JP3953021B2 - heater - Google Patents

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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用のガスシャワー基板としても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 for 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設け、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, silicon nitride, alumina, sialon, a resistance heating element in a ceramic such as aluminum nitride formed by using the gas supply member having a plurality of gas inlet holes, liquid at room temperature such as TiCl 4 When introducing the gas containing the material into the film forming apparatus, TiCl 4 and the like are prevented from condensing, and the film can be stably formed and cleaned on the wafer.

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、発熱体を、絶縁被覆した金属製支持体の表面上に支持するか、あるいは2枚の絶縁被覆した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、セラミックスを全く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 a heating element on the surface of an insulating coated metal support or sandwiching between two insulating coated metal supports. To do. With such a structure, it is not necessary to use ceramics at all, and it can be manufactured at low cost, and further, 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、絶縁被覆された金属製支持体と、該金属製支持体の表面上に支持固定された発熱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2枚の金属製支持体と、該2枚の金属製支持体の間に両面を挟み込んで固定された発熱体とからなることを特徴とする。   In other words, the first heater provided by the present invention is characterized by comprising a metal support that is insulated and a heating element that is supported and fixed on the surface of the metal support. Further, the second heater provided by the present invention includes two metal supports that are insulated and a heating element that is fixed by sandwiching both surfaces between the two metal supports. It is characterized by.

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。また、前記金属製支持体に施された絶縁被覆が、アルマイト処理を施した後、更に樹脂膜を形成したものであることが更に好ましい。   In the first and second heaters of the present invention described above, 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. . Further, it is more preferable that the insulating coating applied to the metal support is a resin film further formed after anodizing.

また、本発明の第1及び第2のヒータにおいては、前記金属支持体に施された絶縁被覆が溶射膜であってよい。あるいは、前記金属支持体に施された絶縁被覆が樹脂膜であってよく、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, the insulating coating applied to the metal support may be a sprayed film. Alternatively, 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、前記発熱体が絶縁被覆されていてもよい。前記発熱体に施された絶縁被覆は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は樹脂膜であってよく、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 heating element may be covered with insulation. 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、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、金属製支持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, it is not necessary to use ceramics basically by forming an insulating coating on a metal support, 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1枚の金属製支持体上に発熱体を支持する構造(第1のヒータ)とするか、あるいは、絶縁被覆された2枚の金属製支持体の間に発熱体を挟み込む構造(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、従来のセラミックスで作製されていたヒータを比較して、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) for supporting a heating element on one insulating-coated metal support is used, or between two insulating-coated metal supports. A structure (second heater) that sandwiches the heating element is adopted. In such a structure, since the main material constituting the heater is metal, it can be manufactured at a lower cost than a conventional heater made of ceramics, and it is damaged during processing, handling and use. A difficult heater can be provided.

発熱体を絶縁被覆した1枚の金属製支持体で支持した第1のヒータの場合、ヒータを構成する部品点数が少なく、非常に簡単な構成で安価なヒータとすることができるため好ましい。また、発熱体を絶縁被覆した2枚の金属製支持体で挟み込む第2のヒータの場合、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相対的に速くなり、素早く昇温できる利点がある。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 supported by a single metal support with an insulating coating on the heating element, the number of parts constituting the heater is small, and an inexpensive heater can be obtained with a very simple configuration. In addition, in the case of the second heater sandwiched between two metal supports with insulation coating on the heating element, the contact area between the heating element and the metal support is larger than that of the first heater, so that the entire heater is There is an advantage that the rate of heat diffusion becomes relatively fast and the temperature can be raised quickly. 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.

金属製支持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よく、その材質及び形成方法については特に問わない。例えば、使用する金属製支持体がアルミニウム又はアルミニウムを含有する合金である場合、この金属製支持体にアルマイト処理を施す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形成され、絶縁性にも優れているため特に好ましい。   The insulating coating formed on the metal support is not particularly limited as long as it can prevent electrical leakage from the heating element to the metal support. For example, 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 anodized film is an aluminum oxide film, and is particularly preferable because it is formed by anodization of aluminum and has excellent insulating properties.

上記のアルマイト処理をした上に、更に樹脂膜による絶縁被覆を施すこともできる。この場合、絶縁被覆の厚みを相対的に厚くすることができるため、ヒータに流す電圧を高くすることができ、昇温速度を更に高めることができるため好ましい。ただし、絶縁被覆の一部に樹脂を使用するため、ヒータとしての耐熱温度はアルマイト処理単独の場合に比較して低下する。そのため、高温で使用する場合はアルマイト処理のみとし、低温で且つ急速な昇温が必要な場合には、アルマイト処理膜上に更に樹脂膜を被覆するなど、ヒータの用途・目的に応じて使い分ければよい。   In addition to the above-described alumite treatment, an insulating coating with a resin film can be further applied. In this case, since the thickness of the insulating coating can be relatively increased, the voltage applied to the heater can be increased, and the temperature rise rate can be further increased, which is preferable. However, since resin is used for a part of the insulating coating, the heat-resistant temperature as a heater is lower than in the case of anodizing alone. For this reason, only alumite treatment is used when used at high temperatures, and when a low temperature and rapid temperature increase are required, a resin film is further coated on the alumite treatment film, depending on the application and purpose of the heater. That's fine.

また、溶射により金属製支持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、ジルコニアなどの絶縁材料などを使用することが好ましい。これらの絶縁材料の溶射膜を金属製支持体に均一に設けることで、発熱体に対する絶縁を確保することができる。このときの溶射膜は、金属製支持体の全面に形成しても良いが、機能的には少なくとも発熱体が設置される部分にのみ形成すれば良い。溶射膜は一般に耐熱温度が比較的高いため、高温でヒータを使用する場合に特に好適である。 Further, an insulating coating can be formed on the metal support by thermal spraying. The material to be sprayed is not particularly limited as long as it is an insulating material. For example, it is preferable to use an insulating material such as Al 2 O 3 , SiO 2 , mullite, or zirconia. By providing the thermal spray film of these insulating materials uniformly on the metal support, it is possible to ensure insulation with respect to the heating element. The sprayed film at this time may be formed on the entire surface of the metal support, but it may be functionally formed only at least on the portion where the heating element is installed. Since the sprayed film generally has a relatively high heat resistant temperature, it is particularly suitable when a heater is used at a high temperature.

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。樹脂膜を被覆する方法としては、上記と同様に、発熱体との絶縁が確保できれば特に手法は問わない。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、シート状の樹脂を金属製支持体に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、溶射に比較して非常に安価に形成できる点で好ましい。   Furthermore, a resin film can also be selected as the insulating coating formed on the metal support. As a method for coating the resin film, any method can be used as long as the insulation with the heating element can be ensured as described above. For example, there are a method of immersing a metal support in a resin solution, pulling it up, drying and baking (curing), a method of applying by spraying, and a method of laminating a sheet-like resin on a metal support. . Insulating coatings with these resins are preferable in that they can be formed at a very low cost compared to thermal spraying.

金属製支持体の絶縁被覆に用いる樹脂としては、特に制約はないが、耐熱性を有するテフロン樹脂やポリイミド樹脂を使用することが特に好適である。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 it is particularly preferable to use a heat-resistant Teflon resin or polyimide resin. 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、金属製支持体の絶縁被覆と同時に、発熱体にも絶縁被覆を施すことが可能である。発熱体を絶縁被覆することで、金属製支持体と発熱体と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。しかし、発熱体は外部から電力を供給する必要があるため、発熱体の端部に設けた電極及びその電極と外部給電端子とを電気的に接続する部分には、当然のことながら絶縁被覆が存在してはならない。   In the present invention, it is possible to apply an insulating coating to the heat generating element at the same time as the insulating coating of the metal support. It is preferable to insulate the heating element because insulation between the metal support and the heating element can be further ensured. However, since the heating element needs to supply electric power from the outside, the electrode provided at the end of the heating element and the portion that electrically connects the electrode and the external power supply terminal are naturally provided with an insulating coating. Must not exist.

発熱体に絶縁被覆を形成する方法としては特に制約はない。例えば、上記した金属製支持体に対する絶縁被覆の場合と同様に、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など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 heating element. For example, the insulating coating can be formed by thermal spraying as in the case of the insulating coating on the metal support 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、発熱体に形成する絶縁被膜としては、樹脂膜を選択することもできる。発熱体に樹脂膜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よい。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。尚、樹脂による絶縁被覆の場合も、発熱体の電極及びその電極と外部給電端子とを電気的に接続する部分には、絶縁被膜を形成してはいけない。   A resin film can also be selected as the insulating film formed on the heating element. As for the method of coating the heat generating body with the resin film, 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 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. Even in the case of an insulating coating made of resin, an insulating coating must not be formed on the electrode of the heating element and the portion where the electrode and the external power supply terminal are electrically connected.

発熱体の絶縁被覆に用いる樹脂としては、特に制約はないが、耐熱性を有するテフロン樹脂やポリイミド樹脂を使用することが特に好適である。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 it is particularly preferable to use a heat-resistant Teflon resin or polyimide resin. 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、発熱体を絶縁被覆された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、1枚の絶縁被覆された金属製支持体の表面上に、発熱体を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2枚の金属製支持体の間に発熱体を挟み込み、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 heating element is supported by a metal support that is coated with insulation, but there is no particular limitation on the method. For example, in the case of the first heater, the heating element can be fixed and integrated with a resin or the like on the surface of a single insulating-coated metal support. In the case of the second heater, a heating element is sandwiched between two insulating coated metal supports, and similarly fixed 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ない、発熱体1を形成した。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。
[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. 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、上記アルミニウム製の金属製支持体3に、テフロン(登録商標)樹脂をスプレーにて塗布した後、250℃の大気中で焼成して、絶縁被覆を形成した。このときのテフロン樹脂からなる絶縁被覆の厚みは50μmであった。   Next, Teflon (registered trademark) resin was applied to the aluminum metal support 3 by spraying, and then fired in the atmosphere at 250 ° C. to form an insulating coating. At this time, the thickness of the insulating coating made of Teflon resin was 50 μm.

絶縁被覆を設けた2枚のアルミニウムからなる金属製支持体3の間に、上記ステンレス箔の発熱体1を挟み込み、4個の固定用ネジ孔5でネジ止めした。また、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。   The stainless steel foil heating element 1 was sandwiched between two aluminum metal supports 3 provided with an insulating coating, and fixed with four fixing screw holes 5. Further, an external power supply terminal was inserted into the electrode connection screw hole 6 provided in one metal support 3 and screwed 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、発熱体には、その電極を除いて、上記と同様の方法でテフロン樹脂からなる絶縁被覆を形成した。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, an insulating coating made of Teflon resin was formed on the heating element by the same method as above except for 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]
次に、上記実施例1と同じ発熱体1枚と、アルミニウム製の金属製支持体1枚とを準備し、金属製支持体には実施例1と同じ手法でポリイミド樹脂の絶縁被覆を形成した。この1枚の金属製支持体上にエポキシ樹脂で発熱体を固定して、ヒータを作製した。
[Example 2]
Next, the same heating element as in Example 1 and an aluminum metal support were prepared, and an insulating coating of polyimide resin was formed on the metal support in the same manner as in Example 1. . A heater was prepared by fixing a heating element with an epoxy resin on the single metal support.

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、上記よりも若干遅い傾向が現れた。   As a result of mounting this heater as a gas shower substrate in 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 slightly slower than the above 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、溶射により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、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。この金属製支持体にも、発熱体と同様に、溶射によりAlの絶縁被覆を形成した。
[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 the 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 a plurality of through holes and screw holes were formed as shown in FIG. 2 to obtain a metal support. Also on this metal support, an insulating coating of Al 2 O 3 was formed by thermal spraying similarly to the heating element.

次に、上記発熱体を2枚の金属製支持体の間にステンレス製のネジで固定し、実施例1と同じ手法で電極を接続して、ヒータを完成した。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℃までは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 fixed between two metal supports with stainless steel screws, and electrodes were connected in the same manner as in Example 1 to complete the heater. This heater can be used without any problem up to 750 ° C. even when an oxidizing gas is used as a gas shower substrate. Also, it could be used sufficiently up to 500 ° C. against corrosive gases such as fluoride.

[実施例4]
厚み100μmのタングステン箔を用意し、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。また、厚み2mm、直径330mmのステンレス板を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て、金属製支持体とした。この金属製支持体には、溶射によりAlの絶縁被覆を形成した。
[Example 4]
A tungsten foil having a thickness of 100 μm was prepared, and this was etched into the heating element circuit pattern shown in FIG. 1 to form a heating element. Further, two stainless steel plates having a thickness of 2 mm and a diameter of 330 mm were prepared, and a plurality of through holes and screw holes were formed as shown in FIG. 2 to obtain a metal support. An insulating coating of Al 2 O 3 was formed on the metal support by thermal spraying.

次に、上記発熱体を2枚の金属製支持体の間にステンレス製のネジで固定し、実施例1と同じ手法で電極を接続して、ヒータを完成した。このヒータは、ガスシャワー基板として、窒素やアルゴンなどの非酸化性ガスに対して、750℃までは問題なく使用することが可能であった。しかし、大気などの酸化性ガスに対しては、350℃を超えると、発熱体であるタングステン箔の表面に青色の酸化被膜が形成された。   Next, the heating element was fixed between two metal supports with stainless steel screws, and electrodes were connected in the same manner as in Example 1 to complete the heater. This heater could be used as a gas shower substrate with no problem up to 750 ° C. against non-oxidizing gases such as nitrogen and argon. However, for an oxidizing gas such as air, a blue oxide film was formed on the surface of the tungsten foil as a heating element when the temperature exceeded 350 ° C.

[実施例5]
厚み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て、金属製支持体とした。この金属製支持体をポリイミド溶液に浸漬し、引き上げた後、350℃の大気中で焼成して、絶縁被覆を形成した。
[Example 5]
A 70 μm thick nichrome foil was prepared, and this was etched into the heating element circuit pattern shown in FIG. 1 to form a heating element. Further, two nickel plates having a thickness of 2 mm and a diameter of 330 mm were prepared, and a plurality of through holes and screw holes were formed as shown in FIG. This metal support was immersed in a polyimide solution, pulled up, and then fired in the air at 350 ° C. to form an insulating coating.

次に、上記発熱体を2枚の金属製支持体の間にニッケル製のネジで固定し、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 fixed between two metal supports with a nickel screw, and electrodes were connected in the same manner as in Example 1 to complete the heater. This heater was used as a gas shower substrate in a single wafer type semiconductor manufacturing apparatus, and as a result, could be used without problems up to 300 ° C.

[実施例6]
上記実施例1と同じアルミニウム製の金属製支持体を2枚用意し、この金属製支持体を実施例1と同様に図2の形状に加工した後、その表面にアルマイト処理を施して絶縁被覆を形成した。このアルマイト処理による絶縁被覆を形成した2枚の金属製支持体の間に、実施例1と同じステンレス箔をエッチング処理した製発熱体を挟み込み、ネジ止めしてヒータを作製した。
[Example 6]
The same aluminum metal support as in Example 1 was prepared. After processing the metal support into the shape shown in FIG. 2 in the same manner as in Example 1, the surface was subjected to anodizing to provide an insulating coating. Formed. A heater made by etching the same stainless steel foil as in Example 1 was sandwiched between two metal supports on which an insulating coating was formed by anodizing, and a heater was manufactured by screwing.

このヒータを、実施例1と同様に、ガスシャワー基板として半導体製造装置に組み込み、流す気体として、大気、窒素、アルゴン、CFを使用した結果、500℃まで問題なく使用することができた。また、このときヒータの250℃まの昇温時間は15分であった。 As in Example 1, this heater was incorporated in a semiconductor manufacturing apparatus as a gas shower substrate, and air, nitrogen, argon, and CF 4 were used as the flowing gas. As a result, the heater could be used without problems up to 500 ° C. At this time, the heating time of the heater up to 250 ° C. was 15 minutes.

次に、上記と同じアルマイト処理したアルミニウム製の金属製支持体に、更にテフロン樹脂をコートした。この金属製支持体を用いた以外は上記と同様にしてヒータを作製し、ガスシャワー基板として半導体製造装置に組み込んだ結果、大気、窒素、アルゴンに対して250℃まで使用でき、しかも11分で昇温することが可能であった。   Next, the same alumite-treated aluminum metal support as described above was further coated with a Teflon resin. A heater was prepared in the same manner as above except that this metal support was used, and it was incorporated into a semiconductor manufacturing apparatus as a gas shower substrate. It was possible to raise the temperature.

更に、上記と同じアルマイト処理した後、更にテフロン樹脂をコートしたアルミニウム製の金属製支持体と、同じくテフロン樹脂をコートしたステンレス製の発熱体を用いた以外は、上記と同様にしてヒータを作製した。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組み込んだ結果、大気、窒素、アルゴンに対して250℃まで使用でき、しかも6分で昇温することが可能であった。   Further, after the same alumite treatment as described above, a heater was manufactured in the same manner as above except that an aluminum metal support coated with Teflon resin and a stainless steel heating element coated with Teflon resin were used. did. As a result of incorporating this heater as a gas shower substrate in a semiconductor manufacturing apparatus, it was possible to use the heater up to 250 ° C. against the atmosphere, nitrogen, and argon, and to raise the temperature in 6 minutes.

[比較例]
上記実施例5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の金属製支持体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 5 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 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され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 (11)

絶縁被覆された金属製支持体と該2枚の金属製支持体の間に両面を挟み込んで固定された発熱体とからなり、該金属製支持体が複数の貫通孔を有しており、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ヒータ。 An insulating coated metal support and a heating element fixed by sandwiching both surfaces between the two metal supports, the metal support having a plurality of through holes, and a semiconductor A heater characterized by being used as a gas shower substrate for a manufacturing apparatus . 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1に記載のヒータ。 The heater according to claim 1 , 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、アルマイト処理を施した後、更に樹脂膜を形成したものであることを特徴とする、請求項2に記載のヒータ。 The heater according to claim 2 , wherein the insulating coating applied to the metal support is a resin film further formed after anodizing . 前記金属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1に記載のヒータ。 The heater according to claim 1 , wherein the insulating coating applied to the metal support is a sprayed film . 前記金属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1に記載のヒータ。 The heater according to claim 1 , 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5に記載のヒータ。 The heater according to claim 5 , wherein the resin film is made of Teflon resin or polyimide resin . 前記発熱体が絶縁被覆されていることを特徴とする、請求項1〜6のいずれかに記載のヒータ。 The heater according to any one of claims 1 to 6, wherein the heating element is coated with insulation . 前記発熱体に施された絶縁被覆が酸化物の溶射膜であることを特徴とする、請求項7に記載のヒータ。 The heater according to claim 7 , wherein the insulating coating applied to the heating element is an oxide 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7に記載のヒータ。 The heater according to claim 7 , 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 .
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