KR101357928B1 - 반도체 제조 장치 부재 - Google Patents

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Abstract

세라믹 히터(10)는, 웨이퍼 배치면을 갖는 원반형의 세라믹 플레이트(20)와, 이 세라믹 플레이트(20)의 웨이퍼 배치면과는 반대측의 면에 접합된 중공형의 샤프트(40)를 구비하고 있다. 세라믹 플레이트(20)의 내부에는, 세라믹 플레이트(20)의 중앙측으로부터 외주면의 바로 앞에 이르는 열전대 통로(26)가 형성되어 있다. 세라믹 플레이트(20)의 이면에는, 파이프 형상의 열전대 가이드(32)가 부착되어 있다. 열전대 가이드(32)의 가이드 구멍(32a)은, 열전대 통로(26) 중 세라믹 플레이트(20)의 중앙측에 연통하고 있으며, 열전대 통로(26)의 연장 방향에 대하여 경사지게 되도록 마련되어 있다.

Description

반도체 제조 장치 부재{MEMBER FOR SEMICONDUCTOR MANUFACTURING APPARATUS}
본 발명은 반도체 제조 장치 부재에 관한 것이다.
반도체 제조 장치는, 에칭 장치, 이온 주입 장치, 전자빔 노광 장치 등에 있어서, 웨이퍼를 고정하거나 웨이퍼를 가열·냉각하거나 하는데 이용된다. 이러한 반도체 제조 장치에 이용되는 부재(반도체 제조 장치 부재)로서는, 웨이퍼 배치면을 갖는 원반형의 세라믹 플레이트의 내주측과 외주측에 각각 독립적으로 히터를 매립한 2존 히터라고 불리는 것이 알려져 있다(예컨대 특허문헌 1). 2존 히터는, 세라믹 플레이트 중에, 내주측 저항 발열체와 외주측 저항 발열체를 각각 독립적으로 매립하고, 각 저항 발열체에 급전 단자를 마련하며, 각 저항 발열체에 각각 독립적으로 전압을 인가함으로써, 각 저항 발열체로부터의 발열을 독립적으로 제어하는 것이다. 구체적으로는, 세라믹 플레이트의 내주측의 온도와 외주측의 온도를 측정하고, 세라믹 플레이트의 전체면이 목표 온도가 되도록 각 저항 발열체로부터의 발열을 제어한다. 세라믹 플레이트의 내주측의 온도와 외주측의 온도를 측정하는데 있어서는, 존마다 즉 내주측과 외주측의 각각에, 열전대용의 구멍을 마련하고, 그 구멍에 열전대를 배치하며, 각 열전대에 의해 온도를 측정하는 방법이 알려져 있다(예컨대 특허문헌 2).
특허문헌 1: 일본 특허 공개 제2007-88484호 공보 특허문헌 2: 일본 특허 공개 제2005-166354호 공보
그러나, 외주측에 열전대용의 구멍을 마련하고 그 구멍에 열전대를 배치하는 경우, 다음과 같은 문제가 있다. 즉, 통상, 세라믹 플레이트 중 웨이퍼 배치면과는 반대측의 면에는 중공의 샤프트가 부착되고, 그 샤프트의 내부에 열전대나 급전선 등이 배치된다. 이 때문에, 세라믹 플레이트의 외주측에 뚫은 구멍에 열전대를 배치하는 경우, 샤프트의 직경을 크게 할 필요가 있지만, 그렇게 하면, 웨이퍼 배치면 상의 웨이퍼를 승강시키는 리프터 핀을 셋팅할 수 없을 우려가 있다. 리프터 핀은, 샤프트의 외측에 있어서 세라믹 플레이트의 외주측에 마련한 관통 구멍에 삽입 관통되는 것이지만, 샤프트의 직경이 지나치게 커지면, 세라믹 플레이트 중 샤프트의 외측의 영역이 너무 좁아져 리프터 핀을 마련할 스페이스가 없어지기 때문이다.
한편, 세라믹 플레이트의 중앙측으로부터 외주면의 바로 앞에 웨이퍼 배치면과 평행한 열전대 통로를 매설하고, 열전대 통로 중 세라믹 플레이트의 중앙측의 단부에 연결되는 구멍을 뚫어, 그 구멍으로부터 열전대 통로에 열전대를 삽입하는 것도 생각된다. 그러나, 수직 방향의 구멍으로부터 수평 방향의 열전대 통로에 열전대를 삽입하는 것은, 코너가 약 90°이기 때문에 용이하지 않다고 하는 문제가 있다.
본 발명은 이러한 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 세라믹 플레이트의 중앙측으로부터 외주면의 바로 앞에 이르는 열전대 통로에 열전대가 삽입된 반도체 제조 장치 부재로서, 제조하기 쉬운 것을 제공하는 것을 주목적으로 한다.
본 발명의 반도체 제조 장치 부재는, 전술한 주목적을 달성하기 위해 이하의 수단을 채용하였다.
즉, 본 발명의 반도체 제조 장치 부재는,
웨이퍼 배치면을 갖는 원반형의 세라믹 플레이트와,
상기 세라믹 플레이트의 내부에 마련되며, 상기 세라믹 플레이트의 중앙측으로부터 외주면의 바로 앞에 이르는 열전대 통로와,
상기 세라믹 플레이트의 상기 웨이퍼 배치면과는 반대측의 면으로부터 상기 열전대 통로 중 상기 세라믹 플레이트의 중앙측에 연통하는 가이드 구멍을 갖는 열전대 가이드와,
상기 가이드 구멍 및 상기 열전대 통로를 통과하여, 측온부가 상기 열전대 통로 중 상기 세라믹 플레이트의 외주면의 바로 앞에 존재하는 폐색단에 접촉하도록 배치된 열전대를 구비하고,
상기 가이드 구멍은, 상기 가이드 구멍과 상기 열전대 통로가 이루는 각도가 둔각이 되도록 상기 열전대 통로의 연장 방향에 대하여 경사지게 마련되어 있거나 또는, 상기 열전대 통로에 근접함에 따라 상기 열전대 통로의 연장 방향을 따르도록 마련되어 있는 것이다.
본 발명의 반도체 제조 장치 부재에서는, 열전대를 열전대 통로에 삽입할 때, 열전대를 열전대 가이드의 가이드 구멍을 통하여 열전대 통로에 삽입한다. 여기서, 가이드 구멍이 열전대 통로의 연장 방향에 대하여 경사지게 되도록 마련되어 있는 경우에는, 가이드 구멍과 열전대 통로가 이루는 각도는 둔각이 되기 때문에, 열전대의 선단이 가이드 구멍을 통하여 열전대 통로에 진입할 때에 코너에서 걸리기 어렵다. 또한, 가이드 구멍이 열전대 통로에 근접함에 따라 열전대 통로의 연장 방향을 따르도록 마련되어 있는 경우에는, 가이드 구멍은 연속적으로 방향이 변화하여 굴곡되어 있기 때문에, 열전대의 선단이 가이드 구멍을 통하여 열전대 통로에 진입할 때에 코너에서 걸리기 어렵다. 이와 같이, 본 발명의 반도체 제조 장치 부재는, 열전대 가이드를 구비하고 있기 때문에, 열전대 통로에 열전대를 삽입하는 조작을 원활하게 행할 수 있어, 제조하기 쉽다. 그 결과, 생산성이 향상된다.
본 발명의 반도체 제조 장치 부재에 있어서, 상기 가이드 구멍은, 상기 열전대 통로에 근접함에 따라 상기 열전대 통로가 연장하는 방향을 따르도록 마련된 부분이 원호 또는 타원의 호로서 형성되어도 좋다. 이렇게 하면, 열전대 통로에 열전대를 삽입하는 조작을 원활하게 행할 수 있다.
본 발명의 반도체 제조 장치 부재에 있어서, 상기 열전대 가이드는, 상기 세라믹 플레이트와 동일한 재료로 제작되어도 좋다. 이렇게 하면, 예컨대 확산 접합에 의해 열전대 가이드와 세라믹 플레이트를 일체화할 수 있다.
본 발명의 반도체 제조 장치 부재에 있어서, 상기 열전대는, 상기 측온부가 상기 폐색단에 접촉하도록 스프링으로 압박되어도 좋다. 이렇게 하면, 열전대의 측온부는 항상 스프링에 의해 열전대 통로의 폐색단에 눌려지기 때문에, 세라믹 플레이트의 외주측의 측온 정밀도가 높아진다.
본 발명의 반도체 제조 장치 부재에 있어서, 상기 열전대 통로는, 상기 세라믹 플레이트의 외주면으로부터 중앙을 향하여 천공된 구멍이며, 상기 외주면에 개방된 단부는, 상기 세라믹 플레이트와 동일한 재료로 이루어지는 캡에 의해 밀봉되어 있어도 좋다. 이렇게 하면, 열전대 통로를 비교적 간단하게 제작할 수 있다.
이러한 캡은, 열전대의 선단에 마련된 측온부와 접촉하는 부분에 그 측온부를 지지하는 지지부를 갖고 있어도 좋다. 이렇게 하면, 열전대의 측온부는 항상 캡의 지지부에 지지된 상태로 캡의 동일한 위치에 접촉하기 때문에, 측온 정밀도가 높아진다. 이 지지부는, 수평 방향으로 천공되며 세라믹 플레이트의 외주면에 근접할수록 직경이 작아지는 테이퍼부여도 좋고, 그 테이퍼부로부터 세라믹 플레이트의 외주면측에 연결되도록 형성되며 직경이 열전대의 측온부의 외부 직경과 대략 일치하는 터널부여도 좋다.
본 발명의 반도체 제조 장치 부재에 있어서, 상기 세라믹 플레이트는, 한쌍의 박형 플레이트를 면접합한 것이며, 상기 열전대 통로는, 상기 한쌍의 박형 플레이트 중 적어도 한쪽의 접합면에 형성된 통로용 홈에 의해 형성되어도 좋다. 이렇게 하여도, 열전대 통로를 비교적 간단하게 제작할 수 있다. 또한, 통로용 홈을 세라믹 플레이트의 외주면에 도달할 때까지 형성한 경우에는, 열전대 통로는 외주면에 개방된 단부를 갖게 되기 때문에, 그 단부를 전술한 캡에 의해 밀봉하게 되지만, 통로용 홈을 세라믹 플레이트의 외주면의 바로 앞에서 끊은 경우에는, 열전대 통로의 단부는 외주면에 달하고 있지 않기 때문에, 그와 같은 캡은 불필요하게 된다.
이러한 통로용 홈은, 열전대의 선단에 마련된 측온부와 접촉하는 폐색단에 그 측온부를 지지하는 지지부를 갖고 있어도 좋다. 이렇게 하면, 열전대의 측온부는 항상 통로용 홈의 폐색단에 마련된 지지부에 지지된 상태로 그 폐색단의 동일한 위치에 접촉하기 때문에, 측온 정밀도가 높아진다. 이 지지부는, 세라믹 플레이트의 외주면에 근접할수록 홈 깊이가 얕아지는 테이퍼부여도 좋고, 그 테이퍼부로부터 세라믹 플레이트의 외주면측에 연결되도록 형성되며 홈 깊이가 열전대의 측온부의 외부 직경과 대략 일치하는 터널부여도 좋다.
도 1은 세라믹 히터(10)의 종단면도이다.
도 2는 세라믹 히터(10)와는 다른 세라믹 히터의 부분 단면도이며, (a)는 측온부(50a)의 삽입 전, (b)는 측온부(50a)의 삽입 후를 나타낸다.
도 3은 세라믹 히터(10)와는 다른 세라믹 히터의 부분 단면도이며, (a)는 측온부(50a)의 삽입 전, (b)은 측온부(50a)의 삽입 후를 나타낸다.
도 4는 세라믹 히터(10)와는 다른 세라믹 히터의 부분 단면도이다.
도 5는 세라믹 히터(10)와는 다른 세라믹 히터의 부분 단면도이다.
도 6은 세라믹 히터(10)와는 다른 세라믹 히터의 부분 단면도이다.
도 7은 세라믹 히터(10)와는 다른 세라믹 히터의 부분 단면도이다.
도 8은 세라믹 히터(10)와는 다른 세라믹 히터의 종단면도이다.
도 9는 세라믹 히터(10)와는 다른 세라믹 히터의 종단면도이다.
도 10은 세라믹 히터(10)와는 다른 세라믹 히터의 부분 단면도이다.
도 11은 세라믹 히터(10)와는 다른 세라믹 히터의 종단면도이다.
도 12는 도 11의 A-A 단면도이다.
도 13은 도 11의 변형예의 부분 단면도이다.
본 발명의 적합한 실시형태를 도면을 참조하면서 이하에 설명한다. 도 1은 세라믹 히터(10)의 종단면도이다.
세라믹 히터(10)는, 반도체 제조 장치 부재의 일종이며, 표면이 웨이퍼 배치면(S)인 원반형의 세라믹 플레이트(20)와, 이 세라믹 플레이트(20)의 웨이퍼 배치면(S)과는 반대측의 면(이면)에 접합된 중공형의 샤프트(40)를 구비하고 있다.
세라믹 플레이트(20)는, 질화알루미늄이나 알루미나 등으로 대표되는 세라믹 재료로 이루어지는 원반형의 플레이트이다. 이 세라믹 플레이트(20)에는, 내주측 저항 발열체(22)와 외주측 저항 발열체(24)가 매설되어 있다. 양 저항 발열체(22, 24)는, 예컨대 텅스텐이나 탄화텅스텐을 주성분으로 하는 띠형의 부재로 구성되어 있다. 내주측 저항 발열체(22)는, 세라믹 플레이트(20)의 중앙 부근에 설치된 양극 단자(22a)로부터 시작하여, 일필서의 요령으로 세라믹 플레이트(20)의 중심을 포함하는 작은 원 영역(Z1)의 거의 전역에 배선된 후 양극 단자(22a)의 옆에 마련된 음극 단자(22b)에 이르도록 형성되어 있다. 외주측 저항 발열체(24)는, 세라믹 플레이트(20)의 중앙 부근에 설치된 양극 단자(24a)로부터 시작하여, 일필서의 요령으로 작은 원 영역(Z1)보다도 외주측의 환형 영역(Z2)의 거의 전역에 배선된 후 양극 단자(24a)의 옆에 마련된 음극 단자(24b)에 이르도록 형성되어 있다. 양 저항 발열체(22, 24)의 배선 패턴의 구체예는, 여기서는 도시하지 않지만, 예컨대 특허문헌 1의 도 1의 패턴 등을 들 수 있다.
이 세라믹 플레이트(20)의 내부에는, 세라믹 플레이트(20)의 중앙측으로부터 외주면의 바로 앞에 이르는 열전대 통로(26)가 형성되어 있다. 이 열전대 통로(26)는, 웨이퍼 배치면(S)과 평행하게 형성되어 있다. 단, 열전대 통로(26)는, 웨이퍼 배치면(S)과 평행일 필요는 없고, 웨이퍼 배치면(S)에 대하여 경사지게 형성되어 있어도 좋다. 또한, 열전대 통로(26)는, 세라믹 플레이트(20)의 외주면으로부터 반경 방향을 따라 중심을 향하여 천공된 천공 구멍(28)과, 그 천공 구멍(28)의 개구를 막는 캡(30)으로 구성되어 있다. 이 캡(30)은, 세라믹 플레이트(20)와 동일한 재료로 형성되어 있다. 또한, 세라믹 플레이트(20)의 이면에는, 파이프 형상의 열전대 가이드(32)가 세라믹 플레이트(20)의 이면으로부터 돌출하도록 부착되어 있다. 이 열전대 가이드(32)는, 세라믹 플레이트(20)와 동일한 재료로 형성되어 있다. 부착 방법은, 예컨대, 확산 접합, 납땜, 나사 결합 등을 채용할 수 있지만, 여기서는 확산 접합되어 있다. 열전대 가이드(32)는, 내부 통로인 가이드 구멍(32a)을 갖고 있다. 이 가이드 구멍(32a)은, 열전대 통로(26) 중 세라믹 플레이트(20)의 중앙측에 연통하고 있고, 가이드 구멍(32a)과 열전대 통로(26)가 이루는 각도가 둔각이 되도록, 열전대 통로(26)의 연장 방향에 대하여 경사지게 마련되어 있다.
샤프트(40)는, 세라믹 플레이트(20)와 동일한 재료로 형성되어 있다. 이 샤프트(40)는, 일단이 세라믹 플레이트(20)에 확산 접합되고, 타단이 지지대(46)에 O링을 개재하여 기밀하게 접속되어 있다. 샤프트(40)의 내부에는, 내주측 저항 발열체(22)의 양극 단자(22a) 및 음극 단자(22b)의 각각에 접속되는 급전 막대(42a, 42b)나 외주측 저항 발열체(24)의 양극 단자(24a) 및 음극 단자(24b)의 각각에 접속되는 급전 막대(44a, 44b)가 배치되어 있다. 또한, 샤프트(40)의 내부에는, 세라믹 플레이트(20)의 중앙 부근의 온도를 측정하기 위한 내주측 열전대(48)나 세라믹 플레이트(20)의 외주 부근의 온도를 측정하기 위한 외주측 열전대(50)도 배치되어 있다. 내주측 열전대(48)는, 세라믹 플레이트(20)의 이면 중앙에 마련된 오목부에 삽입되며, 선단의 측온부(48a)가 세라믹 플레이트(20)에 접촉하고 있다. 외주측 열전대(50)는, 열전대 가이드(32)의 가이드 구멍(32a) 및 열전대 통로(26)를 통과하며, 선단의 측온부(50a)가 캡(30)의 이면에 접촉하고 있다. 이 외주측 열전대(50)는, 샤프트(40)의 내부에서는 수직 방향으로 연장되고 있지만, 가이드 구멍(32a)이나 그 앞뒤에서 만곡되며, 열전대 통로(26)의 내부에서는 수평 방향으로 연장되고 있다. 또한, 캡(30)의 이면은, 열전대 통로(26) 중 세라믹 플레이트(20)의 외주면의 바로 앞에 존재하는 폐색단에 상당한다.
다음에, 세라믹 히터(10)의 제조예에 대해서 설명한다. 우선, 내주측 저항 발열체(22), 외주측 저항 발열체(24), 각 단자(22a, 22b, 24a, 24b)를 매립한 세라믹 플레이트(20)를 준비한다. 계속해서, 세라믹 플레이트(20)의 이면으로부터 각 단자(22a, 22b, 24a, 24b)를 향하여 구멍을 뚫어 각 단자를 구멍 내에 노출시킨다. 또한, 세라믹 플레이트(20)의 이면 중앙에는, 내주측 열전대(48)를 삽입하기 위한 오목부를 형성한다. 계속해서, 세라믹 플레이트(20)의 외주면으로부터 반경 방향을 따라 중심을 향하여 천공 구멍(28)을 형성하고, 그 천공 구멍(28)의 개구를 캡(30)으로 막음으로써, 열전대 통로(26)로 한다. 그리고, 세라믹 플레이트(20)의 이면으로부터, 열전대 통로(26) 중 세라믹 플레이트(20)의 중앙측의 단부를 향하여 경사지게 구멍을 마련하고, 이 구멍에 열전대 가이드(32)를 삽입한다. 계속해서, 세라믹 플레이트(20)의 중앙에 샤프트(40)를 위치 결정한다. 그리고, 이 상태로, 캡(30), 열전대 가이드(32) 및 샤프트(40)를 세라믹 플레이트(20)에 확산 접합한다. 이들 부재는 전부 동일한 재료이기 때문에, 1 스텝으로 모든 확산 접합을 행할 수 있다.
그 후, 샤프트(40)의 내부에 있어, 각 급전 막대(42a, 42b, 44a, 44b)를 각 단자(22a, 22b, 24a, 24b)에 접속하고, 내주측 열전대(48)의 측온부(48a)를 세라믹 플레이트(20)의 오목부에 삽입한다. 또한, 외주측 열전대(50)를 열전대 가이드(32)의 가이드 구멍(32a)을 통하여 열전대 통로(26)를 지나 캡(30)의 이면에 접촉할 때까지 삽입한다. 이때, 가이드 구멍(32a)이 열전대 통로(26)의 연장 방향에 대하여 경사지게 되도록 마련되어 있기 때문에, 가이드 구멍(32a)과 열전대 통로(26)가 이루는 각도(α)는 둔각이 된다. 이 때문에, 외주측 열전대(50)의 선단이 가이드 구멍(32a)을 통하여 열전대 통로(26)에 진입할 때에 코너에서 걸리기 어렵다. 이 때문에, 외주측 열전대(50)를 열전대 통로(26)에 원활하게 삽입할 수 있다.
이상 설명한 본 실시형태의 세라믹 히터(10)에 따르면, 열전대 가이드(32)를 구비하고 있기 때문에, 열전대 통로(26)에 외주측 열전대(50)를 삽입하는 조작을 원활하게 행할 수 있어, 제조하기 쉽다. 그 결과, 생산성이 향상된다. 또한, 열전대 가이드(32)를 부착하는 대신에, 세라믹 플레이트(20)의 내부에 경사 방향의 가이드 구멍을 형성하는 것도 생각되지만, 그 경우에는, 세라믹 플레이트(20)의 두께가 얇기 때문에 열전대 가이드(32)에 비해서 가이드 구멍의 길이가 불충분해져, 외주측 열전대(50)를 원활하게 삽입할 수 없다.
또한, 열전대 가이드(32)는, 세라믹 플레이트(20)와 동일한 재료로 제작되어 있기 때문에, 확산 접합에 의해 열전대 가이드(32)와 세라믹 플레이트(20)를 일체화할 수 있다.
또한, 열전대 통로(26)는, 천공 구멍(28)과 캡(30)으로 구성되어 있기 때문에, 비교적 간단하게 제작할 수 있다.
또한, 본 발명은 전술한 실시형태로 절대 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 범위에 속하는 한 여러가지 양태로 실시할 수 있는 것은 물론이다.
예컨대, 전술한 실시형태에서는, 캡(30)의 이면을 특별히 가공하지 않았지만, 이 이면에 측온부(50a)를 지지하는 지지부를 형성하여도 좋다. 구체적으로는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 캡(130)의 이면으로부터 수평 방향으로 테이퍼부(130a)를 천공하고, 이 테이퍼부(130a)를 지지부로 하여도 좋다. 또한, 도 2의 (a)는 측온부(50a)의 삽입 전, (b)는 측온부(50a)의 삽입 후를 나타낸다. 테이퍼부(130a)는, 세라믹 플레이트(20)의 외주면에 근접할수록 직경이 작아지도록 형성되어 있고, 측온부(50a)는 테이퍼부(130a)의 내측벽 중 측온부(50a)의 외부 직경과 동일한 직경의 곳에서 지지된다. 대안으로, 도 3에 나타내는 바와 같이, 테이퍼부(130a)로부터 세라믹 플레이트(20)의 외주면측에 연결되도록 형성한 터널부(130b)를 지지부로 하여도 좋다. 또한, 도 3의 (a)는 측온부(50a)의 삽입 전, (b)는 측온부(50a)의 삽입 후를 나타낸다. 이 터널부(130b)는, 직경이 측온부(50a)의 외부 직경과 대략 일치하도록 형성된 구멍이다. 이 경우, 측온부(50a)는 터널부(130b)에 삽입된 상태로 지지된다. 도 2 및 도 3의 구조 중 어느 것에 있어서도, 외주측 열전대(50)의 측온부(50a)는 항상 캡(30)의 지지부에 지지된 상태로 캡(30)의 동일한 위치에 접촉하기 때문에, 측온 정밀도가 높아진다.
전술한 실시형태에서는, 일체 소결품의 세라믹 플레이트(20)를 이용하였지만, 도 4나 도 5에 나타내는 바와 같이, 상하 한쌍의 박형 플레이트(121, 123)를 면접합한 세라믹 플레이트(120)를 이용하여도 좋다. 이 경우, 하측의 박형 플레이트(123)의 상면에는, 면접합 후에 열전대 통로(126)가 되는 통로용 홈(123a)을 형성한다. 예컨대, 도 4에 나타내는 바와 같이, 통로용 홈(123a)을 하측의 박형 플레이트(123)의 중앙측으로부터 외주면을 관통하도록 형성한 경우에는, 상하 한쌍의 박형 플레이트(121, 123)를 면접합하면, 통로용 홈(123a)은 제1 실시형태의 천공 구멍(28)과 마찬가지로, 세라믹 플레이트(120)의 외주면에 개구한다. 이 때문에, 그 개구를 폐색하기 위한 캡(30)이 필요하게 된다. 한편, 도 5에 나타내는 바와 같이, 통로용 홈(123a)을 하측의 박형 플레이트(123)의 중앙측으로부터 외주면의 바로 앞까지 형성한 경우에는, 상하 한쌍의 박형 플레이트(121, 123)를 면접합하면, 열전대 통로(126)는 세라믹 플레이트(120)의 외주면의 바로 앞에 폐색단이 존재하게 된다. 이 때문에, 전술한 캡(30)은 불필요하게 된다. 또한, 통로용 홈은, 상측의 박형 플레이트(121)의 하면에 마련하여도 좋고, 상측의 박형 플레이트(121)의 하면과 하측의 박형 플레이트(123)의 상면의 양방에 마련하여도 좋다.
전술한 실시형태에서는, 열전대 가이드(32)를 세라믹 플레이트(20)의 이면에 경사지게 부착하였지만, 도 6에 나타내는 바와 같이, 원기둥에 경사 방향의 가이드 구멍(132a)을 형성한 열전대 가이드(132)를 부착하여도 좋다. 가이드 구멍(132a)과 열전대 통로(26)가 이루는 각도는 둔각이다. 이 열전대 가이드(132)는, 세라믹 플레이트(20)의 이면에 똑바르게 부착된다. 대안으로, 도 7에 나타내는 바와 같이, 원기둥에 커브 형상의 가이드 구멍(232a)을 형성한 열전대 가이드(232)를 부착하여도 좋다. 이 커브 형상의 가이드 구멍(232a)은, 열전대 통로(26)에 근접함에 따라 열전대 통로(26)의 연장 방향에 대한 각도[열전대 통로(26)와 가이드 구멍(232a)의 접선이 이루는 각도로서 둔각측의 각도]가 크게 되어 있다. 어느 경우도, 전술한 실시형태와 마찬가지로, 열전대 통로(26)에 외주측 열전대(50)를 삽입하는 조작을 원활하게 행할 수 있다.
전술한 실시형태에 있어서, 도 8에 나타내는 바와 같이, 열전대 가이드(332)의 길이를 샤프트(40)의 내부에서 될 수 있는 한 길게 하여도 좋다. 그렇게 하면, 가이드 구멍(332a)을 충분히 길게 할 수 있기 때문에, 열전대 통로(26)에 외주측 열전대(50)를 삽입하는 조작을 보다 원활하게 행할 수 있다. 또한, 측온부(50a)가 캡(30)의 이면에 접촉하도록 외주측 열전대(50)를 스프링(52)으로 압박하여도 좋다. 구체적으로는, 도 8에 나타내는 바와 같이, 외주측 열전대(50)의 후단측에 스프링(52)을 수용하는 플랜지(50b)를 마련하고, 지지대(46)에 가이드 구멍(332a)의 축선과 일치하는 경사 방향의 관통 구멍(46a)을 마련해 둔다. 또한, 관통 구멍(46a)의 내측벽에는, 나사 홈을 형성해 둔다. 그리고, 샤프트(40)를 지지대(46)에 부착하기 전에, 외주측 열전대(50)를 열전대 통로(26)에 삽입하고, 외주측 열전대(50)를 지지대(46)의 관통 구멍(46a)에 삽입 관통시키며, 그 후, 샤프트(40)를 지지대(46)에 부착한다. 계속해서, 스프링(52)을 관통 구멍(46a)에 넣은 후, 원기둥형의 고정 나사(54)를 관통 구멍(46a)에 나사식으로 고정한다. 이렇게 하면, 외주측 열전대(50)의 측온부(50a)는 항상 스프링(52)에 의해 캡(30)의 이면에 눌려지기 때문에, 세라믹 플레이트(20)의 외주측의 측온 정밀도가 높아진다.
도 9는, 1쌍의 박형 플레이트(221, 223)를 면접합한 세라믹 플레이트(220)를 이용하고, 도 8의 구조를 채용한 세라믹 히터의 단면도를 나타낸다. 여기서는, 통로용 홈(224)은, 외주측 열전대(50)의 측온부(50a)와 접촉하는 단부에 측온부(50a)를 지지하는 지지부를 갖고 있다. 구체적으로는, 통로용 홈(224)에는, 세라믹 플레이트(220)의 외주면에 근접할수록 홈 깊이가 얕아지는 테이퍼부(224a)와, 그 테이퍼부(224a)로부터 세라믹 플레이트(220)의 외주면측에 연결되도록 형성되며 홈 깊이가 측온부(50a)의 외부 직경과 대략 일치하는 터널부(224b)가 형성되어 있다. 이 터널부(224b)가 지지부가 된다. 이 경우, 측온부(50a)는 항상 터널부(224b)에 지지된 상태로 세라믹 플레이트(220)의 동일한 위치에 접촉하기 때문에, 측온 정밀도가 높아진다.
도 10은 도 8의 구조에 있어서, 굵기가 변화하고 있는 외주측 열전대(150)를 채용한 세라믹 히터의 부분 단면도를 나타낸다. 여기서는, 열전대 통로(26)에 배치되는 수평 부분(150x)이나 가이드 구멍(332a)을 통하여 열전대 통로(26)에 이르는 만곡 부분(150y)에 비하여, 경사지게 연장되는 경사 부분(150z)쪽을 굵게 하고 있다. 구체적으로는, 경사 부분(150z)이 가장 굵고, 다음에 만곡 부분(150y)이 굵으며, 수평 부분(150x)이 가장 가늘게 되어 있다. 이렇게 하면, 외주측 열전대(150)를 삽입하기 쉬운데다가, 삽입 후의 형상이 안정되기 쉽다. 또한, 도 10에서는, 경사 부분(150z)과 만곡 부분(150y)의 경계를 단차로 하였지만, 이 경계를 테이퍼 형상으로 하여도 좋다.
도 11은 한쌍의 박형 플레이트(421, 423)를 면접합한 세라믹 플레이트(420)를 이용하고, 원호 부분을 갖는 파이프형의 열전대 가이드(432)를 채용한 세라믹 히터의 종단면도를 나타낸다. 도 12는 도 11의 A-A 단면도를 나타낸다. 열전대 통로(426)는, 통로용 홈(424a)을 중앙측으로부터 외주면의 바로 앞까지 형성한 하측의 박형 플레이트(423)와, 상측의 박형 플레이트(421)를 면접합함으로써, 형성되어 있다. 또한, 열전대 가이드(432)는, 지지대(446)로부터 샤프트(440)의 내부를 통과하여 열전대 통로(426)의 중앙측의 단부에 접속되어 있다. 이 열전대 가이드(432)는, 샤프트(440)의 내부에서 하방으로부터 상방으로 똑바로 연장된 후 원호형으로 구부려져 90°방향 전환되고, 하측의 박형 플레이트(423)에 마련한 슬릿(423a)에 안내되어 열전대 통로(426)에 연결되어 있다. 외주측 열전대(50)는, 시스 열전대이다. 이 외주측 열전대(50)는, 세라믹 플레이트(420)에 열전대 가이드(432)를 부착한 후, 지지대(446)를 부착하기 전에, 열전대 가이드(432)의 하방으로부터 삽입되어 열전대 통로(426)에 유도된다. 외주측 열전대(50)는, 도 8과 마찬가지로, 스프링(52)으로 압박됨으로써, 측온부(50a)가 열전대 통로(426)의 폐색단에 눌려지고 있다. 이러한 열전대 가이드(432)를 채용하면, 열전대 통로(426)에 외주측 열전대(50)를 삽입하는 조작을 보다 원활하게 행할 수 있다. 또한, 열전대 가이드(432)의 원호 부분의 곡률 반경은, 외주측 열전대(50)의 외부 직경이나 재질 등에 따라 적절하게 결정하면 좋지만, 예컨대, 외주측 열전대(50)의 외부 직경의 20∼50배, 바람직하게는 30∼40배로 하여도 좋다.
도 13은 도 11의 변형예의 부분 단면도이다. 도 11에서는, 열전대 통로(426)는 웨이퍼 배치면(S)과 대략 평행하게 형성하였지만, 도 13에서는, 열전대 통로(526)의 천장 부분은, 외주측으로부터 중심을 향하는 도중까지는 웨이퍼 배치면(S)과 대략 평행하며 그 도중에서 중심을 향함에 따라 비스듬히 상향으로 경사져 있다. 이 열전대 통로(526)는, 상측의 박형 플레이트(521)에 형성된 통로용 홈(524a)과, 하측의 박형 플레이트(523)에 의해 둘러싸인 통로이다. 이렇게 하면, 원호 부분을 갖는 열전대 가이드(432)의 선단을 열전대 통로(526)에 삽입하기 쉬워진다. 또한, 열전대 통로(526)는, 천장 부분뿐만 아니라 전체가 경사져 있어도 좋다. 또한, 열전대 통로(526) 대신에, 천장 부분은 웨이퍼 배치면(S)과 대략 평행하게 형성하고, 바닥 부분은 외주측으로부터 중심을 향하는 도중까지 웨이퍼 배치면(S)과 대략 평행하며 그 도중에서 중심을 향함에 따라 비스듬히 하향으로 경사지는 열전대 통로를 채용하여도 좋다. 이 열전대 통로도, 바닥 부분뿐만 아니라 전체가 경사져 있어도 좋다.
실시예
[실시예 1]
도 9의 구조의 세라믹 히터를 조립하였다. 세라믹 플레이트(220)는, AlN제, 외부 직경 Φ350 ㎜로 하고, 상하의 박형 플레이트(221, 222)의 두께 10 ㎜인 것을 고상 접합하며, 접합 계면의 기밀성을 확보한 것을 이용하였다. 샤프트(40)는, 길이가 200 ㎜, 내부 직경이 Φ50 ㎜인 것을 이용하였다. 열전대 통로(226)의 폐색단의 위치를 세라믹 플레이트(220)의 중심으로부터 120 ㎜로 하고, 열전대 통로(226) 중 세라믹 플레이트(220)의 중심측의 단부로부터 테이퍼부(224a)까지의 수평 길이(L2)를 100 ㎜, 폭을 2∼3 ㎜, 깊이를 폭과 동일하게 하며, 테이퍼부(224a)의 수평 길이를 10 ㎜로 하고, 터널부(224b)의 수평 길이(L1)를 10 ㎜, 폭을 1.1 ㎜, 깊이를 폭과 동일하게 하였다. 열전대 통로(226)의 단면 형상은, 정사각형 또는 U자형으로 하였다. 열전대 가이드(332)는, AlN제이며, 외부 직경을 Φ10 ㎜, 길이를 50 ㎜로 하였다. 또한, 가이드 구멍(332a)의 내부 직경을 Φ3 ㎜로 하였다. 가이드 구멍(332a)과 열전대 통로(226)가 이루는 각도(둔각측)는 100°로 하였다. 그리고, 외주측 열전대(50)를 가이드 구멍(332a)을 통하여 열전대 통로(226)에 삽입하였다. 사용한 외주측 열전대(50)는, K열전대, 시스 재질은 SUS316, 시스 외부 직경은 Φ1.0 ㎜, 측온부(50a)의 단부면은 평평한 것을 이용하였다. 그 결과, 외주측 열전대(50)는 도중에서 끊기는 일없이, 측온부(50a)가 터널부(224b)에 들어가 폐색단에 달할 때까지, 원활하게 삽입할 수 있었다.
[실시예 2]
도 11의 구조의 세라믹 히터를 조립하였다. 단, 여기서는, 세라믹 플레이트(420)에 열전대 가이드(432)를 부착한 후, 샤프트(440)나 지지대(446)를 부착하기 전에, 외주측 열전대(50)를 열전대 가이드(432)에 삽입할 수 있는지의 여부를 조사하였다. 외주측 열전대(50)로서는, 시스 외부 직경이 Φ1.0 ㎜, 시스 재질이 SUS304인 K열전대를 이용하였다. 열전대 가이드(432)로서는, 외부 직경이 Φ2.0 ㎜, 두께 0.2 ㎜인 파이프를 이용하였다. 열전대 가이드(432)의 원호 부분의 곡률 반경을 40 ㎜(시스 외부 직경의 40배)로 한 바, 원활하게 외주측 열전대(50)를 삽입할 수 있었다. 또한, 열전대 가이드(432)의 원호 부분의 곡률 반경을 30 ㎜(시스 외부 직경의 30배)로 한 경우에도, 원활하게 외주측 열전대(50)를 삽입할 수 있었다.
본 출원은 2010년 9월 24일에 출원된 미국 가출원 61/386,011을 우선권 주장의 기초로 하고 있으며, 인용에 의해 그 내용의 전부가 본 명세서에 포함된다.
본 발명은 반도체 제조 장치 부재, 즉 반도체 등을 제조하는 장치의 부품으로서 이용되는 것으로, 예컨대 정전 척이나 세라믹 히터 등을 들 수 있다.

Claims (10)

  1. 웨이퍼 배치면을 갖는 원반형의 세라믹 플레이트와,
    상기 세라믹 플레이트의 내부에 마련되며, 상기 세라믹 플레이트의 중앙측으로부터 외주면과 소정 거리 떨어진 앞에 이르는 열전대 통로와,
    상기 세라믹 플레이트의 상기 웨이퍼 배치면과는 반대측의 면으로부터 상기 열전대 통로 중 상기 세라믹 플레이트의 중앙측에 연통하는 가이드 구멍을 갖는 열전대 가이드와,
    상기 가이드 구멍 및 상기 열전대 통로를 통과하여, 측온부가 상기 열전대 통로 중 상기 세라믹 플레이트의 외주면과 소정 거리 떨어진 앞에 존재하는 폐색단에 접촉하도록 배치된 열전대와,
    상기 세라믹 플레이트의 웨이퍼 배치면과는 반대측의 면에 접합된 중공형의 샤프트
    를 구비하고,
    상기 가이드 구멍은, 상기 가이드 구멍과 상기 열전대 통로가 이루는 각도가 둔각이 되도록 상기 열전대 통로의 연장 방향에 대하여 경사지게 마련되어 있거나 또는, 상기 열전대 통로에 근접함에 따라 상기 열전대 통로의 연장 방향을 따르도록 마련되어 있으며,
    상기 세라믹 플레이트는 한 쌍의 박형 플레이트를 면접합한 것이고,
    상기 열전대 통로는 상기 한 쌍의 박형 플레이트 중 적어도 한쪽의 접합면에 형성된 통로용 홈에 의해 형성되며,
    상기 열전대 가이드는 상기 샤프트와는 별도의 부재이고 상기 샤프트의 내측에 배치되어 있는 것인 반도체 제조 장치 부재.
  2. 제1항에 있어서, 상기 가이드 구멍은, 상기 열전대 통로에 근접함에 따라 상기 열전대 통로의 연장 방향을 따르도록 마련된 부분이 원호 또는 타원의 호로서 형성되는 것인 반도체 제조 장치 부재.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 열전대 가이드는, 상기 세라믹 플레이트와 동일한 재료로 제작되어 있는 것인 반도체 제조 장치 부재.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 열전대는, 상기 측온부가 상기 폐색단에 접촉하도록 스프링으로 압박되어 있는 것인 반도체 제조 장치 부재.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 통로용 홈은, 상기 열전대의 측온부와 접촉하는 단부에 상기 측온부를 지지하는 지지부를 갖는 것인 반도체 제조 장치 부재.
  6. 웨이퍼 배치면을 갖는 원반형의 세라믹 플레이트와,
    상기 세라믹 플레이트의 내부에 마련되며, 상기 세라믹 플레이트의 중앙측으로부터 외주면과 소정 거리 떨어진 앞에 이르는 열전대 통로와,
    상기 세라믹 플레이트의 상기 웨이퍼 배치면과는 반대측의 면으로부터 상기 열전대 통로 중 상기 세라믹 플레이트의 중앙측에 연통하는 가이드 구멍을 갖는 열전대 가이드와,
    상기 가이드 구멍 및 상기 열전대 통로를 통과하여, 측온부가 상기 열전대 통로 중 상기 세라믹 플레이트의 외주면과 소정 거리 떨어진 앞에 존재하는 폐색단에 접촉하도록 배치된 열전대와,
    상기 세라믹 플레이트의 웨이퍼 배치면과는 반대측의 면에 접합된 중공형의 샤프트
    를 구비하고,
    상기 가이드 구멍은, 상기 가이드 구멍과 상기 열전대 통로가 이루는 각도가 둔각이 되도록 상기 열전대 통로의 연장 방향에 대하여 경사지게 마련되어 있거나 또는, 상기 열전대 통로에 근접함에 따라 상기 열전대 통로의 연장 방향을 따르도록 마련되어 있으며,
    상기 열전대 통로는, 상기 세라믹 플레이트의 외주면으로부터 중앙을 향하여 천공된 구멍이며, 상기 외주면에 개방된 단부는, 상기 세라믹 플레이트와 동일한 재료로 이루어지는 캡에 의해 밀봉되어 있으며,
    상기 열전대 가이드는 상기 샤프트와는 별도의 부재이고 상기 샤프트의 내측에 배치되어 있는 것인 반도체 제조 장치 부재.
  7. 제6항에 있어서, 상기 캡은, 상기 열전대의 측온부와 접촉하는 부분에 상기 측온부를 지지하는 지지부를 갖고 있는 것인 반도체 제조 장치 부재.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서, 상기 가이드 구멍은, 상기 열전대 통로에 근접함에 따라 상기 열전대 통로의 연장 방향을 따르도록 마련된 부분이 원호 또는 타원의 호로서 형성되어 있는 것인 반도체 제조 장치 부재.
  9. 제6항 또는 제7항에 있어서, 상기 열전대 가이드는, 상기 세라믹 플레이트와 동일한 재료로 제작되어 있는 것인 반도체 제조 장치 부재.
  10. 제6항 또는 제7항에 있어서, 상기 열전대는, 상기 측온부가 상기 폐색단에 접촉하도록 스프링으로 압박되어 있는 것인 반도체 제조 장치 부재.
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