KR20190016098A - 정전 척 - Google Patents

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KR20190016098A
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heater element
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코스케 야마구치
히토시 사사키
켄고 마에하타
슘페이 콘도
유이치 요시이
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토토 가부시키가이샤
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Abstract

처리 대상물을 적재하는 제 1 주면과, 제 1 주면과는 반대측의 제 2 주면을 갖는 세라믹 유전체 기판과, 세라믹 유전체 기판과는 떨어진 위치에 설치되어 세라믹 유전체 기판을 지지하는 베이스 플레이트와, 세라믹 유전체 기판과 베이스 플레이트 사이에 설치된 히터 플레이트를 구비하고, 히터 플레이트는 금속을 포함하는 제 1 지지판과, 제 1 지지판과 겹쳐서 설치되어 전류가 흐름으로써 발열하는 히터 엘리먼트와, 제 1 지지판과 히터 엘리먼트 사이에 설치된 제 1 수지층을 갖고, 히터 엘리먼트는 제 1 수지층과 대향하는 제 1 면과, 제 1 면과 반대측을 향하는 제 2 면을 갖고, 제 1 면의 폭은 제 2 면의 폭과 상이한 것을 특징으로 하는 정전 척이다.

Description

정전 척
본 발명의 실시형태는 일반적으로 정전 척에 관한 것이다.
에칭, CVD(Chemical Vapor Deposition), 스퍼터링, 이온 주입, 애싱 등을 행하는 플라스마 처리 쳄버 내에서는 반도체 웨이퍼나 유리 기판 등의 처리 대상물을 흡착 유지하는 수단으로서 정전 척이 사용되어 있다. 정전 척은 내장되는 전극에 정전 흡착용 전력을 인가하여 실리콘 웨이퍼 등의 기판을 정전력에 의해 흡착하는 것이다.
최근, 트랜지스터 등의 반도체 소자를 포함하는 IC칩에 있어서, 소형화나 처리 속도의 향상이 요구되어 있다. 이것에 따라 웨이퍼상에 있어서 반도체 소자를 형성할 때에 에칭 등의 가공의 정밀도를 높이는 것이 요구되어 있다. 에칭의 가공 정밀도란 웨이퍼의 가공에 의해 설계대로의 폭이나 깊이를 갖는 패턴을 형성할 수 있는지의 여부를 나타낸다. 에칭 등의 가공 정밀도를 높임으로써 반도체 소자를 미세화할 수 있어 집적 밀도를 높게 할 수 있다. 즉, 가공 정밀도를 높임으로써 칩의 소형화 및 고속도화가 가능해진다.
에칭 등의 가공 정밀도는 가공 시의 웨이퍼의 온도에 의존하는 것이 알려져 있다. 그래서 정전 척을 갖는 기판 처리 장치에 있어서는 가공 시에 있어서의 웨이퍼의 온도를 안정되게 제어하는 것이 요구된다. 예를 들면, 웨이퍼 면내의 온도 분포를 균일하게 하는 성능(온도 균일성)이 요구된다. 또한, 웨이퍼 면내에 있어서 온도에 의도적으로 차를 두는 성능(온도 제어성)이 요구된다. 웨이퍼의 온도를 제어하는 방법으로서 히터(발열체)나 냉각판을 내장하는 정전 척을 사용하는 방법이 알려져 있다. 일반적으로 온도 균일성은 온도 제어성과 트레이드오프의 관계에 있다.
웨이퍼의 온도는 냉각판의 온도의 불균일, 히터의 온도의 불균일, 히터를 지지하는 지지판의 두께의 불균일, 히터의 주위에 설치되는 수지층의 두께의 불균일 등의 영향을 받는다. 히터가 정전 척에 내장될 경우에는 히터의 내장 방법(예를 들면, 접착 방법)이 중요한 요소 중 1개이다.
웨이퍼 가공의 프로세스에서는 RF(Radio Frequency) 전압(고주파 전압)이 인가된다. RF 전압이 인가되면 일반적인 히터는 고주파의 영향을 받아서 발열한다. 그러면 웨이퍼의 온도가 영향을 받는다. 또한, RF 전압이 인가되면, 누설 전류가 설비측으로 흐른다. 그 때문에 필터 등의 기구가 설비측에 필요하게 된다.
플라스마 에칭 장치 등에 있어서의 프로세스에서는 여러 가지 강도 및 여러 가지 분포의 플라스마가 웨이퍼에 조사된다. 플라스마가 웨이퍼에 조사될 경우에는 웨이퍼의 온도를 프로세스에 적합한 온도로 제어함과 동시에 온도 균일성 및 온도 제어성이 요구된다. 또한, 생산성을 향상시키기 위해서는 웨이퍼의 온도를 소정 온도로 비교적 단시간에 도달시키는 것이 요구된다. 급격한 온도 변화나 열의 공급이나 고주파 전압의 인가가 있다. 이들에 의해 정전 척에는 열적·전기적·기계적인 부하가 발생하게 된다. 정전 척에는 이들 부하를 견디고, 웨이퍼 온도를 제어하는 높은 신뢰성이 요구된다. 이러한 요구를 동시에 만족하는 것은 곤란하다.
일본 특허공개 2010-40644호 공보
본 발명은 이러한 과제의 인식에 의거하여 이루어진 것이며, 열적·전기적·기계적인 부하를 견딜 수 있는, 신뢰성이 높은 정전 척을 제공하는 것을 목적으로 한다.
제 1 발명은 처리 대상물을 적재하는 제 1 주면과, 상기 제 1 주면과는 반대측의 제 2 주면을 갖는 세라믹 유전체 기판과, 상기 세라믹 유전체 기판과는 떨어진 위치에 설치되어 상기 세라믹 유전체 기판을 지지하는 베이스 플레이트와, 상기 세라믹 유전체 기판과 상기 베이스 플레이트 사이에 설치된 히터 플레이트를 구비하고, 상기 히터 플레이트는 금속을 포함하는 제 1 지지판과, 전류가 흐름으로써 발열하는 히터 엘리먼트와, 상기 제 1 지지판과 상기 히터 엘리먼트 사이에 설치된 제 1 수지층을 갖고, 상기 히터 엘리먼트는 상기 제 1 수지층과 대향하는 제 1 면과, 상기 제 1 면과 반대측을 향하는 제 2 면을 갖고, 상기 제 1 면의 폭은 상기 제 2 면의 폭과 상이한 것을 특징으로 하는 정전 척이다.
이 정전 척에 의하면 열팽창에 의해 히터 엘리먼트가 변형되어도 제 1 수지층 등에 가해지는 응력을 저감할 수 있다. 이에 따라 히터 엘리먼트에 근접하는 층(예를 들면, 제 1 수지층)의 박리를 억제할 수 있다. 박리에 의해 발생하는 처리 대상물의 온도 변화를 억제할 수 있다. 따라서, 정전 척의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
제 2 발명은 처리 대상물을 적재하는 제 1 주면과, 상기 제 1 주면과는 반대측의 제 2 주면을 갖는 세라믹 유전체 기판과, 상기 세라믹 유전체 기판과는 떨어진 위치에 설치되어 상기 세라믹 유전체 기판을 지지하는 베이스 플레이트와, 상기 세라믹 유전체 기판과 상기 베이스 플레이트 사이에 설치된 히터 플레이트를 구비하고, 상기 히터 플레이트는 금속을 포함하는 제 1 지지판과, 제 1 수지층과, 상기 제 1 지지판과 상기 제 1 수지층 사이에 있어서 상기 제 1 지지판으로부터 떨어진 위치에 설치되어 전류가 흐름으로써 발열하는 히터 엘리먼트를 갖고, 상기 히터 엘리먼트는 상기 제 1 수지층과 대향하는 제 1 면과, 상기 제 1 면과 반대측을 향하는 제 2 면을 갖고, 상기 제 1 면의 폭은 상기 제 2 면의 폭과 상이한 것을 특징으로 하는 정전 척이다.
이 정전 척에 의하면 열팽창에 의해 히터 엘리먼트가 변형되어도 제 1 수지층 등에 가해지는 응력을 저감할 수 있다. 이에 따라 히터 엘리먼트에 근접하는 층(예를 들면, 제 1 수지층)의 박리를 억제할 수 있다. 박리에 의해 발생하는 처리 대상물의 온도 변화를 억제할 수 있다. 따라서, 정전 척의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
제 3 발명은 제 1 또는 제 2 발명에 있어서, 상기 제 1 면의 폭은 상기 제 2 면의 폭보다 좁은 것을 특징으로 하는 정전 척이다.
이 정전 척에 의하면 제 1 면에 접촉하는 층에 가해지는 응력을 저감하여 제 1 면에 접촉하는 층의 박리를 억제할 수 있다. 예를 들면, 제 1 수지층의 박리를 억제할 수 있다. 또한, 베이스 플레이트에 열이 빠져나가기 쉬운 제 2 면측의 발열량이 제 1 면측의 발열량보다 많아지고, 제 1 면 및 제 2 면에 대하여 수직인 방향에 있어서의 열 분포의 편차를 억제할 수 있다. 예를 들면, 균열성을 보다 향상시킬 수 있다.
제 4 발명은 제 1 또는 제 2 발명에 있어서, 상기 제 1 면의 폭은 상기 제 2 면의 폭보다 넓은 것을 특징으로 하는 정전 척이다.
이 정전 척에 의하면 제 2 면에 접촉하는 층에 가해지는 응력을 저감하여 제 2 면에 접촉하는 층의 박리를 억제할 수 있다. 또한, 제 1 면측에 있어서 열을 갖기 쉽게 함과 아울러, 제 2 면측에 있어서 열을 식히기 쉽게 하여 온도 추종성(램프 레이트)을 보다 향상시킬 수 있다.
제 5 발명은 제 1 내지 제 4 중 어느 하나의 발명에 있어서, 상기 히터 엘리먼트는 상기 제 1 면과 상기 제 2 면을 접속하는 측면을 갖고, 상기 히터 엘리먼트의 측면은 오목 곡면상인 것을 특징으로 하는 정전 척이다.
이 정전 척에 의하면 측면에 근접하는 층에 가해지는 응력을 저감하여 측면에 근접하는 층의 박리를 억제할 수 있다.
제 6 발명은 제 1 내지 제 5 중 어느 하나의 발명에 있어서, 상기 히터 엘리먼트는 상기 제 1 면과 상기 제 2 면을 접속하는 측면을 갖고, 상기 제 1 면과 상기 측면이 이루는 각도는 상기 제 2 면과 상기 측면이 이루는 각도와 상이한 것을 특징으로 하는 정전 척이다.
이 정전 척에 의하면 열팽창에 의한 히터 변형에 의한 수지층으로의 응력의 완화에 의한 히터 엘리먼트에 근접하는 수지층의 박리의 저감과, 균열성이나 온도 추종성이라는 열적 특성을 양립할 수 있다.
제 7 발명은 제 5 또는 제 6 발명에 있어서, 상기 히터 엘리먼트의 상기 측면의 표면 거칠기는 상기 제 1 면 및 상기 제 2 면 중 적어도 한쪽의 표면 거칠기보다 거친 것을 특징으로 하는 정전 척이다.
이 정전 척에 의하면 측면 부분에서의 밀착성을 향상시켜 히터 엘리먼트에 근접하는 층의 박리를 보다 억제할 수 있다.
제 8 발명은 제 1 내지 제 7 중 어느 하나의 발명에 있어서, 상기 히터 플레이트는 금속을 포함하는 제 2 지지판과 제 2 수지층을 더 갖고, 상기 히터 엘리먼트는 상기 제 1 지지판과 상기 제 2 지지판 사이에 설치되고, 상기 제 2 수지층은 상기 제 2 지지판과 상기 히터 엘리먼트 사이에 설치된 것을 특징으로 하는 정전 척이다.
이 정전 척에 의하면 히터 플레이트의 면내의 온도 분포의 균일화를 향상시켜 처리 대상물의 면내의 온도 분포의 균일성을 보다 향상시킬 수 있다. 또한, 제 2 지지판에 의해 히터 엘리먼트를 고주파로부터 차단하여 히터 엘리먼트가 이상 온도로 발열하는 것을 보다 억제할 수 있다.
제 9 발명은 제 8 발명에 있어서, 상기 제 1 지지판은 상기 제 2 지지판과 전기적으로 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 정전 척이다.
이 정전 척에 의하면 히터 엘리먼트를 고주파로부터 차단할 수 있다. 이에 따라 히터 엘리먼트가 이상 온도로 발열하는 것을 억제할 수 있다. 또한, 히터 플레이트의 임피던스를 억제할 수 있다.
제 10 발명은 제 9 발명에 있어서, 상기 제 1 지지판이 상기 제 2 지지판과 접합된 영역의 면적은 상기 제 1 지지판의 표면의 면적보다 좁고, 상기 제 2 지지판의 표면의 면적보다 좁은 것을 특징으로 하는 정전 척이다.
이 정전 척에 의하면 히터 엘리먼트를 고주파로부터 차단할 수 있다. 이에 따라 히터 엘리먼트가 이상 온도로 발열하는 것을 억제할 수 있다. 또한, 히터 플레이트의 임피던스를 억제할 수 있다.
제 11 발명은 제 1 또는 제 2 발명에 있어서, 상기 히터 엘리먼트는 제 1 도전부와 제 2 도전부를 갖고, 상기 제 2 도전부는 상기 제 1 주면과 평행한 면내 방향에 있어서 상기 제 1 도전부와 이간되고, 상기 히터 플레이트는 상기 제 1 도전부와 상기 제 2 도전부 사이에 설치되어 상기 제 1 수지층과 다른 수지부를 갖는 것을 특징으로 하는 정전 척이다.
이 정전 척에 의하면 제 1 도전부와 제 2 도전부 사이의 열전도, 열용량을 컨트롤할 수 있어 균열성과 열전도성을 양립한 히터 구조를 달성할 수 있다.
제 12 발명은 제 11 발명에 있어서, 상기 수지부는 상기 히터 엘리먼트와 상기 제 1 수지층 사이로 연장되고, 상기 수지부의 상기 제 1 도전부와 상기 제 2 도전부 사이 부분의 두께는 상기 수지부의 상기 히터 엘리먼트와 상기 제 1 수지층 사이 부분의 두께보다 두꺼운 것을 특징으로 하는 정전 척이다.
이 정전 척에 의하면 히터 엘리먼트와 제 1 수지층 사이 부분의 수지부의 두께를 얇게 함으로써 온도 제어성을 향상시킬 수 있다. 그리고 제 1 도전부와 제 2 도전부 사이 부분의 수지부의 두께를 두껍게 함으로써 균열성을 향상시킬 수 있다. 균열성과 열전도성을 보다 향상시킬 수 있다.
제 13 발명은 제 11 발명에 있어서, 상기 히터 플레이트는 제 2 수지층을 더 갖고, 상기 히터 엘리먼트는 상기 제 1 수지층과 상기 제 2 수지층 사이에 설치되고, 상기 수지부는 상기 히터 엘리먼트와 상기 제 2 수지층 사이로 연장되고, 상기 수지부의 상기 제 1 도전부와 상기 제 2 도전부 사이 부분의 두께는 상기 수지부의 상기 히터 엘리먼트와 상기 제 2 수지층 사이 부분의 두께보다 두꺼운 것을 특징으로 하는 정전 척이다.
이 정전 척에 의하면 히터 엘리먼트와 제 2 수지층 사이 부분의 수지부의 두께를 얇게 함으로써 온도 제어성을 향상시킬 수 있다. 그리고 제 1 도전부와 제 2 도전부 사이 부분의 수지부의 두께를 두껍게 함으로써 균열성을 향상시킬 수 있다. 균열성과 열전도성을 보다 향상시킬 수 있다.
제 14 발명은 제 11 내지 제 13 중 어느 하나의 발명에 있어서, 상기 수지부의 상기 제 1 도전부와 상기 제 2 도전부 사이의 중앙 부분의 두께는 상기 수지부의 상기 제 1 도전부와 인접하는 부분의 두께 및 상기 수지부의 상기 제 2 도전부와 인접하는 부분의 두께보다 얇은 것을 특징으로 하는 정전 척이다.
이 정전 척에 의하면 히터 엘리먼트와 제 1 수지층 등과의 밀착성을 향상시켜 처리 대상물의 가열 성능을 보다 향상시킬 수 있다. 균열성과 내전압 신뢰성을 양립시킬 수 있다.
제 15 발명은 제 11 발명에 있어서, 상기 히터 플레이트는 제 2 수지층을 더 갖고, 상기 히터 엘리먼트는 상기 제 1 수지층과 상기 제 2 수지층 사이에 설치되고, 상기 제 1 면의 폭은 상기 제 2 면의 폭보다 좁고, 상기 제 1 면과 상기 제 1 수지층 사이의 간격은 상기 제 2 면과 상기 제 2 수지층 사이의 간격보다 넓은 것을 특징으로 하는 정전 척이다.
이 정전 척에 의하면 수지부의 영역이 증가하기 때문에 면내 방향으로의 응력에 대한 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 또한, 제 1 면과 제 1 수지층 사이의 간격을 넓게 함으로써 히터 엘리먼트와 처리 대처물 사이의 열용량을 크게 하고, 보다 균열성을 향상시킬 수 있다.
제 16 발명은 제 11 발명에 있어서, 상기 히터 플레이트는 제 2 수지층을 더 갖고, 상기 히터 엘리먼트는 상기 제 1 수지층과 상기 제 2 수지층 사이에 설치되고, 상기 제 1 면의 폭은 상기 제 2 면의 폭보다 넓고, 상기 제 1 면과 상기 제 1 수지층 사이의 간격은 상기 제 2 면과 상기 제 2 수지층 사이의 간격보다 좁은 것을 특징으로 하는 정전 척이다.
이 정전 척에 의하면 수지부의 영역이 증가하기 때문에 면내 방향으로의 응력에 대한 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 또한, 제 2 면과 제 2 수지층 사이의 간격을 넓게 함으로써 히터 엘리먼트와 베이스 플레이트 사이의 열용량을 크게 하고, 히터 엘리먼트보다 처리 대상물측의 부분을 열적으로 띄울 수 있어 고온 영역에 있어서 사용하기 쉽게 할 수 있다. 또한, 고온 영역에서의 사용이란 보다 구체적으로는 100℃ 이상에서의 사용이다.
제 17 발명은 제 11 발명에 있어서, 상기 히터 플레이트는 제 2 수지층을 더 갖고, 상기 히터 엘리먼트는 상기 제 1 수지층과 상기 제 2 수지층 사이에 설치되고, 상기 제 1 면과 상기 제 1 수지층 사이의 간격은 상기 제 2 면과 상기 제 2 수지층 사이의 간격과 동일한 것을 특징으로 하는 정전 척이다.
이 정전 척에 의하면 열용량을 작게 해서 열추종성을 향상시킬 수 있다.
제 18 발명은 제 1 내지 제 17 중 어느 하나의 발명에 있어서, 상기 히터 엘리먼트는 띠상의 히터 전극을 갖고, 상기 히터 전극은 복수의 영역에 있어서 서로 독립된 상태로 설치된 것을 특징으로 하는 정전 척이다.
이 정전 척에 의하면 히터 전극이 복수의 영역에 있어서 서로 독립된 상태로 설치되어 있기 때문에 처리 대상물의 면내의 온도를 각 영역마다 독립적으로 제어할 수 있다. 이에 따라 처리 대상물의 면내의 온도에 의도적으로 차를 둘 수 있다(온도 제어성).
제 19 발명은 제 1 내지 제 18 중 어느 하나의 발명에 있어서, 상기 히터 엘리먼트는 복수 설치되고, 상기 복수의 상기 히터 엘리먼트는 서로 상이한 층에 독립된 상태로 설치된 것을 특징으로 하는 정전 척이다.
이 정전 척에 의하면 히터 엘리먼트가 서로 상이한 층에 독립된 상태로 설치되어 있기 때문에 처리 대상물의 면내의 온도를 각 영역마다 독립적으로 제어할 수 있다. 이에 따라 처리 대상물의 면내의 온도에 의도적으로 차를 둘 수 있다(온도 제어성).
제 20 발명은 제 1 내지 제 19 중 어느 하나의 발명에 있어서, 상기 히터 플레이트는 도전성을 갖는 바이패스층을 더 구비하고, 상기 히터 엘리먼트는 상기 제 1 수지층과 상기 바이패스층 사이에 설치된 것을 특징으로 하는 정전 척이다.
이 정전 척에 의하면 히터 엘리먼트에 전력을 공급하는 단자의 배치에 대하여 보다 큰 자유도를 갖게 할 수 있다. 바이패스층이 설치됨으로써 바이패스층이 설치되어 있지 않을 경우와 비교해서 열용량이 큰 단자를 히터 엘리먼트에 직접 접합시키지 않아도 좋다. 이에 따라 처리 대상물의 면내의 온도 분포의 균일성을 향상시킬 수 있다. 또한, 바이패스층이 설치되어 있지 않을 경우와 비교해서 얇은 히터 엘리먼트에 단자를 접합시키지 않아도 좋다. 이에 따라 히터 플레이트의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
제 21 발명은 제 20 발명에 있어서, 상기 히터 엘리먼트는 상기 바이패스층과 전기적으로 접합되고, 상기 제 1 지지판과는 전기적으로 절연된 것을 특징으로 하는 정전 척이다.
이 정전 척에 의하면 바이패스층을 통해 히터 엘리먼트에 외부로부터 전력을 공급할 수 있다.
제 22 발명은 제 20 또는 제 21 발명에 있어서, 상기 바이패스층의 두께는 상기 제 1 수지층의 두께보다 두꺼운 것을 특징으로 하는 정전 척이다.
이 정전 척에 의하면 히터 엘리먼트에 전력을 공급하는 단자의 배치에 대하여 보다 큰 자유도를 갖게 할 수 있다. 또한, 바이패스층의 전기 저항을 억제하여 바이패스층의 발열량을 억제할 수 있다.
제 23 발명은 제 20 내지 제 22 중 어느 하나의 발명에 있어서, 상기 바이패스층의 두께는 상기 히터 엘리먼트의 두께보다 두꺼운 것을 특징으로 하는 정전 척이다.
이 정전 척에 의하면 히터 엘리먼트에 전력을 공급하는 단자의 배치에 대하여 보다 큰 자유도를 갖게 할 수 있다. 또한, 바이패스층의 전기 저항을 억제하여 바이패스층의 발열량을 억제할 수 있다.
제 24 발명은 제 20 내지 제 23 중 어느 하나의 발명에 있어서, 상기 바이패스층은 상기 히터 엘리먼트와 상기 베이스 플레이트 사이에 설치된 것을 특징으로 하는 정전 척이다.
이 정전 척에 의하면 바이패스층은 히터 엘리먼트로부터 공급된 열이 베이스 플레이트에 전해지는 것을 억제한다. 즉, 바이패스층은 바이패스층으로부터 볼 때 베이스 플레이트측에 대한 단열 효과를 갖고, 처리 대상물의 면내의 온도 분포의 균일성을 향상시킬 수 있다.
제 25 발명은 제 20 내지 제 23 중 어느 하나의 발명에 있어서, 상기 바이패스층은 상기 히터 엘리먼트와 상기 세라믹 유전체 기판 사이에 설치된 것을 특징으로 하는 정전 척이다.
이 정전 척에 의하면 히터 엘리먼트의 온도 분포의 편차를 바이패스층에서 완화하여 균열성을 보다 향상시킬 수 있다.
제 26 발명은 제 20 내지 제 25 중 어느 하나의 발명에 있어서, 상기 바이패스층은 상기 제 1 주면과 평행한 면내 방향으로 배열되는 복수의 바이패스부를 갖고, 상기 히터 플레이트는 상기 복수의 바이패스부 사이에 설치되며, 상기 제 1 수지층과 다른 바이패스 수지부를 갖는 것을 특징으로 하는 정전 척이다.
이 정전 척에 의하면 각 바이패스부 사이의 열전도, 열용량을 컨트롤할 수 있어 균열성과 열전도성을 양립한 히터 구조를 달성할 수 있다.
제 27 발명은 제 26 발명에 있어서, 상기 히터 플레이트는 상기 히터 엘리먼트와 상기 바이패스층 사이에 설치된 제 2 수지층을 더 갖고, 상기 바이패스 수지부는 상기 바이패스층과 상기 제 2 수지층 사이로 연장되고, 상기 바이패스 수지부의 상기 복수의 바이패스부 사이 부분의 두께는 상기 바이패스 수지부의 상기 바이패스층과 상기 제 2 수지층 사이 부분의 두께보다 두꺼운 것을 특징으로 하는 정전 척이다.
이 정전 척에 의하면 바이패스층과 제 2 수지층 사이 부분의 수지부의 두께를 얇게 함으로써 온도 제어성을 향상시킬 수 있다. 그리고 각 바이패스부 사이 부분의 수지부의 두께를 두껍게 함으로써 균열성을 향상시킬 수 있다. 균열성과 열전도성을 보다 향상시킬 수 있다.
제 28 발명은 제 26 발명에 있어서, 상기 히터 플레이트는 제 2 수지층과, 제 3 수지층을 더 갖고, 상기 히터 엘리먼트는 상기 제 1 수지층과 상기 제 2 수지층 사이에 설치되고, 상기 바이패스층은 상기 제 2 수지층과 상기 제 3 수지층 사이에 설치되고, 상기 바이패스 수지부는 상기 바이패스층과 상기 제 3 수지층 사이로 연장되고, 상기 바이패스 수지부의 상기 복수의 바이패스부 사이 부분의 두께는 상기 바이패스 수지부의 상기 바이패스층과 상기 제 3 수지층 사이 부분의 두께보다 두꺼운 것을 특징으로 하는 정전 척이다.
이 정전 척에 의하면 바이패스층과 제 3 수지층 사이 부분의 수지부의 두께를 얇게 함으로써 온도 제어성을 향상시킬 수 있다. 그리고 각 바이패스부 사이 부분의 수지부의 두께를 두껍게 함으로써 균열성을 향상시킬 수 있다. 균열성과 열전도성을 보다 향상시킬 수 있다.
제 29 발명은 제 26 내지 제 28 중 어느 하나의 발명에 있어서, 상기 히터 플레이트는 제 2 수지층과 제 3 수지층을 더 갖고, 상기 히터 엘리먼트는 상기 제 1 수지층과 상기 제 2 수지층 사이에 설치되고, 상기 바이패스층은 상기 제 2 수지층과 상기 제 3 수지층 사이에 설치되고, 상기 바이패스 수지부의 상기 복수의 바이패스부 사이의 중앙 부분의 두께는 상기 바이패스 수지부의 상기 복수의 바이패스부와 인접하는 부분의 두께보다 얇은 것을 특징으로 하는 정전 척이다.
이 정전 척에 의하면 바이패스층과 제 2 수지층 및 제 3 수지층의 밀착성을 향상시켜 처리 대상물의 가열 성능을 보다 향상시킬 수 있다. 균열성과 내전압 신뢰성을 양립시킬 수 있다.
제 30 발명은 제 26 내지 제 29 중 어느 하나의 발명에 있어서, 상기 히터 플레이트는 제 2 수지층과 제 3 수지층을 더 갖고, 상기 히터 엘리먼트는 상기 제 1 수지층과 상기 제 2 수지층 사이에 설치되고, 상기 바이패스층은 상기 제 2 수지층과 상기 제 3 수지층 사이에 설치되고, 상기 복수의 바이패스부 각각은 상기 제 2 수지층과 대향하는 제 3 면과, 상기 제 3 수지층과 대향하는 제 4 면을 갖고, 상기 제 3 면의 폭은 상기 제 4 면의 폭보다 좁고, 상기 제 3 면과 상기 제 2 수지층 사이의 간격은 상기 제 4 면과 상기 제 3 수지층 사이의 간격보다 넓은 것을 특징으로 하는 정전 척이다.
이 정전 척에 의하면 수지부의 영역이 증가하기 때문에 면내 방향으로의 응력에 대한 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 또한, 제 3 면과 제 2 수지층 사이의 간격을 넓게 함으로써 히터 엘리먼트와 처리 대처물 사이의 열용량을 크게 하고, 보다 균열성을 향상시킬 수 있다.
제 31 발명은 제 26 내지 제 29 중 어느 하나의 발명에 있어서, 상기 히터 플레이트는 제 2 수지층과 제 3 수지층을 더 갖고, 상기 히터 엘리먼트는 상기 제 1 수지층과 상기 제 2 수지층 사이에 설치되고, 상기 바이패스층은 상기 제 2 수지층과 상기 제 3 수지층 사이에 설치되고, 상기 복수의 바이패스부 각각은 상기 제 2 수지층과 대향하는 제 3 면과, 상기 제 3 수지층과 대향하는 제 4 면을 갖고, 상기 제 3 면의 폭은 상기 제 4 면의 폭보다 넓고, 상기 제 3 면과 상기 제 2 수지층 사이의 간격은 상기 제 4 면과 상기 제 3 수지층 사이의 간격보다 좁은 것을 특징으로 하는 정전 척이다.
이 정전 척에 의하면 수지부의 영역이 증가하기 때문에 면내 방향으로의 응력에 대한 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 또한, 제 4 면과 제 3 수지층 사이의 간격을 넓게 함으로써 히터 엘리먼트와 베이스 플레이트 사이의 열용량을 크게 하고, 히터 엘리먼트보다 처리 대상물측의 부분을 열적으로 띄울 수 있어 고온 영역에 있어서 사용하기 쉽게 할 수 있다. 또한, 고온 영역에서의 사용이란 보다 구체적으로는 100℃ 이상에서의 사용이다.
제 32 발명은 제 26 내지 제 29 중 어느 하나의 발명에 있어서, 상기 히터 플레이트는 제 2 수지층과 제 3 수지층을 더 갖고, 상기 히터 엘리먼트는 상기 제 1 수지층과 상기 제 2 수지층 사이에 설치되고, 상기 바이패스층은 상기 제 2 수지층과 상기 제 3 수지층 사이에 설치되고, 상기 복수의 바이패스부 각각은 상기 제 2 수지층과 대향하는 제 3 면과, 상기 제 3 수지층과 대향하는 제 4 면을 갖고, 상기 제 3 면과 상기 제 2 수지층 사이의 간격은 상기 제 4 면과 상기 제 3 수지층 사이의 간격과 동일한 것을 특징으로 하는 정전 척이다.
이 정전 척에 의하면 열용량을 작게 해서 열추종성을 향상시킬 수 있다.
제 33 발명은 제 20 내지 제 32 중 어느 하나의 발명에 있어서, 상기 바이패스층은 상기 히터 엘리먼트와 대향하는 제 3 면과, 상기 제 3 면과 반대측을 향하는 제 4 면을 갖고, 상기 제 3 면의 폭은 상기 제 4 면의 폭과 상이하고, 상기 제 3 면의 상기 제 4 면에 대한 폭의 대소 관계는 상기 제 1 면의 상기 제 2 면에 대한 폭의 대소 관계와 동일한 것을 특징으로 하는 정전 척이다.
이 정전 척에 의하면 제 1 면 및 제 3 면의 폭이 좁을 경우에는 제 1 면~제 4 면에 대하여 수직인 방향에 있어서의 열 분포의 편차를 보다 억제할 수 있다. 반대로 제 1 면 및 제 3 면의 폭이 넓을 경우에는 제 1 면 및 제 3 면측에 있어서 열을 갖기 쉽게 함과 아울러, 제 2 면 및 제 4 면측에 있어서 열을 식히기 쉽게 하여 온도 추종성(램프 레이트)을 보다 향상시킬 수 있다.
제 34 발명은 제 20 내지 제 32 중 어느 하나의 발명에 있어서, 상기 바이패스층은 상기 히터 엘리먼트와 대향하는 제 3 면과, 상기 제 3 면과 반대측을 향하는 제 4 면을 갖고, 상기 제 3 면의 폭은 상기 제 4 면의 폭과 상이하고, 상기 제 3 면의 상기 제 4 면에 대한 폭의 대소 관계는 상기 제 1 면의 상기 제 2 면에 대한 폭의 대소 관계와 반대인 것을 특징으로 하는 정전 척이다.
이 정전 척에 의하면 바이패스층의 열팽창에 의해 가해지는 응력의 방향을 히터 엘리먼트의 열팽창에 의해 가해지는 응력의 방향과 역방향으로 할 수 있다. 이에 따라 응력의 영향을 보다 억제할 수 있다.
제 35 발명은 제 1 내지 제 34 중 어느 하나의 발명에 있어서, 상기 히터 플레이트는 금속을 포함하는 제 2 지지판과 제 2 수지층을 더 갖고, 상기 히터 엘리먼트는 상기 제 1 지지판과 상기 제 2 지지판 사이에 설치되고, 상기 제 1 지지판의 면적은 상기 제 2 지지판의 면적보다 넓은 것을 특징으로 하는 정전 척이다.
이 정전 척에 의하면 히터 엘리먼트로부터 볼 때 제 2 지지판측에 있어서, 히터 엘리먼트에 전력을 공급하는 단자를 보다 용이하게 접속할 수 있다.
제 36 발명은 제 1 내지 제 35 중 어느 하나의 발명에 있어서, 상기 제 1 지지판은 복수의 지지부를 갖고, 상기 복수의 지지부는 서로 독립된 상태로 설치된 것을 특징으로 하는 정전 척이다.
이 정전 척에 의하면 제 1 지지판의 면내에 있어서 의도적으로 지름 방향의 온도차를 형성할 수 있다(온도 제어성). 예를 들면, 제 1 지지판의 면내에 있어서 중앙부로부터 외주부에 걸쳐 스텝상으로 온도차를 형성할 수 있다. 이에 따라, 처리 대상물의 면내에 있어서 의도적으로 온도차를 형성할 수 있다(온도 제어성).
제 37 발명은 제 1 내지 제 36 중 어느 하나의 발명에 있어서, 상기 히터 플레이트로부터 상기 베이스 플레이트를 향해서 설치되고, 상기 히터 플레이트에 전력을 공급하는 급전 단자를 더 구비한 것을 특징으로 하는 정전 척이다.
이 정전 척에 의하면 급전 단자가 히터 플레이트로부터 베이스 플레이트를 향해서 설치되어 있기 때문에 베이스 플레이트의 하면측으로부터 소켓 등으로 불리는 부재를 통해 급전 단자에 전력을 공급할 수 있다. 이에 따라 정전 척이 설치되는 쳄버 내에 급전 단자가 노출하는 것을 억제하면서 히터의 배선이 실현된다.
제 38 발명은 제 37 발명에 있어서, 상기 급전 단자는 외부로부터 전력을 공급하는 소켓과 접속되는 핀부와, 상기 핀부보다 가는 도선부와, 상기 도선부와 접속된 지지부와, 상기 지지부와 접속되어 상기 히터 엘리먼트와 접합된 접합부를 갖는 것을 특징으로 하는 정전 척이다.
이 정전 척에 의하면 핀부가 도선부보다 굵기 때문에 핀부는 비교적 큰 전류를 히터 엘리먼트에 공급할 수 있다. 또한, 도선부가 핀부보다 가늘기 때문에 도선부는 핀부보다 변형되기 쉬워 핀부의 위치를 접합부의 중심으로부터 어긋나게 할 수 있다. 이에 따라 히터 플레이트와는 상이한 부재(예를 들면, 베이스 플레이트)에 급전 단자를 고정할 수 있다. 지지부가, 예를 들면 용접, 레이저 광을 이용한 접합, 납땜, 경납땜 등에 의해 도선부 및 접합부와 접합될 경우에는 급전 단자에 가해지는 응력을 완화하면서 히터 엘리먼트에 대하여 보다 넓은 접촉 면적을 확보할 수 있다.
제 39 발명은 제 20 내지 제 34 중 어느 하나의 발명에 있어서, 상기 히터 플레이트로부터 상기 베이스 플레이트를 향해서 설치되고, 상기 히터 플레이트에 전력을 공급하는 급전 단자를 더 구비하고, 상기 급전 단자는 외부로부터 전력을 공급하는 소켓과 접속되는 핀부와, 상기 핀부보다 가는 도선부와, 상기 도선부와 접속된 지지부와, 상기 지지부와 접속되어 상기 바이패스층과 접합된 접합부를 갖고, 상기 바이패스층을 통해 상기 전력을 상기 히터 엘리먼트에 공급하는 것을 특징으로 하는 정전 척이다.
이 정전 척에 의하면 핀부가 도선부보다 굵기 때문에 핀부는 비교적 큰 전류를 히터 엘리먼트에 공급할 수 있다. 또한, 도선부가 핀부보다 가늘기 때문에 도선부는 핀부보다 변형되기 쉬워 핀부의 위치를 접합부의 중심으로부터 어긋나게 할 수 있다. 이에 따라 히터 플레이트와는 상이한 부재(예를 들면, 베이스 플레이트)에 급전 단자를 고정할 수 있다. 지지부가, 예를 들면 용접, 레이저 광을 이용한 접합, 납땜, 경납땜 등에 의해 도선부 및 접합부와 접합될 경우에는 급전 단자에 가해지는 응력을 완화하면서 바이패스층에 대하여 보다 넓은 접촉 면적을 확보할 수 있다. 또한, 지지부가, 예를 들면 용접, 레이저 광을 이용한 접합, 납땜, 경납땜 등에 의해 도선부 및 접합부와 접합될 경우에는 히터 플레이트 및 바이패스층과 대략 동일한 두께의 접합부를 설치할 수 있다.
제 40 발명은 제 1 내지 제 36 중 어느 하나의 발명에 있어서, 상기 베이스 플레이트에 설치되고, 상기 히터 플레이트에 전력을 공급하는 급전 단자를 더 구비하고, 상기 급전 단자는 외부로부터 전력을 공급하는 소켓과 접속되는 급전부와, 상기 급전부와 접속되어 상기 히터 플레이트에 압압된 단자부를 갖는 것을 특징으로 하는 정전 척이다.
이 정전 척에 의하면 급전 단자를 용접 등으로 접합하는 경우에 비해 급전을 위해 형성되는 구멍의 지름을 작게 할 수 있다.
(발명의 효과)
본 발명의 실시형태에 의하면 열적·전기적·기계적인 부하에 견딜 수 있는 신뢰성이 높은 정전 척이 제공된다.
도 1은 본 실시형태에 의한 정전 척을 나타내는 모식적 사시도이다.
도 2는 본 실시형태에 의한 정전 척을 나타내는 모식적 단면도이다.
도 3은 본 실시형태의 히터 플레이트를 나타내는 모식적 사시도이다.
도 4는 본 실시형태의 히터 플레이트를 나타내는 모식적 사시도이다.
도 5는 본 실시형태의 히터 플레이트를 나타내는 모식적 분해도이다.
도 6은 본 실시형태의 히터 플레이트의 변형예를 나타내는 모식적 분해도이다.
도 7은 본 실시형태의 제조 방법의 일례를 예시하는 모식적 단면도이다.
도 8은 본 실시형태의 제조 방법의 다른 일례를 예시하는 모식적 단면도이다.
도 9는 본 실시형태에 의한 정전 척을 나타내는 모식적 분해도이다.
도 10은 본 실시형태에 의한 정전 척을 나타내는 전기 회로도이다.
도 11은 본 실시형태의 히터 플레이트의 구체예를 예시하는 모식적 평면도이다.
도 12는 본 구체예의 히터 엘리먼트를 예시하는 모식적 평면도이다.
도 13은 본 구체예의 히터 엘리먼트를 예시하는 모식적 평면도이다.
도 14는 본 구체예의 바이패스층을 예시하는 모식적 평면도이다.
도 15는 본 구체예의 히터 플레이트의 일부를 모식적으로 나타내는 확대도이다.
도 16(a) 및 도 16(d)는 본 실시형태의 히터 플레이트의 일부를 나타내는 단면도이다.
도 17(a) 및 도 17(d)는 본 실시형태의 히터 플레이트의 변형예를 나타내는 단면도이다.
도 18(a) 및 도 18(d)는 본 실시형태의 히터 플레이트의 변형예를 나타내는 단면도이다.
도 19(a) 및 도 19(d)는 본 실시형태의 히터 플레이트의 변형예를 나타내는 단면도이다.
도 20(a) 및 도 20(b)는 본 실시형태의 히터 플레이트의 변형예를 나타내는 단면도이다.
도 21(a) 및 도 21(b)는 본 실시형태의 히터 플레이트의 변형예를 나타내는 단면도이다.
도 22(a) 및 도 22(b)는 본 실시형태의 히터 플레이트의 변형예를 나타내는 단면도이다.
도 23(a) 및 도 23(b)는 본 실시형태의 히터 플레이트의 변형예를 나타내는 단면도이다.
도 24(a) 및 도 24(b)는 히터 플레이트의 시뮬레이션 결과의 일례를 나타내는 설명도이다.
도 25는 본 실시형태의 히터 플레이트의 변형예를 나타내는 단면도이다.
도 26은 본 실시형태의 변형예에 의한 정전 척을 나타내는 모식적 단면도이다.
도 27(a)~도 27(d)는 본 실시형태의 히터 플레이트의 변형예를 나타내는 단면도이다.
도 28(a)~도 28(d)는 본 실시형태의 히터 플레이트의 변형예를 나타내는 단면도이다.
도 29(a)~도 29(d)는 본 실시형태의 히터 플레이트의 변형예를 나타내는 단면도이다.
도 30(a)~도 30(d)는 본 실시형태의 히터 플레이트의 변형예를 나타내는 단면도이다.
도 31은 본 실시형태의 제 1 지지판의 변형예를 나타내는 모식적 평면도이다.
도 32는 본 실시형태의 제 1 지지판의 변형예를 나타내는 모식적 평면도이다.
도 33은 본 변형예의 히터 플레이트를 나타내는 모식적 단면도이다.
도 34는 본 실시형태의 급전 단자의 구체예를 나타내는 모식적 평면도이다.
도 35는 본 실시형태의 히터 플레이트의 변형예를 나타내는 모식적 분해도이다.
도 36은 본 실시형태의 급전 단자의 변형예를 나타내는 모식적 단면도이다.
도 37은 본 발명의 다른 실시형태에 의한 웨이퍼 처리 장치를 나타내는 모식적 단면도이다.
도 38은 본 발명의 다른 실시형태에 의한 웨이퍼 처리 장치의 변형예를 나타내는 모식적 단면도이다.
도 39는 본 발명의 다른 실시형태에 의한 웨이퍼 처리 장치의 변형예를 나타내는 모식적 단면도이다.
이하, 본 발명의 실시형태에 대해서 도면을 참조하면서 설명한다. 또한, 각 도면 중 마찬가지의 구성 요소에는 동일 부호를 붙여서 상세한 설명은 적당히 생략한다.
도 1은 본 실시형태에 의한 정전 척을 나타내는 모식적 사시도이다.
도 2는 본 실시형태에 의한 정전 척을 나타내는 모식적 단면도이다.
도 1에서는 설명의 편의상 정전 척의 일부에 있어서 단면도를 나타내고 있다. 도 2(a)는, 예를 들면 도 1에 나타낸 절단면(A1-A1)에 있어서의 모식적 단면도이다. 도 2(b)는 도 2(a)에 나타낸 영역(B1)의 모식적 확대도이다.
본 실시형태에 의한 정전 척(10)은 세라믹 유전체 기판(100)과, 히터 플레이트(200)와, 베이스 플레이트(300)를 구비한다.
세라믹 유전체 기판(100)은 베이스 플레이트(300)와 떨어진 위치에 설치되어 있다. 히터 플레이트(200)는 베이스 플레이트(300)와 세라믹 유전체 기판(100) 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 동일하다.
세라믹 유전체 기판(100)은, 예를 들면 다결정 세라믹 소결체에 의한 평판상의 기재이며, 반도체 웨이퍼 등의 처리 대상물(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 Z 방향, Z 방향과 직교하는 방향 중 1개를 X 방향, Z 방향 및 X 방향으로 직교하는 방향을 Y 방향이라고 하기로 한다.
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 플라스마 내구성을 높일 수 있다.
세라믹 유전체 기판(100)의 내부에는 전극층(111)이 설치되어 있다. 전극층(111)은 제 1 주면(101)과 제 2 주면(102) 사이에 개재하여 설치되어 있다. 즉, 전극층(111)은 세라믹 유전체 기판(100) 중에 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 개재하여 설치되어 있는 것에 한정되지 않고, 제 2 주면(102)에 부설되어 있어도 좋다.
정전 척(10)은 전극층(111)에 흡작 유지용 전압을 인가함으로써 전극층(111)의 제 1 주면(101)측에 전하를 발생시켜 정전력에 의해 처리 대상물(W)을 흡착 유지한다.
히터 플레이트(200)는 히터용 전류가 흐름으로써 발열하고, 히터 플레이트(200)가 발열하지 않을 경우와 비교해서 처리 대상물(W)의 온도를 올릴 수 있다.
전극층(111)은 제 1 주면(101) 및 제 2 주면(102)을 따라 설치되어 있다. 전극층(111)은 처리 대상물(W)을 흡착 유지하기 위한 흡착 전극이다. 전극층(111)은 단극형이어도 쌍극형이어도 좋다. 또한, 전극층(111)은 3극형이나 그 외의 다극형이어도 좋다. 전극층(111)의 수나 전극층(111)의 배치는 적당히 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㎜ 환산에서의 값이다.
세라믹 유전체 기판(100) 중 적어도 제 1 유전층(107)에 있어서의 적외선 분광 투과율이 20% 이상 있음으로써 제 1 주면(101)에 처리 대상물(W)을 적재한 상태로 히터 플레이트(200)로부터 방출되는 적외선이 세라믹 유전체 기판(100)을 효율 좋게 투과할 수 있다. 따라서, 처리 대상물(W)에 열이 축적되기 어려워져 처리 대상물(W)의 온도의 제어성이 높아진다.
예를 들면, 플라스마 처리를 행하는 쳄버 내에서 정전 척(10)이 사용될 경우, 플라스마 파워의 증가에 따라 처리 대상물(W)의 온도는 상승하기 쉬워진다. 본 실시형태의 정전 척(10)에서는 플라스마 파워에 의해 처리 대상물(W)에 전달된 열이 세라믹 유전체 기판(100)에 효율 좋게 전달된다. 또한, 히터 플레이트(200)에 의해 세라믹 유전체 기판(100)에 전달된 열이 처리 대상물(W)에 효율 좋게 전달된다. 따라서, 처리 대상물(W)을 효율 좋게 전열(傳熱)해서 소망의 온도로 유지하기 쉬워진다.
본 실시형태에 의한 정전 척(10)에서는 제 1 유전층(107)에 추가하여 제 2 유전층(109)에 있어서의 적외선 분광 투과율도 20% 이상 있는 것이 바람직하다. 제 1 유전층(107) 및 제 2 유전층(109)의 적외선 분광 투과율이 20% 이상 있음으로써 히터 플레이트(200)로부터 방출되는 적외선이 더 효율 좋게 세라믹 유전체 기판(100)을 투과하게 되어 처리 대상물(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 통해 세라믹 유전체 기판(100)을 지지한다. 베이스 플레이트(300)에는 연통로(301)가 설치되어 있다. 즉, 연통로(301)는 베이스 플레이트(300)의 내부에 설치되어 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)로 냉각 매체를 유입하고, 연통로(301)를 통과시켜 연통로(301)로부터 냉각 매체를 유출시킨다. 이에 따라 냉각 매체에 의해 베이스 플레이트(300)의 열을 흡수하고, 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)에서 흡착 유지되는 처리 대상물(W)의 온도를 용이하게 조정할 수 있다.
또한, 세라믹 유전체 기판(100)의 제 1 주면(101)측에는 필요에 따라 볼록부(113)가 형성되어 있다. 서로 이웃하는 볼록부(113) 사이에는 홈(115)이 형성되어 있다. 홈(115)은 서로 연통하고 있다. 정전 척(10)에 탑재된 처리 대상물(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. 처리 대상물(W)을 흡착 유지한 상태로 도입로(321)로부터 헬륨(He) 등의 전달 가스를 도입하면 처리 대상물(W)과 홈(115) 사이에 형성된 공간에 전달 가스가 흘러 처리 대상물(W)을 전달 가스에 의해 직접 가열 또는 냉각할 수 있게 된다.
도 3은 본 실시형태의 히터 플레이트를 나타내는 모식적 사시도이다.
도 4는 본 실시형태의 히터 플레이트를 나타내는 모식적 사시도이다.
도 5는 본 실시형태의 히터 플레이트를 나타내는 모식적 분해도이다.
도 6은 본 실시형태의 히터 플레이트의 변형예를 나타내는 모식적 분해도이다.
도 3은 본 실시형태의 히터 플레이트를 상면(세라믹 유전체 기판(100)측의 면)으로부터 바라본 모식적 사시도이다. 도 4(a)는 본 실시형태의 히터 플레이트를 하면(베이스 플레이트(300)측의 면)로부터 바라본 모식적 사시도이다. 도 4(b)는 도 4(a)에 나타낸 영역(B2)에 있어서의 모식적 확대도이다.
도 5에 나타낸 바와 같이 본 실시형태의 히터 플레이트(200)는 제 1 지지판(210)과, 제 1 수지층(220)과, 히터 엘리먼트(발열층)(230)와, 제 2 수지층(240)과, 바이패스층(250)과, 제 3 수지층(260)과, 제 2 지지판(270)과, 급전 단자(280)를 갖는다. 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 히터 엘리먼트(230) 등을 지지하는 지지판이다. 이 예에 있어서, 제 1 지지판(210) 및 제 2 지지판(270)은 제 1 수지층(220)과, 히터 엘리먼트(230)와, 제 2 수지층(240)과, 바이패스층(250)과, 제 3 수지층(260)을 사이에 두고 이들을 지지한다.
제 1 수지층(220)은 제 1 지지판(210)과 제 2 지지판(270) 사이에 설치되어 있다. 히터 엘리먼트(230)는 제 1 수지층(220)과 제 2 지지판(270) 사이에 설치되어 있다. 이와 같이, 히터 엘리먼트(230)는 제 1 지지판(210)과 겹쳐서 설치된다. 제 1 수지층(220)은 바꿔 말하면 제 1 지지판(210)과 히터 엘리먼트(230) 사이에 설치된다.
제 2 수지층(240)은 히터 엘리먼트(230)와 제 2 지지판(270) 사이에 설치되어 있다. 바이패스층(250)은 제 2 수지층(240)과 제 2 지지판(270) 사이에 설치되어 있다. 제 3 수지층(260)은 바이패스층(250)과 제 2 지지판(270) 사이에 설치되어 있다. 히터 엘리먼트(230)는 바꿔 말하면 제 1 수지층(220)과 제 2 수지층(240) 사이에 설치된다. 바이패스층(250)은 바꿔 말하면 제 2 수지층(240)과 제 3 수지층(260) 사이에 설치된다. 히터 엘리먼트(230)는, 예를 들면 제 1 수지층(220) 및 제 2 수지층(240) 각각에 접촉한다. 바이패스층(250)은, 예를 들면 제 2 수지층(240) 및 제 3 수지층(260) 각각에 접촉한다.
도 6에 나타낸 바와 같이 바이패스층(250) 및 제 3 수지층(260)은 반드시 설치되어 있지 않아도 좋다. 바이패스층(250) 및 제 3 수지층(260)이 설치되어 있지 않을 경우에는 제 2 수지층(240)은 히터 엘리먼트(230)와 제 2 지지판(270) 사이에 설치된다. 이하의 설명에서는 히터 플레이트(200)가 바이패스층(250) 및 제 3 수지층(260)을 갖는 경우를 예로 든다.
제 1 지지판(210)은 비교적 높은 열전도율을 갖는다. 제 1 지지판(210)의 재료로서는, 예를 들면 알루미늄, 구리, 및 니켈 중 적어도 어느 하나를 포함하는 금속이나 다층 구조의 그라파이트 등을 들 수 있다. 제 1 지지판(210)의 두께(Z 방향의 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 온도 분포의 균일화를 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.
처리 대상물(W)의 처리 프로세스에서는 RF(Radio Frequency) 전압(고주파 전압)이 인가된다. 고주파 전압이 인가되면 히터 엘리먼트(230)는 고주파의 영향을 받아서 발열하는 경우가 있다. 그러면 히터 엘리먼트(230)의 온도 제어성이 저하된다.
이에 대하여 본 실시형태에서는 제 1 지지판(210)은 히터 엘리먼트(230) 및 바이패스층(250)을 고주파로부터 차단한다. 이에 따라 제 1 지지판(210)은 히터 엘리먼트(230)가 이상 온도로 발열하는 것을 억제할 수 있다.
제 2 지지판(270)의 재료, 두께, 및 기능은 제 1 지지판(210)의 재료, 두께, 및 기능과 각각 동일하다. 제 1 지지판(210)은 제 2 지지판(270)과 전기적으로 접합되어 있다. 여기에서, 본원 명세서에 있어서 「접합」이라는 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. 이에 따라 제 1 지지판(210) 및 제 2 지지판(270)은 히터 엘리먼트(230)로부터 공급되는 열의 열 확산성을 향상시킨다. 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 처리 장치의 전극 등에 인가되는 RF 전압에 대한 실드성을 향상시킨다. 예를 들면, 히터 엘리먼트(230)에 대한 RF 전압의 영향을 억제한다. 이와 같이, 제 1 지지판(210) 및 제 2 지지판(270)은 열 확산의 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(Z 방향의 길이)는, 예를 들면 약 0.01㎜ 이상, 0.20㎜ 이하 정도이다. 제 1 수지층(220)은 제 1 지지판(210)과 히터 엘리먼트(230)를 서로 접합한다. 제 1 수지층(220)은 제 1 지지판(210)과 히터 엘리먼트(230) 사이를 전기적으로 절연한다. 이와 같이, 제 1 수지층(220)은 전기 절연의 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(260)의 재료 및 두께는 제 1 수지층(220)의 재료 및 두께와 각각 같은 정도이다.
제 2 수지층(240)은 히터 엘리먼트(230)와 바이패스층(250)을 서로 접합한다. 제 2 수지층(240)은 히터 엘리먼트(230)와 바이패스층(250) 사이를 전기적으로 절연한다. 이와 같이, 제 2 수지층(240)은 전기 절연의 기능과 면 접합의 기능을 갖는다.
제 3 수지층(260)은 바이패스층(250)과 제 2 지지판(270)을 서로 접합한다. 제 3 수지층(260)은 바이패스층(250)과 제 2 지지판(270) 사이를 전기적으로 절연한다. 이와 같이, 제 3 수지층(260)은 전기 절연의 기능과 면 접합의 기능을 갖는다.
히터 엘리먼트(230)의 재료로서는, 예를 들면 스테인리스, 티탄, 크롬, 니켈, 구리, 및 알루미늄 중 적어도 어느 하나를 포함하는 금속 등을 들 수 있다. 히터 엘리먼트(230)의 두께(Z 방향의 길이)는, 예를 들면 약 0.01㎜ 이상, 0.20㎜ 이하 정도이다. 히터 엘리먼트(230)는 바이패스층(250)과 전기적으로 접합되어 있다. 한편, 히터 엘리먼트(230)는 제 1 지지판(210) 및 제 2 지지판(270)과는 전기적으로 절연되어 있다. 히터 엘리먼트(230)와 바이패스층(250) 사이의 전기적인 접합의 상세에 대해서는 후술한다.
히터 엘리먼트(230)는 전류가 흐르면 발열하여 처리 대상물(W)의 온도를 제어한다. 예를 들면, 히터 엘리먼트(230)는 처리 대상물(W)을 소정 온도로 가열한다. 예를 들면, 히터 엘리먼트(230)는 처리 대상물(W)의 면내의 온도 분포를 균일하게 한다. 예를 들면, 히터 엘리먼트(230)는 처리 대상물(W)의 면내의 온도에 의도적으로 차를 둔다.
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 판상을 나타낸다. 이에 대하여 히터 엘리먼트(230)는 띠상의 히터 전극(239)을 갖는다. 바이패스층(250)의 면(바이패스부(251)의 면(251a))에 대하여 수직으로 보았을 때에 바이패스층(250)의 면적은 히터 엘리먼트(230)의 면적(히터 전극(239)의 면적)보다 넓다. 이 상세에 대해서는 후술한다.
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 스테인리스를 포함하는 금속 등을 들 수 있다. 바이패스층(250)의 두께(Z 방향의 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(260)의 두께보다 두껍다.
예를 들면, 바이패스층(250)의 재료는 히터 엘리먼트(230)의 재료와 동일하다. 한편, 바이패스층(250)의 두께는 히터 엘리먼트(230)의 두께보다 두껍다. 그 때문에 바이패스층(250)의 전기 저항은 히터 엘리먼트(230)의 전기 저항보다 낮다. 이에 따라 바이패스층(250)의 재료가 히터 엘리먼트(230)의 재료와 동일한 경우에도 바이패스층(250)이 히터 엘리먼트(230)와 같이 발열하는 것을 억제할 수 있다. 즉, 바이패스층(250)의 전기 저항을 억제하여 바이패스층(250)의 발열량을 억제할 수 있다. 또한, 바이패스층(250)의 전기 저항을 억제하여 바이패스층(250)의 발열량을 억제하는 수단은 바이패스층(250)의 두께가 아니라 체적 저항률이 비교적 낮은 재료를 사용함으로써 실현되어도 좋다. 즉, 바이패스층(250)의 재료는 히터 엘리먼트(230)의 재료와 상이해도 좋다. 바이패스층(250)의 재료로서는, 예를 들면 스테인리스, 티탄, 크롬, 니켈, 구리, 및 알루미늄 중 적어도 어느 하나를 포함하는 금속 등을 들 수 있다.
급전 단자(280)는 바이패스층(250)과 전기적으로 접합되어 있다. 히터 플레이트(200)가 베이스 플레이트(300)와 세라믹 유전체 기판(100) 사이에 설치된 상태에 있어서 급전 단자(280)는 히터 플레이트(200)로부터 베이스 플레이트(300)를 향해서 설치되어 있다. 급전 단자(280)는 정전 척(10)의 외부로부터 공급된 전력을 바이패스층(250)을 통해 히터 엘리먼트(230)에 공급한다. 급전 단자(280)는, 예를 들면 히터 엘리먼트(230)에 직접적으로 접속해도 좋다. 이에 따라 바이패스층(250)이 생략 가능해진다.
히터 플레이트(200)는 복수의 급전 단자(280)를 갖는다. 도 3~도 5에 나타낸 히터 플레이트(200)는 8개의 급전 단자(280)를 갖는다. 급전 단자(280)의 수는 「8」에는 한정되지 않는다. 1개의 급전 단자(280)는 1개의 바이패스부(251)와 전기적으로 접합되어 있다. 구멍(273)은 제 2 지지판(270)을 관통하고 있다. 급전 단자(280)는 구멍(273)을 통해 바이패스부(251)와 전기적으로 접합되어 있다.
도 5에 나타낸 화살표(C1) 및 화살표(C2)와 같이 전력이 정전 척(10)의 외부로부터 급전 단자(280)에 공급되면 전류는 급전 단자(280)로부터 바이패스층(250)으로 흐른다. 도 5에 나타낸 화살표(C3) 및 화살표(C4)와 같이 바이패스층(250)으로 흐른 전류는 바이패스층(250)으로부터 히터 엘리먼트(230)로 흐른다. 도 5에 나타낸 화살표(C5) 및 화살표(C6)와 같이 히터 엘리먼트(230)로 흐른 전류는 히터 엘리먼트(230)의 소정 존(영역)을 흘러서 히터 엘리먼트(230)로부터 바이패스층(250)으로 흐른다. 히터 엘리먼트(230)의 존의 상세에 대해서는 후술한다. 도 5에 나타낸 화살표(C7) 및 화살표(C8)와 같이 바이패스층(250)으로 흐른 전류는 바이패스층(250)으로부터 급전 단자(280)로 흐른다. 도 5에 나타낸 화살표(C9)와 같이 급전 단자(280)에 흐른 전류는 정전 척(10)의 외부로 흐른다.
이와 같이, 히터 엘리먼트(230)와 바이패스층(250)의 접합부에는 전류가 히터 엘리먼트(230)로 들어가는 부분과, 전류가 히터 엘리먼트(230)로부터 나오는 부분이 존재한다. 즉, 히터 엘리먼트(230)와 바이패스층(250)의 접합부에는 페어가 존재한다. 도 3~도 5에 나타낸 히터 플레이트(200)는 8개의 급전 단자(280)를 갖기 때문에 히터 엘리먼트(230)와 바이패스층(250)의 접합부에는 4개의 페어가 존재한다.
본 실시형태에 의하면 히터 엘리먼트(230)는 제 1 지지판(210)과 제 2 지지판(270) 사이에 설치되어 있다. 이에 따라 히터 플레이트(200)의 면내의 온도 분포의 균일화를 향상시켜 처리 대상물(W)의 면내의 온도 분포의 균일성을 향상시킬 수 있다. 또한, 제 1 지지판(210) 및 제 2 지지판(270)은 히터 엘리먼트(230) 및 바이패스층(250)을 고주파로부터 차단하여 히터 엘리먼트(230)가 이상 온도로 발열하는 것을 억제할 수 있다.
상술한 바와 같이 바이패스층(250)은 히터 엘리먼트(230)와 제 2 지지판(270) 사이에 설치되어 있다. 즉, 바이패스층(250)은 히터 엘리먼트(230)와 베이스 플레이트(300) 사이에 설치되어 있다. 스테인리스의 열전도율은 알루미늄의 열전도율 및 구리의 열전도율보다 낮다. 그 때문에 바이패스층(250)은 히터 엘리먼트(230)로부터 공급된 열이 제 2 지지판(270)에 전해지는 것을 억제한다. 즉, 바이패스층(250)은 바이패스층(250)으로부터 볼 때 제 2 지지판(270)측에 대한 단열 효과를 갖고, 처리 대상물(W)의 면내의 온도 분포의 균일성을 향상시킬 수 있다.
바이패스층(250)은 급전 단자(280)의 배치에 대하여 보다 큰 자유도를 갖게 할 수 있다. 바이패스층(250)이 설치됨으로써 바이패스층(250)이 설치되어 있지 않은 경우와 비교해서 열용량이 큰 급전 단자를 히터 엘리먼트(230)에 직접 접합시키지 않아도 좋다. 이에 따라 처리 대상물(W)의 면내의 온도 분포의 균일성을 향상시킬 수 있다. 또한, 바이패스층(250)이 설치되어 있지 않은 경우와 비교해서 얇은 히터 엘리먼트(230)에 급전 단자(280)를 접합시키지 않아도 좋다. 이에 따라 히터 플레이트(200)의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
상술한 바와 같이 급전 단자(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)측으로부터 소켓 등으로 불리는 부재를 통해 급전 단자(280)에 전력을 공급할 수 있다. 이에 따라 정전 척(10)이 설치되는 쳄버 내에 급전 단자(280)가 노출되는 것을 억제하면서 히터의 배선이 실현된다.
이어서, 본 실시형태의 히터 플레이트(200)의 제조 방법에 대해서 도면을 참조하면서 설명한다.
도 7은 본 실시형태의 제조 방법의 일례를 예시하는 모식적 단면도이다.
도 8은 본 실시형태의 제조 방법의 다른 일례를 예시하는 모식적 단면도이다.
도 7(a)는 바이패스층과 히터 엘리먼트를 접합하기 전의 상태를 나타내는 모식적 단면도이다. 도 7(b)는 바이패스층과 히터 엘리먼트를 접합한 후의 상태를 나타내는 모식적 단면도이다. 도 8은 바이패스층과 급전 단자의 접합 공정의 일례를 예시하는 모식적 단면도이다.
본 실시형태에 의한 정전 척(10)의 제조 방법에서는, 예를 들면 우선 알루미늄의 기계 가공을 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 사용하여 행해진다.
이어서, 예를 들면 폴리이미드 필름을 레이저, 기계 가공, 다이 커팅 또는 용해 등에 의해 커팅함으로써 제 1 수지층(220), 제 2 수지층(240), 및 제 3 수지층(260)을 제조한다. 제 1 수지층(220), 제 2 수지층(240), 및 제 3 수지층(260)의 검사는, 예를 들면 목시 등을 사용하여 행해진다.
이어서, 스테인리스를 포토리소그래피 기술이나 인쇄 기술을 이용하여 에칭, 기계 가공, 다이 커팅 등에 의해 커팅함으로써 히터 패턴을 형성한다. 이에 따라 히터 엘리먼트(230)를 제조한다. 또한, 히터 엘리먼트(230)의 저항값 측정 등이 행해진다.
계속해서, 도 7(a) 및 도 7(b)에 나타낸 바와 같이 히터 엘리먼트(230)와 바이패스층(250)의 접합을 행한다. 히터 엘리먼트(230)와 바이패스층(250)의 접합은 납땜, 경납땜, 용접 또는 접촉 등에 의해 행해진다. 도 7(a)에 나타낸 바와 같이 제 2 수지층(240)에는 구멍(241)이 형성되어 있다. 구멍(241)은 제 2 수지층(240)을 관통하고 있다. 예를 들면, 도 7(a)에 나타낸 화살표(C11)와 같이 바이패스층(250)측으로부터 스폿 용접을 행함으로써 히터 엘리먼트(230)와 바이패스층(250)을 접합한다.
또한, 히터 엘리먼트(230)와 바이패스층(250)의 접합은 용접에는 한정되지 않는다. 예를 들면, 히터 엘리먼트(230)와 바이패스층(250)의 접합은 레이저 광을 이용한 접합, 납땜, 경납땜 또는 접촉 등에 의해 행해져도 좋다.
계속해서, 히터 플레이트(200)의 각 부재를 적층하여 핫 프레스기에 의해 프레스한다.
계속해서, 도 8에 나타낸 바와 같이 급전 단자(280)와 바이패스층(250)의 접합을 행한다. 급전 단자(280)와 바이패스층(250)의 접합은 용접, 레이저, 납땜 또는 경납땜 등에 의해 행해진다. 도 8에 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 3 수지층(260)에는 구멍(261)이 형성되어 있다. 구멍(261)은 제 3 수지층(260)을 관통하고 있다. 도 8에 나타낸 화살표(C13)와 같이 제 2 지지판(270)으로부터 제 1 지지판(210)을 향해서 용접, 레이저, 납땜 또는 경납땜 등을 행함으로써 급전 단자(280)와 바이패스층(250)을 접합한다.
이와 같이, 해서 본 실시형태의 히터 플레이트(200)가 제조된다.
또한, 제조 후의 히터 플레이트(200)에 대해서는 검사 등이 적당히 행해진다.
도 9는 본 실시형태에 의한 정전 척을 나타내는 모식적 분해도이다.
도 10은 본 실시형태에 의한 정전 척을 나타내는 전기 회로도이다.
도 10(a)는 제 1 지지판과 제 2 지지판이 전기적으로 접합된 예를 나타내는 전기 회로도이다. 도 10(b)는 제 1 지지판과 제 2 지지판이 전기적으로 접합되어 있지 않은 예를 나타내는 전기 회로도이다.
도 9 및 도 10(a)에 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, 레이저 광을 이용한 접합, 납땜 또는 접촉 등에 의해 행해진다.
예를 들면, 도 10(b)에 나타낸 바와 같이 제 1 지지판(210)이 제 2 지지판(270)과 전기적으로 확실하게 접합되어 있지 않으면 제 1 지지판(210)이 제 2 지지판(270)과 전기적으로 접합되거나 또는 전기적으로 접합되지 않거나 하는 경우가 있다. 그러면 플라스마를 발생시켰을 때의 에칭 레이트에 불균일이 발생하는 경우가 있다. 또한, 제 1 지지판(210)이 제 2 지지판(270)과 전기적으로 접합되어 있지 않아도 플라스마를 발생시키면 전류가 히터 엘리먼트(230)에 흘러 히터 엘리먼트(230)가 발열하는 경우가 있다. 바꿔 말하면 제 1 지지판(210)이 제 2 지지판(270)과 전기적으로 확실하게 접합되어 있지 않으면 히터 엘리먼트(230)가 히터용 전류 이외의 전류에 의해 발열하는 경우가 있다.
이에 대하여 본 실시형태에 의한 정전 척(10)에서는 도 10(a)에 나타낸 바와 같이 제 1 지지판(210)은 제 2 지지판(270)과 전기적으로 접합되어 있다. 이에 따라 전류가 제 1 지지판(210)으로부터 제 2 지지판(270)으로 흐르고, 또는 전류가 제 2 지지판(270)으로부터 제 1 지지판(210)으로 흘러 플라스마를 발생시켰을 때의 에칭 레이트에 불균일이 발생하는 것을 억제할 수 있다. 또한, 히터 엘리먼트(230)가 히터용 전류 이외의 전류에 의해 발열하는 것을 억제할 수 있다.
또한, 히터 엘리먼트(230) 및 바이패스층(250)을 고주파로부터 차단할 수 있다. 이에 따라 히터 엘리먼트(230)가 이상 온도로 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 11은 본 실시형태의 히터 플레이트의 구체예를 예시하는 모식적 평면도이다.
도 12 및 13은 본 구체예의 히터 엘리먼트를 예시하는 모식적 평면도이다.
도 14는 본 구체예의 바이패스층을 예시하는 모식적 평면도이다.
도 15는 본 구체예의 히터 플레이트의 일부를 모식적으로 나타내는 확대도이다.
도 11(a)는 본 구체예의 히터 플레이트를 상면으로부터 바라본 모식적 평면도이다. 도 11(b)는 본 구체예의 히터 플레이트를 하면으로부터 바라본 모식적 평면도이다. 도 12(a)는 히터 엘리먼트의 영역의 일례를 예시하는 모식적 평면도이다. 도 12(b) 및 도 13은 히터 엘리먼트의 영역의 다른 일례를 예시하는 모식적 평면도이다.
도 14에 나타낸 바와 같이 바이패스층(250)의 복수의 바이패스부(251) 중 적어도 어느 하나는 가장자리부에 노치부(253)를 갖는다. 도 13에 나타낸 바이패스층(250)에서는 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.
도 11(a) 및 도 11(b)에 나타낸 바와 같이 제 1 지지판(210)은 영역(B11)~영역(B14) 및 영역(B31)~영역(B34)에 있어서 제 2 지지판(270)과 전기적으로 접합되어 있다. 또한, 영역(B11)~영역(B14) 각각은 영역(B31)~영역(B34) 각각과 대응하고 있다. 즉, 도 11(a)~도 13에 나타낸 구체예에서는 제 1 지지판(210)은 4개의 영역에서 제 2 지지판(270)과 전기적으로 접합되어 있으며, 8개의 영역에서 제 2 지지판(270)과 전기적으로 접합되어 있는 것은 아니다.
도 15(a) 및 도 15(b)는 영역(B31)(영역(B11))의 일례를 나타내는 확대도이다. 도 15(a)는 영역(B31)의 모식적 평면도이며, 도 15(b)는 영역(B31)의 모식적 단면도이다. 도 15(b)는 도 15(a)의 절단면(A2-A2)을 모식적으로 나타낸다. 또한, 다른 영역(B12)~영역(B14) 및 영역(B32)~영역(B34)은 영역(B11, B31)과 마찬가지이기 때문에 상세한 설명은 생략한다.
도 15(a) 및 도 15(b)에 나타낸 바와 같이 영역(B31)에는 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 바이패스층(250)의 노치부(253)에 대응해서 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. 이에 따라 접합 영역(JA)은 스폿상으로 형성된다. 접합 영역(JA)은 제 1 지지판(210)측으로부터 형성해도 좋다. 또한, 접합 영역(JA)의 형성 방법은 레이저 용접에 한정되는 일 없이 다른 방법이어도 좋다. 접합 영역(JA)의 형상은 스폿상에 한정되는 일 없이 타원상, 반원상 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 면적으로부터 히터 엘리먼트(230)의 면적을 뺀 차분의 면적보다 좁다. 바꿔 말하면 접합 영역(JA)의 면적은 제 1 지지판(210) 중 면(211)과 평행한 평면에 투영했을 때에 히터 엘리먼트(230)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 면적으로부터 히터 엘리먼트(230)의 면적을 뺀 차분의 면적보다 좁다. 바꿔 말하면 접합 영역(JA)의 면적은 제 2 지지판(270) 중 면(271)과 평행한 평면에 투영했을 때에 히터 엘리먼트(230)와 겹치지 않는 영역의 면적보다 좁다.
스폿상으로 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 처리 대상물(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 비해 충분히 작다. 접합 영역(JA)의 면적은, 예를 들면 면(211)의 면적(면(271)의 면적)의 1/5000 이하이다. 여기에서 접합 영역(JA)의 면적이란 보다 상세하게는 제 1 지지판(210)의 면(211)과 평행한 평면에 투영했을 때의 면적이다. 바꿔 말하면 접합 영역(JA)의 면적은 상면으로부터 볼 때에 있어서의 면적이다.
이 예에서는 영역(B11)~영역(B14) 및 영역(B31)~영역(B34)에 대응한 4개의 접합 영역(JA)이 형성된다. 접합 영역(JA)의 수는 4개에 한정되지 않는다. 접합 영역(JA)의 수는 임의의 수이면 좋다. 예를 들면, 30° 간격으로 12개의 접합 영역(JA)을 제 1 지지판(210) 및 제 2 지지판(270)에 형성해도 좋다. 또한, 접합 영역(JA)의 형상은 스폿상에 한정되지 않는다. 접합 영역(JA)의 형상은 타원상, 각상 또는 선상 등이어도 좋다. 접합 영역(JA)은, 예를 들면 제 1 지지판(210) 및 제 2 지지판(270)의 외측 가장자리를 따르는 환상으로 형성해도 좋다.
제 2 지지판(270)은 구멍(273)(도 4(b) 및 도 8 참조)을 갖는다. 한편, 제 1 지지판(210)은 급전 단자(280)를 통과하는 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.
히터 엘리먼트(230)는, 예를 들면 띠상의 히터 전극(239)을 갖는다. 도 12(a)에 나타낸 구체예에서는 히터 전극(239)은 대략 원을 그리도록 배치되어 있다. 히터 전극(239)은 제 1 영역(231)과, 제 2 영역(232)과, 제 3 영역(233)과, 제 4 영역(234)에 배치되어 있다. 제 1 영역(231)은 히터 엘리먼트(230)의 중앙부에 위치한다. 제 2 영역(232)은 제 1 영역(231)의 외측에 위치한다. 제 3 영역(233)은 제 2 영역(232)의 외측에 위치한다. 제 4 영역(234)은 제 3 영역(233)의 외측에 위치한다.
제 1 영역(231)에 배치된 히터 전극(239)은 제 2 영역(232)에 배치된 히터 전극(239)과는 전기적으로 접합되어 있지 않다. 제 2 영역(232)에 배치된 히터 전극(239)은 제 3 영역(233)에 배치된 히터 전극(239)과는 전기적으로 접합되어 있지 않다. 제 3 영역(233)에 배치된 히터 전극(239)은 제 4 영역(234)에 배치된 히터 전극(239)과는 전기적으로 접합되어 있지 않다. 즉, 히터 전극(239)은 복수의 영역에 있어서 서로 독립된 상태로 설치되어 있다.
도 12(b)에 나타낸 구체예에서는 히터 전극(239)은 대략 부채형 중 적어도 일부를 그리도록 배치되어 있다. 히터 전극(239)은 제 1 영역(231a)과, 제 2 영역(231b)과, 제 3 영역(231c)과, 제 4 영역(231d)과, 제 5 영역(231e)과, 제 6 영역(231f)과, 제 7 영역(232a)과, 제 8 영역(232b)과, 제 9 영역(232c)과, 제 10 영역(232d)과, 제 11 영역(232e)과, 제 12 영역(232f)에 배치되어 있다. 임의의 영역에 배치된 히터 전극(239)은 다른 영역에 배치된 히터 전극(239)과는 전기적으로 접합되어 있지 않다. 즉, 히터 전극(239)은 복수의 영역에 있어서 서로 독립된 상태로 설치되어 있다. 도 12(a) 및 도 12(b)에 나타낸 바와 같이 히터 전극(239)이 배치되는 영역은 특별히는 한정되지 않는다.
도 13에 나타낸 구체예에서는 히터 엘리먼트(230)가 더 많은 영역을 갖는다. 도 13의 히터 엘리먼트(230)에서는 도 12(a)에서 나타낸 제 1 영역(231)이 4개의 영역(231a~231d)으로 더 분할되어 있다. 또한, 도 12(a)에서 나타낸 제 2 영역(232)이 8개의 영역(232a~232h)으로 더 분할되어 있다. 또한, 도 12(a)에서 나타낸 제 3 영역(233)이 8개의 영역(233a~233h)으로 더 분할되어 있다. 그리고 도 12(a)에서 나타낸 제 4 영역(234)이 16개의 영역(234a~234p)으로 더 분할되어 있다. 이와 같이, 히터 전극(239)이 배치되는 히터 엘리먼트(230)의 영역의 수 및 형상은 임의이어도 좋다.
도 14(a)에 나타낸 바와 같이 바이패스층(250)의 바이패스부(251)는 부채형을 나타낸다. 복수의 부채형의 바이패스부(251)가 서로 이간되어 배열되어 바이패스층(250)은 전체적으로 대략 원형을 나타낸다. 도 14(a)에 나타낸 바와 같이 이웃하는 바이패스부(251) 사이의 이간 부분(257)은 바이패스층(250)의 중심(259)으로부터 지름 방향으로 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 히터 엘리먼트(230)의 면적(히터 전극(239)의 면적)보다 넓다.
도 14(b)에 나타낸 바와 같이 바이패스층(250)의 복수의 바이패스부(251)의 형상은, 예를 들면 만곡한 부채형상이어도 좋다. 이와 같이, 바이패스층(250)에 설치되는 복수의 바이패스부(251)의 수 및 형상은 임의이어도 좋다.
도 11~도 14에 관한 이하의 설명에서는 도 12(a)에 나타낸 히터 엘리먼트(230)의 영역을 예로 든다. 히터 전극(239)이 대략 원을 그리도록 배치되어 복수의 부채형의 바이패스부(251)가 서로 이간되어 배열되어 있다. 그 때문에 바이패스부(251)의 면(251a)에 대하여 수직으로 보았을 때에 히터 전극(239)은 이웃하는 바이패스부(251) 사이의 이간 부분(257)과 교차한다. 또한, 바이패스부(251)의 면(251a)에 대하여 수직으로 보았을 때에 이웃하는 히터 엘리먼트(230)의 각 영역(제 1 영역(231), 제 2 영역(232), 제 3 영역(233), 및 제 4 영역(234)) 사이의 이간 부분(235)은 서로 이웃하는 바이패스부(251) 사이의 이간 부분(257)과 교차한다.
도 11(a) 및 도 11(b)에 나타낸 바와 같이 히터 엘리먼트(230)와 바이패스층(250)의 접합부(255a~255h) 각각과, 히터 플레이트(200)의 중심(203)을 연결하는 복수의 가상선은 서로 겹치지 않는다. 바꿔 말하면 히터 엘리먼트(230)와 바이패스층(250)의 접합부(255a~255h)는 히터 플레이트(200)의 중심(203)으로부터 볼 때 서로 상이한 방향으로 배치되어 있다. 도 11(b)에 나타낸 바와 같이 급전 단자(280)는 접합부(255a~255h) 각각과, 히터 플레이트(200)의 중심(203)을 연결하는 가상선상에 존재한다.
접합부(255a, 255b)는 제 1 영역(231)에 배치된 히터 전극(239)과 바이패스층(250)을 접합하는 부분이다. 접합부(255a, 255b)는 제 1 영역(231)에 대응하고 있다. 접합부(255a) 및 접합부(255b) 중 어느 한쪽은 전류가 히터 엘리먼트(230)로 들어가는 부분이다. 접합부(255a) 및 접합부(255b) 중 어느 다른 쪽은 전류가 히터 엘리먼트(230)로부터 나오는 부분이다.
접합부(255c, 255d)는 제 2 영역(232)에 배치된 히터 전극(239)과 바이패스층(250)을 접합하는 부분이다. 접합부(255c, 255d)는 제 2 영역(232)에 대응하고 있다. 접합부(255c) 및 접합부(255d) 중 어느 한쪽은 전류가 히터 엘리먼트(230)로 들어가는 부분이다. 접합부(255c) 및 접합부(255d) 중 어느 다른 쪽은 전류가 히터 엘리먼트(230)로부터 나오는 부분이다.
접합부(255e, 255f)는 제 3 영역(233)에 배치된 히터 전극(239)과 바이패스층(250)을 접합하는 부분이다. 접합부(255e, 255f)는 제 3 영역(233)에 대응하고 있다. 접합부(255e) 및 접합부(255f) 중 어느 한쪽은 전류가 히터 엘리먼트(230)로 들어가는 부분이다. 접합부(255e) 및 접합부(255f) 중 어느 다른 쪽은 전류가 히터 엘리먼트(230)로부터 나오는 부분이다.
접합부(255g, 255h)는 제 4 영역(234)에 배치된 히터 전극(239)과 바이패스층(250)을 접합하는 부분이다. 접합부(255g, 255h)는 제 4 영역(234)에 대응하고 있다. 접합부(255g) 및 접합부(255h) 중 어느 한쪽은 전류가 히터 엘리먼트(230)로 들어가는 부분이다. 접합부(255g) 및 접합부(255h) 중 어느 다른 쪽은 전류가 히터 엘리먼트(230)로부터 나오는 부분이다.
접합부(255a, 255b)는 히터 플레이트(200)의 중심(203)을 중심으로 해서 접합부(255c, 255d)를 통과하는 원과는 상이한 원 상에 존재한다. 접합부(255a, 255b)는 히터 플레이트(200)의 중심(203)을 중심으로 해서 접합부(255e, 255f)를 통과하는 원과는 상이한 원 상에 존재한다. 접합부(255a, 255b)는 히터 플레이트(200)의 중심(203)을 중심으로 해서 접합부(255g, 255h)를 통과하는 원과는 상이한 원 상에 존재한다.
접합부(255c, 255d)는 히터 플레이트(200)의 중심(203)을 중심으로 해서 접합부(255e, 255f)를 통과하는 원과는 상이한 원 상에 존재한다. 접합부(255c, 255d)는 히터 플레이트(200)의 중심(203)을 중심으로 해서 접합부(255g, 255h)를 통과하는 원과는 상이한 원 상에 존재한다.
접합부(255e, 255f)는 히터 플레이트(200)의 중심(203)을 중심으로 해서 접합부(255g, 255h)를 통과하는 원과는 상이한 원 상에 존재한다.
도 11(a) 및 도 11(b)에 나타낸 바와 같이 히터 플레이트(200)는 리프트 핀 구멍(201)을 갖는다. 도 11(a) 및 도 11(b)에 나타낸 구체예에서는 히터 플레이트(200)는 3개의 리프트 핀 구멍(201)을 갖는다. 리프트 핀 구멍(201)의 수는 「3」에는 한정되지 않는다. 급전 단자(280)는 리프트 핀 구멍(201)으로부터 볼 때 히터 플레이트(200)의 중심(203)측의 영역에 설치되어 있다.
본 구체예에 의하면 히터 전극(239)이 복수의 영역에 배치되어 있기 때문에 처리 대상물(W)의 면내의 온도를 각 영역마다 독립적으로 제어할 수 있다. 이에 따라 처리 대상물(W)의 면내의 온도에 의도적으로 차를 둘 수 있다(온도 제어성).
본 실시형태에 의한 히터 플레이트(200)의 구조에 대해서 도면을 참조하면서 더 설명한다.
도 16(a)~도 16(d)는 본 실시형태의 히터 플레이트의 일부를 나타내는 단면도이다.
도 16(a)는 히터 엘리먼트(230)의 일부를 나타내고, 도 16(b)는 바이패스층(250)의 일부를 나타낸다. 또한, 도 16(c)는 히터 엘리먼트(230) 및 바이패스층(250)의 일부를 나타내고, 도 16(d)는 히터 엘리먼트(230) 및 바이패스층(250)의 변형예를 나타낸다.
본 실시형태에 있어서, 히터 전극(239)은 복수의 영역에 독립적으로 배치되어 있다. 예를 들면, 도 16(a) 및 도 16(c)에 나타낸 바와 같이 히터 전극(239)(히터 엘리먼트(230))은 제 1 도전부(21)와 제 2 도전부(22)를 갖는다. 제 2 도전부(22)는 제 1 주면(101)과 평행한 면내 방향(Dp)(예를 들면, X 방향)에 있어서 제 1 도전부(21)와 이간되어 있다. 제 1 도전부(21) 및 제 2 도전부(22)는 히터 전극(239)의 일부이다. 제 1 도전부(21)와 제 2 도전부(22) 사이의 거리(L1)(제 1 도전부(21)와 제 2 도전부(22) 사이의 이간 부분의 폭)는, 예를 들면 500㎛ 이상이다. 이와 같이, 히터 전극(239)이 복수의 영역에 배치됨으로써 처리 대상물(W)의 면내의 온도를 각 영역마다 제어할 수 있다.
각 히터 전극(239)의 각각은 제 1 면(P1)과 제 2 면(P2)을 갖는다. 제 1 면(P1)은 제 1 수지층(220)과 대향한다. 제 2 면(P2)은 제 1 면(P1)과 반대측을 향한다. 즉, 제 2 면(P2)은 제 2 수지층(240)과 대향한다.
제 1 면(P1)의 폭(W1)은 제 2 면(P2)의 폭(W2)과 상이하다. 이 예에 있어서, 제 1 면(P1)의 폭(W1)은 제 2 면(P2)의 폭(W2)보다 좁다. 즉, 히터 전극(239)의 폭은 상방(세라믹 유전체 기판(100)측)을 향할수록 좁아진다.
각 히터 전극(239)은 제 1 면(P1)과 제 2 면(P2)을 접속하는 한 쌍의 측면(SF1)을 갖는다. 각 측면(SF1)은, 예를 들면 오목 곡면상이다. 각 측면(SF1)은, 예를 들면 평면상이어도 좋다. 제 1 면(P1)과 측면(SF1)이 이루는 각도(θ1)는 제 2 면(P2)과 측면(SF1)이 이루는 각도(θ2)와 상이하다. 또한, 측면(SF1)의 표면 거칠기는 제 1 면(P1) 및 제 2 면(P2) 중 적어도 한쪽의 표면 거칠기보다 거칠다.
히터 플레이트(200)는 수지부(222)를 더 갖는다. 수지부(222)는 제 1 도전부(21)와 제 2 도전부(22) 사이에 설치된다. 바꿔 말하면 수지부(222)는 각 히터 전극(239) 각각의 사이에 설치된다. 수지부(222)는 각 히터 전극(239) 사이에 충전된다. 수지부(222)의 재료는 제 1 수지층(220)의 재료와 상이하다. 수지부(222)의 재료는 제 2 수지층(240)의 재료와 상이하다. 재료가 상이하다란 조성이 상이한 것, 물성(예를 들면, 융점이나 유리 전이점 등)이 상이한 것, 또는 열 이력이 상이한 것이다. 열 이력이 상이한 2개의 재료 사이에는 계면이 존재한다. 수지부(222)의 조성은 제 1 수지층(220) 및 제 2 수지층(240)의 조성과 상이하다. 수지부(222)의 열 이력은 제 1 수지층(220) 및 제 2 수지층(240)의 열 이력과 상이하다.
예를 들면, 수지부(222)가 제 1 수지층(220)에 포함되는 성분과 상이한 성분을 포함할 경우 수지부(222)의 재료는 제 1 수지층(220)의 재료와 상이하다. 수지부(222)가 제 1 수지층(220)의 성분과 동일 성분을 포함할 경우에도 수지부(222)에 있어서의 상기 성분의 조성비(농도)가 제 1 수지층(220)에 있어서의 상기 성분의 조성비(농도)와 상이할 경우, 수지부(222)의 재료는 제 1 수지층(220)의 재료와 상이하다. 또한, 예를 들면 제 1 수지층(220)이 복수의 층을 포함할 경우에도 상기 복수의 층 중 적어도 어느 하나의 재료와 수지부(222)의 재료가 상이할 경우, 수지부(222)의 재료는 제 1 수지층(220)의 재료와 상이하다. 수지부(222)의 유리 전이점(또는 융점)은, 예를 들면 제 1 수지층(220)의 유리 전이점(또는 융점)보다 낮다. 수지부(222)의 재료와 제 2 수지층(220)의 재료가 상이하다는 경우도 상기와 마찬가지이다.
수지부(222)에는, 예를 들면 폴리이미드나 실리콘, 에폭시, 아크릴 등이 사용된다. 예를 들면, 폴리이미드 필름, 발포 접착제 시트, 실리콘 또는 에폭시를 포함하는 접착제 등을 사용할 수 있다.
제 1 면(P1)은, 예를 들면 제 1 수지층(220)에 접촉한다. 제 2 면(P2)은, 예를 들면 제 2 수지층(240)에 접촉한다. 이 경우, 제 1 면(P1)과 제 1 수지층(220) 사이의 간격은 제 2 면(P2)과 제 2 수지층(240) 사이의 간격과 동일하다.
도 16(b) 및 도 16(c)에 나타낸 바와 같이 바이패스부(251)(바이패스층(250))는 제 3 도전부(23)와 제 4 도전부(24)를 갖는다. 제 4 도전부(24)는 면내 방향(Dp)(예를 들면, X 방향)에 있어서 제 3 도전부(23)와 이간되어 있다. 제 3 도전부(23) 및 제 4 도전부(24)는 바이패스부(251)의 일부이다.
각 바이패스부(251)의 각각은 제 3 면(P3)과 제 4 면(P4)을 갖는다. 제 3 면(P3)은 제 2 수지층(240)과 대향한다. 제 4 면(P4)은 제 3 면(P3)과 반대측을 향한다. 즉, 제 4 면(P4)은 제 3 수지층(260)과 대향한다.
제 3 면(P3)의 폭(W3)은 제 4 면(P4)의 폭(W4)과 상이하다. 이 예에 있어서, 제 3 면(P3)의 폭(W3)은 제 4 면(P4)의 폭(W4)보다 좁다. 즉, 바이패스부(251)의 폭은 상방(세라믹 유전체 기판(100)측)을 향할수록 좁아진다. 이 예에 있어서, 제 3 면(P3)의 제 4 면(P4)에 대한 폭의 대소 관계는 제 1 면(P1)의 제 2 면(P2)에 대한 폭의 대소 관계와 동일하다.
각 바이패스부(251)는 제 3 면(P3)과 제 4 면(P4)을 접속하는 한 쌍의 측면(SF2)을 갖는다. 각 측면(SF2)은, 예를 들면 오목 곡면상이다. 각 측면(SF2)은, 예를 들면 평면상이어도 좋다. 제 3 면(P3)과 측면(SF2)이 이루는 각도(θ3)는 제 4 면(P4)과 측면(SF2)이 이루는 각도(θ4)와 상이하다. 또한, 측면(SF2)의 표면 거칠기는 제 3 면(P3) 및 제 4 면(P4) 중 적어도 한쪽의 표면 거칠기보다 거칠다.
히터 플레이트(200)는 수지부(224)(바이패스 수지부)를 더 갖는다. 수지부(224)는 제 3 도전부(23)와 제 4 도전부(24) 사이에 설치된다. 바꿔 말하면 수지부(224)는 각 바이패스부(251) 각각의 사이에 설치된다. 수지부(224)는 각 바이패스부(251) 사이에 충전된다. 수지부(224)의 재료는 제 2 수지층(240)의 재료와 상이하다. 수지부(224)의 재료는 제 3 수지층(260)의 재료와 상이하다. 재료가 상이하다란 조성이 상이한 것, 물성(예를 들면, 융점이나 유리 전이점 등)이 상이한 것, 또는 열 이력이 상이한 것이다. 열 이력이 상이한 2개의 재료 사이에는 계면이 존재한다. 수지부(224)의 조성은 제 2 수지층(240) 및 제 3 수지층(260)의 조성과 상이하다. 수지부(224)의 열 이력은 제 1 수지층(240) 및 제 3 수지층(260)의 열 이력과 상이하다.
예를 들면, 수지부(224)가 제 2 수지층(240)에 포함되는 성분과 상이한 성분을 포함할 경우, 수지부(224)의 재료는 제 2 수지층(240)의 재료와 상이하다. 수지부(224)가 제 2 수지층(240)의 성분과 동일 성분을 포함할 경우에도 수지부(224)에 있어서의 상기 성분의 조성비(농도)가 제 2 수지층(240)에 있어서의 상기 성분의 조성비(농도)와 상이할 경우, 수지부(224)의 재료는 제 2 수지층(240)의 재료와 상이하다. 또한, 예를 들면 제 2 수지층(240)이 복수의 층을 포함할 경우에도 상기 복수의 층 중 적어도 어느 하나의 재료와 수지부(224)의 재료가 상이할 경우, 수지부(224)의 재료는 제 2 수지층(240)의 재료와 상이하다. 수지부(224)의 유리 전이점(또는 융점)은, 예를 들면 제 2 수지층(240)의 유리 전이점(또는 융점)보다 낮다. 수지부(224)의 재료와 제 3 수지층(260)의 재료가 상이하다는 경우도 상기와 마찬가지이다.
수지부(224)에는, 예를 들면 폴리이미드나 실리콘, 에폭시, 아크릴 등이 사용된다. 예를 들면, 폴리이미드 필름, 발포 접착제 시트, 실리콘 또는 에폭시를 포함하는 접착제 등을 사용할 수 있다.
제 3 면(P3)은, 예를 들면 제 2 수지층(240)에 접촉한다. 제 4 면(P4)은, 예를 들면 제 3 수지층(260)에 접촉한다. 이 경우, 제 3 면(P3)과 제 2 수지층(240) 사이의 간격은 제 4 면(P4)과 제 3 수지층(260) 사이의 간격과 동일하다.
이와 같이, 본 실시형태에 의한 정전 척(10)에서는 제 1 면(P1)의 폭(W1)이 제 2 면(P2)의 폭(W2)과 상이하다. 이에 따라 열팽창에 의해 히터 엘리먼트(230)가 변형되어도 제 1 수지층(220) 등에 가해지는 응력을 저감할 수 있다. 이에 따라 히터 엘리먼트(230)에 근접하는 층(예를 들면, 제 1 수지층(220))의 박리를 억제할 수 있다. 박리에 의해 발생하는 처리 대상물의 온도 변화를 억제할 수 있다. 따라서, 정전 척의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
또한, 정전 척(10)에서는 제 1 면(P1)의 폭(W1)이 제 2 면(P2)의 폭(W2)보다 좁다. 이에 따라 제 1 면(P1)과의 접촉 면적이 작아져서 제 1 면(P1)에 접촉하는 층에 가해지는 응력을 저감하여 제 1 면(P1)에 접촉하는 층의 박리를 억제할 수 있다. 예를 들면, 제 1 수지층(220)의 박리를 억제할 수 있다. 또한, 베이스 플레이트(300)에 열이 빠져나가기 쉬운 제 2 면(P2)측의 발열량이 제 1 면(P1)측의 발열량보다 많아져서 제 1 면(P1) 및 제 2 면(P2)에 대하여 수직인 방향(Z 방향)에 있어서의 열 분포의 편차를 억제할 수 있다. 예를 들면, 균열성을 보다 향상시킬 수 있다.
또한, 정전 척(10)에서는 측면(SF1)이 오목 곡면상이다. 이에 따라 측면(SF1)에 근접하는 층에 가해지는 응력을 저감하고, 측면(SF1)에 근접하는 층의 박리를 억제할 수 있다. 예를 들면, 측면(SF1)과 수지부(222)의 박리를 억제할 수 있다.
또한, 정전 척(10)에서는 제 1 면(P1)과 측면(SF1)이 이루는 각도(θ1)가 제 2 면(P2)과 측면(SF1)이 이루는 각도(θ2)와 상이하다. 이에 따라 열팽창에 의한 히터 변형에 의한 수지층으로의 응력의 완화에 의해 히터 엘리먼트(230)에 근접하는 제 1 수지층(220) 및 제 2 수지층(240)의 박리의 저감과, 균열성이나 온도 추종성이라는 열적 특성을 양립할 수 있다.
또한, 정전 척(10)에서는 측면(SF1)의 표면 거칠기가 제 1 면(P1) 및 제 2 면(P2) 중 적어도 한쪽의 표면 거칠기보다 거칠다. 이에 따라 측면(SF1) 부분에서의 밀착성을 향상시켜 히터 엘리먼트(230)에 근접하는 층의 박리를 보다 억제할 수 있다. 예를 들면, 측면(SF1)과 수지부(222)의 박리를 보다 억제할 수 있다.
또한, 정전 척(10)에서는 이상 설명한 측면(SF1)이 오목면형상인 것, 측면(SF1)의 표면 거칠기가 제 1 면(P1) 및 제 2 면(P2) 중 적어도 한쪽의 표면 거칠기보다 거친 것, 제 1 면(P1)의 폭(W1)이 제 2 면(P2)의 폭(W2)보다 좁은 것, 및 제 1 면(P1)과 측면(SF1)이 이루는 각도(θ1)가 제 2 면(P2)과 측면(SF1)이 이루는 각도(θ2)와 상이한 것에 의한 응력 완화 및 밀착성의 상승 효과에 의해 정전 척의 신뢰성을 보다 향상시킬 수 있다.
또한, 정전 척(10)에서는 히터 플레이트(200)가 제 1 도전부(21)와 제 2 도전부(22) 사이에 설치된 수지부(222)를 더 갖는다. 이에 따라 제 1 도전부(21)와 제 2 도전부(22) 사이의 열전도, 열용량을 컨트롤할 수 있어 균열성과 열전도성을 양립한 히터 구조를 달성할 수 있다.
또한, 정전 척(10)에서는 제 1 면(P1)과 제 1 수지층(220) 사이의 간격이 제 2 면(P2)과 제 2 수지층(240) 사이의 간격과 동일하다. 이에 따라 열용량을 작게 해서 열추종성을 향상시킬 수 있다.
또한, 정전 척(10)에서는 히터 플레이트(200)가 제 3 도전부(23)와 제 4 도전부(24) 사이에 설치된 수지부(224)를 더 갖는다. 이에 따라 각 바이패스부(251) 사이의 열전도, 열용량을 컨트롤할 수 있어 균열성과 열전도성을 양립한 히터 구조를 달성할 수 있다.
또한, 정전 척(10)에서는 제 3 면(P3)과 제 2 수지층(240) 사이의 간격이 제 4 면(P4)과 제 3 수지층(260) 사이의 간격과 동일하다. 이에 따라 열용량을 작게 해서 열추종성을 향상시킬 수 있다.
또한, 정전 척(10)에서는 제 3 면(P3)의 제 4 면(P4)에 대한 폭의 대소 관계가 제 1 면(P1)의 제 2 면(P2)에 대한 폭의 대소 관계와 동일하다. 그리고 정전 척(10)에서는 제 1 면(P1) 및 제 3 면(P3)의 폭이 제 2 면(P2) 및 제 4 면(P4)의 폭보다 좁다. 이 경우, Z 방향에 있어서의 열 분포의 편차를 보다 억제할 수 있다.
또한, 도 16(a)~도 16(c)에서는 바이패스층(250) 상에 히터 엘리먼트(230)를 설치하고 있다. 이것에 한정되는 일 없이, 예를 들면 도 16(d)에 나타낸 바와 같이 히터 엘리먼트(230) 상에 바이패스층(250)을 설치해도 좋다.
도 17(a)~도 17(d)는 본 실시형태의 히터 플레이트의 변형예를 나타내는 단면도이다.
도 17(a) 및 도 17(c)에 나타낸 바와 같이 이 예에 있어서, 제 1 면(P1)의 폭(W1)은 제 2 면(P2)의 폭(W2)보다 넓다. 즉, 히터 전극(239)의 폭은 하방(베이스 플레이트(300)측)을 향할수록 좁아진다. 마찬가지로 도 17(b) 및 도 17(c)에 나타낸 바와 같이 제 3 면(P3)의 폭(W3)은 제 4 면(P4)의 폭(W4)보다 넓다. 바이패스부(251)의 폭은 하방을 향할수록 좁아진다.
이와 같이, 제 1 면(P1)의 폭(W1)은 제 2 면(P2)의 폭(W2)보다 넓어도 좋다. 이 경우, 제 2 면(P2)에 접촉하는 층에 가해지는 응력을 저감하여 제 2 면(P2)에 접촉하는 층의 박리를 억제할 수 있다. 또한, 제 1 면(P1)측에 있어서 열을 갖기 쉽게 함과 아울러, 제 2 면(P2)측에 있어서 열을 식히기 쉽게 하여 온도 추종성(램프 레이트)을 보다 향상시킬 수 있다.
또한, 이 예에서는 제 3 면(P3)의 제 4 면(P4)에 대한 폭의 대소 관계가 제 1 면(P1)의 제 2 면(P2)에 대한 폭의 대소 관계와 동일하며, 제 1 면(P1) 및 제 3 면(P3)의 폭이 제 2 면(P2) 및 제 4 면(P4)의 폭보다 넓다. 이 경우에는 제 1 면(P1) 및 제 3 면(P3)측에 있어서 열을 갖기 쉽게 함과 아울러, 제 2 면(P2) 및 제 4 면(P4)측에 있어서 열을 식히기 쉽게 하여 온도 추종성을 보다 향상시킬 수 있다. 또한, 도 17(d)에 나타낸 바와 같이 바이패스층(250)은 히터 엘리먼트(230) 상에 형성해도 좋다.
도 18(a)~도 18(d)는 본 실시형태의 히터 플레이트의 변형예를 나타내는 단면도이다.
도 18(a) 및 도 18(c)에 나타낸 바와 같이 이 예에 있어서, 제 1 면(P1)의 폭(W1)은 제 2 면(P2)의 폭(W2)보다 좁다. 한편, 도 18(b) 및 도 18(c)에 나타낸 바와 같이 제 3 면(P3)의 폭(W3)은 제 4 면(P4)의 폭(W4)보다 넓다. 이 예에 있어서, 제 3 면(P3)의 제 4 면(P4)에 대한 폭의 대소 관계는 제 1 면(P1)의 제 2 면(P2)에 대한 폭의 대소 관계와 반대이다.
이와 같이, 제 3 면(P3)의 제 4 면(P4)에 대한 폭의 대소 관계는 제 1 면(P1)의 제 2 면(P2)에 대한 폭의 대소 관계와 반대이어도 좋다. 이 경우, 바이패스층(250)의 열팽창에 의해 가해지는 응력의 방향을 히터 엘리먼트(230)의 열팽창에 의해 가해지는 응력의 방향과 역방향으로 할 수 있다. 이에 따라 응력의 영향을 보다 억제할 수 있다. 또한, 도 18(d)에 나타낸 바와 같이 바이패스층(250)을 히터 엘리먼트(230) 상에 설치하고, 제 1 면(P1)의 폭(W1)을 제 2 면(P2)의 폭(W2)보다 넓게 하고, 제 3 면(P3)의 폭(W3)을 제 4 면(P4)의 폭(W4)보다 좁게 해도 좋다.
도 19(a)~도 19(d)는 본 실시형태의 히터 플레이트의 변형예를 나타내는 단면도이다.
도 19(a)~도 19(c)에 나타낸 바와 같이 상기와는 반대로 제 1 면(P1)의 폭(W1)을 제 2 면(P2)의 폭(W2)보다 넓게 하고, 제 3 면(P3)의 폭(W3)을 제 4 면(P4)의 폭(W4)보다 좁게 해도 좋다. 도 19(d)에 나타낸 바와 같이 바이패스층(250)을 히터 엘리먼트(230) 상에 설치하고, 제 1 면(P1)의 폭(W1)을 제 2 면(P2)의 폭(W2)보다 좁게 하고, 제 3 면(P3)의 폭(W3)을 제 4 면(P4)의 폭(W4)보다 넓게 해도 좋다.
도 20(a) 및 도 20(b)는 본 실시형태의 히터 플레이트의 변형예를 나타내는 단면도이다.
도 20(a)에 나타낸 바와 같이 이 예에 있어서, 제 1 면(P1)의 폭(W1)은 제 2 면(P2)의 폭(W2)보다 좁다. 그리고 이 예에서는 히터 엘리먼트(230)가 제 1 수지층(220)과 이간되어 있다. 제 1 면(P1)과 제 1 수지층(220) 사이의 간격은 제 2 면(P2)과 제 2 수지층(240) 사이의 간격보다 넓다.
수지부(222)는 히터 전극(239)(히터 엘리먼트(230))과 제 1 수지층(220) 사이로 연장되어 있다. 수지부(222)의 제 1 도전부(21)와 제 2 도전부(22) 사이 부분의 두께(TN1)는 수지부(222)의 히터 전극(239)과 제 1 수지층(220) 사이 부분의 두께(TN2)보다 두껍다.
도 20(b)에 나타낸 바와 같이 이 예에 있어서, 제 3 면(P3)의 폭(W3)은 제 4 면(P4)의 폭(W4)보다 좁다. 그리고 이 예에서는 바이패스층(250)이 제 2 수지층(240)과 이간되어 있다. 제 3 면(P3)과 제 2 수지층(240) 사이의 간격은 제 4 면(P4)과 제 3 수지층(260) 사이의 간격보다 넓다.
수지부(224)는 바이패스부(251)(바이패스층(250))와 제 2 수지층(240) 사이에 연장되어 있다. 수지부(224)의 제 3 도전부(23)와 제 4 도전부(24) 사이 부분의 두께(TN3)(각 바이패스부(251) 사이 부분의 두께)는 수지부(224)의 바이패스부(251)와 제 2 수지층(240) 사이 부분의 두께(TN4)보다 두껍다.
이와 같이, 제 1 면(P1)의 폭(W1)을 제 2 면(P2)의 폭(W2)보다 좁게 하고, 제 1 면(P1)과 제 1 수지층(220) 사이의 간격을 제 2 면(P2)과 제 2 수지층(240) 사이의 간격보다 넓게 한다. 이에 따라 수지부(222)의 영역이 증가하기 때문에 면내 방향(Dp)으로의 응력에 대한 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 또한, 제 1 면(P1)과 제 1 수지층(220) 사이의 간격을 넓게 함으로써 히터 엘리먼트(230)와 처리 대처물(W) 사이의 열용량을 크게 하고, 보다 균열성을 향상시킬 수 있다.
또한, 수지부(222)의 제 1 도전부(21)와 제 2 도전부(22) 사이 부분의 두께(TN1)를 수지부(222)의 히터 전극(239)과 제 1 수지층(220) 사이 부분의 두께(TN2)보다 두껍게 한다. 이와 같이, 히터 엘리먼트(230)와 제 1 수지층(220) 사이 부분의 수지부(222)의 두께를 얇게 함으로써 온도 제어성을 향상시킬 수 있다. 그리고 제 1 도전부(21)와 제 2 도전부(22) 사이 부분의 수지부(222)의 두께를 두껍게 함으로써 균열성을 향상시킬 수 있다. 균열성과 열전도성을 보다 향상시킬 수 있다.
또한, 제 3 면(P3)의 폭(W3)을 제 4 면(P4)의 폭(W4)보다 좁게 하고, 제 3 면(P3)과 제 2 수지층(240) 사이의 간격을 제 4 면(P4)과 제 3 수지층(260) 사이의 간격보다 넓게 한다. 이에 따라 수지부(224)의 영역이 증가하기 때문에 면내 방향(Dp)으로의 응력에 대한 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 또한, 제 3 면(P3)과 제 2 수지층(240) 사이의 간격을 넓게 함으로써 히터 엘리먼트(230)와 처리 대처물(W) 사이의 열용량을 크게 하고, 보다 균열성을 향상시킬 수 있다.
또한, 수지부(224)의 제 3 도전부(23)와 제 4 도전부(24) 사이 부분의 두께(TN3)를 수지부(224)의 바이패스부(251)와 제 2 수지층(240) 사이 부분의 두께(TN4)보다 두껍게 한다. 이와 같이, 바이패스층(250)과 제 2 수지층(240) 사이 부분의 수지부(224)의 두께를 얇게 함으로써 온도 제어성을 향상시킬 수 있다. 그리고 각 바이패스부(251) 사이 부분의 수지부(224)의 두께를 두껍게 함으로써 균열성을 향상시킬 수 있다. 균열성과 열전도성을 보다 향상시킬 수 있다.
도 21(a) 및 도 21(b)는 본 실시형태의 히터 플레이트의 변형예를 나타내는 단면도이다.
도 21(a)에 나타낸 바와 같이 이 예에 있어서, 제 1 면(P1)의 폭(W1)은 제 2 면(P2)의 폭(W2)보다 넓다. 그리고 이 예에서는 히터 엘리먼트(230)가 제 2 수지층(240)과 이간되어 있다. 제 1 면(P1)과 제 1 수지층(220) 사이의 간격은 제 2 면(P2)과 제 2 수지층(240) 사이의 간격보다 좁다.
수지부(222)는 히터 전극(239)(히터 엘리먼트(230))과 제 2 수지층(240) 사이로 연장되어 있다. 수지부(222)의 제 1 도전부(21)와 제 2 도전부(22) 사이 부분의 두께(TN1)는 수지부(222)의 히터 전극(239)과 제 2 수지층(240) 사이 부분의 두께(TN5)보다 두껍다.
도 21(b)에 나타낸 바와 같이 이 예에 있어서, 제 3 면(P3)의 폭(W3)은 제 4 면(P4)의 폭(W4)보다 넓다. 그리고 이 예에서는 바이패스층(250)이 제 3 수지층(260)과 이간되어 있다. 제 3 면(P3)과 제 2 수지층(240) 사이의 간격은 제 4 면(P4)과 제 3 수지층(260) 사이의 간격보다 좁다.
수지부(224)는 바이패스부(251)(바이패스층(250))와 제 3 수지층(260) 사이에 연장되어 있다. 수지부(224)의 제 3 도전부(23)와 제 4 도전부(24) 사이 부분의 두께(TN3)(각 바이패스부(251) 사이 부분의 두께)는 수지부(224)의 바이패스부(251)와 제 3 수지층(260) 사이 부분의 두께(TN6)보다 두껍다.
이와 같이, 제 1 면(P1)의 폭(W1)을 제 2 면(P2)의 폭(W2)보다 넓게 하고, 제 1 면(P1)과 제 1 수지층(220) 사이의 간격을 제 2 면(P2)과 제 2 수지층(240) 사이의 간격보다 좁게 한다. 이에 따라 수지부(222)의 영역이 증가하기 때문에 면내 방향(Dp)으로의 응력에 대한 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 또한, 제 2 면(W2)과 제 2 수지층(240) 사이의 간격을 넓게 함으로써 히터 엘리먼트(230)와 베이스 플레이트(300) 사이의 열용량을 크게 하고, 히터 엘리먼트(230)보다 처리 대상물(W)측의 부분을 열적으로 띄울 수 있어 고온 영역에 있어서 사용하기 쉽게 할 수 있다. 또한, 고온 영역에서의 사용이란 보다 구체적으로는 100℃ 이상에서의 사용이다.
또한, 수지부(222)의 제 1 도전부(21)와 제 2 도전부(22) 사이 부분의 두께(TN1)를 수지부(222)의 히터 전극(239)과 제 2 수지층(240) 사이 부분의 두께(TN5)보다 두껍게 한다. 이와 같이, 히터 엘리먼트(230)와 제 2 수지층(240) 사이 부분의 수지부(222)의 두께를 얇게 함으로써 온도 제어성을 향상시킬 수 있다. 그리고 제 1 도전부(21)와 제 2 도전부(22) 사이 부분의 수지부(222)의 두께를 두껍게 함으로써 균열성을 향상시킬 수 있다. 균열성과 열전도성을 보다 향상시킬 수 있다.
또한, 제 3 면(P3)의 폭(W3)을 제 4 면(P4)의 폭(W4)보다 넓게 하고, 제 3 면(P3)과 제 2 수지층(240) 사이의 간격을 제 4 면(P4)과 제 3 수지층(260) 사이의 간격보다 좁게 한다. 이에 따라 수지부(224)의 영역이 증가하기 때문에 면내 방향(Dp)으로의 응력에 대한 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 또한, 제 4 면(P4)과 제 3 수지층(260) 사이의 간격을 넓게 함으로써 히터 엘리먼트(230)와 베이스 플레이트(300) 사이의 열용량을 크게 하고, 히터 엘리먼트(230)보다 처리 대상물(W)측의 부분을 열적으로 띄울 수 있어 고온 영역에 있어서 사용하기 쉽게 할 수 있다. 또한, 고온 영역에서의 사용이란 보다 구체적으로는 100℃ 이상에서의 사용이다.
수지부(224)의 제 3 도전부(23)와 제 4 도전부(24) 사이 부분의 두께(TN3)를 수지부(224)의 바이패스부(251)와 제 3 수지층(260) 사이 부분의 두께(TN6)보다 두껍게 한다. 이와 같이, 바이패스층(250)과 제 3 수지층(260) 사이 부분의 수지부(224)의 두께를 얇게 함으로써 온도 제어성을 향상시킬 수 있다. 그리고 각 바이패스부(251) 사이 부분의 수지부(224)의 두께를 두껍게 함으로써 균열성을 향상시킬 수 있다. 균열성과 열전도성을 보다 향상시킬 수 있다.
도 22(a) 및 도 22(b)는 본 실시형태의 히터 플레이트의 변형예를 나타내는 단면도이다.
도 22(a)에 나타낸 바와 같이 이 예에 있어서, 제 1 수지층(220)은 제 1 도전부(21)와 제 2 도전부(22) 사이의 부분(각 히터 전극(239) 사이의 부분)에 들어가고 있다. 마찬가지로 제 2 수지층(240)은 제 1 도전부(21)와 제 2 도전부(22) 사이의 부분에 들어가고 있다. 즉, 제 1 수지층(220) 및 제 2 수지층(240)에는 각 히터 전극(239)의 형상에 따른 요철이 형성되어 있다.
제 1 수지층(220) 및 제 2 수지층(240)의 요철에 따라 이 예에서는 수지부(222)의 두께가 폭 방향(면내 방향(Dp))에 있어서 변화된다. 수지부(222)의 제 1 도전부(21)와 제 2 도전부(22) 사이의 중앙 부분의 두께(TN11)는 수지부(222)의 제 1 도전부(21)와 인접하는 부분의 두께(TN12)보다 얇다. 마찬가지로 수지부(222)의 제 1 도전부(21)와 제 2 도전부(22) 사이의 중앙 부분의 두께(TN11)는 수지부(222)의 제 2 도전부(22)와 인접하는 부분의 두께(TN13)보다 얇다. 수지부(222)의 중앙 부분의 두께(TN11)는 수지부(222)의 각 히터 전극(239)과 인접하는 부분의 두께(TN12, TN13)보다 얇다. 수지부(222)의 두께는, 예를 들면 폭 방향의 중앙 부근에 있어서 가장 얇아진다.
도 22(b)에 나타낸 바와 같이 이 예에 있어서, 제 2 수지층(240)은 제 3 도전부(23)와 제 4 도전부(24) 사이의 부분(각 바이패스부(251) 사이의 부분)에 들어가고 있다. 마찬가지로 제 3 수지층(260)은 제 3 도전부(23)와 제 4 도전부(24) 사이의 부분에 들어가고 있다. 즉, 제 2 수지층(240) 및 제 3 수지층(260)에는 각 바이패스부(251)의 형상에 따른 요철이 형성되어 있다.
제 2 수지층(240) 및 제 3 수지층(260)의 요철에 따라 이 예에서는 수지부(224)의 두께가 폭 방향(면내 방향(Dp))에 있어서 변화된다. 수지부(224)의 제 3 도전부(23)와 제 4 도전부(24) 사이의 중앙 부분의 두께(TN21)는 수지부(224)의 제 3 도전부(23)와 인접하는 부분의 두께(TN22)보다 얇다. 마찬가지로 수지부(224)의 제 3 도전부(23)와 제 4 도전부(24) 사이의 중앙 부분의 두께(TN21)는 수지부(224)의 제 4 도전부(24)와 인접하는 부분의 두께(TN23)보다 얇다. 수지부(224)의 중앙 부분의 두께(TN21)는 수지부(224)의 각 바이패스부(251)와 인접하는 부분의 두께(TN22, TN23)보다 얇다. 수지부(224)의 두께는, 예를 들면 폭 방향의 중앙 부근에 있어서 가장 얇아진다.
이와 같이, 수지부(222)의 중앙 부분의 두께(TN11)를 수지부(222)의 각 히터 전극(239)과 인접하는 부분의 두께(TN12, TN13)보다 얇게 한다. 이에 따라 히터 엘리먼트(230)와 제 1 수지층(220) 및 제 2 수지층(240) 등과의 밀착성을 향상시켜 처리 대상물(W)의 가열 성능을 보다 향상시킬 수 있다. 균열성과 내전압 신뢰성을 양립시킬 수 있다.
또한, 수지부(224)의 중앙 부분의 두께(TN21)를 수지부(224)의 각 바이패스부(251)와 인접하는 부분의 두께(TN22, TN23)보다 얇게 한다. 이에 따라 바이패스층(250)과 제 2 수지층(240) 및 제 3 수지층(260)의 밀착성을 향상시켜 처리 대상물(W)의 가열 성능을 보다 향상시킬 수 있다. 균열성과 내전압 신뢰성을 양립시킬 수 있다.
도 23(a) 및 도 23(b)는 본 실시형태의 히터 플레이트의 변형예를 나타내는 단면도이다.
도 23(a)에 나타낸 바와 같이, 예를 들면 제 1 면(P1)의 폭(W1)이 제 2 면(P2)의 폭(W2)보다 좁을 경우에는 제 1 수지층(220)에만 요철을 형성하여 수지부(222)의 두께를 변화시켜도 좋다.
도 23(b)에 나타낸 바와 같이, 예를 들면 제 1 면(P1)의 폭(W1)이 제 2 면(P2)의 폭(W2)보다 넓을 경우에는 제 2 수지층(240)에만 요철을 형성하여 수지부(222)의 두께를 변화시켜도 좋다.
바이패스층(250)의 수지부(224)에 대해서도 마찬가지로 제 3 면(P3)의 폭(W3)이 제 4 면(P4)의 폭(W4)보다 좁을 경우에는 제 2 수지층(240)에만 요철을 형성하여 수지부(224)의 두께를 변화시켜도 좋다. 제 3 면(P3)의 폭(W3)이 제 4 면(P4)의 폭(W4)보다 넓을 경우에는 제 3 수지층(260)에만 요철을 형성하여 수지부(224)의 두께를 변화시켜도 좋다.
또한, 상기와는 반대로 제 1 면(P1)의 폭(W1)이 제 2 면(P2)의 폭(W2)보다 좁을 경우에 제 2 수지층(240)에만 요철을 형성하여 수지부(222)의 두께를 변화시켜도 좋다. 제 1 면(P1)의 폭(W1)이 제 2 면(P2)의 폭(W2)보다 넓을 경우에 제 1 수지층(220)에만 요철을 형성하여 수지부(222)의 두께를 변화시켜도 좋다.
도 24(a) 및 도 24(b)는 히터 플레이트의 시뮬레이션 결과의 일례를 나타내는 설명도이다.
도 24(a)는 시뮬레이션에 사용한 히터 전극(239)의 히터 패턴의 일부를 나타낸다. 도 24(b)는 시뮬레이션 결과의 일례를 나타내는 단면도이다.
시뮬레이션에서는 도 24(a)에 나타낸 히터 전극(239)에 전류를 흘렸을 때의 발열량을 CAE(Computer Aided Engineering) 해석했다. 도 24(b)에서는 발열량의 해석 결과를 해칭의 농담(濃淡)으로 나타내고 있다. 도 24(b)에서는 해칭의 농담이 옅은 부분이 온도가 낮은 곳을 나타내고, 짙어짐에 따라 온도가 높아지는 것을 나타내고 있다.
시뮬레이션에서는 히터 전극(239)에 있어서 온도가 높아지기 쉬운 핫스폿(HSP)에 대해서 CAE 해석을 행했다. 도 24(b)는 핫스폿(HSP)의 G1-G2선 단면을 나타낸다. 또한, 시뮬레이션 모델에서는 바이패스층(250)이 세라믹 유전체 기판(100)과 히터 엘리먼트(230) 사이에 설치되어 있다. 또한, 제 1 수지층(220), 제 2 수지층(240), 및 제 3 수지층(260)을 편의적으로 1개의 층(폴리이미드층)으로 정리하여 도시하고 있다. 또한, 시뮬레이션에서는 히터 전극(239)의 폭을 일정하게 했다. 즉, 시뮬레이션에 있어서는 제 1 면(P1)의 폭(W1)은 제 2 면(P2)의 폭(W2)과 실질적으로 동일하다.
핫스폿(HSP)은 대략 원형의 히터 플레이트(200)의 최외주에 위치하고 있다. 핫스폿(HSP)은 다른 부분과 곡률이 반전된 부분이다. 핫스폿(HSP)에서는 원호의 내측의 부분이 히터 플레이트(200)의 외주측을 향하고 있다.
원호상으로 만곡한 히터 전극(239)에서는 외측에 비해 내측 쪽이 경로가 짧고, 저항도 낮아진다. 이 때문에 원호상의 히터 전극(239)에서는 내측 쪽이 외측보다 전류 밀도가 높아지고, 온도도 높아지는 경향이 있다. 따라서, 도 24(b)에 나타낸 바와 같이 핫스폿(HSP)에서는 원호의 내측인 히터 플레이트(200)의 외주측 쪽이 중심측보다 온도가 높아져 있다. 또한, 핫스폿(HSP)에서는 다른 부분과 곡률이 반전되어 있기 때문에 중심측의 지름이 큰 부분에도 비교적 전류가 흐르기 쉽다. 이 때문에 핫스폿(HSP)에서는 다른 부분과 비해 온도가 오르기 쉽다.
이와 같이, 원호상으로 만곡한 히터 전극(239)에서는 내측의 부분과 외측의 부분에서 온도 분포에 불균형이 발생한다. 예를 들면, 제 1 도전부(21)와 제 2 도전부(22) 사이에 공간이 비어 있으면(공기층이 존재하면), 그 부분에서 열적으로 차단되어버린다. 이때, 예를 들면 제 1 도전부(21)와 제 2 도전부(22) 사이에 수지부(222)를 설치함으로써 이러한 온도 분포의 편차를 억제할 수 있다. 수지부(222)를 설치하여 제 1 도전부(21)와 제 2 도전부(22) 사이의 공간을 메운다. 이에 따라, 예를 들면 균열성을 보다 향상시킬 수 있다.
또한, 도 24(b)에 나타낸 바와 같이 히터 전극(239)에서는 세라믹 유전체 기판(100)측(상측) 쪽이 베이스 플레이트(300)측(하측)보다 온도가 높아지기 쉽다. 이것은 베이스 플레이트(300)측으로 열이 빠져나가기 때문이다. 예를 들면, 히터 전극(239)의 바로 위에 온도가 높은 부분이 국소적으로 발생해버릴 경우 등에는 도 16(a) 등에 나타낸 바와 같이 제 1 면(P1)의 폭(W1)을 제 2 면(P2)의 폭(W2)보다 좁게 한다. 이에 따라 상술한 바와 같이 Z 방향에 있어서의 열 분포의 편차를 억제할 수 있다. 예를 들면, 히터 전극(239)의 바로 위에 온도가 높은 부분이 국소적으로 발생해버리는 것을 억제하여 균열성을 보다 향상시킬 수 있다.
도 25는 본 실시형태의 히터 플레이트의 변형예를 나타내는 단면도이다.
도 25에 나타낸 바와 같이 제 2 수지층(240)과 제 3 수지층(260)을 각 바이패스부(251) 사이의 부분에 들어가게 할 경우, 제 3 수지층(260)의 변위량(AD2)은 제 2 수지층(240)의 변위량(AD1)보다 크게 한다.
발열에 의해 재질 자체에 열 변형이 발생하는 것은 히터 엘리먼트(230)측이다. 따라서, 히터 플레이트(200) 내의 구조적인 변형은 히터 엘리먼트(230)측의 제 2 수지층(240)보다 바이패스층(250)측의 제 3 수지층(260)에 있어서 크게 한다. 이에 따라 히터 플레이트(200) 전체의 열 변형을 완화하여 응력적인 부하를 보다 억제할 수 있다.
제 1 지지판(210)은 제 2 지지판(270)측의 면(PL1)(하면)을 갖는다. 면(PL1)은 제 1 수지층(220)과 대향하고, 예를 들면 제 1 수지층(220)과 접한다.
제 1 지지판(210)의 면(PL1)(하면)은 제 1 영역(R1)과 제 2 영역(R2)을 갖는다. 제 1 영역(R1)은 Z 방향을 따라 보았을 때(상면으로부터 보았을 때)에 히터 엘리먼트(230) 및 바이패스층(250) 중 적어도 어느 하나와 겹치는 영역이다. 이 예에서는 제 1 영역(R1)은 Z 방향을 따라 보았을 때에 히터 엘리먼트(230) 및 바이패스층(250)의 양쪽과 겹친다. 제 2 영역(R2)은 Z 방향을 따라 보았을 때에 히터 엘리먼트(230) 및 바이패스층(250) 중 적어도 어느 하나와 겹치지 않는 영역이다. 이 예에서는 제 2 영역(R2)은 Z 방향을 따라 보았을 때에 바이패스층(250)과 겹치지 않는다. 제 2 영역(R2)은 Z 방향을 따라 보았을 때에 히터 엘리먼트(230)와 겹치지 않는 영역이어도 좋다.
정전 척(10)에 있어서는 도 25에 나타낸 Z 방향에 대하여 평행한 단면에 있어서, 제 2 영역(R2)은 제 1 영역(R1)에 비해 제 2 지지판(270)측으로 돌출되어 있다. 바꿔 말하면 제 2 영역(R2)의 Z 방향에 있어서의 위치는 제 1 영역(R1)의 Z 방향에 있어서의 위치와 제 2 지지판(270) 사이이다.
즉, 제 1 지지판(210)의 면(PL1)(하면)은 히터 엘리먼트(230)나 바이패스층(250)의 형상에 따른 요철을 갖는다. 제 1 영역(R1)은 제 1 지지판(210)의 오목부에 대응하고, 제 2 영역(R2)은 제 1 지지판(210)의 볼록부에 대응한다. 마찬가지로 제 1 지지판(210)의 상면에 있어서도 히터 엘리먼트(230)의 형상에 따른 요철이 형성되어 있다.
예를 들면, 제 1 영역(R1)이 Z 방향에 있어서 히터 엘리먼트(230) 및 바이패스층(250) 중 어느 하나와 겹치는 영역이며, 제 2 영역(R2)이 Z 방향에 있어서 히터 엘리먼트(230) 및 바이패스층(250)의 양쪽과 겹치지 않는 영역이어도 좋다. 이 경우에도 제 2 영역(R2)은 제 1 영역(R1)에 비해 제 2 지지판(270)측으로 돌출된다.
제 2 지지판(270)은 제 1 지지판(210)측의 면(PU2)(상면)을 갖는다. 면(PU2)은 제 3 수지층(260)(또는 제 2 수지층(240))과 대향하고, 예를 들면 제 3 수지층(260)(또는 제 2 수지층(240))과 접한다.
제 2 지지판(270)의 면(PU2)(상면)은 제 3 영역(R3)과 제 4 영역(R4)을 갖는다. 제 3 영역(R3)은 Z 방향을 따라 보았을 때에 히터 엘리먼트(230) 및 바이패스층(250) 중 적어도 어느 하나와 겹치는 영역이다. 이 예에서는 제 3 영역(R3)은 Z 방향을 따라 보았을 때에 히터 엘리먼트(230) 및 바이패스층(250)의 양쪽과 겹친다. 제 4 영역(R4)은 Z 방향을 따라 보았을 때에 히터 엘리먼트(230) 및 바이패스층(250) 중 적어도 어느 하나와 겹치지 않는 영역이다. 이 예에서는 제 4 영역(R4)은 Z 방향을 따라 보았을 때에 바이패스층(250)과 겹치지 않는다. 제 4 영역(R4)은 Z 방향을 따라 보았을 때에 히터 엘리먼트(230)와 겹치지 않는 영역이어도 좋다.
도 25에 나타낸 단면에 있어서, 제 4 영역(R4)은 제 3 영역(R3)에 비해 제 1 지지판(210)측으로 돌출되어 있다. 바꿔 말하면 제 4 영역(R4)의 Z 방향에 있어서의 위치는 제 3 영역(R3)의 Z 방향에 있어서의 위치와 제 1 지지판(210) 사이이다.
즉, 제 2 지지판(270)의 면(PU2)(상면)은 히터 엘리먼트(230)나 바이패스층(250)의 형상에 따른 요철을 갖는다. 제 3 영역(R3)은 제 2 지지판(270)의 오목부에 대응하고, 제 4 영역(R4)은 제 2 지지판(270)의 볼록부에 대응한다. 마찬가지로 제 2 지지판(270)의 하면에 있어서도 히터 엘리먼트(230)의 형상에 따른 요철이 형성되어 있다.
예를 들면, 제 3 영역(R3)이 Z 방향에 있어서 히터 엘리먼트(230) 및 바이패스층(250) 중 어느 하나와 겹치는 영역이며, 제 4 영역(R4)이 Z 방향에 있어서 히터 엘리먼트(230) 및 바이패스층(250)의 양쪽과 겹치지 않는 영역이어도 좋다. 이 경우에도 제 4 영역(R4)은 제 3 영역(R3)에 비해 제 1 지지판(210)측으로 돌출된다.
제 2 영역(R2)과 제 4 영역(R4) 사이의 Z 방향을 따른 거리(D1)는 제 1 영역(R1)과 제 3 영역(R3) 사이의 Z 방향을 따른 거리(D2)보다 짧다.
이와 같이, 제 1 지지판(210)과 제 2 지지판(270)에는 요철이 형성되어 있다. 이러한 요철은 히터 플레이트(200)에 있어서 적층된 각 부재의 밀착성이 높음으로써 형성된다. 즉, 제 1 지지판(210)의 면(PL1)(하면)에 요철이 형성되어 있기 때문에 면(PL1)에 근접한 층(예를 들면, 제 1 수지층(220))과 면(PL1)의 밀착성이 높다. 또한, 제 2 지지판(270)의 면(PU2)(상면)에 요철이 형성되어 있기 때문에 면(PU2)에 근접한 층(예를 들면, 제 3 수지층(260))과 면(PU2)의 밀착성이 높다. 이에 따라 제 1 지지판(210)의 박리 및 제 2 지지판(270)의 박리를 억제할 수 있어 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 예를 들면, 국소적인 박리에 의한 열의 불균일이나 내전압 특성의 저하를 억제할 수 있다. 설계대로의 균열성과 내전압 특성을 실현할 수 있다.
또한, 밀착성이 높음으로써 히터 플레이트(200)의 열전도성을 향상시킬 수 있다. 또한, 제 1 지지판(210)의 요철에 의해, 예를 들면 히터 엘리먼트(230)와 처리 대상물 사이의 거리를 짧게 할 수 있다. 이에 따라 처리 대상물의 온도의 상승 속도를 향상시킬 수 있다. 따라서, 예를 들면 「히터의 가열 성능(승온 속도)」과, 「온도 균일성」 「내전압 신뢰성」의 양립이 가능해진다.
도 26은 본 실시형태의 변형예에 의한 정전 척을 나타내는 모식적 단면도이다.
도 26(a)는 본 실시형태의 변형예에 의한 정전 척을 나타내는 모식적 단면도이다. 도 26(b)는 본 변형예의 히터 플레이트를 나타내는 모식적 단면도이다. 도 26(a) 및 도 26(b)는, 예를 들면 도 1에 나타낸 절단면(A1-A1)에 있어서의 모식적 단면도에 상당한다.
도 26(a)에 나타낸 정전 척(10a)은 세라믹 유전체 기판(100)과, 히터 플레이트(200a)와, 베이스 플레이트(300)를 구비한다. 세라믹 유전체 기판(100) 및 베이스 플레이트(300)는 도 1 및 도 2에 관해서 상술한 바와 같다.
도 26(b)에 나타낸 바와 같이 본 구체예의 히터 플레이트(200a)는 복수의 히터 엘리먼트를 갖는다. 도 26(b)에 나타낸 히터 플레이트(200a)는 제 1 수지층(220)과, 제 1 히터 엘리먼트(발열층)(230a)와, 제 2 수지층(240)과, 제 2 히터 엘리먼트(발열층)(230b)와, 제 3 수지층(260)과, 바이패스층(250)과, 제 4 수지층(290)과, 제 2 지지판(270)을 갖는다.
제 1 수지층(220)은 제 1 지지판(210)과 제 2 지지판(270) 사이에 설치되어 있다. 제 1 히터 엘리먼트(230a)는 제 1 수지층(220)과 제 2 지지판(270) 사이에 설치되어 있다. 제 2 수지층(240)은 제 1 히터 엘리먼트(230a)와 제 2 지지판(270) 사이에 설치되어 있다. 제 2 히터 엘리먼트(230b)는 제 2 수지층(240)과 제 2 지지판(270) 사이에 설치되어 있다. 제 3 수지층(260)은 제 2 히터 엘리먼트(230b)와 제 2 지지판(270) 사이에 설치되어 있다. 바이패스층(250)은 제 3 수지층(260)과 제 2 지지판(270) 사이에 설치되어 있다. 제 4 수지층(290)은 바이패스층(250)과 제 2 지지판(270) 사이에 설치되어 있다. 즉, 본 구체예에서는 제 1 히터 엘리먼트(230a)는 제 2 히터 엘리먼트(230b)와는 상이한 층에 독립된 상태로 설치되어 있다.
제 1 지지판(210)과, 제 1 수지층(220)과, 제 2 수지층(240)과, 제 3 수지층(260)과, 바이패스층(250)과, 제 2 지지판(270) 각각의 재료, 두께, 및 기능은 도 3~도 5에 관해서 상술한 바와 같다. 제 1 히터 엘리먼트(230a) 및 제 2 히터 엘리먼트(230b) 각각의 재료, 두께, 및 기능은 도 3~도 5에 관해서 상술한 히터 엘리먼트(230)와 동일하다. 제 4 수지층(290)은 도 3~도 5에 관해서 상술한 제 1 수지층(220)과 동일하다.
본 변형예에 의하면 제 1 히터 엘리먼트(230a)가 제 2 히터 엘리먼트(230b)와는 상이한 층에 있어서 독립적으로 배치되어 있기 때문에 처리 대상물(W)의 면내의 온도를 소정 영역마다 독립적으로 제어할 수 있다.
도 27(a)~도 27(d)는 본 실시형태의 히터 플레이트의 변형예를 나타내는 단면도이다.
도 27(a)에 나타낸 바와 같이 제 1 지지판(210)과 히터 엘리먼트(230) 사이에 제 1 수지층(220)이 설치된다. 각 히터 전극(239)의 제 1 수지층(220)과 대향하는 제 1 면(P1)의 폭(W1)은 각 히터 전극(239)의 제 1 면(P1)과는 반대측의 제 2 면의 폭(W2)보다 넓다. 히터 엘리먼트(230)는 수지부(222)와 제 1 수지층(220) 사이에 설치된다. 수지부(222)는 각 히터 전극(239)의 측면(SF1) 및 제 2 면(P2)을 덮는다. 예를 들면, 히터 전극(239)은 제 1 면(P1)에 있어서 제 1 수지층(220)과 접하고, 제 2 면(P2) 및 측면(SF1)에 있어서 수지부(222)와 접한다.
또한, 도 27(a)에 나타내는 예에서는 히터 플레이트(200)에는 제 2 수지층(240) 및 제 2 지지판(270)이 설치되어 있지 않다. 이와 같이, 실시형태에 있어서는 제 2 지지판(270) 등은 생략되어도 좋다. 이 경우, 예를 들면 수지부(222)는 그 아래에 설치되는 층(예를 들면, 베이스 플레이트(300) 또는 접착제(403))과 히터 플레이트(200)를 접착하는 접착층으로서 기능할 수 있다.
도 27(b)에 나타낸 바와 같이 상기로부터 적층순을 바꿔도 좋다. 즉, 제 1 지지판(210)과 제 1 수지층(220) 사이에 있어서 제 1 지지판(210)으로부터 떨어진 위치에 히터 엘리먼트(230)가 설치되어도 좋다. 이 경우에도 각 히터 전극(239)의 제 1 수지층(220)과 대향하는 제 1 면(P1)의 폭(W1)은 각 히터 전극(239)의 제 1 면(P1)과는 반대측의 제 2 면(P2)의 폭(W2)보다 넓다. 수지부(222)는 제 1 지지판(210)과 히터 엘리먼트(230) 사이 및 제 1 지지판(210)과 제 1 수지층(220) 사이에 설치된다. 수지부(222)는 히터 전극(239)(히터 엘리먼트(230))과 제 1 지지판(210) 사이로 연장되어 있다.
도 27(c)에 나타내는 예에서는 히터 플레이트(200)는 도 27(a)에 나타내는 예에 비해 수지부(225)을 더 갖는다. 수지부(225)는 제 1 지지판(210)과 제 1 수지층(220) 사이에 설치된다. 수지부(225)는, 예를 들면 제 1 지지판(210) 및 제 1 수지층(220)과 접한다.
수지부(225)의 재료는 제 1 수지층(220)의 재료와 상이하다. 재료가 상이하다란 조성이 상이한 것, 물성(예를 들면, 융점이나 유리 전이점 등)이 상이한 것, 또는 열 이력이 상이한 것이다. 열 이력이 상이한 2개의 재료 사이에는 계면이 존재한다. 예를 들면, 수지부(225)의 조성은 제 1 수지층(220)의 조성과 상이하다. 또는 수지부(225)의 열 이력은 제 1 수지층(220)의 열 이력과 상이하다.
예를 들면, 수지부(225)가 제 1 수지층(220)에 포함되는 성분과 상이한 성분을 포함할 경우, 수지부(225)의 재료는 제 1 수지층(220)의 재료와 상이하다. 수지부(225)가 제 1 수지층(220)의 성분과 동일 성분을 포함할 경우에도 수지부(225)에 있어서의 상기 성분의 조성비(농도)가 제 1 수지층(220)에 있어서의 상기 성분의 조성비(농도)와 상이할 경우, 수지부(225)의 재료는 제 1 수지층(220)의 재료와 상이하다. 또한, 예를 들면 제 1 수지층(220)이 복수의 층을 포함할 경우에도 상기 복수의 층 중 적어도 어느 하나의 재료와 수지부(225)의 재료가 상이할 경우, 수지부(225)의 재료는 제 1 수지층(220)의 재료와 상이하다. 수지부(222)의 유리 전이점(또는 융점)은, 예를 들면 제 1 수지층(220)의 유리 전이점(또는 융점)보다 낮다.
수지부(225)에는, 예를 들면 폴리이미드나 실리콘, 에폭시, 아크릴 등이 사용된다. 예를 들면, 폴리이미드 필름, 발포 접착제 시트, 실리콘 또는 에폭시를 포함하는 접착제 등을 사용할 수 있다.
수지부(225)는 제 1 지지판(210)과 제 1 수지층(220)을 접착하는 접착층이다. 수지부(225)를 설치함으로써 접착성이 향상하여 내전압 신뢰성을 더 향상시킬 수 있다.
도 27(d)에 나타내는 예에서는 히터 플레이트(200)는 도 27(b)에 나타내는 예에 비해 수지부(226)를 더 갖는다. 제 1 수지층(220)은 히터 엘리먼트(230)와 수지부(226) 사이 및 수지부(222)와 수지부(226) 사이에 설치된다. 수지부(226)의 재료에 관한 설명은 수지부(225)에 관한 설명과 마찬가지이다. 이 예에서는 수지부(226)는 그 아래에 설치되는 층과 히터 플레이트(200)를 접착하는 접착층이다.
도 28(a)~도 28(d)는 본 실시형태의 히터 플레이트의 변형예를 나타내는 단면도이다. 도 28(a)~도 28(d)에 나타내는 예에서는 도 27(a)~도 27(d)에 나타내는 예에 비해 제 2 지지판(270)이 더 설치되어 있다. 제 1 지지판(210)과 제 2 지지판(270) 사이에 제 1 수지층(220), 히터 엘리먼트(230), 및 수지부(222)가 설치된다.
도 28(a) 및 도 28(c)에 나타낸 바와 같이 이들의 예에 있어서는 수지부(222)는 히터 엘리먼트(230)와 제 2 지지판(270) 사이 및 제 1 수지층(220)과 제 2 지지판(270) 사이에 설치된다. 이 경우 수지부(222)는, 예를 들면 제 2 지지판(270)과 히터 엘리먼트(230)(또는 제 1 수지층(220))를 접착하는 접착층으로서 기능한다.
도 28(d)에 나타낸 바와 같이 이 예에 있어서, 수지부(226)는 제 1 수지층(220)과 제 2 지지판(270) 사이에 설치된다. 이 경우, 수지부(226)는 제 2 지지판(270)과 제 1 수지층(220)을 접착하는 접착층이다.
도 29(a)~도 29(d), 도 30(a)~도 30(d)는 본 실시형태의 히터 플레이트의 변형예를 나타내는 단면도이다.
도 29(a)에 나타내는 예에서는 도 28(c)에 나타내는 예에 비해 제 2 수지층(240), 바이패스층(250), 수지부(224), 제 3 수지층(260), 및 수지부(227)가 더 설치되어 있다.
제 2 수지층(240)은 수지부(222)와 제 2 지지판(270) 사이에 설치된다. 수지부(222)는 히터 엘리먼트(230)(히터 전극(239))와 제 2 수지층(240) 사이로 연장되어 있다. 예를 들면, 수지부(222)는 각 히터 전극(239) 사이 및 각 히터 전극(239)과 수지층 사이를 간극 없이 메운다. 이 예에서는 수지부(222)는 히터 엘리먼트(230)(또는 제 1 수지층(220))와 제 2 수지층(240)을 접착하는 접착층으로서 기능한다.
바이패스층(250)은 제 2 수지층(240)과 제 2 지지판(270) 사이에 설치된다. 수지부(224)는 바이패스층(250)과 제 2 지지판(270) 사이 및 제 2 수지층(240)과 제 2 지지판(270) 사이에 설치된다. 제 3 수지층(260)은 수지부(224)와 제 2 지지판(270) 사이에 설치된다.
각 바이패스부(251)의 제 2 수지층(240)과 대향하는 제 3 면(P3)의 폭(W3)은 각 바이패스부(251)의 제 3 면(P3)과는 반대측의 제 4 면(P4)의 폭(W4)보다 넓다. 예를 들면, 바이패스부(251)는 제 3 면(P3)에 있어서 제 2 수지층(240)과 접하고, 제 4 면(P4) 및 측면(SF2)에 있어서 수지부(224)와 접한다.
수지부(224)는 바이패스층(250)(바이패스부(251))과 제 2 지지판(270) 사이로 연장된다. 예를 들면, 수지부(224)는 각 바이패스부(251) 사이 및 각 바이패스부(251)와 수지층 사이를 간극 없이 메운다. 이 예에서는 수지부(224)는 바이패스층(250)(또는 제 2 수지층(240))과 제 3 수지층(260)을 접착하는 접착층으로서 기능한다.
수지부(227)는 제 3 수지층(260)과 제 2 지지판(270) 사이에 설치된다. 수지부(227)는, 예를 들면 제 3 수지층(260) 및 제 2 지지판(270)과 접한다. 수지부(227)는, 예를 들면 제 3 수지층(260)과 제 2 지지판(270)을 접착하는 접착층이다.
수지부(227)의 재료는 제 3 수지층(260)의 재료와 상이하다. 재료가 상이하다란 조성이 상이한 것, 물성(예를 들면, 융점이나 유리 전이점 등)이 상이한 것 또는 열 이력이 상이한 것이다. 열 이력이 상이한 2개의 재료 사이에는 계면이 존재한다. 예를 들면, 수지부(227)의 조성은 제 3 수지층(260)의 조성과 상이하다. 또는 수지부(227)의 열 이력은 제 3 수지층(260)의 열 이력과 상이하다.
예를 들면, 수지부(227)가 제 3 수지층(260)에 포함되는 성분과 상이한 성분을 포함할 경우, 수지부(227)의 재료는 제 3 수지층(260)의 재료와 상이하다. 수지부(227)가 제 3 수지부(226)의 성분과 동일 성분을 포함할 경우에도 수지부(227)에 있어서의 상기 성분의 조성비(농도)가 제 3 수지층(260)에 있어서의 상기 성분의 조성비(농도)와 상이할 경우, 수지부(227)의 재료는 제 3 수지층(260)의 재료와 상이하다. 또한, 예를 들면 제 3 수지층(260)이 복수의 층을 포함할 경우에도 상기 복수의 층 중 적어도 어느 하나의 재료와 수지부(227)의 재료가 상이할 경우, 수지부(227)의 재료는 제 3 수지층(260)의 재료와 상이하다. 수지부(227)의 유리 전이점(또는 융점)은, 예를 들면 제 3 수지층(260)의 유리 전이점(또는 융점)보다 낮다.
수지부(227)에는, 예를 들면 폴리이미드나 실리콘, 에폭시, 아크릴 등이 사용된다. 예를 들면, 폴리이미드 필름, 발포 접착제 시트, 실리콘 또는 에폭시를 포함하는 접착제 등을 사용할 수 있다.
도 29(b)에 나타낸 바와 같이 도 29(a)에 나타내는 히터 플레이트에 있어서, 수지부(225) 및 수지부(227)를 생략해도 좋다.
도 29(c)에 나타낸 바와 같이 이 예에 있어서, 각 히터 전극(239)의 제 1 면(P1)의 폭(W1)은 제 2 면(P2)의 폭(W2)보다 좁다. 또한, 예를 들면 히터 엘리먼트(230)는 제 1 수지층(220)과 이간되고, 제 2 수지층(240)과 접한다. 수지부(222)는 히터 엘리먼트(230)(히터 전극(239))와 제 1 수지층(220) 사이로 연장된다. 이 예에서는 수지부(222)는 히터 엘리먼트(230)(또는 제 2 수지층(240))와 제 1 수지층(220)을 접착하는 접착층으로서 기능한다.
또한, 도 29(c)에 나타내는 예에서는 각 바이패스부(251)의 제 3 면(P3)의 폭(W3)은 제 4 면(P4)의 폭(W4)보다 좁다. 또한, 예를 들면 바이패스층(250)은 제 2 수지층(240)과 이간되고, 제 3 수지층(260)과 접한다. 수지부(224)는 바이패스층(250)(바이패스부(251))과 제 2 수지층(240) 사이로 연장된다. 이 예에서는 수지부(224)는 바이패스층(250)(또는 제 3 수지층(260))과 제 2 수지층(240)을 접착하는 접착층으로서 기능한다.
도 29(d)에 나타낸 바와 같이 도 29(c)에 나타내는 히터 플레이트에 있어서, 수지부(225) 및 수지부(227)를 생략해도 좋다.
도 29(a)~도 29(d)에서는 바이패스층(250) 상에 히터 엘리먼트(230)가 설치되어 있다. 이것에 한정되는 일 없이, 예를 들면 도 30(a)~도 30(d)에 나타낸 바와 같이 히터 엘리먼트(230) 상에 바이패스층(250)을 설치해도 좋다.
이상, 도 27~도 30에 관하여 설명한 바와 같은 수지부(수지부(222, 224, 225, 226, 227))를 설치함으로써 상기 수지부의 상하의 층의 접착성이 향상하여 내전압 신뢰성을 더 향상시킬 수 있다.
도 31 및 도 32는 본 실시형태의 제 1 지지판의 변형예를 나타내는 모식적 평면도이다.
도 33은 본 변형예의 히터 플레이트를 나타내는 모식적 단면도이다.
도 31(a)는 제 1 지지판이 복수의 지지부로 분할된 일례를 나타낸다. 도 31(b) 및 도 32는 제 1 지지판이 복수의 지지부로 분할된 다른 일례를 나타낸다.
도 33에서는 설명의 편의상 도 31(a)에 나타낸 히터 플레이트와, 제 1 지지판의 상면의 온도의 그래프 도면을 함께 나타내고 있다. 도 33에 나타낸 그래프 도면은 제 1 지지판의 상면의 온도의 일례이다. 도 33에 나타낸 그래프 도면의 가로축은 제 1 지지판(210a)의 상면의 위치를 나타내고 있다. 도 33에 나타낸 그래프 도면의 세로축은 제 1 지지판(210a)의 상면의 온도를 나타내고 있다. 또한, 도 33에서는 설명의 편의상 바이패스층(250) 및 제 3 수지층(260)을 생략하고 있다.
도 31(a) 및 도 31(b)에 나타낸 변형예에서는 제 1 지지판(210a)은 복수의 지지부로 분할되어 있다. 보다 구체적으로는 도 31(a)에 나타낸 변형예에서는 제 1 지지판(210a)은 동심원상으로 복수의 지지부로 분할되어 제 1 지지부(216)와, 제 2 지지부(217)와, 제 3 지지부(218)와, 제 4 지지부(219)를 갖는다. 도 31(b)에 나타낸 변형예에서는 제 1 지지판(210b)은 동심원상이며 또한 방사상으로 복수의 지지부로 분할되어 제 1 지지부(216a)와, 제 2 지지부(216b)와, 제 3 지지부(216c)와, 제 4 지지부(216d)와, 제 5 지지부(216e)와, 제 6 지지부(216f)와, 제 7 지지부(217a)와, 제 8 지지부(217b)와, 제 9 지지부(217c)와, 제 10 지지부(217d)와, 제 11 지지부(217e)와, 제 12 지지부(217f)를 갖는다.
도 32에 나타낸 변형예에 있어서, 제 1 지지판(210c)은 더 많은 지지부를 갖는다. 도 32의 제 1 지지판(210c)에서는 도 31(a)에서 나타낸 제 1 지지부(216)가 4개의 지지부(216a~216d)로 더 분할되어 있다. 또한, 도 31(a)에서 나타낸 제 2 지지부(217)가 8개의 지지부(217a~217h)로 더 분할되어 있다. 또한, 도 31(a)에서 나타낸 제 3 지지부(218)가 8개의 영역(218a~218h)으로 더 분할되어 있다. 그리고 도 31(a)에서 나타낸 제 4 지지부(219)가 16개의 지지부(219a~219p)로 더 분할되어 있다. 이와 같이, 제 1 지지판(210)에 설치되는 지지부의 수 및 형상은 임의이어도 좋다.
제 1 수지층(220)과, 히터 엘리먼트(230)와, 제 2 수지층(240)과, 바이패스층(250)과, 제 3 수지층(260)과, 제 2 지지판(270)과, 급전 단자(280) 각각은 도 3~도 5에 관해서 상술한 바와 같다.
도 31(a)~도 33에 관한 이하의 설명에서는 도 31(a)에 나타낸 제 1 지지판(210a)을 예로 든다. 도 33에 나타낸 바와 같이 제 1 지지부(216)는 히터 엘리먼트(230)의 제 1 영역(231) 상에 설치되어 히터 엘리먼트(230)의 제 1 영역(231)에 대응하고 있다. 제 2 지지부(217)는 히터 엘리먼트(230)의 제 2 영역(232) 상에 설치되어 히터 엘리먼트(230)의 제 2 영역(232)에 대응하고 있다. 제 3 지지부(218)는 히터 엘리먼트(230)의 제 3 영역(233) 상에 설치되어 히터 엘리먼트(230)의 제 3 영역(233)에 대응하고 있다. 제 4 지지부(219)는 히터 엘리먼트(230)의 제 4 영역(234) 상에 설치되어 히터 엘리먼트(230)의 제 4 영역(234)에 대응하고 있다.
제 1 지지부(216)는 제 2 지지부(217)와는 전기적으로 접합되어 있지 않다. 제 2 지지부(217)는 제 3 지지부(218)와는 전기적으로 접합되어 있지 않다. 제 3 지지부(218)는 제 4 지지부(219)와는 전기적으로 접합되어 있지 않다.
본 변형예에 의하면 제 1 지지판(210a, 210b, 210c)의 면내에 있어서 의도적으로 지름 방향의 온도차를 형성할 수 있다(온도 제어성). 예를 들면, 도 33에 나타낸 그래프 도면과 같이 제 1 지지부(216)로부터 제 4 지지부(219)에 걸쳐 스텝상으로 온도차를 형성할 수 있다. 이에 따라 처리 대상물(W)의 면내에 있어서 의도적으로 온도차를 형성할 수 있다(온도 제어성).
도 34는 본 실시형태의 급전 단자의 구체예를 나타내는 모식적 평면도이다.
도 34(a)는 본 구체예의 급전 단자를 나타내는 모식적 평면도이다. 도 34(b)는 본 구체예의 급전 단자의 접합 방법을 예시하는 모식적 평면도이다.
도 34(a) 및 도 34(b)에 나타낸 급전 단자(280)는 핀부(281)와, 도선부(283)와, 지지부(285)와, 접합부(287)를 갖는다. 핀부(281)는 소켓 등으로 불리는 부재와 접속되어 있다. 소켓은 정전 척(10)의 외부로부터 전력을 공급한다. 도선부(283)는 핀부(281)와 지지부(285)에 접속되어 있다. 지지부(285)는 도선부(283)와 접합부(287)에 접속되어 있다. 도 34(b)에 나타낸 화살표(C14)와 같이 접합부(287)는 히터 엘리먼트(230) 또는 바이패스층(250)과 접합된다.
도선부(283)는 급전 단자(280)에 가해지는 응력을 완화한다. 즉, 핀부(281)는 베이스 플레이트(300)에 고정된다. 한편, 접합부(287)는 히터 엘리먼트(230) 또는 바이패스층(250)과 접합된다. 베이스 플레이트(300)와, 히터 엘리먼트(230) 또는 바이패스층(250) 사이에는 온도차가 발생한다. 그 때문에 베이스 플레이트(300)와, 히터 엘리먼트(230) 또는 바이패스층(250) 사이에는 열팽창의 차가 발생한다. 그 때문에 열팽창의 차에 기인하는 응력이 급전 단자(280)에 가해지는 경우가 있다. 열팽창의 차에 기인하는 응력은, 예를 들면 베이스 플레이트(300)의 지름 방향으로 가해진다. 도선부(283)는 이 응력을 완화할 수 있다. 또한, 접합부(287)와, 히터 엘리먼트(230) 또는 바이패스층(250)의 접합은 용접, 레이저 광을 이용한 접합, 납땜 또는 경납땜 등에 의해 행해진다.
핀부(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 핀부(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 스테인리스 등을 들 수 있다. 지지부(285)의 두께(D6)(Z 방향의 길이)는, 예를 들면 약 0.5㎜ 이상, 2.0㎜ 이하 정도이다. 접합부(287)의 재료로서는, 예를 들면 스테인리스 등을 들 수 있다. 접합부(287)의 두께(D7)(Z 방향의 길이)는, 예를 들면 약 0.05㎜ 이상, 0.50㎜ 이하 정도이다.
본 구체예에 의하면 핀부(281)의 지름(D8)이 도선부(283)의 지름(D5)보다 크기 때문에 핀부(281)는 비교적 큰 전류를 히터 엘리먼트(230)에 공급할 수 있다. 또한, 도선부(283)의 지름(D5)이 핀부(281)의 지름(D8)보다 작기 때문에 도선부(283)는 핀부(281)보다 변형되기 쉬워 핀부(281)의 위치를 접합부(287)의 중심으로부터 어긋나게 할 수 있다. 이에 따라 히터 플레이트(200)와는 상이한 부재(예를 들면, 베이스 플레이트(300))에 급전 단자(280)를 고정할 수 있다.
지지부(285)는, 예를 들면 용접, 레이저 광을 이용한 접합, 납땜, 경납땜 등에 의해 도선부(283) 및 접합부(287)와 접합되어 있다. 이에 따라 급전 단자(280)에 가해지는 응력을 완화하면서 히터 엘리먼트(230) 또는 바이패스층(250)에 대하여 보다 넓은 접촉 면적을 확보할 수 있다.
도 35는 본 실시형태의 히터 플레이트의 변형예를 나타내는 모식적 분해도이다.
도 35에 나타낸 바와 같이 이 예에서는 바이패스층(250)이 제 1 지지판(210)과 히터 엘리먼트(230) 사이에 설치된다. 보다 상세하게는 바이패스층(250)이 제 1 지지판(210)과 제 1 수지층(220) 사이에 설치되고, 제 3 수지층(260)이 제 1 지지판(210)과 바이패스층(250) 사이에 설치된다.
이와 같이, 바이패스층(250)은 제 1 지지판(210)과 히터 엘리먼트(230) 사이에 설치되어도 좋다. 즉, 바이패스층(250)은 히터 엘리먼트(230)와 세라믹 유전체 기판(100) 사이에 설치되어도 좋다.
이 경우에 있어서도 바이패스층(250)에 의해 히터 엘리먼트(230)로부터 공급된 열의 확산성을 향상시킬 수 있다. 예를 들면, 처리 대칭물(W)의 면내 방향(수평 방향)에 있어서의 열 확산성을 향상시킬 수 있다. 이에 따라, 예를 들면 처리 대상물(W)의 면내의 온도 분포의 균일성을 향상시킬 수 있다.
또한, 바이패스층(250)은, 예를 들면 제 1 지지판(210)과 히터 엘리먼트(230) 사이 및 히터 엘리먼트(230)와 제 2 지지판(270) 사이의 쌍방에 설치되어도 좋다. 즉, 히터 플레이트(200)는 제 1 지지판(210)과 히터 엘리먼트(230) 사이 및 히터 엘리먼트(230)와 제 2 지지판(270) 사이 각각에 설치된 2개의 바이패스층(250)을 가져도 좋다.
도 36은 본 실시형태의 급전 단자의 변형예를 나타내는 모식적 단면도이다.
이 예에서는 실시 형태에 의한 정전 척은 상술한 급전 단자(280) 대신에 급전 단자(280a)를 갖는다. 급전 단자(280a)는 급전부(본체부)(281a)와, 단자부(281b)를 갖는다. 급전 단자(280a)는, 예를 들면 콘택트 프로브이다.
예를 들면, 베이스 플레이트(300)에는 구멍(390)이 형성된다. 통형상의 슬리브(283a)는 구멍(390)에 대하여 고정된다. 급전 단자(280a)는 슬리브(283a)의 내부에 설치되고, 예를 들면 나사 결합 등에 의해 베이스 플레이트(300)에 대하여 고정된다.
급전부(281a)에는 히터 엘리먼트(230)에 외부로부터 전력을 공급하는 소켓(285a)을 접속할 수 있다.
단자부(281b)는 급전 단자(280a)의 선단에 설치되어 히터 엘리먼트(230) 또는 바이패스층(250)에 접촉한다. 단자부(281b)는 급전부(281a)에 대하여 슬라이딩 가능하며, 급전 단자(280a)는 신축 가능하다. 또한, 급전 단자(280a)는 급전부(281a)에 대하여 고정된 스프링을 내부에 갖는다. 단자부(281b)는 그 스프링에 의해 급전 단자(280a)가 연장되도록 바이어싱되어 있다.
단자부(281b)는 히터 플레이트(200)(히터 엘리먼트(230) 또는 바이패스층(250))에 압압된다. 이때, 급전 단자(280a)는 스프링의 탄성력에 저항하여 수축된 상태이다. 바꿔 말하면 단자부(281b)는 스프링의 탄성력에 의해 히터 엘리먼트(230) 또는 바이패스층(250)을 향하는 방향으로 바이어싱되어 압박되어 있다. 이에 따라 소켓(285a)은 급전 단자(280a)를 통해 히터 엘리먼트(230) 또는 바이패스층(250)과 전기적으로 접속된다. 히터 엘리먼트(230) 또는 바이패스층(250)에는 급전 단자(280a) 및 소켓(285a)을 통해 외부로부터 전력이 공급된다.
이러한 급전 단자(280a)를 사용한 경우에는 급전 단자를 용접 등으로 접합하는 경우에 비해 급전을 위해 형성되는 구멍(베이스 플레이트(300)의 구멍(390)이나 제 2 지지판(270)의 구멍(273))의 지름을 작게 할 수 있다.
도 37은 본 발명의 다른 실시형태에 의한 웨이퍼 처리 장치를 나타내는 모식적 단면도이다.
본 실시형태에 의한 웨이퍼 처리 장치(500)는 처리 용기(501)와, 상부 전극(510)과, 도 1~도 36에 관하여 상술한 정전 척(예를 들면, 정전 척(10))을 구비하고 있다. 처리 용기(501)의 천장에는 처리 가스를 내부에 도입하기 위한 처리 가스 도입구(502)가 형성되어 있다. 처리 용기(501)의 바닥판에는 내부를 감압 배기하기 위한 배기구(503)가 형성되어 있다. 또한, 상부 전극(510) 및 정전 척(10)에는 고주파 전원(504)이 접속되어 상부 전극(510)과 정전 척(10)을 갖는 한 쌍의 전극이 서로 소정 간격을 두고 평행하게 대치하도록 되어 있다.
본 실시형태에 의한 웨이퍼 처리 장치(500)에 있어서, 상부 전극(510)과 정전 척(10) 사이에 고주파 전압이 인가되면 고주파 방전이 일어나 처리 용기(501) 내에 도입된 처리 가스가 플라스마에 의해 여기(勵起), 활성화되어 처리 대상물(W)이 처리된다. 또한, 처리 대상물(W)로서는 반도체 기판(웨이퍼)을 예시할 수 있다. 단, 처리 대상물(W)은 반도체 기판(웨이퍼)에는 한정되지 않고, 예를 들면 액정 표시 장치에 사용되는 유리 기판 등이어도 좋다.
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. 이에 따라 고주파 전압은 상부 전극(410)과 베이스 플레이트(300) 사이에 인가된다.
또한, 이 예의 웨이퍼 처리 장치(500)에서는 베이스 플레이트(300)가 제 1 지지판(210) 및 제 2 지지판(270)과 전기적으로 접속되어 있다. 이에 따라 웨이퍼 처리 장치(500)에서는 제 1 지지판(210)과 상부 전극(510) 사이 및 제 2 지지판(270)과 상부 전극(510) 사이에도 고주파 전압이 인가된다.
이와 같이, 각 지지판(210, 270)과 상부 전극(510) 사이에 고주파 전압을 인가한다. 이에 따라 베이스 플레이트(300)와 상부 전극(510) 사이에만 고주파 전압을 인가하는 경우에 비해 고주파 전압을 인가하는 장소를 처리 대상물(W)에 의해 가까이 할 수 있다. 이에 따라, 예를 들면 보다 효율적이며, 또한 저전위로 플라스마를 발생시킬 수 있다.
웨이퍼 처리 장치(500)와 같은 구성의 장치는 일반적으로 평행 평판형 RIE(Reactive Ion Etching) 장치라고 불리지만, 본 실시형태에 의한 정전 척(10)은 이 장치로의 적용에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, ECR(Electron Cyclotron Resonance) 에칭 장치, 유전 결합 플라스마 처리 장치, 헬리콘파 플라스마 처리 장치, 플라스마 분리형 플라스마 처리 장치, 표면파 플라스마 처리 장치, 플라스마 CVD(Chemical Vapor Deposition ) 장치 등의 소위 감압 처리 장치에 널리 적응할 수 있다. 또한, 본 실시형태에 의한 정전 척(10)은 노광 장치나 검사 장치와 같이 대기압하에서 처리나 검사가 행해지는 기판 처리 장치에 널리 적용할 수도 있다. 단, 본 실시형태에 의한 정전 척(10)이 갖는 높은 내플라스마성을 고려하면 정전 척(10)을 플라스마 처리 장치에 적용시키는 것이 바람직하다. 또한, 이들의 장치의 구성 중, 본 실시형태에 의한 정전 척(10) 이외의 부분에는 공지의 구성을 적용할 수 있으므로 그 설명은 생략한다.
도 38은 본 발명의 다른 실시형태에 의한 웨이퍼 처리 장치의 변형예를 나타내는 모식적 단면도이다.
도 38에 나타낸 바와 같이 고주파 전원(504)은 제 1 지지판(210)과 상부 전극(510) 사이 및 제 2 지지판(270)과 상부 전극(510) 사이에만 전기적으로 접속해도 좋다. 이 경우에도 고주파 전압을 인가하는 장소를 처리 대상물(W)에 가까이해서 효율적으로 플라스마를 발생시킬 수 있다.
도 39는 본 발명의 다른 실시형태에 의한 웨이퍼 처리 장치의 변형예를 나타내는 모식적 단면도이다.
도 39에 나타낸 바와 같이 이 예에서는 고주파 전원(504)이 히터 엘리먼트(230)와 전기적으로 접속되어 있다. 이와 같이, 고주파 전압은 히터 엘리먼트(230)와 상부 전극(510) 사이에 인가해도 좋다. 이 경우에도 고주파 전압을 인가하는 장소를 처리 대상물(W)에 가까이해서 효율적으로 플라스마를 발생시킬 수 있다.
고주파 전원(504)은, 예를 들면 각 급전 단자(280)를 통해 히터 엘리먼트(230)와 전기적으로 접속한다. 예를 들면, 고주파 전압을 히터 엘리먼트(230)의 복수의 영역(예를 들면, 도 12(a)에 나타낸 제 1 영역(231)~제 4 영역(234))에 선택적으로 인가한다. 이에 따라 고주파 전압의 분포를 제어할 수 있다.
고주파 전원(504)은, 예를 들면 제 1 지지판(210)과, 제 2 지지판(270)과, 히터 엘리먼트(230)에 전기적으로 접속해도 좋다. 고주파 전압은 제 1 지지판(210)과 상부 전극(510) 사이, 제 2 지지판(270)과 상부 전극(510) 사이, 및 히터 엘리먼트(230)와 상부 전극(510) 사이 각각에 인가해도 좋다.
이상, 본 발명의 실시형태에 대하여 설명했다. 그러나 본 발명은 이들의 기술에 한정되는 것은 아니다. 상술한 실시형태에 관해서 당업자가 적당히 설계 변경을 추가한 것도 본 발명의 특징을 구비하고 있는 한 본 발명의 범위에 포함된다. 예를 들면, 히터 플레이트(200, 200a, 200b) 등이 구비하는 각 요소의 형상, 치수, 재질, 배치 등이나 히터 엘리먼트(230), 제 1 히터 엘리먼트(230a), 제 2 히터 엘리먼트(230b), 및 바이패스층(250)의 설치 형태 등은 예시한 것에 한정되는 것은 아니며, 적당히 변경할 수 있다.
또한, 상술한 각 실시형태가 구비하는 각 요소는 기술적으로 가능한 한에 있어서 조합할 수 있고, 이들을 조합한 것도 본 발명의 특징을 포함하는 한 본 발명의 범위에 포함된다.
10, 10a: 정전 척 21: 제 1 도전부
22: 제 2 도전부 23: 제 3 도전부
24: 제 4 도전부 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, 200a, 200b: 히터 플레이트
201: 리프트 핀 구멍 203: 중심
210, 210a: 제 1 지지판 211: 면
211a: 오목부 211b: 볼록부
213: 면 216: 제 1 지지부
216a: 제 1 지지부 216b: 제 2 지지부
216c: 제 3 지지부 216d: 제 4 지지부
216e: 제 5 지지부 216f: 제 6 지지부
217a: 제 7 지지부 217b: 제 8 지지부
217c: 제 9 지지부 217d: 제 10 지지부
217e: 제 11 지지부 217f: 제 12 지지부
217: 제 2 지지부 218: 제 3 지지부
219: 제 4 지지부 220: 제 1 수지층
222, 224, 225, 226, 227: 수지부 230, 230a, 230b: 히터 엘리먼트
231: 제 1 영역 231a: 제 1 영역
231b: 제 2 영역 231c: 제 3 영역
231d: 제 4 영역 231e: 제 5 영역
231f: 제 6 영역 232: 제 2 영역
232a: 제 7 영역 232b: 제 8 영역
232c: 제 9 영역 232d: 제 10 영역
232e: 제 11 영역 232f: 제 12 영역
233: 제 3 영역 234: 제 4 영역
235: 이간 부분 239: 히터 전극
240: 제 2 수지층 241: 구멍
250: 바이패스층 251: 바이패스부
251a: 면 253: 노치부
255a, 255b, 255c, 255d, 255e, 255f, 255g, 255h: 접합부
257: 이간 부분 259: 중심
260: 제 3 수지층 261: 구멍
270: 제 2 지지판 271: 면
271a: 오목부 271b: 볼록부
273: 구멍 275: 면
280, 280a: 급전 단자 281: 핀부
281a: 급전부 281b: 단자부
283: 도선부 283a: 슬리브
285: 지지부 285a: 소켓
287: 접합부 290: 제 4 수지층
300: 베이스 플레이트 301: 연통로
303: 하면 321: 도입로
390: 구멍 403: 접착제
500: 웨이퍼 처리 장치 501: 처리 용기
502: 처리 가스 도입구 503: 배기구
504: 고주파 전원 510: 상부 전극

Claims (40)

  1. 처리 대상물을 적재하는 제 1 주면과, 상기 제 1 주면과는 반대측의 제 2 주면을 갖는 세라믹 유전체 기판과,
    상기 세라믹 유전체 기판과는 떨어진 위치에 설치되어 상기 세라믹 유전체 기판을 지지하는 베이스 플레이트와,
    상기 세라믹 유전체 기판과 상기 베이스 플레이트 사이에 설치된 히터 플레이트를 구비하고,
    상기 히터 플레이트는,
    금속을 포함하는 제 1 지지판과,
    전류가 흐름으로써 발열하는 히터 엘리먼트와,
    상기 제 1 지지판과 상기 히터 엘리먼트 사이에 설치된 제 1 수지층을 갖고,
    상기 히터 엘리먼트는 상기 제 1 수지층과 대향하는 제 1 면과, 상기 제 1 면과 반대측을 향하는 제 2 면을 갖고,
    상기 제 1 면의 폭은 상기 제 2 면의 폭과 상이한 것을 특징으로 하는 정전 척.
  2. 처리 대상물을 적재하는 제 1 주면과, 상기 제 1 주면과는 반대측의 제 2 주면을 갖는 세라믹 유전체 기판과,
    상기 세라믹 유전체 기판과는 떨어진 위치에 설치되어 상기 세라믹 유전체 기판을 지지하는 베이스 플레이트와,
    상기 세라믹 유전체 기판과 상기 베이스 플레이트 사이에 설치된 히터 플레이트를 구비하고,
    상기 히터 플레이트는,
    금속을 포함하는 제 1 지지판과,
    제 1 수지층과,
    상기 제 1 지지판과 상기 제 1 수지층 사이에 있어서 상기 제 1 지지판으로부터 떨어진 위치에 설치되어 전류가 흐름으로써 발열하는 히터 엘리먼트를 갖고,
    상기 히터 엘리먼트는 상기 제 1 수지층과 대향하는 제 1 면과, 상기 제 1 면과 반대측을 향하는 제 2 면을 갖고,
    상기 제 1 면의 폭은 상기 제 2 면의 폭과 상이한 것을 특징으로 하는 정전 척.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 면의 폭은 상기 제 2 면의 폭보다 좁은 것을 특징으로 하는 정전 척.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 면의 폭은 상기 제 2 면의 폭보다 넓은 것을 특징으로 하는 정전 척.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 히터 엘리먼트는 상기 제 1 면과 상기 제 2 면을 접속하는 측면을 갖고,
    상기 히터 엘리먼트의 측면은 오목 곡면상인 것을 특징으로 하는 정전 척.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 히터 엘리먼트는 상기 제 1 면과 상기 제 2 면을 접속하는 측면을 갖고,
    상기 제 1 면과 상기 측면이 이루는 각도는 상기 제 2 면과 상기 측면이 이루는 각도와 상이한 것을 특징으로 하는 정전 척.
  7. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
    상기 히터 엘리먼트의 상기 측면의 표면 거칠기는 상기 제 1 면 및 상기 제 2 면 중 적어도 한쪽의 표면 거칠기보다 거친 것을 특징으로 하는 정전 척.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 히터 플레이트는 금속을 포함하는 제 2 지지판과 제 2 수지층을 더 갖고,
    상기 히터 엘리먼트는 상기 제 1 지지판과 상기 제 2 지지판 사이에 설치되고,
    상기 제 2 수지층은 상기 제 2 지지판과 상기 히터 엘리먼트 사이에 설치된 것을 특징으로 하는 정전 척.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1 지지판은 상기 제 2 지지판과 전기적으로 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 정전 척.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 1 지지판이 상기 제 2 지지판과 접합된 영역의 면적은 상기 제 1 지지판의 표면의 면적보다 좁고, 상기 제 2 지지판의 표면의 면적보다 좁은 것을 특징으로 하는 정전 척.
  11. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 히터 엘리먼트는 제 1 도전부와 제 2 도전부를 갖고,
    상기 제 2 도전부는 상기 제 1 주면과 평행한 면내 방향에 있어서 상기 제 1 도전부와 이간되고,
    상기 히터 플레이트는 상기 제 1 도전부와 상기 제 2 도전부 사이에 설치되며, 상기 제 1 수지층과 상이한 수지부를 갖는 것을 특징으로 하는 정전 척.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 수지부는 상기 히터 엘리먼트와 상기 제 1 수지층 사이로 연장되고,
    상기 수지부의 상기 제 1 도전부와 상기 제 2 도전부 사이 부분의 두께는 상기 수지부의 상기 히터 엘리먼트와 상기 제 1 수지층 사이 부분의 두께보다 두꺼운 것을 특징으로 하는 정전 척.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 히터 플레이트는 제 2 수지층을 더 갖고,
    상기 히터 엘리먼트는 상기 제 1 수지층과 상기 제 2 수지층 사이에 설치되고,
    상기 수지부는 상기 히터 엘리먼트와 상기 제 2 수지층 사이로 연장되고,
    상기 수지부의 상기 제 1 도전부와 상기 제 2 도전부 사이 부분의 두께는 상기 수지부의 상기 히터 엘리먼트와 상기 제 2 수지층 사이 부분의 두께보다 두꺼운 것을 특징으로 하는 정전 척.
  14. 제 11 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 수지부의 상기 제 1 도전부와 상기 제 2 도전부 사이의 중앙 부분의 두께는 상기 수지부의 상기 제 1 도전부와 인접하는 부분의 두께 및 상기 수지부의 상기 제 2 도전부와 인접하는 부분의 두께보다 얇은 것을 특징으로 하는 정전 척.
  15. 제 11 항에 있어서,
    상기 히터 플레이트는 제 2 수지층을 더 갖고,
    상기 히터 엘리먼트는 상기 제 1 수지층과 상기 제 2 수지층 사이에 설치되고,
    상기 제 1 면의 폭은 상기 제 2 면의 폭보다 좁고,
    상기 제 1 면과 상기 제 1 수지층 사이의 간격은 상기 제 2 면과 상기 제 2 수지층 사이의 간격보다 넓은 것을 특징으로 하는 정전 척.
  16. 제 11 항에 있어서,
    상기 히터 플레이트는 제 2 수지층을 더 갖고,
    상기 히터 엘리먼트는 상기 제 1 수지층과 상기 제 2 수지층 사이에 설치되고,
    상기 제 1 면의 폭은 상기 제 2 면의 폭보다 넓고,
    상기 제 1 면과 상기 제 1 수지층 사이의 간격은 상기 제 2 면과 상기 제 2 수지층 사이의 간격보다 좁은 것을 특징으로 하는 정전 척.
  17. 제 11 항에 있어서,
    상기 히터 플레이트는 제 2 수지층을 더 갖고,
    상기 히터 엘리먼트는 상기 제 1 수지층과 상기 제 2 수지층 사이에 설치되고,
    상기 제 1 면과 상기 제 1 수지층 사이의 간격은 상기 제 2 면과 상기 제 2 수지층 사이의 간격과 동일한 것을 특징으로 하는 정전 척.
  18. 제 1 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 히터 엘리먼트는 띠상의 히터 전극을 갖고,
    상기 히터 전극은 복수의 영역에 있어서 서로 독립된 상태로 설치된 것을 특징으로 하는 정전 척.
  19. 제 1 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 히터 엘리먼트는 복수 설치되고,
    상기 복수의 상기 히터 엘리먼트는 서로 다른 층에 독립된 상태로 설치된 것을 특징으로 하는 정전 척.
  20. 제 1 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 히터 플레이트는 도전성을 갖는 바이패스층을 더 구비하고,
    상기 히터 엘리먼트는 상기 제 1 수지층과 상기 바이패스층 사이에 설치된 것을 특징으로 하는 정전 척.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 히터 엘리먼트는 상기 바이패스층과 전기적으로 접합되고, 상기 제 1 지지판과는 전기적으로 절연된 것을 특징으로 하는 정전 척.
  22. 제 20 항 또는 제 21 항에 있어서,
    상기 바이패스층의 두께는 상기 제 1 수지층의 두께보다 두꺼운 것을 특징으로 하는 정전 척.
  23. 제 20 항 내지 제 22 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 바이패스층의 두께는 상기 히터 엘리먼트의 두께보다 두꺼운 것을 특징으로 하는 정전 척.
  24. 제 20 항 내지 제 23 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 바이패스층은 상기 히터 엘리먼트와 상기 베이스 플레이트 사이에 설치된 것을 특징으로 하는 정전 척.
  25. 제 20 항 내지 제 23 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 바이패스층은 상기 히터 엘리먼트와 상기 세라믹 유전체 기판 사이에 설치된 것을 특징으로 하는 정전 척.
  26. 제 20 항 내지 제 25 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 바이패스층은 상기 제 1 주면과 평행한 면내 방향으로 배열되는 복수의 바이패스부를 갖고,
    상기 히터 플레이트는 상기 복수의 바이패스부 사이에 설치되며, 상기 제 1 수지층과 상이한 바이패스 수지부를 갖는 것을 특징으로 하는 정전 척.
  27. 제 26 항에 있어서,
    상기 히터 플레이트는 상기 히터 엘리먼트와 상기 바이패스층 사이에 설치된 제 2 수지층을 더 갖고,
    상기 바이패스 수지부는 상기 바이패스층과 상기 제 2 수지층 사이로 연장되고,
    상기 바이패스 수지부의 상기 복수의 바이패스부 사이 부분의 두께는 상기 바이패스 수지부의 상기 바이패스층과 상기 제 2 수지층 사이 부분의 두께보다 두꺼운 것을 특징으로 하는 정전 척.
  28. 제 26 항에 있어서,
    상기 히터 플레이트는 제 2 수지층과 제 3 수지층을 더 갖고,
    상기 히터 엘리먼트는 상기 제 1 수지층과 상기 제 2 수지층 사이에 설치되고,
    상기 바이패스층은 상기 제 2 수지층과 상기 제 3 수지층 사이에 설치되고,
    상기 바이패스 수지부는 상기 바이패스층과 상기 제 3 수지층 사이로 연장되고,
    상기 바이패스 수지부의 상기 복수의 바이패스부 사이 부분의 두께는 상기 바이패스 수지부의 상기 바이패스층과 상기 제 3 수지층 사이 부분의 두께보다 두꺼운 것을 특징으로 하는 정전 척.
  29. 제 26 항 내지 제 28 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 히터 플레이트는 제 2 수지층과 제 3 수지층을 더 갖고,
    상기 히터 엘리먼트는 상기 제 1 수지층과 상기 제 2 수지층 사이에 설치되고,
    상기 바이패스층은 상기 제 2 수지층과 상기 제 3 수지층 사이에 설치되고,
    상기 바이패스 수지부의 상기 복수의 바이패스부 사이의 중앙 부분의 두께는 상기 바이패스 수지부의 상기 복수의 바이패스부와 인접하는 부분의 두께보다 얇은 것을 특징으로 하는 정전 척.
  30. 제 26 항 내지 제 29 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 히터 플레이트는 제 2 수지층과 제 3 수지층을 더 갖고,
    상기 히터 엘리먼트는 상기 제 1 수지층과 상기 제 2 수지층 사이에 설치되고,
    상기 바이패스층은 상기 제 2 수지층과 상기 제 3 수지층 사이에 설치되고,
    상기 복수의 바이패스부 각각은 상기 제 2 수지층과 대향하는 제 3 면과, 상기 제 3 수지층과 대향하는 제 4 면을 갖고,
    상기 제 3 면의 폭은 상기 제 4 면의 폭보다 좁고,
    상기 제 3 면과 상기 제 2 수지층 사이의 간격은 상기 제 4 면과 상기 제 3 수지층 사이의 간격보다 넓은 것을 특징으로 하는 정전 척.
  31. 제 26 항 내지 제 29 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 히터 플레이트는 제 2 수지층과 제 3 수지층을 더 갖고,
    상기 히터 엘리먼트는 상기 제 1 수지층과 상기 제 2 수지층 사이에 설치되고,
    상기 바이패스층은 상기 제 2 수지층과 상기 제 3 수지층 사이에 설치되고,
    상기 복수의 바이패스부 각각은 상기 제 2 수지층과 대향하는 제 3 면과, 상기 제 3 수지층과 대향하는 제 4 면을 갖고,
    상기 제 3 면의 폭은 상기 제 4 면의 폭보다 넓고,
    상기 제 3 면과 상기 제 2 수지층 사이의 간격은 상기 제 4 면과 상기 제 3 수지층 사이의 간격보다 좁은 것을 특징으로 하는 정전 척.
  32. 제 26 항 내지 제 29 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 히터 플레이트는 제 2 수지층과 제 3 수지층을 더 갖고,
    상기 히터 엘리먼트는 상기 제 1 수지층과 상기 제 2 수지층 사이에 설치되고,
    상기 바이패스층은 상기 제 2 수지층과 상기 제 3 수지층 사이에 설치되고,
    상기 복수의 바이패스부 각각은 상기 제 2 수지층과 대향하는 제 3 면과, 상기 제 3 수지층과 대향하는 제 4 면을 갖고,
    상기 제 3 면과 상기 제 2 수지층 사이의 간격은 상기 제 4 면과 상기 제 3 수지층 사이의 간격과 동일한 것을 특징으로 하는 정전 척.
  33. 제 20 항 내지 제 32 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 바이패스층은 상기 히터 엘리먼트와 대향하는 제 3 면과, 상기 제 3 면과 반대측을 향하는 제 4 면을 갖고,
    상기 제 3 면의 폭은 상기 제 4 면의 폭과 상이하고,
    상기 제 3 면의 상기 제 4 면에 대한 폭의 대소 관계는 상기 제 1 면의 상기 제 2 면에 대한 폭의 대소 관계와 동일한 것을 특징으로 하는 정전 척.
  34. 제 20 항 내지 제 32 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 바이패스층은 상기 히터 엘리먼트와 대향하는 제 3 면과, 상기 제 3 면과 반대측을 향하는 제 4 면을 갖고,
    상기 제 3 면의 폭은 상기 제 4 면의 폭과 상이하고,
    상기 제 3 면의 상기 제 4 면에 대한 폭의 대소 관계는 상기 제 1 면의 상기 제 2 면에 대한 폭의 대소 관계와 반대인 것을 특징으로 하는 정전 척.
  35. 제 1 항 내지 제 34 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 히터 플레이트는 금속을 포함하는 제 2 지지판과 제 2 수지층을 더 갖고,
    상기 히터 엘리먼트는 상기 제 1 지지판과 상기 제 2 지지판 사이에 설치되고,
    상기 제 1 지지판의 면적은 상기 제 2 지지판의 면적보다 넓은 것을 특징으로 하는 정전 척.
  36. 제 1 항 내지 제 35 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 지지판은 복수의 지지부를 갖고,
    상기 복수의 지지부는 서로 독립된 상태로 설치된 것을 특징으로 하는 정전 척.
  37. 제 1 항 내지 제 36 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 히터 플레이트로부터 상기 베이스 플레이트를 향해서 설치되고, 상기 히터 플레이트에 전력을 공급하는 급전 단자를 더 구비한 것을 특징으로 하는 정전 척.
  38. 제 37 항에 있어서,
    상기 급전 단자는,
    외부로부터 전력을 공급하는 소켓과 접속되는 핀부와,
    상기 핀부보다 가는 도선부와,
    상기 도선부와 접속된 지지부와,
    상기 지지부와 접속되어 상기 히터 엘리먼트와 접합된 접합부를 갖는 것을 특징으로 하는 정전 척.
  39. 제 20 항 내지 제 34 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 히터 플레이트로부터 상기 베이스 플레이트를 향해서 설치되고, 상기 히터 플레이트에 전력을 공급하는 급전 단자를 더 구비하고,
    상기 급전 단자는,
    외부로부터 전력을 공급하는 소켓과 접속되는 핀부와,
    상기 핀부보다 가는 도선부와,
    상기 도선부와 접속된 지지부와,
    상기 지지부와 접속되어 상기 바이패스층과 접합된 접합부를 갖고, 상기 바이패스층을 통해 상기 전력을 상기 히터 엘리먼트에 공급하는 것을 특징으로 하는 정전 척.
  40. 제 1 항 내지 제 36 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 베이스 플레이트에 설치되어 상기 히터 플레이트에 전력을 공급하는 급전 단자를 더 구비하고,
    상기 급전 단자는,
    외부로부터 전력을 공급하는 소켓과 접속되는 급전부와,
    상기 급전부와 접속되어 상기 히터 플레이트에 압압된 단자부를 갖는 것을 특징으로 하는 정전 척.
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