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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024097306
(43)【公開日】2024-07-18
(54)【発明の名称】セラミックサセプター
(51)【国際特許分類】
H01L 21/683 20060101AFI20240710BHJP
C23C 16/458 20060101ALI20240710BHJP
C23C 14/50 20060101ALI20240710BHJP
H02N 13/00 20060101ALI20240710BHJP
【ＦＩ】
H01L21/68 R
C23C16/458
C23C14/50 A
H02N13/00 D
【審査請求】有
【請求項の数】12
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2024000122
(22)【出願日】2024-01-04
(31)【優先権主張番号】10-2023-0001603
(32)【優先日】2023-01-05
(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR
(31)【優先権主張番号】10-2023-0152823
(32)【優先日】2023-11-07
(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR
(71)【出願人】
【識別番号】520139620
【氏名又は名称】ミコ セラミックス リミテッド
(74)【代理人】
【識別番号】110001519
【氏名又は名称】弁理士法人太陽国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】イ、チュソン
(72)【発明者】
【氏名】イ、ユビン
(72)【発明者】
【氏名】ペ、ハヌム
(72)【発明者】
【氏名】イ、ソンホ
【テーマコード（参考）】
4K029
4K030
5F131
【Ｆターム（参考）】
4K029AA06
4K029AA09
4K029AA24
4K029BD01
4K029DA08
4K029JA01
4K029JA06
4K030CA04
4K030CA06
4K030CA12
4K030CA17
4K030FA01
4K030GA02
4K030KA18
4K030KA23
4K030KA46
4K030KA47
4K030LA15
5F131AA02
5F131AA03
5F131AA32
5F131BA03
5F131BA04
5F131BA19
5F131CA03
5F131DA33
5F131DA42
5F131EA03
5F131EB01
5F131EB02
5F131EB11
5F131EB16
5F131EB18
5F131EB78
5F131EB79
5F131EB81
(57)【要約】
【課題】セラミックサセプターを提供する。
【解決手段】本発明のセラミックサセプターは、電極が配置された絶縁プレート、前記絶縁プレートに接続されたシャフト、及び前記電極に連結され、前記シャフトの内部空間を通過するように延長される電力供給ロッドを含み、前記絶縁プレートは、上部表面と下部表面との間を貫通して前記シャフトの内部空間と連通させる第１貫通流路を含む。
【選択図】図２Ａ
【解決手段】本発明のセラミックサセプターは、電極が配置された絶縁プレート、前記絶縁プレートに接続されたシャフト、及び前記電極に連結され、前記シャフトの内部空間を通過するように延長される電力供給ロッドを含み、前記絶縁プレートは、上部表面と下部表面との間を貫通して前記シャフトの内部空間と連通させる第１貫通流路を含む。
【選択図】図２Ａ
【特許請求の範囲】
【請求項1】
電極が配置された絶縁プレートと、
前記絶縁プレートに一端部が接続されたシャフトと、
前記電極に連結され、前記シャフトの内部空間を通過するように延長される電力供給ロッドと、
前記シャフトの他端部に結合され、前記シャフトの内部空間を密封する隔離板と、を含み、
前記絶縁プレートは、上部表面と下部表面との間を貫通して前記シャフトの内部空間と連通させる第１貫通流路を含み、
前記第１貫通流路を用いて真空チャック機能及び／又はパージ機能を行う、セラミックサセプター。
前記絶縁プレートに一端部が接続されたシャフトと、
前記電極に連結され、前記シャフトの内部空間を通過するように延長される電力供給ロッドと、
前記シャフトの他端部に結合され、前記シャフトの内部空間を密封する隔離板と、を含み、
前記絶縁プレートは、上部表面と下部表面との間を貫通して前記シャフトの内部空間と連通させる第１貫通流路を含み、
前記第１貫通流路を用いて真空チャック機能及び／又はパージ機能を行う、セラミックサセプター。
【請求項2】
前記シャフトの下部に接続され、前記シャフトの内部空間と外側とを連通させる第２貫通流路を含むマウントをさらに含む、請求項１に記載のセラミックサセプター。
【請求項3】
前記第１貫通流路を陰圧で大気圧よりも低く維持させ、前記絶縁プレートの上部に配置された基板を吸着する、請求項１に記載のセラミックサセプター。
【請求項4】
前記第１貫通流路を通じて陽圧で大気圧よりも高く維持させ、パージ機能を行う、請求項１に記載のセラミックサセプター。
【請求項5】
前記電極は、発熱体であり、前記絶縁プレート内に前記電極と離隔して配置されたプラズマ発生用電極をさらに含む、請求項１に記載のセラミックサセプター。
【請求項6】
前記絶縁プレートは、前記電極と離隔して配置され、前記絶縁プレートの上部に配置された基板をチャッキング及びデチャッキングするための第２電極を含み、
前記第２電極を用いて前記基板のチャッキングを保持しながら、前記第１貫通流路を通じて陽圧で大気圧よりも高く維持させることによってパージ機能を同時に行う、請求項１に記載のセラミックサセプター。
前記第２電極を用いて前記基板のチャッキングを保持しながら、前記第１貫通流路を通じて陽圧で大気圧よりも高く維持させることによってパージ機能を同時に行う、請求項１に記載のセラミックサセプター。
【請求項7】
前記絶縁プレートに埋設され、前記電極に電気的に連結されたコネクターをさらに含み、
前記電力供給ロッドが前記コネクターと導電性フィラーによってブレージング接合される、請求項１に記載のセラミックサセプター。
前記電力供給ロッドが前記コネクターと導電性フィラーによってブレージング接合される、請求項１に記載のセラミックサセプター。
【請求項8】
前記電力供給ロッドが単一ロッドとして前記コネクターと接触して前記シャフトの内部空間を通過し、前記シャフトの下部のマウントを通過するように延長される、請求項７に記載のセラミックサセプター。
【請求項9】
前記コネクターと前記電力供給ロッドの材質は同一材質である、請求項７に記載のセラミックサセプター。
【請求項10】
前記電極は、発熱体、プラズマ発生用電極、又は静電チャック機能のためのチャック電極である、請求項１に記載のセラミックサセプター。
【請求項11】
前記電極は、発熱体であり、前記絶縁プレート内に前記電極と離隔して配置され、静電チャック機能のためのチャック電極をさらに含む、請求項１に記載のセラミックサセプター。
【請求項12】
前記第１貫通流路を用いて真空チャック機能を行う際に、前記電極を用いて静電チャック機能をさらに行う、請求項１に記載のセラミックサセプター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、セラミックサセプターに関し、特に、シャフトの内部空間を通ってエアーポンピングがなされるセラミックサセプターに関する。
【背景技術】
【0002】
一般に、半導体装置又はディスプレイ装置は、誘電体層及び金属層を含む複数の薄膜層を、ガラス基板、フレキシブル基板、又は半導体ウエハー基板上に順次に積層した後、パターニングする方式で製造される。それらの薄膜層は、化学気相蒸着（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ，ＣＶＤ）工程又は物理気相蒸着（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ，ＰＶＤ）工程によって基板上に順次に蒸着される。前記ＣＶＤ工程には、低圧化学気相蒸着（Ｌｏｗ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ ＣＶＤ，ＬＰＣＶＤ）工程、プラズマ強化化学気相蒸着（Ｐｌａｓｍａ Ｅｎｈａｎｃｅｄ ＣＶＤ，ＰＥＣＶＤ）工程、有機金属化学気相蒸着（Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ ＣＶＤ，ＭＯＣＶＤ）工程などがある。
【0003】
このようなＣＶＤ装置及びＰＶＤ装置には、ガラス基板、フレキシブル基板、半導体ウエハー基板などを支持し、熱処理などするためのセラミックサセプターが配置される。前記セラミックサセプターは、ＣＶＤ装置及びＰＶＤ装置に設置され、熱処理工程などで基板加熱のために用いられてよい。また、前記セラミックサセプターは、高周波（ＲＦ）電極を備え、半導体ウエハー基板上に形成された薄膜層のエッチング工程（ｅｔｃｈｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ）などでプラズマの形成のために用いられてもよい。
【0004】
図１Ａは、従来のセラミックサセプターを示す概略断面図である。
【0005】
まず、図１Ａに示すように、従来のセラミックサセプターは、シャフト２０に結合された絶縁プレート１０を含み、絶縁プレート１０は、セラミック材質内に配置されたメッシュ形態などの発熱体１２を含み、発熱体１２は連結ロッド２２と連結され、マウント３０外部の電源から電力の供給を受ける。また、従来のセラミックサセプターは、半導体工程中に真空チャック機能によって半導体ウエハーなどの基板１１を固定するために、絶縁プレート１０、シャフト２０、及びマウント３０を全て貫通する流路３１を通してエアーをポンピングする。特に、シャフト２０の長手方向の側壁内部に流路３１が形成されている。しかしながら、従来のセラミックサセプターは、絶縁プレート１０、シャフト２０、及びマウント３０を個別製作した後、接合する過程で流路３１を整列することが難しい。このため、従来のセラミックサセプターの製造では収率が低下し、その結果、加工コストが増加する問題点があった。
【0006】
しかも、このような従来のセラミックサセプターは、シャフト２０の側壁の貫通流路３１を加工するためにシャフト２０の断面積を大きく製作しなければならず、熱損失が増加する問題もあった。その上、図１Ｂ及び図１Ｃに示すように、シャフト２０の側壁の流路３１が溝１５の位置する絶縁プレート１０の上面に到達するための孔３３を回避するように、発熱体１２はもとより、発熱体１２以外に配置される高周波電極（図示せず）なども屈曲して形成しなければならないが、これも、熱損失及びその周囲ゾーンＡＡにおいて温度均一度を低下させる問題点があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】韓国特許出願第１０－２００９－００２０８２１号公報（２００９年０３月１１日）
【特許文献2】韓国特許出願第１０－２０１７－０１６８２７８号公報（２０１７年１２月０８日）
【特許文献3】国際特許出願ＷＯ１９９９／５６３０７号公報（１９９９年１１月４日）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
したがって、本発明は、上述した問題点を解決するために案出されたものであり、本発明の目的は、部品の整列及び接合を容易にさせて収率の向上及び加工コストの低減を図り得るように、シャフト内部空間を通ってエアーポンピングがなされるようにし、これにより、真空チャック機能、パージ機能を可能にし、このような真空チャック／パージ機能は静電チャックと共に同時使用も可能にしたセラミックサセプターを提供することにある。
【0009】
また、シャフトの内部空間の電力供給用連結ロッドを酸化防止用中間層（ＫＯＶＡＲ）無しで単一の材質で形成可能にすることで、電気的抵抗を減らし、せん断応力による影響を減らすことができるセラミックサセプターを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0010】
まず、本発明の特徴を要約すれば、上記の目的を達成するための本発明の一面に係るセラミックサセプターは、電極が配置された絶縁プレート；前記絶縁プレートに一端部が接続されたシャフト；前記電極に連結され、前記シャフトの内部空間を通過するように延長される電力供給ロッド；及び、前記シャフトの他端部に結合され、前記シャフトの内部空間を密封する隔離板を含み、前記絶縁プレートは、上部表面と下部表面との間を貫通して前記シャフトの内部空間と連通させる第１貫通流路を含み、前記第１貫通流路を用いて真空チャック機能及び／又はパージ機能を行うことができる。
【0011】
前記セラミックサセプターは、前記シャフトの下部に接続され、前記シャフトの内部空間と外側とを連通させる第２貫通流路を含むマウントをさらに含んでよい。
【0012】
前記第１貫通流路を陰圧で大気圧よりも低く維持させることによって、前記絶縁プレート上部に配置された基板を吸着することができる。
【0013】
前記第１貫通流路を通じて陽圧で大気圧よりも高く維持させることによってパージ機能を行うことができる。
【0014】
前記電極は、発熱体であり、前記セラミックサセプターは、前記絶縁プレート内に前記電極と離隔して配置されたプラズマ発生用電極をさらに含んでよい。
【0015】
前記絶縁プレートは、前記電極と離隔して配置され、前記絶縁プレートの上部に配置された基板をチャッキング及びデチャッキングするための第２電極を含み、前記第２電極を用いて前記基板のチャッキングを保持しながら、前記第１貫通流路を通じて陽圧で大気圧よりも高く維持させることによってパージ機能を同時に行うことができる。
【0016】
前記セラミックサセプターは、前記絶縁プレートに埋設され、前記電極に電気的に連結されたコネクターをさらに含み、前記電力供給ロッドが前記コネクターと導電性フィラーによってブレージング接合されてよい。
【0017】
前記電力供給ロッドが単一ロッドとして前記コネクターと接触して前記シャフトの内部空間を通過し、前記シャフトの下部のマウントを通過するように延長されてよい。
【0018】
前記コネクターと前記電力供給ロッドの材質は同一材質であってよい。
【0019】
前記電極は、発熱体、プラズマ発生用電極、又は静電チャック機能のためのチャック電極であってよい。
【0020】
前記電極は発熱体であり、前記セラミックサセプターは、前記絶縁プレート内に前記電極と離隔して配置され、静電チャック機能のためのチャック電極をさらに含んでよい。
【0021】
前記第１貫通流路を用いて真空チャック機能を行う際に、前記電極を用いて静電チャック機能をさらに行うことができる。
【発明の効果】
【0022】
本発明に係るセラミックサセプターによれば、シャフトの内部空間を通って基板チャッキングのためのエアーポンピングがなされるようにすることで、部品の整列と接合を容易にし、その結果、収率を向上させ、加工コストを節減できる利点がある。
【0023】
また、本発明は、シャフトの側壁に貫通孔を加工する必要がなく、これによってシャフト断面積を小さく形成することができ、その結果、従来技術に比べて熱損失を低減でき、中心部側の貫通流路を用いてチャッキング又はパージ機能を実現できるので、組み込まれている発熱体や電極を、中心部側の貫通流路を回避するように屈曲して形成する必要もなく、したがって、従来技術に比べて貫通流路の周囲のゾーン（図２ＣのＢＢ）において温度均一度を向上させることができる効果がある。
【0024】
なお、シャフト内部空間の電力供給用連結ロッドが、応力緩衝のための中間層（ＫＯＶＡＲ）無しで単一の材質で形成可能であるので、連結ロッドの電気的抵抗を減らし、せん断応力によるクラック発生又はアーキング（ａｒｃｈｉｎｇ）発生を低減させることができる。
【0025】
また、シャフトの中心部側の内部空間を用いて真空チャック機能を実現し、チャック電極によって静電チャック機能が同時に使用されることにより、半導体工程チャンバー内の低圧雰囲気で真空チャック機能のチャッキング力が弱い場合に、静電チャック電極を用いてチャッキング力を補完し、半導体工程チャンバー内の高温雰囲気で静電チャック電極によるチャッキング力が弱い場合に、真空チャック機能を用いてチャッキング力を補完するだけでなく、高温での前記シャフトの内部空間の真空によってシャフトの熱伝導度を減らすことができ（真空は熱伝導度を減らす。）、シャフトの内側の電力供給ロッドの酸化問題を低減（真空は酸化問題も減らす。）させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0026】
本発明に関する理解を助けるために詳細な説明の一部として含まれる添付の図面は、本発明に関する実施例を提供し、詳細な説明と一緒に本発明の技術的思想を説明する。
【0027】
【図1A】従来のセラミックサセプターを示す概略断面図である。
【図2A】本発明の一実施例に係るセラミックサセプターを示す概略断面図である。
【図3】本発明のセラミックサセプターの第１実施例に係る連結ロッド結合部分を示す断面図である。
【図4】本発明のセラミックサセプターの第２実施例に係る連結ロッド結合部分を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0028】
以下では添付の図面を参照して本発明について詳しく説明する。ここで、各図において同一の構成要素には可能な限り同一の符号を付する。また、既に公知の機能及び／又は構成に関する詳細な説明は省略する。以下に開示する内容は、様々な実施例に係る動作を理解する上で必要な部分を重点的に説明し、その説明の要旨を曖昧にし得る要素に関する説明は省略する。また、図面の一部の構成要素は、誇張して、省略して、又は概略して図示可能である。各構成要素の大きさは実の大きさを全的に反映するものではなく、したがって、各図に描かれている構成要素の相対的な大きさや間隔によってここに記載の内容が限定されることはない。
【0029】
本発明の実施例を説明するとき、本発明と関連している公知技術に関する具体的な説明が本発明の要旨を却って曖昧にさせ得ると判断される場合にはその詳細な説明を省略する。そして、後述する用語は本発明における機能を考慮して定義された用語であり、それらは使用者、運用者の意図又は慣例などによって変更可能である。したがって、その定義は本明細書全般にわたる内容に基づいて下されるべきであろう。詳細な説明で使われる用語は、単に本発明の実施例を記述するためのものであり、決して制限的であってはならない。特に断らない限り、単数形態の表現は複数形態の意味を含む。本説明において、「含む」又は「備える」のような表現は、ある特性、数字、段階、動作、要素、それらの一部又は組合せを示すためのものであり、記述された以外の一つ又はそれ以上の特性、数字、段階、動作、要素、それらの一部又は組合せの存在又は可能性を排除するように解釈されてはならない。
【0030】
なお、第１、第２などの用語は様々な構成要素を説明するために使われてよいが、これらの用語によって前記様々な構成要素が限定されるものではなく、これらの用語は一つの構成要素を他の構成要素から区別する目的で使われるだけである。
【0031】
図２Ａは、本発明の一実施例に係るセラミックサセプターを示す概略断面図である。
【0032】
まず、図２Ａを参照すると、本発明の一実施例に係るセラミックサセプター１００は、絶縁プレート１１０、シャフト（ｓｈａｆｔ）１２０、及びマウント（ｍｏｕｎｔ）１４０を含む。絶縁プレート１１０、シャフト１２０、及びマウント１４０は順次に接続されており、シャフト１２０とマウント１４０との間には、相互の内部空間を隔離させるためにシャフト１２０の長手方向の端部に形成された隔離板１３０が含まれてよい。
【0033】
本発明の一実施例に係るセラミックサセプター１００は、半導体ウエハー、ガラス基板、フレキシブル基板などのような様々な目的の加工対象基板１１をエアポンプ５００を用いて支持する真空チャック構造を有する。
【0034】
そのために、絶縁プレート１１０は、セラミック材質の間に発熱体（電極）１１４が配置（埋設）されるように構成され、場合によって、他の電極１１２が発熱体１１４と所定の間隔を置いて配置（埋設）されるようにさらに構成されてよい。絶縁プレート１１０は、加工対象基板を安定して支持しながら、発熱体１１４を用いた加熱及び（又は）電極１１２を用いた基板の支持、又はプラズマ強化化学気相蒸着工程やプラズマを用いたドライエッチング工程などの様々な半導体工程が可能なように構成される。絶縁プレート１１０は、所定の形状を有する板状構造物で形成されてよい。例えば、絶縁プレート１１０は、円形の板状構造物で形成されてよく、必ずしもこれに限定されない。ここで、セラミック材質は、Ａｌ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３／Ｙ２Ｏ３、ＺｒＯ２、ＡｌＣ（Ａｕｔｏｃｌａｖｅｄ ｌｉｇｈｔｗｅｉｇｈｔ ｃｏｎｃｒｅｔｅ）、ＴｉＮ、ＡｌＮ、ＴｉＣ、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＣｅＯ２、ＴｉＯ２、ＢｘＣｙ、ＢＮ、ＳｉＯ２、ＳｉＣ、ＹＡＧ、ムライト（Ｍｕｌｌｉｔｅ）、ＡｌＦ３のうち少なくとも一つの物質であってよく、好ましくは窒化アルミニウム（ＡｌＮ）であってよい。なお、前記セラミック材質の粉末が成形、焼結されて絶縁プレート１１０を構成でき、そのためのそれぞれのセラミック粉末は、選択的に０．１～１０％程度、好ましくは約１～５％程度の酸化イットリウム粉末を含んでよい。
【0035】
発熱体（電極）１１４は、発熱線（又は、抵抗線）による板状コイル形態又は平坦なプレート形態で形成されてよい。また、発熱体１１４は、精密な温度制御のために多層構造で形成されてもよい。このような発熱体１１４は、連結ロッド１２１，１２２を通じて別個の発熱体１１４に提供される電源に連結されて電力の供給を受け、半導体工程におい基板の加熱、又は蒸着工程及びエッチング工程などを行うために、絶縁プレート１１０上の加工対象基板１１を所定の温度に加熱する機能を果たすことができる。連結ロッド１２１，１２２は、シャフト１２０の内部空間を通過し、隔離板１３０を貫通してマウント１４０を通過して外部に出るように延長される。
【0036】
電極１１２は、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、ニオビウム（Ｎｂ）、チタニウム（Ｔｉ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）又はこれらの合金で構成されてよく、好ましくはモリブデン（Ｍｏ）で構成されてよい。電極１１２は、他の連結ロッド（図示せず）を通じて電源端子（例えば、接地（ｇｒｏｕｎｄ））に連結されてよい。電極１１２用連結ロッド（図示せず）も同様、シャフト１２０の内部空間を通過して隔離板１３０を貫通してマウント１４０を通過して外部に出るように延長されてよい。例えば、電極１１２は、絶縁プレート１１０上に置かれる基板１１を支持するための静電チャック機能のためのチャック電極として用いるか、プラズマ強化化学気相蒸着又はＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈ）装備でのドライエッチングなどの工程のためのプラズマ発生機能のためのプラズマ発生用電極として用いることができる。
【0037】
シャフト１２０は、貫通孔を有する管（ｐｉｐｅ）形であり、絶縁プレート１１０の下面に結合される。シャフト１２０は、絶縁プレート１００と同じセラミック材質で形成されて結合されてよい。ここで、セラミック材質は、Ａｌ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３／Ｙ２Ｏ３、ＺｒＯ２、ＡｌＣ（Ａｕｔｏｃｌａｖｅｄ ｌｉｇｈｔｗｅｉｇｈｔ ｃｏｎｃｒｅｔｅ）、ＴｉＮ、ＡｌＮ、ＴｉＣ、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＣｅＯ２、ＴｉＯ２、ＢｘＣｙ、ＢＮ、ＳｉＯ２、ＳｉＣ、ＹＡＧ、ムライト、ＡｌＦ３のうち少なくとも一つの物質であってよく、好ましくは窒化アルミニウム（ＡｌＮ）であってよい。なお、前記セラミック材質の粉末が成形、焼結されてシャフト１２０を構成でき、そのためのそれぞれのセラミック粉末は、選択的に０．１～１０％程度、好ましくは約１～５％程度の酸化イットリウム粉末を含んでよい。
【0038】
シャフト１２０は、絶縁プレート１１０とセラミックペーストなどの接合物質１２５で結合されてよい。場合によって、シャフト１２０は絶縁プレート１１０とボルト、ナットなどによって機構的に結合されてもよい。シャフト１２０の貫通する内部空間を通って電極１１２及び（又は）発熱体１１４に電力を供給するそれぞれのロッド（１２１，１２２など）が収容され、これらは、外側が密閉している形態（例えば、リジッドボディー又は中空を有する部材）のマウント１４０を通過して外に出るように延長される。
【0039】
図２Ａに示すように、シャフト１２０の長手方向の端部にマウント１４０が接続される。マウント１４０は、シャフト１２０の長手方向の端部に形成された隔離板１３０を挟んでシャフト１２０と機構的に結合されてよい。シャフト１２０と隔離板１３０との接続は、ボルト、ナットなどを用いた機構的な結合によってなされてもよい。また、シャフト１２０と隔離板１３０及びマウント１４０の上部との接続は、ボルト、ナットなどを用いた機構的な結合でなされてもよく、完全に密閉されるように密封されてよい。隔離板１３０を貫通する連結ロッド（１２１，１２２など）のための隔離板１３０の貫通孔（ｈｏｌｅｓ）の周囲は、上記のようなセラミック材質のペーストなどによって隙間なく密封されてよい。マウント１４０の上部は隔離板１３０の周囲を包むように締め付けられてよい。マウント１４０の上部と隔離板１３０との間又はマウント１４０の上部とシャフト１２０との間、すなわち、隔離板１３０を有するシャフト１２０とマウント１４０との結合部分は隙間なく上記のようなセラミック材質のペーストなどによって密封されてよい。
【0040】
上述した連結マウント１４０、隔離板１３０は、アルミニウム（Ａｌ）のような金属材質であってもよく、上述したようなセラミック材質で構成されてもよい。すなわち、前記セラミック材質は、Ａｌ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３／Ｙ２Ｏ３、ＺｒＯ２、ＡｌＣ（Ａｕｔｏｃｌａｖｅｄ ｌｉｇｈｔｗｅｉｇｈｔ ｃｏｎｃｒｅｔｅ）、ＴｉＮ、ＡｌＮ、ＴｉＣ、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＣｅＯ２、ＴｉＯ２、ＢｘＣｙ、ＢＮ、ＳｉＯ２、ＳｉＣ、ＹＡＧ、ムライト、ＡｌＦ３のうち少なくとも一つの物質であってよく、好ましくは窒化アルミニウム（ＡｌＮ）であってよい。なお、前記セラミック材質の粉末が成形、焼結されてシャフト１２０を構成でき、そのためのそれぞれのセラミック粉末は、選択的に０．１～１０％程度、好ましくは約１～５％程度の酸化イットリウム粉末を含んでよい。
【0041】
本発明の一実施例に係るこのようなセラミックサセプター１００は、シャフト１２０の内部空間を通ってエアーポンピングがなされて真空チャックとして働くようにすることにより、絶縁プレート１１０、シャフト１２０、及びマウント１４０のような部品のエアー流路を合わせるための整列と接合を容易にすることができ、これにより、収率を向上させ、加工コストを節減することが可能になる。また、本発明では、シャフト１２０の内部空間が大気圧よりも低く（陰圧）真空維持されることによってシャフト１２０の内部空間での連結ロッド１２１，１２２の酸化が防止されるので、連結ロッド１２１，１２２を二重連結構造５１，５２（図３参照）ではなく単一ロッドとして具現でき、連結ロッド１２１，１２２の材質を絶縁プレート１１０の発熱体１１４（又は、他の電極１１２）と電気的に連結されたコネクター４１（図３及び図４参照）の材質と同一にＭｏで形成することができる。すなわち、連結ロッド１２１，１２２を、応力緩衝のための中間層５１（ＫＯＶＡＲ）（図３参照）無しにＭｏのような単一の材質で形成可能にすることにより、連結ロッド１２１，１２２の電気的抵抗を減らし、せん断応力によるクラック発生又はアーキング（ａｒｃｈｉｎｇ）発生を減らすことができる。
【0042】
なお、本発明の一実施例に係るこのようなセラミックサセプター１００は、シャフト１２０の内部空間を用いて真空チャック機能を実現し、同時に、チャック電極の電極１１２によって静電チャック機能も使用可能にした。
【0043】
そのために、シャフト１２０の内部空間を通ってエアーポンピングがなされて真空チャックとして機能するように、絶縁プレート１１０は、基板１１が置かれる上部表面からシャフト１２０の内部空間との連通のための第１貫通流路９１を含む。第１貫通流路９１は、絶縁プレート１１０の中心付近で上部表面と下部表面との間を貫通するように形成され、基板１１が置かれる上部表面とシャフト１２０の内部空間との間が第１貫通流路９１によって流体連通される。また、シャフト１２０の内部空間を通ってエアーポンピング（真空ポンピング）がなされて真空チャックとして機能するように、マウント１４０はシャフト１２０の内部空間と外側とを連通させる第２貫通流路９２を含む。エアポンプ５００が第２貫通流路９２に連結されてエアーポンピング作動がなされると、第１貫通流路９１、シャフト１２０の内部空間、及び第２貫通流路９２を通ってエアーポンピングがなされ、シャフト１２０の内部空間及び第１貫通流路９１を陰圧で大気圧よりも低く維持させることにより、絶縁プレート１１０の上部に配置された基板１１を吸着することができる。このように、第１貫通流路９１を用いて真空チャック機能を行う際に、電極１１２を静電チャック電極として用いて静電チャック機能をさらに行うことが可能である。このような前記第１貫通流路９１を用いた真空チャック機能と共に、静電チャック電極１１２を用いてチャッキングとデチャッキングのための電源の印加を受けて静電チャック機能が同時に使用される際に、半導体工程チャンバー内の低圧雰囲気で真空チャック機能のチャッキング力が弱い場合に、静電チャック電極１１２を用いてチャッキング力を補完でき、半導体工程チャンバー内の高温雰囲気で静電チャック電極１１２によるチャッキング力が弱い場合に、真空チャック機能を用いてチャッキング力を補完するだけでなく、高温での前記シャフト１２０の内部空間の真空によってシャフト１２０の熱伝導度を減らすことができ（真空は熱伝導度を減らす。）、シャフト１２０の内側の電力供給ロッドの酸化問題を低減（真空は酸化問題も減らす。）させることもできる。
【0044】
マウント１４０の内部は、堅いリジッドボディー形態であってよく、又は中空を有する部材形態であってもよい。マウント１４０がリジッドボディーである場合には、マウント１４０に、連結ロッド１２１，１２２を通過させるための貫通孔と、第２貫通流路９２を形成する貫通孔が備えられてよい。また、マウント１４０が中空を有する部材形態であれば、連結ロッド１２１，１２２を通過させるための貫通孔がマウント１４０の上端と下端との間に貫通するように備えられてよく、第２貫通流路９２のための管（ｐｉｐｅ）形態の部材（例えば、金属やセラミック材質）がマウント１４０の上端と下端との間に備えられてよい。
【0045】
【0046】
【0047】
図２Ｂ及び図２Ｃを参照すると、本発明のセラミックサセプター１００は、シャフト１２０の側壁に貫通孔を加工する必要がなく、これによってシャフト１２０の断面積が小さく形成されることが可能である。したがって、本発明のセラミックサセプター１００では従来技術（図１Ａ～図１Ｃ参照）に比べて熱損失が低減でき、中心部側の貫通流路９１を用いてチャッキング又はパージ機能を実現でき、組み込まれている発熱体１１４又は電極１１２を、中心部側の貫通流路を回避するように屈曲して形成する必要もないので、従来技術に比べて貫通流路９１の周囲のゾーン（図２ＣのＢＢ）において温度均一度を向上させることができる効果がある。
【0048】
上述したような本発明のセラミックサセプター１００は、ＣＶＤ装置及びＰＶＤ装置のチャンバー内に設置され、発熱体１１４を用いた加熱及び（又は）電極１１２を用いた基板の支持、又はプラズマ強化化学気相蒸着工程やプラズマを用いたドライエッチング工程などに用いられてよい。上記のように、本発明のセラミックサセプター１００が第１貫通流路９１、シャフト１２０の内部空間、及び第２貫通流路９２を通した陰圧エアーポンピングによって基板１１のチャッキングとデチャッキングが可能であり、このとき、絶縁プレート１１０は加工対象基板を安定して支持しながら、発熱体１１４を用いた加熱及び（又は）電極１１２を用いた基板の支持、又はプラズマ強化化学気相蒸着工程やプラズマを用いたドライエッチング工程などの様々な半導体工程が可能なように構成される。
【0049】
一方、本発明のセラミックサセプター１００は、第１貫通流路９１などを用いた基板１１のチャッキングとデチャッキングだけでなく、第１貫通流路９１、シャフト１２０の内部空間、及び第２貫通流路９２を通した陽圧エアーポンピングによって第１貫通流路９１を大気圧よりも高く維持させることによってパージ（ｐｕｒｇｅ）機能を行うこともできる。この時、エアポンプ５００は、第２貫通流路９２を通して大気圧よりも高い所定の圧力でエアーを注入するポンピングを行うことができる。
【0050】
例えば、前述したＣＶＤ装置及びＰＶＤ装置のチャンバー内に、第１貫通流路９１を通して陽圧エアーポンピングによって所定のガス（例えば、窒素ガス、又はＨｅ、Ａｒなどの不活性ガスなど）が含まれたエアーを吹き込むパージを行うことができる。
【0051】
これは、チャンバー内の絶縁プレート１１０の上面のポケット、特に溝（ｇｒｏｏｖｅ）１５などに積もっているパーティクルをブロー（ｂｌｏｗｉｎｇ）して除去させることができる。このようなパージ機能は、絶縁プレート１１０の上面に基板１１をチャッキングした後になされることが好ましいが、必要によって、絶縁プレート１１０の上面に基板１１がない場合にも行われてよい。ただし、このようなパージ機能を行う間に、プレート１１０の上面に置かれた基板１１のチャッキングとデチャッキングには、発熱体１１４以外に絶縁プレート１１０内に配置された電極、すなわち、図２Ａのような電極１１２が活用されてよい。すなわち、電極１１２は、上のようなプラズマ発生のための電源の供給を受けるように配置された高周波電極であってもよいが、基板１１のチャッキングとデチャッキングのための電源の供給を受けるように配置された静電チャック電極（又は、チャック電極）であってもよい。なお、電極１１２はそのまま静電チャック電極として機能するようにし、基板１１のチャッキングとデチャッキングのための電源の供給を受けるように、電極１１２と所定の距離離隔してさらに配置された追加のチャック電極が形成されていてもよい。すなわち、発熱体１１４、電極１１２、及び基板１１のチャッキングとデチャッキングのための追加の電極が絶縁プレート１１０内に所定の距離離隔して互いに異なるレイヤに形成されていてもよい。
【0052】
図３は、本発明のセラミックサセプター１００の第１実施例に係る連結ロッド１２１，１２２の結合部分を示す断面図である。
【0053】
図３を参照すると、連結ロッド１２１，１２２は、絶縁プレート１１０の発熱体１１４（又は、電極１１２）と電気的に連結されるように埋設されたコネクター４１と電気的に連結されるように接触してよい。ここでは、絶縁プレート１１０の所定の開口の内周面一部に形成されたネジ山に結合された支持アイレット７０を通じて連結ロッド１２１，１２２が二重連結構造、すなわち、第１ロッド５１及び第２ロッド５２で構成された場合である。
【0054】
ここで、コネクター４１、連結ロッド１２１，１２２、支持アイレット７０は、導電性素材で構成されてよく、例えば、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、銀（Ａｇ）、ニッケル（Ｎｉ）、金（Ａｕ）、ニオビウム（Ｎｂ）、チタニウム（Ｔｉ）又はこれらの合金などで形成されてよい。特に、連結ロッド１２１，１２２の二重連結構造において、コネクター４１がＭｏで構成され、第１ロッド５１が応力緩衝のための中間層としてＫＯＶＡＲ（Ｆｅ－Ｎｉ－Ｃｏ合金）物質で構成され、第２ロッド５２はＮｉなどで構成されてよい。また、連結ロッド１２１，１２２は、コネクター４１とブレージング接合で結合されてよい。例えば、導電性フィラー５０をコネクター４１の露出部分の周囲にあらかじめ注入し、支持アイレット７０の内側に第１ロッド５１を押し込んで第１ロッド５１の一側端部面とコネクター４１とを密着させた後、高温加熱後に冷却させて接合することで、電気的に連結させることができる。続いて、第２導電性フィラー６０を第１ロッド５１の他側端部面の上部に十分に注入し、注入された第２導電性フィラー６０上で第２ロッド５２の一側端部面を密着させ、高温加熱後に冷却させて接合することで、電気的に連結させることができる。
【0055】
ただし、このような方式で連結ロッド１２１，１２２の結合部分が具現されてもよいが、本発明では、シャフト１２０の内部空間が大気圧よりも低く真空維持されることにより、シャフト１２０の内部空間での連結ロッド１２１，１２２の酸化が防止されるので、コネクター４１と単一ロッドの連結ロッド１２１，１２２を両方ともＭｏで形成することもできる。
【0056】
図４は、本発明のセラミックサセプターの第２実施例に係る連結ロッド１２１，１２２結合部分を示す断面図である。
【0057】
図４を参照すると、連結ロッド１２１，１２２は、絶縁プレート１１０の発熱体１１４（又は、電極１１２）と電気的に連結されるように埋設されたコネクター４１と電気的に連結されるように接触してよい。ここでは、絶縁プレート１１０の所定の開口の内周面一部に形成されたネジ山に結合された支持アイレット７０を通じて連結ロッド１２１，１２２が単一ロッド連結構造からなる場合を説明する。
【0058】
ここで、コネクター４１、連結ロッド１２１，１２２、支持アイレット７０は導電性素材で構成されてよく、例えば、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、銀（Ａｇ）、ニッケル（Ｎｉ）、金（Ａｕ）、ニオビウム（Ｎｂ）、チタニウム（Ｔｉ）又はこれらの合金などで形成されてよい。
【0059】
特に、本発明では、シャフト１２０の内部空間が大気圧よりも低く真空維持されることにより、シャフト１２０の内部空間での連結ロッド１２１，１２２の酸化が防止されるので、連結ロッド１２１，１２２を、図３のような二重連結構造５１，５２ではなく単一ロッドとして具現でき、連結ロッド１２１，１２２の材質を絶縁プレート１１０の発熱体１１４（又は、電極１１２）と電気的に連結されたコネクター４１の材質と同一にＭｏで形成できる。すなわち、連結ロッド１２１，１２２を、図３のような応力緩衝のための中間層５１（ＫＯＶＡＲ）無しでＭｏのような単一の材質で形成可能にすることで、連結ロッド１２１，１２２の電気的抵抗を減らし、せん断応力によるクラック発生又はアーキング（ａｒｃｈｉｎｇ）発生を減らすことができる。
【0060】
ここで、連結ロッド１２１，１２２は、コネクター４１とブレージング接合で結合されてよい。例えば、導電性フィラー５０をコネクター４１の露出部分の周囲にあらかじめ注入し、支持アイレット７０の内側に連結ロッド１２１，１２２を押し込んで連結ロッド１２１，１２２の一側端部面とコネクター４１とを密着させ、高温加熱後に冷却させて接合することで、電気的に連結させることができる。
【0061】
上述したように、本発明に係るセラミックサセプター１００によれば、シャフト１２０の内部空間を通って基板チャッキングのためのエアーポンピングがなされるようにすることで、部品の整列と接合を容易にし、その結果、収率を向上させ、加工コストを節減できる利点がある。また、本発明は、シャフトの側壁に貫通孔を加工する必要がなく、これによってシャフト断面積を小さく形成することができ、その結果、従来技術に比べて熱損失を低減でき、中心部側の貫通流路９１を用いてチャッキング又はパージ機能を実現できるので、組み込まれている発熱体又は電極を、中心部側の貫通流路を回避するように屈曲して形成する必要もなく、したがって、従来技術に比べて貫通流路９１の周囲のゾーンＢＢにおいて温度均一度を向上させることができる効果がある。
【0062】
また、シャフトの内部空間の電力供給用連結ロッド１２１，１２２が、応力緩衝のための中間層５１（ＫＯＶＡＲ）無しで単一の材質で形成可能であるので、連結ロッド１２１，１２２の電気的抵抗を減らし、せん断応力によるクラック発生又はアーキング（ａｒｃｈｉｎｇ）発生も低減させることができる。
【0063】
なお、本発明の一実施例に係るこのようなセラミックサセプター１００は、シャフト１２０の内部空間を用いて真空チャック機能を実現し、チャック電極の電極１１２を通じて静電チャック機能が同時に使用されてもよい。
【0064】
以上のように、本発明では具体的な構成要素などのような特定事項、限定された実施例、及び図面によって説明されてきたが、これは、本発明のより全般的な理解を助けるために提供されただけであり、本発明は上記の実施例に限定されるものではなく、本発明の属する分野における通常の知識を有する者であれば、本発明の本質的な特性から逸脱しない範囲で様々な修正及び変形が可能であろう。したがって、本発明の思想は、説明された実施例に限定して定められてはならず、後述する特許請求の範囲だけでなく、この特許請求の範囲と均等又は等価の変形がある技術思想はいずれも本発明の権利範囲に含まれるものと解釈されるべきであろう。
【符号の説明】
【0065】
１１０ 絶縁プレート
１１２ 高周波電極
１１４ 発熱体
１２０ シャフト
１２１，１２２ 連結ロッド
９１ 第１貫通流路
９２ 第２貫通流路
１１２ 高周波電極
１１４ 発熱体
１２０ シャフト
１２１，１２２ 連結ロッド
９１ 第１貫通流路
９２ 第２貫通流路
【図1A】
【図1B】
【図1C】
【図2A】
【図2B】
【図2C】
【図3】
【図4】
【手続補正書】
【提出日】2024-07-03
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
電極が配置された絶縁プレートと、
前記絶縁プレートに一端部が接続されたシャフトと、
前記電極に連結され、前記シャフトの内部空間を通過するように延長される電力供給ロッドと、
前記シャフトの他端部に結合され、前記シャフトの内部空間を密封する隔離板と、を含み、
前記絶縁プレートは、上部表面と下部表面との間を貫通して前記シャフトの内部空間と連通させる第１貫通流路を含み、
前記電力供給ロッドが収容された前記シャフトの内部空間及び前記第１貫通流路を用いて真空チャック機能及び／又はパージ機能を行う、セラミックサセプター。
前記絶縁プレートに一端部が接続されたシャフトと、
前記電極に連結され、前記シャフトの内部空間を通過するように延長される電力供給ロッドと、
前記シャフトの他端部に結合され、前記シャフトの内部空間を密封する隔離板と、を含み、
前記絶縁プレートは、上部表面と下部表面との間を貫通して前記シャフトの内部空間と連通させる第１貫通流路を含み、
前記電力供給ロッドが収容された前記シャフトの内部空間及び前記第１貫通流路を用いて真空チャック機能及び／又はパージ機能を行う、セラミックサセプター。
【請求項2】
前記シャフトの下部に接続され、前記シャフトの内部空間と外側とを連通させる第２貫通流路を含むマウントをさらに含む、請求項１に記載のセラミックサセプター。
【請求項3】
前記第１貫通流路を陰圧で大気圧よりも低く維持させ、前記絶縁プレートの上部に配置された基板を吸着する、請求項１に記載のセラミックサセプター。
【請求項4】
前記第１貫通流路を通じて陽圧で大気圧よりも高く維持させ、パージ機能を行う、請求項１に記載のセラミックサセプター。
【請求項5】
前記電極は、発熱体であり、前記絶縁プレート内に前記電極と離隔して配置されたプラズマ発生用電極をさらに含む、請求項１に記載のセラミックサセプター。
【請求項6】
前記絶縁プレートは、前記電極と離隔して配置され、前記絶縁プレートの上部に配置された基板をチャッキング及びデチャッキングするための第２電極を含み、
前記第２電極を用いて前記基板のチャッキングを保持しながら、前記第１貫通流路を通じて陽圧で大気圧よりも高く維持させることによってパージ機能を同時に行う、請求項１に記載のセラミックサセプター。
前記第２電極を用いて前記基板のチャッキングを保持しながら、前記第１貫通流路を通じて陽圧で大気圧よりも高く維持させることによってパージ機能を同時に行う、請求項１に記載のセラミックサセプター。
【請求項7】
前記絶縁プレートに埋設され、前記電極に電気的に連結されたコネクターをさらに含み、
前記電力供給ロッドが前記コネクターと導電性フィラーによってブレージング接合される、請求項１に記載のセラミックサセプター。
前記電力供給ロッドが前記コネクターと導電性フィラーによってブレージング接合される、請求項１に記載のセラミックサセプター。
【請求項8】
前記電力供給ロッドが単一ロッドとして前記コネクターと接触して前記シャフトの内部空間を通過し、前記シャフトの下部のマウントを通過するように延長される、請求項７に記載のセラミックサセプター。
【請求項9】
前記コネクターと前記電力供給ロッドの材質は同一材質である、請求項７に記載のセラミックサセプター。
【請求項10】
前記電極は、発熱体、プラズマ発生用電極、又は静電チャック機能のためのチャック電極である、請求項１に記載のセラミックサセプター。
【請求項11】
前記電極は、発熱体であり、前記絶縁プレート内に前記電極と離隔して配置され、静電チャック機能のためのチャック電極をさらに含む、請求項１に記載のセラミックサセプター。
【請求項12】
前記第１貫通流路を用いて真空チャック機能を行う際に、前記電極を用いて静電チャック機能をさらに行う、請求項１に記載のセラミックサセプター。