KR20210098858A - 세라믹 히터 - Google Patents

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료헤이 마츠시타
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엔지케이 인슐레이터 엘티디
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Abstract

세라믹 히터(10)는, 표면에 웨이퍼 적재면(20a)을 갖는 세라믹 플레이트(20)와, 세라믹 플레이트(20)에 매설된 저항 발열체(22, 24)와, 세라믹 플레이트(20)를 세라믹 플레이트(20)의 이면(20b)으로부터 지지하는 통형 샤프트(40)와, 세라믹 플레이트(20)의 이면(20b) 중 통형 샤프트(40)에 둘러싸인 샤프트 내 영역(20d)의 기점(26s)으로부터 세라믹 플레이트(20)의 외주부의 종단 위치(26e)에 이르는 열전대 통로(26)를 구비한다. 열전대 통로(26)는, 기점(26s)으로부터 종단 위치(26e)까지의 사이의 중간 위치(26m)에 마련된 단차부(26b)와, 기점(26s)으로부터 종단 위치(26e)에 이르는 장거리부와, 기점(26s)으로부터 중간 위치(26m)에 이르는 단거리부를 갖는다.

Description

세라믹 히터{CERAMIC HEATER}
본 발명은 세라믹 히터에 관한 것이다.
종래, 세라믹 히터로서는, 웨이퍼 적재면을 갖는 원반형 세라믹 플레이트의 내주측과 외주측에 각각 독립적으로 저항 발열체를 매립한 2존 히터라 불리는 것이 알려져 있다. 예를 들어 특허문헌 1에는, 도 19에 도시하는 세라믹 히터(410)가 개시되어 있다. 이 세라믹 히터(410)는, 세라믹 플레이트(420)의 외주측의 온도를 외주측 열전대(450)로 측정한다. 열전대 가이드(432)는, 통형 샤프트(440)의 내부에서 하방으로부터 상방으로 곧게 연장된 후 원호형으로 구부러져 90°방향 전환되어 있다. 이 열전대 가이드(432)는, 세라믹 플레이트(420)의 이면 중 통형 샤프트(440)에 둘러싸인 영역에 마련된 슬릿(426a)에 장착되어 있다. 슬릿(426a)은, 열전대 통로(426)의 입구 부분을 이룬다. 외주측 열전대(450)는, 열전대 가이드(432)의 통 내에 삽입되어 열전대 통로(426)의 종단(終端) 위치에 도달해 있다.
국제 공개 제2012/039453호 팜플렛(도 11)
그러나, 열전대 통로(426)는 한 방향으로 곧게 뻗어 있기 때문에, 열전대 통로(426)에 삽입된 열전대는 기본적으로는 열전대 통로(426)의 종단 위치를 측정하게 되어, 측온 위치의 자유도가 없었다. 또한, 열전대의 측온부(선단)를 열전대 통로(426)의 종단 위치 앞에서 멈춘 경우에는 그 위치에서 측온하는 것은 가능하지만, 측온부 주위의 공기를 측온하는 것이기 때문에, 측온 정밀도가 양호하지 않았다.
본 발명은 이러한 과제를 해결하기 위해 이루어진 것이며, 측온 위치의 자유도를 높임과 함께 각 측온 위치에서의 측온 정밀도도 높이는 것을 주목적으로 한다.
본 발명의 제1 세라믹 히터는,
표면에 웨이퍼 적재면을 갖는 세라믹 플레이트와,
상기 세라믹 플레이트에 매설된 저항 발열체와,
상기 세라믹 플레이트를 상기 세라믹 플레이트의 이면으로부터 지지하는 통형 샤프트와,
상기 세라믹 플레이트의 상기 이면 중 상기 통형 샤프트에 둘러싸인 샤프트 내 영역의 기점으로부터 상기 세라믹 플레이트의 외주부의 종단 위치에 이르는 열전대 통로를 구비하고,
상기 열전대 통로는, 상기 기점으로부터 상기 종단 위치까지 사이의 중간 위치에 마련된 단차부와, 상기 기점으로부터 상기 종단 위치에 이르는 장거리부와, 상기 기점으로부터 상기 중간 위치에 이르는 단거리부를 갖는 것이다.
이 세라믹 히터에서는, 열전대 통로는, 기점으로부터 종단 위치까지 사이의 중간 위치에 마련된 단차부와, 기점으로부터 종단 위치에 이르는 장거리부와, 기점으로부터 중간 위치에 이르는 단거리부를 갖는다. 그 때문에, 열전대를 장거리부에 삽입하여 열전대의 측온부를 종단 위치와 접하도록 배치하면, 종단 위치를 고정밀도로 측온할 수 있다. 열전대를 단거리부에 삽입하여 열전대의 측온부를 중간 위치의 단차부와 접하도록 배치하면, 중간 위치를 고정밀도로 측온할 수 있다. 따라서, 측온 위치의 자유도를 높임과 함께 각 측온 위치에서의 측온 정밀도도 높일 수 있다.
또한, 중간 위치는, 기점으로부터 종단 위치까지의 사이이면 어디에 마련해도 된다. 또한, 중간 위치를 기점으로부터 종단 위치까지 사이의 복수의 지점에 마련하고, 각 중간 위치에 단차부를 마련해도 된다.
본 발명의 제1 세라믹 히터에 있어서, 상기 단차부는, 상기 세라믹 플레이트의 면 방향으로 단이 생기도록 마련되어 있어도 된다. 이렇게 하면, 열전대를 열전대 통로의 한쪽 측면을 따라 삽입하면, 열전대의 측온부를 종단 위치 및 중간 위치의 단차부의 한쪽으로 밀어 붙일 수 있고, 열전대를 열전대 통로의 다른 쪽 측면을 따라 삽입하면, 열전대의 측온부를 종단 위치 및 중간 위치의 단차부의 다른 쪽으로 밀어 붙일 수 있다.
본 발명의 제1 세라믹 히터에 있어서, 상기 단차부는, 상기 세라믹 플레이트의 두께 방향으로 단이 생기도록 마련되어 있어도 된다. 이렇게 하면, 열전대를 열전대 통로의 단의 위를 따라 삽입하면, 열전대의 측온부를 종단 위치 및 중간 위치의 단차부의 한쪽으로 밀어 붙일 수 있고, 열전대를 열전대 통로의 단의 아래를 따라 삽입하면, 열전대의 측온부를 종단 위치 및 중간 위치의 단차부의 다른 쪽으로 밀어 붙일 수 있다.
본 발명의 제1 세라믹 히터에 있어서, 상기 열전대 통로는, 상기 장거리부와 상기 단거리부의 경계의 적어도 일부에 칸막이 벽을 갖고 있어도 된다. 이렇게 하면, 장거리부(또는 단거리부)로 삽입된 열전대가 잘못해서 단거리부(또는 장거리부)로 타고 넘어가는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 제1 세라믹 히터에 있어서, 상기 열전대 통로는, 상기 세라믹 플레이트를 평면으로 볼 때 만곡되어 있어도 된다. 이렇게 하면, 세라믹 플레이트에 관통 구멍 등의 장애물이 있는 경우, 그 장애물을 피하여 열전대 통로를 마련할 수 있다.
본 발명의 제1 세라믹 히터에 있어서, 상기 저항 발열체는, 상기 웨이퍼 적재면을 복수로 분할한 각 존마다 배선되며, 상기 종단 위치와 상기 중간 위치는, 서로 다른 존에 마련되어 있어도 된다. 이렇게 하면, 소위 다존 히터에 있어서, 다른 존의 온도를 고정밀도로 측정할 수 있다.
본 발명의 제2 세라믹 히터에 있어서,
표면에 웨이퍼 적재면을 갖는 세라믹 플레이트와,
상기 세라믹 플레이트에 매설된 저항 발열체와,
상기 세라믹 플레이트를 상기 세라믹 플레이트의 이면으로부터 지지하는 통형 샤프트와,
상기 세라믹 플레이트의 상기 이면 중 상기 통형 샤프트에 둘러싸인 샤프트 내 영역의 기점으로부터 상기 세라믹 플레이트의 외주부를 향하여 연장되는 열전대 통로를 구비하고,
상기 열전대 통로는, 도중에 분기점을 갖고, 상기 분기점으로부터 제1 종단 위치에 이르는 제1 분기로와, 상기 분기점으로부터 상기 제1 종단 위치와는 다른 제2 종단 위치에 이르는 제2 분기로를 갖는 것이다.
이 세라믹 히터에서는, 열전대 통로는, 분기점으로부터 제1 종단 위치에 이르는 제1 분기로와, 분기점으로부터 제1 종단 위치와는 다른 제2 종단 위치에 이르는 제2 분기로를 갖는다. 그 때문에, 열전대를 제1 분기로에 삽입하여 열전대의 측온부를 제1 종단 위치와 접하도록 배치하면, 제1 종단 위치를 고정밀도로 측온할 수 있다. 열전대를 제2 분기로에 삽입하여 열전대의 측온부를 제2 종단 위치와 접하도록 배치하면, 제2 종단 위치를 고정밀도로 측온할 수 있다. 따라서, 측온 위치의 자유도를 높임과 함께 각 측온 위치에서의 측온 정밀도도 높일 수 있다.
본 발명의 제2 세라믹 히터에 있어서, 상기 세라믹 플레이트의 중심으로부터 상기 제2 종단 위치까지의 길이는, 상기 세라믹 플레이트의 중심으로부터 상기 제1 종단 위치까지의 길이와 같거나 또는 다르게 해도 된다. 양자의 길이를 동일하게 되도록 하면, 세라믹 플레이트의 중심으로부터 같은 거리의 다른 2점을 측온할 수 있고, 양자의 길이가 다르도록 하면, 세라믹 플레이트의 중심으로부터 다른 거리의 2점을 측온할 수 있다.
본 발명의 제2 세라믹 히터에 있어서, 상기 열전대 통로는, 상기 기점으로부터 상기 분기점까지의 사이의 적어도 일부에 칸막이 벽을 갖고 있어도 된다. 이렇게 하면, 칸막이 벽을 이용하여 열전대를 제1 종단 위치로 유도하거나 제2 종단 위치로 유도하거나 할 수 있다.
본 발명의 제2 세라믹 히터에 있어서, 상기 열전대 통로는, 상기 세라믹 플레이트를 평면으로 볼 때, 상기 제1 분기로 및 상기 제2 분기로의 적어도 한쪽이 만곡되어 있어도 된다. 이렇게 하면, 세라믹 플레이트에 관통 구멍 등의 장애물이 있는 경우, 그 장애물을 피하여 열전대 통로를 마련할 수 있다.
본 발명의 제2 세라믹 히터에 있어서, 상기 저항 발열체는, 상기 웨이퍼 적재면을 복수로 분할한 각 존마다 배선되며, 상기 제1 종단 위치와 상기 제2 종단 위치는, 서로 다른 존에 마련되어 있어도 된다. 이렇게 하면, 소위 다존 히터에 있어서, 다른 존의 온도를 고정밀도로 측정할 수 있다.
도 1은 세라믹 히터(10)의 사시도.
도 2는 도 1의 A-A 단면도.
도 3은 도 1의 B-B 단면도.
도 4는 열전대 통로(26)를 세라믹 플레이트(20)의 이면(20b)으로부터 볼 때의 평면도.
도 5는 열전대 가이드(32)의 정면도.
도 6은 열전대 통로(26)를 세라믹 플레이트(20)의 비스듬하게 아래로부터 볼 때의 사시도.
도 7은 열전대 통로(26)를 세라믹 플레이트(20)의 비스듬하게 아래로부터 볼 때의 사시도.
도 8은 열전대 통로(26)의 변형예를 세라믹 플레이트(20)의 이면(20b)으로부터 볼 때의 평면도.
도 9는 도 8의 C-C 단면도.
도 10은 도 8의 C-C 단면도.
도 11은 열전대 통로(126)를 세라믹 플레이트(20)의 이면(20b)으로부터 볼 때의 평면도.
도 12는 도 11의 D-D 단면도.
도 13은 열전대 통로(26)의 변형예를 세라믹 플레이트(20)의 이면(20b)으로부터 볼 때의 평면도.
도 14는 열전대 통로(26)의 변형예를 세라믹 플레이트(20)의 이면(20b)으로부터 볼 때의 평면도.
도 15는 열전대 통로(326)를 세라믹 플레이트(20)의 이면(20b)으로부터 볼 때의 평면도.
도 16은 열전대 통로(326)의 변형예를 세라믹 플레이트(20)의 이면(20b)으로부터 볼 때의 평면도.
도 17은 열전대 통로(326)의 변형예를 세라믹 플레이트(20)의 이면(20b)으로부터 볼 때의 평면도.
도 18은 열전대 통로(326)의 변형예를 세라믹 플레이트(20)의 이면(20b)으로부터 볼 때의 평면도.
도 19는 종래예의 설명도.
본 발명의 적합한 실시 형태를, 도면을 참조하면서 이하에 설명한다. 도 1은 세라믹 히터(10)의 사시도, 도 2는 도 1의 A-A 단면도, 도 3은 도 1의 B-B 단면도, 도 4는 열전대 통로(26)를 세라믹 플레이트(20)의 이면(20b)으로부터 볼 때의 평면도, 도 5는 열전대 가이드(32)의 정면도, 도 6 및 도 7은 열전대 통로(26)를 세라믹 플레이트(20)의 비스듬하게 아래로부터 볼 때의 사시도이다.
세라믹 히터(10)는, 에칭이나 CVD 등의 처리가 실시되는 웨이퍼 W를 가열하기 위해 사용되는 것이며, 도시하지 않은 진공 챔버 내에 설치된다. 이 세라믹 히터(10)는, 웨이퍼 적재면(20a)을 갖는 원반형 세라믹 플레이트(20)와, 세라믹 플레이트(20)의 웨이퍼 적재면(20a)과는 반대측면(이면)(20b)에 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 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들어 300mm 정도이다. 세라믹 플레이트(20)는, 세라믹 플레이트(20)와 동심원형 가상 경계(20c)(도 3 참조)에 의해 소원형 내주측 존 Z1과 원환형 외주측 존 Z2로 나누어져 있다. 세라믹 플레이트(20)의 내주측 존 Z1에는 내주측 저항 발열체(22)이 매설되고, 외주측 존 Z2에는 외주측 저항 발열체(24)가 매설되어 있다. 양쪽 저항 발열체(22, 24)는, 예를 들어 몰리브덴, 텅스텐 또는 탄화텅스텐을 주성분으로 하는 코일로 구성되어 있다. 세라믹 플레이트(20)는, 도 2에 도시하는 바와 같이, 상측 플레이트 P1과 그 상측 플레이트 P1보다도 얇은 하측 플레이트 P2를 면 접합함으로써 제작되어 있다.
통형 샤프트(40)는, 세라믹 플레이트(20)와 동일하게 질화알루미늄, 알루미나 등의 세라믹스로 형성되어 있다. 통형 샤프트(40)는, 상단의 플랜지부(40a)가 세라믹 플레이트(20)에 확산 접합되어 있다.
내주측 저항 발열체(22)는, 도 3에 도시하는 바와 같이, 한쌍의 단자(22a, 22b) 중 한쪽으로부터 시작이 되어, 끊김 없이 한번에 이어지는 형태로 복수의 폴딩부에서 폴딩되면서 내주측 존 Z1의 거의 전역에 배선된 후, 한쌍의 단자(22a, 22b) 중 다른 쪽에 이르도록 형성되어 있다. 한쌍의 단자(22a, 22b)는, 샤프트 내 영역(20d)(세라믹 플레이트(20)의 이면(20b) 중 통형 샤프트(40)의 내측 영역)에 마련되어 있다. 한쌍의 단자(22a, 22b)에는, 각각 금속제(예를 들어 Ni제)의 급전봉(42a, 42b)이 접합되어 있다.
외주측 저항 발열체(24)는, 도 3에 도시하는 바와 같이, 한쌍의 단자(24a, 24b)의 한쪽으로부터 시작이 되어, 끊김 없이 한번에 이어지는 형태로 복수의 폴딩부에서 폴딩되면서 외주측 존 Z2의 거의 전역에 배선된 뒤 한쌍의 단자(24a, 24b) 중 다른 쪽에 이르도록 형성되어 있다. 한쌍의 단자(24a, 24b)는, 세라믹 플레이트(20)의 이면(20b)의 샤프트 내 영역(20d)에 마련되어 있다. 한쌍의 단자(24a, 24b)에는, 각각 금속제(예를 들어 Ni제)의 급전봉(44a, 44b)이 접합되어 있다.
세라믹 플레이트(20)의 내부에는, 도 2에 도시하는 바와 같이, 외주측 열전대(50)를 삽입하기 위한 긴 구멍 형상의 열전대 통로(26)가 웨이퍼 적재면(20a)과 평행하게 마련되어 있다. 열전대 통로(26)는, 도 3에 도시하는 바와 같이, 세라믹 플레이트(20)의 이면(20b) 중 샤프트 내 영역(20d)의 기점(26s)으로부터 세라믹 플레이트(20)의 외주부를 향하여 직선적으로 연장되어 있다. 열전대 통로(26) 중, 기점(26s)으로부터 플랜지부(40a)에 이르는 입구 부분은, 열전대 가이드(32)의 만곡부(34)의 선단을 끼워 넣기 위한 긴 홈 형상의 도입부(26a)로 되어 있다. 도입부(26a)는, 샤프트 내 영역(20d)에 개구되어 있다. 열전대 통로(26)는, 도 3, 도 4, 도 6 및 도 7에 도시하는 바와 같이, 기점(26s)으로부터 종단 위치(26e)까지의 사이의 중간 위치(26m)에 마련된 단차부(26b)와, 기점(26s)으로부터 종단 위치(26e)에 이르는 장거리부(26c)와, 기점(26s)으로부터 중간 위치(26m)에 이르는 단거리부(26d)를 갖는다. 단차부(26b)는, 세라믹 플레이트(20)의 면 방향으로 단이 생기도록 마련되어 있다. 장거리부(26c)와 단거리부(26d)는, 모두 직선형의 통로이며, 기점(26s)으로부터 중간 위치(26m)까지는 양자가 일체로 된 광폭 통로이며, 중간 위치(26m)로부터 종단 위치(26e)까지는 장거리부(26c)만의 협폭 통로로 되어 있다.
열전대 가이드(32)는, 도 5에 도시하는 바와 같이, 가이드 구멍(32a)을 구비한 금속제(예를 들어 스테인리스제)의 통형 부재이다. 열전대 가이드(32)는, 웨이퍼 적재면(20a)에 대해 수직 방향으로 연장되는 수직부(33)와, 수직 방향으로부터 수평 방향으로 전환되는 만곡부(34)를 구비하고 있다.
수직부(33)의 외경은 만곡부(34)의 외경보다 크지만, 수직부(33)의 내경은 만곡부(34)의 내경과 동일하다. 이와 같이 만곡부(34)의 외경을 작게 함으로써, 만곡부(34)을 삽입하는 열전대 통로(26)의 도입부(26a)의 폭을 작게 할 수 있다. 단, 수직부(33)의 외경과 만곡부(34)의 외경을 동일하게 해도 된다. 만곡부(34)의 곡률 반경 R은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들어 30mm 정도이다. 열전대 가이드(32)의 가이드 구멍(32a)에는, 외주측 열전대(50)가 삽입 관통되어 있다. 만곡부(34)의 선단은, 도입부(26a) 내에 단순히 끼워 넣어져 있기만 해도 되고, 도입부(26a) 내에 접합 또는 접착되어 있어도 된다.
통형 샤프트(40)의 내부에는, 도 2에 도시하는 바와 같이, 열전대 가이드(32) 외에, 내주측 저항 발열체(22)의 한쌍의 단자(22a, 22b) 각각에 접속되는 급전봉(42a, 42b)과 외주측 저항 발열체(24)의 한쌍의 단자(24a, 24b)의 각각에 접속되는 급전봉(44a, 44b)이 배치되어 있다. 통형 샤프트(40)의 내부에는, 세라믹 플레이트(20)의 중앙 부근의 온도를 측정하기 위한 내주측 열전대(48)와 세라믹 플레이트(20)의 외주 부근의 온도를 측정하기 위한 외주측 열전대(50)도 배치되어 있다. 내주측 열전대(48)는, 세라믹 플레이트(20)의 샤프트 내 영역(20d)에 형성된 오목부(49)에 삽입되며, 선단의 측온부(48a)가 세라믹 플레이트(20)에 접촉하고 있다. 오목부(49)는, 각 단자(22a, 22b, 24a, 24b)나 열전대 통로(26)의 도입부(26a)와 간섭하지 않는 위치에 마련되어 있다. 외주측 열전대(50)는, 시스 열전대이며, 열전대 가이드(32)의 가이드 구멍(32a) 및 열전대 통로(26)를 통과하도록 배치되어 있다. 외주측 열전대(50)의 선단 측온부(50a)는 장거리부(26c)를 통하여 종단 위치(26e)에 접하도록 해도 되고(도 3 및 도 6 참조), 단거리부(26d)를 통하여 중간 위치(26m)의 단차부(26b)에 접하도록 해도 된다(도 7 참조). 혹은, 2개의 외주측 열전대(50)를 각각 장거리부(26c)와 단거리부(26d)에 삽입하고, 한쪽 측온부(50a)를 종단 위치(26e)에 접하도록 하고, 다른 쪽 측온부(50a)를 단차부(26b)에 접하도록 해도 된다.
다음에, 세라믹 히터(10)의 사용예에 대해 설명한다. 우선, 도시하지 않은 진공 챔버 내에 세라믹 히터(10)를 설치하고, 그 세라믹 히터(10)의 웨이퍼 적재면(20a)에 웨이퍼 W를 적재한다. 그리고, 내주측 열전대(48)에 의해 검출된 온도가 미리 정해진 내주측 목표 온도가 되도록 내주측 저항 발열체(22)에 공급하는 전력을 조정함과 함께, 외주측 열전대(50)에 의해 검출된 온도가 미리 정해진 외주측 목표 온도가 되도록 외주측 저항 발열체(24)에 공급하는 전력을 조정한다. 이에 의해, 웨이퍼 W의 온도가 원하는 온도가 되도록 제어된다. 그리고, 진공 챔버 내를 진공 분위기 혹은 감압 분위기가 되도록 설정하고, 진공 챔버 내에 플라스마를 발생시켜 그 플라스마를 이용하여 웨이퍼 W에 CVD 성막을 실시하거나 에칭을 실시하거나 한다.
이상 설명한 본 실시 형태의 세라믹 히터(10)에서는, 외주측 열전대(50)를 열전대 통로(26)의 장거리부(26c)에 삽입하여 외주측 열전대(50)의 측온부(50a)를 종단 위치(26e)와 접하도록 배치하면, 종단 위치(26e)를 고정밀도로 측온할 수 있다. 또한, 외주측 열전대(50)를 열전대 통로(26)의 단거리부(26d)에 삽입하여 외주측 열전대(50)의 측온부(50a)를 중간 위치(26m)의 단차부(26b)와 접하도록 배치하면, 중간 위치(26m)을 고정밀도로 측온할 수 있다. 따라서, 측온 위치의 자유도를 높임과 함께 각 측온 위치에서의 측온 정밀도도 높일 수 있다.
또한, 단차부(26b)는, 세라믹 플레이트(20)의 면 방향으로 단이 생기도록 마련되어 있다. 그 때문에, 외주측 열전대(50)를 열전대 통로(26)의 한쪽 측면을 따라 삽입하면, 외주측 열전대(50)의 측온부(50a)를 종단 위치(26e)에 밀어 붙일 수 있고(도 6 참조), 외주측 열전대(50)를 열전대 통로(26)의 다른 쪽 측면을 따라 삽입하면, 외주측 열전대(50)의 측온부(50a)를 중간 위치(26m)의 단차부(26b)에 밀어 붙일 수 있다(도 7 참조).
또한, 본 발명은 상술한 실시 형태에 전혀 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 범위에 속하는 한 다양한 형태로 실시할 수 있음은 물론이다.
예를 들어, 상술한 실시 형태에 있어서, 도 8 및 도 9에 도시하는 바와 같이, 열전대 통로(26)의 단거리부(26d)와 장거리부(26c)의 경계를 따라 칸막이 벽(26w)을 마련해도 된다. 이렇게 하면, 칸막이 벽(26w)을 이용하여 외주측 열전대(50)를 종단 위치(26e)로 유도하거나 단차부(26b)로 유도하거나 할 수 있다. 또한, 장거리부(26c)(또는 단거리부(26d))에 삽입한 외주측 열전대(50)가 잘못해서 단거리부(26d)(또는 장거리부(26c))로 타고 넘어가는 것을 방지할 수 있다. 이러한 타고 넘어가기를 방지하는 관점에서, 칸막이 벽(26w)의 높이는 외주측 열전대(50)의 반경 이상인 것이 바람직하다. 칸막이 벽(26w)은, 경계의 전체에 마련해도 되고, 경계의 일부에 마련해도 된다. 또한, 칸막이 벽(26w)은, 도 10에 도시하는 바와 같이 상단에 반환부(26w1)를 마련해도 된다. 이렇게 하면, 조금 전 설명한 타고 넘어 가기를 보다 확실하게 방지할 수 있다.
상술한 실시 형태의 열전대 통로(26) 대신에 도 11 및 도 12에 도시하는 열전대 통로(126)를 채용해도 된다. 이 열전대 통로(126)는, 기본적으로는 열전대 통로(26)과 같지만, 장거리부(126c)의 저면 F1에 대해 단거리부(126d)의 저면 F2를 한 단 낮게 함으로써 중간 위치(126m)에 단차부(126b)가 생기도록 한 것이다. 단차부(126b)는, 세라믹 플레이트(20)의 면 방향으로도 두께 방향으로도 단이 생겨져 있다. 이 경우도, 외주측 열전대(50)를 열전대 통로(126)의 장거리부(126c)에 삽입하여 외주측 열전대(50)의 측온부(50a)를 종단 위치(126e)와 접하도록 배치하거나, 단거리부(126d)에 삽입하여 외주측 열전대(50)의 측온부(50a)를 중간 위치(126m)의 단차부(126b)와 접하도록 배치하거나 할 수 있다. 또한, 외주측 열전대(50)를 열전대 통로(126)의 단의 위(저면 F1)를 따라 삽입하면, 측온부(50a)를 종단 위치(126e)로 밀어 붙일 수 있고, 외주측 열전대(50)를 열전대 통로(126)의 단의 아래(저면 F2)를 따라 삽입하면, 측온부(50a)를 단차부(126b)로 밀어 붙일 수 있다. 또한, 단거리부(126d)의 저면 F2는 도입부(126a)로부터 중간 위치(126m)을 향하여 완만한 경사면이 되도록 해도 된다. 또한, 장거리부(126c)와 단거리부(126d)의 경계에, 도 8 내지 도 10의 칸막이 벽(26w)을 마련해도 된다.
상술한 실시 형태에 있어서, 열전대 통로(26)는, 도 13에 나타내는 바와 같이, 세라믹 플레이트(20)를 평면으로 볼 때 만곡된 형상으로 해도 된다. 도 13에서는, 단차부(26b)는 열전대 통로(26)의 내주측에 마련되어 있다. 이렇게 하면, 세라믹 플레이트(20)에 관통 구멍 등의 장애물이 있는 경우, 그 장애물을 피하여 열전대 통로(26)를 마련할 수 있다. 이러한 열전대 통로(26)의 장거리부(26c)는, 도 14에 도시하는 바와 같이, 세라믹 플레이트(20)를 평면으로 볼 때 세라믹 플레이트(20)의 동심원(원둘레)를 따르는 커브부(26r)을 갖도록 만곡되어 있어도 된다. 원둘레를 따르는 커브부(26r)로 함으로써, 복수의 열전대를 원둘레 방향을 따라 배치하는 것이 가능하게 된다. 이 때문에, 중심부로부터 원둘레를 향하는 열전대용 홈의 수를 저감시키는 것이 가능해지고, 균열성의 개선 및 샤프트 내의 설계의 자유도를 높일 수 있다.
상술한 실시 형태에서는, 종단 위치(26e)와 중간 위치(26m)의 양쪽을 외주측 존 Z2에 마련하였지만, 종단 위치(26e)를 외주측 존 Z2에 마련하고, 중간 위치(26m)을 내주측 존 Z1에 마련해도 된다. 이렇게 하면, 소위 2존 히터에 있어서, 다른 존의 온도를 하나의 열전대 통로(26)로 고정밀도로 측정할 수 있다. 또한, 내주측 열전대(48)를 생략할 수도 있다.
상술한 실시 형태의 열전대 통로(26) 대신에 도 15에 나타내는 열전대 통로(326)를 채용해도 된다. 열전대 통로(326)는, 기점(326s)으로부터 세라믹 플레이트(20)의 외주부를 향하여 연장되는 통로이며, 도중에 분기점(326p)을 갖고, 그 분기점(326p)으로부터 제1 종단 위치(326e)에 이르는 제1 분기로(326c)와, 분기점(326p)으로부터 제1 종단 위치(326e)와는 다른 제2 종단 위치(326f)에 이르는 제2 분기로(326d)를 갖는다. 세라믹 플레이트(20)의 중심으로부터 제2 종단 위치(326f)까지의 길이는, 세라믹 플레이트(20)의 중심으로부터 제1 종단 위치(326e)까지의 길이와 같다. 열전대 통로(326)에는, 도입부(26a)와 마찬가지의 도입부(326a)가 마련되어 있다. 열전대 통로(326)에서는, 외주측 열전대(50)를 제1 분기로(326c)에 삽입하여 측온부(50a)를 제1 종단 위치(326e)와 접하도록 배치하면, 제1 종단 위치(326e)를 고정밀도로 측온할 수 있다. 또한, 외주측 열전대(50)를 제2 분기로(326d)에 삽입하여 측온부(50a)를 제2 종단 위치(326f)와 접하도록 배치하면, 제2 종단 위치(326f)를 고정밀도로 측온할 수 있다. 따라서, 측온 위치의 자유도를 높임과 함께 각 측온 위치에서의 측온 정밀도도 높일 수 있다. 또한, 세라믹 플레이트(20)의 중심으로부터 같은 거리의 다른 2점을 측온할 수 있다. 또한, 열전대 통로(326)는, 분기점(326p)으로부터 3개 이상의 분기로로 분기하도록 해도 된다.
이러한 열전대 통로(326)에 있어서, 도 16에 도시하는 바와 같이, 세라믹 플레이트(20)의 중심으로부터 제2 종단 위치(326f)까지의 길이는, 세라믹 플레이트(20)의 중심으로부터 제1 종단 위치(326e)까지의 길이와 다르게 해도 된다. 이렇게 하면, 세라믹 플레이트(20)의 중심으로부터 다른 거리의 2점을 측온할 수 있다.
열전대 통로(326)는, 도 17에 도시하는 바와 같이, 도입부(326a)로부터 분기점(326p)까지의 사이에 칸막이 벽(326w)을 갖고 있어도 된다. 이렇게 하면, 칸막이 벽(326w)을 이용하여 외주측 열전대(50)를 제1 종단 위치(326e)로 유도하거나 제2 종단 위치(326f)로 유도하거나 할 수 있다. 또한, 칸막이 벽(326w)의 단면은, 도 9의 칸막이 벽(26w)과 동일한 형상으로 해도 되고, 도 10의 칸막이 벽(26w)과 동일한 형상으로 해도 된다.
열전대 통로(326)에 있어서, 도 18에 도시하는 바와 같이, 세라믹 플레이트(20)를 평면으로 볼 때 제1 분기로(326c) 및 제2 분기로(326d)가 만곡하도록 해도 된다. 이렇게 하면, 세라믹 플레이트(20)에 관통 구멍 등의 장애물이 있는 경우, 그 장애물을 피하여 열전대 통로(326)를 마련할 수 있다. 또한, 도 18에 있어서, 제1 분기로(326c) 및 제2 분기로(326d)의 한쪽이 만곡하고 다른 쪽이 직선형이어도 된다.
또한, 도 15 내지 도 18의 열전대 통로(326)는 Y자형으로 분기한 경우를 예시하였지만, T자형 또는 사형으로 분기한 것이어도 된다.
열전대 통로(326)는, 제1 종단 위치(326e)와 제2 종단 위치(326f)의 양쪽을 외주측 존 Z2에 마련해도 되고, 제1 종단 위치(326e)를 외주측 존 Z2에 마련하고, 제2 종단 위치(326f)를 내주측 존 Z1에 마련해도 된다. 후자의 경우, 소위 2존 히터에 있어서, 다른 존의 온도를 하나의 열전대 통로(326)로 고정밀도로 측정할 수 있다. 또한, 내주측 열전대(48)를 생략할 수도 있다. 또한, 열전대 통로(326)에 복수의 열전대를 삽입하는 경우에는, 복수의 열전대는 열전대 통로(326)의 도중까지 시스가 붙어 있는 상태로 해도 된다. 이에 의해, 열전대 통로(326)에 복수의 열전대를 동시에 넣을 수 있다.
상술한 실시 형태에서는, 양쪽 저항 발열체(22, 24)를 코일 형상으로 하였지만, 특별히 코일 형상에 한정되는 것은 아니며, 예를 들어 인쇄 패턴이어도 되고, 리본 형상이나 메쉬 형상 등이어도 된다.
상술한 실시 형태에 있어서, 세라믹 플레이트(20)에 저항 발열체(22, 24)에 더하여 정전 전극이나 RF 전극을 내장해도 된다.
상술한 실시 형태에서는, 소위 2존 히터를 예시하였지만, 특별히 2존 히터에 한정되지 않는다. 예를 들어, 내주측 존 Z1을 복수의 내주측 소존으로 나누어 내주측 소존마다 저항 발열체를 끊김 없이 한번에 이어지는 형태로 배선해도 된다. 또한, 외주측 존 Z2를 복수의 외주측 소존으로 나누어 외주측 소존마다 저항 발열체를 끊김 없이 한번에 이어지는 형태로 배선해도 된다.
상술한 실시 형태에서는, 열전대 가이드(32)를 열전대 통로(26)의 도입부(26a)에 장착하였지만, 외주측 열전대(50)를 열전대 통로(26)에 삽입할 때에는 열전대 가이드(32)를 도입부(26a)에 배치하고, 외주측 열전대(50)를 열전대 통로(26)에 삽입한 후에는 열전대 가이드(32)를 제거해도 된다. 혹은, 열전대 가이드(32)를 사용하지 않고, 외주측 열전대(50)를 열전대 통로(26)에 삽입해도 된다.
상술한 실시 형태에 있어서, 열전대 통로(26)를 단면 대략 사각형의 통로로 하는 경우, 통로 내의 면과 면과의 경계(예를 들어 저면과 측면과의 경계)는, 에지가 상승하지 않도록 C면 또는 R면으로 되어 있는 것이 바람직하다.
상술한 실시 형태에 있어서, 외주측 열전대(50)의 외경 d는 0.5㎜ 이상 2mm 이하로 하는 것이 바람직하다. 외경 d가 0.5㎜ 미만이면, 외주측 열전대(50)를 열전대 통로(26)에 삽입할 때 구부러져 버려, 종단 위치(26e)나 중간 위치(26m)까지 삽입하는 것이 곤란해진다. 외경 d가 2mm를 초과하면, 외주측 열전대(50)의 유연성이 없어지기 때문에 외주측 열전대(50)를 종단 위치(26e)나 중간 위치(26m)까지 삽입하는 것이 곤란해진다.
상술한 실시 형태에 있어서, 종단 위치(26e)나 단차부(26b)는, 외주측 열전대(50)의 측온부(50a)가 볼록형 곡면인 경우, 열전대 통로(26)의 종단부면(종단 위치(26e)에 있어서의 수직 벽)이나 단차부(26b)의 수직 벽 중 측온부(50a)가 접촉하는 부분을 오목형 곡면으로 해도 된다. 이렇게 하면, 외주측 열전대(50)의 측온부(50a)가 면 접촉하거나 또는 그에 가까운 상태에서 접촉하기 때문에, 측온 정밀도가 향상된다.
본 출원은, 2020년 2월 3일에 출원된 일본 특허 출원 제2020-016112호를 우선권 주장의 기초로 하고 있으며, 인용에 의해 그 내용 모두가 본 명세서에 포함된다.

Claims (11)

  1. 표면에 웨이퍼 적재면을 갖는 세라믹 플레이트와,
    상기 세라믹 플레이트에 매설된 저항 발열체와,
    상기 세라믹 플레이트를 상기 세라믹 플레이트의 이면으로부터 지지하는 통형 샤프트와,
    상기 세라믹 플레이트의 상기 이면 중 상기 통형 샤프트에 둘러싸인 샤프트 내 영역의 기점으로부터 상기 세라믹 플레이트의 외주부의 종단 위치에 이르는 열전대 통로를 구비하고,
    상기 열전대 통로는, 상기 기점으로부터 상기 종단 위치까지 사이의 중간 위치에 마련된 단차부와, 상기 기점으로부터 상기 종단 위치에 이르는 장거리부와, 상기 기점으로부터 상기 중간 위치에 이르는 단거리부를 갖는, 세라믹 히터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 단차부는, 상기 세라믹 플레이트의 면 방향으로 단이 생기도록 마련되어 있는, 세라믹 히터.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 단차부는, 상기 세라믹 플레이트의 두께 방향으로 단이 생기도록 마련되어 있는, 세라믹 히터.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 열전대 통로는, 상기 장거리부와 상기 단거리부의 경계의 적어도 일부에 칸막이 벽을 갖는, 세라믹 히터.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 열전대 통로는, 상기 세라믹 플레이트를 평면으로 볼 때 만곡되어 있는, 세라믹 히터.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 저항 발열체는, 상기 웨이퍼 적재면을 복수로 분할한 각 존마다 배선되고,
    상기 종단 위치와 상기 중간 위치는, 서로 다른 존에 마련되어 있는, 세라믹 히터.
  7. 표면에 웨이퍼 적재면을 갖는 세라믹 플레이트와,
    상기 세라믹 플레이트에 매설된 저항 발열체와,
    상기 세라믹 플레이트를 상기 세라믹 플레이트의 이면으로부터 지지하는 통형 샤프트와,
    상기 세라믹 플레이트의 상기 이면 중 상기 통형 샤프트에 둘러싸인 샤프트 내 영역의 기점으로부터 상기 세라믹 플레이트의 외주부를 향하여 연장되는 열전대 통로를 구비하고,
    상기 열전대 통로는, 도중에 분기점을 갖고, 상기 분기점으로부터 제1 종단 위치에 이르는 제1 분기로와, 상기 분기점으로부터 상기 제1 종단 위치와는 다른 제2 종단 위치에 이르는 제2 분기로를 갖는, 세라믹 히터.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 세라믹 플레이트의 중심으로부터 상기 제2 종단 위치까지의 길이는, 상기 세라믹 플레이트의 중심으로부터 상기 제1 종단 위치까지의 길이와 같거나 또는 다른, 세라믹 히터.
  9. 제7항 또는 제8항에 있어서,
    상기 열전대 통로는, 상기 기점으로부터 상기 분기점까지의 사이의 적어도 일부에 칸막이 벽을 갖는, 세라믹 히터.
  10. 제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 열전대 통로는, 상기 세라믹 플레이트를 평면으로 볼 때, 상기 제1 분기로 및 상기 제2 분기로의 적어도 한쪽이 만곡되어 있는, 세라믹 히터.
  11. 제7항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 저항 발열체는, 상기 웨이퍼 적재면을 복수로 분할한 각 존마다 배선되고,
    상기 제1 종단 위치와 상기 제2 종단 위치는, 서로 다른 존에 마련되어 있는, 세라믹 히터.
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