JP7240341B2 - セラミックヒータ及び熱電対ガイド - Google Patents

セラミックヒータ及び熱電対ガイド Download PDF

Info

Publication number
JP7240341B2
JP7240341B2 JP2020016113A JP2020016113A JP7240341B2 JP 7240341 B2 JP7240341 B2 JP 7240341B2 JP 2020016113 A JP2020016113 A JP 2020016113A JP 2020016113 A JP2020016113 A JP 2020016113A JP 7240341 B2 JP7240341 B2 JP 7240341B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
thermocouple
ceramic plate
shaft
curved
elongated hole
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2020016113A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2021125499A (ja
Inventor
大介 常川
修一郎 本山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NGK Insulators Ltd
Original Assignee
NGK Insulators Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NGK Insulators Ltd filed Critical NGK Insulators Ltd
Priority to JP2020016113A priority Critical patent/JP7240341B2/ja
Priority to KR1020210011324A priority patent/KR102495556B1/ko
Priority to TW110102990A priority patent/TWI803817B/zh
Priority to US17/159,363 priority patent/US11924929B2/en
Priority to CN202110146194.6A priority patent/CN113207200B/zh
Publication of JP2021125499A publication Critical patent/JP2021125499A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7240341B2 publication Critical patent/JP7240341B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00—Ohmic-resistance heating
    • H05B3/20—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater
    • H05B3/22—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater non-flexible
    • H05B3/28—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater non-flexible heating conductor embedded in insulating material
    • H05B3/283—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater non-flexible heating conductor embedded in insulating material the insulating material being an inorganic material, e.g. ceramic
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00—Ohmic-resistance heating
    • H05B3/02—Details
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/687—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches
    • H01L21/68714—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support
    • H01L21/68792—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support characterised by the construction of the shaft
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K7/00—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements
    • G01K7/02—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using thermoelectric elements, e.g. thermocouples
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67098—Apparatus for thermal treatment
    • H01L21/67103—Apparatus for thermal treatment mainly by conduction
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67242—Apparatus for monitoring, sorting or marking
    • H01L21/67248—Temperature monitoring
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/687—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches
    • H01L21/68714—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support
    • H01L21/68757—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support characterised by a coating or a hardness or a material
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00—Ohmic-resistance heating
    • H05B3/10—Heating elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor
    • H05B3/12—Heating elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor characterised by the composition or nature of the conductive material
    • H05B3/14—Heating elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor characterised by the composition or nature of the conductive material the material being non-metallic
    • H05B3/141—Conductive ceramics, e.g. metal oxides, metal carbides, barium titanate, ferrites, zirconia, vitrous compounds
    • H05B3/143—Conductive ceramics, e.g. metal oxides, metal carbides, barium titanate, ferrites, zirconia, vitrous compounds applied to semiconductors, e.g. wafers heating
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00—Ohmic-resistance heating
    • H05B3/20—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00—Ohmic-resistance heating
    • H05B3/20—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater
    • H05B3/22—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater non-flexible
    • H05B3/26—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater non-flexible heating conductor mounted on insulating base
    • H05B3/265—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater non-flexible heating conductor mounted on insulating base the insulating base being an inorganic material, e.g. ceramic

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Resistance Heating (AREA)
  • Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)
  • Surface Heating Bodies (AREA)

Description

本発明は、セラミックヒータ及び熱電対ガイドに関する。
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８に示すシャフト付きセラミックヒータ４１０が開示されている。このシャフト付きセラミックヒータ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、筒状部材であり、ストレートシャフト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の裏面のうちストレートシャフト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、熱電対ガイド４３２は、ストレートシャフト４４０内部の中央付近に設けられ、スリット４２６ａは、セラミックプレート４２０の裏面のうちストレートシャフト４４０に囲まれた領域の直径方向に沿って設けられている。そのため、複数の端子を配置しようとした場合に、端子などの配置の自由度が制限される問題があった。
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、多ゾーンヒータにおいて、端子などの配置の自由度を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、
ウエハ載置面を有する円盤状のセラミックプレートと、
前記セラミックプレートのうち前記ウエハ載置面とは反対側の裏面に一端が接合された筒状シャフトと、
前記セラミックプレートの内周部に埋設された内周側抵抗発熱体と、
前記セラミックプレートの外周部に埋設された外周側抵抗発熱体と、
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の内側であるシャフト内領域と、
前記シャフト内領域の外周部の起点から前記セラミックプレートの外周部の所定の終端位置に至る長穴と、
前記シャフト内領域に設けられ、前記内周側抵抗発熱体の一対の端子及び前記外周側抵抗発熱体の一対の端子を含む付帯部品と、
熱電対の先端が前記長穴の起点に入るようにガイドする熱電対ガイドと、
を備え、
前記熱電対ガイドのうち前記筒状シャフトの他端から前記長穴の前記起点までの部分は、前記筒状シャフトの内壁に沿う形状に設けられているものである。
このセラミックヒータでは、熱電対ガイドのうち筒状シャフトの他端（セラミックプレートの裏面に接合された端部とは反対側の端部）から長穴の起点までの部分は、筒状シャフトの内壁に沿う形状に設けられている。このように熱電対ガイドが筒状シャフトの内壁に沿って設けられているため、シャフト内領域の中央付近に付属部品を配置したり、その付属部品に接続された各種部材を筒状シャフトの内部空間に配置したりしても、付属部品や各種部材は熱電対と干渉しにくい。したがって、多ゾーンヒータにおいて、付帯部品の配置の自由度を高めることができる。
本発明の第１のセラミックヒータにおいて、前記熱電対ガイドは、前記長穴の前記起点に向かって前記筒状シャフトの内壁に沿って螺旋の一部をなすように湾曲していてもよい。こうすれば、熱電対ガイドを筒状シャフトの内壁に沿わせることが容易になる。
本発明の第１のセラミックヒータにおいて、前記熱電対ガイドは、前記セラミックプレートの前記長穴に近づくにつれて前記長穴の長手方向を向くように湾曲していてもよい。こうすれば、長穴に熱電対を挿入することが容易になる。
本発明の第１のセラミックヒータにおいて、前記長穴は、前記起点から前記終端位置に向かって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を配置することができる。
本発明の第１のセラミックヒータにおいて、前記長穴は、前記起点から前記終端位置に向かって湾曲しており、前記セラミックヒータを前記筒状シャフトの前記他端側からみたとき、前記長穴の湾曲方向は、前記熱電対ガイドの湾曲方向と一致していてもよい。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、障害物を避けて熱電対を配置することができ、熱電対を挿入する際にはスムーズに熱電対を挿入することができる。
本発明の第１のセラミックヒータにおいて、前記熱電対ガイドによってガイドされ、前記筒状シャフトの前記他端から前記長穴を通過して前記終端位置に至るように配置された熱電対を備えていてもよい。
本発明の第２のセラミックヒータは、
ウエハ載置面を有する円盤状のセラミックプレートと、
前記セラミックプレートのうち前記ウエハ載置面とは反対側の裏面に一端が接合された筒状シャフトと、
前記セラミックプレートの内周部に埋設された内周側抵抗発熱体と、
前記セラミックプレートの外周部に埋設された外周側抵抗発熱体と、
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の内側であるシャフト内領域と、
前記シャフト内領域の外周部の起点から前記セラミックプレートの外周部の所定の終端位置に至る長穴と、
前記シャフト内領域に設けられ、前記内周側抵抗発熱体の一対の端子及び前記外周側抵抗発熱体の一対の端子を含む付帯部品と、
前記筒状シャフトの他端から前記長穴を通過して前記終端位置に至るように配置された熱電対と、
を備え、
前記熱電対のうち前記筒状シャフトの前記他端から前記長穴の前記起点までの部分は、前記筒状シャフトの内壁に沿う形状に設けられているものである。
このセラミックヒータでは、熱電対のうち筒状シャフトの他端（セラミックプレートの裏面に接合された端部とは反対側の端部）から長穴の起点までの部分は、筒状シャフトの内壁に沿う形状に設けられている。このように熱電対が筒状シャフトの内壁に沿って設けられているため、シャフト内領域の中央付近に付属部品を配置したり、その付属部品に接続された各種部材を筒状シャフトの内部空間に配置したりしても、付属部品や各種部材は熱電対と干渉しにくい。したがって、多ゾーンヒータにおいて、付帯部品の配置の自由度を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、前記熱電対は、前記長穴の前記起点に向かって前記筒状シャフトの内壁に沿って螺旋の一部をなすように湾曲していてもよい。こうすれば、熱電対を筒状シャフトの内壁に沿わせることが容易になる。
本発明の第２のセラミックヒータにおいて、前記熱電対は前記セラミックプレートの前記長穴に近づくにつれて前記長穴の長手方向を向くように湾曲していてもよい。こうすれば、長穴に熱電対を挿入することが容易になる。
本発明の第２のセラミックヒータにおいて、前記長穴は、前記起点から前記終端位置に向かって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を配置することができる。
本発明の第２のセラミックヒータにおいて、前記長穴は、前記起点から前記終端位置に向かって湾曲しており、前記セラミックヒータを前記筒状シャフトの前記他端側からみたとき、前記長穴の湾曲方向は、前記熱電対の湾曲方向と一致していてもよい。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、障害物を避けて熱電対を配置することができ、熱電対を挿入する際にはスムーズに熱電対を挿入することができる。
本発明の熱電対ガイドは、
先端部から基端部に至る区間又は前記先端部から前記基端部に至る途中までの区間は、螺旋の一部をなすように湾曲しているものである。
この熱電対ガイドは、上述した本発明の第１のセラミックヒータを構成する熱電対ガイドとして利用するのに適している。
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。 筒状シャフト４０内の熱電対ガイド３２の一例を示す説明図。 セラミックヒータ１０の別例の説明図。 セラミックヒータ１０の別例の説明図。 外周側熱電対５０の測温部５０ａの位置の一例を示す説明図。 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は筒状シャフト４０内の熱電対ガイド３２の一例を示す説明図である。
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、セラミックプレート２０の裏面２０ｂのうち筒状シャフト４０の内側の領域（シャフト内領域）２０ｄ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。なお、給電棒４２ａ，４２ｂは図示しない絶縁管内に挿通されている。
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。なお、給電棒４４ａ，４４ｂは図示しない絶縁管内に挿通されている。
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２６がウエハ載置面２０ａと平行に設けられている。長穴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Ｓからセラミックプレート２０の外周部の終端位置Ｅに至っている。長穴２６は、起点Ｓから終端位置Ｅまで直線的に延びている。
熱電対ガイド３２は、図４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、筒状シャフト４０の上端に位置する先端部３２ｂと、筒状シャフト４０の下端に位置する基端部３２ｃと、筒状シャフト４０の下端から起点Ｓまでの部分を筒状シャフト４０の内壁に沿う形状に設けられているガイド部３２ｄとを備えている。ガイド部３２ｄのうち起点Ｓの手前に至るまでの湾曲部３２ｅは、筒状シャフト４０の内壁を沿うように周方向に約１／４周するように（つまり螺旋の一部をなすように）湾曲している。
ガイド穴３２ａには、外周側熱電対５０が挿通されている。先端部３２ｂは、図３に示すように、長穴２６の起点Ｓに配置されている。基端部３２ｃは、筒状シャフト４０の下端よりも下方に位置している。ガイド部３２ｄは、ガイド穴３２ａに差し込まれた外周側熱電対５０を基端部３２ｃから先端部３２ｂまでスムーズに移動するようにガイドする。湾曲部３２ｅは、長穴２６に近づくにつれ、先端部３２ｂが長穴２６の長手方向を向くように形成されている。なお、熱電対ガイド３２は、セラミックなどの電気絶縁性の材料で形成されていてもよい。
筒状シャフト４０の内部には、図２に示すように、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の裏面２０ｂ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及び長穴２６を通過し、先端の測温部５０ａが長穴２６の終端位置Ｅに達している。
次に、セラミックヒータ１０の製造例について説明する。セラミックプレート２０の裏面２０ｂに露出している端子２２ａ，２２ｂ，２４ａ，２４ｂのそれぞれに給電棒４２ａ，４２ｂ，４４ａ，４４ｂを接合し、セラミックプレート２０と筒状シャフト４０とを接合した後、熱電対ガイド３２を筒状シャフト４０の内部に入れて先端部３２ｂを長穴２６の起点Ｓに固定する。このとき、熱電対ガイド３２は、筒状シャフト４０の内壁に沿った形状であるため、給電棒４２ａ，４２ｂ，４４ａ，４４ｂや内周側熱電対４８と干渉することなく、筒状シャフト４０の内部にセットすることができる。その後、熱電対ガイド３２のガイド穴３２ａに外周側熱電対５０を挿通して測温部５０ａを長穴２６の終端位置Ｅに到達させる。
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、熱電対ガイド３２のうち筒状シャフト４０の下端から長穴２６の起点Ｓまでの部分は、筒状シャフト４０の内壁に沿う形状に設けられている。このように熱電対ガイド３２や外周側熱電対５０が筒状シャフト４０の内壁に沿って設けられているため、シャフト内領域２０ｄの中央付近に端子２２ａ，２２ｂ，２４ａ，２４ｂ（付帯部品）を配置したり、端子２２ａ，２２ｂ，２４ａ，２４ｂに接続された給電棒４２ａ，４２ｂ，４４ａ，４４ｂを筒状シャフト４０の内部空間に配置したりしても、それらは熱電対ガイド３２や外周側熱電対５０と干渉しにくい。したがって、多ゾーンヒータであるセラミックヒータ１０において、付帯部品の配置の自由度を高めることができる。
また、本実施形態のセラミックヒータ１０では、湾曲部３２ｅは、長穴２６の起点Ｓに向かって筒状シャフト４０の内壁に沿って螺旋の一部をなすように湾曲しているため、熱電対ガイド３２や外周側熱電対５０を筒状シャフト４０の内壁に沿わせることが容易になる。
更に、熱電対ガイド３２のガイド部３２ｄは、セラミックプレート２０の長穴２６に近づくにつれて長穴２６の長手方向を向くように湾曲しているため、長穴２６に外周側熱電対５０を挿入することが容易になる。
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、長穴２６は起点Ｓから終端位置Ｅまで直線的に伸びていたがこれに限られない。例えば、図５に示すように、長穴２６は、起点Ｓから終端位置Ｅに向かって湾曲した形状としてもよい。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、障害物を避けて外周側熱電対５０を配置できる。また、図６に示すように、セラミックヒータ１０を筒状シャフト４０の下端側から見たときの長穴２６の湾曲方向は、湾曲部３２ｅの湾曲方向と一致していてもよい。図６では、セラミックヒータ１０を筒状シャフト４０の下端側から見たときに湾曲部３２ｅが起点Ｓに向かって右方向に湾曲しており、長穴２６は起点Ｓから終端位置Ｅに向かって右方向に湾曲している。なお、セラミックヒータ１０を筒状シャフト４０の下端側から見たときに湾曲部３２ｅが起点Ｓに向かって左方向に湾曲しているならば、長穴２６は起点Ｓから終端位置Ｅに向かって左方向に湾曲させる。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、障害物を避けて外周側熱電対５０を配置しつつ、スムーズに外周側熱電対５０を挿入することができる。なお、図５及び図６の符号は上述した実施形態で用いた符号と同じである。
上述した実施形態において、湾曲部３２ｅは、筒状シャフト４０の内壁を沿うように周方向に約１／４周する形状としたがこれに限られない。例えば、湾曲部３２ｅは、筒状シャフト４０の内壁を沿うように周方向に１／２周する形状としてもよいし、１周以上する形状としていてもよい。
上述した実施形態において、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、長穴２６内の外周側熱電対５０の測温部５０ａは、図７に示すように、裏面２０ｂからみたときに外周側抵抗発熱体２４の幅（つまりコイルの幅ｗ）の中に収まるように配置してもよい。外周側抵抗発熱体２４がコイル状ではなくリボン状（細長い平板状）の場合には、そのリボンの幅の中に収まるように配置してもよい。こうすれば、外周側抵抗発熱体２４の温度変化をレスポンスよく外周側熱電対５０の測温部５０ａで検出することができる。
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。
上述した実施形態において、内周側抵抗発熱体２２と外周側抵抗発熱体２４との間に１つ以上の環状領域を設け、各環状領域に抵抗発熱体を配置してもよい。
上述した実施形態では、熱電対ガイド３２の上下方向の長さを筒状シャフト４０の高さとほぼ同じにしたが、筒状シャフト４０の高さより短くしてもよいし長くしてもよい。
上述した実施形態において、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。端子の数は小ゾーンの数に応じて増加するが、これらの端子は、熱電対ガイド３２と干渉しないため、端子の数が多くなってもシャフト内領域２０ｄの中央付近に比較的容易に配置することができる。
上述した実施形態では、セラミックプレート２０の端子２２ａ，２２ｂ，２４ａ，２４ｂのそれぞれに給電棒４２ａ，４２ｂ，４４ａ，４４ｂを接合し、セラミックプレート２０の裏面２０ｂに筒状シャフト４０を接合した後、熱電対ガイド３２を取り付ける手順を例示したが、取付手順はこれに限定されない。例えば、セラミックプレート２０の裏面２０ｂに筒状シャフト４０を接合し、熱電対ガイド３２を取り付けた後、端子２２ａ，２２ｂ，２４ａ，２４ｂのそれぞれに給電棒４２ａ，４２ｂ，４４ａ，４４ｂを接合してもよい。また、熱電対ガイド３２は、予め長穴２６の起点Ｓに固定されており、端子２２ａ，２２ｂ，２４ａ，２４ｂのそれぞれに給電棒４２ａ，４２ｂ，４４ａ，４４ｂを接合した後に、セラミックプレート２０の裏面２０ｂに筒状シャフト４０を接合してもよい。
上述した実施形態において、熱電対ガイド３２のガイド穴３２ａに外周側熱電対５０を挿通して測温部５０ａを長穴２６の終端位置Ｅに到達させた後も、熱電対ガイド３２を筒状シャフト４０の内部に配置しているがこれに限られない。例えば、熱電対ガイド３２のガイド穴３２ａに外周側熱電対５０を挿通した後、熱電対ガイド３２を取り外してもよい。
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 長穴、３２ 熱電対ガイド、３２ａ ガイド穴、３２ｂ 先端部、３２ｃ 基端部、３２ｄ ガイド部、３２ｅ 湾曲部、４０ 筒状シャフト、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、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 ストレートシャフト、４５０ 外周側熱電対、Ｐ１ 上側プレート、Ｐ２ 下側プレート、Ｓ 起点、Ｅ 終端位置、Ｗ ウエハ、Ｚ１ 内周側ゾーン、Ｚ２ 外周側ゾーン。

Claims (10)

  1. ウエハ載置面を有する円盤状のセラミックプレートと、
    前記セラミックプレートのうち前記ウエハ載置面とは反対側の裏面に一端が接合された筒状シャフトと、
    前記セラミックプレートの内周部に埋設された内周側抵抗発熱体と、
    前記セラミックプレートの外周部に埋設された外周側抵抗発熱体と、
    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の内側であるシャフト内領域と、
    前記シャフト内領域の外周部の起点から前記セラミックプレートの外周部の所定の終端位置に至る長穴と、
    前記シャフト内領域に設けられ、前記内周側抵抗発熱体の一対の端子及び前記外周側抵抗発熱体の一対の端子を含む付帯部品と、
    熱電対の先端が前記長穴の前記起点に入るようにガイドする熱電対ガイドと、
    を備え、
    前記熱電対ガイドのうち前記筒状シャフトの他端から前記長穴の前記起点までの部分は、前記筒状シャフトの内壁に沿う形状に設けられており、
    前記熱電対ガイドは、前記長穴の前記起点に向かって前記筒状シャフトの内壁に沿って螺旋の一部をなすように湾曲しており、
    前記螺旋の一部は、周方向に１／４周～１／２周する形状である、
    セラミックヒータ。
  2. 前記熱電対ガイドは、前記セラミックプレートの前記長穴に近づくにつれて前記長穴の長手方向を向くように湾曲している、
    請求項１に記載のセラミックヒータ。
  3. 前記長穴は、前記起点から前記終端位置に向かって湾曲している、
    請求項１又は２に記載のセラミックヒータ。
  4. 前記長穴は、前記起点から前記終端位置に向かって湾曲しており、
    前記セラミックヒータを前記筒状シャフトの前記他端側からみたとき、前記長穴の湾曲方向は、前記熱電対ガイドの湾曲方向と一致している、
    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. 請求項１～４のいずれか１項に記載のセラミックヒータであって、
    前記熱電対ガイドによってガイドされ、前記筒状シャフトの前記他端から前記長穴を通過して前記終端位置に至るように配置された熱電対
    を備えたセラミックヒータ。
  6. ウエハ載置面を有する円盤状のセラミックプレートと、
    前記セラミックプレートのうち前記ウエハ載置面とは反対側の裏面に一端が接合された筒状シャフトと、
    前記セラミックプレートの内周部に埋設された内周側抵抗発熱体と、
    前記セラミックプレートの外周部に埋設された外周側抵抗発熱体と、
    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の内側であるシャフト内領域と、
    前記シャフト内領域の外周部の起点から前記セラミックプレートの外周部の所定の終端位置に至る長穴と、
    前記シャフト内領域に設けられ、前記内周側抵抗発熱体の一対の端子及び前記外周側抵抗発熱体の一対の端子を含む付帯部品と、
    前記筒状シャフトの他端から前記長穴を通過して前記終端位置に至るように配置された熱電対と、
    を備え、
    前記熱電対のうち前記筒状シャフトの前記他端から前記長穴の前記起点までの部分は、前記筒状シャフトの内壁に沿う形状に設けられており、
    前記熱電対は、前記長穴の前記起点に向かって前記筒状シャフトの内壁に沿って螺旋の一部をなすように湾曲しており、
    前記螺旋の一部は、周方向に１／４周～１／２周する形状である、
    セラミックヒータ。
  7. 前記熱電対は、前記長穴に近づくにつれて前記長穴の長手方向を向くように湾曲している、
    請求項６に記載のセラミックヒータ。
  8. 前記長穴は、前記起点から前記終端位置に向かって湾曲している、
    請求項６又は７に記載のセラミックヒータ。
  9. 前記長穴は、前記起点から前記終端位置に向かって湾曲しており、
    前記セラミックヒータを前記筒状シャフトの前記他端側からみたとき、前記長穴の湾曲方向は、前記熱電対の湾曲方向と一致している、
    請求項６～８のいずれか１項に記載のセラミックヒータ。
  10. 熱電対が挿通されるガイド穴を備えた筒状部材である熱電対ガイドであって、
    先端部から基端部に至る区間又は前記先端部から前記基端部に至る途中までの区間は、螺旋の一部をなすように湾曲しており、
    前記螺旋の一部は、周方向に１／４周～１／２周する形状である、
    熱電対ガイド。
JP2020016113A 2020-02-03 2020-02-03 セラミックヒータ及び熱電対ガイド Active JP7240341B2 (ja)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020016113A JP7240341B2 (ja) 2020-02-03 2020-02-03 セラミックヒータ及び熱電対ガイド
KR1020210011324A KR102495556B1 (ko) 2020-02-03 2021-01-27 세라믹 히터 및 열전대 가이드
TW110102990A TWI803817B (zh) 2020-02-03 2021-01-27 陶瓷加熱器以及熱電偶導件
US17/159,363 US11924929B2 (en) 2020-02-03 2021-01-27 Ceramic heater and thermocouple guide
CN202110146194.6A CN113207200B (zh) 2020-02-03 2021-02-02 陶瓷加热器及热电偶引导件

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020016113A JP7240341B2 (ja) 2020-02-03 2020-02-03 セラミックヒータ及び熱電対ガイド

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2021125499A JP2021125499A (ja) 2021-08-30
JP7240341B2 true JP7240341B2 (ja) 2023-03-15

Family

ID=77025327

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2020016113A Active JP7240341B2 (ja) 2020-02-03 2020-02-03 セラミックヒータ及び熱電対ガイド

Country Status (5)

Country Link
US (1) US11924929B2 (ja)
JP (1) JP7240341B2 (ja)
KR (1) KR102495556B1 (ja)
CN (1) CN113207200B (ja)
TW (1) TWI803817B (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7478767B2 (ja) * 2022-03-03 2024-05-07 日本碍子株式会社 セラミックヒータ

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
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
US20190252162A1 (en) 2018-02-09 2019-08-15 Applied Materials, Inc. Semiconductor processing apparatus having improved temperature control

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4098112B2 (ja) 2003-02-14 2008-06-11 日本発条株式会社 ヒータユニット
JP2004296254A (ja) 2003-03-27 2004-10-21 Sumitomo Electric Ind Ltd セラミックスヒータおよびそれを搭載した半導体あるいは液晶製造装置
TW200612512A (en) 2004-06-28 2006-04-16 Ngk Insulators Ltd Substrate heating sapparatus
JP4931376B2 (ja) 2004-06-28 2012-05-16 日本碍子株式会社 基板加熱装置
JP4450106B1 (ja) * 2008-03-11 2010-04-14 東京エレクトロン株式会社 載置台構造及び処理装置
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
JP5855402B2 (ja) * 2010-09-24 2016-02-09 日本碍子株式会社 サセプター及びその製法
JP2012080103A (ja) * 2010-10-01 2012-04-19 Ngk Insulators Ltd サセプター及びその製法
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
US9984866B2 (en) 2012-06-12 2018-05-29 Component Re-Engineering Company, Inc. Multiple zone heater
KR102171734B1 (ko) 2013-03-15 2020-10-29 컴포넌트 알이-엔지니어링 컴퍼니, 인코포레이티드 멀티플 존 히터
US9144930B2 (en) * 2013-04-09 2015-09-29 Otto Männer Innovation GmbH Heater and thermocouple assembly
TWI654332B (zh) 2014-07-02 2019-03-21 美商應用材料股份有限公司 用於電漿處理的多區域基座
CN108028220B (zh) * 2016-08-10 2022-02-25 日本碍子株式会社 陶瓷加热器
JP6694787B2 (ja) * 2016-09-12 2020-05-20 日本特殊陶業株式会社 保持装置
JP6704821B2 (ja) * 2016-09-12 2020-06-03 日本特殊陶業株式会社 保持装置

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
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
US20190252162A1 (en) 2018-02-09 2019-08-15 Applied Materials, Inc. Semiconductor processing apparatus having improved temperature control

Also Published As

Publication number Publication date
CN113207200B (zh) 2024-05-28
US20210243847A1 (en) 2021-08-05
TW202137810A (zh) 2021-10-01
US11924929B2 (en) 2024-03-05
CN113207200A (zh) 2021-08-03
JP2021125499A (ja) 2021-08-30
KR20210098860A (ko) 2021-08-11
KR102495556B1 (ko) 2023-02-06
TWI803817B (zh) 2023-06-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6909910B2 (ja) セラミックヒータ
JP7240341B2 (ja) セラミックヒータ及び熱電対ガイド
JP7212006B2 (ja) 熱電対ガイド及びセラミックヒータ
JP6775099B1 (ja) セラミックヒータ
JP7202322B2 (ja) セラミックヒータ
TWI811694B (zh) 熱電偶導件以及陶瓷加熱器
KR20210098857A (ko) 세라믹 히터 및 그의 제법
JP7210492B2 (ja) セラミックヒータ
JP7181314B2 (ja) セラミックヒータ

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20211018

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20220810

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20220823

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20221014

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20221220

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20230201

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20230221

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20230303

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7240341

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150