KR101994006B1 - 정전 척 - Google Patents

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니혼도꾸슈도교 가부시키가이샤
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Abstract

정전 척은, 흡착용 기판과 제 1 히터부재의 사이에 상면 및 하면을 가지며 또한 방향에 따라서 열전도율이 서로 다른 이방성 열전도체를 배치함과 아울러, 이방성 열전도체를 두께방향의 열전도율보다도 면방향의 열전도율이 크게 되도록 배치하고 있다. 또한, 이방성 열전도체의 상면 및 하면을 덮도록 각각 이방성 열전도체에 접합된 금속층을 구비함과 아울러, 각 금속층의 표면에 흡착용 기판 또는 제 1 히터부재와 접합하는 각 접착제층을 구비하고 있다. 게다가, 양 금속층의 적어도 일방은 용융된 금속을 고체화시켜서 형성한 금속 융착층이다.

Description

정전 척{ELECTROSTATIC CHUCK}
본 발명은 예를 들면 반도체 웨이퍼의 고정, 반도체 웨이퍼의 평면도(平面度; flatness)의 교정 등에 이용되는 정전 척에 관한 것이다.
[관련 출원의 상호 참조]
본 국제출원은 2014년 6월 23일에 일본 특허청에 출원된 일본국 특허출원 제2014-128315호에 근거하는 우선권을 주장하는 것으로서, 일본국 특허출원 제2014-128315호의 내용 전체를 참조에 의해 본 국제출원에 원용한다.
종래부터 반도체 제조장치에서는 반도체 웨이퍼(예를 들면 실리콘 웨이퍼)에 대해서 드라이 에칭(예를 들면 플라스마 에칭) 등의 처리가 실시되고 있다. 이 드라이 에칭의 정밀도를 높이기 위해서는 반도체 웨이퍼를 확실하게 고정해 둘 필요가 있기 때문에, 반도체 웨이퍼를 고정하는 고정수단으로서 정전 인력에 의해서 반도체 웨이퍼를 고정하는 정전 척이 제안되고 있다(예를 들면 특허문헌 1 참조).
구체적으로는, 특허문헌 1에 기재된 정전 척에서는 세라믹 절연판의 내부에 흡착용 전극을 가지고 있으며, 이 흡착용 전극에 전압을 인가하였을 때에 생기는 정전 인력을 이용하여 반도체 웨이퍼를 세라믹 절연판의 상면(흡착면)에 흡착시키도록 되어 있다. 이 정전 척은 세라믹 절연판의 하면(접합면)에 금속 베이스를 접합함에 의해서 구성되어 있다.
또, 근래에는 흡착면에 흡착된 반도체 웨이퍼의 가공을 매우 적합하게 실시하기 위해서, 정전 척에 대해서 반도체 웨이퍼의 온도를 조절(가열 또는 냉각)하는 기능을 갖게 한 기술이 알려져 있다.
예를 들면, 세라믹 절연판 내에 발열체로서 히터 전극(예를 들면 나선형상으로 형성된 히터 전극)을 형성하고, 이 히터 전극에 의해서 세라믹 절연판을 가열함으로써 흡착면 상의 반도체 웨이퍼를 가열하는 기술이 알려져 있다.
또한, 상기 특허문헌 1에는 세라믹 절연판 내에 흡착면에서 개구되는 냉각용 가스 유로를 형성하고, 이 냉각용 가스 유로를 흐르는 냉각용 가스(예를 들면 헬륨 가스)를 흡착면 상의 반도체 웨이퍼에 접촉시킴으로써 반도체 웨이퍼를 냉각하는 기술이 개시되어 있다.
또, 이것과는 별도로 상기한 구조의 정전 척에서는 세라믹 절연판과 금속 베이스의 열팽창률이 서로 다르기 때문에, 온도가 변화하면 세라믹 절연판과 금속 베이스의 사이에 생기는 열응력에 의해서 정전 척에 휨(뒤틀림)이 발생하는 일이 있다.
그 대책으로서, 근래에는 세라믹 절연판과 금속 베이스의 사이에 응력 완화층을 형성한 기술이 제안되어 있다(예를 들면 특허문헌 2 참조).
특허문헌 1 : 일본국 특개2005-136104호 공보 특허문헌 2 : 일본국 특개2009-71023호 공보
상기한 히터 전극은, 예를 들면 W 등의 히터 전극 재료(발열체 페이스트)를 이용하여 예를 들면 스크린 인쇄에 의해서 가는 선을 나선형상이나 사행형상 등으로 형성함으로써 제작되는데, 제조공정에서 히터 전극의 두께나 폭 등에 불균일(unevenness) 등이 생겼을 경우 등에는 반도체 웨이퍼와 접촉하는 세라믹 절연체에도 온도 불균일(평면방향에서의 온도 편차)이 생기고, 결과적으로 반도체 웨이퍼에도 온도 불균일이 생긴다는 문제가 있었다.
그리고, 이와 같이 반도체 웨이퍼에 온도 불균일이 있으면, 예를 들면 플라스마 에칭에 의해서 반도체 웨이퍼에 패턴을 형성할 경우에 처리의 정도가 불규칙하게 되는 등의 문제가 생기기 쉽기 때문에, 제품 수율이 저하되게 된다.
본 발명의 일 측면에서는 정전 척의 흡착측(제 1 주면측)의 온도 불균일, 즉 정전 척에 흡착된 피흡착물에 대한 온도 불균일의 발생을 저감할 수 있는 정전 척을 제공하는 것이 바람직하다.
(1) 본 발명의 일 국면에서의 정전 척은, 흡착용 기판과 히터부재와 이방성 열전도체와 금속층과 접착제층을 구비하고 있으며, 흡착용 전극에 전압을 인가하였을 때에 생기는 정전 인력을 이용하여 피흡착물을 흡착용 기판의 제 1 주면에 흡착시킨다.
상기 흡착용 기판은 제 1 주면 및 제 2 주면을 가짐과 아울러 흡착용 전극을 가진다. 히터부재는 제 2 주면측에 배치되어 있으며, 흡착용 기판을 가열하는 발열체를 가진다. 이방성 열전도체는 상면 및 하면을 가지며 또한 방향에 따라서 열전도율이 서로 다른 것이며, 흡착용 기판과 히터부재의 사이에서 두께방향의 열전도율보다도 면방향의 열전도율이 크게 되도록 배치된다. 금속층은 이방성 열전도체의 상면 및 하면을 덮도록 각각 이방성 열전도체에 접합된다. 접착제층은 각 금속층의 표면에 배치되어 흡착용 기판 또는 히터부재와 접합한다. 양 금속층의 적어도 일방은 용융된 금속을 고체화시켜서 형성한 금속 융착층이다.
즉, 정전 척은 흡착용 기판과 히터부재의 사이에 방향에 따라서 열전도율이 서로 다른 이방성 열전도체, 구체적으로는 두께방향의 열전도율보다도 면방향의 열전도율이 크게 되는 이방성 열전도체를 구비하고 있다.
또한, 여기서 '상면 및 하면'이란 이방성 열전도체의 두께방향에서의 일방의 면과 타방의 면을 나타내고 있다. 또, '면(面)방향'이란 두께방향에 수직한 방향, 즉 이방성 열전도체가 확장되는 평면방향이다. 또한, 이방성 열전도체는 상면과 하면의 사이에 소정의 두께를 가지고 있으며, '두께방향'이란 이 두께의 방향이다(이하 같음).
따라서, 히터부재에 형성된 발열체의 구조나 배치 등에 따라서(발열체의 장소에 따라서) 발열 상태에 불균일이 있었을 경우에서도 이방성 열전도체에 의해서 두께방향보다 면방향으로 열이 전해지기 쉽기 때문에, 이 면방향에 있어서의 온도 불균일이 완화된다. 이것에 의해서, 흡착용 기판의 온도 불균일(즉, 기판 표면의 면방향에 있어서의 온도 불균일)을 저감할 수 있다. 즉, 기판 표면의 면방향에 있어서의 온도를 균일화할 수 있다.
따라서, 흡착용 기판에 흡착된 반도체 웨이퍼 등의 흡착물의 온도 불균일을 저감할 수 있기 때문에, 예를 들면 플라스마 에칭에 의해서 반도체 웨이퍼에 패턴을 형성하는 경우와 같이 처리의 정도가 불규칙하게 되는 등의 문제의 발생을 저감할 수 있어 제조수율을 향상시킬 수 있다.
여기서, 이방성 열전도체에 의해서 온도 불균일이 완화되는 이유는, 이 이방성 열전도체는, 두께방향으로는 온도가 전해지기 어렵기 때문에, 히터에 온도 불균일이 있었을 경우에서도 히터에 의한 온도는 우선 두께방향에 수직한 면방향(기판 표면과 같은 평면방향)으로 온도가 전해져서 이방성 열전도체 내부에서 온도가 균일화되고, 이 균일화된 온도가 흡착용 기판측으로 전해지기 때문이라고 생각된다.
또한, 두께방향과 면방향의 열전도율의 차이로서는, 본 발명자의 연구에 의하면, 예를 들면 100배 이상이라면, 온도 불균일을 매우 적합하게 저감할 수 있기 때문에 바람직하다.
또한, 이 정전 척은 이방성 열전도체의 상면 및 하면을 덮도록 각각 이방성 열전도체에 접합된 금속층을 구비함과 아울러, 이 각 금속층의 표면에 흡착용 기판 또는 히터부재와 접합하는 각 접착제층을 구비하고 있으며, 또한 양 금속층의 적어도 일방은 용융된 금속을 고체화시켜서 형성한 금속 융착층이다.
즉, 이방성 열전도체의 상면에 일방의 금속층이 형성되고, 이 일방의 금속층의 표면에 일방의 접착제층이 형성되고, 이 일방의 표면측(흡착측: 예를 들면 표면측)에 흡착용 기판이 배치되어 있다. 마찬가지고, 이방성 열전도체의 하면에 타방의 금속층이 형성되고, 이 타방의 금속층의 표면에 타방의 접착제층이 형성되고, 이 타방의 표면측(흡착측의 반대측: 예를 들면 이면측)에 히터부재가 배치되어 있다.
예를 들면 그라파이트를 이용하여 구성되는 이방성 열전도체(예를 들면 그라파이트 시트)는 통상 접착제의 습성(wetting property)이 낮기 때문에, 접착제를 이용하여 이방성 열전도체와 적층방향(즉, 이방성 열전도체의 두께방향)의 부재(흡착용 기판이나 히터부재)를 접합하는 것은 용이하지 않다.
이것에 대해서, 이 정전 척에서는 이방성 열전도체의 상면 및 하면에 이방성 열전도체보다 접착제와의 접합성이 높은 금속층이 형성되어 있기 때문에, 접착제층과의 접합성이 향상된다. 이것에 의해서, 이방성 열전도체와 접착제층(즉, 흡착용 기판이나 히터부재)의 접합성이 높다는 이점이 있다.
또한, 이 정전 척에서는 양 금속층의 적어도 일방이 용융된 금속을 고체화시켜서 형성한 금속 융착층이다.
이 금속 융착층은 용융된 금속을 이방성 열전도체에 도포 등에 의해서 부착하고, 그 후 고체화시켜서 형성한 것이기 때문에, 이방성 열전도체와 밀착되어 강고하게 접합된다. 예를 들면 그라파이트와 같이 이방성 열전도체에 틈새가 있는 경우에는 용융된 금속이 이 틈새로 깊숙히 파고 들어가 밀착됨으로써 강고하게 접합된다.
이와 같이, 금속 융착층은 이방성 열전도체에 강고하게 밀착됨으로써 접합성이 높기 때문에, 이방성 열전도체에서 금속 융착층으로 열을 전하기 쉽고, 게다가 금속 융착층 자체의 면방향으로 열을 전하기 쉽다. 따라서, 이 점에서도 흡착용 기판의 온도 불균일을 크게 저감할 수 있다. 즉, 기판 표면의 면방향에 있어서의 온도를 보다 균일화할 수 있다.
또, 금속 융착층은 도포 등에 의해서 형성할 때에 그 두께를 용이하게 조절할 수 있다(즉, 용이하게 두껍게 할 수 있다). 따라서, 그 두께를 크게 한 경우에는 열전도성이 높은 금속층이 충분한 두께로 면방향으로 확장되어 있기 때문에, 흡착용 기판의 온도 불균일을 보다 크게 저감할 수 있다. 즉, 기판 표면의 면방향에 있어서의 온도를 한층 더 균일화할 수 있다.
또한, 이 금속 융착층은 이방성 열전도체에 강고하게 밀착되어 있기 때문에, 접합성이 높아 금속 융착층과 이방성 열전도체의 사이에 박리가 생기기 어렵다는 효과가 있다.
또한, 금속 융착층의 두께로서는 예를 들면 50㎛∼300㎛의 범위이면, 박리되기 어렵게 강고하게 이방성 열전도체에 접합되며, 게다가 높은 열전도성을 가지기 때문에 매우 적합하다.
(2) 상기한 정전 척은, 상기 이방성 열전도체의 상기 상면과 상기 하면의 사이에 위치하는 측면을 덮도록 용융된 금속을 고체화시켜서 형성한 금속 융착층을 구비하고 있어도 좋다.
예를 들면 그라파이트와 같이 이방성 열전도체가 다수의 박막이 (상기 적층방향으로) 적층되어 있는 구조인 경우에는 평면방향에 있어서의 단면(측면)에서 박리가 생기기 쉽다.
이것에 대해서, 이 정전 척에서는 이방성 열전도체의 측면을 금속 융착층으로 덮고 있기 때문에, 이방성 열전도체의 박리가 생기기 어렵다는 효과가 있다.
또한, 이방성 열전도체의 측면에서부터 상면 또는 하면(특히 양면)에 이르도록 연속적으로 금속 융착층을 형성하면, 보다 박리가 생기기 어렵다.
특히, 금속 융착층을 이방성 열전도체의 전 표면(모든 표면)을 덮도록 형성하면, 이방성 열전도체와 금속 융착층의 박리가 한층 더 생기기 어렵기 때문에 매우 적합하다.
(3) 상기한 정전 척에서는, 상기 금속 융착층은 금속 용사(溶射)에 의해서 형성된 금속 용사층이어도 좋다.
이 정전 척은 금속 융착층의 형성방법을 예시한 것이다.
또한, 금속 용사 이외에 이방성 열전도체를 용융된 금속 내에 담그는 방법 등을 채용할 수 있다.
(4) 상기한 정전 척은, 상기 흡착용 기판과 상기 이방성 열전도체의 상기 상면측의 상기 접착제층과의 사이에 상기 흡착용 기판을 가열하는 별도 발열체를 가지는 별도 히터부재를 구비하고 있어도 좋다. 상기 별도 히터부재의 별도 발열체는 상기 흡착용 기판의 온도를 상기 면방향의 위치에 따라서 서로 다른 온도로 조절할 수 있도록, 상기 면방향의 서로 다른 위치에 분리하여 배치된 복수의 발열체를 구비하여 구성되어 있어도 좋다.
상기한 정전 척에서는, 흡착용 기판(즉, 피흡착재)의 면방향에 있어서의 온도를 균일화할 수 있다. 그러나, 예를 들면 피흡착재의 가공 내용 등에 따라서는 흡착용 기판(즉, 피흡착재)의 면방향에 있어서의 온도를 위치에 따라서 임의로 조절하고 싶은 경우가 있다.
그래서, 이 정전 척에서는, 별도 발열체는 흡착용 기판의 온도를 면방향의 위치에 따라서 서로 다른 온도로 조절할 수 있도록, 면방향의 서로 다른 위치에 분리하여 배치된 복수의 발열체로 구성되어 있다. 이것에 의해서, 복수의 발열체의 온도를 각각 소망하는 온도로 제어함으로써, 흡착용 기판의 온도를 면방향의 위치에 따라서 서로 다른 온도로 조절할 수 있다. 게다가, 각 별도 발열체의 전력량으로부터 온도차를 예상하는 것도 가능하다.
즉, 분리된 각 별도 발열체의 온도를 제어함으로써, 피흡착재의 온도를 면방향에 있어서의 위치에 따라서 소망하는 온도로 용이하게 조절할 수 있다.
(5) 본 발명의 다른 국면에서의 정전 척은, 흡착용 기판과 히터부재와 이방성 열전도체와 상기 히터부재와는 다른 별도 히터부재를 구비하고 있으며, 흡착용 전극에 전압을 인가하였을 때에 생기는 정전 인력을 이용하여 피흡착물을 흡착용 기판의 제 1 주면에 흡착시킨다.
상기 흡착용 기판은 제 1 주면 및 제 2 주면을 가짐과 아울러 흡착용 전극을 가진다. 히터부재는 제 2 주면측에 배치되어 있으며, 흡착용 기판을 가열하는 발열체를 가진다. 이방성 열전도체는 상면 및 하면을 가지며 또한 방향에 따라서 열전도율이 서로 다른 것이며, 흡착용 기판과 히터부재의 사이에서 두께방향의 열전도율보다도 면방향의 열전도율이 크게 되도록 배치된다. 별도 히터부재는 흡착용 기판과 이방성 열전도체의 사이에 배치되어 있으며, 흡착용 기판을 가열하는 별도 발열체를 가진다. 이 별도 발열체는 흡착용 기판의 온도를 면방향의 위치에 따라서 서로 다른 온도로 조절할 수 있도록, 면방향의 서로 다른 위치에 분리하여 배치된 복수의 발열체를 구비하여 구성되어 있다.
이 정전 척은, 상기한 일 국면에서의 정전 척과 마찬가지로, 흡착용 기판과 히터부재의 사이에 방향에 따라서 열전도율이 서로 다른 이방성 열전도체, 즉 두께방향의 열전도율보다도 면방향의 열전도율이 크게 되는 이방성 열전도체를 구비하고 있다.
따라서, 히터부재에 형성된 발열체의 구조나 배치 등에 따라서(발열체의 장소에 따라서) 발열 상태에 불균일이 있었을 경우에서도 이방성 열전도체에 의해서 두께방향보다 면방향으로 열이 전해지기 쉽기 때문에, 이 면방향에 있어서의 온도 불균일이 완화된다.
이것에 의해서, 흡착용 기판의 온도 불균일(즉, 기판 표면의 면방향에 있어서의 온도 불균일)을 저감할 수 있다. 즉, 기판 표면의 면방향에 있어서의 온도를 균일화할 수 있다.
따라서, 흡착용 기판에 흡착된 반도체 웨이퍼 등의 흡착물의 온도 불균일을 저감할 수 있기 때문에, 예를 들면 플라스마 에칭에 의해서 반도체 웨이퍼에 패턴을 형성하는 경우와 같이 처리의 정도가 불규칙하게 되는 등의 문제의 발생을 저감할 수 있다. 그 결과, 피흡착재를 가공할 경우에 그 제조수율을 향상시킬 수 있다.
또한, 이 정전 척에서는, 별도 발열체는 흡착용 기판의 온도를 면방향의 위치에 따라서 서로 다른 온도에 조절할 수 있도록, 면방향의 서로 다른 위치에 분리하여 배치된 복수의 발열체를 구비하여 구성되어 있다. 이것에 의해서, 복수의 발열체의 온도를 각각 소망하는 온도에 제어함으로써, 흡착용 기판의 온도를 면방향의 위치에 따라서 서로 다른 온도로 조절할 수 있다.
즉, 흡착용 기판(즉, 피흡착재)의 면방향에 있어서의 온도를 그 위치에 따라서 서로 다르게 제어하고 싶다는 요구(과제)가 있는 경우에는, 이 정전 척과 같이 분리된 각 발열체의 온도를 제어함으로써, 피흡착재의 온도를 면방향에 있어서의 온도가 서로 다르도록 소망하는 온도로 용이하게 조절할 수 있다.
(6) 상기한 정전 척은, 상기 이방성 열전도체의 상기 상면 및 상기 하면을 덮도록 각각 상기 이방성 열전도체에 접합된 금속층을 구비함과 아울러, 상기 각 금속층의 표면에 상기 히터부재 또는 상기 별도 히터부재와 접합하는 각 접착제층을 구비하고 있어도 좋다.
상기 금속층은 접착제층과의 접합성이 높기 때문에, 이방성 열전도체와 각 히터부재와의 접합성이 높다는 이점이 있다.
(7) 상기한 정전 척에서는, 상기 히터부재의 발열체는 상기 면방향의 서로 다른 위치에 분리하여 배치된 복수의 발열체를 더 구비하여 구성되며, 또한 상기 별도 발열체에 있어서 분리하여 배치된 발열체의 수는 상기 발열체에 있어서 분리하여 배치된 발열체의 수보다 많아도 좋다.
이 정전 척에서는, 별도 발열체뿐만 아니라 발열체에 대해서도 면방향의 서로 다른 위치에 분리하여 배치된 복수의 발열체를 구비하여 구성되어 있어도 좋다.
따라서, 별도 발열체뿐만 아니라 발열체에 대해도 복수의 발열체의 온도를 각각 소망하는 온도로 제어함으로써, 흡착용 기판의 온도를 소망하는 온도로 조절할 수 있다.
즉, 발열체 및 별도 발열체에 있어서 분리된 각 발열체의 온도를 제어함으로써, 피흡착재의 온도를 소망하는 온도로 한층 더 용이하게 조절할 수 있다.
(8) 상기한 정전 척에서는, 상기 각 히터부재는 상기 각 발열체 이외는 주로 세라믹 또는 폴리이미드를 이용하여 구성하여도 좋다.
이 정전 척은 히터부재나 별도 히터부재의 구성을 예시한 것이다.
즉, 히터부재나 별도 히터부재의 절연부분의 재료로서, 예를 들면 흡착용 기판과 같은 세라믹 재료나 폴리이미드(폴리이미드 수지)를 채용하여도 좋다.
구체적으로는 히터부재의 발열체의 주위를 구성하는 재료나 별도 히터부재의 별도 발열체의 주위를 구성하는 재료로서 세라믹이나 폴리이미드를 채용하여도 좋다.
여기서, '각 히터부재'란 상기 히터부재와 별도 히터부재를 나타내고, '각 발열체'란 상기 발열체와 별도 발열체를 나타낸다.
(9) 상기한 정전 척에서는, 상기 이방성 열전도체는 그라파이트를 이용하여 구성하여도 좋다.
이 정전 척은 이방성 열전도체의 재료를 예시한 것이다.
또한, 그라파이트 이외에 예를 들면 폴리이미드 수지 등을 채용할 수 있다.
이하에, 상기한 각 구성으로서 채용할 수 있는 구성에 대해서 설명한다.
* 정전 척으로서는, 흡착용 기판의 제 2 주면측에 판형상의 이방성 열전도체, 판형상의 히터부재, 판형상의 금속 베이스를 배치하고, 이것들을 접착제층에 의해서 접합한 구성을 채용하여도 좋다.
또한, 흡착용 기판과 이방성 열전도체의 사이나 이방성 열전도체와 각 히터부재의 사이에, 그 외의 각종 부재(이방성 열전도체가 아닌 부재)를 배치하여도 좋다.
* 흡착용 기판을 구성하는 주요한 재료(도전부분 이외의 절연재료)로서는 상기한 세라믹을 채용하여도 좋다. 또, 세라믹으로 구성할 경우에는 복수의 세라믹층을 적층하여 형성하여도 좋다. 이 경우에는 내부에 각종 구조를 용이하게 형성할 수 있다.
이 세라믹으로서는 알루미나, 이트리아(산화이트륨), 질화알루미늄, 질화붕소, 탄화규소, 질화규소 등이라는 고온 소성 세라믹을 주성분으로 하는 소결체를 채용하여도 좋다.
또, 용도에 따라서 붕규산계 유리나 붕규산납계 유리에 알루미나 등의 무기 세라믹 필러를 첨가한 유리 세라믹과 같은 저온 소성 세라믹을 주성분으로 하는 소결체를 채용하여도 좋고, 티탄산바륨, 티탄산납, 티탄산스트론튬 등의 유전체 세라믹을 주성분으로 하는 소결체를 채용하여도 좋다.
또한, 반도체 제조에 있어서의 드라이 에칭 등의 각 처리에서는 플라스마를 이용한 기술이 여러 가지 채용되고 있으며, 플라스마를 이용한 처리에서는 할로겐 가스 등의 부식성 가스가 다용되고 있다. 이 때문에, 부식성 가스나 플라스마에 노출되는 정전 척에는 높은 내식성이 요구된다. 따라서, 흡착용 기판은 부식성 가스나 플라스마에 대한 내식성이 있는 재료, 예를 들면 알루미나나 이트리아를 주성분으로 하는 재료로 구성하여도 좋다.
* 흡착용 전극, 히터를 구성하는 도체의 재료로서는 특히 한정되지 않지만, 동시 소성법에 의해서 이들 도체 및 세라믹 부분을 형성할 경우, 도체 중의 금속 분말은 세라믹 절연판의 소성 온도보다도 고융점일 필요가 있다. 예를 들면 세라믹 부분이 이른바 고온 소성 세라믹(예를 들면 알루미나 등)을 이용하여 구성되는 경우에는, 도체 중의 금속 분말로서 니켈(Ni), 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo), 망간(Mn) 등이나 이것들의 합금을 채용하여도 좋다.
이 세라믹 부분이 이른바 저온 소성 세라믹(예를 들면 유리 세라믹 등)을 이용하여 구성되는 경우에는, 도체 중의 금속 분말로서 구리(Cu) 또는 은(Ag) 등이나 이것들의 합금을 채용하여도 좋다.
또, 세라믹 부분이 고유전율 세라믹(예를 들면 티탄산바륨 등)을 이용하여 구성되는 경우에는, 도체 중의 금속 분말로서 니켈(Ni), 구리(Cu), 은(Ag), 팔라듐(Pd), 백금(Pt) 등이나 이것들의 합금을 채용하여도 좋다.
또한, 흡착용 전극, 히터는 금속 분말을 함유하는 도체 페이스트를 이용하여 종래의 주지 수법, 예를 들면 인쇄법 등에 의해서 도포한 후, 소성함에 의해서 형성하는 방법을 채용하여도 좋다.
* 피흡착물로서는 반도체 웨이퍼, 유리 기판 등을 채용하여도 좋다.
* 금속 융착층을 구성하는 재료로서는 알루미늄(Al)이나 그 합금을 들 수 있다. 상세하게는 예를 들면 알루미늄과 아연(Zn)의 합금을 채용하여도 좋다. 또, 금속 융착층을 형성하는 방법으로서는 금속 용사법 등을 채용하여도 좋다.
또한, 금속 용사법에 의해서 형성된 금속 융착층은, 층(層)의 두께방향으로 파단한 단면에서 보았을 경우에, 통상 편평화(扁平化)한 입자로 구성된 구조{라멜라(lamella) 구조}를 구비하고 있다. 즉, 통상 라멜라라 불리는 원반형상 혹은 층형상의 입자를 이용하여 구성된 구조를 구비하고 있다.
또, 금속층이 금속 융착층이 아닌 경우에는 금속 도금층을 들 수 있는데, 그 재료로서는 니켈(Ni), 금(Au) 등의 금속 단체나 이것들의 합금을 채용하여도 좋다. 또한, 금속 도금층을 형성하는 도금 방법으로서는 주지의 무전해 도금 등을 채용하여도 좋다.
혹은, 금속층이 금속 융착층이 아닌 경우에는 이 금속층을 형성하는 방법으로서, 예를 들면 AD(aerosol deposition)법이나 콜드 스프레이법 등을 채용하여도 좋다.
또한, 상기한 도금법, AD(aerosol deposition)법, 콜드 스프레이법에 의해서 형성된 금속층에서는 통상 상기한 라멜라 구조는 볼 수 없는 것이 많다.
* 접착제층을 구성하는 재료로서는, 예를 들면 실리콘 수지, 아크릴 수지, 에폭시 수지, 폴리이미드 수지, 폴리아미드이미드 수지, 폴리아미드 수지 등의 수지 재료나 인듐 등의 금속재료를 채용하여도 좋다.
특히 접착제층을 구성하는 재료로서는 예를 들면 100℃ 이상의 내열성을 가지는 각종 수지제의 접착제를 선택하여도 좋다. 또, 접착제층을 구성하는 재료로서는 세라믹보다도 저열 전도성이어도 좋다. 이 경우, 상기 온도 불균일을 억제하는 성능이 향상된다.
또, 세라믹 재료의 열팽창률과 금속 베이스의 열팽창률의 차이가 크기 때문에, 접착제층은 완충재로서의 기능을 가지는 탄성 변형 가능한(유연한) 수지 재료로 구성하여도 좋다.
즉, 접착제층은 세라믹과 이방성 열전도체 간의 열팽창률 및 유연성을 가져도 좋다.
이 경우에는, 접착제층은 세라믹 및 이방성 열전도체에 비해서 유연성을 가지기 때문에, 접착제층에 인접하는 부재 간에 가해지는 열응력을 완화할 수 있다. 따라서, 정전 척의 열응력에 의한 변형(휨)을 억제할 수 있다.
또한, 여기서 '유연성'이란 외력이 가해진 경우의 연성(구부러짐이나 휘어짐)을 나타내고 있으며, 예를 들면 영 계수(Young's modulus)로 나타낼 수 있다. 즉, 접착제층은 세라믹이나 이방성 열전도체에 비해서 영 계수가 낮다.
* 또한, 금속 베이스의 재료로서는 구리(Cu), 알루미늄(Al), 철(Fe), 티탄(Ti) 등을 채용하여도 좋다.
도 1은 실시예 1의 정전 척을 두께방향으로 파단하여 모식적으로 나타내는 설명도이다.
도 2는 실시예 1의 정전 척을 두께방향으로 파단한 일부를 확대하여 나타내는 설명도이다.
도 3은 그라파이트 시트 등을 두께방향으로 파단하여 그 일부를 나타내는 사시도이다.
도 4는 그라파이트 시트 등을 두께방향으로 파단하여 각 방향에 있어서의 열전도율의 차이를 나타내는 설명도이다.
도 5A는 흡착용 전극을 나타내는 평면도이고, 도 5B는 흡착용 전극에 접속되는 비아를 나타내는 평면도이다.
도 6A는 제 1 히터부재의 일부인 제 1 발열체를 나타내는 평면도이고, 도 6B는 제 1 발열체에 접속되는 비아를 나타내는 평면도이고, 도 6C는 내부 도전층을 나타내는 평면도이고, 도 6D는 내부 도전층에 접속되는 비아를 나타내는 평면도이다.
도 7A는 변형예 1의 그라파이트 시트 등을 두께방향으로 파단하여 그 일부를 나타내는 사시도이고, 도 7B는 변형예 2의 그라파이트 시트 등을 두께방향으로 파단하여 그 일부를 나타내는 사시도이다.
도 8은 실시예 2의 정전 척을 두께방향으로 파단하여 모식적으로 나타내는 설명도이다.
도 9는 실시예 2의 정전 척을 두께방향으로 파단한 일부를 확대하여 나타내는 설명도이다.
도 10A는 흡착용 전극을 나타내는 평면도이고, 도 10B는 제 2 히터부재의 제 2 발열체를 나타내는 평면도이고, 도 10C는 제 2 발열체에 접속되는 비아를 나타내는 평면도이고, 도 10D는 내부 도전층을 나타내는 평면도이고, 도 10E는 내부 도전층에 접속되는 비아를 나타내는 평면도이다.
도 11A는 제 1 히터부재의 일부인 제 1 발열체를 나타내는 평면도이고, 도 11B는 제 1 발열체에 접속되는 비아를 나타내는 평면도이고, 도 11C는 내부 도전층을 나타내는 평면도이고, 도 11D는 내부 도전층에 접속되는 비아를 나타내는 평면도이다.
이하에, 본 발명을 실시하기 위한 형태(실시예)에 대해서 설명한다.
〈실시예 1〉
여기서는 예를 들면 반도체 웨이퍼를 흡착 유지할 수 있는 정전 척을 예로 든다.
a) 우선, 실시예 1의 정전 척의 구조에 대해서 설명한다.
도 1에 모식적으로 나타낸 바와 같이, 실시예 1의 정전 척(1)은 선단측(흡착측: 도 1의 상측)에서 반도체 웨이퍼(3)를 흡착하는 장치이다. 이 정전 척(1)은 예를 들면 직경 340㎜×두께 20㎜의 원반형상의 금속 베이스(쿨링 플레이트)(5)의 두께방향의 일방의 측(도 1의 상측)에, 반도체 웨이퍼(3)를 흡착하기 위해서 예를 들면 직경 300㎜×두께 3㎜의 원반형상의 흡착용 부재(7)를 접합한 것이다.
또한, 상기 '두께방향'이란 도 1의 상하방향(적층방향: Z방향)이고, 이 두께방향에 수직한 수직방향은 원반형상의 정전 척(1)이 평면적으로 확장되는 방향(면방향: 평면방향)이다.
실시예 1에서는, 이후에 상세하게 설명하는 바와 같이, 흡착용 부재(7)는 원반형상의 흡착용 기판(9), 원반형상의 이방성 열전도체인 그라파이트 시트(11), 원반형상의 제 1 히터부재(13) 등의 판형상의 부재 등을 적층하여 형성되어 있다.
또한, 정전 척(1)의 내부에는 주지된 바와 같이 반도체 웨이퍼(3)를 냉각하는 헬륨 등의 냉각용 가스를 공급하는 터널인 냉각용 가스 공급로나 냉각용 가스 공급로가 정전 척(1)의 두께방향으로 개구되는 개구부가 형성되어 있으나, 도면에서는 생략하고 있다(이하 같음).
흡착용 기판(9) 및 히터부재(이하, '제 1 히터부재'라 한다)(13)는 주로 후술하는 복수의 세라믹층이 적층된 것이며, (그 절연부분은) 알루미나를 주성분으로 하는 알루미나질 소결체이다.
한편, 금속 베이스(5)는 예를 들면 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어지는 금속제이고, 그 내부에는 흡착용 부재(7)를 냉각하는 냉각용 액체{예를 들면 불소화액 또는 순수(純水)}가 충전되는 냉각용 공간(15)이 형성되어 있다.
도 2에 상세하게 나타낸 바와 같이, 흡착용 기판(9)은 5층의 제 1∼제 5 세라믹층(9a, 9b, 9c, 9d, 9e)이 적층되어 있고, 제 1 히터부재(13)는 3층의 제 6∼제 8 세라믹층(13a, 13b, 13c)이 적층되어 있다. 또한, 도 2에 있어서, 흡착용 기판(9)의 상면이 제 1 주면(主面){흡착면(17)}이고, 하면이 제 2 주면이다.
흡착용 기판(9)의 구성은 기본적으로 종래의 것과 대략 같으며, 그 내부에 있어서, 흡착면(17)의(도 2) 하측에는 평면방향으로 확장되도록 흡착용 전극(19)이 배치되어 있다. 여기서는 제 2, 제 3 세라믹층(9b, 9c)의 사이에 흡착용 전극(19)이 형성되어 있다.
이 흡착용 전극(19)은, 정전 척(1)을 사용할 경우에는 직류 고전압을 인가하여, 이것에 의해서 반도체 웨이퍼(3)를 흡착하는 정전 인력(흡착력)을 발생시키고, 이 흡착력을 이용하여 반도체 웨이퍼(3)를 흡착하여 고정하는 것이다.
또, 제 1 히터부재(13)에는 그 내부에 평면방향으로 확장되도록 발열체(이하 '제 1 발열체'라 한다)(21)가 배치되어 있다. 여기서는 제 6, 제 7 세라믹층(13a, 13b)의 사이에 제 1 발열체(21)가 형성되어 있다.
또한, 흡착용 전극(19)이나 제 1 발열체(21)는 예를 들면 텅스텐으로 구성되어 있다.
실시예 1에서는, 흡착용 기판(9)과 제 1 히터부재(13)의 사이에는 이방성 열전도체인 그라파이트 시트(11)가 층(層)형상으로 배치되어 있다.
또, 그라파이트 시트(11)의 두께방향(Z방향)의 상면(11a) 및 하면(11b)(양 표면)에는 그 전체 표면을 덮도록 그라파이트 시트(11)에 접합된 예를 들면 알루미늄으로 이루어지는 금속층(23, 25)이 형성되어 있다. 또한, 상면(11a)과 하면(11b)은 평행한다.
이 금속층(23, 25)은 예를 들면 용융된 알루미늄을 고체화시켜서 형성한 금속 융착층이다. 상세하게는, 금속층(23, 25)은 금속 용사(溶射)에 의해서 형성된 금속 용사층이다. 또한, 이 금속층(이하 '금속 융착층'이라 한다)(23, 25)의 두께는 50㎛∼300㎛의 범위 내의 예를 들면 200㎛이다.
또한, 흡착용 기판(9)과 상측의 금속 융착층(23)의 사이에는 예를 들면 실리콘 수지로 이루어지는 접착제층(27)이 배치되어 있고, 하측의 금속 융착층(25)과 제 1 히터부재(13)의 사이에도 상기한 바와 같은 접착제층(29)이 배치되어 있다.
또한, 제 1 히터부재(13)와 금속 베이스(5)의 사이에도 상기한 바와 같은 접착제층(32)이 배치되어 있다.
이들 접착제층(27, 29, 32)에 의해서 흡착용 기판(9)과 그라파이트 시트(11)와 제 1 히터부재(13)와 금속 베이스(5)가 일체로 접합되어 있다.
여기서, 접착제층(27, 29, 32)을 구성하는 실리콘 수지는 알루미나나 그라파이트에 비해서 유연성이 높고, 영 계수는 알루미나나 그라파이트에 비해서 작은 값이다.
도 3에 일부를 나타낸 바와 같이, 그라파이트 시트(11)는 예를 들면 직경 300㎜×두께 1㎜의 원반형상의 부재이다.
이 그라파이트 시트(11)는 방향에 따라서 열전도율이 서로 다른 이방성 열전도체이며, 실시예 1에서는 도 4에 나타낸 바와 같이 적층(두께)방향(도 4의 상하방향)보다도 이 적층(두께)방향에 수직한 수직(면)방향(도 4의 좌우방향: 평면방향)의 열전도율이 크게 되는 특성을 가지고 있다.
구체적으로는 적층방향(Z방향)에 있어서의 열전도율은 7W/mK이고, 적층방향에 수직한 수직방향(평면방향: XY평면의 방향)에 있어서의 열전도율은 1700W/mK이며, 열전도율의 차이는 240배 이상이다. 또한, XY평면에 있어서의 X방향은 도 5A의 좌우방향, Y방향은 도 5A의 상하방향(X방향에 수직한 수직방향)이다.
b) 이어서, 실시예 1의 정전 척(1)의 전기적인 구성에 대해서 설명한다.
[흡착용 전극(19)]
도 5A 및 도 5B에 나타낸 바와 같이, 흡착용 전극(19)의 형상은 평면시 원형이다. 여기서 「평면시(平面視)」란 상기 적층방향(Z방향)에서 본 상태를 나타낸 것이다(이하, 간단히 '평면시'라 한다. 이하 같음).
흡착용 전극(19)의 후단측(도 1의 하측)에는, 흡착용 전극(19)의 축중심과 동축에 흡착용 도전부(비아)(31)가 배치되어 있다.
이 흡착용 전극(19)은 도 1에 나타낸 바와 같이, 비아(31)를 통해서 메탈라이즈층(33)에 접속되어 있다. 또한, 메탈라이즈층(33)은 정전 척(1)의 후단측의 표면에서 적층방향으로 연장되는 내부구멍(35)의 표면에 노출되어 있다.
또, 메탈라이즈층(33)에는 내부 접속단자(39)가 형성되어 있고, 내부구멍(35)에는 동축에 통형상의 절연부재(41)가 삽입되어 있다. 또한, 내부 접속단자(39)에 금속단자(43)가 장착되어 정전 인력을 발생시키는 전력이 공급된다.
[제 1 히터부재(13)]
도 6A에 나타낸 바와 같이, 제 1 히터부재(13)의 제 1 발열체(21)는 동일 평면에서 축중심의 둘레를 반복해서 몇 겹이나 에워싸도록 형성되어 있다.
도 6B에 나타낸 바와 같이, 이 제 1 발열체(21)의 후단측(도 1의 하측)에는, 제 1 발열체(21)의 1쌍의 단자부(45, 47)와 접속하도록 1쌍의 비아(49, 51)가 배치되어 있다.
도 6C에 나타낸 바와 같이, 1쌍의 비아(49, 51)의 후단측에는, 1쌍의 비아(49, 51)와 접속하도록 평면시 대략 반원형상의 1쌍의 내부 도전층(드라이버)(53, 55)이 배치되어 있다.
도 6D에 나타낸 바와 같이, 1쌍의 내부 도전층(53, 55)의 후단측에는, 1쌍의 내부 도전층(53, 55)과 접속하도록 1쌍의 비아(57, 59)가 배치되어 있다.
이 1쌍의 비아(57, 59)는, 도 1에 나타낸 바와 같이, 각각 메탈라이즈층(61)에 접속되어 있다(도 1에서는 일방만을 나타내고 있다). 또한, 메탈라이즈층(61)은 정전 척(1)의 후단측의 표면에서 적층방향으로 연장되는 내부구멍(63)의 표면에 노출되어 있다.
또, 메탈라이즈층(61)에는 내부 접속단자(65)가 형성되어 있다. 또한, 내부구멍(63)에는 동축에 통형상의 절연부재(67)가 삽입되어 있다. 또한, 내부 접속단자(65)에 금속단자(69)가 장착되어 제 1 발열체(21)를 가열하는 전력이 공급된다.
또한, 정전 척(1)의 흡착용 전극(19)과 제 1 히터부재(13)의 제 1 발열체(21)에는 상기한 전기적인 구성을 통해서 각각을 작동시키는 전력을 공급하기 위해서 전원회로(도시생략)가 접속되어 있다.
c) 이어서, 실시예 1의 정전 척(1)의 제조방법으로 대해서 간단하게 설명한다.
(1) 도시하지는 않았으나 원료로서는 주성분인 Al2O3: 92중량%, MgO: 1중량%, CaO: 1중량%, SiO2: 6중량%의 각 분말을 혼합하고, 볼 밀로 50∼80시간 습식 분쇄한 후, 탈수 건조한다.
(2) 그리고, 이 분말에 메타크릴산이소부틸에스테르: 3중량%, 부틸에스테르: 3중량%, 니트로셀룰로오스: 1중량%, 디옥틸프탈레이트: 0.5중량%를 첨가하고, 또한 용제로서 트리크롤에틸렌, n-부탄올을 첨가하고, 볼 밀로 혼합하여 유동성이 있는 슬러리로 한다.
(3) 그리고, 이 슬러리를 감압 탈포(脫泡) 후 평판형상으로 유출하여 서냉(徐冷)하고, 용제를 발산시켜서 {제 1∼제 8 세라믹층(9a∼9e, 13a∼13c)에 대응하는} 제 1∼제 8 알루미나 그린시트를 형성한다.
그리고, 이 제 1∼제 8 알루미나 그린시트 전부 또는 어느 것에 대해서 냉각용 가스 공급로 등의 냉각 가스의 유로가 되는 공간이나 관통구멍, 내부구멍(35, 63)이 되는 공간, 또한 비아(31, 49, 51, 57, 59)가 되는 스루홀을 필요 개소에 형성한다.
(4) 또, 상기 알루미나 그린시트용의 원료 분말 중에 텅스텐 분말을 혼합하고, 상기한 바와 같은 방법에 의해서 슬러리형상으로 하여 메탈라이즈 잉크로 한다.
(5) 그리고, 흡착용 전극(19), 제 1 발열체(21), 내부 도전층(53, 55)을 형성하기 위해서, 상기 메탈라이즈 잉크를 이용하여 흡착용 전극(19), 제 1 발열체(21), 내부 도전층(53, 55)의 형성 개소에 대응한 알루미나 그린시트 위에 통상의 스크린 인쇄법에 의해서 각 패턴을 인쇄한다. 또한, 비아(31, 49, 51, 57, 59)를 형성하기 위해서, 스루홀에 대해서 메탈라이즈 잉크를 충전한다.
(6) 그리고, 제 1∼제 5 알루미나 그린시트를 냉각 가스의 유로 등이 형성되도록 위치 맞춤하고서 열압착하여 (흡착용 기판용의) 제 1 적층 시트를 형성한다. 마찬가지로 제 6∼제 8 알루미나 그린시트를 냉각 가스의 유로 등이 형성되도록 위치 맞춤하고서 열압착하여 (제 1 히터부재용의) 제 2 적층 시트를 형성한다.
(7) 그리고, 열압착한 제 1, 제 2 적층 시트를 소정의 원판형상(예를 들면 8인치 사이즈의 원판형상)으로 잘라낸다.
(8) 그리고, 잘라낸 제 1, 제 2 적층 시트를 환원 분위기에서 1400∼1600℃의 범위(예를 들면 1450℃)에서 5시간 소성(레귤러 소성)하여 제 1, 제 2 알루미나질 소결체를 제작한다.
(9) 그리고, 제 1, 제 2 알루미나질 소결체의 필요한 개소에 메탈라이즈층(33, 61)이나 내부 접속단자(39, 65)를 형성한다.
(10) 이것과는 별도로, 그라파이트 시트(11)의 양측(두께방향의 양측)에 대해서 용융된 알루미늄을 이용하여 금속 용사를 하여, 예를 들면 두께 200㎛의 알루미늄으로 이루어지는 금속 융착층(23, 25)을 형성한다.
여기서 '금속 용사'란, 예를 들면 알루미늄을 예를 들면 전기 또는 연료 에너지에 의해서 가열하여 용융시킴과 동시에 압축공기 등으로 미립자화하여 내뿜어서 피막을 형성하는 기술이다.
이와 같이 하여 형성된 금속 융착층(23, 25)은, 층의 두께방향으로 파단한 단면에서 보면, 편평화된 입자로 구성된 구조를 구비하고 있다. 즉, '라멜라(lamella)'라고 하는 원반형상 혹은 층(層)형상의 입자로 구성된 구조를 구비하고 있다.
그리고, 이 그라파이트 시트(11)를 소정의 원판형상(예를 들면 8인치 사이즈의 원판형상)으로 잘라내고, 필요한 개소에 관통구멍을 형성한다.
(11) 그리고, 예를 들면 실리콘 수지를 이용하여 흡착용 기판(9)과 {금속 융착층(23)을 통해서} 그라파이트 시트(11)를 접합하고, 또 {금속 융착층(25)을 통해서} 그라파이트 시트(11)와 제 1 히터부재(13)를 접합한다.
또한, 예를 들면 실리콘 수지를 이용하여 제 1 히터부재(13)와 금속 베이스(5)를 접합하여 일체화한다. 이것에 의해서 정전 척(1)이 완성된다.
d) 이어서, 실시예 1의 효과에 대해서 설명한다.
실시예 1에서는 흡착용 기판(9)과 제 1 히터부재(13)의 사이에 방향에 따라서 열전도율이 서로 다른 이방성 열전도체, 즉 두께방향의 열전도율보다도 면방향의 열전도율이 크게 되는 이방성 열전도체인 그라파이트 시트(11)를 구비하고 있다.
따라서, 제 1 히터부재(13)에 형성된 제 1 발열체(21)의 구조나 배치 등에 의해서{제 1 발열체(21)의 장소에 의해서} 발열 상태에 불균일이 있는 경우에서도, 그라파이트 시트(11)에 의해서 두께방향보다 면방향으로 온도가 전해지기 쉽다. 따라서, 면방향에 있어서의 온도 불균일이 완화되기 때문에, 흡착용 기판(9)의 온도 불균일(기판 표면에 있어서의 온도 불균일)을 저감할 수 있다.
이와 같이, 흡착용 기판(9)에 흡착된 반도체 웨이퍼(3)의 온도 불균일을 저감할 수 있기 때문에, 예를 들면 플라스마 에칭에 의해서 반도체 웨이퍼(3)에 패턴을 형성하는 경우와 같이, 처리의 정도가 불균일하게 되는 등의 문제를 억제할 수 있다. 그 결과, 반도체 웨이퍼(3)를 가공할 때의 제조수율을 향상시킬 수 있다.
또, 실시예 1에서는 그라파이트 시트(11)의 상면(11a) 및 하면(11b)의 표면 전체에 알루미늄으로 이루어지는 금속 융착층(23, 25)을 구비하고 있으며, 이 금속 융착층(23, 25)의 표면에 실리콘 수지로 이루어지는 접착제층(27, 29)이 접합되어 있다.
즉, 그라파이트 시트(11)는 실리콘 수지와의 습성(즉 접합성)이 나쁘지만, 실시예 1에서는 그라파이트 시트(11)의 표면에 실리콘 수지와의 접합성이 높은 금속 융착층(23, 25)을 형성하고 있기 때문에, 흡착용 기판(9)과 제 1 히터부재(13)의 사이에 배치된 그라파이트 시트(11)를 강고하게 접합할 수 있다.
특히, 이 금속 융착층(23, 25)은, 용융된 금속을 용사에 의해서 그라파이트 시트(11)에 내뿜어서 부착시키고, 그 후 고화시켜서 형성한 것이기 때문에, 그라파이트 시트(11)에 밀착되어 강고하게 접합되어 있다.
즉, 그라파이트 시트(11)는 비늘(鱗)형상의 박막이 적층된 구조이기 때문에, 실시예 1에서는 용융된 금속이 그 틈새로 깊숙히 파고 들어가 밀착됨으로써 강고하게 접합된다. 이 때문에, 그라파이트 시트(11)와 금속 융착층(23, 25)의 접합성이 높기 때문에, 그라파이트 시트(11)에서 금속 융착층(23, 25)으로 신속하게 열이 전달됨과 동시에 면방향으로 신속하게 전달된다. 따라서, 이 점에서도 흡착용 기판(9)의 온도 불균일을 크게 저감할 수 있다. 즉, 기판 표면의 면방향에 있어서의 온도를 보다 균일화할 수 있다.
또, 금속 융착층(23, 25)은 도포 등에 의해서 형성할 때에 그 두께를 용이하게 조절할 수 있다(즉, 용이하게 두껍게 할 수 있다). 따라서, 열전도성이 높은 금속 융착층(23, 25)이 충분한 두께로 면방향으로 확장되어 있기 때문에, 흡착용 기판(9)의 온도 불균일을 보다 크게 저감할 수 있다. 즉, 기판 표면의 면방향에 있어서의 온도를 한층 더 균일화할 수 있다.
또한, 이 금속 융착층(23, 25)은 그라파이트 시트(11)에 강고하게 밀착되어 있기 때문에, 접합성이 높아 금속 융착층(23, 25)과 그라파이트 시트(11)의 사이에서 박리가 생기기 어려우며, 내구성이 높다고 하는 효과도 있다.
게다가 실시예 1에서는, 접착제층(27, 29, 31)은 흡착용 기판(9)이나 제 1 히터부재(13)의 주성분인 알루미나와 그라파이트 시트(11)를 구성하는 그라파이트의 사이의 열팽창율 및 유연성(영 계수)을 가지기 때문에, 접착제층(27, 29, 31)에 인접하는 부재 간에 가해지는 열응력을 완화할 수 있다. 따라서, 정전 척(1)의 열응력에 의한 변형(휨)을 억제할 수 있다.
e) 이어서, 실시예 1의 변형예에 대해서 설명한다.
변형예 1에서는 도 7A에 나타낸 바와 같이 그라파이트 시트(11)의 모든 표면에 금속 융착층(71)을 형성하고 있다.
상기한 바와 같이 그라파이트 시트(11)는 평면방향으로 확장되는 비늘형상의 박막이 적층된 구조이기 때문에, 이 평면방향에 있어서의 단면{상면(11a)과 하면(11b)의 사이에 위치하는 측면(11c)}에서 박막이 박리되기 쉽다. 이 때문에, 사용 상황 등에 따라서는 그라파이트 시트(11)의 상면(11a) 및 하면(11b)에 형성된 금속 융착층이 박리될 우려가 있다.
이것에 대해서, 이 변형예 1에서는 그라파이트 시트(11)의 모든 표면을 덮도록 금속 융착층(71)이 형성되어 있기 때문에, 금속 융착층(71)이 일층 박리되기 어렵다고 하는 이점이 있다.
변형예 2에서는 도 7B에 나타낸 바와 같이 그라파이트 시트(11)의 적층방향에 있어서의 일방의 표면{예를 들면 상면(11a)} 전체를 덮도록 상기한 실시예 1과 같은 금속 융착층(73)을 형성하고, 타방의 표면{예를 들면 하면(11b)} 전체를 덮도록 금속 도금에 의해서 금속 도금층(75)을 형성한다. 이와 같이 하여 형성된 금속 도금층(75)에서는 상기한 라멜라 구조는 볼 수 없다.
또한, 금속 도금으로서는 예를 들면 Ni 도금을 채용할 수 있으며, 그 두께로서는 예를 들면 1∼10㎛의 범위, 예를 들면 3㎛를 채용할 수 있다.
이 변형예 2에 의해서도 그라파이트 시트(11)와 다른 부재{흡착용 기판(9)이나 제 1 히터부재(13)}의 접합성을 높일 수 있다. 따라서, 흡착용 기판(9)의 면방향에 있어서의 온도 불균일을 저감할 수 있다.
〈실시예 2〉
다음은 실시예 2에 대해서 설명하는데 상기 실시예 1과 같은 개소의 설명은 생략한다.
실시예 2에서는 상기한 실시예 1과는 흡착용 기판과 그라파이트 시트의 사이에 별도 히터부재(이하 '제 2의 히터부재'라 한다)를 구비하고 있는 점이 크게 다르다.
a) 우선, 실시예 2의 정전 척의 개략 구성에 대해서 설명한다.
도 8에 모식적으로 나타낸 바와 같이, 실시예 2의 정전 척(81)은 상기 실시예 1과 마찬가지로 흡착용 부재(83)와 금속 베이스(85)를 구비하고 있다.
흡착용 부재(83)는, 상기 실시예 1과 마찬가지로 흡착용 기판(87)과 (이방성 열전도체인) 그라파이트 시트(89)와 제 1 히터부재(91)를 구비함과 아울러, 흡착용 기판(87)과 그라파이트 시트(89)의 사이에 (평면시) 원반형상의 제 2 히터부재(93)를 구비하고 있다.
상세하게는 도 9에 나타낸 바와 같이, 흡착용 기판(87)은 3층의 제 1∼제 3 세라믹층(87a, 87b, 87c)으로 구성되어 있다. 또한, 제 2 세라믹층(87b)과 제 3 세라믹층(87c)의 사이에 상기 실시예 1과 같은 흡착용 전극(95)(도 10A 참조)이 형성되어 있다.
제 2 히터부재(93)는 3층의 제 4∼제 6 세라믹층(93a, 93b, 93c)으로 구성되어 있다. 그리고, 제 4 세라믹층(93a)과 제 5 세라믹층(93b)의 사이에 후술하는 바와 같이 (4개의 발열체로 이루어지는) 별도 발열체(97)(이하 '제 2 발열체'라 한다)(도 10B 참조)가 형성되어 있다. 또, 제 5 세라믹층(93b)과 제 6 세라믹층(93c)의 사이에 후술하는 바와 같이 복수의 영역으로 구분된 내부 도전층(99)(도 10D 참조)이 형성되어 있다.
그라파이트 시트(89)의 두께방향(적층방향)에 있어서의 양측에는 상기 실시예 1과 같은 금속 융착층(101, 103)이 형성되어 있다.
또, 일방의 금속 융착층(101)과 제 2 히터부재(93)의 사이와 타방의 금속 융착층(103)과 제 1 히터부재(91)의 사이에는 상기 실시예 1과 같은 접착제층(105, 107)이 형성되어 있다. 또한, 제 1 히터부재(91)와 금속 베이스(85)의 사이에도 상기 실시예 1과 같은 접착제층(109)이 형성되어 있다.
제 1 히터부재(91)는 3층의 제 7∼제 9 세라믹층(91a, 91b, 91c)으로 구성되어 있다. 그리고, 제 7 세라믹층(91a)과 제 8 세라믹층(91b)의 사이에 후술하는 바와 같이 (2개의 발열체로 이루어지는) 제 1 발열체(111)(도 11A 참조)가 형성되어 있다. 또, 제 8 세라믹층(91b)과 제 9 세라믹층(91c)의 사이에 후술하는 바와 같이 2개의 영역으로 구분된 내부 도전층(113)(도 11C 참조)이 형성되어 있다.
b) 이어서, 실시예 2의 정전 척(81)의 전기적 구성에 대해서 설명한다.
[흡착용 전극(95)]
도 10A에 나타낸 바와 같이, 흡착용 전극(95)은 실시예 1과 마찬가지로 평면시 원형이다.
도 8에 나타낸 바와 같이, 이 흡착용 전극(95)의 후단측(도 8의 하측)에는 축중심의 근방을 따라서 흡착용 도전부(115)가 형성되어 있다. 단, 도 8에서는 정전 척(81)의 일부 전기적 구성만이 기재되어 있다.
또한, 흡착용 전극(95)은 흡착용 도전부(115)를 통해서 실시예 1과 마찬가지로 내부구멍에 노출되는 메탈라이즈층(도시생략)에 접속되어 있다.
또, 도시하지는 않았으나, 메탈라이즈층에는 내부 접속단자가 형성되어 있으며, 이 내부 접속단자에 금속단자가 장착되어 정전 인력을 발생시키는 전력이 공급된다.
[제 2 히터부재(93)]
도 10B에 나타낸 바와 같이, 제 2 히터부재(93)의 제 2 발열체(97)는 각각 축중심의 주위를 에워싸도록 4개의 (분리된) 발열체(97a, 97b, 97c, 97d)로 구성되어 있다.
상세하게는, 제 2 발열체(97)는 평면시에 있어서 축중심에 가장 가까운 위치에 (일부 반복되도록) 환형상으로 배치된 A발열체(97a)와, A발열체(97a)의 외주측에 배치되며 (상기한 바와 마찬가지로 일부 반복되도록) 환형상으로 배치된 B발열체(97b)와, B발열체(97b)의 외주측에 배치되며 (상기한 바와 마찬가지로 일부 반복되도록) 환형상으로 배치된 C발열체(97c)와, C발열체(97c)의 외주측에 배치되며 (상기한 바와 마찬가지로 일부 반복되도록) 환형상으로 배치된 D발열체(97d)로 구성되어 있다.
또한, 대략 축중심(도 10B의 축중심에서 약간 어긋나 있는 위치)에는 흡착용 도전부(115)의 일부를 구성하는 중심 도전층(117)이 형성되어 있다.
또, 도 10D에 나타낸 바와 같이, 내부 도전층(99)은 전기적으로 구분된 6개의 영역으로 구성되어 있다.
상세하게는, 내부 도전층(99)은 도 10D의 좌우방향으로 단책형상(短冊形狀: 폭이 좁고 길이가 긴 직사각형상)으로 연장되는 제 1, 제 2 도전층(99a, 99b)과, 도 10D의 상하방향으로 단책형상으로 연장되는 제 3, 제 4 도전층(99c, 99d)과, 상기 중심 도전층(117)의 적층방향의 위치에 형성된 제 5 도전층(99e)과, 이들 제 1∼제 5 도전층(99a∼99e)과 (약간의 간격을 두고서) 전기적으로 분리되도록 형성된 제 6 도전층(99f)을 구비하고 있다. 또한, 제 6 도전층(99f)의 평면형상은 흡착용 전극(95)의 평면형상과 거의 같은 대략 원형이다.
그리고, 상기 A∼D발열체(97a∼97d)가 각 비아(119)(도 8 참조)를 통해서 각 도전층(99a∼99d, 99f)과 전기적으로 접속되도록 구성되어 있다.
즉, 도 10B, 도 10C, 도 10D에 나타낸 바와 같이, A발열체(97a)의 일방의 단자부(97a1)는 제 1 비아(119a)를 통해서 제 6 도전층(99f)과 접속되고, 타방의 단자부(97a2)는 제 2 비아(119b)를 통해서 제 3 도전층(99c)과 접속되어 있다. B발열체(97b)의 일방의 단자부(97b1)는 제 3 비아(119c)를 통해서 제 4 도전층(99d)과 접속되고, 타방의 단자부(97b2)는 제 4 비아(119d)를 통해서 제 6 도전층(99f)과 접속되어 있다. C발열체(97c)의 일방의 단자부(97c1)는 제 5 비아(119e)를 통해서 제 6 도전층(99f)과 접속되고, 타방의 단자부(97c2)는 제 6 비아(119f)를 통해서 제 2 도전층(99b)과 접속되어 있다. D발열체(97d)의 일방의 단자부(97d1)는 제 7 비아(119g)를 통해서 제 1 도전층(99a)과 접속되고, 타방의 단자부(97d2)는 제 8 비아(119h)를 통해서 제 6 도전층(99f)과 접속되어 있다. 또한, 중심 도전층(117)은 제 9 비아(119i)를 통해서 제 5 도전층(99e)과 접속되어 있다.
또한, 각 도전층(99a∼99f)은 비아(121)(도 8 참조)에 접속되어 있다.
상세하게는 도 10D, 도 10E에 나타낸 바와 같이, 제 1 도전층(99a)은 제 1 비아(121a)에 접속되고, 제 2 도전층(99b)은 제 2 비아(121b)에 접속되고, 제 3 도전층(99c)은 제 3 비아(121c)에 접속되고, 제 4 도전층(99d)은 제 4 비아(121d)에 접속되고, 제 5 도전층(99e)은 {흡착용 도전부(115)의 일부를 구성하는) 제 5 비아(121e)에 접속되고, 제 6 도전층(99f)은 제 6 비아(121f)에 접속되어 있다.
또한, 도 8에 나타낸 바와 같이, 각 비아(121)는 내부구멍(123)에 노출되는 메탈라이즈층(125)에 접속되고, 메탈라이즈층(125)에는 내부 접속단자(127)가 형성되어 있다. 또한, 도 8에서는 일부의 메탈라이즈층(125)이나 내부 접속단자(127)를 나타내고 있다.
[제 1 히터부재(91)]
도 11A에 나타낸 바와 같이, 제 1 히터부재(91)의 제 1 발열체(111)는 각각 축중심의 주위를 에워싸도록 2개의 (분리된) 발열체(111a, 111b)로 구성되어 있다.
상세하게는, 제 1 발열체(111)는 평면시에 있어서 축중심에 가장 가까운 위치에 (일부 반복되도록) 환형상으로 배치된 E발열체(111a)와, E발열체(111a)의 외주측에 배치되며 (상기한 바와 마찬가지로 일부 반복되도록) 환형상으로 배치된 F발열체(111b)로 구성되어 있다.
또, 도 11C에 나타낸 바와 같이, 내부 도전층(113)은 전기적으로 분리된 4개의 영역으로 구성되어 있다.
상세하게는, 내부 도전층(113)은 평면시에 있어서 원형이 90°의 중심각으로 구분된 부채형상의 제 1∼제 4 도전층(113a∼113d)으로 구성되어 있다.
그리고, 상기 E, F발열체(111a, 111b)가 각 비아(129)(도 8 참조)를 통해서 각 내부 도전층(113a∼113d)과 전기적으로 접속되도록 구성되어 있다.
즉, 도 11A, 도 11B, 도 11C에 나타낸 바와 같이, E발열체(111a)의 일방의 단자부(111a1)는 제 1 비아(127a)를 통해서 제 1 도전층(113a)과 접속되고, 타방의 단자부(111a2)는 제 2 비아(127b)를 통해서 제 2 도전층(113b)과 접속되어 있다. F발열체(111b)의 일방의 단자부(111b1)는 제 3 비아(127c)를 통해서 제 4 도전층(113d)과 접속되고, 타방의 단자부(111b2)는 제 4 비아(119d)를 통해서 제 3 도전층(113c)과 접속되어 있다.
또한, 각 내부 도전층(113a∼113d)은 비아(129)(도 8 참조)에 접속되어 있다.
상세하게는 도 11C, 도 11D에 나타낸 바와 같이, 제 1 도전층(113a)은 제 1 비아(129a)에 접속되고, 제 2 도전층(113b)은 제 2 비아(129b)에 접속되고, 제 3 도전층(113c)은 제 3 비아(129c)에 접속되고, 제 4 도전층(113d)은 제 4 비아(129d)에 접속되어 있다.
또한, 도 8에 나타낸 바와 같이, 각 비아(129)는 내부구멍(131)에 노출되는 메탈라이즈층(133)에 접속되고, 메탈라이즈층(133)에는 내부 접속단자(135)가 형성되어 있다. 또한, 도 8에서는 일부의 메탈라이즈층(133)이나 내부 접속단자(135)를 나타내고 있다.
c) 이어서, 실시예 2의 정전 척의 동작을 설명한다.
반도체 웨이퍼(3)를 흡착할 경우에는 금속단자, 내부 접속단자, 흡착용 도전부(115) 등을 통해서 흡착용 전극(95)에 소정의 전압을 인가한다. 이것에 의해서, 흡착용 전극(95)에 발생한 정전 인력에 의해서 반도체 웨이퍼(3)를 흡착한다.
흡착용 기판(87){즉, 반도체 웨이퍼(3)}을 가열할 경우에는 예를 들면 제 1 히터부재(91)를 이용하여 가열한다. 또한, 동시에 제 2 히터부재(93)를 이용하여 가열해도 좋다.
특히, 흡착용 기판(87)의 중심측과 외주측에서 독립적으로 온도를 조절하고 싶은 경우에는, 제 1 발열체(111)에 있어서의 E발열체(111a)와 F발열체(111b)에 인가하는 전력을 각각 별개로 (독립적으로) 제어한다. 이것에 의해서, 흡착용 기판(87)의 중심측과 외주측에 있어서의 온도를 독립적으로 조절할 수 있다.
예를 들면 금속 융착층(101, 103)을 구비한 그라파이트 시트(89)를 이용한 경우에서도 흡착용 기판(87)의 중심측과 외주측에서 온도차가 생길 경우에는, 예를 들면 흡착용 기판(87)의 중심측과 외주측의 온도가 같게 되도록 E발열체(111a)와 F발열체(111b)에 인가하는 전력을 각각 별개로 (독립적으로) 제어할 수 있다.
구체적으로는 1쌍의 금속단자를 이용하여 1쌍의 내부 접속단자, 1쌍의 메탈라이즈층, 1쌍의 비아(129a, 129b), 1쌍의 내부 도전층(113a, 113b)을 통해서 E발열체(111a)의 1쌍의 단자부(111a1, 111a2)에 소정의 전압이 인가된다.
또, 마찬가지로 1쌍의 금속단자를 이용하여 1쌍의 내부 접속단자, 1쌍의 메탈라이즈층, 1쌍의 비아(129c, 129d), 1쌍의 내부 도전층(113c, 113d)을 통해서 F발열체(111b)의 1쌍의 단자부(111b1, 111b2)에 소정의 전압이 인가된다.
따라서, E, F발열체(111a, 111b)에 서로 다른 전압을 인가함에 의해서 흡착용 기판(87)의 중심측과 외주측에서 온도를 자유롭게 제어할 수 있다.
또한, 더 상세하게는, 흡착용 기판(87)의 중심측과 외주측에서 온도를 달리하고 싶은 경우에는 제 2 발열체(97)에 있어서의 A∼D발열체(97a, 97b, 97c, 97d)에 인가하는 전력을 각각 별개로 (독립적으로) 제어한다. 이것에 의해서, 흡착용 기판(87)의 중심측과 외주측에 있어서의 온도를 보다 좁은 범위에서 세세하게 조절할 수 있다.
구체적으로는 도 10A∼10E에 나타낸 바와 같이, 제 2 히터부재(93)에 있어서 제 2 발열체(97)의 A∼D발열체(97a∼97d)의 온도를 각각 조절할 경우에는 제 6 도전층(99f)을 공통의 전극으로서 이용한다. 그리고, 이 공통의 제 6 도전층(99f)과 다른 제 1∼제 4 도전층(99a∼99d)의 사이에 인가하는 전압을 조절함에 의해서 각 A∼D발열체(97a∼97d)의 온도를 조절한다.
상세하게는 제 6 도전층(99f)과 제 1 도전층(99a)의 사이에 인가하는 전압, 제 6 도전층(99f)과 제 2 도전층(99b)의 사이에 인가하는 전압, 제 6 도전층(99f)과 제 3 도전층(99c)의 사이에 인가하는 전압, 제 6 도전층(99f)과 제 4 도전층(99d)의 사이에 인가하는 전압을 도시하지 않은 전원회로 등을 이용하여 각각 독자적으로 제어한다.
이것에 의해서, A∼D발열체(97a∼97d)에 서로 다른 전압을 인가함에 의해서, 흡착용 기판(87)의 중심측에서부터 외주측에 이르는 4개의 영역에 있어서의 온도를 자유롭게 제어할 수 있다.
d) 이어서, 실시예 2의 정전 척(81)의 효과를 설명한다.
실시예 2에서는, 상기 실시예 1과 마찬가지로, 흡착용 기판(87){즉, 반도체 웨이퍼(3)}의 면방향에 있어서의 온도를 균일화할 수 있다.
또한, 실시예 2에서는, 반도체 웨이퍼(3) 등의 피흡착재의 가공 내용 등에 따라서 흡착용 기판(87)(즉, 피흡착재)의 면방향에 있어서의 온도를 위치에 따라서 임의로 조절하고 싶은 경우에도 유효하다.
실시예 2에서는 제 1 히터부재(91)와는 별도로 흡착용 기판(87)과 그라파이트 시트(89)의 사이에 제 2 히터부재(93)를 구비하고 있다. 또한, 제 2 히터부재(93)의 제 2 발열체(97)는 흡착용 기판(87)의 온도를 면방향의 위치에 따라서 서로 다른 온도로 조절할 수 있도록, 면방향의 서로 다른 위치에 분리하여 배치된 복수의 발열체{A∼D발열체(97a∼97d)}로 구성되어 있다. 이것에 의해서, 복수의 발열체의 온도를 각각 소망하는 온도로 제어함으로써, 흡착용 기판(87)의 온도를 면방향의 위치에 따라서 서로 다른 온도로 조절할 수 있다.
즉, 분리된 A∼D발열체(97a∼97d)의 온도를 제어함에 의해서 반도체 웨이퍼(3)의 온도를 소망하는 온도로 용이하게 조절할 수 있다.
또한, 실시예 2에서는 제 1 히터부재(91)의 제 1 발열체(111)도 복수의 발열체{E, F발열체(111a, 111b)}로 구성되어 있다.
이것에 의해서, 흡착용 기판(87)의 온도를 면방향에 있어서 같은 온도로 조절하고 싶은 경우(면방향의 온도를 균일화하고 싶은 경우)에 매우 적합하게 대응할 수 있다.
즉, 흡착용 기판(87)의 온도를 면방향에 있어서 같은 온도로 조절하고 싶을 때에, 예를 들면 흡착용 기판(87)의 중심측과 외주측에서 온도차가 생길 경우에는 흡착용 기판(87)의 중심측과 외주측의 온도가 같게 되도록 E발열체(111a)와 F발열체(111b)에 인가하는 전력을 각각 별개로 (독립적으로) 제어할 수 있다. 이것에 의해서, 흡착용 기판(87)의 면방향에 있어서의 온도를 용이하게 균일화할 수 있다.
따라서, 실시예 2에서는 흡착용 기판(87)의 온도를 면방향의 위치에 따라서 서로 다른 온도로 조절하는 것도, 면방향의 위치에 따라서 같은 온도로 조절할 수도 있다는 현저한 효과를 가진다.
특히 실시예 2에서는, 제 2 발열체(97)에 있어서 분리하여 배치된 발열체(97a∼97d)의 수는 제 1 발열체(111)에 있어서 분리하여 배치된 발열체(111a, 111b)의 수보다 많도록 구성되어 있다. 이 때문에, 제 2 발열체(97)의 복수의 발열체(97a∼97d)의 온도를 각각 소망하는 온도로 제어함에 의해서, 흡착용 기판(87)의 온도를 면방향의 위치에 따라서 서로 다른 온도차를 두도록 용이하게 또한 정밀도 좋게 조절할 수 있다.
또한, 반대로 제 1 발열체(111)에 있어서 분리하여 배치된 발열체가 제 2 발열체(97)에 있어서 분리하여 배치된 발열체의 수보다 많게 하고, 발열체(111a, 111b)의 온도를 소망하는 온도로 제어하였다 하더라도, 그라파이트 시트(89)의 영향에 의해서 면방향의 온도차가 완화되어 흡착용 기판(87)의 온도를 면방향의 위치에 따라서 소망하는 서로 다른 온도차를 두는 것이 어렵다.
따라서, 상기한 복수의 발열체의 온도를 각각 소망하는 온도로 제어함에 의해서, 흡착용 기판(87)의 온도를 면방향의 위치에 따라서 소망하는 온도로 매우 적합하게 조절할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기한 실시예 등에 하등 한정되는 것이 아니며, 본 발명을 일탈하지 않는 범위에서 여러 가지 형태로 실시할 수 있는 것은 말할 필요도 없다.
(1) 예를 들면, 실시예 2의 정전 척에 실시예 1이나 그 변형예의 그라파이트 시트의 표면을 덮는 금속층(금속 융착층이나 금속 도금층)의 구성을 적용할 수 있다.
예를 들면, 실시예 1 등의 그라파이트 시트의 표면을 덮는 금속층(금속 융착층이나 금속 도금층)의 구성의 경우라 하더라도, 흡착용 기판의 온도를 균일화할 때에 보다 엄격하게 균일화가 요구되는 경우가 있다. 이때에는 흡착용 기판에 생긴 온도차에 대응하여 제 1 히터부재의 복수의 발열체의 온도를 제어함으로써, 보다 효과적으로 흡착용 기판(반도체 웨이퍼)의 면방향에 있어서의 온도를 균일화할 수 있다. 또한, 흡착용 기판의 면방향에 있어서의 온도를 위치에 따라서 임의로 조절하고 싶은 경우에는, 제 2 히터부재의 제어에 의해서 흡착용 기판의 온도를 면방향의 위치에 따라서 서로 다른 온도로 조절할 수 있다. 따라서, 제 2 히터부재의 제어만으로 면방향의 온도차가 더 나기 쉬워지게 되며, 제 2 히터부재에 걸리는 전력량으로부터 온도차를 예상하는 것도 가능하게 된다.
(2) 또, 실시예 1의 정전 척에 실시예 2의 제 1 히터부재(즉, 복수의 발열체)나 제 2 히터부재(복수의 발열체)의 구성을 적용하여도 좋다.
예를 들면, 실시예 1에 관해서, 그라파이트 시트의 표면을 덮는 금속층(금속 융착층이나 금속 도금층)의 구성에 의해서 그라파이트 시트와 금속층 및 금속층과 접착제층의 밀착성이 높아지며, 제 1 히터부재(1개의 발열체)의 열의 전달을 면내에서 균등하게 할 수 있다. 이때에, 실시예 2의 제 2 히터부재를 형성함에 의해서, 흡착용 기판의 온도를 면방향의 위치에 따라서 서로 다른 온도차를 두도록 조절하기 쉬워지게 된다. 따라서, 제 2 히터부재의 제어만으로 면방향의 온도차가 더 나기 쉬워지게 되며, 제 2 히터부재에 걸리는 전력량으로부터 온도차를 예상하는 것도 가능하게 된다.
혹은, 실시예 2의 정전 척에 실시예 1의 제 1 히터부재(즉 1개의 발열체)의 구성을 적용하여도 좋다.
1,81 - 정전 척 3 - 반도체 웨이퍼
5,85 - 금속 베이스 7,83 - 흡착용 부재
9,87 - 흡착용 기판 11,89 - 그라파이트 시트
13,91 - 제 1 히터부재(히터부재) 17 - 흡착면
19,95 - 흡착용 전극 21,111 - 제 1 발열체(발열체)
23,25,71,73,101,103 - 금속 융착층(금속층)
27,29,32,105,107,109 - 접착제층 75 - 금속 도금층(금속층)
93 - 제 2 히터부재(별도 히터부재) 97 - 제 2 발열체(별도 발열체)

Claims (10)

  1. 제 1 주면 및 제 2 주면을 가짐과 아울러 흡착용 전극을 가지는 흡착용 기판과, 상기 제 2 주면측에 배치되어 상기 흡착용 기판을 가열하는 발열체를 가지는 히터부재를 구비하고, 상기 흡착용 전극에 전압을 인가하였을 때에 생기는 정전 인력을 이용하여 피흡착물을 상기 제 1 주면에 흡착시키는 정전 척에 있어서,
    상기 흡착용 기판과 상기 히터부재의 사이에, 상면 및 하면을 가지며 또한 방향에 따라서 열전도율이 서로 다른 이방성 열전도체를 배치함과 아울러,
    상기 이방성 열전도체를 두께방향의 열전도율보다도 면방향의 열전도율이 크게 되도록 배치하고,
    또한, 상기 이방성 열전도체의 상기 상면 및 상기 하면을 덮도록 각각 상기 이방성 열전도체에 접합된 금속층을 구비함과 아울러, 상기 각 금속층의 표면에 상기 흡착용 기판 또는 상기 히터부재와 접합하는 각 접착제층을 구비하고,
    또한, 상기 양 금속층의 적어도 일방은 용융된 금속을 고체화시켜서 형성한 금속 융착층인 것을 특징으로 하는 정전 척.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 이방성 열전도체의 상기 상면과 상기 하면의 사이에 위치하는 측면을 덮도록 용융된 금속을 고체화시켜서 형성한 금속 융착층을 구비한 것을 특징으로 하는 정전 척.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 금속 융착층은 금속 용사(溶射)에 의해서 형성된 금속 용사층인 것을 특징으로 하는 정전 척.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 흡착용 기판과 상기 이방성 열전도체의 상기 상면측의 상기 접착제층과의 사이에 상기 흡착용 기판을 가열하는 별도 발열체를 가지는 별도 히터부재를 구비함과 아울러,
    상기 별도 히터부재의 별도 발열체는, 상기 흡착용 기판의 온도를 상기 면방향의 위치에 따라서 서로 다른 온도로 조절할 수 있도록, 상기 면방향의 서로 다른 위치에 분리하여 배치된 복수의 발열체를 구비하여 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 정전 척.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 청구항 4에 있어서,
    상기 히터부재의 발열체는 상기 면방향의 서로 다른 위치에 분리하여 배치된 복수의 발열체로 더 구성되어 있으며,
    또한, 상기 별도 발열체에 있어서 분리하여 배치된 발열체의 수는 상기 발열체에 있어서 분리하여 배치된 발열체의 수보다 많은 것을 특징으로 하는 정전 척.
  8. 청구항 4 또는 청구항 7에 있어서,
    상기 각 히터부재는, 상기 각 발열체 이외는 세라믹 또는 폴리이미드를 이용하여 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 정전 척.
  9. 삭제
  10. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 이방성 열전도체는 그라파이트를 이용하여 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 정전 척.
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