KR20200110461A - 정전 척 - Google Patents

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KR20200110461A
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유이치 요시이
히토시 사사키
켄고 마에하타
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토토 가부시키가이샤
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Abstract

처리 대상물을 적재하는 제 1 주면과, 상기 제 1 주면과는 반대측의 제 2 주면을 갖는 세라믹 유전체 기판과, 상기 제 2 주면측에 설치되어 상기 세라믹 유전체 기판을 지지하는 베이스 플레이트를 구비하고, 상기 베이스 플레이트는 상기처리 대상물의 온도를 조정하는 매체를 통과시키는 제 1 연통로를 갖고, 상기 제 1 연통로는 상면, 측면 및 하면을 갖고, 상기 제 1 연통로의 높이에 대한 상기 상면에 있어서의 최대 높이(Sz)의 불균일의 비는 1% 이하인 것을 특징으로 하는 정전 척이 제공된다.

Description

정전 척 {Electrostatic Chuck}
본 발명의 실시형태는 일반적으로 정전 척에 관한 것이다.
에칭, CVD(Chemical Vapor Deposition), 스퍼터링, 이온 주입, 애싱 등을 행하는 플라즈마 처리 쳄버 내에서는 반도체 웨이퍼나 유리 기판 등의 처리 대상물을 흡착 유지하는 수단으로서 정전 척이 사용되고 있다. 정전 척은 내장하는 전극에 정전 흡착용 전력을 인가하고, 웨이퍼 등의 기판을 정전력에 의해 흡착하는 것이다. 또한, 정전 척에는 냉각 가스 등의 유로를 내장한 베이스 플레이트나 히터가 설치되어 있고, 이것에 의해 처리 대상물의 온도를 제어할 수 있다.
근년, 에칭 장치 등의 플라즈마 처리 장치에 있어서는 스루풋을 향상시키기 위해, 또는 처리 대상물의 재료의 변화에 대응하기 위해 플라즈마의 고출력화가 진행되고 있다. 플라즈마의 고출력화에 따라 웨이퍼 등의 처리 대상물의 온도가 높아진다. 플라즈마의 고출력화·고온화에 따라 정전 척에는 처리 대상물에 대한 높은 냉각 성능이 요구되고 있다.
한편, 프로세스의 정밀도(예를 들면, 에칭에 의해 가공된 처리 대상물의 치수 정밀도)를 컨트롤하기 위해서는 처리 대상물의 온도 분포를 균일화하는 것이 요구된다. 예를 들면, 웨이퍼 면내의 온도 분포의 균일성이 요구된다.
정전 척이 냉각 가스 등의 유로를 내장한 베이스 플레이트와 히터를 갖는 경우, 웨이퍼의 온도 분포는 히터와 베이스 플레이트의 열의 교환에 의존한다. 또한, 웨이퍼 가공의 프로세스에서는 RF(Radio Frequency) 전압(고주파 전압)의 인가에 의해 웨이퍼의 온도가 높아진다. 그리고, 베이스 플레이트에 의한 냉각에 의해 온도를 제어한다. 이 때문에 웨이퍼의 온도 분포에는 정전 척의 온도 제어성(베이스 플레이트의 냉각 균일성)이나 정전 척의 온도 분포가 반영된다. 처리 대상물의 온도 분포를 제어하기 위해서는 정전 척의 온도 분포의 균일성이 중요한 요소 중 하나이다.
이러한 정전 척에 있어서는 상술의 프로세스의 고출력화·고온화를 감안하여 정전 척의 면내의 온도 분포의 균일성을 향상시키고, 처리 대상물의 면내의 온도 분포의 균일성을 향상시키는 것이 종래보다 더욱 요구되고 있다.
일본특허공개 2003-243371호 공보
발명은 이러한 과제의 인식에 의거하여 이루어진 것이며, 처리 대상물의 온도 분포의 균일성을 향상시킬 수 있는 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 제 2 주면측에 설치되어 상기 세라믹 유전체 기판을 지지하는 베이스 플레이트를 구비하고, 상기 베이스 플레이트는 상기 처리 대상물의 온도를 조정하는 매체를 통과시키는 제 1 연통로를 갖고, 상기 제 1 연통로는 상면, 측면 및 하면을 갖고, 상기 제 1 연통로의 높이에 대한 상기 상면에 있어서의 최대 높이(Sz)의 불균일의 비는 1% 이하인 것을 특징으로 하는 정전 척이다.
이 정전 척에 의하면, 제 1 연통로의 상면의 최대 높이(Sz)의 불균일이 작은 것에 의해 정전 척의 면내의 온도 분포의 균일성을 향상시킬 수 있고, 처리 대상물의 면내의 온도 균일성을 향상시킬 수 있다.
제 2 발명은 제 1 발명에 있어서, 상기 베이스 플레이트는 상기 제 2 주면측의 제 1 부분과, 상기 제 1 부분의 하방에 설치되고, 상기 제 1 부분과 접합된 제 2 부분을 갖고, 상기 제 1 부분과 상기 제 2 부분의 접합부는 상기 제 1 연통로의 상하방향에 있어서의 중앙보다 하방에 위치하는 것을 특징으로 하는 정전 척이다.
이 정전 척에 의하면, 접합부가 제 1 연통로의 하방에 위치하기 때문에 제 1 연통로의 상면의 최대 높이(Sz)의 불균일을 작게 할 수 있다. 이것에 의해 처리 대상물의 면내의 온도 균일성을 확보할 수 있다.
제 3 발명은 제 1 또는 제 2 발명에 있어서, 상기 상면에 있어서의 최대 높이(Sz)의 불균일, 상기 측면에 있어서의 최대 높이(Sz)의 불균일, 및 상기 하면에 있어서의 최대 높이(Sz)의 불균일은 서로 다른 것을 특징으로 하는 정전 척이다.
이 정전 척에 의하면, 제 1 연통로의 각 면에 있어서의 최대 높이(Sz)의 불균일, 즉 표면 거칠기의 불균일이 서로 다르다. 표면 거칠기의 불균일이 큰 면에서는 난류가 발생하기 쉬워 제 1 연통로를 흐르는 매체에 의한 온도 조정 효과가 높아진다. 이것에 의해 램프 레이트를 높게 할 수 있다.
제 4 발명은 제 3 발명에 있어서, 상기 상면에 있어서의 최대 높이(Sz)의 불균일은 상기 측면에 있어서의 최대 높이(Sz)의 불균일보다 작은 것을 특징으로 하는 정전 척이다.
이 정전 척에 의하면, 측면의 표면 거칠기의 불균일이 큰 것에 의해 난류가 촉진되고, 제 1 연통로를 흐르는 매체에 의한 온도 조정 효과가 높아진다. 이것에 의해 램프 레이트를 높게 할 수 있다.
제 5 발명은 제 3 또는 제 4 발명에 있어서, 상기 상면에 있어서의 최대 높이(Sz)의 불균일은 상기 하면에 있어서의 최대 높이(Sz)의 불균일보다 작은 것을 특징으로 하는 정전 척이다.
이 정전 척에 의하면, 하면의 표면 거칠기의 불균일이 큰 것에 의해 난류가 촉진되고 제 1 연통로를 흐르는 매체에 의한 온도 조정 효과가 높아진다. 이것에 의해 램프 레이트를 높게 할 수 있다.
제 6 발명은 처리 대상물을 적재하는 제 1 주면과, 상기 제 1 주면과는 반대측의 제 2 주면을 갖는 세라믹 유전체 기판과, 상기 제 2 주면측에 설치되어 상기 세라믹 유전체 기판을 지지하는 금속제 베이스 플레이트를 구비하고, 상기 베이스 플레이트는 상기 처리 대상물의 온도를 조정하는 매체를 통과시키는 제 1 연통로를 갖고, 상기 제 1 연통로는 상면, 측면 및 하면을 갖고, 상기 상면에 있어서의 최대 높이(Sz)의 불균일은 상기 측면에 있어서의 최대 높이(Sz)의 불균일보다 작은 것을 특징으로 하는 정전 척이다.
이 정전 척에 의하면, 상면에 있어서의 표면 거칠기의 불균일이 작은 것에 의해 정전 척의 면내의 온도 분포의 균일성을 향상시킬 수 있고, 처리 대상물의 면내의 온도 균일성을 향상시킬 수 있다. 또한, 측면에 있어서의 표면 거칠기의 불균일이 큰 것에 의해 제 1 연통로를 흐르는 매체에 의한 온도 조정 효과를 높게 하여 램프 레이트를 높게 할 수 있다.
제 7 발명은 처리 대상물을 적재하는 제 1 주면과, 상기 제 1 주면과는 반대측의 제 2 주면을 갖는 세라믹 유전체 기판과, 상기 제 2 주면측에 설치되어 상기 세라믹 유전체 기판을 지지하는 금속제 베이스 플레이트를 구비하고, 상기 베이스 플레이트는 상기 처리 대상물의 온도를 조정하는 매체를 통과시키는 제 1 연통로를 갖고, 상기 제 1 연통로는 상면, 측면 및 하면을 갖고, 상기 상면에 있어서의 최대 높이(Sz)의 불균일은 상기 하면에 있어서의 최대 높이(Sz)의 불균일보다 작은 것을 특징으로 하는 정전 척이다.
이 정전 척에 의하면, 상면에 있어서의 표면 거칠기의 불균일이 작은 것에 의해 정전 척의 면내의 온도 분포의 균일성을 향상시킬 수 있고, 처리 대상물의 면내의 온도 균일성을 향상시킬 수 있다. 또한, 하면에 있어서의 표면 거칠기의 불균일이 큰 것에 의해 제 1 연통로를 흐르는 매체에 의한 온도 조정 효과를 높게 하여 램프 레이트를 높게 할 수 있다.
제 8 발명은 제 6 또는 제 7 발명에 있어서, 상기 제 1 연통로의 높이에 대한 상기 상면에 있어서의 최대 높이(Sz)의 불균일의 비는 1% 이하인 것을 특징으로 하는 정전 척이다.
이 정전 척에 의하면, 제 1 연통로의 상면의 최대 높이(Sz)의 불균일이 작은 것에 의해 정전 척의 면내의 온도 분포의 균일성을 향상시킬 수 있고, 처리 대상물의 면내의 온도 균일성을 향상시킬 수 있다.
제 9 발명은 제 1~제 8 중 어느 하나의 발명에 있어서, 상기 상면의 재료와 상기 하면의 재료는 서로 다른 것을 특징으로 하는 정전 척이다.
이 정전 척에 의하면, 상면의 재료와 하면의 재료를 서로 다르게 함으로써 상면의 거칠기와 하면의 거칠기를 서로 다르게 할 수 있다. 예를 들면, 하면에 경납재를 사용함으로써 하면을 거칠게 할 수 있다. 거친 면에서는 난류가 촉진되어 램프 레이트를 높게 할 수 있다.
제 10 발명은 제 9 발명에 있어서, 상기 상면의 재료에 있어서의 알루미늄의 농도는 상기 하면의 재료에 있어서의 알루미늄의 농도보다 높은 것을 특징으로 하는 정전 척이다.
이 정전 척에 의하면, 알루미늄의 농도에 의해 하면을 상면보다 거칠게 할 수 있다. 예를 들면, 상면의 재료에 알루미늄을 사용하고, 하면의 재료에 알루미늄 이외의 원소를 포함하는 알루미늄 합금 등의 경납재를 사용한다. 거친 면에서는 난류가 촉진되어 램프 레이트를 높게 할 수 있다.
제 11의 발명은 제 1~제 10 중 어느 하나의 발명에 있어서, 상기 측면은 상기 제 2 주면측의 제 1 영역과, 상기 제 1 영역의 하방에 위치하는 제 2 영역을 갖고, 상기 제 1 영역에 있어서의 최대 높이(Sz)의 불균일은 상기 제 2 영역에 있어서의 최대 높이(Sz)의 불균일보다 작은 것을 특징으로 하는 정전 척이다.
이 정전 척에 의하면, 제 2 영역의 표면 거칠기의 불균일이 큰 것에 의해 난류가 촉진되어 제 1 연통로를 흐르는 매체에 의한 온도 조정 효과가 높아진다. 이것에 의해 램프 레이트를 높게 할 수 있다. 또한, 상방에 위치하는 제 1 영역에 있어서의 표면 거칠기의 불균일이 작은 것에 의해 제 1 연통로의 상부에서 열 전달의 불균일을 억제할 수 있다. 이것에 의해 처리 대상물의 면내의 온도 균일성을 향상시킬 수 있다.
제 12 발명은 제 1~제 10 중 어느 하나의 발명에 있어서, 상기 측면은 상기 제 2 주면의 측의 제 1 영역과, 상기 제 1 영역의 하방에 위치하는 제 2 영역을 갖고, 상기 제 1 영역에 있어서의 최대 높이(Sz)의 불균일은 상기 하면에 있어서의 최대 높이(Sz)의 불균일보다 작은 것을 특징으로 하는 정전 척이다.
이 정전 척에 의하면, 하면에 있어서의 표면 거칠기의 불균일이 큰 것에 의해 제 1 연통로를 흐르는 매체에 의한 온도 조정 효과가 높아져 램프 레이트를 높게 할 수 있다. 또한, 상방에 위치하는 제 1 영역에 있어서의 표면 거칠기의 불균일이 작은 것에 의해 제 1 연통로의 상부에서 열 전달의 불균일을 억제할 수 있다. 이것에 의해 처리 대상물의 면내의 온도 균일성을 향상시킬 수 있다.
제 13 발명은 제 1~제 10 중 어느 하나의 발명에 있어서, 상기 측면은 상기 제 2 주면측의 제 1 영역과, 상기 제 1 영역의 하방에 위치하는 제 2 영역을 갖고, 상기 제 1 영역의 재료에 있어서의 알루미늄 농도는 상기 제 2 영역의 재료에 있어서의 알루미늄 농도보다 높은 것을 특징으로 하는 정전 척이다.
이 정전 척에 의하면, 알루미늄의 농도에 의해 제 2 영역을 제 1 영역보다 거칠게 할 수 있다. 예를 들면, 제 1 영역의 재료에 알루미늄을 사용하고, 제 2 영역의 재료에 알루미늄 이외의 원소를 포함하는 알루미늄 합금 등의 경납재를 사용한다. 거친 면에서는 난류가 촉진되어 램프 레이트를 높게 할 수 있다.
제 14 발명은 제 1~제 13 중 어느 하나의 발명에 있어서, 상기 하면과, 상기 측면 중의 하방의 영역 중 어느 하나는 상기 매체를 교반하는 난류 촉진부인 것을 특징으로 하는 정전 척이다.
이 정전 척에 의하면 매체가 교반됨으로써 제 1 연통로를 흐르는 매체에 의한 온도 조정 효과가 높아진다. 이것에 의해 램프 레이트를 높게 할 수 있다.
제 15 발명은 제 1~제 14 중 어느 하나의 발명에 있어서, 상기 상면의 재료는 상기 베이스 플레이트의 내부의 재료와 같은 것을 특징으로 하는 정전 척이다.
이 정전 척에 의하면, 상면의 재료가 베이스 플레이트의 내부의 재료와 동일한 것에 의해 상면의 표면 거칠기의 불균일을 억제할 수 있다.
제 16 발명은 제 1~제 15 중 어느 하나의 발명에 있어서, 상기 제 1 연통로의 상기 높이는 상기 제 1 연통로의 가로폭보다 긴 것을 특징으로 하는 정전 척이다.
이 정전 척에 의하면, 베이스 플레이트 내에 제 1 연통로를 보다 조밀하게 배치할 수 있다. 또한, 온도를 조정하는 매체의 압력 손실을 억제할 수 있다. 이것에 의해 처리 대상물의 면내의 온도 균일성을 향상시킬 수 있다.
제 17 발명은 제 16 발명에 있어서, 상기 제 1 연통로의 상기 가로폭에 대한 상기 제 1 연통로의 상기 높이의 비는 1보다 크고 6 미만인 것을 특징으로 하는 정전 척이다.
이 정전 척에 의하면, 베이스 플레이트 내에 제 1 연통로를 보다 조밀하게 배치할 수 있다. 또한, 온도를 조정하는 매체의 압력 손실을 억제할 수 있다. 따라서, 처리 대상물의 면내의 온도 균일성을 향상시킬 수 있다.
제 18 발명은 제 1~제 17 중 어느 하나의 발명에 있어서, 상기 제 1 연통로의 상기 높이에 대한 상기 베이스 플레이트의 상기 제 2 주면측의 상면과 상기 제 1 연통로의 상기 상면 사이의 거리의 비는 0.1 이상 10 이하인 것을 특징으로 하는 정전 척이다.
이 정전 척에 의하면, 높은 램프 레이트와, 처리 대상물의 면내의 온도 균일성의 향상을 양립할 수 있다.
제 19 발명은 제 1~제 18 중 어느 하나의 발명에 있어서, 상기 제 1 연통로는 상기 상면과 상기 측면을 연결하는 곡면 형상의 접속부를 더 갖는 것을 특징으로 하는 정전 척이다.
이 정전 척에 의하면 상면과 측면의 접속부에 있어서의 난류의 영향을 억제할 수 있다. 이것에 의해 처리 대상물의 면내의 온도 균일성을 향상시킬 수 있다.
제 20 발명은 제 1~제 19 중 어느 하나의 발명에 있어서, 상기 제 1 연통로는 상기 제 2 주면측의 제 1 공간부와, 상기 제 1 공간부의 하방의 제 2 공간부를 갖고, 상기 제 2 공간부의 가로폭은 하방을 향해 좁아지는 것을 특징으로 하는 정전 척이다.
이 정전 척에 의하면, 베이스 플레이트의 접합면을 넓게 취할 수 있고, 접합 강도를 향상시킬 수 있다. 접합면에 경납재를 사용했을 경우에는 경납재가 제 1 연통로의 측면을 따라 제 1 연통로의 상부까지 상승하는 것을 억제할 수 있다. 이것에 의해 처리 대상물의 면내의 온도 균일성을 향상시킬 수 있다.
제 21 발명은 제 1~제 20 중 어느 하나의 발명에 있어서, 상기 베이스 플레이트는 제 1 부분과, 상기 제 1 부분의 상방에 형성되어 상기 제 1 부분과 접합된 제 3 부분과, 상기 제 1 부분과 상기 제 3 부분 사이에 형성되고, 상기 제 1 연통로를 흐르는 매체와는 다른 가스 매체를 통과시키는 제 2 연통로를 갖고, 상기 제 2 연통로는 상기 제 1 연통로보다 상기 제 2 주면측에 형성되는 것을 특징으로 하는 정전 척이다.
이 정전 척에 의하면, 제 2 연통로에 가스 매체를 통과시킴으로써 처리 대상물과의 사이에서 열 전달을 행하는 가스 매체를 소정의 개소에 소정의 압력으로 공급할 수 있다.
제 22 발명은 제 21 발명에 있어서, 상기 제 1 부분과 상기 제 3 부분의 접합부는 상기 제 2 연통로의 상하방향에 있어서의 중앙보다 하방에 위치하고, 상기 제 2 연통로는 상기 제 2 주면측의 제 3 공간부와, 상기 제 3 공간부의 하방의 제 4 공간부를 갖고, 상기 제 4 공간부의 가로폭은 하방을 향해 좁아지는 것을 특징으로 하는 정전 척이다.
이 정전 척에 의하면, 베이스 플레이트의 접합면을 넓게 취할 수 있고, 접합 강도를 향상시킬 수 있다. 접합면에 경납재를 사용했을 경우에는 경납재가 제 2 연통로의 측면을 따라 제 2 연통로의 상부까지 상승하는 것을 억제할 수 있다. 이것에 의해 처리 대상물의 면내의 온도 균일성을 향상시킬 수 있다.
제 23 발명은 제 2 발명에 있어서, 상기 베이스 플레이트는 상기 제 1 부분의 상방에 형성되어 상기 제 1 부분과 접합된 제 3 부분과, 상기 제 1 부분과 상기 제 3 부분 사이에 형성되고, 가스 매체가 흐르는 제 2 연통로를 더 갖고, 상기 제 1 부분과 상기 제 3 부분의 접합부는 상기 제 2 연통로의 상하방향에 있어서의 중앙보다 하방에 위치하는 것을 특징으로 하는 정전 척이다.
이 정전 척에 의하면 접합부가 제 2 연통로의 하방에 위치하기 때문에 제 2 연통로의 상면의 최대 높이(Sz)의 불균일을 작게 할 수 있다. 이것에 의해 처리 대상물의 면내의 온도 균일성을 확보할 수 있다.
(산업상 이용 가능성)
본 발명의 실시형태에 의하면 처리 대상물의 온도 분포의 균일성을 향상시킬 수 있는 정전 척이 제공된다.
도 1은 실시형태에 의한 정전 척을 예시하는 단면도이다.
도 2(a)~도 2(c)는 본 실시형태에 의한 정전 척의 베이스 플레이트를 예시하는 평면도이다.
도 3은 실시형태에 의한 정전 척의 베이스 플레이트의 일부를 예시하는 단면도이다.
도 4(a) 및 도 4(b)는 최대 높이(Sz)의 측정 방법을 예시하는 모식도이다.
도 5는 정전 척의 구조와, 처리 대상물의 면내의 온도 분포의 균일성의 관계를 예시하는 그래프도이다.
도 6은 램프 레이트에 대해 설명하는 그래프도이다.
도 7은 정전 척의 구조와 램프 레이트의 관계를 예시하는 그래프도이다.
도 8은 정전 척의 구조와 램프 레이트의 관계를 예시하는 그래프도이다.
도 9는 정전 척의 구조와 특성의 관계를 예시하는 그래프도이다.
도 10은 실시형태에 의한 다른 정전 척의 베이스 플레이트의 일부를 예시하는 단면도이다.
도 11은 실시형태에 의한 다른 정전 척의 베이스 플레이트의 일부를 예시하는 단면도이다.
도 12(a) 및 도 12(b)는 실시형태에 의한 다른 정전 척의 베이스 플레이트의 일부를 예시하는 단면도이다.
도 13은 실시형태에 의한 다른 정전 척의 베이스 플레이트의 일부를 예시하는 단면도이다.
도 14는 실시형태에 의한 다른 정전 척을 예시하는 사시도이다.
이하, 본 발명의 실시형태에 대해 도면을 참조하면서 설명한다. 또한, 각 도면 중 동일 구성요소에는 동일 부호를 붙여서 상세한 설명은 적당히 생략한다.
도 1은 실시형태에 의한 정전 척을 예시하는 단면도이다.
도 1에 나타낸 바와 같이 본 실시형태에 의한 정전 척(110)은 세라믹 유전체 기판(11)과, 베이스 플레이트(500)를 갖는다.
세라믹 유전체 기판(11)은 예를 들면, 다결정 세라믹 소결체에 의한 평판 형상의 기재이며, 반도체 웨이퍼 등의 처리 대상물(W)을 적재하는 제 1 주면(11a)과, 이 제 1 주면(11a)과는 반대측의 제 2 주면(11b)을 갖는다.
또한, 정전 척(110)은 전극층(12)을 갖는다. 전극층(12)은 제 1 주면(11a)과 제 2 주면(11b) 사이에 개재 설치되어 있다. 즉, 전극층(12)은 세라믹 유전체 기판(11) 중에 삽입되도록 형성된다. 전극층(12)은 세라믹 유전체 기판(11)에 일체 소결되어 있다. 정전 척용 기판(100)은 세라믹 유전체 기판(11)과, 세라믹 유전체 기판(11)에 설치된 전극층(12)을 포함하는 판 형상의 구조물이다.
정전 척(110)은 예를 들면 쿨롱형 정전 척이다. 세라믹 유전체 기판(11)의 체적 저항률은 예를 들면, 1×1014Ω·cm 이상이다. 정전 척(110)은 이 전극층(12)에 흡착 유지용 전압(80)을 인가함으로써 전극층(12)의 제 1 주면(11a)측에 전하를 발생시켜 정전력에 의해 처리 대상물(W)을 흡착 유지시킨다.
여기서, 본 실시형태의 설명에 있어서는 제 1 주면(11a)과 제 2 주면(11b)을 연결하는 방향을 Z방향(상하방향), Z방향과 직교하는 방향의 1개를 X방향, Z방향 및 X방향으로 직교하는 방향을 Y방향이라고 하기로 한다. 제 2 주면(11b)으로부터 제 1 주면(11a)으로 향하는 방향을 상방향으로 하고, 상방향의 반대를 향하는 방향을 하방향이라고 한다.
전극층(12)은 세라믹 유전체 기판(11)의 제 1 주면(11a) 및 제 2 주면(11b)을 따라 형성되어 있다. 전극층(12)은 처리 대상물(W)을 흡착 유지하기 위한 흡착 전극이다. 전극층(12)은 단극형이어도 쌍극형이어도 좋다. 또한, 3극형이나 그 외의 다극형이어도 좋다. 전극층(12)의 수나 배치는 적당히 선택된다. 도 1에 나타낸 전극층(12)은 쌍극형이며, 동일면 상에 2극의 전극층(12)이 형성되어 있다.
세라믹 유전체 기판(11)은 전극층(12)과 제 1 주면(11a) 사이의 제 1 유전층(111)과, 전극층(12)과 제 2 주면(11b) 사이의 제 2 유전층(112)을 갖는다. 세라믹 유전체 기판(11) 중 적어도 제 1 유전층(111)에 있어서의 가시광의 투과율은 예를 들면, 0%보다 크고 3.7% 이하이다. 여기서, 가시광의 투과율은 두께 1밀리미터 (mm)의 유전체에 파장 약 600나노미터(nm)의 광을 조사했을 경우의 투과율이다.
세라믹 유전체 기판(11)에 포함되는 결정의 재료는 예를 들면 Al2O3, Y2O3 및 YAG 중 어느 하나이다. 이 재료를 사용함으로써 세라믹 유전체 기판(11)에 있어서의 가시광 투과성, 절연 내성 및 플라즈마 내구성을 높일 수 있다.
세라믹 유전체 기판(11) 중 제 1 유전층(111)의 두께는 예를 들면, 100마이크로미터(㎛) 이상이다. 제 1 유전층(111)의 두께가 100㎛ 이상이면 정전 척(110)에 있어서의 충분한 절연 내성을 유지할 수 있다. 제 1 유전층(111)의 두께는 흡착력에 크게 영향을 미치고, 처리 대상물(W)의 온도를 소망의 온도로 하기 위해 적당히 설정할 수 있다. 실시형태에서는 제 1 유전층(111)의 두께는 예를 들면, 100㎛로부터 1000㎛, 보다 바람직하게는 100㎛로부터 500㎛로 설정할 수 있다.
세라믹 유전체 기판(11) 중 제 2 유전층(112)의 두께도 마찬가지로 적당히 설정할 수 있다. 세라믹 유전체 기판(11)에 전극층(12)을 형성한 정전 척용 기판(100)의 전체의 두께는 세라믹 유전체 기판(11)의 기계적 강도와 냉각성을 고려하여 예를 들면, 0.5mm로부터 7mm가 바람직하다.
베이스 플레이트(500)는 세라믹 유전체 기판(11)의 제 2 주면(11b)측에 설치되어 있고, 세라믹 유전체 기판(11)을 지지한다. 즉, 세라믹 유전체 기판(11)(정전 척용 기판(100))은 베이스 플레이트(500) 상에 부착되어 있다. 세라믹 유전체 기판(11)을 베이스 플레이트(500)에 부착하기 위해서는 실리콘 등의 내열성 수지, 인듐 접합, 및 경납땜 등이 사용된다. 접착 재료는 사용 온도대나 비용 등의 관점으로부터 적당히 선택된다.
베이스 플레이트(500)는 제 1 부분(50a)과 제 2 부분(50b)을 갖는다. 제 1 부분(50a)은 상측(제 2 주면(11b)측)에 형성되어 있고, 제 2 부분(50b)은 제 1 부분(50a)의 하방에 형성되어 있다.
*베이스 플레이트(500)는 예를 들면, 금속제이다. 베이스 플레이트(500)(제 1 부분(50a) 및 제 2 부분(50b))의 재료에는 예를 들면 알루미늄, 티탄, 니켈, 철 및 크롬 중 적어도 어느 하나를 사용할 수 있다. 베이스 플레이트(500)의 재료에 스테인리스를 사용해도 좋다. 베이스 플레이트(500)의 표면에 예를 들면, 니켈 등에 의한 도금을 해도 좋다. 또한, 「금속제」라는 범위는 베이스 플레이트(500)가 금속만으로 구성되어 있는 경우에 추가하여 베이스 플레이트(500)의 일부가 금속 이외로 구성되어 있는 경우도 포함한다. 제 1 부분(50a)과 제 2 부분(50b)은 전자빔 용접 또는 경납땜 등에 의해 접합되어 있다.
베이스 플레이트(500)는 연통로(55)(제 1 연통로)를 갖는다. 연통로(55)는 제 1 부분(50a)과 제 2 부분(50b) 사이에 형성된 공간이다. 연통로(55)는 일단측이 입력로(51)에 접속되고, 타단측이 출력로(52)에 접속된다.
연통로(55)에는 처리 대상물(W)의 온도를 조정하는 매체가 통과된다. 이것에 의해 베이스 플레이트(500)는 정전 척용 기판(100) 및 그 위에 적재된 처리 대상물(W)의 온도 조정을 행한다. 예를 들면, 정전 척용 기판(100)을 냉각하는 경우에는 입력로(51)로부터 냉각 매체를 유입하고, 연통로(55)를 통과시켜 출력로(52)로부터 유출시킨다. 이것에 의해, 냉각 매체에 의해 베이스 플레이트(500)의 열을 흡수하고, 그 위에 부착된 정전 척용 기판(100)을 냉각할 수 있다. 처리 대상물(W)의 온도를 조정하는 매체로서 예를 들면 물, 에틸렌글리콜, Fluorinert(3M사 제작) 또는 Galden(SOLVAY사 제작) 등이 사용된다.
한편, 정전 척용 기판(100)을 보온하는 경우에는 연통로(55) 내에 보온 매체를 넣는 것도 가능하다. 또는, 정전 척용 기판(100)이나 베이스 플레이트(500)에 발열체를 내장시키는 것도 가능하다. 이렇게 베이스 플레이트(500)를 통해 정전 척용 기판(100)의 온도가 조정되면 정전 척용 기판(100)에서 흡착 유지되는 처리 대상물(W)의 온도를 용이하게 조정할 수 있다.
또한, 세라믹 유전체 기판(11)의 제 1 주면(11a)측에는 필요에 따라 볼록부(13)가 형성되어 있고, 볼록부(13) 사이에 홈(14)이 형성되어 있다. 이 홈(14)은 연통되어 있어서 정전 척(110)에 탑재된 처리 대상물(W)의 이면과 홈(14) 사이에 공간이 형성된다.
홈(14)에는 베이스 플레이트(500) 및 세라믹 유전체 기판(11)을 관통하는 도입로(53)가 접속되어 있다. 처리 대상물(W)을 흡착 유지한 상태에서 도입로(53)로부터 헬륨(He) 등의 전달 가스를 도입하면 처리 대상물(W)과 홈(14) 사이에 형성된 공간에 전달 가스가 흐르고, 처리 대상물(W)을 전달 가스에 의해 직접 냉각할 수 있게 된다.
여기서, 볼록부(13)의 높이(홈(14)의 깊이), 볼록부(13) 및 홈(14)의 면적 비율, 형상 등을 적당히 선택함으로써 처리 대상물(W)의 온도나 처리 대상물(W)에 부착되는 파티클을 바람직한 상태로 컨트롤할 수 있다.
세라믹 유전체 기판(11)의 제 2 주면(11b)에는 접속부(20)가 형성되어 있다. 접속부(20)의 위치와 대응하는 베이스 플레이트(500)의 상부에는 콘택트 전극(61)이 설치되어 있다. 따라서, 정전 척(110)을 베이스 플레이트(500)의 상부(50a)에 부착하면 콘택트 전극(61)이 접속부(20)와 접촉하고, 이것에 의해 콘택트 전극(61)과 전극층(12)이 접속부(20)를 통해 전기적으로 도통하게 된다.
콘택트 전극(61)에는 예를 들면, 가동식 프로브가 사용되고 있다. 이것에 의해 콘택트 전극(61)과 접속부(20)를 확실히 접촉시키고, 콘택트 전극(61)이 접촉하는 것에 의한 접속부(20)에의 데미지를 최소한으로 억제하고 있다. 또한, 콘택트 전극(61)은 상기에 한정되지 않고 접속부(20)와 단지 접촉하는 것만의 구성이나, 접속부(20)과 감합 또는 나사 결합에 의해 접속되는 것 등 어떤 형태이어도 좋다.
도 2(a)~도 2(c)는 실시형태에 의한 정전 척의 베이스 플레이트를 예시하는 평면도이다.
예를 들면, 도 2(a)에 나타낸 바와 같이 베이스 플레이트(500)를 상방으로부터 보았을 때에 입력로(51)와 출력로(52)는 베이스 플레이트(500)의 외주 부근에 형성되고, X방향에 있어서 서로 이간되어 있다. 입력로(51)와 출력로(52)를 연결하는 연통로(55)는 복수의 리턴부(55e)를 갖는다. 이 리턴부(55e)는 연통로(55)가 X-Y 평면 내에 있어서 굴곡된 부분이며, 리턴부(55e)에 있어서 연통로(55)가 연장되는 방향은 어느 방향으로부터 그 역방향으로 변화된다. 복수의 리턴부(55e)에 의해 연통로(55)는 상방으로부터 보았을 때에 베이스 플레이트(500)의 거의 전체에 걸쳐 연장되도록 배치되어 있다.
연통로(55)의 평면 패턴은 도 2(b) 또는 도 2(c)에 나타낸 바와 같은 패턴이어도 좋다. 도 2(b)의 예에서는 입력로(51)가 베이스 플레이트(500)의 중앙부에 형성되고, 출력로(52)가 베이스 플레이트(500)의 외주 부근에 형성된다. 연통로(55)의 평면 패턴은 입력로(51)를 중심으로 한 소용돌이 형상이다. 도 2(c)의 예에서는 입력로(51) 및 출력로(52)는 베이스 플레이트(500)의 중앙부에 형성된다. 연통로(55)의 평면 패턴은 입력로(51) 및 출력로(52)를 중심으로 한 소용돌이 형상이다. 베이스 플레이트(500)의 외주 부근에 리턴부(55e)가 형성되어 있다. 또한, 입력로(51)의 위치와 출력로(52) 위치는 바꾸어도 좋다.
실시형태에 있어서 연통로(55)의 평면 패턴은 도시한 예에 한정되지 않는다. 연통로(55)의 평면 패턴은 정전 척용 기판(100)이나 처리 대상물(W)의 전체의 온도를 불균일 없이 조정할 수 있도록 적당히 조정된다.
도 3은 실시형태에 의한 정전 척의 베이스 플레이트의 일부를 예시하는 단면도이다.
도 3은 예를 들면, 일부의 연통로(55)의 연장방향으로 직교하는 평면에 있어서의 단면을 나타내고 있다. 즉, 도 3에 나타낸 연통로(55)에는 지면에 대해 수직방향으로 냉각 매체 등이 흐른다.
도 3에 나타낸 바와 같이 연통로(55)는 상면(55U)과, 측면(55S)과, 하면(55L)을 갖는다. 상면(55U) 및 하면(55L)은 각각 X-Y 평면을 따라 연장되는 면이며, Z방향에 있어서 서로 이간되어 있다. 측면(55S)은 X-Y 평면과 교차하는 면이며, 상면(55U)과 하면(55L)을 연결한다.
플라즈마 프로세스의 고출력화·고온화에 따라 정전 척에는 높은 냉각 성능(고 램프 레이트)와 온도 분포의 균일성을 양립하는 것이 요구된다. 본원 발명자는 연통로의 평면 패턴뿐만 아니라 연통로 내의 형상(내면의 요철이나 단면 형상)을 제어함으로써 처리 대상물의 온도 분포의 균일성이 향상되는 것을 찾아냈다. 이것에 의해 고 램프 레이트와 온도 분포의 균일성을 높은 레벨로 양립할 수 있다. 연통로 내의 형상에 따라 온도를 조정하는 매체의 흐름을 컨트롤하고, 고 램프 레이트와 온도 분포의 균일성을 만족시킬 수 있다.
구체적으로는 본원 발명자는 연통로(55)의 높이에 대한 상면(55U)에 있어서의 최대 높이(Sz)의 불균일의 비를 1% 이하로 함으로써 정전 척(110) 및 처리 대상물(W)의 면내(X-Y 평면 내)의 온도 분포의 균일성이 향상되는 것을 찾아냈다.
여기서, 연통로(55)의 높이란 연통로(55)의 Z방향을 따르는 길이(Lz)이다. Lz는 예를 들면, 8mm 이상 18mm 이하이다.
실시형태에 있어서, 각 면에 있어서의 최대 높이(Sz)(㎛)는 각 면(표면)을 관찰함으로써 측정된다. 관찰에는 디지털 마이크로스코프를 사용할 수 있고, 배율은 예를 들면, 100배 정도이다.
도 4(a) 및 도 4(b)는 최대 높이(Sz)의 측정 방법을 예시하는 모식도이다.
도 4(a)는 관찰 대상 표면의 관찰 범위(R)에 있어서의 요철을 예시하는 모식적 단면도이다. 임의의 배율로 측정한 화상 맵에 있어서 표면의 요철의 최고점(점 PH)의 높이와, 표면의 요철의 최저점(점 PL)의 높이의 차를 최대 높이(Sz)로 한다. 환언하면, 최대 높이(Sz)는 관찰 범위 내에 있어서 관찰 범위의 평균면(PA)으로부터 가장 돌출된 점 PH와 가장 움푹 패인 점 PL 사이의 상기 평균면에 대해 수직방향을 따르는 길이이다. 관찰 대상이 상면(55U)인 경우에는 관찰 범위 내에 있어서 상면(55U)의 최고점의 Z방향에 있어서의 위치와, 상면(55U)의 최저점의 Z방향에 있어서의 위치의 차가 최대 높이(Sz)(㎛)이다. 따라서, 표면이 거칠수록 최대 높이(Sz)(㎛)는 크다.
또한, 유로(연통로(55) 등) 내의 최대 높이(Sz)(표면 거칠기)의 불균일에 대해 언급한다.
최대 높이(Sz)는 예를 들면, 면내의 24점의 측정점에 대해 측정된다. 도 4(b)는 연통로(55)의 평면 패턴이 도 2(c)의 예일 경우의 측정점을 예시한다. 1~24의 숫자가 붙여진 개소가 측정점에 대응한다.
베이스 플레이트(500)의 중심으로부터 외주로 향하는 1개의 방향 상에 위치하는 연통로(55)로부터 3개의 측정점을 선정한다. 이 3개의 측정점은 베이스 플레이트의 반경을 3등분하는 위치를 기준으로 선정된다. 예를 들면, 베이스 플레이트의 반경이 150mm인 경우, 중심으로부터 50mm의 점, 100mm의 점, 및 150mm의 점을 측정점으로 한다. 중심으로부터의 상기 거리만큼 떨어진 위치에 연통로(55)가 없는 경우는 상기 위치에 가장 가까운 연통로(55)의 일부로부터 측정점을 선정한다. 그리고, 베이스 플레이트(500)의 중심으로부터 외주로 향하는 8개의 방향의 각각에 대해 상술한 바와 같이 3개씩 측정점을 선정하고, 측정점을 합계 24점으로 한다. 또한, 8개의 방향은 원주(베이스 플레이트의 외주)를 대략 8등분하도록 정해진다. 즉, 8개의 방향 중 이웃하는 2개의 방향끼리가 이루는 각도는 45°정도이다. 또한, 1개의 측정점(관찰 범위)의 크기는 예를 들면 10(mm)×10(mm) 정도로 할 수 있다.
상기 24점의 측정점의 각각에 있어서 최대 높이(Sz)를 측정한다. 측정된 24점의 최대 높이(Sz) 중 최대값(Sz-max)과 최소값(Sz-min)의 차를 표면 거칠기(최대 높이)의 불균일로 한다.
도 5는 정전 척의 구조와, 처리 대상물의 면내의 온도 분포의 균일성의 관계를 예시하는 그래프도이다.
도 5에서는 처리 대상물(W)은 예를 들면, 반도체 웨이퍼이다. 도 5의 가로축은 연통로(55)의 높이에 대한 상면(55U)에 있어서의 최대 높이(Sz)의 불균일의 비이다. 즉, 도 5의 가로축은 ((Sz-max)-(Sz-min))/Lz(%)를 나타낸다.
도 5의 가로축의 값을 산출할 때에는 디지털 마이크로스코프(KEYENCE CORPORATION 제작, VHX-2000)를 사용하고, 배율을 100배로 한다. 또한, 측정점으로서는 유로(연통로(55)) 내의 상면(55U)의 표면으로부터 상기 24점을 선택한다.
도 5의 가로축의 값은 상기 24점에 있어서의 Sz의 최대값(Sz-max)과 Sz의 최소값(Sz-min)의 차를 연통로(55)의 높이로 나눈 값이다. 유로 내의 24점의 표면 거칠기에 불균일이 큰 베이스 플레이트일수록 가로축의 값은 커진다. 또한, 비를 계산할 때에는 Lz, Sz-max, Sz-min의 단위를 예를 들면, mm로 일치시키는 것으로 한다.
도 5의 세로축은 처리 대상물 면내의 온도 불균일/ΔT(%)을 나타낸다.
「ΔT(℃)」는 처리 대상물(W)의 온도의 변화폭이다. ΔT는 예를 들면, 연통로(55)를 통과하는 매체의 온도를 제어하는 칠러의 온도와 처리 대상물(W)의 온도의 차에 대응한다. ΔT는 예를 들면, 히터나 RF 전압 등에 의해 변화시킨 처리 대상물(W)의 온도의 폭이다. 즉, 예를 들면 칠러의 온도 조정 매체 등의 설정 온도가 T1(℃)이며, 처리 대상물(W)의 온도(예를 들면, 평균 온도)가 T2(℃)인 경우, 바꿔 말하면, 정전 척에 의해 처리 대상물(W)의 온도(평균 온도)를 T2로부터 T1으로 변화시키는 경우, ΔT=|T2-T1|이다.
「처리 대상물 면내의 온도 불균일(℃)」는 처리 대상물(W)의 온도를 ΔT만큼 변화시켰을 때의 처리 대상물(W)의 면내(X-Y 평면 내)에 있어서의 최고온의 개소와 최저온의 개소의 온도차이다.
도 5에 나타낸 바와 같이 가로축의 값이 커지면 세로축의 값이 커진다. 즉, 상면(55U)(유로 내의 상면(55U)으로부터 선택된 24점)에 있어서의 표면 거칠기에 불균일이 크면 처리 대상물(W)의 면내의 온도 균일성이 저하한다. 또한, 가로축의 값의 1% 부근을 경계로 해서 그래프의 경사에 변화가 보여진다. 가로축의 값이 1%를 초과하면 그래프의 경사가 급준해지고, 처리 대상물(W)의 면내의 온도 균일성이 저하하기 쉬운 것을 알 수 있다.
연통로(55)의 상면(55U)(유로 내의 상면(55U)으로부터 선택된 24점)에 있어서의 표면 거칠기(최대 높이(Sz))의 불균일이 큰 경우에는 연통로(55) 내의 냉각 매체 등과 상면(55U) 사이의 열 전달에도 불균일이 생긴다고 생각된다. 그 결과, 연통로(55)의 상방에 적재된 처리 대상물(W)의 온도에도 불균일이 생긴다.
그래서, 실시형태에 있어서는 연통로(55)의 높이에 대한 상면(55U)에 있어서의 최대 높이(Sz)의 불균일의 비를 1% 이하, 바람직하게는 0.5% 이하로 한다. 이것에 의해 처리 대상물(W)의 면내의 온도 균일성을 향상시킬 수 있고, 처리 대상물 면내의 온도 불균일/ΔT를 10% 정도 이하로 할 수 있다.
상술한 바와 같이, 연통로(55)는 제 1 부분(50a)과 제 2 부분(50b)의 접합에 의해 형성된다. 도 3을 다시 참조하면 제 1 부분(50a)과 제 2 부분(50b)의 접합부(50d)는 연통로(55)의 Z방향에 있어서의 중앙(C1)보다 하방에 위치한다. 이 예에서는 상면(55U) 및 측면(55S)은 제 1 부분(50a)에 의해 형성되고, 하면(55L)은 제 2 부분(50b)에 의해 형성되어 있다. 즉, 접합부(50d)는 측면(55S)과 하면(55L)의 경계 부근에 위치하고 있다. 접합부(50d)의 Z방향에 있어서의 위치와 하면(55L)의 Z방향에 있어서의 위치는 거의 동일하다.
제 1 부분(50a)과 제 2 부분(50b)을 전자빔 용접이나, 경납땜에 의해 접합했을 때에 접합부 부근에 있어서 연통로(55)의 표면이 거칠어지는 경우가 있다. 이것에 대해 실시형태에 있어서는 접합부(50d)가 연통로(55)의 하방에 위치하기 때문에 연통로(55)의 상면(55U)(유로 내의 상면(55U)으로부터 선택된 24점)에 있어서의 표면 거칠기의 불균일이 접합에 의해 커지는 것이 억제된다. 이것에 의해 처리 대상물(W)의 면내의 온도 균일성을 확보할 수 있다.
또한, 연통로(55) 내의 각 면의 거칠기는 서로 달라도 좋다. 또한, 연통로(55) 내의 각 면에 있어서의 표면 거칠기의 불균일은 서로 달라도 좋다. 즉, 상면(55U)(유로 내의 상면(55U)으로부터 선택된 24점)에 있어서의 표면 거칠기의 불균일, 측면(55S)(유로 내의 측면(55S)으로부터 선택된 24점)에 있어서의 표면 거칠기의 불균일, 및 하면(55L)(유로 내의 하면(55L)으로부터 선택된 24점)에 있어서의 표면 거칠기의 불균일은 서로 달라도 좋다.
연통로(55)에 냉각 매체 등이 흘렀을 때에 표면 거칠기나 표면 거칠기의 불균일이 큰 면의 부근에서는 냉각 매체 등이 면의 요철에 의해 교반된다. 이것에 의해 표면 거칠기나 표면 거칠기의 불균일이 큰 면은 예를 들면, 난류 촉진부로서 기능한다. 난류가 발생하면 연통로를 흐르는 냉각 매체 등과 베이스 플레이트(500) 사이의 열 교환이 촉진되고, 냉각 효과 등의 온도 조정 효과가 높아진다. 또한, 표면 거칠기나 표면 거칠기의 불균일이 큰 것에 의해 표면적이 증대한다. 이것에 의해 램프 레이트(Ramp rate)를 높게 할 수 있다.
실시형태에 의한 정전 척(110)에 있어서는 상면(55U)(유로 내의 상면(55U)으로부터 선택된 24점)에 있어서의 표면 거칠기의 불균일은 측면(55S)(유로 내의 측면(55S)으로부터 선택된 24점)에 있어서의 표면 거칠기의 불균일보다 작다. 또한, 상면(55U)에 있어서의 요철 높이의 불균일은 하면(55L)(유로 내의 하면(55L)으로부터 선택된 24점)에 있어서의 표면 거칠기의 불균일보다 작다. 상면(55U)에 있어서의 표면 거칠기의 불균일을 작게 함으로써 도 5에 관해서 설명한 바와 같이 면내의 온도 균일성을 향상시킨다. 그리고, 하면(55L) 및 측면(55S)을 거칠게 함으로써 난류가 촉진된다. 이것에 의해 연통로(55)를 흐르는 매체에 의한 온도 조정 효과를 높게 하고, 램프 레이트를 높게 할 수 있다.
도 6은 램프 레이트에 관해 설명하는 그래프도이다.
램프 레이트(단위시간당 소정의 온도까지의 온도 추종성)는 램프 업(승온)과, 램프 다운(강온(降溫))의 평균이며, 처리 대상물(W)의 온도의 열원에의 온도 추종성을 나타낸다. 즉, 램프 레이트는 설정 온도를 변경했을 때에 처리 대상물(W)이 상기 설정 온도에 도달하는 스피드에 대응한다. 램프 레이트가 높을수록 추종성이 좋고, 램프 레이트는 택트 타임에 관계된다.
램프 업 및 램프 다운은 과도 현상의 응답의 지표이므로 시정수의 개념을 이용한다. 시정수는 시스템의 온도가 목표값의 (1-e-1)배에 도달할 때까지의 시간을 나타낸다(e는 자연로그의 밑). 이것은 처리 대상물의 온도가 목표값의 약 63.2%에 도달할 때까지의 시간을 사용하는 것을 의미한다.
예를 들면, 칠러의 온도를 30℃로부터 90℃로 하는 60℃의 상승(램프 업: Ramp up)에 대해 생각한다. 시정수의 63.2%를 고려하면 여기서 말하는 램프 업은 60℃의 63.2%는 38℃이므로 30℃로부터 68℃까지 승온할 때의 1초당 승온 온도가 된다. 한편, 90℃로부터 30℃까지의 하강(램프 다운: Ramp down)에 대해 생각하면 시정수을 고려하면 램프 다운은 90℃로부터 52℃까지 강온할 때의 1초당의 강온 온도가 된다.
도 7은 정전 척의 구조와 램프 레이트의 관계를 예시하는 그래프도이다.
도 7의 세로축은 램프 레이트(℃/초(s))를 나타낸다.
도 7의 가로축은 (상면에 있어서의 최대 높이(Sz)의 불균일)/(하면에 있어서의 최대 높이(Sz)의 불균일)(%)을 나타낸다. 즉, 가로축은 하면(55L)에 있어서의 최대 높이(Sz)의 불균일에 대한 상면(55U)에 있어서의 최대 높이(Sz)의 불균일의 비에 대응한다. 또한, 도 7에 나타내는 데이터에 있어서는 상면에 있어서의 최대 높이(Sz)의 불균일을 1㎛로 고정하고 있다.
도 7에 나타내는 바와 같이 가로축의 값이 100%일 때, 램프 레이트는 0.85(℃/s)이며, 열 전달계수(h)(연통로 내의 매체와 베이스 플레이트 사이의 평균열 전달계수)는 2546(W/㎡K)이다. 가로축의 값이 5%일 때, 램프 레이트는 0.88℃/s이며, 열 전달계수(h)는 2800(W/㎡K)이다. 또한, 가로축의 값이 0.05%일 때, 램프 레이트는 0.91(℃/s)이며, 열 전달계수(h)는 3300(W/㎡K)이다.
이렇게 가로축의 값이 100% 미만인 범위에 있어서는 가로축의 값이 작아짐에 따라 열 전달계수(h)가 증대하고, 램프 레이트가 높아진다. 즉, 하면에 있어서의 표면 거칠기의 불균일에 비해 상면에 있어서의 표면 거칠기의 불균일이 작은 경우, 하면에 있어서의 표면 거칠기의 불균일을 크게 함으로써 램프 레이트를 높게 할 수 있다. 또한, 가로축의 값이 100% 이상인 범위에서는 가로축의 값이 커져도 열 전달계수(h)의 변화는 작다. 실시형태에 있어서는 (상면에 있어서의 최대 높이(Sz)의 불균일)/(하면에 있어서의 최대 높이(Sz)의 불균일)은 100% 미만이 바람직하고, 보다 바람직하게는 10% 이하, 더욱 바람직하게는 5% 이하이다.
또한, 연통로(55)의 상부의 상판 두께가 두꺼우면 베이스 플레이트의 열 용량이 커지기 때문에 램프 레이트가 저하한다. 또한, 상판 두께란 베이스 플레이트(500)의 상면(50U)과, 연통로(55)의 상면(55U) 사이의 거리(도 3에 나타내는 Dz)이다.
도 8은 정전 척의 구조와 램프 레이트의 관계를 예시하는 그래프도이다.
램프 레이트는 열원으로부터의 입열량에 의한 규격화를 행한다. 입열량 Y킬로와트(kW)에서 램프 레이트(℃/초(s))를 나눈 값을 세로축으로 한다. 또한, 도 8의 가로축은 연통로(55)의 높이에 대한 상판 두께의 비를 나타낸다. 즉, 가로축의 값은 Dz(mm)/Lz(mm)이다.
고 램프 레이트의 정전 척(High Ramp rate ESC)에 요구되는 스펙은 예를 들면, 도 8의 세로축의 값(Ramp rate/Wattage)이 0.05 이상인 것이다. 따라서, 연통로(55)의 높이에 대한 상판 두께의 비를 10 이하로 하는 것이 바람직하다. 또한, 연통로(55)의 높이에 대한 상판 두께의 비를 0.1 이하로 하는 것은 온도 균일성의 관점으로부터 곤란하다. 실시형태에 있어서는 연통로(55)의 높이에 대한 상판 두께의 비를 0.1 이상 10 이하로 한다. 이것에 의해 높은 램프 레이트와, 처리 대상물(W)의 면내의 온도 균일성을 양립할 수 있다.
또한, 도 3에 나타낸 바와 같이 연통로(55)의 높이(길이(Lz))는 연통로(55)의 가로폭(냉각 매체가 흐르는 방향 및 Z방향에 대해 수직인 방향을 따르는 길이(Lx))보다 길다. Lz/Lx는 1보다 크고 6 미만이다. Lx는 예를 들면, 3mm 이상 12mm 이하이다.
도 9는 정전 척의 구조와 특성의 관계를 예시하는 그래프도이다.
도 9의 가로축은 연통로(55)의 가로폭에 대한 연통로(55)의 높이의 비(Lz/Lx), 즉 연통로(55)의 애스펙트비를 나타낸다. 도 8에서는 연통로(55)의 단면적(냉각 매체가 흐르는 방향에 대해 수직인 평면에 있어서의 단면적)을 일정하게 해서 애스펙트비를 변화시키고 있다.
도 9의 좌측 세로축은 냉각 매체가 연통로(55)를 통과할 때의 단위길이당 압력 손실(킬로파스칼/미터: kPa/m)을 나타낸다. 도 8에 나타내는 특성 CT1은 단위길이당 압력 손실과 애스펙트비의 관계를 나타낸다.
또한, 도 9의 우측 세로축은 도 5의 세로축과 마찬가지로 처리 대상물 면내의 온도 불균일/ΔT(%)를 나타낸다. 도 9에 나타낸 특성 CT2는 처리 대상물 면내의 온도 불균일/ΔT와 애스펙트비의 관계를 나타낸다.
특성 CT2에 나타내는 바와 같이 애스펙트비(Lz/Lx)가 커지면 처리 대상물(W)의 면내의 온도 균일성이 향상된다. 그래서, 실시형태에 있어서는 예를 들면, 애스펙트비를 1보다 크게 한다. 이것에 의해 처리 대상물(W)의 면내의 온도 균일성을 향상시킬 수 있고, 처리 대상물 면내의 온도 불균일/ΔT를 10% 정도 이하로 할 수 있다.
한편, 특성 CT1에 나타내는 바와 같이 애스펙트비(Lz/Lx)가 1보다 커지면 단위길이당 압력 손실이 커진다. 그래서, 실시형태에 있어서는 애스펙트비를 6 미만으로 한다. 이것에 의해 압력 손실이 지나치게 커지는 것을 억제하면서 처리 대상물(W)의 면내의 온도 균일성을 향상시킬 수 있다.
연통로(55)의 가로폭(Lx)을 좁게 함으로써 X-Y 평면 내에 있어서의 연통로(55)의 배치 패턴의 자유도가 향상된다. 예를 들면, 연통로(55)를 조밀하게 배치할 수 있다. 또한, 연통로(55)의 높이(Lz)를 길게 함으로써 연통로(55)에 있어서의 냉각 매체 등의 압력 손실을 억제할 수 있다. 이상에 의해 처리 대상물(W)의 면내의 온도 균일성을 더욱 향상시킬 수 있다.
또한, 베이스 플레이트(500)의 두께(Z방향을 따르는 길이)를 Lbp(mm)라고 하면 연통로의 두께/베이스 플레이트의 두께(=Lz/Lbp)는 0.1 이상 0.9 이하가 바람직하고, 0.2 이상 0.8 이하가 더욱 바람직하고, 0.3 이상 0.7 이하가 보다 바람직하다.
도 10은 실시형태에 의한 다른 정전 척의 베이스 플레이트의 일부를 예시하는 단면도이다.
도 10에 나타낸 베이스 플레이트(501)는 도 1~7에 관해 설명한 연통로(55) 대신에 연통로(55a)를 갖는다. 연통로(55a)는 단면의 형상에 있어서 연통로(55)와 다르다. 이것 이외에 대해서는 도 10에 나타낸 베이스 플레이트(501)는 도 1~도 8에 관해 설명한 베이스 플레이트(500)와 마찬가지이다. 도 10은 도 3과 마찬가지로 연통로(55a)의 연장방향으로 직교하는 평면에 있어서의 단면을 나타낸다.
도 10에 나타낸 바와 같이 연통로(55)의 측면(55S)은 제 1 영역(R1)과, 제 2 영역(R2)을 갖는다. 제 1 영역(R1)은 세라믹 유전체 기판(11)의 제 2 주면(11b)측에 위치한다. 제 2 영역(R2)은 제 1 영역(R1)보다 하방에 위치한다. 이 예에서는 제 1 영역(R1)은 Z방향에 대해 거의 평행하게 연장되는 영역이며, 제 2 영역(R2)은 Z방향에 대해 경사진 영역이다. 예를 들면, 제 2 영역(R2)은 c면(챔퍼)에 대응한다. 제 2 영역(R2)의 Z축 방향을 따르는 길이(Lc)는 예를 들면, 0.4mm 이상 3.0mm 이하이다. Lc를 길게 하면 연통로의 단면적이 작아지고, 유속이 높아진다. 적절히 Lc를 길게 함으로써 냉각 능력이 향상되고, 연통로의 하방에 있어서의 변형이 저감된다.
연통로(55)의 내부는 제 1 공간부(S1)와 제 2 공간부(S2)를 갖는다. 제 1 공간부(S1)는 세라믹 유전체 기판(11)의 제 2 주면(11b)측에 위치하고, 제 1 영역(R1) 및 상면(55U)과 접한다. 제 2 공간부(S2)는 제 1 공간부(S1)의 하방에 위치하고, 제 2 영역(R2) 및 하면(55L)과 접한다. 제 2 영역(R2)의 경사에 의해 제 2 공간부(S2)의 가로폭(WS2)은 하방을 향해 양측으로부터 좁아지고 있다. 즉, 하방을 향함에 따라 연통로(55)의 양측면이 서로 가까워진다. 이것에 의해 제 1 부분(50a)과 제 2 부분(50b)의 접합 면적을 넓게 할 수 있다.
제 1 영역(R1)(유로 내의 제 1 영역(R1)으로부터 선택된 24점)에 있어서의 표면 거칠기(최대 높이(Sz))의 불균일은 제 2 영역(R2)(유로 내의 제 2 영역(R2)으로부터 선택된 24점)에 있어서의 표면 거칠기(최대 높이(Sz))의 불균일보다 작다. 또한, 제 1 영역(R1)에 있어서의 표면 거칠기의 불균일은 하면(55L)에 있어서의 표면 거칠기의 불균일보다 작다. 상방에 위치하는 제 1 영역(R1)에 있어서의 표면 거칠기의 불균일이 작은 것에 의해 연통로(55)의 상부에서의 열 전달의 불균일을 억제할 수 있다. 이것에 의해 처리 대상물(W)의 면내의 온도 균일성을 향상시킬 수 있다.
또한, 제 2 영역(R2)이 거친 것에 의해 연통로(55)의 하부에서는 난류가 촉진된다. 이것에 의해 연통로(55)를 흐르는 매체에 의한 온도 조정 효과를 높게 하고, 램프 레이트를 높게 할 수 있다.
각 면에 있어서의 최대 높이(Sz)(㎛)를 조정하는 방법으로서는 제 1 부분(50a) 및 제 2 부분(50b)을 형성할 때의 가공 조건의 조정을 들 수 있다. 예를 들면, 연통로(55)가 되는 홈을 형성할 때의 연삭의 조건 등을 변경한다.
또한, 각 면을 형성하는 재료를 변경함으로써 최대 높이(Sz)(㎛)를 조정해도 좋다. 상면(55U)의 재료와 하면(55L)의 재료가 다른 것에 의해 상면(55U)의 거칠기와 하면(55L)의 거칠기를 다르게 할 수 있다.
예를 들면, 알루미늄제의 제 1 부분(50a)과 알루미늄제의 제 2 부분(50b)을 접합할 때에 경납땜을 사용하는 경우, 하면(55L)의 적어도 일부를 경납땜의 경납재에 의해 형성한다. 경납재는 예를 들면, 알루미늄과 알루미늄 이외의 원소(실리콘, 철 및 구리 등)을 포함하는 알루미늄 합금이다. 한편, 상면(55U)의 재료는 예를 들면, 베이스 플레이트(500)의 내부(베이스 플레이트(500) 중 연통로(55)나 연통로(55)의 표면을 포함하지 않는 부분)의 재료와 같다. 예를 들면, 상면(55U)의 재료는 제 1 부분(50a)의 재료와 같은 알루미늄이며, 경납재를 포함하지 않는다. 따라서, 상면(55U)의 재료에 있어서의 알루미늄의 농도(단위체적당 물질량)은 하면(55L)의 재료에 있어서의 알루미늄의 농도보다 높다. 상면(55U)의 재료를 베이스 플레이트(500)의 내부의 재료와 같은 것으로 함으로써 상면(55U)의 표면 거칠기의 불균일을 억제할 수 있고, 하면(55L)의 재료에 경납재를 사용함으로써 하면(55L)을 거칠게 할 수 있다.
또한, 측면(55S)에 있어서도 제 2 영역(R2)의 적어도 일부를 경납재에 의해 형성한다. 즉, 제 1 영역(R1)의 재료에 있어서의 알루미늄의 농도는 제 2 영역(R2)의 재료에 있어서의 알루미늄의 농도보다 높다.
도 11은 실시형태에 의한 다른 정전 척의 베이스 플레이트의 일부를 예시하는 단면도이다.
도 11에 나타낸 베이스 플레이트(502)는 도 10에 관해서 설명한 연통로(55a) 대신에 연통로(55b)를 갖는다. 연통로(55b)는 단면의 형상에 있어서 연통로(55a)와 다르다. 이것 이외에 대해서는 도 11에 나타낸 베이스 플레이트(502)는 도 10에 관해서 설명한 베이스 플레이트(501)와 마찬가지이다. 도 11은 도 10과 마찬가지로 연통로(55b)의 연장방향으로 직교하는 평면에 있어서의 단면을 나타낸다.
연통로(55)는 상면(55U)과 측면(55S)을 연결하는 곡면 형상의 접속부(55C)를 갖는다. 냉각 매체의 유로의 단은 난류(벽난류)의 영향을 크게 받는 부분이다. 예를 들면, 연통로(55)의 상면(55U)과 측면(55S)의 접속부(55C)가 직각으로 구부러진 형상이면 이 부분에 있어서 난류의 영향이 커진다. 연통로(55) 중에서 난류의 영향이 큰 부분과 작은 부분이 존재하면 온도 균일성이 저하하는 경우가 있다. 이것에 대해 상면(55U)과 측면(55S)의 접속부(55C)를 곡면 형상으로 함으로써 접속부(55C)에 있어서의 난류의 영향과, 접속부(55C)의 주변에 있어서의 난류의 영향의 차를 억제할 수 있다. 이것에 의해 처리 대상물(W)의 면내의 온도 균일성을 향상시킬 수 있다.
도 12(a) 및 도 12(b)는 실시형태에 의한 다른 정전 척의 베이스 플레이트의 일부를 예시하는 단면도이다.
도 12(a)에 나타낸 베이스 플레이트(503)는 제 3 부분(50c) 및 연통로(56)(제 2 연통로)를 갖는다. 이것 이외에 대해서는 도 12(a)에 나타낸 베이스 플레이트(503)는 도 10에 관해서 설명한 베이스 플레이트(501)와 같다. 도 12는 도 10에 관한 설명과 같은 평면에 있어서의 단면을 나타낸다.
제 3 부분(50c)은 제 1 부분(50a)의 상방에 형성된다. 즉, 제 3 부분(50c)은 제 1 부분(50a)과, 세라믹 유전체 기판(11)의 제 2 주면(11b) 사이에 형성된다.
제 3 부분(50c)의 재료에는 예를 들면, 알루미늄을 사용할 수 있다. 또한, 제 1 부분(50a)과 제 3 부분(50c)은 전자빔 용접 또는 경납땜 등에 의해 접합되어 있다.
연통로(56)는 제 1 부분(50a)과 제 3 부분(50c) 사이에 형성된 공간이다. 연통로(56)에는 연통로(55)를 흐르는 매체와는 다른 매체(가스)를 통과시킬 수 있다. 이것에 의해 세라믹 유전체 기판(11) 및 그 위에 적재된 처리 대상물(W)의 온도 조정을 행한다. 예를 들면, 연통로(56)에는 냉각 매체로서 헬륨 등이 흐른다.
연통로(55)에 추가하여 연통로(56)를 형성함으로써 온도를 조정하는 매체가 흐르는 영역의 배치 패턴의 자유도가 향상된다. 예를 들면, 베이스 플레이트의 소정의 개소에 소정의 압력으로 온도를 조정하는 매체를 공급할 수 있다.
도 12(b)는 도 12(a)의 연통로(56)의 근방을 확대해서 나타내고 있다.
도 12(b)에 나타낸 바와 같이 연통로(56)는 상면(56U)과, 측면(56S)과, 하면(56L)을 갖는다. 상면(56U) 및 하면(56L)은 각각 X-Y 평면을 따라 연장되는 면이며, Z방향에 있어서 서로 이간되어 있다. 측면(56S)은 X-Y 평면과 교차하는 면이며, 상면(56U)과 하면(56L)을 연결한다.
또한, 제 1 부분(50a)과 제 3 부분(50c)의 접합부(50e)는 연통로(56)의 Z방향에 있어서의 중앙(C2)보다 하방에 위치한다. 이 예에서는 상면(56U) 및 측면(56S)은 제 3 부분(50c)에 의해 형성되고, 하면(56L)은 제 1 부분(50a)에 의해 형성되어 있다. 즉, 접합부(50e)는 측면(56S)와 하면(56L)의 경계 부근에 위치하고 있다. 접합부(50e)의 Z방향에 있어서의 위치와, 하면(56L)의 Z방향에 있어서의 위치는 거의 같다.
즉, 이 예에서는 제 1 연통로(55a)는 제 1 부분(50a)의 하면에 형성된 오목부(개구부)에 의해 형성되고, 또한, 제 2 연통로(56)는 제 3 부분(50c)의 하면에 형성된 오목부(개구부)에 의해 형성되어 있다.
제 1 부분(50a)과 제 3 부분(50c)을 전자빔 용접이나 경납땜에 의해 접합했을 때에 접합부 부근에 있어서 연통로(56)의 표면이 거칠게 되는 경우가 있다. 이것에 대해 접합부(50e)가 연통로(56)의 하방에 위치함으로써 도 3에 관해서 설명한 연통로(55)의 경우와 마찬가지로 해서 연통로(56)의 상면(56U)에 있어서의 표면 거칠기의 불균일이 접합에 의해 커지는 것이 억제된다.
연통로(56)의 측면(55S)은 제 3 영역(R3)과 제 4 영역(R4)을 갖는다. 제 3 영역(R3)은 Z방향에 대해 거의 평행하게 연장되고, 제 4 영역(R4)은 Z방향에 대해 경사져 있다. 또한, 연통로(56)의 내부는 제 3 공간부(S3)와 제 4 공간부(S4)를 갖는다. 제 3 공간부(S3)는 제 3 영역(R3)과 상면(56U)에 접한다. 제 4 공간부(S4)는 제 3 공간부(S3)의 하방에 위치하고, 제 4 영역(R4)과 하면(56L)에 접한다. 제 4 공간부(S4)의 가로폭(WS4)은 하방을 향해 좁아지고 있다. 즉, 하방을 향함에 따라 연통로(56)의 양측면이 서로 가까워진다. 이것에 의해 제 1 부분(50a)과 제 3 부분(50c)의 접합 면적을 넓게 할 수 있다.
또한, 예를 들면 상면(56U)(유로 내의 상면(56U)으로부터 선택된 24점)에 있어서의 표면 거칠기(최대 높이(Sz))의 불균일은 하면(56L)(유로 내의 하면(56L)으로부터 선택된 24점)에 있어서의 표면 거칠기(최대 높이(Sz))의 불균일보다 작고, 제 4 영역(R4)(유로 내의 제 4 영역(R4)으로부터 선택된 24점)에 있어서의 표면 거칠기(최대 높이(Sz))의 불균일보다 작다. 또한, 제 3 영역(R3)(유로 내의 제 3 영역(R3)으로부터 선택된 24점)에 있어서의 표면 거칠기(최대 높이(Sz))의 불균일은 제 4 영역(R4)에 있어서의 표면 거칠기의 불균일보다 작다. 이것에 의해 연통로(55)에 관한 설명과 마찬가지로 처리 대상물(W)의 면내의 온도 균일성 및 램프 레이트를 향상시킬 수 있다. 또한, 연통로(55)에 관한 설명과 마찬가지로 연삭이나 접합의 조건에 의해 각 면의 최대 높이(Sz)(㎛)를 조정할 수 있다.
도 13은 실시형태에 의한 다른 정전 척의 베이스 플레이트의 일부를 예시하는 단면도이다.
도 13에 나타낸 베이스 플레이트(504)는 연통로(56) 대신에 연통로(57)(제 2 연통로)를 갖는다. 이것 이외에 대해서는 베이스 플레이트(504)는 도 12에 관해서 설명한 베이스 플레이트(503)와 같다.
연통로(57)는 연통로(56)와 마찬가지로 경납땜 등에 의해 서로 접합된 제 1 부분(50a)과 제 3 부분(50c) 사이의 공간이다. 연통로(57)에는 처리 대상물(W)의 온도를 조정하기 위한 매체(가스)가 통과한다.
연통로(57)는 상면(57U)과, 측면(57S)과, 하면(57L)을 갖는다. 이 예에서는 상면(57U)은 제 3 부분(50c)에 의해 형성되고, 측면(57S) 및 하면(57L)은 제 1 부분(50a)에 의해 형성되어 있다. 즉, 제 1 부분(50a)과 제 3 부분(50c)의 접합부(50e)는 측면(57S)과 하면(57L)의 경계 부근에 위치하고 있다. 접합부(50e)의 Z방향에 있어서의 위치와, 하면(56L)의 Z방향에 있어서의 위치는 거의 같다. 이렇게 제 1 부분(50a)과 제 3 부분(50c)의 접합부(50e)는 제 2 연통로(연통로(57))의 Z방향에 있어서의 중앙보다 상방에 위치해도 좋다.
도 14는 실시형태에 의한 다른 정전 척을 예시하는 사시도이다.
도 14에서는 설명의 편의상 정전 척의 일부에 있어서 단면도를 나타내고 있다. 도 14에 나타낸 정전 척(110a)은 히터 플레이트(200)를 갖는다. 이것 이외에 대해서 y는 정전 척(110a)은 상술한 정전 척과 같다.
히터 플레이트(200)는 베이스 플레이트(500)와 정전 척용 기판(100) 사이에 설치되어 있다. 예를 들면, 베이스 플레이트(500)와 히터 플레이트(200) 사이에는 접착제가 형성되어 있다. 또한, 히터 플레이트(200)와 정전 척용 기판(100) 사이에는 접착제가 형성되어 있다. 접착제의 재료로서는 예를 들면, 비교적 높은 열 전도성을 갖는 실리콘 등의 내열성 수지를 들 수 있다. 히터 플레이트(200)는 히터용 전류가 흐르는 것에 의해 발열하고, 히터 플레이트(200)가 발열하지 않는 경우와 비교해서 처리 대상물(W)의 온도를 높일 수 있다. 또한, 베이스 플레이트(500)는 상술한 베이스 플레이트(501~504) 중 어느 하나이어도 좋다. 또한, 베이스 플레이트(500)에 도시하지 않은 히터를 내장시키는 것도 가능하다.
예를 들면, 히터 플레이트(200)의 발열을 베이스 플레이트(500) 내의 연통로(55)를 흐르는 냉매에 의해 냉각함으로써 처리 대상물(W)의 온도를 제어할 수 있다. 즉, 히터 플레이트(200)와 베이스 플레이트(500) 사이의 열의 교환에 의해 세라믹 유전체 기판(11)과 처리 대상물(W)의 온도를 제어한다. 베이스 플레이트(500)는 그 위에 설치된 히터 플레이트(200)를 냉각시키기 때문에 처리 대상물(W)의 온도는 연통로(55)의 상면에 있어서의 열 전달의 균일성에 의존한다.
이렇게 히터 플레이트(200)가 설치된 경우에 있어서도 상술한 베이스 플레이트(500~504)에 관한 설명과 마찬가지로 베이스 플레이트의 연통로(연통로(55, 55a, 55b, 56, 57))의 형상을 제어함으로써 처리 대상물(W)의 온도 분포의 균일성을 향상시킬 수 있다. 또한, 램프 레이트를 높게 할 수 있다.
이상, 본 발명의 실시형태에 대해 설명했다. 그러나, 본 발명은 이들의 기술에 한정되는 것은 아니다. 상술의 실시형태에 관해서 당업자가 적당히 설계 변경을 가한 것도 본 발명의 특징을 구비하고 있는 한, 본 발명의 범위에 포함된다. 예를 들면, 세라믹 유전체 기판이나 베이스 플레이트가 구비하는 각 요소의 형상, 치수, 재질, 배치, 설치 형태 등은 예시한 것에 한정되는 것은 아니고 적당히 변경할 수 있다.
또한, 상술한 각 실시형태가 구비하는 각 요소는 기술적으로 가능한 한 조합할 수 있고, 이들을 조합한 것도 본 발명의 특징을 포함하는 한 본 발명의 범위에 포함된다.
11 세라믹 유전체 기판 11a 제 1 주면
11b 제 2 주면 12 전극층
13 볼록부 14 홈
20 접속부 50U 상면
50a 제 1 부분 50b 제 2 부분
50c 제 3 부분 50d 접합부
50e 접합부 51 입력로
52 출력로 53 도입로
55 연통로 55C 접속부
55L 하면 55S 측면
55U 상면 55a, 55b 연통로
55e 리턴부 56 연통로
56L 하면 56S 측면
56U 상면 57 연통로
57L 하면 57S 측면
57U 상면 61 콘택트 전극
80 흡착 유지용 전압 100 정전 척용 기판
110 정전 척 110a 정전 척
111 제 1 유전층 112 제 2 유전층
200 히터 플레이트 500~504 베이스 플레이트
C1 중앙 R1~R4 제 1~제 4 영역
S1~S4 제 1~제 4 공간부 W 처리 대상물

Claims (21)

  1. 처리 대상물을 적재하는 제 1 주면과, 상기 제 1 주면과는 반대측의 제 2 주면을 갖는 세라믹 유전체 기판과,
    상기 제 2 주면측에 형성되어 상기 세라믹 유전체 기판을 지지하는 베이스 플레이트를 구비하고,
    상기 베이스 플레이트는 상기 처리 대상물의 온도를 조정하는 매체를 통과시키는 제 1 연통로를 갖고,
    상기 제 1 연통로는 상면, 측면 및 하면을 갖고,
    상기 제 1 연통로의 높이에 대한 상기 상면에 있어서의 최대 높이(Sz)의 불균일의 비는 1% 이하이고,
    상기 상면에 있어서의 최대 높이(Sz)의 불균일은 상기 측면에 있어서의 최대 높이(Sz)의 불균일보다 작은 것을 특징으로 하는 정전 척.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 베이스 플레이트는,
    상기 제 2 주면측의 제 1 부분과,
    상기 제 1 부분의 하방에 형성되고, 상기 제 1 부분과 접합된 제 2 부분을 갖고,
    상기 제 1 부분과 상기 제 2 부분의 접합부는 상기 제 1 연통로 상하방향에 있어서의 중앙보다 하방에 위치하는 것을 특징으로 하는 정전 척.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 베이스 플레이트는,
    상기 제 1 부분의 상방에 형성되어 상기 제 1 부분과 접합된 제 3 부분과,
    상기 제 1 부분과 상기 제 3 부분 사이에 형성되고, 가스 매체가 흐르는 제 2 연통로를 더 갖고,
    상기 제 1 부분과 상기 제 3 부분의 접합부는 상기 제 2 연통로의 상하방향에 있어서의 중앙보다 하방에 위치하는 것을 특징으로 하는 정전 척.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 상면에 있어서의 최대 높이(Sz)의 불균일, 상기 측면에 있어서의 최대 높이(Sz)의 불균일, 및 상기 하면에 있어서의 최대 높이(Sz)의 불균일은 서로 다른 것을 특징으로 하는 정전 척.
  5. 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 상면에 있어서의 최대 높이(Sz)의 불균일은 상기 하면에 있어서의 최대 높이(Sz)의 불균일보다 작은 것을 특징으로 하는 정전 척.
  6. 처리 대상물을 적재하는 제 1 주면과, 상기 제 1 주면과는 반대측의 제 2 주면을 갖는 세라믹 유전체 기판과,
    상기 제 2 주면측에 형성되어 상기 세라믹 유전체 기판을 지지하는 금속제 베이스 플레이트를 구비하고,
    상기 베이스 플레이트는 상기 처리 대상물의 온도를 조정하는 매체를 통과시키는 제 1 연통로를 갖고,
    상기 제 1 연통로는 상면, 측면 및 하면을 갖고,
    상기 상면에 있어서의 최대 높이(Sz)의 불균일은 상기 측면에 있어서의 최대 높이(Sz)의 불균일보다 작은 것을 특징으로 하는 정전 척.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1 연통로의 높이에 대한 상기 상면에 있어서의 최대 높이(Sz)의 불균일의 비는 1% 이하인 것을 특징으로 하는 정전 척.
  8. 제 1 항, 제 2 항, 제 6 항, 또는 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 상면의 재료와 상기 하면의 재료는 서로 다른 것을 특징으로 하는 정전 척.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 상면의 재료에 있어서의 알루미늄의 농도는 상기 하면의 재료에 있어서의 알루미늄의 농도보다 높은 것을 특징으로 하는 정전 척.
  10. 제 1 항, 제 2 항, 제 6 항, 또는 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 측면은,
    상기 제 2 주면측의 제 1 영역과,
    상기 제 1 영역의 하방에 위치하는 제 2 영역을 갖고,
    상기 제 1 영역에 있어서의 최대 높이(Sz)의 불균일은 상기 제 2 영역에 있어서의 최대 높이(Sz)의 불균일보다 작은 것을 특징으로 하는 정전 척.
  11. 제 1 항, 제 2 항, 제 6 항, 또는 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 측면은,
    상기 제 2 주면측의 제 1 영역과,
    상기 제 1 영역의 하방에 위치하는 제 2 영역을 갖고,
    상기 제 1 영역에 있어서의 최대 높이(Sz)의 불균일은 상기 하면에 있어서의 최대 높이(Sz)의 불균일보다 작은 것을 특징으로 하는 정전 척.
  12. 제 1 항, 제 2 항, 제 6 항, 또는 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 측면은,
    상기 제 2 주면측의 제 1 영역과,
    상기 제 1 영역의 하방에 위치하는 제 2 영역을 갖고,
    상기 제 1 영역의 재료에 있어서의 알루미늄 농도는 상기 제 2 영역의 재료에 있어서의 알루미늄 농도보다 높은 것을 특징으로 하는 정전 척.
  13. 제 1 항, 제 2 항, 제 6 항, 또는 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하면과, 상기 측면 중의 하방의 영역 중 어느 하나는 상기 매체를 교반하는 난류 촉진부인 것을 특징으로 하는 정전 척.
  14. 제 1 항, 제 2 항, 제 6 항, 또는 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 상면의 재료는 상기 베이스 플레이트의 내부의 재료와 같은 것을 특징으로 하는 정전 척.
  15. 제 1 항, 제 2 항, 제 6 항, 또는 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 연통로의 높이는 상기 제 1 연통로의 가로폭보다 긴 것을 특징으로 하는 정전 척.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 제 1 연통로의 상기 가로폭에 대한 상기 제 1 연통로의 상기 높이의 비는 1보다 크고 6 미만인 것을 특징으로 하는 정전 척.
  17. 제 1 항, 제 2 항, 제 6 항, 또는 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 연통로의 높이에 대한 상기 베이스 플레이트의 상기 제 2 주면측의 상면과 상기 제 1 연통로의 상기 상면 사이의 거리의 비는 0.1 이상 10 이하인 것을 특징으로 하는 정전 척.
  18. 제 1 항, 제 2 항, 제 6 항, 또는 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 연통로는 상기 상면과 상기 측면을 연결하는 곡면 형상의 접속부를 더 갖는 것을 특징으로 하는 정전 척.
  19. 제 1 항, 제 2 항, 제 6 항, 또는 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 연통로는,
    상기 제 2 주면측의 제 1 공간부와,
    상기 제 1 공간부의 하방의 제 2 공간부를 갖고,
    상기 제 2 공간부의 가로폭은 하방을 향해 좁아지는 것을 특징으로 하는 정전 척.
  20. 제 1 항, 제 2 항, 제 6 항, 또는 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 베이스 플레이트는,
    제 1 부분과,
    상기 제 1 부분의 상방에 형성되어 상기 제 1 부분과 접합된 제 3 부분과,
    상기 제 1 부분과 상기 제 3 부분 사이에 형성되고, 상기 제 1 연통로를 흐르는 매체와는 다른 가스 매체를 통과시키는 제 2 연통로를 갖고,
    상기 제 2 연통로는 상기 제 1 연통로보다 상기 제 2 주면측에 형성되는 것을 특징으로 하는 정전 척.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 제 1 부분과 상기 제 3 부분의 접합부는 상기 제 2 연통로의 상하방향에 있어서의 중앙보다 하방에 위치하고,
    상기 제 2 연통로는,
    상기 제 2 주면측의 제 3 공간부와,
    상기 제 3 공간부의 하방의 제 4 공간부를 갖고,
    상기 제 4 공간부의 가로폭은 하방을 향해 좁아지는 것을 특징으로 하는 정전 척.
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