JP6980500B2

JP6980500B2 - ヒータ

Info

Publication number: JP6980500B2
Application number: JP2017228190A
Authority: JP
Inventors: 安紀飯島
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2017-11-28
Filing date: 2017-11-28
Publication date: 2021-12-15
Anticipated expiration: 2037-11-28
Also published as: JP2019102135A

Description

本発明は、例えば、半導体ウエハ等の試料を加熱する際に用いられるヒータに関するものである。

ヒータとして、例えば、特許文献１に記載の静電チャック装置が知られている。特許文献１に記載の静電チャック装置は、セラミック焼結体の内部にヒータエレメントを有している。ヒータエレメントは、帯状であって、円形状の領域に引き回されている。ヒータエレメントは、周方向に伸びる部分と径方向に伸びる部分とこれらが繋がる角部とを備えている。角部は、外側に凸部を有しており、内側に凹部を有している。

特開２０１６−１２９１８３号公報

特許文献１に記載の静電チャック装置においては均熱性の向上が困難であった。

本発明の一態様のヒータは、主面を有するセラミック体と、該セラミック体の内部または他方の主面において前記主面に対向するように引き回され、円形状の領域に配置された帯状の発熱抵抗体とを備えており、該発熱抵抗体は、平面視で前記円形状の領域の周方向に延在する円弧状の複数の第１配線パターンと、前記円形状の領域の径方向に延在して２つの前記第１配線パターンを接続する第２配線パターンとを有し、２つの前記第１配線パ
ターンと前記第２配線パターンとの接続部がそれぞれ屈曲した形状の屈曲部を有するとともに、該屈曲部のそれぞれが内側に第１凹部を有し外側に第２凹部を有する。

本発明の一態様のヒータによれば、均熱性を向上できる。

ヒータの一例を示す断面図である。発熱抵抗体のパターンを示す。

図１に示すように、ヒータ１００は、セラミック体１と発熱抵抗体２とを備えている。ヒータ１００は、例えば、半導体ウエハ等を加熱するために用いることができる。

セラミック体１は、試料に接する部材である。ヒータ１００が半導体ウエハを加熱するために用いられる場合には、セラミック体１は一方の主面に試料保持面１０を有する。セラミック体１は、例えば、積層体である。セラミック体１は、例えば、円板状である。

セラミック体１は、例えば、窒化アルミニウム等のセラミック材料を有する。セラミック体１は、例えば、複数のグリーンシートを積層して、これを窒素雰囲気中で焼成することによって得ることができる。セラミック体１の内部または他方の主面には発熱抵抗体２が位置している。また、必要に応じて、セラミック体１の内部に、静電吸着用電極が位置していてもよい。

セラミック体１の寸法は、例えば、主面の直径を３０〜５００ｍｍ程度に、厚みを５〜
２５ｍｍ程度に設定できる。

発熱抵抗体２は、電流を流すことによって、発熱する部材である。発熱抵抗体２は、セラミック体１の内部または他方の主面において、一方の主面に対向するように引き回されている。ヒータ１００が半導体ウエハを加熱するために用いられる場合には、ヒータ１００が発熱することによって試料保持面１０が加熱され、この熱が半導体ウエハに伝わることで、半導体ウエハを加熱できる。

図２に示すように、発熱抵抗体２は、屈曲した形状の屈曲部２０を有する。より具体的には、発熱抵抗体２は、複数の屈曲部２０を有する線状のパターンである。発熱抵抗体２は、例えば、セラミック体１の他方の主面のほぼ全面に位置している。また、発熱抵抗体２は、例えば、セラミック体１の内部のうち一方の主面に対向する仮想面のほぼ全面に位置している。さらに具体的には、例えば、図２に示すように、同心円状に配列された複数の屈曲部２０を有する線状パターンがセラミック体１の内部の仮想面または他方の主面のほぼ全体に位置している。なお、図２においては、断面図ではあるが図面の見やすさを優先してセラミック体１のハッチングを省略している。また、発熱抵抗体２が位置している領域を塗りつぶして表示するとともに、その一部を部分的に拡大することで発熱抵抗体２の配線パターンを示し、さらにその一部を部分的に拡大することで配線パターンの詳細な構造を示している。発熱抵抗体２は、発熱密度が一定となるように構成されている。これにより、ヒータ１００の一方の主面において熱分布にばらつきが生じることを低減できる。

発熱抵抗体２は、導体成分およびセラミック成分を含んでいる。導体成分としては、例えばタングステン又は炭化タングステンを有する金属材料を含んでいる。セラミック成分としては、例えば、窒化アルミニウムの粉末を含んでいる。

本例のヒータ１００においては、屈曲部２０が、内側に第１凹部２１を有し、外側に第２凹部２２を有する。一般的に、屈曲部２０においては、電流の多くが内側を流れる。そこで、本例においては、内側に第１凹部２１を設けることによって電流の流れを発熱抵抗体２の幅方向における中央付近に近づけることができる。また、一般的に屈曲部は電流の流れる方向に対して垂直な方向の幅が局所的に大きくなってしまい。クールスポットが発生してしまうおそれがある。そこで、屈曲部２０の外側に第２凹部２２を設けることによって屈曲部２０の幅を細くすることができるため、クールスポットの発生を低減できる。その結果、主面の均熱性を向上できる。第１凹部２１および第２凹部２２は、例えば、部分円状に切りかかれたような形状であってもよい。言い換えると、第１凹部２１および第２凹部２２の形状は、円弧状であってもよい。

発熱抵抗体２は、例えば、幅を０．５〜５ｍｍに設定できる。第１凹部２１および第２凹部２２の大きさは、例えば、第１凹部２１および第２凹部２２の形状が、部分円状に切りかかれたような形状である場合には、部分円状の半径を発熱抵抗体２の幅に対して１〜５％の長さに設定できる。

また、発熱抵抗体２は、屈曲部２０が屈曲部２０以外の領域よりも酸化物を多く有していてもよい。屈曲部２０に第１凹部２１および第２凹部２２を設けると、発熱抵抗体２のうち、屈曲部２０と、この屈曲部２０に隣り合う部分との間の隙間が大きくなるために、発熱密度が低下する。そこで、本例のように屈曲部２０に酸化物を多く含有させることによって、屈曲部２０における発熱量を増やしてもよい。これにより、部分的に発熱密度が低下するおそれを低減できるので、均熱性を向上できる。発熱抵抗体２がタングステンを有している場合には、酸化物としては、例えば、酸化タングステン（ＷＯ_３）が挙げられる。酸化物は、例えば、第１凹部２１または第２凹部２２に沿って位置させることができ
る。言い換えると、第１凹部２１または第２凹部２２の形状が円弧状である場合には、酸化物は第１凹部２１または第２凹部２２に沿って円弧状に位置させることができる。発熱抵抗体２がタングステンを主成分としている場合には、第１凹部２１および第２凹部２２付近におけるタングステンと酸化タングステンとの割合をｍｏｌ％で１０：１にしてもよい。酸化物の存在は、例えば、Ｘ線回折（ＸＲＤ）または電子線マイクロアナライザ（ＥＰＭＡ）等によって確認できる。

また、第１凹部２１が円弧状に凹んでいてもよい。これにより、第１凹部２１において応力が集中するおそれを低減できる。その結果、ヒータ１００の耐久性を向上できる。また、ヒータ１００は、第２凹部２２が円弧状に凹んでいてもよい。これにより、第２凹部２２において応力が集中するおそれを低減できる。その結果、ヒータ１００の耐久性を向上できる。

ヒータ１００は、第１凹部２１が第２凹部２２よりも大きくてもよい。一般的に、屈曲部２０においては、電流の多くが内側を流れる傾向にあるが、第１凹部２１が第２凹部２２よりも大きいことによって、電流の流れを内側から中心側に寄せることができるので、屈曲部２０の外側でクールスポットが生じるおそれを低減できる。

１：セラミック体
２：発熱抵抗体
１０：試料保持面
２０：屈曲部
２１：第１凹部
２２：第２凹部
１００：ヒータ

Claims

主面を有するセラミック体と、
該セラミック体の内部または他方の主面において前記主面に対向するように引き回され、円形状の領域に配置された帯状の発熱抵抗体とを備えており、
該発熱抵抗体は、平面視で前記円形状の領域の周方向に延在する円弧状の複数の第１配線パターンと、前記円形状の領域の径方向に延在して２つの前記第１配線パターンを接続する第２配線パターンとを有し、２つの前記第１配線パターンと前記第２配線パターンとの接続部がそれぞれ屈曲した形状の屈曲部を有するとともに、
該屈曲部のそれぞれが内側に第１凹部を有し外側に第２凹部を有することを特徴とするヒータ。
前記発熱抵抗体は、前記屈曲部が前記屈曲部以外の領域よりも酸化物を多く有していることを特徴とする請求項１に記載のヒータ。
前記第１凹部が円弧状に凹んでいることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のヒータ。
前記第２凹部が円弧状に凹んでいることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のヒータ。
前記第１凹部が前記第２凹部よりも大きいことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のヒータ。