JP2007184289A - Heater - Google Patents

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Masuhiro Natsuhara
益宏 夏原
Hirohiko Nakada
博彦 仲田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an inexpensive heater which is hardly damaged basically without use of ceramics, and particularly useful as a gas shower substrate for a semiconductor manufacturing apparatus. <P>SOLUTION: This heater is formed by supporting and fixing an insulation-coated heating element 1 on the surface of one metallic support 3, or inserting it between two metallic supports 3 to fix it. Preferably, the insulating coating of the heating element is a flame spraying film of an insulating material such as oxide or a resin film of teflon resin, polyimide resin etc. Similarly, the metallic supports 3 may be insulation-coated, and particularly, when the metallic support is made of aluminum or aluminum alloy, it is preferable to form the insulating coating by anodized aluminum treatment. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、金属製のヒータに関し、より詳しくは半導体製造装置のガスシャワー基板として好適に使用可能なヒータに関する。   The present invention relates to a metal heater, and more particularly to a heater that can be suitably used as a gas shower substrate of a semiconductor manufacturing apparatus.

半導体ウエハの表面にエッチング処理を施したり、あるいは膜形成を実施したりする際に、半導体ウエハを処理する枚葉式の半導体製造装置においては、装置内におけるガスの流れの不均一さに起因して、エッチングや形成された膜の品質にバラツキが生じることが問題となっている。そこで、半導体製造装置内に導入するガスを予備加熱すると同時に、半導体ウエハに対して均一に噴射供給するためのガスシャワー基板が提案されている。   In a single wafer type semiconductor manufacturing apparatus that processes a semiconductor wafer when performing etching processing or film formation on the surface of the semiconductor wafer, it is caused by non-uniform gas flow in the apparatus. Thus, there is a problem that variations occur in the quality of etching and formed films. Therefore, a gas shower substrate has been proposed for preheating the gas introduced into the semiconductor manufacturing apparatus and at the same time spraying and supplying the semiconductor wafer uniformly.

例えば、特許第3224629号公報には、セラミックスからなる盤状基体に複数のガス導入孔が設けられ、その盤状基体に抵抗発熱体が埋設されているガス供給用部材が記載されている。具体的には、窒化珪素、アルミナ、サイアロン、窒化アルミニウムなどのセラミックス中に抵抗発熱体を埋設し、多数のガス導入孔を設けたガス供給用部材を用いることにより、TiClなどの常温で液体の材料を含むガスを成膜装置内へ導入するのに際し、TiClなどが凝結するのを防止し、安定してウエハへの成膜やクリーニングが行えるとしている。 For example, Japanese Patent No. 3224629 describes a gas supply member in which a plurality of gas introduction holes are provided in a disk-shaped substrate made of ceramics, and a resistance heating element is embedded in the disk-shaped substrate. Specifically, by using a gas supply member in which a resistance heating element is embedded in ceramics such as silicon nitride, alumina, sialon, and aluminum nitride and a large number of gas introduction holes are provided, a liquid at room temperature such as TiCl 4 is obtained. When introducing a gas containing the above material into the film forming apparatus, TiCl 4 and the like are prevented from condensing, and film formation and cleaning on the wafer can be performed stably.

また、特開2001−274103公報によれば、基材の厚みが5mm以下であって、複数の貫通孔を有するセラミックス焼結体基材と、このセラミックス焼結体基材に形成された導電層としてのヒータ回路パターンを備えた半導体製造装置用ガスシャワー体が提案されている。また、同公報には、導電層を形成したセラミックス焼結体基材に、第2のセラミックス焼結体基材をガラスなどで接着する手法が開示されている。   According to Japanese Patent Laid-Open No. 2001-274103, a ceramic sintered body base having a thickness of 5 mm or less and having a plurality of through holes, and a conductive layer formed on the ceramic sintered body base A gas shower unit for a semiconductor manufacturing apparatus having a heater circuit pattern is proposed. The publication also discloses a technique in which a second ceramic sintered body base material is bonded to a ceramic sintered body base material on which a conductive layer is formed with glass or the like.

特許第3224629号公報Japanese Patent No. 3224629 特開2001−274103公報JP 2001-274103 A

上記の特許第3224629号公報に記載されたガス供給用部材や、特開2001−274103公報に記載されたガスシャワー体は、半導体製造装置内に導入するガスを予備加熱するヒータであると同時に、そのガスを半導体ウエハ上に均一に供給する手段として、非常に有用なものである。   The gas supply member described in the above-mentioned Japanese Patent No. 3224629 and the gas shower body described in Japanese Patent Laid-Open No. 2001-274103 are heaters that preheat the gas introduced into the semiconductor manufacturing apparatus, This is very useful as a means for uniformly supplying the gas onto the semiconductor wafer.

しかしながら、これら従来のヒータないしガスシャワー基板は、基本的にセラミックスから形成されているため、コストが高くなるという欠点があった。また、ガス導入のためにセラミックス基板に多数の貫通孔を形成する必要があるため、強度が弱くなり、装置への取り付け時などのハンドリングや、振動によって破損しやすいという欠点があった。   However, since these conventional heaters or gas shower substrates are basically made of ceramics, there is a drawback that the cost is increased. Further, since it is necessary to form a large number of through-holes in the ceramic substrate for gas introduction, the strength is weakened, and there is a drawback that it is easily damaged by handling or vibration during attachment to the apparatus.

本発明は、このような従来の事情に鑑みてなされたものであり、基本的にセラミックスを使用せず、安価であって、しかも破損しにくいヒータ、特に半導体製造装置用ガスシャワー基板として有用なヒータを提供することを目的とするものである。   The present invention has been made in view of such conventional circumstances, and is basically useful as a heater, particularly a gas shower substrate for a semiconductor manufacturing apparatus, which does not use ceramics, is inexpensive, and is not easily damaged. The object is to provide a heater.

上記目的を達成するため、本発明においては、絶縁被覆した発熱体を、金属製支持体の表面上に支持するか、あるいは2枚の金属製支持体で挟み込むことにより、ヒータを構成する。このような構造とすることで、セラミックスを使用する必要がなくなり、安価に作製することができるだけでなく、更には破損しにくいヒータとすることができる。   In order to achieve the above object, in the present invention, a heater is configured by supporting an insulatingly coated heating element on the surface of a metal support or sandwiching it between two metal supports. With such a structure, it is not necessary to use ceramics and not only can be manufactured at low cost, but also a heater that is not easily damaged can be obtained.

即ち、本発明が提供する第1のヒータは、絶縁被覆された発熱体と、該発熱体を表面上に支持固定した金属製支持体とからなることを特徴とする。また、本発明が提供する第2のヒータは、絶縁被覆された発熱体と、該発熱体の両面を挟み込んで固定した2枚の金属製支持体とからなることを特徴とする。   That is, the first heater provided by the present invention is characterized by comprising a heat generating body coated with insulation and a metal support having the heat generating body supported and fixed on the surface. Further, the second heater provided by the present invention is characterized by comprising a heat generating body coated with insulation and two metal support bodies sandwiched and fixed on both sides of the heat generating body.

上記した本発明の第1及び第2のヒータにおいては、前記発熱体に施された絶縁被覆が溶射膜であってよい。また、前記発熱体に施された絶縁被覆が樹脂膜であってもよく、その樹脂膜はテフロン樹脂又はポリイミド樹脂からなることが好ましい。   In the first and second heaters of the present invention described above, the insulating coating applied to the heating element may be a sprayed film. The insulating coating applied to the heating element may be a resin film, and the resin film is preferably made of Teflon resin or polyimide resin.

上記した本発明の第1及び第2のヒータにおいては、前記金属製支持体が絶縁被覆されていてもよい。前記金属製支持体に施された絶縁被覆は、溶射膜とすることができる。また、前記金属製支持体がアルミニウム又はアルミニウム合金からなり、該金属製支持体に施された絶縁被覆がアルマイト処理によって形成されていることが好ましい。更には、前記金属製支持体に施された絶縁被覆は樹脂膜であってもよく、その樹脂膜はテフロン樹脂又はポリイミド樹脂からなることが好ましい。   In the first and second heaters of the present invention described above, the metal support may be insulated. The insulating coating applied to the metal support can be a sprayed film. The metal support is preferably made of aluminum or an aluminum alloy, and the insulating coating applied to the metal support is preferably formed by alumite treatment. Furthermore, the insulating coating applied to the metal support may be a resin film, and the resin film is preferably made of Teflon resin or polyimide resin.

上記した本発明の第1及び第2のヒータにおいては、好ましくは、前記発熱体が金属箔のエッチングにより形成されている。   In the first and second heaters of the present invention described above, the heating element is preferably formed by etching a metal foil.

また、上記した本発明の第1及び第2のヒータにおいては、前記金属製支持体が複数の貫通孔を備えることができる。この複数の貫通孔を有するヒータは、半導体製造装置用のガスシャワー基板として使用することができる。   In the first and second heaters of the present invention described above, the metal support can be provided with a plurality of through holes. The heater having the plurality of through holes can be used as a gas shower substrate for a semiconductor manufacturing apparatus.

本発明によれば、発熱体に絶縁被覆を形成することで、基本的にセラミックスを使用する必要がなくなり、従って非常に安価であって、破損しにくいヒータを提供することができる。また、このヒータは、特に半導体製造装置用ガスシャワー基板として極めて有用であり、半導体製造装置内に導入するガスを予備加熱すると同時に、半導体ウエハに対してガスを均一に供給することができる。   According to the present invention, by forming an insulating coating on the heating element, it is basically unnecessary to use ceramics, and therefore it is possible to provide a heater that is very inexpensive and hardly damaged. The heater is extremely useful particularly as a gas shower substrate for a semiconductor manufacturing apparatus, and can preliminarily heat the gas introduced into the semiconductor manufacturing apparatus and simultaneously supply the gas to the semiconductor wafer.

本発明においては、絶縁被覆された発熱体を1枚の金属製支持体上に支持した構造(第1のヒータ)とするか、あるいは、絶縁被覆された発熱体を2枚の金属製支持体で挟み込む構造(第2のヒータ)とする。このような構造では、ヒータを構成する主たる材料が金属であるため、セラミックスに比較して安価に作製することができると共に、加工時やハンドリング及び使用時に破損しにくいヒータを提供することができる。   In the present invention, a structure (first heater) in which an insulating coated heating element is supported on a single metal support, or an insulating coated heating element is formed by two metal supports. (Second heater). In such a structure, since the main material constituting the heater is metal, it can be manufactured at a lower cost than ceramics, and a heater that is not easily damaged during processing, handling, and use can be provided.

絶縁被覆した発熱体を1枚の金属製支持体で支持した第1のヒータの場合、部品点数が少なく、非常に簡単な構造で安価なヒータとすることができるため好ましい。また、絶縁被覆した発熱体を2枚の金属製支持体で挟み込んだ第2のヒータの場合、部品点数は第1のヒータに比較して増加するものの、発熱体と金属製支持体の接触面積が第1のヒータに比較して大きくなるため、ヒータ全体に熱が拡散する速度が速くなり、素早く昇温できるという利点がある。このように第1のヒータと第2のヒータは構造によって特性が異なるため、その用途に応じて使い分けることが可能である。   In the case of the first heater in which the heat generating body coated with insulation is supported by a single metal support, the number of components is small, and an inexpensive heater can be obtained with a very simple structure. Further, in the case of the second heater in which the insulating heating element is sandwiched between two metal supports, the number of parts increases as compared with the first heater, but the contact area between the heating element and the metal support is increased. Is larger than that of the first heater, so that the speed at which heat is diffused throughout the heater is increased, and the temperature can be quickly raised. As described above, since the first heater and the second heater have different characteristics depending on the structure, they can be selectively used according to the application.

発熱体に形成する絶縁被覆としては、発熱体から金属製支持体への電気的リークを防ぐことができれば良く、その材質及び形成方法については特に問わない。例えば、溶射により発熱体に絶縁被覆を形成することができる。溶射する材料としては、絶縁材料であれば特に制約はなく、例えばAlやSiO、ムライト、ジルコニアのような絶縁材料を使用することが好ましい。これらの材料を発熱体に均一に溶射することにより、金属製支持体に対する絶縁を確保することができる。上記のような酸化物の溶射膜は一般に耐熱温度が高いため、高温でヒータを使用する場合には特に好適である。 The insulating coating formed on the heating element may be any material as long as it can prevent electrical leakage from the heating element to the metal support, and the material and formation method are not particularly limited. For example, an insulating coating can be formed on the heating element by thermal spraying. The material to be sprayed is not particularly limited as long as it is an insulating material, and for example, an insulating material such as Al 2 O 3 , SiO 2 , mullite, or zirconia is preferably used. By uniformly spraying these materials on the heating element, insulation against the metal support can be ensured. Since the oxide sprayed film as described above generally has a high heat-resistant temperature, it is particularly suitable when a heater is used at a high temperature.

また、発熱体の絶縁被覆として、樹脂膜を用いることもできる。発熱体に樹脂を被覆する方法についても、金属製支持体との絶縁が確保できれば如何なる方法でも良い。例えば、樹脂溶液中に発熱体を浸漬し、引き上げた後、乾燥、焼成(キュア)する方法や、スプレーで塗布する方法、シート状樹脂で発熱体をラミネートする方法などがある。これらの樹脂膜による絶縁被覆は、酸化物等の絶縁材料の溶射膜に比較して、非常に安価に形成できる点で好ましい。ただし、一般的に樹脂の耐熱温度は酸化物等の溶射膜に比較して低いため、用途や目的に応じて両者を使い分けることが望ましい。   In addition, a resin film can be used as the insulating coating of the heating element. As for the method of coating the resin on the heating element, any method may be used as long as insulation from the metal support can be secured. For example, there are a method in which a heating element is dipped in a resin solution, pulled up, dried and fired (cured), a method of applying by spraying, and a method of laminating a heating element with a sheet-like resin. Insulating coatings with these resin films are preferable in that they can be formed at a very low cost as compared with sprayed films of insulating materials such as oxides. However, since the heat-resistant temperature of the resin is generally lower than that of a sprayed film such as an oxide, it is desirable to use both in accordance with the application and purpose.

発熱体の絶縁被覆に用いる樹脂としては、特に制限はないが、耐熱性を有するテフロン樹脂やポリイミド樹脂が特に好適である。これらの樹脂は200℃以上の温度に対しても安定であるため、ヒータを比較的高温まで使用することができる。   The resin used for the insulation coating of the heating element is not particularly limited, but heat-resistant Teflon resin and polyimide resin are particularly suitable. Since these resins are stable even at temperatures of 200 ° C. or higher, the heater can be used up to a relatively high temperature.

また、本発明においては、発熱体の絶縁被覆と同時に、金属製支持体にも絶縁被覆を施すことが可能である。金属製支持体にも絶縁被覆を施すことで、発熱体と金属製支持体の間の絶縁を更に確実にすることができるため好ましい。また、発熱体の電極、即ち外部給電端子と接続する部分が金属製支持体の近傍に存在する場合、発熱体の電極と外部給電端子は金属製支持体に対して絶縁を確保する必要があるが、金属製支持体に絶縁被覆が形成されていれば、電極と外部給電端子の接続部に絶縁を確保する構造が不要になるため、外部給電端子との接続構造を単純にすることができる点で特に好ましい。   In the present invention, it is possible to apply an insulating coating to the metal support simultaneously with the insulating coating of the heating element. Insulating coating is also applied to the metal support, which is preferable because the insulation between the heating element and the metal support can be further ensured. In addition, when the electrode of the heating element, that is, the portion connected to the external power supply terminal exists in the vicinity of the metal support, the electrode of the heating element and the external power supply terminal must ensure insulation from the metal support. However, if an insulating coating is formed on the metal support, a structure for securing insulation at the connection portion between the electrode and the external power supply terminal is not required, and thus the connection structure with the external power supply terminal can be simplified. Particularly preferred in terms.

金属製支持体に絶縁被覆を形成する方法については特に制約はない。例えば、上述した発熱体の絶縁被覆と同様に、溶射により絶縁被覆を形成することができる。溶射する材料としては、絶縁が確保できれば特に制約はなく、例えばAlやSiO、ムライト、ジルコニアなどの絶縁材料を使用することができる。 There is no particular limitation on the method for forming the insulating coating on the metal support. For example, the insulating coating can be formed by thermal spraying in the same manner as the insulating coating of the heating element described above. The material to be sprayed is not particularly limited as long as insulation can be ensured. For example, an insulating material such as Al 2 O 3 , SiO 2 , mullite, zirconia, or the like can be used.

また、使用する金属製支持体がアルミニウム、あるいはアルミニウムを含有する合金である場合には、この金属製支持体にアルマイト処理することで絶縁被覆を形成することができる。アルマイト被膜はアルミニウムの酸化膜であり、アルミニウムの陽極酸化により簡単に形成することができ、絶縁性にも優れているため特に好ましい。   When the metal support used is aluminum or an alloy containing aluminum, an insulating coating can be formed by subjecting the metal support to an alumite treatment. The alumite film is an aluminum oxide film, and can be easily formed by anodization of aluminum, and is particularly preferable because of its excellent insulating properties.

更に、金属製支持体に形成する絶縁被覆として、樹脂膜を選択することもできる。金属製支持体に樹脂を被覆する方法についても、発熱体との絶縁が確保できれば如何なる方法でも良い。例えば、樹脂溶液中に金属製支持体を浸漬し、引き上げた後、乾燥、焼成(キュア)する方法や、スプレーで塗布する方法、シート状樹脂で金属製支持体をラミネートする方法などがある。これらの樹脂による絶縁被覆は、酸化物等の絶縁材料の溶射膜に比較して、非常に安価に形成できる点で好ましい。ただし、一般的に樹脂の耐熱温度は酸化物等の溶射膜に比較して低いため、用途や目的に応じて両者を使い分けることが望ましい。   Furthermore, a resin film can also be selected as the insulating coating formed on the metal support. As for the method of coating the resin on the metal support, any method may be used as long as the insulation from the heating element can be secured. For example, there are a method of immersing and lifting a metal support in a resin solution, and then drying and baking (curing), a method of applying by spraying, and a method of laminating a metal support with a sheet-like resin. Insulating coatings with these resins are preferable in that they can be formed at a very low cost as compared with sprayed films of insulating materials such as oxides. However, since the heat-resistant temperature of the resin is generally lower than that of a sprayed film such as an oxide, it is desirable to use both in accordance with the application and purpose.

金属製支持体の絶縁被覆に用いる樹脂としては、特に制限はないが、耐熱性を有するテフロン樹脂やポリイミド樹脂が特に好適である。これらの樹脂は200℃以上の温度に対しても安定であるため、ヒータを比較的高温まで使用することができる。   The resin used for the insulating coating of the metal support is not particularly limited, but heat-resistant Teflon resin and polyimide resin are particularly suitable. Since these resins are stable even at temperatures of 200 ° C. or higher, the heater can be used up to a relatively high temperature.

本発明のヒータに用いる発熱体は、金属箔であることが好ましい。一般に金属箔は厚みバラツキが小さいため、発熱体回路パターンを形成した際に、抵抗値バラツキを小さく抑えることができる。発熱体回路パターンを形成する方法としては、打ち抜きやエッチングなどを用いることができる。特にエッチングは、発熱体回路パターンの形状に対する制約がほとんどないため好適である。   The heating element used in the heater of the present invention is preferably a metal foil. In general, since the metal foil has a small thickness variation, when the heating element circuit pattern is formed, the resistance value variation can be suppressed small. As a method of forming the heating element circuit pattern, punching or etching can be used. In particular, etching is preferable because there is almost no restriction on the shape of the heating element circuit pattern.

このため、金属箔をエッチングして発熱体回路パターンを形成することで、比較的安定した抵抗値の発熱体を安価に作製することができる。また、当然のことながら、発熱体が金属箔であることから、破損などの心配もない。このような金属箔の材料としては、エッチングできる金属であれば特に制約はない。例えば、ステンレス、タングステン、モリブデン、ニクロムなど各種金属材料から選択することができる。   For this reason, by forming the heating element circuit pattern by etching the metal foil, a heating element having a relatively stable resistance value can be manufactured at low cost. Of course, since the heating element is a metal foil, there is no fear of breakage. The material of such a metal foil is not particularly limited as long as it can be etched. For example, it can be selected from various metal materials such as stainless steel, tungsten, molybdenum, and nichrome.

金属製支持体の材質についても特に制約はなく、ステンレス、アルミニウム、アルミニウム合金、ニッケル、あるいはニッケル合金などを使用することができる。これらの金属材料から、ヒータの使用温度や使用環境に応じて適宜選択することができる。例えば、酸化性雰囲気で使用する場合にはステンレスやニッケル、アルミニウム、及びこれらの合金を使用することができるが、600℃以上の高温で使用する場合にはステンレスやニッケルが好ましい。   The material of the metal support is not particularly limited, and stainless steel, aluminum, aluminum alloy, nickel, nickel alloy, or the like can be used. From these metal materials, it can select suitably according to the use temperature and use environment of a heater. For example, stainless steel, nickel, aluminum, and alloys thereof can be used when used in an oxidizing atmosphere, but stainless steel and nickel are preferred when used at a high temperature of 600 ° C. or higher.

実際に本発明のヒータを作製する際には、絶縁被覆された発熱体を金属製支持体で支持するが、その手法に関しては特に制約はない。例えば、第1のヒータの場合、絶縁被覆された発熱体を、1枚の金属製支持体の表面上に樹脂などで固定して一体化することができる。また、第2のヒータの場合には、絶縁被覆された発熱体を2枚の金属製支持体の間に挟み込み、同様に樹脂で固定するか、若しくはリベットあるいはネジ止めなどで機械的に固定することができる。   When the heater of the present invention is actually manufactured, the insulating coated heating element is supported by a metal support, but there is no particular limitation on the method. For example, in the case of the first heater, an insulatingly coated heating element can be integrated by being fixed with a resin or the like on the surface of one metal support. Further, in the case of the second heater, an insulating coated heating element is sandwiched between two metal supports and fixed in the same manner with resin, or mechanically fixed with rivets or screws. be able to.

本発明のヒータにおいては、発熱体を支持し又は挟み込む金属製支持体に複数の貫通孔を形成することができる。この貫通孔は、金属製支持体が支持し又は挟み込んだ発熱体を避ける位置において、金属製支持体を貫通させて形成する。形成する貫通孔の数や形状は、その用途に応じて適宜選択することができる。   In the heater of the present invention, a plurality of through holes can be formed in a metal support that supports or sandwiches the heating element. The through hole is formed by penetrating the metal support at a position that avoids the heating element supported or sandwiched by the metal support. The number and shape of the through holes to be formed can be appropriately selected according to the application.

上記のように金属製支持体に複数の貫通孔を形成したヒータは、半導体製造装置用のガスシャワー基板として使用することができる。即ち、半導体ウエハの表面にエッチング処理を施したり、あるいは膜形成を実施したりする際に、半導体製造装置内に導入するガスを上記ガスシャワー基板の貫通孔を通して供給することによって、ガスを加熱すると同時に、そのガスを半導体ウエハに対して均一に噴射供給することができる。   A heater in which a plurality of through holes are formed in a metal support as described above can be used as a gas shower substrate for a semiconductor manufacturing apparatus. That is, when the gas is heated by supplying the gas to be introduced into the semiconductor manufacturing apparatus through the through hole of the gas shower substrate when the surface of the semiconductor wafer is subjected to etching treatment or film formation is performed. At the same time, the gas can be uniformly supplied to the semiconductor wafer.

このときのガスシャワー基板の使用温度は、発熱体や金属製支持体の材料、及び絶縁被覆に使用する材料の耐熱温度に依存する。例えば、発熱体と金属製支持体がステンレスであり、発熱体の絶縁被覆が酸化物の溶射膜である場合、使用温度はステンレスの耐熱温度に依存することになる。また、発熱体の絶縁被覆が樹脂である場合には、使用温度は樹脂の耐熱温度に依存するため、一般的には300℃以下になる。このように、ガスシャワー基板の使用温度や使用環境に対応して、ヒータに用いる各種材料を選択する必要がある。   The operating temperature of the gas shower substrate at this time depends on the heat-resistant temperature of the material used for the heating element, the metal support, and the insulating coating. For example, when the heating element and the metal support are stainless steel, and the insulating coating of the heating element is an oxide sprayed film, the use temperature depends on the heat resistance temperature of the stainless steel. When the insulating coating of the heating element is a resin, the use temperature depends on the heat-resistant temperature of the resin, and is generally 300 ° C. or lower. Thus, it is necessary to select various materials used for the heater in accordance with the operating temperature and operating environment of the gas shower substrate.

[実施例1]
厚み50μmのステンレス箔を用意し、これを図1に示す発熱体回路パターンにエッチング処理を行い、発熱体1を形成した。次に、この発熱体1に対して、電極2を除いて、テフロン(登録商標)樹脂をスプレーにて塗布した後、250℃で焼成(キュア)して絶縁被覆を形成した。この絶縁被覆の厚みは50μmであった。尚、図1において、3は発熱体1を支持する金属製支持体である。
[Example 1]
A stainless steel foil having a thickness of 50 μm was prepared, and this was subjected to an etching process on the heating element circuit pattern shown in FIG. Next, a Teflon (registered trademark) resin was applied to the heating element 1 by spraying except for the electrode 2 and then fired (cured) at 250 ° C. to form an insulating coating. The thickness of this insulating coating was 50 μm. In FIG. 1, reference numeral 3 denotes a metal support that supports the heating element 1.

また、厚み2mm、直径330mmのアルミニウム製の金属製支持体3を2枚用意した。この2枚の金属製支持体3に、図2に示すように、発熱体1を避けて複数の貫通孔4(白丸で図示)を形成した。また、発熱体1を挟み込んで一体化するために、4箇所に固定用ネジ孔5(黒丸で図示)を形成した。更に、金属製支持体3のうちの1枚には、発熱体1の電極2に対応する位置に、外部給電端子を取り付けるための電極接続用ネジ孔6を形成した。   Also, two aluminum metal supports 3 having a thickness of 2 mm and a diameter of 330 mm were prepared. As shown in FIG. 2, a plurality of through holes 4 (illustrated by white circles) were formed on the two metal supports 3 while avoiding the heating element 1. In addition, fixing screw holes 5 (illustrated by black circles) were formed at four locations in order to sandwich and integrate the heating element 1. Furthermore, one of the metal supports 3 was provided with an electrode connection screw hole 6 for attaching an external power supply terminal at a position corresponding to the electrode 2 of the heating element 1.

次に、絶縁被覆した発熱体1を2枚のアルミニウム製の金属製支持体3に挟み込み、4箇所の固定用ネジ孔5でネジ止めした。また、発熱体1の電極2の両側には、厚み3mm、直径6mmで、中心部にネジ孔を形成したAl製プレートをあてがい、片方の金属製支持体3に設けた電極接続用ネジ孔6に外部給電端子を挿入して、アルミニウム製のネジでネジ止めした。このようにして、半導体製造装置用のガスシャワー基板として用いるヒータを作製した。 Next, the insulation-coated heating element 1 was sandwiched between two aluminum metal supports 3 and fixed with four fixing screw holes 5. Further, on both sides of the electrode 2 of the heating element 1, an Al 2 O 3 plate having a thickness of 3 mm and a diameter of 6 mm and having a screw hole formed in the center portion is applied to connect the electrodes provided on one metal support 3. An external power supply terminal was inserted into the screw hole 6 and fixed with an aluminum screw. In this manner, a heater used as a gas shower substrate for a semiconductor manufacturing apparatus was produced.

このガスシャワー基板を、実際の枚葉式の半導体製造装置に搭載した。その結果、通過する気体が大気や窒素、アルゴンに関しては、250℃まで問題なく使用することができた。このとき、ガスシャワー基板(ヒータ)が250℃にまで達する時間は10分であった。   This gas shower substrate was mounted on an actual single wafer type semiconductor manufacturing apparatus. As a result, when the passing gas was atmospheric, nitrogen, or argon, it could be used up to 250 ° C. without any problem. At this time, the time required for the gas shower substrate (heater) to reach 250 ° C. was 10 minutes.

次に、上記と同じ材料を使用して同じ構造のヒータを作製した。ただし、金属製支持体として、上記アルミニウム板に複数の貫通孔やネジ孔を穴開け加工した後に、全面をアルマイト処理したアルミニウム板を使用した。その結果、発熱体の電極との間を絶縁するために、上記のようにAl製プレートを用いる必要がなくなった。このヒータをガスシャワー基板として半導体製造装置に搭載したところ、250℃まで問題なく使用でき、ヒータが250℃にまで達する時間は10分であった。 Next, a heater having the same structure was produced using the same material as described above. However, as the metal support, an aluminum plate in which the entire surface was anodized after a plurality of through holes and screw holes were formed in the aluminum plate was used. As a result, it is no longer necessary to use an Al 2 O 3 plate as described above in order to insulate the heating element from the electrodes. When this heater was mounted on a semiconductor manufacturing apparatus as a gas shower substrate, it could be used without problems up to 250 ° C., and the time for the heater to reach 250 ° C. was 10 minutes.

[実施例2]
厚み50μmのステンレス箔を用意し、これを図1に示す発熱体回路パターンにエッチング処理を行い、発熱体を形成した。この発熱体は、電極を除いてポリイミド溶液に浸漬し、取り出した後、350℃の大気中で焼成(キュア)して、ポリイミド樹脂の絶縁被覆を形成した。また、実施例1と同じアルミニウム製の金属製支持体を1枚用意した。
[Example 2]
A stainless steel foil having a thickness of 50 μm was prepared, and this was subjected to an etching process on the heating element circuit pattern shown in FIG. 1 to form a heating element. This heating element was immersed in a polyimide solution except for the electrodes, taken out, and then fired (cured) in the air at 350 ° C. to form an insulating coating of polyimide resin. In addition, the same aluminum metal support as in Example 1 was prepared.

次に、この絶縁被覆された発熱体を、1枚のアルミニウム製の金属製支持体上にエポキシ樹脂で接着して固定し、ガスシャワー基板(ヒータ)とした。このガスシャワー基板は、半導体製造装置に搭載した結果、250℃まで問題なく使用することができた。また、ヒータが250℃にまで達する時間は18分であり、上記実施例1の場合よりも若干遅い傾向が現れた。   Next, this insulatingly coated heating element was bonded and fixed to an aluminum metal support with an epoxy resin to form a gas shower substrate (heater). As a result of mounting this gas shower substrate on a semiconductor manufacturing apparatus, it could be used up to 250 ° C. without any problem. Moreover, the time for the heater to reach 250 ° C. was 18 minutes, and a tendency to be slightly slower than in the case of Example 1 appeared.

[実施例3]
厚み50μmのモリブデン箔を用意し、これを図1に示す発熱体回路パターンにエッチング処理して、発熱体を形成した。この発熱体の表面に、電極を除いて、溶射によってAlの絶縁被覆を形成した。また、厚み2mm、直径330mmのステンレス板を2枚用意し、これにも溶射によってAlの絶縁被覆を形成した。その後図2に示すように複数の貫通孔やネジ孔を形成して、金属製支持体とした。
[Example 3]
A molybdenum foil having a thickness of 50 μm was prepared, and this was etched into the heating element circuit pattern shown in FIG. 1 to form a heating element. On the surface of this heating element, an insulating coating of Al 2 O 3 was formed by thermal spraying except for the electrodes. Further, two stainless steel plates having a thickness of 2 mm and a diameter of 330 mm were prepared, and an insulating coating of Al 2 O 3 was also formed thereon by thermal spraying. Thereafter, as shown in FIG. 2, a plurality of through holes and screw holes were formed to form a metal support.

次に、この2枚の金属製支持体の間に上記発熱体を挟みこみ、ステンレス製のネジによって固定し、実施例1と同じ手法で電極を接続して、ヒータを完成させた。このヒータは、ガスシャワー基板として酸化性ガスを使用した場合でも、750℃まで問題なく使用することが可能であった。また、弗化物などの腐食性ガスに対しても、500℃まで十分に使用することができた。   Next, the heating element was sandwiched between the two metal supports, fixed with stainless steel screws, and the electrodes were connected in the same manner as in Example 1 to complete the heater. This heater could be used without problems up to 750 ° C. even when an oxidizing gas was used as the gas shower substrate. Also, it could be used sufficiently up to 500 ° C. against corrosive gases such as fluoride.

[実施例4]
厚さ70μmのニクロム箔を用意し、これを図1に示す発熱体回路パターンにエッチング処理して、発熱体を作製した。この発熱体を、電極を除いて、ポリイミド溶液に浸漬し、引き上げた後、350℃の大気中で焼成(キュア)して、ポリイミド樹脂の絶縁被覆を形成した。また、厚み2mm、直径330mmのニッケル板を2枚用意し、図2に示すように複数の貫通孔やネジ孔を形成し、更にポリイミド溶液に浸漬して引き上げた後、350℃大気中で焼成(キュア)して、ポリイミド樹脂の絶縁被覆を形成した金属製支持体とした。
[Example 4]
A 70 μm-thick nichrome foil was prepared, and this was etched into the heating element circuit pattern shown in FIG. 1 to produce a heating element. The heating element was immersed in a polyimide solution except for the electrodes, pulled up, and then fired (cured) in the air at 350 ° C. to form an insulating coating of polyimide resin. Also, two nickel plates with a thickness of 2 mm and a diameter of 330 mm are prepared, and a plurality of through holes and screw holes are formed as shown in FIG. 2, and further immersed in a polyimide solution and pulled up, and then fired at 350 ° C. in the atmosphere. (Cure) to obtain a metal support having an insulating coating of polyimide resin.

次に、この2枚の金属製支持体の間に上記発熱体を挟み込み、ニッケル製のネジによって固定し、実施例1と同じ手法で電極を接続して、ヒータを作製した。このヒータは、ガスシャワー基板として枚葉式の半導体製造装置に搭載した結果、300℃まで問題なく使用することができた。   Next, the heating element was sandwiched between the two metal supports, fixed with nickel screws, and electrodes were connected in the same manner as in Example 1 to produce a heater. As a result of mounting this heater as a gas shower substrate in a single wafer type semiconductor manufacturing apparatus, it was possible to use the heater up to 300 ° C. without any problem.

[比較例]
上記実施例4で使用したニクロム箔を、図1に示す発熱体回路パターンにエッチング処理して、発熱体とした。また、金属製支持体として、厚み2mm、直径330mmのAl板を2枚用意し、図2に示す形状に加工した。このAlの金属製支持板は絶縁体であるため、そのままの状態でニクロム箔の発熱体を挟み込み、実施例1と同様の手法でヒータを作製した。
[Comparative example]
The nichrome foil used in Example 4 was etched into the heating element circuit pattern shown in FIG. 1 to obtain a heating element. In addition, two Al 2 O 3 plates having a thickness of 2 mm and a diameter of 330 mm were prepared as metal supports and processed into the shape shown in FIG. Since this Al 2 O 3 metal support plate is an insulator, a nichrome foil heating element was sandwiched as it was, and a heater was produced in the same manner as in Example 1.

このヒータをガスシャワー基板として枚葉式の半導体製造装置に搭載し、250℃まで昇温した。このときに要した昇温時間は10分であった。250℃に昇温した後、ヒータを取り出したところ、Alの金属製支持体に形成した複数の貫通孔を結ぶようにクラックが発生し、ヒータが破損していた。 This heater was mounted on a single wafer type semiconductor manufacturing apparatus as a gas shower substrate, and the temperature was raised to 250 ° C. The temperature raising time required at this time was 10 minutes. After the temperature was raised to 250 ° C., the heater was taken out, cracks were generated so as to connect a plurality of through holes formed in the Al 2 O 3 metal support, and the heater was damaged.

本発明に係わるヒータの発熱体を示す平面図である。It is a top view which shows the heat generating body of the heater concerning this invention. 本発明に係わるヒータの金属製支持体を示す平面図である。It is a top view which shows the metal support body of the heater concerning this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 発熱体
2 電極
3 金属製支持体
4 貫通孔
5 固定用ネジ孔
6 電極接続用ネジ孔
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Heat generating body 2 Electrode 3 Metal support 4 Through-hole 5 Fixing screw hole 6 Electrode connection screw hole

Claims (13)

絶縁被覆された発熱体と、該発熱体を表面上に支持固定した金属製支持体とからなることを特徴とするヒータ。   A heater comprising: a heat generating body coated with insulation; and a metal support having the heat generating body supported and fixed on the surface. 絶縁被覆された発熱体と、該発熱体の両面を挟み込んで固定した2枚の金属製支持体とからなることを特徴とするヒータ。   A heater comprising: a heat generating body covered with insulation; and two metal support bodies sandwiched and fixed on both sides of the heat generating body. 前記発熱体に施された絶縁被覆が溶射膜であることを特徴とする、請求項1又は2に記載のヒータ。   The heater according to claim 1 or 2, wherein the insulating coating applied to the heating element is a sprayed film. 前記発熱体に施された絶縁被覆が樹脂膜であることを特徴とする、請求項1又は2に記載のヒータ。   The heater according to claim 1 or 2, wherein the insulating coating applied to the heating element is a resin film. 前記樹脂膜がテフロン樹脂又はポリイミド樹脂からなることを特徴とする、請求項4に記載のヒータ。   The heater according to claim 4, wherein the resin film is made of Teflon resin or polyimide resin. 前記金属製支持体が絶縁被覆されていることを特徴とする、請求項1〜5のいずれかに記載のヒータ。   The heater according to any one of claims 1 to 5, wherein the metallic support is covered with an insulating coating. 前記金属製支持体に施された絶縁被覆が溶射膜であることを特徴とする、請求項6に記載のヒータ。   The heater according to claim 6, wherein the insulating coating applied to the metal support is a sprayed film. 前記金属製支持体がアルミニウム又はアルミニウム合金からなり、該金属製支持体に施された絶縁被覆がアルマイト処理によって形成されていることを特徴とする、請求項6に記載のヒータ。   The heater according to claim 6, wherein the metal support is made of aluminum or an aluminum alloy, and the insulating coating applied to the metal support is formed by an alumite treatment. 前記金属製支持体に施された絶縁被覆が樹脂膜であることを特徴とする、請求項6に記載のヒータ。   The heater according to claim 6, wherein the insulating coating applied to the metal support is a resin film. 前記樹脂膜がテフロン樹脂又はポリイミド樹脂からなることを特徴とする、請求項9に記載のヒータ。   The heater according to claim 9, wherein the resin film is made of Teflon resin or polyimide resin. 前記発熱体が金属箔のエッチングにより形成されていることを特徴とする、請求項1〜10のいずれかに記載のヒータ。   The heater according to any one of claims 1 to 10, wherein the heating element is formed by etching a metal foil. 前記金属製支持体が複数の貫通孔を有することを特徴とする、請求項1〜11のいずれかに記載のヒータ。   The heater according to claim 1, wherein the metal support has a plurality of through holes. 半導体製造装置用のガスシャワー基板として使用することを特徴とする、請求項12に記載のヒータ。   The heater according to claim 12, wherein the heater is used as a gas shower substrate for a semiconductor manufacturing apparatus.
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