JP2018181697A - Heating apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本明細書に開示される技術は、加熱装置に関する。 The technology disclosed herein relates to a heating device.
対象物(例えば、半導体ウェハ)を保持しつつ所定の処理温度(例えば、400〜650℃程度)に加熱する加熱装置(「サセプタ」とも呼ばれる)が知られている。加熱装置は、例えば、成膜装置(CVD成膜装置やスパッタリング成膜装置等)やエッチング装置(プラズマエッチング装置等)といった半導体製造装置の一部として使用される。 There is known a heating apparatus (also referred to as a "susceptor") that heats to a predetermined processing temperature (e.g., about 400 to 650C) while holding an object (e.g., a semiconductor wafer). The heating apparatus is used, for example, as a part of a semiconductor manufacturing apparatus such as a film forming apparatus (a CVD film forming apparatus or a sputtering film forming apparatus) or an etching apparatus (a plasma etching apparatus or the like).
一般に、加熱装置は、所定の方向(以下、「第1の方向」という)に略直交する保持面および裏面を有する板状の保持体と、柱状支持体とを備える。柱状支持体は、第1の方向に延びる柱状であり、保持体の裏面に接合され、かつ、第1の方向視で外縁が全周にわたって保持体の外縁の内側に位置する(例えば、特許文献1参照)。保持体の内部には、抵抗発熱体が配置されている。図示しない電極端子および受電電極を介して抵抗発熱体に電圧が印加されると、抵抗発熱体が発熱し、保持体の保持面上に保持された対象物が加熱される。 In general, the heating apparatus includes a plate-like holding body having a holding surface and a back surface substantially orthogonal to a predetermined direction (hereinafter, referred to as “first direction”), and a columnar support. The columnar support is a column extending in the first direction, is joined to the back surface of the holder, and the outer edge is located inside the outer edge of the holder over the entire circumference when viewed in the first direction (e.g. 1). A resistive heating element is disposed inside the holder. When a voltage is applied to the resistance heating element through an electrode terminal and a power receiving electrode (not shown), the resistance heating element generates heat, and the object held on the holding surface of the holding body is heated.
上述した従来の加熱装置では、保持体の内部の抵抗発熱体で発生した熱が、保持体における抵抗発熱体と裏面との間の部分を介して、柱状支持体側に逃げやすいため、保持面における温度分布のバラツキが生じ、保持面内の温度の均一性(面内均熱性)が低くなるおそれがある。 In the conventional heating apparatus described above, the heat generated in the resistance heating element inside the holding body is easily dissipated to the side of the columnar support via the portion between the resistance heating element and the back surface in the holding body, Variations in temperature distribution may occur, which may result in low temperature uniformity (in-plane uniformity) in the holding surface.
本明細書では、上述した課題を解決することが可能な技術を開示する。 The present specification discloses a technology that can solve the above-described problems.
本明細書に開示される技術は、例えば、以下の形態として実現することが可能である。 The technology disclosed in the present specification can be realized, for example, as the following form.
(1)本明細書に開示される加熱装置は、第1の方向に略直交する第1の表面および第2の表面を有する板状であり、内部に抵抗発熱体を有する保持体と、前記第1の方向に延びる柱状であり、前記保持体の前記第2の表面に接合され、かつ、前記第1の方向視で外縁が全周にわたって前記保持体の外縁の内側に位置する柱状支持体と、を備え、前記保持体の前記第1の表面上に保持された対象物を加熱する加熱装置において、前記保持体の内部において前記抵抗発熱体に対して前記柱状支持体側には、空洞が形成されており、前記空洞は、前記保持体のうち、前記抵抗発熱体から前記第2の表面までの内側部分であって、前記第1の方向視で前記柱状支持体の前記外縁に囲まれる内側部分に存在し、前記内側部分に対する体積率が50%より大きい内側空洞部分を含む。本加熱装置によれば、保持体の内部において抵抗発熱体に対して柱状支持体側には、空洞が形成されている。この空洞は、内側空洞部分を含む。内側空洞部分は、保持体のうち、抵抗発熱体から第2の表面までの内側部分であって、第1の方向視で柱状支持体と重複する内側部分に存在し、内側部分に対する体積率が50%より大きい空洞部分である。これにより、保持体の内部において、抵抗発熱体と柱状支持体との間における断熱効果が向上するため、保持体から柱状支持体に熱が逃げること(以下、「熱引き」という)を抑制することができる。 (1) A heating device disclosed in the present specification is a plate having a first surface and a second surface substantially orthogonal to a first direction, and a holder having a resistance heating element inside; A columnar support which is a pillar extending in a first direction, is joined to the second surface of the holder, and whose outer edge is located inside the outer edge of the holder over the entire circumference in the first direction And a heating device for heating an object held on the first surface of the holding body, wherein a cavity is provided on the side of the columnar support with respect to the resistance heating element inside the holding body. The cavity is an inner portion of the holding body from the resistance heating element to the second surface and is surrounded by the outer edge of the columnar support in the first direction. In the inner part, with a volume fraction of about 50% with respect to the inner part Including a large inner cavity portion. According to this heating apparatus, a cavity is formed on the side of the columnar support relative to the resistance heating element inside the holding body. The cavity comprises an inner cavity portion. The inner cavity portion is an inner portion of the holding body from the resistance heating element to the second surface, and is present in the inner portion overlapping the columnar support in the first direction view, and the volume ratio to the inner portion is It is a hollow portion larger than 50%. As a result, the heat insulating effect between the resistance heating element and the columnar support is improved inside the holding body, so that the heat is prevented from escaping from the holding body to the columnar support (hereinafter referred to as "heating"). be able to.
(2)上記加熱装置において、前記柱状支持体における前記保持体側の端部の形状は、環状であり、前記空洞は、前記第1の方向視で前記柱状支持体における前記環状の前記端部の内周側に位置する内周側空洞部分を含む構成としてもよい。本加熱装置によれば、空洞は、第1の方向視で柱状支持体における環状の端部の内周側に位置する内周側空洞部分を含む。これにより、空洞が内周側空洞部分を含まない構成に比べて、柱状支持体における環状の端部の内周側における断熱効果を高めることができるため、保持体から柱状支持体への熱引きを効果的に抑制することができる。 (2) In the heating device, the shape of the end on the support side in the columnar support is annular, and the cavity is the annular end of the annular support in the columnar support in the first direction. It may be configured to include an inner peripheral cavity portion located on the inner peripheral side. According to the heating device, the cavity includes the inner peripheral cavity portion located on the inner peripheral side of the annular end of the columnar support in the first direction. As a result, the heat insulating effect on the inner peripheral side of the annular end of the columnar support can be enhanced as compared with the configuration in which the cavity does not include the inner peripheral cavity portion, so heat transfer from the support to the columnar support can be achieved. Can be effectively suppressed.
(3)上記加熱装置において、前記柱状支持体における前記保持体側の端部の形状は、環状であり、前記空洞は、前記第1の方向視で前記柱状支持体の前記環状の前記端部と重なる部分の全周にわたって連続する第1の連続空洞部分を含む構成としてもよい。本加熱装置によれば、空洞は、第1の方向視で柱状支持体における環状の端部と重なる部分の全周にわたって連続する第1の連続空洞部分を含む。これにより、空洞が第1の連続空洞部分を含まない構成に比べて、特に熱引きが生じ易い部分における断熱効果を高めることができるため、保持体から柱状支持体への熱引きを効果的に抑制することができる。 (3) In the heating device, the shape of the end on the support side in the columnar support is annular, and the cavity is the annular end of the columnar support in the first direction. It may be configured to include a first continuous cavity portion which is continuous over the entire circumference of the overlapping portion. According to the heating device, the cavity includes the first continuous cavity portion which is continuous over the entire circumference of the portion overlapping the end of the annular support in the columnar support in the first direction. As a result, since the heat insulation effect can be enhanced particularly in a portion where heat generation easily occurs compared to the configuration in which the cavity does not include the first continuous cavity portion, heat generation from the holding body to the columnar support is effectively performed. It can be suppressed.
(4)上記加熱装置において、前記空洞は、前記第1の方向視で柱状支持体の外縁の外側に位置し、前記柱状支持体の全周にわたって連続する第2の連続空洞部分を含む構成としてもよい。本加熱装置によれば、空洞は、第1の方向視で柱状支持体の外縁の外側に位置し、柱状支持体の全周にわたって連続する第2の連続空洞部分を含む。これにより、空洞が第2の連続空洞部分を含まない構成に比べて、柱状支持体の周囲における断熱効果を高めることができるため、保持体から柱状支持体への熱引きを効果的に抑制することができる。 (4) In the heating device, the cavity is located outside the outer edge of the columnar support in the first direction view, and includes a second continuous cavity portion continuous over the entire circumference of the columnar support. It is also good. According to the heating device, the cavity includes the second continuous cavity portion located outside the outer edge of the pillared support in the first direction view and continuous over the entire circumference of the pillared support. As a result, the heat insulating effect around the columnar support can be enhanced compared to the configuration in which the cavity does not include the second continuous cavity portion, so that the heat transfer from the holding body to the columnar support is effectively suppressed. be able to.
(5)上記加熱装置において、前記空洞は、前記第1の方向視で前記柱状支持体の軸を略中心とし、前記軸からの距離が互いに異なる複数の環状部分を含み、前記第1の方向に直交し、かつ、前記軸を通る仮想直線に沿った任意の方向において、各前記環状部分の幅は、前記環状部分同士の間隔より広い構成としてもよい。本加熱装置によれば、各環状部分の幅が、環状部分同士の間隔より狭い構成に比べて、保持体から柱状支持体への熱引きを効果的に抑制することができる。 (5) In the heating device, the cavity includes a plurality of annular portions substantially centered on the axis of the columnar support in the first direction view and different in distance from the axis, and the first direction The width of each of the annular portions may be wider than the distance between the annular portions in any direction along a virtual straight line perpendicular to the axis and passing through the axis. According to the heating device, the heat transfer from the holding body to the columnar support can be effectively suppressed as compared with a configuration in which the width of each annular portion is narrower than the distance between the annular portions.
(6)上記加熱装置において、前記空洞は、真空吸引装置に接続される真空用空洞であり、前記保持体の内部において前記抵抗発熱体に対して前記第1の表面側には、前記第1の方向に略直交する方向に延びるガス経路が形成されていることを特徴とする構成としてもよい。本加熱装置によれば、ガス経路と真空用空洞とが抵抗発熱体を介して互いに反対側に配置されているため、ガス経路の配置の自由度を確保しつつ、保持体から柱状支持体への熱引きを効果的に抑制することができる。 (6) In the heating device, the cavity is a vacuum cavity connected to a vacuum suction device, and the first surface side relative to the resistance heating element in the holding body is the first surface. The structure may be characterized in that a gas path extending in a direction substantially orthogonal to the direction of is formed. According to the heating device, since the gas path and the vacuum cavity are disposed on the opposite sides of each other via the resistance heating element, it is possible to secure the degree of freedom of the gas path arrangement from the support to the columnar support Can be effectively suppressed.
なお、本明細書に開示される技術は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、加熱装置、半導体製造装置用部品、それらの製造方法等の形態で実現することが可能である。 Note that the technology disclosed in the present specification can be realized in various forms, and can be realized, for example, in the form of a heating device, a component for a semiconductor manufacturing apparatus, a manufacturing method thereof, and the like. .
A.本実施形態:
A−1.加熱装置100の構成:
図1は、本実施形態における加熱装置100の外観構成を概略的に示す斜視図であり、図2および図3は、本実施形態における加熱装置100の断面構成を概略的に示す説明図である。図2には、図3のII−IIの位置における加熱装置100のXZ断面構成が示されており、図3には、図2のIII−IIIの位置における加熱装置100のXY断面構成が示されている。また、図3では柱状支持体20が点線で示されている。各図には、方向を特定するための互いに直交するXYZ軸が示されている。本明細書では、便宜的に、Z軸正方向を上方向といい、Z軸負方向を下方向というものとするが、加熱装置100は実際にはそのような向きとは異なる向きで設置されてもよい。
A. This embodiment:
A-1. Configuration of heating device 100:
FIG. 1 is a perspective view schematically showing an appearance configuration of a
加熱装置100は、対象物(例えば、半導体ウェハW)を保持しつつ所定の処理温度(例えば、400〜650℃程度)に加熱する装置であり、サセプタとも呼ばれる。加熱装置100は、例えば、成膜装置(CVD成膜装置やスパッタリング成膜装置等)やエッチング装置(プラズマエッチング装置等)といった半導体製造装置の一部として使用される。
The
図1および図2に示すように、加熱装置100は、保持体10と柱状支持体20とを備える。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
(保持体10)
保持体10は、所定の方向(本実施形態では上下方向)に略直交する保持面S1および裏面S2を有する略円板状の部材である。保持体10は、例えば、AlN(窒化アルミニウム)やAl2O3(アルミナ)を主成分とするセラミックスにより形成されている。なお、ここでいう主成分とは、含有割合(重量割合)の最も多い成分を意味する。保持体10の直径は、例えば100mm以上、500mm以下程度であり、保持体10の厚さ(上下方向における長さ)は、例えば3mm以上、10mm以下程度である。上記所定の方向(上下方向)は、特許請求の範囲における第1の方向に相当し、保持体10の保持面S1は、特許請求の範囲における第1の表面に相当し、保持体10の裏面S2は、特許請求の範囲における第2の表面に相当する。
(Support 10)
The holding
図2に示すように、保持体10の内部には、保持体10を加熱するヒータとしての抵抗発熱体50が配置されている。抵抗発熱体50は、例えば、タングステンやモリブデン等の導電性材料により形成されている。抵抗発熱体50の一対の端部は、保持体10の周縁側に配置されている。また、保持体10の内部には、一対のビア導体52が設けられている。各ビア導体52は、上下方向に延びる線状の導電体であり、各ビア導体52の上端は、抵抗発熱体50の各端部に接続されている。また、保持体10の裏面S2の中央部付近には、一対の受電電極54が配置されている。各ビア導体52の下端は、保持体10の径方向に延びる導電路53を介して、各受電電極54に接続されている。これにより、抵抗発熱体50と各受電電極54とが電気的に接続されている。なお、保持体10における他の構成(ガス経路14および真空用空洞18等)については後述する。
As shown in FIG. 2, a
(柱状支持体20)
柱状支持体20は、上記所定の方向(上下方向)に延びる略円柱状部材であり、柱状支持体20の上面S3から下面S4まで上下方向に貫通する電極用貫通孔22が形成されている。柱状支持体20は、保持体10と同様に、例えばAlNやAl2O3を主成分とするセラミックスにより形成されている。柱状支持体20の外径は、保持体10の外径より小さく、具体的には、例えば30mm以上、90mm以下程度であり、柱状支持体20の高さ(上下方向における長さ)は、例えば100mm以上、300mm以下程度である。
(Columnar support 20)
The
保持体10と柱状支持体20とは、保持体10の裏面S2と柱状支持体20の上面S3とが上下方向に対向するように配置されている。柱状支持体20は、保持体10の裏面S2の中心部付近に、公知の接合材料により形成された接合層30を介して接合されている。図3に示すように、本実施形態では、上下方向(Z軸方向)視で、柱状支持体20の外縁20Eは全周にわたって保持体10の外縁10Eの内側に位置している。
The holding
図2に示すように、柱状支持体20の電極用貫通孔22内には、複数本(本実施形態では2本)の電極端子70が収容されている。各電極端子70は、略円柱状の導電性部材であり、例えばニッケルにより形成されている。電極端子70の保持体10側の上端部は、金属ろう材56(例えば金ろう材)を介して受電電極54に接合されている。なお、電極端子70の径は、上下方向の全長にわたって略同一(例えば3mm以上、6mm以下)である。電源(図示せず)から各電極端子70、各受電電極54、各ビア導体52等を介して抵抗発熱体50に電圧が印加されると、抵抗発熱体50が発熱し、保持体10の保持面S1上に保持された半導体ウェハWが上記所定の処理温度に加熱される。
As shown in FIG. 2, a plurality (two in the present embodiment) of
柱状支持体20には、さらに、ガス用貫通孔24と真空用貫通孔26とが形成されている。ガス用貫通孔24と真空用貫通孔26とは、いずれも、上下方向と略同一方向に延びており、該上下方向の全長にわたって略同一の内径を有する断面略円形の孔である。ガス用貫通孔24の下端は、連結管(図示せず)を介してガス供給源(図示せず)に連結されており、ガス用貫通孔24の上端は、保持体10の内部に形成された後述するガス経路14等に連通している。ガス供給源からガス用連結孔82に導入されたパージガス(例えば窒素、アルゴン)は、ガス用貫通孔24および保持体10のガス経路14に供給され、柱状支持体20の外部に排出される。これにより、保持体10の温度分布を制御することができる。真空用貫通孔26の下端部は、連結管(図示せず)を介して真空吸引装置(例えば真空ポンプ 図示せず)に連結されており、真空用貫通孔26の上端は、保持体10の内部に形成された、次述する真空用空洞18に連通している。真空吸引装置が稼動すると、真空用貫通孔26および真空用空洞18等が真空状態になることによって、半導体ウェハWが保持体10の保持面S1に真空吸着される。
In the
(保持体10のガス経路14および真空用空洞18)
図2に示すように、保持体10の内部には、ガス経路14と真空用空洞18とが形成されている。これらは、保持体10の内部において閉塞された閉空間ではなく、保持体10の外部に連通する開空間である。ガス経路14は、抵抗発熱体50に対して保持面S1側に形成されている。ガス経路14は、保持体10の保持面S1と抵抗発熱体50との間において、上下方向(Z軸方向)に直交する面方向に延びる経路(空間)であり、例えば、上下方向視で略同心円状に延びている。ガス経路14は、ガス連通孔(図示せず)を介して、上述の柱状支持体20に形成されたガス用貫通孔24に連通するとともに、保持面S1に開口した複数のガス排出孔(図示せず)に連通している。なお、本実施形態では、ガス経路14の内側に、真空用経路16が形成されている。
(
As shown in FIG. 2, a
図2に示すように、真空用空洞18は、抵抗発熱体50に対して柱状支持体20(裏面S2)側に形成されている。また、図3に示すように、真空用空洞18は、上下方向に直交する方向に沿った空間であり、上下方向視で、保持体10の中心軸Oを中心とする略円形状である。真空用空洞18は、保持体10のうち、少なくとも内側部分H1内に存在する。保持体10の内側部分H1は、保持体10のうち、上下方向(Z軸方向)視で柱状支持体20の外縁20Eに囲まれ、かつ、上下方向に直交する方向視で抵抗発熱体50から裏面S2までの部分である。すなわち、内側部分H1は、上下方向視で、柱状支持体20の肉厚部分および電極用貫通孔22に重なる部分である。以下、真空用空洞18のうち、内側部分H1内に存在する部分を「内側空洞部分H2」という。内側部分H1に対する内側空洞部分H2の体積率(=(内側空洞部分H2の体積/内側部分H1の体積)×100)は50%より大きい。なお、真空用空洞18は、特許請求の範囲における空洞に相当する。真空用空洞18は、真空用経路16を介して、保持面S1に開口した複数の吸引孔(図示せず)に連通している。真空用空洞18において、上下方向視で柱状支持体20の外縁20Eより外周側の空洞部分(以下、「外周側空洞部分」という)の体積は、内側空洞部分H2の体積より小さい。内側空洞部分H2の体積>外周側空洞部分の体積であることにより、保持体10の強度を維持しつつ、断熱効果を得ることができる。
As shown in FIG. 2, the
A−2.加熱装置100の製造方法:
次に、本実施形態における加熱装置100の製造方法を説明する。図4は、加熱装置100の製造方法を示すフローチャートであり、図5は、保持体10を構成する3つのグリーンシート積層体10A〜10Cを模式的に示す説明図である。保持体10の作製方法は、例えば以下の通りである。始めに、図5に示すように、3つのグリーンシート積層体10A〜10Cを準備する(S110)。まず、窒化アルミニウム粉末に、酸化イットリウム(Y2O3)粉末と、アクリル系バインダと、適量の分散剤および可塑剤とを加えた混合物に、有機溶剤を加え、ボールミルにて混合し、グリーンシート用スラリーを作製する。このグリーンシート用スラリーをキャスティング装置でシート状に成形した後に乾燥させ、グリーンシートを複数枚作製する。また、窒化アルミニウム粉末、アクリル系バインダ、有機溶剤の混合物に、タングステンやモリブデン等の導電性粉末を添加して混練することにより、メタライズペーストを作製する。このメタライズペーストを例えばスクリーン印刷装置を用いて印刷することにより、特定のグリーンシートに、後に抵抗発熱体50や受電電極54等となる未焼結導体層を形成する。また、グリーンシートにあらかじめビア孔を設けた状態でメタライズペーストを印刷することにより、後にビア導体52となる未焼結導体部を形成する。そして、作製した複数のグリーンシートのうち、所定枚数のグリーンシートを積層して熱圧着し、必要に応じて外周を切断して、第1のグリーンシート積層体10Aを作製する。また、抵抗発熱体50やビア導体52等となる未焼結導体層が形成されたグリーンシートを含む所定枚数のグリーンシートを積層して圧着し、必要に応じて外周を切断して、第2のグリーンシート積層体10Bを作製する。第2のグリーンシート積層体10Bの上面に、ガス経路14となる溝14Gと、真空用経路16となる溝16Gとを形成する。また、導電路53やビア導体52等となる未焼結導体層が形成されたグリーンシートを含む所定枚数のグリーンシートを積層して圧着し、必要に応じて外周を切断して、第3のグリーンシート積層体10Cを作製する。第3のグリーンシート積層体10Cの上面に真空用空洞18となる凹部18Gを形成する。
A-2. Method of manufacturing heating device 100:
Next, a method of manufacturing the
次に、第1のグリーンシート積層体10Aの下面と第2のグリーンシート積層体10Bの上面とを対向させ、第2のグリーンシート積層体10Bの下面と第3のグリーンシート積層体10Cの上面とを対向させるようにして、3つのグリーンシート積層体10A〜10Cを積層して圧着し、その圧着後のグリーンシート積層体10A〜10Cを脱脂して焼成して焼成体を作製する(S120)。この焼成体の表面を研磨加工する。以上の工程により、保持体10が作製される。
Next, the lower surface of the first
また、柱状支持体20を作製する(S130)。柱状支持体20の作製方法は、例えば以下の通りである。まず、窒化アルミニウム粉末に、酸化イットリウム粉末と、PVAバインダと、適量の分散剤および可塑剤とを加えた混合物に、有機溶剤を加え、ボールミルにて混合し、スラリーを得る。このスラリーをスプレードライヤーにて顆粒化し、原料粉末を作製する。次に、電極用貫通孔22、ガス用貫通孔24や真空用貫通孔26に対応する中子が配置されたゴム型に原料粉末を充填し、冷間静水圧プレスして成形体を得る。得られた成形体を脱脂し、さらにこの脱脂体を焼成する。以上の工程により、柱状支持体20が作製される。
Moreover, the
次に、保持体10と柱状支持体20とを接合する(S140)。保持体10の裏面S2および柱状支持体20の上面S3に対して必要によりラッピング加工を行った後、保持体10の裏面S2と柱状支持体20の上面S3との少なくとも一方に、例えば希土類や有機溶剤等を混合してペースト状にした公知の接合剤を均一に塗布した後、脱脂処理する。次いで、保持体10の裏面S2と柱状支持体20の上面S3とを重ね合わせて焼成を行うことにより、保持体10と柱状支持体20とを接合する。
Next, the
保持体10と柱状支持体20との接合の後、各電極端子70を各電極用貫通孔22内に挿入し、各電極端子70の上端部を各受電電極54に例えば金ろう材によりろう付けする(S150)。以上の製造方法により、上述した構成の加熱装置100が製造される。
After the holding
A−3.加熱装置100のサンプル1〜3における温度分布:
図6から図8は、抵抗発熱体50が発熱したときの加熱装置100のサンプル1〜3における温度分布を示す説明図である。各図の上段には、各サンプルのXZ断面構成の一部分が模式的に示されており、中段には、上段のQ−Qの位置におけるサンプルのXY断面構成の一部分が模式的に示されている。各サンプルの一部分は、保持体10の中心軸Oを含む一の仮想平面によって分割される2つの部分の一方(X軸負方向側の部分)である。また、下段には、サンプルにおける温度分布が示されている。この温度分布では、網掛けの濃淡が濃いほど温度が高いことを意味する。
A-3. Temperature distribution in
FIGS. 6-8 is explanatory drawing which shows the temperature distribution in the samples 1-3 of the
図6の上段および中段に示すように、サンプル1の真空用空洞18Xは、上下方向(Z軸方向)視で、略円形の空洞であり、真空用空洞18Xの外縁18E(真空用空洞18を形成する保持体10の内周壁)は、全周にわたって、柱状支持体20の外縁20E(内側部分H1の外縁)より内側(保持体10の中心軸O側)に位置している。上下方向視で内側部分H1に対する内側空洞部分H2の体積率(=(内側空洞部分H2の体積/内側部分H1の体積)×100 以下、「内側空洞体積率」という)は、50%より大きく、100%未満である。また、柱状支持体20における保持体10側の端部の形状(柱状支持体20の電極用貫通孔22と外縁20Eとにより構成される形状)は、略円環状である。真空用空洞18Xは、上下方向視で柱状支持体20における略円環状の端部の内周側(柱状支持体20の電極用貫通孔22より内周側)に位置する内周側空洞部分18AXを含む。
As shown in the upper and middle parts of FIG. 6, the
図6の下段に示すように、サンプル1では、保持体10の温度分布は、柱状支持体20の温度に比べて相対的に高く、かつ、保持体10の周縁部を除いて略均一である。すなわち、保持体10の保持面S1の温度が略均一に維持されるとともに、抵抗発熱体50が発した熱が保持体10から柱状支持体20に逃げること(以下、「熱引き」という)が抑制されている。これは、抵抗発熱体50と柱状支持体20との間に、柱状支持体20の形成材料(セラミックス)に比べて熱伝達率が低い真空用空洞18が存在することにより、保持体10の内部において、抵抗発熱体50と柱状支持体20との間における断熱効果が向上したからである。
As shown in the lower part of FIG. 6, in the
サンプル2の真空用空洞18は、上述の図2および図3に示す構成と略同一である。具体的には、図7の上段および中段にも示すように、サンプル2の真空用空洞18は、上下方向(Z軸方向)視で、略円形の空洞であり、真空用空洞18の外縁18Eは、全周にわたって、柱状支持体20の外縁20E(内側部分H1の外縁)より外側(保持体10の外周側)に位置している。このため、真空用空洞18は、上下方向視で柱状支持体20における略円環状の端部の内周側(柱状支持体20の電極用貫通孔22より内周側)に位置する内周側空洞部分18Aと、上下方向視で柱状支持体20の円環状の端部と重なる部分の全周にわたって連続する第1の連続空洞部分18Bを含む。さらに、真空用空洞18は、上下方向視で柱状支持体20の外縁20Eの外側に位置し、柱状支持体20の外縁2Eの全周にわたって連続する第2の連続空洞部分18Cを含む。サンプル2の内側空洞体積率は100%である。
The
図7の下段に示すように、サンプル2では、サンプル1に比べて、保持体10の温度は全体的に高く、かつ、保持面S1の全体にわたって略均一である。すなわち、サンプル2では、真空用空洞18が第1の連続空洞部分18Bおよび第2の連続空洞部分18Cを含むことによって、保持体10の内部において、抵抗発熱体50と柱状支持体20との間における断熱効果がより向上しているといえる。
As shown in the lower part of FIG. 7, in the
図8の上段および中段に示すように、サンプル3では、真空用空洞18Yは、上下方向視で保持体10(柱状支持体20)の中心軸Oを略中心とし、該中心軸Oからの距離が互いに異なる第1の真空用空洞18Y1と第2の真空用空洞18Y2とを含む。第1の真空用空洞18Y1は、上下方向(Z軸方向)視で、略円形の空洞である。第2の真空用空洞18Y2は、上下方向視で、略円環形の空洞である。第2の真空用空洞18Y2の外縁18Eは、全周にわたって、柱状支持体20の外縁20E(内側部分H1の外縁)より内側に位置している。サンプル3の内側空洞体積率は、サンプル1の内側空洞体積率より低い。また、保持体10の径方向において、第1の真空用空洞18Y1と第2の真空用空洞18Y2との離間幅D2は、第1の真空用空洞18Y1や第2の真空用空洞18Y2の幅D1より狭い。
As shown in the upper and middle parts of FIG. 8, in the sample 3, the
図8の下段に示すように、サンプル3では、内側空洞体積率がサンプル1およびサンプル2に比べて低いため、保持体10の温度は全体的に低く、かつ、保持面S1の温度分布は若干ばらついている。しかし、抵抗発熱体50と柱状支持体20との間に空洞が存在しない構成に比べて、保持体10の内部において、抵抗発熱体50と柱状支持体20との間における断熱効果が向上しているといえる。
As shown in the lower part of FIG. 8, in the sample 3, the temperature of the holding
A−4.本実施形態の効果:
以上説明したように、本実施形態の加熱装置100によれば、保持体10の内部において抵抗発熱体50に対して柱状支持体20側には、真空用空洞18,18X,18Y2(図2および図3、図6から図8参照 以下、「真空用空洞18等」という)が形成されている。この真空用空洞18等は、内側部分H1に存在し、かつ、上述の内側空洞体積率が50%より大きい、内側空洞部分H2を含む。これにより、保持体10の内部において、抵抗発熱体50と柱状支持体20との間における断熱効果が向上するため、保持体10から柱状支持体20への熱引きを抑制することができる。そして、この熱引きの抑制により、保持体10の保持面S1の温度ばらつきを抑制できる。
A-4. Effects of the present embodiment:
As described above, according to the
また、上記サンプル1から3では、真空用空洞18等は、上下方向視で柱状支持体20における環状の端部の内周側に位置する内周側空洞部分18A,18AX(図2および図3、図6から図8参照 以下、「内周側空洞部分18A等」という)を含む。これにより、真空用空洞18X等が内周側空洞部分18A等を含まない構成に比べて、柱状支持体20における環状の端部の内周側における断熱効果を高めることができるため、保持体10から柱状支持体20への熱引きを効果的に抑制することができる。
In the
また、上記サンプル1では、真空用空洞18は、上下方向視で柱状支持体20における環状の端部と重なる部分の全周にわたって連続する第1の連続空洞部分18B(図3および図6を参照)を含む。これにより、真空用空洞18が第1の連続空洞部分18Bを含まない構成(例えばサンプル2,3)に比べて、特に熱引きが生じ易い部分における断熱効果を高めることができるため、保持体10から柱状支持体20への熱引きを効果的に抑制することができる。
Further, in the
また、上記サンプル1では、真空用空洞18は、上下方向視で柱状支持体20の外縁20Eの外側に位置し、柱状支持体20の全周にわたって連続する第2の連続空洞部分18C(図3および図6を参照)を含む。これにより、真空用空洞18が第2の連続空洞部分18Cを含まない構成に比べて、柱状支持体20の周囲における断熱効果を高めることができるため、保持体10から柱状支持体20への熱引きを効果的に抑制することができる。
Further, in the
また、上記サンプル3では、真空用空洞18Yは、上下方向視で保持体10(柱状支持体20)の中心軸Oを略中心とし、該中心軸Oからの距離が互いに異なる複数の環状部分18Y1,18Y2を含む。また、上下方向に直交し、かつ、該中心軸Oを通る仮想直線に沿った任意の方向において、各環状部分18Y1,18Y2の幅D1は、環状部分18Y1,18Y2同士の間隔D2より広い。これにより、各環状部分18Y1,18Y2の幅D1が環状部分18Y1,18Y2同士の間隔D2より狭い構成に比べて、保持体10から柱状支持体20への熱引きを効果的に抑制することができる。
In the sample 3, the
また、本実施形態によれば、ガス経路14と真空用空洞18とが抵抗発熱体50に対して互いに反対側に配置されている。このため、ガス経路14と真空用空洞18とが抵抗発熱体50に対して互いに同じ側に配置された構成に比べて、ガス経路14と真空用空洞18とのそれぞれについて、配置の自由度が制約されることを抑制することができる。
Further, according to the present embodiment, the
B.変形例:
本明細書で開示される技術は、上述の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の形態に変形することができ、例えば次のような変形も可能である。
B. Modification:
The technology disclosed in the present specification is not limited to the above-described embodiment, and can be modified into various forms without departing from the scope of the present invention. For example, the following modifications are also possible.
上記実施形態における加熱装置100の構成は、あくまで例示であり、種々変形可能である。例えば、上記実施形態では、保持体10および柱状支持体20のZ軸方向視の外形が略円形であるとしているが、他の形状であってもよい。また、柱状支持体20に形成された貫通孔(電極用貫通孔22)に収容される電極端子は、抵抗発熱体50に電気的に接続された端子に限らず、例えば、プラズマを発生させる高周波(RF)電極に電気的に接続された端子や、静電吸着のための吸着電極に電気的に接続された端子でもよい。また、柱状支持体20は、ガス用貫通孔24と真空用貫通孔26との少なくとも一方が形成されていない構成であるとしてもよい。また、上記実施形態では、受電電極54は、保持体10の裏面S2に形成された凹部12内に配置されているが、保持体10の裏面S2上に配置されているとしてもよい。要するに、受電電極は、保持体の第2の表面側に配置されていればよい。
The structure of the
また、保持体10は、ガス経路14および真空用経路16の少なくとも一方が形成されていないとしてもよい。また、真空用空洞18は、内側空洞体積率が50%より大きい条件を満たせば、内周側空洞部分18Aを含まないとしてもよい。また、上記実施形態では、真空用空洞18において、上下方向視で柱状支持体20の外縁20Eより外周側の空洞部分(以下、「外周側空洞部分」という)の体積は、内側空洞部分H2の体積より小さかったが、これに限定されず、外周側空洞部分の体積は、内側空洞部分H2の体積より大きくてもよい。逆に、真空用空洞18は、外周側空洞部分を含まないとしてもよい。
Further, in the holding
上記実施形態では、上下方向視で、第1の連続空洞部分18Bおよび第2の連続空洞部分18Cの形状は、いずれも円環状であったが、これに限定されず、柱状支持体20の全周にわたって連続する形状であれば、円環状以外の形状であるとしてもよい。
In the above embodiment, the shapes of the first
また、上記実施形態では、特許請求の範囲における空洞として、真空用空洞18を例示したが、これに限定されず、パージガス等のガス経路であるとしてもよいし、密閉された空間であるとしてもよい。また、上下方向視における空洞の形状は、略円形に限らず、矩形状や環状等であるとしてもよし、さらに、同一面上に配置され、互いに独立した複数の空洞であるとしてもよい。なお、保持面内の温度の均一性(面内均熱性)の観点から、上下方向視における空洞の形状は、保持体10の中心軸Oに対して略対称の形状(例えば円形状、円環状)であることが好ましい。
In the above embodiment, the
図9および図10は、抵抗発熱体50が発熱したときの加熱装置100の変形例1,2における温度分布を示す説明図である。中段の上側には、上段のQ1−Q1の位置におけるサンプルのXY断面構成の一部分が模式的に示されており、中段の下側には、上段のQ2−Q2の位置におけるサンプルのXY断面構成の一部分が模式的に示されている。図9の変形例1では、真空用空洞18Zは、上下方向視で保持体10(柱状支持体20)の中心軸Oを略中心とし、該中心軸Oからの距離が互いに異なる第1の環状部分18Z1および第2の環状部分18Z2を含む。第1の真空用空洞18Z1は、上下方向(Z軸方向)視で、略円形の空洞である。第2の真空用空洞18Z2は、上下方向視で、略円環形の空洞である。第2の真空用空洞18Z2の外縁18Eは、全周にわたって、柱状支持体20の外縁20E(内側部分H1の外縁)より内側に位置している。さらに、真空用空洞18Zは、抵抗発熱体50と第1の環状部分18Z1および第2の環状部分18Z2との間に位置する第3の環状部分18Z3を含む。第3の環状部分18Z3は、上下方向視で、第1の環状部分18Z1の内周縁と第2の環状部分18Z2の外周縁との間の環状領域の全体に重なる環状の空洞である。図9の下段に示すように、変形例1では、サンプル3に比べて、保持体10の温度は全体的に高く、かつ、保持面S1の全体にわたって略均一である。変形例1では、真空用空洞18Zが第3の環状部分18Z3を含むため、第3の環状部分18Z3に対応する空洞を備えない構成(例えば上述のサンプル3)に比べて、内側空洞体積率が高いため、保持体10の内部において、抵抗発熱体50と柱状支持体20との間における断熱効果が向上したからである。図10の変形例2は、図9の変形例1に対して、第1の環状部分18Z1および第2の環状部分18Z2と、第3の環状部分18Z3との上下方向の位置関係が逆転した構成である。このような構成でも、第3の環状部分18Z3に対応する空洞を備えない構成(例えば上述のサンプル3)に比べて、内側空洞体積率が高いため、保持体10の内部において、抵抗発熱体50と柱状支持体20との間における断熱効果を向上させることができる。
FIG. 9 and FIG. 10 are explanatory diagrams showing the temperature distribution in modified examples 1 and 2 of the
また、上記実施形態における加熱装置100を構成する各部材の形成材料は、あくまで例示であり、各部材が他の材料により形成されてもよい。例えば、上記実施形態における加熱装置100では、保持体10および柱状支持体20は、窒化アルミニウムまたはアルミナを主成分とするセラミックス製であるとしているが、保持体10と柱状支持体20との少なくとも一方が、他のセラミックス製であるとしてもよい。また、保持体10は、セラミックス以外の材料製(例えば、アルミニウムやアルミニウム合金等の金属製)であるとしてもよい。同様に、電極端子70等の形成材料も、他の材料であってよい。
Moreover, the formation material of each member which comprises the
本発明は、サセプタに限らず、セラミックス板とベース板とを備え、セラミックス板の表面上に対象物を保持する他の保持装置(例えば、静電チャック等)にも適用可能である。 The present invention is applicable not only to a susceptor but also to another holding device (for example, an electrostatic chuck or the like) that includes a ceramic plate and a base plate and holds an object on the surface of the ceramic plate.
また、上記実施形態における加熱装置100の製造方法はあくまで一例であり、種々変形可能である。
Moreover, the manufacturing method of the
2E:外縁 10:保持体 10A〜10C:グリーンシート積層体 10E:外縁 12:凹部 14:ガス経路 14G:溝 16:真空用経路 16G:溝 18,18X,18Y,18Z:真空用空洞 18A,18AX:内周側空洞部分 18B:第1の連続空洞部分 18C:第2の連続空洞部分 18E:外縁 18G:凹部 20:柱状支持体 20E:外縁 22:電極用貫通孔 24:ガス用貫通孔 26:真空用貫通孔 30:接合層 50:抵抗発熱体 52:ビア導体 53:導電路 54:受電電極 56:金属ろう材 70:電極端子 82:ガス用連結孔 100:加熱装置 D1:幅 D2:離間幅 H1:内側部分 H2:内側空洞部分 O:中心軸 S1:保持面 S2:裏面 S3:上面 S4:下面 W:半導体ウェハ
2E: outer edge 10: holding
Claims (6)
前記第1の方向に延びる柱状であり、前記保持体の前記第2の表面に接合され、かつ、前記第1の方向視で外縁が全周にわたって前記保持体の外縁の内側に位置する柱状支持体と、
を備え、前記保持体の前記第1の表面上に保持された対象物を加熱する加熱装置において、
前記保持体の内部において前記抵抗発熱体に対して前記柱状支持体側には、空洞が形成されており、
前記空洞は、前記保持体のうち、前記抵抗発熱体から前記第2の表面までの内側部分であって、前記第1の方向視で前記柱状支持体の前記外縁に囲まれる内側部分に存在し、前記内側部分に対する体積率が50%より大きい内側空洞部分を含むことを特徴とする、加熱装置。 A holder having a plate-like shape having a first surface and a second surface substantially orthogonal to the first direction, and having a resistance heating element therein;
A columnar support extending in the first direction, which is joined to the second surface of the support, and whose outer edge is located inside the outer edge of the support over the entire circumference when viewed in the first direction Body,
A heating device for heating an object held on the first surface of the holder;
A cavity is formed on the side of the columnar support relative to the resistance heating element inside the holding body,
The hollow is present in an inner portion of the holding body from the resistance heating element to the second surface and is surrounded by the outer edge of the columnar support in the first direction view. A heating device, characterized in that it comprises an inner cavity portion whose volume fraction with respect to the inner portion is greater than 50%.
前記柱状支持体における前記保持体側の端部の形状は、環状であり、
前記空洞は、前記第1の方向視で前記柱状支持体における前記環状の前記端部の内周側に位置する内周側空洞部分を含むことを特徴とする加熱装置。 In the heating device according to claim 1,
The shape of the end on the support side of the columnar support is annular,
The heating device according to claim 1, wherein the hollow includes an inner peripheral side hollow portion positioned on an inner peripheral side of the annular end portion of the columnar support in the first direction.
前記柱状支持体における前記保持体側の端部の形状は、環状であり、
前記空洞は、前記第1の方向視で前記柱状支持体の前記環状の前記端部と重なる部分の全周にわたって連続する第1の連続空洞部分を含むことを特徴とする加熱装置。 In the heating device according to claim 1 or 2,
The shape of the end on the support side of the columnar support is annular,
The heating device according to claim 1, wherein the cavity includes a first continuous cavity portion which is continuous over the entire circumference of a portion overlapping the end of the annular support in the first direction.
前記空洞は、前記第1の方向視で柱状支持体の外縁の外側に位置し、前記柱状支持体の全周にわたって連続する第2の連続空洞部分を含むことを特徴とする、加熱装置。 The heating device according to any one of claims 1 to 3.
The heating device, wherein the cavity is located outside the outer edge of the pillared support in the first direction view, and includes a second continuous hollow portion continuous over the entire circumference of the pillared support.
前記空洞は、前記第1の方向視で前記柱状支持体の軸を略中心とし、前記軸からの距離が互いに異なる複数の環状部分を含み、前記第1の方向に直交し、かつ、前記軸を通る仮想直線に沿った任意の方向において、各前記環状部分の幅は、前記環状部分同士の間隔より広いことを特徴とする、加熱装置。 The heating device according to any one of claims 1 to 4.
The cavity includes a plurality of annular portions substantially centered on the axis of the columnar support in the first direction view and different in distance from the axis, and orthogonal to the first direction and the axis A heating device, characterized in that the width of each of the annular portions is wider than the distance between the annular portions in any direction along a virtual straight line passing through.
前記空洞は、真空吸引装置に接続される真空用空洞であり、
前記保持体の内部において前記抵抗発熱体に対して前記第1の表面側には、前記第1の方向に略直交する方向に延びるガス経路が形成されていることを特徴とする、加熱装置。 The heating device according to any one of claims 1 to 5,
The cavity is a vacuum cavity connected to a vacuum suction device,
A heating device characterized in that a gas path extending in a direction substantially orthogonal to the first direction is formed on the first surface side with respect to the resistance heating element inside the holding body.
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