JP4521083B2 - Heater electrode and semiconductor manufacturing apparatus - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウエハ等の半導体を製造するための半導体製造装置、及び、該半導体製造装置におけるヒータに好適なヒータ用電極に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体ウエハ等を製造するための半導体製造装置は、一般に、ウエハ等を載置し該ウエハ等を均一に加熱する均熱板と、該均熱板を加熱するヒータと、該ヒータの熱を外部に伝えないようにする断熱板と、を備えてなる。高品質の半導体を製造するためには、前記半導体製造装置における前記ヒータを精度良くしかも迅速に所望の温度に制御し得ることが必要である。
このため、従来より、前記ヒータと、該ヒータに通電するためのヒータ用電極との好ましい組合せが検討されている。前記ヒータとしては、導電性に優れ、高温に昇温可能でありかつ耐熱性に優れることが望まれ、炭化ケイ素製ヒータ等のセラミック製ヒータが好適に用いられてきており、前記ヒータ用電極としては、電気抵抗が低く導電率が高いことが望まれ、セラミック製又は金属製のヒータ用電極が好適に用いられてきている。
【０００３】
しかしながら、現状では、前記セラミック製ヒータと、前記セラミック製又は金属製のヒータ用電極とを併用しても、加熱時に両者の接触部における接触抵抗が変化し易く、該ヒータの温度制御を精度良くしかも迅速に行うことは達成できていない。
【０００４】
即ち、セラミック製ヒータとセラミック製ヒータ用電極とを併用した場合には、該セラミック製ヒータ用電極は、ダブルナット等の締結手段を用いて前記セラミック製ヒータに固定状態にされるが、加熱時等において、両者の接触部が酸化されることにより、あるいは両者の接触部における接触状態が変化することにより、該接触部の接触抵抗が変化し、該ヒータ用電極のみが過熱されてしまう、あるいは前記ヒータの均一な加熱を行うことができない、等の問題がある。
【０００５】
また、セラミック製ヒータと金属製ヒータ用電極とを併用した場合には、加熱時における両者の線膨張係数が大きく異なるため、該金属製ヒータ用電極の熱膨張が原因となってセラミック製ヒータにクラックが発生し、その結果、両者の接触部における接触抵抗が変化し、前記ヒータの均一な加熱を行うことができない等の問題がある。
【０００６】
この問題を解決するため、前記セラミック製ヒータと、前記セラミック製又は金属製のヒータ用電極とを蝋付することも考えられるが、この場合、該ヒータ用電極の着脱が自在でなく、両者の接触部に接触不良が生じた際に該ヒータ用電極のみを交換することができず、製造効率上、メインテナンス上、取扱上等の点で好ましくないという問題がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前記従来における諸問題を解決し、以下の目的を達成することを課題とする。即ち、本発明は、着脱自在であり取扱性に優れ、ヒータとの接触部における接触抵抗を常に一定に保ち、ヒータの温度制御を容易にかつ迅速にしかも熱勾配を生じさせることなく行うことができるヒータ用電極、及び、該ヒータ電極に接続されたヒータを備えることにより、高品質な半導体ウエハ等を製造することができる半導体製造装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するための手段としては、以下の通りである。即ち、
＜１＞ 炭化ケイ素焼結体であるヒータを貫通して設けられ、フランジ部を一端側に有する電極本体と、該電極本体の他端側に備えられ、前記ヒータが前記フランジ部と密接するように前記ヒータを付勢する付勢手段と、前記フランジ部と前記ヒータとが接触する接触面を密閉するように前記フランジ部と前記ヒータとの接触面の端部を覆い前記接触面の酸素との接触を防止し、且つ炭化ケイ素を含有する耐熱性ペーストである密閉手段と、を有してなることを特徴とするヒータ用電極である。
＜２＞ 前記接触面において、前記ヒータと前記フランジ部とが直接接している前記＜１＞に記載のヒータ用電極である。
【０００９】
前記＜１＞に記載のヒータ用電極は、電極本体と、付勢手段とを有してなる。
前記電極本体は、ヒータを貫通して設けられる。前記電極本体は、フランジ部を一端側に有しているので、該一端側の方向に移動させると前記ヒータから取り外し可能（着脱自在）であるが、該フランジ部とは反対側の他端側の方向に移動させても前記ヒータから取り外し不能である。このヒータ用電極においては、前記電極本体の他端側に備えられた前記付勢手段が、前記ヒータを、該ヒータが前記フランジ部と密接するように付勢しているので、常に、前記電極本体のフランジ部と前記ヒータとが広い面積で密接している。このため、前記電極本体と前記ヒータとの間で線膨張係数が異なっていても、前記電極本体及び／又は前記ヒータが加熱された際、このヒータ用電極と前記ヒータとの接触状態が変化せず、両者の接触部における接触抵抗が常に一定に保たれる。その結果、前記ヒータの温度制御が容易にかつ確実に行われ得る。
【００１０】
また、前記＜１＞に記載のヒータ用電極における前記付勢手段がコイルバネであることが好ましい。このヒータ用電極においては、前記コイルバネが、前記ヒータを、該ヒータが前記フランジ部と密接するようにバネ力によって伸縮自在に付勢しているので、常に、前記電極本体のフランジ部と前記ヒータとが広い面積で密接している。このため、前記電極本体と前記ヒータとの間で線膨張係数が異なっていても、前記電極本体及び／又は前記ヒータが加熱された際、このヒータ用電極と前記ヒータとの接触状態が変化せず、両者の接触部における接触抵抗が常に一定に保たれる。その結果、前記ヒータの温度制御が容易にかつ確実に行われ得る。
【００１１】
また、前記＜１＞に記載のヒータ用電極における前記電極本体がセラミック及び金属のいずれかで形成されていることが好ましい。このため、該電極本体は導電性に優れ、効率的に電気を前記ヒータに流すことができる。その結果、前記ヒータの温度制御が短時間で容易にかつ確実に行われ得る。
【００１２】
前記＜１＞に記載のヒータ用電極における前記ヒータが炭化ケイ素焼結体である。このため、該ヒータは耐熱性に優れる。その結果、このヒータ用電極により、前記ヒータは高温に加熱され得、高温での温度制御が短時間で容易にかつ確実に行われ得る。
【００１３】
また、前記＜１＞に記載のヒータ用電極の電極本体における前記セラミックが炭化ケイ素焼結体であることが好ましい。このため、該ヒータ、前記電極本体は、特に耐熱性に優れる。その結果、このヒータ用電極により、前記ヒータは高温に加熱され得、高温での温度制御が短時間で容易にかつ確実に行われ得る。
【００１４】
前記＜１＞に記載のヒータ用電極は、前記フランジ部と前記ヒータとの接触面を密閉する密閉手段を更に有してなる。このヒータ用電極においては、前記密閉手段が、常に広い面積で密接している前記電極本体のフランジ部と前記ヒータとの接触面が酸化されるのを防いでいる。このため、該ヒータ用電極を繰り返し使用しても、該ヒータ用電極と前記ヒータとの接触部における接触抵抗が常に一定に保たれる。その結果、前記ヒータの温度制御が容易にかつ確実に行われ得る。
【００１５】
前記＜１＞に記載のヒータ用電極においては、前記密閉手段が耐熱性ペーストである。このヒータ用電極においては、前記耐熱性ペーストが、常に広い面積で密接している前記電極本体のフランジ部と前記ヒータとの接触面を隙間なく密閉するので、該接触面が高温下で酸化されるのが確実に防止される。このため、該ヒータ用電極を繰り返し使用しても、該ヒータ用電極と前記ヒータとの接触部における接触抵抗が常に一定に保たれる。その結果、前記ヒータの温度制御が容易にかつ確実に行われ得る。
【００１６】
前記＜１＞に記載のヒータ用電極においては、前記耐熱性ペーストが炭化ケイ素を含有する。このため、前記耐熱性ペーストは特に耐熱性に優れ、該耐熱性ペーストにより、常に広い面積で密接している前記電極本体のフランジ部と前記ヒータとの接触面が隙間なく密閉され、該接触部が高温下で酸化されるのが確実に防止される。該ヒータ用電極を繰り返し使用しても、該ヒータ用電極と前記ヒータとの接触部における接触抵抗が常に一定に保たれる。その結果、前記ヒータの温度制御が容易にかつ確実に行われ得る。
【００２０】
また前記＜１＞に記載のヒータ用電極を備える半導体製造装置は、均熱板と、ヒータと、断熱板とを備えることが好ましい。この半導体製造装置においては、前記ヒータが前記均熱板を加熱する。前記均熱板が、その上に半導体を載置すると共に該半導体を均一に加熱する。その結果、所望の半導体が得られる。なお、前記断熱板が、前記ヒータを覆っているので、該ヒータの熱は外には漏れない。そして、この半導体製造装置においては、前記ヒータが前記＜１＞に記載のヒータ用電極に接続されているので、繰り返し使用しても、該ヒータ用電極と前記ヒータとの接触部の接触抵抗が常に一定に保たれ、前記ヒータの温度制御が容易にかつ確実に行われる。その結果、高品質の半導体が効率良く製造される。
【００２１】
【発明の実施の形態】
（ヒータ用電極）
本発明のヒータ用電極は、電極本体と、付勢手段と、密閉手段と、適宜選択したその他の手段とを有してなる。
【００２２】
−電極本体−
前記電極本体は、ヒータを貫通して設けられる。該電極本体は、通電可能に接続された電源からの電気を前記ヒータに流す機能（通電機能）を有する。
前記電極本体の形状としては、フランジ部を一端側に有していれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、軸方向に垂直な断面形状が円形の棒状（円柱状）、軸方向に垂直な断面形状が角形等の棒状（角柱状）などが挙げられる。これらの中でも円柱状が好ましい。
【００２３】
前記フランジ部の形状としては、前記ヒータと接触する面を少なくとも有していればよく、該面の面積が広い方が、該ヒータに多くの電気を流すことができ該ヒータの温度制御が容易になる点で好ましい。なお、該面は、通常平面である。
前記電極本体の構造、大きさ等については、前記ヒータの構造、大きさ等に応じて適宜選択することができる。
【００２４】
前記電極本体は、セラミック及び金属のいずれかで形成されているのが、電気抵抗が低く、導電性に優れる点で好ましい。
前記セラミックとしては、例えば、炭化ケイ素焼結体とタングステン基板との複合体、窒化アルミニウム焼結体とタングステン基板との複合体、などが挙げられる。これらの中でも、電気抵抗が低く、導電性に優れ、耐熱性に優れる点で炭化ケイ素焼結体が特に好ましい。なお、該炭化ケイ素焼結体の具体例としては、特開平１０−６７５６５号公報、特開平１１−７９８４０号公報等に記載のものが好適に挙げられる。
前記金属としては、例えば、ニッケル、銅、タングステン、これらの合金、などが挙げられる。これらの中でも、低コストであり、導電性に優れ、電気抵抗が低い点でニッケルが特に好ましい。
【００２５】
−付勢手段−
前記付勢手段は、前記電極本体における、前記フランジ部が設けられた一端側とは反対側の他端側に備えられる。
前記付勢手段としては、前記ヒータが前記フランジ部と密接するように前記ヒータを付勢することができる機能を有していればよく、目的に応じて適宜選択することができる。
前記付勢手段の具体例としては、コイルバネ、スプリングワッシャー、などが挙げられる。これらの中でも、取扱性、耐久性等に優れ、常に前記電極本体のフランジ部と前記ヒータとを広い面積で密接させることができる点で、コイルバネが好ましい。
【００２６】
前記付勢手段の大きさ等については、前記電極本体の大きさ等に応じて適宜選択することができる。
前記付勢手段の材質としては、耐熱性を有しておりかつ前記機能を損なわないものであればよく、目的に応じて適宜選択することができ、例えばコイルバネの場合には市販の窒化ケイ素製などが好ましい。
【００２７】
前記付勢手段がコイルバネである場合、該コイルバネにおける一端は、前記ヒータに接触される。そして、該コイルバネの他端には、該コイルバネが縮んだ状態で備えられるようにする（前記ヒータが前記フランジ部に密接するように該ヒータを付勢する）固定具が装着される。
前記固定具としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、ワッシャーとダブルナットとの組合せ、ワッシャーとスナップリングとの組合せ、などが挙げられる。
前記固定具の材質としては、耐熱性を有していれば特に制限はなく、ニッケル等の金属が好適に挙げられる。
【００２８】
−密閉手段−
前記密閉手段は、前記フランジ部と前記ヒータとの接触面を密閉する機能を有し、耐熱性ペーストが用いられる。
耐熱性ペーストは、前記フランジ部と前記ヒータとの接触面の形状が複雑な場合でも容易にかつ確実に密閉することができる点で好ましい。
【００２９】
前記耐熱性ペーストは、通常、耐熱性材料（微粉末、粉末、粒子、これらの混合物）とバインダーとの混合物であり、本発明では前記耐熱性材料として炭化ケイ素を含有する耐熱性ペーストが用いられ、耐熱性に極めて優れる点で特に好ましい。
【００３０】
−その他の手段−
前記その他の手段としては、特に制限はなく、本発明の効果を害しない範囲内において、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、電源からの電気を流入させるための接続部、などが挙げられる。
【００３１】
−用途等−
本発明のヒータ用電極は、２個一組で前記ヒータに接続される。そして、その内の一つがプラス電極として機能し、他の一つがマイナス電極として機能する。
その結果、一方の前記ヒータ用電極から流入された電流は、前記ヒータの中を流れ、該ヒータを加熱しつつ、他の一方の前記ヒータ用電極から流出する。このとき、該ヒータ用電極を流れる電気量の大小により、前記ヒータの昇温・降温が行われ、該電気量を調節することにより前記ヒータの温度制御が行われる。
【００３２】
本発明のヒータ用電極は、各種分野における公知のヒータに好適に使用することができ、半導体製造装置等におけるヒータにより好適に使用することができ、以下の本発明の半導体製造装置におけるヒータに特に好適に使用することができる。
なお、前記ヒータとしては、セラミック、中でも、電気抵抗が低く、導電性に優れ、耐熱性に優れる点で炭化ケイ素焼結体が用いられる。なお、該炭化ケイ素焼結体の具体例としては、特開平１０−６７５６５号公報、特開平１１−７９８４０号公報等に記載のものが好適に挙げられる。
【００３３】
（半導体製造装置）
本発明の半導体製造装置は、均熱板と、ヒータとを少なくとも備えてなり、更に必要に応じて断熱板、適宜選択したその他の部材を備えてなる。
【００３４】
−均熱板−
前記均熱板は、ウエハ等の半導体を載置することができ、該半導体を均一に加熱することができる機能を有していればよく、その形状、構造、大きさ、材質等について特に制限はなく、均熱板として公知のものを好適に使用することができる。
【００３５】
−ヒータ−
前記ヒータとしては、前記均熱板を加熱することができる機能を有していればよく、その形状、構造、大きさ等については特に制限はないが、加熱時にそれ自身均熱性を有しているのが好ましい。
前記ヒータとしては、上述したヒータを好適に使用することができる。即ち、セラミック、中でも、電気抵抗が低く、導電性に優れ、耐熱性に優れる点で炭化ケイ素焼結体が用いられる。なお、該炭化ケイ素焼結体の具体例としては、特開平１０−６７５６５号公報、特開平１１−７９８４０号公報等に記載のものが好適に挙げられる。
前記ヒータには、電源に通電可能に接続された、前記本発明のヒータ用電極の一組が接続される。
【００３６】
−断熱板−
前記断熱板としては、前記ヒータの熱を外部に伝えない機能を有していればよく、公知の断熱板を好適に使用することができる。該断熱板は、通常、前記ヒータを覆うようにして配置される。
【００３７】
−その他の部材−
前記その他の部材としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、均熱板上に載置された半導体に各種処理を行うことができるように半導体製造装置の反応系を真空状態にするための真空手段、などが挙げられる。
前記真空手段としては、前記ヒータを覆う前記断熱板に気密に接続されたカバー部材と、該カバー部材の内部の空気を吸引して真空状態にする真空ポンプとの組合せ、などが挙げられる。
【００３８】
【実施例】
以下、本発明のヒータ用電極が設けられた本発明の半導体製造装置の実施例を図面を参照しながら説明するが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。
図１は、本発明の半導体製造装置の一参考例を説明するための一部拡大断面概略図である。図２は、図１に示す半導体製造装置におけるヒータ及び該ヒータに接続されたヒータ用電極を説明するための斜視図である。
【００３９】
（参考例１）
図１に示すように、半導体製造装置１は、ヒータ５と、ヒータ用電極１０と、均熱板６と、断熱板８と、カバー部材（不図示）と、真空ポンプ（不図示）とを備える。
【００４０】
ヒータ５は、図２に示すように、円板状であり、その外周近傍に一組のヒータ用電極が通電可能に接続されている。ヒータ５には、ヒータ用電極１０からの電気が、短時間で全体にムラなく流れ、全体が均一に加熱されるようにするため、切れ目が形成されている。ヒータ５は、炭化ケイ素焼結体である。
【００４１】
ヒータ用電極１０は、図１及び図２に示すように、電極本体２０と、前記付勢手段としてのコイルスプリング２２、ワッシャー２３及びダブルナット２４と、を有してなる。
【００４２】
電極本体１０は、一端にフランジ部２１が形成された円柱状部材であり、ニッケル製である。電極本体１０は、ヒータ５に設けられた貫通孔に挿入され、ヒータ５を貫通した状態でヒータ５に接続される。この状態において、電極本体１０における、フランジ部２１が形成された側とは反対側に、コイルスプリング２２が電極本体１０に貫通された状態で配置される。コイルスプリング２２の一端がヒータ５に接触した状態において、コイルスプリング２２の他端にワッシャー２３を当接させ、ワッシャー２３における、コイルスプリング２２が当接する側とは反対側からダブルナット２４がネジ込まれる。なお、電極本体１０におけるフランジ部２１が形成された側とは反対側にはネジが形成されており、ダブルナット２４と螺合可能になっている。
【００４３】
このとき、コイルスプリング２２は縮んだ状態にあり、その一端は、ヒータ５の表面に当接してヒータ５をフランジ部２１に押し当てる方向に押し（付勢し）、他端は、ワッシャー２３に当接してこれをダブルナット２４側に押し（付勢し）ている。このため、フランジ部２１と、ヒータ５とは、互いに強く密接した状態になっており、両者の接触部の接触状態は常に安定に維持される。
【００４４】
均熱板６は、図１に示すように、ウエハである半導体７を載置可能であり、ヒータ５の一方の表面を覆うようにして配置される。
断熱板８は、ヒータ５のもう一方の表面を覆うようにして配置され、均熱板６と気密に係合される。断熱板８と均熱板６との接触面における外周部分には、銀蝋９が配置され、該接触面の気密性を保持している。断熱板８には、ヒータ用電極１０が貫通可能な孔が設けられており、ヒータ用電極１０は断熱板８を貫通した状態でヒータ５に接続される。
【００４５】
前記カバー部材及び前記真空ポンプは、該カバー部材の内部を真空状態にする真空手段として機能する。
前記カバー部材は、ヒータ５を覆う断熱板８に気密に接続される。このため、該カバー部材と断熱板８とにより画成される空間が、半導体７に種々の処理等を行うための反応系となる。
前記真空ポンプは、前記カバー部材に接続される。該真空ポンプを作動させると、前記空間（反応系）内の空気が吸引されて真空状態にされる。このとき、断熱板８と均熱板６との接触面には銀蝋９が存在するため、該接触面から空気が漏出等することはなく、前記空間（反応系）内の真空状態は安定に維持される。
【００４６】
半導体製造装置１においては、ヒータ５が均熱板６を加熱する。均熱板６が、その上に載置した半導体７を均一に加熱する。このとき、半導体７が存在する空間（反応系）は、前記カバー部材及び前記真空ポンプにより真空状態にされている。その結果、半導体７に各種処理を施すことができ、各種処理が施された所望の半導体７が製造される。なお、断熱板８が、ヒータ５を覆っているので、ヒータ５の熱は半導体製造装置１の外には漏れない。
【００４７】
半導体製造装置１においては、ヒータ５が本発明のヒータ用電極１０に接続されている。ヒータ用電極１０における電極本体２０は、図示しない電源に通電可能に接続されている。電極本体２０は、フランジ部２１を一端側に有しており、これをフランジ部２１側に移動させるとヒータ５から取り外し可能（着脱自在）であるが、フランジ部２１とは反対側に移動させてもヒータ５から取り外し不能である。ヒータ用電極１０において、電極本体２０の他端側に備えられたコイルスプリング２２がヒータ５を、ヒータ５がフランジ部２１と密接するようにバネ力で押圧（付勢）しているので、常に電極本体２０のフランジ部２１とヒータ５とが広い面積で安定な状態で密接している。このため、ニッケル製である電極本体２０と、炭化ケイ素焼結体であるヒータ５との間の線膨張係数が異なっていても、電極本体２０及びヒータ５が加熱された際、ヒータ用電極１０とヒータ５との接触状態が変化せず、両者の接触部、即ちフランジ部２１とヒータ５との接触部における接触抵抗が常に一定に保たれる。その結果、ヒータ用電極１０からヒータ５に供給される電気の量は常に一定である。半導体製造装置１においては、ヒータ５の温度制御が容易にかつ確実に行われ、しかもヒータ５に熱勾配が生じないので、高品質な半導体７が効率よく製造される。
【００４８】
（参考例２）
参考例２の半導体製造装置は、図４に示すように、参考例１の半導体製造装置１において、ヒータ用電極１０におけるダブルナット２４をスナップリング２５に代えた以外は参考例１の半導体製造装置１と同じ構成である。
この半導体製造装置は、参考例１の半導体製造装置１と同じ作用、効果を奏する。
【００４９】
（実施例１）
実施例１の半導体製造装置は、図５に示すように、参考例１の半導体製造装置１において、ヒータ用電極１０における電極本体２０のフランジ部２１と、ヒータ５との接触部に、該接触部を密閉するように耐熱性ペースト３０が配置された以外は参考例１の半導体製造装置１と同じ構成である。
この半導体製造装置は、参考例１の半導体製造装置１と同じ作用、効果を奏するが、更に、耐熱性ペースト３０が、電極本体２０のフランジ部２１とヒータ５との接触面を隙間なく密閉するので、該接触面が高温下で酸化されるのが確実に防止される。このため、ヒータ用電極１０を繰り返し使用しても、ヒータ用電極１０とヒータ５との接触部における接触抵抗が常に一定に保たれる。その結果、実施例１の半導体製造装置においては、ヒータ５の温度制御が容易にかつ確実に行われ、しかもヒータ５に熱勾配が生じないので、高品質な半導体７が効率よく製造される。
【００５０】
【発明の効果】
本発明によると、前記従来における諸問題を解決することができ、着脱自在であり取扱性に優れ、ヒータとの接触部における接触抵抗を常に一定に保ち、ヒータの温度制御を容易にかつ迅速にしかも熱勾配を生じさせることなく行うことができるヒータ用電極、及び、該ヒータ電極に接続されたヒータを備えることにより、高品質な半導体ウエハ等を製造することができる半導体製造装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は、本発明の半導体製造装置の一参考例を説明するための一部拡大断面概略図である。
【図２】 図２は、図１に示す半導体製造装置におけるヒータ及び該ヒータに接続されたヒータ用電極を説明するための斜視図である。
【図３】 図３は、本発明のヒータ用電極の第一の参考例を説明するための一部拡大概略説明図である。
【図４】 図４は、本発明のヒータ用電極を第二の参考例を説明するための一部拡大概略説明図である。
【図５】 図５は、本発明のヒータ用電極の第一の実施例を説明するための一部拡大概略説明図である。
【符号の説明】
１ 半導体製造装置
５ ヒータ
６ 均熱板
７ 半導体
８ 断熱板
９ 銀蝋
１０ ヒータ用電極
２０ 電極本体
２１ フランジ部
２２ スプリングコイル
２３ ワッシャー
２４ ダブルナット
２５ スナップリング
３０ 耐熱性ペースト[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a semiconductor manufacturing apparatus for manufacturing a semiconductor such as a semiconductor wafer, and a heater electrode suitable for a heater in the semiconductor manufacturing apparatus.
[0002]
[Prior art]
A semiconductor manufacturing apparatus for manufacturing a semiconductor wafer or the like generally includes a soaking plate for placing the wafer or the like and heating the wafer or the like uniformly, a heater for heating the soaking plate, and the heat of the heater to the outside. And a heat insulating plate that prevents transmission to the device. In order to manufacture a high-quality semiconductor, it is necessary that the heater in the semiconductor manufacturing apparatus can be controlled to a desired temperature with high accuracy and speed.
For this reason, conventionally, a preferable combination of the heater and a heater electrode for energizing the heater has been studied. As the heater, it is desired that the heater is excellent in electrical conductivity, can be heated to a high temperature and has excellent heat resistance, and a ceramic heater such as a silicon carbide heater has been suitably used as the heater electrode. Is desired to have low electrical resistance and high electrical conductivity, and ceramic or metal heater electrodes have been suitably used.
[0003]
However, at present, even when the ceramic heater and the ceramic or metal heater electrode are used in combination, the contact resistance at the contact portion of the both tends to change during heating, and the temperature control of the heater is accurately performed. Moreover, it has not been achieved quickly.
[0004]
That is, when a ceramic heater and a ceramic heater electrode are used in combination, the ceramic heater electrode is fixed to the ceramic heater using a fastening means such as a double nut. In such a case, the contact resistance of the contact portion changes due to oxidation of the contact portions of the two or changes in the contact state of the contact portions of the two, and only the heater electrode is overheated, or There is a problem that the heater cannot be uniformly heated.
[0005]
In addition, when a ceramic heater and a metal heater electrode are used in combination, the linear expansion coefficients of the two differ greatly during heating. Cracks are generated, resulting in a change in contact resistance at the contact portion between the two, and there is a problem that uniform heating of the heater cannot be performed.
[0006]
In order to solve this problem, it is conceivable to braze the ceramic heater and the ceramic or metal heater electrode. In this case, the heater electrode is not freely attached and detached. When a contact failure occurs in the contact portion, only the heater electrode cannot be replaced, which is not preferable in terms of manufacturing efficiency, maintenance, and handling.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to solve the conventional problems and achieve the following objects. That is, the present invention is detachable and excellent in handleability, and the contact resistance at the contact portion with the heater is always kept constant, and the temperature control of the heater can be performed easily and quickly without causing a thermal gradient. It is an object of the present invention to provide a semiconductor manufacturing apparatus capable of manufacturing a high-quality semiconductor wafer or the like by including a heater electrode that can be used and a heater connected to the heater electrode.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
Means for solving the problems are as follows. That is,
<1> An electrode main body provided through a heater which is a silicon carbide sintered body and having a flange portion on one end side, and provided on the other end side of the electrode main body so that the heater is in close contact with the flange portion An urging means for urging the heater, and covering the end of the contact surface between the flange portion and the heater so as to seal the contact surface where the flange portion and the heater are in contact with each other. And a sealing means that is a heat-resistant paste containing silicon carbide .
<2> The heater electrode according to <1>, wherein the heater and the flange portion are in direct contact with each other on the contact surface.
[0009]
The heater electrode according to <1> includes an electrode body and a biasing unit.
The electrode body is provided through a heater. Since the electrode body has a flange portion on one end side, it can be detached (detachable) from the heater when moved in the direction of the one end side, but the other end side opposite to the flange portion. It cannot be removed from the heater even if it is moved in the direction of. In this heater electrode, the biasing means provided on the other end side of the electrode main body biases the heater so that the heater is in close contact with the flange portion. The flange portion of the main body and the heater are in close contact with each other over a wide area. For this reason, even if the linear expansion coefficient differs between the electrode body and the heater, when the electrode body and / or the heater is heated, the contact state between the heater electrode and the heater does not change. In other words, the contact resistance at both contact portions is always kept constant. As a result, the temperature control of the heater can be easily and reliably performed.
[0010]
Moreover , it is preferable that the urging means in the heater electrode described in <1> is a coil spring. In this heater electrode, the coil spring urges the heater so that it can expand and contract by a spring force so that the heater is in close contact with the flange portion. And close in a wide area. For this reason, even if the linear expansion coefficient differs between the electrode body and the heater, when the electrode body and / or the heater is heated, the contact state between the heater electrode and the heater does not change. In other words, the contact resistance at both contact portions is always kept constant. As a result, the temperature control of the heater can be easily and reliably performed.
[0011]
Moreover , it is preferable that the said electrode main body in the electrode for heaters as described in said <1 > is formed with either ceramics or a metal. For this reason, this electrode main body is excellent in electroconductivity, and can flow electricity to the said heater efficiently. As a result, the temperature control of the heater can be easily and reliably performed in a short time.
[0012]
The heater definitive to heater electrodes according to <1> is a sintered silicon carbide. For this reason, this heater is excellent in heat resistance. As a result, the heater electrode can be heated to a high temperature by this heater electrode, and temperature control at a high temperature can be easily and reliably performed in a short time .
[0013]
Moreover , it is preferable that the said ceramic in the electrode main body of the electrode for heaters as described in said <1> is a silicon carbide sintered compact. Therefore, the heater and the electrode body are particularly excellent in heat resistance. As a result, the heater electrode can be heated to a high temperature by this heater electrode, and temperature control at a high temperature can be easily and reliably performed in a short time.
[0014]
The heater electrode according to <1>, further comprising a sealing means for sealing the contact surface between the before and Symbol flange heater. In this heater electrode, the sealing means prevents the contact surface between the flange portion of the electrode body and the heater, which are always in close contact with each other in a wide area, from being oxidized. For this reason, even if the heater electrode is used repeatedly, the contact resistance at the contact portion between the heater electrode and the heater is always kept constant. As a result, the temperature control of the heater can be easily and reliably performed.
[0015]
Wherein the heater electrode according to <1>, the front Symbol sealing means is a heat resistant paste. In this heater electrode, the heat-resistant paste seals the contact surface between the flange portion of the electrode body and the heater, which are always in close contact with each other over a wide area without any gap, so that the contact surface is oxidized at a high temperature. Is reliably prevented. For this reason, even if the heater electrode is used repeatedly, the contact resistance at the contact portion between the heater electrode and the heater is always kept constant. As a result, the temperature control of the heater can be easily and reliably performed.
[0016]
In the heater electrode according to <1>, pre-Symbol heat resistance paste containing silicon carbide. Therefore, the heat-resistant paste particularly excellent in heat resistance, the said heat-resistant paste, the contact surface of the flange portion and the heater of the electrode body is closely is sealed without gaps always in a large area, the contact portion Is reliably prevented from being oxidized at high temperatures. Even when the heater electrode is used repeatedly, the contact resistance at the contact portion between the heater electrode and the heater is always kept constant. As a result, the temperature control of the heater can be easily and reliably performed.
[0020]
Moreover, it is preferable that a semiconductor manufacturing apparatus provided with the heater electrode as described in said <1> is provided with a soaking | uniform-heating board, a heater, and a heat insulation board. In this semiconductor manufacturing apparatus, the heater heats the soaking plate. The soaking plate places the semiconductor thereon and heats the semiconductor uniformly. As a result, a desired semiconductor is obtained. In addition, since the said heat insulation board has covered the said heater, the heat of this heater does not leak outside. In this semiconductor manufacturing apparatus, since the heater is connected to the heater electrode described in <1 >, even if it is repeatedly used, the contact resistance of the contact portion between the heater electrode and the heater is low. The temperature is always kept constant, and the temperature control of the heater is easily and reliably performed. As a result, a high-quality semiconductor is efficiently manufactured.
[0021]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
(Heater electrode)
Heater electrode of the present invention is formed by a an electrode body, a biasing means, a dense closed unit, and other units appropriately selected.
[0022]
-Electrode body-
The electrode body is provided through a heater. The electrode body has a function (energization function) for flowing electricity from a power source connected to be energized to the heater.
The shape of the electrode body is not particularly limited as long as it has a flange portion on one end side, and can be appropriately selected according to the purpose. For example, the electrode body has a circular cross section perpendicular to the axial direction (circular shape). Columnar), and a bar shape (rectangular columnar shape) such as a square cross section perpendicular to the axial direction. Among these, a cylindrical shape is preferable.
[0023]
The shape of the flange portion only needs to have at least a surface in contact with the heater, and a larger area of the surface allows more electricity to flow through the heater, facilitating temperature control of the heater. This is preferable. The surface is usually a flat surface.
The structure, size, etc. of the electrode body can be appropriately selected according to the structure, size, etc. of the heater.
[0024]
The electrode body is preferably formed of either ceramic or metal in terms of low electrical resistance and excellent conductivity.
Examples of the ceramic include a composite of a silicon carbide sintered body and a tungsten substrate, a composite of an aluminum nitride sintered body and a tungsten substrate, and the like. Among these, a silicon carbide sintered body is particularly preferable in terms of low electrical resistance, excellent conductivity, and excellent heat resistance. Specific examples of the silicon carbide sintered body preferably include those described in JP-A-10-67565, JP-A-11-79840, and the like.
Examples of the metal include nickel, copper, tungsten, and alloys thereof. Among these, nickel is particularly preferable because of its low cost, excellent conductivity, and low electric resistance.
[0025]
-Energizing means-
The urging means is provided on the other end side of the electrode body opposite to the one end side on which the flange portion is provided.
The urging means may be appropriately selected depending on the purpose as long as it has a function of urging the heater so that the heater is in close contact with the flange portion.
Specific examples of the urging means include a coil spring and a spring washer. Among these, a coil spring is preferable in that it is excellent in handleability, durability, and the like, and can always bring the flange portion of the electrode body and the heater into close contact with each other over a wide area.
[0026]
About the magnitude | size etc. of the said urging | biasing means, it can select suitably according to the magnitude | size etc. of the said electrode main body.
The material of the biasing means may be any material as long as it has heat resistance and does not impair the function, and can be appropriately selected according to the purpose. For example, in the case of a coil spring, it is made of a commercially available silicon nitride. Etc. are preferable.
[0027]
When the urging means is a coil spring, one end of the coil spring is in contact with the heater. The other end of the coil spring is equipped with a fixture that allows the coil spring to be provided in a contracted state (biasing the heater so that the heater is in close contact with the flange portion).
There is no restriction | limiting in particular as said fixing tool, Although it can select suitably according to the objective, For example, the combination of a washer and a double nut, the combination of a washer and a snap ring, etc. are mentioned.
The material of the fixture is not particularly limited as long as it has heat resistance, and a metal such as nickel is preferably used.
[0028]
-Sealing means-
The sealing means may have a function of sealing the contact surface between the heater and the flange portion, the heat resistance paste is used.
Heat resistance paste is preferable in that the shape of the contact surface between said flange portion and the heater can be sealed even easily and reliably when complex.
[0029]
The heat-resistant paste is usually Ri mixture der refractory material (fine powder, powder, particles, a mixture thereof) and binders, heat resistance paste containing silicon carbide as the heat-resistant material is used in the present invention And is particularly preferable in terms of extremely excellent heat resistance.
[0030]
-Other means-
The other means is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the purpose within a range that does not impair the effects of the present invention. For example, a connection part for injecting electricity from a power source, etc. Is mentioned.
[0031]
-Applications-
The heater electrodes of the present invention are connected to the heater in pairs. One of them functions as a positive electrode, and the other functions as a negative electrode.
As a result, the current flowing from one of the heater electrodes flows through the heater and flows out of the other heater electrode while heating the heater. At this time, the temperature of the heater is increased or decreased depending on the amount of electricity flowing through the heater electrode, and the temperature of the heater is controlled by adjusting the amount of electricity.
[0032]
The heater electrode of the present invention can be suitably used for a known heater in various fields, and can be suitably used for a heater in a semiconductor manufacturing apparatus or the like, and particularly as a heater in the following semiconductor manufacturing apparatus of the present invention. It can be preferably used.
Incidentally, as the heater, ceramic, among, low electric resistance, excellent conductivity, sintered silicon carbide is used in terms of excellent heat resistance. Specific examples of the silicon carbide sintered body preferably include those described in JP-A-10-67565, JP-A-11-79840, and the like.
[0033]
(Semiconductor manufacturing equipment)
The semiconductor manufacturing apparatus of the present invention includes at least a soaking plate and a heater, and further includes a heat insulating plate and other members appropriately selected as necessary.
[0034]
-Soaking plate-
The soaking plate may have a function of being able to place a semiconductor such as a wafer and heating the semiconductor uniformly, and there is a particular limitation on the shape, structure, size, material, and the like. However, a well-known plate can be suitably used.
[0035]
-Heater-
The heater is not limited as long as it has a function capable of heating the soaking plate, and there is no particular limitation on the shape, structure, size , etc. It is preferable.
As the heater, the above-described heater can be preferably used. That is, ceramic, among, low electric resistance, excellent conductivity, sintered silicon carbide is used in terms of excellent heat resistance. Specific examples of the silicon carbide sintered body preferably include those described in JP-A-10-67565, JP-A-11-79840, and the like.
The heater is connected to a pair of heater electrodes of the present invention, which is connected to a power source so as to be energized.
[0036]
-Insulation plate-
The heat insulating plate only needs to have a function of not transmitting the heat of the heater to the outside, and a known heat insulating plate can be preferably used. The heat insulating plate is usually arranged so as to cover the heater.
[0037]
-Other components-
The other member is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the purpose. For example, the semiconductor manufacturing apparatus can perform various processes on the semiconductor placed on the soaking plate. Examples thereof include a vacuum means for bringing the reaction system into a vacuum state.
Examples of the vacuum means include a combination of a cover member that is airtightly connected to the heat insulating plate that covers the heater, and a vacuum pump that sucks air inside the cover member to bring it into a vacuum state.
[0038]
【Example】
Hereinafter, embodiments of the semiconductor manufacturing apparatus of the present invention provided with the heater electrode of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to these embodiments.
FIG. 1 is a partially enlarged schematic cross-sectional view for explaining a reference example of a semiconductor manufacturing apparatus according to the present invention. Figure 2 is a perspective view for explaining the Heater electrode connected to the heater and the heater in the semiconductor manufacturing apparatus shown in FIG.
[0039]
( Reference Example 1)
As shown in FIG. 1, the
[0040]
As shown in FIG. 2, the
[0041]
As shown in FIGS. 1 and 2, the
[0042]
The
[0043]
At this time, the
[0044]
As shown in FIG. 1, the soaking plate 6 can place a semiconductor 7 as a wafer, and is arranged so as to cover one surface of the
The
[0045]
The cover member and the vacuum pump function as a vacuum unit that evacuates the inside of the cover member.
The cover member is hermetically connected to a
The vacuum pump is connected to the cover member. When the vacuum pump is operated, the air in the space (reaction system) is sucked into a vacuum state. At this time, since silver wax 9 exists on the contact surface between the
[0046]
In the
[0047]
In the
[0048]
( Reference Example 2)
The semiconductor manufacturing device of Example 2, as shown in FIG. 4, in the
This semiconductor manufacturing apparatus has the same operations and effects as the
[0049]
(Example 1 )
As shown in FIG. 5, the semiconductor manufacturing apparatus of Example 1 is similar to the
Although this semiconductor manufacturing apparatus has the same operation and effect as the
[0050]
【The invention's effect】
According to the present invention, the conventional problems can be solved, detachable and excellent in handleability, the contact resistance at the contact portion with the heater is always kept constant, and the temperature control of the heater is easily and quickly performed. In addition, a semiconductor manufacturing apparatus capable of manufacturing a high-quality semiconductor wafer or the like by providing a heater electrode that can be performed without causing a thermal gradient and a heater connected to the heater electrode is provided. Can do.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a partially enlarged schematic cross-sectional view for explaining a reference example of a semiconductor manufacturing apparatus according to the present invention.
Figure 2 is a perspective view for explaining the Heater electrode connected to the heater and the heater in the semiconductor manufacturing apparatus shown in FIG.
FIG. 3 is a partially enlarged schematic explanatory view for explaining a first reference example of the heater electrode of the present invention.
FIG. 4 is a partially enlarged schematic explanatory view for explaining a second reference example of the heater electrode of the present invention.
Figure 5 is a partially enlarged schematic explanatory view for explaining a first embodiment of the heater electrode of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
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