JP2898838B2 - 加熱装置 - Google Patents
加熱装置Info
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Description
CVD、プラズマエッチング、光エッチング装置等に使
用される加熱装置に関するものである。
体製造用装置では、デポジション用ガス、エッチング用
ガス、クリーニング用ガスとして塩素系ガス、弗素系ガ
ス等の腐食性ガスが使用されている。このため、ウエハ
ーをこれらの腐食性ガスに接触させた状態で加熱するた
めの加熱装置として、抵抗発熱体の表面をステンレスス
チール、インコネル等の金属により被覆した従来のヒー
ターを使用すると、これらのガスの曝露によって、塩化
物、酸化物、弗化物等の粒径数μの、好ましくないパー
ティクルが発生する。
は、新たに円盤状の緻密質セラミックス内に抵抗発熱体
を埋設し、このセラミックスヒーターをグラファイトの
ケースに保持した加熱装置について検討した。その結果
この加熱装置は、上述のような問題点を一掃した極めて
優れた装置であることが判明した。
ックスヒーターは、主として600℃以上の高温で使用
可能とするため、窒化珪素等の、耐熱性、耐熱衝撃性が
優れた材料で形成した。しかし、ヒーターの昇温と降温
とを繰り返すと、セラミックス基体にクラックが発生す
ることがあった。これは、昇温及び降温時に円盤状セラ
ミックス基体に発生する内部応力によるものである。
なる盤状基体に抵抗発熱体を埋設してなる盤状セラミッ
クスヒーターにおいて、昇温及び降温を繰り返し実施し
ても、盤状基体が破損しないようにすることである。
熱するための盤状セラミックスヒーターと、電力供給部
とを備えている加熱装置であって、盤状セラミックスヒ
ーターが、ウエハーを加熱する加熱面を備えた緻密質セ
ラミックス製の盤状基体と、盤状基体の内部に埋設され
ている抵抗発熱体とを備えており、電力供給部が前記抵
抗発熱体に電力を供給するためのものであり、電力供給
部によって抵抗発熱体の内周部に対する電力供給量と外
周部に対する電力供給量とを独立して制御でき、セラミ
ックスヒーターの温度上昇時及び温度下降時において、
セラミックスヒーターの加熱面の周縁部の温度よりも加
熱面の中央部の温度の方が高くなるように抵抗発熱体の
内周部と外周部とに対する各電力供給量を制御できるよ
うに構成されており、これによって盤状基体を構成する
緻密質セラミックス内部の断面内引張応力を抑制するこ
とを特徴とする、加熱装置に係るものである。
ーの温度上昇時及び温度下降時において、盤状セラミッ
クスヒーターの周縁部の温度よりも中央部の温度の方が
高くなるように抵抗発熱体への電力供給量を制御できる
ように構成されている。従って、温度上昇時及び温度下
降時に、後述する理由から、盤状基体中の引張り応力の
発生が小さくなり、盤状基体が破損しなくなるものであ
る。
説明する。図1は、円盤状セラミックスヒーター1を示
すものであり、図2は、電力供給部を模式的に示すブロ
ック図である。図1(b)は、セラミックスヒーターの
縦断面図であり、図1(a)は、特に抵抗発熱体の埋設
パターンを図示するための破断平面図である。
の内部に抵抗発熱体3A,3Bが埋設されている。抵抗
発熱体3Aはほぼ2周しており、抵抗発熱体3Aの外周
側に端子4Aが接続されており、内周側に端子4Bが接
続されている。抵抗発熱体3Bの外周側に端子4Bが接
続されており、内周側に端子4Cが接続されている。端
子4A,4B,4Cは例えば円柱形状、角柱形状等をし
ており、背面2aに露出している。加熱面2b側に、半
導体ウエハー等を設置する。
においては、特に加熱面2bにおける均熱性を高めるた
め、円盤状基体2を領域DとEとに区分し、領域Dで
は、抵抗発熱体3A,3Bを、直径の異なる同心円状パ
ターンに従って配置した。また、領域Eにおいては、抵
抗発熱体3A,3Bをほぼ直線状とし、直径の異なるパ
ターン同士を接続した。最外周の端子4Aが、領域Eに
位置するようにした。領域D,Eのいずれにおいても、
抵抗発熱体3A,3Bの平面的ピッチは一定とした。
スには、耐熱性、耐熱衝撃性が求められる。このため、
窒化珪素、サイアロン、窒化アルミニウム等の窒化物セ
ラミックスが特に好ましい。また、緻密体を得るには、
ホットプレス法やホットアイソスタティックプレス法が
特に好適である。
融点であり、しかも窒化珪素との密着性に優れたタング
ステン、モリブデン、白金等を使用することが適当であ
る。抵抗発熱体としては、線材、薄いシート状等の形態
のものが用いられる。
て説明する。図2に示した電力供給部は、図1の円盤状
セラミックスヒーターを2ゾーン制御するものである。
交流電源6、外周側のプログラム調節計5A、外周側の
交流電力調整器7A、内周側のプログラム調節計5B、
内周側の交流電力調整器7Bが、図2のように結線され
ている。
れ、交流電力調整器7Aから端子10Aが引き出され、
交流電力調整器7Bから端子10Cが引き出されてい
る。端子10Aが端子4Aに接続され、端子10Bが端
子4Bに接続され、端子10Cが端子4Cに接続されて
いる。
温度測定器に接続されている。端子9A側の温度測定器
は、円盤状セラミックスヒーター1の外周側、即ち端子
4Aと4Bとの間の領域の温度を測定する。端子9B側
の温度測定器は、ヒーター1の内周側、即ち端子4Bと
4Cとの間の領域の温度を測定する。
ぞれプログラム調節計5A,5B内に入力される。各プ
ログラム調節計5A,5Bの内部の演算結果に応じ、信
号電流が交流電力調整器7A,7Bにそれぞれ送られ
る。各交流電力調整器7A,7Bの内部では、上記の各
信号電流に応じて交流電圧が変調され、出力される。各
調整器7A,7Bへと、電流検出器8A,8Bからの検
出値を送る。
抗発熱体3A,3Bへの電力供給量をそれぞれ制御し、
円盤状セラミックスヒーターの周縁部の温度よりも中央
部の温度が高くなるように制御しながら、温度を上昇、
下降させる。この作用効果について、図3、図4を参照
しつつ説明する。
では、外周部及び内周部を温度が等しくなるように制御
し、温度Tで一定時間保持する。しかし、本発明者の研
究では、この場合にも、昇温−降温サイクルを繰り返す
と、円盤状基体に破損が生ずることがあった。この原因
は、おそらく、図4に示すような、均熱むらによる部分
的なコールドスポット16が生ずるからである。即ち、
コールドスポット16には、矢印Aのような引張り応力
が発生する。そして、円盤状基体2内には抵抗発熱体3
A,3Bが埋設されており、この部分が一種の構造欠陥
となっているので、セラミックス組織が引張り応力に対
して極めて弱くなっている。このために破損が生ずるも
のと考えられる。
を用いて計算した、FEMによる応力計算結果である。
ただし、図5に示す形状は、軸対称の断面を示す。
は、内周部側の温度変化を示し、スケジュール13は、
外周部側の温度変化を示す。即ち、温度上昇時及び温度
下降時において、内周部の温度が外周部の温度よりも高
くなるように制御している。このようにすることによ
り、表1に示すように、断面内応力は発生せず、θ方向
応力のみが発生する。したがって、円盤状基体に発生す
る内部合成応力は、θ方向応力となる。
は、圧線破壊応力の約1/10程度である。このため、セラ
ミックス材料である基体の応力破壊を防止するには、引
張応力の発生を小さくすることが重要である。すなわ
ち、クールスポットの発生をなくすことが重要となる。
Bを正確に定位置に配置し、ホットプレス等の間、定位
置に固定しておくことは困難であり、どうしても抵抗発
熱体3A,3Bの設置位置がズレたり、平面的ピッチが
狂う。この部分が均熱むらの原因となり、コールドスポ
ットが発生する。しかし、図3(b)に示すように制御
すると、中央部のホットスポット部が顕著なため、昇温
時及び降温時にこうしたコールドスポットが存在せず、
従ってその部分に引張り応力が発生することはない。
内周部側の温度変化を示し、スケジュール15は外周部
側の温度変化を示す。即ち、温度上昇時及び温度下降時
において、内周部の温度が外周部の温度よりも低くなる
ように制御している。こうすると、表1に示すように、
断面内応力とθ方向応力のいずれも発生する。従って、
内部合成応力は大きなものとなる。
構造面からも、引張り応力に対して弱くなっている。従
って、図3(c)に示すスケジュールで昇温、降温を繰
り返すと、円盤状基体2が疲労によって破損し易くな
る。
る。図1、図2に示した加熱装置を製作した。ただし、
円盤状基体2の材質は窒化珪素とし、厚さは15mmと
し、直径は200mmとした。抵抗発熱体3A,3B、
端子4A,4B,4Cは、タングステンで形成した。抵
抗発熱体3A,3Bの直径方向の間隔は12mmとし
た。円盤状基体2はホットプレス法で製作した。
ー内に設置し、10-5torrまで減圧し、ヒートサイ
クル試験を実施した。具体的には、図2に示す電力供給
部を操作し、図3(a),(b),(c)の各スケジュ
ールで加熱及び冷却を実施した。温度Tは1000℃と
し、最低温度を室温とした。温度上昇速度は600℃/
時間とし、温度下降速度は600℃/時間とした。図3
(b),(c)のスケジュールにおいては、温度上昇時
及び温度下降時に外周部と内周部との温度差を50℃と
した。
った場合は、加熱−冷却サイクルをくり返すことによ
り、埋設された抵抗体の抵抗値が上昇し、23回実施し
たときには、円盤状基体2に破損が見られた。図3
(b)のスケジュールに従った場合は、加熱−冷却サイ
クルを100回繰り返しても、抵抗発熱体の抵抗値の上
昇はほとんどなく、円盤状基体2も破損しなかった。図
3(c)のスケジュールに従った場合は、図3(a)の
場合と同様に、加熱−冷却サイクルにより埋設抵抗体の
抵抗値は上昇し、4回の昇降温を実施したときに、円盤
状基体2に破損が見られた。
密質セラミックスからなる盤状基体に抵抗発熱体を埋設
してなる盤状セラミックスヒーターにおいて、昇温及び
降温を繰り返し実施しても、盤状基体が破損しない。
抵抗発熱体3A,3Bの平面的パターンを示すための平
面図、(b)は、ヒーター1の縦断面図である。
ある。
ジュールを示すグラフである。
に示す平面図である。
示す断面図である(軸対称断面を示す)。
Claims (1)
- 【請求項1】 ウエハーを加熱するための盤状セラミッ
クスヒーターと、電力供給部とを備えている加熱装置で
あって、 前記盤状セラミックスヒーターが、前記ウエハーを加熱
する加熱面を備えた緻密質セラミックスからなる盤状基
体と、この盤状基体の内部に埋設されている抵抗発熱体
とを備えており、前記電力供給部が前記抵抗発熱体に電
力を供給するためのものであり、前記電力供給部によっ
て前記抵抗発熱体の内周部に対する電力供給量と外周部
に対する電力供給量とを独立して制御でき、前記盤状セ
ラミックスヒーターの温度上昇時及び温度下降時におい
て、この盤状セラミックスヒーターの前記加熱面の周縁
部の温度よりも前記加熱面の中央部の温度の方が高くな
るように前記抵抗発熱体の内周部と外周部とに対する各
電力供給量を制御できるように構成されており、これに
よって前記盤状基体を構成する緻密質セラミックスに生
ずる断面内引張応力を抑制することを特徴とする、加熱
装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3344593A JP2898838B2 (ja) | 1993-02-23 | 1993-02-23 | 加熱装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3344593A JP2898838B2 (ja) | 1993-02-23 | 1993-02-23 | 加熱装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06252055A JPH06252055A (ja) | 1994-09-09 |
JP2898838B2 true JP2898838B2 (ja) | 1999-06-02 |
Family
ID=12386739
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3344593A Expired - Lifetime JP2898838B2 (ja) | 1993-02-23 | 1993-02-23 | 加熱装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2898838B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001068538A (ja) | 1999-06-21 | 2001-03-16 | Tokyo Electron Ltd | 電極構造、載置台構造、プラズマ処理装置及び処理装置 |
DE60021848T2 (de) * | 1999-11-19 | 2006-06-08 | Ibiden Co., Ltd. | Keramisches heizgerät |
JP4886648B2 (ja) * | 2007-09-28 | 2012-02-29 | 富士フイルム株式会社 | 溶融押出装置及び熱可塑性樹脂フィルムの製造方法 |
-
1993
- 1993-02-23 JP JP3344593A patent/JP2898838B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH06252055A (ja) | 1994-09-09 |
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