KR20240060512A - 웨이퍼 배치대 - Google Patents

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KR20240060512A
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ceramic plate
hole
wafer
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KR1020237012872A
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다츠야 구노
세이야 이노우에
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엔지케이 인슐레이터 엘티디
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Abstract

웨이퍼 배치대(10)는, 세라믹 플레이트(20)와, 냉각 플레이트(30)와, 접합층(40)과, 오목홈(21d)과, 플러그 배치 구멍(24)과, 다공질 플러그(50)를 구비한다. 세라믹 플레이트(20)는, 웨이퍼(W)를 지지하는 다수의 소돌기(21b)가 기준면(21c)에 설치된 웨이퍼 배치부(21)를 갖고, 전극(22)을 내장한다. 냉각 플레이트(30)는 냉매 유로(32)를 갖는다. 접합층(40)은, 세라믹 플레이트(20)와 냉각 플레이트(30)를 접합한다. 오목홈(21d)은, 기준면(21c)에 형성되고, 저면이 기준면(21c)보다 낮다. 플러그 배치 구멍(24)은, 세라믹 플레이트(20)를 두께 방향으로 관통하고, 오목홈(21d)의 저면에 개구되어 있다. 다공질 플러그(50)는, 플러그 배치 구멍(24)에 배치되고, 정상면이 오목홈(21d)의 저면과 동일한 높이이고, 외주면이 플러그 배치 구멍(24)의 내주면에 접합되고, 가스의 유통을 허용한다.

Description

웨이퍼 배치대
본 발명은 웨이퍼 배치대에 관한 것이다.
종래, 전극을 내장하는 세라믹 플레이트와, 냉매 유로를 갖는 냉각 플레이트와, 세라믹 플레이트와 냉각 플레이트를 접합하는 접합층을 구비한 웨이퍼 배치대가 알려져 있다. 예컨대, 특허문헌 1에는, 세라믹 플레이트를 관통하는 관통 구멍을 형성하고, 이 관통 구멍에 다공질 플러그를 소결에 의해 접합한 것이 개시되어 있다. 다공질 플러그에는, 냉각 플레이트에 설치된 가스 공급 경로로부터 가스가 공급된다. 이러한 웨이퍼 배치대를 제조함에 있어서는, 세라믹 플레이트의 관통 구멍에, 다공질 플러그의 전구체가 되는 페이스트형의 세라믹 혼합물을 충전하고, 그 세라믹 혼합물을 소성하여 다공질 플러그를 형성하고 있다. 소성 후에 다공질 플러그의 상단이 세라믹 플레이트의 상면으로부터 돌출되어 있는 경우에는, 다공질 플러그의 돌출 부분을 연삭하여 다공질 플러그의 상단과 세라믹 플레이트의 상면을 단차가 없게(면일) 하였다.
특허문헌 1 : 일본 특허 공개 제2019-29384호 공보
그러나, 다공질 플러그의 돌출 부분을 정반을 이용하여 연삭하여 다공질 플러그의 상단과 세라믹 플레이트의 상면을 단차가 없게 하는 경우, 다공질 플러그로부터 입자가 탈락하여 세라믹 플레이트의 상면을 손상할 우려가 있었다. 또한, 특허문헌 1에서는, 웨이퍼의 하면측에 가스를 봉입하는 공간을 설치하지 않았지만, 이러한 공간을 설치하는 경우에는, 블라스트 가공 등에 의해 세라믹 플레이트의 상면에 다수의 소돌기를 형성하게 된다. 그 때, 다공질 플러그의 상단과 세라믹 플레이트의 상면에 단차가 없으면, 미세한 먼지가 다공질 플러그에 들어간다고 하는 문제가 있었다. 또한, 웨이퍼 중 다공질 플러그에 대향하는 위치는 저온이 되기 쉽다고 하는 문제도 있었다.
본 발명은 이러한 과제를 해결하기 위해 이루어진 것이며, 제조시에 세라믹 플레이트나 다공질 플러그에 문제가 발생하는 것을 방지함과 더불어, 사용시에 웨이퍼의 균열성이 손상되는 것을 방지하는 것을 주된 목적으로 한다.
[1] 본 발명의 웨이퍼 배치대는,
웨이퍼를 지지하는 다수의 소돌기가 기준면에 설치된 웨이퍼 배치부를 갖고, 전극을 내장하는 세라믹 플레이트와,
냉매 유로를 갖는 냉각 플레이트와,
상기 세라믹 플레이트와 상기 냉각 플레이트를 접합하는 접합층과,
상기 기준면에 형성되고, 저면이 상기 기준면보다 낮은 오목홈과,
상기 세라믹 플레이트를 두께 방향으로 관통하고, 상기 오목홈의 저면에 개구된 플러그 배치 구멍과,
상기 플러그 배치 구멍에 배치되고, 정상면이 상기 오목홈의 저면과 동일한 높이이고, 외주면이 상기 플러그 배치 구멍의 내주면에 접합되고, 가스의 유통을 허용하는 다공질 플러그와,
상기 다공질 플러그에 가스를 공급하는 가스 공급 경로
를 구비한 것이다.
이 웨이퍼 배치대에서는, 제조 공정에서, 정상면이 오목홈의 저면과 동일한 높이인 다공질 플러그가 플러그 배치 구멍에 접합된 세라믹 플레이트의 표면(세라믹 플레이트의 기준면보다 높은 위치에 있음)을 연마하는 경우가 있다. 그 경우, 다공질 플러그의 정상면은 기준면보다 낮은 위치에 있기 때문에, 다공질 플러그의 정상면이 연마되지는 않는다. 또한, 그 후의 제조 공정에서, 세라믹 플레이트의 표면에 다수의 소돌기를 형성하는 경우가 있다. 그 경우, 각 소돌기를 형성하는 위치를 마스크하고 오목홈 내의 다공질 플러그의 정상면을 마스크한 다음, 마스크되지 않은 영역을 깎아내도록 하면, 다공질 플러그에 미세한 먼지가 들어가는 것을 방지할 수 있다. 한편, 웨이퍼 배치대의 사용시에는, 가스 공급 경로로부터 다공질 플러그에 가스가 공급된다. 그 경우, 웨이퍼 중 다공질 플러그에 대향하는 위치는 가스의 압력이 높기 때문에 다른 개소보다 저온이 되기 쉽다. 그러나, 여기서는 다공질 플러그의 정상면이 기준면보다 낮게 되어 있다. 그 때문에, 다공질 플러그의 정상면이 기준면과 동일한 높이인 경우와 비교하여, 웨이퍼 중 다공질 플러그에 대향하는 영역으로부터 세라믹 플레이트에 대한 열전도가 억제된다. 따라서, 그 영역이 지나치게 저온이 되는 것을 방지할 수 있다.
또, 본 명세서에 있어서, 「동일한」이란, 완전히 동일한 경우 외에, 실질적으로 동일한 경우(예컨대 공차의 범위 내인 경우)도 포함한다.
[2] 전술한 웨이퍼 배치대(상기 [1]에 기재된 웨이퍼 배치대)에 있어서, 상기 다공질 플러그의 외주면은, 상기 플러그 배치 구멍의 내주면에 소결에 의해 접합되어 있어도 좋다.
[3] 전술한 웨이퍼 배치대(상기 [2]에 기재된 웨이퍼 배치대)에 있어서, 상기 접합층의 내구 온도는, 상기 세라믹 플레이트의 소결 온도보다 낮아도 좋다. 이러한 웨이퍼 배치대를 제조하는 경우, 세라믹 플레이트의 플러그 배치 구멍에 다공질 플러그를 소결로 접합한 후, 세라믹 플레이트와 냉각 플레이트를 접합하게 된다. 플러그 배치 구멍이 공동인 채로 세라믹 플레이트와 냉각 플레이트를 접합한 후, 플러그 배치 구멍에 다공질 플러그를 소결로 접합하면, 소결 온도가 접합층의 내구 온도를 초과해 버리기 때문이다.
[4] 전술한 웨이퍼 배치대(상기 [1]∼[3]의 어느 하나에 기재된 웨이퍼 배치대)에 있어서, 상기 오목홈의 저면으로부터 상기 기준면까지의 거리는, 0.005 mm 이상 0.5 mm 이하로 해도 좋다. 이 거리가 0.5 mm 이하이면, 웨이퍼 배치대의 사용시에 웨이퍼를 플라즈마로 처리했다 하더라도 오목홈 내에서 방전이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 0.005 mm 이상이면, 제조시에 세라믹 플레이트나 다공질 플러그에 문제가 발생하는 것을 방지하는 효과가 얻어진다.
[5] 전술한 웨이퍼 배치대(상기 [1]∼[4]의 어느 하나에 기재된 웨이퍼 배치대)에 있어서, 상기 다공질 플러그의 정상면은, 다수의 세공을 구비한 보호 덮개로 덮여 있어도 좋고, 상기 보호 덮개의 정상면은, 상기 소돌기의 정상면보다 낮은 위치에 있도록 해도 좋다. 이렇게 하면, 다공질 플러그의 수명을 길게 할 수 있고, 보호 덮개가 웨이퍼를 들어 올리는 것을 방지할 수 있다.
[6] 전술한 웨이퍼 배치대(상기 [1]∼[5]의 어느 하나에 기재된 웨이퍼 배치대)에 있어서, 상기 가스 공급 경로는, 상기 냉각 플레이트의 하면으로부터 상기 접합층 중 상기 다공질 플러그에 면하는 위치에 형성된 접합층 관통 구멍을 통해 상기 다공질 플러그에 가스를 공급하는 경로이어도 좋고, 상기 접합 관통 구멍은, 상기 다공질 플러그가 통과 불가능한 크기이어도 좋다. 이렇게 하면, 접합층은 다공질 플러그를 하측으로부터 지지하게 되므로, 웨이퍼 배치대의 제조시나 사용시에 다공질 플러그가 플러그 배치 구멍으로부터 빠지는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 웨이퍼 배치대(10)의 종단면도.
도 2는 세라믹 플레이트(20)의 평면도.
도 3은 도 1의 부분 확대도.
도 4는 세라믹 플레이트(20)의 제조 공정도.
도 5는 웨이퍼 배치대(10)의 제조 공정도.
도 6은 다른 예의 부분 확대도.
도 7은 다른 예의 부분 확대도.
본 발명의 적합한 실시형태를, 도면을 참조하면서 이하에 설명한다. 도 1은 웨이퍼 배치대(10)의 종단면도(웨이퍼 배치대(10)의 중심축을 포함하는 면으로 절단했을 때의 단면도), 도 2는 세라믹 플레이트(20)의 평면도, 도 3은 도 1의 부분 확대도이다.
웨이퍼 배치대(10)는, 웨이퍼(W)에 플라즈마를 이용하여 CVD나 에칭 등을 행하기 위해 이용되는 것이며, 세라믹 플레이트(20)와, 냉각 플레이트(30)와, 금속 접합층(40)과, 다공질 플러그(50)를 구비하고 있다.
세라믹 플레이트(20)는, 알루미나 소결체나 질화알루미늄 소결체 등의 세라믹제의 원판(예컨대 직경 300 mm, 두께 5 mm)이다. 세라믹 플레이트(20)의 상면에는 웨이퍼 배치부(21)가 설치되어 있다. 세라믹 플레이트(20)는 전극(22)을 내장하고 있다. 웨이퍼 배치부(21)에는, 외연을 따라 시일 밴드(21a)가 형성되고, 시일 밴드(21a)에 둘러싸인 영역에 복수의 원형 소돌기(21b)가 형성되어 있다. 시일 밴드(21a) 및 원형 소돌기(21b)는 동일한 높이이고, 그 높이는 예컨대 수 ㎛∼수십 ㎛이다. 전극(22)은, 정전 전극으로서 이용되는 평면형의 메쉬 전극이며, 직류 전압을 인가할 수 있게 되어 있다. 이 전극(22)에 직류 전압이 인가되면 웨이퍼(W)는 정전 흡착력에 의해 웨이퍼 배치부(21)(구체적으로는 시일 밴드(21a)의 상면 및 원형 소돌기(21b)의 상면)에 흡착 고정되고, 직류 전압의 인가를 해제하면 웨이퍼(W)의 웨이퍼 배치부(21)에 대한 흡착 고정이 해제된다. 한편, 웨이퍼 배치부(21) 중 시일 밴드(21a)나 원형 소돌기(21b)가 설치되지 않은 부분을 기준면(21c)이라고 칭한다. 기준면(21c)은 수평한 면이다.
기준면(21c)에는, 평면시에서 원형의 오목홈(21d)이 형성되어 있다. 오목홈(21d)의 저면은 기준면(21c)보다 낮게 되어 있다. 오목홈(21d)은, 세라믹 플레이트(20)의 복수 개소(예컨대 도 2에 도시한 바와 같이 둘레 방향을 따라 등간격으로 설치된 복수 개소)에 형성되어 있다. 오목홈(21d)의 저면으로부터 기준면(21c)까지의 높이는, 0.005 mm 이상 0.5 mm 이하가 바람직하고, 0.005 mm 이상 0.2 mm 이하가 보다 바람직하고, 또한, 고전압을 인가하는 장치에서는 0.005 mm 이상 0.1 mm 이하가 특히 바람직하다.
플러그 배치 구멍(24)은, 세라믹 플레이트(20)를 상하 방향(두께 방향)으로 관통하는 원통형의 구멍이며, 오목홈(21d)의 저면에 개구되어 있다. 플러그 배치 구멍(24)도, 오목홈(21d)과 마찬가지로, 세라믹 플레이트(20)의 복수 개소(예컨대 도 2에 도시한 바와 같이 둘레 방향을 따라 등간격으로 설치된 복수 개소)에 형성되어 있다. 플러그 배치 구멍(24)에는, 후술하는 다공질 플러그(50)가 배치되어 있다.
냉각 플레이트(30)는, 열전도율이 양호한 원판(세라믹 플레이트(20)와 동일한 직경이거나 그것보다 큰 직경의 원판)이다. 냉각 플레이트(30)의 내부에는, 냉매가 순환하는 냉매 유로(32)나 가스를 다공질 플러그(50)에 공급하는 가스 구멍(34)이 형성되어 있다. 냉매 유로(32)는, 평면시에서 냉각 플레이트(30)의 전면에 걸쳐 입구부터 출구까지 끊김없이 한번에 이어지는 요령으로 형성되어 있다. 가스 구멍(34)은 원통형의 구멍이며, 플러그 배치 구멍(24)에 대향하는 위치에 형성되어 있다. 냉각 플레이트(30)의 재료는, 예컨대, 금속 재료나 금속과 세라믹의 복합 재료 등을 들 수 있다. 금속 재료로는, Al, Ti, Mo 또는 이들의 합금 등을 들 수 있다. 금속과 세라믹의 복합 재료로는, 금속 매트릭스 복합 재료(메탈·매트릭스·콤포지트(MMC))나 세라믹 매트릭스 복합 재료(세라믹·매트릭스·콤포지트(CMC)) 등을 들 수 있다. 이러한 복합 재료의 구체예로는, 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 Al를 함침시킨 재료를 AlSiC라고 하고, SiC 다공질체에 Si를 함침시킨 재료를 SiSiC라고 한다. 세라믹 플레이트(20)가 알루미나 플레이트인 경우, 냉각 플레이트(30)에 이용하는 재료로는 열팽창계수가 알루미나에 가까운 MMC(AlSiC나 SiSiCTi 등)가 바람직하다.
금속 접합층(40)은, 세라믹 플레이트(20)의 하면과 냉각 플레이트(30)의 상면을 접합하고 있다. 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 온도 이하의 온도에 가열한 상태로 2개의 부재를 가압 접합하는 공지의 방법을 말한다. 금속 접합층(40)은, 가스 구멍(34)에 대향하는 위치에 금속 접합층(40)을 상하 방향으로 관통하는 접합층 관통 구멍(42)을 갖는다. 본 실시형태에서는 접합층 관통 구멍(42)의 직경은 다공질 플러그(50)의 직경보다 작다. 그 때문에, 접합층 관통 구멍(42)은 다공질 플러그(50)가 통과 불가능한 크기로 되어 있다.
다공질 플러그(50)는, 가스의 유통을 허용하는 원기둥형의 플러그이며, 플러그 배치 구멍(24)에 배치되어 있다. 다공질 플러그(50)의 정상면의 높이는, 오목홈(21d)의 저면의 높이와 동일하다. 다공질 플러그(50)의 외주면은, 플러그 배치 구멍(24)의 내주면과 소결에 의해 접합되어 있다. 다공질 플러그(50)의 하면의 높이는, 세라믹 플레이트(20)의 하면의 높이와 동일하다. 본 실시형태에서는, 다공질 플러그(50)는, 세라믹 분말을 소결하는 것에 의해 얻어진 다공질 벌크체이다. 세라믹으로는, 예컨대 알루미나나 질화알루미늄 등을 이용할 수 있다. 다공질 플러그(50)의 기공률은 30% 이상이 바람직하고, 평균 기공 직경은 20 ㎛ 이상이 바람직하다. 다공질 플러그(50)는, 예컨대 특허문헌 1에 기재되어 있는 방법에 준하여 제작할 수 있다.
본 실시형태에서는, 냉각 플레이트(30)의 가스 구멍(34)은 외부의 가스 공급 장치(도시하지 않음)에 접속되어 있다. 가스 공급 장치로부터 가스 구멍(34)에 공급된 가스는, 웨이퍼 배치대(10)의 가스 공급 경로(가스 구멍(34), 접합층 관통 구멍(42) 및 다공질 플러그(50))를 통해 웨이퍼 배치부(21)의 웨이퍼(W)의 하면측에 설치된 공간에 봉입된다. 웨이퍼(W)의 하면측에 설치된 공간은, 웨이퍼(W), 시일 밴드(21a), 원형 소돌기(21b), 기준면(21c), 오목홈(21d)의 저면 및 다공질 플러그(50)의 정상면에 의해 둘러싸인 공간이다.
다음으로, 이렇게 하여 구성된 웨이퍼 배치대(10)의 사용예에 대해 설명한다. 우선, 도시하지 않은 챔버 내에 웨이퍼 배치대(10)를 설치한 상태로, 웨이퍼(W)를 웨이퍼 배치부(21)에 배치한다. 그리고, 챔버 내를 진공 펌프에 의해 감압하여 소정의 진공도가 되도록 조정하고, 세라믹 플레이트(20)의 전극(22)에 직류 전압을 가하여 정전 흡착력을 발생시켜, 웨이퍼(W)를 웨이퍼 배치부(21)(구체적으로는 시일 밴드(21a)의 상면이나 원형 소돌기(21b)의 상면)에 흡착 고정한다. 다음으로, 챔버 내를 소정 압력(예컨대 수십∼수백 Pa)의 반응 가스 분위기로 하고, 이 상태에서, 챔버 내의 천장 부분에 설치한 도시하지 않은 상부 전극과 웨이퍼 배치대(10)의 냉각 플레이트(30) 사이에 고주파 전압을 인가시켜 플라즈마를 발생시킨다. 웨이퍼(W)의 표면은, 발생한 플라즈마에 의해 처리된다. 냉각 플레이트(30)의 냉매 유로(32)에는 냉매가 순환된다. 가스 구멍(34)에는, 도시하지 않은 가스 공급 장치로부터 가스가 도입된다. 가스로는, 열전도 가스(예컨대 헬륨 등)를 이용한다. 가스는, 가스 구멍(34), 접합층 관통 구멍(42) 및 다공질 플러그(50)를 통과하여, 웨이퍼(W)의 하면측에 설치된 공간에 공급되어 봉입된다. 이 백사이드 가스의 존재에 의해, 웨이퍼(W)와 세라믹 플레이트(20)의 열전도가 효율적으로 행해진다.
다음으로, 웨이퍼 배치대(10)의 제조예에 대해 도 4 및 도 5에 기초하여 설명한다. 도 4는, 세라믹 플레이트(20)의 제조 공정도, 도 5는 웨이퍼 배치대(10)의 제조 공정도이다.
우선, 전극(22)을 내장한 원판형의 세라믹 성형체를 제작하고, 그 세라믹 성형체를 소성하여 세라믹 소결체로서의 세라믹 플레이트(20)를 얻는다(도 4a). 세라믹 성형체는, 예컨대 세라믹 분말에 소결 조제 등을 혼합한 원료 분말을 틀에 넣고 가압 성형하는 것에 의해 제작할 수 있다.
계속해서, 세라믹 플레이트(20)에 플러그 배치 구멍(24)을 형성하고(도 4b), 그 플러그 배치 구멍(24)에 다공질 플러그(50)의 전구체가 되는 페이스트형의 세라믹 혼합물(56)을 충전한다(도 4c). 세라믹 혼합물(56)은, 세라믹 입자, 소결 조제, 연소 소실 입자 등을 혼합한 것이다. 연소 소실 입자로는, 예컨대 평균 입경이 세라믹 입자의 평균 입경보다 크고, 세라믹 입자가 소결하는 온도에서 연소하여 소실되는 유기물의 입자를 이용하는 것이 바람직하다.
계속해서, 세라믹 혼합물(56)을 플러그 배치 구멍(24)에 충전한 세라믹 플레이트(20)를, 세라믹 혼합물(56)의 세라믹 입자가 소결 가능한 온도로 가열한다. 그렇게 하면, 세라믹 혼합물(56) 중의 연소 소실 입자가 소실됨과 더불어, 세라믹 입자끼리 소결하고, 또한 세라믹 입자와 플러그 배치 구멍(24)의 내주면의 입자가 소결한다. 이것에 의해, 플러그 배치 구멍(24) 내에 다공질 플러그(50)가 형성된다(도 4d). 다공질 플러그(50)는 기공을 갖는 세라믹 소결체이다. 또한, 다공질 플러그(50)의 외주면과 플러그 배치 구멍(24)의 내주면은 소결에 의해 접합되어 있다.
계속해서, 다공질 플러그(50)보다 대직경인 원기둥형의 지석(90)(도 4d)을 이용하여 다공질 플러그(50) 및 그 주위를 연삭하여, 평면시 원형인 오목홈(28)을 형성한다(도 4e). 계속해서, 정반(92)(도 4e)을 이용하여 세라믹 플레이트(20)의 상면을 연마한다(도 4f). 연마는, 오목홈(28)의 깊이가 소정의 깊이(오목홈(21d)의 깊이)가 될 때까지 행한다. 이것에 의해, 오목홈(28)은 오목홈(21d)이 된다. 이 때, 정반(92)은, 다공질 플러그(50)의 정상면에 접촉하지 않기 때문에, 다공질 플러그(50)의 정상면으로부터 입자가 빠져 세라믹 플레이트(20)의 상면을 손상하지는 않는다.
계속해서, 미리 제작해 둔 냉각 플레이트(30)(냉매 유로(32)를 내장하고 복수의 가스 구멍(34)을 구비한 냉각 플레이트(30))의 상면과 세라믹 플레이트(20)의 하면을 TCB에 의해 접합하여 접합체(84)를 얻는다(도 5a). TCB는, 예컨대 이하와 같이 행해진다. 우선, 세라믹 플레이트(20)의 하면과 냉각 플레이트(30)의 상면 사이에 금속 접합재를 끼워 넣고 적층체로 한다. 이 때, 세라믹 플레이트(20)의 플러그 배치 구멍(24)과 금속 접합재에 미리 형성해 둔 둥근 구멍과 냉각 플레이트(30)의 가스 구멍(34)이 동축이 되도록 적층한다. 그리고, 금속 접합재의 고상선 온도 이하(예컨대, 고상선 온도로부터 20℃ 뺀 온도 이상 고상선 온도 이하)의 온도에서 적층체를 가압하여 접합하고, 그 후 실온으로 되돌린다. 이것에 의해, 금속 접합재는 금속 접합층(40)이 되고, 금속 접합재의 둥근 구멍이 접합층 관통 구멍(42)이 되어, 세라믹 플레이트(20)와 냉각 플레이트(30)를 금속 접합층(40)으로 접합한 접합체(84)가 얻어진다. 이 때의 금속 접합재로는, Al-Mg계 접합재나 Al-Si-Mg계 접합재를 사용할 수 있다. 예컨대, Al-Si-Mg계 접합재를 이용하여 TCB를 행하는 경우, 진공 분위기하에 가열한 상태로 적층체를 가압한다. 금속 접합재(80)는, 두께가 100 ㎛ 전후인 것을 이용하는 것이 바람직하다.
계속해서, 세라믹 플레이트(20)의 플랫한 상면 중 시일 밴드(21a)를 형성하는 영역과 원형 소돌기(21b)를 형성하는 영역을 마스크(M)로 덮고, 오목홈(21d)의 저면(다공질 플러그(50)의 정상면을 포함함)도 마스크(M)로 덮는다(도 5b). 이 상태에서, 세라믹 플레이트(20) 중 마스크(M)로 덮이지 않은 노출 영역에 블라스트 가공을 하여, 그 노출 영역의 높이를 낮게 한다. 이 때, 다공질 플러그(50)의 정상면은 마스크(M)로 덮여 있기 때문에, 블라스트에 의해 다공질 플러그(50)로부터 미세한 먼지가 발생하지는 않는다. 그 후, 마스크를 제거한다. 그렇게 하면, 시일 밴드(21a), 원형 소돌기(21b) 및 기준면(21c)이 상면에 형성된 세라믹 플레이트(20)가 얻어진다(도 5c). 이상과 같이 하여 웨이퍼 배치대(10)가 얻어진다.
이상 상세히 설명한 웨이퍼 배치대(10)에서는, 제조 공정에서, 정상면이 오목홈(28)의 저면과 동일한 높이인 다공질 플러그(50)가 플러그 배치 구멍(24)에 결합된 세라믹 플레이트(20)의 표면(적어도 세라믹 플레이트의 기준면보다 높은 위치에 있음)을 연마한다. 그 경우, 다공질 플러그(50)의 정상면은 세라믹 플레이트(20)의 표면보다 낮은 위치에 있기 때문에, 다공질 플러그(50)의 정상면이 연마되지는 않는다(도 4e 및 도 4f). 또한, 그 후의 제조 공정에서, 세라믹 플레이트(20)의 표면에 다수의 원형 소돌기(21b)를 형성한다. 그 경우, 각 원형 소돌기(21b)를 형성하는 위치를 마스크하고 오목홈(21d) 내의 다공질 플러그(50)의 정상면을 마스크한 다음, 마스크되지 않은 영역을 깎아내기 때문에, 다공질 플러그(50)에 미세한 먼지가 들어가는 것을 방지할 수 있다(도 5b 및 도 5c).
한편, 웨이퍼 배치대(10)의 사용시에는, 가스 공급 경로(가스 구멍(34) 등)로부터 다공질 플러그(50)에 가스가 공급된다. 그 경우, 웨이퍼(W) 중 다공질 플러그(50)에 대향하는 위치는 가스의 압력이 높기 때문에 다른 개소보다 저온이 되기 쉽다. 그러나, 여기서는 다공질 플러그(50)의 정상면이 기준면(21c)보다 낮게 되어 있다. 그 때문에, 다공질 플러그(50)의 정상면이 기준면(21c)과 동일한 높이인 경우와 비교하여, 웨이퍼(W) 중 다공질 플러그(50)에 대향하는 영역으로부터 세라믹 플레이트(20)로의 열전도가 억제된다(세라믹 플레이트(20)에 비교하여 가스쪽이 열전도율이 낮기 때문에). 따라서, 그 영역이 지나치게 저온이 되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 금속 접합층(40)의 내구 온도는, 세라믹 플레이트(20)의 소결 온도보다 낮다. 그 때문에, 웨이퍼 배치대(10)를 제조하는 경우, 세라믹 플레이트(20)의 플러그 배치 구멍(24)에 다공질 플러그(50)를 소결로 접합한 후, 세라믹 플레이트(20)와 냉각 플레이트(30)를 접합하게 된다. 플러그 배치 구멍(24)이 공동인 채로 세라믹 플레이트(20)와 냉각 플레이트(30)를 접합한 후, 플러그 배치 구멍(24)에 다공질 플러그(50)를 소결로 접합하면, 소결 온도가 금속 접합층(40)의 내구 온도를 초과해 버리기 때문이다. 따라서, 웨이퍼 배치대(10)를 제조하는 최종 공정에서, 다공질 플러그(50)를 세라믹 플레이트(20)에 부착할 수는 없다. 예컨대, 웨이퍼 배치대(10)에서 다공질 플러그(50)가 플러그 배치 구멍(24)에 배치되지 않은 것을 제작하고, 마지막으로 다공질 플러그(50)를 플러그 배치 구멍(24)에 소결로 접합할 수는 없다.
또한, 오목홈(21d)의 저면으로부터 기준면(21c)까지의 거리는, 0.005 mm 이상 0.5 mm 이하로 하는 것이 바람직하다. 이 거리가 지나치게 길면, 웨이퍼(W)를 플라즈마로 처리할 때에 오목홈(21d) 내에서 가스(예컨대 헬륨 가스)가 전리함에 따라 생긴 전자가 가속하여 다른 헬륨에 충돌하는 것에 의해 아크 방전이 일어날 우려가 있지만, 이 거리가 0.5 mm 이하이면, 그러한 방전이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 0.005 mm 이상이면, 제조시에 세라믹 플레이트나 다공질 플러그에 문제가 발생하는 것을 방지하는 효과가 얻어진다.
한편, 본 발명은 전술한 실시형태에 전혀 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 범위에 속하는 한 여러 양태로 실시할 수 있는 것은 물론이다.
전술한 실시형태에 있어서, 도 6에 도시한 바와 같이, 다공질 플러그(50)의 정상면은, 다수의 세공(62)을 구비한 전기 절연성의 보호 덮개(60)로 덮여 있어도 좋다. 이 보호 덮개(60)의 정상면은, 원형 소돌기(21b)의 정상면보다 낮은 위치(예컨대 기준면(21c)과 동일한 높이)에 있다. 이렇게 하면, 다공질 플러그(50)의 수명을 길게 할 수 있고, 보호 덮개(60)가 웨이퍼(W)를 들어 올리는 것을 방지할 수 있다. 한편, 도 6에서는 전술한 실시형태와 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 부호를 붙였다.
전술한 실시형태에 있어서, 도 7에 도시한 바와 같이, 가스는, 냉각 플레이트(30)의 가스 구멍(34)으로부터 금속 접합층(40) 중 다공질 플러그(50)에 면하는 위치에 형성된 복수의 접합층 관통 소구멍(44)을 통해 다공질 플러그(50)에 공급되어도 좋다. 이 경우도, 금속 접합층(40)은 다공질 플러그(50)를 하측으로부터 지지하고 있다. 이렇게 하면, 웨이퍼 배치대(10)의 제조시나 사용시에 다공질 플러그(50)가 플러그 배치 구멍(24)으로부터 빠지는 것을 보다 확실하게 방지할 수 있다. 한편, 도 7에서는 전술한 실시형태와 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 부호를 붙였다.
전술한 실시형태에서는, 세라믹 플레이트(20)의 플러그 배치 구멍(24)에 페이스트형의 세라믹 혼합물(56)을 충전한 후, 세라믹 혼합물(56)의 세라믹 입자가 소결 가능한 온도로 가열하는 것에 의해, 플러그 배치 구멍(24) 내에 다공질 플러그(50)를 형성했지만, 특별히 이것에 한정되지 않는다. 예컨대, 다공질 플러그(50)를 별도로 제작해 두고, 세라믹 플레이트(20)의 플러그 배치 구멍(24)에 그 다공질 플러그(50)를 삽입한 후, 다공질 플러그(50)의 외주면의 입자와 플러그 배치 구멍(24)의 내주면의 입자가 소결하는 온도에서 처리해도 좋다. 이 때, 다공질 플러그(50)의 외주면과 플러그 배치 구멍(24)의 내주면 사이에 페이스트형의 세라믹 혼합물을 개재시킨 후 소결해도 좋다. 혹은, 세라믹 플레이트(20)의 비어 있는 플러그 배치 구멍(24)에 세라믹 용사막을 적층하거나 레이저 소결막을 적층하거나 하는 것에 의해 다공질 플러그(50)를 형성해도 좋다.
전술한 실시형태에서는, 냉각 플레이트(30)의 가스 구멍(34)을 복수의 다공질 플러그(50)의 각각에 대응하여 형성했지만, 특별히 이것에 한정되지 않는다. 예컨대, 가스 구멍(34)을 형성하는 대신에, 냉각 플레이트(30)와 금속 접합층(40)의 계면에 평면시에서 원환형 또는 원호형의 가스 공통 경로를 형성하고, 냉각 플레이트(30)의 하면으로부터 그 가스 공통 경로에 이어지는 1개의 가스 도입 경로를 설치하고, 가스 공통 경로로부터 각각의 다공질 플러그(50)에 가스를 분배하는 가스 분배 경로를 설치하도록 해도 좋다.
전술한 실시형태에 있어서, 세라믹 플레이트(20)에 내장되는 전극(22)으로서 정전 전극을 예시했지만, 특별히 이것에 한정되지 않는다. 예컨대, 전극(22) 대신에 또는 그에 더해, 세라믹 플레이트(20)에 히터 전극(저항 발열체)을 내장해도 좋고, RF 전극을 내장해도 좋다.
전술한 실시형태에서는, 세라믹 플레이트(20)와 냉각 플레이트(30)를 금속 접합층(40)으로 접합했지만, 금속 접합층(40) 대신에 수지 접착층을 이용해도 좋다. 수지 접착층의 내구 온도는 세라믹 플레이트(20)의 소결 온도보다 낮다.
전술한 실시형태에서는, 소돌기로서 원형 소돌기(21b)를 예시했지만, 특별히 이것에 한정되지 않는다. 예컨대, 소돌기는 평면시에서 다각형이어도 좋다.
본 발명은, 예컨대 웨이퍼를 처리하는 장치에 이용 가능하다.
10 : 웨이퍼 배치대, 20 : 세라믹 플레이트, 21 : 웨이퍼 배치부, 21a : 시일 밴드, 21b : 원형 소돌기, 21c : 기준면, 21d : 오목홈, 22 : 전극, 24 : 플러그 배치 구멍, 28 : 오목홈, 30 : 냉각 플레이트, 32 : 냉매 유로, 34 : 가스 구멍, 40 : 금속 접합층, 42 : 접합층 관통 구멍, 44 : 접합층 관통 소구멍, 50 : 다공질 플러그, 56 : 세라믹 혼합물, 60 : 보호 덮개, 62 : 세공, 80 : 금속 접합재, 84 : 접합체, 90 : 지석, 92 : 정반, W : 웨이퍼.

Claims (6)

  1. 웨이퍼를 지지하는 다수의 소돌기가 기준면에 설치된 웨이퍼 배치부를 갖고, 전극을 내장하는 세라믹 플레이트와,
    냉매 유로를 갖는 냉각 플레이트와,
    상기 세라믹 플레이트와 상기 냉각 플레이트를 접합하는 접합층과,
    상기 기준면에 형성되고, 저면이 상기 기준면보다 낮은 오목홈과,
    상기 세라믹 플레이트를 두께 방향으로 관통하고, 상기 오목홈의 저면에 개구된 플러그 배치 구멍과,
    상기 플러그 배치 구멍에 배치되고, 정상면이 상기 오목홈의 저면과 동일한 높이이고, 외주면이 상기 플러그 배치 구멍의 내주면에 접합되고, 가스의 유통을 허용하는 다공질 플러그와,
    상기 다공질 플러그에 가스를 공급하는 가스 공급 경로
    를 구비한 웨이퍼 배치대.
  2. 제1항에 있어서, 상기 다공질 플러그의 외주면은, 상기 플러그 배치 구멍의 내주면에 소결에 의해 접합되는 웨이퍼 배치대.
  3. 제2항에 있어서, 상기 접합층의 내구 온도는, 상기 세라믹 플레이트의 소결 온도보다 낮은 웨이퍼 배치대.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 오목홈의 저면으로부터 상기 기준면까지의 거리는 0.005 mm 이상 0.5 mm 이하인 웨이퍼 배치대.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 다공질 플러그의 정상면은, 다수의 세공을 구비한 보호 덮개로 덮여 있고, 상기 보호 덮개의 정상면은, 상기 소돌기의 정상면보다 낮은 위치에 있는 웨이퍼 배치대.
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가스 공급 경로는, 상기 냉각 플레이트의 하면으로부터 상기 접합층 중 상기 다공질 플러그에 면하는 위치에 형성된 접합층 관통 구멍을 통해 상기 다공질 플러그의 하면에 이르는 경로이고,
    상기 접합 관통 구멍은, 상기 다공질 플러그가 통과 불가능한 크기인 웨이퍼 배치대.
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