KR20210033420A - 기판 고정 장치 및 정전 척 - Google Patents

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신꼬오덴기 고교 가부시키가이샤
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Abstract

기판 고정 장치는 베이스 플레이트 상의 정전 척과, 정전 척의 기체를 관통하는 가스 구멍 내의 다공질체를 포함한다. 정전 척은 기체의 제 1 면에 대상물을 흡착한다. 가스 구멍은 기체의 제 2 면에 형성되어 있으며 제 1 면측으로 함몰된 제 1 오목부, 제 1 오목부의 저면에 형성되어 있으며 제 1 면측으로 함몰된 제 2 오목부, 및 제 2 오목부의 저면으로부터 제 1 면으로 연장되는 관통 구멍을 포함한다. 제 1 오목부의 전체 및 제 2 오목부의 일부가 다공질체로 충전된다. 다공질체로 충전되지 않은 제 2 오목부의 영역은 제 2 오목부의 저면이 관통 구멍과 연통하는 위치에 대해 제 2 면측으로 함몰된 다공질체의 오목부이다.

Description

기판 고정 장치 및 정전 척{SUBSTRATE FIXING DEVICE AND ELECTROSTATIC CHUCK}
본 명세서에서 논의되는 실시예들의 특정 양태는 기판 고정 장치 및 정전 척에 관한 것이다.
IC 및 LSI와 같은 반도체 장치를 제조하는데 사용되는 성막 장치(예를 들면, CVD 장치 및 PVD 장치) 및 플라스마 에칭 장치는 진공 공정 챔버에서 웨이퍼를 정확하게 고정하기 위한 스테이지를 포함한다.
이러한 스테이지로서, 예를 들어, 베이스 플레이트에 탑재된 정전 척을 이용하여 흡착 대상물인 웨이퍼를 흡착 유지하는 기판 고정 장치가 제안되어 있다. 기판 고정 장치의 예들로는 웨이퍼를 냉각하기 위한 가스 공급부가 마련된 기판 고정 장치를 포함한다. 가스는, 예를 들어 베이스 플레이트 내부의 가스 유로와, 정전 척에 마련된 세라믹 다공질체 및 관통 구멍을 통해 정전 척의 표면에 공급된다. 일본 공개 특허 번호 제2015-195346호를 참조하도록 한다.
기판 고정 장치를 플라스마 에칭 장치에 사용할 경우, 웨이퍼의 에칭 처리 중에 정전 척에서 이상(abnormal) 방전이 발생하여, 웨이퍼 및 플라스마 에칭 장치 자신을 파괴하는 문제가 있다.
위에서 설명한 바와 같은 세라믹 다공질체를 제공하는 것이 이상 방전에 대한 효과적인 대책이다. 그러나, 본 발명의 발명자는 연결 구조에 따라서는, 다공질체와 관통 구멍의 연결 부분의 근방에서 이상 방전이 발생할 수 있음을 발견하였다.
본 발명은 상기의 점을 감안하여 이루어진 것이며, 기판 고정 장치에 있어서 이상 방전의 발생을 제어하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 기판 고정 장치는 베이스 플레이트 상의 정전 척과, 정전 척의 기체를 관통하는 가스 구멍 내의 다공질체를 포함한다. 정전 척은 기체의 제 1 면에 대상물을 흡착한다. 가스 구멍은 기체의 제 2 면에 형성되어 있으며 제 1 면측으로 함몰된 제 1 오목부, 제 1 오목부의 저면에 형성되어 있으며 제 1 면측으로 함몰된 제 2 오목부, 및 제 2 오목부의 저면으로부터 제 1 면으로 연장되는 관통 구멍을 포함한다. 제 1 오목부의 전체 및 제 2 오목부의 일부가 다공질체로 충전된다. 다공질체로 충전되지 않은 제 2 오목부의 영역은 제 2 오목부의 저면이 관통 구멍과 연통하는 위치에 대해 제 2 면측으로 함몰된 다공질체의 오목부이다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 기판 고정 장치에 있어서 이상 방전의 발생을 제어할 수 있다.
도 1a 및 도 1b는 일 실시예에 따른 기판 고정 장치의 개략 단면도이다.
도 2는 다공질체를 나타내는 도면이다.
도 3a 내지 도 3e는 본 실시예에 따른 기판 고정 장치의 제조 공정을 나타내는 도면이다.
도 4a 내지 도 4c는 비교예에 따른 기판 고정 장치의 정전 척을 나타내는 도면이다.
도 5a 및 도 5b는 비교예에 따른 기판 고정 장치의 제조 공정을 나타내는 도면이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 하나 이상의 실시예에 대하여 설명한다. 이하에서, 동일한 요소 또는 구성 요소는 동일한 참조 부호를 사용하여 지칭되고, 중복되는 설명은 생략될 수 있다.
도 1a는 일 실시예에 따른 기판 고정 장치 전체에 대한 개략 단면도이다. 도 1b는 도 1a의 A 부분을 확대한 도면이다. 도 1a를 참조하면, 기판 고정 장치(1)는 베이스 플레이트(10), 접착층(20) 및 정전 척(30)을 포함한다.
베이스 플레이트(10)는 정전 척(30)을 탑재하기 위한 부재이다. 베이스 플레이트(10)의 두께는 예를 들어 약 20mm 내지 약 40mm이다. 베이스 플레이트(10)는 예를 들어 알루미늄(Al)으로 형성되며, 예를 들어 플라스마 제어용 전극으로 사용될 수 있다. 베이스 플레이트(10)에 소정의 고주파 전력을 공급함으로써, 예를 들어 발생한 플라스마 상태에 있는 이온을 정전 척(30)에 흡착된 웨이퍼와 충돌시키기 위한 에너지를 제어하여, 에칭 처리를 효과적으로 행할 수 있다.
베이스 플레이트(10)의 내부에는 정전 척(30)에 흡착 유지되는 웨이퍼를 냉각시키기 위한 가스를 공급하는 가스 공급부(11)가 마련되어 있다. 가스 공급부(11)는 가스 유로(111), 가스 주입부(112) 및 가스 배출부(113)를 포함한다.
가스 유로(111)는 예를 들어 베이스 플레이트(10)의 내부에 환상으로 형성된 구멍이다. 가스 주입부(112)는 제 1 단부가 가스 유로(111)에 연통하고, 제 2 단부가 베이스 플레이트(10)의 하면(10b)에서 외부에 노출되는 구멍이다. 가스 주입부(112)는 기판 고정 장치(1)의 외부로부터 불활성 가스(예를 들면, He 또는 Ar)를 가스 유로(111)로 도입한다. 각각의 가스 배출부(113)는 제 1 단부가 가스 유로(111)에 연통하고, 제 2 단부가 베이스 플레이트(10)의 상면(10a)에서 외부에 노출되는 구멍이다. 각각의 가스 배출부(113)는 제 2 단부에서 접착층(20)의 관통 구멍과 연통한다. 접착층(20)의 관통 구멍은 가스 배출부(113)의 일부를 형성할 수 있다. 가스 배출부(113)는 가스 유로(111)로 도입된 불활성 가스를 배출한다. 평면 뷰(plan view)에서, 베이스 플레이트(10)의 상면(10a)에는 가스 배출부(113)가 점재(点在)해 있다. 필요에 따라 적절하게 결정될 수 있는, 가스 배출부(113)의 수는 대략 수십개 내지 대략 수백개이다.
평면 뷰란 정전 척(30)의 기체(31)의 재치면(31a)에 수직한 방향에서 취한 대상물의 뷰를 말한다. 평면 형상(planar shape)이란 기체(31)의 재치면(31a)에 수직한 방향에서 본 대상물의 형상을 말한다.
베이스 플레이트(10)의 내부에는, 냉각 기구(15)가 마련되어 있다. 냉각 기구(15)는 냉매 유로(151), 냉매 도입부(152) 및 냉매 배출부(153)를 포함한다. 냉매 유로(151)는, 예를 들면, 베이스 플레이트(10)의 내부에 환상으로 형성된 구멍이다. 냉매 도입부(152)는, 제 1 단부가 냉매 유로(151)에 연통하고, 제 2 단부가 베이스 플레이트(10)의 하면(10b)에서 외부에 노출되는 구멍이다. 냉매 도입부(152)는 기판 고정 장치(1)의 외부로부터 냉매 유로(151)로 냉매(예를 들면, 냉각수 또는 Galden® 등)를 도입한다. 냉매 배출부(153)는, 제 1 단부가 냉매 유로(151)에 연통하고, 제 2 단부가 베이스 플레이트(10)의 하면(10b)에서 외부에 노출되는 구멍이다. 냉매 배출부(153)는 냉매 유로(151)로 도입된 냉매를 배출한다.
냉각 기구(15)는, 기판 고정 장치(1)의 외부에 마련된 냉매 제어 장치(미도시)에 접속된다. 냉매 제어 장치(미도시)는, 냉매 도입부(152)로부터 냉매 유로(151)에 냉매를 도입하고, 냉매 배출부(153)로부터 냉매를 배출한다. 냉각 기구(15)에 냉매를 순환시켜 베이스 플레이트(10)를 냉각시킴으로써, 정전 척(30)에 흡착된 웨이퍼를 냉각시킬 수 있다.
정전 척(30)은 흡착 대상물인 웨이퍼를 흡착 유지하는 부분이다. 정전 척(30)의 평면 형상은 예를 들어 원형이다. 정전 척(30) 상에 흡착되는 웨이퍼는 예를 들어 직경이 약 8 인치, 약 12 인치, 또는 약 18 인치이다.
정전 척(30)은 접착층(20)을 통해 베이스 플레이트(10)의 상면(10a)에 마련되어 있다. 접착층(20)은 예를 들어 실리콘 접착제이다. 접착층(20)의 두께는 예를 들어 약 0.1mm 내지 약 1.0mm이다. 접착층(20)은 베이스 플레이트(10)와 정전 척(30)을 함께 접착시키고, 또한 세라믹 정전 척(30)과 알루미늄 베이스 플레이트(10) 사이의 열팽창 계수 차이로 인한 스트레스를 저감시키는 스트레스 저감 효과를 달성한다.
정전 척(30)은 기체(31)와 정전 전극(32)을 포함한다. 기체(31)의 상면은 흡착 대상물을 재치하기 위한 재치면(31a)이다. 정전 척(30)은 예를 들어 존슨-라벡(Johnsen-Rahbek) 정전 척이다. 정전 척(30)은 대안적으로 쿨롱 정전 척일 수도 있다.
기체(31)는 유전체이다. 기체(31)에 적합한 재료는 예를 들어 산화알루미늄(Al2O3) 및 질화알루미늄(AlN)과 같은 세라믹스를 포함한다. 기체(31)는, 보조제로서, 예를 들면, 규소(Si), 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 알루미늄, 이트륨(Y) 중에서 선택되는 2종 이상의 원소의 산화물을 포함할 수 있다. 기체(31)의 두께는, 예를 들어, 약 5mm 내지 약 10mm이다. 기체(31)의 비유전율(1kHz에서)은 예를 들어 약 9 내지 약 10이다.
정전 전극(32)은 기체(31)에 매립되어 있는 박막 전극이다. 정전 전극(32)은 기판 고정 장치(1)의 외부에 마련된 전원에 접속된다. 전원으로부터 정전 전극(32)에 소정의 전압이 인가되면, 정전 전극(32)과 웨이퍼 사이에 정전 흡착력이 발생한다. 이에 따라, 웨이퍼는 정전 척(30)의 기체(31)의 재치면(31a) 상에 흡착 유지될 수 있다. 흡착 유지력은 정전 전극(32)에 인가되는 전압이 증가함에 따라 증가한다. 정전 전극(32)은 단극 전극 또는 쌍극 전극을 가질 수 있다. 정전 전극(32)에 적합한 재료는, 예를 들어, 텅스텐(W) 및 몰리브덴(Mo)을 포함한다.
기체(31)의 내부에는 기체(31)의 재치면(31a)을 소정의 온도로 가열하기 위해 기판 고정 장치(1) 외부로부터 인가되는 전압에 응답하여 발열하는 발열체가 마련될 수 있다.
기체(31)의 가스 배출부(113)에 대응하는 위치에는 가스 구멍(33)이 마련되어 있다. 가스 구멍(33)은 기체(31)를 관통하여 가스 배출부(113)의 제 2 단부를 노출(연결)한다. 가스 구멍(33)을 통해 가스 공급부(11)로부터 재치면(31a)으로 가스가 공급된다.
도 1b를 참조하면, 각각의 가스 구멍(33)은 제 1 오목부(331), 제 2 오목부(332) 및 관통 구멍(333)을 포함한다. 제 1 오목부(331)는 기체(31)의 재치면(31a)(상면)의 반대편 측에 있는(즉, 먼 쪽을 향하는), 베이스 플레이트(10)를 향하는 기체(31)의 하면(31b)에 대해 재치면(31a)측으로 함몰된다. 제 2 오목부(332)는 제 1 오목부(331)의 저면(331a)(제 1 계단면)에 대해 재치면(31a)측으로 함몰된다. 관통 구멍(333)은 제 2 오목부(332)의 저면(332a)(제 2 계단면)으로부터 재치면(31a)까지 기체(31)를 관통한다. 즉, 기체(31)의 하면(31b)이 재치면(31a)측으로 함몰되어 가스 구멍(33)을 형성하며, 이 가스 구멍(33)은 하면(31b)으로부터 재치면(31a)측으로 연장되는 제 1 구멍, 제 1 구멍의 저단부로부터 재치면(31a)측으로 연장되는 제 2 구멍, 및 제 2 구멍의 저단부로부터 재치면(31a)측으로 연장되는 관통 구멍(333)을 포함하는 계단식 관통 구멍이다. 제 1 오목부(331), 제 2 오목부(332) 및 관통 구멍(333)은 예를 들어 동심적으로 형성되고 서로 연통하고 있다. 평면 뷰에서, 제 2 오목부(332)는 제 1 오목부(331)보다 작고, 관통 구멍(333)은 제 2 오목부(332)보다 작다. 그러나, 제 2 오목부(332)는 제 1 오목부(331) 또는 관통 구멍(333)과 크기가 같을 수 있다. 따라서, 가스 구멍(33)은 재치면(31a)에 제 1 개구(33a) 및 하면(31b)에 제 2 개구(33b)를 갖는다. 가스 구멍(33)은 제 1 개구(33a)를 향해 좁아지는 계단식 테이퍼 형상을 갖고, 기체(31) 내에 제 1 계단면 및 제 1 계단면보다 재치면(31a)에 더 가까운 제 2 계단면을 형성한다.
제 1 오목부(331), 제 2 오목부(332) 및 관통 구멍(333)의 평면 형상은 예를 들어 원형이다. 이 경우, 제 2 오목부(332)의 내경은 제 1 오목부(331)의 내경보다 작고, 관통 구멍(333)의 내경은 제 2 오목부(332)의 내경보다 작다. 제 1 오목부(331)의 내경은 예를 들어 약 1mm 내지 약 5mm이다. 제 2 오목부(332)의 내경은 예를 들어 약 0.8mm 내지 약 4.8mm이다. 관통 구멍(333)의 내경은 예를 들어 약 0.6mm 내지 약 3.2mm이다. 제 1 오목부(331), 제 2 오목부(332) 및 관통 구멍(333)의 내경의 예시적인 조합은 제 1 오목부(331)에 대해 2mm, 제 2 오목부(332)에 대해 0.8mm 및 관통 구멍(333)에 대해 0.6mm이다. 이하에서는, 제 1 오목부(331), 제 2 오목부(332) 및 관통 구멍(333)의 평면 형상이 원형일 경우의 예에 대해서 설명한다.
제 1 오목부(331)의 깊이는 예를 들어 약 4mm 내지 약 8mm이다. 제 2 오목부(332)의 깊이는 예를 들어 약 50㎛ 내지 약 500㎛이다. 관통 구멍(333)의 깊이는 예를 들어 약 1.3mm 내지 약 1.7mm이다.
제 1 오목부(331)의 전체 내부 영역 및 미충전 영역(33s)을 제외한 제 2 오목부(332)의 내부 영역에는 다공질체(60)가 충전되어 있다. 미충전 영역(33s) 및 관통 구멍(333)에는 다공질체(60)가 충전되어 있지 않다. 즉, 다공질체(60)는 미충전 영역(33s) 및 관통 구멍(333)에 존재하지 않는다. 미충전 영역(33s)은 제 2 오목부(332)의 저면(332a)이 관통 구멍(333)과 연통(연결)되는 위치에 대해 기체(31)의 하면(31b)측으로 함몰된 오목부이다. 미충전 영역(33s)은 관통 구멍(333)과 연통하는 공간이다. 미충전 영역(33s)의 평면 형상은 원형이며, 미충전 영역(33s)의 내경은 관통 구멍(333)의 내경과 실질적으로 동일하다. 미충전 영역(33s)은 제 1 오목부(331) 내로 연장되지 않는다. 즉, 기체(31)의 하면(31b)을 향하는 방향에서 측정할 때, 미충전 영역(33s)의 깊이는 제 2 오목부(332)의 깊이보다 작다. 미충전 영역(33s)은, 제 2 오목부(332)보다 얕기만 하다면, 임의의 깊이를 가질 수 있다.
관통 구멍(333) 및 미충전 영역(33s)이 단일의 연속 공간(구멍)을 형성하지만, 여기서는, 편의상, 제 2 오목부(332)의 저면(332a)의 재치면(31a)측에 있는 공간의 부분을 "관통 구멍"이라고 하고, 제 2 오목부(332)의 저면(332a)의 제 1 오목부(331)측에 있는 공간의 부분을 "미충전 영역(33s)"이라고 한다.
도 2를 참조하면, 다공질체(60)는 복수의 구형(spherical) 산화물 세라믹 입자(601) 및 구형 산화물 세라믹 입자(601)를 일체형 구조로 결착하는 혼합 산화물(602)을 포함한다.
구형 산화물 세라믹 입자(601)는 예를 들어 직경이 30㎛ 내지 1000㎛ 범위이다. 구형 산화물 세라믹 입자(601)의 적합한 예로는 구형 산화알루미늄 입자를 포함한다. 구형 산화물 세라믹 입자(601)는 바람직하게는 80 중량% 이상(및 97 중량% 이하)의 중량비로 다공질체(60) 내에 함유된다.
혼합 산화물(602)은 구형 산화물 세라믹 입자(601)들의 외면(구면)의 일부에 고착하여 그들을 지지하고 있다. 예를 들어, 혼합 산화물(602)은 규소, 마그네슘, 칼슘, 알루미늄 및 이트륨에서 선택되는 2종 이상의 원소의 산화물로 구성된다.
다공질체(60)의 내부에는 기공(P)이 형성되어 있다. 기공(P)은, 다공질체(60)의 하측으로부터 상측을 향하여 가스가 통과할 수 있도록 외부와 연통하고 있다. 다공질체(60) 내에 형성되는 기공(P)의 기공률은 바람직하게는 다공질체(60) 전체 부피의 20% 내지 50% 범위이다. 기공(P)의 내면에는, 구형 산화물 세라믹스 입자(601)의 외면의 일부와 혼합 산화물(602)이 노출되어 있다.
기체(31)가 산화알루미늄으로 형성될 경우, 기체(31)는 다른 성분으로서, 규소, 마그네슘, 칼슘, 및 이트륨에서 선택되는 2종 이상의 원소의 산화물을 함유하고 있는 것이 바람직하다. 기체(31) 내의 규소, 마그네슘, 칼슘, 및 이트륨에서 선택되는 2종 이상의 원소의 산화물의 조성비는, 다공질체(60)의 혼합 산화물(602) 내의 규소, 마그네슘, 칼슘, 및 이트륨에서 선택되는 2종 이상의 원소의 산화물의 조성비와 동일하게 설정되는 것이 바람직하다.
이와 같이, 기체(31)와 다공질체(60)의 혼합 산화물(602) 사이에서 산화물의 조성비를 동일하게 함으로써, 다공질체(60)를 소결(燒結)할 때에 상호간에 물질 이동이 발생하지 않기 때문에, 기체(31)와 다공질체(60)와의 계면(interface)의 평탄성을 확보할 수 있다.
도 3a 내지 도 3e는 본 실시예에 따른 기판 고정 장치의 제조 공정을 나타내는 도면이다. 도 3a 내지 도 3e는 도 1b에 대응하는 단면을 나타내고 있다. 여기서는, 도 3a 내지 도 3e를 참조하여, 정전 척(30)에 가스 구멍(33)을 형성하는 공정을 중심으로 설명한다.
우선, 그린 시트에 비아를 형성하는 공정, 비아에 도전 페이스트를 충전하는 공정, 정전 전극이 되는 패턴을 형성하는 공정, 그린 시트위에 다른 그린 시트를 적층하여 소성(燒成)하는 공정, 표면 평탄화를 수행하는 공정 등을 포함하는 주지의 제조 방법에 의해, 정전 전극(32)을 포함하는 기체(31)를 형성한다.
다음으로, 도 3a에 도시된 바와 같이, 기체(31)의 하면(31b)에 대해 재치면(31a)측으로 함몰된 제 1 오목부(331)가 형성된다. 전술한 바와 같이, 제 1 오목부(331)는 예를 들어 평면 형상이 원형이고, 내경이 약 1mm 내지 약 5mm이고, 깊이가 약 4mm 내지 약 8mm이다. 제 1 오목부(331)는, 예를 들면, 드릴 가공에 의해, 베이스 플레이트(10)의 가스 배출부(113)에 대응하는 위치에, 가스 배출부(113)에 대응하는 갯수분 형성된다.
다음으로, 도 3b에 도시된 바와 같이, 제 1 오목부(331)의 저면(331a)에 대해 재치면(31a)측으로 함몰된 제 2 오목부(332)가 형성된다. 전술한 바와 같이, 제 2 오목부(332)는 예를 들어 제 1 오목부(331)보다 직경이 작은 원형의 평면 형상을 가지며, 내경이 약 0.8mm 내지 약 4.8mm, 깊이가 약 50㎛ 내지 약 500㎛이다. 제 2 오목부(332)는, 예를 들면, 드릴 가공에 의해, 제 1 오목부(331)와 동심적으로 형성된다.
다음으로, 도 3c에 도시된 바와 같이, 제 2 오목부(332)의 저면(332a)에서 재치면(31a)까지 기체(31)를 관통하는 관통 구멍(335)이 형성된다. 관통 구멍(335)은 예를 들어, 관통 구멍(333)(도 1b 참조)보다 직경이 더 작은 원형의 평면 형상을 가지며, 내경이 약 0.3mm 내지 약 1.6mm이고, 깊이가 약 1.3mm 내지 약 1.7mm이다. 관통 구멍(335)은 예를 들어 드릴 가공에 의해 제 1 오목부(331) 및 제 2 오목부(332)와 동심적으로 형성된다. 도 3b에 나타내는 공정과 도 3c에 나타내는 공정은, 순번을 반대로 해도 된다.
다음으로, 도 3d에 도시된 바와 같이, 다공질체(60)가 제 1 오목부(331) 및 제 2 오목부(332)에 형성된다. 즉, 다공질체(60)가 제 2 개구(33b)로부터 저면(332a)까지 기체(31)에 매립됨으로써, 다공질체의 상단면(60a)이 저면(332a)과 직접 접촉하게 된다. 다공질체(60)는 스퀴지 등을 이용하여 제 1 오목부(331) 및 제 2 오목부(332)에 다공질체(60)의 전구체가 되는 페이스트를 충전하고, 소결함으로써 형성할 수 있다. 다공질체(60)의 일부가 기체(31)의 하면(31b)에 대해 돌출할 경우에는, 연삭 등에 의해, 다공질체(60)의 단부면이 기체(31)의 하면(31b)과 거의 면일(面一)해지도록 한다. 여기서, 관통 구멍(335)은 제 1 오목부(331) 및 제 2 오목부(332)에 다공질체(60)의 전구체 역할을 하는 페이스트를 충전할 때의 공기 배출구로서 필요하며, 페이스트의 충전을 용이하게 하는 역할을 한다. 다공질체(60)의 일부가 관통 구멍(335)에 들어갈 수 있지만, 관통 구멍(335)의 내경이 크면 페이스트가 유출된다. 따라서, 관통 구멍(335)의 내경은 적절하게 작은 것이 바람직하다.
다공질체(60)의 전구체가 되는 페이스트는, 예를 들면, 구형 산화알루미늄 입자를 소정의 중량비로 함유한다. 나머지 페이스트는 예를 들어 규소, 마그네슘, 칼슘, 알루미늄 및 이트륨에서 선택되는 2종 이상의 원소의 산화물을 포함하고, 유기 바인더 및 용제를 더 포함한다. 유기 바인더의 예로는 폴리비닐부티랄을 포함한다. 용제의 예로는 알코올을 포함한다.
다음으로, 미리 냉각 기구(15) 등이 형성된 베이스 플레이트(10)를 준비하고, 베이스 플레이트(10) 상에 접착층(미경화)을 형성한다. 그리고, 도 3d에 도시된 바와 같은 구조체를 접착층(20)을 통해, 베이스 플레이트(10) 상에 배치하고, 접착층(20)을 경화시킨다.
다음으로, 도 3e에 도시된 바와 같이, 관통 구멍(335)이 형성되어 있는 위치에, 관통 구멍(335)보다 직경이 큰 관통 구멍(333)을 형성한다. 관통 구멍(335)의 개구를 확대하여 관통 구멍(333)을 형성함으로써, 관통 구멍(333)을 형성하지 않을 경우와 비교하여, 베이스 플레이트(10)측으로부터 재치면(31a)측으로 공급되는 가스의 유량이 증가하여, 웨이퍼의 온도 제어성이 향상된다.
관통 구멍(333)은 예를 들어 관통 구멍(335)보다 직경이 크고 제 2 오목부(332)보다 직경이 작은 원형의 평면 형상을 가지며, 내경이 약 0.6mm 내지 약 3.2mm이고, 깊이가 약 1.3mm 내지 약 1.7mm이다. 관통 구멍(333)은 예를 들어 드릴 가공에 의해, 제 1 오목부(331) 및 제 2 오목부(332)와 동심적으로 형성된다.
관통 구멍(333)(미충전 영역(33s) 포함)은 제 2 오목부(332) 내로 연장되도록 형성된다. 즉, 다공질체(60)의 상단면(60a)이 함몰되어 관통 구멍(333)의 저면(333a)(저면을 형성하는 상단면(60a)의 함몰부)은, 기체(31)의 두께 방향에 있어서, 제 2 오목부(332)의 저면(332a)과 제 1 오목부(331)의 저면(331a) 사이에 위치한다. 이에 따라, 제 2 오목부(332)의 저면(332a)이 관통 구멍(333)과 연통하는 위치에 대해 기체(31)의 하면(31b)측으로 함몰된 오목부이며, 관통 구멍(333)과 연통하는 공간인 미충전 영역(33s)이 형성된다.
관통 구멍(333)의 저면(333a)이 제 2 오목부(332) 내에 위치하고 있으면, 저면(333a)은 평면일 필요는 없으며, 예를 들면, 드릴의 선단(tip)의 형상에 대응하여 제 1 오목부(331)의 저면(331a)을 향해 좁아지는 함몰부를 갖는 테이퍼 형상 표면일 수 있다.
이상의 공정을 통해, 도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같은 기판 고정 장치(1)가 완성된다.
여기서, 기판 고정 장치(1)에 의해 생성되는 효과에 대해 비교예를 참조하여 설명한다. 도 4a 내지 도 4c는 비교예에 따른 기판 고정 장치(1X)의 정전 척(30X)을 나타내는 도면이다. 정전 척(30X)은 가스 구멍(33)이 가스 구멍(33X)으로 대체된다는 점에서, 기판 고정 장치(1)(예를 들어, 도 1a 및 도 1b 참조)의 정전 척(30)과 다르다.
도 4a 내지 도 4c를 참조하면, 기판 고정 장치(1X)의 가스 구멍(33X)은 제 2 오목부(332)를 갖고 있지 않다. 가스 구멍(33X)은 제 1 오목부(331)와, 제 1 오목부(331)의 저면(331a)으로부터 재치면(31a)으로 관통하는 관통 구멍(333)으로 이루어진다. 제 1 오목부(331) 및 관통 구멍(333)은, 예를 들어, 동심적으로 마련되고, 서로 연통하고 있다. 평면 뷰에서, 관통 구멍(333)은 제 1 오목부(331)보다 크기가 더 작다. 제 1 오목부(331) 및 관통 구멍(333) 각각은 기판 고정 장치(1)의 경우와 동일한 치수 범위를 갖는다.
기판 고정 장치(1X)는 도 3a 및 도 3c 내지 도 3e에 나타낸 공정을 수행하여 제조될 수 있다.
도 4a 내지 도 4c는 제조 편차로 인한 정전 척(30X)의 세 가지 가능한 상태를 도시한 것이다. 도 4a는 제 1 오목부(331) 내부의 전체 영역이 다공질체(60)로 충전되어 있으며, 관통 구멍(333)의 내경이 일정한, 정전 척(30X)의 이상적인 상태를 도시한 것이다.
대조적으로, 도 4b에 도시된 상태에서는, 제 1 오목부(331) 내부의 전체 영역이 다공질체(60)로 충전되어 있지만, 관통 구멍(333)의 내경이 일정하지 않다. 구체적으로는, 관통 구멍(333)의 내경이 감소됨으로써 관통 구멍(333)이 제 1 오목부(331)에 연결되는 소경부(333x)를 갖는다.
소경부(333x)는 도 5a 및 도 5b에 도시된 공정에 의해 제작된다. 도 5a 및 도 5b의 공정은 고정 장치(1)의 도 3d 및 도 3e의 공정에 대응한다. 도 5a의 공정에서는, 제 1 오목부(331) 내에 다공질체(60)가 충전된다. 도 5b의 공정에서는, 관통 구멍(333)이 드릴 가공에 의해 형성된다. 그러나 제조 편차로 인해, 드릴(500)의 선단이 제 1 오목부(331)의 저면(331a)에 도달하지 못하기 때문에, 제 1 오목부(331)에 연결되는 관통 구멍(335)의 단부가 가공되지 않고, 소경부(333x)로서 잔존하게 된다. 즉, 소경부(333x)는 도 5a의 공정의 관통 구멍(335)과 동일한 내경을 갖는다.
소경부(333x)가 형성되면, 베이스 플레이트(10)측으로부터 재치면(31a)측으로 공급되는 가스의 유량이 감소하기 때문에, 웨이퍼를 냉각하는 능력이 저하하는 점에서 바람직하지 않다. 그 때문에, 실제의 제조 공정에서는, 소경부(333x)의 형성을 회피하기 위해, 충분한 마진을 예상하여 설계값 이상으로 드릴(500)의 선단을 떨어뜨릴 필요가 있다. 그 때문에, 도 4c에 나타내는 바와 같이, 소경부(333x)는 형성되지 않지만, 제 1 오목부(331)에 다공질체(60)가 충전되어 있지 않은 미충전 영역(33t)이 형성된다.
미충전 영역(33t)은 제 1 오목부(331)의 저면(331a)이 관통 구멍(333)과 연통하는 위치에 대해 기체(31)의 하면(31b)측으로 함몰된 오목부이며, 관통 구멍(333)과 연통하는 공간이다. 미충전 영역(33t)의 평면 형상은 원형이며, 미충전 영역(33t)의 내경은 관통 구멍(333)의 내경과 실질적으로 동일하다.
미충전 영역(33t)은, 도 5b의 공정에서, 드릴(500)의 선단이 제 1 오목부(331)의 저면(331a)을 초과하는 위치에 도달했기 때문에, 다공질체(60)의 일부가 제거되어 공간이 형성된 것이다. 제 1 오목부(331)의 일부에 공간이 형성되면, 본 발명의 발명자가 발견한 바와 같이, 그 공간의 근방에서 이상 방전이 발생할 수 있다.
이와 같이, 도 5b의 공정에서, 소경부(333x)의 형성을 회피하기 위해, 충분한 마진을 예상하여 설계값 이상으로 드릴(500)의 선단을 떨어뜨리면, 가스 구멍(33X)의 형상이 도 4c와 같이 되어, 이상 방전이 발생할 경우가 있다. 가스 구멍(33X)의 형상이 도 4a에 나타내는 이상적인 상태이면, 가스의 유량의 감소나 이상 방전의 문제는 생기지 않는다.
이에 반하여, 본 실시예에 따른 기판 고정 장치(1)에서는, 제 1 오목부(331)와 관통 구멍(333) 사이에 제 2 오목부(332)를 배치하고 있다. 그 때문에, 제 2 오목부(332)의 깊이를 드릴(500)의 선단 위치를 제어 가능한 범위보다도 깊게 해 두면, 드릴(500)의 선단의 위치가 변하더라도, 미충전 영역(33s)은 반드시 제 2 오목부(332) 내에서 머물러 있게 되고, 제 1 오목부(331) 내에 들어가지 않는다.
드릴(500)의 선단의 중앙부가 날카로운 형상을 하고 있을 경우, 통상, 돌출량은 50㎛ 이하이다. 그 때문에, 드릴(500)의 선단 위치를 매우 고정밀도로 제어 가능할 경우에는, 오목부(332)의 깊이는 50㎛여도 된다. 한편, 제조 공정을 관리하는데 있어서는, 드릴(500)의 선단의 위치가 달라지더라도, 드릴(500)의 선단이 제 1 오목부(331) 내에 들어가지 않도록, 제 2 오목부(332)의 깊이를 결정하는 것이 바람직하고, 이 경우의 제 2 오목부(332)의 깊이는 500㎛이면 충분하다. 즉, 오목부(332)의 깊이는, 50㎛ 이상 500㎛ 이하인 것이 바람직하다.
본 발명자들의 검토에 의하면, 미충전 영역(33s)이 제 1 오목부(331) 내에 들어가면 이상 방전이 발생할 경우가 있지만, 미충전 영역(33s)이 제 2 오목부(332) 내에 유지되고 있으면 이상 방전이 발생하지 않는다. 즉, 미충전 영역(33s)이 제 1 오목부(331)까지 도달해 있지 않고, 제 1 오목부(331) 내의 전체 영역에 다공질체(60)가 충전된 기판 고정 장치(1)에서는, 비교예 등에 나타낸 종래의 기판 고정 장치보다도, 이상 방전의 발생을 억제할 수 있다.
하나 이상의 바람직한 실시예가 위에서 설명되었다. 그러나, 본 발명은 구체적으로 개시된 실시예에 제한되지 않으며, 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 전술한 실시예에 대하여 변형 및 대체가 추가될 수 있다.
예를 들어, 본 발명의 실시예에 따른 기판 고정 장치에 의해 흡착 유지되는 대상물의 예로는 반도체 웨이퍼(예를 들면, 실리콘 웨이퍼) 이외에, 액정 패널 등의 제조 공정에서 사용되는 유리 기판을 포함한다.

Claims (13)

  1. 기판 고정 장치로서,
    가스 공급부를 포함하는 베이스 플레이트;
    기체(基體)를 포함하고, 상기 기체의 제 1 면으로 대상물을 흡착하도록 구성되는, 상기 베이스 플레이트 상의 정전 척 - 상기 기체는 상기 기체의 제 2 면에서 상기 제 1 면으로 연장되는 가스 구멍을 구비하고, 상기 제 2 면은 상기 베이스에 대향하며, 이에 따라 상기 가스 공급부로부터 상기 제 1 면으로 가스가 공급됨 -; 및
    상기 가스 구멍 내의 다공질체를 포함하며,
    상기 가스 구멍은,
    상기 제 2 면에 형성되어 있으며 상기 제 1 면측으로 함몰된 제 1 오목부;
    상기 제 1 오목부의 저면(bottom)에 형성되어 있으며 상기 제 1 면측으로 함몰된 제 2 오목부; 및
    상기 제 2 오목부의 저면으로부터 상기 제 1 면까지 상기 기체를 관통하는 관통 구멍을 포함하고, 또한
    상기 제 1 오목부의 전체가 상기 다공질체로 충전되고, 상기 제 2 오목부가 상기 다공질체로 부분적으로 충전되고, 상기 다공질체로 충전되지 않은 상기 제 2 오목부의 영역은 상기 다공질체의 오목부로서 상기 관통 구멍과 연통하는 공간이며, 상기 오목부는 상기 제 2 오목부의 상기 저면이 상기 관통 구멍과 연통하는 위치에 대해 상기 제 2 면측으로 함몰되어 있는, 기판 고정 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    평면 뷰(plan view)에서, 상기 제 2 오목부의 크기는 상기 제 1 오목부의 크기보다 작고, 상기 관통 구멍의 크기는 상기 제 2 오목부의 크기보다 작은, 기판 고정 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 2 오목부의 깊이는 50㎛ 이상 500㎛ 이하인, 기판 고정 장치.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 다공질체는 서로 연통하는 복수의 기공(pore)을 포함하며, 또한
    상기 복수의 기공을 통해, 상기 가스가 공급되는, 기판 고정 장치.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 기체와 상기 다공질체는 동일한 산화물 세라믹을 포함하는, 기판 고정 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 산화물 세라믹은 산화알루미늄인, 기판 고정 장치.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 기체와 상기 다공질체는 동일한 2종 이상의 원소의 산화물을 포함하고,
    상기 기체 내의 상기 산화물의 조성비는 상기 다공질체 내의 상기 산화물의 조성비와 동일한, 기판 고정 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 2종 이상의 원소는 규소, 마그네슘, 칼슘 및 이트륨으로 이루어진 군에서 선택되는, 기판 고정 장치.
  9. 정전 척으로서,
    대상물이 흡착되는 제 1 면 및 상기 제 1 면의 반대쪽을 향하는 제 2 면을 갖는 기체 - 상기 기체는 상기 제 1 면에 제 1 개구 및 상기 제 2 면에 제 2 개구를 구비하는 관통 구멍을 포함하고, 상기 관통 구멍은 상기 제 1 개구를 향해 좁아지는 계단식 테이퍼 형상을 갖고 상기 기체 내에 제 1 계단면 및 제 2 계단면을 형성하며, 상기 제 2 계단면은 상기 제 1 계단면보다 상기 제 1 면에 더 가까움 -; 및
    상기 제 2 개구로부터 상기 제 2 계단면까지 상기 기체 내에 매립된 다공질체를 포함하며,
    상기 제 2 계단면과 직접 접촉하는 상기 다공질체의 단부면은 상기 제 2 개구측으로의 함몰부를 포함하는, 정전 척.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 함몰부는 상기 제 1 개구를 통해 상기 정전 척의 외부로 노출되는, 정전 척.
  11. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,
    상기 제 1 계단면 및 상기 제 2 계단면은 상기 제 2 개구를 향하는, 정전 척.
  12. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,
    상기 기체에 매립되어 있는 정전 전극을 더 포함하는, 정전 척.
  13. 기판 고정 장치로서,
    가스 공급부를 포함하는 베이스 플레이트; 및
    제 9 항 또는 제 10 항에 기재된 정전 척 - 상기 정전 척은 상기 베이스 플레이트 상에 있음 -,
    상기 다공질체가 마련되어 있는 상기 관통 구멍을 통해, 상기 가스 공급부로부터 상기 제 1 면으로 가스가 공급되는, 기판 고정 장치.
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