KR20220166711A - 반도체 제조 장치용 부재 - Google Patents

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세이야 이노우에
다츠야 구노
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엔지케이 인슐레이터 엘티디
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Abstract

반도체 제조 장치용 부재인 포커스링(FR) 배치대(20)는, 원환형의 FR용 세라믹 히터(22)와, 금속 베이스인 FR용 냉각판(24)과, FR용 냉각판(24)과 FR용 세라믹 히터(22)를 접착하는 접착재인 접착 시트(25)와, 접착 시트(25)의 주위를 둘러싸도록 FR용 세라믹 히터(22)와 FR용 냉각판(24) 사이에 마련되는 접착성의 내주측 및 외주측 보호재(27i, 27o)를 구비한다. 접착 시트(25)와 내주측 보호재(27i) 사이에는, 내주측 공극층(28i)이 마련된다. 접착 시트(25)와 외주측 보호재(27o) 사이에는, 외주측 공극층(28o)이 마련된다.

Description

반도체 제조 장치용 부재{MEMBER FOR SEMICONDUCTOR MANUFACTURING APPARATUS}
본 발명은 반도체 제조 장치용 부재에 관한 것이다.
웨이퍼에 플라즈마를 이용하여 CVD나 에칭 등을 행하기 위해 웨이퍼 처리 장치가 이용된다. 특허문헌 1에는, 원반형의 중심측 금속 베이스와 원환형의 외주측 금속 베이스가 연결된 금속 베이스와, 중심측 금속 베이스의 상면에 마련된 원반형의 중심측 정전척 히터와, 외주측 금속 베이스의 상면에 마련된 원환형의 외주측 정전척 히터를 구비한 웨이퍼 처리 장치가 개시되어 있다. 이 웨이퍼 처리 장치에서는, 중심측 정전척 히터의 상면에 원반형의 웨이퍼를 정전 흡착하며, 외주측 정전척 히터의 상면에 원환형의 포커스링을 정전 흡착한다. 또한, 웨이퍼의 온도와 포커스링의 온도는, 각각 개별로 제어된다.
특허문헌 1: 일본 특허 공개 제2016-207979호 공보
외주측 금속 베이스와 외주측 정전척 히터는, 접착 시트에 의해 접착된다. 접착 시트는, 사용 환경에 있어서 부식되는 경우가 있다. 그 때문에, 접착 시트의 주위(내주부와 외주부)를 둘러싸도록 보호재를 충전함으로써, 접착 시트의 부식을 방지하는 것이 생각된다. 이러한 기술은, 본 발명자들이 아는 한, 현재로서는 공지되어 있지 않다. 접착 시트의 주위를 둘러싸도록 보호재를 충전하면, 접착 시트와 보호재는 긴밀하게 접착하여 일체화된다. 이 상태에서 외주측 정전척 히터가 고온이 되면, 접착 시트도 보호재도 반경 외방향으로 신장하려고 한다. 여기서, 접착 시트의 CTE(열팽창 계수)가 보호재의 CTE보다 큰 경우, 접착 시트의 신장량이 보호재의 신장량보다 크기 때문에, 접착 시트의 내주부에서는 보호재가 접착 시트에 의해 인장된다. 그 결과, 접착 시트나 보호재 중 적어도 한쪽에 있어서 박리나 균열이 발생하는 경우가 있다. 한편, 접착 시트의 CTE가 보호재의 CTE보다 작은 경우, 보호재의 신장량이 접착 시트의 신장량보다 크기 때문에, 접착 시트의 외주부에서는 접착 시트가 보호재에 의해 인장된다. 그 결과, 접착 시트나 보호재 중 적어도 한쪽에 있어서 박리나 균열이 발생하는 경우가 있다. 이 점은, 중심측 금속 베이스와 중심측 정전척 히터 사이의 접착 시트에 대해서도 동일하다. 또한, 이러한 문제는 정전 흡착 기능의 유무에 관계없이 발생한다.
본 발명은, 이러한 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 세라믹 히터와 금속 베이스를 접착하는 접착재를 보호재로 보호하며, 접착재와 보호재의 열팽창차에 기인하는 문제점의 발생을 방지하는 것을 주목적으로 한다.
본 발명의 제1 반도체 제조 장치용 부재는,
원반형 또는 원환형의 세라믹 히터와,
금속 베이스와,
상기 금속 베이스와 상기 세라믹 히터를 접착하는 접착재와,
상기 접착재의 주위를 둘러싸도록 상기 세라믹 히터와 상기 금속 베이스 사이에 마련되는 접착성의 보호재와,
상기 접착재와 상기 보호재 사이에 마련되어, 상기 접착재와 상기 보호재가 접착하는 것을 방지하는 접착 방지층
을 구비하는 것이다.
이 반도체 제조 장치용 부재는, 접착재의 주위를 둘러싸는 접착성의 보호재를 구비한다. 또한, 접착재와 보호재 사이에, 접착재와 보호재가 접착하는 것을 방지하는 접착 방지층을 구비한다. 접착재는 보호재에 의해 보호되고 있기 때문에, 반도체 제조 장치용 부재의 사용 환경에서의 접착재의 내식성이 향상한다. 또한, 접착재의 CTE가 보호재의 CTE보다 커도 작아도, CTE가 작은 쪽이 CTE가 큰 쪽에 의해 인장되는 일이 없거나 거의 없기 때문에, 접착재나 보호재에 박리나 균열이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 접착재를 보호재로 보호하며 접착재와 보호재의 열팽창차에 기인하는 문제점의 발생을 방지할 수 있다.
본 발명의 제1 반도체 제조 장치용 부재에 있어서, 상기 접착 방지층은, 공극층이어도 좋고, 접착력이 없는 재료로 형성된 비접착층이어도 좋다. 공극층은, 접착재와 보호재를 분리시키는 역할을 한다. 접착력이 없는 재료로 형성되는 비접착층은, 접착재 및 보호재 중 한쪽이 다른쪽을 인장하는 것을 저지 또는 억제하는 역할을 한다. 또한, 「접착력이 없는 재료」는, 접착력이 전혀 없는 재료 외에, 접착재 및 보호재 중 한쪽이 다른쪽을 인장할 수 없을 정도의 약한 접착력을 갖는 재료도 포함한다(이하 동일).
본 발명의 제1 반도체 제조 장치용 부재로서, 상기 세라믹 히터 중 상기 금속 베이스에 대향하는 면의 가장자리에는, 모따기부가 마련되어도 좋고, 상기 보호재는, 상기 모따기부와 상기 금속 베이스에 의해 둘러싸인 공간에 마련되어도 좋다. 이렇게 하면, 보호재의 사용량을 대략 일정하게 제어할 수 있다.
본 발명의 제1 반도체 제조 장치용 부재에 있어서, 상기 금속 베이스 중 상기 세라믹 히터에 대향하는 면의 가장자리의 내측에는, 원주 돌기부가 마련되어도 좋고, 상기 보호재는, 상기 세라믹 히터와 상기 원주 돌기부와 상기 금속 베이스에 의해 둘러싸인 공간에 마련되어도 좋다. 이와 같이 하여도, 보호재의 사용량을 대략 일정하게 제어할 수 있다.
본 발명의 제2 반도체 제조 장치용 부재는,
원반형 또는 원환형의 세라믹 히터와,
금속 베이스와,
상기 금속 베이스와 상기 세라믹 히터를 접착하는 접착재와,
상기 접착재의 주위를 둘러싸도록 상기 세라믹 히터와 상기 금속 베이스 사이에 마련되는 접착성의 보호재
를 구비하고,
상기 접착재는, 주요부와, 상기 주요부의 주위를 따라 마련되며, 상기 보호재와 접착되는 폭이 좁은 부부(副部)와, 상기 주요부와 상기 부부의 사이에 마련되는 접착 방지부를 갖는 것이다.
이 반도체 제조 장치용 부재는, 접착재의 주위를 둘러싸는 접착성의 보호재를 구비한다. 또한, 접착재는, 주요부와, 주요부의 주위를 따라 마련되며, 상기 보호재와 접착되는 폭이 좁은 부부와, 주요부와 부부 사이에 마련되는 접착 방지부를 갖는다. 접착재는 보호재에 의해 보호되기 때문에, 반도체 제조 장치용 부재의 사용 환경에서의 접착재의 내식성이 향상된다. 또한, 접착재의 CTE가 보호재의 CTE보다 커도 작아도, CTE가 작은 쪽이 CTE가 큰 쪽에 의해 인장되는 힘은 접착재의 폭이 좁은 부부와 보호재 사이에 작용하는 비교적 작은 힘이기 때문에, 접착재나 보호재에 박리나 균열이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 접착재를 보호재로 보호하며 접착재와 보호재의 열팽창차에 기인하는 문제점의 발생을 방지할 수 있다.
본 발명의 제2 반도체 제조 장치용 부재에 있어서, 상기 접착 방지부는, 원주를 따라 단속적으로 마련되어도 좋고, 원주를 따라 연속하여 마련되어도 좋다. 이와 같이 하여도 전술한 효과를 얻을 수 있다.
본 발명의 제2 반도체 제조 장치용 부재에 있어서, 상기 접착 방지부는, 공극부여도 좋고, 접착력이 없는 재료로 형성되는 비접착부여도 좋다. 공극부는, 접착재의 주요부와 부부를 분리시키는 역할을 한다. 접착력이 없는 재료로 형성되는 비접착부는, 접착재의 주요부가 부부를 통해 보호재를 인장하거나 보호재에 의해 인장되거나 하는 것을 저지 또는 억제하는 역할을 한다.
본 발명의 제1 및 제2 반도체 제조 장치용 부재에 있어서, 상기 금속 베이스는, 상기 금속 베이스의 측면 및 상기 세라믹 히터에 대향하는 면 중 적어도 상기 보호재가 형성되는 부분에 절연막을 가져도 좋다. 이렇게 하면, 금속 베이스를 통해 예기하지 못한 방전이 일어나는 것을 방지할 수 있다. 절연막은, 사용 환경 하에서의 내식성을 갖는 것이 바람직하다. 절연막으로서는, 예컨대 세라믹 용사막 등을 들 수 있다. 이러한 절연막은, 금속 베이스의 세라믹 히터에 대향하는 면 중 접착재가 형성되는 부분에 이르도록 마련하여도 좋다.
본 발명의 제1 및 제2 반도체 제조 장치용 부재에 있어서, 상기 세라믹 히터는, 포커스링이 배치되는 원환형의 부재여도 좋고, 상기 접착재는, 원환형이어도 좋고, 상기 보호재는, 상기 접착재의 내주측 및 외주측에 각각 마련되어도 좋다. 즉, 반도체 제조 장치용 부재로서, 포커스링 배치대를 채용하여도 좋다. 포커스링 배치대에서는, 접착재의 CTE가 보호재의 CTE보다 작은 경우에는, 적어도 접착재의 외주부와 그 외측에 마련되는 보호재 사이에 접착 방지층을 마련하도록 하여도 좋고, 접착재의 CTE가 보호재의 CTE보다 큰 경우에는, 적어도 접착재의 내주부와 그 내측에 마련되는 보호재 사이에 접착 방지층을 마련하도록 하여도 좋다.
본 발명의 제1 및 제2 반도체 제조 장치용 부재에 있어서, 상기 세라믹 히터는, 웨이퍼가 배치되는 원반형의 부재여도 좋고, 상기 접착재는, 원형이어도 좋고, 상기 보호재는, 상기 접착재의 외주측에 마련되어도 좋다. 즉, 반도체 제조 장치용 부재로서, 웨이퍼 배치대를 채용하여도 좋다. 웨이퍼 배치대에서는, 접착재의 CTE가 보호재의 CTE보다 작은 경우에, 본 발명의 구성을 채용하여도 좋다.
도 1은 웨이퍼 처리 장치(10)의 종단면도이다.
도 2는 포커스링 배치대(20)의 평면도이다.
도 3은 도 2의 A-A 단면도이다.
도 4는 접착 시트(25)의 CTE 쪽이 내주측 및 외주측 보호재(27i, 27o)의 CTE보다 큰 경우의 설명도이다.
도 5는 접착 시트(25)의 CTE 쪽이 내주측 및 외주측 보호재(27i, 27o)의 CTE보다 작은 경우의 설명도이다.
도 6은 포커스링 배치대(20)의 변형예의 단면도이다.
도 7은 포커스링 배치대(20)의 변형예의 단면도이다.
도 8은 포커스링 배치대(20)의 변형예의 단면도이다.
도 9는 포커스링 배치대(20)의 변형예의 단면도이다.
도 10은 웨이퍼 배치대(12)의 변형예의 단면도이다.
본 발명의 적합한 실시형태를, 도면을 참조하면서 이하에 설명한다. 도 1은 웨이퍼 처리 장치(10)의 종단면도이고, 도 2는 포커스링 배치대(20)의 평면도이며, 도 3은 도 2의 A-A 단면도(부분 확대도 포함)이고, 도 4는 접착 시트(25)의 CTE 쪽이 내주측 및 외주측 보호재(27i, 27o)의 CTE보다 큰 경우의 설명도이고, 도 5는 접착 시트(25)의 CTE 쪽이 내주측 및 외주측 보호재(27i, 27o)의 CTE보다 작은 경우의 설명도이다. 이하의 설명에 있어서, 상하, 좌우, 전후 등을 이용하여 설명하는 경우가 있지만, 상하, 좌우, 전후는, 상대적인 위치 관계에 불과하다.
웨이퍼 처리 장치(10)는, 웨이퍼(W)에 플라즈마를 이용하여 CVD나 에칭 등을 행하기 위해 이용되는 것이며, 반도체 프로세스용의 챔버(80)의 내부에 마련되는 설치판(82)에 고정된다. 웨이퍼 처리 장치(10)는, 웨이퍼 배치대(12)와 포커스링 배치대(20)를 구비한다. 이하, 포커스링은 「FR」로 약기하는 경우가 있다.
웨이퍼 배치대(12)는, 웨이퍼용 세라믹 히터(14)와, 웨이퍼용 냉각판(16)을 구비한다. 웨이퍼용 냉각판(16)은, 웨이퍼용 세라믹 히터(14)의 웨이퍼 배치면인 표면(14a)과는 반대측의 이면(14b)에 접착 시트(15)를 통해 접착된다. 접착 시트(15)는, 원형의 양면 접착 테이프이다. 접착 시트(15)의 재질로서는, 예컨대 에폭시 수지, 아크릴 수지, 실리콘 수지 등을 들 수 있다.
웨이퍼용 세라믹 히터(14)는, 원반형의 부재이며, 세라믹 기체(14c)에 저항 발열체(14d)가 매설된 것이다. 세라믹 기체(14c)는, 알루미나, 질화알루미늄, 이트리아 등으로 대표되는 세라믹 재료를 포함하는 원반형의 플레이트이다. 세라믹 기체(14c)의 표면(14a)에는, 웨이퍼(W)가 배치된다. 저항 발열체(14d)는, 도전성이 있는 코일 또는 인쇄 패턴으로 제작되며, 평면에서 보았을 때에 전체면에 걸쳐 일필휘지의 요령으로 일단부터 타단까지 교차하는 일없이 배선된다. 저항 발열체(14d)의 일단과 타단은, 설치판(82), 웨이퍼용 냉각판(16) 및 접착 시트(15)를 관통하여 세라믹 기체(14c)에 삽입되는, 도시하지 않는 한 쌍의 급전 막대에 접속된다. 저항 발열체(14d)에는, 이 급전 막대를 통해 전압이 인가되도록 되어 있다.
웨이퍼용 냉각판(16)은, 알루미늄이나 알루미늄 합금 등으로 대표되는 금속을 포함하는 원반형의 플레이트이며, 내부에 냉매가 순환할 수 있는 도시하지 않는 냉매 통로를 구비한다. 이 냉매 통로는, 설치판(82)을 관통하는 도시하지 않는 냉매 공급로 및 냉매 배출로에 접속되고, 냉매 배출로로부터 배출되는 냉매는 온도 조정된 후 재차 냉매 공급로로 복귀된다. 웨이퍼용 냉각판(16)은, 웨이퍼용 냉각판(16)의 하단부(설치판(82)에 가까운 측의 단부)의 외주면으로부터 반경 외향으로 돌출하는 웨이퍼용 냉각판 플랜지부(16a)를 구비한다. 웨이퍼용 냉각판 플랜지부(16a)에는, 둘레 방향을 따라 복수의 관통 구멍(16b)이 마련된다.
FR 배치대(20)는, 웨이퍼 배치대(12)와는 별체이며, 웨이퍼 배치대(12)의 외주에 배치된다. FR 배치대(20)는, FR용 세라믹 히터(22)와, FR용 냉각판(24)을 구비한다. FR용 냉각판(24)은, FR용 세라믹 히터(22)의 FR 배치면인 표면(22a)과는 반대측의 이면(22b)에 접착 시트(25)를 통해 접착된다. 접착 시트(25)는, 원환형의 양면 접착 테이프이다. 접착 시트(25)의 재질로서는, 예컨대 에폭시 수지, 아크릴 수지, 실리콘 수지 등을 들 수 있다.
FR용 세라믹 히터(22)는, 세라믹 기체(22c)에 저항 발열체(22d)가 매설된 것이다. 세라믹 기체(22c)는, 세라믹 기체(14c)와 동일한 재료를 포함하는 링형의 플레이트이다. 세라믹 기체(22c)의 표면(22a)에는, 포커스링(FR)이 배치된다. 저항 발열체(22d)는, 도전성이 있는 코일 또는 인쇄 패턴으로 제작되며, 평면에서 보았을 때에 전면에 걸쳐 일필휘지의 요령으로 일단부터 타단까지 교차하는 일없이 배선된다. 저항 발열체(22d)의 일단과 타단은, 설치판(82), FR용 냉각판(24) 및 접착 시트(25)를 관통하여 세라믹 기체(22c)에 삽입되는, 도시하지 않는 한 쌍의 급전 막대에 접속된다. 저항 발열체(22d)에는, 이 급전 막대를 통해 전압이 인가되도록 되어 있다.
FR용 냉각판(24)은, 알루미늄이나 알루미늄 합금 등으로 대표되는 금속을 포함하는 링형의 플레이트이며, 내부에 냉매가 순환할 수 있는 도시하지 않는 냉매 통로를 구비한다. 이 냉매 통로는, 설치판(82)을 관통하는 냉매 공급로 및 냉매 배출로에 접속되고, 냉매 배출로로부터 배출되는 냉매는 온도 조정된 후 재차 냉매 공급로로 복귀된다. FR용 냉각판(24)은, FR용 냉각판(24)의 하면에, 둘레 방향을 따라 복수의 볼록부(24a)가 마련된다. 웨이퍼 배치대(12)는, FR용 냉각판(24)의 이면에 마련되는 볼록부(24a)를 웨이퍼용 냉각판 플랜지부(16a)의 관통 구멍(16b)에 끼워넣은 상태에서, 설치판(82)의 이면으로부터 볼트(84)를 볼록부(24a)의 나사 구멍에 체결함으로써, FR 배치대(20)를 통해 설치판(82)에 고정된다.
FR용 세라믹 히터(22)와 FR용 냉각판(24) 사이 중의 접착 시트(25)의 내주측에는, 접착 시트(25)의 내주부(내주면)를 둘러싸도록 접착성의 내주측 보호재(27i)가 마련된다. 접착 시트(25)와 내주측 보호재(27i) 사이에는, 접착 방지층인 내주측 공극층(28i)이 마련된다. FR용 세라믹 히터(22)와 FR용 냉각판(24) 사이 중의 접착 시트(25)의 외주측에는, 접착 시트(25)의 외주부(외주면)을 둘러싸도록 접착성의 외주측 보호재(27o)가 마련된다. 접착 시트(25)와 외주측 보호재(27o) 사이에는, 접착 방지층인 외주측 공극층(28o)이 마련된다. 내주측 보호재(27i) 및 외주측 보호재(27o)는, 웨이퍼 처리 장치(10)가 사용되는 환경의 분위기(예컨대 프로세스 가스나 플라즈마 등의 분위기)에 있어서 접착 시트(25)보다 내식성이 높은 재료로 형성된다. 그 때문에, 내주측 보호재(27i) 및 외주측 보호재(27o)는, 사용 환경의 분위기로부터 접착 시트(25)를 보호하는 역할을 한다. 예컨대, 접착 시트(25)의 재료로서 에폭시 수지를 이용하는 경우, 내주측 보호재(27i) 및 외주측 보호재(27o)의 재료로서 실리콘 수지를 이용할 수 있다.
FR용 냉각판(24)은, 내주측 절연막(29i) 및 외주측 절연막(29o)을 갖는다. 내주측 절연막(29i)은, FR용 냉각판(24)의 내주면과, FR용 냉각판(24)의 FR용 세라믹 히터(22)에 대향하는 면 중 내주측 보호재(27i)가 형성되는 부분에 마련된다. 본 실시형태에서는, 내주측 절연막(29i)은, 접착 시트(25)에 들어가 있다. 외주측 절연막(29o)은, FR용 냉각판(24)의 외주면과, FR용 냉각판(24)의 FR용 세라믹 히터(22)에 대향하는 면 중 외주측 보호재(27o)가 형성되는 부분에 마련된다. 본 실시형태에서는, 외주측 절연막(29o)은, 접착 시트(25)에 들어가 있다. 절연막(29i, 29o)은, 사용 환경 하에서의 내식성을 갖는 것이 바람직하다. 절연막(29i, 29o)으로서는, 예컨대 용사막을 채용할 수 있다. 용사막의 재질로서는, 절연성의 세라믹스(예컨대 알루미나나 이트리아 등)를 들 수 있다.
이 FR 배치대(20)는, 예컨대 이하의 방법에 따라 제조할 수 있다. 먼저, FR용 세라믹 히터(22), FR용 냉각판(24) 및 양면 테이프를 준비한다. 양면 테이프는, 최종적으로는 접착 시트(25)가 되는 것이며, 양면에 박리지를 구비하는 것이다. 계속해서, 양면 테이프의 한쪽의 면으로부터 박리지를 벗겨 접착면을 노출시키고, FR용 냉각판(24)의 표면에 양면 테이프의 접착면을 접착한다. 계속해서, 양면 테이프의 다른 한쪽의 면으로부터 박리지를 벗겨 접착면을 노출시키고, 거기에 FR용 세라믹 히터(22)의 이면(22b)을 올려 접착시킨다. 이에 의해, FR용 세라믹 히터(22)와 FR용 냉각판(24)이 접착 시트(25)에 의해 접착된 상태가 된다. 그 후, FR용 세라믹 히터(22)와 FR용 냉각판(24) 사이로서 접착 시트(25)의 주위(내주측과 외주측)에, 접착성의 충전재를 충전한다. 충전재는, 최종적으로는 내주측 및 외주측 보호재(27i, 27o)가 되는 것이다. 이때, 충전재와 접착 시트(25) 사이에 공극이 생기도록 한다. 그 후, 충전재를 경화시켜 내주측 및 외주측 보호재(27i, 27o)로 한다. 이렇게 함으로써, FR 배치대(20)가 얻어진다.
다음에, 웨이퍼 처리 장치(10)의 사용예에 대해서 도 1을 이용하여 설명한다. 챔버(80)는, 내부에 웨이퍼 처리 장치(10)를 설치하기 위한 설치판(82)을 구비한다. 설치판(82)에는, 전술한 바와 같이 웨이퍼 처리 장치(10)가 설치된다. 챔버(80)의 천장면에는, 프로세스 가스를 다수의 가스 분사 구멍으로부터 챔버(80)의 내부로 방출하는 샤워 헤드(90)가 배치된다.
웨이퍼 처리 장치(10)의 표면(14a)에는, 원반형의 웨이퍼(W)가 배치된다. 웨이퍼(W)의 온도는, 웨이퍼용 세라믹 히터(14)의 저항 발열체(14d)에 공급하는 전력이나 웨이퍼용 냉각판(16)의 도시하지 않는 냉매 통로에 공급하는 냉매의 온도를 조절함으로써 제어할 수 있다. 웨이퍼(W)의 온도 제어는, 도시하지 않는 온도 검출 센서에 의해 웨이퍼(W)의 온도를 검출하고, 그 온도가 목표 온도가 되도록 피드백함으로써 실행된다.
웨이퍼 처리 장치(10)의 표면(22a)에는, 포커스링(FR)이 배치된다. 포커스링은, 웨이퍼(W)와 간섭하지 않도록 상단부의 내주를 따라 단차를 구비한다. 포커스링의 온도는, FR용 세라믹 히터(22)의 저항 발열체(22d)에 공급하는 전력이나 FR용 냉각판(24)의 도시하지 않는 냉매 통로에 공급하는 냉매의 온도를 조절함으로써 제어할 수 있다. 포커스링의 온도 제어는, 도시하지 않는 온도 검출 센서에 의해 포커스링의 온도를 검출하고, 그 온도가 목표 온도가 되도록 피드백함으로써 실행된다.
이 상태에서, 챔버(80)의 내부를 소정의 진공 분위기(또는 감압 분위기)가 되도록 설정하고, 샤워 헤드(90)로부터 프로세스 가스를 공급하면서 웨이퍼 배치대(12)의 웨이퍼용 냉각판(16)과 샤워 헤드(90) 사이에 고주파 전력을 공급하여 플라즈마를 발생시킨다. 그리고, 그 플라즈마를 이용하여 웨이퍼에 CVD 성막을 실시하거나 에칭을 실시하거나 한다. 또한, 설치판(82)의 하방 공간은 대기 분위기이다.
웨이퍼(W)가 플라즈마 처리됨에 따라 포커스링도 소모되지만, 포커스링은 두께가 두껍기 때문에, 포커스링의 교환은 복수매의 웨이퍼(W)를 처리한 후에 행해진다.
여기서, FR 배치대(20)의 접착 시트(25)의 CTE 쪽이 내주측 및 외주측 보호재(27i, 27o)의 CTE보다 큰 경우에 대해서, 접착 시트(25)나 내주측 및 외주측 보호재(27i, 27o)의 거동에 대해서, 도 4를 참조하면서 설명한다. FR 배치대(20)가 고온이 되면, 접착 시트(25)도 내주측 및 외주측 보호재(27i, 27o)도 반경 외방향(도 4의 화살표 방향)으로 신장하려고 한다. 이때, 접착 시트(25)의 신장량(도 4의 검은 화살표)은, 내주측 및 외주측 보호재(27i, 27o)의 신장량(도 4의 흰 화살표)보다 크다. 만약 내주측 보호재(27i)와 접착 시트(25)가 접착되어 있다고 하면, 내주측 보호재(27i)가 접착 시트(25)에 의해 인장되기 때문에, 접착 시트(25)나 내주측 보호재(27i) 중 적어도 한쪽에 있어서 박리나 균열이 발생하는 경우가 있다. 그러나, 본 실시형태에서는, 내주측 보호재(27i)와 접착 시트(25) 사이에는 접착 방지층인 내주측 공극층(28i)이 마련되어 있다. 그 때문에, 내주측 보호재(27i)가 접착 시트(25)에 의해 인장되는 일이 없어, 접착 시트(25)나 내주측 보호재(27i)에 박리나 균열이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
또한, FR 배치대(20)의 접착 시트(25)의 CTE 쪽이 내주측 및 외주측 보호재(27i, 27o)의 CTE보다 작은 경우에 대해서, 접착 시트(25)나 내주측 및 외주측 보호재(27i, 27o)의 거동에 대해서, 도 5를 참조하면서 설명한다. FR 배치대(20)가 고온이 되면, 접착 시트(25)도 내주측 및 외주측 보호재(27i, 27o)도 반경 외방향(도 5의 화살표 방향)으로 신장하려고 한다. 이때, 내주측 및 외주측 보호재(27i, 27o)의 신장량(도 5의 흰 화살표)은, 접착 시트(25)의 신장량(도 5의 검은 화살표)보다 크다. 만약 외주측 보호재(27o)와 접착 시트(25)가 접착되어 있다고 하면, 접착 시트(25)가 외주측 보호재(27o)에 의해 인장되기 때문에, 접착 시트(25)나 외주측 보호재(27o) 중 적어도 한쪽에 있어서 박리나 균열이 발생하는 경우가 있다. 그러나, 본 실시형태에서는, 외주측 보호재(27o)와 접착 시트(25) 사이에는 접착 방지층인 외주측 공극층(28o)이 마련되어 있다. 그 때문에, 접착 시트(25)가 외주측 보호재(27o)에 의해 인장되는 일이 없어, 접착 시트(25)나 외주측 보호재(27o)에 박리나 균열이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
여기서, 본 실시형태의 구성 요소와 본 발명의 구성 요소의 대응 관계를 명확히 한다. 본 실시형태의 FR 배치대(20)가 본 발명의 반도체 제조 장치용 부재에 상당하고, FR용 세라믹 히터(22)가 세라믹 히터에 상당하며, FR용 냉각판(24)이 금속 베이스에 상당하고, 접착 시트(25)가 접착재에 상당하며, 내주측 및 외주측 보호재(27i, 27o)가 보호재에 상당하고, 내주측 및 외주측 공극층(28i, 28o)이 접착 방지층에 상당하며, 내주측 및 외주측 절연막(29i, 29o)이 절연막에 상당한다.
이상 설명한 FR 배치대(20)에서는, 접착 시트(25)는 내주측 및 외주측 보호재(27i, 27o)에 의해 보호되고 있기 때문에, FR 배치대(20)의 사용 환경에서의 접착 시트(25)의 내식성이 향상한다. 또한, 접착 시트(25)의 CTE가 내주측 및 외주측 보호재(27i, 27o)의 CTE보다 커도 작아도, CTE가 작은 쪽이 CTE가 큰 쪽에 의해 인장되는 일이 없기 때문에, 접착 시트(25)나 내주측 및 외주측 보호재(27i, 27o)에 박리나 균열이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 이와 같이 접착 시트(25)를 내주측 및 외주측 보호재(27i, 27o)로 보호하며, 접착 시트(25)와 내주측 및 외주측 보호재(27i, 27o)의 열팽창차에 기인하는 문제점(예컨대 박리나 균열 등)의 발생을 방지할 수 있다.
또한, 내주측 공극층(28i)은 접착 시트(25)와 내주측 보호재(27i)를 분리시키는 역할을 하며, 외주측 공극층(28o)은 접착 시트(25)와 외주측 보호재(27o)를 분리시키는 역할을 한다.
또한, FR용 냉각판(24)은, FR용 냉각판(24)의 측면 및 FR용 세라믹 히터(22)에 대향하는 면 중 내주측 및 외주측 보호재(27o, 27i)가 형성되는 부분에 내주측 절연막(29i) 및 외주측 절연막(29o)을 갖고 있기 때문에, FR용 냉각판(24)을 통해 예기하지 못한 방전이 일어나는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명은 전술한 실시형태에 조금도 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 범위에 속하는 한 여러 가지 양태로 실시할 수 있는 것은 물론이다.
예컨대, 전술한 실시형태에 있어서, 도 6에 나타내는 바와 같이, FR용 세라믹 히터(22) 중 FR용 냉각판(24)에 대향하는 면의 내주 가장자리 및 외주 가장자리에, 각각 내주측 및 외주측 모따기부(22i, 22o)를 마련하여도 좋다. 도 6에서는, 전술한 실시형태와 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 부호를 붙였다. 이 경우, 내주측 보호재(127i)는, 내주측 모따기부(22i)와 FR용 냉각판(24)에 의해 둘러싸인 공간에 마련되고, 외주측 보호재(127o)는, 외주측 모따기부(22o)와 FR용 냉각판(24)에 의해 둘러싸인 공간에 마련된다. 그 때문에, 각 보호재(127i, 127o)의 사용량(충전량)을 대략 일정하게 제어할 수 있다. 또한, 모따기부(22i, 22o)는, C 모따기 가공에 의해 형성되어도 좋고, R 모따기 가공에 의해 형성되어도 좋다.
전술한 실시형태에 있어서, 도 7에 나타내는 바와 같이, FR용 냉각판(24) 중 FR용 세라믹 히터(22)에 대향하는 면의 내주 가장자리의 가까이(내측)에 내주측 원주 돌기부(24i)를 마련하고, 외주 가장자리의 가까이(내측)에 외주측 원주 돌기부(24o)를 마련하여도 좋다. 내주측 및 외주측 돌기부(24i, 24o)는, FR용 세라믹 히터(22)와 동심원이 되도록 마련되어도 좋다. 도 7에서는, 전술한 실시형태와 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 부호를 붙였다. 이 경우, 내주측 보호재(227i)는, FR용 세라믹 히터(22)와 내주측 원주 돌기부(24i)와 FR용 냉각판(24)에 의해 둘러싸인 공간에 마련되고, 외주측 보호재(227o)는, FR용 세라믹 히터(22)와 외주측 원주 돌기부(24o)와 FR용 냉각판(24)에 의해 둘러싸인 공간에 마련된다. 그 때문에, 각 보호재(227i, 227o)의 사용량(충전량)을 대략 일정하게 제어할 수 있다.
전술한 실시형태에서는, 접착 방지층으로서 내주측 및 외주측 공극층(28i, 28o)을 마련하였지만, 도 8에 나타내는 바와 같이, 내주측 및 외주측 공극층(28i, 28o)에 접착력이 없는 재료(예컨대 알루미나나 이트리아 등의 세라믹 분말, 실리콘계의 이형제 등)를 충전하여 내주측 및 외주측 비접착층(38i, 38o)으로 하여도 좋다. 도 8에서는, 전술한 실시형태와 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 부호를 붙였다. 이와 같이 하여도, 접착 시트(25) 및 내주측 보호재(27i) 중 한쪽이 다른쪽을 인장하는 것을 저지 또는 억제하며, 접착 시트(25) 및 외주측 보호재(27o) 중 한쪽이 다른쪽을 인장하는 것을 저지 또는 억제할 수 있다.
전술한 실시형태에서는, 접착 시트(25)와 내주측 보호재(27i) 사이에 내주측 공극층(28i)을 마련하고, 접착 시트(25)와 외주측 보호재(27o) 사이에 외주측 공극층(28o)을 마련하였지만, 그 대신에, 도 9의 구성을 채용하여도 좋다. 도 9에서는, 전술한 실시형태와 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 부호를 붙였다. 접착 시트(125)는, 원환형이며 폭이 넓은 주요부(125m)와, 주요부(125m)의 내주부를 따라 마련된 원환형이며 폭이 좁은 내주측 부부(125i)와, 주요부(125m)의 외주부를 따라 마련된 원환형이며 폭이 좁은 외주측 부부(125o)를 구비한다. 내주측 부부(125i)는 내주측 보호재(27i)와 접착되지만, 내주측 부부(125i)와 주요부(125m) 사이에는 접착 방지부인 내주측 공극부(48i)가 마련된다. 외주측 부부(125o)는 외주측 보호재(27o)와 접착되지만, 외주측 부부(125o)와 주요부(125m) 사이에는 접착 방지부인 외주측 공극부(48o)가 마련된다. 접착 시트(125)는 내주측 및 외주측 보호재(27i, 27o)에 의해 보호되기 때문에, FR 배치대(20)의 사용 환경에서의 접착 시트(125)의 내식성이 향상된다. 또한, 접착 시트(125)의 CTE가 내주측 및 외주측 보호재(27i, 27o)의 CTE보다 커도 작아도, CTE가 작은 쪽이 CTE가 큰 쪽에 의해 인장되는 힘은, 접착 시트(125)의 폭이 좁은 내주측 부부(125i)와 내주측 보호재(27i) 사이나 폭이 좁은 외주측 부부(125o)와 외주측 보호재(27o) 사이에 작용하는 비교적 작은 힘이다. 그 때문에, 접착 시트(125)나 내주측 및 외주측 보호재(27i, 27o)에 박리나 균열이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
내주측 및 외주측 공극부(48i, 48o)는, 도 9에 나타내는 바와 같이 원주를 따라 연속하여 마련되어도 좋지만, 단속적으로 마련하여도 좋다. 예컨대, 주요부(125m)와 내주측 부부(125i)를 반경 방향으로 가교하는 가교부를, 원환형의 주요부(125m)의 중심으로부터 방사형으로 복수 마련함으로써, 내주측 공극부(48i)를 원주를 따라 단속적으로 마련하여도 좋다. 외주측 공극부(48o)에 대해서도 동일하다. 또한, 내주측 및 외주측 공극부(48i, 48o)에 접착력이 없는 재료(예컨대 알루미나나 이트리아 등의 세라믹 분말)를 충전하여 내주측 및 외주측 비접착부로 하여도 좋다.
전술한 실시형태의 FR 배치대(20)에 있어서, 접착 시트(25)의 CTE가 내주측 및 외주측 보호재(27i, 27o)의 CTE보다 작은 경우에는, 외주측 공극층(28o)만을 마련하여도 좋다. 즉, 내주측 공극층(28i)을 마련하지 않고, 접착 시트(25)의 내주부와 내주측 보호재(27i)를 접착하여도 좋다. 이때, 고온이 되면, 내주측 보호재(27i)가 반경 외방향으로 신장하는 양은 접착 시트(25)가 신장하는 양보다 크기 때문에, 접착 시트(25)는 내주측 보호재(27i)에 의해 압축되지만, 이러한 압축 응력이 발생하였다고 해도 특별히 문제되지 않는다. 또한, 접착 시트(25)의 CTE가 내주측 및 외주측 보호재(27i, 27o)의 CTE보다 큰 경우에는, 내주측 공극층(28i)만을 마련하여도 좋다. 즉, 외주측 공극층(28o)을 마련하지 않고, 접착 시트(25)의 외주부와 외주측 보호재(27o)를 접착하여도 좋다. 이때, 고온이 되면, 접착 시트(25)가 반경 외방향으로 신장하는 양은 외주측 보호재(27o)가 신장하는 양보다 크기 때문에, 외주측 보호재(27o)는 접착 시트(25)에 의해 압축되지만, 이러한 압축 응력이 발생하였다고 해도 특별히 문제되지 않는다.
전술한 실시형태에서는, FR 배치대(20)에 본 발명을 적용하였지만, 웨이퍼 배치대(12)에 본 발명을 적용하여도 좋다. 예컨대, 웨이퍼 배치대(12)를 도 10과 같이 구성하여도 좋다. 도 10에서는, 전술한 실시형태와 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 부호를 붙였다. 원반형의 웨이퍼용 세라믹 히터(14)와, 원반형(해트형)의 웨이퍼용 냉각판(16)은, 원형의 접착 시트(15)에 의해 접착된다. 원환형이며 접착성의 보호재(17)는, 접착 시트(15)의 주위(외주부)를 둘러싸도록 세라믹 히터(14)와 웨이퍼용 냉각판(16) 사이에 마련된다. 접착 방지층인 공극층(18)은, 접착 시트(15)와 보호재(17) 사이에 마련되어, 접착 시트(15)와 보호재(17)가 접착하는 것을 방지한다. 접착 시트(15)는 보호재(17)에 의해 보호되기 때문에, 웨이퍼 배치대(12)의 사용 환경에서의 접착 시트(15)의 내식성이 향상시킨다. 또한, 접착 시트(15)의 CTE가 보호재(17)의 CTE보다 커도 작아도, CTE가 작은 쪽이 CTE가 큰 쪽에 의해 인장되는 일이 없기 때문에, 접착 시트(15)나 보호재(17)에 박리나 균열이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 도 10의 구성에 따르면, 접착 시트(15)를 보호재(17)로 보호하며, 접착 시트(15)와 보호재(17)의 열팽창차에 기인하는 문제점의 발생을 방지할 수 있다. 또한, 웨이퍼 배치대(12)에서는, 접착 시트(15)의 CTE가 보호재(17)의 CTE보다 작은 경우에, 공극층(18)을 마련하도록 하여도 좋다.
도 10의 웨이퍼 배치대(12)에 있어서, 도 6과 동일하게, 웨이퍼용 세라믹 히터(14) 중 웨이퍼용 냉각판(16)에 대향하는 면의 외주 가장자리에 모따기부를 마련하고, 보호재(17)를 모따기부와 웨이퍼용 냉각판(16)에 의해 둘러싸인 공간에 마련하여도 좋다. 또는, 도 7과 동일하게, 웨이퍼용 냉각판(16) 중 웨이퍼용 세라믹 히터(14)에 대향하는 면의 외주 가장자리의 가까이(내측)에 원주 돌기부를 마련하고, 보호재(17)를 웨이퍼용 세라믹 히터(14)와 원주 돌기부와 웨이퍼용 냉각판(16)에 의해 둘러싸인 공간에 마련하여도 좋다. 이렇게 하면, 보호재(17)의 사용량을 대략 일정하게 제어할 수 있다.
도 10의 웨이퍼 배치대(12)에 있어서, 도 8과 동일하게, 공극층(18)에 접착력이 없는 재료(예컨대 알루미나나 이트리아 등의 세라믹 분말)를 충전하여 비접착층으로 하여도 좋다.
도 10의 웨이퍼 배치대(12)에 있어서, 도 9와 동일하게, 접착 시트(15)를, 원형의 주요부와, 주요부의 외주를 따라 마련된 폭이 좁은 부부를 구비하도록 하고, 부부는 보호재(17)와 접착되어 있지만, 부부와 주요부 사이에는 접착 방지부인 공극부를 마련하여도 좋다. 이 경우, 접착 시트(15)는 보호재(17)에 의해 보호되기 때문에, 웨이퍼 배치대(12)의 사용 환경에서의 접착 시트(15)의 내식성이 향상된다. 또한, 접착 시트(15)의 CTE가 보호재(17)의 CTE보다 커도 작아도, CTE가 작은 쪽이 CTE가 큰 쪽에 의해 인장되는 힘은 접착 시트(15)의 폭이 좁은 부부와 보호재(17) 사이에 작용하는 비교적 작은 힘이다. 그 때문에, 접착 시트(15)나 보호재(17)에 박리나 균열이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
전술한 실시형태에 있어서, 웨이퍼용 세라믹 히터(14) 중 표면(14a)과 저항 발열체(14d) 사이에 정전 전극을 마련하고, 정전 전극에 직류 전압을 인가함으로써 웨이퍼(W)를 표면(14a)에 흡착시켜도 좋다. 또는, FR용 세라믹 히터(22) 중 표면(22a)과 저항 발열체(22d) 사이에 정전 전극을 마련하고, 정전 전극에 직류 전압을 인가함으로써 포커스링을 표면(22a)에 흡착시켜도 좋다.
전술한 실시형태에서는, 내주측 및 외주측 보호재(27i, 27o)가 열화한 경우, 이들을 제거한 후, 거기에 접착성의 충전재를 충전하여 새로운 내주측 및 외주측 보호재(27i, 27o)를 형성하여도 좋다. 열화한 내주측 및 외주측 보호재(27i, 27o)를 제거하는 경우, 이들 보호재(27i, 27o)는 접착 시트(25)에 접착되어 있지 않기 때문에, 비교적 용이하게 제거할 수 있다. 이 점은, 도 6∼도 8에 있어서도 동일하다.
전술한 실시형태에서는, 웨이퍼용 냉각판(16)과 FR용 냉각판(24)을 별도 부재로 하였지만, 웨이퍼용 냉각판(16)과 FR용 냉각판(24)을 일체화하여 하나의 부재로 하여도 좋다.
전술한 실시형태에서는, 접착재로서, 접착 시트(25)를 예시하였지만, 접착 시트(25) 대신에, 유동성이 있는 수지를 경화시킨 것 등을 이용하여도 좋다.
본 출원은 2021년 6월 10일에 출원된 일본국 특허 출원 제2021-097247호를 우선권 주장의 기초로 하며, 인용에 의해 그 내용의 전부가 본 명세서에 포함된다.

Claims (10)

  1. 원반형 또는 원환형의 세라믹 히터와,
    금속 베이스와,
    상기 금속 베이스와 상기 세라믹 히터를 접착하는 접착재와,
    상기 접착재의 주위를 둘러싸도록 상기 세라믹 히터와 상기 금속 베이스 사이에 마련되는 접착성의 보호재와,
    상기 접착재와 상기 보호재 사이에 마련되어, 상기 접착재와 상기 보호재가 접착하는 것을 방지하는 접착 방지층
    을 구비하는 것인, 반도체 제조 장치용 부재.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 접착 방지층은, 공극층 또는 접착력이 없는 재료로 형성되는 비접착층인 것인, 반도체 제조 장치용 부재.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 세라믹 히터 중 상기 금속 베이스에 대향하는 면의 가장자리에는, 모따기부가 마련되고, 상기 보호재는, 상기 모따기부와 상기 금속 베이스에 의해 둘러싸인 공간에 마련되는 것인, 반도체 제조 장치용 부재.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 금속 베이스 중 상기 세라믹 히터에 대향하는 면의 가장자리의 내측에는, 원주 돌기부가 마련되고, 상기 보호재는, 상기 세라믹 히터와 상기 원주 돌기부와 상기 금속 베이스에 의해 둘러싸인 공간에 마련되는 것인, 반도체 제조 장치용 부재.
  5. 원반형 또는 원환형의 세라믹 히터와,
    금속 베이스와,
    상기 금속 베이스와 상기 세라믹 히터를 접착하는 접착재와,
    상기 접착재의 주위를 둘러싸도록 상기 세라믹 히터와 상기 금속 베이스 사이에 마련되는 접착성의 보호재
    를 구비하고,
    상기 접착재는, 주요부와, 상기 주요부의 주위를 따라 마련되며, 상기 보호재와 접착되는 폭이 좁은 부부와, 상기 주요부와 상기 부부 사이에 마련되는 접착 방지부를 갖는 것인, 반도체 제조 장치용 부재.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 접착 방지부는, 원주를 따라 단속적으로 또는 연속하여 마련되는 것인, 반도체 제조 장치용 부재.
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서,
    상기 접착 방지부는, 공극부 또는 접착력이 없는 재료로 형성되는 비접착부인 것인, 반도체 제조 장치용 부재.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 금속 베이스는, 상기 금속 베이스의 측면 및 상기 세라믹 히터에 대향하는 면 중 적어도 상기 보호재가 형성되는 부분에 절연막을 갖는 것인, 반도체 제조 장치용 부재.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 세라믹 히터는, 포커스링이 배치되는 원환형의 부재이고,
    상기 접착재는, 원환형이며,
    상기 보호재는, 상기 접착재의 내주측 및 외주측에 각각 마련되는 것인, 반도체 제조 장치용 부재.
  10. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 세라믹 히터는, 웨이퍼가 배치되는 원반형의 부재이고,
    상기 접착재는, 원형이며,
    상기 보호재는, 상기 접착재의 외주측에 마련되는 것인, 반도체 제조 장치용 부재.
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