KR102645401B1 - 웨이퍼 적재대 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 정전 척(10)은, 상면에 웨이퍼 적재면(11a)을 갖는 제1 세라믹 기체(11)와, 제1 세라믹 기체(11)의 하면측에 배치된 제2 세라믹 기체(12)와, 제1 세라믹 기체(11)의 하면과 제2 세라믹 기체(12)의 접합면을 접합하는 금속 접합층(13)과, 윗바닥(20a)과 아랫바닥(20b)을 구비하고, 윗바닥(20a)이 금속 접합층(13)과 접촉하는 상태로 제2 세라믹 기체(12)에 매설된 접속 부재(20)와, 접속 부재(20)의 아랫바닥(20b)에 전기적으로 접속된 급전 단자(30)를 구비한다. 접속 부재(30)는, 접속 부재(30)를 윗바닥(20a)과 평행인 면으로 절단하였을 때의 단면적이 윗바닥(20a)측으로부터 아랫바닥(20b)측을 향하여 커지는 부분을 갖고 있다.

Description

웨이퍼 적재대 및 그 제조 방법 {WAFER PLACEMENT TABLE AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 웨이퍼 적재대 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
종래, 세라믹 기체(基體)끼리를 접합하는 금속 접합층을 전극으로서 사용하는 웨이퍼 적재대가 알려져 있다. 예를 들어, 특허문헌 1에는, 금속 접합층을 RF 전극으로서 사용하는 정전 척이 개시되어 있다.
일본 특허 공개 제2018-006737호 공보
이러한 정전 척은, 예를 들어 이하와 같이 하여 제조된다. 즉, 우선, 웨이퍼 적재면을 갖는 제1 세라믹 기체와, 접속 부재를 매설한 제2 세라믹 기체를 제작한다. 계속해서, 접속 부재의 한쪽의 면이 노출되도록 제2 세라믹 기체의 한쪽의 면을 연삭 가공하고, 연삭면을 형성한다. 그리고, 제1 세라믹 기체의 웨이퍼 적재면과는 반대측의 면과 제2 세라믹 기체의 연삭면을 금속 접합층을 개재시켜 접합한다. 그 때문에, 제2 세라믹 기체와 접속 부재의 밀착성이 낮으면 연삭 가공 시의 부하에 의해 제2 세라믹 기체에 크랙이 발생할 우려가 있다. 또한, 연삭 가공 시의 부하에 의해 접속 부재가 제2 세라믹 기체로부터 빠질 우려가 있다.
본 발명은 이러한 과제를 해결하기 위해 이루어진 것이며, 제조 시에 세라믹 기체에 크랙이 발생하는 것을 방지하고, 접속 부재가 빠지기 어렵게 하는 것을 주목적으로 한다.
본 발명의 웨이퍼 적재대는,
상면에 웨이퍼 적재면을 갖는 제1 세라믹 기체와,
상기 제1 세라믹 기체의 하면측에 배치된 제2 세라믹 기체와,
상기 제1 세라믹 기체의 하면과 상기 제2 세라믹 기체의 상면을 접합하는 금속 접합층과,
윗바닥과 아랫바닥을 구비하고, 상기 윗바닥이 상기 금속 접합층과 접촉하는 상태로 상기 제2 세라믹 기체에 매설된 접속 부재와,
상기 접속 부재의 상기 아랫바닥에 전기적으로 접속된 급전 단자
를 구비하고,
상기 접속 부재는, 상기 접속 부재를 상기 윗바닥과 평행인 면으로 절단하였을 때의 단면적이 상기 윗바닥측으로부터 상기 아랫바닥측을 향하여 커지는 부분을 갖고 있는 것이다.
이 웨이퍼 적재대에서는, 제2 세라믹 기체에 매설된 접속 부재는, 그 접속 부재를 윗바닥과 평행인 면으로 절단하였을 때의 단면적이 윗바닥으로부터 아랫바닥을 향하여 커지는 부분을 갖고 있다. 그 때문에, 예를 들어 접속 부재의 형상이 원주(圓柱)인 경우와 비교하면, 접속 부재의 측면의 면적이 커지기 때문에, 제2 세라믹 기체와 접속 부재의 접촉 면적이 커지고, 제2 세라믹 기체와 접속 부재의 밀착성이 향상된다. 따라서, 웨이퍼 적재대를 제조할 때, 접속 부재가 매설된 제2 세라믹 기체 중 금속 접합층이 형성되는 면을 연삭하여 접속 부재의 윗바닥을 노출시키는 공정이 포함되어 있었다고 해도, 제2 세라믹 기체에 크랙이 발생하기 어려워진다. 또한, 그 공정에서 접속 부재에 부하가 가해졌다고 해도, 접속 부재의 측면이 제2 세라믹 기체에 걸리기 때문에, 빠지기 어려워진다.
또한, 본 명세서에서 「상」「하」는 절대적인 위치 관계를 나타내는 것은 아니며, 상대적인 위치 관계를 나타내는 것이다. 그 때문에, 웨이퍼 적재대의 방향에 따라 「상」「하」는 「하」「상」으로 되거나 「좌」「우」로 되거나 「전」「후」로 되거나 한다.
본 발명의 웨이퍼 적재대에 있어서, 상기 제2 세라믹 기체는, 상기 제2 세라믹 기체의 하면에 상기 급전 단자를 삽입하기 위한 구멍을 구비하고 있어도 되고, 상기 급전 단자의 측면은, 상기 구멍의 측면에 접합되어 있어도 된다. 이와 같이 하면, 급전 단자의 측면이 제2 세라믹 기체의 구멍의 측면에 고정되기 때문에, 급전 단자마다 접속 부재가 제2 세라믹 기체로부터 빠져 버리는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 웨이퍼 적재대에 있어서, 상기 접속 부재는, 금속 메쉬가 다단으로 적층된 부재여도 된다. 이와 같이 하면, 웨이퍼 적재대가 가열되거나 냉각되거나 하였다고 해도 접속 부재는 금속 메쉬제로 인해 신축하기 쉽고, 메쉬의 간극에 세라믹이 들어가기 때문에 열팽창 계수가 제2 세라믹 기체에 가까워진다. 따라서, 제2 세라믹 기체에 크랙이 발생하기 어려워진다.
본 발명의 웨이퍼 적재대에 있어서, 상기 접속 부재의 형상은, 상기 접속 부재를 상기 윗바닥에 평행인 면으로 절단하였을 때의 단면적이 상기 윗바닥으로부터 상기 아랫바닥을 향하여 커지는 형상으로 해도 된다. 이와 같이 하면, 접속 부재는 비교적 간단한 형상으로 되기 때문에, 접속 부재를 비교적 용이하게 제작할 수 있다. 이 경우, 상기 접속 부재의 형상은, 원뿔대 형상, 반구 사다리꼴 형상 또는 상기 원뿔대 형상과 비교하여 측면이 내측으로 들어간 형상이어도 된다. 이와 같이 하면, 접속 부재는 간단한 형상으로 되기 때문에, 접속 부재를 용이하게 제작할 수 있다.
본 발명의 웨이퍼 적재대의 제조 방법은,
(a) 상면에 웨이퍼 적재면을 갖는 제1 세라믹 기체와, 윗바닥과 아랫바닥을 구비한 접속 부재를 매설한 제2 세라믹 기체를 준비하는 공정과,
(b) 상기 접속 부재의 상기 윗바닥이 노출되도록 상기 제2 세라믹 기체를 연삭하고, 접합면을 형성하는 공정과,
(c) 상기 제1 세라믹 기체의 하면과 상기 제2 세라믹 기체의 상기 접합면을 금속 접합하는 공정
을 포함하고,
상기 공정 (a)에서 준비하는 상기 제2 세라믹 기체에 매설된 상기 접속 부재는, 상기 접속 부재를 상기 윗바닥과 평행인 면으로 절단하였을 때의 단면적이 상기 윗바닥측으로부터 상기 아랫바닥측을 향하여 커지는 부분을 갖고 있는 것이다.
이 웨이퍼 적재대의 제조 방법에서는, 공정 (a)에서 준비하는 제2 세라믹 기체에 매설된 접속 부재는, 접속 부재를 윗바닥과 평행인 면으로 절단하였을 때의 단면적이 윗바닥측으로부터 아랫바닥측을 향하여 커지는 부분을 갖고 있다. 그 때문에, 예를 들어 접속 부재의 형상이 원주인 경우와 비교하면, 접속 부재의 측면의 면적이 커지기 때문에, 제2 세라믹 기체와 접속 부재의 접촉 면적이 커지고, 제2 세라믹 기체와 접속 부재의 밀착성이 향상된다. 따라서, 공정 (b)에서 접속 부재의 윗바닥이 노출되도록 제2 세라믹 기체를 연삭하여 접합면을 형성할 때, 제2 세라믹 기체에 크랙이 발생하기 어려워진다. 또한, 그 공정 (b)에서 접속 부재에 부하가 가해졌다고 해도, 접속 부재의 측면이 제2 세라믹 기체에 걸리기 때문에, 빠지기 어려워진다.
도 1은 정전 척(10)의 사시도.
도 2는 도 1의 A-A 단면도.
도 3은 도 2의 B 부분의 확대도.
도 4는 정전 척(10)의 제조 방법의 일례를 도시하는 설명도.
도 5는 접속 부재(120)의 단면도.
도 6은 접속 부재(220)의 단면도.
도 7은 접속 부재(320)의 단면도.
도 8은 접속 부재(420)의 단면도.
도 9는 접속 부재(520)의 단면도.
도 10은 접속 부재(620)의 단면도.
본 발명의 적합한 실시 형태를, 도면을 참조하면서 이하에 설명한다. 도 1은 정전 척(10)의 사시도, 도 2는 도 1의 A-A 단면도, 도 3은 도 2의 B 부분의 확대도이다.
정전 척(10)은, 본 발명의 웨이퍼 적재대의 일례이며, 제1 세라믹 기체(11)와, 제2 세라믹 기체(12)와, 금속 접합층(13)과, 접속 부재(20)와, 급전 단자(30)를 구비하고 있다.
제1 세라믹 기체(11)는, 플라스마 처리를 실시하는 실리콘제의 웨이퍼(W)와 동일 직경의 원반형이며 세라믹(예를 들어 알루미나나 질화알루미늄)제의 플레이트이다. 제1 세라믹 기체(11)의 직경은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들어 250 내지 350mm로 해도 된다. 제1 세라믹 기체(11)의 상면은, 웨이퍼 적재면(11a)으로 되어 있다. 제1 세라믹 기체(11)는, 저항 발열체(14)를 매설하고 있다. 저항 발열체(14)는, W, Mo, Ti, Si, Ni의 단체 또는 화합물(탄화물 등)을 주성분으로 하는 재료, 그것들을 조합한 재료, 혹은 그것들과 제1 세라믹 기체(11)의 원료의 혼합 재료 등에 의해 구성되어 있다. 저항 발열체(14)는, 제1 세라믹 기체(11)의 전체면에 걸쳐 배선되도록 끊김 없이 한번에 깔아 놓는 요령으로 패턴 형성되어 있다. 저항 발열체(14)는, 전압을 인가하면 발열하여 웨이퍼(W)를 가열한다. 저항 발열체(14)가 배선된 영역은, 평면으로 보아 원형이며 웨이퍼 적재면(11a)에 평행인 면에 마련되어 있다. 또한, 「평행」이란, 완전히 평행인 경우 외에, 완전히 평행이 아니어도 공차의 범위 내이면 평행으로 간주한다.
제2 세라믹 기체(12)는, 제1 세라믹 기체(11)의 웨이퍼 적재면(11a)의 반대측의 면(하면)측에 배치되어 있다. 제2 세라믹 기체(12)는, 제1 세라믹 기체(11)와 동일 형상이며, 제1 세라믹 기체(11)와 동일한 재료의 세라믹으로 형성되어 있다. 제2 세라믹 기체(12)는, 접속 부재(20)를 매설하고 있다.
금속 접합층(13)은, 제1 세라믹 기체(11)의 하면과 제2 세라믹 기체(12)의 상면을 접합한다. 그 때문에, 제1 세라믹 기체(11)의 하면을 접합면(11b), 제2 세라믹 기체(12)의 상면을 접합면(12a)이라고 칭한다. 금속 접합층(13)은, 예를 들어 Al-Si-Mg계 또는 Al-Mg계 재료 등의 Al 함유 재료로 구성되어 있다. 금속 접합층(13)의 두께는, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 1 내지 300㎛가 바람직하고, 50 내지 150㎛가 보다 바람직하다. 또한, 금속 접합층(13)의 외주는 제1 세라믹 기체(11)의 외주로부터 비어져 나와 있지 않은 것이 바람직하다. 금속 접합층(13)은, 예를 들어 TCB(Thermal compression bonding)에 의해 형성된다. 여기서, TCB란, 접합 대상의 2개의 부재 사이에 금속 접합재를 끼워 넣고, 금속 접합재의 고상선 온도 이하의 온도로 가열한 상태에서 2개의 부재를 가압 접합하는 공지의 방법을 말한다. 금속 접합층(13)은, 본 실시 형태에서는 정전 전극으로서 사용된다. 제1 세라믹 기체(11)의 접합면(11b)에서부터 웨이퍼 적재면(11a)까지의 영역(제1 세라믹 기체(11)의 전체)은 유전체층(28)으로서 기능한다. 이 금속 접합층(13)에 직류 전압이 인가되면 웨이퍼 적재면(11a)에 적재된 웨이퍼(W)는 웨이퍼 적재면(11a)에 흡착 고정되고, 직류 전압의 인가를 해제하면 웨이퍼(W)의 웨이퍼 적재면(11a)에 대한 흡착 고정이 해제된다.
접속 부재(20)는, 윗바닥(20a)과 아랫바닥(20b)을 구비하고, 윗바닥(20a)이 금속 접합층(13)과 접촉하는 상태로 제2 세라믹 기체(12)에 매설되어 있다. 접속 부재(20)의 형상은, 접속 부재(20)를 윗바닥(20a)과 평행인 면으로 절단하였을 때의 단면적이 윗바닥(20a)측으로부터 아랫바닥(20b)측을 향하여 커지는 부분을 갖고 있다. 본 실시 형태에서는, 접속 부재(20)의 형상은, 단면적이 윗바닥(20a)으로부터 아랫바닥(20b)을 향하여 커지는 형상이며, 구체적으로는 원뿔대 형상이다. 접속 부재(20)는, 예를 들어 탄화텅스텐에 루테늄 합금(예를 들어, RuAl)을 첨가한 혼합 재료나 Mo 등의 금속에 의해 제작되는 벌크체(괴상체)이다. 접속 부재(20)의 윗바닥(20a)의 표면적은, 아랫바닥(20b)의 표면적의 50％ 이상 98％ 이하인 것이 바람직하다.
급전 단자(30)는, 한쪽의 단부면(30t)이 접속 부재(20)의 아랫바닥(20b)에 전기적으로 접속되고, 다른 쪽의 단부면이 도시하지 않은 외부의 직류 전원에 접속되어 있다. 급전 단자(30)는, 예를 들어 Ni나 Mo 등의 금속에 의해 형성되고, 제2 세라믹 기체(12)의 하면(12b)에 형성된 구멍(33)(도 4 참조)에 삽입되어 있다. 급전 단자(30)의 단부면(30t)은, 단자 단부면 접합층(31)에 의해, 접속 부재(20)의 아랫바닥(20b)에 접합되어 있다. 단자 단부면 접합층(31)은, 세라믹 입자와 금속 납재를 포함하는 층이며, 세라믹 입자끼리의 간극에 금속 납재가 들어간 층이다. 세라믹 입자로서는, 알루미나 세라믹 입자나 질화알루미늄 세라믹 입자가 바람직하다. 단자 단부면 접합층(31)은, 세라믹 입자끼리의 간극에 금속 납재가 충전되어 있기 때문에, 급전 단자(30)와 접속 부재(20)를 전기적으로 접속한다. 급전 단자(30)의 측면(30s)은, 단자 측면 접합층(32)에 의해, 구멍(33)의 측면(33s)에 접합되어 있다. 단자 측면 접합층(32)은, 금속 납재로 형성된 층이다. 금속 납재로서는, 예를 들어 Au-Ni납재, Al납재, Ag납재 등이 바람직하다.
다음에, 도 4를 사용하여, 정전 척(10)의 제조 방법에 대하여 설명한다. 도 4는, 정전 척(10)의 제조 방법의 일례를 도시하는 설명도이다.
우선, 웨이퍼 적재면(11a)을 갖고, 저항 발열체(14)를 매설한 제1 세라믹 기체(11)와 접속 부재(20)를 매설한 제2 세라믹 기체(12)를 준비한다. 구체적으로는, 도 4의 (a)에 도시하는 바와 같이, 저항 발열체(14)를 매설한 원반형의 제1 세라믹 성형체(51)(제1 세라믹 기체(11)의 전구체) 및 접속 부재(20)를 매설한 원반형의 제2 세라믹 성형체(52)(제2 세라믹 기체(12)의 전구체)를 제작한다. 이 공정을 공정 (1)이라고 칭한다. 공정 (1)에서는, 제1 세라믹 성형체(51) 및 제2 세라믹 성형체(52)는, 몰드 캐스트법 등에 의해 제작된다. 여기서, 「몰드 캐스트법」이란, 세라믹 원료 분말과 몰드화제를 포함하는 세라믹 슬러리를 성형틀 내에 주입하고, 그 성형틀 내에서 몰드화제를 화학 반응시켜 세라믹 슬러리를 몰드화시킴으로써 성형체를 얻는 방법을 말한다. 몰드화제로서는, 예를 들어 이소시아네이트 및 폴리올을 포함하고, 우레탄 반응에 의해 몰드화하는 것으로 해도 된다. 계속해서, 도 4의 (b)에 도시하는 바와 같이, 제1 세라믹 성형체(51) 및 제2 세라믹 성형체(52)를, 각각 두께 방향으로 압력을 가하면서 핫 프레스 소성하고, 제1 세라믹 기체(11) 및 제2 세라믹 기체(12)를 제작한다. 이 공정을 공정 (2)라고 칭한다. 이들 공정 (1) 및 공정 (2)가, 본 발명의 웨이퍼 적재대의 제조 방법에 있어서의 공정 (a)에 상당한다.
다음에, 도 4의 (c)에 도시하는 바와 같이, 제2 세라믹 기체(12)에 매설된 접속 부재(20)의 아랫바닥(20b)이 노출되도록, 제2 세라믹 기체(12)의 하면(12b)에 구멍(33)을 형성한다. 이 공정을 공정 (3)이라고 칭한다. 공정 (3)에서는, 구멍(33)은, 연삭 가공이나 절삭 가공이나 블라스트 가공에 의해 형성된다. 또한, 공정 (3)에서는, 제2 세라믹 기체(12)에 구멍(33)을 형성할 때 접속 부재(20)에 가해지는 부하가 작기 때문에, 접속 부재(20)는 제2 세라믹 기체(12)로부터 빠지기 어렵다.
다음에, 구멍(33)에 급전 단자(30)를 삽입한다. 구체적으로는, 도 4의 (d)에 도시하는 바와 같이, 구멍(33)이 위를 향하도록 제2 세라믹 기체(12)를 배치하고, 복수의 세라믹 입자로 구성되는 세라믹 분말(41) 및 금속 납재(42)를 접속 부재(20)의 아랫바닥(20b)에 배치한 상태에서, 급전 단자(30)를 구멍(33)에 삽입한다. 이 공정을 공정 (4)라고 칭한다. 공정 (4)에서는, 세라믹 분말(41)로서, 예를 들어 알루미나 세라믹이나 질화알루미늄 세라믹 등을 사용할 수 있다. 또한, 공정 (4)에서는, 금속 납재(42)로서, Au-Ni납재, Al납재, Ag납재 등을 사용할 수 있다.
다음에, 급전 단자(30)와 접속 부재(20)를 접속한다. 구체적으로는, 우선, 금속 납재(42)의 온도가 융점 이상으로 되도록 제2 세라믹 기체(12)를 가열하고, 금속 납재(42)를 융해시킨다. 융해된 금속 납재(42)는, 세라믹 분말(41)에 침투하여 세라믹 분말(41)의 세라믹 입자끼리의 간극을 충전함과 함께, 급전 단자(30)의 측면(30s)과 구멍(33)의 측면(33s) 사이에 들어간다. 그리고, 냉각하여 금속 납재(42)를 고화시킨다. 그러면, 도 4의 (e)에 도시하는 바와 같이, 세라믹 입자끼리의 간극에 금속 납재(42)가 들어간 단자 단부면 접합층(31)이 형성되고, 금속 납재(42)에 의해 단자 측면 접합층(32)이 형성된다. 이에 의해, 급전 단자(30)의 단부면(30t)이 접속 부재(20)의 아랫바닥(20b)에 접합됨과 함께, 급전 단자(30)의 측면(30s)이 구멍(33)의 측면(33s)에 접합된다. 이 공정을 공정 (5)라고 칭한다. 공정 (5)에서는, 급전 단자(30)의 측면(30s)이 제2 세라믹 기체(12)의 구멍(33)의 측면(33s)에 고정된다. 그 때문에, 급전 단자(30)와 함께 접속 부재(20)가 제2 세라믹 기체(12)로부터 빠져 버리는 것을 방지할 수 있다.
다음에, 구멍(33)이 아래를 향하도록 제2 세라믹 기체(12)를 배치한 후, 도 4의 (f)에 도시하는 바와 같이, 접속 부재(20)의 윗바닥(20a)이 노출되도록, 제2 세라믹 기체(12)의 상면(12c)을 연삭 가공하고, 접합면(12a)을 형성한다. 이 공정을 공정 (6)이라고 칭한다. 또한, 공정 (6)이, 본 발명의 웨이퍼 적재대의 제조 방법에 있어서의 공정 (b)에 상당한다. 접속 부재(20)는, 접속 부재(20)를 윗바닥(20a)과 평행인 면으로 절단하였을 때의 단면적이 윗바닥(20a)측으로부터 아랫바닥(20b)측을 향하여 커지는 부분을 갖고 있다. 본 실시 형태에서는, 접속 부재(20)의 형상은, 단면적이 윗바닥(20a)측으로부터 아랫바닥(20b)측을 향하여 커지는 형상이며, 구체적으로는 원뿔대 형상이다. 그 때문에, 접속 부재(20)의 형상이 원주인 경우와 비교하면, 제2 세라믹 기체(12)와 접속 부재(20)의 접촉 면적이 커지고, 제2 세라믹 기체(12)와 접속 부재(20)의 밀착성이 향상된다. 따라서, 공정 (6)에 있어서 제2 세라믹 기체(12)에 크랙이 발생하기 어렵다. 또한, 공정 (6)에 있어서, 접속 부재(20)에 부하가 가해졌다고 해도, 접속 부재(20)의 측면이 제2 세라믹 기체(12)에 걸리기 때문에, 빠지기 어렵다.
그리고, 제1 세라믹 기체(11)의 웨이퍼 적재면(11a)과는 반대측의 접합면(11b)과 제2 세라믹 기체(12)의 접합면(12a)을 금속 접합한다. 구체적으로는, 우선, 도 4의 (g)에 도시하는 바와 같이, 제2 세라믹 기체(12)의 접합면(12a)에, 제2 세라믹 기체(12)와 동일 직경의 평판형의 금속 접합재(53)를 얹고, 그 위에 제1 세라믹 기체(11)의 접합면(11b)이 금속 접합재(53)와 접촉하도록 제1 세라믹 기체(11)를 얹는다. 이와 같이 하여, 제1 세라믹 기체(11)와 제2 세라믹 기체(12) 사이에 금속 접합재(53)가 끼워진 상태의 적층체(70)를 제작한다. 이 공정을 공정 (7)이라고 칭한다. 공정 (7)에서는, 금속 접합재(53)로서, Al-Mg계 접합재나 Al-Si-Mg계 접합재를 사용할 수 있다. 계속해서, 금속 접합재(53)의 고상선 온도 이하(예를 들어, 고상선 온도로부터 20℃ 뺀 온도 이상 고상선 온도 이하)의 온도에서 적층체(70)를 가압하여, 제1 세라믹 기체(11)와 제2 세라믹 기체(12)를 TCB 접합하고, 그 후 실온으로 되돌린다. 이에 의해, 금속 접합재(53)가 금속 접합층(13)으로 되고, 정전 척(10)을 얻는다. 이 공정을 공정 (8)이라고 칭한다. 이들 공정 (7) 및 공정 (8)이, 본 발명의 웨이퍼 적재대의 제조 방법에 있어서의 공정 (c)에 상당한다.
다음에, 본 실시 형태의 정전 척(10)의 사용례에 대하여 설명한다. 이 정전 척(10)의 웨이퍼 적재면(11a)에 웨이퍼(W)를 적재하고, 금속 접합층(13)과 웨이퍼(W) 사이에 전압을 인가함으로써 웨이퍼(W)를 정전기적인 힘에 의해 웨이퍼 적재면(11a)에 흡착한다. 이 상태에서, 웨이퍼(W)에 플라스마 CVD 성막을 실시하거나 플라스마 에칭을 실시하거나 한다. 또한, 저항 발열체(14)에 전압을 인가하여 웨이퍼(W)를 가열하거나, 정전 척(10)에 접합된 도시하지 않은 냉각판의 냉매 통로에 냉매를 순환시켜 웨이퍼(W)를 냉각하거나 함으로써, 웨이퍼(W)의 온도를 일정하게 제어한다.
이상 설명한 본 실시 형태의 정전 척(10)에 따르면, 제2 세라믹 기체(12)에 매설된 접속 부재(20)는, 그 접속 부재(20)를 윗바닥(20a)과 평행인 면으로 절단하였을 때의 단면적이 윗바닥(20a)측으로부터 아랫바닥(20b)측을 향하여 커지는 부분을 갖고 있다. 그 때문에, 예를 들어 접속 부재(20)의 형상이 원주인 경우와 비교하면, 접속 부재(20)의 측면의 면적이 커지기 때문에, 제2 세라믹 기체(12)와 접속 부재(20)의 접촉 면적이 커지고, 제2 세라믹 기체(12)와 접속 부재(20)의 밀착성이 향상된다. 따라서, 정전 척(10)을 제조할 때, 접속 부재(20)가 매설된 제2 세라믹 기체(12) 중 금속 접합층(13)이 형성되는 면을 연삭하여 접속 부재(20)의 윗바닥(20a)을 노출시키는 공정이 포함되어 있었다고 해도, 제2 세라믹 기체(12)에 크랙이 발생하기 어려워진다. 또한, 그 공정에서 접속 부재(20)에 부하가 가해졌다고 해도, 접속 부재(20)의 측면이 제2 세라믹 기체(12)에 걸리기 때문에, 빠지기 어려워진다.
또한, 제2 세라믹 기체(12)는, 제2 세라믹 기체(12)의 하면에 급전 단자(30)를 삽입하기 위한 구멍(33)을 구비하고 있고, 급전 단자(30)의 측면(30s)은, 구멍(33)의 측면(33s)에 접합되어 있다. 이와 같이 급전 단자(30)의 측면(30s)이 제2 세라믹 기체(12)의 구멍(33)의 측면(33s)에 고정되기 때문에, 급전 단자(30)와 함께 접속 부재(20)가 제2 세라믹 기체(12)로부터 빠져 버리는 것을 방지할 수 있다.
또한, 접속 부재(20)의 형상은, 접속 부재(20)를 윗바닥(20a)에 평행인 면으로 절단하였을 때의 단면적이 윗바닥(20a)으로부터 아랫바닥(20b)을 향하여 커지는 형상(여기서는 원뿔대 형상)이기 때문에, 접속 부재(20)를 용이하게 제작할 수 있다.
또한, 본 발명은 상술한 실시 형태로 전혀 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 범위에 속하는 한 다양한 형태로 실시할 수 있는 것은 말할 필요도 없다.
예를 들어, 상술한 실시 형태에서는, 금속제의 벌크체(괴상체)로 제작된 접속 부재(20)를 이용하여, 급전 단자(30)와 금속 접합층(13)을 접속하였지만, 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 도 5에 도시하는 바와 같이, 서로 직경이 다른 금속 메쉬(M1 내지 M6)가, 급전 단자(30)측으로부터 직경이 큰 순으로 다단(여기서는 6단)으로 적층되어 형성된 접속 부재(120)를 사용하여, 급전 단자(30)와 금속 접합층(13)을 접속해도 된다. 이와 같이 하면, 정전 척(10)이 가열되거나 냉각되거나 하였다고 해도 접속 부재(20)는 금속 메쉬제로 인해 신축하기 쉽고, 금속 메쉬(M1 내지 M6)의 간극에 세라믹이 들어가기 때문에 열팽창 계수가 제2 세라믹 기체(12)에 가까워진다. 따라서, 제2 세라믹 기체(12)에 크랙이 발생하기 어려워진다. 또한, 도 5에 있어서, 상술한 실시 형태와 마찬가지의 구성 요소에 대해서는, 동일한 부호를 부여하고 설명을 생략한다.
상술한 실시 형태의 정전 척(10)에서는, 원뿔대 형상의 접속 부재(20)를 채용하였지만, 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 도 6에 도시하는 바와 같이, 접속 부재(220)의 형상을, 접속 부재(220)를 윗바닥(220a)에 평행인 면으로 절단하였을 때의 단면적이 윗바닥(220a)측으로부터 아랫바닥(220b)측을 향하여 커지는 반구 사다리꼴 형상(또는 반구를 저면에 평행인 2개의 면으로 절단한 형상)으로 해도 된다. 혹은, 도 7에 도시하는 바와 같이, 접속 부재(320)의 형상을, 접속 부재(320)를 윗바닥(320a)에 평행인 면으로 절단하였을 때의 단면적이 윗바닥(320a)측으로부터 아랫바닥(320b)측을 향하여 커지는 코니데 형상(원뿔대의 측면이 내측으로 들어간 형상)으로 해도 된다. 혹은, 도 8에 도시하는 바와 같이, 접속 부재(420)를 윗바닥(420a)과 평행인 면으로 절단하였을 때의 단면적이 윗바닥(420a)측으로부터 아랫바닥(420b)측을 향하여 커지는 부분(420c)을 갖는 통 형상으로 해도 된다. 혹은, 도 9에 도시하는 바와 같이, 접속 부재(520)를 윗바닥(520a)과 평행인 면으로 절단하였을 때의 단면적이 윗바닥(520a)측으로부터 아랫바닥(520b)측을 향하여 커지는 부분(520c)을 갖는 형상(원주의 측면이 내측으로 들어간 형상)으로 해도 된다. 혹은, 도 10에 도시하는 바와 같이, 접속 부재(620)를 윗바닥(620a)과 평행인 면으로 절단하였을 때의 단면적이 윗바닥(620a)측으로부터 아랫바닥(620b)측을 향하여 커지는 부분(620c)을 갖는 형상(통 형상의 측면 하방이 부풀어 오른 형상)으로 해도 된다. 도 6 내지 도 10에서는, 상술한 실시 형태와 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 부호를 부여하고 설명을 생략한다. 접속 부재(220, 320, 420, 520, 620)는, 접속 부재의 형상이 원주인 경우와 비교하면, 측면의 면적이 커지기 때문에, 제2 세라믹 기체(12)의 하면(12b)을 연삭하여 윗바닥(220a, 320a, 420a, 520a, 620a)을 노출시키는 공정이 포함되어 있었다고 해도, 제2 세라믹 기체(12)에 크랙이 발생하기 어려워진다. 또한, 그 공정에서 접속 부재(220, 320, 420, 520, 620)에 부하가 가해졌다고 해도, 접속 부재(220, 320, 420, 520, 620)의 측면이 제2 세라믹 기체(12)에 걸리기 때문에, 빠지기 어려워진다.
상술한 실시 형태에서는, 금속 접합층(13)을 정전 전극으로서 사용하였지만, 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 접지 전극으로서 사용해도 된다. 이 경우, 금속 접합층(13)은 접지에 접속되어 있고, 정전 전극을 저항 발열체(14)와 평행으로 되도록 제1 세라믹 기체(11)에 매설해도 된다.
상술한 실시 형태에서는, 세라믹 분말(41)과 금속 납재(42)에 의해 구성된 단자 측면 접합층(32)을 개재시켜, 급전 단자(30)의 단부면(30t)과 접속 부재(20)의 아랫바닥(20b)을 접합하였지만, 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 단자 측면 접합층(32)은, 세라믹 분말(41)을 포함하지 않고 금속 납재(42)로 구성되어 있어도 된다. 이 경우, 공정 (4)에서는, 접속 부재(20)의 아랫바닥(20b)에 세라믹 분말(41)을 배치하지 않고, 금속 납재(42)를 배치한 상태로 구멍(33)에 급전 단자(30)를 삽입하고, 상술한 실시 형태와 마찬가지로 금속 납재(42)를 융해시킨 후, 냉각하여 고화시키면 된다.
상술한 실시 형태에서는, 정전 척(10)을 제조할 때, 급전 단자(30)를 접속 부재(20)에 접속한 후에, 제2 세라믹 기체(12)의 상면(12c)을 연삭하여, 접합면(12a)을 형성하고, 제1 세라믹 기체(11)와 제2 세라믹 기체(12)를 접합하였지만, 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 제2 세라믹 기체(12)의 상면(12c)을 연삭하여 접합면(12a)을 형성한 후에, 하면(12b)에 구멍(33)을 마련하고, 급전 단자(30)를 접속 부재(20)에 접속하고, 제1 세라믹 기체(11)와 제2 세라믹 기체(12)를 금속 접합하는 것으로 해도 된다. 혹은, 제2 세라믹 기체(12)의 상면(12c)을 연삭하여 접합면(12a)을 형성하고, 제1 세라믹 기체(11)와 제2 세라믹 기체(12)를 금속 접합한 후에, 하면(12b)에 구멍(33)을 형성하고, 급전 단자(30)를 접속 부재(20)에 접속하는 것으로 해도 된다.
상술한 실시 형태에 있어서, 제1 세라믹 기체(11) 또는 제2 세라믹 기체(12)에 RF 전극을 매설해도 된다. RF 전극은, 플라스마를 발생시킬 때 이용하는 전극이다.
본 출원은 2021년 1월 20일에 출원된 일본 특허 출원 제2021-007360호를 우선권 주장의 기초로 하고 있으며, 인용에 의해 그 내용의 전부가 본 명세서에 포함된다.

Claims (6)

  1. 상면에 웨이퍼 적재면을 갖는 제1 세라믹 기체와,
    상기 제1 세라믹 기체의 하면측에 배치된 제2 세라믹 기체와,
    상기 제1 세라믹 기체의 하면과 상기 제2 세라믹 기체의 상면을 접합하는 금속 접합층과,
    윗바닥과 아랫바닥을 구비하고, 상기 윗바닥이 상기 금속 접합층과 접촉하는 상태로 상기 제2 세라믹 기체에 매설된 접속 부재와,
    상기 접속 부재의 상기 아랫바닥에 전기적으로 접속된 급전 단자
    를 구비하고,
    상기 접속 부재는, 상기 접속 부재를 상기 윗바닥과 평행인 면으로 절단하였을 때의 단면적이 상기 윗바닥측으로부터 상기 아랫바닥측을 향하여 커지는 부분을 갖고 있고,
    상기 접속 부재는, 금속 메쉬가 다단으로 적층된 부재인, 웨이퍼 적재대.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제2 세라믹 기체는, 상기 제2 세라믹 기체의 하면에 상기 급전 단자를 삽입하기 위한 구멍을 구비하고,
    상기 급전 단자의 측면은, 상기 구멍의 측면에 접합되어 있는, 웨이퍼 적재대.
  3. 삭제
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 접속 부재의 형상은, 상기 접속 부재를 상기 윗바닥에 평행인 면으로 절단하였을 때의 단면적이 상기 윗바닥으로부터 상기 아랫바닥을 향하여 커지는 형상인, 웨이퍼 적재대.
  5. 제4항에 있어서, 상기 접속 부재의 형상은, 원뿔대 형상, 반구 사다리꼴 형상 또는 상기 원뿔대 형상과 비교하여 측면이 내측으로 들어간 형상인, 웨이퍼 적재대.
  6. (a) 상면에 웨이퍼 적재면을 갖는 제1 세라믹 기체와, 윗바닥과 아랫바닥을 구비한 접속 부재를 매설한 제2 세라믹 기체를 준비하는 공정과,
    (b) 상기 접속 부재의 상기 윗바닥이 노출되도록 상기 제2 세라믹 기체를 연삭하고, 접합면을 형성하는 공정과,
    (c) 상기 제1 세라믹 기체의 하면과 상기 제2 세라믹 기체의 상기 접합면을 금속 접합하는 공정
    을 포함하고,
    상기 공정 (a)에서 준비하는 상기 제2 세라믹 기체에 매설된 상기 접속 부재는, 상기 접속 부재를 상기 윗바닥과 평행인 면으로 절단하였을 때의 단면적이 상기 윗바닥측으로부터 상기 아랫바닥측을 향하여 커지는 부분을 갖고 있는, 웨이퍼 적재대의 제조 방법.
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