KR20040074001A - 히터 유닛 및 히터 유닛의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 반도체 제조 공정에 있어서 사용되는 프로세스 챔버내에 충만한 프로세스 가스에 대하여 충분한 내식성을 갖고, 또한 발열 효율이 우수한 히터 유닛을 제공한다.
히터 유닛(1)은 제 1 플레이트(2), 제 2 플레이트(3), 시스 히터(4a, 4b), 시스 열전대(5a, 5b) 및 샤프트(6)를 구비한다. 시스 히터(4a, 4b)는 제 1 플레이트(2)에 형성된 제 1 홈(9a, 9b)을 따라 끼워진다. 시스 열전대(5a, 5b)는 제 2 플레이트(3)에 형성된 제 2 홈을 따라 끼워진다. 제 1 플레이트(2)와 제 2 플레이트(3)는 제 1 홈(9a, 9b)과 제 2 홈을 서로 대향시켜서 납땜된다. 시스 히터(4a, 4b)와 시스 열전대(5a, 5b)의 단부는 제 2 플레이트(3)의 중앙부에 설치된 관통 구멍(10a, 10b)으로부터 샤프트(6)의 내부로 통과된다.
Description
본 발명은 반도체의 제조 공정에 있어서 반도체 기판을 유지 및 가열하기 위해서 사용되는 히터 유닛 및 이 히터 유닛의 제조 방법에 관한 것이다.
반도체의 제조 공정에 있어서, 반도체 기판(웨이퍼)의 표면에 집적 회로를 형성하기 위해서, CVD(Chemical Vapor Deposition; 화학적 증착)이나 PVD(Plasma Vapor Deposition; 플라즈마 증착)라는 성막 처리, 에칭 처리 등이 프로세스 챔버내에서 실행된다. 각 처리에 있어서 웨이퍼 전체에 걸쳐 균질하게 처리되도록, 웨이퍼를 평탄하게 유지하는 동시에, 각 처리에 필요한 온도로 웨이퍼를 가열하는 히터를 매설한 세라믹 히터가 있다. 예컨대, 일본 특허 공개 공보 제 1994-260687 호의 단락 0021-0025 및 도 1에 기재되어 있다.
이 세라믹 히터는, 저항 가열로 발열하는 저항 발열선(히터)을 내장하는 세라믹제의 히터 플레이트와, 이 히터 플레이트를 프로세스 챔버내에 지지하는 지지 로드를 구비한다. 히터에 이용하는 재료로서, 텅스텐, 몰리브덴, 탄탈, 니켈-크롬 합금을 예시하고 있다. 히터의 단자는 히터 플레이트의 외부 표면에 노출되어 있고, 급전선과 접속되어 있다. 또한, 단자를 둘러싸고 금속관이 히터 플레이트에 매설되어 있다. 금속관에 이용하는 재료로서, 텅스텐이나 몰리브덴을 예시하고 있다. 급전선은 시스 와이어(sheath wire)로 피복되어 있다. 시스 와이어는 금속관과 납땜 접합되어 있다. 또한, 히터 플레이트의 온도를 계측하기 위해서 시스 열전대가 설치되어 있다. 시스 열전대의 선단부는 히터 플레이트에 매설된 금속관에 삽입되어 납땜된다. 그리고, 시스 와이어 및 시스 열전대에 이용하는 재료로서, SUS316, 인코넬(등록상표), 하스텔로이(등록상표)를 예시하고 있다.
또한, 히터의 열전도 효율을 향상시키기 위해서, 히터 플레이트를 금속제로 한 것이 있다. 예컨대, 일본 특허 공개 공보 제 2000-243542 호의 단락 0011-0013 및 도 3에 기재되어 있다. 이 히터 플레이트는 금속제의 상측 베이스와, 하측 베이스와, 이들 사이에 삽입되는 히터를 구비하고 있다. 히터는 금속제의 파이프로 피복된 시스 히터를 채용하고 있다. 상하 베이스는, 이 시스 히터를 삽입한 상태에서, 납땜(brazing), 솔더링(soldering) 및 확산 접합 중 어느 하나에 의해 기밀하게 접합하고 있다. 상하 베이스 및 시스 히터에 사용되는 재료로서, 알루미늄, 알루미늄 합금, 동, 동 합금, 스테인리스강, 니켈기 합금, 메탄 및 티탄 합금을 예시하고 있다.
세라믹제의 히터 플레이트에 매설하는 히터에 텅스텐, 몰리브덴, 탄탈을 적용하는 경우, 열에 의한 팽창 계수가 세라믹과 근사하기 때문에, 히터 플레이트의 내부 응력을 억제할 수 있다. 그러나, 텅스텐, 몰리브덴 및 탄탈은 고유 저항값이 니켈-크롬 합금에 비해 작기 때문에 발열 효율이 불량하다. 또한, 니켈-크롬 합금을 히터로서 매설한 경우, 발열 효율은 양호하게 되지만, 텅스텐, 몰리브덴, 탄탈에 비해 융점이 낮은 니켈-크롬 합금을 직접 매립하여 히터 플레이트를 소성할 때에는 세라믹의 재질의 선택 범위가 한정되게 된다.
또한, 시스 히터를 금속제의 상하 베이스에 삽입한 히터 플레이트는, 상하 베이스와 시스 히터의 보호 파이프에 동종 재료를 선택함으로써, 열팽창 차이에 따른 변형이 발생하지 않지만, 온도를 계측하기 위한 열전대를 구비하고 있지 않다. 세라믹제의 히터 플레이트와 같이 시스 열전대를 설치하는 것도 가능하지만, 측정부 이외가 노출되기 때문에, 프로세스 챔버내의 분위기 온도의 영향을 받기 쉬운 동시에, 히터 플레이트의 하면측이 복잡해진다.
본 발명은 사용되는 프로세스 챔버내에 충만한 프로세스 가스에 대하여 충분한 내식성을 갖고, 또한 발열 효율이 우수한 히터 유닛 및 이 히터 유닛의 제조 방법을 제공한다.
본 발명에 따른 히터 유닛은, 서로 중첩하여 납땜되는 금속제의 제 1 플레이트 및 제 2 플레이트와, 제 1 플레이트와 제 2 플레이트의 접합면중 적어도 한쪽에 설치된 제 1 홈을 따라 부설되어 제 2 플레이트의 중앙부에서 제 2 플레이트의 접합면과 반대측으로 연통하는 관통 구멍을 통해 취출되는 시스 히터와, 접합면중 적어도 한쪽에 설치된 제 2 홈을 따라 부설되어 제 2 플레이트의 중앙부에서 제 2 플레이트의 접합면과 반대측으로 연통하는 관통 구멍을 통해 취출되는 시스 열전대와, 관통 구멍을 둘러싸는 통 형상으로 형성되어 관통 구멍으로부터 취출된 시스 히터와 시스 열전대가 내부로 통과되는 샤프트를 구비한다.
홈 가공을 용이하게 하기 위해서, 제 1 홈을 제 1 플레이트에 설치하고, 제 2 홈을 제 2 플레이트에 설치한다. 온도 변화에 의한 열팽창 차이가 발생하지 않도록, 시스 히터의 시스와 시스 열전대의 시스는 제 1 플레이트 및 제 2 플레이트의 금속 재료와 동일한 재질의 금속 재료를 이용한다. 부식성이 강한 가스 분위기중에서 사용하는 히터 유닛에는, 제 1 플레이트, 제 2 플레이트, 시스 히터의 시스및 시스 열전대의 시스를 니켈기 내열 합금제로 한다. 또한, 히터의 발열 효율을 향상시키기 위해서, 제 1 홈과 시스 히터의 간극은 납재로 충전한다.
본 발명에 따른 히터 유닛의 제조 방법은, 제 1 플레이트에 제 1 홈을 설치하는 제 1 홈 가공 단계와, 제 2 플레이트에 제 2 홈을 설치하는 제 2 홈 가공 단계와, 제 1 홈에 시스 히터를 부설하는 시스 히터 장착 단계와, 제 2 홈에 시스 열전대를 부설하는 시스 열전대 장착 단계와, 제 2 플레이트에 시스 열전대의 온도 측정부를 고정하는 용접 단계와, 제 1 플레이트의 제 1 홈이 형성된 측과 제 2 플레이트의 제 2 홈이 형성된 측중 적어도 한쪽에 제 1 홈과 시스 히터의 간극을 채우고 또한 제 1 플레이트와 제 2 플레이트를 접합하는 충분한 양의 납재를 부착시키는 납재 부착 단계와, 시스 히터의 단부와 시스 열전대의 단부를 제 2 플레이트의 중앙부에 설치한 관통 구멍을 통해 제 2 홈이 형성된 측과 반대측으로 도출된 상태로 제 1 홈과 제 2 홈을 대향시켜서 제 1 플레이트와 제 2 플레이트를 접합시키는 납땜 단계를 구비한다.
상기 구성의 히터 유닛에 따르면, 시스 히터와 시스 열전대가 외부로 노출되지 않는다. 따라서, 반도체의 제조 공정에 있어서의 부식성이 강한 프로세스 가스가 충만한 프로세스 챔버내에서 사용되는 경우에도, 시스 히터와 시스 열전대가 가스 분위기중에 노출되지 않기 때문에, 내식성이 향상된다.
또한, 시스 히터 및 시스 열전대의 시스 재료에 제 1 플레이트와 제 2 플레이트에 사용하는 금속 재료와 동일한 재질의 금속 재료를 사용하기 때문에, 온도 변화에 의한 열팽창 차이가 시스 히터 및 시스 열전대와 제 1 플레이트 및 제 2 플레이트 사이에 발생하지 않는다. 따라서, 가열과 방열을 반복하는 조건으로 사용되는 경우에도, 축적되는 피로가 적고 내구성이 우수하다.
그리고, 제 1 플레이트, 제 2 플레이트, 시스 히터의 시스 및 시스 열전대의 시스를 동일한 재질의 니켈기 내열 합금제로 함으로써, 내열성뿐만 아니라 내식성이 우수한 히터 유닛으로 할 수 있다.
또한, 제 1 홈과 시스 히터와의 간극에 납재가 충전되어 있기 때문에, 시스 히터에서 발생된 열이 효율적으로 제 1 플레이트에 전달된다. 또한, 시스 열전대도 제 1 플레이트와 납재에 의해 접촉하고 있기 때문에, 온도 계측의 응답성이 좋다. 따라서, 시스 열전대에 의해 검출된 온도를 기초로 시스 히터의 발열량을 제어함으로써, 히터 유닛의 온도 및 그 분포를 미세하게 조절할 수 있다.
또한, 상기 히터 유닛의 제조 방법에 따르면, 상술한 효과를 갖는 히터 유닛을 용이하게 제조할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 일 실시예의 히터 유닛을 도시한 분해 사시도,
도 2는 도 4 중의 F2-F2를 따라 도시한 히터 유닛의 부분 단면도,
도 3은 도 4 중의 F3-F3을 따라 도시한 히터 유닛의 부분 단면도,
도 4는 도 1에 도시한 히터 유닛의 사시도.
＜도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명＞
1 : 히터 유닛 2 : 제 1 플레이트
3 : 제 2 플레이트 4a, 4b : 시스 히터
5a, 5b : 시스 열전대 6 : 샤프트
8 : 납재 9a, 9b : 제 1 홈
10a, 10b : 관통 구멍 12 : 제 2 홈
본 발명에 따른 일 실시예의 히터 유닛(1)에 대하여 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명한다. 도 1에 도시하는 바와 같이, 히터 유닛(1)은 제 1 플레이트(2), 제 2 플레이트(3), 시스 히터(4a, 4b), 시스 열전대(5a, 5b) 및 샤프트(6)를 구비한다. 또한, 이들을 히터 플레이트(1)로서 조합한 상태를 도 4에 나타낸다.
제 1 플레이트(2) 및 제 2 플레이트(3)는 금속제, 구체적으로는 니켈기 내열 합금제의 원판 형상이다. 니켈기 내열 합금으로서, 인코넬(등록상표),하스텔로이(등록상표)를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 히터 유닛이 사용되는 환경에 따라서는, 스테인리스강, 알루미늄, 알루미늄 합금, 동, 동 합금, 티탄, 티탄 합금 중 하나를 제 1 플레이트(2)와 제 2 플레이트(3)에 사용할 수도 있다.
제 1 플레이트(2)와 제 2 플레이트(3)는 외연부에 있어서 핀(7)에 의해 위치 맞추어지고, 납재(8)에 의해 접합된다. 제 1 플레이트(2)는 중앙부와 외연부 근처의 범위에, 소용돌이 형상으로 연속되는 제 1 홈(9a, 9b)이 형성되어 있다. 또한, 본 실시예에 있어서, 제 1 홈(9a, 9b)은 중앙부와 외연부 근처의 범위의 2개소로 나뉘어 있지만, 하나로 이어질 수도 있고, 복수의 링 형상의 범위로 나뉘어 있을 수도 있으며, 또한 소용돌이 형상 이외의 패턴 형상으로 부설되어 있을 수도 있다.
제 2 플레이트(3)는 중앙부에, 접합면으로부터 외면으로 연통하는 관통 구멍(10a, 10b)이 시스 히터(4a, 4b)와 시스 열전대(5a, 5b)의 개수에 따라 설치되어 있다. 또한, 이러한 관통 구멍(10a, 10b)은 시스 히터(4a, 4b)와 시스 열전대(5a, 5b)를 모두 통과시킬 수 있는 하나의 구멍이어도 무방하다. 그리고, 도 2에 도시하는 바와 같이, 제 2 플레이트(3)는 제 1 플레이트(2)에 설치된 제 1 홈(9a, 9b)의 양단부에 대응하는 위치로부터 중앙부를 향해 반경방향으로 각각 제 1 홈(9a, 9b)으로의 도입 홈(11)이 설치되어 있다. 이 도입 홈(11)은 각 관통 구멍(10a)까지 서로 교차하지 않도록 배치되어 있다. 또한, 도 3에 도시하는 바와 같이, 제 2 플레이트(3)의 접합면에 제 2 홈(12)이 설치되어 있다. 제 2 홈(12)은 중앙부의 관통 구멍(10b)으로부터 온도 계측부(13)까지 반경방향으로 연장되어 있다.
시스 히터(4a, 4b)는 저항 가열에 의해 발열하는 히터선(14a)을 금속제의 시스(14b)로 피복한 것이다. 히터선(14a)과 시스(14b)는, 예컨대 산화마그네슘이나 알루미나 등의 세라믹의 분체(14c)가 사이에 충전됨으로써 절연된다. 시스 히터(4a, 4b)는 제 1 홈(9a, 9b)을 따라 끼워 넣어지고, 납땜에 의해 고정된다. 또한, 시스 히터(4a, 4b)는 제 1 홈(9a, 9b)의 양단부에서 제 1 홈(9a, 9b)으로부터 제 2 플레이트(3)의 도입 홈(11)을 따르도록 절곡되고, 또한 제 1 플레이트(2)와 제 2 플레이트(3)를 중첩시켰을 때에 관통 구멍(10a)으로부터 단부가 나오도록 절곡되어 있다.
시스 히터(4a, 4b)와 제 1 홈의 밀착성을 향상시키기 위해서, 제 1 홈(9a, 9b)의 바닥부는 시스 히터(4a, 4b)의 외형에 맞추어 둥글게 가공한다. 시스 히터(4a, 4b)와 제 1 홈(9a, 9b)의 간극이 0.1㎜ 이하인 경우, 시스 히터(4a, 4b)와 제 1 홈(9a, 9b) 사이의 납재(8)가 부족하고, 납땜 불량을 발생할 우려가 있다. 또한, 간극이 0.5㎜ 이상인 경우, 납재(8)가 부족하기 때문에 홈이나 공극이 생기고, 또한 납재(8)로 간극이 채워져도 취화층이 생기기 쉬워지기 때문에, 가열과 방열을 반복함으로써 납땜부에 균열이 발생하기 쉽다. 따라서, 시스 히터(4a, 4b)와 제 1 홈(9a, 9b)의 간극은 0.1mm 내지 0.4㎜ 정도가 되도록 관리하는 것이 바람직하다.
시스 열전대(5a, 5b)는 선단부에 온도 측정부(15a)가 배치되도록 열전대를 금속제의 시스(15b)로 피복한 것이다. 열전대와 시스(15b)는, 예컨대 산화마그네슘이나 알루미나 등의 세라믹의 분체가 사이에 충전됨으로써 절연되어 있다. 시스열전대(5a, 5b)는 제 2 홈(12)을 따라 끼워 넣어진다. 온도 측정부(15a)는 제 2 플레이트(3)에 용접된다. 시스 열전대(5a, 5b)는 기단부(15c)가 제 2 플레이트(3)의 관통 구멍(10b)으로부터 나오도록 절곡된다. 본 실시예에서는, 시스 히터(4a, 4b)의 개수에 맞추어 각각 하나씩 시스 열전대(5a, 5b)를 배치하고 있다. 히터 유닛(1)의 온도 제어를 보다 정밀도 좋게 실행하기 위해서, 도시한 이외의 위치에도 제 2 홈을 설치하여 시스 열전대를 배치할 수도 있다.
시스 히터(4a, 4b) 및 시스 열전대(5a, 5b)의 시스(14b, 15b)는 제 1 플레이트(2) 및 제 2 플레이트(3)와 동일한 재질의 니켈기 내열 합금으로 제조되는 것이 바람직하지만, 선팽창 계수가 제 1 플레이트(2)나 제 2 플레이트(3)와 근사한 금속제 재료, 예컨대 스테인리스강일 수도 있다. 또한, 제 1 플레이트(2) 및 제 2 플레이트(3)에 다른 금속 재료가 적용되는 경우에는 그 금속 재료와 동일한 재질의 금속 재료의 시스를 사용하는 것이 바람직하다.
샤프트(6)는 제 2 플레이트(3)의 중앙부에 설치된 관통 구멍(10a, 10b)을 둘러싸는 원통 형상이다. 관통 구멍(10a, 10b)으로부터 인출된 시스 히터(4a, 4b) 및 시스 열전대(5a, 5b)는 샤프트(6)의 내부로 통과된다. 샤프트(6)와 제 2 플레이트(3)는 용접 또는 납땜 등, 내부와 외부의 기밀을 유지할 수 있는 방법으로 접합되어 있다.
다음에, 이상과 같이 구성되는 히터 유닛(1)의 제조 방법에 대하여 설명한다. 히터 유닛(1)의 제조 방법은 제 1 홈 가공 단계, 제 2 홈 가공 단계, 시스 히터 장착 단계, 시스 열전대 장착 단계, 용접 단계, 납재 부착 단계 및 납땜 단계를포함한다. 제 1 홈 가공 단계에서, 제 1 플레이트(2)는 제 1 홈(9a, 9b)이 형성된다. 제 2 홈 가공 단계에서, 제 2 플레이트(3)는 제 2 홈(12) 및 도입 홈(11)이 형성된다. 제 1 플레이트(2)는, 제 1 홈 가공 단계 후 시스 히터 장착 단계에서 시스 히터(4a, 4b)가 제 1 홈(9a, 9b)을 따라 부설된다. 제 2 플레이트(3)는, 제 2 홈 가공 단계 후 시스 열전대 장착 단계에서 시스 열전대(5a, 5b)가 제 2 홈(12)을 따라 부설된다. 시스 열전대(5a, 5b)의 온도 측정부(15a)는, 용접 단계에서 온도 계측부(13)에 위치하는 제 2 홈(12)의 말단부에 용접되고, 시스 열전대(5a, 5b)의 기단부(15c)는 제 2 플레이트(3)의 중앙부에 설치된 관통 구멍(10a)으로 통과된다. 제 1 플레이트(2)는, 납재 부착 단계에서 제 1 홈(9a, 9b)이 형성된 접합면에 박형의 납재(8)가 부착된다. 납재(8)의 양은 제 1 홈(9a, 9b)과 시스 히터(4a, 4b)의 간극을 채우고, 또한 제 1 플레이트(2)와 제 2 플레이트(3)를 접합하는 충분한 양이다. 또한, 시스 히터(4a, 4b)의 단부를 통과시키는 구멍이 납재(8)에 설치된다. 납땜 단계에서, 시스 히터(4a, 4b)의 단부는 제 2 플레이트(3)의 중앙부에 설치된 관통 구멍(10b)을 통해 제 2 홈(12)이 형성된 측과 반대측으로 취출된다. 이 상태에서, 제 1 플레이트(2)와 제 2 플레이트(3)는 제 1 홈(9a, 9b)과 제 2 홈(12)이 각각 형성된 접합면을 맞춘다. 제 1 홈(9a, 9b)과 도입 홈(11)의 위치는 제 1 플레이트(2)와 제 2 플레이트(3)의 외연부에 장착되는 위치 결정용의 핀(7)에 의해 맞추어진다. 또한, 관통 구멍(10a, 10b)으로부터 취출된 시스 히터(4a, 4b)와 시스 열전대(5a, 5b)가 통과된 샤프트(6)가 제 2 플레이트(3)에 납재(8)를 삽입하여 고정된다. 이 상태에서, 히터 유닛(1)은 진공로로 넣어져 진공 흡인된 후,납재(8)가 용융되는 온도까지 가열됨으로써, 제 1 플레이트(2)와 제 2 플레이트(3), 및 제 2 플레이트(3)와 샤프트(6)가 납땜된다. 또한, 제 1 홈(9a, 9b)과 시스 히터(4a, 4b)의 간극은 납재(8)로 충전된다. 또한, 샤프트(6)와 제 2 플레이트(3)의 접합은 제 1 플레이트(2)와 제 2 플레이트(3)를 납땜한 후에 용접 등에 의해 접합할 수도 있다.
또한, 도시하지 않지만, 제 1 플레이트(2)의 표면에 반도체 웨이퍼를 흡착하기 위한 배기 홈이나 배기 구멍을 설치하거나, 반도체 웨이퍼를 제 1 플레이트(2)로부터 분리하는 리프트 핀을 통과시키기 위해서 구멍을 설치할 수도 있다. 또한, 제 1 홈(9a, 9b)을 제 1 플레이트(2)에, 제 2 홈(12)을 제 2 플레이트(3)에 설치했지만, 제 1 홈(9a, 9b)과 제 2 홈(12)을 어느 한쪽의 플레이트에 오목하게 설치할 수도 있다. 또한, 제 1 홈(9a, 9b)이나 제 2 홈(12)에 상당하는 슬릿을 설치한 플레이트를 제 1 플레이트(2)와 제 2 플레이트(3) 사이에 삽입하여 납땜할 수도 있다.
이상과 같이 구성된 히터 유닛(1)에 있어서, 시스 히터(4a, 4b)와 시스 열전대(5a, 5b)는 제 1 플레이트(2)와 제 2 플레이트(3)의 접합면에 설치한 제 1 홈(9a, 9b)과 제 2 홈(12)에 끼워 넣어져 있다. 그리고, 시스 히터(4a, 4b)의 단부와 시스 열전대(5a, 5b)의 기단부(15c)는 제 2 플레이트(3)의 중앙부에 설치한 관통 구멍(10a, 10b)으로부터 취출되고, 샤프트(6)의 내부로 통과되어 있다. 따라서, 시스 히터(4a, 4b) 및 시스 열전대(5a, 5b)가 노출되지 않아, 히터 유닛(1)의 주변이 번잡해지지 않는다. 또한, 시스 히터(4a, 4b)나 시스 열전대(5a, 5b)가 샤프트(6)의 내부로 통과되어 있기 때문에, 반도체의 제조 공정에 있어서, 부식성이 강한 프로세스 가스로 충만된 프로세스 챔버내에서 사용되는 경우에도, 시스 히터(4a, 4b)나 시스 열전대(5a, 5b)가 가스 분위기중에 노출되지 않는다. 제 1 플레이트(2) 및 제 2 플레이트(3)가 금속제이기 때문에, 세라믹제의 것에 비해 홈의 가공이 용이한 동시에, 진동이나 충격 혹은 응력 등에 대한 내구성이 우수하고, 납재(8)에 대한 습윤성도 양호하다.
또한, 시스 히터(4a, 4b)나 시스 열전대(5a, 5b)의 시스(14b, 15b)를 제 1 플레이트(2) 및 제 2 플레이트(3)의 금속 재료와 동일한 재질의 금속 재료로 하기 때문에, 온도 변화에 따라 시스 히터(4a, 4b) 및 시스 열전대(5a, 5b)와 제 1 플레이트(2) 및 제 2 플레이트(3) 사이에 응력이 발생하지 않는다.
또한, 시스 히터(4a, 4b)가 제 1 플레이트(2)의 제 1 홈(9a, 9b)에 납땜되어 있기 때문에, 시스 히터(4a, 4b)로부터 제 1 플레이트(2)로의 열전달 효율이 양호하다. 또한, 시스 열전대(5a, 5b)의 온도 측정부(15a)도 제 1 플레이트(2) 및 제 2 플레이트(3)에 납땜에 의해 접촉되어 있기 때문에, 온도 측정의 응답성이 양호하다.
본 발명에 따른 히터 유닛에 의하면, 히터 유닛과 시스 열전대가 외부에 노출되지 않는다. 반도체의 제조 프로세스에 있어서 부식성이 강한 프로세스 가스가 충만한 프로세스 챔버내에서 사용되는 경우에도, 시스 히터와 시스 열전대가 가스분위기중에 노출되지 않기 때문에, 내식성이 향상된다.
또한, 시스 히터 및 시스 열전대의 시스 재료에 제 1 플레이트와 제 2 플레이트에 사용하는 금속 재료와 동일한 재질의 금속 재료를 사용하기 때문에, 온도 변화에 의한 열팽창 차이가 시스 히터 및 시스 열전대와 제 1 플레이트 및 제 2 플레이트 사이에 발생하지 않는다. 따라서, 가열과 방열을 반복하는 조건으로 사용되는 경우에도, 축적되는 피로가 적고 내구성이 우수하다.
그리고, 제 1 플레이트, 제 2 플레이트, 시스 히터의 시스 및 시스 열전대의 시스를 동일한 재질의 니켈기 내열 합금제로 함으로써, 내열성뿐만 아니라 내식성이 우수한 히터 유닛으로 할 수 있다.
또한, 제 1 홈과 시스 히터와의 간극에 납재가 충전되어 있기 때문에, 시스 히터에서 발생된 열이 효율적으로 제 1 플레이트에 전달된다. 또한, 시스 열전대도 제 1 플레이트와 납재에 의해 접촉하고 있기 때문에, 온도 계측의 응답성이 좋다. 따라서, 시스 열전대에 의해 검출된 온도를 기초로 시스 히터의 발열량을 제어함으로써, 히터 유닛의 온도 및 그 분포를 미세하게 조절할 수 있다.
Claims (7)
- 히터 유닛에 있어서,서로 중첩하여 납땜되는 금속제의 제 1 플레이트 및 제 2 플레이트와,상기 제 1 플레이트와 상기 제 2 플레이트의 접합면중 적어도 한쪽에 설치된 제 1 홈을 따라 부설되어 상기 제 2 플레이트의 중앙부에서 상기 제 2 플레이트의 접합면과 반대측으로 연통하는 관통 구멍을 통해 취출되는 시스 히터와,상기 접합면중 적어도 한쪽에 설치된 제 2 홈을 따라 부설되어 상기 제 2 플레이트의 중앙부에서 상기 제 2 플레이트의 접합면과 반대측으로 연통하는 관통 구멍을 통해 취출되는 시스 열전대와,상기 관통 구멍을 둘러싸는 통 형상으로 형성되어 상기 관통 구멍으로부터 취출된 상기 시스 히터와 상기 시스 열전대가 내부로 통과되는 샤프트를 포함하는 것을 특징으로 하는히터 유닛.
- 제 1 항에 있어서,상기 제 1 홈은 상기 제 1 플레이트에 설치되고,상기 제 2 홈은 상기 제 2 플레이트에 설치되는 것을 특징으로 하는히터 유닛.
- 제 1 항에 있어서,상기 시스 히터의 시스는 상기 제 1 플레이트 및 제 2 플레이트에 사용되는 금속 재료와 동일한 재질의 금속 재료로 제조되는 것을 특징으로 하는히터 유닛.
- 제 1 항에 있어서,상기 시스 열전대의 시스는 상기 제 1 플레이트 및 제 2 플레이트에 사용되는 금속 재료와 동일한 재질의 금속 재료로 제조되는 것을 특징으로 하는히터 유닛.
- 제 1 항에 있어서,상기 제 1 플레이트, 상기 제 2 플레이트, 상기 시스 히터의 시스 및 상기 시스 열전대의 시스는 동일한 재질의 니켈기 내열 합금제인 것을 특징으로 하는히터 유닛.
- 제 1 항에 있어서,상기 제 1 홈과 상기 시스 히터와의 간극에 납재가 충전되어 있는 것을 특징으로 하는히터 유닛.
- 히터 유닛의 제조 방법에 있어서,제 1 플레이트에 제 1 홈을 설치하는 제 1 홈 가공 단계와,제 2 플레이트에 제 2 홈을 설치하는 제 2 홈 가공 단계와,상기 제 1 홈에 시스 히터를 부설하는 시스 히터 장착 단계와,상기 제 2 홈에 시스 열전대를 부설하는 시스 열전대 장착 단계와,상기 제 2 플레이트에 상기 시스 열전대의 온도 측정부를 고정하는 용접 단계와,상기 제 1 플레이트의 제 1 홈이 형성된 측과 상기 제 2 플레이트의 제 2 홈이 형성된 측중 적어도 한쪽에 상기 제 1 홈과 상기 시스 히터와의 간극을 채우고, 또한 상기 제 1 플레이트와 상기 제 2 플레이트를 접합하는 충분한 양의 납재를 부착시키는 납재 부착 단계와,상기 시스 히터의 단부와 상기 시스 열전대의 단부를 상기 제 2 플레이트의 중앙부에 설치한 관통 구멍을 통해 상기 제 2 홈이 형성된 측과 반대측으로 도출한 상태에서, 상기 제 1 홈과 상기 제 2 홈을 대향시켜서 상기 제 1 플레이트와 상기 제 2 플레이트를 접합시키는 납땜 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는히터 유닛의 제조 방법.
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