KR20180110613A - 정전 척 - Google Patents

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유이치 요시이
테츠로 이토야마
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토토 가부시키가이샤
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Abstract

(과제) 처리대상물의 면내의 온도분포의 균일성을 향상시킬 수 있는 정전 척을 제공하는 것을 목적으로 한다.
(해결 수단) 처리대상물이 적재되는 제 1 주면을 갖는 세라믹 유전체 기판과, 세라믹 유전체 기판에 형성된 전극층과, 세라믹 유전체 기판을 지지하는 베이스 플레이트와, 베이스 플레이트와 제 1 주면 사이에 설치된 히터 플레이트를 구비하고, 히터 플레이트는 전류가 흐름으로써 발열하는 제 1 히터 엘리먼트와, 전류가 흐름으로써 발열하는 제 2 히터 엘리먼트를 갖고, 제 1 주면에 대하여 수직인 방향을 따라 보았을 때에, 제 1 히터 엘리먼트의 절곡은 제 2 히터 엘리먼트의 절곡보다 많고, 제 1 히터 엘리먼트는 제 2 히터 엘리먼트의 간극에 위치하는 부분을 갖는 것을 특징으로 하는 정전 척이 제공된다.

Description

정전 척{ELECTROSTATIC CHUCK}
본 발명의 형태는, 일반적으로 정전 척에 관한 것이다.
에칭, CVD(Chemical Vapor Deposition), 스퍼터링, 이온주입, 애싱 등을 행하는 플라즈마 처리 챔버 내에서는, 반도체 웨이퍼나 유리 기판 등의 처리대상물을 흡착 유지하는 수단으로서 정전 척이 사용되고 있다. 정전 척은 내장하는 전극에 정전 흡착용 전력을 인가하고, 규소 웨이퍼 등의 기판을 정전력에 의해 흡착하는 것이다.
최근, 트랜지스터 등의 반도체 소자를 포함하는 IC칩에 있어서 소형화나 처리속도의 향상이 요구되고 있다. 이것에 따라, 웨이퍼 상에 있어서 반도체 소자를 형성할 때에 에칭 등의 가공의 정밀도를 높이는 것이 요구되고 있다. 에칭의 가공 정밀도란 웨이퍼의 가공에 의해서 설계대로의 폭이나 깊이를 갖는 패턴을 형성할 수 있는지 어떤지를 나타낸다. 에칭 등의 가공 정밀도를 높임으로써 반도체 소자를 미세화할 수 있고, 집적 밀도를 높게 할 수 있다. 즉, 가공 정밀도를 높임으로써 칩의 소형화 및 고속도화가 가능해진다.
에칭 등의 가공 정밀도는 가공시의 웨이퍼의 온도에 의존하는 것이 알려져 있다. 그래서, 정전 척을 갖는 기판 처리장치에 있어서는 가공시에 있어서의 웨이퍼의 온도를 안정되게 제어하는 것이 요구된다. 예를 들면, 웨이퍼 면내의 온도분포를 균일하게 하는 성능(온도 균일성)이 요구된다. 또한, 웨이퍼 면내에 있어서 온도에 의도적으로 차를 붙이는 성능(온도 제어성)이 요구된다. 웨이퍼의 온도를 제어하는 방법으로서, 히터(발열체)나 냉각판을 내장하는 정전 척을 사용하는 방법이 알려져 있다(특허문헌 1).
일본 특허공개 2010-40644호 공보
정전 척에 내장되는 히터에는 평면 형상의 패턴이 형성된다. 이것에 의해, 예를 들면 필요에 따른 출력을 실현할 수 있다. 이 패턴은, 예를 들면 히터가 되는 금속박의 일부를 습식 에칭 등에 의해 제거하거나, 히터가 되는 금속박을 세라믹 시트에 인쇄하거나 함으로써 형성된다. 습식 에칭 등을 사용할 경우, 제거되지 않고 남은 금속박이 전압의 인가에 의해 발열하는 히터가 된다. 즉, 정전 척은 발열하는 히터가 설치된 부분과, 히터가 설치되어 있지 않은 부분을 갖는다.
이 때문에, 정전 척에는 히터의 패턴에 따라서 온도 불균일(온도의 요철)이 생긴다. 즉, 히터가 설치된 부분은 온도가 높고, 히터가 설치되어 있지 않은 부분은 온도가 낮다. 정전 척에 의해서 온도가 제어되는 웨이퍼에 있어서도 히터의 패턴에 기인해서 웨이퍼 면내의 온도 불균일이 생기고, 온도분포의 균일성이 저하한다.
또한, 2종류의 히터가 설치되었을 경우, 히터 전체의 두께가 증가하여 웨이퍼의 온도의 응답성(램프레이트)이 저하할 경우가 있다. 바꿔 말하면, 웨이퍼의 온도의 제어에 요하는 시간이 길어져 버릴 경우가 있다.
본 발명은 상기 과제의 인식에 의거하여 이루어진 것으로서, 처리대상물의 면내의 온도분포의 균일성을 향상시킬 수 있는 정전 척을 제공하는 것을 목적으로 한다.
제 1 발명은, 처리대상물이 적재되는 제 1 주면을 갖는 세라믹 유전체 기판과, 상기 세라믹 유전체 기판에 형성된 전극층과, 상기 세라믹 유전체 기판을 지지하는 베이스 플레이트와, 상기 베이스 플레이트와 상기 제 1 주면 사이에 설치된 히터 플레이트를 구비하고, 상기 히터 플레이트는 전류가 흐름으로써 발열하는 제 1 히터 엘리먼트와, 전류가 흐름으로써 발열하는 제 2 히터 엘리먼트를 갖고, 상기 제 1 주면에 대하여 수직인 방향을 따라 보았을 때에, 상기 제 1 히터 엘리먼트의 절곡은 상기 제 2 히터 엘리먼트의 절곡보다 많고, 상기 제 1 히터 엘리먼트는 상기 제 2 히터 엘리먼트의 간극에 위치하는 부분을 갖는 것을 특징으로 하는 정전 척이다.
이 정전 척에 의하면, 제 2 히터 엘리먼트의 패턴에 기인해서 생기는 처리대상물의 면내의 온도 불균일(온도의 요철)을 제 1 히터 엘리먼트에 의해 억제할 수 있다. 따라서, 처리대상물의 면내의 온도분포의 균일성을 향상시킬 수 있다.
제 2 발명은 제 1 발명에 있어서, 상기 히터 플레이트는 복수의 제 1 히터 영역과 복수의 제 2 히터 영역을 갖고, 상기 제 1 히터 엘리먼트는 상기 복수의 제 1 히터 영역에 있어서 서로 독립해서 형성된 복수의 제 1 히터 전극을 갖고, 상기 제 2 히터 엘리먼트는 상기 복수의 제 2 히터 영역에 있어서 서로 독립해서 형성된 복수의 제 2 히터 전극을 갖고, 상기 제 1 히터 영역의 수는 상기 제 2 히터 영역의 수보다 큰 것을 특징으로 하는 정전 척이다.
이 정전 척에 의하면, 제 1 히터 전극 및 제 2 히터 전극이 복수의 영역에 있어서 서로 독립하여 있기 때문에, 처리대상물의 면내의 온도를 영역마다 독립하여 제어할 수 있다. 또한, 제 1 히터 전극이 형성되는 영역이 많음으로써 제 1 히터 전극에 의한 온도의 미조정이 가능해진다. 따라서, 처리대상물의 면내의 온도분포의 균일성을 향상시킬 수 있다.
제 3 발명은 제 2 발명에 있어서, 상기 제 1 히터 전극의 전기저항은 상기 제 2 히터 전극의 전기저항보다 높은 것을 특징으로 하는 정전 척이다.
이 정전 척에 의하면, 제 1 히터 전극의 전기저항이 비교적 높음으로써 제 1 히터 전극의 출력을 제 2 히터 전극의 출력보다 낮게 할 수 있다. 제 2 히터 전극의 패턴에 기인하는 처리대상물의 면내의 온도 불균일을 제 1 히터 전극에 의해 억제할 수 있다. 따라서, 처리대상물의 면내의 온도분포의 균일성을 향상시킬 수 있다.
제 4 발명은 제 1∼제 3 중 어느 하나의 발명에 있어서, 상기 제 2 히터 엘리먼트는 상기 제 2 히터 엘리먼트에 전력을 공급하는 도전체가 접속된 접속 영역을 갖고, 상기 제 1 주면에 대하여 수직인 방향을 따라 보았을 때에 상기 제 1 히터 엘리먼트의 적어도 일부는 상기 접속 영역과 겹치는 것을 특징으로 하는 정전 척이다.
이 정전 척에 의하면, 제 2 히터 엘리먼트의 접속 영역에 기인해서 생기는 처리대상물의 면내의 온도 불균일을 제 1 히터 엘리먼트로 억제할 수 있다. 따라서, 처리대상물의 면내의 온도분포의 균일성을 향상시킬 수 있다.
제 5 발명은 제 2 또는 제 3 발명에 있어서, 상기 히터 플레이트는 도전성을 갖고 상기 제 1 히터 엘리먼트 및 상기 제 2 히터 엘리먼트 중 적어도 어느 하나와 전기적으로 접속된 바이패스층을 더 갖는 것을 특징으로 하는 정전 척이다.
이 정전 척에 의하면, 바이패스층을 통해서 히터 엘리먼트에 외부로부터 전력을 공급할 수 있다. 또한, 히터 엘리먼트에 전력을 공급하는 단자의 배치의 자유도를 높게 할 수 있다. 이것에 의해, 예를 들면 온도의 특이점이 되기 쉬운 단자를 분산하여 배치할 수 있고, 특이점의 주위에서 열이 확산하기 쉬워진다. 따라서, 처리대상물의 면내의 온도분포의 균일성을 더욱 향상시킬 수 있다.
제 6 발명은 제 5 발명에 있어서, 상기 바이패스층은 상기 제 1 히터 엘리먼트 및 상기 제 2 히터 엘리먼트의 양쪽과 전기적으로 접속된 것을 특징으로 하는 정전 척이다.
이 정전 척에 의하면, 제 1 히터 엘리먼트에의 전력공급 및 제 2 히터 엘리먼트에의 전력공급에 공통인 바이패스층을 사용할 수 있다. 이것에 의해, 히터 플레이트의 층수의 증대를 억제할 수 있고, 히터 플레이트의 열용량을 작게 할 수 있다. 따라서, 온도의 응답성(램프레이트)을 향상시킬 수 있다.
제 7 발명은 제 5 또는 제 6 발명에 있어서, 상기 바이패스층은 복수의 바이패스부를 갖고, 상기 제 1 히터 엘리먼트와 전기적으로 접속된 상기 바이패스부의 수는 상기 제 1 히터 영역의 수의 2배 이하인 것을 특징으로 하는 정전 척이다.
이 정전 척에 의하면, 제 1 히터 엘리먼트와 전기적으로 접속된 바이패스부의 수를 제 1 히터 영역의 수의 2배 이하로 억제함으로써 복수의 바이패스부에 접속되는 단자의 수를 줄일 수 있다. 이것에 의해, 온도의 특이점에 의한 처리대상물의 면내의 온도 불균일을 억제할 수 있다.
제 8 발명은 제 2, 제 3, 제 5∼제 7 중 어느 하나의 발명에 있어서, 상기 복수의 상기 제 1 히터 영역 중 어느 하나에는 상기 제 1 히터 전극이 형성되지 않는 것을 특징으로 하는 정전 척이다.
이 정전 척에 의하면, 제 1 히터 전극이 형성되지 않는 영역에 있어서 히터 플레이트의 두께를 얇게 할 수 있다. 히터 플레이트의 열용량을 작게 할 수 있다. 따라서, 온도의 응답성(램프레이트)을 향상시킬 수 있다.
제 9 발명은 제 2, 제 3, 제 5∼제 7 중 어느 하나의 발명에 있어서, 상기 복수의 상기 제 1 히터 영역 중 어느 하나에는 상기 제 1 히터 전극이 형성되지 않고, 상기 히터 플레이트는 상기 제 1 히터 전극이 형성되지 않는 상기 제 1 히터 영역에 설치된 도전부를 갖고, 상기 도전부는 외부로부터 급전되지 않는 것을 특징으로 하는 정전 척이다.
이 정전 척에 의하면, 제 1 히터 전극이 형성되지 않는 영역에 도전부가 설치됨으로써 히터 플레이트의 요철을 개선하고, 처리대상물의 면내의 온도분포의 균일성을 향상시킬 수 있다.
제 10 발명은 제 1∼제 9 중 어느 하나의 발명에 있어서, 상기 히터 플레이트는 전류가 흐름으로써 발열하는 제 3 히터 엘리먼트를 더 갖고, 상기 제 3 히터 엘리먼트는 상기 제 1 히터 엘리먼트가 설치된 층 및 상기 제 2 히터 엘리먼트가 설치된 층과는 다른 층에 설치되고, 상기 제 1 주면에 대하여 수직인 방향을 따라 보았을 때에 상기 제 3 히터 엘리먼트의 절곡은 상기 제 2 히터 엘리먼트의 절곡보다 많고, 상기 제 3 히터 엘리먼트는 상기 제 2 히터 엘리먼트의 간극에 위치하는 부분을 갖는 것을 특징으로 하는 정전 척이다.
이 정전 척에 의하면, 제 1 및 제 2 히터 엘리먼트의 패턴에 기인해서 생기는 처리대상물의 면내의 온도 불균일을 제 3 히터 엘리먼트에 의해 억제할 수 있다. 따라서, 처리대상물의 면내의 온도분포의 균일성을 더욱 향상시킬 수 있다.
제 11 발명은 제 1∼제 10 중 어느 하나의 발명에 있어서, 상기 제 1 히터 엘리먼트는 상기 제 1 주면과 상기 제 2 히터 엘리먼트 사이에 설치된 것을 특징으로 하는 정전 척이다.
이 정전 척에 의하면, 제 1 히터 엘리먼트와 처리대상물 사이의 거리는 제 2 히터 엘리먼트와 처리대상물 사이의 거리보다 짧다. 제 1 히터 엘리먼트가 처리대상물에 비교적 가까움으로써 제 1 히터 엘리먼트에 의해서 처리대상물의 온도를 제어하기 쉬워진다. 즉, 제 2 히터 엘리먼트의 패턴에 기인해서 생기는 처리대상물의 면내의 온도 불균일을 제 1 히터 엘리먼트에 의해서 억제하기 쉬워진다. 따라서, 처리대상물의 면내의 온도분포의 균일성을 향상시킬 수 있다.
제 12 발명은 제 1∼제 11 중 어느 하나의 발명에 있어서, 상기 히터 플레이트는 제 1 지지판 및 제 2 지지판 중 적어도 어느 하나를 더 갖고, 상기 제 1 지지판은 상기 제 1 히터 엘리먼트 및 상기 제 2 히터 엘리먼트의 위에 설치되고, 상기 제 2 지지판은 상기 제 1 히터 엘리먼트 및 상기 제 2 히터 엘리먼트의 아래에 설치되며, 상기 제 1 지지판의 열전도율은 상기 제 1 히터 엘리먼트의 열전도율보다 높고, 상기 제 2 히터 엘리먼트의 열전도율보다 높으며, 상기 제 2 지지판의 열전도율은 상기 제 1 히터 엘리먼트의 열전도율보다 높고, 상기 제 2 히터 엘리먼트의 열전도율보다 높은 것을 특징으로 하는 정전 척이다.
이 정전 척에 의하면, 히터 플레이트가 제 1 지지판을 가질 경우, 제 1 및 제 2 히터 엘리먼트의 패턴에 기인해서 생기는 처리대상물의 면내의 온도 불균일을 개선할 수 있다. 히터 플레이트가 제 2 지지판을 가질 경우, 베이스 플레이트의 면내의 온도 불균일이 히터 플레이트의 온도에 주는 영향을 개선할 수 있다. 또한, 제 1 및 제 2 지지판에 의해 히터 플레이트의 휨을 저감할 수 있다.
제 13 발명은 제 12 발명에 있어서, 상기 제 1 지지판 및 상기 제 2 지지판 중 적어도 어느 하나는, 깊이가 서로 다른 복수 종류의 오목부를 갖는 것을 특징으로 하는 정전 척이다.
이 정전 척에 의하면, 복수 종류의 요철의 패턴을 조정함으로써 처리대상물의 면내의 온도분포를 조정할 수 있다. 이것에 의해, 처리대상물(W)의 면내의 온도 불균일을 개선하고, 면내의 온도분포의 균일성을 향상시킬 수 있다.
제 14 발명은 제 1∼제 13 중 어느 하나의 발명에 있어서, 상기 제 1 히터 엘리먼트는 상기 제 1 히터 엘리먼트에 전력을 공급하는 도전체가 접속된 제 1 접속부를 갖고, 상기 제 2 히터 엘리먼트는 상기 제 2 히터 엘리먼트에 전력을 공급하는 도전체가 접속된 제 2 접속부를 갖고, 상기 제 1 접속부의 폭은 상기 제 2 접속부의 폭보다 좁은 것을 특징으로 하는 정전 척이다.
이 정전 척에 의하면, 제 1 접속부의 폭이 좁음으로써 제 1 접속부에 의해 생기는 온도분포의 불균일을 억제할 수 있다.
제 15 발명은 제 1∼제 14 중 어느 하나의 발명에 있어서, 상기 히터 플레이트로부터 상기 베이스 플레이트를 향해서 설치되고 상기 히터 플레이트에 전력을 공급하는 급전단자를 더 구비하고, 상기 급전단자는 외부로부터 전력을 공급하는 소켓과 접속되는 접속 부재와, 상기 접속 부재보다 가는 도선부와, 상기 도선부와 접속된 지지부와, 상기 지지부와 접속되고 상기 제 1 히터 엘리먼트 및 상기 제 2 히터 엘리먼트 중 적어도 어느 하나와 접합된 접합부를 갖고, 상기 전력을 상기 제 1 히터 엘리먼트 및 상기 제 2 히터 엘리먼트 중 적어도 어느 하나에 공급하는 것을 특징으로 하는 정전 척이다.
이 정전 척에 의하면, 제 1 히터 엘리먼트 및 제 2 히터 엘리먼트 중 적어도 어느 하나와 급전단자의 접촉부에 있어서의 저항을, 접합부에 의해서 낮게 할 수 있다. 이것에 의해, 이상발열을 억제할 수 있고, 처리대상물의 면내의 온도분포의 균일성을 향상시킬 수 있다. 또한, 접속 부재가 도선부보다 굵기 때문에 접속 부재는 비교적 큰 전류를 히터 엘리먼트에 공급할 수 있다. 또한, 도선부가 접속 부재보다 가늘기 때문에, 도선부는 접속 부재보다 변형하기 쉬워 접속 부재의 위치를 접합부의 중심으로부터 어긋나게 할 수 있다. 이것에 의해, 히터 플레이트와는 다른 부재(예를 들면, 베이스 플레이트)에 급전단자를 고정할 수 있다. 지지부가, 예를 들면 용접, 레이저광을 이용한 접합, 납땜(soldering), 경납땜(brazing) 등에 의해 도선부 및 접합부와 접합될 경우에는, 급전단자에 걸리는 응력을 완화하면서 제 1 히터 엘리먼트 및 제 2 히터 엘리먼트 중 적어도 어느 하나에 대하여 보다 넓은 접촉 면적을 확보할 수 있다. 또한, 지지부가, 예를 들면 용접, 레이저광을 이용한 접합, 납땜, 경납땜 등에 의해 도선부 및 접합부와 접합될 경우에는, 히터 엘리먼트와 대략 같은 두께의 접합부를 설치할 수 있다.
제 16 발명은 제 1∼제 14 중 어느 하나의 발명에 있어서, 상기 베이스 플레이트에 설치되고 상기 히터 플레이트에 전력을 공급하는 급전단자를 더 구비하고, 상기 급전단자는 외부로부터 전력을 공급하는 소켓과 접속되는 급전부와, 상기 급전부와 접속되고 상기 제 1 히터 엘리먼트 및 상기 제 2 히터 엘리먼트 중 적어도 어느 하나에 압박된 단자부를 갖는 것을 특징으로 하는 정전 척이다.
이 정전 척에 의하면, 급전단자를 용접 등으로 접합할 경우에 비교하여 급전을 위해서 형성되는 구멍의 지름을 작게 할 수 있다. 급전단자를 작게 할 수 있기 때문에 급전단자의 주변이 온도의 특이점이 되는 것을 억제할 수 있다. 이것에 의해, 처리대상물의 면내의 온도분포의 균일성을 향상시킬 수 있다.
제 17 발명은 제 1∼제 14 중 어느 하나의 발명에 있어서, 상기 베이스 플레이트에 설치되고 상기 히터 플레이트에 전력을 공급하는 제 1 급전단자와, 상기 히터 플레이트로부터 상기 베이스 플레이트를 향해서 설치되고 상기 히터 플레이트에 전력을 공급하는 제 2 급전단자를 더 구비하고, 상기 제 1 급전단자는 외부로부터 전력을 공급하는 소켓과 접속되는 급전부와, 상기 급전부와 접속되고 상기 제 1 히터 엘리먼트에 압박된 단자부를 갖고, 전력을 상기 제 1 히터 엘리먼트에 공급하고, 상기 제 2 급전단자는 외부로부터 전력을 공급하는 소켓과 접속되는 접속 부재와, 상기 접속 부재보다 가는 도선부와, 상기 도선부와 접속된 지지부와, 상기 지지부와 접속되고 상기 제 2 히터 엘리먼트와 접합된 접합부를 갖고, 전력을 상기 제 2 히터 엘리먼트에 공급하는 것을 특징으로 하는 정전 척이다.
이 정전 척에 의하면, 전력을 제 1 히터 엘리먼트에 공급하는 제 1 급전단자에 있어서는 급전단자를 용접 등으로 접합할 경우에 비하여 급전을 위해서 형성되는 구멍의 지름을 작게 할 수 있다. 급전단자를 작게 할 수 있기 때문에 급전단자의 주변이 온도의 특이점이 되는 것을 억제할 수 있다. 이것에 의해, 처리대상물의 면내의 온도분포의 균일성을 향상시킬 수 있다. 한편, 전력을 상기 제 2 히터 엘리먼트에 공급하는 제 2 급전단자에 있어서는 제 2 히터 엘리먼트와, 급전단자의 접촉부에 있어서의 저항을 접합부에 의해 낮게 할 수 있다. 이것에 의해, 이상발열을 억제할 수 있고, 처리대상물의 면내의 온도분포의 균일성을 향상시킬 수 있다. 또한, 접속 부재가 도선부보다 굵기 때문에 접속 부재는 비교적 큰 전류를 히터 엘리먼트에 공급할 수 있다. 또한, 도선부가 접속 부재보다 가늘기 때문에, 도선부는 접속 부재보다 변형하기 쉬워 접속 부재의 위치를 접합부의 중심으로부터 어긋나게 할 수 있다. 이것에 의해, 히터 플레이트와는 다른 부재(예를 들면, 베이스 플레이트)에 급전단자를 고정할 수 있다. 지지부가, 예를 들면 용접, 레이저광을 이용한 접합, 납땜, 경납땜 등에 의해 도선부 및 접합부와 접합될 경우에는 급전단자에 걸리는 응력을 완화하면서 제 2 히터 엘리먼트에 대하여 보다 넓은 접촉 면적을 확보할 수 있다. 또한 지지부가, 예를 들면 용접, 레이저광을 이용한 접합, 납땜, 경납땜 등에 의해 도선부 및 접합부와 접합될 경우에는 히터 엘리먼트 및 바이패스층과 대략 같은 두께의 접합부를 설치할 수 있다.
제 18 발명은 제 5∼제 7 중 어느 하나의 발명에 있어서, 상기 히터 플레이트로부터 상기 베이스 플레이트를 향해서 설치되고 상기 히터 플레이트에 전력을 공급하는 급전단자를 더 구비하고, 상기 급전단자는 외부로부터 전력을 공급하는 소켓과 접속되는 접속 부재와, 상기 접속 부재보다 가는 도선부와, 상기 도선부와 접속된 지지부와, 상기 지지부와 접속되고 상기 바이패스층과 접합된 접합부를 갖고, 상기 바이패스층을 통해서 상기 전력을 상기 제 1 히터 엘리먼트 및 상기 제 2 히터 엘리먼트 중 적어도 어느 하나에 공급하는 것을 특징으로 하는 정전 척이다.
이 정전 척에 의하면, 바이패스층과 급전단자의 접촉부에 있어서의 저항을, 접합부에 의해 낮게 할 수 있다. 이것에 의해, 이상발열을 억제할 수 있고, 처리대상물의 면내의 온도분포의 균일성을 향상시킬 수 있다. 또한, 접속 부재가 도선부보다 굵기 때문에 접속 부재는 비교적 큰 전류를 히터 엘리먼트에 공급할 수 있다. 또한, 도선부가 접속 부재보다 가늘기 때문에, 도선부는 접속 부재보다 변형하기 쉬워 접속 부재의 위치를 접합부의 중심으로부터 어긋나게 할 수 있다. 이것에 의해, 히터 플레이트와는 다른 부재(예를 들면, 베이스 플레이트)에 급전단자를 고정할 수 있다. 지지부가, 예를 들면 용접, 레이저광을 이용한 접합, 납땜, 경납땜 등에 의해 도선부 및 접합부와 접합될 경우에는, 급전단자에 걸리는 응력을 완화하면서 바이패스층에 대하여 보다 넓은 접촉 면적을 확보할 수 있다. 또한 지지부가, 예를 들면 용접, 레이저광을 이용한 접합, 납땜, 경납땜 등에 의해 도선부 및 접합부와 접합될 경우에는, 히터 엘리먼트 및 바이패스층과 대략 같은 두께의 접합부를 설치할 수 있다.
제 19 발명은 제 5∼제 7 중 어느 하나의 발명에 있어서, 상기 베이스 플레이트에 설치되고 상기 히터 플레이트에 전력을 공급하는 급전단자를 더 구비하고, 상기 급전단자는 외부로부터 전력을 공급하는 소켓과 접속되는 급전부와, 상기 급전부와 접속되고 상기 바이패스층에 압박된 단자부를 갖는 것을 특징으로 하는 정전 척이다.
이 정전 척에 의하면, 급전단자를 용접 등으로 접합할 경우에 비하여 급전을 위해서 형성되는 구멍의 지름을 작게 할 수 있다. 급전단자를 작게 할 수 있기 때문에 급전단자의 주변이 온도의 특이점이 되는 것을 억제할 수 있다. 이것에 의해, 처리대상물의 면내의 온도분포의 균일성을 향상시킬 수 있다.
제 20 발명은 제 5∼제 7 중 어느 하나의 발명에 있어서, 상기 베이스 플레이트에 설치되고 상기 히터 플레이트에 전력을 공급하는 제 1 급전단자와, 상기 히터 플레이트로부터 상기 베이스 플레이트를 향해서 설치되고 상기 히터 플레이트에 전력을 공급하는 제 2 급전단자를 더 구비하고, 상기 제 1 급전단자는 외부로부터 전력을 공급하는 소켓과 접속되는 급전부와, 상기 급전부와 접속되고 상기 바이패스층에 압박된 단자부를 갖고, 전력을 상기 제 1 히터 엘리먼트에 공급하고, 상기 제 2 급전단자는 외부로부터 전력을 공급하는 소켓과 접속되는 접속 부재와, 상기 접속 부재보다 가는 도선부와, 상기 도선부와 접속된 지지부와, 상기 지지부와 접속되고 상기 바이패스층과 접합된 접합부를 갖고, 상기 바이패스층을 통해서 전력을 상기 제 2 히터 엘리먼트에 공급하는 것을 특징으로 하는 정전 척이다.
이 정전 척에 의하면, 전력을 제 1 히터 엘리먼트에 공급하는 제 1 급전단자에 있어서는, 급전단자를 용접 등으로 접합할 경우에 비하여 급전을 위해서 형성되는 구멍의 지름을 작게 할 수 있다. 급전단자를 작게 할 수 있기 때문에 급전단자의 주변이 온도의 특이점이 되는 것을 억제할 수 있다. 이것에 의해, 처리대상물의 면내의 온도분포의 균일성을 향상시킬 수 있다. 한편, 전력을 상기 제 2 히터 엘리먼트에 공급하는 제 2 급전단자에 있어서는 바이패스층과 급전단자의 접촉부에 있어서의 저항을, 접합부에 의해 낮게 할 수 있다. 이것에 의해, 이상발열을 억제할 수 있고, 처리대상물의 면내의 온도분포의 균일성을 향상시킬 수 있다. 또한, 접속 부재가 도선부보다 굵기 때문에, 접속 부재는 비교적 큰 전류를 히터 엘리먼트에 공급할 수 있다. 또한, 도선부가 접속 부재보다 가늘기 때문에, 도선부는 접속 부재보다 변형하기 쉬워 접속 부재의 위치를 접합부의 중심으로부터 어긋나게 할 수 있다. 이것에 의해, 히터 플레이트와는 다른 부재(예를 들면, 베이스 플레이트)에 급전단자를 고정할 수 있다. 지지부가, 예를 들면 용접, 레이저광을 이용한 접합, 납땜, 경납땜 등에 의해 도선부 및 접합부와 접합될 경우에는, 급전단자에 걸리는 응력을 완화하면서 바이패스층에 대하여 보다 넓은 접촉 면적을 확보할 수 있다. 또한 지지부가, 예를 들면 용접, 레이저광을 이용한 접합, 납땜, 경납땜 등에 의해 도선부 및 접합부와 접합될 경우에는, 히터 엘리먼트 및 바이패스층과 대략 같은 두께의 접합부를 설치할 수 있다.
(발명의 효과)
본 발명의 형태에 의하면, 처리대상물의 면내의 온도분포의 균일성을 향상시킬 수 있는 정전 척이 제공된다.
도 1은 본 실시형태에 따른 정전 척을 예시하는 모식적 사시도이다.
도 2(a) 및 도 2(b)는 본 실시형태에 따른 정전 척을 예시하는 모식적 단면도이다.
도 3은 본 실시형태에 따른 히터 플레이트를 예시하는 모식적 사시도이다.
도 4(a) 및 도 4(b)는 본 실시형태에 따른 히터 플레이트를 예시하는 모식적 사시도이다.
도 5는 본 실시형태에 따른 히터 플레이트를 예시하는 모식적 분해도이다.
도 6은 본 실시형태에 따른 히터 플레이트의 변형예를 예시하는 모식적 분해도이다.
도 7(a) 및 도 7(b)는 본 실시형태에 따른 히터 플레이트를 예시하는 모식적 평면도이다.
도 8(a)∼도 8(c)는 계산에 사용한 모델을 예시하는 모식도이다.
도 9(a)∼도 9(c)는 계산에 사용한 모델을 예시하는 모식도이다.
도 10은 처리대상물의 온도분포의 계산 결과를 나타내는 그래프도이다.
도 11(a) 및 도 11(b)는 본 실시형태에 따른 제조 방법의 일례를 예시하는 모식적 단면도이다.
도 12는 본 실시형태에 따른 제조 방법의 다른 일례를 예시하는 모식적 단면도이다.
도 13은 본 실시형태에 따른 정전 척을 예시하는 모식적 분해도이다.
도 14(a) 및 도 14(b)는 본 실시형태에 따른 히터 플레이트를 예시하는 모식적 평면도이다.
도 15(a) 및 도 15(b)는 본 실시형태에 따른 히터 플레이트의 일부의 모식적 확대도이다.
도 16(a)∼도 16(c)는 본 실시형태에 따른 제 2 히터 엘리먼트를 예시하는 모식적 평면도이다.
도 17(a)∼도 17(c)는 본 실시형태에 따른 제 1 히터 엘리먼트를 예시하는 모식적 평면도이다.
도 18(a)∼도 18(f)는 본 실시형태에 따른 히터 엘리먼트를 설명하는 모식적 평면도이다.
도 19(a) 및 도 19(b)는 본 실시형태에 따른 바이패스층을 예시하는 모식적 평면도이다.
도 20은 본 실시형태에 따른 히터 플레이트를 예시하는 모식적 분해도이다.
도 21은 본 실시형태에 따른 히터 플레이트를 예시하는 모식적 분해도이다.
도 22는 본 실시형태에 따른 히터 플레이트를 예시하는 모식적 분해도이다.
도 23은 본 실시형태에 따른 히터 플레이트를 예시하는 모식적 분해도이다.
도 24는 본 실시형태에 따른 히터 플레이트를 예시하는 모식적 분해도이다.
도 25는 본 실시형태에 따른 히터 플레이트를 예시하는 모식적 분해도이다.
도 26(a) 및 도 26(b)는 본 실시형태에 따른 히터 플레이트를 예시하는 모식도이다.
도 27은 본 실시형태의 히터 플레이트의 변형예를 예시하는 모식적 분해도이다.
도 28은 본 실시형태의 히터 플레이트를 예시하는 모식적 평면도이다.
도 29(a) 및 도 29(b)는 본 실시형태의 급전단자의 구체예를 나타내는 모식적 평면도이다.
도 30은 본 실시형태의 급전단자의 변형예를 나타내는 모식적 단면도이다.
도 31은 실시형태에 따른 웨이퍼 처리장치를 예시하는 모식적 단면도이다.
도 32는 실시형태에 따른 웨이퍼 처리장치의 변형예를 예시하는 모식적 단면도이다.
도 33은 실시형태에 따른 웨이퍼 처리장치의 변형예를 예시하는 모식적 단면도이다.
이하, 본 발명의 실시형태에 대해서 도면을 참조하면서 설명한다. 또한, 각 도면 중, 같은 구성요소에는 동일한 부호를 붙여서 상세한 설명은 적당하게 생략한다.
도 1은 본 실시형태에 따른 정전 척을 예시하는 모식적 사시도이다.
도 2(a) 및 도 2(b)는 본 실시형태에 따른 정전 척을 예시하는 모식적 단면도이다.
도 1에서는 설명의 편의상, 정전 척의 일부에 있어서 단면도를 나타내고 있다. 도 2(a)는, 예를 들면 도 1에 나타낸 절단면 A1-A1에 있어서의 모식적 단면도이다. 도 2(b)는 도 2(a)에 나타낸 영역 B1의 모식적 확대도이다.
본 실시형태에 따른 정전 척(10)은 세라믹 유전체 기판(100)과, 히터 플레이트(200)와, 베이스 플레이트(300)를 구비한다.
이 예에서는, 세라믹 유전체 기판(100)은 베이스 플레이트(300)와 떨어진 위치에 설치되어 있다. 세라믹 유전체 기판(100)은, 예를 들면 다결정 세라믹 소결체에 의한 평판 형상의 기재이며, 반도체 웨이퍼 등의 처리대상물(W)을 적재하는 제 1 주면(101)과, 제 1 주면(101)과는 반대측의 제 2 주면(102)을 갖는다.
여기에서, 본 실시형태의 설명에 있어서는 제 1 주면(101)과 제 2 주면(102)을 연결하는 방향을 Z방향으로 한다. Z방향은 제 1 주면(101)에 대하여 수직이다. Z방향과 직교하는 방향의 하나를 X방향, Z방향 및 X방향에 직교하는 방향을 Y방향으로 하기로 한다. 본원 명세서에 있어서, 「면내」라는 것은, 예를 들면 X-Y 평면 내이다.
세라믹 유전체 기판(100)에 포함되는 결정의 재료로서는, 예를 들면 Al2O3, Y2O3 및 YAG 등을 들 수 있다. 이러한 재료를 사용함으로써 세라믹 유전체 기판(100)에 있어서의 적외선 투과성, 절연 내성 및 플라즈마 내구성을 높일 수 있다.
세라믹 유전체 기판(100)의 내부에는 전극층(111)이 형성되어 있다. 전극층(111)은 제 1 주면(101)과 제 2 주면(102) 사이에 개재되어 있다. 즉, 전극층(111)은 세라믹 유전체 기판(100) 속에 삽입되도록 형성되어 있다. 전극층(111)은 세라믹 유전체 기판(100)에 일체 소결되어 있다.
또한, 전극층(111)은 제 1 주면(101)과 제 2 주면(102) 사이에 개재되어 있는 것에 한정되지 않고, 제 2 주면(102)에 부설되어 있어도 된다.
정전 척(10)은 전극층(111)에 흡착 유지용 전압을 인가함으로써 전극층(111)의 제 1 주면(101)측에 전하를 발생시키고, 정전력에 의해서 처리대상물(W)을 흡착 유지한다.
전극층(111)은 제 1 주면(101) 및 제 2 주면(102)을 따라서 형성되어 있다. 전극층(111)은 처리대상물(W)을 흡착 유지하기 위한 흡착 전극이다. 전극층(111)은 단극형이라도 쌍극형이라도 좋다. 또한, 전극층(111)은 3극형이나 그 밖의 다극형이라도 된다. 전극층(111)의 수나 전극층(111)의 배치는 적절하게 선택된다.
세라믹 유전체 기판(100)은 전극층(111)과 제 1 주면(101) 사이의 제 1 유전층(107)과, 전극층(111)과 제 2 주면(102) 사이의 제 2 유전층(109)을 갖는다. 세라믹 유전체 기판(100) 중 적어도 제 1 유전층(107)에 있어서의 적외선 분광 투과율은 20% 이상인 것이 바람직하다. 본 실시형태에 있어서 적외선 분광 투과율은 두께 1㎜ 환산에 의한 값이다.
세라믹 유전체 기판(100) 중 안 적어도 제 1 유전층(107)에 있어서의 적외선 분광 투과율이 20% 이상임으로써 제 1 주면(101)에 처리대상물(W)을 적재한 상태에서 히터 플레이트(200)로부터 방출되는 적외선이 세라믹 유전체 기판(100)을 효율적으로 투과할 수 있다. 따라서, 처리대상물(W)에 열이 축적하기 어려워져 처리대상물(W)의 온도의 제어성이 높아진다.
예를 들면, 플라즈마 처리를 행하는 챔버 내에서 정전 척(10)이 사용될 경우, 플라즈마 파워의 증가에 따라 처리대상물(W)의 온도는 상승하기 쉬워진다. 본 실시형태의 정전 척(10)에서는, 플라즈마 파워에 의해 처리대상물(W)에 전해진 열이 세라믹 유전체 기판(100)에 효율적으로 전해진다. 또한, 히터 플레이트(200)에 의해 세라믹 유전체 기판(100)에 전해진 열이 처리대상물(W)에 효율적으로 전해진다. 따라서, 처리대상물(W)을 효율적으로 전열해서 소망의 온도로 유지하기 쉬워진다.
본 실시형태에 따른 정전 척(10)에서는 제 1 유전층(107)에 추가해, 제 2 유전층(109)에 있어서의 적외선 분광 투과율도 20% 이상인 것이 바람직하다. 제 1 유전층(107) 및 제 2 유전층(109)의 적외선 분광 투과율이 20% 이상임으로써 히터 플레이트(200)로부터 방출되는 적외선이 더욱 효율적으로 세라믹 유전체 기판(100)을 투과하게 되고, 처리대상물(W)의 온도 제어성을 높일 수 있다.
베이스 플레이트(300)는 세라믹 유전체 기판(100)의 제 2 주면(102)측에 설치되고, 히터 플레이트(200)를 개재해서 세라믹 유전체 기판(100)을 지지한다. 베이스 플레이트(300)에는 연통로(301)가 형성되어 있다. 즉, 연통로(301)는 베이스 플레이트(300)의 내부에 형성되어 있다. 베이스 플레이트(300)의 재료로서는, 예를 들면 알루미늄을 들 수 있다.
베이스 플레이트(300)는 세라믹 유전체 기판(100)의 온도 조정을 행하는 역할을 한다. 예를 들면, 세라믹 유전체 기판(100)을 냉각할 경우에는 연통로(301)에 냉각 매체를 유입하고, 연통로(301)를 통과시켜, 연통로(301)로부터 냉각 매체를 유출시킨다. 이것에 의해, 냉각 매체에 의해 베이스 플레이트(300)의 열을 흡수하여, 그 위에 부착된 세라믹 유전체 기판(100)을 냉각할 수 있다.
한편, 세라믹 유전체 기판(100)을 가열할 경우에는 연통로(301) 내에 가열 매체를 넣는 것도 가능하다. 또는, 베이스 플레이트(300)에 도시하지 않은 히터를 내장시키는 것도 가능하다. 이와 같이, 베이스 플레이트(300)에 의해 세라믹 유전체 기판(100)의 온도가 조정되면, 정전 척(10)으로 흡착 유지되는 처리대상물(W)의 온도를 용이하게 조정할 수 있다.
또한, 세라믹 유전체 기판(100)의 제 1 주면(101)측에는, 필요에 따라서 볼록부(113)가 형성되어 있다. 서로 이웃하는 볼록부(113)의 사이에는 홈(115)이 형성되어 있다. 홈(115)은 서로 연통하고 있다. 정전 척(10)에 탑재된 처리대상물(W)의 이면과 홈(115) 사이에는 공간이 형성된다.
홈(115)에는 베이스 플레이트(300) 및 세라믹 유전체 기판(100)을 관통하는 도입로(321)가 접속되어 있다. 처리대상물(W)을 흡착 유지한 상태에서 도입로(321)로부터 헬륨(He) 등의 전달 가스를 도입하면, 처리대상물(W)과 홈(115) 사이에 형성된 공간에 전달 가스가 흘러 처리대상물(W)을 전달 가스에 의해 직접 가열 또는 냉각할 수 있게 된다.
히터 플레이트(200)는 제 1 주면(101)과 베이스 플레이트(300) 사이에 설치된다. 히터 플레이트(200)는 히터용 전류가 흐름으로써 발열하고, 히터 플레이트(200)가 발열하지 않을 경우와 비교해서 처리대상물(W)의 온도를 높일 수 있다. 이 예에 있어서는, 히터 플레이트(200)는 세라믹 유전체 기판(100)과 별체이며, 세라믹 유전체 기판(100)과 베이스 플레이트(300) 사이에 설치되어 있다.
베이스 플레이트(300)와 히터 플레이트(200) 사이에는 접착제(403)가 설치되어 있다. 히터 플레이트(200)와 세라믹 유전체 기판(100) 사이에는 접착제(403)가 설치되어 있다. 접착제(403)의 재료로서는 비교적 높은 열전도성을 갖는 실리콘 등의 내열성 수지를 들 수 있다. 접착제(403)의 두께는, 예를 들면 약 0.1밀리미터 (㎜) 이상, 1.0㎜ 이하 정도이다. 접착제(403)의 두께는 베이스 플레이트(300)와 히터 플레이트(200) 사이의 거리, 또는 히터 플레이트(200)와 세라믹 유전체 기판(100) 사이의 거리와 같다.
또한, 실시형태에 있어서 히터 플레이트(200)는 제 1 주면(101)과 제 2 주면(102) 사이에 개재되어 있어도 된다. 즉, 히터 플레이트(200)는 세라믹 유전체 기판(100) 속에 삽입되도록 형성되어도 좋다.
도 3는 본 실시형태에 따른 히터 플레이트를 예시하는 모식적 사시도이다.
도 4(a) 및 도 4(b)는 본 실시형태에 따른 히터 플레이트를 예시하는 모식적 사시도이다.
도 5는 본 실시형태에 따른 히터 플레이트를 예시하는 모식적 분해도이다.
도 6은 본 실시형태에 따른 히터 플레이트의 변형예를 예시하는 모식적 분해도이다.
도 3은 본 실시형태의 히터 플레이트를 상면(세라믹 유전체 기판(100) 측의 면)으로부터 바라 본 모식적 사시도이다. 도 4(a)는 본 실시형태의 히터 플레이트를 하면(베이스 플레이트(300) 측의 면)으로부터 바라 본 모식적 사시도이다. 도 4(b)는 도 4(a)에 나타낸 영역 B2에 있어서의 모식적 확대도이다.
도 5에 나타낸 바와 같이, 히터 플레이트(200)는 제 1 지지판(210)과, 제 1 수지층(220)과, 제 1 히터 엘리먼트(발열층)(230a)와, 제 2 수지층(240)과, 제 2 히터 엘리먼트(230b)와, 제 3 수지층(245)과, 바이패스층(250)과, 제 4 수지층(260)과, 제 2 지지판(270)과, 급전단자(280)를 갖는다.
제 1 지지판(210)은 제 1 히터 엘리먼트(230a), 제 2 히터 엘리먼트(230b), 바이패스층(250) 등의 위에 설치된다. 제 2 지지판(270)은 제 1 히터 엘리먼트(230a), 제 2 히터 엘리먼트(230b), 바이패스층(250)등의 아래에 설치된다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 제 1 지지판(210)의 면(211)(상면)은 히터 플레이트(200)의 상면을 형성한다. 도 4에 나타낸 바와 같이, 제 2 지지판(270)의 면(271)(하면)은 히터 플레이트(200)의 하면을 형성한다. 제 1 지지판(210) 및 제 2 지지판(270)은 제 1 및 제 2 히터 엘리먼트(230a, 230b) 등을 지지하는 지지판이다. 이 예에 있어서, 제 1 지지판(210) 및 제 2 지지판(270)은 제 1 수지층(220)과, 제 1 히터 엘리먼트(230a)와, 제 2 수지층(240)과, 제 2 히터 엘리먼트(230b)와, 제 3 수지층(245)과, 바이패스층(250)과, 제 4 수지층(260)을 끼워, 이것들을 지지한다.
제 1 수지층(220)은 제 1 지지판(210)과 제 2 지지판(270) 사이에 형성되어 있다. 제 1 히터 엘리먼트(230a)는 제 1 수지층(220)과 제 2 지지판(270) 사이에 설치되어 있다. 이와 같이, 제 1 히터 엘리먼트(230a)는 제 1 지지판(210)과 겹쳐서 설치된다. 제 1 수지층(220)은, 바꾸어 말하면 제 1 지지판(210)과 제 1 히터 엘리먼트(230a) 사이에 형성된다.
제 2 수지층(240)은 제 1 히터 엘리먼트(230a)와 제 2 지지판(270) 사이에 형성되어 있다. 제 2 히터 엘리먼트(230b)는 제 2 수지층(240)과 제 2 지지판(270) 사이에 설치되어 있다. 이와 같이, 제 2 히터 엘리먼트(230b)는 제 1 히터 엘리먼트(230a)가 설치된 층과는 다른 층에 설치된다. 제 3 수지층(245)은 제 2 히터 엘리먼트(230b)와 제 2 지지판(270) 사이에 형성되어 있다. 바이패스층(250)은 제 3 수지층(245)과 제 2 지지판(270) 사이에 형성되어 있다. 제 4 수지층(260)은 바이패스층(250)과 제 2 지지판(270) 사이에 형성되어 있다.
제 1 히터 엘리먼트(230a)는, 바꾸어 말하면 제 1 수지층(220)과 제 2 수지층(240) 사이에 설치된다. 제 2 히터 엘리먼트(230b)는, 바꾸어 말하면 제 2 수지층(240)과 제 3 수지층(245) 사이에 설치된다. 바이패스층(250)은, 바꾸어 말하면 제 3 수지층(245)과 제 4 수지층(260) 사이에 형성된다.
제 1 히터 엘리먼트(230a)는, 예를 들면 제 1 수지층(220) 및 제 2 수지층(240)의 각각에 접촉한다. 제 2 히터 엘리먼트(230b)는, 예를 들면 제 2 수지층(240) 및 제 3 수지층(245)의 각각에 접촉한다. 바이패스층(250)은, 예를 들면 제 3 수지층(245) 및 제 4 수지층(260)의 각각에 접촉한다.
도 6에 나타낸 바와 같이, 바이패스층(250) 및 제 4 수지층(260)은 반드시 형성되어 있지 않아도 좋다. 바이패스층(250) 및 제 4 수지층(260)이 형성되어 있지 않을 경우에는, 제 3 수지층(245)은 제 2 히터 엘리먼트(230b)와 제 2 지지판(270) 사이에 형성된다. 이하의 설명에서는, 히터 플레이트(200)가 바이패스층(250) 및 제 4 수지층(260)을 가질 경우를 예로 든다.
제 1 지지판(210)은 비교적 높은 열전도율을 갖는다. 예를 들면, 제 1 지지판(210)의 열전도율은 제 1 히터 엘리먼트(230a)의 열전도율보다 높고, 제 2 히터 엘리먼트(230b)의 열전도율보다 높다. 제 1 지지판(210)의 재료로서는, 예를 들면 알루미늄, 구리, 및 니켈 중 적어도 어느 하나를 포함하는 금속이나, 다층 구조의 그래파이트 등을 들 수 있다. 제 1 지지판(210)의 두께(Z방향의 길이)는, 예를 들면 약 0.1㎜ 이상, 3.0㎜ 이하 정도이다. 보다 바람직하게는, 제 1 지지판(210)의 두께는, 예를 들면 0.3㎜ 이상, 1.0㎜ 이하 정도이다. 제 1 지지판(210)은 히터 플레이트(200)의 면내의 온도분포의 균일성을 향상시킨다. 제 1 지지판(210)은 히터 플레이트(200)의 휨을 억제한다. 제 1 지지판(210)은 히터 플레이트(200)와 세라믹 유전체 기판(100) 사이의 접착의 강도를 향상시킨다.
처리대상물(W)의 처리 프로세스에서는, RF(Radio Frequency) 전압(고주파 전압)이 인가된다. 고주파 전압이 인가되면, 제 1 및 제 2 히터 엘리먼트(230a, 230b)는 고주파의 영향을 받아서 발열할 경우가 있다. 그러면, 제 1 및 제 2 히터 엘리먼트(230a, 230b)의 온도 제어성이 저하한다.
이것에 대하여, 본 실시형태에서는 제 1 지지판(210)은 제 1 히터 엘리먼트(230a), 제 2 히터 엘리먼트(230b) 및 바이패스층(250)을 고주파로부터 차단한다. 이것에 의해, 제 1 지지판(210)은 제 1 및 제 2 히터 엘리먼트(230a, 230b)가 이상온도로 발열하는 것을 억제할 수 있다.
제 2 지지판(270)의 재료, 두께, 및 기능은 제 1 지지판(210)의 재료, 두께, 및 기능과 각각 같다. 예를 들면, 제 2 지지판(270)의 열전도율은 제 1 히터 엘리먼트(230a)의 열전도율보다 높고, 제 2 히터 엘리먼트(230b)의 열전도율보다 높다. 제 1 지지판(210)은 제 2 지지판(270)과 전기적으로 접합되어 있다. 여기에서, 본원 명세서에 있어서 「접합」이라고 하는 범위에는 접촉이 포함된다. 제 2 지지판(270)과 제 1 지지판(210) 사이의 전기적인 접합의 상세에 대해서는 후술한다.
이와 같이, 제 1 지지판(210) 및 제 2 지지판(270)은 비교적 높은 열전도율을 갖는다. 이것에 의해, 제 1 지지판(210) 및 제 2 지지판(270)은 제 1 및 제 2 히터 엘리먼트(230a, 230b)로부터 공급되는 열의 열확산성을 향상시킨다. 제 1 지지판(210)에 의해서 제 1 및 제 2 히터 엘리먼트(230a, 230b)의 패턴에 기인해서 생기는 처리대상물(W)의 면내의 온도 불균일을 개선할 수 있다. 제 2 지지판(270)에 의해서 베이스 플레이트(300)의 면내의 온도 불균일이 히터 플레이트(200)의 온도에 주는 영향을 개선할 수 있다. 또한, 실시형태에 있어서는 제 1 지지판(210) 및 제 2 지지판(270) 중 적어도 어느 하나를 생략해도 좋다.
또한, 제 1 지지판(210) 및 제 2 지지판(270)은 적당한 두께 및 강성을 가짐으로써, 예를 들면 히터 플레이트(200)의 휨을 억제한다. 또한, 제 1 지지판(210) 및 제 2 지지판(270)은, 예를 들면 웨이퍼 처리장치의 전극 등에 인가되는 RF 전압 에 대한 실드성을 향상시킨다. 예를 들면, 제 1 및 제 2 히터 엘리먼트(230a, 230b)에 대한 RF 전압의 영향을 억제한다. 이와 같이, 제 1 지지판(210) 및 제 2 지지판(270)은 열확산의 기능과, 휨 억제의 기능과, RF 전압에 대한 실드의 기능을 갖는다.
제 1 수지층(220)의 재료로서는, 예를 들면 폴리이미드나 폴리아미드이미드 등을 들 수 있다. 제 1 수지층(220)의 두께(Z방향의 길이)는, 예를 들면 약 0.01㎜ 이상, 0.20㎜ 이하 정도이다. 제 1 수지층(220)은 제 1 지지판(210)과 제 1 히터 엘리먼트(230a)를 서로 접합한다. 제 1 수지층(220)은 제 1 지지판(210)과 제 1 히터 엘리먼트(230a) 사이를 전기적으로 절연한다. 이와 같이, 제 1 수지층(220)은 전기절연의 기능과 면 접합의 기능을 갖는다.
제 2 수지층(240)의 재료 및 두께는 제 1 수지층(220)의 재료 및 두께와 각각 같은 정도이다. 제 3 수지층(245)의 재료 및 두께는 제 1 수지층(220)의 재료 및 두께와 각각 같은 정도이다. 제 4 수지층(260)의 재료 및 두께는 제 1 수지층(220)의 재료 및 두께와 각각 같은 정도이다.
제 2 수지층(240)은 제 1 히터 엘리먼트(230a)와 제 2 히터 엘리먼트(230b)를 서로 접합한다. 제 2 수지층(240)은 제 1 히터 엘리먼트(230a)와 제 2 히터 엘리먼트(230b) 사이를 전기적으로 절연한다. 이와 같이, 제 2 수지층(240)은 전기절연의 기능과 면 접합의 기능을 갖는다.
제 3 수지층(245)은 제 2 히터 엘리먼트(230b)와 바이패스층(250)을 서로 접합한다. 제 3 수지층(245)은 제 2 히터 엘리먼트(230b)와 바이패스층(250) 사이를 전기적으로 절연한다. 이와 같이, 제 3 수지층(245)은 전기절연의 기능과 면 접합의 기능을 갖는다.
제 4 수지층(260)은 바이패스층(250)과 제 2 지지판(270)을 서로 접합한다. 제 4 수지층(260)은 바이패스층(250)과 제 2 지지판(270) 사이를 전기적으로 절연한다. 이와 같이, 제 4 수지층(260)은 전기절연의 기능과 면 접합의 기능을 갖는다.
제 1 히터 엘리먼트(230a)의 재료로서는, 예를 들면 스테인레스, 티타늄, 크롬, 니켈, 구리, 및 알루미늄 중 적어도 어느 하나를 포함하는 금속 등을 들 수 있다. 제 1 히터 엘리먼트(230a)의 두께(Z방향의 길이)는, 예를 들면 약 0.01㎜ 이상, 0.20㎜ 이하 정도이다. 제 2 히터 엘리먼트(230b)의 재료 및 두께는 제 1 히터 엘리먼트(230a)의 재료 및 두께와 각각 같은 정도이다. 제 1 히터 엘리먼트(230a) 및 제 2 히터 엘리먼트(230b)는 각각, 바이패스층(250)과 전기적으로 접합되어 있다. 한편으로, 제 1 히터 엘리먼트(230a) 및 제 2 히터 엘리먼트(230b)는 각각, 제 1 지지판(210) 및 제 2 지지판(270)과는 전기적으로 절연되어 있다. 제 1 히터 엘리먼트(230a)와 바이패스층(250) 사이의 전기적인 접합, 및 제 2 히터 엘리먼트(230b)와 바이패스층(250) 사이의 전기적인 접합의 상세에 대해서는 후술한다.
제 1 히터 엘리먼트(230a) 및 제 2 히터 엘리먼트(230b)는 각각, 전류가 흐르면 발열하고, 처리대상물(W)의 온도를 제어한다. 예를 들면, 제 1 및 제 2 히터 엘리먼트(230a, 230b)는 처리대상물(W)을 소정의 온도로 가열한다. 예를 들면, 제 1 및 제 2 히터 엘리먼트(230a, 230b)는 처리대상물(W)의 면내의 온도분포를 균일하게 한다. 예를 들면, 제 1 및 제 2 히터 엘리먼트(230a, 230b)는 처리대상물(W)의 면내의 온도에 의도적으로 차를 붙인다.
바이패스층(250)은 제 1 지지판(210)과 대략 평행하게 배치되고, 제 2 지지판(270)과 대략 평행하게 배치되어 있다. 바이패스층(250)은 복수의 바이패스부(251)를 갖는다. 바이패스층(250)은, 예를 들면 8개의 바이패스부(251)를 갖는다. 바이패스부(251)의 수는 「8」에는 한정되지 않는다. 바이패스층(250)은 판 형상을 이룬다. 이것에 대하여, 제 1 히터 엘리먼트(230a)는 띠 형상의 제 1 히터 전극(239a)을 갖고, 제 2 히터 엘리먼트(230b)는 띠 형상의 제 2 히터 전극(239b)을 갖는다. 바이패스층(250)의 면(바이패스부(251)의 면(251a))에 대하여 수직으로 보았을 때에, 바이패스층(250)의 면적은 제 1 히터 엘리먼트(230a)의 면적(제 1 히터 전극(239a)의 면적)보다 넓고, 제 2 히터 엘리먼트(230b)의 면적(제 2 히터 전극(239b)의 면적)보다 넓다.
바이패스층(250)은 도전성을 갖는다. 바이패스층(250)은 제 1 지지판(210) 및 제 2 지지판(270)과는 전기적으로 절연되어 있다. 바이패스층(250)의 재료로서는, 예를 들면 스테인레스를 포함하는 금속 등을 들 수 있다. 바이패스층(250)의 두께(Z방향의 길이)는, 예를 들면 약 0.03㎜ 이상, 0.30㎜ 이하 정도이다. 바이패스층(250)의 두께는 제 1 수지층(220)의 두께보다 두껍다. 바이패스층(250)의 두께는 제 2 수지층(240)의 두께보다 두껍다. 바이패스층(250)의 두께는 제 3 수지층(245)의 두께보다 두껍다. 바이패스층(250)의 두께는 제 4 수지층(260)의 두께보다 두껍다.
예를 들면, 바이패스층(250)의 재료는 제 1 및 제 2 히터 엘리먼트(230a, 230b)의 재료와 같다. 한편으로, 바이패스층(250)의 두께는 제 1 히터 엘리먼트(230a)의 두께보다 두껍고, 제 2 히터 엘리먼트(230b)의 두께보다 두껍다. 그 때문에, 바이패스층(250)의 전기저항은 제 1 히터 엘리먼트(230a)의 전기저항보다 낮고, 제 2 히터 엘리먼트(230b)의 전기저항보다 낮다. 이것에 의해, 바이패스층(250)의 재료가 제 1 및 제 2 히터 엘리먼트(230a, 230b)의 재료와 같은 경우에도, 바이패스층(250)이 제 1 및 제 2 히터 엘리먼트(230a, 230b)와 같이 발열하는 것을 억제할 수 있다. 즉, 바이패스층(250)의 전기저항을 억제하고, 바이패스층(250)의 발열량을 억제할 수 있다. 또한, 바이패스층(250)의 전기저항을 억제하고, 바이패스층(250)의 발열량을 억제하는 수단은, 바이패스층(250)의 두께가 아니라 체적저항율이 비교적 낮은 재료를 사용함으로써 실현되어도 좋다. 즉, 바이패스층(250)의 재료는 제 1 및 제 2 히터 엘리먼트(230a, 230b)의 재료와 달라도 좋다. 바이패스층(250)의 재료로서는, 예를 들면 스테인레스, 티타늄, 크롬, 니켈, 구리,및 알루미늄 중 적어도 어느 하나를 포함하는 금속 등을 들 수 있다.
급전단자(280)는 바이패스층(250)과 전기적으로 접합되어 있다. 히터 플레이트(200)가 베이스 플레이트(300)와 세라믹 유전체 기판(100) 사이에 설치된 상태에 있어서, 급전단자(280)는 히터 플레이트(200)로부터 베이스 플레이트(300)를 향해서 설치되어 있다. 급전단자(280)는 정전 척(10)의 외부로부터 공급된 전력을 바이패스층(250)을 통해서 제 1 히터 엘리먼트(230a) 및 제 2 히터 엘리먼트(230b)에 공급한다. 급전단자(280)는, 예를 들면 제 1 히터 엘리먼트(230a) 및 제 2 히터 엘리먼트(230b)에 직접적으로 접속되어도 좋다. 이것에 의해, 바이패스층(250)이 생략 가능해진다.
히터 플레이트(200)는 복수의 급전단자(280)를 갖는다. 도 3∼도 5에 나타낸 히터 플레이트(200)는 8개의 급전단자(280)를 갖는다. 급전단자(280)의 수는 「8」에는 한정되지 않는다. 1개의 급전단자(280)는 1개의 바이패스부(251)와 전기적으로 접합되어 있다. 구멍(273)은 제 2 지지판(270)을 관통하고 있다. 급전단자(280)는 구멍(273)을 통해서 바이패스부(251)와 전기적으로 접합되어 있다.
도 5에 나타낸 화살표 C1 및 화살표 C2와 같이, 전력이 정전 척(10)의 외부로부터 급전단자(280)에 공급되면, 전류는 급전단자(280)로부터 바이패스층(250)으로 흐른다. 도 5에 나타낸 화살표 C3 및 화살표 C4와 같이, 바이패스층(250)에 흐른 전류는 바이패스층(250)으로부터 제 1 히터 엘리먼트(230a)에 흐른다. 도 5에 나타낸 화살표 C5 및 화살표 C6과 같이, 제 1 히터 엘리먼트(230a)에 흐른 전류는 제 1 히터 엘리먼트(230a)의 소정의 존(영역)을 흘러, 제 1 히터 엘리먼트(230a)로부터 바이패스층(250)으로 흐른다. 제 1 히터 엘리먼트(230a)의 존(제 1 히터 영역)의 상세에 대해서는 후술한다. 도 5에 나타낸 화살표 C7 및 화살표 C8과 같이, 바이패스층(250)으로 흐른 전류는 바이패스층(250)으로부터 급전단자(280)로 흐른다. 도 5에 나타낸 화살표 C9와 같이, 급전단자(280)로 흐른 전류는 정전 척(10)의 외부로 흐른다.
마찬가지로, 화살표 C11 및 화살표 C12와 같이 전력이 정전 척(10)의 외부로부터 급전단자(280)에 공급되면, 전류는 급전단자(280)로부터 바이패스층(250)으로 흐른다. 도 5에 나타낸 화살표 C13 및 화살표 C14와 같이, 바이패스층(250)으로 흐른 전류는 바이패스층(250)으로부터 제 2 히터 엘리먼트(230b)로 흐른다. 도 5에 나타낸 화살표 C15 및 화살표 C16과 같이, 제 2 히터 엘리먼트(230b)로 흐른 전류는 제 2 히터 엘리먼트(230b)의 소정의 존(영역)을 흘러, 제 2 히터 엘리먼트(230b)로부터 바이패스층(250)으로 흐른다. 제 2 히터 엘리먼트(230b)의 존(제 2 히터 영역)의 상세에 대해서는 후술한다. 도 5에 나타낸 화살표 C17 및 화살표 C18과 같이, 바이패스층(250)으로 흐른 전류는 바이패스층(250)으로부터 급전단자(280)로 흐른다. 도 5에 나타낸 화살표 C19와 같이, 급전단자(280)로 흐른 전류는 정전 척(10)의 외부로 흐른다.
이와 같이, 제 1 히터 엘리먼트(230a)와 바이패스층(250)의 접합부에는 전류가 제 1 히터 엘리먼트(230a)에 들어가는 부분(Ain)과, 전류가 제 1 히터 엘리먼트(230a)로부터 나오는 부분(Aout)이 존재한다. 즉, 제 1 히터 엘리먼트(230a)와 바이패스층(250)의 접합부에는 페어가 존재한다.
마찬가지로, 제 2 히터 엘리먼트(230b)와 바이패스층(250)의 접합부에는, 전류가 제 2 히터 엘리먼트(230b)에 들어가는 부분(Bin)과, 전류가 제 2 히터 엘리먼트(230b)로부터 나오는 부분(Bout)이 존재한다. 즉, 제 2 히터 엘리먼트(230b)와 바이패스층(250)의 접합부에는 페어가 존재한다.
도 3∼도 5에 나타낸 히터 플레이트(200)는 8개의 급전단자(280)를 갖는다. 이 예에서는, 제 1 히터 엘리먼트(230a)와 바이패스층(250)의 접합부의 페어의 수와, 제 2 히터 엘리먼트(230b)와 바이패스층(250)의 접합부의 페어의 수의 합계는 4이다. 예를 들면, 제 1 히터 엘리먼트(230a)에 흐르는 전류 및 제 2 히터 엘리먼트(230b)에 흐르는 전류는 각각 제어된다. 단, 제 1 히터 엘리먼트(230a)에 접속되는 바이패스부(251)와 제 2 히터 엘리먼트(230b)에 접속되는 바이패스부(251)를 적당하게 공통으로 해도 된다.
예를 들면, 바이패스층(250)의 재료의 열전도율은 제 2 지지판(270)의 열전도율보다 낮다. 바이패스층(250)은 제 1 및 제 2 히터 엘리먼트(230a, 230b)로부터 공급된 열이 제 2 지지판(270)에 전해지는 것을 억제한다. 즉, 바이패스층(250)은 바이패스층(250)으로부터 보아서 제 2 지지판(270)의 측에 대한 단열 효과를 갖고, 처리대상물(W)의 면내의 온도분포의 균일성을 향상시킬 수 있다.
급전단자(280)의 주변은 온도의 특이점(온도가 주위의 영역과 비교적 크게 다른 점)이 되기 쉽다. 이것에 대하여, 바이패스층(250)이 형성됨으로써 급전단자(280)의 배치의 자유도를 높게 할 수 있다. 예를 들면, 온도의 특이점이 되기 쉬운 급전단자를 분산하여 배치할 수 있고, 특이점의 주변에서 열이 확산하기 쉬워진다. 이것에 의해, 처리대상물(W)의 면내의 온도분포의 균일성을 향상시킬 수 있다.
바이패스층(250)이 형성됨으로써 열용량이 큰 급전단자를 제 1 및 제 2 히터 엘리먼트(230a, 230b)에 직접 접합시키지 않더라도 좋다. 이것에 의해, 처리대상물(W)의 면내의 온도분포의 균일성을 향상시킬 수 있다. 또한, 바이패스층(250)이 형성됨으로써 비교적 얇은 히터 엘리먼트(230a, 230b)에 급전단자(280)를 접합시키지 않더라도 좋다. 이것에 의해, 히터 플레이트(200)의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
상술한 바와 같이, 급전단자(280)는 히터 플레이트(200)로부터 베이스 플레이트(300)를 향해서 설치되어 있다. 그 때문에, 베이스 플레이트(300)의 하면(303)(도 2(a) 및 도 2(b) 참조)의 측으로부터 소켓 등으로 불리는 부재를 통해서 급전단자(280)에 전력을 공급할 수 있다. 이것에 의해, 정전 척(10)이 설치되는 챔버 내에 급전단자(280)가 노출되는 것을 억제하면서 히터의 배선이 실현된다.
도 7(a) 및 도 7(b)는 본 실시형태에 따른 히터 플레이트를 예시하는 모식적 평면도이다. 도 7(b)는 도 7(a)에 나타내는 영역 B3의 모식적 확대도이며, 제 1 히터 엘리먼트(230a) 및 제 2 히터 엘리먼트(230b)만이 표시되어 있다.
도 7(b)에 나타낸 바와 같이, 제 1 히터 엘리먼트(230a)는 제 2 히터 엘리먼트(230b)와 겹친다. 제 1 히터 엘리먼트(230a)의 평면 형상의 패턴은 제 2 히터 엘리먼트(230b)의 평면 형상의 패턴과 다르다. 제 1 히터 엘리먼트(230a)의 띠 형상의 제 1 히터 전극(239a)의 폭(D1)은 제 2 히터 엘리먼트(230b)의 띠 형상의 제 2 히터 전극(239b)의 폭(D2)보다 좁다. 폭(D1)은, 예를 들면 0.1㎜ 이상 2㎜ 이하이다. 폭(D2)은, 예를 들면 0.5㎜ 이상 3㎜ 이하이다. 또한, 띠 형상의 제 1 히터 전극(239a)의 폭, 및 띠 형상의 제 2 히터 전극(239b)의 폭은 반드시 면내에 있어서 일정하지 않아도 좋다. 이러한 경우에는, 면내(예를 들면, 후술하는 제 1 히터 영역(R1) 내)에 있어서의 제 1 히터 전극(239a)의 폭의 평균값을, 상술의 폭(D1)으로 할 수 있다. 마찬가지로, 면내(예를 들면, 후술하는 제 2 히터 영역(R2) 내)에 있어서의 제 2 히터 전극(239b)의 폭의 평균값을, 상술의 폭(D2)으로 할 수 있다.
도 7(b)와 같이 Z방향을 따라 보았을 때에, 제 1 히터 엘리먼트(230a)(제 1 히터 전극(239a))은 절곡부(21)를 갖는다. Z방향을 따라 보았을 때에, 제 2 히터 엘리먼트(230b)(제 2 히터 전극(239b))는 절곡부(22)를 갖는다. 제 1 히터 엘리먼트(230a)의 절곡부(21)의 수는 제 2 히터 엘리먼트(230b)의 절곡부(22)의 수보다 많다.
또한, 「절곡부(절곡)」란 히터 엘리먼트가 연장되는 방향(전류가 흐르는 방향)이 제 1 방향으로부터, 제 1 방향과는 다른 제 2 방향으로 변화되는 부분을 말한다. 절곡부에 있어서는 히터 엘리먼트가 연장되는 방향이 불연속으로 변화되고 있지 않아도 좋다. 즉, 절곡부의 외주는 각이 둥글게 된 형상이어도 좋다. 일례로서, Z방향을 따라 보았을 때에, 10㎜×10㎜ 정도의 범위 내에 있어서 히터 엘리먼트가 연장되는 방향이 60도 이상 변화되는 부분을 「절곡부」라고 할 수 있다.
또한, 예를 들면 제 1 히터 엘리먼트(230a)(제 1 히터 전극(239a))의 길이는 제 2 히터 엘리먼트(230b)(제 2 히터 전극(239b))의 길이보다 길다.
제 1 히터 엘리먼트(230a)의 길이란 제 1 히터 엘리먼트(230a)에 전류가 들어가는 부분(Ain)으로부터, 제 1 히터 엘리먼트(230a)로부터 전류가 나오는 부분(Aout)까지의, 전류가 흐르는 경로의 길이이다. 즉, 제 1 히터 엘리먼트(230a)의 길이는 도 5의 화살표 C5로 나타내는 전류의 경로의 길이이다.
마찬가지로, 제 2 히터 엘리먼트(230b)의 길이란, 제 2 히터 엘리먼트(230b)에 전류가 들어가는 부분(Bin)으로부터, 제 2 히터 엘리먼트(230b)로부터 전류가 나오는 부분(Bout)까지의, 전류가 흐르는 경로의 길이이다. 즉, 제 2 히터 엘리먼트(230b)의 길이는 도 5의 화살표 C15로 나타내는 전류의 경로의 길이이다.
제 1 히터 엘리먼트(230a)(제 1 히터 전극(239a))의 전기저항은 제 2 히터 엘리먼트(230b)(제 2 히터 전극(239b))의 전기저항보다 높다. 이것에 의해, 제 1 히터 엘리먼트(230a)의 출력(발열량, 소비전력)을 제 2 히터 엘리먼트(230b)의 출력(발열량, 소비전력)보다 낮게 할 수 있다. 즉, 제 1 히터 엘리먼트(230a)는 저출력 히터이며 제 2 히터 엘리먼트(230b)는 고출력 히터이다.
또한, 제 1 히터 엘리먼트(230a)의 전기저항이란 제 1 히터 엘리먼트(230a)에 전류가 들어가는 부분(Ain)과 제 1 히터 엘리먼트(230a)로부터 전류가 나오는 부분(Aout) 사이의 전기저항이다. 즉, 제 1 히터 엘리먼트(230a)의 전기저항은, 도 5의 화살표 C5로 나타내는 경로에 있어서의 전기저항이다.
마찬가지로, 제 2 히터 엘리먼트(230b)의 전기저항이란 제 2 히터 엘리먼트(230b)에 전류가 들어가는 부분(Bin)과 제 2 히터 엘리먼트(230b)로부터 전류가 나오는 부분(Bout) 사이의 전기저항이다. 즉, 제 2 히터 엘리먼트(230b)의 전기저항은, 도 5의 화살표 C15로 나타내는 경로에 있어서의 전기저항이다.
또한, 제 1 히터 엘리먼트(230a)의 전기저항을 비교적 높게 하는 수단은 폭이 좁고 긴 제 1 히터 전극(239a)을 사용하는 것에 한정되지 않는다. 예를 들면, 제 1 히터 전극(239a)에 체적저항율이 비교적 높은 재료를 사용해도 되고, 제 1 히터 전극(239a)의 두께를 비교적 얇게 해도 된다.
Z방향을 따라 보았을 때에, 제 1 히터 엘리먼트(230a)는 제 2 히터 엘리먼트(230b)의 간극에 위치하는 부분을 갖는다. 예를 들면, 도 7(b)에 나타내는 예에 있어서는, 제 2 히터 엘리먼트(230b)는 히터 플레이트(200)의 지름 방향(Dr)에 있어서 서로 이웃하는 부분(P1, P2)을 갖는다. 제 1 히터 엘리먼트(230a)는 Z방향을 따라 보았을 때에 부분 P1과 부분 P2 사이에 위치하는 부분 P3을 갖는다. Z방향을 따라 보았을 때에, 부분 P3은 제 2 히터 엘리먼트(230b)와 겹치지 않는다.
제 1 히터 엘리먼트(230a)가 설치되지 않을 경우, 제 2 히터 엘리먼트(230b)의 패턴의 바로 위에 있어서는 처리대상물(W)의 온도가 비교적 높아지기 쉽고, 제 2 히터 엘리먼트(230b)의 패턴이 형성되어 있지 않은 부분의 바로 위에 있어서는 처리대상물의 온도가 비교적 낮아진다. 즉, 처리대상물에는 제 2 히터 엘리먼트(230b)의 패턴에 대응한 온도 불균일이 생긴다.
이것에 대하여, 실시형태에 있어서는 제 1 히터 엘리먼트(230a)의 절곡은 제 2 히터 엘리먼트(230b)의 절곡보다 많고, 제 2 히터 엘리먼트(230b)의 간극에 배치된 제 1 히터 엘리먼트(230a)가 설치된다. 이것에 의해, 처리대상물(W)의 제 2 히터 엘리먼트(230b)에 의해 가열하기 어려운 부분을 제 1 히터 엘리먼트(230a)에 의해 가열할 수 있다. 즉, 제 2 히터 엘리먼트(230b)의 패턴에 기인해서 생기는 처리대상물(W)의 면내의 온도 불균일을, 제 1 히터 엘리먼트(230a)에 의해 억제할 수 있다. 따라서, 처리대상물(W)의 면내의 온도분포의 균일성을 향상시킬 수 있다.
이어서, 도 8∼도 10을 참조하여 제 1 및 제 2 히터 엘리먼트(230a, 230b)가 설치되었을 경우의 온도분포의 계산 결과에 대하여 설명한다.
도 8(a)∼도 8(c) 및 도 9(a)∼도 9(c)는 계산에 사용한 모델을 예시하는 모식도이다.
도 8(a)는 계산에 사용한 정전 척의 모델의 사시도이다. 50㎜×100㎜의 직육면체 형상의 영역에 대한 계산을 행하였다. 도 8(b)는 도 8(a)에 나타내는 절단면 A2-A2에 있어서의 모식적 단면도이다. 도 8(c)는 도 8(b)에 나타내는 영역 B4의 모식적 확대도이다.
또한, 도 8(c)에서는 이해하기 쉬움을 위해서 편의적으로, 제 1 히터 엘리먼트(230a)와 상하의 수지층 사이, 및 제 2 히터 엘리먼트(230b)와 상하의 수지층 사이에 간극이 나타내어져 있다. 단, 계산에 사용한 모델에서는 제 1 및 제 2 히터 엘리먼트(230a, 230b)의 각각은 상하의 수지층과 접하고 있다.
도 9(a)는 제 1 히터 엘리먼트(230a) 및 제 2 히터 엘리먼트(230b)을 Z방향을 따라 보았을 때의 평면도이다. 도 9(a)는 도 8(a)에 나타내는 영역 B5에 대응한다.
도 9(b)는 도 9(a) 중, 제 2 히터 엘리먼트(230b)의 패턴만을 나타낸다. 도 9(c)는 도 9(a) 중, 제 1 히터 엘리먼트(230a)의 패턴만을 나타낸다. 바꿔 말하면, 도 9(a)는 도 9(b)와 도 9(c)를 겹친 도면이다.
도 9(a)∼도 9(c)에 나타낸 바와 같이, 제 1 히터 엘리먼트(230a)의 절곡은 제 2 히터 엘리먼트(230b)의 절곡보다 많다. 제 1 히터 엘리먼트(230a)는 제 2 히터 엘리먼트(230b)의 간극에 위치하는 부분을 갖는다. 또한, 도 9(b)에 나타낸 바와 같이, 제 2 히터 엘리먼트(230b)에는 절곡이 없어도 된다.
도 10은 상술의 모델에 있어서의 처리대상물(W)의 온도분포의 계산 결과를 나타내는 그래프도이다.
도 10의 가로축은 도 8(b)에 나타내는 단면에 있어서의 Y방향의 위치 Px(㎜)를 나타내고, 도 10의 세로축은 처리대상물(W)의 온도 Tw(℃)를 나타낸다. 도 10의 실선은 제 2 히터 엘리먼트(230b)만을 사용했을 경우의 처리대상물(W)의 온도분포를 나타낸다. 도 10의 파선은 제 1 히터 엘리먼트(230a) 및 제 2 히터 엘리먼트(230b)의 양쪽을 사용했을 경우의 처리대상물(W)의 온도분포를 나타낸다.
제 2 히터 엘리먼트(230b)만을 사용했을 경우, 처리대상물(W)의 온도 불균일(온도의 요철)의 크기(ΔT2)는 0.2℃ 정도이다. 이것에 대하여, 제 1 히터 엘리먼트(230a) 및 제 2 히터 엘리먼트(230b)를 사용했을 경우, 처리대상물(W)의 온도 불균일의 크기(ΔT1+2)는 0.1℃ 정도로 저감된다.
이어서, 본 실시형태의 히터 플레이트(200)의 제조 방법에 대해서 도면을 참조하면서 설명한다.
도 11(a) 및 도 11(b)는 본 실시형태에 따른 제조 방법의 일례를 예시하는 모식적 단면도이다.
도 12는 본 실시형태에 따른 제조 방법의 다른 일례를 예시하는 모식적 단면도이다.
도 11(a)는 바이패스층과 히터 엘리먼트를 접합하기 전의 상태를 예시하는 모식적 단면도이다. 도 11(b)는 바이패스층과 히터 엘리먼트를 접합한 후의 상태를 예시하는 모식적 단면도이다. 도 12는 바이패스층과 급전단자의 접합 공정의 일례를 예시하는 모식적 단면도이다.
본 실시형태에 따른 정전 척(10)의 제조 방법에서는, 예를 들면, 우선 알루미늄의 기계가공을 행함으로써 제 1 지지판(210) 및 제 2 지지판(270)을 제조한다. 제 1 지지판(210) 및 제 2 지지판(270)의 검사는, 예를 들면 3차원 측정기 등을 이용하여 행하여진다.
이어서, 예를 들면 폴리이미드 필름을 레이저, 기계가공, 다이커팅, 또는 용해 등에 의해 커팅함으로써 제 1 수지층(220), 제 2 수지층(240), 제 3 수지층(245) 및 제 4 수지층(260)을 제조한다. 제 1 수지층(220), 제 2 수지층(240), 제 3 수지층(245) 및 제 4 수지층(260)의 검사는, 예를 들면 육안 등을 이용하여 행하여진다.
이어서, 스테인레스를 포토리소그래피 기술이나 인쇄 기술을 이용해 에칭, 기계가공, 다이커팅 등에 의해 커팅함으로써 히터 패턴을 형성한다. 이것에 의해, 제 1 및 제 2 히터 엘리먼트(230a, 230b)를 제조한다. 또한, 제 1 및 제 2 히터 엘리먼트(230a, 230b)의 저항값의 측정 등이 행하여진다.
계속해서, 도 11(a) 및 도 11(b)에 나타낸 바와 같이, 제 1 히터 엘리먼트(230a)와 바이패스층(250)의 접합, 및 제 2 히터 엘리먼트(230b)와 바이패스층(250)의 접합을 행한다. 이 접합은 납땜, 경납땜, 용접, 또는 접촉 등에 의해 행하여진다. 도 11(a)에 나타낸 바와 같이, 제 2 수지층(240)에는 구멍(240a)이 형성되어 있다. 구멍(240a)은 제 2 수지층(240)을 관통하고 있다. 제 3 수지층(245)에는 구멍(245a) 및 구멍(245b)이 형성되어 있다. 구멍(245a) 및 구멍(245b)의 각각은, 제 3 수지층(245)을 관통하고 있다. 예를 들면, 도 11(a)에 나타낸 화살표 C21, C22와 같이, 바이패스층(250)의 측으로부터 스폿 용접을 행한다. 이것에 의해, 제 1 히터 엘리먼트(230a)와 바이패스층(250)을 접합하고, 제 2 히터 엘리먼트(230b)와 바이패스층(250)을 접합한다.
또한, 제 1 히터 엘리먼트(230a)와 바이패스층(250)의 접합, 및 제 2 히터 엘리먼트(230b)와 바이패스층(250)의 접합은 용접에는 한정되지 않는다. 예를 들면, 레이저광을 이용한 접합, 납땜, 경납땜, 또는 접촉 등이 행하여져도 좋다.
계속해서, 히터 플레이트(200)의 각 부재를 적층하고, 핫프레스기에 의해 프레스한다. 이상의 공정에 의해, 예를 들면 히터 플레이트(200)의 각 부재에는 요철이 형성된다. 도 11(b)에 나타내는 예에서는, 바이패스층(250) 및 제 3 수지층(245)에 요철이 형성되어 있다. 제 1 지지판(210), 제 1 수지층(220), 제 1 히터 엘리먼트(230a), 제 2 수지층(240), 제 2 히터 엘리먼트(230b) 및 제 2 지지판(270)의 각각에 있어서도 요철이 형성되어도 좋다.
계속해서, 도 12에 나타낸 바와 같이, 급전단자(280)와 바이패스층(250)의 접합을 행한다. 급전단자(280)와 바이패스층(250)의 접합은 용접, 레이저, 납땜, 또는 경납땜 등에 의해 행하여진다. 도 12에 나타낸 바와 같이, 제 2 지지판(270)에는 구멍(273)이 형성되어 있다. 구멍(273)은 제 2 지지판(270)을 관통하고 있다. 이것은 도 4(b)에 관해서 상술한 바와 같다. 제 4 수지층(260)에는 구멍(261)이 형성되어 있다. 구멍(261)은 제 4 수지층(260)을 관통하고 있다. 도 12에 나타낸 화살표 C23과 같이, 제 2 지지판(270)으로부터 제 1 지지판(210)을 향해서 용접, 레이저, 납땜, 또는 경납땜 등을 행함으로써 급전단자(280)와 바이패스층(250)을 접합한다.
이와 같이 하여, 본 실시형태의 히터 플레이트(200)가 제조된다.
또한, 제조 후의 히터 플레이트(200)에 대해서는 검사 등이 적당하게 행하여진다.
도 13은 본 실시형태에 따른 정전 척을 예시하는 모식적 분해도이다.
도 13에 나타낸 바와 같이, 제 1 지지판(210)은 제 2 지지판(270)과 전기적으로 접합되어 있다. 제 1 지지판(210)과 제 2 지지판(270)의 접합은, 예를 들면 용접, 레이저광을 이용한 접합, 납땜, 또는 접촉 등에 의해 행하여진다.
예를 들면, 제 1 지지판(210)이 제 2 지지판(270)과 전기적으로 확실하게 접합되어 있지 않으면, 플라즈마를 발생시켰을 때의 에칭 레이트에 편차가 생길 경우가 있다. 또한, 제 1 지지판(210)이 제 2 지지판(270)과 전기적으로 접합되어 있지 않더라도, 플라즈마를 발생시키면 전류가 제 1 히터 엘리먼트(230a) 및 제 2 히터 엘리먼트(230b)에 흘러 제 1 히터 엘리먼트(230a) 및 제 2 히터 엘리먼트(230b)가 발열할 경우가 있다. 바꿔 말하면, 제 1 지지판(210)이 제 2 지지판(270)과 전기적으로 확실하게 접합되어 있지 않으면, 제 1 히터 엘리먼트(230a) 및 제 2 히터 엘리먼트(230b)가 히터용 전류 이외의 전류에 의해 발열할 경우가 있다.
이것에 대하여, 본 실시형태에 따른 정전 척(10)에서는, 제 1 지지판(210)은 제 2 지지판(270)과 전기적으로 접합되어 있다. 이것에 의해, 전류가 제 1 지지판(210)으로부터 제 2 지지판(270)으로 흐르거나, 또는 전류가 제 2 지지판(270)으로부터 제 1 지지판(210)으로 흐르고, 플라즈마를 발생시켰을 때의 에칭 레이트에 편차가 발생하는 것을 억제할 수 있다. 또한, 제 1 및 제 2 히터 엘리먼트(230a, 230b)가 히터용 전류 이외의 전류에 의해 발열하는 것을 억제할 수 있다.
또한, 제 1 및 제 2 히터 엘리먼트(230a, 230b) 및 바이패스층(250)을 고주파로부터 차단할 수 있다. 이것에 의해, 제 1 및 제 2 히터 엘리먼트(230a, 230b)가 이상온도로 발열하는 것을 억제할 수 있다. 또한, 히터 플레이트(200)의 임피던스를 억제할 수 있다.
이어서, 본 실시형태의 히터 플레이트(200)의 구체예에 대해서 도면을 참조하면서 설명한다.
도 14(a) 및 도 14(b)는 본 실시형태에 따른 히터 플레이트를 예시하는 모식적 평면도이다. 도 14(a)는 히터 플레이트를 상면으로부터 바라 본 모습을 나타내고, 도 14(b)는 히터 플레이트를 하면으로부터 바라 본 모습을 나타낸다.
도 14(a) 및 도 14(b)에 나타낸 바와 같이, 제 1 지지판(210)은 영역 B11∼영역 B14 및 영역 B31∼영역 B34에 있어서 제 2 지지판(270)과 전기적으로 접합되어 있다. 또한, 영역 B11∼영역 B14의 각각은 영역 B31∼영역 B34의 각각과 대응하고 있다. 즉, 이 예에서는 제 1 지지판(210)은 4개의 영역에서 제 2 지지판(270)과 전기적으로 접합되어 있고, 8개의 영역에서 제 2 지지판(270)과 전기적으로 접합되어 있는 것은 아니다.
히터 플레이트(200)는 리프트 핀 구멍(201)을 갖는다. 도 14(a) 및 도 14(b)에 나타낸 예에서는, 히터 플레이트(200)는 3개의 리프트 핀 구멍(201)을 갖는다. 리프트 핀 구멍(201)의 수는 「3」에는 한정되지 않는다.
도 15(a) 및 도 15(b)는 본 실시형태에 따른 히터 플레이트의 일부의 모식적 확대도이다.
도 15(a) 및 도 15(b)는 영역 B31(영역 B11)의 일례를 나타낸다. 도 15(a)는 영역 B31의 모식적인 평면도이며, 도 15(b)는 영역 B31의 모식적 단면도이다. 도 15(b)는 도 15(a)의 절단면 A3-A3을 모식적으로 나타낸다. 또한, 다른 영역 B12∼영역 B14 및 영역 B32∼영역 B34는 영역 B11, B31과 같기 때문에 상세한 설명은 생략한다.
도 15(a) 및 도 15(b)에 나타낸 바와 같이, 영역 B31에는 접합 영역(JA)이 형성되어 있다. 접합 영역(JA)은 제 1 지지판(210)과 제 2 지지판(270)을 서로 접합한다. 접합 영역(JA)은 제 1 지지판(210) 및 제 2 지지판(270)의 외측 가장자리에 형성된다. 접합 영역(JA)은, 예를 들면 제 2 지지판(270)측으로부터 레이저 용접함으로써 형성된다. 이것에 의해, 접합 영역(JA)은 스폿 형상으로 형성된다. 접합 영역(JA)은 제 1 지지판(210)측으로부터 형성해도 좋다. 또한, 접합 영역(JA)의 형성 방법은 레이저 용접에 한하지 않고, 다른 방법이라도 좋다. 접합 영역(JA)의 형상은 스폿 형상에 한하지 않고 타원 형상, 반원 형상, 또는 각형상 등이어도 좋다.
제 1 지지판(210)이 제 2 지지판(270)과 접합된 접합 영역(JA)의 면적은 제 1 지지판(210)의 면(211)(도 3 참조)의 면적보다 좁다. 접합 영역(JA)의 면적은 면(211)의 면적에서 제 1 히터 엘리먼트(230a)의 면적을 뺀 차분의 면적보다 좁다. 바꾸어 말하면, 접합 영역(JA)의 면적은 제 1 지지판(210) 중 면(211)과 평행한 평면에 투영했을 때에 제 1 히터 엘리먼트(230a)와 겹치지 않는 영역의 면적보다 좁다. 접합 영역(JA)의 면적은 면(211)의 면적에서 제 2 히터 엘리먼트(230b)의 면적을 뺀 차분의 면적보다 좁다. 바꾸어 말하면, 접합 영역(JA)의 면적은 제 1 지지판(210) 중 면(211)과 평행한 평면에 투영했을 때에 제 2 히터 엘리먼트(230b)와 겹치지 않는 영역의 면적보다 좁다. 제 1 지지판(210)이 제 2 지지판(270)과 접합된 접합 영역(JA)의 면적은 제 2 지지판(270)의 면(271)(도 4(a) 참조)의 면적보다 좁다. 접합 영역(JA)의 면적은 면(271)의 면적에서 제 1 히터 엘리먼트(230a)의 면적을 뺀 차분의 면적보다 좁다. 바꾸어 말하면, 접합 영역(JA)의 면적은 제 2 지지판(270) 중 면(271)과 평행한 평면에 투영했을 때에 제 1 히터 엘리먼트(230a)와 겹치지 않는 영역의 면적보다 좁다. 접합 영역(JA)의 면적은 면(271)의 면적에서 제 2 히터 엘리먼트(230b)의 면적을 뺀 차분의 면적보다 좁다. 바꾸어 말하면, 접합 영역(JA)의 면적은 제 2 지지판(270) 중 면(271)과 평행한 평면에 투영했을 때에 제 2 히터 엘리먼트(230b)와 겹치지 않는 영역의 면적보다 좁다.
스폿 형상으로 형성된 접합 영역(JA)의 직경은, 예를 들면 1㎜(0.5㎜ 이상 3㎜ 이하)이다. 한편, 제 1 지지판(210) 및 제 2 지지판(270)의 직경은, 예를 들면 300㎜이다. 제 1 지지판(210) 및 제 2 지지판(270)의 직경은 유지하는 처리대상물(W)에 따라 설정된다. 이와 같이, 접합 영역(JA)의 면적은 제 1 지지판(210)의 면(211)의 면적 및 제 2 지지판(270)의 면(271)의 면적에 비해서 충분하게 작다. 접합 영역(JA)의 면적은, 예를 들면 면(211)의 면적(면(271)의 면적)의 1/5000 이하다. 여기에서, 접합 영역(JA)의 면적이란, 보다 상세하게는 제 1 지지판(210)의 면(211)과 평행한 평면에 투영했을 때의 면적이다. 바꾸어 말하면, 접합 영역(JA)의 면적은 상면에서 볼 때에 있어서의 면적이다.
이 예에서는, 영역 B11∼영역 B14 및 영역 B31∼영역 B34에 대응한 4개의 접합 영역(JA)이 형성된다. 접합 영역(JA)의 수는 4개에 한정하지 않는다. 접합 영역(JA)의 수는 임의의 수라도 된다. 예를 들면, 30°간격으로 12개의 접합 영역(JA)을 제 1 지지판(210) 및 제 2 지지판(270)에 형성해도 된다. 또한, 접합 영역(JA)의 형상은 스폿 형상에 한하지 않는다. 접합 영역(JA)의 형상은 타원 형상, 각 형상, 또는 선 형상 등이어도 좋다. 접합 영역(JA)은, 예를 들면 제 1 지지판(210) 및 제 2 지지판(270)의 외측 가장자리를 따른 환상으로 형성해도 좋다.
제 2 지지판(270)은 구멍(273)(도 4(b) 및 도 12 참조)을 갖는다. 한편으로, 제 1 지지판(210)은 급전단자(280)를 통과시키는 구멍을 갖고 있지 않다. 그 때문에, 제 1 지지판(210)의 면(211)의 면적은 제 2 지지판(270)의 면(271)의 면적보다 넓다.
도 16(a)∼도 16(c)는 본 실시형태에 따른 제 2 히터 엘리먼트를 예시하는 모식적 평면도이다. 도 16(a)는 제 2 히터 엘리먼트의 영역(제 2 히터 영역)의 일례를 나타낸다.
히터 플레이트(200)는 제 2 히터 엘리먼트(230b)에 관해서 복수의 영역으로분할되고, 각 영역에 있어서 독립한 온도 제어가 행하여진다. 예를 들면, 도 16(a)에 나타내는 바와 같이, 히터 플레이트(200)는 복수의 제 2 히터 영역(R2)을 갖는다. 제 2 히터 영역(R2)은 대략 원을 그리도록 배치되어 있다.
이 예에 있어서, 복수의 제 2 히터 영역(R2)은 영역 R21, R22, R23, R24를 포함한다. 영역 R21은 히터 플레이트(200)의 중앙부에 위치한다. 영역 R22는 영역 R21의 외측에 위치한다. 영역 R23은 영역 R22의 외측에 위치한다. 영역 R24는 영역 R23의 외측에 위치한다. 또한, 제 2 히터 영역(R2)의 평면 형상이나 수는 임의여도 좋다. 예를 들면, 제 2 히터 영역(R2)은 대략 부채꼴이라도 된다.
제 2 히터 엘리먼트(230b)는 복수의 제 2 히터 영역(R2)에 형성된 복수의 제 2 히터 전극(239b)을 갖는다. 예를 들면, 복수의 제 2 히터 영역(R2)의 각각에 제 2 히터 전극(239b)이 1개씩 형성된다.
도 16(b)는 도 16(a)에 나타내는 영역 B6에 형성된 제 2 히터 전극(239b)을 예시하는 확대도이다. 도 16(c)는 도 16(a)에 나타내는 영역 B7에 형성된 제 2 히터 전극(239b)을 예시하는 확대도이다. 도시를 생략하지만, 도 16(b)에 나타내는 제 2 히터 전극(239b) 및 도 16(c)에 나타내는 제 2 히터 전극(239b)의 각각은 일련의 패턴이다. 이와 같이, 각 제 2 히터 영역(R2)에 일련의 띠 형상의 제 2 히터 전극(239b)이 형성된다.
또한, 분할된 모든 영역에 제 2 히터 전극(239b)이 형성되어 있지 않아도 좋다. 즉, 복수의 제 2 히터 영역(R2) 중 어느 하나에는 제 2 히터 전극(239b)이 형성되어 있지 않아도 좋다. 1개의 제 2 히터 영역(R2)에 형성되는 제 2 히터 전극(239b)의 수는 1 이하이다.
복수의 제 2 히터 전극(239b)은 서로 독립되어 있다. 예를 들면, 영역 R21에 배치된 제 2 히터 전극(239b)은 영역 R22에 배치된 제 2 히터 전극(239b)과는 전기적으로 접속되어 있지 않다. 영역 R22에 배치된 제 2 히터 전극(239b)은 영역 R23에 배치된 제 2 히터 전극(239b)과는 전기적으로 접속되어 있지 않다. 영역 R23에 배치된 제 2 히터 전극(239b)은 영역 R24에 배치된 제 2 히터 전극(239b)과는 전기적으로 접속되어 있지 않다.
이와 같이, 복수의 제 2 히터 전극(239b)은 복수의 영역에 있어서 서로 독립된 상태로 형성되어 있다. 바꾸어 말하면, 복수의 제 2 히터 전극(239b)은 서로 전기적으로 접속되어 있지 않다. 이것에 의해, 제 2 히터 전극(239b)마다 전압을 인가할 수 있다. 즉, 처리대상물(W)의 면내의 온도를 제 2 히터 영역(R2)마다 독립하여 제어할 수 있다.
도 17(a)∼도 17(c)는 본 실시형태에 따른 제 1 히터 엘리먼트를 예시하는 모식적 평면도이다. 도 17(a)는 제 1 히터 엘리먼트의 영역(제 1 히터 영역)의 일례를 나타낸다.
히터 플레이트(200)는 제 1 히터 엘리먼트(230a)에 관해서 복수의 영역으로 분할되고, 각 영역에 있어서 독립한 온도 제어가 행하여진다. 예를 들면, 도 17(a)에 나타내는 바와 같이, 히터 플레이트(200)는 복수의 제 1 히터 영역(R1)을 갖는다.
이 예에 있어서, 제 1 히터 영역(R1)은 대략 부채꼴의 적어도 일부를 그리도록 배치되어 있다. 복수의 제 1 히터 영역(R1)은 영역 R11∼R132를 포함한다. 원주방향을 따라 8분할된 영역이 도 7(을 따라 더욱 4분할되어 있다. 또한, 제 1 히터 영역(R1)의 평면 형상이나 수는 임의라도 좋다.
제 1 히터 엘리먼트(230a)는 복수의 제 1 히터 영역(R1)에 형성된 복수의 제 1 히터 전극(239a)을 갖는다. 예를 들면, 복수의 제 1 히터 영역(R1)의 각각에 제 1 히터 전극(239a)이 1개씩 형성된다.
도 17(b)는 도 17(a)에 나타내는 영역 B8에 형성된 제 1 히터 전극(239a)을 예시하는 확대도이다. 도 17(c)는 도 17(a)에 나타내는 영역 B9에 형성된 제 1 히터 전극(239a)을 예시하는 확대도이다. 도시를 생략하지만, 도 17(b)에 나타내는 제 1 히터 전극(239a) 및 도 17(c)에 나타내는 제 1 히터 전극(239a)은, 각각 일련의 패턴이다. 이와 같이, 각 제 1 히터 영역(R1)에 일련의 띠 형상의 제 1 히터 전극(239a)이 형성된다.
또한, 분할된 모든 영역에 제 1 히터 전극(239a)이 형성되어 있지 않아도 좋다. 즉, 복수의 제 1 히터 영역(R1) 중 어느 하나에는 제 1 히터 전극(239a)이 형성되어 있지 않아도 좋다. 1개의 제 1 히터 영역(R1)에 형성되는 제 1 히터 전극(239a)의 수는 1 이하이다.
복수의 제 1 히터 전극(239a)은 복수의 영역에 있어서 서로 독립된 상태에서 형성되어 있다. 복수의 제 1 히터 전극(239a)은 서로 전기적으로 접속되어 있지 않다. 즉, 임의의 제 1 히터 영역(R1)에 배치된 제 1 히터 전극(239a)은 다른 제 1 히터 영역(R1)에 배치된 제 1 히터 전극(239a)과는 전기적으로 접속되어 있지 않다. 이것에 의해, 제 1 히터 전극(239a)마다 전압을 인가할 수 있다. 즉, 처리대상물(W)의 면내의 온도를 제 1 히터 영역(R1)마다 독립하여 제어할 수 있다.
또한, 예를 들면 제 1 히터 영역(R1)의 수는 도 16(a)에 나타낸 제 2 히터 영역(R2)의 수보다 크다. 제 1 히터 전극(239a)의 수는 제 2 히터 전극(239b)의 수보다 크다. 이와 같이, 제 1 히터 전극(239a)이 형성되는 영역의 수가 많음으로써 제 1 히터 전극(239a)에 의한 온도의 미조정이 가능해진다. 이상에 의해, 처리대상물(W)의 면내의 온도분포의 균일성을 향상시킬 수 있다.
상술한 바와 같이, 제 1 히터 엘리먼트(230a)는 저출력 히터이며, 제 2 히터 엘리먼트(230b)는 고출력 히터이다. 즉, 독립적으로 제어되는 1개의 제 1 히터 전극(239a)의 전기저항(그 제 1 히터 전극(239a)에 전력을 공급하는 급전단자간의 전기저항)은 비교적 높다. 독립적으로 제어되는 1개의 제 2 히터 전극(239b)의 전기저항(그 제 2 히터 전극(239b)에 전력을 공급하는 급전단자간의 전기저항)은 비교적 낮다.
제 1 히터 엘리먼트(230a)에 있어서의 저항 밀도는 제 2 히터 엘리먼트(230b)에 있어서의 저항 밀도보다 높다.
제 1 히터 엘리먼트(230a)에 있어서의 저항 밀도란 1개의 제 1 히터 영역(R1)의 면적에 대한, 그 제 1 히터 영역(R1)에 배치된 제 1 히터 전극(239a)의 전기저항의 비이다. 즉, 제 1 히터 엘리먼트(230a)에 있어서의 저항 밀도는, (제 1 히터 전극(239a)의 전기저항)/(제 1 히터 영역(R1)의 면적)에 의해 산출된다.
마찬가지로, 제 2 히터 엘리먼트(230b)에 있어서의 저항 밀도란 1개의 제 2 히터 영역(R2)의 면적에 대한, 그 제 2 히터 영역(R2)에 배치된 제 2 히터 전극(239b)의 전기저항의 비이다. 즉, 제 2 히터 엘리먼트(230b)에 있어서의 저항 밀도는, (제 2 히터 전극(239b)의 전기저항)/(제 2 히터 영역(R2)의 면적)에 의해 산출된다.
제 1 히터 영역(R1)의 면적 및 제 2 히터 영역(R2)의 면적을 산출할 때의, 각 영역의 경계에 대하여 설명한다.
도 18(a)∼도 18(f)는 본 실시형태에 따른 히터 엘리먼트를 설명하는 모식적 평면도이다.
도 18(a)에 나타내는 예에서는, 히터 플레이트(200)는 복수의 영역 R(Ra∼Rf)로 분할되어 있다. 영역 R은 제 1 히터 영역(R1) 및 제 2 히터 영역(R2) 중 어느 하나를 나타낸다. 복수의 영역 R에는 복수의 히터 전극(239)이 형성된다. 영역 R이 제 1 히터 영역(R1)인 경우에는, 히터 전극(239)은 제 1 히터 전극(239a)으로 한다. 영역 R이 제 2 히터 영역(R2)인 경우에는, 히터 전극(239)은 제 2 히터 전극(239b)으로 한다.
도 18(b)는 도 18(a)에 나타내는 영역 Ba에 형성된 히터 전극(239)을 예시하는 확대도이다. 도 18(b)에 나타내는 2개의 히터 전극(239)은 서로 독립되어 있다. 이 때, 영역 R의 경계(E)는 서로 독립한 히터 전극(239)의 중점을 지나도록 정해진다. 즉, 히터 전극(239)이 형성된 영역 R끼리가 이웃할 경우, 경계(E)는 독립된 히터 전극(239)의 중간 지점이 된다. 또한, 도 18(a)의 예에 있어서 경계(E)는 히터 플레이트(200)의 중심을 포함한다. 또한, 히터 전극(239)과 후술하는 도전부(235)(도 23참조)가 이웃하는 경우에는, 경계(E)는 히터 전극(239)과 도전부(235)의 중간 지점으로 할 수 있다.
도 18(c)는 도 18 (a)에 나타내는 영역 Bb에 형성된 히터 전극(239)을 예시하는 확대도이다. 예를 들면, 영역 Rb에는 히터 전극(239)이 형성되고, 영역 Rc에는 히터 전극(239)이 형성되지 않는다. 이러한 경우에는, 영역 R의 경계(E)를 히터 전극(239)으로부터 히터 전극(239)의 폭(D)만큼 떨어진 위치로 해도 된다.
도 18(d)는 도 18(a)에 나타내는 영역 Bc에 형성된 히터 전극(239)을 예시하는 확대도이다. 히터 플레이트(200)의 최외주에 있어서는 영역 R의 경계(E)는 히터 플레이트의 최외주가 된다.
도 18(e)는 별도의 히터 플레이트를 예시하는 모식적 평면도이다. 도 18(e)에 나타내는 예에서는, 히터 플레이트(200)는 복수의 영역 R(Rg∼Rm)로 분할되어 있다. 도 18(f)는 도 18(e)에 나타내는 영역 Bd에 형성된 히터 전극(239)을 예시하는 확대도이다. 이 경우도, 영역 R의 경계(E)는 서로 독립한 히터 전극(239)의 중점을 지나도록 정해진다.
이상 설명한 바와 같은 경계(E)로 둘러싸여진 영역의 면적을 영역 R(제 1 히터 영역(R1) 또는 제 2 히터 영역(R2))의 면적으로 한다.
도 19 (a) 및 도 19(b)는 본 실시형태에 따른 바이패스층을 예시하는 모식적 평면도이다.
바이패스층(250)의 복수의 바이패스부(251) 중 적어도 어느 하나는 가장자리부에 노치부(253)를 갖는다. 이 예에서는, 바이패스층(250)에 4개의 노치부(253)가 형성되어 있다. 노치부(253)의 수는 「4」에는 한정되지 않는다.
복수의 바이패스층(250) 중 적어도 어느 하나가 노치부(253)를 갖기 때문에 제 2 지지판(270)은 제 1 지지판(210)과 접촉 가능하다. 또한, 도 15(a) 및 도 15(b)에 관해서 설명한 접합 영역(JA)은, 바이패스층(250)의 노치부(253)에 대응해서 제 1 지지판(210) 및 제 2 지지판(270)의 외측 가장자리에 형성된다.
도 19(a)에 나타낸 바와 같이, 바이패스층(250)의 바이패스부(251)는 부채꼴을 나타낸다. 복수의 부채꼴의 바이패스부(251)가 서로 이간해서 배열되고, 바이패스층(250)은 전체로서 대략 원형을 이룬다. 도 19(a)에 나타낸 바와 같이, 이웃하는 바이패스부(251) 사이의 이간 부분(257)은 바이패스층(250)의 중심(259)으로부터 도 7(으로 연장되어 있다. 바꿔 말하면, 이웃하는 바이패스부(251) 사이의 이간 부분(257)은 바이패스층(250)의 중심(259)으로부터 방사상으로 연장되어 있다. 바이패스부(251)의 면(251a)의 면적은 이간 부분(257)의 면적보다 넓다. 바이패스층(250)의 면적(바이패스부(251)의 면(251a)의 면적)은 제 1 히터 엘리먼트(230a)의 면적(제 1 히터 전극(239a)의 면적)보다 넓고, 제 2 히터 엘리먼트(230b)의 면적(제 2 히터 전극(239b)의 면적)보다 넓다.
도 19(b)에 나타낸 바와 같이, 바이패스층(250)의 복수의 바이패스부(251)의 형상은, 예를 들면 만곡된 부채 형상이어도 좋다. 이와 같이, 바이패스층(250)에 형성되는 복수의 바이패스부(251)의 수 및 형상은 임의여도 좋다.
도 20은 본 실시형태에 따른 히터 플레이트를 예시하는 모식적 분해도이다.
도 20에 나타낸 바와 같이, 이 예에 있어서 바이패스층(250)은 제 1 히터 엘리먼트(230a) 및 제 2 히터 엘리먼트(230b)의 양쪽과 전기적으로 접속되어 있다. 즉, 1개의 바이패스부(251)가 제 1 히터 엘리먼트(230a)(제 1 히터 전극(239a))와 접속되어 있고, 제 2 히터 엘리먼트(230b)(제 2 히터 전극(239b))와도 접속되어 있다. 바꿔 말하면, 제 1 히터 엘리먼트(230a)로의 전력공급 및 제 2 히터 엘리먼트(230b)로의 전력공급에 공통인 바이패스층(250)이 사용되고 있다.
실시형태에 있어서는 제 1 히터 엘리먼트(230a)에 전력을 공급하는 바이패스층과, 제 2 히터 엘리먼트(230b)에 전력을 공급하는 바이패스층의 2층의 바이패스층이 형성되어도 좋다. 단, 도 20에 나타내는 예와 같이, 공통의 바이패스층(250)이 사용됨으로써 히터 플레이트(200)의 층의 수를 억제할 수 있고, 히터 플레이트(200) 전체의 열용량을 작게 할 수 있다. 따라서, 온도의 응답성(램프레이트)을 향상시킬 수 있다.
제 1 히터 엘리먼트(230a)는 제 1 접속부(233a)를 갖는다. 제 1 접속부(233a)는 제 1 히터 엘리먼트(230a)에 전력을 공급하는 도전체(이 예에서는 바이패스층(250))가 접속된 부분이다. 예를 들면, 제 1 접속부(233a)는, 도 11(a) 및 도 11(b)에 관해서 설명한 바와 같은 제 1 히터 엘리먼트(230a)와 바이패스층(250)의 접합부에 대응한다. 제 1 접속부(233a)는, 예를 들면 바이패스층(250)과 접하는 부분이다. 제 1 접속부(233a)는 제 1 히터 엘리먼트(230a)에 전류가 들어가는 부분(Ain)(도 5 참조) 및 제 1 히터 엘리먼트(230a)로부터 전류가 나오는 부분(Aout)(도 5 참조) 중 어느 하나다. 바이패스층(250)이 형성되지 않는 경우에는, 제 1 접속부(233a)는 예를 들면 제 1 히터 엘리먼트(230a)와 급전단자의 접합부에 대응한다.
마찬가지로, 제 2 히터 엘리먼트(230b)는 제 2 접속부(233b)를 갖는다. 제 2 접속부(233b)는 제 2 히터 엘리먼트(230b)에 전력을 공급하는 도전체(이 예에서는 바이패스층(250))가 접속된 부분이다. 예를 들면, 제 2 접속부(233b)는 도 11(a) 및 도 11(b)에 관해서 설명한 바와 같은 제 2 히터 엘리먼트(230b)와 바이패스층(250)의 접합부에 대응한다. 제 2 접속부(233b)는, 예를 들면 바이패스층(250)과 접하는 부분이다. 제 2 접속부(233b)는, 도 5에 관해서 설명한 제 2 히터 엘리먼트(230b)에 전류가 들어가는 부분(Bin)(도 5 참조) 및 제 2 히터 엘리먼트(230b)로부터 전류가 나오는 부분(Bout)(도 5 참조) 중 어느 하나이다. 바이패스층(250)이 형성되지 않는 경우에는, 제 2 접속부(233b)는 예를 들면 제 2 히터 엘리먼트(230b)와 급전단자의 접합부에 대응한다.
제 1 접속부(233a)의 면내의 방향을 따른 폭(D3)은 제 2 접속부(233b)의 면내의 방향을 따른 폭(D4)보다 좁다. 제 1 접속부(233a) 및 제 2 접속부(233b)의 근방은 온도의 특이점이 되기 쉽다. 이에 대하여 처리대상물(W)에 가까운 제 1 접속부(233a)의 폭을 작게 함으로써 제 1 접속부(233a)의 영향을 억제하고, 처리대상물(W)에 생기는 온도분포의 불균일을 억제할 수 있다.
또한, 제 1 히터 엘리먼트(230a)(제 1 히터 전극(239a))는 제 2 접속부(233b)의 적어도 일부의 위를 덮는다. 바꿔 말하면, 제 1 히터 엘리먼트(230a)의 일부는 제 2 접속부(233b)와 제 1 주면(101) 사이에 위치한다. 이와 같이, 제 2 접속부(233b)의 위에 제 1 히터 엘리먼트(230a)를 배치함으로써 제 2 접속부(233b)의 영향을 억제하고, 처리대상물(W)에 생기는 온도분포의 불균일을 더욱 억제할 수 있다.
도 21은 본 실시형태에 따른 히터 플레이트를 예시하는 모식적 분해도이다.
하나의 제 1 히터 전극(239a)은 전류의 입구에 대응하는 제 1 접속부(233a) 및 전류의 출구에 대응하는 제 1 접속부(233a)의, 2개의 제 1 접속부(233a)를 갖는다.
2개의 제 1 접속부(233a)는 각각, 서로 다른 바이패스부(251)에 접속된다. 한쪽은 고전위의 바이패스부(251)이며, 다른쪽은 저전위의 바이패스부(251)이다. 복수의 제 1 히터 전극(239a)에 있어서 한쪽의 바이패스부(251)(예를 들면, 저전위의 바이패스부(251))를 공통화해도 좋다.
보다 구체적으로는, 예를 들면 도 21에 나타낸 바와 같이, 복수의 제 1 히터 전극(239a)은 제 1 히터 전극(239p, 239q)을 갖는다. 복수의 바이패스부(251)는 바이패스부(251p, 251q, 251r)를 갖는다. 제 1 히터 전극(239p)은 바이패스부(251p) 및 바이패스부(251r)와 접속되어 있다. 제 1 히터 전극(239q)은 바이패스부(251q) 및 바이패스부(251r)와 접속되어 있다. 즉, 제 1 히터 전극(239p)과 제 1 히터 전극(239q)은 공통의 바이패스부(251r)에 접속되어 있다.
이것에 의해, 제 1 히터 엘리먼트(230a)와 전기적으로 접속된 바이패스부(251)의 수를, 제 1 히터 전극(239a)의 수(제 1 히터 영역(R1)의 수)의 2배 이하로 할 수 있다. 바이패스부(251)의 수를 억제함으로써 바이패스부(251)에 접속되는 급전단자(280)의 수를 줄일 수 있다. 따라서, 온도의 특이점에 의한 처리대상물(W)의 면내의 온도 불균일을 억제할 수 있다.
도 22 및 도 23은, 본 실시형태에 따른 히터 플레이트를 예시하는 모식적 분해도이다. 도 22의 예에 있어서는, 1개의 제 1 히터 영역(R1)에 있어서 제 1 히터 전극(239a)이 형성되어 있지 않다. 이와 같이, 복수의 제 1 히터 영역(R1) 중 어느 하나에는 제 1 히터 전극(239a)이 형성되어 있지 않아도 좋다. 이것에 의해, 제 1 히터 전극(239a)이 형성되지 않는 영역에 있어서 히터 플레이트(200)를 얇게 할 수 있고, 히터 플레이트(200)의 열용량을 작게 할 수 있다. 따라서, 처리대상물(W)의 온도의 응답성(램프레이트)을 향상시킬 수 있다.
한편, 히터 플레이트(200)가 얇은 부분의 두께와, 히터 플레이트(200)가 두꺼운 부분의 두께의 차가 지나치게 크면, 히터 플레이트(200)가 얇은 부분의 온도와, 히터 플레이트(200)가 두꺼운 부분의 온도의 차가 커질 경우가 있다. 이것에 대하여 도 23의 예에 있어서는, 히터 플레이트(200)는 제 1 히터 엘리먼트(230a)와 같은 층에 형성된 도전부(금속박)(235)를 갖는다. 도전부(235)는 제 1 히터 전극(239a)이 형성되지 않는 제 1 히터 영역(R1)에 설치되어 있다. 도전부(235)의 두께나 재료는 제 1 히터 엘리먼트(230a)와 같게 할 수 있다. 도전부(235)는 제 1 히터 엘리먼트(230a), 바이패스층(250) 및 급전단자(280) 등과 절연되어 있다. 즉, 도전부(235)는 외부로부터 전력이 공급되지 않는 더미의 히터 전극이다.
더미의 히터 전극을 형성함으로써 히터 플레이트(200)의 요철을 개선하고, 처리대상물(W)의 면내의 온도분포의 균일성을 향상시킬 수 있다.
도 24는 본 실시형태에 따른 히터 플레이트를 예시하는 모식적 분해도이다.
도 24에 나타낸 예에서는, 도 1∼도 23에 관해서 설명한 히터 플레이트(200)와 비교하여 제 1 히터 엘리먼트(230a)와 제 2 히터 엘리먼트(230b)의 적층 순서가 다르다. 도 1∼도 23에 나타낸 예에서는, 제 1 히터 엘리먼트(230a)는 제 2 히터 엘리먼트(230b)보다 상방에 위치한다. 바꾸어 말하면, 제 1 히터 엘리먼트(230a)는 제 1 주면(101)과 제 2 히터 엘리먼트(230b) 사이에 설치된다.
이것 대하여, 도 24에 나타낸 예에서는 제 2 히터 엘리먼트(230b)는 제 1 히터 엘리먼트(230a)보다 상방에 위치한다. 바꾸어 말하면, 제 2 히터 엘리먼트(230b)는 제 1 주면(101)과 제 1 히터 엘리먼트(230a) 사이에 설치된다. 이와 같이, 제 1 히터 엘리먼트(230a)의 위치와 제 2 히터 엘리먼트(230b)의 위치를 교체해도 좋다.
제 1 히터 엘리먼트(230a)가 제 2 히터 엘리먼트(230b)보다 상방에 위치할 경우, 제 1 히터 엘리먼트(230a)와 처리대상물(W) 사이의 거리는 제 2 히터 엘리먼트(230b)와 처리대상물(W) 사이의 거리보다 짧다. 제 1 히터 엘리먼트(230a)가 처리대상물(W)에 비교적 가까운 것에 의해 제 1 히터 엘리먼트(230a)에 의해서 처리대상물의 온도를 제어하기 쉬워진다. 즉, 제 2 히터 엘리먼트(230b)의 패턴에 기인해서 생기는 처리대상물(W)의 면내의 온도 불균일을, 제 1 히터 엘리먼트(230a)에 의해서 억제하기 쉬워진다. 따라서, 처리대상물의 면내의 온도분포의 균일성을 향상시킬 수 있다.
한편, 제 2 히터 엘리먼트(230b)가 제 1 히터 엘리먼트(230a)보다 상방에 위치할 경우, 고출력의 제 2 히터 엘리먼트(230b)가 처리대상물(W)에 비교적 가깝다. 이것에 의해, 처리대상물(W)의 온도의 응답성(램프레이트)을 향상시킬 수 있다.
도 25는 본 실시형태에 따른 히터 플레이트를 예시하는 모식적 분해도이다.
제 1 지지판(210) 및 제 2 지지판(270) 중 적어도 어느 하나에는 제 1 지지판(210)과 제 2 지지판(270) 사이에 형성된 층의 두께에 따라서 요철이 형성된다. 즉, 제 1 지지판(210) 및 제 2 지지판(270) 중 적어도 어느 하나는 깊이가 서로 다른 복수 종류의 오목부를 갖는다. 또한, 도시를 생략하지만, 제 1 수지층(220), 제 1 히터 엘리먼트(230a), 제 2 수지층(240), 제 2 히터 엘리먼트(230b), 제 3 수지층(245), 바이패스층(250), 및 제 4 수지층(260) 중 적어도 어느 하나에도 복수 종류의 요철이 형성된다.
예를 들면, 제 1 지지판(210)은 오목부(213a), 오목부(213b) 및 오목부(213c)를 갖는다. 바꿔 말하면, 제 1 지지판(210)은 Z방향에 있어서의 위치가 서로 다른 복수의 부분(Q1∼Q4)을 갖는다. 부분 Q1은 제 1 지지판(210)의 중 가장 제 1 주면(101)에 가까운 부분이다. 부분 Q2∼Q4는 각각, 오목부(213a∼213c)를 형성한다.
오목부(213a)의 깊이는 부분 Q1과 부분 Q2 사이의 Z방향을 따른 거리(L1)이다. 오목부(213b)의 깊이는 부분 Q1과 부분 Q3 사이의 Z방향을 따른 거리(L2)이다. 오목부(213c)의 깊이는 부분 Q1과 부분 Q4 사이의 Z방향을 따른 거리(L3)이다. 거리(L1), 거리(L2) 및 거리(L3)는 서로 다르다.
예를 들면, 제 2 지지판(270)은 오목부(273a), 오목부(273b) 및 오목부(273c)를 갖는다. 바꿔 말하면, 제 2 지지판(270)은 Z방향에 있어서의 위치가 서로 다른 복수의 부분(Q5∼Q8)을 갖는다. 부분 Q5는 제 2 지지판(270) 중 가장 제 1 주면(101)로부터 먼 부분이다. 부분 Q6∼Q8은 각각, 오목부(273a∼273c)를 형성한다.
오목부(273a)의 깊이는 부분 Q5와 부분 Q6 사이의 Z방향을 따른 거리(L4)이다. 오목부(273b)의 깊이는 부분 Q5와 부분 Q7 사이의 Z방향을 따른 거리(L5)이다. 오목부(273c)의 깊이는 부분 Q5와 부분 Q8 사이의 Z방향을 따른 거리(L6)이다. 거리(L4), 거리(L5) 및 거리(L6)는 서로 다르다.
얕은 오목부에 있어서는 히터 플레이트(200)가 두껍고, 깊은 오목부에 있어서는 히터 플레이트(200)가 얇다. 예를 들면, 두꺼운 부분은 얇은 부분에 비해서 온도가 높아지기 쉽다. 이 때문에, 복수 종류의 요철의 배치 패턴을 조정함으로써 처리대상물(W)의 면내의 온도분포를 조정할 수 있다. 이것에 의해, 처리대상물(W)의 면내의 온도 불균일을 개선하고, 면내의 온도분포의 균일성을 향상시키는 것도 가능하다.
도 26(a) 및 도 26(b)는 본 실시형태에 따른 히터 플레이트를 예시하는 모식도이다.
도 26(a)은 히터 플레이트의 모식적 분해도이다. 실시형태에 있어서는 저출력 히터가 복수의 층에 설치되어도 좋다. 예를 들면, 도 26(a)에 나타낸 예에 있어서는, 히터 플레이트(200)는 제 3 히터 엘리먼트(230c)와, 수지층(246)을 더 갖는다. 제 3 히터 엘리먼트(230c)는, 예를 들면 제 1 히터 엘리먼트(230a)와 같은 저출력 히터이다. 또한, 이 예에 있어서 바이패스층(250) 및 제 4 수지층(260)은 생략되어 있다.
제 3 히터 엘리먼트(230c)는 급전단자(280) 또는 바이패스층(250)과 전기적으로 접속되어 있고, 전류가 흐름으로써 발열한다. 제 3 히터 엘리먼트(230c)는 제 1 히터 엘리먼트(230a)가 설치된 층 및 제 2 히터 엘리먼트(230b)가 설치된 층과는 다른 층에 설치된다. 이 예에서는, 제 1 지지판(210)과 제 1 수지층(220) 사이에 제 3 히터 엘리먼트(230c)가 설치되고, 제 3 히터 엘리먼트(230c)와 제 1 지지판(210) 사이에 수지층(246)이 형성된다.
제 3 히터 엘리먼트(230c)는, 예를 들면 복수의 띠 형상의 제 3 히터 전극(239c)을 갖는다. 제 3 히터 엘리먼트(230c)(제 3 히터 전극(239c))의 두께나 폭, 재료는 제 1 히터 엘리먼트(230a)와 같게 할 수 있다.
제 3 히터 엘리먼트(230c)의 전기저항은 제 2 히터 엘리먼트(230b)의 전기저항보다 높다. 즉, 1개의 제 3 히터 전극(239c)의 전기저항(그 제 3 히터 전극(239c)에 전력을 공급하는 급전단자간의 전기저항)은 1개의 제 2 히터 전극(239b)의 전기저항보다 높다.
도 26(b)는 제 2 히터 엘리먼트(230b) 및 제 3 히터 엘리먼트(230c)를 예시하는 확대 평면도이다.
도 26(b)와 같이 Z방향을 따라 보았을 때에, 제 3 히터 엘리먼트(230c)(제 3 히터 전극(239c))는 절곡부(23)를 갖는다. Z방향을 따라 보았을 때에, 제 3 히터 엘리먼트(230c)의 절곡부(23)의 수는 제 2 히터 엘리먼트(230b)의 절곡부의 수보다 많다.
Z방향을 따라 보았을 때에, 제 3 히터 엘리먼트(230c)는 예를 들면 제 4 부분(P4)을 포함한다. 제 4 부분(P4)은 제 2 히터 엘리먼트(230b)의 서로 이간한 부분(P1, P2)의 사이에 위치한다. 즉, Z방향을 따라 보았을 때에, 제 3 히터 엘리먼트(230c)는 제 2 히터 엘리먼트(230b)의 간극에 위치하는 부분을 갖는다. 또한, 예를 들면 제 4 부분(P4)은 Z방향을 따라 보았을 때에 제 1 히터 엘리먼트(230a)의 간극에 위치한다.
제 1 및 제 2 히터 엘리먼트(230a, 230b)의 패턴에 기인해서 생기는 처리대상물(W)의 면내의 온도 불균일을 제 3 히터 엘리먼트(230c)에 의해 억제할 수 있다. 따라서, 처리대상물(W)의 면내 온도분포의 균일성을 더욱 향상시킬 수 있다.
도 27은 본 실시형태의 히터 플레이트의 변형예를 예시하는 모식적 분해도이다.
도 27에 나타낸 바와 같이, 이 예에서는 바이패스층(250)이 제 1 지지판(210)과 제 1 히터 엘리먼트(230a) 사이에 형성된다. 보다 상세하게는, 바이패스층(250)이 제 1 지지판(210)과 제 1 수지층(220) 사이에 형성되고, 제 4 수지층(260)이 제 1 지지판(210)과 바이패스층(250) 사이에 형성된다.
이와 같이, 바이패스층(250)은 제 1 지지판(210)과 히터 엘리먼트(제 1 및 제 2 히터 엘리먼트(230a, 230b)) 사이에 형성되어도 좋다. 즉, 바이패스층(250)은 히터 엘리먼트(제 1 및 제 2 히터 엘리먼트(230a, 230b))와 세라믹 유전체 기판(100) 사이에 형성되어도 좋다.
이 경우에 있어서도, 바이패스층(250)에 의해, 제 1 및 제 2 히터 엘리먼트(230a, 230b)로부터 공급된 열의 확산성을 향상시킬 수 있다. 예를 들면, 처리대상물(W)의 면내 방향(수평 방향)에 있어서의 열확산성을 향상시킬 수 있다. 이것에 의해, 예를 들면 처리대상물(W)의 면내의 온도분포의 균일성을 향상시킬 수 있다.
또한, 바이패스층(250)은, 예를 들면 제 1 지지판(210)과 제 1 히터 엘리먼트(230a) 사이, 및 제 2 히터 엘리먼트(230b)와 제 2 지지판(270) 사이의 쌍방에 형성되어도 좋다. 즉, 히터 플레이트(200)는 2개의 바이패스층(250)을 가져도 좋다.
도 28은 본 실시형태의 히터 플레이트를 예시하는 모식적 평면도이다.
도 28에 나타낸 바와 같이, 제 2 히터 엘리먼트(230b)는 접속 영역(236)을 갖는다. 접속 영역(236)은 제 2 히터 엘리먼트(230b)에 전력을 공급하는 도전체(이 예에서는 바이패스층(250))가 접속된 영역이다. 접속 영역(236)은 상기 제 2 접속부(233b)를 포함한다. 접속 영역(236)은 제 2 히터 엘리먼트(230b)에 전류가 들어가는 부분(Bin)(도 5 참조) 및 제 2 히터 엘리먼트(230b)로부터 전류가 나오는 부분(Bout)(도 5 참조) 중 어느 하나를 포함한다. 바이패스층(250)이 형성되지 않는 경우에는, 접속 영역(236)은 예를 들면 제 2 히터 엘리먼트(230b)와 급전단자의 접합부에 대응한다.
Z방향을 따라 보았을 때에, 접속 영역(236)은 예를 들면 대략 원형이다. 접속 영역(236)의 폭(직경)(D9)은 제 2 히터 전극(239b)의 폭(D2)보다 크다. 따라서, 접속 영역(236)은 제 2 히터 전극(239b)과 비교해서 발열이 작다. 바꾸어 말하면, 접속 영역(236)은 제 2 히터 엘리먼트(230b)에 있어서 온도의 특이점이 되기 쉬운 영역이다.
이 예에서는, Z방향을 따라 보았을 때에, 제 1 히터 엘리먼트(230a)의 적어도 일부는 접속 영역(236)과 겹친다. 바꾸어 말하면, 제 2 히터 엘리먼트(230b)의 접속 영역(236) 위에 제 1 히터 엘리먼트(230a) 중 적어도 일부가 설치되어 있다. 이것에 의해, 발열이 작은 제 2 히터 엘리먼트(230b)의 접속 영역(236)에 기인해서 발생하는 처리대상물(W)의 면내의 온도 불균일을, 제 1 히터 엘리먼트(230a)로 억제할 수 있다. 따라서, 처리대상물의 면내의 온도분포의 균일성을 향상시킬 수 있다.
도 29 (a) 및 도 29(b)는 본 실시형태의 급전단자의 구체예를 나타내는 모식적 평면도이다.
도 29 (a)는 본 구체예의 급전단자를 나타내는 모식적 평면도이다. 도 29(b)는 본 구체예의 급전단자의 접합 방법을 예시하는 모식적 평면도이다.
도 29 (a) 및 도 29(b)에 나타낸 급전단자(280)는 접속 부재(281)와, 도선부(283)와, 지지부(285)와, 접합부(287)를 갖는다. 접속 부재(281)는 소켓 등으로 불리는 부재와 접속된다. 소켓은 정전 척(10)의 외부로부터 전력을 공급한다. 이 예에서는, 접속 부재(281)는 소켓을 접속 가능한 핀 형상이다. 단, 접속 부재(281)의 형상은 접속되는 부재의 형상에 따라 적당하게 변경할 수 있다. 예를 들면, 급전단자(280)에 접속되어 외부로부터 전력을 공급하는 부재가 핀 형상일 경우에는, 접속 부재(281)는 핀 형상의 부재를 접속 가능한 소켓 형상이라도 된다. 도선부(283)는 접속 부재(281)와 지지부(285)에 접속되어 있다. 지지부(285)는 도선부(283)와 접합부(287)에 접속되어 있다. 도 29(b)에 나타낸 화살표 C14와 같이, 접합부(287)는 제 1 히터 엘리먼트(230a) 및 제 2 히터 엘리먼트(230b) 중 적어도 어느 하나 또는 바이패스층(250)과 접합된다. 이것에 의해, 급전단자(280)는 제 1 히터 엘리먼트(230a) 및 제 2 히터 엘리먼트(230b) 중 적어도 어느 하나에 전력을 공급한다. 접합부(287)가 바이패스층(250)과 접합되었을 경우에는, 급전단자(280)는 바이패스층(250)을 통하여 제 1 히터 엘리먼트(230a) 및 제 2 히터 엘리먼트(230b) 중 적어도 어느 하나에 전력을 공급한다.
도선부(283)는 급전단자(280)에 걸리는 응력을 완화한다. 즉, 접속 부재(281)는 베이스 플레이트(300)에 고정된다. 한편으로, 접합부(287)는 제 1 히터 엘리먼트(230a) 및 제 2 히터 엘리먼트(230b) 중 적어도 어느 하나 또는 바이패스층(250)과 접합된다. 베이스 플레이트(300)와, 제 1 히터 엘리먼트(230a), 제 2 히터 엘리먼트(230b) 또는 바이패스층(250)의 사이에는 온도차가 생긴다. 그 때문에, 베이스 플레이트(300)와, 제 1 히터 엘리먼트(230a), 제 2 히터 엘리먼트(230b) 또는 바이패스층(250)의 사이에는 열팽창의 차가 생긴다. 그 때문에, 열팽창의 차에 기인하는 응력이 급전단자(280)에 걸릴 경우가 있다. 열팽창의 차에 기인하는 응력은, 예를 들면 베이스 플레이트(300)의 도 7(으로 걸린다. 도선부(283)는 이 응력을 완화할 수 있다. 또한, 접합부(287)와, 제 1 히터 엘리먼트(230a), 제 2 히터 엘리먼트(230b) 또는 바이패스층(250)의 접합은, 용접, 레이저광을 이용한 접합, 납땜, 또는 경납땜 등에 의해 행하여진다. 또한, 제 1 히터 엘리먼트(230a), 제 2 히터 엘리먼트(230b) 또는 바이패스층(250)과, 급전단자(280)의 접촉부에 있어서의 저항을 접합부(287)에 의해 낮게 할 수 있다. 이것에 의해, 이상발열을 억제할 수 있고, 처리대상물의 면내의 온도분포의 균일성을 향상시킬 수 있다.
접속 부재(281)의 재료로서는, 예를 들면 몰리브덴 등을 들 수 있다. 도선부(283)의 재료로서는, 예를 들면 구리 등을 들 수 있다. 도선부(283)의 지름(D5)은 접속 부재(281)의 지름(D8)보다 작다. 도선부(283)의 지름(D5)은, 예를 들면 약 0.3㎜ 이상, 2.0㎜ 이하 정도이다. 지지부(285)의 재료로서는, 예를 들면 스테인레스 등을 들 수 있다. 지지부(285)의 두께(D6)(Z방향의 길이)는, 예를 들면 약 0.5㎜ 이상, 2.0㎜ 이하 정도이다. 접합부(287)의 재료로서는, 예를 들면 스테인레스 등을 들 수 있다. 접합부(287)의 두께(D7)(Z방향의 길이)는, 예를 들면 약 0.05㎜ 이상, 0.50㎜ 이하 정도이다.
본 구체예에 의하면, 접속 부재(281)의 지름(D8)이 도선부(283)의 지름(D5)보다 크기 때문에, 접속 부재(281)는 비교적 큰 전류를 히터 엘리먼트(230)에 공급할 수 있다. 또한, 도선부(283)의 지름(D5)이 접속 부재(281)의 지름(D8)보다 작기 때문에, 도선부(283)는 접속 부재(281)보다 변형되기 쉽고, 접속 부재(281)의 위치를 접합부(287)의 중심으로부터 어긋나게 할 수 있다. 이것에 의해, 히터 플레이트(200)와는 다른 부재(예를 들면, 베이스 플레이트(300))에 급전단자(280)를 고정할 수 있다.
지지부(285)는, 예를 들면 용접, 레이저광을 이용한 접합, 납땜, 경납땜 등에 의해 도선부(283) 및 접합부(287)와 접합되어 있다. 이것에 의해, 급전단자(280)에 걸리는 응력을 완화하면서 제 1 히터 엘리먼트(230a), 제 2 히터 엘리먼트(230b) 또는 바이패스층(250)에 대하여 보다 넓은 접촉 면적을 확보할 수 있다.
도 30은 본 실시형태의 급전단자의 변형예를 나타내는 모식적 단면도이다.
이 예에서는, 실시형태에 따른 정전 척은 상술의 급전단자(280) 대신에 급전단자(280a)를 갖는다. 급전단자(280a)는 급전부(본체부)(281a)와, 단자부(281b)를 갖는다. 급전단자(280a)는, 예를 들면 콘택트 프로브이다.
예를 들면, 베이스 플레이트(300)에는 구멍(390)이 형성된다. 통 형상의 슬리브(283a)는 구멍(390)에 대하여 고정된다. 급전단자(280a)는 슬리브(283a)의 내부에 설치되고, 예를 들면 나사 결합 등에 의해 베이스 플레이트(300)에 대하여 고정된다.
급전부(281a)에는 제 1 히터 엘리먼트(230a) 및 제 2 히터 엘리먼트(230b) 중 적어도 어느 하나에 외부로부터 전력을 공급하는 소켓(285a)을 접속할 수 있다. 이 예에서는, 급전부(281a)는 소켓(285a)을 접속 가능한 핀 형상이다. 단, 급전부(281a)의 형상은 접속되는 부재의 형상에 따라 적당하게 변경할 수 있다. 예를 들면, 급전단자(280a)에 접속되어 외부로부터 전력을 공급하는 부재가 핀 형상일 경우에는, 급전부(281a)는 핀 형상의 부재를 접속 가능한 소켓 형상이라도 된다.
단자부(281b)는 급전단자(280a)의 선단에 설치되고, 제 1 히터 엘리먼트(230a) 및 제 2 히터 엘리먼트(230b) 중 적어도 어느 한쪽 또는 바이패스층(250)에 접촉한다. 단자부(281b)는 급전부(281a)에 대하여 슬라이딩 가능이며, 급전단자(280a)는 신축 가능하다. 또한, 급전단자(280a)는 급전부(281a)에 대하여 고정된 스프링을 내부에 갖는다. 단자부(281b)는 그 스프링에 의해서 급전단자(280a)가 신장되도록 바이어싱되고 있다.
단자부(281b)는 히터 플레이트(200)(제 1 히터 엘리먼트(230a) 및 제 2 히터 엘리먼트(230b) 중 적어도 어느 한쪽 또는 바이패스층(250))에 압박된다. 이 때, 급전단자(280a)는 스프링의 탄성력에 저항해서 줄어든 상태이다. 바꿔 말하면, 단자부(281b)는 스프링의 탄성력에 의해 제 1 히터 엘리먼트(230a) 및 제 2 히터 엘리먼트(230b) 중 적어도 어느 한쪽 또는 바이패스층(250)을 향하는 방향으로 바이어싱되어 압박되어 있다. 이것에 의해, 소켓(285a)은 급전단자(280a)를 통해서 제 1 히터 엘리먼트(230a) 및 제 2 히터 엘리먼트(230b) 중 적어도 어느 한쪽 또는 바이패스층(250)과 전기적으로 접속된다. 제 1 히터 엘리먼트(230a) 및 제 2 히터 엘리먼트(230b) 중 적어도 어느 한쪽 또는 바이패스층(250)에는, 급전단자(280a) 및 소켓(285a)을 통해서 외부로부터 전력이 공급된다.
이러한 급전단자(280a)를 사용한 경우에는, 급전단자를 용접 등으로 접합할 경우에 비교하여, 급전을 위해서 형성되는 구멍(베이스 플레이트(300)의 구멍(390)이나 제 2 지지판(270)의 구멍(273))의 지름을 작게 할 수 있다. 급전단자를 용접 등으로 접합할 경우에 비교하여 급전단자(280a)를 작게 할 수 있기 때문에, 급전단자(280a)의 주변이 온도의 특이점이 되는 것을 억제할 수 있다. 이것에 의해, 처리대상물의 면내의 온도분포의 균일성을 향상시킬 수 있다.
정전 척(10)은, 예를 들면 제 1 히터 엘리먼트(230a)에 전력을 공급하는 제 1 급전단자와, 제 2 히터 엘리먼트(230b)에 전력을 공급하는 제 2 급전단자를 갖는다. 제 1 급전단자는, 예를 들면 상기 급전단자(280a)이다. 급전단자(280a)의 단자부(281b)는, 예를 들면 제 1 히터 엘리먼트(230a)에 압박되어, 제 1 히터 엘리먼트(230a)와 전기적으로 접속된다. 이것에 의해, 제 1 히터 엘리먼트(230a)에는 바이패스층(250)을 개재하지 않고 외부로부터 전력이 공급된다. 한편, 제 2 급전단자는, 예를 들면 상기 급전단자(280)이다. 급전단자(280)의 접합부(287)는 제 2 히터 엘리먼트(230b)와 접합되고, 제 2 히터 엘리먼트(230b)와 전기적으로 접속된다. 이것에 의해, 제 2 히터 엘리먼트(230b)에는 바이패스층(250)을 개재하지 않고 외부로부터 전력이 공급된다.
또한, 제 1 급전단자 및 제 2 급전단자는 바이패스층(250)을 통하여 히터 플레이트(200)에 전력을 공급해도 좋다. 제 1 급전단자(급전단자(280a))의 단자부(281b)는, 예를 들면 바이패스층(250)에 압박되어, 바이패스층(250)과 전기적으로 접속된다. 바이패스층(250)은 제 1 히터 엘리먼트(230a)와 전기적으로 접속된다. 이것에 의해, 제 1 히터 엘리먼트(230a)에는 바이패스층(250)을 통하여 외부로부터 전력이 공급된다. 한편, 제 2 급전단자(급전단자(280))는 바이패스층(250)과 접합되어, 바이패스층(250)과 전기적으로 접속된다. 바이패스층(250)은 제 2 히터 엘리먼트(230b)와 전기적으로 접속된다. 이것에 의해, 제 2 히터 엘리먼트(230b)에는 바이패스층(250)을 통하여 외부로부터 전력이 공급된다.
이와 같이, 제 1 급전단자 및 제 2 급전단자의 한쪽이 급전단자(280)이며, 다른쪽이 급전단자(280a)라도 된다. 또한, 제 1 급전단자 및 제 2 급전단자의 양쪽이 급전단자(280)이여도 좋고, 제 1 급전단자 및 제 2 급전단자의 양쪽이 급전단자(280a)이라도 좋다.
도 31은 실시형태에 따른 웨이퍼 처리장치를 예시하는 모식적 단면도이다.
본 실시형태에 따른 웨이퍼 처리장치(500)는 처리용기(501)와, 상부전극(510)과, 도 1∼도 27에 관해서 상술한 정전 척(예를 들면, 정전 척(10))을 구비하고 있다. 처리용기(501)의 천장에는 처리가스를 내부에 도입하기 위한 처리가스 도입구(502)가 형성되어 있다. 처리용기(501)의 저판에는 내부를 감압 배기하기 위한 배기구(503)가 형성되어 있다. 또한, 상부전극(510) 및 정전 척(10)에는 고주파 전원(504)이 접속되고, 상부전극(510)과 정전 척(10)을 갖는 한쌍의 전극이 서로 소정의 간격을 두고서 평행하게 대치하게 되어 있다.
본 실시형태에 따른 웨이퍼 처리장치(500)에 있어서, 상부전극(510)과 정전 척(10) 사이에 고주파 전압이 인가되면, 고주파 방전이 일어나 처리용기(501) 내에 도입된 처리가스가 플라즈마에 의해 여기, 활성화되어서 처리대상물(W)이 처리되게 된다. 또한, 처리대상물(W)로서는 반도체 기판(웨이퍼)을 예시할 수 있다. 단, 처리대상물(W)은 반도체 기판(웨이퍼)에는 한정되지 않고, 예를 들면 액정 표시 장치에 사용되는 유리 기판 등이라도 된다.
고주파 전원(504)은 정전 척(10)의 베이스 플레이트(300)와 전기적으로 접속된다. 베이스 플레이트(300)에는, 상술한 바와 같이, 알루미늄 등의 금속 재료가 사용된다. 즉, 베이스 플레이트(300)는 도전성을 갖는다. 이것에 의해, 고주파 전압은 상부전극(410)과 베이스 플레이트(300) 사이에 인가된다.
또한, 이 예의 웨이퍼 처리장치(500)에서는 베이스 플레이트(300)가 제 1 지지판(210) 및 제 2 지지판(270)과 전기적으로 접속되어 있다. 이것에 의해, 웨이퍼 처리장치(500)에서는 제 1 지지판(210)과 상부전극(510) 사이, 및 제 2 지지판(270)과 상부전극(510) 사이에도 고주파 전압이 인가된다.
이와 같이, 각 지지판(210, 270)과 상부전극(510) 사이에 고주파 전압을 인가한다. 이것에 의해, 베이스 플레이트(300)와 상부전극(510) 사이에만 고주파 전압을 인가할 경우에 비교하여, 고주파 전압을 인가하는 장소를 처리대상물(W)에 보다 근접시킬 수 있다. 이것에 의해, 예를 들면 보다 효율적이고 또한 저전위로 플라즈마를 발생시킬 수 있다.
웨이퍼 처리장치(500)와 같은 구성의 장치는, 일반적으로 평행 평판형 RIE(Reactive Ion Etching) 장치라고 불리지만, 본 실시형태에 따른 정전 척(10)은 이 장치에의 적용에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면 ECR(Electron Cyclotron Resonance) 에칭장치, 유전 결합 플라즈마 처리장치, 헬리콘파 플라즈마 처리장치, 플라즈마 분리형 플라즈마 처리장치, 표면파 플라즈마 처리장치, 플라즈마 CVD(Chemical Vapor Deposition) 장치 등의 소위 감압 처리장치에 널리 적용할 수 있다. 또한, 본 실시형태에 따른 정전 척(10)은 노광장치나 검사장치와 같이 대기압 하에서 처리나 검사가 행해지는 기판 처리장치에 널리 적용할 수도 있다. 단, 본 실시형태에 따른 정전 척(10)이 갖는 높은 내플라즈마성을 고려하면, 정전 척(10)을 플라즈마 처리장치에 적용시키는 것이 바람직하다. 또한, 이들 장치의 구성 중, 본 실시형태에 따른 정전 척(10) 이외의 부분에는 공지의 구성을 적용할 수 있으므로 그 설명은 생략한다.
도 32는 실시형태에 따른 웨이퍼 처리장치의 변형예를 예시하는 모식적 단면도이다.
도 32에 나타낸 바와 같이, 고주파 전원(504)은 제 1 지지판(210)과 상부전극(510) 사이, 및 제 2 지지판(270)과 상부전극(510) 사이에만 전기적으로 접속되어도 좋다. 이 경우에도, 고주파 전압을 인가하는 장소를 처리대상물(W)에 가까이 하고, 효율적으로 플라즈마를 발생시킬 수 있다.
도 33은 실시형태에 따른 웨이퍼 처리장치의 변형예를 예시하는 모식적 단면도이다.
도 33에 나타낸 바와 같이, 이 예에서는 고주파 전원(504)이 제 2 히터 엘리먼트(230b)와 전기적으로 접속되어 있다. 이와 같이, 고주파 전압을 제 2 히터 엘리먼트(230b)와 상부전극(510) 사이에 인가해도 좋다. 또는, 고주파 전압을 제 1 히터 엘리먼트(230a)와 상부전극(510) 사이에 인가해도 좋다. 이 경우에도, 고주파전압을 인가하는 장소를 처리대상물(W)에 가까이 하고, 효율적으로 플라즈마를 발생시킬 수 있다.
고주파 전원(504)은, 예를 들면 각 급전단자(280)를 통해서 제 1 및 제 2 히터 엘리먼트(230a, 230b)에 전기적으로 접속된다. 예를 들면, 고주파 전압을 제 1 히터 엘리먼트(230a)의 복수의 제 1 히터 영역(R1)(복수의 제 1 히터 전극(239a))에 선택적으로 인가한다. 또는, 고주파 전압을 제 2 히터 엘리먼트(230b)의 복수의 제 2 히터 영역(R2)(복수의 제 2 히터 전극(239b))에 선택적으로 인가한다. 이것에 의해, 고주파 전압의 분포를 제어할 수 있다.
고주파 전원(504)은, 예를 들면 제 1 지지판(210)과 제 2 지지판(270)과 제 1 히터 엘리먼트(230a)와 제 2 히터 엘리먼트(230b)에 전기적으로 접속되어도 좋다. 고주파 전압은 제 1 지지판(210)과 상부전극(510) 사이, 제 2 지지판(270)과 상부전극(510) 사이, 제 1 히터 엘리먼트(230a)와 상부전극(510) 사이, 및 제 2 히터 엘리먼트(230b)와 상부전극(510) 사이의 각각에 인가되어도 좋다.
이상, 본 발명의 실시형태에 대하여 설명했다. 그러나, 본 발명은 이들 기술에 한정되는 것은 아니다. 상술의 실시형태에 관해서 당업자가 적당하게 설계 변경을 가한 것도, 본 발명의 특징을 구비하고 있는 한 본 발명의 범위에 포함된다. 예를 들면, 정전 척이 구비하는 각 요소의 형상, 치수, 재질, 배치, 설치 형태 등은 예시한 것에 한정되는 것은 아니고 적당하게 변경할 수 있다.
또한, 상술한 각 실시형태가 구비하는 각 요소는 기술적으로 가능한 한에 있어서 조합시킬 수 있고, 이것들을 조합시킨 것도 본 발명의 특징을 포함하는 한 본 발명의 범위에 포함된다.
10 : 정전 척, 21∼23 : 절곡부, 100 : 세라믹 유전체 기판, 101 : 제 1 주면, 102 : 제 2 주면, 107 : 제 1 유전층, 109 : 제 2 유전층, 111 : 전극층, 113 : 볼록부, 115 : 홈, 200 : 히터 플레이트, 201 : 리프트 핀 구멍, 210 : 제 1 지지판, 213a∼213c : 오목부, 220 : 제 1 수지층, 230a : 제 1 히터 엘리먼트, 230b : 제 2 히터 엘리먼트, 230c : 제 3 히터 엘리먼트, 233a : 제 1 접속부, 233b : 제 2 접속부, 235 : 도전부, 236 : 접속 영역, 239a : 제 1 히터 전극, 239b : 제 2 히터 전극, 239c : 제 3 히터 전극, 240 : 제 2 수지층, 245 : 제 3 수지층, 246 : 수지층, 250 : 바이패스층, 251 : 바이패스부, 253 : 노치부, 260 : 제 4 수지층, 270 : 제 2 지지판, 273a∼273c : 오목부, 280, 280a : 급전단자, 281 : 접속 부재, 281a : 급전부, 281b : 단자부, 283 : 도선부, 283a : 슬리브, 285 : 지지부, 285a : 소켓, 287 : 접합부, 300 : 베이스 플레이트, 301 : 연통로, 303 : 하면, 321 : 도입로, 403 : 접착제, 410 : 상부전극, 500 : 웨이퍼 처리장치, 501 : 처리용기, 502 : 처리가스 도입구, 503 : 배기구, 504 : 고주파 전원, 510 : 상부전극, D, D1∼D9 : 폭, E : 경계, JA : 접합 영역, L1∼L6 : 거리, Px : 위치, R1 : 제 1 히터 영역, R2 : 제 2 히터 영역, Tw : 온도, W : 처리대상물

Claims (20)

  1. 처리대상물이 적재되는 제 1 주면을 갖는 세라믹 유전체 기판과,
    상기 세라믹 유전체 기판에 형성된 전극층과,
    상기 세라믹 유전체 기판을 지지하는 베이스 플레이트와,
    상기 베이스 플레이트와 상기 제 1 주면 사이에 설치된 히터 플레이트를 구비하고,
    상기 히터 플레이트는,
    전류가 흐름으로써 발열하는 제 1 히터 엘리먼트와,
    전류가 흐름으로써 발열하는 제 2 히터 엘리먼트를 갖고,
    상기 제 1 주면에 대하여 수직인 방향을 따라 보았을 때에, 상기 제 1 히터 엘리먼트의 절곡은 상기 제 2 히터 엘리먼트의 절곡보다 많고, 상기 제 1 히터 엘리먼트는 상기 제 2 히터 엘리먼트의 간극에 위치하는 부분을 갖는 것을 특징으로 하는 정전 척.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 히터 플레이트는 복수의 제 1 히터 영역과, 복수의 제 2 히터 영역을 갖고,
    상기 제 1 히터 엘리먼트는 상기 복수의 제 1 히터 영역에 있어서 서로 독립해서 형성된 복수의 제 1 히터 전극을 갖고,
    상기 제 2 히터 엘리먼트는 상기 복수의 제 2 히터 영역에 있어서 서로 독립해서 형성된 복수의 제 2 히터 전극을 갖고,
    상기 제 1 히터 영역의 수는 상기 제 2 히터 영역의 수보다 큰 것을 특징으로 하는 정전 척.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 히터 전극의 전기저항은 상기 제 2 히터 전극의 전기저항보다 높은 것을 특징으로 하는 정전 척.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 2 히터 엘리먼트는 상기 제 2 히터 엘리먼트에 전력을 공급하는 도전체가 접속된 접속 영역을 갖고,
    상기 제 1 주면에 대하여 수직인 방향을 따라 보았을 때에, 상기 제 1 히터 엘리먼트의 적어도 일부는 상기 접속 영역과 겹치는 것을 특징으로 하는 정전 척.
  5. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 히터 플레이트는 도전성을 갖고 상기 제 1 히터 엘리먼트 및 상기 제 2 히터 엘리먼트 중 적어도 어느 하나와 전기적으로 접속된 바이패스층을 더 갖는 것을 특징으로 하는 정전 척.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 바이패스층은 상기 제 1 히터 엘리먼트 및 상기 제 2 히터 엘리먼트의 양쪽과 전기적으로 접속된 것을 특징으로 하는 정전 척.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 바이패스층은 복수의 바이패스부를 갖고,
    상기 제 1 히터 엘리먼트와 전기적으로 접속된 상기 바이패스부의 수는 상기 제 1 히터 영역의 수의 2배 이하인 것을 특징으로 하는 정전 척.
  8. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 복수의 상기 제 1 히터 영역 중 어느 하나에는 상기 제 1 히터 전극이 형성되지 않는 것을 특징으로 하는 정전 척.
  9. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 복수의 상기 제 1 히터 영역 중 어느 하나에는 상기 제 1 히터 전극이 형성되지 않고,
    상기 히터 플레이트는 상기 제 1 히터 전극이 형성되지 않는 상기 제 1 히터 영역에 설치된 도전부를 갖고,
    상기 도전부는 외부로부터 급전되지 않는 것을 특징으로 하는 정전 척.
  10. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 히터 플레이트는 전류가 흐름으로써 발열하는 제 3 히터 엘리먼트를 더 갖고,
    상기 제 3 히터 엘리먼트는 상기 제 1 히터 엘리먼트가 설치된 층 및 상기 제 2 히터 엘리먼트가 설치된 층과는 다른 층에 설치되고,
    상기 제 1 주면에 대하여 수직인 방향을 따라 보았을 때에, 상기 제 3 히터 엘리먼트의 절곡은 상기 제 2 히터 엘리먼트의 절곡보다 많고, 상기 제 3 히터 엘리먼트는 상기 제 2 히터 엘리먼트의 간극에 위치하는 부분을 갖는 것을 특징으로 하는 정전 척.
  11. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 히터 엘리먼트는 상기 제 1 주면과 상기 제 2 히터 엘리먼트 사이에 설치된 것을 특징으로 하는 정전 척.
  12. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 히터 플레이트는 제 1 지지판 및 제 2 지지판 중 적어도 어느 하나를 더 갖고,
    상기 제 1 지지판은 상기 제 1 히터 엘리먼트 및 상기 제 2 히터 엘리먼트의 위에 설치되고,
    상기 제 2 지지판은 상기 제 1 히터 엘리먼트 및 상기 제 2 히터 엘리먼트의 아래에 설치되며,
    상기 제 1 지지판의 열전도율은 상기 제 1 히터 엘리먼트의 열전도율보다 높고, 상기 제 2 히터 엘리먼트의 열전도율보다 높으며,
    상기 제 2 지지판의 열전도율은 상기 제 1 히터 엘리먼트의 열전도율보다 높고, 상기 제 2 히터 엘리먼트의 열전도율보다 높은 것을 특징으로 하는 정전 척.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 1 지지판 및 상기 제 2 지지판 중 적어도 어느 하나는 깊이가 서로 다른 복수 종류의 오목부를 갖는 것을 특징으로 하는 정전 척.
  14. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 히터 엘리먼트는 상기 제 1 히터 엘리먼트에 전력을 공급하는 도전체가 접속된 제 1 접속부를 갖고,
    상기 제 2 히터 엘리먼트는 상기 제 2 히터 엘리먼트에 전력을 공급하는 도전체가 접속된 제 2 접속부를 갖고,
    상기 제 1 접속부의 폭은 상기 제 2 접속부의 폭보다 좁은 것을 특징으로 하는 정전 척.
  15. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 히터 플레이트로부터 상기 베이스 플레이트를 향해서 설치되고, 상기 히터 플레이트에 전력을 공급하는 급전단자를 더 구비하고,
    상기 급전단자는,
    외부로부터 전력을 공급하는 소켓과 접속되는 접속 부재와,
    상기 접속 부재보다 가는 도선부와,
    상기 도선부와 접속된 지지부와,
    상기 지지부와 접속되고 상기 제 1 히터 엘리먼트 및 상기 제 2 히터 엘리먼트 중 적어도 어느 하나와 접합된 접합부를 갖고,
    상기 전력을 상기 제 1 히터 엘리먼트 및 상기 제 2 히터 엘리먼트 중 적어도 어느 하나에 공급하는 것을 특징으로 하는 정전 척.
  16. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 베이스 플레이트에 설치되고 상기 히터 플레이트에 전력을 공급하는 급전단자를 더 구비하고,
    상기 급전단자는,
    외부로부터 전력을 공급하는 소켓과 접속되는 급전부와,
    상기 급전부와 접속되고 상기 제 1 히터 엘리먼트 및 상기 제 2 히터 엘리먼트 중 적어도 어느 하나에 압박된 단자부를 갖는 것을 특징으로 하는 정전 척.
  17. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 베이스 플레이트에 설치되고 상기 히터 플레이트에 전력을 공급하는 제 1 급전단자와, 상기 히터 플레이트로부터 상기 베이스 플레이트를 향해서 설치되고 상기 히터 플레이트에 전력을 공급하는 제 2 급전단자를 더 구비하고,
    상기 제 1 급전단자는,
    외부로부터 전력을 공급하는 소켓과 접속되는 급전부와,
    상기 급전부와 접속되고 상기 제 1 히터 엘리먼트에 압박된 단자부를 갖고, 전력을 상기 제 1 히터 엘리먼트에 공급하며,
    상기 제 2 급전단자는,
    외부로부터 전력을 공급하는 소켓과 접속되는 접속 부재와,
    상기 접속 부재보다 가는 도선부와,
    상기 도선부와 접속된 지지부와,
    상기 지지부와 접속되고 상기 제 2 히터 엘리먼트와 접합된 접합부를 갖고, 전력을 상기 제 2 히터 엘리먼트에 공급하는 것을 특징으로 하는 정전 척.
  18. 제 5 항에 있어서,
    상기 히터 플레이트로부터 상기 베이스 플레이트를 향해서 설치되고, 상기 히터 플레이트에 전력을 공급하는 급전단자를 더 구비하고,
    상기 급전단자는,
    외부로부터 전력을 공급하는 소켓과 접속되는 접속 부재와,
    상기 접속 부재보다 가는 도선부와,
    상기 도선부와 접속된 지지부와,
    상기 지지부와 접속되고 상기 바이패스층과 접합된 접합부를 갖고, 상기 바이패스층을 통해서 상기 전력을 상기 제 1 히터 엘리먼트 및 상기 제 2 히터 엘리먼트 중 적어도 어느 하나에 공급하는 것을 특징으로 하는 정전 척.
  19. 제 5 항에 있어서,
    상기 베이스 플레이트에 설치되고, 상기 히터 플레이트에 전력을 공급하는 급전단자를 더 구비하고,
    상기 급전단자는,
    외부로부터 전력을 공급하는 소켓과 접속되는 급전부와,
    상기 급전부와 접속되고 상기 바이패스층에 압박된 단자부를 갖는 것을 특징으로 하는 정전 척.
  20. 제 5 항에 있어서,
    상기 베이스 플레이트에 설치되고 상기 히터 플레이트에 전력을 공급하는 제 1 급전단자와, 상기 히터 플레이트로부터 상기 베이스 플레이트를 향해서 설치되고 상기 히터 플레이트에 전력을 공급하는 제 2 급전단자를 더 구비하고,
    상기 제 1 급전단자는,
    외부로부터 전력을 공급하는 소켓과 접속되는 급전부와,
    상기 급전부와 접속되고 상기 바이패스층에 압박된 단자부를 갖고, 전력을 상기 제 1 히터 엘리먼트에 공급하며,
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