KR102555765B1 - 정전 척 장치 - Google Patents

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마모루 고사카이
마사키 오자키
게이스케 마에다
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스미토모 오사카 세멘토 가부시키가이샤
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Abstract

정전 척 장치는, 시료를 재치하는 시료 재치면을 가짐과 함께 정전 흡착용 제1 전극을 갖는 정전 척부와, 정전 척부에 대하여 시료 재치면과는 반대측에 재치되어 정전 척부를 냉각하는 냉각 베이스부와, 정전 척부와 상기 냉각 베이스부를 접착하는 접착층을 구비하고, 정전 척부는, 접착층의 측에 요철을 갖고 있으며, 제1 전극의 면 저항값이 1.0Ω/□보다 높고 1.0×1010Ω/□보다 낮다.

Description

정전 척 장치
본 발명은, 정전 척 장치에 관한 것이다.
본원은, 2017년 9월 29일에, 일본에 출원된 특원 2017-189718호 및 특원 2017-189719호에 근거하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.
반도체 장치의 제조에 있어서, 밀폐 가능한 처리 챔버 내에 플라즈마를 발생시켜, 반도체 웨이퍼 등의 피처리 기판의 처리를 행하는 플라즈마 에칭 장치가 알려져 있다. 플라즈마 에칭 장치에 있어서는, 웨이퍼의 면내에 있어서의 에칭 속도의 균일성 및 에칭 방향의 균일성이 요구된다. 그러나, 플라즈마 에칭 장치에 있어서, 에칭 속도 및 에칭의 방향은, 플라즈마 내의 전기장의 강도 및 전기력선의 방향의 영향을 받을 수 있다. 그 때문에, 플라즈마 에칭 장치의 웨이퍼의 면내에 있어서의 에칭 속도 및 에칭 방향의 균일성이 저하되어 버리는 경우가 있다.
3차원 NAND 플래시·메모리의 메모리 홀 등에 있어서는, 절연층 및 전극층의 다층막의 심공(深孔)의 에칭을 필요로 하며, 웨이퍼의 면내에서의 에칭 속도와 홀의 수직성이 특히 중요해진다.
플라즈마 에칭 장치에 있어서, 웨이퍼의 면내에 있어서의 에칭 속도 및 에칭의 방향이 불균일하게 되어 버리는 문제를 개선하기 위한 기술로서, 기판을 재치하는 받침대에 전극을 마련하고 웨이퍼의 면내에 고주파의 전력을 인가함으로써 웨이퍼의 면내의 에칭 속도 및 에칭 방향의 균일성의 향상을 도모하는 플라즈마 처리 장치가 알려져 있다(특허문헌 1 참조).
일본 공개특허공보 2011-35266호
그러나, 상기의 플라즈마 처리 장치에 있어서는, 바이어스 분포 제어용 전극에 인가된 고주파 전압에 의하여 부분적으로 가속 전압의 조정을 하더라도, 정전 척용 전극 내를 고주파 전류가 흘러, 정전 척용 전극에 있어서 면내의 전압 구배가 완화되기 때문에, 충분한 효과를 발현할 수 없는 문제점을 갖고 있었다.
또, 상기의 플라즈마 처리 장치에서는, 복수의 바이어스 분포 제어용 전극 및 전원을 필요로 하기 때문에, 장치 비용의 증가로 이어짐과 함께, 정전 척부에 웨이퍼를 정전 흡착하는 전극과, 바이어스 분포 제어용 전극을 설치할 필요가 있으며, 결과적으로 정전 척부가 두꺼워져, 정전 척부의 고주파 투과성이 저하되는 문제점도 갖고 있었다.
본 발명은 상기의 점을 감안하여 이루어진 것이며, 웨이퍼의 면내의 에칭이 불균일하게 되어 버리는 것을 경감시킬 수 있는 정전 척 장치를 제공한다.
본 발명은 상기의 과제를 해결하기 위하여 이루어진 것이며, 본 발명의 일 양태는, 시료를 재치하는 시료 재치면을 가짐과 함께 정전 흡착용 제1 전극을 갖는 정전 척부와, 상기 정전 척부에 대하여 상기 시료 재치면과는 반대측에 재치되어 상기 정전 척부를 냉각하는 냉각 베이스부와, 상기 정전 척부와 상기 냉각 베이스부를 접착하는 접착층을 구비하고, 상기 정전 척부는, 상기 접착층의 측에 요철을 갖고 있으며, 상기 제1 전극의 면 저항값이 1.0Ω/□보다 높고 1.0×1010Ω/□보다 낮은, 정전 척 장치이다.
여기에서, 면 저항값의 단위는 Ω/□(스퀘어당 옴)로 하며, 이하에 있어서도 마찬가지이다.
또, 본 발명의 일 양태는, 시료를 재치하는 시료 재치면을 가짐과 함께 정전 흡착용 제1 전극을 갖는 정전 척부와, 상기 정전 척부에 대하여 상기 시료 재치면과는 반대측에 재치되어 상기 정전 척부를 냉각하는 냉각 베이스부와, 상기 정전 척부와 상기 냉각 베이스부를 접착하는 접착층과, 상기 정전 척부와 상기 냉각 베이스와의 사이에 마련된 유전체층을 구비하고, 상기 제1 전극의 면 저항값이 1.0Ω/□보다 높고 1.0×1010Ω/□보다 낮은, 정전 척 장치이다.
또, 본 발명의 일 양태는, 상기에 기재된 정전 척 장치에 있어서, 상기 유전체층에 있어서의 유전체의 유전율은, 상기 정전 척부의 유전율보다 작다.
또, 본 발명의 일 양태는, 시료를 재치하는 시료 재치면을 가짐과 함께 정전 흡착용 제1 전극을 갖는 정전 척부와, 상기 정전 척부에 대하여 상기 시료 재치면과는 반대측에 재치되어 상기 정전 척부를 냉각하는 냉각 베이스부와, 상기 정전 척부와 상기 냉각 베이스부를 접착하는 접착층을 구비하고, 상기 제1 전극과 상기 냉각 베이스와의 사이에, 제2 전극을 갖고 있으며, 상기 제1 전극의 면 저항값이 1.0Ω/□보다 높고 1.0×1010Ω/□보다 낮은, 정전 척 장치이다.
또, 본 발명의 일 양태는, 상기에 기재된 정전 척 장치에 있어서, 상기 제2 전극은, 콘덴서와 코일을 포함하는 매칭 박스를 통하여 고주파 전원에 접속되거나, 또는 가변의 컨덕터를 통하여 접지된다.
또, 본 발명의 일 양태는, 상기에 기재된 정전 척 장치에 있어서, 상기 제2 전극의 면 저항값은, 상기 제1 전극의 면 저항값보다 낮다.
또, 본 발명의 일 양태는, 상기에 기재된 정전 척 장치에 있어서, 상기 제2 전극은, 상기 정전 척부의 내부, 또는 상기 정전 척부와 상기 냉각 베이스부와의 사이에, 구비된다.
또, 본 발명의 일 양태는, 상기에 기재된 정전 척 장치에 있어서, 상기 냉각 베이스부는, 콘덴서와 코일을 포함하는 매칭 박스를 통하여 고주파 전원에 접속된다.
또, 본 발명의 일 양태는, 상기에 기재된 정전 척 장치에 있어서, 상기 냉각 베이스부는, 콘덴서와 코일을 포함하는 매칭 박스를 통하여 고주파 전원에 접속되고, 상기 냉각 베이스부가 접속되는 상기 고주파 전원의 제1 전압의 크기 및 상기 제1 전압의 위상과, 상기 제2 전극이 접속되는 상기 고주파 전원의 제2 전압의 크기 및 상기 제2 전압의 위상을 조정한다.
또, 본 발명의 일 양태는, 상기에 기재된 정전 척 장치에 있어서, 상기 제1 전극은, 도시하지 않은 고주파 차단 필터를 통하여 가변형 직류 전원에 접속된다.
또, 본 발명의 일 양태는, 상기에 기재된 정전 척 장치에 있어서, 상기 정전 척부는, 상기 시료 재치면의 주위이며 상기 시료 재치면보다 오목한 오목부에, 상기 시료 재치면의 주위를 둘러싸는 원환상의 구조물을 설치하는 구조물 설치면을 갖는다.
또, 본 발명의 일 양태는, 상기에 기재된 정전 척 장치에 있어서, 상기 구조물 설치면과 상기 냉각 베이스부와의 사이에, 정전 흡착용 제3 전극을 갖는다.
또, 본 발명의 일 양태는, 상기에 기재된 정전 척 장치에 있어서, 상기 제3 전극의 면 저항값이 1.0Ω/□보다 높고 1.0×1010Ω/□보다 낮다.
또, 본 발명의 일 양태는, 상기에 기재된 정전 척 장치에 있어서, 상기 구조물 설치면과 상기 냉각 베이스부와의 사이에, 제4 전극을 갖고 있고, 상기 제4 전극은, 콘덴서와 코일을 포함하는 매칭 박스를 통하여 고주파 전원에 접속되거나, 또는 가변의 컨덕터를 통하여 접지된다.
또, 본 발명의 일 양태는, 상기에 기재된 정전 척 장치에 있어서, 상기 제4 전극은, 상기 정전 척부의 내부, 또는 상기 정전 척부와 상기 냉각 베이스부와의 사이에, 구비된다.
또, 본 발명의 일 양태는, 상기에 기재된 정전 척 장치에 있어서, 상기 제4 전극은, 상기 시료 재치면에 평행한 방향에 대하여, 상기 시료 재치면과 상기 구조물 설치면에 걸쳐있다.
또, 본 발명의 일 양태는, 상기에 기재된 정전 척 장치에 있어서, 상기 제4 전극은, 복수 있다.
또, 본 발명의 일 양태는, 시료를 재치하는 시료 재치면을 가짐과 함께 정전 흡착용 제1 전극을 갖는 정전 척부와, 상기 정전 척부에 대하여 상기 시료 재치면과는 반대측에 재치되어 상기 정전 척부를 냉각하는 냉각 베이스부와, 상기 정전 척부와 상기 냉각 베이스부와의 사이에 배치되는 유기 재료부와, 상기 유기 재료부에 마련되는 고주파용 제5 전극을 구비하는 정전 척 장치이다.
또, 본 발명의 일 양태는, 시료를 재치하는 시료 재치면을 가짐과 함께 정전 흡착용 제6 전극을 갖는 정전 척부와, 상기 정전 척부에 대하여 상기 시료 재치면과는 반대측에 재치되어 상기 정전 척부를 냉각하는 냉각 베이스부와, 상기 정전 척부와 상기 냉각 베이스부를 접착하는 접착층을 구비하고, 상기 정전 척부는, 상기 접착층의 측에 제1 오목부를 갖고 있으며, 상기 정전 척부의 상기 제1 오목부의 외주는, 경사면이 되어 있고, 상기 냉각 베이스부는, 상기 정전 척부의 상기 제1 오목부에 대응하는 제1 볼록부를 갖고 있는, 정전 척 장치이다.
또, 본 발명의 일 양태는, 상기에 기재된 정전 척 장치에 있어서, 상기 정전 척부는, 상기 시료 재치면의 주위이며 상기 시료 재치면보다 오목한 제2 오목부에, 상기 시료 재치면의 주위를 둘러싸는 원환상의 구조물을 설치하는 구조물 설치면을 갖는다.
또, 본 발명의 일 양태는, 상기에 기재된 정전 척 장치에 있어서, 상기 정전 척부의 상기 제1 오목부의 일부가, 상기 구조물 설치면까지 뻗어있다.
또, 본 발명의 일 양태는, 상기에 기재된 정전 척 장치에 있어서, 상기 제1 오목부의 바닥면과 상기 냉각 베이스부와의 사이에 있어서의 상기 접착층의 두께보다, 상기 구조물 설치면에 대응하는 위치에 있어서의 상기 접착층의 두께가 크다.
또, 본 발명의 일 양태는, 상기에 기재된 정전 척 장치에 있어서, 상기 정전 척부의 상기 제1 오목부의 외주 경사면의 내각도가, 95도보다 크고 165도보다 작다.
또, 본 발명의 일 양태는, 상기에 기재된 정전 척 장치에 있어서, 상기 정전 척부와 상기 냉각 베이스부와의 사이에, 유전체층을 구비한다.
또, 본 발명의 일 양태는, 상기에 기재된 정전 척 장치에 있어서, 상기 정전 척부와 상기 냉각 베이스부와의 사이에, RF 인가 또는 LC 성분의 전극층을 구비한다.
또, 본 발명의 일 양태는, 상기에 기재된 정전 척 장치에 있어서, 상기 제1 전극의 면 저항값이 1.0Ω/□보다 크고 1.0×1010Ω/□보다 작으며, 상기 제1 전극의 두께가 0.5μm보다 두껍고 50μm보다 얇다.
여기에서, 면 저항값의 단위는 Ω/□(스퀘어당 옴)로 하며, 이하에 있어서도 마찬가지이다.
또, 본 발명의 일 양태는, 상기에 기재된 정전 척 장치에 있어서, 상기 정전 척부의 상기 제1 오목부의 외주 경사면의 내각도보다, 상기 냉각 베이스부의 상기 제1 볼록부의 경사면의 내각도가 작다(상기 정전 척부의 상기 제1 오목부의 외주 경사면의 접착층 두께는 외주부가 두껍다).
또, 본 발명의 일 양태는, 시료를 재치하는 시료 재치면을 가짐과 함께 정전 흡착용 제6 전극을 갖는 정전 척부와, 상기 정전 척부에 대하여 상기 시료 재치면과는 반대측에 재치되어 RF 전압을 인가하는 것이 가능한 금속성 베이스와, 상기 정전 척부와 상기 금속성 베이스를 접속하는 유기 재료부와, 상기 유기 재료부에 마련되는 RF 전압 인가용 또는 LC 조정용 중 1개 이상의 제7 전극을 구비하는 정전 척 장치이다.
또, 본 발명의 일 양태는, 상기에 기재된 정전 척 장치에 있어서, 상기 정전 척부는, 산화 알루미늄-탄화 규소 복합 소결체, 산화 알루미늄 소결체 중 어느 1개 이상으로 이루어진다.
본 발명에 의하면, 웨이퍼의 면내의 에칭이 불균일하게 되어 버리는 것을 경감시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시형태의 정전 척 장치의 일례를 나타내는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시형태의 정전 척 장치의 전극의 일례를 나타내는 평면도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시형태의 정전 척 장치의 제1 변형예를 나타내는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시형태의 정전 흡착용 전극의 조합의 일례를 나타내는 도이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시형태의 정전 척 장치의 제2 변형예를 나타내는 단면도이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시형태의 정전 척 장치의 일례를 나타내는 단면도이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시형태의 정전 척 장치의 제1 변형예를 나타내는 단면도이다.
도 8은 본 발명의 제3 실시형태의 정전 척 장치의 일례를 나타내는 단면도이다.
도 9는 본 발명의 제3 실시형태의 정전 척 장치의 제1 변형예를 나타내는 단면도이다.
도 10은 본 발명의 제3 실시형태의 정전 척 장치의 제2 변형예를 나타내는 단면도이다.
도 11은 본 발명의 제4 실시형태의 정전 척 장치의 일례를 나타내는 단면도이다.
도 12는 본 발명의 제4 실시형태의 정전 척 장치의 제1 변형예를 나타내는 단면도이다.
도 13은 본 발명의 제4 실시형태에 관한 정전 척 장치의 제2 변형예를 나타내는 단면도이다.
도 14는 본 발명의 제3 실시형태의 시료 탑재면 조정 전극 및 제4 실시형태의 FR 탑재면 조정 전극의 조합의 일례를 나타내는 표이다.
도 15는 본 발명의 제3 실시형태의 정전 척 장치의 제3 변형예를 나타내는 단면도이다.
도 16은 본 발명의 제4 실시형태의 정전 척 장치의 제3 변형예를 나타내는 단면도이다.
도 17은 본 발명의 제5 실시형태의 정전 척 장치의 일례를 나타내는 단면도이다.
도 18은 본 발명의 제6 실시형태의 정전 척 장치의 일례를 나타내는 단면도이다.
도 19는 본 발명의 제6 실시형태의 정전 척 장치의 전극의 일례를 나타내는 평면도이다.
도 20은 본 발명의 제7 실시형태의 정전 척 장치의 일례를 나타내는 단면도이다.
도 21은 본 발명의 제8 실시형태의 정전 척 장치의 일례를 나타내는 단면도이다.
도 22는 본 발명의 제9 실시형태의 정전 척 장치의 일례를 나타내는 단면도이다.
도 23은 본 발명의 제10 실시형태의 정전 척 장치의 일례를 나타내는 단면도이다.
도 24는 비교예의 정전 척 장치의 일례를 나타내는 도이다.
(제1 실시형태)
이하, 도면을 참조하면서 본 발명의 제1 실시형태에 대하여 자세하게 설명한다. 도 1은, 본 실시형태에 관한 정전 척 장치(1)의 일례를 나타내는 단면도이다. 도 2는, 본 실시형태에 관한 정전 척 장치(1)의 전극의 일례를 나타내는 평면도이다. 정전 척 장치(1)는, 정전 척부(2)와, 절연 접착층(3)과, 냉각 베이스부(4)를 구비한다.
여기에서, 정전 척 장치(1)에 고정된 좌표계를, 3차원 직교 좌표계 X, Y, Z로 한다. 여기에서, 3차원 직교 좌표계 X, Y, Z의 X축은, 수평 방향으로 평행한 방향이며, Z축은, 연직 방향 상향이다. 상향이란 Z축의 정(正)의 방향이다.
정전 척부(2)와, 절연 접착층(3)과, 냉각 베이스부(4)는, 정전 척 장치(1)를 상방에서 아래로 보았을 때에 원판상의 형상이다. 정전 척부(2)는, 절연 접착층(3)을 사이에 두고 냉각 베이스부(4)의 위에 설치된다. 정전 척부(2)와, 절연 접착층(3)과, 냉각 베이스부(4)는, 정전 척 장치(1)를 상방에서 아래로 보았을 때에 원판의 중심이 중첩되도록 접착되어 있다.
(정전 척부)
정전 척부(2)는, 정전 척 장치(1)를 상방에서 아래로 보았을 때에, 도 2에 나타내는 바와 같이 원판상이다. 정전 척부(2)는, 재치판(22)과, 웨이퍼 정전 흡착용 전극(23)과, 지지판(24)과, FR(Focus Ring: 포커스 링) 정전 흡착용 제1 전극(26)과, FR 정전 흡착용 제2 전극(28)을 갖는다. 재치판(22)과, 지지판(24)은 일체화되어 있다.
재치판(22)은, 원판의 내주 부분의 상면인 시료 재치면(21a)과, 원판의 외주 부분의 상면인 구조물 설치면(21b)을 갖고 있다.
구조물 설치면(21b)은, 시료 재치면(21a)보다 오목한 오목부에 마련되어 있다. 시료 재치면(21a)은, 반도체 웨이퍼 등의 판상 시료가 재치되는 면이다. 구조물 설치면(21b)은, 포커스 링이 재치되는 면이다. 즉, 정전 척부(2)는, 시료 재치면(21a)의 주위이며 시료 재치면(21a)보다 오목한 오목부에, 시료 재치면(21a)의 주위를 둘러싸는 원환상의 구조물인 포커스 링을 설치하는 구조물 설치면(21b)을 갖는다.
포커스 링(도시하지 않음)은, 예를 들면, 시료 재치면(21a)에 재치되는 웨이퍼와 동등한 전기 전도성을 갖는 재료를 형성 재료로 하고 있다. 웨이퍼의 주연부(周緣部)에 포커스 링을 배치함으로써, 플라즈마에 대한 전기적인 환경을 시료 재치면과 대략 일치시킬 수 있기 때문에, 정전 척부(2)의 시료 재치면 상의 에칭 속도가 중앙부와 주연부에 있어서 불균일하게 되어 버리는 것을 경감시킬 수 있다.
재치판(22) 및 지지판(24)은, 중첩시킨 면의 형상을 동일하게 하는 원판상의 것이며, 산화 알루미늄-탄화 규소(Al2O3-SiC) 복합 소결체, 산화 알루미늄(Al2O3) 소결체, 질화 알루미늄(AlN) 소결체, 산화 이트륨(Y2O3) 소결체 등의 기계적인 강도를 갖고, 또한 부식성 가스 및 그 플라즈마에 대한 내구성을 갖는 절연성의 세라믹스 소결체로 이루어진다.
재치판(22)의 시료 재치면(21a)은, 상면에 반도체 웨이퍼 등의 판상 시료를 재치하는 면이다. 시료 재치면(21a)에는, 직경이 판상 시료의 두께보다 작은 돌기부(도시하지 않음)가 복수 소정의 간격으로 형성되어, 이들 돌기부가 판상 시료를 지지한다.
웨이퍼 정전 흡착용 전극(23)은, 정전 척부(2)의 원판의 내주부에 있어서, 재치판(22)과 지지판(24)과의 사이에 마련된다. 웨이퍼 정전 흡착용 전극(23)은, 도 2에 나타내는 바와 같이 원판상의 전극이다. 웨이퍼 정전 흡착용 전극(23)은, 시료 재치면(21a)과 접착면(21c)과의 사이 및 시료 재치면(21a)과 접착면(21d)과의 사이에 걸쳐 마련된다.
웨이퍼 정전 흡착용 전극(23)은, 전하를 발생시켜 정전 흡착력으로 판상 시료를 고정시키기 위한 정전 척용 전극으로서 이용되는 것으로, 그 용도에 따라, 그 형상이나, 크기가 적절히 조정된다. 웨이퍼 정전 흡착용 전극(23)은, 웨이퍼 정전 흡착용 전극핀(25)에 의하여 지지된다. 웨이퍼 정전 흡착용 전극(23)은, 웨이퍼 정전 흡착용 전극핀(25)을 통하여, 후술하는 취출 전극 단자(41)와 접속되어 있다.
웨이퍼 정전 흡착용 전극(23)은, 산화 알루미늄-탄화 탄탈럼(Al2O3-Ta4C5) 도전성 복합 소결체, 산화 알루미늄-텅스텐(Al2O3-W) 도전성 복합 소결체, 산화 알루미늄-탄화 규소(Al2O3-SiC) 도전성 복합 소결체, 질화 알루미늄-텅스텐(AlN-W) 도전성 복합 소결체, 질화 알루미늄-탄탈럼(AlN-Ta) 도전성 복합 소결체, 산화 이트륨-몰리브데넘(Y2O3-Mo) 도전성 복합 소결체 등의 도전성 세라믹스에 의하여 형성되는 것이 바람직하다.
지지판(24)은, 절연 접착층(3)과 접하는 면인 하면에 오목면을 갖는다. 즉, 정전 척부(2)는, 절연 접착층(3)의 측에 요철을 갖는다. 지지판(24)의 하면은, 접착면(21c) 및 접착면(21d)으로 이루어진다. 여기에서 하향이란 Z축의 부(負)의 방향이다.
접착면(21c)은, 원판상의 지지판(24)의 내주 부분에 위치하는 원형의 평면이다. 접착면(21c)은, 지지판(24)의 하면에 있어서 접착면(21d)에 대하여 오목하게 되어 있다. 접착면(21d)은, 원판상의 지지판(24)의 외주 부분에 위치하는 동심원상의 평면이다. 정전 척부(2)를 상방에서 본 경우에, 접착면(21c)의 원의 중심과 시료 재치면(21a)의 원의 중심이 일치하고 있으며, 접착면(21c)의 직경은 시료 재치면(21a)의 직경보다 작다. 즉, 정전 척부(2)를 상방에서 본 경우에, 접착면(21c)은 시료 재치면(21a)보다 내주 부분에 위치한다.
접착면(21c)은, 시료 재치면(21a)과 대향하고 있다. 접착면(21d)은, 시료 재치면(21a)과 대향하는 내주 부분과, 구조물 설치면(21b)과 대향하는 외주 부분을 갖는다. 시료 재치면(21a)과 접착면(21c)과의 사이의 두께는, 시료 재치면(21a)과 접착면(21d)과의 사이의 두께보다 얇다.
플라즈마 에칭 장치에 있어서, 에칭 속도 및 에칭의 방향은, 정전 척부(2)의 시료 재치면(21a) 상의 전기장의 강도 및 전기력선의 방향에 영향을 받는다. 시료 재치면(21a) 상의 전기장의 강도 및 전기력선의 방향이 면 상에 있어서 불균일한 경우, 에칭 속도 및 에칭의 방향은 불균일해질 수 있다.
시료 재치면(21a)에 있어서, 면내의 에칭 속도는, 시료 재치면(21a)에 재치되는 웨이퍼 상의 플라즈마의 밀도, 플라즈마를 구성하는 이온의 가속 전압 및 플라즈마의 온도의 분포의 영향을 받는다. 웨이퍼 상의 플라즈마의 밀도, 플라즈마를 구성하는 이온의 가속 전압 및 플라즈마의 온도의 분포는, 정전 척 장치(1)가 구비되는 플라즈마 에칭 장치의 종류에 따라 상이하다.
도 1에서는, 정전 척 장치(1)가 구비되는 플라즈마 에칭 장치가, 단위 체적당 플라즈마 여기된 에칭 가스의 내주 부분의 밀도가 외주 부분의 밀도에 비하여 작은 플라즈마 에칭 장치인 경우에 대하여 설명한다.
이 경우, 시료 재치면(21a)에 있어서, 내주 부분이 외주 부분보다 에칭 속도는 느려진다. 따라서, 시료 재치면(21a)에 있어서, 접착면(21c)과 대향하는 부분이, 접착면(21d)과 대향하는 부분보다 에칭 속도는 느려진다.
정전 척부(2)에 있어서는, 시료 재치면(21a)과 접착면(21d)과의 사이의 두께가, 시료 재치면(21a)과 접착면(21c)과의 사이의 두께보다 두껍게 되어 있다. 따라서, 시료 재치면(21a)과 접착면(21d)과의 사이의 정전 용량은, 시료 재치면(21a)과 접착면(21c)과의 사이의 정전 용량보다 작아지고, 시료 재치면(21a)에 있어서 접착면(21c)과 대향하는 부분의 상방의 시스 전압이 상승한다.
정전 척부(2)에서는, 시료 재치면(21a)에 있어서 접착면(21c)과 대향하는 플라즈마 여기된 에칭 가스의 밀도가 낮은 부분의 시스 전압을 상승시킴으로써, 시료 재치면(21a) 상의 에칭 속도가 불균일하게 되어 버리는 것을 경감시킬 수 있다.
시료 재치면(21a)과 접착면(21c)과의 사이의 두께, 시료 재치면(21a)과 접착면(21d)과의 사이의 두께 및 구조물 설치면(21b)과 접착면(21d)과의 사이의 두께는, 일례로서 0.7mm 이상이며 또한 5.0mm 이하로 형성되어 있다.
예를 들면, 정전 척부(2)의 두께가 0.7mm를 하회(下回)하면, 정전 척부(2)의 기계적 강도를 확보하는 것이 어려워진다. 정전 척부(2)의 두께가 5.0mm를 상회(上回)하면, 정전 척부(2)의 고주파 투과성은 저하되고, 시스 전압도 저하된다. 또, 정전 척부(2)의 열 전도율이 저하됨과 함께, 정전 척부(2)의 열 용량이 커져, 시료 재치면(21a)에 재치되는 판상 시료의 냉각 성능이나 열 응답성이 열화한다. 여기에서 설명한 각 부의 두께는 일례이며, 상기한 범위에 한정하는 것은 아니다.
웨이퍼 정전 흡착용 전극(23)의 면 저항값은, 1.0Ω/□보다 높고 1.0×1010Ω/□보다 낮다. 웨이퍼 정전 흡착용 전극(23)의 면 저항값은, 2.0Ω/□보다 높고, 1.0×107Ω/□보다 낮은 것이 바람직하다. 웨이퍼 정전 흡착용 전극(23)의 면 저항값이 상기 하한값보다 낮으면 웨이퍼 정전 흡착용 전극(23) 내에 와전류가 발생하여, 동 전위가 될 수 있다.
시료 재치면(21a) 상의 시스 전압을 조정함으로써 정전 척부(2)의 시료 재치면(21a) 상의 에칭 속도가 불균일하게 되어 버리는 것을 경감시켜도, 웨이퍼 정전 흡착용 전극(23)을 흐르는 와전류로 인하여 시료 재치면(21a) 상의 시스 전압이 균일화되어, 정전 척부(2)의 두께를 변경한 효과가 충분히 얻어지지 않게 되는 경우가 있다.
정전 척 장치(1)는, 웨이퍼 정전 흡착용 전극(23)의 면 저항값을 상기 하한값보다 높게 함으로써, 웨이퍼 정전 흡착용 전극(23) 내의 와전류의 발생을 억제할 수 있다. 한편, 웨이퍼 정전 흡착용 전극(23)의 면 저항값을 상기 상한값보다 낮게 함으로써, 양호한 흡착 특성을 유지할 수 있다.
웨이퍼 정전 흡착용 전극(23)의 두께는 0.5μm보다 두껍고 50μm보다 얇다. 웨이퍼 정전 흡착용 전극(23)의 두께는 10μm보다 두껍고 30μm보다 얇은 것이 바람직하다. 이와 같은 두께의 웨이퍼 정전 흡착용 전극(23)은, 스퍼터링법이나 증착법 등의 성막법, 혹은 스크린 인쇄법 등의 도공법에 의하여 용이하게 형성할 수 있다.
웨이퍼 정전 흡착용 전극(23)의 두께가 0.5μm를 하회하면, 충분한 도전성을 확보하는 것이 어려워진다. 웨이퍼 정전 흡착용 전극(23)의 두께가 50μm를 초과하면, 웨이퍼 정전 흡착용 전극(23)과 재치판(22)과의 사이의 열 팽창률차, 및 웨이퍼 정전 흡착용 전극(23)과 지지판(24)과의 사이의 열 팽창률차에 기인하여, 웨이퍼 정전 흡착용 전극(23)과 재치판(22)과의 접합 계면, 및 웨이퍼 정전 흡착용 전극(23)과 지지판(24)과의 접합 계면에 박리 혹은 크랙이 생성되기 쉬워진다.
FR 정전 흡착용 제1 전극(26) 및 FR 정전 흡착용 제2 전극(28)은, 정전 척부(2)의 내부에 있어서, 구조물 설치면(21b)과 냉각 베이스부(4)와의 사이에 마련된다.
FR 정전 흡착용 제1 전극(26) 및 FR 정전 흡착용 제2 전극(28)은, 도 2에 나타내는 바와 같이 링상의 전극이다. FR 정전 흡착용 제1 전극(26) 및 FR 정전 흡착용 제2 전극(28)은, 구조물 설치면(21b)과 접착면(21d)과의 사이에 마련된다. 링상의 전극인 FR 정전 흡착용 제2 전극(28)의 직경은, 링상의 전극인 FR 정전 흡착용 제1 전극(26)의 직경보다 크다.
FR 정전 흡착용 제1 전극(26) 및 FR 정전 흡착용 제2 전극(28)의 면 저항값은, 1.0Ω/□보다 높고 1.0×1010Ω/□보다 낮다. FR 정전 흡착용 제1 전극(26) 및 FR 정전 흡착용 제2 전극(28)의 면 저항값은, 2.0Ω/□보다 높고, 1.0×107Ω/□보다 낮은 것이 바람직하다.
FR 정전 흡착용 제1 전극(26)의 두께 및 FR 정전 흡착용 제2 전극(28)의 두께는, 0.5μm보다 두껍고 50μm보다 얇다. FR 정전 흡착용 제1 전극(26)의 두께 및 FR 정전 흡착용 제2 전극(28)의 두께는, 10μm보다 두껍고 30μm보다 얇은 것이 바람직하다.
FR 정전 흡착용 제1 전극(26)은, 도 2에 나타내는 바와 같이 링의 원주의 일부분에 있어서, FR 정전 흡착용 제1 전극핀(27)에 의하여 지지된다. FR 정전 흡착용 제1 전극(26)은, FR 정전 흡착용 제1 전극핀(27)을 통하여, 후술하는 취출 전극 단자(43)와 접속되어 있다. FR 정전 흡착용 제2 전극(28)은, 링의 원주의 일부분에 있어서, FR 정전 흡착용 제2 전극핀(29)에 의하여 지지된다. FR 정전 흡착용 제2 전극(28)은, FR 정전 흡착용 제2 전극핀(29)을 통하여, 후술하는 취출 전극 단자(45)와 접속되어 있다.
(절연 접착층)
절연 접착층(3)은, 냉각 베이스부(4)를 정전 척부(2)의 하면, 즉 접착면(21c) 및 접착면(21d)에 첩부한다. 절연 접착층(3)은, 폴리이미드 수지, 실리콘 수지 및 에폭시 수지 등의 유기 접착제에 의하여 형성되는 것이 바람직하다. 이들 유기 접착제는, 접착 경화 후에 내열성 및 절연성을 갖는다. 절연 접착층(3)은, 유기 접착제 중에서도, 특히 실리콘 접착제에 의하여 형성되는 것이 바람직하다. 실리콘 접착제는, 유리 전이 온도가 낮고, 내열 온도가 높으며, 또한 고무 탄성을 갖고 있다. 이 실리콘 접착제에는, 절연성의 세라믹 분말(산화 알루미늄, 질화 알루미늄 등)이 열 도전성 필러로서 첨가되는 것이 바람직하다.
또, 경화 전의 접착제는, 젤상, 혹은 유연성을 갖는 시트상 또는 필름상의 접착성 수지에 의하여 형성되는 것이 바람직하다.
절연 접착층(3)은, 일례로서 두께 50~300μm 정도로 형성된다. 절연 접착층(3)은, 두께 100~200μm 정도로 형성되는 것이 보다 바람직하다.
절연 접착층(3)은, 도전성 접착층(31), 도전성 접착층(32) 및 도전성 접착층(33)을 갖는다. 절연 접착층(3)은, 도전성 접착층(31), 도전성 접착층(32) 및 도전성 접착층(33)의 주위를 덮어 형성된다.
도전성 접착층(31)은, 웨이퍼 정전 흡착용 전극핀(25)을 취출 전극 단자(41)에 첩부한다. 도전성 접착층(32)은, FR 정전 흡착용 제1 전극핀(27)을 취출 전극 단자(43)에 첩부한다. 도전성 접착층(33)은, FR 정전 흡착용 제2 전극핀(29)을 취출 전극 단자(45)에 첩부한다.
도전성 접착층(31), 도전성 접착층(32) 및 도전성 접착층(33)은, 유연성과 내전성을 갖는 실리콘계의 도전성 접착제에 의하여 형성되는 것이 바람직하다. 여기에서 실리콘계의 도전성 접착제란, 실리콘 접착제에 금속, 카본 등의 도전성 재료가 첨가된 접착제이다. 또, 도전성 재료의 형상으로서는, 침상(針狀)의 재료가 바람직하다. 침상의 재료는, 구상(球狀)의 재료와 비교하여 소량이 첨가되는 것만으로 도전성을 확보할 수 있다.
(냉각 베이스부)
냉각 베이스부(4)는 두께가 있는 원판상이며, 정전 척부(2)를 원하는 온도로 조정하도록 구성되어 있다. 냉각 베이스부(4)로서는, 예를 들면, 그 내부에 물을 순환시키는 유로가 형성된 수랭 베이스 등이 바람직하다.
냉각 베이스부(4)를 구성하는 재료로서는, 열 전도성, 도전성, 가공성이 우수한 금속, 또는 이들 금속을 포함하는 복합재이면 제한은 없고, 예를 들면, 알루미늄(Al), 알루미늄 합금, 구리(Cu), 구리 합금, 스테인리스강(SUS) 등이 적합하게 이용된다.
냉각 베이스부(4) 중 적어도 플라즈마에 노출되는 면은, 알루마이트 처리가 실시되어 있거나, 혹은 알루미나 등의 절연막이 성막되어 있는 것이 바람직하다.
냉각 베이스부(4)는, 취출 전극 단자(41), 취출 전극 단자(43) 및 취출 전극 단자(45)를 갖는다. 냉각 베이스부(4)는, 취출 전극 단자(41), 취출 전극 단자(43) 및 취출 전극 단자(45)의 주위를 덮어 형성된다. 취출 전극 단자(41), 취출 전극 단자(43) 및 취출 전극 단자(45)는, 절연성을 갖는 절연 애자(碍子)(42), 절연 애자(44) 및 절연 애자(46)에 의하여 각각 덮여 있다.
취출 전극 단자(41), 취출 전극 단자(43) 및 취출 전극 단자(45)는, 냉각 베이스부(4)를 Z축 방향으로 관통하도록 마련되어 있다.
취출 전극 단자(41)는 봉상이며, 웨이퍼 정전 흡착용 전극(23)에 직류 전압을 인가하도록 구성되어 있다. 취출 전극 단자(41)는, 도전성 접착층(31)을 통하여, 웨이퍼 정전 흡착용 전극핀(25)에 접속되어 있다. 취출 전극 단자(41)는, 도시하지 않은 고주파 차단 필터를 통하여 가변형 직류 전원(C4)에 접속되어 있다.
취출 전극 단자(43)는 봉상이며, FR 정전 흡착용 제1 전극(26)에 직류 전압을 인가하도록 구성되어 있다. 취출 전극 단자(43)는, 도전성 접착층(32)을 통하여, FR 정전 흡착용 제1 전극핀(27)에 접속되어 있다. 취출 전극 단자(43)는, 도시하지 않은 고주파 차단 필터를 통하여 가변형 직류 전원(C6)에 접속되어 있다.
취출 전극 단자(45)는 봉상이며, FR 정전 흡착용 제2 전극(28)에 직류 전압을 인가하도록 구성되어 있다. 취출 전극 단자(45)는, 도전성 접착층(33)을 통하여 FR 정전 흡착용 제2 전극핀(29)에 접속되어 있다. 취출 전극 단자(45)는, 도시하지 않은 고주파 차단 필터를 통하여 가변형 직류 전원(C8)에 접속되어 있다.
가변형 직류 전원(C4)은 어스(C5)에 의하여 접지되어 있다. 가변형 직류 전원(C6)은 어스(C7)에 의하여 접지되어 있다. 가변형 직류 전원(C8)은 어스(C9)에 의하여 접지되어 있다.
취출 전극 단자(41), 취출 전극 단자(43) 및 취출 전극 단자(45)는, 절연 애자(42), 절연 애자(44) 및 절연 애자(46)에 의하여, 금속제의 냉각 베이스부(4)에 대하여 각각 절연되어 있다.
취출 전극 단자(41), 취출 전극 단자(43) 및 취출 전극 단자(45)의 재료로서는, 내열성이 우수한 비자성의 도전성 재료이면 제한되지 않지만, 열 팽창 계수가 웨이퍼 정전 흡착용 전극(23) 및 지지판(24)의 열 팽창 계수에 근사한 것이 바람직하고, 예를 들면, 타이타늄(Ti) 등의 금속 재료로 이루어진다.
냉각 베이스부(4)는, 콘덴서와 코일을 포함하는 매칭 박스(C1)를 통하여 고주파 전원(C2)에 접속된다. 고주파 전원(C2)은, 냉각 베이스부(4)에 바이어스 전압용 RF(Radio Frequency) 전류를 인가한다. 고주파 전원(C2)은, 어스(C3)에 의하여 접지되어 있다.
(정리)
이상에 설명한 바와 같이, 본 실시형태에 관한 정전 척 장치(1)는, 정전 척부(2)와, 냉각 베이스부(4)와, 접착층(절연 접착층(3))을 구비한다.
정전 척부(2)에서는, 시료를 재치하는 시료 재치면(21a)을 가짐과 함께 정전 흡착용 제1 전극(웨이퍼 정전 흡착용 전극(23))을 갖는다. 정전 척부(2)는, 접착층(절연 접착층(3))의 측에 요철을 갖는다. 제1 전극(웨이퍼 정전 흡착용 전극(23))의 면 저항값이 1.0Ω/□보다 높고 1.0×1010Ω/□보다 낮다. 제1 전극(웨이퍼 정전 흡착용 전극(23))의 면 저항값은, 2.0Ω/□보다 높고, 1.0×107Ω/□보다 낮은 것이 바람직하다.
냉각 베이스부(4)는, 정전 척부(2)에 대하여 시료 재치면(21a)과는 반대측에 재치되어 정전 척부(2)를 냉각한다.
접착층(절연 접착층(3))은, 정전 척부(2)와 냉각 베이스부(4)를 접착한다.
이 구성에 의하여, 본 실시형태에 관한 정전 척 장치(1)에서는, 에칭 속도가 느린 부분의 정전 척부(2)의 두께를 얇게 하여, 시스 전압을 상승시킬 수 있기 때문에, 정전 척부(2)의 시료 재치면 상의 에칭이 불균일하게 되어 버리는 것을 경감시킬 수 있다.
본 실시형태에 있어서 에칭이 불균일하게 되어 버린다 함은, 에칭 속도가 불균일하게 되어 버리는 것이다.
또, 본 실시형태에 관한 정전 척 장치(1)에서는, 제1 전극(웨이퍼 정전 흡착용 전극(23))의 면 저항값이 1.0Ω/□보다 높고 1.0×1010Ω/□보다 낮다. 제1 전극(웨이퍼 정전 흡착용 전극(23))의 면 저항값은, 2.0Ω/□보다 높고, 1.0×107Ω/□보다 낮은 것이 바람직하다. 제1 전극(웨이퍼 정전 흡착용 전극(23))의 면 저항값이 상기 하한값보다 높음으로써, 웨이퍼 정전 흡착용 전극(23) 내의 와전류의 발생을 억제할 수 있다. 그 때문에, 정전 척부(2)의 두께를 변경한 것에 의한 시료 재치면(21a) 상의 시스 전압의 조정의 효과를 약화시키지 않고, 정전 척부(2)의 시료 재치면 상의 에칭 속도가 불균일하게 되어 버리는 것을 경감시킬 수 있다. 한편, 제1 전극(웨이퍼 정전 흡착용 전극(23))의 면 저항값이 상기 상한값보다 낮음으로써, 양호한 흡착 특성을 유지할 수 있다.
또, 냉각 베이스부(4)는, 콘덴서와 코일을 포함하는 매칭 박스(C1)를 통하여 고주파 전원(C2)에 접속된다.
이 구성에 의하여, 본 실시형태에 관한 정전 척 장치(1)에서는, 냉각 베이스부(4)에 고주파의 바이어스 전압용 고주파 전류를 인가할 수 있다. 이 때문에 본 실시형태에 관한 정전 척 장치(1)에서는, 정전 척부(2)의 시료 재치면 상의 시스 전압을 조정할 수 있기 때문에, 정전 척부(2)의 시료 재치면 상의 에칭 속도가 불균일하게 되어 버리는 것을 경감시킬 수 있다.
또한, 웨이퍼 정전 흡착용 전극(23)은, 취출 전극 단자(45)는, 도시하지 않은 고주파 차단 필터를 통하여 가변형 직류 전원(C4)에 접속된다.
이 구성에 의하여, 본 실시형태에 관한 정전 척 장치(1)에서는, 가변형 직류 전원(C4)을 RF 전류로부터 보호할 수 있다. 이 때문에 본 실시형태에 관한 정전 척 장치(1)에서는, 웨이퍼 정전 흡착용 전극(23)에 의한 시료의 흡착을 안정화시킬 수 있기 때문에, 웨이퍼 면내에 있어서 온도가 균일해지고, 웨이퍼 온도가 균일하지 않은 것에 기인하여 에칭 속도가 불균일하게 되어 버리는 것을 경감시킬 수 있다.
또, 시료 재치면(21a)과 웨이퍼와의 사이에 He 가스를 충전함으로써, 시료 재치면(21a)과 웨이퍼와의 사이의 열 전달률을 향상시킬 수 있음과 함께, He 가스의 압력을 조정하여, He 가스의 열 전도율을 변화시킴으로써, 웨이퍼의 온도도 조정이 가능해진다.
또, 정전 척부(2)는, 시료 재치면(21a)의 주위이며 시료 재치면(21a)보다 오목한 오목부에, 시료 재치면(21a)의 주위를 둘러싸는 원환상의 구조물을 설치하는 구조물 설치면(21b)을 갖는다.
이 구성에 의하여, 본 실시형태에 관한 정전 척 장치(1)에서는, 포커스 링을 재치할 수 있기 때문에, 정전 척부(2)의 시료 재치면 상의 에칭 속도가 중앙부와 주연부에 있어서 불균일하게 되어 버리는 것을 경감시킬 수 있다.
또, 구조물 설치면(21b)과 냉각 베이스부(4)와의 사이에, 정전 흡착용 제3 전극(FR 정전 흡착용 제1 전극(26) 및 FR 정전 흡착용 제2 전극(28))을 갖는다.
이 구성에 의하여, 본 실시형태에 관한 정전 척 장치(1)에서는, 포커스 링을 흡착할 수 있다. 그 때문에, 본 실시형태에 관한 정전 척 장치(1)에서는, 포커스 링과 구조물 설치면(21b)과의 열 전달률이 원주 방향으로 균일해지고, 포커스 링의 온도를 원주 방향으로 균일하게 할 수 있다.
이 때문에 본 실시형태에 관한 정전 척 장치(1)에서는, 정전 척부(2)의 시료 재치면 상의 에칭 속도가 중앙부와 주연부에 있어서 불균일하게 되어 버리는 것을 경감시킬 수 있음과 함께, 원주 방향으로 불균일하게 되어버리는 것도 경감시킬 수 있다.
또, 포커스 링이 정전 흡착력에 의하여 고정됨으로써, 구조물 설치면(21b)과 포커스 링과의 사이의 He 가스를 충전할 수 있고, 구조물 설치면(21b)과 포커스 링과의 사이의 열 전달률을 향상시킬 수 있음과 함께, He 가스의 압력을 조정함으로써, He 가스의 열 전달률을 변화시켜 포커스 링의 온도를 조정할 수도 있다.
또, 제3 전극(FR 정전 흡착용 제1 전극(26) 및 FR 정전 흡착용 제2 전극(28))의 면 저항값이 1.0Ω/□보다 높고 1.0×1010Ω/□보다 낮다. 제3 전극(FR 정전 흡착용 제1 전극(26) 및 FR 정전 흡착용 제2 전극(28))의 면 저항값은, 2.0Ω/□보다 높고, 1.0×107Ω/□보다 낮은 것이 바람직하다.
본 실시형태에 관한 정전 척 장치(1)에서는, 제3 전극(FR 정전 흡착용 제1 전극(26) 및 FR 정전 흡착용 제2 전극(28))의 면 저항값을 상기 하한값보다 높게 함으로써, 시료 재치면(21a)뿐만 아니라 구조물 설치면(21b)을 포함하는 가속 전압의 조정 기능을 유지할 수 있다. 한편, 제3 전극(FR 정전 흡착용 제1 전극(26) 및 FR 정전 흡착용 제2 전극(28))의 면 저항값을 상기 상한값보다 낮게 함으로써, 양호한 흡착 특성을 유지할 수 있다.
본 실시형태에 있어서는, 정전 척 장치(1)가 구비되는 플라즈마 에칭 장치가, 단위 체적당 플라즈마 여기된 에칭 가스의 내주 부분의 밀도가 외주 부분의 밀도에 비하여 작은 플라즈마 에칭 장치인 경우에 대하여 설명했지만, 본 실시형태에 관한 정전 척 장치는, 단위 체적당 여기 에칭 가스의 밀도가, 내주 부분이 외주 부분에 비하여 커지는 플라즈마 에칭 장치에 구비되어도 된다.
도 3을 참조하여, 단위 체적당 여기 에칭 가스의 밀도가, 내주 부분이 외주 부분에 비하여 커지는 플라즈마 에칭 장치에 정전 척 장치가 구비되는 경우에 대하여 설명한다.
(제1 실시형태, 제1 변형예)
도 3은, 본 실시형태에 관한 정전 척 장치(1)의 제1 변형예를 나타내는 단면도이다. 정전 척 장치(101)는, 정전 척부(112)와, 절연 접착층(113)과, 냉각 베이스부(114)를 구비한다.
정전 척 장치(101)(도 3)와 정전 척 장치(1)(도 1)를 비교하면, 정전 척부(112)가 갖는 지지판(24)의 요철의 방향이 상이하다. 지지판(24)은, 절연 접착층(113)과 접하는 면인 하면에 볼록면을 갖는다. 여기에서, 다른 구성 요소가 갖는 기능은 정전 척 장치(1)(도 1)와 동일하다. 정전 척 장치(1)(도 1)와 동일한 기능의 설명은 생략하고 정전 척 장치(1)(도 1)와 상이한 부분을 중심으로 설명한다.
지지판(24)의 하면은, 접착면(21f) 및 접착면(21d)으로 이루어진다. 접착면(21f)은, 원판상의 지지판(24)의 내주 부분에 위치하는 원형의 평면이다. 접착면(21f)은, 지지판(24)의 하면에 있어서 접착면(21d)에 대하여 돌출되어 있다. 정전 척부(112)를 상방에서 본 경우에, 접착면(21f)의 원의 중심과 시료 재치면(21a)의 원의 중심이 일치하고 있으며, 접착면(21f)의 직경은 시료 재치면(21a)의 직경보다 작다. 즉, 정전 척부(2)를 상방에서 본 경우에, 접착면(21f)은 시료 재치면(21a)보다 내주 부분에 위치한다.
접착면(21f)은, 시료 재치면(21a)과 대향하고 있다. 시료 재치면(21a)과 접착면(21f)과의 사이의 두께는, 시료 재치면(21a)과 접착면(21d)과의 사이의 두께보다 두껍다.
정전 척부(112)에 있어서는, 시료 재치면(21a)과 접착면(21f)과의 사이의 두께가, 시료 재치면(21a)과 접착면(21d)과의 사이의 두께보다 두껍게 되어 있다. 따라서, 시료 재치면(21a)과 접착면(21f)과의 사이의 정전 용량은, 시료 재치면(21a)과 접착면(21d)과의 사이의 정전 용량보다 작아지고, 시료 재치면(21a)에 있어서 접착면(21f)과 대향하는 시료 재치면(21a)의 시스 전압이 하강한다.
정전 척부(112)에서는, 시료 재치면(21a)에 있어서 접착면(21f)과 대향하는 부분의 플라즈마 여기된 에칭 가스의 밀도가 높은 부분의 시스 전압을 하강시킴으로써, 시료 재치면(21a) 상의 에칭 속도가 불균일하게 되어 버리는 것을 경감시킬 수 있다.
본 실시형태에 있어서는, 웨이퍼 정전 흡착용 전극(23)이 단극이며, FR 정전 흡착용 전극이 쌍극(FR 정전 흡착용 제1 전극(26) 및 FR 정전 흡착용 제2 전극(28))인 경우에 대하여 설명을 했지만, 정전 흡착용 전극의 조합은 이에 한정되지 않는다. 도 4를 참조하여 정전 흡착용 전극의 조합에 대하여 설명한다.
도 4는, 본 실시형태에 관한 정전 흡착용 전극의 조합의 일례를 나타내는 도이다. 도 4의 표에 있어서, ○의 기호는, 이 ○의 기호와 동일한 행에 나타내는 전극이, 정전 척 장치에 구비되어 있는 것을 나타낸다. ×의 기호는, 이 ×의 기호와 동일한 행에 나타내는 전극이, 정전 척 장치에 구비되어 있지 않은 것을 나타낸다.
예를 들면, 조합 1은, 정전 척 장치(1)가 단극의 웨이퍼 정전 흡착용 전극을 구비하고, FR 정전 흡착용 전극은 구비되어 있지 않은 구성을 나타낸다. 조합 2는, 정전 척 장치(1)가 단극의 웨이퍼 정전 흡착용 전극과, 단극의 FR 정전 흡착용 전극을 구비하는 구성을 나타낸다.
웨이퍼 정전 흡착용 전극은, 쌍극의 전극이어도 된다. 상술한 바와 같이, 웨이퍼 정전 흡착용 전극이 단극의 경우는, 웨이퍼 정전 흡착용 전극의 저항값을 소정의 값보다 높게 할 필요가 있다. 웨이퍼 정전 흡착용 전극이 쌍극의 전극인 경우, 예를 들면, 2개의 웨이퍼 정전 흡착용 전극을 동심원상으로 설치한다. 웨이퍼 정전 흡착용 전극이 쌍극인 경우는, 적어도 한쪽의 웨이퍼 정전 흡착용 전극의 저항값이 소정의 값보다 높으면, 다른쪽의 웨이퍼 정전 흡착용 전극의 저항값은 소정의 값보다 높지 않아도 된다.
FR 정전 흡착용 전극은, 웨이퍼 정전 흡착용 전극이 단극인지 쌍극인지에 상관없이, 단극이어도 되고 쌍극이어도 된다. FR 정전 흡착용 전극이 단극인 경우는, FR 정전 흡착용 전극의 저항값을 소정의 값보다 높게 할 필요가 있다. FR 정전 흡착용 전극이 쌍극인 경우는, 적어도 한쪽의 FR 정전 흡착용 전극의 저항값이 소정의 값보다 높으면, 다른쪽의 FR 정전 흡착용 전극의 저항값은 소정의 값보다 높지 않아도 된다.
또, FR 정전 흡착용 전극은 구비되어 있지 않아도 된다.
(제1 실시형태, 제2 변형예)
여기에서 도 5를 참조하여, 웨이퍼 정전 흡착용 전극이 쌍극이고 FR 정전 흡착용 전극이 단극인 경우(도 4에 있어서의 조합 5의 경우)에 대하여 설명한다. 도 5는, 본 발명의 제1 실시형태의 정전 척 장치의 제2 변형예를 나타내는 단면도이다. 도 5에 나타내는 정전 척 장치(102)는, 웨이퍼 정전 흡착용 전극(23a), 웨이퍼 정전 흡착용 전극(23b), 및 FR 정전 흡착용 전극(26)을 구비한다.
웨이퍼 정전 흡착용 전극(23a)은, 정전 척부(122)의 내부에 있어서, 시료 재치면(21a)과 접착면(21c)과의 사이에 마련된다. 웨이퍼 정전 흡착용 전극(23a)은, 원판상의 전극이다.
웨이퍼 정전 흡착용 전극(23b)은, 정전 척부(122)의 내부에 있어서, 시료 재치면(21a)과 접착면(21d)과의 사이에 마련된다. 웨이퍼 정전 흡착용 전극(23b)은, 링상의 전극이다.
FR 정전 흡착용 전극(26)은, 정전 척부(122)의 내부에 있어서, 구조물 설치면(21b)과 접착면(21d)과의 사이에 마련된다. FR 정전 흡착용 전극(26)은, 링상의 전극이다.
(제2 실시형태)
이하, 도면을 참조하면서 본 발명의 제2 실시형태에 대하여 자세하게 설명한다.
상기 제1 실시형태에서는, 정전 척 장치가, 절연 접착층의 측에 요철을 갖는 정전 척부(2)를 구비하고, 정전 척부의 정전 용량을 조정하는 경우에 대하여 설명을 했다. 본 실시형태에서는, 정전 척 장치가, 정전 척부와 냉각 베이스부와의 사이에 마련된 유전체층을 구비하고, 정전 척부의 정전 용량을 조정하는 경우에 대하여 설명을 한다.
본 실시형태에 관한 정전 척 장치를 정전 척 장치(201)로 나타낸다.
도 6은, 본 실시형태에 관한 정전 척 장치(201)의 일례를 나타내는 단면도이다. 정전 척 장치(201)는, 정전 척부(212)와, 절연 접착층(213)과, 냉각 베이스부(214)와, 유전체층(51)을 구비한다.
본 실시형태에 관한 정전 척 장치(201)(도 6)와 제1 실시형태에 관한 정전 척 장치(1)(도 1)를 비교하면, 정전 척부(212), 절연 접착층(213) 및 냉각 베이스부(214)의 형상과, 유전체층(51)의 유무가 상이하다. 여기에서, 다른 구성 요소가 갖는 기능은 제1 실시형태와 동일하다. 제1 실시형태와 동일한 기능의 설명은 생략하고, 제2 실시형태에서는, 제1 실시형태와 상이한 부분을 중심으로 설명한다.
정전 척부(212)의 지지판(224)의 하면인 접착면(21e)은 평면이다. 냉각 베이스부(214)에는, 상면의 외주 부분에 오목부가 마련된다. 유전체층(51)은, 냉각 베이스부(214)에 마련된 오목부에 마련된다. 즉, 유전체층(51)은, 정전 척부(212)와 냉각 베이스부(214)와의 사이에 마련된다. 유전체층(51)은, 링상의 형상이다. 유전체층(51)은, 링상의 형상의 일부에 있어서 절연 애자(44) 및 절연 애자(46)가 Z축 방향으로 관통하는 부분을 갖는다.
유전체층(51)은, 정전 척부(212)의 유전율보다 낮은 재료가 이용된다. 유전율을 낮게 함으로써, 정전 척 장치(201)는, 유전체층(51)의 두께를 얇게 할 수 있기 때문에, 냉각 베이스부(214)의 냉각 성능의 저하를 억제할 수 있다.
만일 유전체층이 두꺼운 경우, 유전체층이 두껍지 않은 경우에 비하여, 유전체층이 정전 척부(212)와 냉각 베이스부(214)와의 사이에 마련됨으로써, 냉각 베이스부(214)의 냉각 성능이 저하되는 경우가 있다. 여기에서, 유전체층의 정전 용량은, 유전체의 유전율에 비례하고 유전체층의 두께에 반비례하기 때문에, 유전체층은, 유전체의 유전율을 작게 하면 정전 용량을 변경하지 않고 두께를 얇게 할 수 있다. 본 실시형태에 있어서는 유전체층(51)에 있어서의 유전체의 유전율은, 정전 척부(212)의 유전율보다 작기 때문에, 정전 용량을 변경하지 않고 두께를 얇게 할 수 있다.
유전체층은, 알루미나 재료가 용사(溶射) 등에 의하여 냉각 베이스부(214)에 분사된 피막으로서 직접 성형되어도 된다. 유전체층은, 세라믹의 소결체가 접착제 등에 의하여 냉각 베이스부(214)에 첩부됨으로써 형성되어도 된다.
절연 접착층(213)은, 냉각 베이스부(214)와 유전체층(51)을 정전 척부(212)의 하면인 접착면(21e)에 첩부한다.
정전 척부(212)를 상방에서 아래를 향하여 보았을 때에 정전 척부(212)와 유전체층(51)이 중첩되는 부분은, 정전 척부(212)와 유전체층(51)이 중첩되지 않는 부분에 비하여 정전 용량이 작아진다. 이 때문에, 시료 재치면(21a)에 있어서 정전 척부(212)를 상방에서 아래를 향하여 보았을 때에 유전체층(51)과 중첩되는 부분의 상방의 시스 전압이 하강한다.
정전 척부(212)에서는, 시료 재치면(21a)에 있어서 정전 척부(212)를 상방에서 아래를 향하여 보았을 때에 유전체층(51)과 중첩되는 부분 중, 플라즈마 여기된 에칭 가스의 밀도가 높고 에칭 속도가 빠른 시료 재치면(21a) 부분의 시스 전압을 저하시킴으로써, 시료 재치면(21a) 상의 에칭 속도가 불균일하게 되어 버리는 것을 경감시킬 수 있다.
웨이퍼 정전 흡착용 전극(23)의 면 저항값은, 1.0Ω/□보다 크고 1.0×1010Ω/□보다 낮다. 웨이퍼 정전 흡착용 전극(23)의 면 저항값은, 2.0Ω/□보다 높고, 1.0×107Ω/□보다 낮은 것이 바람직하다. 웨이퍼 정전 흡착용 전극(23)의 면 저항값이 상기 하한값보다 낮으면 웨이퍼 정전 흡착용 전극(23) 내에 와전류가 발생하여, 동 전위가 될 수 있다. 웨이퍼 정전 흡착용 전극(23)을 흐르는 와전류로 인하여, 정전 척부(2)의 시료 재치면(21a) 상의 에칭 속도가 불균일하게 되어 버리는 것을 경감시키기 위하여 설치된 유전체층(51)의 효과가 충분히 얻어지지 않게 되는 경우가 있다.
정전 척 장치(201)에서는, 웨이퍼 정전 흡착용 전극(23)의 면 저항값으로서 상기 하한값보다 높은 값이 설정되어 있음으로써, 웨이퍼 정전 흡착용 전극(23) 내의 와전류의 발생을 억제할 수 있다. 한편, 웨이퍼 정전 흡착용 전극(23)의 면 저항값을 상기 상한값보다 낮게 함으로써, 양호한 흡착 특성을 유지할 수 있다.
(정리)
이상에 설명한 바와 같이, 본 실시형태에 관한 정전 척 장치(201)는, 정전 척부(212)와, 냉각 베이스부(214)와, 접착층(절연 접착층(213))과, 유전체층(51)을 구비한다.
유전체층(51)은, 정전 척부(212)와 냉각 베이스부(214)와의 사이에 마련된다.
이 구성에 의하여, 본 실시형태에 관한 정전 척 장치(201)에서는, 에칭 속도가 빠른 부분의 정전 척부(2)에 유전체층(51)을 구비함으로써, 시스 전압을 하강시킬 수 있기 때문에, 정전 척부(212)의 시료 재치면 상의 에칭이 불균일하게 되어 버리는 것을 경감시킬 수 있다. 본 실시형태에 있어서 에칭이 불균일하게 되어 버린다 함은, 에칭 속도가 불균일하게 되어 버리는 것이다.
또, 본 실시형태에 관한 정전 척 장치(201)에서는, 제1 전극(웨이퍼 정전 흡착용 전극(23))의 면 저항값이 1.0Ω/□보다 높고 1.0×1010Ω/□보다 낮다. 제1 전극(웨이퍼 정전 흡착용 전극(23))의 면 저항값은, 2.0Ω/□보다 높고, 1.0×107Ω/□보다 낮은 것이 바람직하다. 제1 전극(웨이퍼 정전 흡착용 전극(23))의 면 저항값이 상기 하한값보다 높음으로써, 웨이퍼 정전 흡착용 전극(23) 내의 와전류의 발생을 억제할 수 있다. 그 때문에, 정전 척부(212)의 시료 재치면 상의 에칭 속도가 불균일하게 되어 버리는 것을 경감시킬 수 있다. 한편, 제1 전극(웨이퍼 정전 흡착용 전극(23))의 면 저항값이 상기 상한값보다 낮음으로써, 양호한 흡착 특성을 유지할 수 있다.
또, 유전체층(51)에 있어서의 유전체의 유전율은, 정전 척부(212)의 유전율보다 작다.
이 구성에 의하여, 본 실시형태에 관한 정전 척 장치(201)에서는, 유전체층(51)의 두께를 얇게 할 수 있기 때문에, 정전 척부(212)로부터 냉각 베이스부(214)의 열 전달의 저하에 의한 냉각 성능의 저하를 억제할 수 있다. 이 때문에, 본 실시형태에 관한 정전 척 장치(201)에서는, 시료 재치면(21a)의 냉각 성능의 저하를 억제하면서, 정전 척부(212)의 시료 재치면 상의 에칭이 에칭 가스의 밀도가 불균일한 것 및 온도가 불균일한 것에 의하여 웨이퍼 면내의 에칭 속도가 불균일하게 되어 버리는 것을 경감시킬 수 있다.
또, 유전체층(51)의 열 전도율을, 정전 척부(212)의 열 전도율보다 크게 함으로써 냉각 성능의 저하를 보다 억제할 수 있다.
예를 들면, 정전 척부(212)의 재질이, Al203재 혹은 Al203-SiC 재료인 경우, 유전체층(51)의 재질로서는, AlN재가 적합하다.
본 실시형태에 있어서는, 정전 척 장치(201)가 구비되는 플라즈마 에칭 장치가, 단위 체적당 플라즈마 여기된 에칭 가스의 내주 부분의 밀도가, 외주 부분의 밀도에 비하여 작은 플라즈마 에칭 장치인 경우에 대하여 설명했지만, 본 실시형태에 관한 정전 척 장치는, 단위 체적당 플라즈마 여기된 에칭 가스의 밀도가, 내주 부분이 외주 부분에 비하여 커지는 플라즈마 에칭 장치에 구비되어도 된다. 도 7을 참조하여, 단위 체적당 여기 에칭 가스의 밀도가, 내주 부분이 외주 부분에 비하여 커지는 플라즈마 에칭 장치에 정전 척 장치가 구비되는 경우에 대하여 설명한다.
(제2 실시형태, 제1 변형예)
도 7은, 본 실시형태에 관한 정전 척 장치(201)의 제1 변형예를 나타내는 단면도이다. 정전 척 장치(202)는, 정전 척부(212)와, 절연 접착층(213)과, 냉각 베이스부(215)를 구비한다.
정전 척 장치(202)(도 7)와 정전 척 장치(201)(도 6)를 비교하면, 유전체층(52)이 구비되는 위치가 상이하다. 여기에서, 다른 구성 요소가 갖는 기능은 정전 척 장치(201)(도 6)와 동일하다. 정전 척 장치(201)(도 6)와 동일한 기능의 설명은 생략하고 정전 척 장치(201)(도 6)와 상이한 부분을 중심으로 설명한다.
냉각 베이스부(215)에는, 상면의 내주 부분에 오목부가 마련된다. 유전체층(52)은, 냉각 베이스부(215)에 마련된 오목부에 마련된다. 즉, 유전체층(52)은, 정전 척부(212)와 냉각 베이스부(215)와의 사이에 마련된다. 유전체층(52)은, 링상의 형상이다. 유전체층(52)은, 링상의 형상의 일부에 있어서 절연 애자(42)가 Z축 방향으로 관통하는 부분을 갖는다.
정전 척부(212)를 상방에서 아래를 향하여 보았을 때에 정전 척부(212)와 유전체층(52)이 중첩되는 부분은, 정전 척부(212)와 유전체층(52)이 중첩되지 않는 부분에 비하여 정전 용량이 작아진다. 이 때문에, 시료 재치면(21a)에 있어서 정전 척부(212)를 상방에서 아래를 향하여 보았을 때에 유전체층(52)과 중첩되는 부분의 시료 재치면(21a)의 시스 전압이 하강한다. 정전 척부(212)에서는, 시료 재치면(21a)에 있어서 정전 척부(212)를 상방에서 아래를 향하여 보았을 때에 유전체층(52)과 중첩되는 부분의 에칭 속도가 빠른 경우, 유전체층(52)을 설치함으로써 시료 재치면(21a) 상의 에칭 속도가 불균일하게 되어 버리는 것을 경감시킬 수 있다.
(제3 실시형태)
이하, 도면을 참조하면서 본 발명의 제3 실시형태에 대하여 자세하게 설명한다.
상기 제1 실시형태에서는, 정전 척 장치가, 절연 접착층의 측에 요철을 갖는 정전 척부(2)를 구비하고, 정전 척부의 정전 용량을 조정하는 경우에 대하여 설명을 했다. 본 실시형태에서는, 정전 척 장치가, 웨이퍼 정전 흡착용 전극과 냉각 베이스부와의 사이에, 시료 탑재면 조정 전극을 갖고, 고주파 발생용 전원의 가속 전압을 조정하는 경우에 대하여 설명을 한다.
본 실시형태에 관한 정전 척 장치를 정전 척 장치(301)로 나타낸다.
도 8은, 본 실시형태에 관한 정전 척 장치(301)의 일례를 나타내는 단면도이다. 정전 척 장치(301)는, 정전 척부(312)와, 절연 접착층(313)과, 냉각 베이스부(314)를 구비한다.
본 실시형태에 관한 정전 척 장치(301)(도 8)와 제1 실시형태에 관한 정전 척 장치(1)(도 1)를 비교하면, 정전 척부(312), 절연 접착층(313) 및 냉각 베이스부(314)의 형상과, 시료 탑재면 조정 전극(61a)의 유무가 상이하다. 여기에서, 다른 구성 요소가 갖는 기능은 제1 실시형태와 동일하다. 제1 실시형태와 동일한 기능의 설명은 생략하고, 제3 실시형태에서는, 제1 실시형태와 상이한 부분을 중심으로 설명한다.
정전 척부(312)는, 재치판(22)과, 웨이퍼 정전 흡착용 전극(23)과, 지지판(24)과, FR 정전 흡착용 제1 전극(26)과, FR 정전 흡착용 제2 전극(28)에 더하여, 시료 탑재면 조정 전극(61a)을 갖는다.
시료 탑재면 조정 전극(61a)은, 정전 척부(312)의 재치판(22)의 원판의 외주부에 있어서, 웨이퍼 정전 흡착용 전극(23)과 냉각 베이스부(314)와의 사이에 마련된다. 즉, 정전 척 장치(301)는, 웨이퍼 정전 흡착용 전극(23)과 냉각 베이스부(314)와의 사이에, 시료 탑재면 조정 전극(61a)을 갖고 있다. 시료 탑재면 조정 전극(61a)은, 링상의 전극이다.
시료 탑재면 조정 전극(61a)의 면 저항값은, 웨이퍼 정전 흡착용 전극(23)의 면 저항값보다 낮다.
시료 탑재면 조정 전극(61a)은, 면 저항값이 웨이퍼 정전 흡착용 전극(23)의 면 저항값보다 낮게 함으로써, 시료 탑재면 조정 전극(61a)에 인가된 전압이 전극 내에 있어서 불균일한 것 및 발열, 특히 RF 전류 밀도가 높아지는 도전성 접합층(61c) 근방의 발열을 경감시킬 수 있다.
절연 접착층(313)은, 도전성 접착층(31), 도전성 접착층(32) 및 도전성 접착층(33)에 더하여, 도전성 접합층(61c)을 갖는다. 절연 접착층(313)은, 도전성 접합층(61c)의 주위를 덮어 형성된다. 도전성의 접합층(접합부)인 도전성 접합층(61c)은, 예를 들면 경납재에 의하여 형성된다. 도전성 접합층(61c)에는 RF 전류가 흐르기 때문에, 도전성 접합층(61c)의 저항값은, 예를 들면 1mΩ보다 낮게 하여, 도전성 접합층(61c)의 발열을 억제하는 것이 바람직하다.
냉각 베이스부(314)는, 취출 전극 단자(41), 취출 전극 단자(43) 및 취출 전극 단자(45)에 더하여, 취출 전극 단자(47)를 갖는다. 냉각 베이스부(314)는, 취출 전극 단자(47)의 주위를 덮어 형성된다. 취출 전극 단자(47)는, 절연 애자(48)에 의하여 덮여 있다. 취출 전극 단자(47)는, 냉각 베이스부(314)를 Z축 방향으로 관통하도록 마련되어 있다. 취출 전극 단자(47)는, 절연 애자(48)에 의하여, 금속제의 냉각 베이스부(314)에 대하여 절연되어 있다.
취출 전극 단자(47)는 봉상이며, 시료 탑재면 조정 전극(61a)에 고주파 전압을 인가하도록 구성되어 있다. 취출 전극 단자(47)는, 도전성 접합층(61c)을 통하여, 시료 탑재면 조정 전극용 전극핀(61b)에 접속되어 있다.
취출 전극 단자(47)는, 스위치(SW1)의 제어 단자에 접속되어 있다. 스위치(SW1)가 제1 단자(SW11)에 접속된 경우, 취출 전극 단자(47)는, LC 공진 회로(LC1)에 접속된다. 취출 전극 단자(47)는, LC 공진 회로(LC1)를 통하여 어스(C12)에 의하여 접지된다. LC 공진 회로(LC1)는, 가변 컨덕터(C10)와, 콘덴서(C11)를 구비한다. 가변 컨덕터(C10)와 콘덴서(C11)는 직렬로 접속되어 있다. 스위치(SW1)가 제1 단자(SW11)에 접속된 경우, 취출 전극 단자(47)는 가변 컨덕터(C10)에 접속된다.
스위치(SW1)가 제2 단자(SW12)에 접속된 경우, 취출 전극 단자(47)는, 매칭 박스(C13)를 통하여, 고주파 전원(C14)에 접속된다. 취출 전극 단자(47)는, 매칭 박스(C13) 및 고주파 전원(C14)을 통하여 어스(C15)에 의하여 접지되어 있다.
도시하지 않은 제어 회로는, 스위치(SW1)가 제1 단자(SW11)에 접속되도록, 제2 단자(SW12)에 접속되도록 전환한다.
스위치(SW1)가 제1 단자(SW11)에 접속된 경우, 도시하지 않은 제어 회로는, LC 공진 회로(LC1)의 L 성분을 조정함으로써 시료 탑재면 조정 전극(61a)의 전압의 크기를 가변적으로 제어한다.
냉각 베이스부(314)에 흐르는 RF 전류는, 가변 컨덕터(C10) 및 콘덴서(C11)를 통하여 흐르기 때문에, 정전 척 장치(301)는, 냉각 베이스부(314)를 상방에서 아래를 향하여 보았을 때에 시료 탑재면 조정 전극(61a)과 중첩되는 부분의 시료 재치면(21a)의 부분의 시스 전압을, 시료 탑재면 조정 전극(61a)과 중첩되지 않는 부분의 시스 전압과 비교하여 상대적으로 하강시킬 수 있다.
냉각 베이스부(314)를 상방에서 아래를 향하여 보았을 때에 시료 탑재면 조정 전극(61a)과 중첩되는 부분의 시료 재치면(21a)의 시스 전압이 하강하기 때문에, 시료 재치면(21a)에 있어서 정전 척부(312)를 상방에서 아래를 향하여 보았을 때에 시료 탑재면 조정 전극(61a)과 중첩되는 부분의 시스 전압이 하강하여, 시료 재치면(21a) 상의 에칭 속도가 불균일하게 되어 버리는 것을 경감시킬 수 있다.
스위치(SW1)가 제2 단자(SW12)에 접속된 경우, 도시하지 않은 제어 회로는, 고주파 전원(C14)의 전압의 크기 및 고주파 전원(C2)의 위상을 가변적으로 제어한다.
정전 척 장치(301)에서는, 제어 회로가, 고주파 전원(C14)의 전압의 크기, 고주파 전원(C14)의 전압의 위상, 고주파 전원(C2)의 전압의 크기 및 고주파 전원(C2)의 전압의 위상을 가변적으로 제어함으로써, 시료 재치면(21a) 및 구조물 설치면(21b)의 시스 전압의 크기 및 방향을 제어할 수 있다.
정전 척 장치(301)에서는, 시료 재치면(21a)에 있어서, 시료 탑재면 조정 전극(61a)과 중첩되는 부분의 시스 전압을, 시료 탑재면 조정 전극과 중첩되지 않는 부분의 시스 전압의 크기보다 크게 할 수도 있고, 시료 탑재면 조정 전극(61a)과 중첩되지 않는 부분의 시스 전압의 크기보다 작게 할 수도 있다. 고주파 전원(C2)과 고주파 전원(C14)은, 공통의 전원이어도 되고, 독립된 전원이어도 된다.
매칭 박스(C13)는, 콘덴서와 코일을 포함한다. 매칭 박스(C13)는, 임피던스 정합기이며, 입력측의 고주파 전원(C14)과 출력측의 시료 탑재면 조정 전극(61a)의 임피던스를 정합시킨다.
본 실시형태에 있어서는, 고주파 전원(C14) 및 LC 공진 회로(LC1)가 정전 척 장치(301)에 구비되는 경우에 대하여 설명을 했지만, 정전 척 장치(301)는 LC 공진 회로(LC1)를 구비하지 않아도 된다. 그 경우, 취출 전극 단자(47)는, 스위치(SW1)를 통하지 않고 매칭 박스(C13)에 접속된다.
(정리)
이상에 설명한 바와 같이, 본 실시형태에 관한 정전 척 장치(301)는, 정전 척부(312)와, 냉각 베이스부(314)와, 접착층(절연 접착층(313))과, 제2 전극(시료 탑재면 조정 전극(61a))을 구비한다.
정전 척 장치(301)는, 제1 전극(웨이퍼 정전 흡착용 전극(23))과 냉각 베이스부(314)와의 사이에, 제2 전극(시료 탑재면 조정 전극(61a))을 갖는다.
이 구성에 의하여, 본 실시형태에 관한 정전 척 장치(301)에서는, 시스 전압을 하강시킬 수 있기 때문에, 정전 척부(312)의 시료 재치면(21a) 상의 에칭이 불균일하게 되어 버리는 것을 경감시킬 수 있다. 본 실시형태에 있어서 에칭이 불균일하게 되어 버린다 함은, 에칭 속도 및 방향이 불균일하게 되어 버리는 것이다.
또, 본 실시형태에 관한 정전 척 장치(301)에서는, 제1 전극(웨이퍼 정전 흡착용 전극(23))의 면 저항값이 1.0Ω/□보다 높고 1.0×1010Ω/□보다 낮다. 제1 전극(웨이퍼 정전 흡착용 전극(23))의 면 저항값은, 2.0Ω/□보다 높고, 1.0×107Ω/□보다 낮은 것이 바람직하다. 제1 전극(웨이퍼 정전 흡착용 전극(23))의 면 저항값이 상기 하한값보다 높음으로써, 웨이퍼 정전 흡착용 전극(23) 내의 와전류의 발생을 억제할 수 있어, 시료 탑재면 조정 전극(61a)의 효과를 경감시키지 않고, 정전 척부(312)의 시료 재치면(21a) 상의 에칭 속도가 불균일하게 되어 버리는 것을 경감시킬 수 있다. 한편, 제1 전극(웨이퍼 정전 흡착용 전극(23))의 면 저항값이 상기 상한값보다 낮음으로써, 양호한 흡착 특성을 유지할 수 있다.
또, 제2 전극(시료 탑재면 조정 전극(61a))은, 가변의 컨덕터를 통하여 접지된다.
이 구성에 의하여, 냉각 베이스부(314)를 흐르는 RF 전류를, 가변 컨덕터(C10) 및 콘덴서(C11)를 통하여 흘릴 수 있기 때문에, 냉각 베이스부(314)의 RF 가속 전압을 조정할 수 있다. 이 때문에 본 실시형태에 관한 정전 척 장치(301)에서는, 정전 척부(312)의 시료 재치면(21a) 상의 에칭이 불균일하게 되어 버리는 것을 경감시킬 수 있다.
또, 제2 전극(시료 탑재면 조정 전극(61a))의 면 저항값은, 제1 전극(웨이퍼 정전 흡착용 전극(23))의 면 저항값보다 낮다.
이 구성에 의하여, 제2 전극(시료 탑재면 조정 전극(61a)) 내의 전위가 불균일하게 되어 버리는 것이나, 전극부의 발열을 억제할 수 있다. 이 때문에 본 실시형태에 관한 정전 척 장치(301)에서는, 정전 척부(312)의 시료 재치면(21a) 상의 에칭이 불균일하게 되어 버리는 것을 경감시킬 수 있다.
또, 냉각 베이스부(314)는, 콘덴서와 코일을 포함하는 매칭 박스(C1)를 통하여 고주파 전원(C2)에 접속되고, 냉각 베이스부(314)가 접속되는 고주파 전원(C2)의 전압의 크기 및 고주파 전원(C2)의 전압의 위상과, 제2 전극(시료 탑재면 조정 전극(61a))이 접속되는 고주파 전원(C14)의 전압의 크기 및 고주파 전원(C14)의 전압의 위상이 조정된다.
이 구성에 의하여, 정전 척부(312)의 시료 재치면(21a) 상의 면내의 시스 전압 상태를 상하로 조정할 수 있다. 여기에서 시스 전압 상태를 상하로 조정한다 함은, 시스 전압을 상승시키거나 하강시켜 조정하는 것이다.
(제3 실시형태, 제1 변형예)
도 9는, 본 실시형태에 관한 정전 척 장치(301)의 제1 변형예를 나타내는 단면도이다. 정전 척 장치(302)는, 정전 척부(322)와, 절연 접착층(323)과, 냉각 베이스부(324)를 구비한다.
정전 척 장치(302)(도 9)와 정전 척 장치(301)(도 8)를 비교하면, 정전 척부(322)에 있어서 시료 탑재면 조정 전극(62a)이 구비되는 위치와, 웨이퍼 정전 흡착용 전극핀(25)의 위치가 상이하다. 웨이퍼 정전 흡착용 전극핀(25)은, 시료 탑재면 조정 전극(62a)이 정전 척부(322)의 내주 부분에 구비됨으로써, 정전 척부(322)의 외주 부분에 설치되어 있다. 여기에서, 다른 구성 요소가 갖는 기능은 정전 척 장치(301)(도 8)와 동일하다. 정전 척 장치(301)(도 8)와 동일한 기능의 설명은 생략하고 정전 척 장치(301)(도 8)와 상이한 부분을 중심으로 설명한다.
시료 탑재면 조정 전극(62a)은, 정전 척부(322)의 재치판(22)의 원판의 내주부에 있어서, 웨이퍼 정전 흡착용 전극(23)과 냉각 베이스부(324)와의 사이에 구비된다. 즉, 시료 탑재면 조정 전극(62a)은, 정전 척부(322)의 내부에 구비된다. 시료 탑재면 조정 전극(62a)은, 원판상의 전극이다.
시료 탑재면 조정 전극(62a)은, 정전 척부(322)의 내부에 구비되기 때문에, 정전 척부(322)의 일반적인 구조를 유지한 채 시료 탑재면 조정 전극(62a)을 설치할 수 있다.
스위치(SW1)가 제2 단자(SW12)에 접속된 경우, 정전 척 장치(302)는, 냉각 베이스부(324)의 전압을 하강시킬 수 있다. 시료 재치면(21a)에 있어서 정전 척부(322)를 상방에서 아래를 향하여 보았을 때에 시료 탑재면 조정 전극(62a)과 중첩되는 부분의 시료 재치면(21a)의 시스 전압이 상대적으로 하강하여, 시료 재치면(21a) 상의 에칭 속도가 불균일하게 되어 버리는 것을 경감시킬 수 있다.
또, 제2 전극(시료 탑재면 조정 전극(62a))은, 콘덴서와 코일을 포함하는 매칭 박스(C13)를 통하여 고주파 전원(C14)에 접속된다.
이 구성에 의하여, 고주파 전원(C2)과 고주파 전원(C14)과의 위상과 전압을 조정함으로써, 제2 전극(시료 탑재면 조정 전극(62a))과 중첩되는 부분의 시료 재치면(21a)의 시스 전압을 조정할 수 있다.
제2 전극(시료 탑재면 조정 전극(62a))은, 정전 척부(322)의 내부에 구비된다.
이 구성에 의하여, 정전 척부(322)의 일반적인 구조를 유지한 채 제2 전극(시료 탑재면 조정 전극(62a))을 설치할 수 있다.
(제3 실시형태, 제2 변형예)
도 10은, 본 실시형태에 관한 정전 척 장치(301)의 제2 변형예를 나타내는 단면도이다. 정전 척 장치(303)는, 정전 척부(332)와, 절연 접착층(333)과, 냉각 베이스부(334)를 구비한다.
정전 척 장치(303)(도 10)와 정전 척 장치(302)(도 9)를 비교하면, 시료 탑재면 조정 전극(63a)이 구비되는 위치가 상이하다. 여기에서, 다른 구성 요소가 갖는 기능은 정전 척 장치(302)(도 9)와 동일하다. 정전 척 장치(302)(도 9)와 동일한 기능의 설명은 생략하고 정전 척 장치(302)(도 9)와 상이한 부분을 중심으로 설명한다.
시료 탑재면 조정 전극(63a)은, 정전 척부(332)와 냉각 베이스부(334)와의 사이에 구비된다. 시료 탑재면 조정 전극(63a)은, 정전 척부(332)를 상방에서 아래를 향하여 보았을 때에, 정전 척부(332)의 원판의 내주부에 구비된다. 시료 탑재면 조정 전극(63a)은, 원판상의 전극이다.
시료 탑재면 조정 전극(63a)은, 정전 척부(332)의 하면인 접착면(21e)에 접착된다. 시료 탑재면 조정 전극(63a)은, 예를 들면 금속박의 전극이다. 시료 탑재면 조정 전극(63a)과 냉각 베이스부(334)와의 사이에는, 절연 접착층(333)에 더하여 폴리이미드 시트(도시하지 않음)를 사이에 둠으로써, 시료 탑재면 조정 전극(63a)은 냉각 베이스부(334)로부터 절연된다.
시료 탑재면 조정 전극(63a)을 정전 척부(332)의 내부에 구비하는 경우에 비하여, 시료 탑재면 조정 전극(63a)을 정전 척부(332)의 하면에 구비하는 경우가, 시료 탑재면 조정 전극(63a)의 설치는 용이하다. 또, 시료 탑재면 조정 전극이 구비됨으로써, 정전 척부(332)의 두께는 두꺼워지는 경우가 있지만, 시료 탑재면 조정 전극(63a)을 정전 척부(332)의 내부에 구비하는 경우에 비하여, 시료 탑재면 조정 전극(63a)을 정전 척부(332)의 하면에 구비하는 경우가, 정전 척부(332)의 두께를 얇게 할 수 있다.
제2 전극(시료 탑재면 조정 전극(63a))은, 상기 정전 척부와 상기 냉각 베이스부와의 사이에 구비된다.
이 구성에 의하여, 제2 전극(시료 탑재면 조정 전극(63a))을 용이하게 설치할 수 있고, 또 정전 척부(332)의 두께를 얇게 할 수 있다. 이 때문에, 본 실시형태에 관한 정전 척 장치(303)에서는, 정전 척부(332)의 시료 재치면 상의 에칭이 불균일하게 되어 버리는 것을 경감시키는 경우에, 시료 재치면 상의 시스 전압을 조정하는 효과를 갖는 제2 전극(시료 탑재면 조정 전극(63a))을 용이하게 설치할 수 있다.
본 실시형태에 있어서는, 시료 탑재면 조정 전극(63a)이 단수 구비되는 경우를 일례로서 설명했지만, 시료 탑재면 조정 전극(63a)은 복수 구비되어도 된다. 시료 탑재면 조정 전극(63a)이 복수 구비되는 경우에 대해서는, 도 14 등을 참조하여 후술한다.
(제4 실시형태)
이하, 도면을 참조하면서 본 발명의 제4 실시형태에 대하여 자세하게 설명한다.
상기 제3 실시형태에서는, 정전 척 장치가, 웨이퍼 정전 흡착용 전극과 냉각 베이스부와의 사이에, 시료 탑재면 조정 전극을 갖고, 고주파 발생용 전원의 가속 전압을 조정하는 경우에 대하여 설명을 했다. 본 실시형태에서는, 정전 척 장치가, 구조물 설치면과 냉각 베이스부와의 사이에, FR 탑재면 조정 전극을 갖고, 고주파 발생용 전원의 가속 전압을 조정하는 경우에 대하여 설명을 한다.
본 실시형태에 관한 정전 척 장치를 정전 척 장치(401)로 나타낸다.
도 11은, 본 실시형태에 관한 정전 척 장치(401)의 일례를 나타내는 단면도이다. 정전 척 장치(401)는, 정전 척부(412)와, 절연 접착층(413)과, 냉각 베이스부(414)를 구비한다.
본 실시형태에 관한 정전 척 장치(401)(도 11)와 제3 실시형태에 관한 정전 척 장치(301)(도 8)를 비교하면, 정전 척부(412), 절연 접착층(413) 및 냉각 베이스부(414)의 형상과, 시료 탑재면 조정 전극(61a) 대신에 FR 탑재면 조정 전극(71a)이 구비되어 있는 점이 상이하다. 여기에서, 다른 구성 요소가 갖는 기능은 제3 실시형태와 동일하다. 제3 실시형태와 동일한 기능의 설명은 생략하고, 제4 실시형태에서는, 제3 실시형태와 상이한 부분을 중심으로 설명한다.
정전 척부(412)는, 재치판(22)과, 웨이퍼 정전 흡착용 전극(23)과, 지지판(24)과, FR 정전 흡착용 제1 전극(26)과, FR 정전 흡착용 제2 전극(28)에 더하여, FR 탑재면 조정 전극(71a)을 갖는다.
FR 탑재면 조정 전극(71a)은, 정전 척부(412)의 구조물 설치면(21b)에 있어서, 정전 척부(412)의 내부에 마련된다. FR 탑재면 조정 전극(71a)은, FR 정전 흡착용 제1 전극(26)과 냉각 베이스부(414)와의 사이에 마련된다. 즉, 정전 척 장치(401)는, 구조물 설치면(21b)과 냉각 베이스부(414)와의 사이에, FR 탑재면 조정 전극(71a)을 갖고 있다. 또, FR 탑재면 조정 전극(71a)은, 정전 척부(412)의 내부에 구비된다.
FR 탑재면 조정 전극(71a)은 링상의 전극이다. FR 탑재면 조정 전극(71a)은, FR 정전 흡착용 제1 전극(26) 및 FR 정전 흡착용 제2 전극(28)과 절연 접착층(413)과의 사이에 마련된다. FR 탑재면 조정 전극(71a)은, FR 정전 흡착용 제1 전극(26) 및 FR 정전 흡착용 제2 전극(28)과 전기적으로 절연되어 있다.
절연 접착층(413)은, 도전성 접착층(31), 도전성 접착층(32) 및 도전성 접착층(33)에 더하여, 도전성 접합층(71c)을 갖는다. 절연 접착층(413)은, 절연 접착층(413)을 상방에서 아래를 향하여 보았을 때에 구조물 설치면(21b)과 중첩되는 부분에 있어서 FR 탑재면 조정 전극(71a)의 하부에 도전성의 접합층(접합부)인 도전성 접합층(71c)을 갖는다. 절연 접착층(413)은, 도전성 접합층(71c)의 주위를 덮어 형성된다. 도전성 접합층(71c)은, 예를 들면 경납재에 의하여 형성된다.
냉각 베이스부(414)는, 취출 전극 단자(41), 취출 전극 단자(43) 및 취출 전극 단자(45)에 더하여, 취출 전극 단자(47)를 갖는다. 냉각 베이스부(414)는, 취출 전극 단자(47)의 주위를 덮어 형성된다. 취출 전극 단자(47)는, 절연 애자(48)에 의하여 덮여 있다. 취출 전극 단자(47)는, 냉각 베이스부(414)를 Z축 방향으로 관통하도록 마련되어 있다. 취출 전극 단자(47)는, 절연 애자(48)에 의하여, 금속제의 냉각 베이스부(414)에 대하여 절연되어 있다.
취출 전극 단자(47)는 봉상이며, 시료 탑재면 조정 전극(71a)에 고주파 전압을 인가하도록 구성되어 있다. 취출 전극 단자(47)는, 도전성 접합층(71c)을 통하여, FR 탑재면 조정 전극용 전극핀(71b)에 접속되어 있다.
취출 전극 단자(47)는, 스위치(SW2)의 제어 단자에 접속되어 있다. 스위치(SW2)가 제1 단자(SW21)에 접속된 경우, 취출 전극 단자(47)는, LC 공진 회로(LC2)에 접속된다. 취출 전극 단자(47)는, LC 공진 회로(LC2)를 통하여 어스(C18)에 의하여 접지되어 있다. LC 공진 회로(LC2)는, 가변 컨덕터(C16)와, 콘덴서(C17)를 구비한다.
가변 컨덕터(C16)와 콘덴서(C17)는 직렬로 접속되어 있다. 스위치(SW2)가 제1 단자(SW21)에 접속된 경우, 취출 전극 단자(47)는 가변 컨덕터(C16)에 접속된다.
스위치(SW2)가 제2 단자(SW22)에 접속된 경우, 취출 전극 단자(47)는, 매칭 박스(C19)를 통하여, 고주파 전원(C20)에 접속된다. 취출 전극 단자(47)는, 매칭 박스(C19) 및 고주파 전원(C20)을 통하여 어스(C21)에 의하여 접지되어 있다.
도시하지 않은 제어 회로는, 스위치(SW2)가 제1 단자(SW21)에 접속되도록, 제2 단자(SW22)에 접속되도록 전환한다.
매칭 박스(C19)는, 콘덴서와 코일을 포함한다. 매칭 박스(C19)는, 임피던스 정합기이며, 입력측의 고주파 전원(C20)과 출력측의 FR 탑재면 조정 전극(71a)과의 임피던스를 정합시킨다.
스위치(SW2)가 제1 단자(SW21)에 접속된 경우, 도시하지 않은 제어 회로는, LC 공진 회로(LC2)의 L 성분을 조정함으로써 FR 탑재면 조정 전극(71a)의 전압의 크기를 가변적으로 제어한다.
냉각 베이스부(414)에 흐르는 RF 전류는, 가변 컨덕터(C16) 및 콘덴서(C17)를 통하여 흐르기 때문에, 정전 척 장치(401)는, 냉각 베이스부(414)를 상방에서 아래를 향하여 보았을 때에 FR 탑재면 조정 전극(71a)과 중첩되는 부분의 구조물 설치면(21b)의 시스 전압을 하강시킬 수 있다.
냉각 베이스부(414)를 상방에서 아래를 향하여 보았을 때에 FR 탑재면 조정 전극(71a)과 중첩되는 부분의 RF 가속 전압이 하강하기 때문에, 구조물 설치면(21b)에 있어서 정전 척부(412)를 상방에서 아래를 향하여 보았을 때에 FR 탑재면 조정 전극(71a)과 중첩되는 부분의 구조물 설치면(21b)의 시스 전압을 하강시킬 수 있다.
스위치(SW2)가 제2 단자(SW22)에 접속된 경우, 도시하지 않은 제어 회로는, 고주파 전원(C20)의 전압의 크기를 가변적으로 제어한다.
정전 척 장치(401)는, 제어 회로에 고주파 전원(C20)의 전압의 크기, 고주파 전원(C2)의 전압의 위상 및 고주파 전원(C2)의 전압의 크기를 가변적으로 제어시킴으로써, 냉각 베이스부(414)를 상방에서 아래를 향하여 보았을 때에 FR 탑재면 조정 전극(71a)과 중첩되는 부분의 구조물 설치면(21b)의 시스 전압의 크기 및 방향을 제어할 수 있다. 정전 척 장치(401)에서는, 고주파 전원(C2, C20)의 전압 및 위상을 조정함으로써 구조물 설치면(21b)에 관한 시스 전압을 크게 할 수도 있고, 작게 할 수도 있다.
고주파 전원(C2)과 고주파 전원(C20)은, 공통의 전원이어도 되고, 독립된 전원이어도 된다.
본 실시형태에 있어서는, 고주파 전원(C20) 및 LC 공진 회로(LC2)가 정전 척 장치(401)에 구비되는 경우에 대하여 설명을 했지만, 정전 척 장치(401)는 LC 공진 회로(LC2)를 구비하지 않아도 된다. 그 경우, 취출 전극 단자(47)는, 스위치(SW2)를 통하지 않고 매칭 박스(C19)에 접속된다.
본 실시형태에 있어서는, FR 탑재면 조정 전극(71a)이 정전 척부(412)의 내부에 구비되는 경우를 일례로서 설명했지만, FR 탑재면 조정 전극(71a)이 구비되는 위치는 정전 척부(412)의 내부에 한정되지 않는다. FR 탑재면 조정 전극(71a)은, 예를 들면, 정전 척부(412)의 하면인 접착면(21e)과 절연 접착층(413)과의 사이에 구비되어도 된다. 즉, FR 탑재면 조정 전극(71a)은, 정전 척부(412)와 냉각 베이스부(414)와의 사이에 구비되어도 된다. FR 탑재면 조정 전극(71a)이 정전 척부(412)와 냉각 베이스부(414)와의 사이에 구비되는 경우의 구체예에 대해서는, 도 13을 참조하여 후술한다.
(제4 실시형태, 제1 변형예)
도 12는, 본 실시형태에 관한 정전 척 장치(401)의 제1 변형예를 나타내는 단면도이다. 정전 척 장치(402)는, 정전 척부(422)와, 절연 접착층(423)과, 냉각 베이스부(424)를 구비한다.
본 변형예에 관한 정전 척 장치(402)(도 12)와 제4 실시형태에 관한 정전 척 장치(401)(도 11)를 비교하면, FR 탑재면 조정 전극(72a)의 설치의 수단과 방법이 상이하다. 여기에서, 다른 구성 요소가 갖는 기능은 제4 실시형태와 동일하다. 제4 실시형태와 동일한 기능의 설명은 생략하고, 본 변형예에서는, 제4 실시형태와 상이한 부분을 중심으로 설명한다.
정전 척부(422)는, 재치판(22)과, 웨이퍼 정전 흡착용 전극(23)과, 지지판(24)과, FR 정전 흡착용 제1 전극(26)과, FR 정전 흡착용 제2 전극(28)에 더하여, FR 탑재면 조정 전극(72a)을 갖는다.
FR 탑재면 조정 전극(72a)은, 정전 척부(422)의 구조물 설치면(21b)에 있어서, 정전 척부(422)의 내부에 마련된다. FR 탑재면 조정 전극(72a)은, 시료 재치면(21a)에 평행한 방향에 대하여, 시료 재치면(21a)과 구조물 설치면(21b)에 걸쳐있다. FR 탑재면 조정 전극(72a)은, 링상의 전극이다. FR 탑재면 조정 전극(72a)은, 웨이퍼 정전 흡착용 전극(23) 및 FR 정전 흡착용 제1 전극(26)의 일부와 중첩되는 부분을 갖는다.
스위치(SW2)가 제1 단자(SW21)에 접속된 경우, 도시하지 않은 제어 회로는, LC 공진 회로(LC2)의 L 성분을 조정함으로써 FR 탑재면 조정 전극(72a)의 전압의 크기를 가변적으로 제어한다. 냉각 베이스부(424)에 흐르는 RF 전류는, LC 공진 회로(LC2)를 통하여 흐르기 때문에, 정전 척 장치(402)는, 냉각 베이스부(424)를 상방에서 아래를 향하여 보았을 때에 FR 탑재면 조정 전극(72a)과 중첩되는 부분의 구조물 설치면(21b)의 시스 전압 및 시료 재치면(21a)의 시스 전압을 조정할 수 있다.
스위치(SW2)가 제2 단자(SW22)에 접속된 경우, 도시하지 않은 제어 회로는, 고주파 전원(C20)의 전압의 크기를 가변적으로 제어한다.
정전 척 장치(402)는, 제어 회로에 고주파 전원(C20)의 전압의 크기, 고주파 전원(C2)의 전압의 위상에 대한 고주파 전원(C20)의 전압의 위상, 및 고주파 전원(C2)의 전압의 크기를 가변적으로 제어시킴으로써, 냉각 베이스부(424)를 상방에서 아래를 향하여 보았을 때에 FR 탑재면 조정 전극(72a)과 중첩되는 부분의 RF 가속 전압을 조정할 수 있다.
정전 척 장치(402)에서는, 냉각 베이스부(424)를 상방에서 아래를 향하여 보았을 때에 FR 탑재면 조정 전극(72a)과 중첩되는 부분의 구조물 설치면(21b)의 시스 전압 및 시료 재치면(21a)의 시스 전압의 크기를 크게 할 수도 있고, 작게 할 수도 있다. 고주파 전원(C2)과 고주파 전원(C20)은, 공통의 전원이어도 되고, 독립된 전원이어도 된다.
정전 척 장치(402)는, 냉각 베이스부(424)를 상방에서 아래를 향하여 보았을 때에 FR 탑재면 조정 전극(72a)과 중첩되는 부분의 구조물 설치면(21b)의 시스 전압 및 시료 재치면(21a)의 시스 전압을 조정할 수 있다.
FR 탑재면 조정 전극(72a)을 구비하지 않는 경우, 정전 척부(422)를 상방에서 아래를 향하여 보았을 때에 시료 재치면(21a)의 외주 부분에 있어서, 정전 척부(422) 내의 전기장은, 시료 재치면(21a)에 수직인 하향 방향으로부터 구조물 설치면(21b)의 방향으로 경사지는 경우가 있다.
정전 척 장치(402)는, FR 탑재면 조정 전극(72a)을 구비함으로써, 정전 척부(422)의 시료 재치면(21a) 및 구조물 설치면(21b)의 시스 전압이 경사진 전기장의 방향을, 시료 재치면(21a)에 수직인 하향 방향으로 조정할 수 있다.
정전 척 장치(402)는, 정전 척부(422) 내에 있어서 시료 재치면(21a)의 외주 부분이 경사진 전기장의 방향을 시료 재치면(21a)에 수직인 하향 방향으로 조정할 수 있기 때문에, 구조물 설치면(21b)에 있어서 정전 척부(412)를 상방에서 아래를 향하여 보았을 때에 FR 탑재면 조정 전극(72a)과 중첩되는 부분의 상방의 시스 전압의 크기와 방향을 조정할 수 있다.
(제4 실시형태, 제2 변형예)
도 13은, 본 실시형태에 관한 정전 척 장치(401)의 제2 변형예를 나타내는 단면도이다. 정전 척 장치(403)는, 정전 척부(432)와, 절연 접착층(433)과, 냉각 베이스부(434)를 구비한다.
본 변형예에 관한 정전 척 장치(403)(도 13)와 제4 실시형태에 관한 정전 척 장치(401)(도 11)를 비교하면, FR 탑재면 조정 전극(73a)이 정전 척부(432)와 냉각 베이스부(434)와의 사이에 구비된다는 점이 상이하다. 여기에서, 다른 구성 요소가 갖는 기능은 제4 실시형태와 동일하다. 제4 실시형태와 동일한 기능의 설명은 생략하고, 본 변형예에서는, 제4 실시형태와 상이한 부분을 중심으로 설명한다.
FR 탑재면 조정 전극(73a)은, 정전 척부(432)의 하면인 접착면(21e)에 접착된다. FR 탑재면 조정 전극(73a)은, 예를 들면 금속박의 전극이다. FR 탑재면 조정 전극(73a)과 냉각 베이스부(434)와의 사이에는, 절연 접착층(433)에 더하여 폴리이미드 시트(도시하지 않음)를 사이에 둠으로써, FR 탑재면 조정 전극(73a)은 냉각 베이스부(434)로부터 절연된다.
FR 탑재면 조정 전극(73a)을 정전 척부(432)의 내부에 구비하는 경우에 비하여, FR 탑재면 조정 전극(73a)을 정전 척부(432)의 하면에 구비하는 경우가, FR 탑재면 조정 전극(73a)의 설치는 용이하다. 또, FR 탑재면 조정 전극이 구비됨으로써, 정전 척부(432)의 두께는 두꺼워지는 경우가 있지만, FR 탑재면 조정 전극(73a)을 정전 척부(432)의 내부에 구비하는 경우에 비하여, FR 탑재면 조정 전극(73a)을 정전 척부(432)의 하면에 구비하는 경우가, 정전 척부(432)의 두께를 얇게 할 수 있다. 그 때문에, 냉각 베이스부(434)에 인가된 고주파 전류가 정전 척부(432)를 전반(傳搬)할 때의 투과성도 개선된다.
본 실시형태에 있어서는, FR 탑재면 조정 전극(71a) 또는 FR 탑재면 조정 전극(72a)이 단수 구비되는 경우를 일례로서 설명했지만, FR 탑재면 조정 전극(71a) 또는 FR 탑재면 조정 전극(72a)은 복수 구비되어도 된다.
도 14는, 본 발명의 제3 실시형태의 시료 탑재면 조정 전극 및 본 실시형태에 관한 FR 탑재면 조정 전극의 조합의 일례를 나타내는 표이다. 도 14의 표에 있어서, ○의 기호는, 이 ○의 기호와 동일한 행에 나타내는 단수 또는 복수의 전극이, 정전 척 장치에 구비되는 것을 나타낸다. ×의 기호는, 이 ×의 기호와 동일한 행에 나타내는 단수 또는 복수의 전극이, 정전 척 장치에 구비되어 있지 않은 것을 나타낸다.
웨이퍼 탑재부란, 정전 척부를 상방에서 아래를 향하여 보았을 때에 시료 재치면(21a)과 중첩되는 부분에, 시료 탑재면 조정 전극이 구비되는 경우를 나타낸다. 중간부란, 정전 척부를 상방에서 아래를 향하여 보았을 때에 시료 재치면(21a) 및 구조물 설치면(21b)의 양방과 중첩되는 부분에, FR 탑재면 조정 전극이 구비되는 경우를 나타낸다. FR부란, 정전 척부를 상방에서 아래를 향하여 보았을 때에 구조물 설치면(21b)과 중첩되는 부분에, FR 탑재면 조정 전극이 구비되는 경우를 나타낸다.
시료 탑재면 조정 전극, 또는 FR 탑재면 조정 전극이 구비되는 위치는, 정전 척부의 내부, 또는 정전 척부와 냉각 베이스부와의 사이이다.
예를 들면, 조합 2는, 정전 척 장치가, 복수의 FR 탑재면 조정 전극을, 정전 척부를 상방에서 아래를 향하여 보았을 때에 구조물 설치면(21b)과 중첩되는 부분에, 정전 척부의 내부, 또는 정전 척부와 냉각 베이스부와의 사이에 구비하는 구성을 나타낸다.
웨이퍼 정전 흡착용 전극(23)의 면 저항값은, 시료 탑재면 조정 전극 및 FR 탑재면 조정 전극의 면 저항값보다 높다. 시료 탑재면 조정 전극 및 FR 탑재면 조정 전극이 구비되어 있지 않은 경우, 웨이퍼 정전 흡착용 전극(23)의 면 저항값은, 소정의 값보다 높지 않아도 된다.
FR 탑재면 조정 전극(71a) 또는 FR 탑재면 조정 전극(72a)이 복수 구비되는 경우, 정전 척 장치는, 복수의 FR 탑재면 조정 전극(71a) 또는 FR 탑재면 조정 전극(72a)에 인가되는 RF 가속 전압 및 주파수의 위상을 변화시킬 수 있다. 정전 척 장치는, 복수의 FR 탑재면 조정 전극(71a) 또는 FR 탑재면 조정 전극(72a)에 인가되는 RF 가속 전압 및 주파수의 위상을 변화시킴으로써, 정전 척부(412)를 상방에서 아래를 향하여 보았을 때에 복수의 FR 탑재면 조정 전극(71a) 또는 FR 탑재면 조정 전극(72a)과 중첩되는 부분의 구조물 설치면(21b) 및 시료 재치면(21a)의 시스 전압의 크기와 방향을 조정할 수 있다.
(제3 실시형태, 제3 변형예)
여기에서 도 15를 참조하여, 정전 척 장치에 시료 탑재면 조정 전극이 복수 마련되는 경우(도 14에 있어서의 조합 12의 경우)에 대하여 설명한다. 도 15는, 본 발명의 제3 실시형태의 정전 척 장치의 제3 변형예를 나타내는 단면도이다. 도 15에 나타내는 정전 척 장치(304)는, 정전 척부(342), 절연 접착층(343), 및 냉각 베이스부(344)를 구비한다.
시료 탑재면 조정 제1 전극(64a) 및 시료 탑재면 조정 제2 전극(65a)은, 정전 척부(342)와 냉각 베이스부(344)와의 사이에 구비된다.
시료 탑재면 조정 제1 전극(64a)은, 정전 척부(342)를 상방에서 아래를 향하여 보았을 때에, 정전 척부(342)의 시료 재치면(21a)과 접착면(21e)이 중첩된 부분의 원판의 내주부에 구비된다. 시료 탑재면 조정 제1 전극(64a)은, 원판상의 전극이다.
시료 탑재면 조정 제2 전극(65a)은, 정전 척부(342)를 상방에서 아래를 향하여 보았을 때에, 정전 척부(342)의 시료 재치면(21a)과 접착면(21e)이 중첩된 부분의 원판의 외주부에 구비된다. 시료 탑재면 조정 제2 전극(65a)은, 링상의 전극이다.
(제4 실시형태, 제3 변형예)
여기에서 도 16을 참조하여, 정전 척 장치에 FR 탑재면 조정 전극이 복수 마련되는 경우(도 14에 있어서의 조합 2의 경우)에 대하여 설명한다. 도 16은, 본 발명의 제4 실시형태의 정전 척 장치의 제3 변형예를 나타내는 단면도이다. 도 16에 나타내는 정전 척 장치(403)는, 정전 척부(422), 절연 접착층(423), 및 냉각 베이스부(424)를 구비한다.
FR 탑재면 조정 제1 전극(74a) 및 FR 탑재면 조정 제2 전극(75a)은, 정전 척부(422)의 구조물 설치면(21b)에 있어서, 정전 척부(422)의 내부에 마련된다.
FR 탑재면 조정 제1 전극(74a)은, 정전 척부(422)를 상방에서 아래를 향하여 보았을 때에, 정전 척부(422)의 구조물 설치면(21b)과 접착면(21e)이 중첩된 링상의 부분의 내주부에 구비된다. FR 탑재면 조정 제1 전극(74a)은, 링상의 전극이다.
FR 탑재면 조정 제1 전극(74a)은, 정전 척부(422)를 상방에서 아래를 향하여 보았을 때에, FR 정전 흡착용 제1 전극(26)과 중첩되는 부분을 갖는다. FR 탑재면 조정 제1 전극(74a)은, 링상의 형상의 일부에 있어서 FR 정전 흡착용 제1 전극핀(27)이 Z축 방향으로 관통하는 부분을 갖는다.
FR 탑재면 조정 제2 전극(75a)은, 정전 척부(422)를 상방에서 아래를 향하여 보았을 때에, 정전 척부(422)의 구조물 설치면(21b)과 접착면(21e)이 중첩된 링상의 부분의 외주부에 구비된다. FR 탑재면 조정 제2 전극(75a)은, 링상의 전극이다.
FR 탑재면 조정 제2 전극(75a)은, 정전 척부(422)를 상방에서 아래를 향하여 보았을 때에, FR 정전 흡착용 제2 전극(28)과 중첩되는 부분을 갖는다. FR 탑재면 조정 제2 전극(75a)은, 링상의 형상의 일부에 있어서 FR 정전 흡착용 제2 전극핀(29)이 Z축 방향으로 관통하는 부분을 갖는다.
FR 탑재면 조정 제1 전극(74a)과, FR 탑재면 조정 제2 전극(75a)과, FR 정전 흡착용 제1 전극핀(27)과, FR 정전 흡착용 제2 전극핀(29)은 전기적으로 절연되어 있다.
(정리)
이상에 설명한 바와 같이, 본 실시형태에 관한 정전 척 장치(401)는, 정전 척부(412)와, 냉각 베이스부(414)와, 접착층(절연 접착층(413))과, 제4 전극(FR 탑재면 조정 전극(71a))을 구비한다.
정전 척 장치(401)는, 구조물 설치면과 냉각 베이스부(414)와의 사이에, 제4 전극(FR 탑재면 조정 전극(71a))을 갖는다.
제4 전극(FR 탑재면 조정 전극(71a))은, 콘덴서와 코일을 포함하는 매칭 박스(C19)를 통하여 고주파 전원(C20)에 접속되거나, 또는 가변의 컨덕터(가변 컨덕터(C16))를 통하여 접지된다.
이 구성에 의하여, 본 실시형태에 관한 정전 척 장치(401)에서는, 냉각 베이스부(414)를 상방에서 아래를 향하여 보았을 때에 제4 전극(FR 탑재면 조정 전극(71a))과 중첩되는 부분의 RF 가속 전압을 조정할 수 있기 때문에, 구조물 설치면(21b)에 있어서 정전 척부(412)를 상방에서 아래를 향하여 보았을 때에 제4 전극(FR 탑재면 조정 전극(71a))과 중첩되는 부분의 구조물 설치면(21b)의 시스 전압을 조정할 수 있다.
또, 제4 전극(FR 탑재면 조정 전극(71a))은, 정전 척부(412)의 내부, 또는 정전 척부(412)와 냉각 베이스부(414)와의 사이에 구비된다.
이 구성에 의하여, 본 실시형태에 관한 정전 척 장치(401)에 있어서는, 제4 전극(FR 탑재면 조정 전극(71a))이 정전 척부(412)의 내부에 구비되는 경우, 정전 척부(412)의 일반적인 구조를 유지한 채 제4 전극(FR 탑재면 조정 전극(71a))을 설치할 수 있다. 이 때문에, 본 실시형태에 관한 정전 척 장치(401)에서는, 정전 척부(412)의 시료 재치면 상의 에칭이 불균일하게 되어 버리는 것을 경감시키는 경우에, 정전 척부(412)의 일반적인 구조를 유지한 채 제4 전극(FR 탑재면 조정 전극(71a))을 설치할 수 있다.
이 구성에 의하여, 본 실시형태에 관한 정전 척 장치(403)에 있어서는, 제4 전극(FR 탑재면 조정 전극(73a))이 정전 척부(432)와 냉각 베이스부(434)와의 사이에 구비되는 경우, 제4 전극(FR 탑재면 조정 전극(73a))을 용이하게 설치할 수 있고, 또 정전 척부(432)의 두께를 얇게 할 수 있다. 이 때문에, 본 실시형태에 관한 정전 척 장치(403)에서는, 정전 척부(432)의 시료 재치면 상의 에칭이 불균일하게 되어 버리는 것을 경감시키는 경우에, 제4 전극(FR 탑재면 조정 전극(73a))을 용이하게 설치할 수 있다.
또, 제4 전극(FR 탑재면 조정 전극(72a))은, 시료 재치면(21a)에 평행한 방향에 대하여, 시료 재치면(21a)과 구조물 설치면(21b)에 걸쳐있다.
이 구성에 의하여, 본 실시형태에 관한 정전 척 장치(402)에서는, 정전 척부(422) 내의 전기장의 방향을 조정할 수 있기 때문에, 구조물 설치면(21b)에 있어서 정전 척부(422)를 상방에서 아래를 향하여 보았을 때에 FR 탑재면 조정 전극(72a)과 중첩되는 부분의 상방의 시스 전압의 크기와 방향을 조정할 수 있다.
또, 제4 전극(FR 탑재면 조정 전극(71a))은, 복수 있어도 된다.
이 구성에 의하여, 본 실시형태에 관한 정전 척 장치(403)에서는, 복수의 제4 전극(FR 탑재면 조정 전극(74a 및 75a))에 인가되는 RF 가속 전압 및 주파수의 위상을 변화시킬 수 있기 때문에, 정전 척부(422)를 상방에서 아래를 향하여 보았을 때에 복수의 제4 전극(FR 탑재면 조정 전극(74a 및 75a))과 중첩되는 구조물 설치면(21b)의 시스 전압의 크기와 방향을 조정할 수 있다.
(제5 실시형태)
이하, 도면을 참조하면서 본 발명의 제5 실시형태에 대하여 자세하게 설명한다.
상기 제3 실시형태의 제2 변형예에서는, 시료 탑재면 조정 전극이 절연 접착층에 배치되는 경우에 대하여 설명을 했다. 본 실시형태에서는, 시료 탑재면 고주파 전극이 유기 재료부에 배치되는 경우에 대하여 설명한다.
본 실시형태에 관한 정전 척 장치를 정전 척 장치(501)로 나타낸다.
도 17은, 본 실시형태에 관한 정전 척 장치(501)의 일례를 나타내는 단면도이다. 정전 척 장치(501)는, 정전 척부(512)와, 유기 재료부(513)와, 냉각 베이스부(514)를 구비한다.
본 실시형태에 관한 정전 척 장치(501)(도 17)와 제3 실시형태의 제2 변형예에 관한 정전 척 장치(303)(도 10)를 비교하면, 유기 재료부(513)와, 시료 탑재면 고주파 전극(81a)이 구비되어 있는 점이 상이하다. 여기에서, 다른 구성 요소가 갖는 기능은 제3 실시형태의 제2 변형예와 동일하다.
제3 실시형태의 제2 변형예와 동일한 기능의 설명은 생략하고, 제5 실시형태에서는, 제3 실시형태의 제2 변형예와 상이한 부분을 중심으로 설명한다.
유기 재료부(513)는, 정전 척부(512)와 냉각 베이스부(514)와의 사이에 구비된다. 유기 재료부(513)는, 도전성 접착층(31), 도전성 접착층(32) 및 도전성 접착층(33)에 더하여, 시료 탑재면 고주파 전극(81a)을 갖는다. 취출 전극 단자(547)는, 유기 재료부(513)를 Z축 방향으로 관통하여 시료 탑재면 고주파 전극(81a)에 접속된다. 유기 재료부(513)는, 시료 탑재면 고주파 전극(81a) 및 취출 전극 단자(547)의 주위를 덮어 형성된다.
시료 탑재면 고주파 전극(81a)은, 유기 재료부(513)에 마련된다. 시료 탑재면 고주파 전극(81a)은, 원판상의 박막 전극이다. 시료 탑재면 고주파 전극(81a)은, 예를 들면 금속박의 전극이다. 시료 탑재면 고주파 전극(81a)은, 유기 재료부(513)의 내부에 마련됨으로써 냉각 베이스부(514)로부터 절연된다.
시료 탑재면 고주파 전극(81a)을 정전 척부(512)의 내부에 구비하는 경우에 비하여, 시료 탑재면 고주파 전극(81a)을 유기 재료부(513)에 구비하는 경우가, 시료 탑재면 고주파 전극(81a)의 제조는 용이하다. 또, 시료 탑재면 고주파 전극(81a)을 정전 척부(512)의 내부에 구비하는 경우에 비하여, 시료 탑재면 고주파 전극(81a)을 유기 재료부(513)에 구비하는 경우가, 정전 척부(512)의 두께를 얇게 할 수 있다.
취출 전극 단자(547)는 봉상이며, 시료 탑재면 고주파 전극(81a)에 고주파 전압을 인가하도록 구성되어 있다. 취출 전극 단자(547)는, 콘덴서와 코일을 포함하는 매칭 박스(C22)를 통하여 고주파 전원(C23)에 접속된다. 고주파 전원(C23)은, 취출 전극 단자(547)를 통하여 시료 탑재면 고주파 전극(81a)에 고주파 전압을 인가한다. 고주파 전원(C23)은, 어스(C24)에 의하여 접지되어 있다.
정전 척 장치(501)는, 시료 탑재면 고주파 전극(81a)에 고주파 전압을 인가함으로써, 시료 재치면(21a)에 있어서 정전 척부(512)를 상방에서 아래를 향하여 보았을 때에 시료 탑재면 고주파 전극(81a)과 중첩되는 부분의 상방의 시스 전압을 하강시켜, 시료 재치면(21a) 상의 에칭이 불균일하게 되어 버리는 것을 경감시킬 수 있다. 본 실시형태에 있어서 에칭이 불균일하게 되어 버린다 함은, 에칭 속도가 불균일하게 되어 버리는 것이다.
(정리)
이상에 설명한 바와 같이, 본 실시형태에 관한 정전 척 장치(501)는, 정전 척부(512)와, 냉각 베이스부(514)와, 유기 재료부(513)와, 고주파용 제5 전극(시료 탑재면 고주파 전극(81a))을 구비한다.
유기 재료부(513)는, 정전 척부(512)와 냉각 베이스부(514)와의 사이에 배치된다.
고주파용 제5 전극(시료 탑재면 고주파 전극(81a))은 유기 재료부(513)에 마련된다.
이 구성에 의하여, 본 실시형태에 관한 정전 척 장치(501)에서는, 고주파용 제5 전극(시료 탑재면 고주파 전극(81a))의 제조 및 설치를 용이하게 할 수 있다. 또, 정전 척 장치(501)는, 정전 척부(512)의 두께를 얇게 할 수 있다. 이 때문에, 본 실시형태에 관한 정전 척 장치(501)에서는, 정전 척부(512)의 시료 재치면 상의 에칭이 불균일하게 되어 버리는 것을 경감시키는 경우에, 고주파용 제5 전극(시료 탑재면 고주파 전극(81a))의 제조 및 설치를 용이하게 할 수 있다.
(제6 실시형태)
이하, 도면을 참조하면서 본 발명의 제6 실시형태에 대하여 자세하게 설명한다. 도 18은, 본 실시형태에 관한 정전 척 장치(1001)의 일례를 나타내는 단면도이다. 도 19는, 본 실시형태에 관한 정전 척 장치(1001)의 전극의 일례를 나타내는 평면도이다. 정전 척 장치(1001)는, 정전 척부(1002)와, 절연 접착층(1003)과, 냉각 베이스부(1004)를 구비한다. 여기에서, 정전 척 장치(1001)에 고정된 좌표계를, 3차원 직교 좌표계 X, Y, Z로 한다. 여기에서, 3차원 직교 좌표계 X, Y, Z의 X축은, 수평 방향으로 평행한 방향이며, Z축은, 연직 방향 상향이다. 상향이란 Z축의 정의 방향이다.
정전 척부(1002)와, 절연 접착층(1003)과, 냉각 베이스부(1004)는, 정전 척 장치(1001)를 상방에서 아래로 보았을 때에 원판상의 형상이다. 정전 척부(1002)는, 절연 접착층(1003)을 사이에 두고 냉각 베이스부(1004)의 위에 설치된다. 정전 척부(1002)와, 절연 접착층(1003)과, 냉각 베이스부(1004)는, 정전 척 장치(1001)를 상방에서 아래로 보았을 때에 원판의 중심이 중첩되도록 접착되어 있다.
(정전 척부)
정전 척부(1002)는, 도 19에 나타내는 바와 같이 원판상이다. 정전 척부(1002)는, 재치판(1022)과, 웨이퍼 정전 흡착용 전극(1023)과, 지지판(1024)과, FR(Focus Ring: 포커스 링) 정전 흡착용 제1 전극(1026)과, FR 정전 흡착용 제2 전극(1028)을 갖는다. 재치판(1022)과, 지지판(1024)은 일체화되어 있다.
재치판(1022)은, 원판의 내주 부분의 상면인 시료 재치면(1021a)과, 정전 척 상면 경사면(1021b)와, 원판의 외주 부분의 상면인 구조물 설치면(1021c)을 갖고 있다. 정전 척 상면 경사면(1021b)이란, 시료 재치면(1021a)과 구조물 설치면(1021c)을 접속하는 경사면이다.
구조물 설치면(1021c)은, 시료 재치면(1021a)보다 오목한 오목부에 마련되어 있다. 시료 재치면(1021a)은, 반도체 웨이퍼 등의 판상 시료가 재치되는 면이다. 구조물 설치면(1021c)은, 포커스 링이 재치되는 면이다. 즉, 정전 척부(1002)는, 시료 재치면(1021a)의 주위이며 시료 재치면(1021a)보다 오목한 오목부에, 시료 재치면(1021a)의 주위를 둘러싸는 원환상의 구조물인 포커스 링을 설치하는 구조물 설치면(1021c)을 갖는다.
포커스 링(도시하지 않음)은, 예를 들면, 시료 재치면(1021a)에 재치되는 웨이퍼와 동등한 전기 전도성을 갖는 재료를 형성 재료로 하고 있다. 웨이퍼의 주연부에 포커스 링을 배치함으로써, 플라즈마에 대한 전기적인 환경을 시료 재치면과 대략 일치시킬 수 있기 때문에, 정전 척부(1002)의 시료 재치면 상의 에칭 속도가 중앙부와 주연부에 있어서 불균일하게 되어 버리는 것을 경감시킬 수 있다.
재치판(1022) 및 지지판(1024)은, 중첩시킨 면의 형상을 동일하게 하는 원판상의 것이며, 산화 알루미늄-탄화 규소(Al2O3-SiC) 복합 소결체, 산화 알루미늄(Al2O3) 소결체, 질화 알루미늄(AlN) 소결체, 산화 이트륨(Y2O3) 소결체 등의 기계적인 강도를 갖고, 또한 부식성 가스 및 그 플라즈마에 대한 내구성을 갖는 절연성의 세라믹스 소결체로 이루어진다.
즉, 정전 척부(1002)는, 산화 알루미늄-탄화 규소 복합 소결체, 산화 알루미늄 소결체 중 어느 1개 이상으로 이루어진다.
재치판(1022)의 시료 재치면(1021a)은, 상면에 반도체 웨이퍼 등의 판상 시료를 재치하는 면이다. 시료 재치면(1021a)에는, 직경이 판상 시료의 두께보다 작은 돌기부(도시하지 않음)가 복수 소정의 간격으로 형성되어, 이들 돌기부가 판상 시료를 지지한다.
웨이퍼 정전 흡착용 전극(1023)은, 정전 척부(1002)의 원판의 내주부에 있어서, 재치판(1022)과 지지판(1024)과의 사이에 마련된다. 웨이퍼 정전 흡착용 전극(1023)은, 도 19에 나타내는 바와 같이 원판상의 전극이다. 웨이퍼 정전 흡착용 전극(1023)은, 시료 재치면(1021a)과 접착면(1021d)과의 사이에 걸치고, 또한 시료 재치면(1021a)과 접착면 경사면(1021e)과의 사이에 걸쳐 마련된다.
웨이퍼 정전 흡착용 전극(1023)은, 전하를 발생시켜 정전 흡착력으로 판상 시료를 고정시키기 위한 정전 척용 전극으로서 이용되는 것으로, 그 용도에 따라, 그 형상이나, 크기가 적절히 조정된다. 웨이퍼 정전 흡착용 전극(1023)은, 웨이퍼 정전 흡착용 전극핀(1025)에 의하여 지지된다. 웨이퍼 정전 흡착용 전극(1023)은, 웨이퍼 정전 흡착용 전극핀(1025)을 통하여, 후술하는 취출 전극 단자(1041)와 접속되어 있다.
웨이퍼 정전 흡착용 전극(1023)은, 산화 알루미늄-탄화 탄탈럼(Al2O3-Ta4C5) 도전성 복합 소결체, 산화 알루미늄-텅스텐(Al2O3-W) 도전성 복합 소결체, 산화 알루미늄-탄화 규소(Al2O3-SiC) 도전성 복합 소결체, 질화 알루미늄-텅스텐(AlN-W) 도전성 복합 소결체, 질화 알루미늄-탄탈럼(AlN-Ta) 도전성 복합 소결체, 산화 이트륨-몰리브데넘(Y2O3-Mo) 도전성 복합 소결체 등의 도전성 세라믹스, 혹은 텅스텐(W), 탄탈럼(Ta), 몰리브데넘(Mo) 등의 고융점 금속에 의하여 형성되는 것이 바람직하다.
지지판(1024)은, 절연 접착층(1003)과 접하는 면인 하면에 오목부를 갖는다. 즉, 정전 척부(1002)는, 절연 접착층(1003)의 측에 오목부를 갖는다. 지지판(1024)의 하면은, 접착면(1021d), 접착면 경사면(1021e) 및 외주부 접착면(1021f)으로 이루어진다. 여기에서 하향은 Z축의 부의 방향이다.
접착면(1021d)은, 원판상의 지지판(1024)의 내주 부분에 위치하는 원형의 평면이다. 접착면(1021d)은, 지지판(1024)의 하면에 있어서 외주부 접착면(1021f)에 대하여 오목하게 되어 있다. 외주부 접착면(1021f)은, 원판상의 지지판(1024)의 외주 부분에 위치하는 동심원상의 평면이다. 접착면 경사면(1021e)은, 접착면(1021d)과 외주부 접착면(1021f)을 접속하는 경사면이다. 즉, 정전 척부(1002)의 오목부의 외주는, 경사면이 되어 있다. 여기에서 오목부의 외주란, 오목부가 오목한 부분과 이 오목부가 마련된 면을 접속하는 면이다.
정전 척부(1002)를 상방에서 아래를 향하여 본 경우에, 접착면(1021d)의 원의 중심과 시료 재치면(1021a)의 원의 중심이 일치하고 있으며, 접착면(1021d)의 직경은 시료 재치면(1021a)의 직경보다 작다. 즉, 정전 척부(1002)를 상방에서 아래를 향하여 본 경우에, 접착면(1021d)은 시료 재치면(1021a)보다 내주 부분에 위치한다.
접착면(1021d)은, 시료 재치면(1021a)과 대향하고 있다. 외주부 접착면(1021f)은, 구조물 설치면(1021c)과 대향하고 있다. 정전 척부(1002)를 상방에서 아래를 향하여 보았을 때에, 접착면 경사면(1021e)은, 시료 재치면(1021a) 및 정전 척 상면 경사면(1021b)과 중첩되는 부분을 갖는다. 즉, 정전 척부(1002)의 오목부의 일부인 접착면 경사면(1021e)은, 정전 척부(1002)를 상방에서 아래를 향하여 보았을 때에 구조물 설치면(1021c)까지 뻗어있다. 접착면 경사면(1021e)과 접착면(1021d)이 이루는 내각도 A1은, 95도보다 크고 165도보다 작으며, 보다 바람직하게는 105도보다 크고 155도보다 작다.
플라즈마 에칭 장치에 있어서, 에칭 속도 및 에칭의 방향은, 플라즈마에 의하여 여기된 단위 면적당 가스의 밀도, 정전 척부(1002)의 시료 재치면(1021a) 상의 전기장의 강도(시스 전압) 및 전기력선의 방향에 영향을 받는다.
시료 재치면(1021a) 상의 단위 면적당 여기된 가스의 밀도, 전기장의 강도 및 전기력선의 방향이 면 상에 있어서 불균일한 경우, 에칭 속도 및 에칭의 방향은 불균일해질 수 있다.
시료 재치면(1021a)에 있어서, 단위 체적당 플라즈마에 의하여 여기된 에칭 가스의 밀도는, 에칭 장치에 따라 상이하다.
단위 체적당 여기 에칭 가스의 밀도가, 내주 부분이 외주 부분에 비하여 적은 경우는, 시료 재치면(1021a)에 있어서, 내주 부분이 외주 부분보다 에칭 속도는 느려진다.
정전 척부(1002)의 바닥면에는, 카운터 보링 가공을 실시하여 오목부가 마련되어 있다. 정전 척부(1002)에 있어서는, 시료 재치면(1021a)과 접착면(1021d)과의 사이의 두께가, 시료 재치면(1021a)과 접착면 경사면(1021e)과의 사이의 두께보다 얇아져 있다.
따라서, 시료 재치면(1021a)과 접착면(1021d)과의 사이의 정전 용량은, 시료 재치면(1021a)과 접착면 경사면(1021e)과의 사이의 정전 용량보다 커진다. 이 때문에, 시료 재치면(1021a)에 있어서 접착면(1021d)과 대향하는 부분의 상방의 시스 전압이 하강하여, 시료 재치면(1021a) 상의 에칭 속도가 불균일하게 되어 버리는 것을 경감시킬 수 있다.
또, 정전 척부(1002)의 바닥면의 오목부는 접착면 경사면(1021e)을 갖고 있기 때문에, 정전 척부(1002)의 외주부에 있어서, 시료 재치면(1021a)과 접착면 경사면(1021e)과의 사이의 정전 용량이, 시료 재치면(1021a)과 접착면(1021d)과의 사이의 정전 용량에 비하여 급격하게 변화하는 것을 억제할 수 있다.
도 24를 참조하여, 정전 척부(1002)의 바닥면의 오목부가 접착면 경사면(1021e)을 갖고 있기 때문에, 정전 척부(1002)의 두께가 상이한 부분에 있어서 정전 용량의 급격한 변화가 억제되는 것에 대하여 설명한다.
도 24는, 비교예의 정전 척 장치(A101)의 일례를 나타내는 도이다. 정전 척부(A102)는, 원판의 내주 부분의 상면인 시료 재치면(A21a)과, 원판의 외주 부분의 상면인 구조물 설치면(A21c)을 갖고 있다.
정전 척부(A102)는 하면에 오목부를 갖는다. 정전 척부(A102)의 하면은, 접착면(A21d)과 외주부 접착면(A21f)으로 이루어진다. 접착면(A21d)은, 정전 척부(A102)의 하면에 있어서 외주부 접착면(A21f)에 대하여 오목하게 되어 있다.
정전 척부(A102)에 있어서는, 시료 재치면(A21a)과 접착면(A21d)과의 사이의 두께가, 시료 재치면(A21a)과 외주부 접착면(A21f)과의 사이의 두께보다 얇아져 있다.
따라서, 시료 재치면(A21a)과 접착면(A21d)과의 사이의 정전 용량은, 시료 재치면(A21a)과 외주부 접착면(A21f)과의 사이의 정전 용량보다 커진다.
여기에서, 정전 척부(A102)의 부분(P1)에서는, 정전 용량의 크기가, 시료 재치면(A21a)과 접착면(A21d)과의 사이의 정전 용량으로부터, 시료 재치면(A21a)과 외주부 접착면(A21f)과의 사이의 정전 용량으로 급격하게 변화한다.
정전 척 장치(A101)에서는, 정전 척부(A102)의 부분(P1)에 있어서 정전 용량이 급격하게 변화하기 때문에, 정전 척부(A102)를 상방에서 보았을 때에 시료 재치면(A21a)이 부분(P1)과 중첩되는 부분에 있어서 시료 재치면(A21a) 상의 에칭 속도는 불균일해질 수 있다.
한편, 본 실시형태에 관한 정전 척 장치(1001)에서는, 정전 척부(1002)의 바닥면의 오목부가 접착면 경사면(1021e)을 갖고 있기 때문에, 정전 척부(1002)의 두께가 상이한 부분에 있어서 정전 용량의 급격한 변화가 억제된다.
시료 재치면(1021a)과 접착면(1021d)과의 사이의 두께, 시료 재치면(1021a)과 접착면 경사면(1021e)과의 사이의 두께는, 일례로서 0.7mm 이상이며 또한 5.0mm 이하로 형성되어 있다.
예를 들면, 정전 척부(1002)의 두께가 0.7mm를 하회하면, 정전 척부(1002)의 기계적 강도를 확보하는 것이 어려워진다. 정전 척부(1002)의 두께가 5.0mm를 상회하면, 정전 척부(1002)의 고주파 투과성은 저하되고, 시스 전압이 저하된다. 또, 정전 척부(1002)의 두께가 5.0mm를 상회하면, 정전 척부(1002)의 열 전달률이 저하되고, 정전 척부(1002)의 열 용량이 커져, 재치되는 판상 시료의 냉각 성능이나 열 응답성이 열화한다. 여기에서 설명한 각 부의 두께는 일례이며, 상기한 범위에 한정하는 것은 아니다.
정전 척부(1002)의 바닥면에 카운터 보링 가공을 실시하여 오목부를 마련할 때, 오목부의 깊이를 형성하는 측면이 바닥면과 수직인 경우, 정전 척부(1002)에 있어서, 카운터 보링 가공을 실시한 부분과, 카운터 보링 가공을 실시하지 않은 부분에서는 정전 용량이 크게 변화해 버린다.
정전 척부(1002)에 있어서 시료 재치면(1021a)의 부분마다 정전 용량이 크게 변화해 버리면, 외주부에 있어서의 급격한 전기장의 강도의 변화 및 전기장의 방향의 변화가 발생할 수 있다.
또, 정전 척부(1002)의 바닥면에 카운터 보링 가공을 실시하여 오목부를 마련할 때, 오목부의 깊이를 형성하는 측면이 바닥면과 수직인 경우, 측면의 두께가 얇아져 카운터 보링 가공을 실시한 부분의 기계적인 강도가 저하되어, 정전 척부(1002)가 파손되어 버릴 위험성이 있다.
정전 척부(1002)에서는, 바닥면에 카운터 보링 가공을 실시하여 마련된 오목부는, 외주부에 있어서 측면 대신에 접착면 경사면(1021e)이 되어 있다. 정전 척부(1002)에서는, 접착면 경사면(1021e)이 마련됨으로써, 카운터 보링 가공을 실시한 부분과, 카운터 보링 가공을 실시하지 않은 부분의 정전 용량이 크게 변화해 버리는 것을 억제할 수 있기 때문에, 외주부에 있어서의 급격한 전기장의 강도의 변화 및 전기장의 방향의 변화를 억제할 수 있다.
또, 정전 척부(1002)에서는, 오목부의 일부인 접착면 경사면(1021e)은 구조물 설치면(1021c)까지 뻗어있음으로써, 정전 척부(1002)의 두께를 시료 재치면(1021a)과 구조물 설치면(1021c)에서 동일하게 할 수 있기 때문에, 정전 척부(1002)의 외주 부분에 있어서 시스 전압의 전기장의 강도 및 전기장의 방향을 조정할 수 있다.
또, 정전 척부(1002)에서는, 접착면 경사면(1021e)과 접착면(1021d)이 이루는 내각도 A1은, 95도보다 크고 165도보다 작으며, 보다 바람직하게는 105도보다 크고 155도보다 작다. 그 때문에, 전기장의 강도 및 전기장의 방향의 급격한 변화를 억제할 수 있어, 정전 척부(1002)의 바닥면의 오목부의 외주 부분인 접착면 경사면(1021e)으로부터 균열이 발생하는 것을 억제할 수 있다.
웨이퍼 정전 흡착용 전극(1023)의 면 저항값은, 1.0Ω/□보다 높고 1.0×1010Ω/□보다 낮다. 웨이퍼 정전 흡착용 전극(1023)의 면 저항값은, 2.0Ω/□보다 높고, 1.0×107Ω/□보다 낮은 것이 바람직하다. 웨이퍼 정전 흡착용 전극(1023)의 면 저항값이 상기 하한값보다 낮으면 웨이퍼 정전 흡착용 전극(1023) 내에 와전류가 발생하여, 동 전위가 될 수 있다. 웨이퍼 정전 흡착용 전극(1023)을 흐르는 와전류로 인하여, 정전 척부(1002)의 시료 재치면(1021a) 상의 에칭 속도가 불균일하게 되어 버리는 것을 경감시키는 효과가 충분히 얻어지지 않게 되는 경우가 있다. 정전 척 장치(1001)는, 웨이퍼 정전 흡착용 전극(1023)의 면 저항값을 상기 하한값보다 높게 함으로써, 웨이퍼 정전 흡착용 전극(1023) 내의 와전류의 발생을 억제할 수 있다. 한편, 웨이퍼 정전 흡착용 전극(1023)의 면 저항값을 상기 상한값보다 낮게 함으로써, 양호한 흡착 특성을 유지할 수 있다.
웨이퍼 정전 흡착용 전극(1023)의 두께는 0.5μm보다 두껍고 50μm보다 얇다. 웨이퍼 정전 흡착용 전극(1023)의 두께는 10μm보다 두껍고 30μm보다 얇은 것이 바람직하다. 이와 같은 두께의 웨이퍼 정전 흡착용 전극(1023)은, 스퍼터링법이나 증착법 등의 성막법, 혹은 스크린 인쇄법 등의 도공법에 의하여 용이하게 형성할 수 있다.
웨이퍼 정전 흡착용 전극(1023)의 두께가 0.5μm를 하회하면, 충분한 도전성을 확보하는 것이 어려워진다. 웨이퍼 정전 흡착용 전극(1023)의 두께가 50μm를 초과하면, 웨이퍼 정전 흡착용 전극(1023)과 재치판(1022)과의 사이의 열 팽창률차, 및 웨이퍼 정전 흡착용 전극(1023)과 지지판(1024)과의 사이의 열 팽창률차에 기인하여, 웨이퍼 정전 흡착용 전극(1023)과 재치판(1022)과의 접합 계면, 및 웨이퍼 정전 흡착용 전극(1023)과 지지판(1024)과의 접합 계면에 박리 혹은 크랙이 생성되기 쉬워진다.
FR 정전 흡착용 제1 전극(1026) 및 FR 정전 흡착용 제2 전극(1028)은, 정전 척부(1002)의 내부에 있어서, 구조물 설치면(1021c)과 냉각 베이스부(1004)와의 사이에 마련된다. FR 정전 흡착용 제1 전극(1026) 및 FR 정전 흡착용 제2 전극(1028)은, 도 19에 나타내는 바와 같이 링상의 전극이다. FR 정전 흡착용 제1 전극(1026) 및 FR 정전 흡착용 제2 전극(1028)은, 구조물 설치면(1021c)과 외주부 접착면(1021f)과의 사이에 마련된다.
링상의 전극인 FR 정전 흡착용 제2 전극(1028)의 직경은, 링상의 전극인 FR 정전 흡착용 제1 전극(1026)의 직경보다 크다.
FR 정전 흡착용 제1 전극(1026)은, 도 19에 나타내는 바와 같이 링의 원주의 일부분에 있어서, FR 정전 흡착용 제1 전극핀(1027)에 의하여 지지된다. FR 정전 흡착용 제1 전극(1026)은, FR 정전 흡착용 제1 전극핀(1027)을 통하여, 후술하는 취출 전극 단자(1043)와 접속되어 있다. FR 정전 흡착용 제2 전극(1028)은, 링의 원주의 일부분에 있어서, FR 정전 흡착용 제2 전극핀(1029)에 의하여 지지된다. FR 정전 흡착용 제2 전극(1028)은, FR 정전 흡착용 제2 전극핀(1029)을 통하여, 후술하는 취출 전극 단자(1045)와 접속되어 있다.
(절연 접착층)
절연 접착층(1003)은, 냉각 베이스부(1004)를 정전 척부(1002)의 하면, 즉 접착면(1021d), 접착면 경사면(1021e) 및 외주부 접착면(1021f)에 첩부한다.
절연 접착층(1003)은, 폴리이미드 수지, 실리콘 수지, 및 에폭시 수지 등의 유기 접착제에 의하여 형성되는 것이 바람직하다. 이들 유기 접착제는, 접착 경화 후에 내열성 및 절연성을 갖는다. 실리콘 수지는, 유리 전이 온도가 낮고, 내열 온도가 높으며, 또한 고무 탄성을 갖고 있다. 이 실리콘 수지에는, 절연성의 세라믹 분말(산화 알루미늄, 질화 알루미늄 등)이 첨가되는 것이 바람직하다.
또, 경화 전의 접착제는, 젤상, 혹은 유연성을 갖는 시트상 또는 필름상의 접착성 수지에 의하여 형성되는 것이 바람직하다.
절연 접착층(1003)은, 도전성 접착층(1031), 도전성 접착층(1032) 및 도전성 접착층(1033)을 갖는다. 절연 접착층(1003)은, 도전성 접착층(1031), 도전성 접착층(1032) 및 도전성 접착층(1033)의 주위를 덮어 형성된다.
도전성 접착층(1031)은, 웨이퍼 정전 흡착용 전극핀(1025)을 취출 전극 단자(1041)에 첩부한다. 도전성 접착층(1032)은, FR 정전 흡착용 제1 전극핀(1027)을 취출 전극 단자(1043)에 첩부한다. 도전성 접착층(1033)은, FR 정전 흡착용 제2 전극핀(1029)을 취출 전극 단자(1045)에 첩부한다.
도전성 접착층(1031), 도전성 접착층(1032) 및 도전성 접착층(1033)은, 유연성과 내전성을 갖는 실리콘계의 도전성 접착제(실리콘 접착제에 급속, 카본 등의 도전성 재료를 첨가)에 의하여 형성되는 것이 바람직하다. 또, 도전재의 형상으로서, 침상의 도전성 재료는 구상 도전성 재료에 비하여, 소량의 첨가로 도전성을 확보할 수 있는 점에서, 보다 바람직하다.
(냉각 베이스부)
냉각 베이스부(1004)는 두께가 있는 원판상이며, 정전 척부(1002)를 원하는 온도로 조정하도록 구성되어 있다. 냉각 베이스부(1004)는, 상면으로서 내주 상면(1401a)과, 경사면(1401b)과, 외주 상면(1401c)을 갖고 있다. 내주 상면(1401a)은, 정전 척부(1002)의 오목부인 접착면(1021d)에 대응하는 볼록부이다. 경사면(1401b)은, 내주 상면(1401a)과 외주 상면(1401c)을 접속하는 경사면이다.
냉각 베이스부(1004)로서는, 예를 들면, 그 내부에 물을 순환시키는 유로가 형성된 수랭 베이스 등이 바람직하다.
냉각 베이스부(1004)를 구성하는 재료로서는, 열 전도성, 도전성, 가공성이 우수한 비자성의 금속, 또는 이들 금속을 포함하는 복합재이면 제한은 없고, 예를 들면, 알루미늄(Al), 알루미늄 합금, 구리(Cu), 구리 합금, 스테인리스강(SUS), 타이타늄(Ti) 등이 적합하게 이용된다.
정전 척부(1002)의 재료가 산화 알루미늄(Al2O3) 소결체 또는 산화 알루미늄-탄화 규소(Al2O3-SiC) 복합 소결체인 경우, 정전 척부(1002)와 냉각 베이스부(1004)와의 열 팽창차를 작게 하기 때문에, 냉각 베이스부(1004)를 구성하는 재료로서는 타이타늄(Ti)이 바람직하다.
냉각 베이스부(1004) 중 적어도 플라즈마에 노출되는 면은, 알루마이트 처리가 실시되어 있거나, 혹은 알루미나 등의 절연막이 성막되어 있는 것이 바람직하다.
냉각 베이스부(1004)는, 콘덴서와 코일을 포함하는 매칭 박스(C1007)를 통하여 고주파 전원(C1008)에 접속된다. 고주파 전원(C1008)은, 냉각 베이스부(1004)에 바이어스 전압용 RF 전류를 인가한다. 고주파 전원(C1008)은, 어스(C1009)에 의하여 접지되어 있다.
냉각 베이스부(1004)는, 취출 전극 단자(1041), 취출 전극 단자(1043) 및 취출 전극 단자(1045)를 갖는다. 냉각 베이스부(1004)는, 취출 전극 단자(1041), 취출 전극 단자(1043) 및 취출 전극 단자(1045)의 주위를 덮어 형성된다. 취출 전극 단자(1041), 취출 전극 단자(1043) 및 취출 전극 단자(1045)는, 절연성을 갖는 절연 애자(1042), 절연 애자(1044) 및 절연 애자(1046)에 의하여 각각 덮여 있다.
취출 전극 단자(1041), 취출 전극 단자(1043) 및 취출 전극 단자(1045)는, 냉각 베이스부(1004)를 관통하도록 마련되어 있다.
취출 전극 단자(1041)는 봉상이며, 웨이퍼 정전 흡착용 전극(1023)에 직류 전압을 인가하도록 구성되어 있다. 취출 전극 단자(1041)는, 도전성 접착층(1031)을 통하여, 웨이퍼 정전 흡착용 전극핀(1025)에 접속되어 있다. 취출 전극 단자(1041)는, 도시하지 않은 고주파 차단 필터를 통하여 가변형 직류 전원(C1001)에 접속되어 있다.
취출 전극 단자(1043)는 봉상이며, FR 정전 흡착용 제1 전극(1026)에 직류 전압을 인가하도록 구성되어 있다. 취출 전극 단자(1043)는, 도전성 접착층(1032)을 통하여, FR 정전 흡착용 제1 전극핀(1027)에 접속되어 있다. 취출 전극 단자(1043)는, 도시하지 않은 고주파 차단 필터를 통하여 가변형 직류 전원(C1003)에 접속되어 있다.
취출 전극 단자(1045)는 봉상이며, FR 정전 흡착용 제2 전극(1028)에 직류 전압을 인가하도록 구성되어 있다. 취출 전극 단자(1045)는, 도전성 접착층(1033)을 통하여 FR 정전 흡착용 제2 전극핀(1029)에 접속되어 있다. 취출 전극 단자(1045)는, 도시하지 않은 고주파 차단 필터를 통하여 가변형 직류 전원(C1005)에 접속되어 있다.
가변형 직류 전원(C1001)은 어스(C1002)에 의하여 접지되어 있다. 가변형 직류 전원(C1003)은 어스(C1004)에 의하여 접지되어 있다. 가변형 직류 전원(C1005)은 어스(C1006)에 의하여 접지되어 있다.
취출 전극 단자(1041), 취출 전극 단자(1043) 및 취출 전극 단자(1045)는, 절연 애자(1042), 절연 애자(1044) 및 절연 애자(1046)에 의하여, 금속제의 냉각 베이스부(1004)에 대하여 각각 절연되어 있다.
취출 전극 단자(1041), 취출 전극 단자(1043) 및 취출 전극 단자(1045)의 재료로서는, 내열성이 우수한 비자성의 도전성 재료이면 제한되지 않지만, 열 팽창 계수가 웨이퍼 정전 흡착용 전극(1023) 및 지지판(1024)의 열 팽창 계수에 근사한 것이 바람직하고, 예를 들면, 타이타늄 등의 금속 재료로 이루어진다.
(정리)
이상에 설명한 바와 같이, 본 실시형태에 관한 정전 척 장치(1001)는, 정전 척부(1002)와, 냉각 베이스부(1004)와, 접착층(절연 접착층(1003))을 구비한다.
정전 척부(1002)에서는, 시료를 재치하는 시료 재치면(1021a)을 가짐과 함께 정전 흡착용 제6 전극(웨이퍼 정전 흡착용 전극(1023))을 갖는다. 정전 척부(1002)는, 접착층(절연 접착층(1003))의 측에 제1 오목부(접착면(1021d))를 갖고, 제1 오목부(접착면(1021d))의 외주는 경사면(접착면 경사면(1021e))이 되어 있다.
냉각 베이스부(1004)는, 정전 척부(1002)에 대하여 시료 재치면(1021a)과는 반대측에 재치되어 정전 척부(1002)를 냉각한다. 냉각 베이스부(1004)는, 정전 척부(1002)의 제1 오목부(접착면(1021d))에 대응하는 제1 볼록부(내주 상면(1401a))를 갖고 있다.
접착층(절연 접착층(1003))은, 정전 척부(1002)와 냉각 베이스부(1004)를 접착한다.
이 구성에 의하여, 본 실시형태에 관한 정전 척 장치(1001)에서는, 에칭 속도가 빠른 부분의 정전 척부(1002)의 두께를 두껍게 하여, 시스 전압을 하강시킬 수 있기 때문에, 고주파 전원의 수를 증가시키지 않고, 정전 척부(1002)의 시료 재치면 상의 에칭이 불균일하게 되어 버리는 것을 경감시킬 수 있다. 본 실시형태에 있어서 에칭이 불균일하게 되어 버린다 함은, 에칭 속도가 불균일하게 되어 버리는 것이다.
또, 본 실시형태에 관한 정전 척 장치(1001)에서는, 카운터 보링 가공을 실시한 부분과, 카운터 보링 가공을 실시하지 않은 부분의 정전 용량이 크게 변화해 버리는 것을 억제할 수 있기 때문에, 외주부에 있어서의 급격한 전기장의 강도의 변화 및 전기장의 방향의 변화를 억제할 수 있다. 이 때문에, 본 실시형태에 관한 정전 척 장치(1001)에서는, 고주파 전원의 수를 증가시키지 않고, 정전 척부(1002)의 시료 재치면 상의 에칭이 불균일하게 되어 버리는 것을 경감시킬 수 있다.
또, 정전 척부(1002)는, 시료 재치면(1021a)의 주위이며 시료 재치면(1021a)보다 오목한 제2 오목부에, 시료 재치면(1021a)의 주위를 둘러싸는 원환상의 구조물을 설치하는 구조물 설치면(1021c)을 갖는다.
이 구성에 의하여, 본 실시형태에 관한 정전 척 장치(1001)에서는, 포커스 링을 재치할 수 있기 때문에, 정전 척부(1002)의 시료 재치면(1021a) 상의 에칭 속도가 중앙부와 주연부에 있어서 불균일하게 되어 버리는 것을 경감시킬 수 있다.
또, 본 실시형태에 관한 정전 척 장치(1001)에서는, 정전 척부(1002)의 제1 오목부의 일부(접착면 경사면(1021e))가, 구조물 설치면(1021c)까지 뻗어있다.
이 구성에 의하여, 본 실시형태에 관한 정전 척 장치(1001)에서는, 구조물 설치면(1021c) 상의 시스 전압의 전기장의 강도 및 전기장의 방향을 조정할 수 있다.
또, 본 실시형태에 관한 정전 척 장치(1001)에서는, 정전 척부(1002)의 제1 오목부의 외주의 경사면(접착면 경사면(1021e))의 내각도 A1이, 95도보다 크고 165도보다 작으며, 보다 바람직하게는 105도보다 크고 155도보다 작다.
이 구성에 의하여, 본 실시형태에 관한 정전 척 장치(1001)에서는, 전기장의 강도 및 전기장의 방향의 급격한 변화를 억제할 수 있어, 정전 척부(1002)의 바닥면의 오목부의 외주 부분인 접착면 경사면(1021e)으로부터 균열이 발생하는 것을 억제할 수 있다. 이 때문에, 본 실시형태에 관한 정전 척 장치(1001)에서는, 고주파 전원의 수를 증가시키지 않고, 정전 척부(1002)의 시료 재치면 상의 에칭이 불균일하게 되어 버리는 것을 경감시킬 수 있다.
또, 본 실시형태에 관한 정전 척 장치(1001)에서는, 제6 전극(웨이퍼 정전 흡착용 전극(1023))의 면 저항값이 1.0Ω/□보다 높고 1.0×1010Ω/□보다 낮다. 제6 전극(웨이퍼 정전 흡착용 전극(1023))의 면 저항값은, 2.0Ω/□보다 높고, 1.0×107Ω/□보다 낮은 것이 바람직하다.
본 실시형태에 관한 정전 척 장치(1001)에서는, 제6 전극(웨이퍼 정전 흡착용 전극(1023))의 면 저항값을 상기 하한값보다 높게 함으로써, 웨이퍼 정전 흡착용 전극(1023) 내의 와전류의 발생을 억제할 수 있다. 그 때문에, 정전 척부(1002)의 시료 재치면 상의 에칭 속도가 불균일하게 되어 버리는 것을 경감시킬 수 있다. 한편, 제6 전극(웨이퍼 정전 흡착용 전극(1023))의 면 저항값을 상기 상한값보다 낮게 함으로써, 양호한 흡착 특성을 유지할 수 있다.
제6 전극(웨이퍼 정전 흡착용 전극(1023))의 두께는 0.5μm보다 두껍고 50μm보다 얇다. 제6 전극(웨이퍼 정전 흡착용 전극(1023))의 두께는 10μm보다 두껍고 30μm보다 얇은 것이 바람직하다.
또, 본 실시형태에 관한 정전 척 장치(1001)에서는, 예를 들면, 정전 척부(1002)는, 산화 알루미늄-탄화 규소 복합 소결체, 산화 알루미늄 소결체 중 어느 1개 이상으로 이루어진다.
이 구성에 의하여, 본 실시형태에 관한 정전 척 장치(1001)에서는, 플라즈마 에칭 등의 반도체 제조 프로세스에 있어서의 내구성이 향상되고, 기계적 강도도 유지된다. 이 때문에, 플라즈마 에칭 등의 반도체 제조 프로세스에 있어서의 내구성이 향상되고, 기계적 강도도 유지된 상태에 있어서, 정전 척부(1002)의 시료 재치면 상의 에칭 속도가 불균일하게 되어 버리는 것을 경감시킬 수 있다.
(제7 실시형태)
이하, 도면을 참조하면서 본 발명의 제7 실시형태에 대하여 자세하게 설명한다.
상기 제6 실시형태에서는, 정전 척 장치가, 절연 접착층의 측에 오목부를 갖는 정전 척부(1002)를 구비하여, 에칭 속도가 불균일하게 되어 버리는 것을 경감시키는 경우에 대하여 설명을 했다. 본 실시형태에서는, 정전 척 장치가, 정전 척부와 냉각 베이스부와의 사이에 마련된 유전체층을 추가로 구비하여, 에칭 속도가 불균일하게 되어 버리는 것을 경감시키는 경우에 대하여 설명을 한다.
본 실시형태에 관한 정전 척 장치를 정전 척 장치(1201)로 나타낸다.
도 20은, 본 실시형태에 관한 정전 척 장치(1201)의 일례를 나타내는 단면도이다. 정전 척 장치(1201)는, 정전 척부(1002)와, 절연 접착층(1003)과, 냉각 베이스부(1214)와, 유전체층(1051a)과, 유전체층(1051b)을 구비한다.
본 실시형태에 관한 정전 척 장치(1201)(도 20)와 제6 실시형태에 관한 정전 척 장치(1001)(도 18)를 비교하면, 유전체층(1051a) 및 유전체층(1051b)의 유무가 상이하다.
여기에서, 다른 구성 요소가 갖는 기능은 제6 실시형태와 동일하다. 제6 실시형태와 동일한 기능의 설명은 생략하고, 제7 실시형태에서는, 제6 실시형태와 상이한 부분을 중심으로 설명한다.
유전체층(1051a) 및 유전체층(1051b)은, 정전 척부(1002)와 냉각 베이스부(1214)와의 사이에 구비된다. 유전체층(1051a)은, 냉각 베이스부(1214)의 내주 부분인 내주 상면(1401a)에 마련된 오목부에 구비된다. 유전체층(1051a)은 링상의 형상이며, 링상의 중심을 절연 애자(1042)가 관통하고 있다. 유전체층(1051b)은, 냉각 베이스부(1214)의 외주 부분인 외주 상면(1401c)에 마련된 오목부에 구비된다. 유전체층(1051b)은 링상의 형상이며, 링상의 형상의 일부에 있어서 절연 애자(1044)가 관통하는 부분을 갖는다.
카운터 보링 가공에 의하여 정전 척부(1002)의 바닥면에 오목부를 마련하는 것만으로는, 시스 전압의 미조정을 행하는 것은 용이하지 않다. 정전 척 장치(1201)에서는, 정전 척부(1002)의 상면의 전기장의 강도가 강한 부분에 유전체층(1051a) 및 유전체층(1051b)을 설치하고 있다.
정전 척부(1002)를 상방에서 아래를 향하여 보았을 때에 정전 척부(1002)와 유전체층(1051a) 및 유전체층(1051b)이 중첩되는 부분은, 정전 척부(1002)와 유전체층(1051a) 및 유전체층(1051b)이 중첩되지 않는 부분에 비하여 정전 용량이 작아진다. 이 때문에, 정전 척부(1002)의 상면에 있어서 정전 척부(1002)를 상방에서 아래를 향하여 보았을 때에 유전체층(1051a) 및 유전체층(1051b)과 중첩되는 부분의 상방의 시스 전압이 하강하여, 정전 척부(1002)의 상면의 에칭 속도 및 에칭의 방향이 불균일하게 되어 버리는 것을 경감시킬 수 있다.
(정리)
이상에 설명한 바와 같이, 본 실시형태에 관한 정전 척 장치(1201)에서는, 유전체층(1051a) 및 유전체층(1051b)은, 정전 척부(1002)와 냉각 베이스부(1214)와의 사이에 마련된다.
이 구성에 의하여, 본 실시형태에 관한 정전 척 장치(1201)에서는, 정전 척부(1002)의 상면의 전기장의 강도가 강한 부분에 유전체층(1051a) 및 유전체층(1051b)을 구비함으로써, 정전 척부(1002)의 상면의 에칭 속도 및 에칭의 방향이 불균일하게 되어 버리는 것을 경감시킬 수 있다.
(제8 실시형태)
이하, 도면을 참조하면서 본 발명의 제8 실시형태에 대하여 자세하게 설명한다.
상기 제6 실시형태에서는, 정전 척 장치가, 절연 접착층의 측에 오목부를 갖는 정전 척부를 구비하여, 에칭 속도가 불균일하게 되어 버리는 것을 경감시키는 경우에 대하여 설명을 했다. 본 실시형태에서는, 절연 접착층의 두께가, 정전 척부를 상방에서 아래를 향하여 보았을 때에 구조물 설치면과 중첩되는 부분이, 정전 척부의 오목부와 중첩되는 부분보다 두꺼운 경우에 대하여 설명을 한다.
본 실시형태에 관한 정전 척 장치를 정전 척 장치(1301)로 나타낸다.
도 21은, 본 실시형태에 관한 정전 척 장치(1301)의 일례를 나타내는 단면도이다. 정전 척 장치(1301)는, 정전 척부(1002)와, 절연 접착층(1313)과, 냉각 베이스부(1314)를 구비한다.
본 실시형태에 관한 정전 척 장치(1301)(도 21)와 제6 실시형태에 관한 정전 척 장치(1001)(도 18)를 비교하면, 절연 접착층(1313) 및 냉각 베이스부(1314)의 형상이 상이하다. 여기에서, 다른 구성 요소가 갖는 기능은 제6 실시형태와 동일하다.
제6 실시형태와 동일한 기능의 설명은 생략하고, 제8 실시형태에서는, 제6 실시형태와 상이한 부분을 중심으로 설명한다.
냉각 베이스부(1314)는, 상면으로서 내주 상면(1401a)과, 경사면(1431b)과, 외주 상면(1431c)을 갖고 있다. 경사면(1431b)은, 내주 상면(1401a)과 외주 상면(1431c)을 접속하는 경사면이다. 여기에서, 외주 상면(1431c)은, 제6 실시형태에 관한 정전 척 장치(1001)(도 18)의 외주 상면(1401c)에 비하여 상하 방향의 높이가 낮다.
외주 상면(1431c)의 높이가 낮은 것에 따라, 정전 척부(1002)와 냉각 베이스부(1314)를 접착하는 절연 접착층(1313)은, 접착면(1021d)과 접하는 부분의 두께보다, 외주부 접착면(1021f)과 접하는 부분의 두께가 크다. 즉, 접착면(1021d)과 냉각 베이스부(1314)와의 사이에 있어서의 절연 접착층(1313)의 두께보다, 구조물 설치면(1021c)에 대응하는 위치에 있어서의 절연 접착층(1313)의 두께가 크다. 접착면 경사면(1021e)의 내각도 A1보다, 경사면(1431b)의 내각도 A3이 작다. 또, 접착면 경사면(1021e)의 내각도 A2보다, 경사면(1431b)의 내각도 A4가 크다.
정전 척 장치(1301)에서는, 구조물 설치면(1021c)에 대응하는 위치에 있어서의 절연 접착층(1313)의 두께를 두껍게 함으로써, 구조물 설치면(1021c)에 대응하는 위치에 있어서의 절연 접착층(1313)에 가해지는 응력을 완화할 수 있어, 절연 접착층(1313)의 박리나 정전 척부(1002)의 변형을 억제할 수 있다. 또, 정전 척 장치(1301)에서는, 접착 공정에 있어서 접착제의 흐름이 양호하게 되어, 절연 접착층(1313)의 두께가 불균일하게 되어 버리는 것을 저감시킬 수 있다. 또, 정전 척 장치(1301)에서는, 시료 재치면(1021a)에 재치되는 시료의 온도를 높게 하고, FR의 온도를 높게 할 수 있어, 구조물 설치면(1021c) 상에 있어서의 반응 가스의 재석출을 경감시킬 수 있다.
(정리)
이상에 설명한 바와 같이, 본 실시형태에 관한 정전 척 장치(1301)에서는, 제1 오목부의 바닥면(접착면(1021d))과 냉각 베이스부(1314)와의 사이에 있어서의 접착층(절연 접착층(1313))의 두께보다, 구조물 설치면(1021c)에 대응하는 위치에 있어서의 접착층(절연 접착층(1313))의 두께가 크다.
이 구성에 의하여, 본 실시형태에 관한 정전 척 장치(1301)에서는, 외주부의 접착층(절연 접착층(1313))을 두껍게 함으로써, 외주부의 접착층(절연 접착층(1313))에 가해지는 응력을 완화할 수 있어, 접착층(절연 접착층(1313))의 박리나 정전 척부(1002)의 변형을 억제할 수 있다. 또, 정전 척 장치(1301)에서는, 접착 공정에 있어서 접착제의 흐름이 양호하게 되어, 접착층(절연 접착층(1313))의 두께가 불균일하게 되어 버리는 것을 저감시킬 수 있다. 또, 정전 척 장치(1301)에서는, 시료 재치면(1021a)에 재치되는 시료의 온도를 높게 하고, FR의 온도를 높게 할 수 있어, 구조물 설치면(1021c) 상에 있어서의 반응 가스의 재석출을 경감시킬 수 있다. 이 때문에, 본 실시형태에 관한 정전 척 장치(1301)에서는, 고주파 전원의 수를 증가시키지 않고, 웨이퍼의 면내의 에칭이 불균일하게 되어 버리는 것을 경감시킬 수 있다.
또, 본 실시형태에 관한 정전 척 장치(1301)에서는, 정전 척부(1002)의 제1 오목부의 외주의 경사면(접착면 경사면(1021e))의 내각도 A1보다, 냉각 베이스부(1314)의 제1 볼록부의 경사면(경사면(1431b))의 내각도 A3이 작다.
이 구성에 의하여, 본 실시형태에 관한 정전 척 장치(1301)에서는, 접착 공정에 있어서 접착제의 흐름이 양호하게 되어, 접착층(절연 접착층(1313))의 두께가 불균일하게 되어 버리는 것을 저감시킬 수 있다. 이 때문에, 본 실시형태에 관한 정전 척 장치(1301)에서는, 고주파 전원의 수를 증가시키지 않고, 웨이퍼의 면내의 에칭이 불균일하게 되어 버리는 것을 경감시킬 수 있다.
(제9 실시형태)
이하, 도면을 참조하면서 본 발명의 제9 실시형태에 대하여 자세하게 설명한다.
상기 제6 실시형태에서는, 정전 척 장치가, 절연 접착층의 측에 오목부를 갖는 정전 척부를 구비하여, 에칭 속도가 불균일하게 되어 버리는 것을 경감시키는 경우에 대하여 설명을 했다. 본 실시형태에서는, 정전 척 장치가 정전 척부와 냉각 베이스부와의 사이에, 시료 탑재면 조정 전극을 갖고, 고주파 발생용 전원의 가속 전압을 조정하는 경우에 대하여 설명을 한다.
본 실시형태에 관한 정전 척 장치를 정전 척 장치(1401)로 나타낸다.
도 22는, 본 실시형태에 관한 정전 척 장치(1401)의 일례를 나타내는 단면도이다. 정전 척 장치(1401)는, 정전 척부(1412)와, 절연 접착층(1413)과, 냉각 베이스부(1414)를 구비한다.
본 실시형태에 관한 정전 척 장치(1401)(도 22)와 제6 실시형태에 관한 정전 척 장치(1001)(도 18)를 비교하면, 본 실시형태에 관한 정전 척 장치(1401)(도 22)는, 시료 탑재면 조정 전극(1061a) 및 구조물 설치면 조정 전극(1062a)을 갖고 있는 점이 상이하다.
여기에서, 다른 구성 요소가 갖는 기능은 제6 실시형태와 동일하다. 제6 실시형태와 동일한 기능의 설명은 생략하고, 제9 실시형태에서는, 제6 실시형태와 상이한 부분을 중심으로 설명한다.
시료 탑재면 조정 전극(1061a)은, 정전 척부(1412)와 절연 접착층(1413)과의 사이에 구비된다. 즉, 시료 탑재면 조정 전극(1061a)은, 정전 척부(1412)와 냉각 베이스부(1414)와의 사이에 구비된다. 시료 탑재면 조정 전극(1061a)은, 정전 척부(1412)를 상방에서 아래를 향하여 보았을 때에, 정전 척부(1412)의 원판의 내주부의 접착면(1021d)과 중첩되는 부분에 구비된다. 시료 탑재면 조정 전극(1061a)은, 원판상의 전극이다.
구조물 설치면 조정 전극(1062a)은, 절연 접착층(1413)과 냉각 베이스부(1414)와의 사이에 구비된다. 구조물 설치면 조정 전극(1062a)은, 정전 척부(1412)를 상방에서 아래를 향하여 보았을 때에, 정전 척부(1412)의 원판의 외주부의 외주부 접착면(1021f)과 중첩되는 부분에 구비된다.
구조물 설치면 조정 전극(1062a)은, 링상의 전극이다. 구조물 설치면 조정 전극(1062a)은, 웨이퍼 정전 흡착용 전극(1023)과, FR 정전 흡착용 제1 전극(1026)과, FR 정전 흡착용 제2 전극(1028)과 전기적으로 절연되어 있다. 구조물 설치면 조정 전극(1062a)은, 도전성 접착층(1032)이 Z축의 방향으로 관통하는 부분을 갖는다.
시료 탑재면 조정 전극(1061a)은, 취출 전극 단자(1047)에 접합된다. 시료 탑재면 조정 전극(1061a)은, 원판상의 전극이다.
시료 탑재면 조정 전극(1061a) 및 구조물 설치면 조정 전극(1062a)은, 예를 들면 금속박의 전극이다. 구조물 설치면 조정 전극(1062a)과 냉각 베이스부(1414)와의 사이에는, 폴리이미드 시트(도시하지 않음)를 사이에 둠으로써, 구조물 설치면 조정 전극(1062a)은 냉각 베이스부(1414)로부터 절연된다.
폴리이미드 시트는, 시료 탑재면 조정 전극(1061a)과 절연 접착층(1413)과의 사이에도 두어도 된다.
취출 전극 단자(1047)는 봉상이며, 시료 탑재면 조정 전극(1061a)에 교류 전압을 인가하도록 구성되어 있다. 취출 전극 단자(1047)는, 시료 탑재면 조정 전극(1061a)에 직접 접속되어 있다.
취출 전극 단자(1047)는, 스위치(SW1001)의 제어 단자에 접속되어 있다. 스위치(SW1001)가 제1 단자(SW1011)에 접속된 경우, 취출 전극 단자(1047)는, LC 공진 회로(LC1001)에 접속된다. 취출 전극 단자(1047)는, LC 공진 회로(LC1001)를 통하여 어스(C1015)에 의하여 접지된다.
LC 공진 회로(LC1001)는, 가변 컨덕터(C1013)와, 콘덴서(C1014)를 구비한다. 가변 컨덕터(C1013)와 콘덴서(C1014)는 직렬로 접속되어 있다. 스위치(SW1001)가 제1 단자(SW1011)에 접속된 경우, 취출 전극 단자(1047)는 가변 컨덕터(C1013)에 접속된다.
스위치(SW1001)가 제2 단자(SW1012)에 접속된 경우, 취출 전극 단자(1047)는, 매칭 박스(C1010)를 통하여, 고주파 전원(C1011)에 접속된다. 취출 전극 단자(1047)는, 매칭 박스(C1010) 및 고주파 전원(C1011)을 통하여 어스(C1012)에 의하여 접지된다.
도시하지 않은 제어 회로는, 스위치(SW1001)가 제1 단자(SW1011)에 접속되도록, 제2 단자(SW1012)에 접속되도록 전환한다.
스위치(SW1001)가 제1 단자(SW1011)에 접속된 경우, 도시하지 않은 제어 회로는, LC 공진 회로(LC1001)의 L 성분을 조정함으로써 시료 탑재면 조정 전극(1061a)의 전압의 크기를 가변적으로 제어한다.
냉각 베이스부(1414)에 흐르는 RF(Radio Frequency) 전류는, 가변 컨덕터(C1013) 및 콘덴서(C1014)를 통하여 흐르기 때문에, 정전 척 장치(1401)는, 냉각 베이스부(1414)를 상방에서 아래를 향하여 보았을 때에 시료 탑재면 조정 전극(1061a)과 중첩되는 부분의 RF 가속 전압을 하강시킬 수 있다.
냉각 베이스부(1414)를 상방에서 아래를 향하여 보았을 때에 시료 탑재면 조정 전극(1061a)과 중첩되는 부분의 RF 가속 전압이 하강하기 때문에, 시료 재치면(1021a)에 있어서 정전 척부(1412)를 상방에서 아래를 향하여 보았을 때에 시료 탑재면 조정 전극(1061a)과 중첩되는 부분의 상방의 시스 전압이 하강하여, 시료 재치면(1021a) 상의 에칭 속도가 불균일하게 되어 버리는 것을 경감시킬 수 있다.
스위치(SW1001)가 제2 단자(SW1012)에 접속된 경우, 도시하지 않은 제어 회로는, 고주파 전원(C1011)의 전압의 크기를 가변적으로 제어한다.
매칭 박스(C1010)는, 콘덴서와 코일을 포함한다. 매칭 박스(C1010)는, 임피던스 정합기이며, 입력측의 고주파 전원(C1011)과 출력측의 시료 탑재면 조정 전극(1061a)과의 임피던스를 정합시킨다.
본 실시형태에 있어서는, 고주파 전원(C1011) 및 LC 공진 회로(LC1001)가 정전 척 장치(1401)에 구비되는 경우에 대하여 설명을 했지만, 정전 척 장치(1401)는 LC 공진 회로(LC1001)를 구비하지 않아도 된다. 그 경우, 취출 전극 단자(1047)는, 스위치(SW1001)를 통하지 않고 매칭 박스(C1010)에 접속된다. 또, 본 실시형태에 있어서는, 고주파 전원(C1017) 및 LC 공진 회로(LC1002)가 정전 척 장치(1401)에 구비되는 경우에 대하여 설명을 했지만, 정전 척 장치(1401)는 LC 공진 회로(LC1002)를 구비하지 않아도 된다. 그 경우, 취출 전극 단자(1049)는, 스위치(SW1002)를 통하지 않고 매칭 박스(C1016)에 접속된다.
취출 전극 단자(1049)는 봉상이며, 구조물 설치면(1021c)에 교류 전압을 인가하도록 구성되어 있다. 취출 전극 단자(1049)는, 구조물 설치면 조정 전극(1062a)에 직접 접속되어 있다. 취출 전극 단자(1049)와 구조물 설치면 조정 전극(1062a)은 동일한 재질인 것이 바람직하다.
취출 전극 단자(1049)는, 스위치(SW1002)의 제어 단자에 접속되어 있다. 스위치(SW1002)가 제1 단자(SW1021)에 접속된 경우, 취출 전극 단자(1049)는, LC 공진 회로(LC1002)에 접속된다. 취출 전극 단자(1049)는, LC 공진 회로(LC1002)를 통하여 어스(C1021)에 의하여 접지된다.
LC 공진 회로(LC1002)는, 가변 컨덕터(C1019)와, 콘덴서(C1020)를 구비한다. 가변 컨덕터(C1019)와 콘덴서(C1020)는 직렬로 접속되어 있다. 스위치(SW1002)가 제1 단자(SW1021)에 접속된 경우, 취출 전극 단자(1049)는 가변 컨덕터(C1019)에 접속된다.
스위치(SW1002)가 제2 단자(SW1022)에 접속된 경우, 취출 전극 단자(1049)는, 매칭 박스(C1016)를 통하여, 고주파 전원(C1017)에 접속된다. 취출 전극 단자(1049)는, 매칭 박스(C1016) 및 고주파 전원(C1017)을 통하여, 어스(C1018)에 의하여 접지된다.
도시하지 않은 제어 회로는, 스위치(SW1002)가 제1 단자(SW1021)에 접속되도록, 제2 단자(SW1022)에 접속되도록 전환한다.
스위치(SW1002)가 제1 단자(SW1021)에 접속된 경우, 도시하지 않은 제어 회로는, LC 공진 회로(LC1002)의 L 성분을 조정함으로써 구조물 설치면 조정 전극(1062a)의 전압의 크기를 가변적으로 제어한다.
냉각 베이스부(1414)에 흐르는 RF 전류는, 가변 컨덕터(C1019) 및 콘덴서(C1020)를 통하여 흐르기 때문에, 정전 척 장치(1401)는, 냉각 베이스부(1414)를 상방에서 아래를 향하여 보았을 때에 구조물 설치면 조정 전극(1062a)과 중첩되는 부분의 RF 가속 전압을 하강시킬 수 있다.
냉각 베이스부(1414)를 상방에서 아래를 향하여 보았을 때에 구조물 설치면 조정 전극(1062a)과 중첩되는 부분의 RF 가속 전압이 하강하기 때문에, 구조물 설치면(1021c)에 있어서 정전 척부(1412)를 상방에서 아래를 향하여 보았을 때에 구조물 설치면 조정 전극(1062a)과 중첩되는 부분의 상방의 시스 전압이 하강하여, 구조물 설치면(1021c) 상의 에칭 속도가 불균일하게 되어 버리는 것을 경감시킬 수 있다.
스위치(SW1002)가 제2 단자(SW1022)에 접속된 경우, 도시하지 않은 제어 회로는, 고주파 전원(C1017)의 전압의 크기를 가변적으로 제어한다.
매칭 박스(C1016)는, 콘덴서와 코일을 포함한다. 매칭 박스(C1016)는, 임피던스 정합기이며, 입력측의 고주파 전원(C1017)과 출력측의 구조물 설치면 조정 전극(1062a)과의 임피던스를 정합시킨다.
시료 탑재면 조정 전극(1061a)이, 정전 척부(1412)를 상방에서 아래를 향하여 보았을 때에, 정전 척부(1412)의 원판의 내주부의 접착면(1021d)과 중첩되는 부분에 구비되기 때문에, 정전 척부(1412)에서는, 웨이퍼 정전 흡착용 전극핀(1025)은, 접착면(1021d)의 외주측의 시료 탑재면 조정 전극(1061a)과 중첩되지 않는 부분에 있어서 구비된다.
절연 접착층(1413)에서는, 접착면(1021d)과 접하는 면의 내주 부분에 있어서 취출 전극 단자(1047)가 관통하고 있다. 도전성 접착층(1034)은, 취출 전극 단자(1047)와 중첩되지 않도록 접착면(1021d)과 접하는 면의 외주 부분에 구비된다.
냉각 베이스부(1414)는, 취출 전극 단자(1041), 취출 전극 단자(1043) 및 취출 전극 단자(1045)에 더하여, 취출 전극 단자(1047) 및 취출 전극 단자(1049)를 갖는다. 취출 전극 단자(1047)는, 냉각 베이스부(1414)의 내주 상면(1401a)의 내주부를 관통하여 구비된다. 취출 전극 단자(1049)는, 외주 상면(1401c)의 내주 부분을 관통하여 구비된다. 취출 전극 단자(1041)는, 취출 전극 단자(1047)와 중첩되지 않도록, 내주 상면(1401a)의 외주 부분에 있어서 냉각 베이스부(1414)를 관통하여 구비된다.
취출 전극 단자(1047)는, 절연 애자(1048)에 의하여 덮여 있다. 취출 전극 단자(1049)는, 절연 애자(1050)에 의하여 덮여 있다. 냉각 베이스부(1414)는, 절연 애자(1048) 및 절연 애자(1050)의 주위를 덮어 형성된다. 취출 전극 단자(1047)는, 절연 애자(1048)에 의하여, 금속제의 냉각 베이스부(1414)에 대하여 절연되어 있다. 취출 전극 단자(1049)는, 절연 애자(1050)에 의하여, 금속제의 냉각 베이스부(1414)에 대하여 절연되어 있다.
(정리)
이상에 설명한 바와 같이, 본 실시형태에 관한 정전 척 장치(1401)는, 정전 척부(1412)와 냉각 베이스부(1414)와의 사이에, RF 인가 또는 LC 성분의 전극층(시료 탑재면 조정 전극(1061a) 및 구조물 설치면 조정 전극(1062a))을 구비한다.
이 구성에 의하여, 본 실시형태에 관한 정전 척 장치(1401)에서는, 시스 전압을 상승 및 하강시킴으로써 조정할 수 있기 때문에, 정전 척부(1412) 상의 에칭 속도 및 에칭 방향이 불균일하게 되어 버리는 것을 경감시킬 수 있다.
(제10 실시형태)
이하, 도면을 참조하면서 본 발명의 제10 실시형태에 대하여 자세하게 설명한다.
상기 제9 실시형태에서는, 정전 척 장치가 정전 척부와 냉각 베이스부와의 사이에, 시료 탑재면 조정 전극을 갖고, 고주파 발생용 전원의 가속 전압을 조정하는 경우에 대하여 설명을 했다. 본 실시형태에서는, 1 이상의 시료 탑재면 고주파 전극이 정전 척부와 금속성 베이스를 접속하는 유기 재료부의 내부에 배치되는 경우에 대하여 설명한다.
본 실시형태에 관한 정전 척 장치를 정전 척 장치(1501)로 나타낸다.
도 23은, 본 실시형태에 관한 정전 척 장치(1501)의 일례를 나타내는 단면도이다. 정전 척 장치(1501)는, 정전 척부(1412)와, 유기 재료부(1513)와, 금속성 베이스(1514)를 구비한다.
본 실시형태에 관한 정전 척 장치(1501)(도 23)와 제9 실시형태에 관한 정전 척 장치(1401)(도 22)를 비교하면, 유기 재료부(1513)와, 금속성 베이스(1514)가 구비되고, 시료 탑재면 조정 전극(1071a)이 유기 재료부(1513)의 내부에 구비되어 있는 점이 상이하다. 여기에서, 다른 구성 요소가 갖는 기능은 제9 실시형태와 동일하다. 제9 실시형태와 동일한 기능의 설명은 생략하고, 제10 실시형태에서는, 제9 실시형태와 상이한 부분을 중심으로 설명한다.
유기 재료부(1513)는, 정전 척부(1412)와 금속성 베이스부(1514)와의 사이에 구비된다. 유기 재료부(1513)는, 도전성 접착층(1032), 도전성 접착층(1033) 및 도전성 접착층(1034)에 더하여, 시료 탑재면 조정 전극(1071a)을 내부에 갖는다. 취출 전극 단자(1547)는, 유기 재료부(1513)를 관통하여 시료 탑재면 조정 전극(1071a)에 접속된다. 취출 전극 단자(1547)와 시료 탑재면 조정 전극(1071a)은 동일한 재질인 것이 바람직하다. 유기 재료부(1513)는, 시료 탑재면 조정 전극(1071a) 및 취출 전극 단자(1547)의 주위를 덮어 형성된다.
시료 탑재면 조정 전극(1071a)은, 유기 재료부(1513)를 상방에서 아래를 향하여 보았을 때에 내주 상면(1401a)과 중첩되는 부분의 내주 부분에 있어서 구비된다.
시료 탑재면 조정 전극(1071a)은, 유기 재료부(1513)에 마련된다. 시료 탑재면 조정 전극(1071a)은, 원판상의 박막 전극이다. 시료 탑재면 조정 전극(1071a)은, 예를 들면 금속박의 전극이다. 시료 탑재면 조정 전극(1071a)은, 유기 재료부(1513)의 내부에 마련됨으로써 금속성 베이스(1514)로부터 절연된다.
시료 탑재면 조정 전극(1071a)을 정전 척부(1412)의 내부에 구비하는 경우에 비하여, 시료 탑재면 조정 전극(1071a)을 유기 재료부(1513)에 구비하는 경우가, 시료 탑재면 조정 전극(1071a)의 제조는 용이하다. 또, 시료 탑재면 조정 전극(1071a)을 정전 척부(1412)의 내부에 구비하는 경우에 비하여, 시료 탑재면 조정 전극(1071a)을 유기 재료부(1513)에 구비하는 경우가, 정전 척부(1412)의 두께를 얇게 할 수 있다.
취출 전극 단자(1547)는 봉상이며, 시료 탑재면 조정 전극(1071a)에 고주파 전압을 인가하도록 구성되어 있다. 취출 전극 단자(1547)는, 시료 탑재면 조정 전극(1071a)에 직접 접속되어 있다. 취출 전극 단자(1547)는, 스위치(SW1001)의 제어 단자에 접속되어 있다.
정전 척 장치(1501)는, 시료 탑재면 조정 전극(1071a)에 고주파 전압을 인가함으로써, 시료 재치면(1021a)에 있어서 정전 척부(1412)를 상방에서 아래를 향하여 보았을 때에 시료 탑재면 조정 전극(1071a)과 중첩되는 부분의 상방의 시스 전압을 하강시켜, 시료 재치면(1021a) 상의 에칭 속도 및 에칭 방향이 불균일하게 되어 버리는 것을 경감시킬 수 있다.
본 실시형태에 있어서는, 일례로서 시료 탑재면 조정 전극(1071a)이 유기 재료부(1513)의 내부에 1개 구비되는 경우에 대하여 설명했지만, 시료 탑재면 조정 전극은, 유기 재료부(1513)의 내부에 복수 구비되어도 된다. 시료 탑재면 조정 전극이, 유기 재료부(1513)의 내부에 복수 구비되는 경우, 복수의 시료 탑재면 조정 전극은, 유기 재료부(1513)를 상방에서 아래를 향하여 본 경우에 내주 상면(1401a)과 중첩되는 부분에 있어서, 복수의 시료 탑재면 조정 전극이 서로 중첩되지 않도록 구비된다. 복수의 시료 탑재면 조정 전극의 형상은, 원판상 또는 링상이며, 원판상 또는 링상을 조합해도 된다.
(정리)
이상에 설명한 바와 같이, 본 실시형태에 관한 정전 척 장치(1501)는, 정전 척부(1412)와, 금속성 베이스(1514)와, 유기 재료부(1513)와, RF 전압 인가용 또는 LC 조정용 중 1개 이상의 제7 전극(시료 탑재면 조정 전극(1071a))을 구비한다.
금속성 베이스(1514)는, 정전 척부(1412)에 대하여 시료 재치면(1021a)과는 반대측에 재치되어 RF 전압을 인가하는 것이 가능하다.
유기 재료부(1513)는, 정전 척부(1412)와 금속성 베이스부(1514)와의 사이에 배치된다.
RF 전압 인가용 또는 LC 조정용 중 1개 이상의 제7 전극(시료 탑재면 조정 전극(1071a))은 유기 재료부(1513)에 마련된다.
이 구성에 의하여, 본 실시형태에 관한 정전 척 장치(1501)에서는, 시스 전압을 하강시킬 수 있기 때문에, 정전 척부(1412) 상의 에칭 속도 및 에칭 방향이 불균일하게 되어 버리는 것을 경감시킬 수 있다. 또, 정전 척 장치(1501)에서는, RF 전압 인가용 또는 LC 조정용의 제7 전극(시료 탑재면 조정 전극(1071a))의 제조 및 설치를 용이하게 할 수 있다. 또, 정전 척 장치(1501)에서는, 정전 척부(1412)의 두께를 얇게 할 수 있다. 또, 정전 척 장치(1501)에서는, 금속성 베이스(1514)에 고주파의 바이어스 전압용 RF 전류를 인가할 수 있다.
이상, 도면을 참조하여 이 발명의 실시형태에 대하여 자세하게 설명했지만, 구체적인 구성은 상술한 것에 한정되지 않으며, 이 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에 있어서 다양한 설계 변경 등을 하는 것이 가능하다.
웨이퍼의 면내의 에칭이 불균일하게 되어 버리는 것을 경감시킬 수 있다.
1, 201, 301, 302, 303, 401, 402, 501 정전 척 장치
2, 212, 312, 322, 332, 412, 422, 512 정전 척부
3, 213, 313, 323, 333, 413, 423 절연 접착층
4, 214, 314, 324, 334, 414, 424, 514 냉각 베이스부
21a 시료 재치면
21b 구조물 설치면
21c, 21d, 21e 접착면
22 재치판
23, 23a, 23b 웨이퍼 정전 흡착용 전극(제1 전극)
24, 224 지지판
25 웨이퍼 정전 흡착용 전극핀
26 FR 정전 흡착용 제1 전극(제3 전극)
27 FR 정전 흡착용 제1 전극핀
28 FR 정전 흡착용 제2 전극(제3 전극)
29 FR 정전 흡착용 제2 전극핀
31, 32, 33 도전성 접착층
513 유기 재료부
41, 43, 45, 47, 547 취출 전극 단자
42, 44, 46, 48 절연 애자
51 유전체층
61a, 62a, 63a 시료 탑재면 조정 전극(제2 전극)
61b 시료 탑재면 조정 전극용 전극핀
61c, 71c 도전성 접합층
71a, 72a 탑재면 조정 전극(제4 전극)
71b FR 탑재면 조정 전극용 전극핀
81a 시료 탑재면 고주파 전극(제5 전극)
C1, C13, C19, C22 매칭 박스
C2, C14, C20, C23 고주파 전원
C3, C5, C7, C9, C12, C15, C18, C21, C24 어스
C4, C6, C8 가변형 직류 전원
C10, C16 가변 컨덕터
C11, C17 콘덴서
LC1, LC2 공진 회로
SW1, SW2 스위치
SW11, SW21 제1 단자
SW12, SW22 제2 단자
1001, 1201, 1301, 1401, 1501 정전 척 장치
1002, 1212, 1312, 1412 정전 척부
1003, 1313, 1413 절연 접착층
1513 유기 재료부
1004, 1214, 1314, 1414 냉각 베이스부
1514 금속성 베이스
1021a 시료 재치면
1021b 정전 척 상면 경사면
1021c 구조물 설치면
1021d 접착면
1021e 접착면 경사면
1021f 외주부 접착면
1022 재치판
1023 웨이퍼 정전 흡착용 전극(제6 전극)
1024 지지판
1025 웨이퍼 정전 흡착용 전극핀
1026 FR 정전 흡착용 제1 전극
1027 FR 정전 흡착용 제1 전극핀
1028 FR 정전 흡착용 제2 전극
1029 FR 정전 흡착용 제2 전극핀
1031, 1032, 1033, 1034 도전성 접착층
1041, 1043, 1045, 1049, 1547 취출 전극 단자
1042, 1044, 1046, 1048, 1050 절연 애자
1051a, 1051b 유전체층
1061a, 1071a 시료 탑재면 조정 전극(제7 전극)
1062a, 1072a 구조물 설치면 조정 전극
1401a 내주 상면
1401b, 1431b 경사면
1401c, 1431c 외주 상면
A1, A2, A3, A4 내각도
C1001, C1003, C1005 가변형 직류 전원
C1002, C1004, C1006, C1009, C1012, C1015, C1018, C1021 어스
C1013, C1019 가변 컨덕터
C1014, C1020 콘덴서
C1007, C1010, C1016 매칭 박스
C1008, C1011, C1017 고주파 전원
LC1001, LC1002 공진 회로
SW1001, SW1002 스위치
SW1011, SW1021 제1 단자
SW1012, SW1022 제2 단자

Claims (29)

  1. 시료를 재치하는 시료 재치면을 가짐과 함께 정전 흡착용 제1 전극을 갖는 정전 척부와,
    상기 정전 척부에 대하여 상기 시료 재치면과는 반대측에 재치되어 상기 정전 척부를 냉각하는 냉각 베이스부와,
    상기 정전 척부와 상기 냉각 베이스부를 접착하는 접착층을 구비하고,
    상기 정전 척부는, 상기 접착층의 측에 오목부를 갖고 있으며,
    상기 냉각 베이스부는, 상기 접착층의 측에 볼록부를 갖고 있고,
    상기 제1 전극의 면 저항값이 1.0Ω/□보다 높고 1.0×1010Ω/□보다 낮으며,
    상기 접착층은, 상기 오목부 및 상기 볼록부를 따라 마련되는, 정전 척 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 냉각 베이스부는, 콘덴서와 코일을 포함하는 매칭 박스를 통하여 고주파 전원에 접속되는, 정전 척 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제1 전극은, 고주파 차단 필터를 통하여 직류 전원에 접속되는, 정전 척 장치.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 정전 척부는, 상기 시료 재치면의 주위이며 상기 시료 재치면보다 오목한 오목부에, 상기 시료 재치면의 주위를 둘러싸는 원환상의 구조물을 설치하는 구조물 설치면을 갖는, 정전 척 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 구조물 설치면과 상기 냉각 베이스부와의 사이에, 정전 흡착용 제3 전극을 갖고,
    상기 제3 전극의 면 저항값이 1.0Ω/□보다 높고 1.0×1010Ω/□보다 낮은, 정전 척 장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 구조물 설치면과 상기 냉각 베이스부와의 사이에, 제4 전극을 갖고 있고,
    상기 제4 전극은, 콘덴서와 코일을 포함하는 매칭 박스를 통하여 고주파 전원에 접속되거나, 또는 가변의 컨덕터를 통하여 접지되고, 상기 정전 척부의 내부, 또는 상기 정전 척부와 상기 냉각 베이스부와의 사이에, 구비되는, 정전 척 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제4 전극은, 상기 시료 재치면에 평행한 방향에 대하여, 상기 시료 재치면과 상기 구조물 설치면을 걸치는, 정전 척 장치.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 제4 전극은, 복수 있는, 정전 척 장치.
  9. 시료를 재치하는 시료 재치면을 가짐과 함께 정전 흡착용 제6 전극을 갖는 정전 척부와,
    상기 정전 척부에 대하여 상기 시료 재치면과는 반대측에 재치되어 상기 정전 척부를 냉각하는 냉각 베이스부와,
    상기 정전 척부와 상기 냉각 베이스부를 접착하는 접착층을 구비하고,
    상기 정전 척부는, 상기 접착층의 측에 제1 오목부를 갖고 있으며,
    상기 정전 척부의 상기 제1 오목부의 외주는, 경사면이 되어 있고,
    상기 냉각 베이스부는, 상기 정전 척부의 상기 제1 오목부에 대응하는 제1 볼록부를 갖고 있으며,
    상기 접착층은, 상기 제1 오목부 및 상기 제1 볼록부를 따라 마련되는, 정전 척 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 정전 척부는, 상기 시료 재치면의 주위이며 상기 시료 재치면보다 오목한 제2 오목부에, 상기 시료 재치면의 주위를 둘러싸는 원환상의 구조물을 설치하는 구조물 설치면을 갖는, 정전 척 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제1 오목부의 바닥면과 상기 냉각 베이스부와의 사이에 있어서의 상기 접착층의 두께보다, 상기 구조물 설치면에 대응하는 위치에 있어서의 상기 접착층의 두께가 큰, 정전 척 장치.
  12. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,
    상기 정전 척부와 상기 냉각 베이스부와의 사이에, 유전체층을 구비하는, 정전 척 장치.
  13. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,
    상기 정전 척부와 상기 냉각 베이스부와의 사이에, RF 인가 또는 LC 성분의 전극층을 구비하는, 정전 척 장치.
  14. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,
    상기 제6 전극의 면 저항값이 1.0Ω/□보다 크고 1.0×1010Ω/□보다 작으며,
    상기 제6 전극의 두께가 0.5μm보다 두껍고 50μm보다 얇은, 정전 척 장치.
  15. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,
    상기 정전 척부의 상기 제1 오목부의 외주 경사면의 내각도보다, 상기 냉각 베이스부의 상기 제1 볼록부의 경사면의 내각도가 작은, 정전 척 장치.
  16. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,
    상기 정전 척부는, 산화 알루미늄-탄화 규소 복합 소결체, 산화 알루미늄 소결체 중 어느 1개 이상으로 이루어지는 정전 척 장치.
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