CN113207200B - 陶瓷加热器及热电偶引导件 - Google Patents

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Abstract

本发明提供陶瓷加热器及热电偶引导件。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)；一端接合在陶瓷板(20)中与晶片载置面(20a)相反侧的背面(20b)的筒状轴(40)；为陶瓷板(20)的背面(20b)中的筒状轴(40)的内侧的轴内区域(20d)；从轴内区域(20d)的外周部的起点(S)到达陶瓷板(20)的外周部的末端位置(E)的长孔(26)；以及以外周侧热电偶(50)的前端进入长孔(26)的起点(S)的方式进行引导的热电偶引导件。热电偶引导件(32)中，从筒状轴(40)的下端到长孔(26)的起点(S)为止的部分设置成沿着筒状轴(40)的内壁的形状。

Description

陶瓷加热器及热电偶引导件
技术领域
本发明涉及陶瓷加热器及热电偶引导件。
背景技术
以往，作为陶瓷加热器，已知有在具有晶片载置面的圆盘状的陶瓷板的内周侧和外周侧分别独立地埋入有电阻发热体的被称为双区加热器的陶瓷加热器。例如，在专利文献1中公开了图8所示的带轴的陶瓷加热器410。该带轴的陶瓷加热器410利用外周侧热电偶450来测定陶瓷板420的外周侧的温度。热电偶引导件432是筒状部件，在直轴440的内部从下方笔直地向上方延伸后弯曲成圆弧状来进行90°的转向。该热电偶引导件432安装于在陶瓷板420的背面中的设置于被直轴440包围的区域的狭缝426a中。狭缝426a构成热电偶通路426的入口部分。外周侧热电偶450插入热电偶引导件432的筒内并到达热电偶通路426的末端位置。
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11)
发明内容
发明所要解决的课题
然而，热电偶引导件432设置于直轴440内部的中央附近，狭缝426a沿着陶瓷板420的背面中被直轴440包围的区域的直径方向设置。因此，在想要配置多个端子的情况下，存在端子等的配置的自由度受到限制的问题。
本发明是为了解决这样的课题而完成的，其主要目的在于提高多区加热器中的端子等的配置自由度。
用于解决课题的方案
本发明的第一陶瓷加热器具备：
圆盘状的陶瓷板，其具有晶片载置面；
筒状轴，其一端接合在所述陶瓷板中与所述晶片载置面相反侧的背面；
内周侧电阻发热体，其埋设于所述陶瓷板的内周部；
外周侧电阻发热体，其埋设于所述陶瓷板的外周部；
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；
长孔，其从所述轴内区域的外周部的起点到达所述陶瓷板的外周部的预定的末端位置；
附加部件，其设置于所述轴内区域，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；以及
热电偶引导件，其以热电偶的前端进入所述长孔的所述起点的方式进行引导，
所述热电偶引导件中，从所述筒状轴的另一端到所述长孔的所述起点为止的部分设置成沿着所述筒状轴的内壁的形状。
在该陶瓷加热器中，热电偶引导件中从筒状轴的另一端(与接合在陶瓷板背面的端部相反一侧的端部)到长孔的起点为止的部分设置成沿着筒状轴的内壁的形状。这样，由于热电偶引导件沿着筒状轴的内壁设置，因此即使在轴内区域的中央附近配置附属部件，或者将与该附属部件连接的各种部件配置于筒状轴的内部空间，附属部件、各种部件也难以与热电偶干涉。因此，在多区加热器中，能够提高附属部件的配置的自由度。
在本发明的第一陶瓷加热器中，所述热电偶引导件可以沿着所述筒状轴的内壁以形成螺旋的一部分的方式朝向所述长孔的所述起点弯曲。这样的话，容易使热电偶引导件沿着筒状轴的内壁。
在本发明的第一陶瓷加热器中，所述热电偶引导件可以以随着接近所述陶瓷板的所述长孔而朝向所述长孔的长度方向的方式弯曲。这样的话，容易将热电偶插入长孔中。
在本发明的第一陶瓷加热器中，所述长孔可以从所述起点朝向所述末端位置弯曲。这样的话，在陶瓷板上存在贯通孔等障碍物的情况下，能够避开该障碍物而配置热电偶。
在本发明的第一陶瓷加热器中，所述长孔可以从所述起点朝向所述末端位置弯曲，在从所述筒状轴的所述另一端侧观察所述陶瓷加热器时，所述长孔的弯曲方向与所述热电偶引导件的弯曲方向一致。这样的话，在陶瓷板上存在贯通孔等障碍物的情况下，能够避开障碍物而配置热电偶，在插入热电偶时能够顺畅地插入热电偶。
在本发明的第一陶瓷加热器中，也可以具备热电偶，该热电偶被所述热电偶引导件引导，以从所述筒状轴的所述另一端穿过所述长孔而到达所述末端位置的方式配置。
本发明的第二陶瓷加热器具备：
圆盘状的陶瓷板，其具有晶片载置面；
筒状轴，其一端接合在所述陶瓷板中与所述晶片载置面相反侧的背面；
内周侧电阻发热体，其埋设于所述陶瓷板的内周部；
外周侧电阻发热体，其埋设于所述陶瓷板的外周部；
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；
长孔，其从所述轴内区域的外周部的起点到达所述陶瓷板的外周部的预定的末端位置；
附加部件，其设置于所述轴内区域，包含所述内周侧电阻发热体的一对端子及所述外周侧电阻发热体的一对端子；以及
热电偶，其配置成从所述筒状轴的另一端穿过所述长孔而到达所述末端位置；
所述热电偶中，从所述筒状轴的所述另一端到所述长孔的所述起点为止的部分设置成沿着所述筒状轴的内壁的形状。，
在该陶瓷加热器中，热电偶中的从筒状轴的另一端(与接合在陶瓷板背面的端部相反一侧的端部)到长孔的起点为止的部分设置成沿着筒状轴的内壁的形状。这样，由于热电偶沿着筒状轴的内壁设置，因此即使在轴内区域的中央附近配置附属部件，或者将与该附属部件连接的各种部件配置于筒状轴的内部空间，附属部件、各种部件也难以与热电偶干涉。因此，在多区加热器中，能够提高附属部件的配置的自由度。
在本发明的第二陶瓷加热器中，所述热电偶也可以沿着所述筒状轴的内壁以形成螺旋的一部分的方式朝向所述长孔的所述起点弯曲。这样的话，容易使热电偶沿着筒状轴的内壁。
在本发明的第二陶瓷加热器中，所述热电偶可以以随着接近所述陶瓷板的所述长孔而朝向所述长孔的长度方向的方式弯曲。这样的话，容易将热电偶插入长孔中。
在本发明的第二陶瓷加热器中，所述长孔可以从所述起点朝向所述末端位置弯曲。这样的话，在陶瓷板上存在贯通孔等障碍物的情况下，能够避开该障碍物而配置热电偶。
在本发明的第二陶瓷加热器中，所述长孔可以从所述起点朝向所述末端位置弯曲，在从所述筒状轴的所述另一端侧观察所述陶瓷加热器时，所述长孔的弯曲方向与所述热电偶的弯曲方向一致。这样的话，在陶瓷板上存在贯通孔等障碍物的情况下，能够避开障碍物而配置热电偶，在插入热电偶时能够顺畅地插入热电偶。
本发明的热电偶引导件中，
从前端部至基端部的区间或从所述前端部至到达所述基端部的中途为止的区间以形成螺旋的一部分的方式弯曲。
该热电偶引导件适合用作构成上述本发明的第一陶瓷加热器的热电偶引导件。
附图说明
图1为陶瓷加热器10的立体图。
图2为图1的A-A剖视图。
图3为图1的B-B剖视图。
图4为示出筒状轴40内的热电偶引导件32的一例的说明图。
图5为陶瓷加热器10的另一例的说明图。
图6为陶瓷加热器10的另一例的说明图。
图7为表示外周侧热电偶50的测温部50a的位置的一例的说明图。
图8为现有例的说明图。
具体实施方式
一边参照附图一边在以下说明本发明的适合的实施方式。图1是陶瓷加热器10的立体图，图2是图1的A-A剖视图，图3是图1的B-B剖视图，图4是表示筒状轴40内的热电偶引导件32的一例的说明图。
陶瓷加热器10用于对要实施蚀刻、CVD等处理的晶片W进行加热，设置于未图示的真空室内。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；以及筒状轴40，其接合在陶瓷板20的与晶片载置面20a相反一侧的面(背面)20b。
陶瓷板20是由氮化铝、氧化铝等为代表的陶瓷材料构成的圆盘状的板。陶瓷板20的直径没有特别限定，例如为300mm左右。陶瓷板20通过与陶瓷板20呈同心圆状的假想边界20c(参照图3)分为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。这两种电阻发热体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和比该上侧板P1薄的下侧板P2进行面接合而制作。
筒状轴40与陶瓷板20同样地由氮化铝、氧化铝等陶瓷形成。筒状轴40的上端扩散接合于陶瓷板20。
如图3所示，内周侧电阻发热体22形成为：从一对端子22a、22b中的一方出发，以一笔画的要领在多个折回部折回并在内周侧区域Z1的大致整个区域布线后，到达一对端子22a、22b中的另一方。一对端子22a、22b设置于陶瓷板20的背面20b中的筒状轴40的内侧区域(轴内区域)20d。在一对端子22a、22b上分别接合有金属制(例如Ni制)的供电棒42a、42b。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：从一对端子24a、24b中的一方出发，以一笔画的要领在多个折回部折回并在外周侧区域Z2的大致整个区域布线后，到达一对端子24a、24b中的另一方。一对端子24a、24b设置于陶瓷板20的背面20b的轴内区域20d。在一对端子24a、24b上分别接合有金属制(例如Ni制)的供电棒44a、44b。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。如图3所示，长孔26从陶瓷板20的背面20b中的轴内区域20d的起点S到达陶瓷板20的外周部的末端位置E。长孔26从起点S直线地延伸至末端位置E。
如图4所示，热电偶引导件32是具备引导孔32a的金属制(例如不锈钢制)的筒状部件。热电偶引导件32具备：位于筒状轴40的上端的前端部32b；位于筒状轴40的下端的基端部32c；以及引导部32d，其设置成从筒状轴40的下端到起点S为止的部分沿着筒状轴40的内壁的形状。引导部32d中的到起点S的跟前为止的弯曲部32e以沿着筒状轴40的内壁的方式并以在周向上绕约1/4周的方式(即，以形成螺旋的一部分的方式)弯曲。
在引导孔32a中插通有外周侧热电偶50。如图3所示，前端部32b配置于长孔26的起点S。基端部32c位于比筒状轴40的下端更下方的位置。引导部32d引导被插入到引导孔32a中的外周侧热电偶50以使其从基端部32c顺畅地移动到前端部32b。弯曲部32e形成为：随着接近长孔26，前端部32b朝向长孔26的长度方向。需说明的是，热电偶引导件32也可以由陶瓷等电绝缘性的材料形成。
如图2所示，在筒状轴40的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的中央附近的温度的内周侧热电偶48、用于测定陶瓷板20的外周附近的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设置在不与各端子22a、22b、24a、24b干涉的位置。外周侧热电偶50是铠装热电偶，穿过热电偶引导件32的引导孔32a和长孔26，前端的测温部50a到达末端位置E。
接着，对陶瓷加热器10的制造例进行说明。在陶瓷板20的背面20b露出的端子22a、22b、24a、24b上分别接合供电棒42a、42b、44a、44b，将陶瓷板20与筒状轴40接合后，将热电偶引导件32放入筒状轴40的内部，将前端部32b固定在长孔26的起点S。此时，热电偶引导件32由于是沿着筒状轴40的内壁的形状，因此能够不与供电棒42a、42b、44a、44b、内周侧热电偶48干涉而设置于筒状轴40的内部。然后，将外周侧热电偶50插通于热电偶引导件32的引导孔32a而使测温部50a到达长孔26的末端位置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载置晶片W。而且，以使由内周侧热电偶48检测出的温度成为预先确定的内周侧目标温度的方式调整向内周侧电阻发热体22供给的电力，并且，以使由外周侧热电偶50检测出的温度成为预先确定的外周侧目标温度的方式调整向外周侧电阻发热体24供给的电力。由此，将晶片W的温度控制为期望的温度。然后，将真空室内设定为真空气氛或减压气氛，使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。
在以上说明的本实施方式的陶瓷加热器10中，热电偶引导件32中的从筒状轴40的下端到长孔26的起点S为止的部分设置成沿着筒状轴40的内壁的形状。这样，由于热电偶引导件32、外周侧热电偶50沿着筒状轴40的内壁设置，因此即使在轴内区域20d的中央附近配置端子22a、22b、24a、24b(附带部件)，或者将与端子22a、22b、24a、24b连接的供电棒42a、42b、44a、44b配置于筒状轴40的内部空间，它们也难以与热电偶引导件32、外周侧热电偶50干涉。因此，在作为多区加热器的陶瓷加热器10中，能够提高附属部件的配置的自由度。
另外，在本实施方式的陶瓷加热器10中，弯曲部32e由于是沿着筒状轴40的内壁以形成螺旋的一部分的方式朝向长孔的起点S弯曲，因此容易使热电偶引导件32、外周侧热电偶50沿着筒状轴40的内壁。
而且，热电偶引导件32的引导部32d以随着接近陶瓷板20的长孔26而朝向长孔26的长度方向的方式弯曲，因此容易将外周侧热电偶50插入长孔26中。
需说明的是，不言而喻，本发明不限定于任何上述实施方式，只要属于本发明的技术范围，则能够以各种方式实施。
例如，在上述的实施方式中，长孔26从起点S直线地延伸至末端位置E，但并不限定于此。例如，如图5所示，长孔26也可以形成为从起点S朝向末端位置E弯曲的形状。这样，在陶瓷板20存在贯通孔等障碍物的情况下，能够避开障碍物而配置外周侧热电偶50。另外，如图6所示，从筒状轴40的下端侧观察陶瓷加热器10时的长孔26的弯曲方向也可以与弯曲部32e的弯曲方向一致。在图6中，在从筒状轴40的下端侧观察陶瓷加热器10时，弯曲部32e朝向起点S向右方向弯曲，长孔26从起点S朝向末端位置E向右方向弯曲。需说明的是，如果在从筒状轴40的下端侧观察陶瓷加热器10时弯曲部32e朝向起点S向左方向弯曲，则使长孔26从起点S朝向末端位置E向左方向弯曲。这样的话，在陶瓷板20存在贯通孔等障碍物的情况下，能够避开障碍物而配置外周侧热电偶50，并且能够顺畅地插入外周侧热电偶50。需说明的是，图5和图6的附图标记与上述实施方式中使用的附图标记相同。
在上述的实施方式中，弯曲部32e形成为以沿着筒状轴40的内壁的方式在周向上绕约1/4周的形状，但不限于此。例如，弯曲部32e也可以是以沿着筒状轴40的内壁的方式在周向上绕1/2周的形状，还可以是绕1周以上的形状。
在上述的实施方式中，将两种电阻发热体22、24设为线圈形状，但并不特别限定于线圈形状，例如可以是印刷图案，也可以是带形状、网眼形状等。
在上述的实施方式中，如图7所示，从背面20b观察时，长孔26内的外周侧热电偶50的测温部50a也可以以处于外周侧电阻发热体24的宽度(即线圈宽度w)中的方式配置。在外周侧电阻发热体24不是线圈状而是带状(细长的平板状)的情况下，也可以配置为处于该带的宽度中。这样的话，能够利用外周侧热电偶50的测温部50a响应良好地检测外周侧电阻发热体24的温度变化。
在上述的实施方式中，也可以在陶瓷板20中除了电阻发热体22、24以外还内置静电电极、RF电极。
在上述的实施方式中，也可以在内周侧电阻发热体22与外周侧电阻发热体24之间设置1个以上的环状区域，在各环状区域配置电阻发热体。
在上述的实施方式中，使热电偶引导件32的上下方向的长度与筒状轴40的高度大致相同，但也可以使其比筒状轴40的高度短，也可以使其比筒状轴40的高度长。
在上述的实施方式中，也可以将内周侧区域Z1分为多个内周侧小区，针对每个内周侧小区以一笔画的要领布置电阻发热体。另外，也可以将外周侧区域Z2分为多个外周侧小区，针对每个外周侧小区，以一笔画的要领布置电阻发热体。端子的数量随着小区的数量而增加，但由于这些端子不与热电偶引导件32干涉，因此即使端子的数量变多，也能够比较容易地配置在轴内区域20d的中央附近。
在上述的实施方式中，例示了在陶瓷板20的端子22a、22b、24a、24b上分别接合供电棒42a、42b、44a、44b，并在陶瓷板20的背面20b接合筒状轴40后，安装热电偶引导件32的顺序，但安装顺序并不限定于此。例如，也可以在陶瓷板20的背面20b接合筒状轴40，并安装热电偶引导件32之后，在端子22a、22b、24a、24b上分别接合供电棒42a、42b、44a、44b。另外，热电偶引导件32也可以预先固定于长孔26的起点S，在端子22a、22b、24a、24b上分别接合供电棒42a、42b、44a、44b之后，将筒状轴40接合于陶瓷板20的背面20b。
在上述的实施方式中，在将外周侧热电偶50插通于热电偶引导件32的引导孔32a而使测温部50a到达长孔26的末端位置E之后，仍将热电偶引导件32配置于筒状轴40的内部，但并不限定于此。例如，也可以在将外周侧热电偶50插通于热电偶引导件32的引导孔32a之后，卸下热电偶引导件32。
本申请将2020年2月3日申请的日本专利申请第2020-016113号作为优先权主张的基础，通过引用将其内容全部包含在本说明书中。

Claims (10)

1.一种陶瓷加热器，其具备：
圆盘状的陶瓷板，其具有晶片载置面；
筒状轴，其一端接合在所述陶瓷板中与所述晶片载置面相反侧的背面；
内周侧电阻发热体，其埋设于所述陶瓷板的内周部；
外周侧电阻发热体，其埋设于所述陶瓷板的外周部；
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；
长孔，其从所述轴内区域的外周部的起点到达所述陶瓷板的外周部的预定的末端位置；
附加部件，其设置于所述轴内区域，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；以及
热电偶引导件，其以热电偶的前端进入所述长孔的所述起点的方式进行引导，
所述热电偶引导件中，从所述筒状轴的另一端到所述长孔的所述起点为止的部分设置成沿着所述筒状轴的内壁的形状，
所述热电偶引导件沿着所述筒状轴的内壁以形成螺旋的一部分的方式朝向所述长孔的所述起点弯曲。
2.根据权利要求1所述的陶瓷加热器，所述热电偶引导件以随着接近所述陶瓷板的所述长孔而朝向所述长孔的长度方向的方式弯曲。
3.根据权利要求1或2所述的陶瓷加热器，所述长孔从所述起点朝向所述末端位置弯曲。
4.根据权利要求1所述的陶瓷加热器，所述长孔从所述起点朝向所述末端位置弯曲，
从所述筒状轴的所述另一端侧观察所述陶瓷加热器时，所述长孔的弯曲方向与所述热电偶引导件的弯曲方向一致。
5.根据权利要求1或2所述的陶瓷加热器，其具备热电偶，所述热电偶被所述热电偶引导件引导，并以从所述筒状轴的所述另一端穿过所述长孔而到达所述末端位置的方式配置。
6.一种陶瓷加热器，其具备：
圆盘状的陶瓷板，其具有晶片载置面；
筒状轴，其一端接合在所述陶瓷板中与所述晶片载置面相反侧的背面；
内周侧电阻发热体，其埋设于所述陶瓷板的内周部；
外周侧电阻发热体，其埋设于所述陶瓷板的外周部；
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；
长孔，其从所述轴内区域的外周部的起点到达所述陶瓷板的外周部的预定的末端位置；
附加部件，其设置于所述轴内区域，包含所述内周侧电阻发热体的一对端子及所述外周侧电阻发热体的一对端子；以及
热电偶，其配置成从所述筒状轴的另一端穿过所述长孔而到达所述末端位置；
所述热电偶中，从所述筒状轴的所述另一端到所述长孔的所述起点为止的部分设置成沿着所述筒状轴的内壁的形状，
所述热电偶沿着所述筒状轴的内壁以形成螺旋的一部分的方式朝向所述长孔的所述起点弯曲。
7.根据权利要求6所述的陶瓷加热器，所述热电偶以随着接近所述长孔而朝向所述长孔的长度方向的方式弯曲。
8.根据权利要求6或7所述的陶瓷加热器，所述长孔从所述起点朝向所述末端位置弯曲。
9.根据权利要求6所述的陶瓷加热器，所述长孔从所述起点朝向所述末端位置弯曲，
从所述筒状轴的所述另一端侧观察所述陶瓷加热器时，所述长孔的弯曲方向与所述热电偶的弯曲方向一致。
10.一种热电偶引导件，其从前端部至基端部的区间或从所述前端部至到达所述基端部的中途为止的区间以形成螺旋的一部分的方式弯曲。
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