KR100497016B1

KR100497016B1 - 가열 장치

Info

Publication number: KR100497016B1
Application number: KR10-2002-0060911A
Authority: KR
Inventors: 오카지마히사카즈; 우노유타카; 가와사키게이지
Original assignee: 니뽄 가이시 가부시키가이샤
Priority date: 2001-10-24
Filing date: 2002-10-07
Publication date: 2005-06-28
Also published as: TW575934B; JP2003133195A; KR20030035878A; JP3897563B2; US7279661B2; US20030075537A1

Abstract

본 발명은 반도체 설치면의 균열성(均熱性)을 향상시키고, 히터의 단자부가 반도체 제조 장치 내부의 분위기로 노출되는 것을 방지하며, 가열 장치의 열용량의 증대를 방지하고, 또한 히터의 반도체 제조 장치에의 장착을 용이하게 한다.

이를 위하여, 본 발명의 가열 장치(10A)는 반도체 설치면(2a)을 구비한 히터(1A) 및 히터의 배면(2b)에 대하여 고정되는 중공의 지지 부재(11)를 구비한다. 지지 부재(11)의 외주면간 치수보다도 지지 부재 길이 치수 쪽이 크다. 히터가 판형의 기체(2), 저항 발열체로 이루어지는 제1 가열 소자(3), 저항 발열체로 이루어지고, 제1 가열 소자(3)와는 독립하여 제어되는 제2 가열 소자(4), 제1 가열 소자(3)에 접속된 제1 단자부(6A) 및 제2 가열 소자(4)에 접속된 제2 단자부(7)를 구비한다. 지지 부재의 내측 공간(12)에, 제1 단자부(6A)에 대하여 접속된 제1 전력 공급 수단(15)과 제2 단자부(7)에 대하여 접속된 제2 전력 공급 수단(14)이 수용되어 있다. 제1 가열 소자(3)와 제2 가열 소자(4)가 상호 전기적으로 접속하지 않도록 거의 동일한 평면 A 내에 설치된다.

Description

가열 장치{A HEATING APPARATUS}

본 발명은 가열 장치에 관한 것이다.

반도체 제조 장치에서, 열 CVD 등에 의해서 실란 가스 등의 원료 가스로부터 반도체 박막을 제조하는 데 있어서, 웨이퍼를 가열하기 위한 세라믹 히터가 채용되고 있다. 이러한 세라믹 히터로는, 소위 2 영역 히터가 알려져 있다. 이것은 세라믹 기체(基體) 중에, 고융점 금속으로 이루어지는 내주측 저항 발열체와 외주측 저항 발열체를 매설하고, 각 저항 발열체에 각각 별개의 전류 도입 단자를 형성하고, 각 저항 발열체에 각각 독립하여 전압을 인가함으로써, 내주측 저항 발열체 및 외주측 저항 발열체로부터의 발열을 독립하여 제어하는 것이다.

이러한 종류에 속하는 히터로는 이하의 것이 알려져 있다. 일본 특허 공개 공보 제2001-102157호에서는, 세라믹 기체 내에 2층의 가열 소자를 매설한다. 그리고, 각 층의 가열 소자의 내주측의 발열량과 외주측의 발열량을 제어함으로써, 내주 영역과 외주 영역의 2 영역 제어를 하고 있다.

또한, 일본 특허 공개 공보 제2001-52843호에서는, 원반 형상의 세라믹 기체의 표면에 복수 개의 대략 링형인 가열 소자를 형성하고, 각 가열 소자를 동심 원형으로 배치한다. 각 가열 소자는 금속 분말의 소결체에 의해 성형한다. 각 가열 소자에 대하여 각각 독립하여 전력을 투입할 수 있다.

일본 특허 공개 공보 제2001-102157호에 기재된 기술에서는, 2층의 가열 소자를 기체 중에 매설하지만, 각 층의 가열 소자 상부, 하부의 기체내 두께가 다르고, 상하의 열용량이 각 층에서 동일하지 않으므로, 기체의 두께 방향으로 열이 전달되고, 반도체 설치면의 균열성(均熱性)이 원하는 정도로 도달되지 못하는 일이 있다. 또한, 2층의 가열 소자를 매설함으로써, 성형 공정수가 증가하고, 생산성이 떨어지는 경향이 있다. 또한, 세라믹 기체의 두께가 커지므로 열용량이 증대하여, 온도 상승시, 온도 하강시의 응답성이 저하되는 일이 있다.

일본 특허 공개 공보 제2001-52843호에 기재된 기술에서는, 각 가열 소자에 대하여 각각 단자 추출 부분이 있고, 각 단자 추출 부분이 히터의 주위의 분위기에 대하여 노출된다. 특히 반도체 제조 장치 내의 분위기에는, 프로세스 가스나 클리닝 가스 등 각종 부식성 가스나 그 플라즈마가 포함되어 있는 일이 많다. 이 때문에, 각 단자 추출 부분이 부식성 분위기에 노출되기 때문에, 히터의 수명이 짧다. 또한, 세라믹 기체의 배면측에서, 각 가열 소자에 대하여 접속되어야 할 각 도전 접속체를 배선해야 하기 때문에, 배선이 번잡하고, 복잡한 구성이 된다. 또한, 히터의 배면에 복잡한 배선 설치로 인해, 히터를 반도체 제조 장치의 챔버에 부착하기 위한 구조도 복잡하게 된다.

본 발명의 과제는, 반도체 제조 장치용 가열 장치에 있어서, 반도체 설치면의 균열성을 향상시키고, 히터의 단자부가 반도체 제조 장치 내부의 분위기에 노출되는 것을 방지할 수 있도록 하여, 가열 장치의 열용량의 증대를 방지할 수 있도록 하고, 또한 히터의 반도체 제조 장치에의 장착을 용이하게 하는 것이다.

본 발명은 반도체를 설치하기 위한 반도체 설치면을 구비한 히터 및 이 히터의 배면에 대하여 고정되는 중공의 지지 부재를 구비한 반도체 제조 장치용 가열 장치로서, 상기 지지 부재의 외주면간 치수보다도 지지 부재 길이 치수의 쪽이 크고,

히터가 반도체 설치면을 구비한 판형의 기체와, 저항 발열체로 이루어지는 제1 가열 소자와, 저항 발열체로 이루어지고 제1 가열 소자와는 독립하여 제어되는 제2 가열 소자와, 제1 가열 소자에 접속된 제1 단자부와, 제2 가열 소자에 접속된 제2 단자부를 구비하고 있고,

지지 부재의 내측 공간에, 제1 단자부에 대하여 접속된 제1 전력 공급 수단과, 제2 단자부에 대하여 접속된 제2 전력 공급 수단이 수용되어 있고, 제1 가열 소자와 제2 가열 소자가 상호 전기적으로 접속하지 않도록 대략 동일한 평면 내에 설치되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 대략 동일면 내에 배치된 제1 가열 소자와 제2 가열 소자를 조합하여, 2 영역 제어 혹은 3 영역 이상의 다영역 제어를 가능하게 하고, 이로써 히터의 반도체 설치면의 균열성을 향상시킬 수 있다.

이와 동시에, 제1 가열 소자와 제2 가열 소자를 대략 동일한 평면내에 설치함으로써, 가열 소자의 적층에 의한 기체 두께의 불가피한 증대를 방지할 수 있고, 가열 장치의 열용량의 증대를 방지할 수 있다. 이 결과, 히터의 온도 상승시, 하강시의 응답성을 양호하게 할 수 있고, 또한 히터의 경량화도 가능하다.

또한, 히터의 배면에 중공의 지지 부재를 부착하고, 지지 부재의 내측공간에, 제1 단자부에 대하여 접속된 제1 전력 공급 수단과, 제2 단자부에 대하여 접속된 제2 전력 공급 수단을 수용함으로써, 히터의 반도체 제조 장치에의 장착을 용이하게 할 수 있다. 이 때, 히터가 전술한 바와 같이 경량화되어 있으므로, 중공의 지지 부재에 의한 지지를 용이하게 행할 수 있다. 이와 함께, 히터의 제1 단자부와 제2 단자부가 함께 지지 부재의 내측 공간에 수용되고, 반도체 제조 장치 내부의 분위기와는 격리됨으로써, 단자부의 부식을 방지, 억제하고, 히터의 수명을 연장하고, 반도체의 금속 오염을 방지할 수 있다.

또한, 지지 부재의 외주면간 치수보다도, 지지 부재 길이 치수를 크게 함으로써 히터로부터 장치 접속부에의 열전도를 억제하여 균열성을 향상시킬 수 있다. 히터의 배면은 히터의 반도체 설치면의 반대측 면이다.

이하, 적절하게 도면을 참조하면서, 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 도 1은 본 발명의 한 가지 실시 형태에 관련된 가열 장치(10A)에서, 평면(A) 내에서의 가열 소자의 평면적 패턴을 도시하는 모식도이고, 도 2는 가열 장치(10A)를 II-II 선을 따라서 보여주는 단면도이고, 도 3은 가열 장치(10A)를 III-III 선을 따라서 절단하여 보여주는 단면도이다.

가열 장치(10A)는 원판형의 히터(1A)와 지지 부재(11)를 구비하고 있다. 히터(1A)의 기체(2)는 원판형이다. 기체(2)의 한쪽 주요면은, 반도체(W)를 설치하기　위한 반도체 설치면(2a)이다. 기체(2)의 다른쪽 주요면은 지지 부재(2)의 단부면(2c)에 접합되는 배면(2b)이다.

기체(2)는 절연성 재료로 이루어진다. 기체(2)의 내부에는 소정 평면(A)을 따라 제1 가열 소자(3)와 제2 가열 소자(4)가 매설되어 있다. 제1 가열 소자(3)는 동심(同心)의 원형으로 배치된 원호부(3a)와, 이 복수의 원호부(3a)를 접속하는 직경 방향 접속부(3b)를 구비하고 있다. 제1 가열 소자(3)에는, 예컨대 2개의 단부(3c)가 설치되고 있고, 각 단부(3c)는 도전 접속부(8A)의 일단에 접속되어 있다. 도전 접속부(8A)의 타단은 각각 단자(6A)에 접속되어 있고, 단자(6A)는 배면(2b)에 노출되어 있다.

제2 가열 소자(4)는 동심의 원형으로 배치된 원호부(4a)와, 이 복수의 원호부(4a)를 접속하는 직경 방향 접속부(4b)를 구비하고 있다. 제2 가열 소자(4)에는, 예컨대 2개의 단부(4c)가 마련되어 있고, 각 단부(4c)는 도전 접속부(9A)의 일단에 접속되어 있다. 도전 접속부(9A)의 타단은 각각 단자(7)에 접속되어 있고, 단자(7)는 배면(2b)에 노출되어 있다. 도면 부호 5는 제1 가열 소자의 설치 영역(17)과 제2 가열 소자의 설치 영역(16)의 경계이다.

본 예에서는, 내주측의 가열 소자(4)용의 도전 접속부(9A)의 사이에, 외주측의 가열 소자(3)용의 도전 접속부(8A)가 끼워져 있다. 그리고, 내주측의 가열 소자(4)용의 한 쌍의 단자(7)의 거리(WI)보다도, 외주측의 가열 소자(3)용의 한 쌍의 단자(6A) 사이의 거리(WO) 쪽이 작다

히터(1A)의 배면(2b)에는, 중공의 지지 부재(11)의 단부면(11c)이 접합되어 있다. 이 접합 방법은 특별히 한정되지 않고, 예컨대 납재로 접합할 수 있고, 혹은 일본 특허 공개 공보 평8-73280호에 기재된 바와 같이 고상(固相) 접합할 수 있다. 또한, 히터와 지지 부재는, O자형 링이나 메탈 패킹 등의 시일 부재를 이용하여 시일 접합할 수 있다.

지지 부재(11)는 원통형상을 나타내고 있다. 지지 부재(11)의 내측 공간(12)은 챔버 내의 분위기(13)와는 격리되어 있다. 내측 공간(12)에는, 제1 전력 공급 수단(15)과 제2 전력 공급 수단(14)이 수용되어 있다. 제1 전력 공급 수단(15)은 단자(6A)에 접속되어 있고, 제2 전력 공급 수단(14)은 단자(7)에 접속되어 있다. 도면 부호 11a는 지지 부재(11)의 외주면이고, 11b는 내주면이다. 지지 부재(11)의 외주면(11a)간 치수(L)보다도, 지지 부재 길이 치수가 크다.

본 예의 가열 장치에 따르면, 대략 동일면(A) 내에 배치된 제1 가열 소자(3)와 제2 가열 소자(4)를 조합하여, 2 영역 제어를 가능하게 하고 있다. 또한, 제1 가열 소자(3)와 제2 가열 소자(4)를 대략 동일한 평면(A) 내에 설치함으로써, 가열 소자의 적층에 의한 기체 두께의 불가피한 증대를 방지할 수 있고, 가열 장치의 열용량의 증대를 방지할 수 있어, 경량화가 가능하다.

또한, 히터(1A)의 배면(2b)에 중공의 지지 부재(11)를 부착하고, 지지 부재(11)의 내측 공간(12)에, 제1 단자부(6A)에 대하여 접속된 제1 전력 공급 수단(15)과 제2 단자부(7)에 대하여 접속된 제2 전력 공급 수단(15)을 수용하고 있어, 이 지지 부재(11)는 반도체 제조 장치의 챔버 등의 외부 부재에 대하여 용이하게 부착될 수 있다. 이 때, 히터(1A)가 전술한 바와 같이 경량화되어 있어, 중공의 지지 부재(11)에 의한 지지를 용이하게 행할 수 있다. 이와 함께, 히터의 제1 단자부(6A)와 제2 단자부(7)가 함께 지지 부재의 내측 공간(12)에 수용되고, 반도체 제조 장치 내부의 분위기(13)와는 격리되어 있어, 단자부(6A, 7) 및 부재(14, 15)의 부식을 방지, 억제하고, 히터의 수명을 연장시켜, 반도체의 금속 오염을 방지할 수 있다.

본 발명에서의 반도체 제조 장치는 반도체의 금속 오염이 우려되는 폭넓은 반도체 제조 공정에서 사용되는 장치를 의미한다. 이것에는 성막 장치 외에 에칭 장치, 클리닝 장치, 검사 장치가 포함된다. 반도체의 형태 및 종류에는 특별한 제한은 없지만, 웨이퍼 형태이면 좋고, 실리콘 웨이퍼면 더 좋다.

히터를 구성하는 판형 기체의 재질은 특별히 한정되지 않는다. 바람직하게는, 기체의 재질은 질화알루미늄, 질화규소, 질화붕소 및 사이어론(sialon) 등의 질화물 세라믹스, 알루미나-탄화규소 복합 재료 등의 공지의 세라믹스 재료이면 좋다. 할로겐계 가스 등의 부식성 가스에 대하여 높은 내부식성을 부여하기 위해서는, 질화알루미늄이나 알루미나가 특히 바람직하다.

기체의 형상은 특별히 한정되지 않지만, 원판 형상이 바람직하다. 반도체 설치면의 형상은 포켓 형상, 엠보스 형상, 홈형상으로 실시되는 경우도 있다.

히터의 기체의 제법은 한정되지 않지만, 핫 프레스 제법, 핫아이소스테틱 프레스 제법이 바람직하다.

지지 부재의 재질은 한정되지 않지만, 질화알루미늄, 질화규소, 질화붕소 및 사이어론 등의 질화물세라믹스, 알루미나-탄화규소 복합 재료 등의 공지의 세라믹스 재료이면 좋다.

가열 소자의 형상은 코일 형상, 리본 형상, 메쉬 형상, 판형, 막형이면 좋다. 다만, 도 1 내지 도 3에는, 가열 소자의 구체적 형상은 도시되어 있지 않고, 단순히 가열 소자의 평면적인 설치 패턴이 도시되어 있다. 또한, 가열 소자의 재질은, 탄탈, 텅스텐, 몰리브덴, 백금, 레늄(rhemium), 하프늄(hafnium) 및 이것들의 합금 인 고융점 금속인 것이 바람직하다. 특히, 세라믹스 기체를 질화알루미늄으로 구성한 경우에는, 몰리브덴 및 몰리브덴 합금인 것이 바람직하다. 또한, 상기 고융점 금속 이외에, 카본, TiN, TiC 등의 도전성 재료를 사용할 수 있다.

제1 가열 소자와 제2 가열 소자가 대략 동일한 평면 내에 설치되어 있다는 것은 설계상 각 가열 소자가 동일 평면(A)을 통과하도록 설계하면 좋고, 각 가열 소자의 중심이 기하학적으로 엄밀히 평면(A)을 통과하는 것은 요구하지 않는다. 제조상의 오차에 의해, 각 가열 소자의 중심면이, 의도한 평면(A)에 대하여 벗어나는 것은 허용되고 있다. 그러나, 본 발명의 작용 효과를 얻는 데에 있어서, 각 가열 소자의 중심면의 간격은 3 ㎜ 이하인 것이 바람직하고, 1 ㎜ 이하인 것이 더욱 바람직하다.

도 1 내지 도 3에 도시하는 가열 장치에서는, 제1 가열 소자와 제2 가열 소자가, 각각 기체(2)의 반도체 설치면(2a)과 대략 평행이 되도록 배설되어 있다. 이에 따라, 반도체 설치면의 균열성을 확보하기 쉬워진다. 또, 여기서 말하는 대략 평행하다고 하는 것은 완전히 평행한 경우에 더하여 -0.5∼0.5도의 범위 내에 있는 것을 포함한다. 또한, 제조 상의 오차는 허용된다.

제1 전력 공급 수단, 제2 전력 공급 수단의 형태는 한정되지 않고 로드 형상, 와이어 형상, 로드와 와이어의 복합체를 예시할 수 있다. 제1 전력 공급 수단, 제2 전력 공급 수단의 재질도 한정되지 않는다. 이들은 챔버 내 분위기(13)로부터 격리되어 있고, 부식되기 어려운 점에서, 그 재질을 금속으로 하는 것이 바람직하고, 특히 니켈이 바람직하다.

각 가열 소자용의 단자부의 재질은 전술한 고융점 금속이나 니켈이 바람직하다. 또한, 단자부는 도 1 내지 도 3에 도시했던 것과 같은 원기둥 형상의 단자이면 좋고, 또한 다른 형상의 기둥 모양 단자이어도 좋다. 또한, 단자부의 단면적은 가열 소자의 단면적보다도 크게 할 필요는 없다. 그러나, 제1 전력 공급 수단, 제2 전력 공급 수단의 접합 강도를 높게 한다고 하는 관점에서는 단자부의 단면적이, 가열 소자의 단면적보다도 큰 것이 바람직하다.

각 가열 소자는 각 단자부 사이에서 분기부 및 결합부가 없는 하나의 연속적인 패턴을 구성하고 있을 필요는 없고, 단자부 사이에서 전기적 분기부, 전기적 결합부를 구비하면 좋다.

제1 전력 공급 수단, 제2 전력 공급 수단과 단자부의 전기적 결합 방법으로는, 나사 결합, 코오킹 결합, 감합(勘合) 결합, 납땜 결합, 용접 결합, 공정(共晶) 결합을 예시할 수 있다.

바람직한 실시 형태에서는, 제1 가열 소자를 히터의 주연부(周緣部)에 설치하고, 제2 가열 소자를 히터의 중앙부에 설치한다. 이로써, 내주측의 가열 소자와 외주측의 가열 소자 사이에서 다영역 제어가 가능해진다.

바람직한 실시 형태에서는, 내주측의 제2 가열 소자의 영역에 반도체를 설치하고, 외주측의 제1 가열 소자의 영역은 반도체를 설치하지 않는 영역으로 한다.

바람직한 실시 형태에서는, 내주측의 제2 가열 소자만을 발열시킨 경우에는, 반도체 설치면의 중앙부가 높은 온도 분포가 되도록 한다. 또한, 외주측의 제1 가열 소자만을 발열시킨 경우에는, 반도체 설치면의 중앙부가 낮은 온도 분포가 되도록 한다.

바람직한 실시 형태에서는, 히터의 승온시에, 히터 파손을 방지하기 위해서, 히터의 중앙부가 높은 온도 분포가 되도록 각 가열 소자에의 공급 전력을 조정한다.

또한, 제1 가열 소자의 영역, 제2 가열 소자의 영역은 각각 복수의 영역으로 분할하는 것이 가능하다. 이 경우에는, 분할 후의 각 영역마다 각각 상호 전기적으로 접속되지 않는 가열 소자를 설치한다.

각 가열 소자는 기체의 표면에 설치할 수도 있다. 바람직한 실시 형태에서는, 제1 가열 소자 및 제2 가열 소자를 기체의 내부에 매설한다.

바람직한 실시 형태에서는, 지지 부재가 히터의 배면의 중앙부에 대하여 고정되어 있다. 이 경우에는 제1 가열 소자용의 단자부와, 제2 가열 소자용의 단자부가 각각 히터의 배면의 중앙부에 집중되도록 도전 접속부를 설치할 필요가 있다.

바람직한 실시 형태에서는, 제1 가열 소자와 제1 단자부를 접속하고, 또한 제2 가열 소자와는 전기적으로 접속하지 않는 도전 접속부를, 상기 평면 내에서 제2 가열 소자의 설치 영역 내에 설치한다. 도 1 내지 도 3은 이 실시 형태에 관한 것이다. 즉, 평면(A) 내에서, 제2 가열 소자(4)의 설치 영역(16) 내에, 제1 가열 소자(3)와 제1 단자부(6A)를 접속하고, 또한 제2 가열 소자(4)와는 전기적으로 접속하지 않는 도전 접속부(8A)를 설치하여 둔다.

이 경우에는, 내주측의 중앙부 영역(16)에 있어서, 도전 접속부(8A)의 주변의 온도가 상대적으로 저하하는 경향이 있다. 이 때문에, 도전 접속부(8A)의 주위의 가열 소자(4) 및 도전 접속부(9A)의 단위 면적당 발열량을 증가시킴으로써, 도전 접속부(8A) 주위의 온도 저하를 억제함이 바람직하다.

가열 소자나 도전 접속부의 단위 면적당 발열량을 증대시키는 방법은 널리 알려져 있고, 가열 소자의 표면적을 증대시키거나, 혹은 가열 소자의 저항치를 증대시키면 좋다. 예컨대, 가열 소자를 메쉬(망상물; 網狀物)에 의해서 구성한 경우에는, 도전 접속부(8A)의 주위에서, 망상물을 구성하는 선재(線材)의 메쉬 포함 밀도를 증대시키거나, 혹은 선재의 단면적을 작게 할 수 있다. 또한, 저항 발열체를 코일 스프링형 물체로 구성하는 경우에는, 도전 접속부(8A)의 주위에서, 코일 스프링의 단위 길이당 감김수를 증가시키거나(피치를 작게 하거나), 코일 스프링을 구성하는 나선의 직경을 크게 하거나, 선재의 단면적을 작게 할 수 있다. 저항 발열체를 리본형 물체로 구성하는 경우는, 도전 접속부(8A)의 주위에서, 리본의 폭을 작게 할 수 있다.

전술한 외주측 가열 소자용의 도전 접속부(8A)의 간격은 작게 하는 쪽이 바람직하다. 이 때문에, 도전 접속부(8A)를 내주측 가열 소자용의 도전 접속부 보다도 내측에 설치하는 것이 바람직하다. 또한, 도전 접속부(8A)의 간격을 도전 접속부(9A)간의 간격보다도 작게 하는 것이 바람직하다. 또한, 제1 가열 소자용의 단자(6A)의 간격(WO)을 제2 가열 소자용의 단자(7) 사이의 간격(WI) 이하로 하는 것이 바람직하다.

도전 접속부는 가열 소자와 단자부 사이에서 하나의 도전 라인을 구성하고 있을 필요는 없고, 전기적 분기, 결합을 갖고 있으면 된다. 가열 소자와 단자부 사이에서, 복수의 도전 접속부를 설치함으로써, 도전 접속부를 병렬 회로로 하고, 저항을 저하시켜, 발열을 억제하며, 반도체 설치면의 온도 분포에의 영향을 줄일 수 있다.

도전 접속부를 구성하는 금속으로는, 전술한 고융점 금속이나 니켈을 예로 들 수 있다. 또한, 도전 접속부의 형상은 상술한 바와 같이, 코일 형상, 리본 형상, 메쉬 형상, 판형, 막형이면 좋다. 또한, 도전성 접속부는 전력이 공급될 때 열이 발생하거나, 또는 거의 열이 발생하지 않을 수도 있다.

바람직한 실시 형태에서는, 도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 가열 소자가 설치된 평면(A)에 대하여 평행이고, 또한 기체의 평면적인 중심(O)를 통하는 직선 (M)에 대하여, 각 가열 소자(3, 4)가 대략 대칭으로 배치되어 있다. 이로써, 반도체 설치면의 균열성을 한층 더 향상시킬 수 있다.

기체의 내부에는, 가열 소자, 단자부, 도전 접속부 외에, 고주파 전극용 엘리멘트나 정전 척용 엘리멘트도 매설할 수 있다.

바람직한 실시 형태에서는, 제1 가열 소자와 제1 단자부를 접속하고, 또한 제2 가열 소자는 전기적으로 접속하지 않는 도전 접속부를, 가열 소자가 설치되어 있는 평면(A)과는 다른 평면 내에서, 제2 가열 소자의 설치 영역 내에 설치한다.

도 4 내지 도 7은 이 실시 형태에 관한 것이다. 도 4는 이 실시 형태에 관련된 가열 장치에 있어서, 평면(A) 내에서의 가열 소자(3, 4)의 평면적 패턴을 도시하는 모식도이고, 도 5는 가열 장치(10B)를 도 4의 V-V 선을 따라서 보여주는 단면도이고, 도 6은 가열 장치(10B)를 VI-VI 선을 따라서 절단하여 보여주는 단면도이다. 각 도면에 있어서, 도 1 내지 도 3에 도시되어 있는 구성 부분에는 동일한 부호를 붙이고, 그 설명을 생략한다.

본 예에서는, 도 4 및 도 5에 도시되어 있는 바와 같이, 제2 가열 소자(4)의 단부(4c)가 도전 접속부(9A)의 일단에 대하여 접속되어 있고, 도전 접속부(9A)의 타단이 단자(7)에 접속되어 있다. 한편, 도 4 및 도 6에 도시되어 있는 바와 같이, 외주측의 제1 가열 소자(3)의 단부(3c)가 접속재(15, 8B)를 통해서 단자(6B)에 대하여 접속되어 있고, 단자(6B)가 제1 전력 공급 수단(15)에 접속되어 있다. 여기서, 접속재(15)는 기체(2)의 두께 방향을 향하여, 평면(A)에 대하여 대략 수직으로 연장되어 있고, 도전 접속부(8B)는 평면(A)과는 다른 평면(B)을 따라서 연장되어 있다.

이와 같이, 도전 접속부(8B)를 가열 소자의 설치면(A)과는 다른 평면(B)을 따라서 설치함으로써, 도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 외주측 가열 소자(3)용의 도전 접속부(8A)를 평면(A) 내에 설치할 필요가 없어진다. 이 결과, 도전 접속부(8A)를 평면(A) 내에 설치하는 것에 의한 콜드 스폿(cold spot)의 생성을 방지할 수 있다.

평면(B)은 평면(A)에서 보아, 배면(2b)에 가까운 쪽에 설치할 수 있고, 혹은 반도체 설치면(2a)에 가까운 측에 설치할 수 있다.

바람직한 실시 형태에서는, 제1 가열 소자(3)와 접속재(15) 사이에, 도 7 (a)에 도시되어 있는 바와 같이 접속 단자(17)를 설치한다. 또한, 접속재(15)와 도전접속부(8B) 사이에, 접속 단자(16)를 설치한다.

바람직한 실시 형태에서는, 도 7(a)에 있어서, 도전 접속부(8B)와 제1 가열 소자(3)를 접속하는 접속재(15)가 신축 가능한 재질로 이루어진다. 이로써, 가열 소자(3)와 도전 접속부(8B) 사이의 상대적 위치가 변화되었을 때, 그 위치 변화에 대하여 추종할 수 있고, 단선을 방지할 수 있다. 특히, 기체(2)를 핫 프레스 제법에 의해서 제조한 경우에는, 기체(2)의 두께가 핫 프레스 단계에서 크게 축소한다. 이 때문에, 접속재(15)가 신축 불능이면, 기체(2)의 두께의 축소에 따라, 접속재(15) 및 그 근방에서 단선이나 저항치 상승이 생길 가능성이 있다.

이 관점에서는, 도 7(b)에 도시되어 있는 바와 같이, 접속재(15)를 코일 스프링(15A)으로 하는 것이 특히 바람직하다.

실시예

실시예 1

도 1 내지 도 3에 도시하는 가열 장치(10A)를 제조했다. 기체(2)는 질화알루미늄 소결체로 하고, 기체의 직경(ø)은 250 ㎜로 하고, 두께는 10 ㎜로 했다. 기체(2)의 내부에는, 반도체 웨이퍼의 직경에 상당하는 ø200의 영역(16)에 제2 가열 소자(4)를 매설하고, 직경 200-250 ㎜의 영역(17)에 제1 가열 소자(3)를 매설했다. 각 가열 소자는, 몰리브덴으로 제조된 코일 스프링 형상이다. 단자(6A, 7)는 각각 몰리브덴으로 제조된 원기둥형 단자로 했다. 도전 접속부(8A, 9A)는 몰리브덴선으로 했다.

지지 부재(11)는 질화알루미늄 소결체에 의해서 형성했다. 지지 부재(11)의 외경(ø)을 80 ㎜로 하고, 내경(ø)을 50 ㎜로 하고, 길이를 250 ㎜로 했다. 지지 부재(11)를 기체의 중앙부의 배면에 고상 접합했다. 지지 부재의 단부(11c)는 히터에의 장착이 용이하도록, 시일면을 마련하고, 혹은 절결, 위치 결정 구멍, 홈을 형성하는 것이 바람직하다. 니켈 로드로 이루어지는 전력 공급 수단(14, 15)을 지지 부재의 내측 공간(12)에 삽입하고, 각 단자와 전기적으로 접속했다.

실시예 2

도 4 내지 도 6에 도시하는 가열 장치(10B)를 제조했다. 다만, 기체(2)는 질화알루미늄 소결체로 하고, 기체의 직경(ø)은 250 ㎜로 하고, 두께는 10㎜로 했다. 기체(2)의 내부에는, 반도체 웨이퍼의 직경에 상당하는 ø200의 영역(16)에 제2 가열 소자(4)를 매설하고, 직경 200-250 ㎜ 영역(17)에 제1 가열 소자(3)를 매설했다. 각 가열 소자는 몰리브덴으로 제조된 코일 스프링 형상이다. 단자(6B, 7)는 각각 몰리브덴으로 제조된 원기둥형 단자로 했다. 도전 접속부(9A, 8B)는 몰리브덴선으로 했다. 접속재(15)는 몰리브덴으로 제조된 코일 스프링으로 했다.

실시예 1과 동일한 지지 부재(11)를 준비하고, 실시예 1과 같이 지지 부재(11)를 기체(2)의 배면(2b)에 고상 접합했다. 니켈 로드로 이루어지는 전력 공급 수단(14, 15)을 지지 부재의 내측 공간(12)에 삽입하고, 각 단자와 전기적으로 접속하였다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 반도체 제조 장치용 가열 장치에 있어서, 반도체 설치면의 균열성을 향상시키고, 히터의 단자부가 반도체 제조 장치 내부의 분위기에 노출되는 것을 방지할 수 있고, 가열 장치의 열용량의 증대를 방지할 수 있고, 또한 히터의 반도체 제조 장치에의 장착을 용이하게 할 수 있다.

도 1은 본 발명의 한 가지 실시 형태에 관련된 히터(1A)에서, 가열 소자 및 도전 접속부의 평면적 패턴을 나타내는 모식도.

도 2는 가열 장치(10A)를 도 1의 II-II 선을 따라서 보여주는 단면도.

도 3은 가열 장치(10A)를 도 1의 III-III 선을 따라서 절단하여 보여주는 단면도.

도 4는 본 발명의 다른 실시 형태에 관련된 가열 장치(10B)에서, 평면 A 내에서의 가열 소자(3, 4), 도전 접속부(8B, 9A)의 평면적 패턴을 나타내는 모식도.

도 5는 가열 장치(10B)를 도 4의 V-V 선을 따라서 보여주는 단면도.

도 6은 가열 장치(10B)를 도 4의 VI-VI 선을 따라서 절단하여 보여주는 단면도.

도 7a 및 7b는 각각 제1 가열 소자(3)와 도전 접속부(8B)의 접속부분의 확대도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1A, 1B: 히터

2: 기체(基體)

2a: 반도체 설치면

2b: 배면(背面)

3: 제1 가열 소자

3a: 원호부

3b: 직경 방향 접속부

3c: 가열 소자의 단부

4: 제2 가열 소자

4a: 원호부

4b: 직경 방향 접속부

4c: 가열 소자의 단부

5: 영역의 경계

6A, 6B: 제1 가열 소자용의 단자부

7: 제2 가열 소자용의 단자부

8A: 제1 가열 소자용의 도전 접속부(평면 A내의 도전 접속부)

8B: 제1 가열 소자용의 도전 접속부(평면 A와 다른 평면 B 내의 도전 접속부)

9A: 제2 가열 소자용의 도전 접속부

10A, 10B: 가열 장치

11: 지지 부재

12: 지지 부재(11)의 내측 공간

13: 챔버내의 분위기

14: 제2 전력 공급 수단

15: 제1 전력 공급 수단

16: 제2 영역(내주측 영역)

17: 제1 영역(외주측 영역)

A: 가열 소자의 설치 평면

B: A와 다른 평면

M: 평면 A에 평행하고, 기체(2)의 중심 O를 통과하는 직선

O: 기체(2)의 중심

WI: 제2 가열 소자(4)용의 단자(7)간의 간격

WO: 제1 가열 소자(3)용의 단자(6A)간의 간격

Claims

반도체 제조 장치용 가열 장치에 있어서,

반도체를 설치하기 위한 설치면과 반대측 배면을 구비한 히터로서, 상기 히터는 상기 설치면을 갖는 판형의 세라믹 기체(substrate)와, 상기 세라믹 기체에 매설되어 있고 저항 발열체를 포함하는 제 1 가열 소자와, 상기 세라믹 기판에 매설되어 있고 상기 제 1 가열 소자와는 독립적으로 제어가능한 저항 발열체를 포함하는 제 2 가열 소자와, 상기 제 1 가열 소자와 접속되어 있는 제 1 단자, 및 상기 제 2 가열 소자와 접속되어 있는 제 2 단자를 포함하는 것인, 상기 히터와,

상기 히터의 상기 배면에 고정되어 있는 지지 부재로서, 외측면 및 내측 공간과 대면하는 내측면을 구비하며 폭보다 큰 길이를 갖는 것인, 상기 지지 부재와,

상기 제 1 단자에 접속되어 있고 상기 내측 공간에 수용되어 있는 제 1 전력 공급 수단과,

상기 제 2 단자에 접속되어 있고 상기 내측 공간에 수용되어 있는 제 2 전력 공급 수단과,

상기 제 1 가열 소자 및 상기 제 1 단자와 접속되어 있고 상기 제 2 가열 소자와는 접속되어 있지 않으며 상기 세라믹 기체 내에 매설되어 있는 도전 접속부를 포함하며,

상기 제 1 가열 소자 및 상기 제 2 가열 소자는 상기 제 1 가열 소자 및 상기 제 2 가열 소자가 서로 전기적으로 접속되지 않도록 실질적으로 동일 평면을 따라 제공되는 것이고,

상기 제 1 가열 소자는 제 1 영역에 제공되며, 상기 제 2 가열 소자는 제 2 영역에 제공되며, 상기 도전 접속부는 상기 평면 내에서 상기 제 2 영역에 제공되는 것인, 가열 장치.
제1항에 있어서, 상기 히터는 외측 주연부와 내측부를 구비하고, 상기 제 1 가열 소자는 상기 외측 주연부에 제공되고, 상기 제 2 가열 소자는 상기 내측부에 제공되는 것인, 가열 장치.
제1항에 있어서, 상기 지지 부재는 상기 히터의 상기 배면에서 상기 히터의 상기 내측부에 고정되어 있는 것인, 가열 장치.
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제1항에 있어서, 상기 세라믹 기체 내에 매설되어 있고, 상기 제 2 도전 접속부와 상기 제2 가열 소자를 전기적으로 접속하는 신축 가능한 접속 부재를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 가열 장치.
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제13항에 있어서, 상기 접속 부재는 코일 스프링을 포함하는 것인 가열 장치.