KR102514749B1 - 세라믹 히터 - Google Patents

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마사키 이시카와
스이치로 모토야마
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엔지케이 인슐레이터 엘티디
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Abstract

세라믹 히터(10)는, 세라믹 플레이트(20)와, 주저항 발열체(22)와, 부저항 발열체(24)를 구비하고 있다. 주저항 발열체(22)는, 세라믹 플레이트(20)의 내부에 마련되며, 한쌍의 주단자(22a, 22b)의 한쪽으로부터 일필휘지의 요령으로 배선된 후 한쌍의 주단자(22a, 22b)의 다른쪽에 이르는 코일이다. 부저항 발열체(24)는, 세라믹 플레이트(20)의 내부에 마련되며, 주저항 발열체(22)에 의한 가열을 보완하는 이차원 형상의 발열체이다.

Description

세라믹 히터
본 발명은 세라믹 히터에 관한 것이다.
반도체 제조 장치에 있어서는, 웨이퍼를 가열하기 위한 세라믹 히터가 채용되어 있다. 이러한 세라믹 히터로서는, 소위 2존 히터가 알려져 있다. 이 종류의 2존 히터로서는, 특허문헌 1에 개시되어 있는 바와 같이, 세라믹 기체 내에, 내주측 저항 발열체와 외주측 저항 발열체를 동일 평면에 매설하고, 각 저항 발열체에 각각 독립적으로 전압을 인가함으로써, 각 저항 발열체로부터의 발열을 독립적으로 제어하는 것이 알려져 있다. 각 저항 발열체는, 텅스텐 등의 고융점 금속을 포함하는 코일이다.
특허문헌 1: 일본 특허 제3897563호 공보
그러나, 특허문헌 1에서는, 각 저항 발열체가 코일이기 때문에, 이웃하는 코일끼리가 단락하지 않도록 간격을 비워 둘 필요가 있었다. 또한, 세라믹 히터는 세라믹 플레이트를 상하 방향으로 관통하는 가스 구멍이나 리프트 핀 구멍이 마련되어 있지만, 각 저항 발열체는 이러한 구멍을 우회할 필요가 있었다. 그 때문에, 충분한 균열성이 얻어지지 않는다고 하는 문제가 있었다.
본 발명은 이러한 과제를 해결하기 위해 이루어진 것이며, 주저항 발열체로서 코일을 이용한 경우라도 충분한 균열성이 얻어지도록 하는 것을 주목적으로 한다.
본 발명의 세라믹 히터는,
웨이퍼 배치면을 갖는 세라믹 플레이트와,
상기 세라믹 플레이트의 내부에 상기 웨이퍼 배치면과 평행하게 마련되며, 한쌍의 주단자의 한쪽으로부터 일필휘지의 요령으로 배선된 후 상기 한쌍의 주단자의 다른쪽에 이르는 코일형의 주저항 발열체와,
상기 세라믹 플레이트의 내부에 마련되며, 상기 주저항 발열체에 의한 가열을 보완하는 이차원 형상의 부저항 발열체
를 구비한 것이다.
이 세라믹 히터에서는, 세라믹 플레이트의 내부에 마련된 코일형의 주저항 발열체에 의해 웨이퍼 배치면에 배치되는 웨이퍼를 가열한다. 주저항 발열체는, 코일이기 때문에, 배선하는 데 있어서는 제약이 있다. 그 때문에, 주저항 발열체에 의한 가열만으로는 온도가 특이적으로 낮아지는 점 즉 온도 특이점이 생기기 쉽다. 본 발명에서는, 세라믹 플레이트의 내부에, 온도 특이점을 가열하는 이차원 형상의 부저항 발열체가 마련되어 있다. 이 부저항 발열체는, 이차원 형상이기 때문에, 인쇄에 의해 제작할 수 있어, 자유도가 높은 배선(예컨대 선간 거리를 작게 하여 고밀도로 배선하는 등)이 가능해진다. 그 때문에, 부저항 발열체는, 코일형의 주저항 발열체에 의한 가열을 보완할 수 있다. 따라서, 주저항 발열체로서 코일을 이용한 경우라도 충분한 균열성이 얻어진다.
또한, 주저항 발열체와 부저항 발열체는, 동일한 재료로 형성되어 있어도 좋고, 다른 재료로 형성되어 있어도 좋다. 「평행」이란, 완전히 평행인 경우 외에, 실질적으로 평행인 경우(예컨대 공차의 범위에 들어가는 경우 등)도 포함한다. 부저항 발열체는, 주저항 발열체와 동일 평면에 마련되어 있어도 좋고 별도 평면에 마련되어 있어도 좋다. 「동일」이란, 완전히 동일한 경우 외에, 실질적으로 동일한 경우(예컨대 공차의 범위에 들어가는 경우 등)도 포함한다.
본 발명의 세라믹 히터에 있어서, 상기 세라믹 플레이트는, 상하 방향으로 관통하는 구멍을 가지고 있고, 상기 부저항 발열체는, 상기 구멍의 주위에 마련되어 있어도 좋다. 주저항 발열체는, 세라믹 플레이트에 마련된 상하 방향으로 관통하는 구멍을 우회하도록 배선된다. 그 때문에, 구멍의 주위는 온도 특이점이 되기 쉽다. 여기서는, 그 구멍의 주위에 부저항 발열체가 마련되어 있기 때문에, 그 구멍의 주위가 온도 특이점이 되는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 세라믹 히터에 있어서, 상기 주저항 발열체는, 상기 한쌍의 주단자의 한쪽으로부터 복수의 절첩부에서 절첩되면서 상기 한쌍의 주단자의 다른쪽에 이르도록 형성되어 있고, 상기 부저항 발열체는, 상기 주저항 발열체의 상기 절첩부끼리가 마주보고 있는 부분에 마련되어 있어도 좋다. 주저항 발열체의 절첩부끼리가 마주보고 있는 부분은, 주저항 발열체가 존재하지 않기 때문에, 온도 특이점이 되기 쉽다. 여기서는, 그러한 부분에 부저항 발열체가 마련되어 있기 때문에, 그러한 부분이 온도 특이점이 되는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 세라믹 히터에 있어서, 상기 부저항 발열체는, 상기 주저항 발열체의 배선끼리의 간격에 마련되어 있어도 좋다. 주저항 발열체의 배선끼리의 간격은, 절연을 고려하여 비교적 큰 간극으로 되어 있기 때문에, 온도 특이점이 되기 쉽다. 여기서는, 그 간극에 부저항 발열체가 마려되어 있기 때문에, 그 간극이 온도 특이점이 되는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 세라믹 히터에 있어서, 상기 부저항 발열체는, 상기 주저항 발열체와 병렬 회로를 형성하고 있어도 좋다. 이렇게 하면, 부저항 발열체에 전용의 단자를 마련할 필요가 없어진다.
본 발명의 세라믹 히터에 있어서, 상기 부저항 발열체는, 한쌍의 부단자의 한쪽으로부터 일필휘지의 요령으로 배선된 후 상기 한쌍의 부단자의 다른쪽에 이르도록 하여도 좋다. 이렇게 하면, 주저항 발열체에 의한 가열과 부저항 발열체에 의한 가열을 각각 독립적으로 제어할 수 있다.
본 발명의 세라믹 히터에 있어서, 상기 부저항 발열체는, 세라믹을 함유하고 있어도 좋다. 세라믹을 함유함으로써, 부저항 발열체의 열팽창 계수를 세라믹 플레이트의 열팽창 계수에 근접시킬 수 있으며 부저항 발열체와 세라믹 플레이트의 접합 강도를 올릴 수 있다.
본 발명의 세라믹 히터에 있어서, 상기 부저항 발열체는, 상기 주저항 발열체의 만곡부를 가교하도록 마련되고, 상기 만곡부의 코일 권취 피치는, 상기 만곡부의 외측의 코일 권취 피치보다 작게 하여도 좋다. 이렇게 하면, 만곡부의 코일 권취 피치가 그 만곡부의 외측의 코일 권취 피치보다 작기 때문에, 만곡부의 발열량은 많아진다. 그 때문에, 만곡부와 부저항 발열체가 병렬로 마련되는 것에 따른 만곡부의 발열량의 저하를 개선할 수 있다.
도 1은 세라믹 히터(10)의 사시도이다.
도 2는 세라믹 히터(10)의 종단면도이다.
도 3은 세라믹 플레이트(20)를 저항 발열체(22, 24)를 따라 수평으로 절단하여 상방에서 보았을 때의 단면도이다.
도 4는 세라믹 플레이트(120)를 저항 발열체(122, 123)를 따라 수평으로 절단하여 상방에서 보았을 때의 단면도이다.
도 5는 세라믹 플레이트(120)의 별도예를 나타내는 단면도이다.
도 6은 세라믹 플레이트(220)를 저항 발열체(222, 223)를 따라 수평으로 절단하여 상방에서 보았을 때의 단면도이다.
도 7은 세라믹 플레이트(220)의 별도예를 나타내는 단면도이다.
본 발명의 적합한 실시형태를, 도면을 참조하면서 이하에 설명한다. 도 1은 제1 실시형태의 세라믹 히터(10)의 사시도이고, 도 2는 세라믹 히터(10)의 종단면도[세라믹 히터(10)를 중심축을 포함하는 면으로 절단하였을 때의 단면도]이고, 도 3은 세라믹 플레이트(20)의 저항 발열체(22, 24)를 따라 수평으로 절단하여 상방에서 보았을 때의 단면도이다. 도 3은 실질적으로 세라믹 플레이트(20)를 웨이퍼 배치면(20a)에서 보았을 때의 모습을 나타내고 있다. 또한, 도 3에서는, 절단면을 나타내는 해칭을 생략하였다.
세라믹 히터(10)는, 에칭이나 CVD 등의 처리가 실시되는 웨이퍼를 가열하기 위해 이용되는 것이며, 도시하지 않는 진공 챔버 내에 설치된다. 이 세라믹 히터(10)는, 웨이퍼 배치면(20a)을 갖는 원반형의 세라믹 플레이트(20)와, 세라믹 플레이트(20)의 웨이퍼 배치면(20a)과는 반대측의 면(이면)(20b)에 세라믹 플레이트(20)와 동축이 되도록 접합된 통형 샤프트(40)를 구비하고 있다.
세라믹 플레이트(20)는, 질화알루미늄이나 알루미나 등으로 대표되는 세라믹 재료를 포함하는 원반형의 플레이트이다. 세라믹 플레이트(20)의 직경은, 예컨대 300 ㎜ 정도이다. 세라믹 플레이트(20)의 웨이퍼 배치면(20a)에는, 도시하지 않지만 미세한 요철이 엠보스 가공에 의해 마련되어 있다. 세라믹 플레이트(20)는, 세라믹 플레이트(20)와 동심원의 가상 경계(20c)(도 3 참조)에 의해 소원형의 내주측 존(Z1)과 원환형의 외주측 존(Z2)으로 나뉘어져 있다. 가상 경계(20c)의 직경은, 예컨대 200 ㎜ 정도이다. 세라믹 플레이트(20)의 내주측 존(Z1)에는 내주측 주저항 발열체(22) 및 내주측 부저항 발열체(23)가 매설되고, 외주측 존(Z2)에는 외주측 주저항 발열체(24) 및 외주측 부저항 발열체(25)가 매설되어 있다. 각 저항 발열체(22∼25)는, 웨이퍼 배치면(20a)에 평행인 동일 평면 상에 마련되어 있다.
세라믹 플레이트(20)는, 도 3에 나타내는 바와 같이, 복수의 가스 구멍(26)을 구비하고 있다. 가스 구멍(26)은, 세라믹 플레이트(20)의 이면(20b)으로부터 웨이퍼 배치면(20a)까지 관통하고 있고, 웨이퍼 배치면(20a)에 마련된 요철과 웨이퍼 배치면(20a)에 배치되는 웨이퍼(W) 사이에 생기는 간극에 가스를 공급한다. 이 간극에 공급된 가스는, 웨이퍼 배치면(20a)과 웨이퍼(W)의 열전도를 양호하게 하는 역할을 달성한다. 또한, 세라믹 플레이트(20)는, 복수의 리프트 핀 구멍(28)을 구비하고 있다. 리프트 핀 구멍(28)은, 세라믹 플레이트(20)의 이면(20b)으로부터 웨이퍼 배치면(20a)까지 관통하고 있고, 도시하지 않는 리프트 핀이 삽입 관통된다. 리프트 핀은, 웨이퍼 배치면(20a)에 배치된 웨이퍼(W)를 들어 올리는 역할을 달성한다. 본 실시형태에서는, 리프트 핀 구멍(28)은, 동일 원주 상에 등간격이 되도록 3개 마련되어 있다.
내주측 주저항 발열체(22)는, 도 3에 나타내는 바와 같이, 세라믹 플레이트(20)의 중앙부[세라믹 플레이트(20)의 이면(20b) 중 통형 샤프트(40)로 둘러싸인 영역]에 배치된 한쌍의 주단자(22a, 22b)의 한쪽으로부터 단을 내어, 일필휘지의 요령으로 복수의 절첩부에서 절첩되면서 내주측 존(Z1)의 거의 전역에 배선된 후, 한쌍의 주단자(22a, 22b)의 다른쪽에 이르도록 형성되어 있다. 내주측 주저항 발열체(22)는, 리프트 핀 구멍(28)을 우회하도록 마련되어 있다. 내주측 주저항 발열체(22)는, 고융점 금속 또는 그 탄화물을 주성분으로 하는 코일이다. 고융점 금속으로서는, 예컨대, 텅스텐, 몰리브덴, 탄탈, 백금, 레늄, 하프늄 및 이들의 합금 등을 들 수 있다. 고융점 금속의 탄화물로서는, 예컨대 탄화텅스텐이나 탄화몰리브덴 등을 들 수 있다. 내주측 존(Z1)에는, 내주측 주저항 발열체(22) 이외에, 리프트 핀 구멍(28)의 주위에 내주측 부저항 발열체(23)가 마련되어 있다(도 3의 좌측 아래 프레임 참조). 리프트 핀 구멍(28)의 주위에는 내주측 주저항 발열체(22) 중 리프트 핀 구멍(28)에 접근하고 있는 만곡부(22p)가 있다. 그 만곡부(22p)의 외측에 위치하는 내주측 주저항 발열체(22)와 만곡부(22p)로 둘러싸인 망점 영역(A1)은, 다른 영역과 비교하여 넓기 때문에, 온도 특이점이 되기 쉽다. 그 때문에, 그 만곡부(22p)를 직선적으로 건너지르도록 리본형(평평하며 가늘고 긴 형상)의 내주측 부저항 발열체(23)가 마련되어 있다. 가교점 간의 내주측 부저항 발열체(23)의 전기 저항은, 특별히 한정하는 것이 아니지만, 예컨대 가교점 간의 내주측 주저항 발열체(22)[즉 만곡부(22p)]의 전기 저항의 10배∼100배로 하여도 좋다. 내주측 부저항 발열체(23)의 전기 저항은, 내주측 저항 발열체(23)의 재료, 단면적의 크기, 가교점 간의 길이 등에 의해 조정 가능하다. 이 내주측 부저항 발열체(23)는, 내주측 주저항 발열체(22)와 병렬 회로를 구성하고 있다. 내주측 부저항 발열체(23)는, 고융점 금속 또는 그 탄화물의 페이스트를 인쇄함으로써 형성할 수 있다. 또한, 도 3의 좌측 아래 프레임에는, 하나의 리프트 핀 구멍(28)의 주위를 확대한 도면을 나타내었지만, 다른 리프트 핀 구멍(28)의 주위도 동일하게 하여 내주측 부저항 발열체(23)가 형성되어 있다. 또한, 만곡부(22p)와 내주측 부저항 발열체(23)를 병렬로 마련함으로써 만곡부(22p)의 발열량이 저하하는 것이 문제가 되는 경우는, 만곡부(22p)의 발열량이 많아지도록, 만곡부(22p)의 코일 권취 피치를 만곡부(22p)의 외측의 코일 권취 피치보다 작게 함으로써, 개선할 수 있다.
외주측 주저항 발열체(24)는, 도 3에 나타내는 바와 같이, 세라믹 플레이트(20)의 중앙부에 배치된 한쌍의 단자(24a, 24b)의 한쪽으로부터 단을 내어, 일필휘지의 요령으로 복수의 절첩부에서 절첩되면서 외주측 존(Z2)의 거의 전역에 배선된 후 한쌍의 단자(24a, 24b)의 다른쪽에 이르도록 형성되어 있다. 외주측 주저항 발열체(24)는, 가스 구멍(26)을 우회하도록 마련되어 있다. 외주측 주저항 발열체(24)는, 고융점 금속 또는 그 탄화물을 주성분으로 하는 코일이다. 단, 단자(24a, 24b)로부터 외주측 존(Z2)에 이르기까지의 구간은 고융점 금속 또는 그 탄화물의 와이어선으로 형성되어 있다. 외주측 존(Z2)에는, 외주측 주저항 발열체(24) 이외에, 가스 구멍(26)의 주위에 외주측 부저항 발열체(25)가 마련되어 있다(도 3의 우측 아래 프레임 참조). 가스 구멍(26)의 주위에는 외주측 주저항 발열체(24) 중 가스 구멍(26)을 우회하고 있는 만곡부(24p)가 있다. 서로 마주보는 2개의 만곡부(24p)로 둘러싸인 망점 영역(A2)은 온도 특이점이 되기 쉽다. 그 때문에, 그 만곡부(24p)를 직선적으로 건너지르도록 리본형의 외주측 부저항 발열체(25)가 마련되어 있다. 가교점 간의 외주측 부저항 발열체(25)의 전기 저항은, 특별히 한정하는 것이 아니지만, 예컨대 가교점 간의 외주측 주저항 발열체(24)[즉 만곡부(24p)]의 전기 저항의 10배∼100배로 하여도 좋다. 외주측 부저항 발열체(25)의 전기 저항은, 외주측 저항 발열체(24)의 재료, 단면적의 크기, 가교점 간의 길이 등에 의해 조정 가능하다. 이 외주측 부저항 발열체(25)는, 외주측 주저항 발열체(24)와 병렬 회로를 구성하고 있다. 외주측 부저항 발열체(25)는, 고융점 금속 또는 그 탄화물의 페이스트를 인쇄함으로써 형성할 수 있다. 또한, 도 3의 우측 아래 프레임에는, 하나의 가스 구멍(26)의 주위를 확대한 도면을 나타내었지만, 다른 가스 구멍(26)의 주위도 동일하게 하여 외주측 부저항 발열체(25)가 형성되어 있다. 또한, 만곡부(24p)와 외주측 부저항 발열체(25)를 병렬로 마련함으로써 만곡부(24p)의 발열량이 저하하는 것이 문제가 되는 경우는, 만곡부(24p)의 발열량이 많아지도록, 만곡부(24p)의 코일 권취 피치를 만곡부(24p)의 외측의 코일 권취 피치보다 작게 함으로써, 개선할 수 있다.
통형 샤프트(40)는, 세라믹 플레이트(20)와 마찬가지로 질화알루미늄, 알루미나 등의 세라믹으로 형성되어 있다. 통형 샤프트(40)의 내직경은, 예컨대 40 ㎜ 정도, 외직경은 예컨대 60 ㎜ 정도이다. 이 통형 샤프트(40)는, 상단이 세라믹 플레이트(20)에 확산 접합되어 있다. 통형 샤프트(40)의 내부에는, 내주측 주저항 발열체(22)의 한쌍의 주단자(22a, 22b)의 각각에 접속되는 급전봉(42a, 42b)이나 외주측 주저항 발열체(24)의 한쌍의 단자(24a, 24b)의 각각에 접속되는 급전봉(44a, 44b)이 마련되어 있다. 급전봉(42a, 42b)은 제1 전원(32)에 접속되고, 급전봉(44a, 44b)은 제2 전원(34)에 접속되어 있다. 그 때문에, 내주측 주저항 발열체(22) 및 이것에 병렬 접속된 내주측 부저항 발열체(23)에 의해 가열되는 내주측 존(Z1)과, 외주측 주저항 발열체(24) 및 이것에 병렬 접속된 외주측 부저항 발열체(25)에 의해 가열되는 외주측 존(Z2)을 개별로 온도 제어할 수 있다. 또한, 도시하지 않지만, 가스 구멍(26)에 가스를 공급하는 가스 공급관이나 리프트 핀 구멍(28)에 삽입 관통되는 리프트 핀도 통형 샤프트(40)의 내부에 배치된다.
다음에, 세라믹 히터(10)의 사용예에 대해서 설명한다. 먼저, 도시하지 않는 진공 챔버 내에 세라믹 히터(10)를 설치하고, 그 세라믹 히터(10)의 웨이퍼 배치면(20a)에 웨이퍼(W)를 배치한다. 그리고, 도시하지 않는 내주측 열전대에 의해 검출된 내주측 존(Z1)의 온도가 미리 정해진 내주측 목표 온도가 되도록, 내주측 주저항 발열체(22) 및 내주측 부저항 발열체(23)에 공급하는 전력을 제1 전원(32)에 의해 조정한다. 그와 더불어, 도시하지 않는 외주측 열전대에 의해 검출된 외주측 존(Z2)의 온도가 미리 정해진 외주측 목표 온도가 되도록, 외주측 주저항 발열체(24) 및 외주측 부저항 발열체(25)에 공급하는 전력을 제2 전원(34)에 의해 조정한다. 이에 의해, 웨이퍼(W)의 온도가 원하는 온도가 되도록 제어된다. 그리고, 진공 챔버 내를 진공 분위기 또는 감압 분위기가 되도록 설정하여, 진공 챔버 내에 플라즈마를 발생시키고, 그 플라즈마를 이용하여 웨이퍼(W)에 CVD 성막을 실시거나 에칭을 실시하거나 한다.
이상 설명한 본 실시형태의 세라믹 히터(10)에서는, 부저항 발열체(23, 25)는, 리본형이기 때문에, 인쇄에 의해 제작할 수 있어, 선폭이나 선간을 작게 할 수 있어, 자유도가 높은 배선이 가능해진다. 그 때문에, 부저항 발열체(23, 25)는, 코일형의 주저항 발열체(22, 24)에 의한 가열을 보완할 수 있다. 따라서, 주저항 발열체(22, 24)로서 코일을 이용한 경우라도 충분한 균열성이 얻어진다.
또한, 주저항 발열체(22, 24)는 코일이기 때문에 배선하는 데 있어서는 제약이 있다. 예컨대, 주저항 발열체(22, 24)는 가스 구멍(26)이나 리프트 핀 구멍(28)을 우회하여 배선할 필요가 있다. 그 때문에, 구멍(26, 28)의 주위는 온도 특이점이 되기 쉽다. 여기서는, 이러한 구멍(26, 28)의 주위에 부저항 발열체(23, 25)가 마련되어 있기 때문에, 구멍(26, 28)의 주위가 온도 특이점이 되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 내주측 부저항 발열체(23)는, 내주측 주저항 발열체(22)와 병렬 회로를 형성하고, 외주측 부저항 발열체(25)는, 외주측 주저항 발열체(24)와 병렬 회로를 형성하고 있다. 그 때문에, 부저항 발열체(23, 25)에 전용의 단자를 마련할 필요가 없다.
또, 본 발명은 전술한 실시형태에 하등 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 범위에 속하는 한 여러 가지의 양태로 실시할 수 있는 것은 물론이다.
예컨대, 전술한 실시형태의 세라믹 플레이트(20) 대신에, 도 4에 나타내는 세라믹 플레이트(120)를 채용하여도 좋다. 도 4는 세라믹 플레이트(120)를 저항 발열체(122, 123)를 따라 수평으로 절단하여 상방에서 보았을 때의 단면도이다(절단면을 나타내는 해칭은 생략함). 세라믹 플레이트(120)에는, 주저항 발열체(122) 및 부저항 발열체(123)가 매설되어 있다. 주저항 발열체(122)는, 한쌍의 주단자(122a, 122b)의 한쪽으로부터 단을 내어, 일필휘지의 요령으로 복수의 절첩부(122c)에서 절첩되면서 웨이퍼 배치면의 거의 전역에 배선된 후, 한쌍의 주단자(122a, 122b)의 다른쪽에 이르도록 형성되어 있다. 주저항 발열체(122)는, 리프트 핀 구멍(28)이나 가스 구멍(26)을 우회하도록 마련되어 있다. 주저항 발열체(122)는, 고융점 금속 또는 그 탄화물을 주성분으로 하는 코일이다. 부저항 발열체(123)는, 중앙부에 마련된 한쌍의 부단자(123a, 123b)의 한쪽으로부터 단을 내어, 주저항 발열체(122)의 절첩부(122c)끼리가 마주보고 있는 부분을 통과하도록 배선된 후, 한쌍의 부단자(123a, 123b)의 다른쪽에 이르도록 형성되어 있다. 부저항 발열체(123)는, 고융점 금속 또는 그 탄화물을 주성분으로 하는 리본이며, 페이스트를 인쇄함으로써 형성되어 있다.
도 4에서는, 주저항 발열체(122)는 코일이기 때문에, 절첩부(122c)끼리가 마주보고 있는 부분은 비교적 넓게 되어 있어 온도 특이점이 되기 쉽다. 세라믹 히터(10)를 제작하는 데 있어서는, 코일을 세라믹 분말에 매설한 후 소성하는 경우가 있다. 그 경우, 세라믹 분말 내에서 코일이 이동하는 경우가 있기 때문에, 그것을 고려하여 절첩부(122c)끼리의 거리를 비교적 넓게 설정한다. 여기서는, 절첩부(122c)끼리가 마주보고 있는 부분에는 리본인 부저항 발열체(123)가 인쇄에 의해 마련되어 있다. 절첩부(122c)끼리의 간격은 통상 1 ㎜ 정도 필요하다. 이에 대하여, 리본끼리의 간격은 리본을 인쇄로 제작할 수 있기 때문에 0.3 ㎜ 정도로 할 수 있다. 그 때문에, 절첩부(122c)끼리가 마주보고 있는 부분에 부저항 발열체(123)를 마련할 수 있어, 그 부분이 온도 특이점이 되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 주저항 발열체(122)의 한쌍의 주단자(122a, 122b)를 제1 전원에 접속하고, 부저항 발열체(123)의 한쌍의 부단자(123a, 123b)를 제1 전원과는 별도의 제2 전원에 접속하면, 주저항 발열체(122)에 의한 가열과 부저항 발열체(123)에 의한 가열을 각각 독립적으로 제어할 수 있다.
또한, 세라믹 플레이트(120)에 있어서, 도 5에 나타내는 바와 같이, 부저항 발열체(123)를 한쌍의 주단자(122a, 122b)의 한쪽으로부터 다른쪽에 이르도록 형성하여도 좋다. 즉, 부저항 발열체(123)가 주저항 발열체(122)와 병렬 회로를 형성하도록 하여도 좋다. 이렇게 하면, 부저항 발열체(123)에 전용의 단자를 마련할 필요가 없다.
도 4 및 도 5에 있어서, 전술한 실시형태와 동일하게, 리프트 핀 구멍(28)의 주위나 가스 구멍(26)의 주위에 부저항 발열체(23, 25)를 마련하여도 좋다.
전술한 실시형태의 부저항 발열체(23, 25)나 도 4 및 도 5의 부저항 발열체(123)나 도 6 및 도 7의 부저항 발열체(223)는, 세라믹을 함유하고 있어도 좋다. 예컨대, 부저항 발열체(23, 25, 123, 223)를 인쇄에 의해 형성할 때의 페이스트에 세라믹을 함유시켜도 좋다. 이렇게 함으로써, 부저항 발열체(23, 25, 123, 223)의 열팽창 계수를 세라믹 플레이트(20)의 열팽창 계수에 근접시킬 수 있으며 부저항 발열체(23, 25, 123, 223)와 세라믹 플레이트(20)의 접합 강도를 올릴 수 있다.
전술한 실시형태의 세라믹 플레이트(20) 대신에, 도 6에 나타내는 세라믹 플레이트(220)를 채용하여도 좋다. 도 6은 세라믹 플레이트(220)를 저항 발열체(222, 223)를 따라 수평으로 절단하여 상방에서 보았을 때의 단면도이다(절단면을 나타내는 해칭은 생략함). 세라믹 플레이트(220)에는, 주저항 발열체(222) 및 부저항 발열체(223)가 매설되어 있다. 주저항 발열체(222)는, 한쌍의 주단자(222a, 222b)의 한쪽으로부터 단을 내어, 일필휘지의 요령으로 복수의 절첩부에서 절첩되면서 웨이퍼 배치면의 거의 전역에 배선된 후, 한쌍의 주단자(222a, 222b)의 다른쪽에 이르도록 형성되어 있다. 주저항 발열체(222)는, 리프트 핀 구멍(28)이나 가스 구멍(26)을 우회하도록 마련되어 있다. 주저항 발열체(222)는, 고융점 금속 또는 그 탄화물을 주성분으로 하는 코일이다. 부저항 발열체(223)는, 한쌍의 부단자(223a, 223b)의 한쪽으로부터 단을 내어, 주저항 발열체(222)를 따라 배선된 후, 한쌍의 부단자(223a, 223b)의 다른쪽에 이르도록 형성되어 있다. 부저항 발열체(223)는, 고융점 금속 또는 그 탄화물을 주성분으로 하는 리본이며, 페이스트를 인쇄함으로써 형성되어 있다.
도 6에서는, 주저항 발열체(222)는 코일이기 때문에, 코일끼리의 간격은 비교적 넓게 되어 있어 온도 특이점이 되기 쉽다. 여기서는, 코일끼리의 간격에는 리본인 부저항 발열체(223)가 인쇄에 의해 마련되어 있다. 코일끼리의 간격은 통상 1 ㎜ 정도 필요하다. 이에 대하여, 리본끼리의 간격은 리본이 인쇄로 제작할 수 있기 때문에 0.3 ㎜ 정도로 할 수 있다. 그 때문에, 코일끼리의 간격에 부저항 발열체(223)를 마련할 수 있고, 그 부분이 온도 특이점이 되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 주저항 발열체(222)의 한쌍의 주단자(222a, 222b)를 제1 전원에 접속하고, 부저항 발열체(223)의 한쌍의 부단자(223a, 223b)를 제1 전원과는 별도의 제2 전원에 접속하면, 주저항 발열체(222)에 의한 가열과 부저항 발열체(223)에 의한 가열을 각각 독립적으로 제어할 수 있다.
또한, 세라믹 플레이트(220)에 있어서, 도 7에 나타내는 바와 같이, 부저항 발열체(223)를 한쌍의 주단자(222a, 222b)의 한쪽으로부터 다른쪽에 이르도록 형성하여도 좋다. 즉, 부저항 발열체(223)가 주저항 발열체(222)와 병렬 회로를 형성하도록 하여도 좋다. 이렇게 하면, 부저항 발열체(223)에 전용의 단자를 마련할 필요가 없어진다.
전술한 실시형태에서는, 부저항 발열체(23, 25)를 리본으로 하였지만, 특별히 이것에 한정되는 것이 아니며, 이차원 형상이면 어떠한 형상을 채용하여도 좋다. 이차원 형상이면, 페이스트를 인쇄함으로써 제작할 수 있기 때문에, 부저항 발열체(23, 25)를 용이하게 가늘게 할 수 있어, 고밀도로 배선할 수 있다.
전술한 실시형태에 있어서, 세라믹 플레이트(20)에 정전 전극을 내장하여도 좋다. 그 경우, 웨이퍼 배치면(20a)에 웨이퍼(W)를 배치한 후 정전 전극에 전압을 인가함으로써 웨이퍼(W)를 웨이퍼 배치면(20a)에 정전 흡착할 수 있다. 또는, 세라믹 플레이트(20)에 RF 전극을 내장하여도 좋다. 그 경우, 웨이퍼 배치면(20a)의 상방에 스페이스를 두고 도시하지 않는 샤워 헤드를 배치하고, 샤워 헤드와 RF 전극을 포함하는 평행 평판 전극 사이에 고주파 전력을 공급한다. 이렇게 함으로써 플라즈마를 발생시키고, 그 플라즈마를 이용하여 웨이퍼(W)에 CVD 성막을 실시하거나 에칭을 실시하거나 할 수 있다. 또한, 정전 전극을 RF 전극과 겸용하여도 좋다. 이 점은, 도 4∼도 7의 세라믹 플레이트(120, 220)에 대해서도 동일하다.
전술한 실시형태에서는, 외주측 존(Z2)은 하나의 존으로서 설명하였지만, 복수의 소존으로 분할되어 있어도 좋다. 그 경우, 저항 발열체는 소존마다 독립적으로 배선된다. 소존은, 세라믹 플레이트(20)와 동심원의 경계선으로 외주측 존(Z2)을 분할함으로써 환형으로 형성하여도 좋고, 세라믹 플레이트(20)의 중심으로부터 방사형으로 연장되는 선분으로 외주측 존(Z2)을 분할함으로써 부채형(원추대의 측면을 전개한 형상)으로 형성하여도 좋다.
전술한 실시형태에서는, 내주측 존(Z1)은 하나의 존으로서 설명하였지만, 복수의 소존으로 분할되어 있어도 좋다. 그 경우, 저항 발열체는 소존마다 독립적으로 배선된다. 소존은, 세라믹 플레이트(20)와 동심원의 경계선으로 내주측 존(Z1)을 분할함으로써 환형과 원형상으로 형성하여도 좋고, 세라믹 플레이트(20)의 중심으로부터 방사형으로 연장되는 선분으로 내주측 존(Z1)을 분할함으로써 부채형(원추의 측면을 전개한 형상)으로 형성하여도 좋다.
본 출원은 2019년 1월 25일에 출원된 일본국 특허 출원 제2019-011300호를 우선권 주장의 기초로 하며, 인용에 의해 그 내용의 전부가 본 명세서에 포함된다.
본 발명은 반도체 제조 장치에 이용 가능하다.
10 세라믹 히터, 20 세라믹 플레이트, 20a 웨이퍼 배치면, 20b 이면, 20c 가상 경계, 22 내주측 주저항 발열체, 22a, 22b 주단자, 22p 만곡부, 23 내주측 부저항 발열체, 24 외주측 주저항 발열체, 24a, 24b 단자, 24p 만곡부, 25 외주측 부저항 발열체, 26 가스 구멍, 28 리프트 핀 구멍, 32 제1 전원, 34 제2 전원, 40 통형 샤프트, 42a, 42b 급전봉, 44a, 44b 급전봉, 120 세라믹 플레이트, 122 주저항 발열체, 122a, 122b 주단자, 122c 절첩부, 123 부저항 발열체, 123a, 123b 부단자, 220 세라믹 플레이트, 222 주저항 발열체, 222a, 222b 주단자, 223 부저항 발열체, 223a, 223b 부단자, W 웨이퍼, Z1 내주측 존, Z2 외주측 존.

Claims (8)

  1. 웨이퍼 배치면을 갖는 세라믹 플레이트와,
    상기 세라믹 플레이트의 내부에 상기 웨이퍼 배치면과 평행하게 마련되며, 한쌍의 주단자의 한쪽으로부터 일필휘지의 요령으로 배선된 후 상기 한쌍의 주단자의 다른쪽에 이르는 코일형의 주저항 발열체와,
    상기 세라믹 플레이트의 내부에 마련되며, 상기 주저항 발열체에 의한 가열을 보완하는 이차원 형상의 부저항 발열체
    를 구비하고,
    상기 주저항 발열체는, 상기 한쌍의 주단자의 한쪽으로부터 복수의 절첩부에서 절첩되면서 상기 한쌍의 주단자의 다른쪽에 이르도록 형성되어 있고,
    상기 부저항 발열체는, 상기 주저항 발열체의 상기 절첩부끼리가 마주보고 있는 부분에 마련되어 있는 것인 세라믹 히터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 세라믹 플레이트는, 상하 방향으로 관통하는 구멍을 가지고 있고,
    상기 부저항 발열체는, 상기 구멍의 주위에 마련되어 있는 것인 세라믹 히터.
  3. 삭제
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 부저항 발열체는, 상기 주저항 발열체의 배선끼리의 간격에 마련되어 있는 것인 세라믹 히터.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 부저항 발열체는, 상기 주저항 발열체와 병렬 회로를 형성하고 있는 것인 세라믹 히터.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 부저항 발열체는, 한쌍의 부단자의 한쪽으로부터 일필휘지의 요령으로 배선된 후 상기 한쌍의 부단자의 다른쪽에 이르는 것인 세라믹 히터.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 부저항 발열체는, 세라믹을 함유하고 있는 것인 세라믹 히터.
  8. 웨이퍼 배치면을 갖는 세라믹 플레이트와,
    상기 세라믹 플레이트의 내부에 상기 웨이퍼 배치면과 평행하게 마련되며, 한쌍의 주단자의 한쪽으로부터 일필휘지의 요령으로 배선된 후 상기 한쌍의 주단자의 다른쪽에 이르는 코일형의 주저항 발열체와,
    상기 세라믹 플레이트의 내부에 마련되며, 상기 주저항 발열체에 의한 가열을 보완하는 이차원 형상의 부저항 발열체
    를 구비하고,
    상기 부저항 발열체는, 상기 주저항 발열체의 만곡부를 가교하도록 마련되고,
    상기 만곡부의 코일 권취 피치는, 상기 만곡부의 외측의 코일 권취 피치보다 작은 것인 세라믹 히터.
KR1020217013830A 2019-01-25 2019-12-25 세라믹 히터 KR102514749B1 (ko)

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