KR102581101B1 - 세라믹 히터 및 그 제법 - Google Patents

세라믹 히터 및 그 제법 Download PDF

Info

Publication number
KR102581101B1
KR102581101B1 KR1020217013823A KR20217013823A KR102581101B1 KR 102581101 B1 KR102581101 B1 KR 102581101B1 KR 1020217013823 A KR1020217013823 A KR 1020217013823A KR 20217013823 A KR20217013823 A KR 20217013823A KR 102581101 B1 KR102581101 B1 KR 102581101B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
heating element
resistance heating
ceramic
ceramic heater
zone
Prior art date
Application number
KR1020217013823A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20210066917A (ko
Inventor
마사키 이시카와
스이치로 모토야마
Original Assignee
엔지케이 인슐레이터 엘티디
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 엔지케이 인슐레이터 엘티디 filed Critical 엔지케이 인슐레이터 엘티디
Publication of KR20210066917A publication Critical patent/KR20210066917A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102581101B1 publication Critical patent/KR102581101B1/ko

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
    • H05B3/10—Heater elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor
    • H05B3/12—Heater 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—Heater 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
    • 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—Heater elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor
    • H05B3/12—Heater 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—Heater 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
    • H05B3/02—Details
    • 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—Heater elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor
    • 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
    • H05B2203/00—Aspects relating to Ohmic resistive heating covered by group H05B3/00
    • H05B2203/017—Manufacturing methods or apparatus for heaters

Abstract

세라믹 히터(10)는, 세라믹 플레이트(20)를 구비하고 있다. 세라믹 플레이트(20)는, 웨이퍼 배치면(20a)을 가지고, 불순물로서 탄소 성분을 포함하고, 내주측 존(Z1)과 외주측 존(Z2)으로 나뉘어져 있다. 내주측 존(Z1)에는, 고융점 금속제의 내주측 저항 발열체(22)가 마련되어 있다. 외주측 존(Z2)에는, 적어도 표면이 금속 탄화물제의 외주측 저항 발열체(24)가 마련되어 있다.

Description

세라믹 히터 및 그 제법
본 발명은 세라믹 히터 및 그 제법에 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 코일로 구성되어 있다.
특허문헌 1: 일본 특허 제3897563호 공보
그러나, 특허문헌 1에서는, 외주부에 온도 불균일이 생기기 쉽다고 하는 문제가 있었다. 이 문제의 발생 원인을 추구한 바, 외주측 저항 발열체가 부분적으로 탄화하고 있는 것이 하나의 원인이라는 것을 알았다. 즉, 세라믹스 소성 시에 외주부는 소성로의 온도 불균일의 영향을 크게 받아 세라믹 히터 중 외주부는 고온이 되기 쉽지만, 이 외주부에 매설된 코일이 세라믹 기체에 포함되는 탄소와 반응하여 부분적으로 금속 탄화물로 변화하고 있었다. 또한, 핫 프레스로에서 플레이트를 겹쳐 쌓아 소성하는 경우, 플레이트의 외주에 카본제의 지그나 금형이 존재한다. 이 카본이 플레이트의 외주로부터 침입함으로써, 플레이트의 외주에서는 탄소 농도가 높아진다. 이 때문에, 플레이트의 외주에 존재하는 코일이 탄화되기 쉽다. 금속 탄화물은, 탄화 전의 금속과 비교하여 체적 저항률이 다르다. 그 때문에, 외주측 저항 발열체에 통전하였을 때, 금속 탄화물이 된 부분과 그렇지 않은 부분에서 발열량에 차가 생기고, 그 결과, 외주부에 온도 불균일이 생기고 있었다.
본 발명은 이러한 과제를 해결하기 위해 이루어진 것이며, 외주부에 온도 불균일이 생기는 것을 억제하는 것을 주목적으로 한다.
본 발명의 세라믹 히터는,
웨이퍼 배치면을 가지고, 원형의 내주측 존과 환형의 외주측 존을 구비한 세라믹 플레이트와,
상기 내주측 존에 마련된 고융점 금속제의 내주측 저항 발열체와,
상기 외주측 존에 마련되며, 적어도 표면이 금속 탄화물제인 외주측 저항 발열체
를 구비한 것이다.
이 세라믹 히터에서는, 세라믹 플레이트는 불순물로서 탄소 성분을 포함하고 있다. 이 세라믹 히터 중 외주부는 고온이 되기 쉽고, 또한 외주로부터의 탄소의 침입에 따라, 탄소 농도가 높게 되어 있다. 그 때문에, 외주측 존에 마련된 외주측 저항 발열체는 세라믹 플레이트에 포함되는 탄소 성분과 반응하여 탄화하기 쉽지만, 본 발명에서는 외주측 저항 발열체는 적어도 표면이 금속 탄화물(외주측 저항 발열체의 전체가 금속 탄화물이어도 좋음)이기 때문에, 그 이상 탄화하는 일이 없다. 즉, 외주측 저항 발열체에 있어서 발열량이 다른 부분이 생기는 일이 없다. 따라서, 외주부에 온도 불균일이 생기는 것을 억제할 수 있다. 또한, 내주측 저항 발열체를 금속 탄화물이 아니라 고융점 금속으로 제작한 것은, 금속 탄화물(예컨대 Mo나 W의 탄화물)은 매우 딱딱해져, 내주측 저항 발열체를 매설할 때의 배치 작업이나, 소선으로부터 내주측 저항 발열체의 형상(예컨대 코일 형상)을 작성하는 작업이 곤란해지기 때문이다.
본 발명의 세라믹 히터에 있어서, 상기 내주측 저항 발열체와 상기 외주측 저항 발열체는, 각각 별도의 전원에 연결되어 있어도 좋다. 이렇게 하면, 세라믹 히터의 내주측 존과 외주측 존을 개별로 온도 제어할 수 있다.
본 발명의 세라믹 히터에 있어서, 상기 내주측 저항 발열체와 상기 외주측 저항 발열체는, 직렬로 접속되어 하나의 전원에 연결되어 있어도 좋다. 이렇게 하면, 세라믹 히터의 내주측 존과 외주측 존을 공통의 전원으로 온도 제어할 수 있다.
본 발명의 세라믹 히터에 있어서, 상기 고융점 금속은, 텅스텐, 몰리브덴 및 이들의 합금으로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 1종이고, 상기 금속 탄화물은, 고융점 금속의 탄화물(예컨대 탄화텅스텐 또는 탄화몰리브덴)인 것이 바람직하다.
본 발명의 세라믹 히터에 있어서, 상기 외주측 저항 발열체 중 적어도 상기 외주측 존의 최외주부에 위치하는 부분이 금속 탄화물이어도 좋다. 외주측 존의 최외주부는 외주측 존 중에서 가장 고온이 되기 쉽다. 그 때문에, 외주측 저항 발열체 중 최외주부에 위치하는 부분을 금속 탄화물로 제작하는 의의가 크다.
본 발명의 세라믹 히터에 있어서, 상기 외주측 저항 발열체는, 이차원 형상인 것이 바람직하다. 이차원 형상으로서는, 예컨대 리본(평평하며 가늘고 긴 형상)이나 메쉬 등을 들 수 있다. 금속 탄화물은 가공성이 좋지 않은 경우가 있어, 삼차원 형상(예컨대 코일)으로 성형하는 것이 곤란한 경우가 있지만, 이차원 형상이면 인쇄에 의해 용이하게 제작할 수 있다.
본 발명의 세라믹 히터에 있어서, 상기 내주측 저항 발열체는, 표면에 상기 고융점 금속의 탄화물의 박막을 갖지 않는 것이어도 좋지만, 그러한 박막을 갖는 것이어도 좋다. 그 박막의 두께는 고융점 금속제의 저항 발열체의 특성에 영향을 끼치지 않을 정도의 두께(예컨대 수 ㎛)인 것이 바람직하다.
본 발명의 세라믹 히터의 제법은,
내주측 존에 내주측 저항 발열체가 매설되고, 외주측 존에 외주측 저항 발열체가 매설된 소성 전의 세라믹 전구체를, 불활성 분위기에서, 소성에 사용하는 지그, 금형 및 소성로 중 적어도 하나가 카본제라고 하는 조건 하에서 소성하여 세라믹 플레이트를 제조하는 소성 공정을 포함하는, 세라믹 히터의 제법으로서,
상기 외주측 저항 발열체를 상기 세라믹 전구체에 매설하기 전에, 고융점 금속제의 저항 발열체를 준비하고, 상기 고융점 금속제의 저항 발열체의 적어도 표면을 탄화하는 처리를 행함으로써, 상기 외주측 저항 발열체를 제작하고, 이것을 상기 세라믹 전구체에 매설하는 전처리 공정을 포함하는 것이다.
이 세라믹 히터의 제법에 따르면, 소성 공정에 있어서, 분위기 중에 탄소가 포함되어 있지만, 외주측 저항 발열체는 적어도 표면이 탄화되어 있기 때문에, 외주측 저항 발열체가 그 이상 탄화하는 일이 없다.
본 발명의 세라믹 히터의 제법에 있어서, 상기 전처리 공정에서는, 상기 고융점 금속제의 저항 발열체의 전체를 탄화하여도 좋다.
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 히터(20)의 제조 공정도이다.
도 5는 세라믹 플레이트(120)를 저항 발열체(22, 24)를 따라 수평으로 절단하여 상방에서 보았을 때의 단면도이다.
본 발명의 적합한 실시형태를, 도면을 참조하면서 이하에 설명한다. 도 1은 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)는, 불순물로서 탄소 성분을 포함하고 있다. 세라믹 플레이트(20)에 탄소 성분이 포함되는 이유는, 세라믹 플레이트(20)를 소성할 때에 카본제의 지그나 금형을 이용하거나 카본제의 소성로를 이용하거나 하기 때문이다. 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 저항 발열체(22)가 매설되고, 외주측 존(Z2)에는 외주측 저항 발열체(24)가 매설되어 있다. 양 저항 발열체(22, 24)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 저항 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 단자(22a, 22b)의 한쪽으로부터 단을 내어, 일필휘지의 요령으로 복수의 절첩부에서 절첩되면서 내주측 존(Z1)의 거의 전역에 배선된 후, 한쌍의 단자(22a, 22b)의 다른쪽에 이르도록 형성되어 있다. 내주측 저항 발열체(22)는, 표면에 탄화물의 박막을 갖지 않는 고융점 금속제의 코일이다. 고융점 금속으로서는, 예컨대, 텅스텐, 몰리브덴 및 이들의 합금을 들 수 있다. 20℃에 있어서의 체적 저항률의 일례를 들면, 텅스텐이 5.5×106[Ω·m], 몰리브덴이 5.2×108[Ω·m]이다.
외주측 저항 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 저항 발열체(24)는, 금속 탄화물의 리본(평평하며 가늘고 긴 형상)이다. 외주측 저항 발열체(24)는, 예컨대 금속 탄화물의 페이스트를 인쇄함으로써 제작할 수 있다. 금속 탄화물로서는, 예컨대, 탄화텅스텐이나 탄화몰리브덴 등을 들 수 있다. 20℃에 있어서의 체적 저항률은, 탄화텅스텐(WC)이 53×106[Ω·m], 탄화몰리브덴(Mo2C)이 1.4×106[Ω·m]이다. 예컨대, 외주측 존(Z2)의 발열량을 많게 하고자 하는 경우에는 외주측 저항 발열체(24)를 고저항의 탄화텅스텐으로 제작하고, 외주측 존(Z2)의 발열량을 적게 하고자 하는 경우에는 외주측 저항 발열체(24)를 저저항의 탄화몰리브덴으로 제작하여도 좋다.
내주측 저항 발열체(22)에 이용하는 고융점 금속이나 외주측 저항 발열체(24)에 이용하는 금속 탄화물은, 세라믹 플레이트(20)의 열팽창 계수에 가까운 것을 선택하는 것이 바람직하다. 예컨대, 세라믹 플레이트(20)가 질화알루미늄제인 경우에는, 고융점 금속은 몰리브덴 또는 텅스텐이 바람직하고, 금속 탄화물은, 탄화몰리브덴 또는 탄화텅스텐이 바람직하다. 세라믹 플레이트(20)가 알루미나제인 경우에는, 고융점 금속은 몰리브덴 합금이 바람직하고, 금속 탄화물은, 탄화몰리브덴 합금이 바람직하다. 각 저항 발열체(22, 24)는, 가스 구멍(26)이나 리프트 핀 구멍(28)을 우회하도록 마련되어 있다. 내주측 저항 발열체(22)를 금속 탄화물이 아니라 고융점 금속으로 제작한 것은, 금속 탄화물(예컨대 Mo나 W의 탄화물)은 매우 딱딱해져, 코일형의 히터를 매설할 때의 배치 작업이 곤란해지기 때문이다.
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 저항 발열체(22)의 한쌍의 단자(22a, 22b)의 각각에 접속되는 급전봉(42a, 42b)이나 외주측 저항 발열체(24)의 한쌍의 단자(24a, 24b)의 각각에 접속되는 급전봉(44a, 44b)이 배치되어 있다. 급전봉(42a, 42b)은 제1 전원(32)에 접속되고, 급전봉(44a, 44b)은 제2 전원(34)에 접속되어 있다. 그 때문에, 내주측 저항 발열체(22)에 의해 가열되는 내주측 존(Z1)과 외주측 저항 발열체(24)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 제조예에 대해서 설명한다. 도 4는 세라믹 히터(10)의 제조 공정도이다. 먼저, 소성 전의 세라믹 전구체(70)를 제작한다. 세라믹 전구체(70)는, 세라믹 재료를 포함하는 원반형의 성형체이다. 세라믹 전구체(70)의 원형의 내주측 존(Za)에는 내주측 저항 발열체(72)가 매설되고, 원환형의 외주측 존(Zb)에는 외주측 저항 발열체(74)가 매설되어 있다. 내주측 저항 발열체(72)는, 고융점 금속제의 저항 발열체를 이용하여도 좋다. 외주측 저항 발열체(74)는, 금속 탄화물의 페이스트를 인쇄함으로써 제작하여도 좋다. 다음에, 이 세라믹 전구체(70)를, 불활성 분위기(예컨대 Ar 분위기나 질소 분위기)에서, 소성에 사용하는 지그, 금형 및 소성로 중 적어도 하나가 카본제라고 하는 조건 하에서 소성함으로써, 세라믹 플레이트(20)를 제조한다. 소성 온도는 예컨대 약 1800℃이다. 소성 공정에 있어서, 노 내의 분위기에는 탄소가 존재하고 있지만, 외주측 저항 발열체(74)는 금속 탄화물제이기 때문에 그 이상 탄화하는 일이 없다. 그 후, 세라믹 플레이트(20)에 가스 구멍(26)이나 리프트 핀(28)을 형성하여, 통형 샤프트(40)를 세라믹 플레이트(20)의 이면에 접합함으로써, 세라믹 히터(10)를 얻는다.
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 저항 발열체(22)에 공급하는 전력을 제1 전원(32)에 의해 조정하며, 도시하지 않는 외주측 열전대에 의해 검출된 외주측 존(Z2)의 온도가 미리 정해진 외주측 목표 온도가 되도록 외주측 저항 발열체(24)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 실시하거나 에칭을 실시하거나 한다.
이상 설명한 본 실시형태의 세라믹 히터(10)에서는, 세라믹 플레이트(20)는 불순물로서 탄소 성분을 포함하고 있다. 이 세라믹 히터(10) 중 외주부[예컨대 세라믹 플레이트(20)의 외주 가장자리리로부터 약 30 ㎜까지의 범위]는 고온이 되기 쉽고, 또한 외주로부터의 탄소의 침입에 따라, 탄소 농도가 높아져 있다. 그 때문에, 외주측 존(Z2)에 마련된 외주측 저항 발열체(24)는 세라믹 플레이트(20)에 포함되는 탄소 성분과 반응하여 탄화하기 쉽지만, 본 실시형태에서는 외주측 저항 발열체(24)는 금속 탄화물제이기 때문에, 그 이상 탄화하는 일이 없다. 즉, 외주측 저항 발열체(24)에 있어서 발열량이 다른 부분이 생기는 일이 없다. 따라서, 외주부에 온도 불균일이 생기는 것을 억제할 수 있다.
또한, 내주측 저항 발열체(22)와 외주측 저항 발열체(24)는, 각각 별도의 전원[제1 및 제2 전원(32, 34)]에 연결되어 있다. 그 때문에, 세라믹 히터(10)의 내주측 존(Z1)과 외주측 존(Z2)을 개별로 온도 제어할 수 있다.
또한, 외주측 저항 발열체(24)는 금속 탄화물제로 하였지만, 금속 탄화물은 가공성이 좋지 않은 경우가 있어, 삼차원 형상(예컨대 코일)으로 성형하는 것이 곤란한 경우가 있다. 본 실시형태에서는, 외주측 저항 발열체(24)를 이차원 형상으로 하였기 때문에, 인쇄에 의해 용이하게 제작할 수 있다.
또한, 본 발명은 전술한 실시형태에 하등 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 범위에 속하는 한 여러 가지의 양태로 실시할 수 있는 것은 물론이다.
예컨대, 전술한 실시형태에서는, 내주측 저항 발열체(22)와 외주측 저항 발열체(24)를 제1 및 제2 전원(32, 34)에 따로따로 연결하였지만, 도 5에 나타내는 바와 같이, 내주측 저항 발열체(22)와 외주측 저항 발열체(24)를 가상 경계(20c) 상의 접속점(23)에서 직렬로 접속하여, 양 단자(22a, 22b)를 하나의 전원(36)에 연결하여도 좋다. 도 5에서는 전술한 실시형태와 동일한 구성 요소에는 동일한 부호를 붙였다. 이렇게 하면, 세라믹 히터(10)의 내주측 존(Z1)과 외주측 존(Z2)을 공통의 전원(36)으로 온도 제어할 수 있다.
전술한 실시형태에서는, 외주측 저항 발열체(24)의 전체를 금속 탄화물로 제작하였지만, 표면만 금속 탄화물로 제작하고, 내부는 금속(예컨대 고융점 금속)으로 제작하여도 좋다.
전술한 실시형태에서는, 내주측 저항 발열체(22)는, 표면에 탄화물의 박막을 갖지 않는 고융점 금속제의 저항 발열체로 하였지만, 표면에 고융점 금속의 탄화물의 박막을 갖는 고융점 금속제의 저항 발열체로 하여도 좋다. 그 경우, 탄화물의 박막의 두께는 고융점 금속제의 저항 발열체의 특성에 영향을 끼치지 않을 정도의 두께(예컨대 수 ㎛)인 것이 바람직하다.
전술한 실시형태에서는, 내주측 저항 발열체(22)를 코일로 하고, 외주측 저항 발열체(24)를 리본으로 하였지만, 특별히 이에 한정되는 것이 아니며, 어떠한 형상을 채용하여도 좋다. 예컨대, 내주측 저항 발열체(22)를 리본이나 메쉬 등의 이차원 형상으로 하여도 좋다. 외주측 저항 발열체(24)를 코일과 같은 삼차원 형상으로 하여도 좋다. 단, 금속 탄화물 중에는 예컨대 탄화텅스텐과 같이 가공성이 곤란한 것이 있다. 그 경우에는, 삼차원 형상이 아니라, 리본이나 메쉬 등의 이차원 형상으로 하는 것이 바람직하다. 이차원 형상이면, 금속 탄화물의 페이스트를 인쇄함으로써 제작할 수 있기 때문에, 금속 탄화물의 가공성은 문제가 되지 않기 때문이다.
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.
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. 모든 소존에 배선되는 저항 발열체를 금속 탄화물로 제작하여도 좋지만, 적어도 최외주의 소존(가장 고온이 되는 존, 예컨대 세라믹 플레이트의 외주 가장자리로부터 30 ㎜까지의 범위 내)에 배선되는 저항 발열체를 금속 탄화물로 제작하면 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.
전술한 실시형태의 세라믹 히터(10)의 제조예에서는, 외주측 저항 발열체(74)는, 금속 탄화물의 페이스트를 인쇄함으로써 제작하였지만, 적어도 표면이 금속 탄화물제의 저항 발열체를 세라믹 전구체(70)에 매설하여도 좋다. 그 경우, 외주측 저항 발열체(74)를 세라믹 전구체(70)에 매설하기 전에, 고융점 금속제의 저항 발열체를 준비하고, 그 저항 발열체의 적어도 표면(저항 발열체의 전체여도 좋음)을 탄화하는 처리를 행함으로써 외주측 저항 발열체(74)를 제작하고, 이것을 세라믹 전구체(70)에 매설한다. 이 경우도, 소성 공정에 있어서, 노 내에는 탄소가 존재하고 있지만, 외주측 저항 발열체(74)는 표면이 탄화되어 있기 때문에, 외주측 저항 발열체(74)가 그 이상 탄화하는 일이 없다.
전술한 실시형태의 세라믹 히터(10)의 제조예에 있어서, 세라믹 전구체(70)에 매설되는 내주측 저항 발열체(72)는, 탄화막을 갖지 않는 고융점 금속제조의 저항 발열체를 이용하여도 좋다. 그 경우, 세라믹 전구체(70)의 내주측 존(Za)은 외주측 존(Zb)에 비해서 고온이 되기 어렵고 탄소 농도도 높아지기 어렵다. 그 때문에, 소성 공정에서 내주측 저항 발열체(72)의 표면에 탄화막이 형성되는 경우가 있다고 해도, 그 탄화막의 두께는 고융점 금속제의 내주측 저항 발열체(72)의 특성에 영향을 끼치지 않을 정도의 두께(예컨대 수 ㎛)가 된다.
본 출원은 2019년 1월 25일에 출원된 일본국 특허 출원 제2019-11299호를 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, 72 내주측 저항 발열체, 22a, 22b 단자, 23 접속점, 24, 74 외주측 저항 발열체, 24a, 24b 단자, 26 가스 구멍, 28 리프트 핀 구멍, 32 제1 전원, 34 제2 전원, 36 전원, 40 통형 샤프트, 42a, 42b 급전봉, 44a, 44b 급전봉, 70 세라믹 전구체, 120 세라믹 플레이트, W 웨이퍼, Z1, Za 내주측 존, Z2, Zb 외주측 존.

Claims (9)

  1. 웨이퍼 배치면을 가지고, 원형의 내주측 존과 환형의 외주측 존을 구비한 세라믹 플레이트와,
    상기 내주측 존에 마련된 고융점 금속제의 내주측 저항 발열체와,
    상기 외주측 존에 마련되며, 적어도 표면이 금속 탄화물제인 외주측 저항 발열체
    를 구비한 세라믹 히터.
  2. 제1항에 있어서, 상기 내주측 저항 발열체와 상기 외주측 저항 발열체는, 각각 별도의 전원에 연결되어 있는 것인 세라믹 히터.
  3. 제1항에 있어서, 상기 내주측 저항 발열체와 상기 외주측 저항 발열체는, 직렬로 접속되어 하나의 전원에 연결되어 있는 것인 세라믹 히터.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 고융점 금속은, 텅스텐, 몰리브덴 및 이들의 합금으로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 1종이고,
    상기 금속 탄화물은, 탄화텅스텐 또는 탄화몰리브덴인 것인 세라믹 히터.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 외주측 저항 발열체 중 적어도 상기 외주측 존의 최외주부에 위치하는 부분이 금속 탄화물인 것인 세라믹 히터.
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 외주측 저항 발열체는, 이차원 형상인 것인 세라믹 히터.
  7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 내주측 저항 발열체는, 표면에 상기 고융점 금속의 탄화물의 박막을 갖는 것인 세라믹 히터.
  8. 내주측 존에 내주측 저항 발열체가 매설되고 외주측 존에 외주측 저항 발열체가 매설된 소성 전의 세라믹 전구체를, 불활성 분위기에서, 소성에 사용하는 지그, 금형 및 소성로 중 적어도 하나가 카본제라고 하는 조건 하에서 소성하여 세라믹 플레이트를 제조하는 소성 공정
    을 포함하는, 세라믹 히터의 제법으로서,
    상기 외주측 저항 발열체를 상기 세라믹 전구체에 매설하기 전에, 고융점 금속제의 저항 발열체를 준비하고, 상기 고융점 금속제의 저항 발열체의 적어도 표면을 탄화하는 처리를 행함으로써, 상기 외주측 저항 발열체를 제작하고, 이것을 상기 세라믹 전구체에 매설하는 전처리 공정
    을 포함하는 세라믹 히터의 제법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 전처리 공정에서는, 상기 고융점 금속제의 저항 발열체의 전체를 탄화하는 것인 세라믹 히터의 제법.
KR1020217013823A 2019-01-25 2020-01-16 세라믹 히터 및 그 제법 KR102581101B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019011299 2019-01-25
JPJP-P-2019-011299 2019-01-25
PCT/JP2020/001239 WO2020153218A1 (ja) 2019-01-25 2020-01-16 セラミックヒータ及びその製法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20210066917A KR20210066917A (ko) 2021-06-07
KR102581101B1 true KR102581101B1 (ko) 2023-09-20

Family

ID=71736066

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020217013823A KR102581101B1 (ko) 2019-01-25 2020-01-16 세라믹 히터 및 그 제법

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20210227639A1 (ko)
JP (1) JP7169376B2 (ko)
KR (1) KR102581101B1 (ko)
CN (1) CN113170536B (ko)
WO (1) WO2020153218A1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7376753B1 (ja) 2023-02-10 2023-11-08 日本碍子株式会社 マルチゾーンヒータ

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001313155A (ja) * 2000-04-28 2001-11-09 Kyocera Corp 円盤状ヒータおよびウエハ処理装置
JP2001338747A (ja) * 2000-05-26 2001-12-07 Ibiden Co Ltd 半導体製造・検査装置用セラミックヒータ
JP2006228633A (ja) * 2005-02-18 2006-08-31 Ngk Insulators Ltd 基板加熱装置の製造方法及び基板加熱装置
JP2017147126A (ja) * 2016-02-17 2017-08-24 日本特殊陶業株式会社 セラミックスヒータの製造方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA1268650C (en) * 1985-08-30 1990-05-08 DEVICE AND METHOD FOR MAKING MATERIALS FOR BAGS
JPH0732062B2 (ja) * 1990-07-27 1995-04-10 日本碍子株式会社 セラミックヒータ及びその製造法
JP2786571B2 (ja) * 1992-07-07 1998-08-13 日本碍子株式会社 半導体ウエハー加熱装置
JP3888531B2 (ja) * 2002-03-27 2007-03-07 日本碍子株式会社 セラミックヒーター、セラミックヒーターの製造方法、および金属部材の埋設品
JP5358543B2 (ja) * 2009-09-17 2013-12-04 日本碍子株式会社 セラミックスヒーター及びその製造方法
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
JP5341049B2 (ja) * 2010-10-29 2013-11-13 日本発條株式会社 セラミックス焼結体の製造方法、セラミックス焼結体およびセラミックスヒータ

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001313155A (ja) * 2000-04-28 2001-11-09 Kyocera Corp 円盤状ヒータおよびウエハ処理装置
JP2001338747A (ja) * 2000-05-26 2001-12-07 Ibiden Co Ltd 半導体製造・検査装置用セラミックヒータ
JP2006228633A (ja) * 2005-02-18 2006-08-31 Ngk Insulators Ltd 基板加熱装置の製造方法及び基板加熱装置
JP2017147126A (ja) * 2016-02-17 2017-08-24 日本特殊陶業株式会社 セラミックスヒータの製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
US20210227639A1 (en) 2021-07-22
TW202041095A (zh) 2020-11-01
WO2020153218A1 (ja) 2020-07-30
KR20210066917A (ko) 2021-06-07
CN113170536B (zh) 2023-06-09
CN113170536A (zh) 2021-07-23
JP7169376B2 (ja) 2022-11-10
JPWO2020153218A1 (ja) 2021-09-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7216746B2 (ja) セラミックヒータ
US11956863B2 (en) Multi-zone heater
JP2008270198A (ja) 加熱装置
JP2018005999A (ja) セラミックスヒータ
JP6796436B2 (ja) セラミックヒータ及びその製造方法。
KR102581101B1 (ko) 세라믹 히터 및 그 제법
JP3642746B2 (ja) セラミックスヒータ
JP7123181B2 (ja) セラミックヒータ
US20210242046A1 (en) Ceramic heater
JP2018006269A (ja) セラミックスヒータ
KR102581102B1 (ko) 세라믹 히터
TWI837264B (zh) 陶瓷加熱器
US11984329B2 (en) Ceramic heater
JP5795222B2 (ja) セラミックスヒータ

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant