KR20230080298A - 웨이퍼 배치대 - Google Patents

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KR20230080298A
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KR1020220120678A
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세이야 이노우에
다츠야 구노
이쿠히사 모리오카
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엔지케이 인슐레이터 엘티디
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Abstract

본 발명의 웨이퍼 배치대(10)는, 상면에 웨이퍼를 배치 가능한 웨이퍼 배치면을 갖고, 전극(26)을 내장하는 세라믹 기재(基材; 20)와, 냉매 유로(32)를 갖는 냉각 기재(30)와, 세라믹 기재(20)와 냉각 기재(30)를 접합하는 금속 접합층(40)과, 웨이퍼 배치면(22a)의 기준면(22d)에, 정상면으로 웨이퍼(W)의 하면을 지지하는 복수의 소돌기(22c)를 구비한다. 소돌기(22c)의 정상면은 동일 평면 상에 있다. 웨이퍼 배치면(22a) 중 평면도에서 보아 냉매 유로(32)와 중복되는 유로 중복 범위(R10)에서는, 냉매 유로(32)를 평면도에서 보았을 때에 웨이퍼 배치면(22a)과 중복되는 범위에서의 최상류부(32U)에 대향하는 소영역(A1)에 있어서 소돌기(22c)의 면적률이 최저로 되어 있다.

Description

웨이퍼 배치대{WAFER PLACEMENT TABLE}
본 발명은 웨이퍼 배치대에 관한 것이다.
종래, 웨이퍼 배치면을 갖고 전극을 내장하는 세라믹 기재(基材)와, 냉매 유로를 갖는 냉각 기재와, 세라믹 기재와 냉각 기재를 접합하는 접합층을 구비한 웨이퍼 배치대가 알려져 있다. 예컨대, 특허문헌 1, 2에는, 이러한 웨이퍼 배치대에 있어서, 냉각 기재로서, 선열팽창 계수가 세라믹 기재와 같은 정도의 금속 매트릭스 복합 재료로 제작된 것을 이용하는 점이 기재되어 있다. 또한, 웨이퍼 배치대에, 전극에 급전하기 위한 급전 단자를 삽입 관통시키는 단자 구멍이나 웨이퍼의 이면에 He 가스를 공급하기 위한 가스 구멍이나 웨이퍼를 웨이퍼 배치면으로부터 들어올리는 리프트 핀을 삽입 관통시키기 위한 리프트 핀 구멍을 형성하는 점이 기재되어 있다.
[특허문헌 1] 일본 특허 제5666748호 공보 [특허문헌 2] 일본 특허 제5666749호 공보
그러나, 웨이퍼 배치대의 사용 시에는, 냉매는 냉매 유로의 상류측으로부터 하류측을 향해 웨이퍼로부터 열을 빼앗으면서 흐르기 때문에, 냉매의 온도는 상류측에 비해 하류측 쪽이 높아지기 쉽고, 결과로서 웨이퍼의 균열성(均熱性)이 충분히 얻어지지 않는 경우가 있었다.
본 발명은 이러한 과제를 해결하기 위해서 이루어진 것이며, 웨이퍼의 균열성을 높이는 것을 주목적으로 한다.
본 발명의 제1 웨이퍼 배치대는,
상면에 웨이퍼를 배치 가능한 웨이퍼 배치면을 갖고, 전극을 내장하는 세라믹 기재와,
냉매 유로를 갖는 냉각 기재와,
상기 세라믹 기재와 상기 냉각 기재를 접합하는 접합층과,
상기 웨이퍼 배치면의 기준면에, 정상면으로 웨이퍼의 하면을 지지하는 복수의 소돌기
를 구비한 웨이퍼 배치대로서,
상기 소돌기의 정상면은 동일 평면 상에 있고,
상기 웨이퍼 배치면 중 평면도에서 보아 상기 냉매 유로와 중복되는 유로 중복 범위에서는, 상기 냉매 유로를 평면도에서 보았을 때에 상기 웨이퍼 배치면과 중복되는 범위에서의 최상류부에 대향하는 부분에 있어서 상기 소돌기의 면적률이 최저로 되어 있는 것이다.
이 제1 웨이퍼 배치대에서는, 유로 중복 범위에서의 소돌기의 면적률은 최상류부에 대향하는 부분에서 최저로 되어 있다. 여기서, 「소돌기의 면적률」이란, 단위 면적에 차지하는, 소돌기의 총 면적의 비율이다. 웨이퍼 배치대의 사용 시, 냉매는 냉매 유로의 상류측으로부터 하류측을 향해 고온의 웨이퍼로부터 열을 빼앗으면서 흐르기 때문에, 냉매 유로를 흐르는 냉매의 온도는 상류측에 비해 하류측 쪽이 높아진다. 한편, 이 웨이퍼 배치대에서는, 유로 중복 범위에서의 소돌기의 면적률은 최상류부에 대향하는 부분에서 최저로 되어 있기 때문에, 냉매 유로로부터 웨이퍼 배치면까지의 열저항은 최상류부에 대향하는 부분에 비해 그 부분 이외 쪽이 낮아진다. 이것은, 이하의 이유에 의한다. 소돌기는 세라믹이고, 세라믹은 공극에 비해 열전도율이 양호하다. 그 때문에, 소돌기의 면적률이 높은 부분에서는, 소돌기의 면적률이 높지 않은 부분에 비해, 평면 방향에서 세라믹이 차지하는 비율이 높아, 웨이퍼와 냉매의 열교환이 촉진되어, 발열(拔熱)이 촉진된다. 그 때문에, 종합적으로는, 웨이퍼 배치면의 유로 중복 범위에서 온도차를 작게 할 수 있다. 따라서, 웨이퍼의 균열성이 높아진다.
본 발명의 제1 웨이퍼 배치대에 있어서, 상기 유로 중복 범위에서의 상기 소돌기의 면적률은, 상기 최상류부에 대향하는 부분으로부터 상기 냉매 유로의 하류로 감에 따라 서서히 높아지고 있는 것으로 해도 좋다. 이렇게 하면, 웨이퍼의 균열성이 보다 높아진다.
본 발명의 제1 웨이퍼 배치대에 있어서, 상기 유로 중복 범위에서는, 상기 냉매 유로를 평면도에서 보았을 때에 상기 웨이퍼 배치면과 중복되는 범위에서의 최하류부에 대향하는 부분에서의 상기 소돌기의 면적률은, 상기 최상류부에 대향하는 부분에서의 상기 소돌기의 면적률의 150% 이상으로 되어 있는 것으로 해도 좋다. 이렇게 하면, 웨이퍼의 균열성이 더욱 높아진다.
본 발명의 제1 웨이퍼 배치대에 있어서, 상기 유로 중복 범위의 소정의 영역에 비해, 상기 소정의 영역에 인접하며 상기 유로 중복 범위 외의 인접 영역 쪽이, 상기 소돌기의 면적률이 높아지고 있는 것으로 해도 좋다. 일반적으로, 유로 중복 범위의 소정의 영역에 비해, 인접 영역 쪽이 발열되기 어렵다. 바로 아래에 냉매 유로가 없기 때문이다. 한편, 본 발명의 웨이퍼 배치대에서는, 유로 중복 범위의 소정의 영역에 비해, 인접 영역 쪽이, 소돌기의 면적률이 높아지고 있다. 그 때문에, 특정 범위의 발열이 촉진된다. 따라서, 웨이퍼의 균열성이 보다 높아진다.
본 발명의 제1 웨이퍼 배치대는, 상기 냉각 기재를 상하 방향으로 관통하는 구멍을 구비하고 있어도 좋고, 상기 냉매 유로는, 상기 구멍의 주변 영역에서는 상기 구멍의 주변 영역으로부터 벗어난 영역에 비해 상기 냉매 유로의 단면적이 작아지고 있어도 좋고, 상기 웨이퍼 배치면 중 상기 구멍 바로 위 영역으로부터 벗어난 주변 영역에 비해, 상기 바로 위 영역 쪽이, 상기 소돌기의 면적률이 높아지고 있는 것으로 해도 좋다. 일반적으로 웨이퍼 중 이러한 구멍 바로 위 영역은 핫 스폿이 되기 쉽다. 한편, 주변 영역에 비해, 이러한 바로 위 영역 쪽이, 소돌기의 면적률이 높아지고 있다. 그 때문에, 바로 위 영역의 발열이 촉진된다. 따라서, 웨이퍼의 균열성이 보다 높아진다.
본 발명의 제2 웨이퍼 배치대는,
상면에 웨이퍼를 배치 가능한 웨이퍼 배치면을 갖고, 전극을 내장하는 세라믹 기재와,
냉매 유로를 갖는 냉각 기재와,
상기 세라믹 기재와 상기 냉각 기재를 접합하는 접합층과,
상기 웨이퍼 배치면의 기준면에, 정상면으로 웨이퍼의 하면을 지지하는 복수의 소돌기
를 구비한 웨이퍼 배치대로서,
상기 소돌기의 정상면은 동일 평면 상에 있고,
상기 웨이퍼 배치면 중 평면도에서 보아 상기 냉매 유로와 중복되는 유로 중복 범위에서는, 상기 냉매 유로를 평면도에서 보았을 때에 상기 웨이퍼 배치면과 중복되는 범위에서의 최상류부에 대향하는 부분에 있어서 상기 소돌기의 정상면으로부터 상기 기준면까지의 거리가 최장으로 되어 있는 것이다.
이 제2 웨이퍼 배치대에서는, 유로 중복 범위에서의 소돌기의 정상면으로부터 기준면까지의 거리는 최상류부에 대향하는 부분에서 최장으로 되어 있다. 웨이퍼 배치대의 사용 시, 냉매는 냉매 유로의 상류측으로부터 하류측을 향해 고온의 웨이퍼로부터 열을 빼앗으면서 흐르기 때문에, 냉매 유로를 흐르는 냉매의 온도는 상류측에 비해 하류측 쪽이 높아진다. 한편, 이 웨이퍼 배치대에서는, 유로 중복 범위에서의 소돌기의 정상면으로부터 기준면까지의 거리는 최상류부에 대향하는 부분에서 가장 길어지고 있기 때문에, 냉매 유로로부터 웨이퍼 배치면까지의 열저항은 최상류부에 대향하는 부분에 비해 그 부분 이외 쪽이 낮아진다. 이것은, 이하의 이유에 의한다. 소돌기는 세라믹이고, 세라믹은 공극에 비해 열전도율이 양호하다. 그 때문에, 소돌기로부터 기준면까지의 거리가 짧아지고 있는 부분에서는, 소돌기로부터 기준면까지의 거리가 짧아지고 있지 않은 부분에 비해, 두께 방향에서 공극이 차지하는 비율이 낮기 때문에 웨이퍼와 냉매의 열교환이 촉진되어, 발열이 촉진된다. 그 때문에, 종합적으로는, 웨이퍼 배치면의 유로 중복 범위에서 온도차를 작게 할 수 있다. 따라서, 웨이퍼의 균열성이 높아진다.
본 발명의 제2 웨이퍼 배치대에 있어서, 상기 유로 중복 범위에서의 상기 소돌기의 정상면으로부터 상기 기준면까지의 거리는, 상기 최상류부에 대향하는 부분으로부터 상기 냉매 유로의 하류로 감에 따라 서서히 짧아지고 있는 것으로 해도 좋다. 이렇게 하면, 웨이퍼의 균열성이 보다 높아진다.
본 발명의 제2 웨이퍼 배치대에 있어서, 상기 유로 중복 범위에서는, 상기 최하류부에 대향하는 부분에서의 상기 소돌기의 정상면으로부터 상기 기준면까지의 거리는, 상기 최상류부에 대향하는 부분에서의 상기 소돌기의 정상면으로부터 상기 기준면까지의 거리의 80% 이하로 되어 있어도 좋다. 이렇게 하면, 웨이퍼의 균열성이 더욱 높아진다.
본 발명의 제2 웨이퍼 배치대에 있어서, 상기 유로 중복 범위의 소정의 영역에 비해, 상기 소정의 영역에 인접하며 상기 유로 중복 범위 외의 인접 영역 쪽이, 상기 소돌기의 정상면으로부터 상기 기준면까지의 거리가 짧아지고 있는 것으로 해도 좋다. 일반적으로, 유로 중복 범위의 소정의 영역에 비해, 인접 영역 쪽이 발열되기 어렵다. 바로 아래에 냉매 유로가 없기 때문이다. 한편, 본 발명의 웨이퍼 배치대에서는, 유로 중복 범위의 소정의 영역에 비해, 인접 영역 쪽이, 소돌기의 정상면으로부터 기준면까지의 거리가 짧다. 그 때문에, 특정 범위의 발열이 촉진된다. 따라서, 웨이퍼의 균열성이 보다 높아진다.
본 발명의 제2 웨이퍼 배치대는, 상기 냉각 기재를 상하 방향으로 관통하는 구멍을 구비하고 있어도 좋고, 상기 냉매 유로는, 상기 구멍의 주변 영역에서는 상기 구멍의 주변 영역으로부터 벗어난 영역에 비해 상기 냉매 유로의 단면적이 작아지고 있어도 좋고, 상기 웨이퍼 배치면 중 상기 구멍 바로 위 영역으로부터 벗어난 주변 영역에 비해, 상기 바로 위 영역 쪽이, 상기 소돌기의 정상면으로부터 상기 기준면까지의 거리가 짧아지고 있는 것으로 해도 좋다. 일반적으로 웨이퍼 중 이러한 구멍 바로 위 영역은 핫 스폿이 되기 쉽다. 한편, 주변 영역에 비해, 이러한 바로 위 영역 쪽이, 소돌기로부터 기준면까지의 거리가 짧아지고 있다. 그 때문에, 바로 위 영역의 발열이 촉진된다. 따라서, 웨이퍼의 균열성이 보다 높아진다.
본 발명의 제1 및 제2 웨이퍼 배치대에 있어서, 상기 냉각 기재는, 금속 매트릭스 복합 재료로 제작되어 있어도 좋고, 상기 접합층은, 금속 접합층이어도 좋다. 냉각 기재가 금속 매트릭스 복합 재료, 또한 접합층이 금속 접합층인 구조에서는, 냉매 유로로부터 웨이퍼 배치면까지의 열저항이 작기 때문에, 웨이퍼 온도는 냉매의 온도 구배(勾配)의 영향을 받기 쉽다. 그 때문에, 본 발명을 적용하는 의의가 높다. 또한, 금속 접합층은 열전도율이 높기 때문에 발열에 적합하다. 또한, 세라믹 기재와 금속 매트릭스 복합 재료제의 냉각 기재는 열팽창차를 작게 할 수 있기 때문에, 금속 접합층의 응력 완화성이 낮아도, 지장이 발생하기 어렵다.
도 1은 챔버(94)에 설치된 웨이퍼 배치대(10)의 종단면도이다.
도 2는 웨이퍼 배치대(10)의 평면도이다.
도 3은 냉매 유로(32)를 지나는 수평면으로 냉각 기재(30)를 절단한 단면을 위에서 보았을 때의 단면도이다.
도 4는 소영역(Ai) 및 인접 영역(Qi)의 확대도이다.
도 5는 바로 위 영역(R30) 및 주변 영역(R40)의 확대도이다.
도 6은 웨이퍼 배치대(10)의 제조 공정도이다.
도 7은 소영역(A1, Ak)에서의 소돌기(22c)의 정상면으로부터 기준면(22d)까지의 거리를 도시한 설명도이다.
도 8은 웨이퍼 배치대(10)의 다른 예의 평면도이다.
도 9는 냉매 유로(82)를 지나는 수평면으로 냉각 기재(30)를 절단한 단면을 위에서 보았을 때의 단면도이다.
도 10은 웨이퍼 배치대(10)의 다른 예의 평면도이다.
본 발명의 적합한 실시형태를, 도면을 참조하면서 이하에 설명한다. 도 1은 챔버(94)에 설치된 웨이퍼 배치대(10)의 종단면도[웨이퍼 배치대(10)의 중심축을 포함하는 면으로 절단했을 때의 단면도], 도 2는 웨이퍼 배치대(10)의 평면도, 도 3은 냉매 유로(32)를 지나는 수평면으로 냉각 기재(30)를 절단한 단면을 위에서 보았을 때의 단면도, 도 4는 소영역(Ai) 및 인접 영역(Qi)의 확대도, 도 5는 바로 위 영역(R30) 및 주변 영역(R40)의 확대도이다. 또한, 설명의 편의상, 도 2 및 도 4에서는 유로 중복 범위(R10)에 해칭을 실시하고, 도 3에서는 단자 구멍(51), 급전 단자(54) 및 절연관(55) 등을 생략하였다.
웨이퍼 배치대(10)는, 웨이퍼(W)에 플라즈마를 이용하여 CVD나 에칭 등을 행하기 위해서 이용되는 것이며, 반도체 프로세스용의 챔버(94)의 내부에 설치된 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 포커스 링 배치면(24a)을 갖는 외주부(24)를 구비하고 있다. 이하, 포커스 링은 「FR」이라고 약기하는 경우가 있다. 웨이퍼 배치면(22a)에는, 웨이퍼(W)가 배치되고, FR 배치면(24a)에는, 포커스 링(78)이 배치된다. 세라믹 기재(20)는, 알루미나, 질화알루미늄 등으로 대표되는 세라믹 재료로 형성되어 있다. FR 배치면(24a)은, 웨이퍼 배치면(22a)에 대해 일단(一段) 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 메쉬형의 단극형의 정전 흡착용 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, 웨이퍼 배치대(10) 중 웨이퍼 흡착용 전극(26)의 하면과 냉각 기재(30)의 하면 사이에 형성된 단자 구멍(51)에 삽입 관통되어 있다. 급전 단자(54)는, 단자 구멍(51) 중 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 형성되어 있다. 웨이퍼 흡착용 직류 전원(52)과 웨이퍼 흡착용 전극(26) 사이에는, 로우 패스 필터(LPF)(53)가 설치되어 있다.
웨이퍼 배치면(22a)에는, 도 2에 도시된 바와 같이, 외연(外緣)을 따라 시일 밴드(22b)가 형성되고, 전면(全面)에 복수의 소돌기(22c)가 형성되어 있다. 시일 밴드(22b) 및 복수의 소돌기(22c)는, 웨이퍼 배치면(22a)의 기준면(22d)에 형성되어 있다. 소돌기(22c)는, 본 실시형태에서는 편평한 원기둥 돌기이다. 시일 밴드(22b)의 정상면 및 복수의 소돌기(22c)의 정상면은, 동일 평면 상에 위치하고 있다. 시일 밴드(22b) 및 소돌기(22c)의 높이[즉 기준면(22d)으로부터 이들의 정상면까지의 거리]는 수 ㎛~수십 ㎛이다. 웨이퍼(W)는, 시일 밴드(22b)의 정상면 및 복수의 소돌기(22c)의 정상면에 접촉한 상태로 웨이퍼 배치면(22a)에 배치된다.
냉각 기재(30)는, 금속 매트릭스 복합 재료[메탈·매트릭스·컴포지트(MMC)라고도 함]제의 원판 부재이다. 냉각 기재(30)는, 내부에 냉매가 순환 가능한 냉매 유로(32)를 구비하고 있다. 이 냉매 유로(32)는, 냉매 공급로(36) 및 냉매 배출로(38)에 접속되어 있고, 냉매 배출로(38)로부터 배출된 냉매는 온도 조정된 후 다시 냉매 공급로(36)로 복귀된다. 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 하며, SiC 다공질체에 Si를 함침시킨 재료를 SiSiC라고 한다. 세라믹 기재(20)가 알루미나 기재인 경우, 냉각 기재(30)에 이용하는 MMC로서는 열팽창 계수가 알루미나에 가까운 AlSiC나 SiSiCTi 등이 바람직하다. 냉각 기재(30)는, RF 전원(62)에 급전 단자(64)를 통해 접속되어 있다. 냉각 기재(30)와 RF 전원(62) 사이에는, 하이 패스 필터(HPF)(63)가 배치되어 있다. 냉각 기재(30)는, 하면측에 웨이퍼 배치대(10)를 설치판(96)에 클램프하는 데 이용되는 플랜지부(34)를 갖는다.
냉매 유로(32)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 냉매 유로(32)를 수평면으로 절단한 단면을 위에서 보았을 때에, 냉각 기재(30) 중 플랜지부(34)를 제외한 영역 전체에 걸쳐 입구(32a)로부터 출구(32b)까지 일필휘지의 요령으로 형성되어 있다. 본 실시형태에서는, 냉매 유로(32)는 지그재그형으로 형성되어 있다. 구체적으로는, 냉매 유로(32)는, 냉매 공급로(36)에 연결되는 입구(32a)로부터 냉매 배출로(38)에 연결되는 출구(32b)에 이르도록, 직선부(32c)와 되접힘부(32d)가 교대로 형성되어 있다. 여기서, 냉매 유로(32) 중 평면도에서 보아 웨이퍼 배치면(22a)과 중복되는 영역에서 최상류부(32U)와 최하류부(32L)를 정했을 때, 최상류부(32U)와 최하류부(32L)는, 도 3에 도시된 위치가 된다. 냉매 유로(32)의 단면적은, 단자 구멍(51)의 주변 영역을 제외하고, 냉매 유로(32)의 최상류부(32U)로부터 최하류부(32L)를 향해 서서히 커지고 있다. 냉매 유로(32)의 천장면으로부터 웨이퍼 배치면(22a)에 형성된 소돌기(22c)의 정상면까지의 거리(d)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 최상류부(32U)로부터 최하류부(32L)까지의 사이에서 일정하다.
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 TCB(Thermal compression bonding)에 의해 형성된다. TCB란, 접합 대상인 2개의 부재 사이에 금속 접합재를 끼워 넣고, 금속 접합재의 고상선(固相線) 온도 이하의 온도로 가열한 상태에서 2개의 부재를 가압 접합하는 공지된 방법을 말한다.
웨이퍼 배치면(22a) 중 평면도에서 보아 냉매 유로(32)와 중복되는 범위를, 유로 중복 범위(R10)라고 칭한다. 유로 중복 범위(R10)는 도 2의 해칭된 영역이다. 유로 중복 범위(R10)에서의 소돌기(22c)의 면적률은, 단위 면적에 차지하는 소돌기(22c)의 정상면의 총 면적의 비율이고, 이하와 같이 하여 구한다. 즉, 먼저, 도 2에 도시된 바와 같이, 유로 중복 범위(R10)를 n개(n은 2 이상의 정수)의 영역으로 분할한다. 여기서, 그 n개의 영역 중 냉매 유로(32)의 상류측으로부터 i번째(i는 1 이상 n 이하의 정수)의 영역을 소영역(Ai)으로 한다. 소영역(A1~An)의 면적은, 전부 동일하다. 다음으로, 소영역(Ai)의 면적을 구하고 소영역(Ai)에 형성된 소돌기(22c)의 정상면의 총 면적을 구한다. 그리고, 소영역(Ai)에 있는 소돌기(22c)의 총 면적을 소영역(Ai)의 면적으로 나누어, 소영역(Ai)에서의 소돌기(22c)의 면적률을 구한다. 유로 중복 범위(R10)에서의 소돌기(22c)의 면적률은, 최상류부(32U)에 대향하는 부분 즉 소영역(A1)에서 최저로 되어 있다.
유로 중복 범위(R10)에서의 소돌기(22c)의 면적률은, 소영역(A1)으로부터 냉매 유로(32)의 하류로 감에 따라[소영역(A1)으로부터 소영역(An)을 향함에 따라] 서서히 높아지고 있다. 소영역(An)은 최하류부(32L)에 대향하는 부분이다. 유로 중복 범위(R10) 중 최하류부(32L)에 대향하는 소영역(An)에서의 소돌기(22c)의 면적률은, 최상류부(32U)에 대향하는 소영역(A1)에서의 소돌기(22c)의 면적률의 150% 이상인 것이 바람직하다.
소돌기(22c)의 면적률은, 유로 중복 범위(R10)의 소영역(Ai)에 비해, 그 소영역(Ai)에 인접하며 유로 중복 범위(R10) 외의 인접 영역(Qi) 쪽이 높다. 예컨대, 도 4에 도시된 바와 같이, 소영역(Ai)[예컨대 소영역(A6)]의 양측의 인접 영역(Qi)에서의 소돌기(22c)의 면적률은, 소영역(Ai)에서의 소돌기(22c)의 면적률보다 높다.
여기서, 웨이퍼 배치면(22a) 중 단자 구멍(51) 바로 위의 영역을 바로 위 영역(R30)으로 하고, 바로 위 영역(R30)으로부터 벗어난 바로 위 영역 주변의 영역을 주변 영역(R40)으로 한다. 바로 위 영역(R30)은 소정의 반경(예컨대 반경 25 ㎜)의 원형 영역이고, 주변 영역(R40)은 바로 위 영역(R30)을 둘러싸는 환형 영역이다. 소돌기(22c)의 면적률은, 주변 영역(R40)에 비해, 바로 위 영역(R30) 쪽이 높다. 예컨대, 도 5에 도시된 바와 같이, 주변 영역(R40)에 비해, 바로 위 영역(R30) 쪽이, 소돌기(22c)의 배치 밀도가 높아지도록, 소돌기(22c)가 형성되어 있다. 바로 위 영역(R30)에서의 소돌기(22c)의 면적률은, 주변 영역(R40)에서의 소돌기(22c)의 면적률의 2배 이상인 것이 바람직하다.
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 설치된 설치판(96)에 클램프 부재(70)를 이용하여 부착된다. 클램프 부재(70)는, 단면이 대략 역L자형의 환형 부재이고, 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 플랜지부(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 형성된 나사 구멍에 나사 결합되어 있다. 볼트(72)는, 클램프 부재(70)의 원주 방향을 따라 등간격으로 형성된 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.
다음으로, 웨이퍼 배치대(10)의 제조예를 도 6을 이용하여 설명한다. 도 6은 웨이퍼 배치대(10)의 제조 공정도이다. 먼저, 세라믹 기재(20)의 바탕이 되는 원판형의 세라믹 소결체(120)를, 세라믹 분말의 성형체를 핫 프레스 소성함으로써 제작한다[도 6의 (a)]. 세라믹 소결체(120)는, 웨이퍼 흡착용 전극(26)을 내장하고 있다. 다음으로, 세라믹 소결체(120)의 하면으로부터 웨이퍼 흡착용 전극(26)까지의 사이에 단자 구멍 상부(151a)를 형성한다[도 6의 (b)]. 그리고, 단자 구멍 상부(151a)에 급전 단자(54)를 삽입하여 급전 단자(54)와 웨이퍼 흡착용 전극(26)을 접합한다[도 6의 (c)].
이와 병행하여, 2개의 MMC 원판 부재(131, 136)를 제작한다[도 6의 (d)]. 그리고, 양방의 MMC 원판 부재(131, 136)에 상하 방향으로 관통하는 구멍을 뚫고, 상측의 MMC 원판 부재(131)의 하면에 최종적으로 냉매 유로(32)가 되는 홈(132)을 형성한다[도 6의 (e)]. 구체적으로는, 상측의 MMC 원판 부재(131)에, 단자 구멍 중간부(151b)를 뚫는다. 홈(132)은, 냉매 유로(32)와 동일한 형상이 되도록, 상측의 MMC 원판 부재(131)를 머시닝 가공함으로써 형성한다. 또한, 하측의 MMC 원판 부재(136)에, 단자 구멍 하부(151c), 냉매 공급로용의 관통 구멍(133) 및 냉매 배출로용의 관통 구멍(134)을 뚫는다. 세라믹 소결체(120)가 알루미나제인 경우, MMC 원판 부재(131, 136)는 SiSiCTi제나 AlSiC제인 것이 바람직하다. 알루미나의 열팽창 계수와 SiSiCTi나 AlSiC의 열팽창 계수는, 대략 동일하기 때문이다.
SiSiCTi제의 원판 부재는, 예컨대 이하와 같이 제작할 수 있다. 먼저, 탄화규소와 금속 Si와 금속 Ti를 혼합하여 분체 혼합물을 제작한다. 다음으로, 얻어진 분체 혼합물을 일축 가압 성형에 의해 원판형의 성형체를 제작하고, 그 성형체를 불활성 분위기하에서 핫 프레스 소결시킴으로써, SiSiCTi제의 원판 부재를 얻는다.
다음으로, 상측의 MMC 원판 부재(131)의 하면과 하측의 MMC 원판 부재(136)의 상면 사이에 금속 접합재를 배치하고, 상측의 MMC 원판 부재(131)의 상면에 금속 접합재를 배치한다. 각 금속 접합재에는, 각 구멍에 대향하는 위치에 관통 구멍을 형성해 둔다. 그리고, 세라믹 소결체(120)의 급전 단자(54)를 단자 구멍 중간부(151b) 및 단자 구멍 하부(151c)에 삽입하여, 세라믹 소결체(120)를 상측의 MMC 원판 부재(131)의 상면에 배치된 금속 접합재 위에 싣는다. 이에 의해, 하측의 MMC 원판 부재(136)와 금속 접합재와 상측의 MMC 원판 부재(131)와 금속 접합재와 세라믹 소결체(120)를 아래로부터 이 순서로 적층한 적층체를 얻는다. 이 적층체를 가열하면서 가압함으로써(TCB), 접합체(110)를 얻는다[도 6의 (f)]. 접합체(110)는, 냉각 기재(30)의 바탕이 되는 MMC 블록(130)의 상면에, 금속 접합층(40)을 통해 세라믹 소결체(120)가 접합된 것이다. MMC 블록(130)은, 상측의 MMC 원판 부재(131)와 하측의 MMC 원판 부재(136)가 금속 접합층(135)을 통해 접합된 것이다. MMC 블록(130)은, 냉매 유로(32), 냉매 공급로(36), 냉매 배출로(38) 및 단자 구멍(51)을 갖는다. 단자 구멍(51)은, 단자 구멍 상부(151a)와 단자 구멍 중간부(151b)와 단자 구멍 하부(151c)가 연속된 구멍이다.
TCB는, 예컨대 이하와 같이 행해진다. 즉, 금속 접합재의 고상선 온도 이하(예컨대, 고상선 온도로부터 20℃ 뺀 온도 이상 고상선 온도 이하)의 온도에서 적층체를 가압하여 접합하고, 그 후 실온으로 복귀시킨다. 이에 의해, 금속 접합재는 금속 접합층(40)이 된다. 이때의 금속 접합재로서는, Al-Mg계 접합재나 Al-Si-Mg계 접합재를 사용할 수 있다. 예컨대, Al-Si-Mg계 접합재를 이용하여 TCB를 행하는 경우, 진공 분위기하에서 가열한 상태에서 적층체를 가압한다. 금속 접합재는, 두께가 100 ㎛ 전후인 것을 이용하는 것이 바람직하다.
다음으로, 세라믹 소결체(120)의 외주를 절삭하여 단차를 형성한다. 다음으로, 세라믹 소결체(120)의 상면에, 시일 밴드(22b) 및 소돌기(22c)를 형성하기 위한 마스크를 접착하고, 블라스트 미디어를 분사하여 블라스트 가공을 행하며, 그 후 마스크를 벗긴다. 블라스트 가공에 의해 소돌기(22c)가 형성된다. 이에 의해, 세라믹 소결체(120)는, 중앙부(22), 외주부(24) 및 웨이퍼 배치면(22a)을 구비한 세라믹 기재(20)가 된다. 또한, MMC 블록(130)의 외주를 절삭하여 단차를 형성함으로써, 플랜지부(34)를 구비한 냉각 기재(30)로 한다. 또한, 단자 구멍(51) 중 세라믹 기재(20)의 하면으로부터 냉각 기재(30)의 하면까지, 급전 단자(54)를 삽입 관통시키는 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 6의 (g)]. 이에 의해, 웨이퍼 배치대(10)를 얻는다.
또한, 도 1의 냉각 기재(30)는, 일체품으로서 기재하였으나, 도 6의 (g)에 도시된 바와 같이 2개의 부재가 금속 접합층으로 접합된 구조여도 좋고, 3개 이상의 부재가 금속 접합층으로 접합된 구조여도 좋다.
다음으로, 웨이퍼 배치대(10)의 사용예에 대해 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 내부로 방출하는 샤워 헤드(98)가 배치되어 있다.
웨이퍼 배치대(10)의 FR 배치면(24a)에는, 포커스 링(78)이 배치되고, 웨이퍼 배치면(22a)에는, 원판형의 웨이퍼(W)가 배치된다. 포커스 링(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, 냉각 기재(30)에 RF 전원(62)으로부터의 RF 전압을 인가한다. 그러면, 웨이퍼(W)와 샤워 헤드(98) 사이에서 플라즈마가 발생한다. 그리고, 그 플라즈마를 이용하여 웨이퍼(W)에 CVD 성막(成膜)을 실시하거나 에칭을 실시하거나 한다. 또한, 웨이퍼(W)가 플라즈마 처리됨에 따라 포커스 링(78)도 소모되지만, 포커스 링(78)은 웨이퍼(W)에 비해 두껍기 때문에, 포커스 링(78)의 교환은 복수 매의 웨이퍼(W)를 처리한 후에 행해진다.
하이 파워 플라즈마로 웨이퍼(W)를 처리하는 경우에는, 웨이퍼(W)를 효율적으로 냉각할 필요가 있다. 웨이퍼 배치대(10)에서는, 세라믹 기재(20)와 냉각 기재(30)의 접합층으로서, 열전도율이 낮은 수지층이 아니라, 열전도율이 높은 금속 접합층(40)을 이용하고 있다. 그 때문에, 웨이퍼(W)로부터 열을 빼는 능력(발열 능력)이 높다. 또한, 세라믹 기재(20)와 냉각 기재(30)의 열팽창차는 작기 때문에, 금속 접합층(40)의 응력 완화성이 낮아도, 지장이 발생하기 어렵다. 웨이퍼 배치대(10)의 사용 시, 냉매는 냉매 유로(32)의 최상류부(32U)로부터 최하류부(32L)를 향해 고온의 웨이퍼(W)로부터 열을 빼앗으면서 흐르기 때문에, 냉매 유로(32)를 흐르는 냉매의 온도는 최상류부(32U)에 비해 최하류부(32L) 쪽이 높아진다. 한편, 유로 중복 범위(R10) 중 최상류부(32U)에 대향하는 부분인 소영역(A1)에 비해, 소영역(A1) 이외의 부분 쪽이, 소돌기(22c)의 면적률이 높아지고 있기 때문에, 냉매 유로(32)로부터 웨이퍼 배치면(22a)까지의 열저항은 소영역(A1)에 비해 소영역(A2~An) 쪽이 낮아진다. 그 때문에, 종합적으로는, 웨이퍼 배치면(22a) 중 유로 중복 범위(R10) 내에서 온도차를 작게 할 수 있다. 냉매 유로(32)를 흐르는 냉매의 유속은, 20 L/min~40 L/min으로 하는 것이 바람직하고, 15 L/min~35 L/min으로 하는 것이 보다 바람직하다.
이상 설명한 본 실시형태의 웨이퍼 배치대(10)에서는, 유로 중복 범위(R10)에서의 소돌기(22c)의 면적률은 최상류부(32U)에 대향하는 부분인 소영역(A1)에서 최저로 되어 있다. 웨이퍼 배치대(10)의 사용 시, 냉매는 냉매 유로(32)의 상류측으로부터 하류측을 향해 고온의 웨이퍼(W)로부터 열을 빼앗으면서 흐르기 때문에, 냉매 유로(32)를 흐르는 냉매의 온도는 상류측에 비해 하류측 쪽이 높아진다. 한편, 웨이퍼 배치대(10)에서는, 유로 중복 범위(R10)에서의 소돌기(22c)의 면적률은, 최상류부(32U)에 대향하는 소영역(A1)에서 최저로 되어 있기 때문에, 냉매 유로(32)로부터 웨이퍼 배치면(22a)까지의 열저항은 소영역(A1)에 비해 소영역(A1) 이외[소영역(A2~An)] 쪽이 낮아진다. 이것은, 이하의 이유에 의한다. 소돌기(22c)는 세라믹이고, 세라믹은 공극에 비해 열전도율이 양호하다. 그 때문에, 소돌기(22c)의 면적률이 높은 부분에서는, 소돌기(22c)의 면적률이 높지 않은 부분에 비해, 평면 방향에서 세라믹이 차지하는 비율이 높아, 웨이퍼(W)와 냉매의 열교환이 촉진되어, 발열이 촉진된다. 그 때문에, 종합적으로는, 웨이퍼 배치면(22a)의 유로 중복 범위(R10) 내에서 온도차를 작게 할 수 있다. 따라서, 웨이퍼(W)의 균열성이 높아진다.
또한, 웨이퍼 배치대(10)에서는, 유로 중복 범위(R10)에서의 소돌기(22c)의 면적률은 소영역(A1)으로부터 냉매 유로(32)의 하류로 감에 따라 서서히 높아지고 있다. 그 때문에, 웨이퍼(W)의 균열성이 보다 높아진다.
또한, 웨이퍼 배치대(10)는, 유로 중복 범위(R10)를 평면도에서 보았을 때에 상기 냉매 유로(32)가 상기 웨이퍼 배치면과 중복되는 범위에서의 최하류부(32L)에 대향하는 부분에서의 소돌기(22c)의 면적률은, 상기 최상류부에 대향하는 부분에서의 상기 소돌기의 면적률의 150% 이상으로 되어 있다. 그 때문에, 웨이퍼(W)의 균열성이 더 높아진다.
또한, 웨이퍼 배치대(10)에서는, 유로 중복 범위(R10)의 소영역(Ai)에 비해, 소영역(Ai)에 인접하며 유로 중복 범위(R10) 외의 인접 영역(Qi) 쪽이, 소돌기(22c)의 면적률이 높다. 일반적으로, 유로 중복 범위(R10)의 소영역(Ai)에 비해, 인접 영역(Qi) 쪽이 발열되기 어렵다. 바로 아래에 냉매 유로(32)가 없기 때문이다. 한편, 유로 중복 범위(R10)의 소영역(Ai)에 비해, 인접 영역(Qi) 쪽이, 소돌기(22c)의 면적률이 높다. 그 때문에, 인접 영역(Qi)의 발열이 촉진된다. 따라서, 웨이퍼(W)의 균열성이 보다 높아진다.
그리고, 웨이퍼 배치대(10)는, 냉각 기재(30)를 상하 방향으로 관통하는 단자 구멍(51)을 구비하고 있고, 냉매 유로(32)는, 단자 구멍(51)의 주변 영역에서는 단자 구멍(51)의 주변 영역으로부터 벗어난 영역에 비해 냉매 유로(32)의 단면적이 작아지고 있으며, 웨이퍼 배치면(22a) 중 단자 구멍(51) 바로 위 영역(R30)으로부터 벗어난 주변 영역(R40)에 비해, 바로 위 영역(R30) 쪽이, 소돌기(22c)의 면적률이 높다. 일반적으로 웨이퍼(W) 중 이러한 단자 구멍(51) 바로 위 영역(R30)은 핫 스폿이 되기 쉽다. 그러나, 주변 영역(R40)에 비해, 이러한 바로 위 영역(R30) 쪽이, 소돌기(22c)의 면적률이 높다. 그 때문에, 바로 위 영역(R30)의 발열이 촉진된다. 따라서, 웨이퍼(W)의 균열성이 보다 높아진다.
그리고 또한, 웨이퍼 배치대(10)에서는, 냉각 기재(30)는, 금속 매트릭스 복합 재료로 제작되어 있고, 세라믹 기재(20)와 냉각 기재(30)가 금속 접합층(40)으로 접합되어 있다. 냉각 기재(30)가 금속 매트릭스 복합 재료, 또한 접합층이 금속 접합층(40)인 구조에서는, 냉매 유로(32)로부터 웨이퍼 배치면(22a)까지의 열저항이 작기 때문에, 웨이퍼 온도는 냉매의 온도 구배의 영향을 받기 쉽다. 그 때문에, 본 발명을 적용하는 의의가 높다. 또한, 금속 접합층(40)은 열전도율이 높기 때문에 발열에 적합하다. 또한, 세라믹 기재(20)와 금속 매트릭스 복합 재료제의 냉각 기재(30)는 열팽창차를 작게 할 수 있기 때문에, 금속 접합층(40)의 응력 완화성이 낮아도, 지장이 발생하기 어렵다.
그리고 또한, 냉매 유로(32)는, 냉각 기재(30)를 평면도에서 보았을 때에 지그재그형으로 형성되어 있다. 그 때문에, 냉매 유로(32)를 냉각 기재(30) 전체에 걸쳐 형성하기 쉬워진다.
또한, 본 발명은 전술한 실시형태에 조금도 한정되는 일은 없고, 본 발명의 기술적 범위에 속하는 한 여러 가지 양태로 실시할 수 있는 것은 물론이다.
예컨대, 전술한 실시형태에서는, 유로 중복 범위(R10)에서는, 최상류부(32U)에 대향하는 부분인 소영역(A1)에서의 소돌기(22c)의 면적률이 최저가 되도록 하였으나, 이것에 한정되지 않는다. 예컨대, 도 7에 도시된 바와 같이, 소영역(A1)에서의 소돌기(22c)의 정상면으로부터 기준면(22d)까지의 거리(h1)가 다른 소영역(Ak)(k는 2 이상 n 이하의 정수)에서의 소돌기(22c)의 정상면으로부터 기준면(22d)까지의 거리(hk)보다 길어지도록 해도 좋다. 이 경우, 소영역(A1)으로부터 냉매 유로(32)의 하류로 감에 따라 소돌기(22c)의 정상면으로부터 기준면(22d)까지의 거리는 서서히 짧아지고 있어도 좋다. 구체적으로는, 유로 중복 범위(R10)의 위치와 소돌기(22c)의 정상면으로부터 기준면(22d)까지의 거리의 관계를 그래프로 나타내었을 때, 소돌기(22c)의 정상면으로부터 기준면(22d)까지의 거리는, 소영역(A1)으로부터 소영역(An)을 향해 연속적으로 짧아져도 좋고, 계단형으로 짧아져도 좋다. 그러나, 연속적으로 짧아지는 것이 바람직하다. 소영역(A1)으로부터 소영역(An)을 향해 연속적으로 짧아지는 경우로서는, 예컨대, 소돌기(22c)의 정상면으로부터 기준면(22d)까지의 거리가 일정한 구배로 연속적으로 짧아져도 좋고, 아래로 볼록한 곡선을 그리면서 짧아져도 좋으며, 위로 볼록한 곡선을 그리면서 짧아져도 좋다. 최하류부(32L)에 대향하는 소영역(An)에서의 소돌기(22c)의 정상면으로부터 기준면(22d)까지의 거리는, 최상류부(32U)에 대향하는 소영역(A1)에서의 소돌기(22c)의 정상면으로부터 기준면(22d)까지의 거리의 80% 이하인 것이 바람직하다.
전술한 실시형태에서는, 소돌기(22c)의 배치 밀도를 변화시킴으로써, 소돌기(22c)의 면적률을 변화시켰으나, 이것에 한정되지 않는다. 예컨대, 도 8에 도시된 바와 같이, 소돌기(22c)의 정상면의 면적을 변화시킴으로써, 소돌기(22c)의 면적률을 변화시켜도 좋다. 또한, 소돌기(22c)의 정상면의 면적 및 소돌기(22c)의 배치 밀도의 양방을 변화시킴으로써, 소돌기(22c)의 면적률을 변화시켜도 좋다. 또한, 도 8에서는, 도 2와 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 부호를 붙이고, 설명을 생략하였다.
전술한 실시형태에서는, 소영역(Ai)에 비해, 인접 영역(Qi) 쪽이, 소돌기(22c)의 면적률이 높은 것으로 하였으나, 이것에 한정되지 않는다. 예컨대, 유로 중복 범위(R10)의 소영역(Ai)에 비해, 인접 영역(Qi) 쪽이, 소돌기(22c)의 정상면으로부터 기준면(22d)까지의 거리를 짧게 해도 좋다.
전술한 실시형태에서는, 주변 영역(R40)에 비해, 바로 위 영역(R30) 쪽이, 소돌기(22c)의 면적률이 높은 것으로 하였으나, 이것에 한정되지 않는다. 예컨대, 주변 영역(R40)에 비해, 바로 위 영역(R30) 쪽이, 소돌기(22c)의 정상면으로부터 기준면(22d)까지의 거리를 짧게 해도 좋다. 이 경우, 바로 위 영역(R30)에서의 소돌기(22c)의 정상면으로부터 기준면(22d)까지의 거리는, 주변 영역(R40)에서의 소돌기(22c)의 정상면으로부터 기준면(22d)까지의 거리보다, 거리(L)만큼 짧은 거리인 것이 바람직하다. 거리(L)는, 주변 영역(R40)에서의 소돌기(22c)의 정상면으로부터 기준면(22d)까지의 거리의 25% 정도의 거리이다.
전술한 실시형태에 있어서, 유로 중복 범위(R10)에서는, 최상류부(32U)에 대향하는 소영역(A1)이 소돌기(22c)의 면적률이 최저로 되어 있고, 소돌기(22c)의 정상면으로부터 기준면(22d)까지의 거리가 최장이 되도록 해도 좋다. 또한, 소영역(A1)으로부터 냉매 유로(32)의 하류로 감에 따라[소영역(A1)으로부터 소영역(An)을 향함에 따라], 소돌기(22c)의 면적률이 높고, 소돌기(22c)의 정상면으로부터 기준면(22d)까지의 거리가 서서히 짧아지는 것으로 해도 좋다. 그 경우, 최하류부(32L)에 대향하는 소영역(An)에서의 소돌기(22c)의 면적률은, 최상류부(32U)에 대향하는 소영역(A1)에서의 소돌기(22c)의 면적률의 150% 이상으로 되어 있어도 좋고, 소영역(An)에서의 소돌기(22c)의 정상면으로부터 기준면(22d)까지의 거리는, 소영역(A1)에서의 소돌기(22c)의 정상면으로부터 기준면(22d)까지의 거리의 80% 이하여도 좋다. 또한, 전술한 실시형태에 있어서, 소영역(Ai)에 비해, 인접 영역(Qi) 쪽이, 소돌기(22c)의 면적률이 높고, 소돌기(22c)의 정상면으로부터 기준면(22d)까지의 거리가 짧은 것으로 해도 좋다. 그리고, 전술한 실시형태에 있어서, 주변 영역(R40)에 비해, 바로 위 영역(R30) 쪽이 소돌기(22c)의 면적률이 높고, 소돌기(22c)의 정상면으로부터 기준면(22d)까지의 거리가 짧은 것으로 해도 좋다.
전술한 실시형태에 있어서, 평면도에서 보아 지그재그형의 냉매 유로(32) 대신에, 도 9에 도시된 바와 같이, 평면도에서 보아 소용돌이형의 냉매 유로(82)를 채용해도 좋다. 냉매 유로(82)는, 입구(82a)로부터 출구(82b)까지 일필휘지의 요령으로, 냉각 기재(30)의 플랜지부(34)를 제외한 부분 전체에 소용돌이형으로 형성되어 있다. 이 경우, 냉매 유로(82) 중 평면도에서 보아 웨이퍼 배치면(22a)과 중복되는 영역에서 최상류부(82U)와 최하류부(82L)를 정했을 때, 최상류부(82U)와 최하류부(82L)는, 도 9에 도시된 위치가 된다. 또한, 냉매 유로(82)의 외주부를 입구로 하고, 중심부를 출구로 해도 좋다.
전술한 실시형태에서는, 냉각 기재(30)를 MMC로 제작하였으나, 특별히 이것에 한정되지 않는다. 냉각 기재(30)를 금속(예컨대 알루미늄이나 티탄, 몰리브덴, 텅스텐 및 이들의 합금)으로 제작해도 좋다.
전술한 실시형태에서는, 세라믹 기재(20)와 냉각 기재(30)를 금속 접합층(40)을 통해 접합하였으나, 특별히 이것에 한정되지 않는다. 예컨대, 금속 접합층(40) 대신에, 수지 접합층을 이용해도 좋다.
전술한 실시형태에서는, 세라믹 기재(20)의 중앙부(22)에 웨이퍼 흡착용 전극(26)을 내장하였으나, 이를 대신하여 또는 더하여, 플라즈마 발생용의 RF 전극을 내장해도 좋고, 히터 전극(저항 발열체)을 내장해도 좋다. 또한, 세라믹 기재(20)의 외주부(24)에 포커스 링(FR) 흡착용 전극을 내장해도 좋고, RF 전극이나 히터 전극을 내장해도 좋다.
전술한 실시형태에 있어서, 웨이퍼 배치대(10)는, 웨이퍼 배치대(10)를 상하 방향으로 관통하는 구멍을 복수 갖고 있어도 좋다. 이러한 구멍으로서는, 웨이퍼 배치면(22a)에 개구되는 복수의 가스 구멍이나 웨이퍼 배치면(22a)에 대해 웨이퍼(W)를 오르내리게 하는 리프트 핀을 삽입 관통시키기 위한 리프트 핀 구멍이 있다. 가스 구멍은, 웨이퍼 배치면(22a)을 평면도에서 보았을 때에 적당한 위치에 복수 개 형성되어 있다. 가스 구멍에는, He 가스와 같은 열전도 가스가 공급된다. 통상, 가스 구멍은, 시일 밴드(22b)나 소돌기(22c)가 형성된 웨이퍼 배치면(22a) 중 시일 밴드(22b)나 소돌기(22c)가 형성되어 있지 않은 개소에 개구되도록 형성된다. 가스 구멍에 열전도 가스가 공급되면, 웨이퍼 배치면(22a)에 배치된 웨이퍼(W)의 이면측의 공간에 열전도 가스가 충전된다. 리프트 핀 구멍은, 웨이퍼 배치면(22a)을 평면도에서 보았을 때에 웨이퍼 배치면(22a)의 동심원을 따라 등간격으로 복수 개 형성된다. 웨이퍼 배치대(10)가 가스 구멍이나 리프트 핀 구멍을 갖는 경우, 도 5에 도시된 바와 같이, 구멍 바로 위 영역(R30)으로부터 벗어난 주변 영역(R40)에 비해, 바로 위 영역(R30) 쪽이, 소돌기(22c)의 면적률이 높아도 좋다. 혹은, 구멍 바로 위 영역(R30)으로부터 벗어난 주변 영역(R40)에 비해, 바로 위 영역(R30) 쪽이, 소돌기(22c)의 정상면으로부터 기준면(22d)까지의 거리가 짧아지도록 해도 좋다. 또한, 구멍 바로 위 영역(R30)으로부터 벗어난 주변 영역(R40)에 비해, 바로 위 영역(R30) 쪽이, 소돌기(22c)의 면적률이 높아지고 있고, 소돌기(22c)의 정상면으로부터 기준면(22d)까지의 거리가 짧아지도록 해도 좋다. 이렇게 하면, 웨이퍼(W)의 균열성이 보다 높아진다.
전술한 실시형태에서는, 도 6의 (a)의 세라믹 소결체(120)는 세라믹 분말의 성형체를 핫 프레스 소성함으로써 제작하였으나, 그때의 성형체는, 테이프 성형체를 복수 매 적층하여 제작해도 좋고, 몰드 캐스트법에 의해 제작해도 좋으며, 세라믹 분말을 다짐으로써 제작해도 좋다.
전술한 실시형태에 있어서, 유로 중복 범위(R10)를 면적이 동일한 n개의 소영역(A1 내지 An)으로 분할하였으나 n은, 5 이상인 것이 바람직하다.
전술한 실시형태에 있어서, 유로 중복 범위(R10)는, 도중에 복수로 분단되어 있었으나 이것에 한정되지 않는다. 예컨대, 유로 중복 범위(R10)는, 도중에 분단되어 있지 않아도 좋다.
전술한 실시형태에 있어서, 소영역(Ak)은, 도 10에 도시된 바와 같이, 하나의 연속된 영역으로 구성되어 있어도 좋고, 2 이상의 분단된 영역으로 구성되어 있어도 좋다[예컨대, 소영역(A2)이나 소영역(A4) 등]. 또한, 도 10에서는, 소돌기(22c)의 기재를 생략하고, 도 2와 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 부호를 붙이고, 설명을 생략하였다.
본원은 2021년 11월 29일에 출원된 일본 특허 출원 제2021-192899호를 우선권 주장의 기초로 하고 있고, 인용에 의해 그 내용 모두가 본 명세서에 포함된다.

Claims (11)

  1. 상면에 웨이퍼를 배치 가능한 웨이퍼 배치면을 갖고, 전극을 내장하는 세라믹 기재(基材)와,
    냉매 유로를 갖는 냉각 기재와,
    상기 세라믹 기재와 상기 냉각 기재를 접합하는 접합층과,
    상기 웨이퍼 배치면의 기준면에, 정상면으로 웨이퍼의 하면을 지지하는 복수의 소돌기
    를 구비한 웨이퍼 배치대로서,
    상기 소돌기의 정상면은 동일 평면 상에 있고,
    상기 웨이퍼 배치면 중 평면도에서 보아 상기 냉매 유로와 중복되는 유로 중복 범위에서는, 상기 냉매 유로를 평면도에서 보았을 때에 상기 냉매 유로가 상기 웨이퍼 배치면과 중복되는 범위에서의 최상류부에 대향하는 부분에 있어서 상기 소돌기의 면적률이 최저로 되어 있는 것인 웨이퍼 배치대.
  2. 제1항에 있어서, 상기 유로 중복 범위에서의 상기 소돌기의 면적률은, 상기 최상류부에 대향하는 부분으로부터 상기 냉매 유로의 하류로 감에 따라 서서히 높아지고 있는 것인 웨이퍼 배치대.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 유로 중복 범위에서는, 상기 냉매 유로를 평면도에서 보았을 때에 상기 웨이퍼 배치면과 중복되는 범위에서의 최하류부에 대향하는 부분에서의 상기 소돌기의 면적률은, 상기 최상류부에 대향하는 부분에서의 상기 소돌기의 면적률의 150% 이상으로 되어 있는 것인 웨이퍼 배치대.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 유로 중복 범위의 미리 정해놓은 영역에 비해, 상기 미리 정해놓은 영역에 인접하며 상기 유로 중복 범위 외의 인접 영역 쪽이, 상기 소돌기의 면적률이 높아지고 있는 것인 웨이퍼 배치대.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 냉각 기재를 상하 방향으로 관통하는 구멍
    을 구비하고,
    상기 냉매 유로는, 상기 구멍의 주변 영역에서는 상기 구멍의 주변 영역으로부터 벗어난 영역에 비해 상기 냉매 유로의 단면적이 작아지고 있으며,
    상기 웨이퍼 배치면 중 상기 구멍 바로 위 영역으로부터 벗어난 주변 영역에 비해, 상기 바로 위 영역 쪽이, 상기 소돌기의 면적률이 높아지고 있는 것인 웨이퍼 배치대.
  6. 상면에 웨이퍼를 배치 가능한 웨이퍼 배치면을 갖고, 전극을 내장하는 세라믹 기재와,
    냉매 유로를 갖는 냉각 기재와,
    상기 세라믹 기재와 상기 냉각 기재를 접합하는 접합층과,
    상기 웨이퍼 배치면의 기준면에, 정상면으로 웨이퍼의 하면을 지지하는 복수의 소돌기
    를 구비한 웨이퍼 배치대로서,
    상기 소돌기의 정상면은 동일 평면 상에 있고,
    상기 웨이퍼 배치면 중 평면도에서 보아 상기 냉매 유로와 중복되는 유로 중복 범위에서는, 상기 냉매 유로를 평면도에서 보았을 때에 상기 웨이퍼 배치면과 중복되는 범위에서의 최상류부에 대향하는 부분에 있어서 상기 소돌기의 정상면으로부터 상기 기준면까지의 거리가 최장으로 되어 있는 것인 웨이퍼 배치대.
  7. 제6항에 있어서, 상기 유로 중복 범위에서의 상기 소돌기의 정상면으로부터 상기 기준면까지의 거리는, 상기 최상류부에 대향하는 부분으로부터 상기 냉매 유로의 하류로 감에 따라 서서히 짧아지고 있는 것인 웨이퍼 배치대.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서, 상기 유로 중복 범위에서는, 상기 냉매 유로를 평면도에서 보았을 때에 상기 웨이퍼 배치면과 중복되는 범위에서의 최하류부에 대향하는 부분에서의 상기 소돌기의 정상면으로부터 상기 기준면까지의 거리는, 상기 최상류부에 대향하는 부분에서의 상기 소돌기의 정상면으로부터 상기 기준면까지의 거리의 80% 이하로 되어 있는 것인 웨이퍼 배치대.
  9. 제6항 또는 제7항에 있어서, 상기 유로 중복 범위의 미리 정해놓은 영역에 비해, 상기 미리 정해놓은 영역에 인접하며 상기 유로 중복 범위 외의 인접 영역 쪽이, 상기 소돌기의 정상면으로부터 상기 기준면까지의 거리가 짧은 것인 웨이퍼 배치대.
  10. 제6항 또는 제7항에 있어서, 상기 냉각 기재를 상하 방향으로 관통하는 구멍
    을 구비하고,
    상기 냉매 유로는, 상기 구멍의 주변 영역에서는 상기 구멍의 주변 영역으로부터 벗어난 영역에 비해 상기 냉매 유로의 단면적이 작아지고 있으며,
    상기 웨이퍼 배치면 중 상기 구멍 바로 위 영역으로부터 벗어난 주변 영역에 비해, 상기 바로 위 영역 쪽이, 상기 소돌기의 정상면으로부터 상기 기준면까지의 거리가 짧아지고 있는 것인 웨이퍼 배치대.
  11. 제1항, 제2항, 제6항 또는 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 냉각 기재는, 금속 매트릭스 복합 재료로 제작되고,
    상기 접합층은, 금속 접합층인 것인 웨이퍼 배치대.
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