JP2016024860A - Heater unit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体ウェハを加熱するヒータユニットに関する。 The present invention relates to a heater unit for heating a semiconductor wafer.
従来、半導体ウェハを加熱するヒータユニットが提案されている。ヒータユニットは、平板形状を有するヒータと、ヒータに電力を供給するための1対の電極とを有する。ヒータは、半導体ウェハに対向するヒータ面と、ヒータ面の反対側に設けられる裏面とを有する。1対の電極は、ヒータの裏面側に設けられており、ヒータに接続されている(例えば、特許文献1−3)。 Conventionally, a heater unit for heating a semiconductor wafer has been proposed. The heater unit includes a heater having a flat plate shape and a pair of electrodes for supplying electric power to the heater. The heater has a heater surface facing the semiconductor wafer and a back surface provided on the opposite side of the heater surface. The pair of electrodes is provided on the back side of the heater and is connected to the heater (for example, Patent Documents 1-3).
上述したヒータユニットでは、高い均熱性が要求される。発明者等は、鋭意検討の結果、ヒータから1対の電極に対する熱逃げが生じることによって、ヒータ(ヒータ面)の均熱性が阻害されていることを見出した。 In the heater unit described above, high heat uniformity is required. As a result of intensive studies, the inventors have found that the thermal uniformity of the heater (heater surface) is hindered by heat escape from the heater to the pair of electrodes.
そこで、本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、ヒータ(ヒータ面)の均熱性を向上することを可能とするヒータユニットを提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been made to solve the above-described problem, and an object of the present invention is to provide a heater unit that can improve the heat uniformity of the heater (heater surface).
第1の特徴は、半導体ウェハを加熱するヒータユニットであって、前記半導体ウェハに対向するヒータ面及び前記ヒータ面の反対側に設けられる裏面を有するヒータと、前記ヒータの前記裏面側に配置されており、前記ヒータに接続される1対の電極とを備え、前記1対の電極のそれぞれは、前記ヒータの前記裏面に対する垂直方向と交差する方向に沿って延びる貫通孔が設けられた貫通孔部位を有し、前記貫通孔部位の下端は、前記垂直方向において前記ヒータの前記裏面から3mm以上30mm以下の範囲に設けられることを要旨とする。 A first feature is a heater unit for heating a semiconductor wafer, the heater unit having a heater surface facing the semiconductor wafer and a back surface provided on the opposite side of the heater surface, and disposed on the back surface side of the heater. A pair of electrodes connected to the heater, each of the pair of electrodes being provided with a through hole extending along a direction intersecting a direction perpendicular to the back surface of the heater The lower end of the through-hole portion is provided in a range of 3 mm or more and 30 mm or less from the back surface of the heater in the vertical direction.
第1の特徴において、前記貫通孔部位の中心線を通る断面において、前記貫通孔部位の総断面に対して前記貫通孔を除いた部位が占める割合は、50%以上80%以下であり、前記貫通孔部位の中心線は、前記ヒータの前記裏面に沿った断面において前記貫通孔部位の中心を通っており、かつ、前記ヒータの前記裏面に対する垂直方向に沿って延びる直線である。 1st characteristic WHEREIN: In the cross section which passes along the centerline of the said through-hole site | part, the ratio for which the site | part except the said through-hole occupied with respect to the total cross section of the said through-hole site | part is 50% or more and 80% or less, The center line of the through hole portion is a straight line that passes through the center of the through hole portion in a cross section along the back surface of the heater and extends in a direction perpendicular to the back surface of the heater.
第1の特徴において、前記1対の電極のそれぞれは、前記貫通孔部位よりも前記ヒータ側に設けられる括れ部位を有しており、前記括れ部位は、前記ヒータの前記裏面に当接しており、前記括れ部位は、前記ヒータの前記裏面に沿った断面において、前記貫通孔部位の断面積よりも小さい断面積を有する。 In the first feature, each of the pair of electrodes has a constricted portion provided on the heater side with respect to the through-hole portion, and the constricted portion is in contact with the back surface of the heater. The constricted part has a cross-sectional area smaller than the cross-sectional area of the through-hole part in the cross section along the back surface of the heater.
第1の特徴において、前記ヒータ及び前記1対の電極は、炭化ケイ素によって構成される。 In the first feature, the heater and the pair of electrodes are made of silicon carbide.
本発明によれば、ヒータ(ヒータ面)の均熱性を向上することを可能とするヒータユニットを提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the heater unit which makes it possible to improve the thermal uniformity of a heater (heater surface) can be provided.
以下において、本発明の実施形態に係るヒータユニットについて、図面を参照しながら説明する。なお、以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には、同一又は類似の符号を付している。 Hereinafter, a heater unit according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description of the drawings, the same or similar parts are denoted by the same or similar reference numerals.
ただし、図面は模式的なものであり、各寸法の比率などは現実のものとは異なることに留意すべきである。従って、具体的な寸法などは以下の説明を参酌して判断すべきである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。 However, it should be noted that the drawings are schematic and ratios of dimensions and the like are different from actual ones. Therefore, specific dimensions and the like should be determined in consideration of the following description. Moreover, it is a matter of course that portions having different dimensional relationships and ratios are included between the drawings.
[実施形態の概要]
実施形態に係るヒータユニットは、半導体ウェハを加熱する。ヒータユニットは、前記半導体ウェハに対向するヒータ面及び前記ヒータ面の反対側に設けられる裏面を有するヒータと、前記ヒータの前記裏面側に配置されており、前記ヒータに接続される1対の電極とを備える。前記1対の電極のそれぞれは、前記ヒータの前記裏面に対する垂直方向と交差する方向に沿って延びる貫通孔が設けられた部位(以下、貫通孔部位)を有する。前記貫通孔部位の下端は、前記垂直方向において前記ヒータの前記裏面から3mm以上30mm以下の範囲に設けられる。
[Outline of Embodiment]
The heater unit according to the embodiment heats the semiconductor wafer. The heater unit has a heater surface facing the semiconductor wafer and a back surface provided on the opposite side of the heater surface, and a pair of electrodes disposed on the back surface side of the heater and connected to the heater With. Each of the pair of electrodes has a portion (hereinafter referred to as a through-hole portion) provided with a through-hole extending along a direction intersecting a direction perpendicular to the back surface of the heater. A lower end of the through hole portion is provided in a range of 3 mm to 30 mm from the back surface of the heater in the vertical direction.
実施形態では、1対の電極のそれぞれは、ヒータの裏面に対する垂直方向と交差する方向に沿って延びる貫通孔を有する。従って、電極のうち、貫通孔が設けられた貫通孔部位において通電体積が減少するため、貫通孔部位の発熱量が増加し、ヒータから貫通孔部位に対する熱逃げが抑制される。貫通孔部位の発熱量の増加及び熱逃げの抑制によって、ヒータ(ヒータ面)の均熱性を向上する。 In the embodiment, each of the pair of electrodes has a through hole extending along a direction intersecting with a direction perpendicular to the back surface of the heater. Accordingly, since the energization volume decreases in the through-hole portion where the through-hole is provided in the electrode, the amount of heat generated in the through-hole portion increases, and the heat escape from the heater to the through-hole portion is suppressed. The heat uniformity of the heater (heater surface) is improved by increasing the amount of heat generated in the through-hole region and suppressing heat escape.
なお、貫通孔は、ヒータの裏面に対する垂直方向と交差する方向に沿って延びるため、ヒータの裏面に対する垂直方向に沿って貫通孔を形成するケースと比べて、貫通孔の長さが短く、貫通孔の加工が容易である。また、ヒータの裏面に沿った断面において電極の断面積を小さくするケースと比べて、電極の強度が十分に保たれる。 In addition, since the through hole extends along a direction intersecting the direction perpendicular to the back surface of the heater, the length of the through hole is shorter than the case where the through hole is formed along the direction perpendicular to the back surface of the heater. Hole processing is easy. In addition, the strength of the electrode is sufficiently maintained as compared with the case where the cross-sectional area of the electrode is reduced in the cross section along the back surface of the heater.
また、貫通孔部位の下端は、垂直方向においてヒータの裏面から3mm以上30mm以下の範囲に設けられる。これによって、電極の強度を確保しながらもヒータから電極に対する熱逃げを抑制することができる。 Further, the lower end of the through-hole portion is provided in a range of 3 mm or more and 30 mm or less from the back surface of the heater in the vertical direction. Thus, heat escape from the heater to the electrode can be suppressed while ensuring the strength of the electrode.
[第1実施形態]
(ヒータユニット)
以下において、第1実施形態に係るヒータユニットについて説明する。図1及び図2は、第1実施形態に係るヒータユニット100を示す図である。図3及び図4は、第1実施形態に係る電極120を示す図である。なお、図4は、図1に示す電極120のP断面を示す図である。
[First Embodiment]
(Heater unit)
The heater unit according to the first embodiment will be described below. FIG.1 and FIG.2 is a figure which shows the
図1−図4において、X方向は、棒状のヒータ110が延びる方向であり、Z方向は、棒状の電極120が延びる方向である。なお、Z方向は、図面の上側を上方向とし、図面の下側を下方向とした上下方向と言い換えることもできる。Y方向は、X方向及びZ方向と直交する方向であり、後述する貫通孔123が延びる方向である。
1 to 4, the X direction is a direction in which the rod-
図1及び図2に示すように、ヒータユニット100は、ヒータ110と、1対の電極120(電極120A及び電極120B)を有する。また、図2に示すように、ヒータユニット100は、支持部材20上に載置される半導体ウェハ10を加熱する。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
ヒータ110は、半導体ウェハ10(支持部材20)に対向するヒータ面111及びヒータ面111の反対側に設けられる裏面112を有する。第1実施形態では、ヒータ110は、X方向に沿って延びる棒状の平板形状を有する。ヒータ110は、炭化ケイ素によって構成されることが好ましい。
The
1対の電極120のそれぞれは、ヒータ110の裏面112側に配置されており、ヒータ110に接続される。第1実施形態では、1対の電極120のそれぞれは、ヒータ110の裏面112に対する垂直方向(Z方向)に沿って延びる棒状の円柱形状を有する。1対の電極120は、炭化ケイ素によって構成されることが好ましい。
Each of the pair of
詳細には、電極120は、図3及び図4に示すように、括れ部位121及び本体部位122を有する。また、電極120は、図4に示すように、ヒータ110の裏面112に対する垂直方向(Z方向)と交差する方向(例えば、Y方向)に沿って延びる貫通孔123を有する。なお、本体部位122は、図4に示すように、貫通孔部位122−1及び非貫通孔部位122−2を有する。
Specifically, the
括れ部位121は、本体部位122(貫通孔部位122−1)よりもヒータ110側に設けられる部位である。括れ部位121は、ヒータ110の裏面112に当接する。括れ部位121は、ヒータ110の裏面112に沿った断面(すなわち、XY断面)において、本体部位122(貫通孔部位122−1)の断面積よりも小さい断面積を有する。
The
本体部位122は、括れ部位121に連続する部位であり、上述したように、貫通孔部位122−1及び非貫通孔部位122−2を有する。貫通孔部位122−1は、貫通孔123が設けられた部位であり、非貫通孔部位122−2は、貫通孔123が設けられていない部位である。
The
第1実施形態において、貫通孔部位122−1の中心線(図1に示すL)を通る断面(図1に示すP断面)において、貫通孔部位122−1の総断面に対して貫通孔123を除いた部位(図4に示す斜線部分)が占める割合は、50%以上80%以下である。なお、貫通孔部位122−1の中心線(図1に示すL)とは、ヒータ110の裏面112に沿った断面において貫通孔部位122−1の中心を通っており、かつ、ヒータ110の裏面112に対する垂直方向(Z方向)に沿って延びる直線である。また、貫通孔部位122−1の中心線を通る断面(図1に示すP断面)とは、貫通孔123と直交する断面であることが好ましい。
In 1st Embodiment, in the cross section (P cross section shown in FIG. 1) which passes along the centerline (L shown in FIG. 1) of the through-hole site | part 122-1, the through-
上述した断面において、貫通孔部位122−1の総断面に対して貫通孔123を除いた部位が占める割合が50%以上であることによって、電極120の強度が十分に保たれる。一方で、上述した断面において、貫通孔部位122−1の総断面に対して貫通孔123を除いた部位が占める割合が80%以下であることによって、貫通孔部位122−1の発熱量が増加し、ヒータ110から電極120に対する熱逃げが抑制される。
In the cross section described above, the ratio of the portion excluding the through
第1実施形態において、貫通孔部位122−1の下端BEは、ヒータ110の裏面112から3mm以上30mm以下の範囲に設けられる。これによって、電極120の強度を確保しながらもヒータ110から電極120に対する熱逃げを抑制することができる。
In the first embodiment, the lower end BE of the through-hole part 122-1 is provided in the range of 3 mm to 30 mm from the
例えば、本体部位122がφ10mmの円柱形状を有する場合において、括れ部位121は、φ6mmの円柱形状を有する。ヒータ110の裏面112に対する垂直方向(図1及び図2に示すZ方向)において、括れ部位121の長さは、10mmである。このようなケースにおいて、貫通孔123は、図1に示すP断面において、φ2mmの円形形状を有する。このようなケースにおいて、互いに隣接する貫通孔123の中心は、3mm離れていることが好ましい。
For example, when the
(作用及び効果)
第1実施形態では、1対の電極120のそれぞれは、ヒータ110の裏面112に対する垂直方向と交差する方向に沿って延びる貫通孔123を有する。従って、貫通孔部位122−1において通電体積が減少するため、貫通孔部位122−1の発熱量が増加し、ヒータ110から貫通孔部位122−1に対する熱逃げが抑制される。貫通孔部位122−1の発熱量の増加及び熱逃げの抑制によって、ヒータ110(ヒータ面111)の均熱性を向上する。
(Function and effect)
In the first embodiment, each of the pair of
なお、貫通孔123は、ヒータ110の裏面112に対する垂直方向と交差する方向に沿って延びるため、ヒータの裏面に対する垂直方向に沿って貫通孔を形成するケースと比べて、貫通孔123の長さが短く、貫通孔123の加工が容易である。また、ヒータの裏面に沿った断面において電極の断面積を小さくするケースと比べて、電極120の強度が十分に保たれる。
Since the through-
また、貫通孔部位122−1の下端BEは、垂直方向においてヒータ110の裏面112から3mm以上30mm以下の範囲に設けられる。これによって、電極120の強度を確保しながらもヒータ110から電極120に対する熱逃げを抑制することができる。
Moreover, the lower end BE of the through-hole part 122-1 is provided in the range of 3 mm or more and 30 mm or less from the
[評価結果]
以下において、評価結果について説明する。具体的には、ヒータ110の裏面112に対する垂直方向において、ヒータ110の裏面112からの貫通孔部位122−1の下端BEの位置が異なるサンプル1〜5を準備して、ヒータ110(ヒータ面111)の温度を測定し、最高温度と最低温度との差異を測定した。さらに電極120に0.2mmの変位を与えた際に電極120に発生する応力を測定した。
[Evaluation results]
Hereinafter, the evaluation results will be described. Specifically, samples 1 to 5 having different positions of the lower end BE of the through-hole portion 122-1 from the
その結果を下記表1に示す。なお、表1では、電極120に発生する応力の値が小さいほど、強度が確保され、壊れにくいことを表す。
The results are shown in Table 1 below. In Table 1, the smaller the value of the stress generated in the
表1に示すように、本発明に係るサンプル2〜4は、熱逃げを抑制できることが確認された。具体的に、本発明に係るサンプル2〜4は、電極120の強度を確保しながらも、熱逃げを抑制できることが確認された。
As shown in Table 1, it was confirmed that Samples 2 to 4 according to the present invention can suppress thermal escape. Specifically, it was confirmed that Samples 2 to 4 according to the present invention can suppress heat escape while securing the strength of the
[その他の実施形態]
本発明は上述した実施形態によって説明したが、この開示の一部をなす論述及び図面は、この発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
[Other Embodiments]
Although the present invention has been described with reference to the above-described embodiments, it should not be understood that the descriptions and drawings constituting a part of this disclosure limit the present invention. From this disclosure, various alternative embodiments, examples and operational techniques will be apparent to those skilled in the art.
実施形態では、ヒータ110は、X方向に沿って延びる棒状の平板形状を有する。しかしながら、実施形態は、これに限定されるものではない。ヒータ110は、XY平面に拡がる円板形状を有していてもよい。
In the embodiment, the
実施形態では、電極120は、ヒータ110の裏面112に対する垂直方向(Z方向)に沿って延びる棒状の円柱形状を有する。しかしながら、実施形態は、これに限定されるものではない。電極120は、Z方向に沿って延びる平板形状であってもよく、Z方向に沿って延びる多角柱形状であってもよい。
In the embodiment, the
10…半導体ウェハ、20…支持部材、100…ヒータユニット、110…ヒータ、120…電極、121…括れ部位、122…本体部位、123…貫通孔
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記半導体ウェハに対向するヒータ面及び前記ヒータ面の反対側に設けられる裏面を有するヒータと、
前記ヒータの前記裏面側に配置されており、前記ヒータに接続される1対の電極とを備え、
前記1対の電極のそれぞれは、前記ヒータの前記裏面に対する垂直方向と交差する方向に沿って延びる貫通孔が設けられた貫通孔部位を有し、
前記貫通孔部位の下端は、前記垂直方向において前記ヒータの前記裏面から3mm以上30mm以下の範囲に設けられることを特徴とするヒータユニット。 A heater unit for heating a semiconductor wafer,
A heater having a heater surface facing the semiconductor wafer and a back surface provided on the opposite side of the heater surface;
Arranged on the back side of the heater, and a pair of electrodes connected to the heater,
Each of the pair of electrodes has a through-hole portion provided with a through-hole extending along a direction intersecting a direction perpendicular to the back surface of the heater,
The lower end of the through-hole part is provided in the range of 3 mm or more and 30 mm or less from the back surface of the heater in the vertical direction.
前記貫通孔部位の中心線は、前記ヒータの前記裏面に沿った断面において前記貫通孔部位の中心を通っており、かつ、前記ヒータの前記裏面に対する垂直方向に沿って延びる直線であることを特徴とする請求項1に記載のヒータユニット。 In the cross section passing through the center line of the through hole portion, the ratio of the portion excluding the through hole to the total cross section of the through hole portion is 50% or more and 80% or less,
The center line of the through-hole part is a straight line that passes through the center of the through-hole part in a cross section along the back surface of the heater and extends in a direction perpendicular to the back surface of the heater. The heater unit according to claim 1.
前記括れ部位は、前記ヒータの前記裏面に当接しており、
前記括れ部位は、前記ヒータの前記裏面に沿った断面において、前記貫通孔部位の断面積よりも小さい断面積を有することを特徴とする請求項1に記載のヒータユニット。 Each of the pair of electrodes has a constricted part provided on the heater side with respect to the through-hole part,
The constricted part is in contact with the back surface of the heater,
2. The heater unit according to claim 1, wherein the constricted portion has a cross-sectional area smaller than a cross-sectional area of the through-hole portion in a cross section along the back surface of the heater.
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