KR20240052914A - 웨이퍼 적재대 - Google Patents
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Abstract
웨이퍼 적재대(10)는, 상면에 적어도 웨이퍼 적재부(22)를 갖는 세라믹 플레이트(20)와, 세라믹 플레이트(20)의 하면에 접합되고, 냉매 유로(32)를 갖는 냉각 플레이트(30)와, 냉매 유로(32)보다도 상방에 마련된 가스 공통 경로(51b, 52b, 53b)와, 냉각 플레이트(30)의 하면으로부터 가스 공통 경로(51b, 52b, 53b) 각각에 이르는 가스 도입 경로(51a, 52a, 53a)와, 가스 공통 경로(51b, 52b, 53b)의 각각에 대하여 복수 마련된 가스 분배 경로(51e, 52e, 53e)를 구비하고 있다. 세라믹 플레이트(20)의 최외주에 배치되어 있는 가스 분배 경로(53e)는, 평면으로 보아 냉매 유로(32)와 겹치지 않는 위치에 마련되어 있다.
Description
본 발명은, 웨이퍼 적재대에 관한 것이다.
종래, 상면에 웨이퍼 적재부를 갖는 세라믹 플레이트와, 세라믹 플레이트의 하면에 접합된 냉각 플레이트와, 냉각 플레이트에 마련된 냉매 유로를 구비한 웨이퍼 적재대가 알려져 있다. 예를 들어, 특허문헌 1의 웨이퍼 적재대에서는, 냉각 플레이트의 하면으로부터 도입된 가스는, 냉매 유로의 상방에 마련된 평면으로 보아 C자상의 가스 공통 경로로부터, 이 가스 공통 경로로부터 반경외 방향으로 연장되는 복수의 가스 분기부를 통해, 세라믹 플레이트를 상하 방향으로 관통하는 가스 분배 경로를 통과하여 세라믹 플레이트의 상면에 공급된다.
그러나, 웨이퍼 적재대의 사용 시, 웨이퍼 적재대의 최외주에 위치하는 가스 분배 경로에 큰 응력이 발생하는 경우가 있지만, 특허문헌 1에서는 이 점을 고려하고 있지 않기 때문에, 웨이퍼 적재대에 크랙이 발생할 우려가 있었다. 특히, 하이파워 플라스마를 사용하여 웨이퍼를 처리하는 경우에는, 이러한 크랙이 발생하기 쉽다.
본 발명은 이와 같은 과제를 해결하기 위해 이루어진 것이며, 웨이퍼 적재대에 크랙이 발생하는 것을 방지하는 것을 주목적으로 한다.
[1] 본 발명의 웨이퍼 적재대는,
상면에 적어도 웨이퍼 적재부를 갖는 세라믹 플레이트와,
상기 세라믹 플레이트의 하면에 접합되고, 냉매 유로를 갖는 냉각 플레이트
를 구비한 웨이퍼 적재대이며,
상기 웨이퍼 적재대의 내부 중 상기 냉매 유로보다도 상방에 마련된 가스 공통 경로와,
상기 냉각 플레이트의 하면으로부터 상기 가스 공통 경로에 이르는 가스 도입 경로와,
하나의 상기 가스 공통 경로에 대하여 복수 마련되고, 상기 가스 공통 경로로부터 상기 세라믹 플레이트의 상면에 이르는 가스 분배 경로
를 구비하고,
상기 가스 분배 경로 중 상기 세라믹 플레이트의 최외주에 배치되어 있는 최외주 가스 분배 경로는, 평면으로 보아 상기 냉매 유로와 겹치지 않는 위치에 마련되어 있는
것이다.
이 웨이퍼 적재대에서는, 가스 분배 경로 중 세라믹 플레이트의 최외주에 배치되어 있는 최외주 가스 분배 경로는, 평면으로 보아 냉매 유로와 겹치지 않는 위치에 마련되어 있다. 웨이퍼 적재대의 사용 시, 웨이퍼 적재대의 최외주에서는 큰 응력이 발생하기 쉽다. 최외주 가스 분배 경로가 평면으로 보아 냉매 유로와 겹쳐 있을 경우에는, 냉매 유로의 바로 위는 두께가 얇아서 변형되기 쉽기 때문에, 최외주 가스 분배 경로 부근에서 크랙이 발생하기 쉽다. 그러나, 여기서는, 최외주 가스 분배 경로가 평면으로 보아 냉매 유로와 겹치지 않는 위치에 마련되어 있기 때문에, 최외주 가스 분배 경로 부근에서의 응력이 작아져, 크랙의 발생을 방지할 수 있다.
또한, 본 명세서에서는, 상하, 좌우, 전후 등을 사용하여 본 발명을 설명하는 경우가 있지만, 상하, 좌우, 전후는 상대적인 위치 관계에 지나지 않는다. 그 때문에, 웨이퍼 적재대의 방향을 바꾼 경우에는 상하가 좌우로 되거나 좌우가 상하가 되거나 하는 경우가 있지만, 그러한 경우도 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.
[2] 상술한 웨이퍼 적재대(상기 [1]에 기재된 웨이퍼 적재대)에 있어서, 상기 가스 분배 경로는 가스 분기부를 통해 상기 가스 공통 경로에 접속되어 있어도 된다. 이렇게 하면, 예를 들어 평면으로 보아 가스 공통 경로로부터 가스 분기부가 냉매 유로를 가로질러 냉매 유로와 겹치지 않는 위치에 이르도록 하면, 가스 분배 경로를 비교적 용이하게 냉매 유로와 겹치지 않는 위치에 마련할 수 있다.
[3] 상술한 웨이퍼 적재대(상기 [1] 또는 [2]에 기재된 웨이퍼 적재대)에 있어서, 상기 가스 공통 경로는 동심원이 되도록 복수 마련되어 있어도 되고, 상기 최외주 가스 분배 경로는 복수의 상기 가스 공통 경로 중 최외주에 위치하는 상기 가스 공통 경로와 접속되어 있어도 된다. 이렇게 하면, 세라믹 플레이트의 상면에 개구되는 가스 분배 경로의 수를 증가시킬 수 있다. 또한, 최외주에 위치하는 가스 공통 경로와 접속되어 있는 가스 분배 경로는 큰 응력이 발생하기 쉽기 때문에, 본 발명을 적용하는 의의가 높다.
[4] 상술한 웨이퍼 적재대(상기 [1] 내지 [3] 중 어느 것에 기재된 웨이퍼 적재대)에 있어서, 상기 가스 분배 경로 중 적어도 상기 가스 공통 경로와 접속되어 있는 부분은, 상기 가스 공통 경로보다도 폭이 넓어도 된다. 이 경우, 가스 분배 경로 중 가스 공통 경로와 접속되어 있는 폭이 넓은 부분에는 비교적 큰 응력이 발생하기 쉽기 때문에, 본 발명을 적용하는 의의가 높다.
[5] 상술한 웨이퍼 적재대(상기 [1] 내지 [4] 중 어느 것에 기재된 웨이퍼 적재대)에 있어서, 상기 냉각 플레이트는 금속과 세라믹의 복합 재료로 형성되어 있어도 된다. 이러한 복합 재료는 비교 저취약하여 크랙이 발생하기 쉬운 재료이기 때문에, 본 발명을 적용하는 의의가 높다.
[6] 상술한 웨이퍼 적재대(상기 [1] 내지 [5] 중 어느 것에 기재된 웨이퍼 적재대)에 있어서, 상기 세라믹 플레이트의 상면에는, 원형의 웨이퍼 적재부와, 상기 웨이퍼 적재부를 둘러싸는 환상의 포커스 링 적재부가 마련되어 있어도 되고, 상기 최외주 가스 분배 경로는 상기 가스 공통 경로로부터 상기 포커스 링 적재부에 이르는 경로여도 된다.
[7] 상술한 웨이퍼 적재대(상기 [1] 내지 [5] 중 어느 것에 기재된 웨이퍼 적재대)에 있어서, 상기 세라믹 플레이트의 상면에는, 원형의 웨이퍼 적재부가 마련되어 있어도 되고, 상기 최외주 가스 분배 경로는 상기 가스 공통 경로로부터 상기 웨이퍼 적재부에 이르는 경로여도 된다.
도 1은 웨이퍼 적재대(10)의 종단면도.
도 2는 도 1의 A-A 단면도.
도 3은 웨이퍼 적재대(10)의 평면도.
도 4는 도 3의 부분 확대도.
도 5는 냉각 플레이트(30)의 가스 중계홈(53d) 부근의 사시도.
도 6은 가스 공급 경로(53)의 변형예의 설명도.
도 7은 가스 공급 경로(53)의 변형예의 설명도.
도 8은 웨이퍼 적재대(110)의 종단면도.
도 2는 도 1의 A-A 단면도.
도 3은 웨이퍼 적재대(10)의 평면도.
도 4는 도 3의 부분 확대도.
도 5는 냉각 플레이트(30)의 가스 중계홈(53d) 부근의 사시도.
도 6은 가스 공급 경로(53)의 변형예의 설명도.
도 7은 가스 공급 경로(53)의 변형예의 설명도.
도 8은 웨이퍼 적재대(110)의 종단면도.
이어서, 본 발명의 적합한 실시 형태에 대해서, 도면을 사용하여 설명한다. 도 1은 웨이퍼 적재대(10)의 종단면도(웨이퍼 적재대(10)의 중심축을 포함하는 면에서 웨이퍼 적재대(10)를 절단하였을 때의 단면도), 도 2는 도 1의 A-A 단면도, 도 3은 웨이퍼 적재대(10)의 평면도, 도 4는 도 3의 부분 확대도, 도 5는 냉각 플레이트(30)의 가스 중계홈(53d) 부근의 사시도이다. 또한, 도 2에는, 냉매 유로(32) 이외의 구성 요소의 도시를 생략하였다.
웨이퍼 적재대(10)는 웨이퍼(W)에 플라스마를 이용하여 CVD나 에칭 등을 행하기 위해 사용되는 것이다. 웨이퍼 적재대(10)는 세라믹 플레이트(20)와, 냉각 플레이트(30)와, 금속 접합층(40)을 구비하고 있다.
세라믹 플레이트(20)는 알루미나, 질화알루미늄 등으로 대표되는 세라믹 재료로 형성되고, 상면에 원형의 웨이퍼 적재부(22)를 갖는다. 웨이퍼 적재부(22)에는, 웨이퍼(W)가 적재된다. 웨이퍼 적재부(22)에는, 외측 테두리를 따라서 시일 밴드(22a)가 형성되고, 전체면에 복수의 원형 소돌기(22b)가 형성되어 있다. 시일 밴드(22a) 및 원형 소돌기(22b)는 동일한 높이이며, 그 높이는, 예를 들어 수㎛ 내지 수10㎛이다. 전극(23)은 정전 전극으로서 사용되는 평면상의 메쉬 전극이며, 직류 전압을 인가 가능하게 되어 있다. 이 전극(23)에 직류 전압이 인가되면 웨이퍼(W)는 정전 흡착력에 의해 웨이퍼 적재부(22)(구체적으로는 시일 밴드(22a)의 상면 및 원형 소돌기(22b)의 상면)에 흡착 고정되고, 직류 전압의 인가를 해제하면 웨이퍼(W)의 웨이퍼 적재부(22)에의 흡착 고정이 해제된다. 또한, 웨이퍼 적재부(22) 중 시일 밴드(22a)나 원형 소돌기(22b)가 마련되어 있지 않은 부분을, 기준면(22c)이라고 칭한다. 도 3에는, 웨이퍼 적재부(22) 중 일점 쇄선으로 둘러싸인 영역에 마련된 원형 소돌기(22b)를 나타냈지만, 실제로는 원형 소돌기(22b)는 웨이퍼 적재부(22) 중 시일 밴드(22a)로 둘러싸인 영역의 전체면에 마련되어 있다.
세라믹 플레이트(20)의 상면에는, 웨이퍼 적재부(22) 외에도, 웨이퍼 적재부(22)의 둘레에 환상의 포커스 링 적재부(24)가 마련되어 있다. 이하, 포커스 링은 「FR」이라고 약칭하는 경우가 있다. FR 적재부(24)는 웨이퍼 적재부(22)보다도 1단 낮게 되어 있다. FR 적재부(24)에는, 원환상의 포커스 링(60)이 적재된다. 포커스 링(60)의 내측면의 상방에는, 웨이퍼(W)와 접촉하지 않도록 원주홈(60a)이 마련되어 있다. FR 적재부(24)는 환상의 오목홈(24a)과, 오목홈(24a)의 내주측 및 외주측에 마련된 FR 지지면(24b)을 갖는다. 오목홈(24a)의 깊이는, 예를 들어 수㎛ 내지 수10㎛이다. FR 지지면(24b)은 환상으로 형성된 면이며, 포커스 링(60)과 직접 접촉하여 포커스 링(60)을 지지한다.
냉각 플레이트(30)는 취성의 도전 재료제의 원판 부재이다. 냉각 플레이트(30)는, 내부에 냉매가 순환 가능한 냉매 유로(32)를 구비하고 있다. 냉매 유로(32)는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 평면으로 보아 일단(입구)으로부터 타단(출구)까지 끊김 없이 한번에 깔아 놓는 형태로 세라믹 플레이트(20)의 전체면에 걸치도록 마련되어 있다. 냉매 유로(32)는 본 실시 형태에서는 평면으로 보아 와권상으로 형성되어 있다. 이러한 냉각 플레이트(30)는, 예를 들어 일본 특허 제5666748호 공보를 참고로 하여 제작할 수 있다. 냉매는 도시하지 않은 냉매 순환 장치로부터 냉매 유로(32)의 일단(입구)에 공급되고, 냉매 유로(32)를 통과한 후 냉매 유로(32)의 타단(출구)으로부터 배출되어 냉매 순환 장치에 되돌아간다. 냉매 순환 장치는 냉매를 원하는 온도로 조절할 수 있다. 냉매는 액체가 바람직하고, 전기 절연성인 것이 바람직하다. 전기 절연성의 액체로서는, 예를 들어 불소계 불활성 액체 등을 들 수 있다.
취성의 도전 재료로서는, 금속과 세라믹의 복합 재료 등을 들 수 있다. 금속과 세라믹의 복합 재료로서는, 금속 매트릭스 복합 재료(MMC)나 세라믹 매트릭스 복합 재료(CMC) 등을 들 수 있다. 이러한 복합 재료의 구체예로서는, Si, SiC 및 Ti를 포함하는 재료, SiC 다공질체에 Al 및/또는 Si를 함침시킨 재료, Al2O3과 TiC의 복합 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.
냉각 플레이트(30)에 사용하는 도전 재료로서는, 열팽창 계수가 세라믹 플레이트(20)에 가까운 것이 바람직하다. 세라믹 플레이트(20)가 알루미나제인 경우, 냉각 플레이트(30)는 SiSiCTi제이거나 AlSiC제인 것이 바람직하다. SiSiCTi나 AlSiC의 열팽창 계수는, 알루미나의 열팽창 계수와 대략 동일하게 할 수 있기 때문이다. SiSiCTi제의 원판 부재는, 예를 들어 이하와 같이 제작할 수 있다. 먼저, 탄화규소와 금속 Si와 금속 Ti를 혼합하여 분체 혼합물을 제작한다. 이어서, 얻어진 분체 혼합물을 1축 가압 성형에 의해 원판상의 성형체를 제작하고, 그 성형체를 불활성 분위기 하에서 핫 프레스 소결시킴으로써, SiSiCTi제의 원판 부재를 얻는다.
금속 접합층(40)은 세라믹 플레이트(20)의 하면과 냉각 플레이트(30)의 상면을 접합한다. 금속 접합층(40)은, 예를 들어 땜납이나 금속 납재로 형성된 층이어도 된다. 금속 접합층(40)은, 예를 들어 TCB(Thermal compression bonding)에 의해 형성된다. TCB란, 접합 대상인 2개의 부재 사이에 금속 접합재를 끼워 넣고, 금속 접합재의 고상선 온도 이하의 온도로 가열한 상태에서 2개의 부재를 가압 접합하는 공지된 방법을 말한다.
웨이퍼 적재대(10)는 가스 공급 경로(51, 52, 53)를 갖는다. 이 중, 가스 공급 경로(51, 52)는 웨이퍼(W)와 시일 링(22a)과 원형 소돌기(22b)와 기준면(22c)으로 둘러싸인 공간에 가스를 공급하기 위한 경로이다. 가스 공급 경로(53)는 포커스 링(60)과 오목홈(24a)으로 둘러싸인 공간에 가스를 공급하기 위한 경로이다. 가스 공급 경로(51)는 가스 도입 경로(51a), 가스 공통 경로(51b), 가스 분기부(51c), 가스 중계홈(51d) 및 가스 분배 경로(51e)로 구성되어 있다. 가스 공급 경로(52)는 가스 도입 경로(52a), 가스 공통 경로(52b), 가스 분기부(52c), 가스 중계홈(52d) 및 가스 분배 경로(52e)로 구성되어 있다. 가스 공급 경로(53)는 가스 도입 경로(53a), 가스 공통 경로(53b), 가스 분기부(53c), 가스 중계홈(53d) 및 가스 분배 경로(53e)로 구성되어 있다.
가스 공통 경로(51b, 52b, 53b)는 평면으로 보아 직경이 다른 동심원의 원환상 경로이며, 웨이퍼 적재대(10)의 내부 중 냉매 유로(32)보다도 상방, 본 실시 형태에서는, 냉각 플레이트(30)와 금속 접합층(40)의 계면, 구체적으로는 냉각 플레이트(30)의 상면에 형성되어 있다. 가스 공통 경로(51b)가 최내주에 마련되고, 가스 공통 경로(53b)가 최외주에 마련되어 있다. 가스 도입 경로(51a, 52a, 53b)는 냉각 플레이트(30)의 하면으로부터, 냉매 유로(32)와 교차하지 않도록 가스 공통 경로(51b, 52b, 53b)의 각각에 이르도록 마련되어 있다.
최외주의 가스 공통 경로(53b)는 반경외 방향으로 연장된 복수의 가스 분기부(53c)를 갖는다. 각각의 가스 분기부(53c)에는, 세라믹 플레이트(20)를 상하 방향으로 관통하는 가스 분배 경로(53e)가 접속되어 있다. 가스 분기부(53c)와 가스 분배 경로(53e)의 접속 부분은, 환홈을 포함하는 가스 중계홈(53d)으로 되어 있다. 가스 중계홈(53d)의 직경(폭)은 가스 분배 경로(53e)의 폭이나 가스 공통 경로(53b)의 폭보다도 크고, 예를 들어 그것들의 1.5 내지 2.5배이다. 최내주의 가스 공통 경로(51b)도 가스 공통 경로(53b)와 마찬가지로, 가스 분기부(51c) 및 가스 중계홈(51d)를 통해, 가스 분배 경로(51e)에 접속되어 있다. 가스 공통 경로(52b)도 가스 공통 경로(53b)와 마찬가지로, 가스 분기부(52c) 및 가스 중계홈(52d)을 통해, 가스 분배 경로(52e)에 접속되어 있다.
복수의 가스 분배 경로(51e, 52e, 53e) 중 세라믹 플레이트(20)의 최외주에 배치되어 있는 가스 분배 경로(53e)(최외주 가스 분배 경로)는, 도 3 및 도 4에 나타내는 바와 같이, 평면으로 보아 냉매 유로(32)와 겹치지 않는 위치에 마련되어 있다. 가스 중계홈(53d)도 평면으로 보아 냉매 유로(32)와 겹치지 않는 위치에 마련되어 있다. 평면으로 보아 냉매 유로(32)와 겹치지 않는 위치는, 냉각 플레이트(30)의 두께가 두껍다. 그 때문에, 그 위치에 직경이 큰 가스 중계홈(53d)이 마련되어 있어도, 가스 중계홈(53d)에 발생하는 응력을 작게 억제할 수 있다. 이에 비해, 평면으로 보아 냉매 유로(32)와 겹치는 위치는, 냉각 플레이트(30)의 두께가 얇다. 그 때문에, 그 위치에 가스 중계홈(53d)을 마련하였다고 하면, 가스 중계홈(53d)에 큰 응력이 발생한다.
가스 중계홈(51d, 52d)에 발생하는 응력은, 최외주에 마련된 가스 중계홈(53d)에 비하면 작다. 그 때문에, 가스 중계홈(51d, 52d)이나 가스 분배 경로(51e, 52e)는, 평면으로 보아 냉매 유로(32)와 겹치는 위치에 마련해도 상관없지만, 냉매 유로(32)와 겹치지 않는 위치에 마련하는 것이 바람직하다. 또한, 가스 공통 경로(51b, 52b, 53b)는 폭이 좁기 때문에, 평면으로 보아 냉매 유로(32)와 겹치는 위치에 마련해도 상관없지만, 냉매 유로(32)와 겹치지 않는 위치에 마련하는 것이 바람직하다.
이어서, 웨이퍼 적재대(10)의 사용예에 대하여 설명한다. 반도체 프로세스용의 챔버(도시하지 않음)의 내부에, 웨이퍼 적재대(10)를 고정한다. FR 적재부(24)에는, 포커스 링(60)이 적재되고, 웨이퍼 적재부(22)에는, 웨이퍼(W)가 적재된다. 이 상태에서, 전극(23)에 직류 전압을 인가하여 웨이퍼(W)를 웨이퍼 적재부(22)에 흡착시킨다. 그와 함께, 가스 공급 경로(51, 52, 53)에 가스(여기서는 He 등의 열전도 가스)를 공급한다. 이에 의해, 웨이퍼(W)와 세라믹 플레이트(20)의 상면의 열전도나 포커스 링(60)과 세라믹 플레이트(20)의 상면의 열전도가 양호해진다. 그리고, 챔버의 내부를 소정의 진공 분위기(또는 감압 분위기)가 되도록 설정하고, 챔버의 천장부에 마련된 샤워 헤드로부터 프로세스 가스를 공급하면서, 냉각 플레이트(30)에 RF 전압을 인가한다. 그렇게 하면, 웨이퍼(W)와 샤워 헤드 사이에서 플라스마가 발생한다. 그리고, 그 플라스마를 이용하여 웨이퍼(W)에 CVD 성막을 실시하거나 에칭을 실시하거나 한다. 또한, 웨이퍼(W)가 플라스마 처리되는 것에 수반하여 포커스 링(60)도 소모되지만, 포커스 링(60)은 웨이퍼(W)에 비교하여 두껍기 때문에, 포커스 링(60)의 교환은 복수매의 웨이퍼(W)를 처리한 후에 행해진다.
하이파워 플라스마로 웨이퍼(W)를 처리하는 경우에는, 웨이퍼(W)를 효율적으로 냉각시킬 필요가 있다. 웨이퍼 적재대(10)에서는, 세라믹 플레이트(20)와 냉각 플레이트(30)의 접합층으로서, 열전도율이 낮은 수지층이 아니라, 열전도율이 높은 금속 접합층(40)을 사용하고 있다. 그 때문에, 웨이퍼(W)로부터 열을 빼내는 능력(열 제거 능력)이 높다. 또한, 세라믹 플레이트(20)와 냉각 플레이트(30)의 열팽창차는 작기 때문에, 금속 접합층(40)의 응력 완화성이 낮아도, 지장이 발생하기 어렵다. 또한, 세라믹 플레이트(20)의 상면이 고온, 하면이 냉각되어 저온이 되기 때문에, 세라믹 플레이트(20)의 상면쪽이 연장되기 쉽고, 웨이퍼 적재대(10)가 위를 향해 볼록해지기 쉽다. 그 때문에, 웨이퍼 적재대(10)의 최외주에서는 변형이 커져, 응력이 발생하기 쉽다. 본 실시 형태에서는, 최외주의 가스 분배 경로(53e)가 평면으로 보아 냉매 유로(32)와 겹치지 않는 위치(냉각 플레이트(32)의 두께가 두꺼운 위치)에 마련되어 있기 때문에, 이 가스 분배 경로(53e) 부근에서의 응력이 작아진다.
이상 설명한 웨이퍼 적재대(10)에서는, 세라믹 플레이트(20)의 최외주에 배치되어 있는 가스 분배 경로(53e)는, 평면으로 보아 냉매 유로(32)와 겹치지 않는 위치에 마련되어 있다. 웨이퍼 적재대(10)의 사용 시, 웨이퍼 적재대(10)의 최외주에서는 큰 응력이 발생하기 쉽다. 최외주의 가스 분배 경로(53e)가 평면으로 보아 냉매 유로(32)와 겹쳐 있을 경우에는, 냉매 유로(32)의 바로 위는 냉각 플레이트(30)의 두께가 얇아서 변형되기 쉽기 때문에, 가스 분배 경로(53e) 부근에서 크랙이 발생하기 쉽다. 그러나, 본 실시 형태에서는, 가스 분배 경로(53e)가 평면으로 보아 냉매 유로(32)와 겹치지 않는 위치(냉각 플레이트(30)의 두께가 두꺼운 위치)에 마련되어 있기 때문에, 가스 분배 경로(53e) 부근에서의 응력이 작아져, 크랙의 발생을 방지할 수 있다.
또한, 최외주의 가스 분배 경로(53e) 중 가스 공통 경로(53b)의 가스 분기부(53c)와 접속되어 있는 가스 중계홈(53d)의 직경(폭)은, 가스 공통 경로(53b)의 폭이나 가스 분기부(53c)의 폭보다도 크다. 그 때문에, 가스 중계홈(53d)에는 비교적 큰 응력이 발생하기 쉽지만, 본 발명을 적용함으로써 응력을 작게 억제할 수 있다.
또한, 최외주의 가스 분배 경로(53e)는 반경 방향으로 연장되는 가스 분기부(53c)를 통해 가스 공통 경로(53b)에 접속되어 있다. 그 때문에, 가스 공통 경로(53b)의 근처에 냉매 유로(32)가 마련되어 있는 경우에도, 평면으로 보아 가스 분기부(53c)가 냉매 유로(32)를 가로질러 냉매 유로(32)와 겹치지 않는 위치에 이름으로써, 가스 분배 경로(53e) 및 가스 중계홈(53d)을 비교적 용이하게 냉매 유로(32)와 겹치지 않는 위치에 마련할 수 있다.
추가로 또한, 가스 공통 경로(51b, 52b, 53b)는 동심원이 되도록 마련되어 있고, 각각 복수의 가스 분배 경로(51e, 52e, 53e)에 접속되어 있기 때문에, 세라믹 플레이트(20)의 상면의 대부분의 위치로부터 가스를 공급할 수 있다. 또한, 최외주에 위치하는 가스 공통 경로(53b)와 접속되어 있는 가스 분배 경로(53e)는 큰 응력이 발생하기 쉽기 때문에, 본 발명을 적용하는 의의가 높다.
그리고 또한, 냉각 플레이트(30)는 금속과 세라믹의 복합 재료로 형성되어 있다. 이러한 복합 재료는 비교 저취약하여 크랙이 발생하기 쉬운 재료이기 때문에, 본 발명을 적용하는 의의가 높다.
그리고 또한, 세라믹 플레이트(20)의 상면에는, 원형의 웨이퍼 적재부(22)와, 웨이퍼 적재부(22)를 둘러싸는 환상의 FR 적재부(24)가 마련되어 있고, 최외주의 가스 분배 경로(53e)는 가스 공통 경로(53b)로부터 FR 적재부(24)에 이르는 경로이다. 이러한 FR 적재부(24)를 구비한 세라믹 플레이트(20)에서는, FR 적재부(24)에 가스를 공급하는 경로가 최외주가 된다.
또한, 본 발명은 상술한 실시 형태에 전혀 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 범위에 속하는 한 다양한 형태로 실시할 수 있는 것은 말할 필요도 없다.
상술한 실시 형태에서는, 가스 공통 경로(53b)로부터 반경외 방향으로 연장되는 가스 분기부(53c)를 통해 가스 공통 경로(53b)와 가스 분배 경로(53e)(가스 중계홈(53d))를 접속하였지만, 특별히 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 도 6에 나타내는 바와 같이, 원환상의 가스 공통 경로(53b)로부터 반경내 방향으로 연장되는 가스 분기부(53c)를 통해, 가스 공통 경로(53b)와 가스 분배 경로(53e)(가스 중계홈(53d))를 접속해도 된다. 이 경우도, 가스 분배 경로(53e)(가스 중계홈(53d))는 평면으로 보아 냉매 유로(32)와 겹치지 않는 위치에 마련되어 있다. 혹은, 도 7에 나타내는 바와 같이, 평면으로 보아 원환상의 가스 공통 경로(53b)의 적어도 일부를 냉매 유로(32)와 겹치지 않는 위치에 마련하고, 거기에 가스 중계홈(53d) 및 가스 분배 경로(53e)를 직접 접속해도 된다. 도 6 및 도 7에서는, 상술한 실시 형태와 동일 구성 요소에는 동일한 부호를 부여하였다.
상술한 실시 형태에서는, 세라믹 플레이트(20)의 상면은 웨이퍼 적재부(22)와 FR 적재부(24)를 갖는 것을 예시하였지만, 특별히 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 도 8에 나타내는 웨이퍼 적재대(110)와 같이, 세라믹 플레이트(20)의 상면은 웨이퍼 적재부(22)를 갖지만 FR 적재부를 갖지 않는 것으로 해도 된다. 웨이퍼 적재대(110)는 2개의 가스 공급 경로(51, 52)를 갖는다. 가스 공급 경로(51)는 상술한 실시 형태와 마찬가지로, 가스 도입 경로(51a), 가스 공통 경로(51b), 가스 분기부(51c), 가스 중계홈(51d) 및 가스 분배 경로(51e)로 구성되어 있다. 가스 공급 경로(52)도 상술한 실시 형태와 마찬가지로, 가스 도입 경로(52a), 가스 공통 경로(52b), 가스 분기부(52c), 가스 중계홈(52d) 및 가스 분배 경로(52e)로 구성되어 있다. 단, 여기에서는 가스 분배 경로(52e)가 최외주 가스 분배 경로가 되기 때문에, 가스 분배 경로(52e) 및 가스 중계홈(52d)가 평면으로 보아 냉매 유로(32)와 겹치지 않는 위치에 마련되어 있다. 이와 같이 함으로써, 웨이퍼 적재대(110)에 크랙이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 도 8에서는, 상술한 실시 형태와 동일 구성 요소에는 동일한 부호를 부여하였다.
상술한 실시 형태에서는, 가스 공통 경로(51b, 52b, 53b), 가스 분기부(51c, 52c, 53c) 및 가스 중계홈(51d, 52d, 53d)을, 냉각 플레이트(30)와 금속 접합층(40)의 계면(구체적으로는 냉각 플레이트(30)의 상면)에 마련하였지만, 특별히 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 가스 공통 경로(51b, 52b, 53b), 가스 분기부(51c, 52c, 53c) 및 가스 중계홈(51d, 52d, 53d)을, 금속 접합층(40)에 마련해도 되고, 세라믹 플레이트(20)와 금속 접합층(40)의 계면(구체적으로는 세라믹 플레이트(20)의 하면)에 마련해도 된다.
상술한 실시 형태에서는, 가스 공통 경로(51b, 52b, 53b)의 형상을 평면으로 보아 원환상으로 하였지만, 특별히 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 이들 가스 공통 경로(51b, 52b, 53b)의 형상을 평면으로 보아 원호상(예를 들어 C자상)으로 해도 되고, 직선상으로 해도 되고, 꺾은 선 형상(예를 들어 다각형의 변에 따른 형상)으로 해도 된다.
상술한 실시 형태에서는, 가스 공통 경로(51b, 52b, 53b)의 각각에 가스 도입 경로(51a, 52a, 53a)를 1개씩 접속하였지만, 특별히 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 가스 공통 경로(51b, 52b, 53b)의 각각에 가스 도입 경로(51a, 52a, 53a)를 복수개씩 접속해도 된다. 단, 그 개수는, 1개의 가스 공통 경로에 접속되는 가스 분배 경로의 수보다도 적은 것이 바람직하다.
상술한 실시 형태에서는, 냉매 유로(32)를 평면으로 보아에서 와권상으로 형성하였지만, 특별히 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 냉매 유로(32)를 평면으로 보아 지그재그상으로 형성해도 된다.
상술한 실시 형태에서는, 냉각 플레이트(30)를 금속과 세라믹의 복합 재료로 제작하였지만, 그 이외의 재료(예를 들어 알루미늄이나 알루미늄 합금 등)로 제작해도 된다.
상술한 실시 형태에 있어서, 세라믹 플레이트(20)에 내장되는 전극(23)으로서, 정전 전극을 예시하였지만, 특별히 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 전극(23) 대신에 또는 더하여, 세라믹 플레이트(20)에 히터 전극(저항 발열체)을 내장해도 되고, RF 전극을 내장해도 된다.
상술한 실시 형태에서는, 세라믹 플레이트(20)와 냉각 플레이트(30)를 금속 접합층(40)으로 접합하였지만, 금속 접합층(40) 대신에 수지 접착층을 사용해도 된다.
본 발명은, 예를 들어 웨이퍼를 플라스마 처리하는 장치에 이용 가능하다.
10, 110: 웨이퍼 적재대
20: 세라믹 플레이트
22: 웨이퍼 적재부
22a: 시일 밴드
22b: 원형 소돌기
22c: 기준면
23: 전극
24: FR 적재부
24a: 오목홈
24b: 포커스 링 지지면
30: 냉각 플레이트
32: 냉매 유로
40: 금속 접합층
51, 52, 53: 가스 공급 경로
51a, 52a, 53a: 가스 도입 경로
51b, 52b, 53b: 가스 공통 경로
51c, 52c, 53c: 가스 분기부
51d, 52d, 53d: 가스 중계홈
51e, 52e, 53e: 가스 분배 경로
60: 포커스 링
60a: 원주홈
W: 웨이퍼.
20: 세라믹 플레이트
22: 웨이퍼 적재부
22a: 시일 밴드
22b: 원형 소돌기
22c: 기준면
23: 전극
24: FR 적재부
24a: 오목홈
24b: 포커스 링 지지면
30: 냉각 플레이트
32: 냉매 유로
40: 금속 접합층
51, 52, 53: 가스 공급 경로
51a, 52a, 53a: 가스 도입 경로
51b, 52b, 53b: 가스 공통 경로
51c, 52c, 53c: 가스 분기부
51d, 52d, 53d: 가스 중계홈
51e, 52e, 53e: 가스 분배 경로
60: 포커스 링
60a: 원주홈
W: 웨이퍼.
Claims (7)
- 상면에 적어도 웨이퍼 적재부를 갖는 세라믹 플레이트와,
상기 세라믹 플레이트의 하면에 접합되고, 냉매 유로를 갖는 냉각 플레이트
를 구비한 웨이퍼 적재대이며,
상기 웨이퍼 적재대의 내부 중 상기 냉매 유로보다도 상방에 마련된 가스 공통 경로와,
상기 냉각 플레이트의 하면으로부터 상기 가스 공통 경로에 이르는 가스 도입 경로와,
하나의 상기 가스 공통 경로에 대하여 복수 마련되고, 상기 가스 공통 경로로부터 상기 세라믹 플레이트의 상면에 이르는 가스 분배 경로
를 구비하고,
상기 가스 분배 경로 중 상기 세라믹 플레이트의 최외주에 배치되어 있는 최외주 가스 분배 경로는, 평면으로 보아 상기 냉매 유로와 겹치지 않는 위치에 마련되어 있는,
웨이퍼 적재대. - 제1항에 있어서, 상기 가스 분배 경로는 가스 분기부를 통해 상기 가스 공통 경로에 접속되어 있는,
웨이퍼 적재대. - 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 가스 공통 경로는 동심원이 되도록 복수 마련되고,
상기 최외주 가스 분배 경로는 복수의 상기 가스 공통 경로 중 최외주에 위치하는 상기 가스 공통 경로와 접속되어 있는,
웨이퍼 적재대. - 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 가스 분배 경로 중 적어도 상기 가스 공통 경로와 접속되어 있는 부분은, 상기 가스 공통 경로보다도 폭이 넓은,
웨이퍼 적재대. - 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 냉각 플레이트는 금속과 세라믹의 복합 재료로 형성되어 있는,
웨이퍼 적재대. - 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 세라믹 플레이트의 상면에는, 원형의 웨이퍼 적재부와, 상기 웨이퍼 적재부를 둘러싸는 환상의 포커스 링 적재부가 마련되고,
상기 최외주 가스 분배 경로는 상기 가스 공통 경로로부터 상기 포커스 링 적재부에 이르는 경로인,
웨이퍼 적재대. - 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 세라믹 플레이트의 상면에는, 원형의 웨이퍼 적재부가 마련되고,
상기 최외주 가스 분배 경로는 상기 가스 공통 경로로부터 상기 웨이퍼 적재부에 이르는 경로인,
웨이퍼 적재대.
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