CN111656860B - 陶瓷加热器 - Google Patents

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CN111656860B CN201980010581.8A CN201980010581A CN111656860B CN 111656860 B CN111656860 B CN 111656860B CN 201980010581 A CN201980010581 A CN 201980010581A CN 111656860 B CN111656860 B CN 111656860B
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Abstract

一种陶瓷加热器(10)，具备：内置有内周侧和外周侧电阻发热体(22、24)的陶瓷板(20)、以及接合在其背面(20b)的筒状轴(40)。长孔(26)沿着从陶瓷板(20)的直径方向偏离的方向设置，从轴内区域(20d)的起点(S)开始直至陶瓷板(20)的外周部的终端位置(E)。长孔(26)中的穿过轴内区域(20d)的部分为长槽(26a)。各电阻发热体(22、24)的端子(22a、22b、24a、24b)集中地设置在由轴内区域(20d)中的长槽(26a)的轴线分割出的2个分割区域中的面积较大的第一分割区域中。

Description

陶瓷加热器
技术领域
本发明涉及本发明涉及陶瓷加热器。
背景技术
以往，作为陶瓷加热器，已知在具有晶片载置面的圆盘状陶瓷板的内周侧和外周侧分别独立地埋入了电阻发热体的、被称为双区域加热器的陶瓷加热器。例如专利文献1中公开了在图10中所示的带轴的陶瓷加热器410。该带轴的陶瓷加热器410由外周侧热电偶450来测定陶瓷板420的外周侧的温度。热电偶引导部432是筒状构件，在直轴440的内部从下方至上方笔直地延伸后弯曲成圆弧状，从而将方向转变90°。该热电偶引导部432安装在狭缝426a中，所述狭缝426a设置在陶瓷板420的背面中被直轴440所包围的区域。狭缝426a形成热电偶通路426的入口部分，在陶瓷板420背面中被轴440所包围的区域(轴内区域)中沿着陶瓷板420的直径方向设置。外周侧热电偶450插入热电偶引导部432的筒内而达到热电偶通路426的终端位置。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：国际公开第2012/039453号小册子(图10)
发明内容
发明要解决的课题
然而，陶瓷加热器410中，由于轴内区域被狭缝426a分成几乎相同面积的2个分割区域，因此当想要在一个分割区域中集中地配置多个端子时，有时配置的自由度会受限。
本发明是为了解决这样的课题而完成的，其主要目的在于，在多区域加热器中，在集中地配置多个端子的同时提高其配置的自由度。
用于解决课题的方法
本发明的陶瓷加热器具备：
具有晶片载置面的圆盘状的陶瓷板；
筒状轴，其接合在上述陶瓷板中与上述晶片载置面相反侧的背面；
埋设在上述陶瓷板的内周部的内周侧电阻发热体；
埋设在上述陶瓷板的外周部埋设的外周侧电阻发热体；
轴内区域，其为上述陶瓷板的上述背面中的上述筒状轴的内侧；
沿着从上述陶瓷板的直径方向偏离的方向设置的长孔，其从上述轴内区域开始直至上述陶瓷板的外周部的预定位置；以及
在上述轴内区域设置的附属部件，其包含上述内周侧电阻发热体的一对端子和上述外周侧电阻发热体的一对端子，
上述长孔中穿过上述轴内区域的部分成为长槽，
上述附属部件集中地设置在上述轴内区域中被上述长槽的轴线分割出的2个分割区域中的面积较大一方的分割区域。
该陶瓷加热器中，包含内周侧电阻发热体的一对端子和外周侧电阻发热体的一对端子的附属部件设置在陶瓷板的背面的轴内区域。长孔沿着从陶瓷板的直径方向偏离的方向设置，从轴内区域开始直至陶瓷板的外周部的预定位置。长孔中穿过轴内区域的部分为长槽。轴内区域的2个分割区域由长槽的轴线(与长孔的轴线相同，是从陶瓷板的直径方向偏离的方向的直线)分割而成。因此，2个分割区域中，一方的面积会比另一方大。在此，将附属部件集中地配置在面积较大一方的分割区域中。因此，在多区域加热器中，能够将包含多个端子的附属部件集中地配置，同时能够提高其配置的自由度。需说明的是，通过将附属部件集中地设置，从而易于将从附属部件向外部装置的配线进行捆束。
本发明的陶瓷加热器中，可以使上述附属部件中除了上述内周侧和上述外周侧的电阻发热体的各端子以外的部件不存在于由上述内周侧和上述外周侧的电阻发热体的各端子所包围的区域中。此外，上述附属部件还可以分别配置在能够维持电绝缘性的位置上。由于附属部件集中地设置在面积较大一方的分割区域，因此能够容易地将附属部件中所含的多个端子等配置在能够维持电绝缘性的位置上。
本发明的陶瓷加热器中，上述长孔可以是用于插入热电偶的热电偶插入用长孔。这样的话，能够利用长孔来插入热电偶。
本发明的陶瓷加热器中，上述长槽也可以用于配置筒状的热电偶引导部，该热电偶引导部具有相对于上述晶片载置面从垂直方向转变为水平方向的弯曲部。这样的话，在能够安装热电偶引导部的多区域加热器中，能够在集中地配置多个端子，同时能够提高其配置的自由度。
需说明的是，所谓“垂直”，除了完全垂直的情形之外还包含实质上垂直的情形(例如落入公差范围的情形等)。“水平”也是同样。
本发明的陶瓷加热器中，上述长槽的长度可以设定为上述热电偶引导部的上述弯曲部中配置在上述长槽中的前端部分的长度以上。这样的话，能够容易地安置热电偶引导部。
本发明的陶瓷加热器中，上述热电偶引导部的上述弯曲部的外径可以比上述垂直部的外径小。这样的话，能够减小长槽的宽度。
本发明的陶瓷加热器可以具有配置在上述长槽中的上述热电偶引导部，也可以进一步具有插入至上述热电偶引导部和上述长孔中的热电偶。在具有上述热电偶的情况下，在从上述背面观察上述陶瓷板时，上述热电偶的测温部配置为落入上述外周侧电阻发热体的宽度中。这样的话，能够由外周侧热电偶的测温部响应性良好地检测出外周侧电阻发热体的温度变化。
本发明的陶瓷加热器中，上述长槽与上述附属部件之间的间隔可以为2mm以上。这样的话，能够防止因长槽与附属部件之间过窄而在陶瓷板中产生裂纹。
附图说明
图1是陶瓷加热器10的立体图。
图2是图1的A-A截面图。
图3是图1的B-B截面图。
图4是热电偶引导部32的主视图。
图5是图3的中央部分的放大图。
图6是端子22a、22b、24a、24b的配置位置的说明图。
图7是热电偶引导部32的其他例的主视图。
图8是显示外周侧热电偶50的测温部50a的位置的一例的说明图。
图9是显示长槽26a与附属部件间的间隔G的说明图。
图10是现有例的说明图。
具体实施方式
以下参照附图来说明本发明的合适的实施方式。图1是陶瓷加热器10的立体图，图2是图1的A-A截面图，图3是图1的B-B截面图，图4是热电偶引导部32的主视图，图5是图3的中央部分的放大图。
陶瓷加热器10用于对实施蚀刻、CVD等处理的晶片进行加热，设置在未图示的真空室内。该陶瓷加热器10具备：具有晶片载置面20a的圆盘状的陶瓷板20、以及接合在陶瓷板20中与晶片载置面20a相反侧的面(背面)20b上的筒状轴40。
陶瓷板20是由氮化铝、氧化铝等为代表的陶瓷材料形成的圆盘状平板。陶瓷板20的直径没有特别限定，可以是例如300mm左右。陶瓷板20可以由与陶瓷板20同心圆状的假想边界20c(参照图3)而分成小圆形的内周侧区域Z1和圆环状的外周侧区域Z2。在陶瓷板20的内周侧区域Z1埋设有内周侧电阻发热体22，在外周侧区域Z2埋设有外周侧电阻发热体24。两个电阻发热体22、24例如由以钼、钨或碳化钨为主成分的线圈构成。如图2所示，陶瓷板20通过将上侧板P1与比该上侧板P1更薄的下侧板P2进行面接合来制作。
筒状轴40与陶瓷板20相同地，由氮化铝、氧化铝等陶瓷形成。筒状轴40的上端与陶瓷板20扩散接合。
如图3所示，内周侧电阻发热体22形成为：以一对端子22a、22b中的一个为出发端，按一笔画的要领在多个折返部折返并在几乎整个内周侧区域Z1中配线后，到达一对端子22a、22b中的另一个。一对端子22a、22b设置在陶瓷板20的背面20b中的筒状轴40的内侧区域(轴内区域)20d。一对端子22a、22b分别与金属制(例如Ni制)的供电棒42a、42b接合。需说明的是，供电棒42a、42b插通于未图示的绝缘管内。
如图3所示，外周侧电阻发热体24形成为：以一对端子24a、24b中的一个为出发端，按一笔画的要领在多个折返部折返并在几乎整个外周侧区域Z2中配线后，到达一对端子24a、24b中的另一个。一对端子24a、24b设置在陶瓷板20的背面20b的轴内区域20d。一对端子24a、24b分别与金属制(例如Ni制)的供电棒44a、44b接合。需说明的是，供电棒44a、44b插通于未图示的绝缘管内。
如图2所示，在陶瓷板20的内部，与晶片载置面20a平行地设置有用于插入外周侧热电偶50的长孔26。长孔26从陶瓷板20的背面20b中的轴内区域20d的起点S开始沿着从陶瓷板20的直径方向偏离的方向直至陶瓷板20的外周部的终端位置E。长孔26中穿过轴内区域20d的部分成为长槽26a，该长槽26a用于配置热电偶引导部32的弯曲部34的前端。长槽26a在筒状轴40的内部空间开口。
这里，使用图6对端子22a、22b、24a、24b的配置位置进行说明。轴内区域20d由长槽26a的轴线L(与长孔26的轴线相同，是从陶瓷板20的直径方向偏离的方向的直线)分割成第一和第二分割区域20d1、20d2。图6中，第一分割区域20d1用疏的阴影线表示，第二分割区域20d2用密的阴影线表示。第一分割区域20d1的面积比第二分割区域20d2的面积大。端子22a、22b、24a、24b集中地设置在面积较大的第一分割区域20d1(不包含长槽26a)中。此外，端子22a、22b、24a、24b分别配置在能够维持电绝缘性的位置。
如图4所示，热电偶引导部32是具有引导孔32a的金属制(例如不锈钢制)筒状构件。热电偶引导部32具有在与晶片载置面20a垂直的方向上延伸的垂直部33和从垂直方向转变为水平方向的弯曲部34。垂直部33的外径比弯曲部34的外径大，但垂直部33的内径与弯曲部34的内径相同。通过如此减小弯曲部34的外径，从而能够降低插入弯曲部34的长槽26a的宽度。但是，垂直部33的外径也可以与弯曲部34的外径相同。弯曲部34的曲率半径R没有特别限定，例如为30mm左右。在热电偶引导部32的引导孔32a中插通有外周侧热电偶50(参照图2)。弯曲部34的前端可以仅简单地嵌入长槽26a内，也可以接合或粘接在长槽26a内。需说明的是，热电偶引导部32也可以由陶瓷等电绝缘性材料形成。
如图2所示，在筒状轴40内部，配置有分别与内周侧电阻发热体22的一对端子22a、22b连接的供电棒42a、42b、分别与外周侧电阻发热体24的一对端子24a、24b连接的供电棒44a、44b。在筒状轴40的内部，还配置有用于测定陶瓷板20的中央附近温度的内周侧热电偶48、用于测定陶瓷板20的外周附近温度的外周侧热电偶50。内周侧热电偶48插入至设置于陶瓷板20的背面20b上的凹部49，前端的测温部48a与陶瓷板20接触。凹部49设置在不干扰各端子22a、22b、24a、24b、长槽26a的位置。外周侧热电偶50是护套热电偶，其穿过热电偶引导部32的引导孔32a和长孔26，且前端的测温部50a到达长孔26的终端位置E。
接着，对陶瓷加热器10的使用例进行说明。首先，在未图示的真空室内设置陶瓷加热器10，在该陶瓷加热器10的晶片载置面20a上载置晶片W。然后，调整供给至内周侧电阻发热体22的电力，以使得由内周侧热电偶48检测出的温度达到预定的内周侧目标温度，并且，调整供给至外周侧电阻发热体24的电力，以使得由外周侧热电偶50检测出的温度达到预定的外周侧目标温度。由此，将晶片W的温度控制为所希望的温度。然后，将真空室内设定为真空气氛或减压气氛，在真空室内产生等离子体，利用该等离子体对晶片W实施CVD成膜或实施蚀刻。
以上说明的本实施方式的陶瓷加热器10中，第一和第二分割区域20d1、20d2由长槽26a的轴线L(与长孔26的轴线相同)分割而成。轴线L是从陶瓷板20的直径方向偏离的方向的直线。因此，一方的第一分割区域20d1的面积与另一方的第二分割区域20d2相比大。这里，端子22a、22b、24a、24b集中地设置在面积较大的第一分割区域20d1中。因此，在能够安装热电偶引导部32的多区域加热器中，能够将包含多个端子22a、22b、24a、24b的附属部件集中地配置，同时能够提高其配置的自由度。需说明的是，通过将端子22a、22b、24a、24b集中地设置，从而易于将从端子22a、22b、24a、24b向外部装置的配线捆束。这种情况下，除向电阻发热体22、24供给电力的端子22a、22b、24a、24b之外的内周侧热电偶48等附属部件不会存在于由端子22a、22b、24a、24b所包围的区域。
此外，在制造陶瓷加热器10时，在采用将供电棒42a、42b、44a、44b分别与在陶瓷板20的背面20b露出的端子22a、22b、24a、24b接合，并在背面20b接合筒状轴40之后安装热电偶引导部32这样的次序的情况下，不需要使热电偶引导部32穿过供电棒彼此之间，因而易于安装。
进而，由于端子22a、22b、24a、24b等附属部件集中地设置在面积较大一方的第一分割区域20d1中，因此能够容易地将其配置在能够维持电绝缘性的位置。
进而，此外，将作为长孔26的入口部分的长槽26a的长度设定为：热电偶引导部32的弯曲部34中配置在长槽26a中的前端部分的长度以上。因此，能够容易地安置热电偶引导部32。
而且，由于热电偶引导部32的弯曲部34的外径比垂直部33的外径小，因此能够减小长槽26a的宽度。
需说明的是，本发明不受上述实施方式的任何限定，不言而喻，只要在本发明所属的技术范围内就能够以各种方式来实施。
例如，上述实施方式中，如图7所示，热电偶引导部32也可以具有与弯曲部34的出口相连且在相对于晶片载置面20a水平的方向上延伸的水平部35。这样的话，能够将外周侧热电偶50更顺畅地导入长孔26。此外，具有这样的水平部35的热电偶引导部32的配置在长槽26a中的部分变长。因此，优选与之相应地设定长槽26a的长度。
上述实施方式中，如图8所示，长孔26内的外周侧热电偶50的测温部50a也可以配置为在从背面20b观察时落入外周侧电阻发热体24的宽度(即线圈的宽度w)内。在外周侧电阻发热体24不是线圈状而为长条状(细长平板状)时，也可以配置为落入该长条的宽度内。这样的话，能够由外周侧热电偶50的测温部50a响应性良好地检测出外周侧电阻发热体24的温度变化。
上述实施方式中，两个电阻发热体22、24形成为线圈形状，但不特别限定为线圈形状，例如也可以是印刷图案，还可以是长条状、网状等。
上述实施方式中，在陶瓷板20内，除了内置电阻发热体22、24之外还可以内置静电电极、RF电极。在内置静电电极时，在陶瓷板20的第一分割区域20d1中设置静电电极的端子(附属部件之一)。在内置RF电极时，在陶瓷板20的第一分割区域20d1中设置RF电极的端子(附属部件之一)。
上述实施方式中，热电偶引导部32的上下方向的长度与筒状轴40的高度几乎相同，但也可以使其比筒状轴40的高度短或长。
上述实施方式中，也可以将内周侧区域Z1分成多个内周侧小区域，并在每个内周侧小区域内按一笔画的要领布线电阻发热体。此外，也可以将外周侧区域Z2分成多个外周侧小区域，并在每个外周侧小区域内按一笔画的要领布线电阻发热体。虽然端子的数目与小区域的数量相应地增加，但由于这些端子集中地设置在面积较大的第一分割区域20d1，因此即使端子的数目变多也能够较容易地配置。
上述实施方式中，例示了将供电棒42a、42b、44a、44b分别与陶瓷板20的端子22a、22b、24a、24b接合，并在陶瓷板20的背面20b接合筒状轴40之后安装热电偶引导部32的次序，但安装次序不限于此。例如，也可以是在陶瓷板20的背面20b接合筒状轴40并安装热电偶引导部32之后，将供电棒42a、42b、44a、44b分别与端子22a、22b、24a、24b接合。
上述实施方式中，如图9所示，长槽26a与附属部件(端子22a、22b、24a、24b、凹部49)间的间隔G优选为2mm以上。这样的话，能够防止因长槽26a与附属部件之间过窄而在陶瓷板20中产生裂纹。
本申请以2018年12月20日申请的日本专利申请第2018-238225号为优先权主张的基础，通过引用将其全部内容包含在本说明书中。
产业上的利用可能性
本发明能够用作例如用于对晶片实施处理的半导体制造装置用构件。
符号说明
10：陶瓷加热器，20：陶瓷板，20a：晶片载置面，20b：背面，20c：假想边界，20d：轴内区域，20d1：第一分割区域，20d2：第二分割区域，22：内周侧电阻发热体，22a、22b：端子，24：外周侧电阻发热体，24a、24b：端子，26：长孔，26a：长槽，32：热电偶引导部，32a：引导孔，33：垂直部，34：弯曲部，35：水平部，40：筒状轴，42a、42b、44a、44b：供电棒，48：内周侧热电偶，48a：测温部，49：凹部，50：外周侧热电偶，50a：测温部，410：陶瓷加热器，420：陶瓷板，426：热电偶通路，426a：狭缝，432：热电偶引导部，440：直轴，450：外周侧热电偶，L：轴线，P1：上侧板，P2：下侧平板，S：起点，E：终端位置，W：晶片，Z1：内周侧区域，Z2：外周侧区域。

Claims (10)

1.一种陶瓷加热器，具备：
具有晶片载置面的圆盘状的陶瓷板；
筒状轴，其接合在所述陶瓷板中与所述晶片载置面相反侧的背面；
埋设在所述陶瓷板的内周部的内周侧电阻发热体；
埋设在所述陶瓷板的外周部的外周侧电阻发热体；
轴内区域，其为所述陶瓷板的所述背面中的所述筒状轴的内侧；
沿着从所述陶瓷板的直径方向偏离的方向设置的长孔，其从所述轴内区域开始直至所述陶瓷板的外周部的预定位置；以及
在所述轴内区域设置的附属部件，其包含所述内周侧电阻发热体的一对端子和所述外周侧电阻发热体的一对端子，
所述长孔中穿过所述轴内区域的部分为长槽，
所述附属部件集中地设置在所述轴内区域中被所述长槽的轴线分割出的2个分割区域中的面积较大一方的分割区域。
2.如权利要求1所述的陶瓷加热器，其中，
所述附属部件中，除所述内周侧电阻发热体和所述外周侧电阻发热体的各端子以外的部件不存在于由所述内周侧电阻发热体和所述外周侧电阻发热体的各端子所包围的区域内。
3.如权利要求1或2所述的陶瓷加热器，其中，
所述长孔是用于插入热电偶的热电偶插入用长孔。
4.如权利要求1或2所述的陶瓷加热器，其中，
所述长槽用于配置筒状的热电偶引导部，所述热电偶引导部具有在与所述晶片载置面垂直的方向上延伸的垂直部、以及相对于所述晶片载置面从垂直方向转变为水平方向的弯曲部。
5.如权利要求4所述的陶瓷加热器，其中，
所述长槽的长度设定为所述热电偶引导部的所述弯曲部中配置在所述长槽中的前端部分的长度以上。
6.如权利要求5所述的陶瓷加热器，其中，
所述热电偶引导部的所述弯曲部的外径比所述垂直部的外径小。
7.如权利要求4所述的陶瓷加热器，其具备配置在所述长槽中的所述热电偶引导部。
8.如权利要求7所述的陶瓷加热器，其具有所述热电偶引导部和插入到所述长孔中的热电偶。
9.如权利要求8所述的陶瓷加热器，其中，
在从所述背面观察所述陶瓷板时，所述热电偶的测温部配置为落入所述外周侧电阻发热体的宽度中。
10.如权利要求1或2所述的陶瓷加热器，其中，
所述长槽与所述附属部件间的间隔为2mm以上。
CN201980010581.8A 2018-12-20 2019-12-10 陶瓷加热器 Active CN111656860B (zh)

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