KR20230051055A - 웨이퍼 배치대 - Google Patents

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KR20230051055A
KR20230051055A KR1020220082012A KR20220082012A KR20230051055A KR 20230051055 A KR20230051055 A KR 20230051055A KR 1020220082012 A KR1020220082012 A KR 1020220082012A KR 20220082012 A KR20220082012 A KR 20220082012A KR 20230051055 A KR20230051055 A KR 20230051055A
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ceramic
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다츠야 구노
세이야 이노우에
히로시 다케바야시
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엔지케이 인슐레이터 엘티디
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Abstract

웨이퍼 배치대(10)는, 상면에 웨이퍼 배치면(22a)을 갖고, 전극(26)을 내장하는 세라믹 기재(20)와, 내부에 냉매 유로(38)가 형성된 냉각 기재(30)와, 세라믹 기재(20)의 하면과 냉각 기재(30)의 상면을 접합하는 금속 접합층(40)을 구비한다. 냉각 기재(30)는, 냉매 유로(38)의 천장을 구성하는 금속 매트릭스 복합 재료제 또는 저열팽창 금속 재료제의 천장 기재(81)와, 냉매 유로(38)의 바닥 및 측벽을 구성하는 유로 홈(88)이 상면에 마련되며 세라믹 기재(20)와 주성분이 동일한 세라믹 재료제의 홈을 갖는 기재(83)와, 천장 기재(81)의 하면과 홈을 갖는 기재(83)의 상면을 접합하는 금속제의 천장 접합층(82)을 갖는다.

Description

웨이퍼 배치대{WAFER PLACEMENT TABLE}
본 발명은 웨이퍼 배치대에 관한 것이다.
종래, 정전 흡착용 전극을 매설한 알루미나 등의 세라믹 기재와, 알루미늄 등의 금속을 포함하는 냉각 기재를, 수지층을 통해 접합한 웨이퍼 배치대가 알려져 있다(예컨대 특허문헌 1 참조). 이러한 웨이퍼 배치대에 의하면, 수지층에 의해 세라믹 기재와 냉각 기재의 열팽창차의 영향을 완화할 수 있다. 수지층 대신에 금속 접합층을 이용하여 세라믹 기재와 냉매 유로를 구비한 냉각 기재를 접합한 웨이퍼 배치대도 알려져 있다(예컨대 특허문헌 2, 3). 금속 접합층은, 수지층에 비해서 열전도율이 높기 때문에, 하이파워 플라즈마로 웨이퍼를 처리하는 경우에 요구되는 방열 능력을 실현할 수 있다. 그 한편, 금속 접합층은, 수지층에 비해서 영률이 크고 응력 완화성이 낮기 때문에, 세라믹 기재와 냉각 기재의 열팽창차의 영향을 거의 완화할 수 없다. 특허문헌 2, 3에서는, 열팽창차에 의한 파손이 생기기 어렵게 하기 위해, 냉각 기재의 재료로서, 세라믹 기재와 열팽창 계수차가 작은 금속 매트릭스 복합 재료(MMC)를 이용하고 있다.
특허문헌 1: 일본 특허 공개 평성4-287344호 공보 특허문헌 2: 일본 특허 제5666748호 공보 특허문헌 3: 일본 특허 제5666749호 공보
그러나, MMC는 알루미늄 등의 금속보다, 고가이고, 난가공성이며 냉매 유로의 형성 비용도 비싸기 때문에, 웨이퍼 배치대의 제조 비용이 비싸지는 경우가 있었다. 또한, MMC 대신에, 세라믹 기재와 열팽창 계수차가 작은 저열팽창 금속 재료를 이용하는 것도 고려되지만, 저열팽창 금속 재료도 고가이고, 난가공성이며 냉매 유로의 형성 비용도 비싸기 때문에, 웨이퍼 배치대의 제조 비용이 비싸지는 경우가 있었다.
본 발명은 이러한 과제를 해결하기 위해 이루어진 것이며, 방열 능력이 높고 파손이 생기기 어려운 웨이퍼 배치대의 제조 비용을 저감하는 것을 주목적으로 한다.
본 발명의 제1 웨이퍼 배치대는,
상면에 웨이퍼 배치면을 갖고, 전극을 내장하는 세라믹 기재와,
내부에 냉매 유로가 형성된 냉각 기재와,
상기 세라믹 기재의 하면과 상기 냉각 기재의 상면을 접합하는 금속 접합층
을 구비하고,
상기 냉각 기재는, 상기 냉매 유로의 천장을 구성하는 금속 매트릭스 복합 재료제 또는 저열팽창 금속 재료제의 천장 기재와, 상기 냉매 유로의 바닥 및 측벽을 구성하는 유로 홈이 상면에 마련되며 상기 세라믹 기재와 주성분이 동일한 세라믹 재료제의 홈을 갖는 기재와, 상기 천장 기재의 하면과 상기 홈을 갖는 기재의 상면을 접합하는 금속제의 천장 접합층을 갖는 것이다.
본 발명의 제1 웨이퍼 배치대에서는, 냉각 기재 중, 천장 기재에는 MMC 또는 저열팽창 금속 재료를 이용하는 한편, 홈을 갖는 기재에는 비교적 저렴하며, 니어 넷 셰이프 기술 등에 의해 비교적 저비용으로 유로 홈을 형성 가능한 세라믹 재료를 이용하고 있다. 이 때문에, 웨이퍼 배치대의 제조 비용을 저감할 수 있다. 또한, 세라믹 기재-천장 기재 사이 및 천장 기재-홈을 갖는 기재 사이의 접합층으로서, 열전도율이 낮은 수지층이 아니라, 열전도율이 높은 금속제의 접합층을 이용하고 있다. 이 때문에, 웨이퍼로부터 열을 내리는 능력(방열 능력)이 높다. 또한, 홈을 갖는 기재를 구성하는 세라믹 재료의 주성분이 세라믹 기재를 구성하는 세라믹 재료의 주성분과 동일하기 때문에, 홈을 갖는 기재는, 세라믹 기재와의 선열팽창 계수차의 절대값이 작다. 이 때문에, 세라믹 기재, 천장 기재 및 홈을 갖는 기재는, 상호의 선열팽창 계수차의 절대값이 작고, 접합층의 응력 완화성이 낮아도, 지장이 생기기 어렵다.
또한, 본 명세서에서는, 저열팽창 금속 재료란, 40~400℃의 선열팽창 계수가 10×10-6/K 이하인 금속 재료를 말하며, 9.0×10-6/K 이하가 바람직하고, 8.0×10-6/K 이하가 보다 바람직하다. 또한, 본 명세서에서는, 40℃과 400℃의 길이를 측정하여 구한 선열팽창 계수를, 40~400℃의 선열팽창 계수라고 칭한다. 또한, 본 명세서에서는, 주성분이란, 포함되는 성분 전체 중 50 질량% 이상을 차지하는 성분을 말하며, 70 질량% 이상이 바람직하고, 90 질량% 이상이 보다 바람직하다. 또한, 본 명세서에서는, 상하, 좌우, 전후 등을 이용하여 본 발명을 설명하는 경우가 있지만, 상하, 좌우, 전후는, 상대적인 위치 관계에 불과하다. 그 때문에, 웨이퍼 배치대의 방향을 바꾼 경우에는 상하가 좌우가 되거나 좌우가 상하가 되거나 하는 경우가 있지만, 그러한 경우도 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.
본 발명의 제1 웨이퍼 배치대에 있어서, 상기 천장 기재를 구성하는 금속 매트릭스 복합 재료 또는 저열팽창 금속 재료 및 상기 홈을 갖는 기재를 구성하는 세라믹 재료는, 상기 세라믹 기재를 구성하는 세라믹 재료와의 40~400℃의 선열팽창 계수차의 절대값이 1.5×10-6/K 이하인 것으로 하여도 좋다. 이렇게 하면, 접합층의 응력 완화성이 낮아도, 지장이 보다 생기기 어렵다.
본 발명의 제1 웨이퍼 배치대에 있어서, 상기 세라믹 기재를 구성하는 세라믹 재료는 알루미나이며, 상기 홈을 갖는 기재를 구성하는 세라믹 재료는 상기 세라믹 기재를 구성하는 알루미나보다 순도가 낮은 알루미나인 것으로 하여도 좋다. 이렇게 하면, 홈을 갖는 기재를 보다 저비용으로 제조할 수 있다.
본 발명의 제2 웨이퍼 배치대는,
상면에 웨이퍼 배치면을 갖고, 전극을 내장하는 세라믹 기재와,
내부에 냉매 유로가 형성된 냉각 기재와,
상기 세라믹 기재의 하면과 상기 냉각 기재의 상면을 접합하는 금속 접합층
을 구비하고,
상기 냉각 기재는, 상기 냉매 유로의 천장을 구성하는 금속 매트릭스 복합 재료제 또는 저열팽창 금속 재료제의 천장 기재와, 상기 냉매 유로의 측벽을 구성하는 유로 구멍이 상하 방향으로 관통하며 상기 세라믹 기재와 주성분이 동일한 세라믹 재료제의 천공 기재와, 상기 냉매 유로의 바닥을 구성하는 바닥 기재와, 상기 천장 기재의 하면과 상기 천공 기재의 상면을 접합하는 금속제의 천장 접합층과, 상기 천공 기재의 하면과 상기 바닥 기재의 상면을 접합하는 바닥 접합층을 갖는 것이다.
본 발명의 제2 웨이퍼 배치대에서는, 냉각 기재 중, 천장 기재에는 MMC 또는 저열팽창 금속 재료를 이용하는 한편, 천공 기재에는 비교적 저렴하고, 니어 넷 셰이프 기술 등에 의해 비교적 저비용으로 유로 구멍을 형성 가능한 세라믹 재료를 이용하고 있다. 이 때문에, 웨이퍼 배치대의 제조 비용을 저감할 수 있다. 또한, 세라믹 기재-천장 기재 사이 및 천장 기재-천공 기재 사이의 접합층으로서, 열전도율이 낮은 수지층이 아니라, 열전도율이 높은 금속제의 접합층을 이용하고 있다. 이 때문에, 웨이퍼로부터 열을 내리는 능력(방열 능력)이 높다. 또한, 천공 기재를 구성하는 세라믹 재료의 주성분이 세라믹 기재를 구성하는 세라믹 재료의 주성분과 동일하기 때문에, 천공 기재는, 세라믹 기재와의 선열팽창 계수차의 절대값이 작다. 이 때문에, 세라믹 기재, 천장 기재 및 천공 기재는, 상호의 선열팽창 계수차의 절대값이 작고, 접합층의 응력 완화성이 낮아도, 지장이 생기기 어렵다.
본 발명의 제2 웨이퍼 배치대에 있어서, 상기 바닥 기재는 금속 매트릭스 복합 재료제 또는 저열팽창 금속 재료제이고, 상기 바닥 접합층은 금속제인 것으로 하여도 좋다. 이렇게 하면, 세라믹 기재를 구성하는 재료와 바닥 기재를 구성하는 재료의 선열팽창 계수차의 절대값이 작기 때문에, 세라믹 기재와 천장 기재나 천공 기재의 선열팽창 계수차의 영향이나, 천장 기재나 천공 기재와 바닥 기재의 선열팽창 계수차의 영향이 캔슬되어, 웨이퍼 배치대(10)의 휘어짐이나 파손을 억제할 수 있다. 그 때문에, 천장 기재나 천공 기재를 구성하는 재료의 자유도가 높아진다. 또한, 천공 기재와 바닥 기재를 금속제의 접합층으로 접합하기 때문에, 세라믹 기재와 천장 기재의 접합이나, 천장 기재와 천공 기재의 접합과 동시에 천공 기재와 바닥 기재의 접합을 행할 수 있어, 웨이퍼 배치대를 효율적으로 제조할 수 있다.
본 발명의 제2 웨이퍼 배치대에 있어서, 상기 천장 기재를 구성하는 금속 매트릭스 복합 재료 또는 저열팽창 금속 재료 및 상기 천공 기재를 구성하는 세라믹 재료는, 상기 세라믹 기재를 구성하는 세라믹 재료와의 40~400℃의 선열팽창 계수차의 절대값이 1.5×10-6/K 이하인 것으로 하여도 좋다. 이렇게 하면, 접합층의 응력 완화성이 낮아도, 지장이 보다 생기기 어렵다.
본 발명의 제2 웨이퍼 배치대에 있어서, 상기 세라믹 기재를 구성하는 세라믹 재료는 알루미나이고, 상기 천공 기재를 구성하는 세라믹 재료는 상기 세라믹 기재를 구성하는 알루미나보다 순도가 낮은 알루미나인 것으로 하여도 좋다. 이렇게 하면, 천공 기재를 보다 저비용으로 제조할 수 있다.
도 1은 챔버(94)에 설치된 웨이퍼 배치대(10)의 종단면도이다.
도 2는 웨이퍼 배치대(10)의 평면도이다.
도 3은 웨이퍼 배치대(10)를 홈을 갖는 기재(83)의 상면에서 절단한 단면을 위에서 보았을 때의 단면도이다.
도 4는 웨이퍼 배치대(10)의 제조 공정도이다.
도 5는 웨이퍼 배치대(210)의 종단면도이다.
도 6은 웨이퍼 배치대(10)의 다른 실시형태의 종단면도이다.
[제1 실시형태]
본 발명의 제1 실시형태의 웨이퍼 배치대(10)를, 도면을 참조하면서 이하에 설명한다. 도 1은 챔버(94)에 설치된 웨이퍼 배치대(10)의 종단면도(웨이퍼 배치대(10)의 중심축을 포함하는 면에서 절단하였을 때의 단면도)이고, 도 2는 웨이퍼 배치대(10)의 평면도이고, 도 3은 웨이퍼 배치대(10)를 홈을 갖는 기재(83)의 상면에서 절단한 단면을 위에서 보았을 때의 단면도이다. 본 명세서에 있어서 수치 범위를 나타내는 「~」는, 그 전후에 기재되는 수치를 하한값 및 상한값으로서 포함하는 의미로서 사용된다.
웨이퍼 배치대(10)는, 웨이퍼(W)에 플라즈마를 이용하여 CVD나 에칭 등을 행하기 위해 이용되는 것이며, 반도체 프로세스용의 챔버(94)의 내부에 마련된 설치판(96)에 고정되어 있다. 웨이퍼 배치대(10)는, 세라믹 기재(20)와, 냉각 기재(30)와, 금속 접합층(40)을 구비하고 있다.
세라믹 기재(20)는, 원형의 웨이퍼 배치면(22a)을 갖는 중앙부(22)의 외주에, 환형의 포커스링 배치면(24a)을 갖는 외주부(24)를 구비하고 있다. 이하, 포커스링은 「FR」로 생략하는 경우가 있다. 웨이퍼 배치면(22a)에는, 웨이퍼(W)가 배치되고, FR 배치면(24a)에는, 포커스링(78)이 배치된다. 세라믹 기재(20)는, 알루미나, 질화알루미늄 등으로 대표되는 세라믹 재료로 형성되어 있다. FR 배치면(24a)은, 웨이퍼 배치면(22a)에 대하여 한 단 낮게 되어 있다.
세라믹 기재(20)의 중앙부(22)는, 웨이퍼 배치면(22a)에 가까운 측에, 웨이퍼 흡착용 전극(26)을 내장하고 있다. 웨이퍼 흡착용 전극(26)은, 예컨대 W, Mo, WC, MoC 등을 함유하는 재료에 의해 형성되어 있다. 웨이퍼 흡착용 전극(26)은, 원판형 또는 메시형의 단극형의 정전 전극이다. 세라믹 기재(20) 중 웨이퍼 흡착용 전극(26)보다 상측의 층은 유전체층으로서 기능한다. 웨이퍼 흡착용 전극(26)에는, 웨이퍼 흡착용 직류 전원(52)이 급전 단자(54)를 통해 접속되어 있다. 급전 단자(54)는, 냉각 기재(30) 및 금속 접합층(40)을 상하 방향으로 관통하는 관통 구멍에 배치된 절연관(55)을 통과하여, 세라믹 기재(20)의 하면으로부터 웨이퍼 흡착용 전극(26)에 이르도록 마련되어 있다. 웨이퍼 흡착용 직류 전원(52)과 웨이퍼 흡착용 전극(26) 사이에는, 로우패스 필터(LPF)(53)가 마련되어 있다.
냉각 기재(30)는, 세라믹 기재(20)보다 대직경의 원판 부재이며, 세라믹 기재(20)가 배치된 내주부(32)와, 세라믹 기재(20)의 외주로부터 비어져 나온 외주부(34)를 갖고 있다. 냉각 기재(30)는, 천장 기재(81)와, 홈을 갖는 기재(83)와, 천장 접합층(82)을 구비하고 있다. 냉각 기재(30)는, 내부에 냉매가 순환 가능한 냉매 유로(38)를 구비하고 있다. 냉매 유로(38)는, 세라믹 기재(20)가 배치된 전역에 고루 미치도록, 입구(38a)부터 출구(38b)까지 소용돌이형으로 마련되어 있다(도 3). 냉매 유로(38)의 입구(38a) 및 출구(38b)는, 홈을 갖는 기재(83)를 상하 방향으로 관통하여 냉매 유로(38)의 바닥면에 개구하고 있다. 냉매 유로(38)의 입구(38a) 및 출구(38b)는, 도시하지 않는 냉매 냉각 장치에 접속되어 있고, 출구(38b)로부터 배출된 냉매는, 냉매 냉각 장치로 온도 조정된 후 재차 입구(38a)로 되돌아가 냉매 유로(38) 내에 공급된다.
천장 기재(81)는, 금속 매트릭스 복합 재료(메탈·매트릭스·콤포지트(MMC)라고도 함)제의 원판 부재이다. 천장 기재(81)는, 냉매 유로(38)의 천장을 구성한다. 천장 기재(81)에 사용하는 MMC는, 세라믹 기재(20)에 사용하는 세라믹 재료와의 40~400℃의 선열팽창 계수차의 절대값이 1.5×10-6/K 이하인 것이 바람직하고, 1.0×10-6/K 이하인 것이 보다 바람직하고, 0.5×10-6/K 이하인 것이 더욱 바람직하다. MMC로서는, Si, SiC 및 Ti를 포함하는 재료나 SiC 다공질체에 Al 및/또는 Si를 함침시킨 재료 등을 들 수 있다. Si, SiC 및 Ti를 포함하는 재료를 SiSiCTi라고 하고, SiC 다공질체에 Al을 함침시킨 재료를 AlSiC라고 하고, SiC 다공질체에 Si를 함침시킨 재료를 SiSiC라고 한다. 세라믹 기재(20)가 알루미나 기재인 경우, 천장 기재(81)에 이용하는 MMC로서는 AlSiC나 SiSiCTi 등이 바람직하다. 40~400℃의 선열팽창 계수는, 알루미나가 7.2×10-6/K이고, AlSiC(SiC 75%)가 7.8×10-6/K이고, SiSiCTi가 7.3×10-6/K이다. 세라믹 기재(20)가 질화알루미늄 기재인 경우, 천장 기재(81)에 이용하는 MMC로서는 AlSiC나 SiSiC 등이 바람직하다. 40~400℃의 선열팽창 계수는, 질화알루미늄이 4.6×10-6/K이고, AlSiC(SiC 85%)가 5.6×10-6/K이다. 천장 기재(81)는, 금속 접합층(40) 및 금속제의 천장 접합층(82)과 함께 플라즈마 발생용의 고주파(RF) 전극으로서도 기능한다. 급전 단자(64)는, 홈을 갖는 기재(83) 및 천장 접합층(82)을 상하 방향으로 관통하는 관통 구멍(66)을 통과하여, 천장 기재(81)의 하면에 이르도록 마련되어 있다. 천장 기재(81)와 RF 전원(62) 사이에는, 하이패스 필터(HPF)(63)가 배치되어 있다.
홈을 갖는 기재(83)는 세라믹 재료제의 원판 부재이다. 도 3에 나타내는 바와 같이, 홈을 갖는 기재(83)의 상면에는, 냉매 유로(38)의 바닥 및 측벽을 구성하는 유로 홈(88)이 마련되어 있다. 홈을 갖는 기재(83)에 사용하는 세라믹 재료는, 세라믹 기재(20)에 사용하는 세라믹 재료와 주성분이 동일하다. 주성분이란, 포함되는 성분 전체 중 50 질량% 이상을 차지하는 성분을 말하며, 70 질량% 이상이 바람직하고, 90 질량% 이상이 보다 바람직하다. 주성분이 같은 세라믹 재료끼리에서는 선열팽창 계수차의 절대값이 작다. 홈을 갖는 기재(83)를 구성하는 세라믹 재료는, 세라믹 기재(20)를 구성하는 세라믹 재료와 주성분이 동일하고, 순도가 낮은 재료로 하여도 좋다. 예컨대, 세라믹 기재(20)에는, 유전체층으로서의 전기적 특성 향상의 관점에서 순도가 높은 알루미나(예컨대 알루미나 99% 이상)를 이용하고, 홈을 갖는 기재(83)에는, 인성 등의 기계적 특성 향상이나 비용 저감의 관점에서 순도가 낮은 알루미나(예컨대 알루미나 95%)를 이용하여도 좋다. 순도가 낮은 재료는, 순도가 높은 재료보다, SiO2 등의 유리질을 많이 포함하는 것으로 하여도 좋다. 홈을 갖는 기재(83)에 사용하는 세라믹 재료는, 세라믹 기재(20)에 사용하는 세라믹 재료와의 40~400℃의 선열팽창 계수차의 절대값이 1.5×10-6/K 이하인 것이 바람직하고, 1.0×10-6/K 이하인 것이 보다 바람직하고, 0.5×10-6/K 이하인 것이 더욱 바람직하다. 홈을 갖는 기재(83)에 사용하는 세라믹 재료는, 천장 기재(81)에 사용하는 MMC와의 40~400℃의 선열팽창 계수차의 절대값이 1.5×10-6/K 이하인 것이 바람직하고, 1.0×10-6/K 이하인 것이 보다 바람직하고, 0.5×10-6/K 이하인 것이 더욱 바람직하다.
천장 접합층(82)은, 천장 기재(81)의 하면과 홈을 갖는 기재(83)의 상면을 접합하는 금속제의 접합층이다. 천장 접합층(82)은, 예컨대 땜납이나 금속 납땜재로 형성된 층이어도 좋다. 천장 접합층(82)은, 예컨대 TCB(Thermal compression bonding)에 의해 형성된다. TCB란, 접합 대상인 2개의 부재 사이에 금속 접합재를 끼우고, 금속 접합재의 고상선 온도 이하의 온도로 가열한 상태에서 2개의 부재를 가압 접합하는 공지의 방법을 말한다. 천장 접합층(82)의 재질은, 금속 접합층(40)의 재질과 동일하게 하여도 좋다.
금속 접합층(40)은, 세라믹 기재(20)의 하면과 냉각 기재(30)의 상면을 접합한다. 금속 접합층(40)은, 예컨대 땜납이나 금속 납땜재로 형성된 층이어도 좋다. 금속 접합층(40)은, 예컨대 TCB에 의해 형성된다.
세라믹 기재(20)의 외주부(24)의 측면, 금속 접합층(40)의 외주 및 냉각 기재(30)의 측면은, 절연막(42)으로 피복되어 있다. 절연막(42)으로서는, 예컨대 알루미나나 이트리아 등의 용사막을 들 수 있다.
이러한 웨이퍼 배치대(10)는, 챔버(94)의 내부에 마련된 설치판(96)에 클램프 부재(70)를 이용하여 부착된다. 클램프 부재(70)는, 단면이 대략 역 L자형인 환형 부재이며, 내주 단차면(70a)을 갖는다. 웨이퍼 배치대(10)와 설치판(96)은, 클램프 부재(70)에 의해 일체화되어 있다. 웨이퍼 배치대(10)의 냉각 기재(30)의 외주부(34)에, 클램프 부재(70)의 내주 단차면(70a)을 배치한 상태에서, 클램프 부재(70)의 상면으로부터 볼트(72)가 삽입되어 설치판(96)의 상면에 마련된 나사 구멍에 나사 결합되어 있다. 볼트(72)는, 클램프 부재(70)의 원주 방향을 따라 등간격으로 마련된 복수 개소(예컨대 8개소나 12개소)에 부착된다. 클램프 부재(70)나 볼트(72)는, 절연 재료로 제작되어 있어도 좋고, 도전 재료(금속 등)로 제작되어 있어도 좋다.
다음에, 웨이퍼 배치대(10)의 제조예를 도 4를 이용하여 설명한다. 도 4는 웨이퍼 배치대(10)의 제조 공정도이다. 먼저, 세라믹 기재(20)의 바탕이 되는 원판형의 세라믹 소결체(120)를, 세라믹분 말의 성형체를 핫프레스 소성함으로써 제작한다(도 4의 (a)). 세라믹 소결체(120)는, 웨이퍼 흡착용 전극(26)을 내장하고 있다. 다음에, 세라믹 소결체(120)의 하면으로부터 웨이퍼 흡착용 전극(26)까지 구멍(27)을 뚫고(도 4의 (b)), 그 구멍(27)에 급전 단자(54)를 삽입하여 급전 단자(54)와 웨이퍼 흡착용 전극(26)을 접합한다(도 4의 (c)).
이와 병행하여, MMC 원판 부재(181)와, 상면에 유로 홈(88)이 형성된 세라믹 재료제의 홈부 원판 부재(183)를 제작한다(도 4의 (d)). 계속해서, MMC 원판 부재(181)에 상하 방향으로 관통하는 관통 구멍(131)을 형성하고, 홈부 원판 부재(183)에 상하 방향으로 관통하는 관통 구멍(132, 66) 및 상하 방향으로 관통하여 유로 홈(88)의 바닥면에 개구하는 입구(38a), 출구(38b)를 형성하고, MMC 원판 부재(181)의 하면 중 관통 구멍(66)에 대향하는 위치에 급전 단자(64)를 접합한다(도 4의 (e)). 세라믹 소결체(120)가 알루미나제인 경우, MMC 원판 부재(181)는 SiSiCTi제나 AlSiC제인 것이 바람직하다. 알루미나의 열팽창 계수와 SiSiCTi나 AlSiC의 열팽창 계수는, 대략 동일하기 때문이다. 또한, 세라믹 소결체(120)가 알루미나제인 경우, 홈부 원판 부재(183)는 세라믹 소결체(120)보다 순도가 낮은 알루미나제인 것이 바람직하다. 홈부 원판 부재(183)는, 예컨대 니어 넷 셰이프 기술로 제작할 수 있다.
SiSiCTi제의 원판 부재는, 예컨대 이하와 같이 제작할 수 있다. 우선, 탄화규소와 금속 Si와 금속 Ti를 혼합하여 분체 혼합물을 제작한다. 다음에, 얻어진 분체 혼합물을 일축 가압 성형에 의해 원판형의 성형체를 제작하고, 그 성형체를 불활성 분위기 하에 핫프레스 소결시킴으로써, SiSiCTi제의 원판 부재를 얻는다.
니어 넷 셰이프 기술을 이용하여 홈부 원판 부재(183)를 제작하는 경우, 예컨대 이하와 같이 제작할 수 있다. 즉, 소성 후에 홈을 갖는 기재(83)의 형상이 되는 것 같은 소정 형상의 성형체를 복수매의 세라믹 그린 시트를 적층하여 제작하고, 그 성형체를 상압 소성함으로써, 홈을 갖는 기재(83)를 얻을 수 있다. 또한, 성형체는, 몰드 캐스트에 의해 제작하여도 좋고, 광조형 등을 이용한 3D 프린터에 의해 제작하여도 좋다. 또한, 성형체는, 홈이 없는 원판 성형체를 제작한 후 유로 홈(88)에 대응하는 홈을 절삭 등으로 형성함으로써 제작하여도 좋다.
다음에, MMC 원판 부재(181)의 상면 및 홈부 원판 부재(183)의 상면에 각각 금속 접합재를 배치한다. 각 금속 접합재에는, 필요한 관통 구멍을 마련해 둔다. 그리고, MMC 원판 부재(181)의 급전 단자(64)를 홈부 원판 부재(183)의 관통 구멍(66)에 삽입하고, MMC 원판 부재(181)를 홈부 원판 부재(183)의 상면에 배치된 금속 접합재 위에 싣는다. 또한, 세라믹 소결체(120)의 급전 단자(54)를 MMC 원판 부재(181)의 관통 구멍(131) 및 홈부 원판 부재(183)의 관통 구멍(132)에 삽입하고, 세라믹 소결체(120)를 MMC 원판 부재(181)의 상면에 배치된 금속 접합재 위에 싣는다. 이에 의해, 홈부 원판 부재(183)와 금속 접합재와 MMC 원판 부재(181)와 금속 접합재와 세라믹 소결체(120)를 아래에서부터 이 순서로 적층한 적층체를 얻는다. 이 적층체를 가열하면서 가압함으로써(TCB), 접합체(110)를 얻는다(도 4의 (f)). 접합체(110)는, 냉각 기재(30)의 바탕이 되는 MMC/세라믹 블록(130)의 상면에, 금속 접합층(140)을 통해 세라믹 소결체(120)가 접합된 것이다. MMC/세라믹 블록(130)은, MMC 원판 부재(181)와 홈부 원판 부재(183)가 금속제의 천장 접합층(182)을 통해 접합된 것이다. MMC/세라믹 블록(130)은, 내부에 냉매 유로(38)를 갖는다.
TCB는, 예컨대 이하와 같이 행해진다. 즉, 금속 접합재의 고상선 온도 이하(예컨대, 고상선 온도로부터 20℃ 내린 온도 이상 고상선 온도 이하)의 온도에서 적층체를 가압하여 접합하고, 그 후 실온으로 되돌린다. 이에 의해, 금속 접합재는 금속 접합층이 된다. 이때의 금속 접합재로서는, Al-Mg계 접합재나 Al-Si-Mg계 접합재를 사용할 수 있다. 예컨대, Al-Si-Mg계 접합재를 이용하여 TCB를 행하는 경우, 진공 분위기 하에서 가열한 상태로 적층체를 가압한다. 금속 접합재는, 두께가 100 ㎛ 전후의 것을 이용하는 것이 바람직하다.
계속해서, 세라믹 소결체(120)의 외주를 절삭하여 단차를 형성함으로써, 중앙부(22)와 외주부(24)를 구비한 세라믹 기재(20)로 한다. 또한, 금속 접합층(140) 및 MMC/세라믹 블록(130)의 외주를 필요에 따라 절삭함으로써, 금속 접합층(40) 및 냉각 기재(30)로 한다. 이때, 냉각 기재(30)의 외주부(34)가 세라믹 기재(20)의 외주로부터 비어져 나오도록 한다. 또한, 관통 구멍(131, 132), 금속 접합층(40)의 구멍 및 천장 접합층(82)의 구멍에, 급전 단자(54)를 삽입 관통하는 절연관(55)을 배치한다. 또한, 세라믹 기재(20)의 외주부(24)의 측면, 금속 접합층(40)의 주위 및 냉각 기재(30)의 측면을, 세라믹 분말을 이용하여 용사함으로써 절연막(42)을 형성한다(도 4의 (g)). 이에 의해, 웨이퍼 배치대(10)를 얻는다.
다음에, 웨이퍼 배치대(10)의 사용예에 대해서 도 1을 이용하여 설명한다. 챔버(94)의 설치판(96)에는, 전술한 바와 같이 웨이퍼 배치대(10)가 클램프 부재(70)에 의해 고정되어 있다. 챔버(94)의 천장면에는, 프로세스 가스를 다수의 가스 분사 구멍으로부터 챔버(94)의 내부에 방출하는 샤워 헤드(98)가 배치되어 있다.
웨이퍼 배치대(10)의 FR 배치면(24a)에는, 포커스링(78)이 배치되고, 웨이퍼 배치면(22a)에는, 원반형의 웨이퍼(W)가 배치된다. 포커스링(78)은, 웨이퍼(W)와 간섭하지 않도록 상단부의 내주를 따라 단차를 구비하고 있다. 이 상태에서, 웨이퍼 흡착용 전극(26)에 웨이퍼 흡착용 직류 전원(52)의 직류 전압을 인가하여 웨이퍼(W)를 웨이퍼 배치면(22a)에 흡착시킨다. 그리고, 챔버(94)의 내부를 소정의 진공 분위기(또는 감압 분위기)가 되도록 설정하고, 샤워 헤드(98)로부터 프로세스 가스를 공급하면서, 천장 기재(81)에 RF 전원(62)으로부터의 RF 전압을 인가한다. 그렇게 하면, 웨이퍼(W)와 샤워 헤드(98) 사이에서 플라즈마가 발생한다. 그리고, 그 플라즈마를 이용하여 웨이퍼(W)에 CVD 성막을 실시하거나 에칭을 실시하거나 한다. 또한, 웨이퍼(W)가 플라즈마 처리됨에 따라 포커스링(78)도 소모되지만, 포커스링(78)은 웨이퍼(W)에 비해서 두껍기 때문에, 포커스링(78)의 교환은 복수매의 웨이퍼(W)를 처리한 후에 행해진다.
이상 설명한 제1 실시형태의 웨이퍼 배치대(10)에서는, 냉각 기재(30) 중, 천장 기재(81)에는 MMC를 이용하는 한편, 홈을 갖는 기재(83)에는 비교적 저렴하고, 니어 넷 셰이프 기술 등에 의해 비교적 저비용으로 유로 홈(88)을 형성 가능한 세라믹 재료를 이용하고 있다. 이 때문에, 웨이퍼 배치대의 제조 비용을 저감할 수 있다. 또한, 세라믹 기재(20)-천장 기재(81) 사이 및 천장 기재(81)-홈을 갖는 기재(83) 사이의 접합층으로서, 열전도율이 낮은 수지층이 아니라, 열전도율이 높은 금속제의 접합층을 이용하고 있다. 이 때문에, 방열 능력이 높다. 또한, 홈을 갖는 기재(83)를 구성하는 세라믹 재료의 주성분이 세라믹 기재(20)를 구성하는 세라믹 재료의 주성분과 동일하기 때문에, 홈을 갖는 기재(83)는, 세라믹 기재(20)와의 선열팽창 계수차의 절대값이 작다. 이 때문에, 세라믹 기재(20), 천장 기재(81) 및 홈을 갖는 기재(83)는, 상호의 선열팽창 계수차의 절대값이 작고, 접합층의 응력 완화성이 낮아도, 지장이 생기기 어렵다.
또한, 냉각 기재(30) 중, 하이파워 플라즈마로 웨이퍼(W)를 처리할 때에 열응력이 발생하기 쉬운 부분(냉매 유로(38)보다 상측의 부분)에 배치되는 천장 기재(81)에, 세라믹 재료보다 인성이 높은 MMC를 이용하고 있기 때문에, 열응력이 발생하여도 웨이퍼 배치대(10)가 파손되기 어렵다.
또한, MMC는 도전성을 갖기 때문에, 천장 기재(81)를 RF 전극으로서도 사용할 수 있어, 별도 RF 전극을 준비할 필요가 없다. 또한, 금속 접합층(40)이나 천장 접합층(82)은, 금속제이기 때문에, 이들을 RF 전극으로서 이용할 수 있다.
이 웨이퍼 배치대(10)에 있어서, 세라믹 기재(20)를 구성하는 세라믹 재료, 천장 기재(81)를 구성하는 MMC 및 홈을 갖는 기재(83)를 구성하는 세라믹 재료는, 상호의 선열팽창 계수차의 절대값이 전부 1.5×10-6/K 이하인 것으로 하면, 접합층의 응력 완화성이 낮아도, 지장이 보다 생기기 어렵다.
또한, 세라믹 기재(20)를 구성하는 세라믹 재료와 홈을 갖는 기재(83)를 구성하는 세라믹 재료와의 선열팽창 계수차의 절대값이 작으면, 세라믹 기재(20)와 천장 기재(81)의 선열팽창 계수차의 영향이나, 천장 기재(81)와 홈을 갖는 기재(83)의 선열팽창 계수차의 영향이 캔슬되어, 웨이퍼 배치대(10)의 휘어짐이나 파손을 억제할 수 있다. 그 때문에, 천장 기재(81)를 구성하는 재료의 자유도가 높아진다.
[제2 실시형태]
본 발명의 제2 실시형태의 웨이퍼 배치대(210)를, 도면을 참조하면서 이하에 설명한다. 도 5는 웨이퍼 배치대(210)의 종단면도이다. 도 5에서는, 전술한 제1 실시형태와 동일한 구성 요소에는 동일한 부호를 붙였다.
웨이퍼 배치대(210)는, 웨이퍼 배치대(10)와 동일하게 이용되는 것이다. 웨이퍼 배치대(210)는, 세라믹 기재(20)와, 냉각 기재(230)와, 금속 접합층(40)을 구비하고 있다.
냉각 기재(230)는, 세라믹 기재(20)보다 대직경의 원판 부재이다. 냉각 기재(230)는, 천장 기재(81)와, 천공 기재(283)와, 바닥 기재(285)와, 천장 접합층(82)과, 바닥 접합층(284)을 구비하고 있다. 냉각 기재(230)는, 내부에 냉매를 순환 가능한 냉매 유로(38)를 구비하고 있다. 냉매 유로(38)의 입구(38a) 및 출구(38b)는, 바닥 기재(285)를 상하 방향으로 관통하여 냉매 유로(38)의 바닥면에 개구하고 있다.
천공 기재(283)는, 세라믹 재료제의 원판 부재이다. 천공 기재(283)에는, 냉매 유로(38)의 측벽을 구성하는 유로 구멍(288)이 상하 방향으로 관통하고 있다. 천공 기재(283)에 사용하는 세라믹 재료의 상세는, 홈을 갖는 기재(83)에 사용하는 세라믹 재료와 동일하다. 천공 기재(283)는, 니어 넷 셰이프 기술을 이용하여 제작하여도 좋다.
바닥 기재(285)는 MMC제의 원판 부재이다. 바닥 기재(285)는 냉매 유로(38)의 바닥을 구성한다. 바닥 기재(285)에 사용하는 MMC의 상세는, 천장 기재(81)에 사용하는 MMC와 동일하다. 바닥 기재(285)에 사용하는 MMC는, 천장 기재(81)에 사용하는 MMC와 주성분이 동일한 것이 바람직하지만, 주성분이 달라도 좋다. 바닥 기재(285)에 사용하는 MMC는 천장 기재(81)에 사용하는 MMC와 동일한 재질의 것으로 하여도 좋다. 바닥 기재(285)에 사용하는 MMC는, 세라믹 기재(20)에 사용하는 세라믹 재료와의 40~400℃의 선열팽창 계수차의 절대값이 1.5×10-6/K 이하인 것이 바람직하고, 1.0×10-6/K 이하인 것이 보다 바람직하고, 0.5×10-6/K 이하인 것이 더욱 바람직하다.
바닥 접합층(284)은, 천공 기재(283)의 하면과 바닥 기재(285)의 상면을 접합하는 금속제의 접합층이다. 바닥 접합층(284)은, 예컨대 땜납이나 금속 납땜재로 형성된 층이어도 좋다. 바닥 접합층(284)은, 예컨대 TCB에 의해 형성된다. 바닥 접합층(284)의 재질은, 금속 접합층(40) 및 천장 접합층(82) 중 적어도 한쪽의 재질과 동일하게 하여도 좋다.
이러한 웨이퍼 배치대(210)는, 예컨대 이하에 나타내는 바와 같이, 도 4의 웨이퍼 배치대(10)의 제조예에 준하여 제작할 수 있다. 도 4의 (a)~(c)의 공정은, 웨이퍼 배치대(10)의 제조예와 동일하게 한다. 도 4의 (d)의 공정에서는, MMC 원판 부재(181)와 홈부 원판 부재(183)를 제작하는 대신에, 천장용 MMC 원판 부재와, 세라믹 재료제의 천공 원판 부재와, 바닥용 MMC 원판 부재를 제작한다. 2개의 MMC 원판 부재는, MMC 원판 부재(181)에 준하여 제작하고, 천공 원판 부재는, 홈부 원판 부재(183)에 준하여 제작한다. 그 후, 도 4의 (e)의 공정에 준하여, 2개의 MMC 원판 부재 및 천공 원판 부재의 각각에 관통 구멍을 형성한다. 다음에, 도 4의 (f)의 공정에 준하여, 바닥용 MMC 원판 부재, 금속 접합재, 천공 원판 부재, 금속 접합재, 천장용 MMC 원판 부재, 금속 접합재, 세라믹 소결체가, 아래에서부터 이 순서로 적층한 적층체를 제작하고, 이 적층체를 TCB에 의해 접합하여, 접합체를 제작한다. 마지막으로, 도 4의 (g)의 공정에 준하여, 절삭 가공을 행하고, 절연관(55)을 배치하여, 절연막(42)을 형성한다. 이에 의해 웨이퍼 배치대(210)를 얻는다.
이상 설명한 제2 실시형태의 웨이퍼 배치대(210)에서는, 냉각 기재(230) 중, 천장 기재(81)에는 MMC를 이용하는 한편, 천공 기재(283)에는 비교적 저렴하고, 니어 넷 셰이프 기술 등에 의해 비교적 저비용으로 유로 구멍(288)을 형성 가능한 세라믹 재료를 이용하고 있다. 이 때문에, 웨이퍼 배치대의 제조 비용을 저감할 수 있다. 또한, 세라믹 기재(20)-천장 기재(81) 사이 및 천장 기재(81)-천공 기재(283) 사이의 접합층으로서, 열전도율이 낮은 수지층이 아니라, 열전도율이 높은 금속제의 접합층을 이용하고 있다. 이 때문에, 방열 능력이 높다. 또한, 천공 기재(283)를 구성하는 세라믹 재료의 주성분이 세라믹 기재(20)를 구성하는 세라믹 재료의 주성분과 동일하기 때문에, 천공 기재(283)는, 세라믹 기재(20)와의 선열팽창 계수차의 절대값이 작다. 이 때문에, 세라믹 기재(20), 천장 기재(81) 및 천공 기재(283)는, 상호의 선열팽창 계수차의 절대값이 작고, 접합층의 응력 완화성이 낮아도, 지장이 생기기 어렵다.
또한, 냉각 기재(230) 중, 하이파워 플라즈마로 웨이퍼(W)를 처리할 때에 열응력이 발생하기 쉬운 부분에 배치되는 천장 기재(81)에, 세라믹 재료보다 인성이 높은 MMC를 이용하고 있기 때문에, 열응력이 발생하여도 웨이퍼 배치대(210)가 파손되기 어렵다.
또한, MMC는 도전성을 갖기 때문에, 천장 기재(81)를 RF 전극으로서도 사용할 수 있어, 별도 RF 전극을 준비할 필요가 없다. 또한, 금속 접합층(40)이나 천장 접합층(82), 바닥 접합층(284)은, 금속제이기 때문에, 이들을 RF 전극으로서 이용할 수 있다. 또한, MMC제의 바닥 기재(285)를 RF 전극으로서 이용할 수 있다.
또한, 바닥 기재(285)는 MMC제이며, 세라믹 기재(20)를 구성하는 세라믹 재료와의 선열팽창 계수차의 절대값이 작기 때문에, 세라믹 기재(20)와 천장 기재(81)나 천공 기재(283)의 선열팽창 계수차의 영향이나, 천장 기재(81)나 천공 기재(283)와 바닥 기재(285)의 선열팽창 계수차의 영향이 캔슬되어, 웨이퍼 배치대(210)의 휘어짐이나 파손을 억제할 수 있다. 그 때문에, 천장 기재(81)나 천공 기재(283)를 구성하는 재료의 자유도가 높아진다.
그리고, 천공 기재(283)와 바닥 기재(285)를 금속제의 바닥 접합층(284)으로 접합하기 때문에, 세라믹 기재(20)와 천장 기재(81)의 접합이나, 천장 기재(81)와 천공 기재(283)의 접합과 동시에 천공 기재(283)와 바닥 기재(285)의 접합을 행할 수 있어, 웨이퍼 배치대(210)를 효율적으로 제조할 수 있다.
또한, 바닥 기재(285)는, 방열 능력에의 영향이 작기 때문에, 수지층 등으로 접합되어 있어도 좋다. 그 때문에, 바닥 기재(285)는, MMC제가 아니어도 좋고, 예컨대 선열팽창 계수가 비교적 큰 고열팽창 금속제(예컨대 알루미늄제)로 하여도 좋고, 세라믹제로 하여도 좋고, 수지제로 하여도 좋다. 또한, 바닥 접합층(284)은, 금속제가 아니어도 좋고, 예컨대 수지제로 하여도 좋다.
이 웨이퍼 배치대(210)에 있어서, 세라믹 기재(20)를 구성하는 세라믹 재료, 천장 기재(81)를 구성하는 MMC 및 천공 기재(283)를 구성하는 세라믹 재료는, 상호의 선열팽창 계수차의 절대값이 전부 1.5×10-6/K 이하인 것으로 하면, 접합층의 응력 완화성이 낮아도, 지장이 보다 생기기 어렵다. 또한, 바닥 기재(285)를 구성하는 MMC를, 이들 각각과의 상호의 선열팽창 계수차의 절대값이 전부 1.5×10-6/K 이하인 것으로 하면, 접합층의 응력 완화성이 낮아도, 지장이 더욱 생기기 어렵다.
또한, 본 발명은 전술한 실시형태에 조금도 한정되는 일없이, 본 발명의 기술적 범위에 속하는 한 여러 가지 양태로 실시할 수 있는 것은 물론이다.
예컨대, 제1 실시형태의 웨이퍼 배치대(10)에 있어서, 냉각 기재(30)의 하면으로부터 웨이퍼 배치면(22a)에 이르도록 웨이퍼 배치대(10)를 관통하는 구멍을 마련하여도 좋다. 이러한 구멍으로서는, 웨이퍼(W)의 이면에 열전도 가스(예컨대 He 가스)를 공급하기 위한 가스 공급 구멍이나, 웨이퍼 배치면(22a)에 대하여 웨이퍼(W)를 상하시키는 리프트핀을 삽입 관통시키기 위한 리프트핀 구멍 등을 들 수 있다. 열전도 가스는, 웨이퍼 배치면(22a)에 마련된 도시하지 않는 다수의 소돌기(웨이퍼(W)를 지지함)와 웨이퍼(W)에 의해 형성되는 공간에 공급된다. 리프트핀 구멍은, 웨이퍼(W)를 예컨대 3개의 리프트핀으로 지지하는 경우에는 3개소에 마련된다. 제2 실시형태의 웨이퍼 배치대(210)도 동일하게, 가스 공급 구멍이나 리프트핀 구멍 등을 마련하여도 좋다.
전술한 제1 실시형태의 웨이퍼 배치대(10)에서는, 냉각 기재(30)는, 단차가 없는 원판 부재로 하였지만, 도 6에 나타내는 바와 같이, 외주부(34)의 상면을 내주부(32)의 상면에 대하여 한 단 낮게 하여, 단차를 갖는 원판 부재로 하여도 좋다. 또한, 도 6에서는, 홈을 갖는 기재(83)의 외주에 단차를 마련였지만, 단차의 위치는 특별히 한정되지 않고 천장 기재(81)의 외주에 단차를 마련하여도 좋다. 제2 실시형태의 웨이퍼 배치대(210)도 동일하며, 천장 기재(81), 천공 기재(283) 및 바닥 기재(285) 중 하나 이상의 외주에 단차를 마련하여도 좋다.
전술한 제1 실시형태의 웨이퍼 배치대(10)에서는, 천장 기재(81)는, MMC제로 하였지만, 저열팽창 금속 재료제로 하여도 좋다. 이 경우, 저열팽창 금속 재료는, MMC와 같이 인성이 높고, 도전성인 것이 바람직하다. 또한, 저열팽창 금속 재료는, 세라믹 기재(20)에 이용되는 세라믹 재료와의 40~400℃의 선열팽창 계수차의 절대값이 1.5×10-6/K 이하인 것이 바람직하다. 저열팽창 금속 재료로서는, 몰리브덴이나 텅스텐 등을 들 수 있다. 저열팽창 금속 재료제의 천장 기재는, 예컨대 세라믹 기재(20)가 질화알루미늄 기재인 경우, 몰리브덴 기재로 하여도 좋다. 40~400℃의 선열팽창 계수는, 질화알루미늄이 4.6×10-6/K이고, 몰리브덴이 5.6×10-6/K이다. 제2 실시형태의 웨이퍼 배치대(210)도 동일하며, 천장 기재(81)를 저열팽창 금속 재료제로 하여도 좋다. 그 경우, 바닥 기재(285)도 저열팽창 금속 재료제로 하여도 좋다. 또한, 제2 실시형태의 웨이퍼 배치대(210)에 있어서, 천장 기재(81) 및 바닥 기재(285) 중 한쪽을 MMC제로 하고, 다른 쪽을 저열팽창 금속 재료제로 하여도 좋다.
전술한 제1 및 제2 실시형태에서는, 세라믹 기재(20)의 중앙부(22)에 웨이퍼 흡착용 전극(26)을 내장하였지만, 이 대신에 또는 더하여, 플라즈마 발생용의 RF 전극을 내장하여도 좋다. 이 경우, 천장 기재(81)가 아니라 RF 전극에 고주파 전원을 접속한다. 또한, 세라믹 기재(20)의 외주부(24)에 포커스링(FR) 흡착용 전극을 내장하여도 좋다. 이 경우, FR 흡착용 전극에 직류 전원을 접속한다. 또한, 세라믹 기재(20)는, 히터 전극(저항 발열체)을 내장하여도 좋다. 이 경우, 히터 전극에 히터 전원을 접속한다. 이와 같이, 세라믹 기재(20)는, 전극을 1층 내장하고 있어도 좋고, 2층 이상 내장하고 있어도 좋다.
전술한 제1 및 제2 실시형태에서는, 냉매 유로(38)는 입구(38a)부터 출구(38b)까지 소용돌이형으로 마련되어 있는 것으로 하였지만, 냉매 유로(38)의 평면 형상은 특별히 한정되지 않는다. 또한, 복수의 냉매 유로(38)를 마련하여도 좋다. 또한, 냉매 유로(38)의 단면은 직사각형으로 하였지만, 냉매 유로(38)의 단면 형상은 특별히 한정되지 않는다. 예컨대, 냉매 유로(38)의 단면 중 상측의 코너부는, 라운딩면으로 되어 있어도 좋다. 이렇게 하면, 냉매 유로의 단면 중 상측의 코너부를 기점으로 하여 크랙이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 그 경우, 라운딩면은 천장 기재(81)에 마련되어 있어도 좋다.
전술한 제1 실시형태에서는, 도 4의 (a)의 세라믹 소결체(120)는 세라믹 분말의 성형체를 핫프레스 소성함으로써 제작하였지만, 그때의 성형체는, 테이프 성형체를 복수매 적층하여 제작하여도 좋고, 몰드 캐스트법에 의해 제작하여도 좋고, 세라믹 분말을 다짐으로써 제작하여도 좋다. 제2 실시형태에서도 동일하다.
전술한 제1 실시형태에서는, 유로 홈(88)이 형성된 홈부 원판 부재(183)를 제작한 후, 관통 구멍(132, 66) 및 입구(38a), 출구(38b)를 형성하였지만, 관통 구멍(132, 66)이나 입구(38a), 출구(38b)를 갖는 홈부 원판 부재(183)를 니어 넷 셰이프 기술을 이용하여 제작하여도 좋다. 제2 실시형태에서도 동일하다.
본 출원은 2021년 10월 8일에 출원된 일본국 특허 출원 제2021-166081호를 우선권 주장의 기초로 하며, 인용에 의해 그 내용의 전부가 본 명세서에 포함된다.

Claims (7)

  1. 상면에 웨이퍼 배치면을 갖고, 전극을 내장하는 세라믹 기재와,
    내부에 냉매 유로가 형성된 냉각 기재와,
    상기 세라믹 기재의 하면과 상기 냉각 기재의 상면을 접합하는 금속 접합층
    을 구비하고,
    상기 냉각 기재는, 상기 냉매 유로의 천장을 구성하는 금속 매트릭스 복합 재료제 또는 저열팽창 금속 재료제의 천장 기재와, 상기 냉매 유로의 바닥 및 측벽을 구성하는 유로 홈이 상면에 마련되며 상기 세라믹 기재와 주성분이 동일한 세라믹 재료제의 홈을 갖는 기재와, 상기 천장 기재의 하면과 상기 홈을 갖는 기재의 상면을 접합하는 금속제의 천장 접합층을 갖는 것인 웨이퍼 배치대.
  2. 제1항에 있어서, 상기 천장 기재를 구성하는 금속 매트릭스 복합 재료 또는 저열팽창 금속 재료 및 상기 홈을 갖는 기재를 구성하는 세라믹 재료는, 상기 세라믹 기재를 구성하는 세라믹 재료와의 40~400℃의 선열팽창 계수차의 절대값이 1.5×10-6/K 이하인 것인 웨이퍼 배치대.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 세라믹 기재를 구성하는 세라믹 재료는 알루미나이고, 상기 홈을 갖는 기재를 구성하는 세라믹 재료는 상기 세라믹 기재를 구성하는 알루미나보다 순도가 낮은 알루미나인 것인 웨이퍼 배치대.
  4. 상면에 웨이퍼 배치면을 갖고, 전극을 내장하는 세라믹 기재와,
    내부에 냉매 유로가 형성된 냉각 기재와,
    상기 세라믹 기재의 하면과 상기 냉각 기재의 상면을 접합하는 금속 접합층
    을 구비하고,
    상기 냉각 기재는, 상기 냉매 유로의 천장을 구성하는 금속 매트릭스 복합 재료제 또는 저열팽창 금속 재료제의 천장 기재와, 상기 냉매 유로의 측벽을 구성하는 유로 구멍이 상하 방향으로 관통하며 상기 세라믹 기재와 주성분이 동일한 세라믹 재료제의 천공 기재와, 상기 냉매 유로의 바닥을 구성하는 바닥 기재와, 상기 천장 기재의 하면과 상기 천공 기재의 상면을 접합하는 금속제의 천장 접합층과, 상기 천공 기재의 하면과 상기 바닥 기재의 상면을 접합하는 바닥 접합층을 갖는 것인 웨이퍼 배치대.
  5. 제4항에 있어서, 상기 바닥 기재는 금속 매트릭스 복합 재료제 또는 저열팽창 금속 재료제이고, 상기 바닥 접합층은 금속제인 것인 웨이퍼 배치대.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 천장 기재를 구성하는 금속 매트릭스 복합 재료 또는 저열팽창 금속 재료 및 상기 천공 기재를 구성하는 세라믹 재료는, 상기 세라믹 기재를 구성하는 세라믹 재료와의 40~400℃의 선열팽창 계수차의 절대값이 1.5×10-6/K 이하인 것인 웨이퍼 배치대.
  7. 제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 세라믹 기재를 구성하는 세라믹 재료는 알루미나이고, 상기 천공 기재를 구성하는 세라믹 재료는 상기 세라믹 기재를 구성하는 알루미나보다 순도가 낮은 알루미나인 것인 웨이퍼 배치대.
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