JP2013069641A - Ceramics heater - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a ceramics heater capable of ensuring such temperature distribution that the temperature changes monotonously from the central part to the periphery of a mounting surface.SOLUTION: A ceramics heater 1 comprises a ceramics substrate 2 having a mounting surface S on which a heated article W is mounted, an inside heating resistor Q1 embedded in the ceramics substrate 2, an outside heating resistor Q2 embedded in the ceramics substrate 2 on the outside of the inside heating resistor Q1, and a control section capable of controlling the power supplied to the heating resistor Q1, Q2 independently. When the distance from the center point O to the outer end of the upper surface of the ceramics substrate 2 is R, the inside heating resistor Q1 is disposed in a region of 0-0.5R around the center point O in the plan view, and the outside heating resistor Q2 is disposed in a region of 0.8R-R around the center point O in the plan view.

Description

本発明は、半導体ウエハなどの被加熱物を加熱するセラミックスヒータに関する。   The present invention relates to a ceramic heater for heating an object to be heated such as a semiconductor wafer.

セラミックスヒータにおいて、成膜又はエッチング等の処理対象となる半導体ウエハなどの被加熱物が載置されるセラミックス基板が内周側と外周側の2つのゾーンに区分され、これら2つのゾーンのそれぞれに発熱抵抗体が埋設された2ゾーンヒータが提案されている(例えば、特許文献1,2参照)。2ゾーンヒータは、各発熱抵抗体による発熱量が独立に制御されるため、ゾーンごとに異なる態様で温度制御を行うことが可能である。   In a ceramic heater, a ceramic substrate on which an object to be heated such as a semiconductor wafer to be processed such as film formation or etching is placed is divided into two zones, an inner peripheral side and an outer peripheral side. A two-zone heater in which a heating resistor is embedded has been proposed (see, for example, Patent Documents 1 and 2). In the two-zone heater, the amount of heat generated by each heating resistor is controlled independently, so that temperature control can be performed in a different manner for each zone.

特許第3897563号公報Japanese Patent No. 3897563 特許第4028149号公報Japanese Patent No. 4028149

しかしながら、例えば、セラミックス基板及びこれを支持するシャフトが窒化アルミニウム等の熱伝導率が高い素材からなる場合、セラミックス基板において発生した熱が中空のシャフトを介して放熱する。そのため、各発熱抵抗体の発熱量をそれぞれ制御しても、セラミックス基板の上面である載置面の中心部付近の温度がその周囲の領域の温度より低くなる。よって、載置面の中心部から外周部にかけて単調に温度低下するような温度分布を得ることは困難であった。   However, for example, when the ceramic substrate and the shaft supporting the ceramic substrate are made of a material having high thermal conductivity such as aluminum nitride, the heat generated in the ceramic substrate is dissipated through the hollow shaft. Therefore, even if the amount of heat generated by each heating resistor is controlled, the temperature near the center of the mounting surface, which is the upper surface of the ceramic substrate, becomes lower than the temperature in the surrounding area. Therefore, it has been difficult to obtain a temperature distribution that monotonously decreases in temperature from the center to the outer periphery of the mounting surface.

そこで、本発明は、載置面の中心部から外周部にかけて単調に温度変化するような温度分布を得ることが可能なセラミックスヒータを提供することを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide a ceramic heater capable of obtaining a temperature distribution that monotonously changes in temperature from the center portion to the outer peripheral portion of the mounting surface.

本発明は、セラミックスからなり、上面に被加熱物が載置されるセラミックス基板と、前記セラミックス基板に埋設された内側発熱抵抗体と、前記内側発熱抵抗体の外側にて前記セラミックス基板に埋設された外側発熱抵抗体と、前記内側発熱抵抗体と前記外側発熱抵抗体とに供給する電力を独立して制御可能な制御部とを備えたセラミックスヒータであって、前記セラミックス基板の上面の中心点から外端までの距離をRとしたとき、前記内側発熱抵抗体は、上面視で前記中心点を中心とした0〜0.5Rの領域内に配置され、前記外側発熱抵抗体は、上面視で前記中心点を中心とした0.8R〜Rの領域内に配置されることを特徴とする。   The present invention comprises a ceramic substrate made of ceramics, on which an object to be heated is placed, an inner heating resistor embedded in the ceramic substrate, and embedded in the ceramic substrate outside the inner heating resistor. A ceramic heater comprising: an outer heating resistor; and a control unit capable of independently controlling power supplied to the inner heating resistor and the outer heating resistor, the center point of the upper surface of the ceramic substrate When the distance from the outer end to the outer end is R, the inner heating resistor is arranged in a region of 0 to 0.5R centered on the center point in a top view, and the outer heating resistor is a top view. It is characterized by being arranged in a region of 0.8R to R centering on the center point.

本発明のセラミックスヒータによれば、従来のように内側発熱抵抗体と外側発熱抵抗体とが隣接して配置されておらず、その間には、少なくも0.3Rの間隔が設けられている。そのため、従来に比較して内側発熱抵抗体が存在する領域が狭いので、同じ発熱量であれば、内側発熱抵抗体が存在する領域の上方に位置する載置面の温度を効果的に上昇させることができる。   According to the ceramic heater of the present invention, the inner heating resistor and the outer heating resistor are not arranged adjacent to each other as in the prior art, and an interval of at least 0.3R is provided between them. For this reason, since the region where the inner heating resistor exists is narrower than in the conventional case, the temperature of the mounting surface located above the region where the inner heating resistor exists is effectively increased if the heat generation amount is the same. be able to.

よって、例えば、セラミックス基板の下面の中心部に接続されたシャフトを介した放熱があっても、載置面の中心部付近の温度をその周辺の領域と同様に高くすることが可能となる。従って、載置面の中心部から外周部にかけて単調に温度低下するような温度分布を得ることが可能となる。   Therefore, for example, even when heat is radiated through the shaft connected to the central portion of the lower surface of the ceramic substrate, the temperature near the central portion of the mounting surface can be increased similarly to the surrounding region. Therefore, it is possible to obtain a temperature distribution in which the temperature decreases monotonously from the center portion to the outer peripheral portion of the placement surface.

また、例えば、セラミックス基板の下面の外周部に接続されたフランジを介した放熱があっても、載置面の外周部付近の温度をその周辺の領域と同様に高くすることが可能となる。従って、載置面の外周部から中心部にかけて単調に温度低下するような温度分布を得ることが可能となる。   In addition, for example, even if heat is dissipated through a flange connected to the outer peripheral portion of the lower surface of the ceramic substrate, the temperature in the vicinity of the outer peripheral portion of the mounting surface can be increased similarly to the surrounding region. Therefore, it is possible to obtain a temperature distribution in which the temperature decreases monotonously from the outer peripheral portion to the center portion of the mounting surface.

このように、載置面の温度分布を単調にすることが可能となる。   In this way, it becomes possible to make the temperature distribution on the mounting surface monotonous.

また、本発明において、前記内側発熱抵抗体は、前記外側発熱抵抗体より上方に配置されることが好ましい。   In the present invention, it is preferable that the inner heating resistor is disposed above the outer heating resistor.

この場合、内側発熱抵抗体の発熱がより効率的に上方の載置面に伝達され、載置面の中心部付近をさらに高温にすることが可能となる。   In this case, the heat generated by the inner heating resistor is more efficiently transmitted to the upper mounting surface, and the vicinity of the center portion of the mounting surface can be further heated.

また、本発明において、前記内側発熱抵抗体は、上下に複数積層されて配置されることも好ましい。   In the present invention, it is also preferable that a plurality of the inner heating resistors are stacked in the vertical direction.

この場合、内側発熱抵抗体の配置領域が小さくなり、載置面の中心部付近をさらに高温にすることが可能となる。中心部にはシャフトが接合されており、且つ内側発熱抵抗体を配置可能な領域が狭いので、内側発熱抵抗体を多層化することは、内側発熱抵抗体の発熱量を増加させる効果的な手段である。   In this case, the arrangement | positioning area | region of an inner side heating resistor becomes small, and it becomes possible to make still higher temperature vicinity of the center part of a mounting surface. Since the shaft is joined to the center and the area in which the inner heating resistor can be placed is narrow, multilayering the inner heating resistor is an effective means for increasing the amount of heat generated by the inner heating resistor. It is.

従って、これらの場合、セラミックス基板の下面の中心部にシャフトが接続されている場合であっても、載置面の中心部から外周部にかけて単調に温度低下するような温度分布をより容易に得ることが可能となる。   Therefore, in these cases, even when the shaft is connected to the central portion of the lower surface of the ceramic substrate, a temperature distribution that monotonously decreases in temperature from the central portion to the outer peripheral portion of the mounting surface is more easily obtained. It becomes possible.

そして、本発明において、セラミックスからなり、前記セラミックス基板の下面の中心部に接続された中空のシャフトを備え、前記セラミックス基板と前記シャフトの接合部の外端は、上面視で前記中心点を中心とした0.1R〜0.3Rの領域内に位置することが好ましい。   In the present invention, a hollow shaft made of ceramics and connected to a central portion of the lower surface of the ceramic substrate is provided, and an outer end of a joint portion between the ceramic substrate and the shaft is centered on the central point in a top view. It is preferably located within the range of 0.1R to 0.3R.

0.1Rより小さいと、シャフト内部での発熱体への配線スペースが狭小になるからである。一方、0.3Rより大きいと、載置面中心温度が接合部直上の載置面温度より大きく低下し、載置面の半径方向の温度分布が単調でなくなるからである。   This is because if it is smaller than 0.1R, the wiring space to the heating element inside the shaft becomes narrow. On the other hand, if it is larger than 0.3 R, the placement surface center temperature is significantly lower than the placement surface temperature immediately above the joint, and the temperature distribution in the radial direction of the placement surface is not monotonous.

本発明の実施形態に係るセラミックスヒータの模式縦断面図。The schematic longitudinal cross-sectional view of the ceramic heater which concerns on embodiment of this invention. 図1のII−II線矢視模式断面図。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view taken along the line II-II in FIG. 1. 実施例における載置面の径方向の温度分布態様のシミュレーション結果を示すグラフ。The graph which shows the simulation result of the temperature distribution aspect of the radial direction of the mounting surface in an Example. 比較例における載置面の径方向の温度分布態様のシミュレーション結果を示すグラフ。The graph which shows the simulation result of the temperature distribution aspect of the radial direction of the mounting surface in a comparative example.

(セラミックスヒータの構成)
本発明の実施形態に係るセラミックスヒータ1は、図1に示すように、半導体ウエハ等の被加熱物Wが載置される載置面Sを上面に有するセラミックス基板2と、セラミックス基板2に埋設された内側発熱抵抗体Q1と、内側発熱抵抗体Q1の外側にてセラミックス基板2に埋設された外側発熱抵抗体Q2と、セラミックスからなり、セラミックス基板2の下面2aの中心部に接続された中空のシャフト3とを備えた2ゾーンヒータである。
(Configuration of ceramic heater)
As shown in FIG. 1, a ceramic heater 1 according to an embodiment of the present invention includes a ceramic substrate 2 having a mounting surface S on which an object to be heated W such as a semiconductor wafer is mounted, and an embedded ceramic substrate 2. The inner heating resistor Q1, the outer heating resistor Q2 embedded in the ceramic substrate 2 outside the inner heating resistor Q1, and a hollow made of ceramic and connected to the center of the lower surface 2a of the ceramic substrate 2 The two-zone heater provided with the shaft 3.

セラミックスヒータ1は、様々な半導体製造プロセスに使用される半導体製造装置(例えば、成膜装置、エッチング装置、検査装置)を構成するセラミックス製品に適用される。   The ceramic heater 1 is applied to a ceramic product constituting a semiconductor manufacturing apparatus (for example, a film forming apparatus, an etching apparatus, or an inspection apparatus) used in various semiconductor manufacturing processes.

セラミックス基板2は、半径Rの略円板状のセラミックス焼結体により構成されている。セラミックス基板2は、例えば使用温度におけるその体積抵抗率が10Ω・cm以上になるように、窒化アルニウム(AlN)、アルミナ(Al)、窒化ケイ素(Si)、窒化ホウ素(BN)、イットリア(Y)、炭化珪素(SiC)、石英を主成分として含み、焼結助剤などを副成分として含んでいる。 The ceramic substrate 2 is formed of a substantially disk-shaped ceramic sintered body having a radius R. The ceramic substrate 2 is made of, for example, aluminum nitride (AlN), alumina (Al 2 O 3 ), silicon nitride (Si 3 N 4 ), boron nitride so that the volume resistivity at the operating temperature is 10 8 Ω · cm or more. (BN), yttria (Y 2 O 3 ), silicon carbide (SiC), and quartz are included as main components, and a sintering aid and the like are included as subcomponents.

特に窒化アルミニウムを主成分とする高熱伝導性セラミックスは、熱伝導性が80〜170W/m・Kと高く温度追従性に優れるので、良好な加熱応答性が求められるセラミックスヒータ1のセラミックス基板2の材料として好適である。   In particular, high thermal conductive ceramics mainly composed of aluminum nitride have a high thermal conductivity of 80 to 170 W / m · K and excellent temperature followability. Therefore, the ceramic substrate 2 of the ceramic heater 1 that requires good heat response is required. Suitable as a material.

原料粉末のプレス成形体に発熱抵抗体Q1,Q2が設置され、その上にさらに原料粉末が載置されたものがプレス成形されることによって得られたセラミックス成形体が、ホットプレスによって焼成され、表面研磨等の加工が適宜施されることにより、発熱抵抗体Q1,Q2が埋設されたセラミックス基板2が製造されている。発熱抵抗体Q1,Q2は、同じ層内に形成されており、例えばスクリーン印刷法で形成すればよい。   The ceramic molded body obtained by press-molding the heat-generating resistors Q1, Q2 installed on the raw powder press-molded body and further placing the raw material powder thereon is fired by hot pressing, By appropriately performing processing such as surface polishing, the ceramic substrate 2 in which the heating resistors Q1 and Q2 are embedded is manufactured. The heating resistors Q1 and Q2 are formed in the same layer, and may be formed by, for example, a screen printing method.

発熱抵抗体Q1,Q2は、モリブデン(Mo)又はタングステン(W)等の耐熱金属により、箔、膜、板、線、メッシュ、繊維、コイル、リボン状など任意の形状に形成され、面、螺旋、折返し状などの任意の形態に配置されている。   The heating resistors Q1 and Q2 are made of a heat-resistant metal such as molybdenum (Mo) or tungsten (W) in any shape such as foil, film, plate, wire, mesh, fiber, coil, ribbon, etc. It is arranged in any form such as a folded shape.

そして、図2に示すように、セラミックス基板2の上面の中心点をOとしたとき、内側発熱抵抗体Q1は、上面視で中心点Oを中心とした0〜0.5Rの円状領域内に配置され、外側発熱抵抗体Q2は、上面視で中心点Oを中心とした0.8R〜Rの領域内に配置されている。そして、上面視で中心点Oを中心とした0.5R〜0.8Rの円環状領域内には、発熱抵抗体は配置されていない。   As shown in FIG. 2, when the center point of the upper surface of the ceramic substrate 2 is O, the inner heating resistor Q1 is in a circular region of 0 to 0.5R centered on the center point O in the top view. The outer heating resistor Q2 is disposed in a region of 0.8R to R centered on the center point O in a top view. And the heating resistor is not arrange | positioned in the annular area | region of 0.5R-0.8R centering on the center point O by the top view.

セラミックス基板2には、その下面中央部に接続端子(図示略)が埋設されている。発熱抵抗体Q1,Q2は、それぞれセラミックス基板2に埋設されている電流供給部材(図示略)によって一対の接続端子に接続されている。各接続端子には、シャフト3の中空部を通って配線されている給電線(図示略)が接続されている。給電線は電源(図示略)に接続されている。   The ceramic substrate 2 has a connection terminal (not shown) embedded in the center of its lower surface. The heating resistors Q1 and Q2 are connected to a pair of connection terminals by current supply members (not shown) embedded in the ceramic substrate 2, respectively. A power supply line (not shown) wired through the hollow portion of the shaft 3 is connected to each connection terminal. The feeder line is connected to a power source (not shown).

電流供給部材と接続端子とはろう付け又は溶接されている。電流供給部材はモリブデン(Mo)又はタングステン(W)などからなる。接続端子は、箔、板、塊状のニッケル(Ni)、コバール(登録商標)(Fe−Ni−Co)、モリブデン(Mo)、タングステン(W)、又はモリブデン(Mo)及びタングステン(W)を主成分とする耐熱合金などの耐熱金属から構成される。   The current supply member and the connection terminal are brazed or welded. The current supply member is made of molybdenum (Mo) or tungsten (W). The connection terminals are mainly foil, plate, massive nickel (Ni), Kovar (registered trademark) (Fe-Ni-Co), molybdenum (Mo), tungsten (W), or molybdenum (Mo) and tungsten (W). It is composed of a heat-resistant metal such as a heat-resistant alloy as a component.

さらに、セラミックスヒータ1は、コンピュータにより構成されている制御部(図示略)を備えている。制御部は、電源から発熱抵抗体Q1,Q2のそれぞれに対する供給電力を独立して制御する。これにより、発熱抵抗体Q1,Q2のそれぞれの発熱量、さらには発熱抵抗体Q1,Q2により画定される2つのゾーンのそれぞれにおけるセラミックス基板2の載置面Sの温度分布が制御される。   Further, the ceramic heater 1 includes a control unit (not shown) configured by a computer. The control unit independently controls power supplied from the power source to each of the heating resistors Q1 and Q2. As a result, the amount of heat generated by each of the heating resistors Q1 and Q2, and the temperature distribution of the mounting surface S of the ceramic substrate 2 in each of the two zones defined by the heating resistors Q1 and Q2 are controlled.

図1に示すように、シャフト3は、セラミックス基板2の下面2aの中心部に接合された中空のセラミックス焼結体である。シャフト3は、大略円筒形状であり、セラミックス基板2との接合部分の外径が他の軸部3aより拡大した拡大部3bを有し、拡大部3bの上面がセラミックス基板2との接合面となっている。 シャフト3の材質は、セラミックス基板2の材質と同等でよいが、断熱性を高めるために、セラミックス基板2の素材より熱伝導率の低い素材から形成されていてもよい。   As shown in FIG. 1, the shaft 3 is a hollow ceramic sintered body joined to the central portion of the lower surface 2 a of the ceramic substrate 2. The shaft 3 has a substantially cylindrical shape, and has an enlarged portion 3b in which the outer diameter of the joint portion with the ceramic substrate 2 is larger than that of the other shaft portion 3a, and the upper surface of the enlarged portion 3b is a joint surface with the ceramic substrate 2. It has become. The material of the shaft 3 may be the same as the material of the ceramic substrate 2, but may be formed of a material having a lower thermal conductivity than the material of the ceramic substrate 2 in order to improve heat insulation.

セラミックス基板2の下面2aとシャフト3の上端面とが、拡散接合又はセラミックス若しくはガラス等の接合材による固層接合によって接合されている。なお、セラミックス基板2とシャフト3とは、ねじ止めやろう付けなどによって接続されてもよい。   The lower surface 2a of the ceramic substrate 2 and the upper end surface of the shaft 3 are bonded by diffusion bonding or solid-layer bonding using a bonding material such as ceramics or glass. The ceramic substrate 2 and the shaft 3 may be connected by screwing or brazing.

セラミックス基板2とシャフト3の接合部の外端は、上面視で中心点Oを中心とした0.1R〜0.3Rの領域内に位置することが好ましい。   The outer end of the joint between the ceramic substrate 2 and the shaft 3 is preferably located in a region of 0.1R to 0.3R with the center point O as the center when viewed from above.

なお、図示しないが、シャフト3の下端部は、フランジなどを介して真空チャンバーに接続されており、シャフト3の中空部が真空チャンバーの内部と同じ雰囲気となるように構成されている。   Although not shown, the lower end portion of the shaft 3 is connected to the vacuum chamber via a flange or the like, and the hollow portion of the shaft 3 is configured to have the same atmosphere as the inside of the vacuum chamber.

以上のように、セラミックスヒータ1は、従来のように内側発熱抵抗体Q1と外側発熱抵抗体Q2とが隣接して配置されておらず、その間には、セラミックス基板2の上面(載置面)Sの外半径をRとしたとき、少なくも0.3Rの間隔が設けられている。   As described above, in the ceramic heater 1, the inner heating resistor Q1 and the outer heating resistor Q2 are not disposed adjacent to each other as in the prior art, and the upper surface (mounting surface) of the ceramic substrate 2 is interposed therebetween. When the outer radius of S is R, an interval of at least 0.3R is provided.

そのため、従来と比較して内側発熱抵抗体Q1が存在する領域が狭いので、同じ発熱量であれば、内側発熱抵抗体Q1が存在する領域の上方に位置する載置面Sの温度をより効果的に上昇させることができる。よって、シャフト3を介した放熱があっても、載置面Sの中心部付近の温度をその周辺の領域と同様に高くすることが可能となる。従って、中心部から外周部にかけて単調に温度低下するような温度分布を得ることが可能となる。   Therefore, since the region where the inner heating resistor Q1 exists is narrower than in the conventional case, the temperature of the mounting surface S positioned above the region where the inner heating resistor Q1 exists is more effective if the heat generation amount is the same. Can be raised. Therefore, even if heat is radiated through the shaft 3, the temperature in the vicinity of the center portion of the mounting surface S can be increased as in the surrounding area. Therefore, it is possible to obtain a temperature distribution in which the temperature decreases monotonously from the center to the outer periphery.

本発明は、載置面Sの中心部付近の温度分布が高くすることを目的としている。ただし、セラミックス基板2とシャフト3との間に熱抵抗構成を追加する、又は、シャフト3の熱伝導率を著しく小さくすることによっても、同様の効果が得られる可能性はある。   The object of the present invention is to increase the temperature distribution near the center of the mounting surface S. However, the same effect may be obtained by adding a thermal resistance configuration between the ceramic substrate 2 and the shaft 3 or by significantly reducing the thermal conductivity of the shaft 3.

しかし、本発明によれば、内側発熱抵抗体Q1の発熱量と外側発熱抵抗発体Q2の発熱量の比を外部の制御部によって容易に変更できることが可能であるので、載置面Sの中心部付近の温度分布を高くすることも低くすることも含めて、任意の単調温度分布を容易に実現することが可能となる。   However, according to the present invention, the ratio of the heat generation amount of the inner heating resistor Q1 and the heat generation amount of the outer heating resistor generator Q2 can be easily changed by an external control unit. It is possible to easily realize an arbitrary monotonic temperature distribution including increasing and decreasing the temperature distribution near the portion.

(実施例1,2、比較例)
セラミックスヒータ1について、発熱抵抗体Q1,Q2の合計発熱量を1300Wとし、各発熱抵抗体Q1,Q2の発熱量割合を変化させて、定常状態での載置面Sの径方向の各位置での温度をシミュレーションで求めた。
(Examples 1 and 2, comparative example)
For the ceramic heater 1, the total heating value of the heating resistors Q1 and Q2 is set to 1300 W, and the heating value ratio of each heating resistor Q1 and Q2 is changed to change the radial position of the mounting surface S in the steady state. The temperature of was determined by simulation.

実施例1,2及び比較例では、以下のように設定した。   In Examples 1 and 2 and the comparative example, settings were made as follows.

セラミックス基板2は、窒化アルミニウムからなり、半径R170mm、厚さ20mmの円板状であるとした。   The ceramic substrate 2 is made of aluminum nitride and has a disk shape with a radius of R170 mm and a thickness of 20 mm.

発熱抵抗体Q1,Q2はともにモリブデンからなる膜状であり、載置面Sから10mm下方に配置されているとした。   The heating resistors Q1 and Q2 are both film-like films made of molybdenum, and are arranged 10 mm below the mounting surface S.

シャフト3は、窒化アルミニウムからなり、軸部3aを外半径25mm(0.15R)
、厚さ4mm、長さ250mmの円板状、拡大部3bを外半径33.5mm(0.20R)、厚さ6mm、長さ15mmの円筒状であるとした。シャフト3は、セラミックス基板2と一体化されているとした。
The shaft 3 is made of aluminum nitride, and the shaft portion 3a has an outer radius of 25 mm (0.15R).
The disk 4 has a thickness of 4 mm and a length of 250 mm, and the enlarged portion 3 b has a cylindrical shape with an outer radius of 33.5 mm (0.20R), a thickness of 6 mm, and a length of 15 mm. The shaft 3 is assumed to be integrated with the ceramic substrate 2.

そして、実施例1では、内側発熱抵抗体Q1は、上面視で中心点Oを中心とした0〜80mm(0.47R)の円形状領域全面内に配置されているとした。外側発熱抵抗体Q2は、上面視で中心点Oを中心とした136mm(0.80R)〜165mm(0.97R)の円環状領域内全面に配置されているとした。   In the first embodiment, the inner heating resistor Q1 is arranged in the entire 0 to 80 mm (0.47R) circular region centered on the center point O when viewed from above. The outer heating resistor Q2 is arranged on the entire surface in an annular region of 136 mm (0.80R) to 165 mm (0.97R) with the center point O as the center when viewed from above.

実施例2では、内側発熱抵抗体Q1は、上面視で中心点Oを中心とした0〜60mm(0.35R)の円形状領域全面内に配置されているとした。外側発熱抵抗体Q2は、上面視で中心点Oを中心とした136mm(0.80R)〜165mm(0.97R)の円環状領域内全面に配置されているとした。   In the second embodiment, the inner heating resistor Q1 is arranged in the entire circular area of 0 to 60 mm (0.35R) with the center point O as the center when viewed from above. The outer heating resistor Q2 is arranged on the entire surface in an annular region of 136 mm (0.80R) to 165 mm (0.97R) with the center point O as the center when viewed from above.

比較例では、内側発熱抵抗体Q1は、上面視で中心点Oを中心とした0〜126mm(0.74R)の円形状領域全面内に配置されているとした。外側発熱抵抗体Q2は、上面視で中心点Oを中心とした136mm(0.80R)〜165mm(0.97R)の円環状領域内全面に配置されているとした。   In the comparative example, the inner heating resistor Q1 is disposed within the entire circular region of 0 to 126 mm (0.74R) centering on the center point O in top view. The outer heating resistor Q2 is arranged on the entire surface in an annular region of 136 mm (0.80R) to 165 mm (0.97R) with the center point O as the center when viewed from above.

実施例1,2におけるセラミックス基板2の載置面Sの径方向の温度分布態様のシミュレーション結果を図3に示す。図3では、実施例1で内側発熱抵抗体Q1の発熱量割合を90%、外側発熱抵抗体Q2の発熱量割合を10%とした場合が三角形で、実施例1で内側発熱抵抗体Q1の発熱量割合を10%、外側発熱抵抗体Q2の発熱量割合を90%とした場合がXで、実施例2で内側発熱抵抗体Q1の発熱量割合を90%、外側発熱抵抗体Q2の発熱量割合を10%とした場合が四角形で、それぞれプロットされている。   The simulation result of the temperature distribution aspect of the radial direction of the mounting surface S of the ceramic substrate 2 in Examples 1 and 2 is shown in FIG. In FIG. 3, the case where the heat generation rate of the inner heating resistor Q1 is 90% and the heat generation rate of the outer heating resistor Q2 is 10% in Example 1 is a triangle. The case where the heat generation rate is 10% and the heat generation rate of the outer heating resistor Q2 is 90% is X. In Example 2, the heat generation rate of the inner heating resistor Q1 is 90%, and the heat generation of the outer heating resistor Q2 The case where the amount ratio is 10% is a quadrangle and plotted.

比較例におけるセラミックス基板2の載置面Sの径方向の温度分布態様のシミュレーション結果を図4に示す。図4では、内側発熱抵抗体Q1の発熱量割合を90%、外側発熱抵抗体Q2の発熱量割合を10%とした場合がXで、内側発熱抵抗体Q1の発熱量割合を70%、外側発熱抵抗体Q2の発熱量割合を30%とした場合が三角形で、内側発熱抵抗体Q1の発熱量割合を60%、外側発熱抵抗体Q2の発熱量割合を40%とした場合が四角形で、内側発熱抵抗体Q1の発熱量割合を30%、外側発熱抵抗体Q2の発熱量割合を70%とした場合が菱形で、それぞれプロットされている。   The simulation result of the temperature distribution aspect of the radial direction of the mounting surface S of the ceramic substrate 2 in a comparative example is shown in FIG. In FIG. 4, the case where the heat generation rate ratio of the inner heating resistor Q1 is 90% and the heat generation rate ratio of the outer heating resistor Q2 is 10% is X, and the heat generation rate ratio of the inner heating resistor Q1 is 70%. The case where the heating value ratio of the heating resistor Q2 is 30% is triangular, the heating value ratio of the inner heating resistor Q1 is 60%, and the heating value ratio of the outer heating resistor Q2 is 40%, When the heat generation rate ratio of the inner heating resistor Q1 is 30% and the heat generation rate ratio of the outer heating resistor Q2 is 70%, rhombuses are plotted.

図3及び図4から、実施例1,2のセラミックスヒータは、比較例のセラミックスヒータと比較して、載置面Sの中心部付近に温度低下が生じておらず、中心部から外周部にかけて単調に温度低下する温度分布を得られることが分かった。   3 and 4, the ceramic heaters of Examples 1 and 2 have no temperature drop in the vicinity of the center portion of the mounting surface S as compared with the ceramic heaters of the comparative examples, and from the center portion to the outer peripheral portion. It was found that a temperature distribution that monotonously decreases in temperature can be obtained.

さらに、図3から、内側発熱抵抗体Q1の発熱量割合が90%、外側発熱抵抗体Q2の発熱量割合が10%である場合、実施例2のセラミックスヒータは、実施例1のセラミックスヒータと比較して、載置面Sの中心部付近の温度が高くなっていることが分かった。   Further, from FIG. 3, when the heat generation rate ratio of the inner heating resistor Q1 is 90% and the heat generation rate ratio of the outer heating resistor Q2 is 10%, the ceramic heater of Example 2 is the same as the ceramic heater of Example 1. In comparison, it was found that the temperature near the center of the mounting surface S was high.

(他の実施形態)
上述した実施形態に係るセラミックスヒータ1においては、発熱抵抗体Q1,Q2は同じ層内に形成されていた。しかし、内側発熱抵抗体Q1を外側発熱抵抗体Q2よりも上層に形成してもよい。この場合、内側発熱抵抗体Q1の発熱がより効率的に上方の載置面Sに伝達され、載置面Sの中心部付近をさらに高温にすることが可能となる。
(Other embodiments)
In the ceramic heater 1 according to the above-described embodiment, the heating resistors Q1 and Q2 are formed in the same layer. However, the inner heating resistor Q1 may be formed in an upper layer than the outer heating resistor Q2. In this case, the heat generated by the inner heating resistor Q1 is more efficiently transmitted to the upper mounting surface S, and the vicinity of the center portion of the mounting surface S can be further heated.

また、上述した実施形態に係るセラミックスヒータにおいては、発熱抵抗体Q1,Q2は単層で形成されていた。しかし、内側発熱抵抗体Q1を多層化してもよい。この場合、内側発熱抵抗体Q1の配置領域が小さくなり、載置面Sの中心部付近をさらに高温にすることが可能となる。中心部にはシャフト3が接合されており、且つ内側発熱抵抗体Q1を配置可能な領域が狭いので、内側発熱抵抗体Q1を多層化することは、内側発熱抵抗体Q1の発熱量を増加させる効果的な手段である。   Further, in the ceramic heater according to the above-described embodiment, the heating resistors Q1 and Q2 are formed of a single layer. However, the inner heating resistor Q1 may be multilayered. In this case, the arrangement | positioning area | region of the inner side heating resistor Q1 becomes small, and it becomes possible to make the vicinity of the center part of the mounting surface S still higher temperature. Since the shaft 3 is joined to the center and the region where the inner heating resistor Q1 can be disposed is narrow, the multilayering of the inner heating resistor Q1 increases the amount of heat generated by the inner heating resistor Q1. It is an effective means.

以上、本発明の実施形態及びその変形について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、セラミックス基板の形状は、円板状に限定されず、楕円形板状、多角形板状など任意の形状であってもよい。   As mentioned above, although embodiment of this invention and its modification were demonstrated, this invention is not limited to this. For example, the shape of the ceramic substrate is not limited to a disk shape, and may be an arbitrary shape such as an elliptical plate shape or a polygonal plate shape.

そして、セラミックス基板の上面の中心点から外端までの距離をRとしたとき、内側発熱抵抗体Q1は、上面視で中心点Oを中心とした0〜0.5Rの領域内に配置され、外側発熱抵抗体Q2は、上面視で中心点Oを中心とした0.8R〜Rの領域内に配置されればよい。従って、発熱抵抗体Q1,Q2は、上面視で中心点Oを中心として、セラミックス基板の上面の形状に相似した領域内に配置される。   And when the distance from the center point of the upper surface of the ceramic substrate to the outer end is R, the inner heating resistor Q1 is disposed in a region of 0 to 0.5R centered on the center point O in top view, The outer heating resistor Q2 may be disposed in a region of 0.8R to R centered on the center point O when viewed from above. Accordingly, the heating resistors Q1 and Q2 are arranged in a region similar to the shape of the upper surface of the ceramic substrate with the center point O as the center when viewed from above.

また、シャフトの形状も、円筒状に限定されず、楕円筒状、多角形筒状など任意の中空形状であってもよい。そして、セラミックス基板とシャフトとの中心軸とは必ずしも一致していなくともよい。   The shape of the shaft is not limited to a cylindrical shape, and may be an arbitrary hollow shape such as an elliptical cylindrical shape or a polygonal cylindrical shape. And the center axis | shaft of a ceramic substrate and a shaft does not necessarily need to correspond.

また、本発明は、セラミックス基板2に中空のシャフト3を接合したことによって、発熱抵抗体Q1,Q2から発生した熱流がシャフト3を介して放熱させるものに限定されない。   Further, the present invention is not limited to the structure in which the hollow shaft 3 is joined to the ceramic substrate 2 so that the heat flow generated from the heating resistors Q1 and Q2 is radiated through the shaft 3.

例えば、セラミックス基板2の外周部下面にリング状のフランジが接続され、このフランジを介してセラミックス基板2の外周部から熱流が散逸する場合にも、本発明を適用することができる。この場合には、セラミックス基板2の中心部の温度が低く外周部の温度が高くなるような単調な温度分布を実現することも可能となる。   For example, the present invention can also be applied to a case where a ring-shaped flange is connected to the lower surface of the outer peripheral portion of the ceramic substrate 2 and the heat flow is dissipated from the outer peripheral portion of the ceramic substrate 2 via this flange. In this case, it is possible to realize a monotonous temperature distribution in which the temperature at the center of the ceramic substrate 2 is low and the temperature at the outer periphery is high.

1…セラミックスヒータ、 2‥セラミックス基板、 3‥シャフト、 3a…軸部、3b…拡径部、 Q1‥内側発熱抵抗体、 Q2‥外側発熱抵抗体、 S…載置面(上面)、 W…被加熱物。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Ceramic heater, 2 ... Ceramic substrate, 3 ... Shaft, 3a ... Shaft part, 3b ... Diameter expansion part, Q1 ... Inside heating resistor, Q2 ... Outside heating resistor, S ... Mounting surface (upper surface), W ... Object to be heated.

Claims (4)

セラミックスからなり、上面に被加熱物が載置されるセラミックス基板と、
前記セラミックス基板に埋設された内側発熱抵抗体と、
前記内側発熱抵抗体の外側にて前記セラミックス基板に埋設された外側発熱抵抗体と、
前記内側発熱抵抗体と前記外側発熱抵抗体とに供給する電力を独立して制御可能な制御部とを備えたセラミックスヒータであって、
前記セラミックス基板の上面の中心点から外端までの距離をRとしたとき、前記内側発熱抵抗体は、上面視で前記中心点を中心とした0〜0.5Rの領域内に配置され、前記外側発熱抵抗体は、上面視で前記中心点を中心とした0.8R〜Rの領域内に配置されることを特徴とするセラミックスヒータ。
A ceramic substrate made of ceramic and on which an object to be heated is placed;
An inner heating resistor embedded in the ceramic substrate;
An outer heating resistor embedded in the ceramic substrate outside the inner heating resistor;
A ceramic heater comprising a control unit capable of independently controlling power supplied to the inner heating resistor and the outer heating resistor,
When the distance from the center point of the upper surface of the ceramic substrate to the outer end is R, the inner heating resistor is disposed in a region of 0 to 0.5R centered on the center point in the top view, The outer heating resistor is disposed in a region of 0.8R to R centering on the center point in a top view.
前記内側発熱抵抗体は、前記外側発熱抵抗体より上方に配置されることを特徴とする請求項1に記載のセラミックスヒータ。   The ceramic heater according to claim 1, wherein the inner heating resistor is disposed above the outer heating resistor. 前記内側発熱抵抗体は、上下に複数積層されて配置されることを特徴とする請求項1に記載のセラミックスヒータ。   The ceramic heater according to claim 1, wherein a plurality of the inner heating resistors are stacked one above the other. セラミックスからなり、前記セラミックス基板の下面の中心部に接続された中空のシャフトを備え、
前記セラミックス基板と前記シャフトの接合部の外端は、上面視で前記中心点を中心とした0.1R〜0.3Rの領域内に位置することを特徴とする請求項1から3の何れか1項に記載のセラミックスヒータ。
Made of ceramics, comprising a hollow shaft connected to the center of the lower surface of the ceramic substrate,
The outer end of the joint between the ceramic substrate and the shaft is located in a region of 0.1R to 0.3R centered on the center point in a top view. The ceramic heater according to item 1.
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