JP7210492B2 - セラミックヒータ - Google Patents

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Description

本発明は、セラミックヒータに関する。
従来、セラミックヒータとしては、ウエハ載置面を有する円盤状のセラミックプレートの内周側と外周側にそれぞれ独立に抵抗発熱体を埋め込んだ2ゾーンヒータと呼ばれるものが知られている。例えば特許文献1には、図19に示すセラミックヒータ410が開示されている。このセラミックヒータ410は、セラミックプレート420の外周側の温度を外周側熱電対450で測定する。熱電対ガイド432は、筒状シャフト440の内部で下方から上方にまっすぐ延びたあと円弧状に曲げられて90°方向転換している。この熱電対ガイド432は、セラミックプレート420の裏面のうち筒状シャフト440に囲まれた領域に設けられたスリット426aに取り付けられている。スリット426aは、熱電対通路426の入口部分をなす。外周側熱電対450は、熱電対ガイド432の筒内に挿入されて熱電対通路426の終端位置に達している。
国際公開第2012/039453号パンフレット(図11)
しかしながら、熱電対通路426は一方向にまっすぐに伸びているため、熱電対通路426に挿入された熱電対は基本的には熱電対通路426の終端位置を測定することになり、測温位置の自由度がなかった。また、熱電対の測温部(先端)を熱電対通路426の終端位置に手前で止めた場合にはその位置で測温することは可能だが、測温部の周囲の空気を測温することになるため、測温精度がよくなかった。
本発明はこのような課題を解決するためになされたものであり、測温位置の自由度を高めると共に各測温位置での測温精度も高めることを主目的とする。
本発明の第1のセラミックヒータは、
表面にウエハ載置面を有するセラミックプレートと、
前記セラミックプレートに埋設された抵抗発熱体と、
前記セラミックプレートを前記セラミックプレートの裏面から支持する筒状シャフトと、
前記セラミックプレートの前記裏面のうち前記筒状シャフトに囲まれたシャフト内領域の起点から前記セラミックプレートの外周部の終端位置に至る熱電対通路と、
を備え、
前記熱電対通路は、前記起点から前記終端位置までの間の中間位置に設けられた段差部と、前記起点から前記終端位置に至る長距離部と、前記起点から前記中間位置に至る短距離部とを有する、
ものである。
このセラミックヒータでは、熱電対通路は、起点から終端位置までの間の中間位置に設けられた段差部と、起点から終端位置に至る長距離部と、起点から中間位置に至る短距離部とを有する。そのため、熱電対を長距離部に挿入して熱電対の測温部を終端位置と接するように配置すれば、終端位置を精度よく測温することができる。熱電対を短距離部に挿入して熱電対の測温部を中間位置の段差部と接するように配置すれば、中間位置を精度よく測温することができる。したがって、測温位置の自由度を高めると共に各測温位置での測温精度も高めることができる。
なお、中間位置は、起点から終端位置までの間であればどこに設けてもよい。また、中間位置を起点から終端位置までの間の複数の地点に設け、各中間位置に段差部を設けてもよい。
本発明の第1のセラミックヒータにおいて、前記段差部は、前記セラミックプレートの面方向に段が生じるように設けられていてもよい。こうすれば、熱電対を熱電対通路の一方の側面に沿って挿入すると、熱電対の測温部を終端位置及び中間位置の段差部の一方に押し当てることができ、熱電対を熱電対通路の他方の側面に沿って挿入すると、熱電対の測温部を終端位置及び中間位置の段差部の他方に押し当てることができる。
本発明の第1のセラミックヒータにおいて、前記段差部は、前記セラミックプレートの厚さ方向に段が生じるように設けられていてもよい。こうすれば、熱電対を熱電対通路の段の上に沿って挿入すると、熱電対の測温部を終端位置及び中間位置の段差部の一方に押し当てることができ、熱電対を熱電対通路の段の下に沿って挿入すると、熱電対の測温部を終端位置及び中間位置の段差部の他方に押し当てることができる。
本発明の第1のセラミックヒータにおいて、前記熱電対通路は、前記長距離部と前記短距離部との境界の少なくとも一部に仕切り壁を有していてもよい。こうすれば、長距離部(又は短距離部)へ挿入された熱電対が誤って短距離部(又は長距離部)へ乗り越えるのを防止することができる。
本発明の第1のセラミックヒータにおいて、前記熱電対通路は、前記セラミックプレートを平面視したときに湾曲していてもよい。こうすれば、セラミックプレートに貫通穴などの障害物がある場合、その障害物を避けて熱電対通路を設けることができる。
本発明の第1のセラミックヒータにおいて、前記抵抗発熱体は、前記ウエハ載置面を複数に分割した各ゾーンごとに配線され、前記終端位置と前記中間位置とは、互いに異なるゾーンに設けられていてもよい。こうすれば、いわゆる多ゾーンヒータにおいて、異なるゾーンの温度を精度よく測定することができる。
本発明の第2のセラミックヒータにおいて、
表面にウエハ載置面を有するセラミックプレートと、
前記セラミックプレートに埋設された抵抗発熱体と、
前記セラミックプレートを前記セラミックプレートの裏面から支持する筒状シャフトと、
前記セラミックプレートの前記裏面のうち前記筒状シャフトに囲まれたシャフト内領域の起点から前記セラミックプレートの外周部に向かって延びる熱電対通路と、
を備え、
前記熱電対通路は、途中に分岐点を有し、前記分岐点から第1終端位置に至る第1分岐路と、前記分岐点から前記第1終端位置とは異なる第2の終端位置に至る第2分岐路とを有する、
ものである。
このセラミックヒータでは、熱電対通路は、分岐点から第1終端位置に至る第1分岐路と、分岐点から第1終端位置とは異なる第2終端位置に至る第2分岐路とを有する。そのため、熱電対を第1分岐路に挿入して熱電対の測温部を第1終端位置と接するように配置すれば、第1終端位置を精度よく測温することができる。熱電対を第2分岐路に挿入して熱電対の測温部を第2終端位置と接するように配置すれば、第2終端位置を精度よく測温することができる。したがって、測温位置の自由度を高めると共に各測温位置での測温精度も高めることができる。
本発明の第2のセラミックヒータにおいて、前記セラミックプレートの中心から前記第2終端位置までの長さは、前記セラミックプレートの中心から前記第1終端位置までの長さと同じか又は異なるようにしてもよい。両者の長さを同じになるようにすれば、セラミックプレートの中心から同じ距離の異なる2点を測温することができるし、両者の長さが異なるようにすれば、セラミックプレートの中心から異なる距離の2点を測温することができる。
本発明の第2のセラミックヒータにおいて、前記熱電対通路は、前記起点から前記分岐点までの間の少なくとも一部に仕切り壁を有していてもよい。こうすれば、仕切り壁を利用して熱電対を第1終端位置へ誘導したり第2終端位置へ誘導したりすることができる。
本発明の第2のセラミックヒータにおいて、前記熱電対通路は、前記セラミックプレートを平面視したときに、前記第1分岐路及び前記第2分岐路の少なくとも一方が湾曲していてもよい。こうすれば、セラミックプレートに貫通穴などの障害物がある場合、その障害物を避けて熱電対通路を設けることができる。
本発明の第2のセラミックヒータにおいて、前記抵抗発熱体は、前記ウエハ載置面を複数に分割した各ゾーンごとに配線され、前記第1終端位置と前記第2終端位置とは、互いに異なるゾーンに設けられていてもよい。こうすれば、いわゆる多ゾーンヒータにおいて、異なるゾーンの温度を精度よく測定することができる。
セラミックヒータ10の斜視図。 図1のA-A断面図。 図1のB-B断面図。 熱電対通路26をセラミックプレート20の裏面20bから見たときの平面図。 熱電対ガイド32の正面図。 熱電対通路26をセラミックプレート20の斜め下から見たときの斜視図。 熱電対通路26をセラミックプレート20の斜め下から見たときの斜視図。 熱電対通路26の変形例をセラミックプレート20の裏面20bから見たときの平面図。 図8のC-C断面図。 図8のC-C断面図。 熱電対通路126をセラミックプレート20の裏面20bから見たときの平面図。 図11のD-D断面図。 熱電対通路26の変形例をセラミックプレート20の裏面20bから見たときの平面図。 熱電対通路26の変形例をセラミックプレート20の裏面20bから見たときの平面図。 熱電対通路326をセラミックプレート20の裏面20bから見たときの平面図。 熱電対通路326の変形例をセラミックプレート20の裏面20bから見たときの平面図。 熱電対通路326の変形例をセラミックプレート20の裏面20bから見たときの平面図。 熱電対通路326の変形例をセラミックプレート20の裏面20bから見たときの平面図。 従来例の説明図。
本発明の好適な実施形態を、図面を参照しながら以下に説明する。図1はセラミックヒータ10の斜視図、図2は図1のA-A断面図、図3は図1のB-B断面図、図4は熱電対通路26をセラミックプレート20の裏面20bから見たときの平面図、図5は熱電対ガイド32の正面図、図6及び図7は熱電対通路26をセラミックプレート20の斜め下から見たときの斜視図である。
セラミックヒータ10は、エッチングやCVDなどの処理が施されるウエハWを加熱するために用いられるものであり、図示しない真空チャンバ内に設置される。このセラミックヒータ10は、ウエハ載置面20aを有する円盤状のセラミックプレート20と、セラミックプレート20のウエハ載置面20aとは反対側の面(裏面)20bに接合された筒状シャフト40とを備えている。
セラミックプレート20は、窒化アルミニウムやアルミナなどに代表されるセラミック材料からなる円盤状のプレートである。セラミックプレート20の直径は特に限定されるものではないが、例えば300mm程度である。セラミックプレート20は、セラミックプレート20と同心円状の仮想境界20c(図3参照)によって小円形の内周側ゾーンZ1と円環状の外周側ゾーンZ2とに分けられている。セラミックプレート20の内周側ゾーンZ1には内周側抵抗発熱体22が埋設され、外周側ゾーンZ2には外周側抵抗発熱体24が埋設されている。両抵抗発熱体22,24は、例えばモリブデン、タングステン又は炭化タングステンを主成分とするコイルで構成されている。セラミックプレート20は、図2に示すように、上側プレートP1とその上側プレートP1よりも薄い下側プレートP2とを面接合することにより作製されている。
筒状シャフト40は、セラミックプレート20と同じく窒化アルミニウム、アルミナなどのセラミックスで形成されている。筒状シャフト40は、上端のフランジ部40aがセラミックプレート20に拡散接合されている。
内周側抵抗発熱体22は、図3に示すように、一対の端子22a,22bの一方から端を発し、一筆書きの要領で複数の折り返し部で折り返されつつ内周側ゾーンZ1のほぼ全域に配線されたあと、一対の端子22a,22bの他方に至るように形成されている。一対の端子22a,22bは、シャフト内領域20d(セラミックプレート20の裏面20bのうち筒状シャフト40の内側領域)に設けられている。一対の端子22a,22bには、それぞれ金属製(例えばNi製)の給電棒42a,42bが接合されている。
外周側抵抗発熱体24は、図3に示すように、一対の端子24a,24bの一方から端を発し、一筆書きの要領で複数の折り返し部で折り返されつつ外周側ゾーンZ2のほぼ全域に配線されたあと一対の端子24a,24bの他方に至るように形成されている。一対の端子24a,24bは、セラミックプレート20の裏面20bのシャフト内領域20dに設けられている。一対の端子24a,24bには、それぞれ金属製(例えばNi製)の給電棒44a,44bが接合されている。
セラミックプレート20の内部には、図2に示すように、外周側熱電対50を挿入するための長穴形状の熱電対通路26がウエハ載置面20aと平行に設けられている。熱電対通路26は、図3に示すように、セラミックプレート20の裏面20bのうちシャフト内領域20dの起点26sからセラミックプレート20の外周部に向かって直線的に延びている。熱電対通路26のうち、起点26sからフランジ部40aに至る入口部分は、熱電対ガイド32の湾曲部34の先端を嵌め込むための長溝形状の導入部26aになっている。導入部26aは、シャフト内領域20dに開口している。熱電対通路26は、図3、図4、図6及び図7に示すように、起点26sから終端位置26eまでの間の中間位置26mに設けられた段差部26bと、起点26sから終端位置26eに至る長距離部26cと、起点26sから中間位置26mに至る短距離部26dとを有する。段差部26bは、セラミックプレート20の面方向に段が生じるように設けられている。長距離部26cと短距離部26dは、いずれも直線状の通路であり、起点26sから中間位置26mまでは両者が一体になった幅広通路であり、中間位置26mから終端位置26eまでは長距離部26cのみの幅狭通路となっている。
熱電対ガイド32は、図5に示すように、ガイド穴32aを備えた金属製(例えばステンレス製)の筒状部材である。熱電対ガイド32は、ウエハ載置面20aに対して垂直方向に延びる垂直部33と、垂直方向から水平方向に転換する湾曲部34とを備えている。垂直部33の外径は湾曲部34の外径より大きいが、垂直部33の内径は湾曲部34の内径と同じである。このように湾曲部34の外径を小さくすることにより、湾曲部34を挿入する熱電対通路26の導入部26aの幅を小さくすることができる。但し、垂直部33の外径と湾曲部34の外径を同じにしてもよい。湾曲部34の曲率半径Rは特に限定するものではないが、例えば30mm程度である。熱電対ガイド32のガイド穴32aには、外周側熱電対50が挿通されている。湾曲部34の先端は、導入部26a内に単に嵌め込まれているだけでもよいし、導入部26a内に接合又は接着されていてもよい。
筒状シャフト40の内部には、図2に示すように、熱電対ガイド32のほか、内周側抵抗発熱体22の一対の端子22a,22bのそれぞれに接続される給電棒42a,42bや外周側抵抗発熱体24の一対の端子24a,24bのそれぞれに接続される給電棒44a,44bが配置されている。筒状シャフト40の内部には、セラミックプレート20の中央付近の温度を測定するための内周側熱電対48やセラミックプレート20の外周付近の温度を測定するための外周側熱電対50も配置されている。内周側熱電対48は、セラミックプレート20のシャフト内領域20dに設けられた凹部49に差し込まれ、先端の測温部48aがセラミックプレート20に接触している。凹部49は、各端子22a,22b,24a,24bや熱電対通路26の導入部26aと干渉しない位置に設けられている。外周側熱電対50は、シース熱電対であり、熱電対ガイド32のガイド穴32a及び熱電対通路26を通過するように配置されている。外周側熱電対50の先端の測温部50aは長距離部26cを通って終端位置26eに接するようにしてもよいし(図3及び図6参照)、短距離部26dを通って中間位置26mの段差部26bに接するようにしてもよい(図7参照)。あるいは、2本の外周側熱電対50をそれぞれ長距離部26cと短距離部26dに挿入し、一方の測温部50aを終端位置26eに接するようにし、他方の測温部50aを段差部26bに接するようにしてもよい。
次に、セラミックヒータ10の使用例について説明する。まず、図示しない真空チャンバ内にセラミックヒータ10を設置し、そのセラミックヒータ10のウエハ載置面20aにウエハWを載置する。そして、内周側熱電対48によって検出された温度が予め定められた内周側目標温度となるように内周側抵抗発熱体22に供給する電力を調整すると共に、外周側熱電対50によって検出された温度が予め定められた外周側目標温度となるように外周側抵抗発熱体24に供給する電力を調整する。これにより、ウエハWの温度が所望の温度になるように制御される。そして、真空チャンバ内を真空雰囲気もしくは減圧雰囲気になるように設定し、真空チャンバ内にプラズマを発生させ、そのプラズマを利用してウエハWにCVD成膜を施したりエッチングを施したりする。
以上説明した本実施形態のセラミックヒータ10では、外周側熱電対50を熱電対通路26の長距離部26cに挿入して外周側熱電対50の測温部50aを終端位置26eと接するように配置すれば、終端位置26eを精度よく測温することができる。また、外周側熱電対50を熱電対通路26の短距離部26dに挿入して外周側熱電対50の測温部50aを中間位置26mの段差部26bと接するように配置すれば、中間位置26mを精度よく測温することができる。したがって、測温位置の自由度を高めると共に各測温位置での測温精度も高めることができる。
また、段差部26bは、セラミックプレート20の面方向に段が生じるように設けられている。そのため、外周側熱電対50を熱電対通路26の一方の側面に沿って挿入すると、外周側熱電対50の測温部50aを終端位置26eに押し当てることができ(図6参照)、外周側熱電対50を熱電対通路26の他方の側面に沿って挿入すると、外周側熱電対50の測温部50aを中間位置26mの段差部26bに押し当てることができる(図7参照)。
なお、本発明は上述した実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。
例えば、上述した実施形態において、図8及び図9に示すように、熱電対通路26の短距離部26dと長距離部26cとの境界に沿って仕切り壁26wを設けてもよい。こうすれば、仕切り壁26wを利用して外周側熱電対50を終端位置26eへ誘導したり段差部26bへ誘導したりすることができる。また、長距離部26c(又は短距離部26d)へ挿入した外周側熱電対50が誤って短距離部26d(又は長距離部26c)へ乗り越えるのを防止することができる。こうした乗り越えを防止する観点から、仕切り壁26wの高さは外周側熱電対50の半径以上であることが好ましい。仕切り壁26wは、境界の全体に設けてもよいし、境界の一部に設けてもよい。また、仕切り壁26wは、図10に示すように上端に返し部26w1を設けてもよい。こうすれば、さきほどの乗り越えをより確実に防止することができる。
上述した実施形態の熱電対通路26の代わりに、図11及び図12に示す熱電対通路126を採用してもよい。この熱電対通路126は、基本的には熱電対通路26と同じであるが、長距離部126cの底面F1に対して短距離部126dの底面F2を一段低くすることで中間位置126mに段差部126bが生じるようにしたものである。段差部126bは、セラミックプレート20の面方向にも厚さ方向にも段が生じている。この場合も、外周側熱電対50を熱電対通路126の長距離部126cに挿入して外周側熱電対50の測温部50aを終端位置126eと接するように配置したり、短距離部126dに挿入して外周側熱電対50の測温部50aを中間位置126mの段差部126bと接するように配置したりすることができる。また、外周側熱電対50を熱電対通路126の段の上(底面F1)に沿って挿入すると、測温部50aを終端位置126eに押し当てることができ、外周側熱電対50を熱電対通路126の段の下(底面F2)に沿って挿入すると、測温部50aを段差部126bに押し当てることができる。なお、短距離部126dの底面F2は導入部126aから中間位置126mに向かってなだらかな斜面になるようにしてもよい。また、長距離部126cと短距離部126dとの境界に、図8~図10の仕切り壁26wを設けてもよい。
上述した実施形態において、熱電対通路26は、図13に示すように、セラミックプレート20を平面視したときに湾曲する形状にしてもよい。図13では、段差部26bは熱電対通路26の内周側に設けられている。こうすれば、セラミックプレート20に貫通穴などの障害物がある場合、その障害物を避けて熱電対通路26を設けることができる。こうした熱電対通路26の長距離部26cは、図14に示すように、セラミックプレート20を平面視したときにセラミックプレート20の同心円(円周)に沿うカーブ部26rを有するように湾曲していてもよい。円周に沿うカーブ部26rとすることにより、複数の熱電対を円周方向に沿って配置することが可能となる。このため、中心部から外周へ向かう熱電対用の溝の数を減らすことが可能となり、均熱性の改善及びシャフト内の設計の自由度を高めることができる。
上述した実施形態では、終端位置26eと中間位置26mの両方を外周側ゾーンZ2に設けたが、終端位置26eを外周側ゾーンZ2に設け、中間位置26mを内周側ゾーンZ1に設けてもよい。こうすれば、いわゆる2ゾーンヒータにおいて、異なるゾーンの温度を一つの熱電対通路26で精度よく測定することができる。また、内周側熱電対48を省略することもできる。
上述した実施形態の熱電対通路26の代わりに、図15に示す熱電対通路326を採用してもよい。熱電対通路326は、起点326sからセラミックプレート20の外周部に向かって延びる通路であり、途中に分岐点326pを有し、その分岐点326pから第1終端位置326eに至る第1分岐路326cと、分岐点326pから第1終端位置326eとは異なる第2終端位置326fに至る第2分岐路326dとを有する。セラミックプレート20の中心から第2終端位置326fまでの長さは、セラミックプレート20の中心から第1終端位置326eまでの長さと同じである。熱電対通路326には、導入部26aと同様の導入部326aが設けられている。熱電対通路326では、外周側熱電対50を第1分岐路326cに挿入して測温部50aを第1終端位置326eと接するように配置すれば、第1終端位置326eを精度よく測温することができる。また、外周側熱電対50を第2分岐路326dに挿入して測温部50aを第2終端位置326fと接するように配置すれば、第2終端位置326fを精度よく測温することができる。したがって、測温位置の自由度を高めると共に各測温位置での測温精度も高めることができる。また、セラミックプレート20の中心から同じ距離の異なる2点を測温することができる。なお、熱電対通路326は、分岐点326pから3つ以上の分岐路に分岐するようにしてもよい。
こうした熱電対通路326において、図16に示すように、セラミックプレート20の中心から第2終端位置326fまでの長さは、セラミックプレート20の中心から第1終端位置326eまでの長さと異なるようにしてもよい。こうすれば、セラミックプレート20の中心から異なる距離の2点を測温することができる。
熱電対通路326は、図17に示すように、導入部326aから分岐点326pまでの間に仕切り壁326wを有していてもよい。こうすれば、仕切り壁326wを利用して外周側熱電対50を第1終端位置326eへ誘導したり第2終端位置326fへ誘導したりすることができる。なお、仕切り壁326wの断面は、図9の仕切り壁26wと同じ形状にしてもよいし、図10の仕切り壁26wと同じ形状にしてもよい。
熱電対通路326において、図18に示すように、セラミックプレート20を平面視したときに第1分岐路326c及び第2分岐路326dが湾曲するようにしてもよい。こうすれば、セラミックプレート20に貫通穴などの障害物がある場合、その障害物を避けて熱電対通路326を設けることができる。なお、図18において、第1分岐路326c及び第2分岐路326dの一方が湾曲し他方が直線状であってもよい。
なお、図15~図18の熱電対通路326はY字状に分岐した場合を例示したが、T字状又はト字状に分岐したものであってもよい。
熱電対通路326は、第1終端位置326eと第2終端位置326fの両方を外周側ゾーンZ2に設けてもよいし、第1終端位置326eを外周側ゾーンZ2に設け、第2終端位置326fを内周側ゾーンZ1に設けてもよい。後者の場合、いわゆる2ゾーンヒータにおいて、異なるゾーンの温度を一つの熱電対通路326で精度よく測定することができる。また、内周側熱電対48を省略することもできる。また、熱電対通路326に複数の熱電対を挿入する場合には、複数の熱電対は熱電対通路326の途中までシースが着いている状態としてもよい。これにより、熱電対通路326に複数の熱電対を同時に入れることができる。
上述した実施形態では、両抵抗発熱体22,24をコイル形状としたが、特にコイル形状に限定されるものではなく、例えば印刷パターンであってもよいし、リボン形状やメッシュ形状などであってもよい。
上述した実施形態において、セラミックプレート20に抵抗発熱体22,24に加えて静電電極やRF電極を内蔵してもよい。
上述した実施形態では、いわゆる2ゾーンヒータを例示したが、特に2ゾーンヒータに限定されない。例えば、内周側ゾーンZ1を複数の内周側小ゾーンに分けて内周側小ゾーンごとに抵抗発熱体を一筆書きの要領で引き回してもよい。また、外周側ゾーンZ2を複数の外周側小ゾーンに分けて外周側小ゾーンごとに抵抗発熱体を一筆書きの要領で引き回してもよい。
上述した実施形態では、熱電対ガイド32を熱電対通路26の導入部26aに取り付けたが、外周側熱電対50を熱電対通路26に挿入するときには熱電対ガイド32を導入部26aに配置し、外周側熱電対50を熱電対通路26に挿入したあとは熱電対ガイド32を除去してもよい。あるいは、熱電対ガイド32を用いることなく、外周側熱電対50を熱電対通路26に挿入してもよい。
上述した実施形態において、熱電対通路26を断面略四角形の通路とする場合、通路内の面と面との境界(例えば底面と側面との境界)は、エッジが立たないようにC面又はR面になっていることが好ましい。
上述した実施形態において、外周側熱電対50の外径dは0.5mm以上2mm以下とするのが好ましい。外径dが0.5mm未満では、外周側熱電対50を熱電対通路26に挿入するときに曲がってしまい、終端位置26eや中間位置26mまで挿入するのが困難になる。外径dが2mmを超えると、外周側熱電対50の柔軟性がなくなるため外周側熱電対50を終端位置26eや中間位置26mまで挿入するのが困難になる。
上述した実施形態において、終端位置26eや段差部26bは、外周側熱電対50の測温部50aが凸状曲面の場合、熱電対通路26の終端面(終端位置26eにおける立壁)や段差部26bの立壁のうち測温部50aが接触する部分を凹状曲面としてもよい。こうすれば、外周側熱電対50の測温部50aが面接触するか又はそれに近い状態で接触するため、測温精度が向上する。
10 セラミックヒータ、20 セラミックプレート、20a ウエハ載置面、20b 裏面、20c 仮想境界、20d シャフト内領域、22 内周側抵抗発熱体、22a,22b 端子、24 外周側抵抗発熱体、24a,24b 端子、26 熱電対通路、26a 導入部、26b 段差部、26c 長距離部、26d 短距離部、26e 終端位置、26m 中間位置、26s 起点、26w 仕切り壁、26w1 返し部、32 熱電対ガイド、32a ガイド穴、33 垂直部、34 湾曲部、40 筒状シャフト、40a フランジ部、42a,42b,44a,44b 給電棒、48 内周側熱電対、48a 測温部、49 凹部、50 外周側熱電対、50a 測温部、126 熱電対通路、126a 導入部、126b 段差部、126c 長距離部、126d 短距離部、126e 終端位置、126m 中間位置、126s 起点、326 熱電対通路、326a 導入部、326c 第1分岐路、326d 第2分岐路、326e 第1終端位置、326f 第2終端位置、326p 分岐点、326s 起点、326w 仕切り壁、410 セラミックヒータ、420 セラミックプレート、426 熱電対通路、426a スリット、432 熱電対ガイド、440 筒状シャフト、450 外周側熱電対、F1,F2 底面、P1 上側プレート、P2 下側プレート、W ウエハ、Z1 内周側ゾーン、Z2 外周側ゾーン。

Claims (6)

  1. 表面にウエハ載置面を有するセラミックプレートと、
    前記セラミックプレートに埋設された抵抗発熱体と、
    前記セラミックプレートを前記セラミックプレートの裏面から支持する筒状シャフトと、
    前記セラミックプレートの前記裏面のうち前記筒状シャフトに囲まれたシャフト内領域の起点から前記セラミックプレートの外周部の終端位置に至る熱電対通路と、
    を備え、
    前記熱電対通路は、前記起点から前記終端位置までの間の中間位置に設けられた段差部と、前記起点から前記終端位置に至る長距離部と、前記起点から前記中間位置に至る短距離部とを有し、
    前記熱電対通路は、前記長距離部と前記短距離部との境界の少なくとも一部に仕切り壁を有する、
    セラミックヒータ。
  2. 表面にウエハ載置面を有するセラミックプレートと、
    前記セラミックプレートに埋設された抵抗発熱体と、
    前記セラミックプレートを前記セラミックプレートの裏面から支持する筒状シャフトと、
    前記セラミックプレートの前記裏面のうち前記筒状シャフトに囲まれたシャフト内領域の起点から前記セラミックプレートの外周部の終端位置に至る熱電対通路と、
    を備え、
    前記熱電対通路は、前記起点から前記終端位置までの間の中間位置に設けられた段差部と、前記起点から前記終端位置に至る長距離部と、前記起点から前記中間位置に至る短距離部とを有し、
    前記抵抗発熱体は、前記ウエハ載置面を複数に分割した各ゾーンごとに配線され、
    前記終端位置と前記中間位置とは、互いに異なるゾーンに設けられている、
    セラミックヒータ。
  3. 前記熱電対通路は、前記長距離部と前記短距離部との境界の少なくとも一部に仕切り壁を有する、
    請求項2に記載のセラミックヒータ。
  4. 前記段差部は、前記セラミックプレートの面方向に段が生じるように設けられている、
    請求項1~3のいずれか1項に記載のセラミックヒータ。
  5. 前記段差部は、前記セラミックプレートの厚さ方向に段が生じるように設けられている、
    請求項1~3のいずれか1項に記載のセラミックヒータ。
  6. 前記熱電対通路は、前記セラミックプレートを平面視したときに湾曲している、
    請求項1~のいずれか1項に記載のセラミックヒータ。
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012039453A1 (ja) 2010-09-24 2012-03-29 日本碍子株式会社 半導体製造装置部材
JP2012160368A (ja) 2011-02-01 2012-08-23 Nihon Ceratec Co Ltd セラミックスヒータ及びその製造方法
JP2018074009A (ja) 2016-10-31 2018-05-10 日本特殊陶業株式会社 保持装置

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009074978A (ja) 2007-09-21 2009-04-09 Fenwall Controls Of Japan Ltd 温度センサ及び温度センサの製造方法
JP5791412B2 (ja) 2010-07-26 2015-10-07 日本碍子株式会社 セラミックヒーター
JP2012080103A (ja) 2010-10-01 2012-04-19 Ngk Insulators Ltd サセプター及びその製法
WO2013162000A1 (ja) 2012-04-27 2013-10-31 日本発條株式会社 基板支持装置及び基板支持装置に熱電対を配設する方法
US9984866B2 (en) * 2012-06-12 2018-05-29 Component Re-Engineering Company, Inc. Multiple zone heater
US10973088B2 (en) 2016-04-18 2021-04-06 Applied Materials, Inc. Optically heated substrate support assembly with removable optical fibers
KR102015643B1 (ko) * 2017-10-24 2019-08-28 (주)티티에스 열전대 삽입 홈을 구비한 히터
KR102648118B1 (ko) * 2018-07-04 2024-03-19 엔지케이 인슐레이터 엘티디 웨이퍼 지지대

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012039453A1 (ja) 2010-09-24 2012-03-29 日本碍子株式会社 半導体製造装置部材
JP2012160368A (ja) 2011-02-01 2012-08-23 Nihon Ceratec Co Ltd セラミックスヒータ及びその製造方法
JP2018074009A (ja) 2016-10-31 2018-05-10 日本特殊陶業株式会社 保持装置

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