KR101897012B1 - 워크처리장치 - Google Patents

Abstract

워크를 높은 균열성에 의해 가열할 수 있는 동시에 정교하고 치밀한 온도 제어가 가능하고, 게다가 척 부재의 변형 등을 방지하며, 장기에 걸쳐 신뢰성 높게 사용할 수 있는 워크가열장치, 및 이것을 사용한 워크처리장치를 제공한다.
워크 흡착용의 워크 흡착 전극을 구비한 척 부재와 워크 가열용의 발열체를 구비한 히터 부재가 적층되고, 척 부재측에 흡착된 워크를 히터 부재에 의해 가열할 수 있는 워크가열장치로서, 히터 부재가, 척 부재에 대향하는 면과 발열체 사이에 척 부재를 흡착하는 척 흡착 전극을 구비하며, 척 부재와 히터 부재가 착탈 가능하게 적층된 워크가열장치이며, 이 워크가열장치를 베이스 기반상에 배치하여 이루어지는 워크처리장치이다.

Description

워크처리장치{WORK TREATMENT DEVICE}

이 발명은 워크가열장치 및 워크처리장치에 관한 것으로서, 상세하게는 반도체 웨이퍼나 유리 기판 등의 워크를 전기적인 흡착력에 의해 흡착하면서 가열할 수 있는 워크가열장치, 및 이것을 사용한 워크처리장치에 관한 것이다.

반도체 장치나 액정 장치 등을 제조하는데 있어서는, 반도체 웨이퍼나 유리 기판 등의 워크에 대하여 박막을 형성하는 것 외에, 스퍼터링이나 에칭 처리 등이 필요해지는데, 이들 처리에서는 워크의 온도가 성막(成膜) 속도나 에칭 속도 등을 정하거나, 얻어지는 박막 등의 품질에 큰 영향을 준다. 그리하여, 예를 들면 특허문헌 1과 같이, 세라믹 등으로 이루어지는 플레이트 본체에 워크를 흡착하는 흡착 전극과 저항 발열체를 내장시킨 일체형의 워크가열장치가 사용되고, 흡착된 워크가 소망하는 온도가 되도록 발열체를 통전 발열하여, 박막 형성 등의 처리를 행하도록 하고 있다.

이러한 일체형의 워크가열장치는, 종래 세라믹 그린시트에 텅스텐 등의 고융점 금속을 주성분으로 하는 도전성 잉크를 소정의 패턴에 인쇄하고, 각 세라믹 그린시트를 적층하여 동시 소성함으로써, 흡착 전극과 발열체가 내장된 플레이트 본체가 제조되는 것이 일반적이다. 그러나 일체형의 워크가열장치에서는, 도전성 잉크를 인쇄한 세라믹 그린시트를 포함하여 이들을 합쳐서 소성하기 때문에, 발열체의 두께나 발열체로부터 워크까지의 거리에 오차가 생기는 등 하여, 워크 전면에 걸친 가열 온도의 균일성을 얻는 것이 어렵다. 그리하여, 예를 들면 특허문헌 2와 같이, 흡착 전극을 내부에 구비하여 일체 소성된 흡착 전극 함유 세라믹 기판과, 이와는 별도로 소성한 세라믹 기판의 사이에 발열체를 끼워 넣고, 접착제에 의해 양 세라믹 기판을 접합한 적층 구조형의 워크가열장치가 제안되어 있다.

또한 최근에는 반도체 웨이퍼나 유리 기판 등의 대형화에 수반하여, 워크 온도를 높은 정밀도로 균일하게 유지할 수 있는 것이 점점 중요해지고 있다. 그 때문에, 도 4에 나타낸 바와 같이, 적층 구조형의 워크가열장치에 있어서는, 워크 흡착용의 흡착 전극(3)을 구비한 척(chuck) 부재(1)와 발열체(7)를 구비한 히터 부재(5)의 사이에, 알루미늄판 등으로 이루어지는 균열(均熱) 플레이트(31)를 개재시켜, 발열체(7)로부터의 열이 워크(18)의 전면에 대하여 균일하게 전달되도록 하는 등의 궁리가 이루어져 있다.

그런데, 척 부재(1)와 히터 부재(5) 사이에 균열 플레이트(31)가 개재된 구조가 되면, 이들을 적층하기 위한 접착제층(32)을 포함하여, 히터 부재의 발열체(7)로부터 워크(18)까지의 거리가 길어져 버리기 때문에, 그만큼 워크에의 열 전달에 시간이 걸리고, 또한 다른 종류의 재료가 늘어나기 때문에, 워크의 온도 제어가 복잡해져, 박막 등의 품질에 영향을 미치는 치밀한 온도 관리가 어려워져 버린다. 한편, 종래의 적층 구조형의 워크가열장치에서는, 장기에 걸쳐 사용하고 있으면 척 부재에 휨이나 구부러짐이 생기거나, 경우에 따라서는 금이 가는 등 척 부재의 수명이 워크가열장치 자체의 제품 수명을 결정해 버렸다.

일본국 공개특허공보 평11-111829호 일본국 공개특허공보 2005-347559호

이러한 상황하에서, 본 발명자 등은 종래의 워크가열장치가 가지는 문제를 해결하기 위해 예의 검토한 바, 척 부재의 변형 등이, 척 부재와 히터 부재의 열 팽창 차에 의해 생기는 내부 응력에 기인하는 것이라는 지견을 얻었다. 그리하여, 양자를 쿨롱힘(Coulomb force) 등의 전기적인 힘에 의해 흡착한 적층 구조로 함으로써, 척 부재의 변형 등을 방지할 수 있게 되고, 또한 이 문제의 해소 뿐 아니라, 양자를 고정하기 위한 접착제층이 불필요해지기 때문에 워크 온도 제어의 리스폰스(response)성이 높아지는 동시에, 워크 전면에 대한 균열성(均熱性)을 보다 높일 수 있게 되는 것을 발견하여, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

따라서, 본 발명의 목적은, 워크를 높은 균열성에 의해 가열할 수 있는 동시에 정교하고 치밀한 온도 제어가 가능하고, 게다가 척 부재의 변형 등을 막아, 장기에 걸쳐 신뢰성 높게 사용할 수 있는 워크가열장치, 및 이것을 사용한 워크처리장치를 제공하는 것에 있다.

즉, 본 발명은 워크 흡착용의 워크 흡착 전극을 구비한 척 부재와 워크 가열용의 발열체를 구비한 히터 부재가 적층되고, 척 부재측에 흡착된 워크를 히터 부재에 의해 가열할 수 있는 워크가열장치로서, 히터 부재가, 척 부재에 대향하는 면과 발열체 사이에 척 부재를 흡착하는 척 흡착 전극을 구비하며, 척 부재와 히터 부재가 착탈 가능하게 적층된 것을 특징으로 하는 워크가열장치이다.

또한 본 발명은 워크 흡착용의 워크 흡착 전극을 구비한 척 부재와 워크 가열용의 발열체를 구비한 히터 부재가 적층되고, 척 부재측에 흡착된 워크를 히터 부재에 의해 가열할 수 있는 워크가열장치로서, 척 부재가, 히터 부재에 대향하는 면과 워크 흡착 전극 사이에 히터 부재를 흡착하는 히터 흡착 전극을 구비하며, 척 부재와 히터 부재가 착탈 가능하게 적층된 것을 특징으로 하는 워크가열장치이다.

또한 본 발명은 상기의 워크가열장치를 베이스 기반상에 배치하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 워크처리장치이다.

본 발명의 워크가열장치는, 워크 흡착용의 워크 흡착 전극을 구비한 척 부재와 워크 가열용의 발열체를 구비한 히터 부재를 전기적인 흡착력에 의해 착탈 가능하게 적층시킨 것을 특징으로 한다. 즉, 적어도 워크가열장치의 사용시에는, 척 부재와 히터 부재 사이에 전기적인 흡착력을 작용시켜 양자를 고정하고, 사용 전이나 사용 후와 같이 워크의 처리를 행하고 있지 않을 때에는, 전기적인 흡착을 멈춤으로써 척 부재와 히터 부재를 용이하게 분리할 수 있다.

이러한 워크가열장치를 형성하는데 있어, 본 발명에서는 다음과 같은 2개의 구성예를 채용할 수 있다. 우선, 제1의 구성예로서는, 히터 부재측에 척 부재를 흡착하기 위한 척 흡착 전극을 구비한 워크가열장치이며, 제2의 구성예는, 척 부재측에 히터 부재를 흡착하기 위한 히터 흡착 전극을 구비한 워크가열장치이다. 어느 경우에 있어서도, 본 발명에서는, 접착제층을 통하지 않고 척 부재와 히터 부재가 수직 방향으로 작용하는 흡착력에 의해 흡착된 상태를 형성하기 때문에, 열 팽창 차에 의해 수평 방향으로 신축하는 힘이 생겨도, 척 부재와 히터 부재는 그 방향으로 미끄러질 수 있어, 척 부재나 히터 부재의 휨 등을 완화할 수 있다.

또한 척 부재와 히터 부재를 전기적인 흡착력에 의해 적층하기 위해서는, 이론상, 척 부재에 있어서의 워크 흡착 전극의 이면측(워크와 반대측의 면)에 발현하는 흡착력을 이용하는 것도 생각할 수 있는데, 이것으로는 흡착된 워크를 해방하기 위해 워크 흡착 전극에 인가되는 전압을 끊으면, 척 부재-히터 부재간을 유지하는 흡착력도 없어져 버리기 때문에, 워크를 처리하는 작업에 있어서 좋지 않다. 그 때문에, 본 발명에서는 워크 흡착 전극과는 별도로, 상기와 같은 척 흡착 전극 또는 히터 흡착 전극을 마련하도록 한다. 또한 척 흡착 전극과 히터 흡착 전극을 병용해도 되는데, 기능상은 어느 한쪽만으로 충분하다.

우선, 히터 부재측이 척 부재를 흡착하기 위한 척 흡착 전극을 구비하는 제1의 구성예에서는, 척 부재에 대향하는 면과 발열체 사이에 척 흡착 전극을 마련하도록 한다. 이 중, 척 흡착 전극에 대해서는, 척 부재를 쿨롱힘, 존슨·라벡(Johnson-Rahbeck)힘, 그래디언트(gradient)힘 등과 같은 전기적인 흡착력에 의해 흡착할 수 있는 것이면, 그 재질이나 형성 수단 등은 특별히 제한되지 않고, 예를 들면 금속박을 소정의 형상으로 에칭하여 형성해도 되고, 스퍼터법이나 이온 플레이팅(Ion Plating)법 외에, 금속 재료를 용사(溶射)하거나, 도전성 잉크를 사용한 인쇄법 등 공지의 방법을 채용할 수 있다.

이 척 흡착 전극은 이른바 단극형 또는 쌍극형의 어느 하나를 구성하는 것이어도 되고, 예를 들면 평판상, 반원상, 빗살상이나 메쉬와 같은 패턴 형상 등 적절히 선정할 수 있는데, 척 부재에 대하여 발현하는 흡착력의 관점이나, 전압을 인가하는데 있어서의 장치 구성을 보다 간편하게 할 수 있는 등의 관점에서, 바람직하게는 소정의 패턴으로 형성된 전극부가 서로 전위차가 생기도록 교대로 조합된 쌍극형의 척 흡착 전극으로 이루어지는 것이 좋다. 또한 히터 부재-척 부재간의 착탈을 보다 간단하게 행할 수 있도록 하기 위해, 바람직하게는 ON/OFF의 전환 스위치를 가지고 외부 전원에 접속 가능한 접속 단자를 구비하도록 하거나, 혹은 ON/OFF 스위치를 통해 외부 전원에 접속할 수 있도록 해 두는 것이 좋다. 또한 척 흡착 전극의 두께에 대해서는 특별히 제한은 없지만, 발열체로부터 워크까지 형성되는 거리 등을 감안하면, 25㎛이상 100㎛이하 정도로 하는 것이 바람직하다.

또한 히터 부재에 있어서의 발열체는, 통전에 의해 발열하는 저항 발열체를 적합하게 사용할 수 있고, 예를 들면 금속선 외에, 금속판이나 금속박을 그대로 사용하거나, 소정의 패턴으로 에칭하여 형성해도 되고, 혹은 도전성 잉크를 사용한 인쇄법에 의해 형성하는 등 공지의 발열체를 채용할 수 있다. 발열체에는 척 흡착 전극의 경우와 마찬가지로, ON/OFF 전환 스위치를 가진 외부 전원에 접속 가능한 접속 단자를 구비하도록 하거나, 혹은 ON/OFF 스위치를 통해 외부 전원에 접속할 수 있도록 해 두는 것이 바람직하다. 또한 이 발열체는, 워크에 대하여 소정의 에리어 별로 온도 제어를 할 수 있도록, 복수로 분할하여 형성해도 되고, 그 경우에는, 각 에리어의 발열체에 각각 접속 단자를 마련하거나, 외부 전원에 접속할 수 있도록 해 두는 것이 좋다.

그리고, 적합하게는 적어도 2개의 유전체 사이에 발열체가 끼워 넣어지도록 하여 히터 부재를 형성하는 것이 좋은데, 제1의 구성예에서는, 또한 이 히터 부재가, 척 부재에 대향하는 면과 발열체 사이에 척 흡착 전극을 가진 구조로 할 필요가 있다. 척 흡착 전극은 척 부재에 대향하는 면과 발열체 사이이면 어느 위치여도 되지만, 워크에 대한 가열 응답성 등을 고려하면, 발열체와 척 흡착 전극 사이의 거리가 25㎛이상 100㎛이하가 되도록 하는 것이 좋고, 바람직하게는 25㎛이상 50㎛이하인 것이 좋다.

히터 부재를 형성하는데 있어서는, 상기와 같이, 예를 들면 폴리이미드나 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 등의 절연성 수지 필름, 세라믹판 외에 알루미나 분말, 질화알루미늄 분말, 지르코니아 분말 등의 세라믹 분말을 용사하여 형성한 세라믹 용사막 등, 공지의 유전체를 사용하여 발열체가 끼워 넣어지도록 하는 동시에, 소정의 위치에 척 흡착 전극이 위치한 구조로 하면 된다. 그때, 같은 재질로 이루어지는 유전체를 사용하여 히터 부재를 형성해도 되고, 2종 이상의 유전체를 사용해도 된다. 또한 본딩 시트나 접착제 등을 사용하여 히터 부재를 형성하도록 해도 된다. 또한 사용하는 유전체의 종류에 따라서도 다르기 때문에 히터 부재의 두께는 특별히 제한되지 않지만, 후술하는 바와 같이, 베이스 기반상에 워크가열장치를 배치하여 사용하고, 베이스 기반에 의한 냉각 기구를 사용하는 것 등을 고려하면, 발열체 및 척 흡착 전극을 포함한 전체의 두께가 0.2mm이상 0.7mm이하 정도가 되도록 하는 것이 바람직하다.

또한 제1의 구성예에 있어서의 척 부재에 대해서는, 그 한쪽의 면을 워크 흡착면으로 하여 워크를 전기적인 흡착력에 의해 흡착시킬 수 있는 동시에, 다른 쪽의 면은 히터 부재가 구비하는 척 흡착 전극에 의해 흡착되는 것이면 되고, 적합하게는 적어도 2개의 유전체에 의해 내부에 워크 흡착 전극이 끼워 넣어진 구조를 가지는 것이다.

여기서 사용되는 유전체는 히터 부재의 형성에 있어서 든 바와 같은 공지의 것을 사용할 수 있고, 필요에 따라 본딩 시트나 접착제 등을 사용하도록 해도 된다. 또한 워크 흡착 전극에 대해서도, 상기 척 흡착 전극의 형성에 든 바와 같은 공지의 재료를 사용하여 형성할 수 있고, 흡착 대상의 워크의 종류나 사이즈 등에 따라 단극형 또는 쌍극형을 선택하면서, 워크 흡착 전극의 형상을 적절히 설계하면 된다. 또한 척 부재의 두께는 특별히 제한되지 않지만, 히터 부재의 발열체로부터 워크까지의 거리를 고려하면, 120㎛이상 300㎛이하 정도가 되도록 하는 것이 바람직하다.

다음으로, 제2의 구성예에서는, 척 부재가 히터 부재에 대향하는 면과 워크 흡착 전극의 사이에 히터 부재를 흡착하는 히터 흡착 전극을 구비하도록 하여, 척 부재와 히터 부재를 착탈 가능하게 적층한다. 이 히터 흡착 전극은, 히터 부재를 전기적인 흡착력에 의해 흡착할 수 있는 것이면 되고, 제1의 구성예에 있어서의 척 흡착 전극에서 든 바와 같은 재질, 형상 등을 채용할 수 있으며, 접속 단자를 마련하거나 하는 점이나 히터 흡착 전극의 두께에 대해서도 동일하다. 또한 히터 흡착 전극은 히터 부재에 대향하는 면과 워크 흡착 전극 사이이면 어느 위치여도 되는데, 워크에 대한 가열 응답성 등을 고려하면, 워크 흡착 전극과 히터 흡착 전극 사이의 거리가 25㎛이상 100㎛이하가 되도록 하는 것이 좋고, 바람직하게는 25㎛이상 50㎛이하인 것이 좋다.

제2의 구성예에 있어서의 척 부재는, 상기와 같이 히터 흡착 전극을 구비하도록 한 것 이외에는 제1의 구성예에 있어서의 척 부재와 동일하게 할 수 있고, 그 두께는 히터 흡착 전극을 포함한 분(分)을 고려하여 0.2mm이상 1mm이하 정도가 되도록 하는 것이 바람직하다. 한편, 히터 부재에 대해서는, 척 흡착 전극을 없애도록 한 것 이외에는 제1의 구성예에 있어서의 히터 부재와 동일하게 할 수 있고, 그 두께는 0.1mm이상 0.3mm이하 정도가 되도록 하는 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서의 워크가열장치는, 적합하게는 가스나 액체와 같은 매체를 흘려 보내는 관로를 내부에 구비한 베이스 기반에 배치하여 워크처리장치로서 사용하는 것이 좋다. 히터 부재에 의한 가열 뿐 아니라, 베이스 기반의 내부에 매체를 흘려 보내는 냉각 효과에 의해, 워크의 처리에 따른 보다 적절한 온도 제어를 행할 수 있다.

또한 가스 매체를 흘려 보내는 관로를 내부에 구비하여 이 관로에 접속한 가스 구멍을 표면에 가진 베이스 기반에 대하여, 바람직하게는 히터 부재가 베이스 기반의 가스 구멍에 통하는 관통 구멍을 가지도록 하는 것이 좋다. 즉, 본 발명에서는, 히터 부재와 척 부재 사이는 접착제층에 의해 고착되어 있는 것은 아니고, 양자가 전기적인 흡착력에 의해 서로 끌어당기고 있다. 적어도 이들 부재의 계면에는 유전체(척 흡착 전극 또는 히터 흡착 전극의 경우도 있다)의 표면 거칠기에 유래하는 미시적인 요철이 존재하기 때문에, 히터 부재의 표리면을 관통하는 관통 구멍을 마련함으로써, 베이스 기반측으로부터 공급된 가스 매체가 히터 부재와 척 부재의 계면에 존재하여 흡착되게 된다. 흡착 계면에 존재하는 가스는 열의 양(良)매체가 되고, 특히 워크를 진공 상태에서 처리하는 경우에 있어서 그 작용은 현저하며, 종래 사용되고 있는 알루미늄판 등의 균열 플레이트와 동등, 또는 그 이상의 기능을 발휘한다. 물론, 히터 부재나 척 부재의 어느 한쪽 또는 양쪽에 가스 매체용의 가스 홈을 형성하도록 해도 되고, 또한 척 부재에도 관통 구멍을 형성하여 히터 부재의 관통 구멍과 연접시켜, 워크와 척 부재의 계면에 가스 매체가 존재할 수 있도록 해도 된다.

또한 베이스 기반에 워크가열장치를 배치할 때에는, 본딩 시트나 접착제를 사용하여 고착하도록 해도 되는데, 바람직하게는 히터 부재가, 베이스 기반에 대향하는 면과 발열체 사이에 베이스 기반을 흡착하는 베이스 흡착 전극을 구비하거나, 또는 베이스 기반에 대향하는 면에 수지 재료로 이루어지는 흡착 시트를 구비하도록 하여, 베이스 기반에 대하여 착탈 가능하게 배치할 수 있도록 하는 것이 좋다.

여기서, 베이스 흡착 전극을 사용할 경우는, 상술한 척 흡착 전극이나 히터 흡착 전극의 경우와 마찬가지로, 공지의 재료 등을 사용하여 형성할 수 있고, 접속 단자를 마련하거나 해 두는 것이 바람직하다.

한편, 흡착 시트를 사용할 경우에는, 탄성율이 0.5MPa이상 10MPa이하, 바람직하게는 2MPa이상 3MPa이하인 동시에, 삼차원 평균 표면 거칠기(SRa)가 0.01㎛이상 0.55㎛이하, 바람직하게는 0.4㎛이상 0.5㎛이하의 수지 재료로 이루어지는 흡착 시트를 사용하는 것이 좋다. 이러한 수지 재료로 이루어지는 흡착 시트가 베이스 기반에 대하여 착탈 가능하게 흡착할 수 있는 이유의 하나에, 분자간 힘(반데르발스 힘(van der Waals force))이 관계하고 있는 것으로 추측된다. 본 발명자 등은 일반적으로 알루미늄 합금 등의 금속 기반으로 이루어지는 베이스 기반에 대해서는, 상기와 같은 탄성율이나 삼차원 평균 표면 거칠기를 가진 수지 재료가 효과적인 것을 발견하였다. 수지 재료의 구체예로서는 실리콘 수지, 스티렌부타디엔고무, 클로로술폰화폴리에틸렌고무, 아크릴로니트릴부타디엔고무, 에틸렌프로필렌고무, 클로로프렌고무, 부타디엔고무, 불소고무, 이소부티렌이소프렌고무, 우레탄고무 등을 들 수 있고, 그 중에서도 실리콘 수지가 적합하다.

본 발명의 워크가열장치에서는, 척 부재와 히터 부재가 전기적인 흡착력에 의해 적층되는 구조를 가지기 때문에, 히터 부재가 가열되어 척 부재와의 사이에서 열 팽창 차가 생겨도, 이들 부재에 휨이나 변형 등을 일으키는 내부 응력의 발생을 막을 수 있다. 그 때문에, 장기에 걸쳐 신뢰성 높게 사용할 수 있게 된다. 또한 척 부재와 히터 부재 사이의 접착제층이 불필요해지고, 적층 구조 자체가 심플해지기 때문에, 워크에 대하여 보다 빠른 열 응답성을 가질 수 있다. 특히, 히터 부재에 소정의 관통 구멍을 마련하고, 베이스 기반에 배치하여 사용했을 때에 베이스 기반측으로부터 공급되는 가스 매체를 척 부재와 히터 부재의 계면에 존재시킴으로써, 히터 부재로부터의 열을 효율적이면서, 균일하게 워크에 대하여 전달할 수 있어, 워크의 치밀한 온도 제어가 가능해진다.

또한 본 발명의 워크가열장치는, 워크-척 부재간의 착탈과는 별도로, 전압 인가의 ON/OFF에 의해 척 부재-히터 부재간의 착탈도 자유롭게 행할 수 있기 때문에, 반도체 제조장치 등에서의 워크 처리를 문제없이 행할 수 있는 동시에, 예를 들면 척 부재가 소모된 경우에도 용이하게 부품 교환할 수 있어, 유지 관리를 행하는데 있어서도 좋다.

도 1은 본 발명의 제1의 구성예의 워크가열장치를 베이스 기반상에 배치하여, 워크처리장치로서 사용할 경우의 사용시의 상태를 나타내는 단면 모식도이다.
도 2는 도 1에 나타낸 워크처리장치를 유지 관리하는 경우에 있어서, 부재간을 분리한 상태를 나타내는 단면 모식도이다.
도 3은 본 발명의 제2의 구성예의 워크가열장치를 베이스 기반상에 배치하여, 워크처리장치로서 사용할 경우의 사용시의 상태를 나타내는 단면 모식도이다.
도 4는 종래의 적층 구조형 워크가열장치를 나타내는 단면 모식도이다.

이하, 첨부한 도면에 근거하면서, 본 발명의 워크가열장치에 대하여 적합한 실시의 형태를 설명한다.

<실시예>

[제1의 실시형태]

도 1 및 도 2에 있어서, 플라즈마를 사용하여 반도체 기판을 플라즈마 에칭하는 플라즈마 에칭 장치 등에 적용할 수 있는 워크처리장치가 나타나 있다. 이 워크처리장치에서는, 척 부재(1)와 히터 부재(5)로 이루어지는 워크가열장치(14)가, 가스를 흘려 보내는 관로(16)를 내부에 구비한 알루미늄 합금제의 베이스 기반(15)에 배치되어 있고, 워크가열장치(14)의 척 부재측에 반도체 기판 등의 워크(18)를 흡착하여, 예를 들면 플라즈마 처리에 적합한 온도로 워크(18)를 유지하여 플라즈마 에칭하는 등 소정의 처리를 행할 수 있다.

이 중 척 부재(1)는, 워크 흡착용의 워크 흡착 전극(3)을 유전체(2)의 내부에 구비한 구조를 가지고 있고, 워크의 형상에 따라, 예를 들면 두께 0.1~5mm정도의 원판상의 알루미나제 세라믹판(예를 들면 교세라사 제품 A-479 등)을 2장 사용하여, 한쪽의 세라믹판에 소정의 마스크를 통해 두께 0.1~50㎛정도의 구리를 증착하여 워크 흡착 전극(3)을 형성하고, 에폭시제 접착제 등을 통해 다른 쪽의 세라믹판을 서로 붙여 형성할 수 있다. 이 제1의 실시형태는 쌍극형의 워크 흡착 전극(3)을 형성한 예이며, 빗살상의 전극부(3a 및 3b)가 서로 어긋나게 편입되어 있고, 스위치를 가진 외부 전원에 접속 가능한 접속 단자(4)를 가지고, 이들 전극부(3a,3b)간에 직류 전압이 인가되는 모습을 나타내고 있다.

또한 히터 부재(5)는 워크 가열용의 발열체(7)를 유전체(6)의 내부에 구비하면서, 척 부재(1)에 대향하는 면과 발열체(7) 사이에 척 부재(1)를 흡착하는 척 흡착 전극(8)을 구비하는 동시에, 베이스 기반(15)에 대향하는 면과 발열체(7) 사이에 베이스 기반(15)을 흡착하는 베이스 흡착 전극(9)을 구비한 구조를 가진다.

이러한 히터 부재를 형성하는 예로서, 우선 두께 25~125㎛정도의 폴리이미드 필름의 편면에, 척 부재(1)에 있어서의 워크 흡착 전극(3)의 경우와 동일하게 하여 베이스 흡착 전극(9)을 형성하고, 베이스 흡착 전극측에 에폭시제 접착제를 도포하여 두께 25~125㎛정도의 폴리이미드 필름(예를 들면 토레이·듀폰사 제품 캅톤 H나 우베 고산사 제품 유피렉스 등)을 열 압착한다. 이어서, 앞서 베이스 흡착 전극(9)을 형성한 폴리이미드 필름의 남은 면에 은 필러 잉크와 같은 도전성 잉크를 사용하여 두께 5~30㎛정도의 저항 발열체(7)를 인쇄하고, 에폭시제 접착제를 통해 두께 25~125㎛정도의 폴리이미드 필름를 열 압착한다. 또한 이 폴리이미드 필름의 표면에, 역시 워크 흡착 전극(3)의 경우와 동일하게 하여 척 흡착 전극(8)을 형성하고, 에폭시제 접착제를 통해 두께 25~125㎛정도의 폴리이미드 필름를 열 압착하여, 마지막으로 원판 형상에 잘라내면 된다. 이 제1의 실시형태에 있어서, 척 흡착 전극(8) 및 베이스 흡착 전극(9)은 각각 워크 흡착 전극(3)의 경우와 동일한 접속 단자(11 및 12)를 가지고 있다. 또한 발열체(7)는 워크의 형상에 맞추어 예를 들면 평면 형상을 소용돌이상으로 하고, 도시하지 않은 외부 전원에 접속 가능한 접속 단자(10)를 가지고 있다. 그리고, 이 제1의 실시형태에 있어서, 베이스 기반(15)의 표면에는 관로(16)에 통하는 가스 구멍(17)을 가지고 있고, 히터 부재(5)에는 이 가스 구멍(17)에 접속되도록 표리면을 관통하는 관통 구멍(13)이 형성되어 있다.

이 제1의 실시형태의 워크처리장치를 사용하여, 예를 들면 플라즈마 에칭 장치로 직경 12인치의 실리콘 기판을 플라즈마 에칭할 경우에는, 도 1에 나타낸 바와 같이, 베이스 기반(15)에 히터 부재(5)를 배치하고, 베이스 흡착 전극(9)에 500~2000V정도의 직류 전압을 인가하여 베이스 기반(15)에 흡착시킨다. 또한 히터 부재(5) 위에는 척 부재(1)를 포개어 척 흡착 전극(8)에 500~2000V정도의 직류 전압을 인가하여, 척 부재(1)를 히터 부재(5)에 흡착시킨다. 그리고, 척 부재(1)의 표면을 워크 흡착면으로 하여 실리콘 기판을 얹고, 워크 흡착 전극(3)에 500~2000V정도의 직류 전압을 인가하여 실리콘 기판을 흡착시킨다. 실리콘 기판을 에칭 처리할 때에는, 플라즈마 에칭 장치의 워크 처리 실내를 10^-1Pa~10^-5Pa정도의 진공으로 하고, 실리콘 기판의 온도가 -80~250℃의 범위 내에서 소정의 온도가 되도록 한다.

이때, 발열체(7)를 통전하여 발열한 열에 의해 실리콘 기판이 가열되는데, 척 부재(1)를 형성하는 알루미나제 세라믹판과 히터 부재(5)를 형성하는 폴리이미드 필름은 그들 자체가 소정의 표면 거칠기를 가지기 때문에, 베이스 기반(15)측으로부터 공급된 가스 매체가 척 부재(1)와 히터 부재(5)의 계면에 존재하게 된다. 그 때문에, 히터 부재(5)로부터 발생한 열은, 이 가스 매체를 통해 척 부재(1)를 통해 실리콘 기판의 전면을 균일하게 가열한다.

워크의 처리를 마친 후에는, 척 부재(1)의 워크 흡착 전극(3)에 접속된 외부 전원의 스위치를 끄는 등 하여 워크 흡착 전극(3)에 대한 전압 인가를 멈추면, 척 부재(1)에 흡착된 워크를 해방할 수 있다. 또한 필요에 따라 유지 관리 등을 행할 경우에는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 히터 부재(5)의 척 흡착 전극(8)에 접속된 외부 전원의 스위치를 끄는 등 하여 전압의 인가를 멈추면, 척 부재(1)와 히터 부재(5) 사이를 간단히 분리할 수 있고, 또한 베이스 흡착 전극(9)에 접속된 외부 전원의 스위치를 끄는 등 하여 전압의 인가를 멈추면, 히터 부재(5)와 베이스 기반(15)의 사이를 간단히 분리할 수 있다.

[제2의 실시형태]

도 3에는 본 발명의 워크가열장치의 변형예를 사용한 워크처리장치가 나타나 있고, 이 제2의 실시형태에 따른 워크처리장치에서는, 척 부재(1)와 히터 부재(5)로 이루어지는 워크가열장치(14)가, 히터 부재측에 점착된 흡착 시트(29)를 통해 알루미늄 합금제의 베이스 기반(15)에 배치되어 있다.

이 중 척 부재(1)는, 워크 흡착용의 워크 흡착 전극(22)과 히터 부재(5)를 흡착하는 히터 흡착 전극(23)을 유전체(21)의 내부에 구비한 구조를 가지고 있고, 이 중 히터 흡착 전극(23)은 히터 부재에 대향하는 면과 워크 흡착 전극(22) 사이에 위치한다. 이 척 부재(1)를 형성하기 위해서는, 예를 들면 제1의 실시형태와 동일하게 하여 편면에 구리를 증착하여 워크 흡착 전극(22)을 형성한 알루미나제의 세라믹판과, 편면에 구리를 증착하여 히터 흡착 전극(23)을 형성한 알루미나제의 세라믹판을 준비하고, 이들 사이에 알루미나제의 세라믹판을 끼우도록 하여 각각을 에폭시제 접착제 등으로 서로 붙여 얻을 수 있다. 워크 흡착 전극(22) 및 히터 흡착 전극(23)의 형상 등은 제1의 실시형태와 동일하며, 스위치를 가진 외부 전원에 접속 가능한 접속 단자(24)과 접속 단자(25)를 각각의 전극이 구비하도록 하였다.

또한 히터 부재(5)는, 워크 가열용의 발열체(27)만을 유전체(26)의 내부에 구비하도록 한 것 이외에는 제1의 실시형태의 경우와 동일하게 하여 얻을 수 있고, 발열체(27)에는 도시하지 않은 외부 전원에 접속 가능한 접속 단자(28)를 구비하도록 하였다. 또한 이 히터 부재(5)에는, 베이스 기반(15)에 대향하는 면에, 예를 들면 후소 고무 산교사 제품인 실리콘 수지(상품명 시리우스; 탄성율 2.7MPa, 삼차원 평균 표면 거칠기(SRa) 0.46㎛) 등과 같은 흡착 시트(29)를 점착하도록 하였다.

그리고, 이 제2의 실시형태에 있어서, 베이스 기반(15)의 표면에는 관로(16)에 통하는 가스 구멍(17)을 가지고 있고, 히터 부재(5)에는 그 표리면을 관통하는 관통 구멍(33)을 형성하여 베이스 기반(15)의 가스 구멍(17)에 접속 가능하게 하는 동시에, 척 부재(1)에는 그 표리면을 관통하여 관통 구멍(33)에 접속하는 관통 구멍(30)이 형성되어 있다.

이 제2의 실시형태에 있어서의 워크처리장치를 플라즈마 에칭 장치 등으로 사용하기 위해서는 제1의 실시형태의 경우와 동일하게 할 수 있다. 또한 사용 후에 유지 관리 등을 행할 때에는, 척 부재(5)의 히터 흡착 전극(23)에 접속된 외부 전원의 스위치를 끄는 등 하여 전압의 인가를 멈추면, 척 부재(1)와 히터 부재(5) 사이를 간단히 분리할 수 있고, 히터 부재(5)와 베이스 기반(15) 사이는 흡착 시트(29)에 의해 흡착되어 있을 뿐이기 때문에, 용이하게 손으로 떼어낼 수 있다.

본 발명의 워크가열장치는 워크를 흡착하면서 소정의 온도로 가열할 수 있고, 특히 베이스 기반에 배치하여 워크처리장치로 함으로써, 예를 들면 플라즈마 에칭 장치와 같은 반도체 제조 장치 등에 있어서 반도체 기판이나 유리 기판 등의 처리를 행하는데 적합하다. 또한 이것 이외에도 워크가열장치 단독으로 워크를 흡착하여 소정의 온도로 가열하는 등 다양한 워크의 처리에 사용할 수 있다.

1: 척 부재
2, 6, 21, 26: 유전체
3, 22: 워크 흡착 전극
3a, 3b, 8a, 8b, 9a, 9b, 22a, 22b: 전극부
4, 10, 11, 12, 24, 25, 28: 접속 단자
5: 히터 부재
7, 27: 발열체
8: 척 흡착 전극
9: 베이스 흡착 전극
13, 30, 33: 관통 구멍
14: 워크가열장치
15: 베이스 기반
16: 관로
17: 가스 구멍
18: 워크
23: 히터 흡착 전극
29: 흡착 시트
31: 균열 플레이트
32: 접착제층

Claims (6)

1. 워크가열장치를 베이스 기반 상에 배치하여 이루어지는 워크처리장치로서,
   워크가열장치는, 워크 흡착용의 워크 흡착 전극을 구비하여 두께가 120㎛ 이상 300㎛ 이하인 척(chuck) 부재와, 워크 가열용의 발열체를 구비하여 두께가 0.2mm 이상 0.7mm 이하인 히터 부재가 적층되고, 척 부재측에 흡착된 워크를 히터 부재에 의해 가열할 수 있는 것으로, 히터 부재가, 척 부재에 대향하는 면과 발열체 사이에 척 부재를 흡착하는 척 흡착 전극을 구비하며, 척 부재와 히터 부재가 착탈 가능하게 적층된 것을 특징으로 하는 워크처리장치.
2. 워크가열장치를 베이스 기반 상에 배치하여 이루어지는 워크처리장치로서,
   워크처리장치는, 워크 흡착용의 워크 흡착 전극을 구비하여 두께가 0.2mm 이상 1mm 이하인 척 부재와, 워크 가열용의 발열체를 구비하여 두께가 0.1mm 이상 0.3mm 이하인 히터 부재가 적층되고, 척 부재측에 흡착된 워크를 히터 부재에 의해 가열할 수 있는 것으로, 척 부재가, 히터 부재에 대향하는 면과 워크 흡착 전극 사이에 히터 부재를 흡착하는 히터 흡착 전극을 구비하며, 척 부재와 히터 부재가 착탈 가능하게 적층된 것을 특징으로 하는 워크처리장치.
3. 가스 매체를 흘려 보내는 관로를 내부에 구비하고 이 관로에 접속된 가스 구멍을 표면에 가지는 베이스 기반에, 히터 부재를 대향시켜 배치하여 사용하는 제1항 또는 제2항에 기재된 워크처리장치로서, 히터 부재가 베이스 기반의 가스 구멍에 통하는 관통 구멍을 가지고, 히터 부재와 척 부재의 계면에 베이스 기반측으로부터 공급된 가스 매체가 존재하도록 하여 적층된 것을 특징으로 하는 워크처리장치.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   히터 부재가, 베이스 기반에 대향하는 면과 발열체 사이에 베이스 기반을 흡착하는 베이스 흡착 전극을 구비하거나, 또는 베이스 기반에 대향하는 면에 수지 재료로 이루어지는 흡착 시트를 구비하며, 워크가열장치가 베이스 기반에 대하여 착탈 가능하게 배치되는 것을 특징으로 하는 워크처리장치.
5. 제4항에 있어서,
   흡착 시트는 탄성율이 0.5MPa이상 10MPa이하인 동시에, 삼차원 평균 표면 거칠기(SRa)가 0.01㎛이상 0.55㎛이하의 수지 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 워크처리장치.
6. 삭제

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