KR20180027495A - 웨이퍼 유지체 - Google Patents

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다이스케 시마오
가츠히로 이타쿠라
마스히로 나츠하라
아키라 미쿠모
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Abstract

웨이퍼 배치면을 상면측에 구비한 원판 형상의 세라믹스제의 기체(基體)와, 기체의 내부에 매설된 예컨대 RF 전극과, 기체의 하면측으로부터 삽입된 금속 단자와, 이들 RF 전극과 금속 단자를 서로 전기적으로 도통(導通)시키는 접속 단자를 갖는 웨이퍼 유지체로서, 접속 단자는, 기체와 동일 재질의 적합하게는 절두원추 형상의 세라믹스 부재와, 상기 세라믹스 부재의 표면을 덮는 금속층으로 이루어지고, 금속층의 상단부는 RF 전극에 접속되어 있고, 금속층의 하단부는 금속 단자에 금속 부재를 통해 접속되어 있다.

Description

웨이퍼 유지체
본 발명은 웨이퍼 유지체에 관한 것이다.
본 출원은 2015년 7월 13일 출원의 일본 출원 제2015-139738호에 기초한 우선권을 주장하며, 상기 일본 출원에 기재된 모든 기재 내용을 원용하는 것으로 한다.
특허문헌 1에는, 가열용의 히터 전극 등에 대응하는 도전성 부재가 매립된 세라믹스 부재를 구비한 서셉터가 개시되어 있다.
또한, 특허문헌 2에는, 전기 회로를 내부에 갖는 원판형의 세라믹스 기재(基材)의 하면측에 나사 구멍을 형성하여 상기 전기 회로를 노출시키고, 이 나사 구멍에 금속 단자(앵커 부재)를 비틀어 넣어 그 일단부를 전기 회로에 접속하며, 그 타단부를 급전용 도전 부재에 접속한 세라믹스제의 서셉터가 제안되어 있다.
또한 특허문헌 3에는, 세라믹스제의 웨이퍼 유지체 중에 매설된 전극에 대해, 웨이퍼 유지체의 하면측으로부터 삽입한 금속 단자를 접속 단자를 통해 접속시키는 기술이 개시되어 있다.
특허문헌 1: 일본 특허 공개 평성 제10-273371호 공보 특허문헌 2: 일본 특허 공개 제2003-086663호 공보 특허문헌 3: 일본 특허 공개 제2008-305968호 공보
최근의 전자 기기의 고성능화에 따라, 반도체 디바이스의 제조 공정에서는 한층 더 높은 온도에서 성막(成膜) 처리를 행하는 것이나, RF 전극에의 인가 전압을 높여 효율적으로 플라즈마에 의한 성막을 행하는 것이 요구되고 있다. 그 때문에, 상기한 바와 같은 웨이퍼 유지체에 있어서, 매설된 히터 전극이나 RF 전극에 대해 열팽창차에 의한 파손 등의 문제를 발생시키지 않고 종래보다 확실하게 급전할 수 있는 구조가 요구되고 있다.
본 발명은 이러한 상황을 감안하여 이루어진 것으로, 히터 회로나 RF 전극 등을 내부에 갖는 세라믹스제의 웨이퍼 유지체에 있어서, 이들 히터 회로나 RF 전극 등에 대해 외부로부터 확실하게 급전할 수 있는 데다가, 상기 급전 부분에 있어서 열팽창차에 의한 파손이 발생하기 어려운 신뢰성이 높은 웨이퍼 유지체를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.
본 개시가 제공하는 웨이퍼 유지체는, 웨이퍼 배치면을 상면측에 구비한 원판 형상의 세라믹스제의 기체(基體)와, 상기 기체의 내부에 매설된 전극과, 상기 기체의 하면측으로부터 삽입된 금속 단자와, 이들 전극과 금속 단자를 서로 전기적으로 도통(導通)시키는 접속 단자를 갖는 웨이퍼 유지체로서, 상기 접속 단자는, 상기 기체와 동일 재질의 세라믹스 부재와, 상기 세라믹스 부재의 표면을 덮는 금속층으로 이루어지고, 상기 금속층의 상단부는 상기 전극에 접속되어 있고, 상기 금속층의 하단부는 상기 금속 단자에 금속 부재를 통해 접속되어 있다.
본 발명에 의하면, 세라믹스제 기체의 내부에 매설되어 있는 전극에 대해, 열팽창차에 의한 파손을 발생시키지 않고 확실하게 급전할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 웨이퍼 유지체의 제1 구체예를 도시한 모식적인 부분 종단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 웨이퍼 유지체의 제2 구체예를 도시한 모식적인 부분 종단면도이다.
도 3a는 본 발명에 따른 웨이퍼 유지체의 제3 구체예를 도시한 모식적인 부분 종단면도이다.
도 3b는 본 발명에 따른 웨이퍼 유지체의 제3의 다른 구체예를 도시한 모식적인 부분 종단면도이다.
도 3c는 본 발명에 따른 웨이퍼 유지체의 제3의 다른 구체예를 도시한 모식적인 부분 종단면도이다.
도 3d는 본 발명에 따른 웨이퍼 유지체의 제3의 다른 구체예를 도시한 모식적인 부분 종단면도이다.
도 4a는 본 발명에 따른 웨이퍼 유지체의 제4 구체예를 도시한 모식적인 부분 종단면도이다.
도 4b는 본 발명에 따른 웨이퍼 유지체의 제4의 다른 구체예를 도시한 모식적인 부분 종단면도이다.
도 4c는 본 발명에 따른 웨이퍼 유지체의 제4의 다른 구체예를 도시한 모식적인 부분 종단면도이다.
도 4d는 본 발명에 따른 웨이퍼 유지체의 제4의 다른 구체예를 도시한 모식적인 부분 종단면도이다.
처음으로 본 발명의 실시형태를 열기하여 설명한다. 본 발명의 실시형태의 웨이퍼 유지체는, 웨이퍼 배치면을 상면측에 구비한 원판 형상의 세라믹스제의 기체와, 상기 기체의 내부에 매설된 전극과, 상기 기체의 하면측으로부터 삽입된 금속 단자와, 이들 전극과 금속 단자를 서로 전기적으로 도통시키는 접속 단자를 갖는 웨이퍼 유지체로서, 상기 접속 단자는, 상기 기체와 동일 재질의 세라믹스 부재와, 상기 세라믹스 부재의 표면을 덮는 금속층으로 이루어지고, 상기 금속층의 상단부는 상기 전극에 접속되어 있고, 상기 금속층의 하단부는 상기 금속 단자에 금속 부재를 통해 접속되어 있다. 이에 의해, 세라믹스제 기체의 내부에 매설되어 있는 전극에 대해, 열팽창차에 의한 파손을 발생시키지 않고 확실하게 급전하는 것이 가능해진다. 또한, 상기 세라믹스 부재의 표면은 전면(全面)에 걸쳐 금속층으로 덮여져 있는 것이 전기 저항을 작게 하는 데에 있어서 바람직하다. 한편, 여기서 원판 형상이란 엄밀한 진원(眞圓)에 한정되지 않고, 장축과 단축으로 나타나는 타원형 형상이나 그에 가까운 형상도 포함된다.
본 발명의 실시형태의 웨이퍼 유지체는, 상기 금속 단자가 상기 기체에 나사 결합되는 구조여도 좋고, 상기 금속 단자가 상기 금속 부재에 나사 결합되는 구조여도 좋다. 전자의 구조의 경우에는 간이한 구조로 확실하게 금속 단자를 고정할 수 있다. 한편, 후자의 경우에는 금속 단자와 금속 부재의 접촉 면적이 증가하기 때문에 한층 더 저저항을 실현하는 것이 가능해진다.
본 발명의 실시형태의 웨이퍼 유지체는, 상기 접속 단자의 세라믹스 부재가 절두원추 형상을 갖고 있는 것이 바람직하다. 이에 의해, 웨이퍼 유지체의 제작 시에, 용이하게 접속 단자를 기판에 간극 없이 밀착시키는 것이 가능해진다. 또한, 접속 단자가 웨이퍼 배치면측을 향해 이동하는 것을 방지할 수 있기 때문에, 세라믹스제의 기체 중, 상기 접속 단자를 통해 급전되는 전극보다 상측에 위치하는 부분이 상기 접속 단자에 의해 압박되어 깨짐이나 휘어짐 등의 트러블을 발생시키는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 실시형태의 웨이퍼 유지체는, 상기 전극이, RF 플라즈마 형성용 전극, 히터 전극, 또는 정전 척용 전극이어도 좋다. 전극이 이들 중 어느 것이어도 상기한 각종의 효과를 얻을 수 있다.
다음으로, 도 1을 참조하면서 본 발명의 제1 구체예의 웨이퍼 유지체(10)에 대해 설명한다. 이 본 발명의 제1 구체예의 웨이퍼 유지체(10)는, 처리 대상물인 반도체 웨이퍼(도시하지 않음)가 배치되는 웨이퍼 배치면(11a)을 상면측에 구비한 원판 형상의 기체(11)와, 이 기체(11)의 내부에 매설된 RF 전극(12)과, 기체(11)의 하면측으로부터 삽입된 금속 단자(13)와, 이들 RF 전극(12)과 금속 단자(13)를 서로 전기적으로 도통시키는 접속 단자(14)를 갖고 있다.
각 구성 요소에 대해 구체적으로 설명하면, 기체(11)는 일반적으로 통형의 지지 부재에 의해 아래로부터 수평으로 지지되는 부재이며, 이 기체(11)의 재질에는, 질화알루미늄, 질화규소, 탄화규소, 또는 산화알루미늄 등의 강성 및 열전도성이 우수한 세라믹스를 이용하는 것이 바람직하고, 질화알루미늄이 더 바람직하다.
이 기체(11)의 내부에, 성막 시에 웨이퍼 배치면(11a)의 상방을 플라즈마 분위기로 하기 위한 RF 전극(12)이 웨이퍼 배치면(11a)과 평행한 면 상에 매설되어 있다. 이 RF 전극(12)에 급전을 행하거나 혹은 접지시키기 위해서, 기체(11)의 하면측에는 금속 단자(13)가 하단부를 돌출시킨 상태로 삽입되어 있다. 금속 단자(13)는 적어도 상단부의 외측에 나사산이 형성되어 있고, 이 금속 단자(13)가 비틀어 넣어지는 기체(11)의 나사 구멍에 나사 결합되어 있다. 이 돌출하는 금속 단자(13)의 하단부에 도시하지 않은 도전선이 접속된다. 기체(11)의 내부에는 또한 웨이퍼 배치면(11a)에 배치된 반도체 웨이퍼를 가열하기 위한 히터 전극(15)이 RF 전극(12)보다 하측에 이격되어 매설되어 있다. 이 히터 전극(15)에의 급전은 RF 전극(12)과 동일한 구조여도 좋고 일반적인 단자 구조여도 좋기 때문에 설명은 생략한다.
기체(11)의 내부에는, 또한 기체(11)와 동일 재질로 이루어지는 절두원추 형상의 세라믹스 부재(14a)와, 그 측면을 전면에 걸쳐 덮는 금속층(14b)으로 이루어지는 접속 단자(14)가 매설되어 있다. 이 접속 단자(14)는, 그 중심축을 기체(11)의 두께 방향으로 향하게 한 상태로 매설되어 있고, 끝이 가느다란 선단부측 단부면이 RF 전극(12)의 하측에 접촉하고, 그 반대측의 하단부측 단부면이 원판형의 금속 부재(16)를 통해 금속 단자(13)의 상단면에 접촉하고 있다.
이와 같이, 세라믹스 부재(14a)를 기체(11)와 동일한 재질로 형성함으로써, 폭넓은 온도 범위에 걸쳐 열팽창차가 거의 발생하지 않기 때문에 접속 단자(14)와 그 주변부 사이에서 열응력이 발생하기 어렵고, 기체(11)의 판 두께가 얇은 웨이퍼 유지체여도 크랙 등의 파손이 발생하기 어려워진다. 한편, 세라믹스 부재(14a)의 형상은, 원기둥형, 각기둥형, 중간부가 직경 축소 혹은 직경 확대된 기둥형, 절두각추 형상 등이어도 좋으나, 보다 신뢰성이 높은 접속 단자 구조를 간이하게 제작할 수 있는 점에서 상기한 절두원추 형상이 가장 바람직하다.
상기한 금속층(14b) 및 금속 부재(16)의 재질 및 전술한 RF 전극(12) 및 히터 전극(15)의 재질은 불가피 불순물을 제외하고, 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo), 또는 이들의 합금이 바람직하다. 이들 금속은 모두 기체(11)를 형성하는 세라믹스와의 열팽창 계수의 차가 비교적 작아, 웨이퍼 유지체가 휘어지거나 크랙이 생기거나 하는 불량의 발생을 억제할 수 있기 때문이다. 한편, 금속 단자(13)의 재질은 불가피 불순물을 제외하고, 텅스텐, 몰리브덴, 및 이들의 합금, 니켈, 코바르, 구리-텅스텐 합금, 구리-몰리브덴 합금, 구리-니켈-철-텅스텐 합금으로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 1종이 바람직하다.
상기한 접속 단자(14)의 하단부측 단부면에 접촉하는 원판형의 금속 부재(16)는, 그 외경이 상기 접속 단자(14)의 하단부측 단부면의 외경보다 큰 것을 이용한다. 이에 의해, 접속 단자(14)의 금속층(14b)은, 그 환형의 상단부가 전체 둘레에 걸쳐 RF 전극(12)에 접촉하고 그 환형의 하단부도 전체 둘레에 걸쳐 금속 부재(16)에 접촉할 수 있다. 따라서, 종래의 급전 단자보다 금속 단자(13)의 상단부와 RF 전극(12)을 확실하게 도통시키는 것이 가능해지고, 급전 시에 줄 열의 국소적인 발생 등의 트러블이 발생하기 어려워진다. 한편, 금속 부재(16)의 형상은 금속층(14b)의 환형의 하단부가 전체 둘레에 걸쳐 접촉할 수 있는 것이면 원판형에 한정되는 것은 아니며, 다각형의 판형 부재나 환형 부재 등이어도 좋다.
상기한 웨이퍼 유지체는, 예컨대 하기의 방법으로 제작할 수 있다. 즉, 먼저 동일한 재질이며 또한 동일한 외경을 갖는 3장의 세라믹스제 기판을 준비하고, 그 중 1장의 기판에 대해 상기한 접속 단자(14)가 매설되는 위치에 관통 구멍을 형성한다. 이 관통 구멍은 웨이퍼 배치면(11a)측을 향해 서서히 내경이 작아지는 것과 같은 테이퍼 구조로 한다. 그리고, 이 관통 구멍에 감합(嵌合)되는 테이퍼 구조를 가지며 또한 상기 세라믹스제 기판과 동일한 재질의 절두원추 형상의 세라믹스 부재를 준비하고, 그 측면을 전체 둘레에 걸쳐 대략 동일한 두께의 금속층으로 덮는다.
세라믹스 부재의 측면을 금속층으로 덮는 방법으로서는, 예컨대 텅스텐 페이스트를 도포하여 소성하는 메탈라이즈법에 의해 두께 10 ㎛~50 ㎛ 정도의 텅스텐층을 피복시켜도 좋고, 세라믹스 부재의 측면에 장착 가능한 두께 50 ㎛~2 ㎜ 정도의 텅스텐제의 슬리브형 부재를 별도로 제작하고, 이것을 세라믹스 부재의 측면에 장착시켜도 좋다. 이 금속층으로 덮인 세라믹스 부재를 기판의 관통 구멍에 삽입하여, 보다 확실하게 기판에 밀착시킴으로써, 금속층으로 덮인 세라믹스 부재의 주변부에 간극이 거의 존재하지 않게 되기 때문에 플라즈마의 진입을 방지할 수 있다.
세라믹스제 기판의 표리면에는 각각 금속층의 상단부 및 하단부가 환형으로 노출되어 있다. 세라믹스제 기판의 표리면에 RF 전극 및 히터 전극을 형성하기 위해서, 예컨대 텅스텐 페이스트의 패터닝층을 스크린 인쇄법에 의해 도포한다. 도포 후에는 패터닝층을 건조시키고 나서 800℃ 정도의 질소 분위기 중에서 탈지하고, 나머지 2장의 기판을 각각 표리면에 중첩시켜 1800℃ 정도의 질소 분위기 중에서 핫 프레스를 행한다. 이에 의해, 3장의 세라믹스제 기판이 일체화된 원판형의 결합체가 얻어진다.
다음으로, 이 원판형 결합체의 하면측으로부터 세라믹스 부재를 향해 금속 단자가 감합되는 크기의 내경을 갖는 카운터보어를 형성하여, 세라믹스 부재의 하단부를 그 측면을 덮는 금속층과 함께 노출시킨다. 그리고, 이 노출된 금속층 및 세라믹스 부재의 하단부에 납땜이나 적합하게는 텅스텐에 의한 메탈라이즈에 의해 금속 부재를 접합시킨다. 또한, 이 카운터보어에 선단부에 나사산이 형성된 금속 단자를 비틀어 넣으면서 그 선단면을 금속 부재의 하단면에 접촉시킨다. 이에 의해 웨이퍼 유지체가 완성된다.
다음으로, 본 발명의 제2 구체예의 웨이퍼 유지체에 대해 설명한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 이 본 발명의 제2 구체예의 웨이퍼 유지체(20)는, 금속 단자(23)와 기체(21)가 서로 나사 결합되어 있지 않고, 대신에 금속 단자(23)와 금속 부재(26)가 서로 나사 결합되어 있는 것을 특징으로 하고 있으며, 그 이외에는 기본적으로는 상기한 본 발명의 제1 구체예의 웨이퍼 유지체(10)와 동일한 구조를 갖고 있다.
구체적으로는, 웨이퍼 배치면(21a)을 상면측에 구비한 원판 형상의 예컨대 질화알루미늄제의 기체(21)와, 이 기체(21)의 내부에 매설된 RF 전극(22)과, 기체(21)의 하면측으로부터 삽입된 금속 단자(23)와, 이들 RF 전극(22)과 금속 단자(23)를 서로 전기적으로 도통시키는 접속 단자(24)와, RF 전극(22)보다 하측에 이격되어 매설된 히터 전극(25)을 갖고 있다. 접속 단자(24)는, 기체(21)와 동일 재질로 이루어지는 절두원추 형상의 세라믹스 부재(24a)와, 그 측면을 전면에 걸쳐 덮는 금속층(24b)으로 이루어지고, 그 끝이 가느다란 선단부측 단부면이 RF 전극(22)의 하측에 접촉하고, 그 반대측의 하단부측 단부면이 원판형의 금속 부재(26)를 통해 금속 단자(23)의 상단면에 전기적으로 접속되어 있다.
이들 금속 단자(23)와 금속 부재(26)의 나사 결합은, 도 2에 도시된 바와 같이 금속 부재(26)의 하면에 하방을 향해 돌출되는 수나사부를 형성하고, 이것에 나사 결합되는 암나사를 금속 부재(26)의 선단부에 형성해도 좋고, 이와는 반대로 금속 부재의 선단부에 상방으로 돌출되는 수나사부를 형성하고, 이것에 나사 결합되는 암나사를 금속 부재의 하면측에 형성해도 좋다. 어느 쪽의 경우라도 금속 단자와 금속 부재의 접촉 면적이 증가하기 때문에 보다 저저항을 실현하는 것이 가능해진다.
다음으로, 본 발명의 제3 구체예의 웨이퍼 유지체에 대해 설명한다. 도 3a에 도시된 바와 같이, 이 본 발명의 제3 구체예의 웨이퍼 유지체(30)는, 금속 단자(33)가 삽입되는 기체(31)의 나사 구멍에 단차를 형성함으로써 상기 나사 구멍의 내경이 개구부측에 있어서 부분적으로 커지고 있고, 이 대직경 부분에 금속 단자(33)를 둘러싸도록 통형의 밀봉 부재(37)가 외장되어 있다. 그리고, 이 밀봉 부재(37)의 환형의 선단부와 상기한 나사 구멍의 단차 사이가 유리(38)로 밀봉되어 있다. 이에 의해, 금속 단자(33)와 기체(31)의 나사 결합부에 대기나 분위기 가스가 침입하여 부식 등의 악영향을 미치는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 제3 구체예의 웨이퍼 유지체는, 상기한 통형의 밀봉 부재(37) 및 유리(38) 이외에는 기본적으로는 상기한 본 발명의 제1 구체예의 웨이퍼 유지체(10)와 동일한 구조를 갖고 있다. 구체적으로는, 웨이퍼 배치면(31a)을 상면측에 구비한 원판 형상의 예컨대 질화알루미늄제의 기체(31)와, 이 기체(31)의 내부에 매설된 RF 전극(32)과, 기체(31)의 하면측으로부터 삽입된 금속 단자(33)와, 이들 RF 전극(32)과 금속 단자(33)를 서로 전기적으로 도통시키는 접속 단자(34)와, RF 전극(32)보다 하측에 이격되어 매설된 히터 전극(35)을 갖고 있다. 접속 단자(34)는, 기체(31)와 동일 재질로 이루어지는 절두원추 형상의 세라믹스 부재(34a)와, 그 측면을 전면에 걸쳐 덮는 금속층(34b)으로 이루어지고, 그 끝이 가느다란 선단부측 단부면이 RF 전극(32)의 하측에 접촉하고, 그 반대측의 하단부측 단부면이 원판형의 금속 부재(36)를 통해 금속 단자(33)의 상단면에 전기적으로 접속되어 있다.
이 통형의 밀봉 부재 및 유리에 의한 밀봉은, 도 3b에 도시된 바와 같이 상기한 제2 구체예의 웨이퍼 유지체(130)의 급전 단자 구조에 적용해도 좋다. 또한, 도 3c의 웨이퍼 유지체(230)에 도시된 바와 같이, 금속 단자(233)에 있어서 기체(231)의 나사 구멍의 단차부의 위치에 플랜지부(233a)를 형성하고, 이 플랜지부(233a)의 하면측과 나사 구멍의 단차면에 통형의 밀봉 부재(37)의 선단면을 대향시키며, 이 대향 부분에 유리(38)를 충전해도 좋다. 이 경우에는, 유리(38)에 의한 시일면이 통형의 밀봉 부재(37)의 압박 방향에 대해 수직이 되기 때문에, 보다 확실하게 시일하는 것이 가능해진다.
이와 같이 금속 단자에 플랜지부를 형성하여 밀봉하는 경우에는, 상기한 제2 구체예의 급전 단자 구조에 적용하는 것이 특히 바람직하다. 그 이유는, 제2 구체예에 적용한 도 3d의 웨이퍼 유지체(330)와 전술한 도 3c의 웨이퍼 유지체(230)를 비교하여 알 수 있는 바와 같이, 웨이퍼 유지체(330) 쪽이 기체 고정되는 금속 단자(333)의 선단부와 그 플랜지부(333a)와의 이격 거리(L2)를, 웨이퍼 유지체(230)의 경우의 이격 거리(L1)보다 짧게 할 수 있기 때문에, 재질이 상이한 기체와 금속 단자 사이의 열팽창차의 영향을 보다 적게 할 수 있기 때문이다.
다음으로, 본 발명의 제4 구체예의 웨이퍼 유지체에 대해 설명한다. 도 4a에 도시된 바와 같이, 이 본 발명의 제4 구체예의 웨이퍼 유지체(40)는, 금속 단자(43)의 외측에 끼워지는 통형의 밀봉 부재(47)의 상부에 상기 밀봉 부재(47)와 대략 동일 직경의 환형 부재(49)가 설치되어 있다. 그리고, 이들 밀봉 부재(47)와 환형 부재(49) 사이에 유리(48)가 충전되어 있고, 환형 부재(49)와 나사 구멍의 단차부 사이에는 유리가 충전되어 있지 않은 것을 특징으로 하고 있다.
본 발명의 제4 구체예의 웨이퍼 유지체는, 상기한 통형의 밀봉 부재(47), 환형 부재(49) 및 유리(48) 이외에는 기본적으로는 상기한 본 발명의 제1 구체예의 웨이퍼 유지체(10)와 동일한 구조를 갖고 있다. 구체적으로는, 웨이퍼 배치면(41a)을 상면측에 구비한 원판 형상의 예컨대 질화알루미늄제의 기체(41)와, 이 기체(41)의 내부에 매설된 RF 전극(42)과, 기체(41)의 하면측으로부터 삽입된 금속 단자(43)와, 이들 RF 전극(42)과 금속 단자(43)를 서로 전기적으로 도통시키는 접속 단자(44)와, RF 전극(42)보다 하측에 이격되어 매설된 히터 전극(45)을 갖고 있다. 접속 단자(44)는, 기체(41)와 동일 재질로 이루어지는 절두원추 형상의 세라믹스 부재(44a)와, 그 측면을 전면에 걸쳐 덮는 금속층(44b)으로 이루어지고, 그 끝이 가느다란 선단부측 단부면이 RF 전극(42)의 하측에 접촉하고, 그 반대측의 하단부측 단부면이 원판형의 금속 부재(46)를 통해 금속 단자(43)의 상단면에 전기적으로 접속되어 있다.
세라믹스 기판의 나사 구멍의 단차부와 같은 모퉁이부(A)에 유리를 충전한 경우에는, 상기 모퉁이부의 유리에는 응력이 집중되어 깨짐이 발생할 우려가 있으나, 상기한 바와 같이 밀봉 부재와 환형 부재 사이에 유리를 충전함으로써 모퉁이부(A)에 유리를 충전할 필요가 없어지기 때문에, 보다 확실하게 밀봉하는 것이 가능해진다. 이 경우에는, 나사 구멍의 단차부의 모퉁이부(A)를 매끄러운 곡면으로 형성하는 것이 보다 바람직하다. 한편, 도 4b 내지 도 4d의 웨이퍼 유지체(140, 240 및 340)는, 상기한 제3 구체예의 도 3b 내지 도 3d의 웨이퍼 유지체(130, 230 및 330)에 각각 대응하고 있고, 각각 상기한 본 발명의 제3 구체예의 효과에 더하여 이 2분할한 밀봉 부재의 효과를 얻을 수 있다.
이상, 본 발명의 웨이퍼 유지체에 대해 복수의 구체예를 들어 설명하였으나, 본 발명은 이들 구체예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 주지로부터 일탈하지 않는 범위의 여러 가지 양태로 실시 가능하다. 예컨대, 상기한 구체예의 웨이퍼 유지체는, 내부에 매설되어 있는 전극(매설 전극)이, 플라즈마 형성용의 RF 전극 및 히터 전극이었으나, 이들 전극 중 어느 하나를 대신하여 혹은 이들 전극 중 적어도 어느 하나에 더하여 정전 척용 전극이 매설되어 있어도 좋고, 이들 전극 중 적어도 어느 하나에 상기한 급전 단자 구조를 적용해도 좋다.
실시예
본 발명의 효과를 확인하기 위해서, 도 1에 도시된 바와 같은 본 발명의 제1 구체예의 웨이퍼 유지체를 제작하여 운전을 행하였다. 구체적으로는, 먼저 외경 330 ㎜이고 두께가 각각 9 ㎜, 5 ㎜, 및 9 ㎜의 3장의 질화알루미늄(AlN)제의 원판을 준비하였다. 이들 3장 중, 두께 9 ㎜의 1장의 세라믹스 기판에 평균 내경 4 ㎜의 테이퍼형의 관통 구멍을 형성하고, 이 테이퍼각과 동일한 테이퍼각을 갖는 질화알루미늄제의 절두원추체를 준비하였다. 이 절두원추체의 측면에 텅스텐 페이스트를 도포한 후, 소성하여 두께 0.03 ㎜의 금속층을 형성하였다.
이 측면이 메탈라이즈된 절두원추체를 상기한 세라믹스 기판의 관통 구멍에 끼워 넣어 고정하였다. 세라믹스 기판의 표리면에, 각각 RF 전극용 및 히터 전극용의 텅스텐 페이스트의 패터닝층을 스크린 인쇄에 의해 도포한 후, 소성하여 전극을 형성하였다. 이 표리면에 전극이 형성된 세라믹스 기판의 RF 전극측에 전술한 5 ㎜의 세라믹스 기판을 중첩시키고, 반대측의 히터 전극측에는 9 ㎜의 세라믹스 기판을 중첩시켰다. 이 상태에서 핫 프레스하여 3장의 세라믹스 기판을 일체화시켰다.
다음으로, 이 일체화된 기판의 하면측으로부터 절두원추체를 향해 카운터보어를 기계 가공으로 형성하여, 절두원추체의 하단부를 그 측면의 금속층과 함께 노출시켰다. 그리고, 이 노출된 금속층 및 절두원추체의 하단부에 텅스텐의 페이스트를 이용하여 외경 5.0 ㎜, 두께 1 ㎜의 텅스텐제 원판을 접합시켰다. 그리고, 이 카운터보어에 선단부에 나사산이 형성된 텅스텐제의 금속 단자를 나사 결합시키면서 그 선단면을 텅스텐제 원판의 하단면에 접촉시켰다. 한편, 히터 전극은 하면측으로부터 나사 구멍을 뚫어 노출시킨 후, 이 나사 구멍에 텅스텐제의 금속 단자를 비틀어 넣음으로써 접속시켰다.
이와 같이 하여 제작한 웨이퍼 유지체의 하면부에 통형의 지지부를 부착하고, 반도체 제조 장치의 진공 챔버 내에 설치하였다. 또한, 이 통형 지지부의 내측에 도전선을 통해 웨이퍼 유지체의 하면으로부터 돌출되어 있는 금속 단자에 접속하였다. 그리고, 진공 분위기에서 히터 전극용의 도전선에 급전하여 웨이퍼 유지체를 550℃까지 승온시킨 후, 550℃를 유지하면서 RF 전극용의 도전선으로부터 1600 W, 13.56 ㎒의 교류 전압에 의한 ON(60초)/OFF(30초)를 1만회 반복하였다. 그 결과, 과열이나 깨짐 등의 트러블이 발생하지 않고 양호하게 운전할 수 있었다.
10, 20, 30, 40: 웨이퍼 유지체 11, 21, 31, 41: 기체
11a, 21a, 31a, 41a: 웨이퍼 배치면 12, 22, 32, 42: RF 전극
13, 23, 33, 43: 금속 단자 14, 24, 34, 44: 접속 단자
14a, 24a, 34a, 44a: 세라믹스 부재 14b, 24b, 34b, 44b: 금속층
15, 25, 35, 45: 히터 전극 16, 26, 36, 46: 금속 부재
37, 47: 밀봉 부재 38, 48: 유리
49: 환형 부재 130, 230, 330: 웨이퍼 유지체
140, 240, 340: 웨이퍼 유지체 233, 333: 금속 단자
233a, 333a: 플랜지부 A: 모퉁이부

Claims (4)

  1. 웨이퍼 배치면을 상면측에 구비한 원판 형상의 세라믹스제의 기체(基體)와, 상기 기체의 내부에 매설된 전극과, 상기 기체의 하면측으로부터 삽입된 금속 단자와, 이들 전극과 금속 단자를 서로 전기적으로 도통(導通)시키는 접속 단자를 갖는 웨이퍼 유지체로서,
    상기 접속 단자는, 상기 기체와 동일 재질의 세라믹스 부재와, 상기 세라믹스 부재의 표면을 덮는 금속층으로 이루어지고, 상기 금속층의 상단부는 상기 전극에 접속되어 있고, 상기 금속층의 하단부는 상기 금속 단자에 금속 부재를 통해 접속되어 있는 것인 웨이퍼 유지체.
  2. 제1항에 있어서, 상기 금속 단자가 상기 기체 또는 상기 금속 부재에 나사 결합되어 있는 것인 웨이퍼 유지체.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 세라믹스 부재가 절두원추 형상을 갖고 있는 것인 웨이퍼 유지체.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전극이, RF 플라즈마 형성용 전극, 히터 전극, 또는 정전 척용 전극인 것인 웨이퍼 유지체.
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