KR20070072591A - 반도체 제조 장치용 세라믹 히터 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 과제는 반도체 제조 공정에서 웨이퍼를 처리하는 고온 영역에 있어서 웨이퍼 적재면의 평면도를 높이고, 가열 처리시에 있어서의 웨이퍼 표면의 균열성을 높인 반도체 제조 장치용 세라믹 히터를 제공하는 것이다. 세라믹 기판(2a, 2b)의 표면 또는 내부에 저항 발열체(3)을 갖는 반도체 제조 장치용 세라믹 히터(1)이며, 비가열시(상온)의 웨이퍼 적재면의 휨 형상이 0.001 내지 0.7 ㎜/300 ㎜의 오목형이다. 세라믹 히터(1)는 세라믹 기판(2a, 2b)의 표면 또는 내부에 플라즈마 전극이 더 배치되어 있어도 좋다. 또한, 세라믹 기판(2a, 2b)은 질화알루미늄, 질화규소, 산질화알루미늄, 탄화규소로부터 선택된 1 종류가 바람직하다.
세라믹 기판, 저항 발열체, 세라믹 히터, 플라즈마 전극, 접착층
Description
도1은 본 발명에 의한 세라믹 히터의 일 구체예를 도시하는 개략의 단면도이다.
도2는 본 발명에 의한 세라믹 히터의 다른 구체예를 도시하는 개략의 단면도이다.
[특허 문헌 1]
일본 특허 공고 평6-28258호 공보
본 발명은 반도체 제조 공정에 있어서 웨이퍼에 소정의 처리를 행하는 반도체 제조 장치에 사용되고, 웨이퍼를 보유 지지하여 가열하는 세라믹 히터에 관한 것이다.
종래부터, 반도체 제조 장치에 사용되는 세라믹 히터에 관해서는, 여러 가지의 구조가 제안되어 이루어져 있다. 예를 들어, 일본 특허 공고 평6-28258호 공보 에는 저항 발열체가 매립 설치되어 용기 내에 설치된 세라믹 히터와, 이 히터의 웨이퍼 가열면 이외의 면에 설치되고, 반응 용기와의 사이에서 기밀성 밀봉을 형성하는 볼록형 지지 부재를 구비한 반도체 웨이퍼 가열 장치가 제안되어 있다.
또한, 최근에는 제조 비용을 저감하기 위해, 웨이퍼의 외경은 8 인치 내지 12 인치로 대구경화(大口徑化)가 진행되고 있고, 이에 수반하여 웨이퍼를 보유 지지하는 세라믹 히터도 직경 300 ㎜ 이상으로 되어 오고 있다. 동시에, 세라믹 히터로 가열되는 웨이퍼 표면의 균열성은 ±1.0 % 이하, 더 바람직하게는 ±0.5 % 이하가 요구되고 있다.
이러한 균열성의 요구에 대해, 세라믹 히터에 웨이퍼를 적재하였을 때에 웨이퍼 적재면과 웨이퍼 사이에 간극이 생기면 균일한 가열을 할 수 없게 되므로, 정밀 가공에 의해 웨이퍼 적재면의 평면도를 높이는 것이 추구되어 왔다. 그러나, 세라믹 히터의 대구경화에 수반하여 웨이퍼 표면의 균열성에 대한 상기 요구의 실현은 곤란해지고 있다.
상기한 바와 같이, 종래부터 균열성 향상을 위해 웨이퍼 적재면의 평면도를 올리는 것이 추구되어 왔지만, 최근에 있어서 웨이퍼의 대구경화가 진행되는 동시에 균열성의 요구를 충족하는 것이 어려워지고 있다.
예를 들어, 상기 일본 특허 공고 평6-28258호 공보에 기재된 바와 같이 세라믹 히터에 지지 부재를 접합하면, 저항 발열체에 전류를 흐르게 하여 발열시킨 열이 세라믹 히터로부터 지지 부재를 전해져 반응 용기측으로 도피하기 때문에, 웨이퍼 적재면에 비해 지지 부재측의 열팽창이 작아지고, 웨이퍼 적재면이 볼록형이 되 는 응력이 가해진다. 따라서, 정밀 가공에 의해 실온에서의 웨이퍼 적재면의 평면도를 높여도, 실제로 웨이퍼를 처리할 때 고온 영역에 있어서는 웨이퍼 적재면이 볼록 형상으로 휘어지기 때문에, 웨이퍼 사이에 간극이 생겨 웨이퍼에의 열전도에 불균일성을 발생시키고, 웨이퍼 표면의 균열성은 오르지 않았다.
본 발명은, 이러한 종래의 사정에 비추어 반도체 제조 공정에서 웨이퍼를 처리하는 고온 영역에 있어서 웨이퍼 적재면의 평면도를 높이고, 가열 처리시에 있어서의 웨이퍼 표면의 균열성을 높인 반도체 제조 장치용 세라믹 히터를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 세라믹 기판의 표면 또는 내부에 저항 발열체를 갖는 반도체 제조 장치용 세라믹 히터이며, 웨이퍼 적재면의 휨 형상이 비가열시에 있어서 0.001 내지 0.7 ㎜/300 ㎜의 오목형인 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치용 세라믹 히터를 제공한다.
상기 본 발명의 반도체 제조 장치용 세라믹 히터에 있어서, 상기 세라믹 기판은 질화알루미늄, 질화규소, 산질화알루미늄, 탄화규소로부터 선택된 1 종류로 이루어지는 것이 바람직하다.
또한, 상기 본 발명의 반도체 제조 장치용 세라믹 히터에 있어서, 상기 저항 발열체는 텅스텐, 몰리브덴, 백금, 팔라듐, 은, 니켈, 크롬으로부터 선택된 1 종류로 이루어지는 것이 바람직하다.
또한, 상기 본 발명의 반도체 제조 장치용 세라믹 히터는 상기 세라믹 기판 의 표면 또는 내부에 플라즈마 전극이 더 배치되어 있어도 좋다.
본 발명자들은 반도체 제조 장치용 세라믹 히터의 웨이퍼 적재면에 있어서의 평면도에 대해 검토한 결과, 종래의 세라믹 히터는 웨이퍼 적재면이 일반적으로 상온으로 볼록(이하, + 방향으로도 말함)이 되는 휨 상태에 있는 데다가, 저항 발열체에 통전함으로써 온도가 상승되어 영율이 저하되면, + 방향의 휨이 더 커지는 것을 발견하였다.
그래서, 본 발명에 있어서는 세라믹 히터의 상온에 있어서의 휨 상태를 웨이퍼 적재면이 오목(이하, - 방향으로도 말함)이 되도록 조정함으로써, 실제의 웨이퍼 처리시 고온 영역에 있어서 웨이퍼 적재면의 평면도를 종래부터도 높일 수 있었다. 즉, 본 발명의 세라믹 히터에서는 웨이퍼 적재면의 휨 형상을 비가열시(상온)에 있어서, 웨이퍼 적재면의 길이 300 ㎜당 0.001 내지 0.7 ㎜의 오목형으로 한다.
이러한 상온에서의 휨 형상으로 함으로써, 실제의 웨이퍼 처리시 고온 영역에 있어서는 세라믹 히터가 + 방향으로 휘어지기 때문에, 그 웨이퍼 적재면의 평면도가 향상되어 웨이퍼와의 사이의 간극을 거의 없앨 수 있다. 그 결과, 본 발명에 있어서는 웨이퍼 표면의 균열성을 열전도율 100 W/mK 이상의 세라믹 히터에서는 ±0.5 % 이하로 및 10 내지 100 W/mK의 세라믹 히터에서는 ±1.0 % 이하로 할 수 있다.
다음에, 본 발명에 의한 세라믹 히터의 구체적인 구조를 도1 내지 도2에 의 해 설명한다. 도1에 도시한 세라믹 히터(1)는 세라믹 기판(2a)의 일표면 상에 소정 회로 패턴의 저항 발열체(3)가 설치되어 있고, 그 표면 상에 다른 세라믹 기판(2b)을 유리 또는 세라믹으로 이루어지는 접착층(4)에 의해 접합하고 있다. 또한, 저항 발열체(3)의 회로 패턴은, 예를 들어 선 폭과 선 간격이 5 ㎜ 이하, 더 바람직하게는 1 ㎜ 이하가 되도록 형성되어 있다.
또한, 도2에 도시한 세라믹 히터(11)는 그 내부에 저항 발열체(13)와 같이 플라즈마 전극(15)을 구비하고 있다. 즉, 도1의 세라믹 히터(1)와 마찬가지로 일표면 상에 저항 발열체(13)를 갖는 세라믹 기판(12a)과 세라믹 기판(12b)을 접착층(14a)으로 접합하는 동시에, 그 세라믹 기판(12a)의 다른 표면에 플라즈마 전극(15)을 설치한 다른 세라믹 기판(12c)이 유리 또는 세라믹으로 이루어지는 접착층(14b)에 의해 접합되어 있다.
또한, 도1 및 도2에 도시한 세라믹 히터의 제조에 있어서는, 각각의 세라믹 기판을 접합하는 방법 이외에도 두께 약 0.5 ㎜의 그린 시트를 준비하고, 각 그린 시트 상에 도전성 페이스트를 이용하여 저항 발열체 및/또는 플라즈마 전극의 회로 패턴을 인쇄 도포한 후, 이러한 그린 시트 및 필요에 따라서 통상의 그린 시트를 소요의 두께가 얻어지도록 적층하고, 전체를 동시에 소결하여 일체화해도 좋다.
<제1 실시예>
질화알루미늄(AlN) 분말에 소결조제와 바인더를 첨가하여 볼밀에 의해 분산 혼합하였다. 이 혼합 분말을 스프레이 드라이 건조한 후 직경 380 ㎜, 두께 1 ㎜의 원판형으로 프레스 성형하였다. 이렇게 얻어진 성형체를 비산화성 분위기 속에 의해 온도 800 ℃에서 탈지한 후, 온도 1900 ℃에서 4 시간 소결함으로써 AlN 소결체를 얻었다. 이 AlN 소결체의 열전도율은 170 W/mK였다. 이 AlN 소결체의 외주면을 외경 300 ㎜가 될 때까지 연마하여 세라믹 히터용의 AlN 기판 2매를 준비하였다.
1매의 AlN 기판의 일표면 상에, 텅스텐 분말과 소결조제를 바인더로 혼련한 페이스트를 인쇄 도포하여 소정의 발열체 회로 패턴을 형성하였다. 이 AlN 기판을 비산화 분위기 속에 의해 온도 800 ℃에서 탈지한 후, 온도 1700 ℃에서 소성하여 W의 저항 발열체를 형성하였다.
남은 1매의 AlN 기판의 일표면에 Y2O3계 접착제와 바인더를 혼련한 페이스트를 인쇄 도포하고, 온도 500 ℃에서 탈지하였다. 이 AlN 기판의 접착제층을 상기 AlN 기판의 저항 발열체를 형성한 면에 중합시키고, 온도 800 ℃로 가열하여 접합함으로써, AlN제의 세라믹 히터를 얻었다.
또한, 상기 질화알루미늄의 스프레이 드라이 분말을 1 ton/㎠에서의 CIP 성형에 의해, 소결 후의 치수가 외경 100 ㎜, 내경 90 ㎜, 길이 200 ㎜가 되도록 성형가공하고, 비산화성 분위기 속에 의해 800 ℃에서 탈지한 후, 1900 ℃에서 4 시간 소성하여 AlN 소결체로 이루어지는 파이프형의 지지 부재를 얻었다.
이 AlN제의 파이프형 지지 부재의 일단부면을 상기 AlN 제조의 세라믹 히터의 중앙에 대고, 온도 800 ℃에서 2 시간 가열하여 핫 프레스 접합하였다. 이 때, 핫 프레스 접합시 지그의 휨량을 조정함으로써, 접합 후에 있어서의 세라믹 히터의 초기 휨량을 시료마다 하기 표 1에 나타낸 값이 되도록 변화시켰다.
이와 같이 하여 얻어진 도1의 구조의 세라믹 히터에 대해, 웨이퍼 적재면의 반대측 표면에 형성한 2개의 전극으로부터 200 V의 전압으로 저항 발열체에 전류를 흐르게 함으로써, 세라믹 히터의 온도를 500 ℃까지 승온하였다. 그 때, 세라믹 히터의 웨이퍼 적재면에 대해 500 ℃에서의 휨량을 측정하였다.
또한, 세라믹 히터의 웨이퍼 적재면 상에 두께 0.8 ㎜, 직경 300 ㎜의 실리콘 웨이퍼를 적재하고, 상기 500 ℃ 가열시에 있어서의 웨이퍼의 표면 온도 분포를 측정하여 웨이퍼 표면의 균열성을 구하였다. 이렇게 얻어진 결과를 시료마다 하기 표 1에 나타냈다. 또한, 표 1의 각 휨량의 란에 있어서, +는 휨 방향이 + 방향(볼록형)인 것을, -는 휨 방향이 - 방향(오목형)인 것을 나타낸다(이하의 각 표에 있어서 동일함).
시료 | 초기 휨량 (㎜/300 ㎜) | 500 ℃ 휨량 (㎜/300 ㎜) | 500 ℃에서의 웨이퍼 표면의 균열성(%) |
1* | ±0.03 | +0.6 | ±0.9 |
2* | ±0.0 | +0.51 | ±0.7 |
3 | -0.001 | +0.45 | ±0.5 |
4 | -0.1 | +0.4 | ±0.45 |
5 | -0.5 | +0.03 | ±0.4 |
6 | -0.7 | -0.2 | ±0.5 |
7* | -0.8 | -0.5 | ±0.62 |
8* | -1.0 | -0.7 | ±0.85 |
(주) 표 중의 *를 부여한 시료는 비교예이다.
상기 표 1에 나타낸 바와 같이, AlN제의 세라믹 히터에 요구되는 웨이퍼 표면의 균열성(±0.5 % 이하)을 얻기 위해서는, 세라믹 히터의 웨이퍼 적재면의 초기 휨 형상을 - 방향으로 0.001 내지 0.7 ㎜/300 ㎜의 범위 내의 오목형으로 하는 것이 필요하였다.
<제2 실시예>
질화규소(Si3N4) 분말에 소결조제와 바인더를 첨가하여 볼밀에 의해 분산 혼합하였다. 이 혼합 분말을 스프레이 드라이 건조한 후 직경 380 ㎜, 두께 1 ㎜의 원판형으로 프레스 성형하였다. 이 성형체를 비산화성 분위기 속에 의해 온도 800 ℃에서 탈지한 후, 온도 1550 ℃에서 4 시간 소결함으로써 Si3N4 소결체를 얻었다. 이 Si3N4 소결체의 열전도율은 20 W/mK였다. 이 Si3N4 소결체의 외주면을 외경 300 ㎜가 될 때까지 연마하여 세라믹 히터용의 Si3N4 기판 2매를 준비하였다.
1매의 Si3N4 기판의 일표면 상에 제1 실시예와 동일 방법으로 W의 저항 발열체를 형성하였다. 남은 1매의 Si3N4 기판의 표면에는 SiO2계 접착제의 층을 형성하고, 상기 Si3N4 기판의 저항 발열체를 형성한 면에 중합시키고, 온도 800 ℃로 가열하여 접합함으로써 Si3N4제의 세라믹 히터를 얻었다.
또한, 상기 질화규소의 스프레이 드라이 분말을 1 ton/㎠에서의 CIP 성형에 의해, 소결 후의 치수가 외경 100 ㎜, 내경 90 ㎜, 길이 200 ㎜가 되도록 성형 가공하고, 비산화성 분위기 속에 의해 800 ℃에서 탈지한 후, 1900 ℃에서 4 시간 소성하여 Si3N4 소결체로 이루어지는 파이프형 지지 부재를 얻었다.
이 Si3N4제의 파이프형 지지 부재의 일단부면을 상기 Si3N4제의 세라믹 히터의 중앙에 대고, 온도 800 ℃에서 2 시간 가열하여 접합하였다. 이 때, 핫 프레스 접합시 지그의 휨량을 조정함으로써, 접합 후에 있어서의 세라믹 히터의 초기 휨량을 시료마다 하기 표 2에 나타낸 값이 되도록 변화시켰다.
이와 같이 하여 얻어진 도1의 구조의 세라믹 히터에 대해, 웨이퍼 적재면의 반대측 표면에 형성한 2개의 전극으로부터 200 V의 전압으로 저항 발열체에 전류를 흐르게 함으로써, 세라믹 히터의 온도를 500 ℃까지 승온하였다. 그 때, 웨이퍼 적재면의 500 ℃에서의 휨량을 측정하였다. 또한, 세라믹 히터의 웨이퍼 적재면 상에 적재한 두께 0.8 ㎜, 직경 300 ㎜의 실리콘 웨이퍼에 대해, 표면 온도 분포를 측정하여 균열성을 구하였다. 이렇게 얻어진 결과를 시료마다 하기 표 2에 나타냈다.
시료 | 초기 휨량 (㎜/300 ㎜) | 500 ℃ 휨량 (㎜/300 ㎜) | 500 ℃에서의 웨이퍼 표면의 균열성(%) |
9* | ±0.0 | +0.54 | ±1.21 |
10 | -0.003 | +0.46 | ±0.98 |
11 | -0.12 | +0.4 | ±0.90 |
12 | -0.5 | +0.03 | ±0.76 |
13 | -0.65 | -0.2 | ±0.98 |
14* | -0.8 | -0.55 | ±1.19 |
(주) 표 중의 *를 부여한 시료는 비교예이다.
상기 표 2에 나타낸 바와 같이, 열전도율이 20 W/mK인 질화규소제의 세라믹 히터에 있어서도, 그 웨이퍼 적재면의 초기 휨 형상을 - 방향으로 0.001 내지 0.7 ㎜/300 ㎜의 범위 내의 오목형으로 함으로써, 요구되는 웨이퍼 표면의 균열성(±1.0 % 이하)을 얻을 수 있었다.
<제3 실시예>
산질화알루미늄(AlON) 분말에 소결조제와 바인더를 첨가하여 볼밀에 의해 분산 혼합하였다. 이 혼합 분말을 스프레이 드라이 건조한 후 직경 380 ㎜, 두께 1 ㎜의 원판형으로 프레스 성형하였다. 이 성형체를 비산화성 분위기 속에 의해 온도 800 ℃에서 탈지한 후, 온도 1770 ℃에서 4 시간 소결함으로써 AlON 소결체를 얻었다. 이 AlON 소결체의 열전도율은 20 W/mK였다. 이렇게 얻어진 AlON 소결체의 외주면을 외경 300 ㎜가 될 때까지 연마하여 세라믹 히터용의 AlON 기판 2매를 준비하였다.
1매의 AlON 기판의 일표면 상에 제1 실시예와 동일 방법으로 W의 저항 발열체를 형성하였다. 남은 1매의 AlON 기판의 표면에는 SiO2계 접착제의 층을 형성하고, 상기 AlON 기판의 저항 발열체를 형성한 면에 중합시키고, 온도 800 ℃로 가열하여 접합함으로써 AlON제의 세라믹 히터를 얻었다.
또한, 상기 산질화알루미늄의 스프레이 드라이 분말을 1 ton/㎠에서의 CIP 성형에 의해, 소결 후의 치수가 외경 100 ㎜, 내경 90 ㎜, 길이 200 ㎜가 되도록 성형 가공하고, 비산화성 분위기 속에 의해 800 ℃에서 탈지한 후, 1900 ℃에서 4 시간 소성하여 AlON 소결체로 이루어지는 파이프형 지지 부재를 얻었다.
이 AlON제의 파이프형 지지 부재의 일단부면을 상기 AlON제의 세라믹 히터의 중앙에 대고, 온도 800 ℃에서 2 시간 가열하여 접합하였다. 이 때, 핫 프레스 접합시 지그의 휨량을 조정함으로써, 접합 후에 있어서의 세라믹 히터의 초기 휨량을 시료마다 하기 표 3에 나타낸 값이 되도록 변화시켰다.
이와 같이 하여 얻어진 도1의 구조의 세라믹 히터에 대해, 웨이퍼 적재면의 반대측 표면에 형성한 2개의 전극으로부터 200 V의 전압으로 저항 발열체에 전류를 흐르게 함으로써, 세라믹 히터의 온도를 500 ℃까지 승온하였다. 그 때, 웨이퍼 적재면의 500 ℃에서의 휨량을 측정하였다. 또한, 세라믹 히터의 웨이퍼 적재면 상에 적재한 두께 0.8 ㎜, 직경 300 ㎜의 실리콘 웨이퍼에 대해, 표면 온도 분포를 측정하여 균열성을 구하였다. 이렇게 얻어진 결과를 시료마다 하기 표 3에 나타냈다.
시료 | 초기 휨량 (㎜/300 ㎜) | 500 ℃ 휨량 (㎜/300 ㎜) | 500 ℃에서의 웨이퍼 표면의 균열성(%) |
15* | ±0.0 | +0.55 | ±1.18 |
16 | -0.001 | +0.45 | ±1.00 |
17 | -0.09 | +0.4 | ±0.86 |
18 | -0.45 | +0.03 | ±0.80 |
19 | -0.7 | -0.2 | ±1.00 |
20* | -0.8 | -0.5 | ±1.20 |
(주) 표 중의 *를 부여한 시료는 비교예이다.
상기 표 3에 나타낸 바와 같이, 열전도율이 20 W/mK인 산질화알루미늄제의 세라믹 히터에 있어서도, 그 웨이퍼 적재면의 초기 휨 형상을 - 방향으로 0.001 내지 0.7 ㎜/300 ㎜의 범위 내의 오목형으로 함으로써, 요구되는 웨이퍼 표면의 균열성(±1.0 % 이하)을 얻을 수 있었다.
<제4 실시예>
제1 실시예와 같은 방법에 의해, 질화알루미늄 소결체로 이루어지는 외경 300 ㎜의 세라믹 히터용의 AlN 기판 2매 및 AlN제의 파이프형 지지 부재를 제조하였다.
다음에, 이 2매의 AlN 기판을 이용하여 세라믹 히터를 제조하는 데 있어서, 1매의 AlN 기판의 일표면 상에 설치하는 저항 발열체의 재료를 각각 Mo, Pt, Ag - Pd, Ni - Cr으로 변화시키고, 각각의 페이스트를 인쇄 도포하여 비산화성 분위기 속으로 베이킹하였다.
그 후, 남은 1매의 AlN 기판에는 SiO2계 접착제를 도포하고, 상기 AlN 기판의 저항 발열체를 형성한 면에 중합시키는 동시에, AlN제의 파이프형 지지 부재와의 접합부에도 SiO2계 접착제를 도포하고, 비산화성 분위기에 의해 800 ℃에서 탈지하여 800 ℃에서 접합한 이외에는 제1 실시예와 마찬가지로 하여, AlN제의 세라믹 히터를 얻었다. 이 때, 접합시 지그의 휨량을 조정함으로써, 접합 후에 있어서의 세라믹 히터의 초기 휨량을 시료마다 하기 표 4에 나타낸 값이 되도록 변화시켰다.
이와 같이 하여 얻어진 저항 발열체의 재질이 다른 세라믹 히터에 대해, 웨이퍼 적재면의 반대측 표면에 형성한 2개의 전극으로부터 200 V의 전압으로 저항 발열체에 전류를 흐르게 함으로써, 세라믹 히터의 온도를 500 ℃까지 승온하였다. 그 때, 웨이퍼 적재면의 500 ℃에서의 휨량을 측정하였다. 또한, 세라믹 히터의 웨이퍼 적재면 상에 적재한 두께 0.8 ㎜, 직경 300 ㎜의 실리콘 웨이퍼에 대해, 표면 온도 분포를 측정하여 균열성을 구하였다. 이렇게 얻어진 결과를 시료마다 하기 표 4에 나타냈다.
시료 | 저항 발열체 | 초기 휨량 (㎜/300 ㎜) | 500 ℃에서의 웨이퍼 표면의 균열성(%) |
21* | Mo | ±0.0 | ±0.64 |
22 | Mo | -0.002 | ±0.45 |
23 | Mo | -0.11 | ±0.43 |
24 | Mo | -0.55 | ±0.43 |
25 | Mo | -0.69 | ±0.5 |
26* | Mo | -0.8 | ±0.54 |
27* | Pt | ±0.0 | ±0.62 |
28 | Pt | -0.001 | ±0.5 |
29 | Pt | -0.09 | ±0.43 |
30 | Pt | -0.45 | ±0.4 |
31 | Pt | -0.7 | ±0.5 |
32* | Pt | -0.8 | ±0.63 |
33* | Ag - Pd | ±0.0 | ±0.67 |
34 | Ag - Pd | -0.003 | ±0.5 |
35 | Ag - Pd | -0.12 | ±0.45 |
36 | Ag - Pd | -0.5 | ±0.4 |
37 | Ag - Pd | -0.68 | ±0.5 |
38* | Ag - Pd | -0.8 | ±0.56 |
39* | Ni - Cr | ±0.0 | ±0.61 |
40 | Ni - Cr | -0.001 | ±0.46 |
41 | Ni - Cr | -0.09 | ±0.43 |
42 | Ni - Cr | -0.45 | ±0.4 |
43 | Ni - Cr | -0.7 | ±0.5 |
44* | Ni - Cr | -0.8 | ±0.61 |
(주) 표 중의 *를 부여한 시료는 비교예이다.
상기 표 4에 나타낸 바와 같이, 저항 발열체가 Mo, Pt, Ag - Pd, Ni - Cr의 경우에 있어서도, 그 웨이퍼 적재면의 초기 휨 형상을 - 방향으로 0.001 내지 0.7 ㎜/300 ㎜의 범위 내의 오목형으로 함으로써, 제1 실시예와 마찬가지로 가열 처리시 웨이퍼 표면의 균열성에 대해 양호한 결과가 얻어졌다.
<제5 실시예>
질화알루미늄 분말에 소결조제, 바인더, 분산제, 알코올을 첨가 혼련한 페이스트를 이용하고, 독터 블레이드법에 의한 성형을 행하여 두께 약 0.5 ㎜의 그린 시트를 얻었다.
다음에, 이 그린 시트를 80 ℃에서 5 시간 건조한 후 W 분말과 소결조제를 바인더로 혼련한 페이스트를 1매의 그린 시트의 일표면 상에 인쇄 도포하여 소정 회로 패턴의 저항 발열체층을 형성하였다. 또한, 다른 1매의 그린 시트를 마찬가지로 건조하고, 그 일표면 상에 상기 텅스텐 페이스트를 인쇄 도포하여 플라즈마 전극층을 형성하였다. 이들 2매의 도전층을 갖는 그린 시트와, 도전층이 인쇄되어 있지 않은 그린 시트를 합계 50매 적층하고, 70 ㎏/㎠가 압력을 가하면서 140 ℃로 가열하여 일체화하였다.
이렇게 얻어진 적층체를 비산화성 분위기 속에 의해 600 ℃에서 5 시간 탈지한 후, 100 내지 150 ㎏/㎠의 압력과 1800 ℃의 온도로 핫 프레스하여 두께 3 ㎜의 질화알루미늄 판형체를 얻었다. 이를 직경 380 ㎜의 원판형으로 잘라내고, 외주부를 직경 300 ㎜가 될 때까지 연마하여 내부에 저항 발열체와 플라즈마 전극을 갖는 도2의 구조의 AlN제 세라믹 히터를 얻었다.
또한, 제1 실시예와 같은 방법으로 제작한 AlN제의 파이프형 지지 부재의 단부면을 상기 세라믹 히터의 중앙에 대고, 온도 800 ℃에서 2 시간 가열하여 접합하였다. 또한, 이 접합시 지그의 휨량을 조정함으로써, 접합 후에 있어서의 세라믹 히터의 초기 휨량을 시료마다 하기 표 5에 나타낸 값이 되도록 변화시켰다.
이와 같이 하여 얻어진 세라믹 히터에 대해, 웨이퍼 적재면의 반대측 표면에 형성한 2개의 전극으로부터 200 V의 전압으로 저항 발열체에 전류를 흐르게 함으로써, 세라믹 히터의 온도를 500 ℃까지 승온하였다. 그 때, 웨이퍼 적재면의 500 ℃에서의 휨량을 측정하였다. 또한, 세라믹 히터의 웨이퍼 적재면 상에 적재한 두께 0.8 ㎜, 직경 300 ㎜의 실리콘 웨이퍼에 대해, 표면 온도 분포를 측정하여 균열성을 구하였다. 이렇게 얻어진 결과를 시료마다 하기 표 5에 나타냈다.
시료 | 초기 휨량 (㎜/300 ㎜) | 500 ℃ 휨량 (㎜/300 ㎜) | 500 ℃에서의 웨이퍼 표면의 균열성(%) |
45* | ±0.0 | +0.57 | ±0.61 |
46 | -0.001 | +0.46 | ±0.48 |
47 | -0.09 | +0.4 | ±0.43 |
48 | -0.53 | +0.03 | ±0.38 |
49 | -0.67 | -0.2 | ±0.49 |
50* | -0.80 | -0.55 | ±0.61 |
(주) 표 중의 *를 부여한 시료는 비교예이다.
상기 표 5에 나타낸 바와 같이, 저항 발열체와 플라즈마 전극을 갖는 세라믹 히터에 있어서도, 그 웨이퍼 적재면의 초기 휨 형상을 - 방향으로 0.001 내지 0.7 ㎜/300 ㎜의 범위 내의 오목형으로 함으로써, 가열 처리시 웨이퍼 표면의 균열성에 대해 양호한 결과가 얻어졌다.
본 발명에 따르면, 반도체 제조 공정에서 웨이퍼를 처리하는 고온 영역에 있어서 웨이퍼 적재면의 평면도를 높임으로써, 가열 처리시에 있어서의 웨이퍼 표면의 균열성을 높인 반도체 제조 장치용 세라믹 히터를 제공할 수 있다.
Claims (4)
- 세라믹 기판의 표면 또는 내부에 저항 발열체를 갖는 반도체 제조 장치용 세라믹 히터이며, 웨이퍼 적재면의 휨 형상이 비가열시에 있어서 0.001 내지 0.7 ㎜/300 ㎜의 오목형이며, 상기 웨이퍼 적재면의 휨량은 가열 시에 있어서 0.46 mm/300 mm 이하인 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치용 세라믹 히터.
- 제1항에 있어서, 상기 세라믹 기판이 질화알루미늄, 질화규소, 산질화알루미늄, 탄화규소로부터 선택된 1 종류로 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치용 세라믹 히터.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 저항 발열체가 텅스텐, 몰리브덴, 백금, 팔라듐, 은, 니켈, 크롬으로부터 선택된 1 종류로 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치용 세라믹 히터.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 세라믹 기판의 표면 또는 내부에 플라즈마 전극이 더 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치용 세라믹 히터.
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