세라믹으로 이루어진 절연성 유전층과, 연상의 금속 벌크체로 이루어진 전극이 일체로 소결된 정전척을 사용하는 것이 바람직하다. 이 정전 척에 있어서는, 전극을 포위하는 기체가, 접합면이 없는 일체 소결품이기 때문에, 전극의 부식을 방지할 수 있다.

기체 및 절연성 유전층을 구성하는 세라믹으로서는, 질화 규소, 질화 알루미늄, 질화 붕소, 사이아론 등의 질화물계 세라믹, 탄화규소 및 알루미나 탄화규소 복합재료가 바람직하다. 내열 위생성의 관점에서는, 질화 규소가 특히 바람직하고, 할로겐계 부식성 가스등에 대한 내식성(耐蝕性)의 점에서는, 질화 알루미늄이 특히 바람직하다.

단, 질화 알루미늄은 특히 소결하기 어려운 재료이다. 이 때문에, 특히 종래의 상압 소결 방법으로는, 높은 상대 밀도를 갖는 소결체를 얻는 것이 곤란하다. 따라서, 종래에는, 질화 알루미늄 분말 중에 다량의 소결 조재(助材)를 함유시켜 그 소결을 촉진하는 것이 행해졌다. 그러나, 특히 반도체 제조 장치 내에 설치되는 경우에는, 이러한 소결 조재 등이 불순물로서 작용하여, 반도체 오염의 원인이 될 수 있다.

그런데, 질화 알루미늄 분말에 5%의 이트리아를 소결 조제로서 첨가하고 핫프레스 소결한 소결체는, 상대 밀도가 99%를 넘고, 또한 할로겐계 부식성 가스에 대해 양호한 내식성을 나타냈다. 게다가, 질화 알루미늄에 있어서 불순물의 함유량이 1% 이하인 분말을 사용한 경우에도, 이 분말을 핫프레스 소결시키는 것에 의해, 상대 밀도가 99%를 넘는 치밀한 소결체를 얻을 수 있었다. 이것에 의해, 내식성이 양호한 순도 95% 이상, 특히 바람직하게는 99% 이상의 질화 알루미늄제의 정전 척을 제조할 수 있게 되었다.

본 발명의 정전 척은, 다음과 같은 방법으로 제조할 수 있다. 우선, 세라믹 성형체에, 금속 벌크체로 이루어진 면상의 전극을 매설한다. 이 과정에서는, 다음과 같은 방법을 예시할 수 있다.

방법(1) 예비 성형체를 제조하고, 이 예비 성형체 상에 상기 전극을 설치한다. 이어서, 이 예비 성형체 및 전극 상에 세라믹 분말을 충전(充塡)하고, 일축 프레스 성형한다.

방법(2) 콜드 아이소스타틱 프레스법에 의해, 평면상의 성형체를 두 개 제조하고, 두 개의 평면상 성형체 사이에 전극을 끼운다. 이 상태에서 2개의 성형체 및 전극을 핫프레스 한다.

방법(2)에서는, 콜드 아이소스타틱 프레스법에 의해, 예비 성형체의 밀도가 커져 있으며, 또한 성형체 중에서 밀도의 변동이 방법(1)의 경우와 비교하여 적게 되어 있다. 따라서, 방법(1)의 경우에 비해, 핫프레스시에 있어서 성형체의 수축량이 작게 되고, 또한 소성 후에 있어서의 변동도 작다. 이 결과, 기체의 평균 절연 내압이 상대적으로 크게 된다.

이 작용 효과는, 정전 척에서 특히 중요하다. 왜냐하면, 상기한 이유에서, 정전 척의 유전체층에 있어서의 평균 절연 내압을, 보다 한층 크게 하고, 그 신뢰성을 비약적으로 향상시키는 것이 가능하기 때문이다.

이 의미에서, 콜드 아이소스타틱 프레스법에 의해 얻어진 성형체의 상대 밀도는 60% 이상으로 하는 것이 가장 바람직하다.

더욱이, 콜드 아이소스타틱 프레스법에 의해 얻어진 성형체의 표면에, 전극을 스크린 인쇄하는 방법은, 인쇄 후 비산화성 분위기 하에서 장시간의 탈지(脫脂) 공정을 실시할 필요가 있다. 이 점은, 콜드 아이소스타틱 프레스법에 의해 얻어진 성형체 사이에 전극을 끼운 태양에서는, 이러한 장시간의 탈지 공정이 존재하지 않기 때문에, 양산의 관점에서 유리하다.

게다가, 만일 스크린 인쇄에 의해 전극막을 형성했다고 가정하면, 핫프레스 공정시 전극막이 변형되고, 이 결과, 전극막 상에 있는 유전체층의 두께가 불균일하게 되는 문제가 발생된다고 여겨진다. 이 점은, 면상의 금속 벌크체로 이루어진 전극을 매설하면, 핫프레스시에 전극의 강성(剛性)에 의해 전극의 변형을 방지할 수 있기 때문에, 유전체층 두께의 불균일을 방지할 수 있다. 정전 척의 경우에는, 이 유전체층의 두께가 척 성능을 결정하기 때문에 중요하다. 여기서 말하는 「면상의 금속 벌크체」란, 예를 들어, 선체(線體) 또는 판체(板體)를 나선상, 사행상(蛇行狀)으로 배치하지 않고, 예를 들면 도 3, 도 4, 도 5에 도시한 바와 같이 금속을 일체의 면상으로서 형성한 것을 말한다.

전극으로서는, 그 두께 방향을 향하여 핫프레스를 하기 때문에, 핫프레스시의 일그러짐을 방지한다는 관점에서, 평판형상의 전극이 바람직하다. 이 전극으로서는, 최고 600℃ 이상의 고온으로까지 온도가 상승되는 용도에서는, 고융점 금속으로 형성하는 것이 바람직하다.

이러한 고융점 금속으로는, 탄탈륨, 텅스텐, 몰리브덴, 백금, 레늄, 하프늄 및 이들의 합금을 예시할 수 있다. 반도체 오염 방지의 관점에서, 또한, 탄탈륨, 텅스턴, 몰리브덴, 백금 및 이들의 합금이 바람직하다. 피처리물로는, 반도체 웨이퍼 외에 알루미늄 웨이퍼 등을 예시할 수 있다.

전극의 형태는, 박판으로 이루어진 면상의 전극 외에, 다수의 작은 구멍을 갖는 판상체로 이루어진 면상의 전극과, 망상의 전극도 포함한다. 전극이 다수의 작은 구멍을 갖는 판상체인 경우와 망상 전극인 경우에는, 이들 다수의 작은 구멍이나 그 물코(綱目)에 세라믹 분말이 유동되어 돌아 들어가기 때문에, 전극의 양측에 있어서 기체와 절연성 유전층과의 접합력이 크게 되어, 기체의 강도가 향상된다. 또한, 전극의 형태가 박판인 경우에는, 전극과 기체의 열팽창계수의 차이에 의해, 전극의 주연 부분에 특히 큰 응력이 가해지고, 이 응력으로 인하여 기체가 파손되는 일이 있었다. 그러나, 전극이 다수의 작은 구멍을 갖는 판상체인 경우나 망상체인 경우에는, 이 응력이 다수의 작은 구멍과 그물코에 의해 분산된다.

다수의 작은 구멍을 갖는 판상체로는 펀칭 메탈을 예시할 수 있다. 단, 전극이 고융점 금속으로 이루어지고, 또한 펀칭 메탈인 경우에는, 고융점 금속의 경도가 높기 때문에, 고융점 금속으로 이루어진 판에 다수의 작은 구멍을 펀치로 여는 것이 어렵고, 가공 코스트도 상당히 높아지게 된다.

이 점은, 전극이 금망인 경우에는, 고융점 금속으로 이루어진 선재가 용이하게 입수가능하기 때문에, 이 선재를 편조(編組)하면, 금망을 제조할 수 있다. 따라서, 전극의 제조가 용이하다.

이러한 금망의 메쉬 형상, 선 지름 등은 특별히 한정되지 않는다. 그러나, 선지름 Φ 0.03mm, 150 메쉬 내지 선 지름 Φ 0.5mm, 6 메쉬에서, 특히 문제없이 사용할 수 있다. 또한, 금망을 구성하는 선재의 폭 방향 단면 형상은, 원형 외에, 타원형, 장방형 등, 여러 가지 압연(壓延) 형상이면 좋다.

이하, 도면을 참조하면서, 본 발명의 적합한 실시 형태를 설명한다. 도 2는, 정전 척을 개략적으로 도시하는 단면도이다. 도 3은, 도 2의 정전 척 중 일부를 절결하여 도시한 사시도이다. 도 4는, 금망으로 이루어진 전극(3)을 도시한 사시도이다.

거의 원반 형상의 기체(1)의 측주면(1d)에 링 상의 플랜지(1c)가 설치되어 있고, 기체(1)의 내부에, 금망(3)으로 이루어진 전극(9)이 매설되어 있다. 반도체 웨이퍼 등의 피처리물의 설치면(1a) 측에는, 소정 두께의 절연성 유전층(4)이 형성되어 있다. 이 두께를 본 발명에 따라 선택한다. 지지 부분(8) 측에는 단자(10)가 매설되어 있고, 단자(10)가 전극(9)에 접속되어 있다. 단자(10)의 단면이, 기체(1)의 이면(1b)으로 노출되어 있다. 기체(1)의 소정개소에, 반도체 웨이퍼를 승강하기위한 핀을 통과하는 구멍(2)이 형성되어 있다.

단자(10)에 전선(5A)을 개재시켜 직류 전원(7)이 접속되어 있다. 흡착력을 측정하기 위해서, 스테인레스제 추(6)를 흡착면(1a) 상에 설치하고, 스테인레스제 추(6)에 전선(earthen wire)(5B)을 접촉시켰다. 스테인레스제 추(6)를, 하중 측정용 로드셀(11)에 접속하고, 스태핑 모터(12)에 의해, 로드셀(11)에 접속된 스테인레스제 추(6)를, 화살표 A방향으로 끌어올린다. 흡착력은, (로드셀이 박리 되었을 때의 하중 - 추의 질량) / (추의 흡착면 단면적)에 의해 구할 수 있다.

이 전극(9)은 도 3, 도 4에 도시한 바와 같은 금망(3)에 의해 형성되어 있다. 금망(3)은 원형의 테두리선(3a)과, 테두리선(3a)의 내부에 종횡으로 형성되어 있는 선(3b)으로 되어 있고, 이들 사이에 그물코(13)가 형성되어 있다.

도 5(a)는 전극(9)으로 사용할 수 있는 펀칭 메탈(14)을 도시하는 사시도이다. 펀칭 메탈(14)은 원형이며, 원형의 평판(14a)내에 다수의 원형 구멍(14b)이 바둑판 형상으로 다수 형성되어 있다.

도 5(b)는, 전극(9)으로서 사용할 수 있는 원형의 박판(15)을 나타내는 사시도이다. 도 5(c)는, 전극(9)으로서 사용할 수 있는 박판(16)을 나타내는 평면도이다. 박판(16) 내에는, 가늘고 긴 직선상의 홈들(16b, 16c)이, 서로 평행으로 합계 6열 형성되어 있다. 이 중, 3열의 홈(16b)은 도 5(c)에서 하측으로 개구되어 있고, 나머지 3열의 홈(16c)은 상측으로 개구되어 있다. 홈들(16b와 16c)은 교대로 배치되어 있다. 이러한 형상을 채용한 결과, 박판에 의해 가늘고 긴 도전로가 형성되어 있다. 이 도전로의 양단(16a)에 단자를 접속한다.

도 6은 본 발명 이외의 적절한 실시 형태에 관한 정전 척(17)을 개략적으로 도시하는 단면도이며, 도 7은 도 6의 정전 척을 개략적으로 도시하는 평면도이다. 거의 원반형상의 기체(18)의 측주면(18d)에 링 상의 플랜지(18c)가 설치되어 있으며, 기체(18)의 내부에 전극(9)이 매설되어 있다. 반도체 웨이퍼 등 피처리물의 설치면(18a) 측에는, 절연성 유전층(40)이 형성되어 있다. 지지부분(8) 측에는 단자(10)가 매설되어 있으며, 단자(10)가 전극(9)에 접속되어 있다. 단자(10)의 단면(端面)이, 기체(18)의 이면(18b)으로 노출되어 있다.

단자(10)에 전선(5A)을 개재시켜 직류 전원(7)이 접속되어 있다. 흡착면(18a)측에 피처리물(41)이 설치되어 있으며, 피처리물(41)이 전선(5B)을 개재시켜 직류 전원(7)의 부극 및 어스(23)에 대해서 접속되어 있다. 기체(18)의 소정 개소에 가스 도입공(42)이 형성되어 있으며, 가스 도입공(42)이 가스 분산용 요부에 연속되어 있다. 본 실시 형태에서는, 가스 분산용 요부(24A)가 원형 대상부(臺牀部)(27)를 둘러싸도록 형성되어 있으며, 가스 분산용 요부(24A)에 대하여 개구되도록, 가스 도입공이 대칭적인 위치에 등간격으로 4개소 형성되어 있다. 원형 대상부(27)에는, 원형의 작은 돌기(26)가 다수 규칙적으로 형성되어 있다.

가스 분산용 요부(24A)에서 외측을 향하여 방사상으로 연장되도록, 각각 직선상의 가스 분산용 요부(24B)가 형성되어 있다. 각 가스 분산용 요부(24B) 사이의 영역에는, 각각 대상부(29)가 형성되어 있으며, 대상부(29)는 총 8개 형성되어 있다. 각 대상부(29)에는 작은 원형 돌기(26)가 다수 규칙적으로 형성되어 있다. 각 대상부(29)의 외측에는 원환 형상의 돌기(25)가 흡착면 전체를 둘러싸도록 형성되어 있으며, 각 가스 분산용 요부(24B)의 외측말단이 돌기(25)에 의해 구획되어 있다.

각 가스 도입공(42)의 배면(18b) 측의 개구에 공급관(22)이 접속되어 있으며, 이는 도시하지 않은 공급 장치에 접속되어 있다. 기체(18)의 지지 부분(8) 측에는 저항 발열체(19)가 매설되어 있으며, 저항 발열체(19)의 양단 부분에 단자(20)가 접속되어 있다. 각 단자에 대하여 전력 공급용 케이블(21)이 접속되어 있으며, 이 케이블(21)은 도시하지 않은 전원에 접속되어 있다.

본 발명에 따라, 절연성 유전층(40)의 두께(q)는 500㎛ 내지 5,0㎜ 범위 내에서 선택한다. 또한, 가스 분산용 요부(24A, 24B)의 깊이(t) 및 가스 분산용 요부의 저면과 전극의 간격(s)은 본 발명에 따라 선택한다. 이 정전 척을 가동시킬 때에는, 공급관(22)에서 화살표 B와 같이 가스를 공급하고, 가스 도입공(42) 내를 통과시켜, 가스 도입공(42)의 흡착면측 출구에서 화살표 C, D와 같이 배출시킨다. 이 가스는 화살표 D와 같이 가스 분산용 요부(24A) 내를 평면적으로 흐르고 동시에 화살표 C와 같이 각 가스 분산용 요부(24B) 내를 돌기(25) 방향으로 향하여 흐른다. 그리고, 가스는 대상부(27, 29)의 원형 돌기(26)를 제외한 부분으로도 분산되고, 피처리물의 이면 전체에 걸쳐 가스가 균일하게 분산된다.

또한, 각 돌기(26)에 의해 피처리물의 흡착면에 대한 잔류 흡착력이 너무 크게 되지 않도록 제어할 수 있다.

[실시예]

이하, 다시 구체적인 실시 결과에 대하여 서술한다.

[실시예 1]

도 6 및 도7에 도시한 바와 같은 형태의 정전 척을 제조했다. 순도 99.9%의 질화 알루미늄 분말로 이루어진 성형체 중에 전극을 매설하고, 이 성형체를 핫프레스 소결시켜 소결체를 제조했다. 핫프레스 온도를 1910℃로 하고, 절연성 유전층의 상온에서의 체적 저항률을 1×1011Ω·cm로 제어했다.

전극으로는 몰리브덴제의 금망을 사용했다. 금망은 직경 Φ 0.12㎜의 몰리브덴 선을 1인치 당 50개의 밀도로 짠 금망을 사용했다. 절연성 유전층의 표면을 기계 가공하고, 절연성 유전층의 두께를 조절했다. 배면 측에서 머쉬닝 센타(machining center)에 의해 구멍을 형성하고, 또한 단자를 전극에 접합했다. 기체 및 절연성 유전층을 구성하는 질화 알루미늄 소결체의 상대 밀도는 99% 이었다.

절연성 유전층의 평균 두께를, 표 1에 도시한 바와 같이 변경했다. 각 정전척을 진공 체인버 내에 설치하고, 저항 발열체(19)에 전력을 공급하고, 정전 척이 200℃가 되도록 제어했다. 200℃에서의 절연성 유전층의 체적 저항률은 2×10⁸Ω·㎝이다. 도 2를 참조하면서 설명한 상기의 방법에 따라 흡착력을 측정했다. 전압치는 500V 또는 1000V로 했다. 전압이 500V인 경우에 대해 표 1에 나타내고, 전압이 1000V인 경우에 대해 표 2에 나타낸다. 단, 측정지는 5g/㎠ 단위로 사사 오입했다.

[표 1]

[표 2]

이 결과에서 알 수 있는 바와 같이, 절연성 유전층의 두께가 0.5 내지 5.0mm의 범위, 특히 바람직하게는 1.0 내지 3.0mm 범위 내에서는, 절연성 유전층의 두께가 크게 되어도, 흡착력 저하는 상대적으로 적은 것이 판명되었다. 특히, 가스의 압력이 20 torr 정보인 경우에는, 반도체 웨어퍼를 충분히 안정되게 흡착하는 것이 가능했다.

[실시예 2]

실시예 1과 동일하게 정전 척을 제조하고, 실시예 1과 동일하게 흡착력을 시험했다. 단, 핫프레스 온도를 1800℃로 하고, 절연성 유전층의 상온에서의 체적 저항률을 1×10¹⁵Ω·㎝로 제어했다.

정전 척을 반도체 제조용 체인버 내에 설치하고, 저항 발열체 내에 전력을 공급하고, 400℃로까지 온도를 상승시켰다. 400℃에 있어서 절연성 유전층의 체적저항률은 5×10⁸Ω·㎝이었다. 정전 척 전극으로 인가도는 전압은 500V로 했다. 절연성 유전층의 평균 두께를 여러 가지로 변경한 결과를 표 3에 나타낸다. 흡착력을 시험하기 위해 사용한 스테인레스제 추(6)의 흡착부의 면적은 1㎠이며, 이것에 흐르는 누출 전류도 동시에 측정했다. 반도체 웨이퍼의 면적은 8인치인 경우 약 300㎠이므로, 측정치를 300배 하여 8인치 웨이퍼에 흐르는 누출 전류를 예측하고 표 3에 표시했다.

[표 3]

표 3에서 알 수 있는 바와 같이, 절연성 유전층의 두께가 작으면, 전계강도(전압/두께)가 크지만, 전계강도가 클수록 전류가 흐르기 쉬운 듯 하며, 전류는 두께와 반비례의 관계가 아니다.

이와 같이, 절연성 유전층의 체적 저항률이 10⁸Ω·㎝로까지 저하된 경우에도, 본원 발명에 의하면 8인치 웨이퍼라는 큰 면적의 웨이퍼에서 누출전류를 현저히 감소시킬 수 있으며, 또한 흡착력도 이러한 큰 면적의 웨이퍼를 유지하기에 충분했다.

[실시예 3]

실시예 1과 동일하게, 도 6 및 도 7에 도시한 바와 같은 형태의 정전 척을 제조했다. 단, 핫프레스 온도를 1910℃로 하고, 절연성 유전층의 상온에서의 체적 저항률을 1×10¹¹Ω·㎝로 제어했다. 절연성 유전층의 두께를 1.0㎜로 조절했다.

절연성 유전층의 가공율, 최대 기공 지름, 최대 조도를 표 4, 표 5에 나타낸 바와 같이 제어했다.

핫프레스 압력을 200㎏/㎠로 설정하는 것에 의해, 가공율 0.1%, 최대 기공지름 0.5㎛를 얻었다. 또한, 핫프레스 압력을 50㎏/㎠ 이하로 하여 치밀화를 억제하고, 기공율이 3% 또는 5%, 최대 기공 지름이 1㎛ 또는 2㎛인 소결체를 얻었다. 또한, 원료 분말 중에 금속 알루미늄을 조공제(造孔劑)로서 혼입시켜, 최대 기공 지름 5㎛ 또는 10㎛의 소결체를 얻고, 가공 조건에 의한 최대 조도 Rmax에 대한 영향을 여러 가지로 검토했다.

각 정전 척을 진공 체인버 내에 설치하고, 저항 발열체(19)에 전력을 공급하고, 정전 척이 100℃가 되도록 제어했다. 100℃에서의 절연성 유전층의 체적 저항률은, 8×10⁹Ω·㎝ 이다. 도 2를 참조하면서 설명한 상기의 방법에 따라 흡착력을 측정했다. 전압치는 250V, 500V 또는 750V로 했다. 흡착력의 측정 결과를 표 4, 표 5및 표 8에 나타낸다.

[표 4]

[표 5]

이 결과에서 알 수 있는 바와 같이, 절연성 유전층의 최대 조도 Rmax가 4㎛이상이면, 절연성 유전층에 인가되는 전압을 상승시켜도 흡착력의 향상은 거의 볼 수 없으나, 최대조도 Rmax가 3㎛ 이하이면, 흡착력이 현저하게 향상될 뿐 아니라, 절연성 유전층으로 인가되는 전압의 증대에 대하여 흡착력이 예민하게 반응함을 알 수 있었다. 또한, 최대 조도 Rmax를 3㎛ 이하로 한 경우에 기공율을 3% 이하로 하는 것에 의해, 역시 흡착력이 가장 향상됨을 알 수 있었다. 또, 여러 가지의 표면 가공 조건을 시험한 결과 , 절연성 유전층의 기공 지름을 5㎛ 이하로 하는 것에 의해, 그 최대 조도 Rmax를 3㎛ 이하로 제어할 수 있었다.

[실시예 4]

도 6 및 도 7에 도시한 바와 같은 정전 척을 제조했다. 단, 소결 조제로서 이트리아를 함유하는 순도 95%의 질화 알루미늄 분말을 사용하고, 이 분말로 이루어진 성형체 내에 전극을 매설하고, 이 성형체를 핫프레스 소결시켜 소결체를 제조햇다. 전극으로는 몰리브덴제의 금망을 사용했다. 금망은 직경0.3㎜의 몰리브덴 선을 1인치 당 20개의 밀도로 짠 금망을 사용했다. 저항 발열체로서 몰리브덴제의 와이어를 매설했다. 절연성 유전층 표면을 기계 가공하고, 절연성 유전층의 두께를 3.0mm으로 했다. 배면 측에서 머쉬닝 센타에 의해 구멍을 형성하고, 또 단자를 전극에 접합했다.

원형 돌기(26) 및 대상부는 샌드 블래스트(sand blast)에 의해 형성하고, 원형돌기(26)의 대상부로부터의 높이는 20㎛로 했다. 가스 분산용 요부의 폭은 3.0㎜로 하고, 깊이는 1.0㎜으로 했다. 가스 분산용 요부의 저면에서 전극까지의 깊이는 2.0㎜로 했다.

기체 및 절연성 유전층을 구성하는 질화 알루미늄 소결체의 상대 밀도는 99.9%이었다. 이 경우에는 절연 파괴 내압은 적어도 10kV/㎜이며, 가스 분산용 요부의 저면과 전극의 간격이 500㎛라면, 절연 파괴 내압은 5kV 이상이 된다. 이는 정전척 구동 전압인 500V 내지 1000V에서 볼 때 5배 이상의 안정율이 있다. 또한, 절연성 유전층의 평균 두께를 3.0mm로 한 것으로, 가스 분산용 요부의 깊이를 1.0㎜로 하더라도, 가스 분산용 요부의 저면과 전극의 간격을 2.0㎜로 할 수 있으며, 이 부분에서 전극을 삭제할 필요는 없다.

이상 서술한 바와 같이, 본 발명에 의하면 피처리물을 흡착하기 위한 정전척에서 절연성 유전층의 체적 저항률이 저하되는 온도 영역에서 정전 척을 사용하는 경우에 있어서도, 절연막에 있어서의 누출 전류를 감소시키며, 이와 동시에 , 피처리물의 흡착력을 충분히 높게 유지할 수 있다.

또한, 정전 척의 절연성 유전층의 흡착면에 개구되는 가스 도입공을 설치하고, 이 흡착면측의 홈 등에 가스를 공급한 경우에, 이 홈 등의 내부에 있어서의 압력 차를 감소시키는 것에 위해, 피처리물의 각부분과 흡착면 사이의 열 전달을 균일하게 할 수 있고, 또한 이 홈 등과 전극 사이에서의 절연 파괴를 방지 할 수 있다.

Claims (8)

1. 기체(substrate)와, 상기 기체의 일측면에 설치된 절연성 유전층과, 상기 기체와 상기 절연성 유전층 사이에 형성되어 있는 전극을 구비하고 있고, 피처리물을 흡착하기 위한 정전 척에 있어서, 상기 전극 상에 상기 절연성 유전층을 개재시켜 상기 피처리물을 흡착하도록 구성되어 있고, 상기 절연성 유전층의 평균 두께가 0.5㎜ 이상, 5.0㎜ 이하이고, 상기 절연성 유전층이 치밀질 세라믹으로 이루어진 것을 특징으로 하는 정전 척.
2. 제 1항에 있어서, 상기 기체 및 상기 절연성 유전층이 치밀질 세라믹으로 이루어지고, 상기 전극이 면상의 금속 벌크체로 이루어지고, 상기 기체, 상기 절연성 유전층 및 상기 전극이 일체로 소결되어 있는 것을 특징으로 하는 정전 척.
3. 제 1 항 또는 제3항에 있어서, 상기 기체 중에 저항 발열체가 매설되어 있는 것을 특징으로 하는 정전 척.
4. 제 1 항 또는 제3항에 있어서, 상기 피처리물 상에 플라지마를 발생시키기 위한 고주파 전력을 상기 전극에 공급하는, 고주파 전원을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 정적 척.
5. 제 4항에 있어서, 상기 피처리물 상에 플라즈마를 발생시키기 우산 고주파 전력을 상기 전극에 공급하는, 고주파 전원을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 정전 척.
6. 기체(substrate)와, 상기 기체의 일측면에 설치된 절연성 유전층과, 상기 기체와 상기 절연성 유전층 사이에 형성되어 있는 전극을 구비하고 있는, 피처리물을 흡착하기 위한 정전 척에 있어서, 상기 전극 상에 상기 절연성 유전층을 개재시켜 상기 피처리물을 흡착하도록 구성하고 있으며, 상기 절연성 유전층의 흡착면에 개구하는 가스 도입공이 적어도 상기 절연성 유전층에 형성되어 있으며, 이 절연성 유전층의 상기 흡착면측에 가스 분산용 요부(凹部)가 형성되어 있으며, 이 가스 분산용 요부의 깊이가 100㎛ 이상, 5.0㎜ 이하이고, 상기 절연성 유전층이 치밀질 세라믹으로 이루어진 것을 특징으로 하는 정전 척.
7. 제7항에 있어서, 상기 흡착면측에서 평면적으로 볼 때, 가스 분산용 요부와 상기 기체간의 상기 전극이 존재하고 있는 것을 특징으로 하는 정전 척.
8. 기체(substrate)와 상기 기체의 일측면에 설치된 절연성 유전층과, 상기 기체와 상기 절연성 유전층 사이에 형성되어 있는 전극을 구비하고 있는, 피처리물을 흡착하기 위한 정전 척에 있어서, 상기 전극 상에 상기 절연성 유전층을 개재시켜 상기 피처리물을 흡착하도록 구성되어 있으며, 상기 절연성 유전층의 흡착면에 개구하는 가스 도입공이 적어도 상기 절연성 유전층에 형성되어 있으며, 이 절연성 유전층의 상기 흡착면측에 가스 분산용 요부가 형성되어 있으며, 이 가스 분산용 요부의 저면과 상기 전극의 간격이 500㎛ 이상, 5.0㎜ 이하이고, 상기 절연성 유전층이 치밀질 세라믹으로 이루어진 것을 특징으로 하는 정전 척.