JPH0652974A - セラミックスヒーター - Google Patents

セラミックスヒーター

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JPH0652974A
JPH0652974A JP20107692A JP20107692A JPH0652974A JP H0652974 A JPH0652974 A JP H0652974A JP 20107692 A JP20107692 A JP 20107692A JP 20107692 A JP20107692 A JP 20107692A JP H0652974 A JPH0652974 A JP H0652974A
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resistance heating
ceramic heater
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ceramic
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真寛 村里
Ryusuke Ushigoe
隆介 牛越
和宏 ▲のぼり▼
Kazuhiro Nobori
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NGK Insulators Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 均熱性が高く、温度制御時の応答性が良好
で、コンパクトなセラミックスヒーターを提供する。 【構成】 盤状のウェハー加熱用セラミック部材1に抵
抗発熱体2を埋設したセラミックスヒーターにおいて、
前記抵抗発熱体2が断面偏平でアスペクト比が1.5〜
3のコイル状であり、前記抵抗発熱体2の偏平面が前記
抵抗発熱体2の径方向になるよう埋設する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体ウェハー加熱装
置に好適に使用される盤状のウェハー加熱面を有するセ
ラミックスヒーターに関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、半導体ウェハー加熱装置等に用い
られるセラミックスヒーターは、図5にその一例を示す
ように、窒化珪素等のような緻密でガスタイトな無機質
材料からなる盤状のウェハー加熱用セラミック部材21
の内部に、タングステン、モリブデン等の金属材料から
なるワイヤー状または円形コイル状の抵抗発熱体22を
埋設した構造をとっている。そして、抵抗発熱体22の
中心部および端部に電力供給用の端子23、24を設け
るとともに、必要に応じて、温度測定用の熱電対をセッ
トするための非貫通孔である孔25やヒーター裏面から
ガスを流すための貫通孔26を所定位置に設けている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来のセラミ
ックスヒーターでは、ウェハー加熱面の均熱性を高める
必要がある。しかしながら、抵抗発熱体22がワイヤー
状であるときは、均熱にするためには抵抗発熱体22の
埋設時のピッチを小さくする必要があり、抵抗発熱体2
2同士が接触して短絡するためヒーターの役目を果たさ
なくなる不良が多発する問題があった。また、抵抗発熱
体22が円形コイル状であるときは、ウェハー加熱用の
セラミック部材21の厚みを大きくする必要があり、熱
容量が増加し外乱による温度制御時の応答性が鈍くなる
とともに、コンパクト化できない問題があった。
【0004】本発明の目的は上述した課題を解消して、
均熱性が高く、温度制御時の応答性が良好で、コンパク
トなセラミックスヒーターを提供しようとするものであ
る。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明のセラミックスヒ
ーターは、盤状のウェハー加熱用セラミック部材に抵抗
発熱体を埋設したセラミックスヒーターにおいて、前記
抵抗発熱体が断面偏平でアスペクト比が1.5〜3のコ
イル状であり、前記抵抗発熱体の偏平面が前記抵抗発熱
体の径方向になるよう埋設したことを特徴とするもので
ある。
【0006】
【作用】上述した構成において、コイル状の抵抗発熱体
のコイル形状の断面が所定のアスペクト比を有する偏平
になるようにして、偏平面がセラミック部材の径方向と
なるよう埋設したため、抵抗発熱体の存在しない部分を
少なくでき、ウェハー加熱面の均熱性を高めることがで
きるとともに、セラミック部材の厚みを薄くすることが
できるため、セラミックスヒーターのコンパクト化を達
成することができ、さらに温度制御時の応答性を高める
ことができる。
【0007】本発明において「断面偏平」とは、抵抗発
熱体の素線の断面形状が偏平ということではなく、コイ
ル形状に巻回してある抵抗発熱体のコイル断面が偏平と
いうことを意味している。また、本発明において「アス
ペクト比」とは、偏平したコイル断面の長軸方向の長さ
と短軸方向の長さとの比をいうものとする。なお、本発
明において、このアスペクト比を1.5〜3と限定する
のは、後述する実施例から明かなように、アスペクト比
が1.5未満では偏平にする意味が少なくて応答性も悪
化するとともに、アスペクト比が3を越えると断線が生
じて寿命が短くなるためである。さらに、「偏平面」と
は、偏平したコイル断面の長軸に沿って延在する面のこ
とをいう。
【0008】
【実施例】図1は本発明のセラミックスヒーターの一例
の構成を示す図であり、図1(a)はその平面図を、図
1(b)はA−A線に沿った断面図を示す。なお、説明
の都合上、図1(a)に示す平面図では実際には見えな
い抵抗発熱体の透視像を実線で示すとともに、図1
(b)に示す断面図では抵抗発熱体の素線の断面が見え
るはずであるがそれに代えて抵抗発熱体のコイル形状を
示している。図1において、1は窒化珪素等のような緻
密でガスタイトな無機質材料からなる盤状のウェハー加
熱用セラミック部材、2はセラミック部材1の内部に埋
設したタングステン、モリブデン等の金属材料からなる
コイル状の抵抗発熱体、3、4は抵抗発熱体2の中心部
および端部に設けた電力供給用の端子である。
【0009】本発明のセラミックスヒーターで重要なの
は、抵抗発熱体2のコイル形状を断面偏平でアスペクト
比が1.5〜3のコイル状とするとともに、長軸に沿っ
て延在する偏平面を抵抗発熱体2の径方向にした点であ
る。すなわち、図2(a)に示すようなコイル形状の抵
抗発熱体2を図中上下から押して、矢印方向から見たコ
イル形状の断面を図2(b)に示すように偏平としたも
のを使用している。そして、図2(b)における長軸方
向の長さAと短軸方向の長さBとの比A/Bをアスペク
ト比とし、このアスペクト比が1.5〜3の抵抗発熱体
2を、その長軸に沿う偏平面がセラミック部材1の径方
向になるようセラミック部材1中に埋設して本発明のセ
ラミックスヒーターを得ている。
【0010】以下、実際の例について説明する。実施例1 図2に示すようなタングステンからなるコイル状の抵抗
発熱体のアスペクト比を、以下の表1に示すように1〜
8の範囲で変化させて、窒化珪素からなるセラミック部
材中に図1に示すように偏平面が径方向になるよう埋設
して、試料No1〜6のセラミックスヒーターを作製し
た。作製にあたって、図3に示すように、各セラミック
スヒーターのコイル形状の中心間のピッチPを15m
m、コイル形状の最上点および最下点からセラミック部
材1の表面までの厚みC1、C2をC1=C2=5mm
とした。なお、C1とC2の厚さを5mmとしたのは、
抵抗発熱体のコイル形状がセラミック部材表面の温度分
布に影響しないようにするためである。
【0011】得られたセラミックスヒーターの特性を評
価するため、得られたセラミックスヒーターを10-5to
rrの減圧チャンバー内にて400℃に加熱して、表面の
温度分布を求め最高温度と最低温度との幅を求めるとと
もに、成膜プロセスを模擬して、400℃にて安定した
状態で0.1torrまでN2 ガスを導入して再び400℃
にて安定するまでの時間を測定した。結果を表1に示
す。
【0012】
【表1】
【0013】表1の結果から、アスペクト比が1.5以
上の試料No2〜6は、アスペクト比が1の試料No1と比
較して温度分布のバラツキの幅が狭く均熱性が高いとと
もに、再安定するまでの時間が短く応答性も良好である
ことがわかり、その結果アスペクト比を1.5以上にす
る必要があることがわかる。
【0014】実施例2 ヒートサイクルテストとして、実施例1における試料No
1〜6のセラミックスヒーターに対し、昇温速度600
℃/h、600℃で1時間保持、降温速度600℃/h
を1サイクルとして、繰り返しヒートサイクル付加後の
抵抗変化率を求めた。結果を図4に示す。図4の結果か
ら、アスペクト比が1〜3の試料No1〜4は、アスペク
ト比が4の試料No5およびアスペクト比が6の試料No6
と比較して、抵抗の上昇さらには抵抗発熱体の断線がな
く、良好な特性を示すことがわかる。これは、セラミッ
ク部材と抵抗発熱体の熱膨張の違いにより、抵抗発熱体
素線の曲率の大きい部位で熱サイクルによる膨張・収縮
により応力が発生しクラック発生の原因となり、このク
ラックにより抵抗値が上昇し最終的に断線するものと考
えられる。
【0015】以上の実施例1および実施例2の結果か
ら、抵抗発熱体のコイル形状の偏平断面のアスペクト比
は1.5〜3である必要があることがわかる。なお、上
述した実施例では、抵抗発熱体としてタングステンを、
セラミック部材として窒化珪素を使用したが、他の材料
例えば抵抗発熱体としてモリブデン等、セラミック部材
として窒化アルミニウム等を使用しても同様な効果を得
ることができることはいうまでもない。
【0016】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、抵抗発熱体のコイル形状の断面が所定のアス
ペクト比を有する偏平になるようにして、偏平面がセラ
ミック部材の径方向となるよう埋設したため、抵抗発熱
体の存在しない部分を少なくでき、ウェハー加熱面の均
熱性を高めることができるとともに、セラミック部材の
厚みを薄くすることができるため、セラミックスヒータ
ーのコンパクト化を達成することができ、さらに温度制
御時の応答性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のセラミックスヒーターの一例の構成を
示す図である。
【図2】本発明で使用する抵抗発熱体の構成を説明する
ための図である。
【図3】本発明の実施例における抵抗発熱体の位置を説
明するための図である。
【図4】本発明の実施例におけるヒートサイクルテスト
の結果を示すグラフである。
【図5】従来のセラミックスヒーターの一例の構成を示
す図である。
【符号の説明】
1 セラミック部材 2 抵抗発熱体 3、4 端子

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 盤状のウェハー加熱用セラミック部材に
    抵抗発熱体を埋設したセラミックスヒーターにおいて、
    前記抵抗発熱体が断面偏平でアスペクト比が1.5〜3
    のコイル状であり、前記抵抗発熱体の偏平面が前記抵抗
    発熱体の径方向になるよう埋設したことを特徴とするセ
    ラミックスヒーター。
JP4201076A 1992-07-28 1992-07-28 半導体ウェハー加熱用セラミックスヒーター Expired - Lifetime JP2902221B2 (ja)

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