KR20230058534A - 멀티 존 히터 - Google Patents

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KR20230058534A
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KR
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zone heater
wire
central
ceramic body
outer peripheral
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KR1020237013214A
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Inventor
유타카 운노
노부유키 곤도오
Original Assignee
엔지케이 인슐레이터 엘티디
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Abstract

멀티 존 히터(10)는, 외주부 존 히터(40)와, 제1 및 제2 소선부(41, 42)를 구비하고 있다. 외주부 존 히터(40)는, 중앙부 존 히터(30)와 동일 평면 상에서 세라믹 기체(30)의 외주부(20b)에 마련되고, 외주부 존(20b) 내에서 한쪽 단부(40a)로부터 다른 쪽 단부(40b)까지 한붓그리기의 요령으로 외주부 존(20b)의 전역에 걸쳐 배선된 코일이다. 제1 소선부(41)는, 제1 단자(43)로부터 중앙부(20a)를 통과하여 외주부 존 히터(40)의 한쪽 단부(40a)에 접속되고, 평면으로 보았을 때의 형상이 사행된 형상이다. 제2 소선부(42)는, 제2 단자(44)로부터 중앙부(20a)를 통과하여 외주부 존 히터(40)의 다른 쪽 단부(40b)에 접속되고, 평면으로 보았을 때의 형상이 사행된 형상이다.

Description

멀티 존 히터{MULTI-ZONE HEATER}
본 발명은 멀티 존 히터에 관한 것이다.
반도체 제조 장치에 있어서는, 웨이퍼를 가열하기 위한 세라믹 히터가 채용되고 있다. 이러한 세라믹 히터로서는, 소위 2존 히터가 알려져 있다. 이러한 종류의 2존 히터로서는, 특허문헌 1에 개시되어 있는 바와 같이, 세라믹 기체 내에, 중앙부 존 히터와 외주부 존 히터를 동일 평면에 매설하고, 각 존 히터에 각각 독립적으로 전압을 인가함으로써, 각 존 히터로부터의 발열을 독립적으로 제어하는 것이 알려져 있다. 각 존 히터는, 코일로 구성되어 있다. 외주부 존 히터의 2개의 단자는, 세라믹 기체의 중앙부에 마련되어 있다. 각 단자는, 도전 접속부를 통하여 외주부 존 히터에 접속되어 있다. 도전 접속부는, 단자로부터 중앙부를 통과하여 외주부에 이르도록 형성되어 있다. 특허문헌 1에는, 중앙부에 있어서 도전 접속부의 주변 온도가 상대적으로 저하되는 경향이 있기 때문에, 도전 접속부의 주변 코일의 단위 면적당 발열량을 증대시키는 것이 제안되고 있다.
일본 특허 제3897563호 공보
그런데, 도전 접속부를 코일로 구성한 경우, 그 코일이 발열하여 중앙부 존 히터에 의한 중앙부의 온도 제어에 영향을 주는 경우가 있다. 한편, 도전 접속부를 소선(素線)(와이어)으로 구성한 경우, 발열량이 적기 때문에 중앙부 존 히터에 의한 중앙부의 온도 제어에 큰 영향을 줄 일은 없다. 그러나, 도전 접속부를 소선으로 하면, 예를 들어 중앙부 존 히터와 외주부 존 히터의 파워비를 변경한 경우나 설정 온도의 변경에 의해 양쪽 존 히터에 공급되는 파워가 증감한 경우에는, 도전 접속부의 주변에 쿨스폿 또는 핫스폿이 생기는 경우가 있었다. 한편, 세라믹 히터를 반복하여 열 사이클이 생기는 환경 하에서 사용하면, 세라믹 기체에 매설된 코일과 세라믹 기체 사이에서 열팽창 차가 생기지만, 소선이 직선 형상이면 그 열팽창 차를 전부 흡수할 수 없고, 소선의 양단에 생기는 열 응력에 의해 세라믹 기체가 파손되는 경우가 있었다.
본 발명은 이러한 과제를 해결하기 위해 이루어진 것이며, 사용 환경이 변화하였을 때 쿨스폿이나 핫스폿이 발생하는 것을 방지함과 함께 히터의 파손을 방지하는 것을 주목적으로 한다.
본 발명의 멀티 존 히터는,
웨이퍼 적재면을 갖는 원반형 세라믹 기체와,
상기 세라믹 기체의 중앙부에 마련된 코일 형상 또는 메쉬 형상의 중앙부 존 히터와,
상기 중앙부 존 히터와 동일 평면 상에서 상기 세라믹 기체의 외주부의 하나 이상의 외주부 존의 각각에 대응하여 마련되어, 상기 외주부 존 내에서 한쪽 단부로부터 다른 쪽 단부까지 한붓그리기의 요령으로 상기 외주부 존의 전역에 걸쳐 배선된 코일 형상 또는 메쉬 형상의 외주부 존 히터와,
상기 세라믹 기체의 상기 중앙부에 배치된 제1 단자로부터 상기 중앙부를 통과하여 상기 외주부 존 히터의 한쪽 단부에 접속되고, 평면으로 보았을 때의 형상이 사행된 형상인 제1 소선부와,
상기 세라믹 기체의 상기 중앙부에 배치된 제2 단자로부터 상기 중앙부를 통과하여 상기 외주부 존 히터의 다른 쪽 단부에 접속되고, 평면으로 보았을 때의 형상이 사행된 형상인 제2 소선부
를 구비한 것이다.
이 멀티 존 히터에서는, 각 존 히터에 각각 독립적으로 전압을 인가함으로써, 각 존 히터로부터의 발열을 독립적으로 제어할 수 있다. 또한, 중앙부의 제1 단자로부터 중앙부를 통과하여 외주부 존 히터의 한쪽 단부를 접속하는 제1 소선부와, 중앙부의 제2 단자로부터 중앙부를 통과하여 외주부 존 히터의 다른 쪽 단부를 접속하는 제2 소선부는, 모두 코일 형상도 메쉬 형상도 아닌 소선(즉 와이어 형상)이다. 그 때문에, 제1 및 제2 소선부는, 발열량이 적어, 중앙부 존 히터에 의한 중앙부의 온도 제어를 방해하지 않는다. 한편, 제1 및 제2 소선부는, 모두 평면으로 보았을 때의 형상이 사행된 형상이기 때문에, 사용 환경이 변화하였을 때 쿨스폿이 발생하기 쉬운 개소에서는 형상을 곡선적으로 하여 발열량을 증가시킬 수 있고, 핫스폿이 발생하기 쉬운 개소에서는 형상을 직선적으로 하여 발열량을 억제할 수 있다. 또한, 멀티 존 히터를 반복하여 열 사이클이 생기는 환경 하에서 사용하면, 세라믹 기체에 매설된 히터와 세라믹 기체 사이에서 열팽창 차가 생기지만, 제1 및 제2 소선부는 사행된 형상이기 때문에 그 열팽창 차를 흡수한다. 그 때문에, 제1 및 제2 소선부의 양단에 발생되는 열 응력이 완화된다. 이와 같이, 본 발명의 멀티 존 히터에 의하면, 사용 환경이 변화하였을 때, 쿨스폿이나 핫스폿이 발생하는 것을 방지함과 함께 세라믹 기체가 파손되는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 멀티 존 히터에 있어서, 상기 제1 소선부 및 상기 제2 소선부는, 서로 접근되어 있는 부분과 이격되어 있는 부분을 갖고 있어도 된다. 사용 환경이 변화하였을 때 쿨스폿이 발생하기 쉬운 개소에서는 서로 접근시켜 발열량을 증가시키도록 하고, 핫스폿이 발생하기 쉬운 개소에서는 서로 이격시켜 발열량을 억제하도록 한다. 이렇게 하면, 사용 환경이 변화하였을 때 쿨스폿이나 핫스폿이 발생하는 것을 한층 방지하기 쉬워진다.
본 발명의 멀티 존 히터에 있어서, 상기 제1 소선부 및 상기 제2 소선부는, 각각 복수의 만곡부를 갖고 있어도 된다. 이렇게 하면, 만곡부가 1개소밖에 없는 경우에 비하여 각 소선부의 주변의 발열량을 미세하게 변화시킬 수 있다.
본 발명의 멀티 존 히터에 있어서, 상기 외주부 존은, 상기 세라믹 기체의 상기 외주부에 복수 마련되어 있어도 된다. 이렇게 하면, 외주부 존마다 마련된 외주부 존 히터로부터의 발열을 독립적으로 제어할 수 있기 때문에, 외주부의 온도를 고정밀도로 제어하기 쉬워진다.
본 발명의 멀티 존 히터에 있어서, 상기 제1 소선부 및 상기 제2 소선부의 단위 길이당 저항값은, 상기 외주부 존 히터의 단위 길이당 저항값보다 작게 해도 된다. 이렇게 하면, 제1 소선부 및 제2 소선부의 단위 길이당 발열량을 외주부 존 히터의 단위 길이당 발열량보다 작게 할 수 있다. 예를 들어, 제1 소선부 및 제2 소선부의 선 직경을, 외주부 존 히터의 선 직경보다 크게 해도 된다.
도 1은 멀티 존 히터(10)의 평면도.
도 2는 도 1의 A-A 단면도.
도 3은 제1 및 제2 소선부(41, 42)의 설명도.
도 4는 멀티 존 히터(110)의 평면도.
도 5는 제1 및 제2 소선부(241, 242)의 설명도.
본 발명의 적합한 실시 형태를 이하에 도면을 참조하면서 설명한다. 도 1은멀티 존 히터(10)의 평면도, 도 2는 도 1의 A-A 단면도, 도 3은 제1 및 제2 소선부(41, 42)의 설명도이다. 또한, 도 1은, 멀티 존 히터(10)의 평면도이기 때문에, 내부에 매설되어 있는 부재(중앙부 존 히터(30)나 외주부 존 히터(40) 등)는 숨김 선(점선)으로 나타내야 하지만, 여기서는 설명의 편의상, 실선으로 나타낸다.
멀티 존 히터(10)는, 반도체의 제조 공정에서 반도체 웨이퍼를 가열하기 위한 다이로서 사용하는 것이다. 이 멀티 존 히터(10)는, 원반형 세라믹 기체(20)와, 중앙부 존 히터(30)와, 외주부 존 히터(40)와, 제1 소선부(41)와, 제2 소선부(42)와, 중공 샤프트(50)를 구비하고 있다.
세라믹 기체(20)는, 질화 알루미늄이나 탄화규소, 질화규소, 산화알루미늄 등으로 대표되는 세라믹 재료를 포함하는 원반형 플레이트이다. 이 세라믹 기체(20)의 두께는, 예를 들어 0.5㎜ 내지 30㎜이다. 또한, 세라믹 기체(20)의 표면은 웨이퍼 적재면(22)이 된다. 웨이퍼 적재면(22)에는, 엠보싱 가공에 의해 복수의 요철이 형성되어 있어도 되고, 복수의 홈이 형성되어 있어도 된다. 세라믹 기체(20)에는, 중앙부(20a)와 외주부(20b)가 있다. 중앙부(20a)는, 세라믹 기체(20)와 동심의 원인 가상 경계선(26)의 내측의 원형 영역이다. 외주부(20b)는, 가상 경계선(26)의 외측의 환형 영역이다.
중앙부 존 히터(30)는, 세라믹 기체(20)의 중앙부(20a)에 매설되어 있다. 이 중앙부 존 히터(30)는, 세라믹 기체(20)의 중앙 부근에 배치된 1쌍의 단자(31, 32)의 한쪽 단자(31)로부터 다른 쪽 단자(32)까지 중앙부(20a)의 전역에 걸쳐 한붓그리기의 요령으로 배선된 코일이다. 양 단자(31, 32)는, 각각 급전 부재(33, 34)를 통하여, 중앙부 존 히터용 전원(35)에 접속되어 있다. 이 전원(35)은, 컨트롤러(52)에 의해 제어된다. 중앙부 존 히터(30)는, 한쪽 단자(31)로부터 다른 쪽 단자(32)에 이르기까지 모두 코일(도 1에서는 코일을 굵은 선으로 나타냄)로 구성되어 있다. 코일은, 중앙부(20a) 내의 장소에 따라 적절하게 단위 길이 당 감기수가 변경되어 있는 경우가 있다. 예를 들어 웨이퍼에 대한 플라스마 입열이 부분적으로 다른 것에 의해 웨이퍼에 온도 불균일이 생기는 경우가 있는데, 이 온도 불균일을 해소하기 위해 장소에 따라 단위 길이당 감기수를 변경하는 경우가 있다. 코일은, 단위 길이당 감기수가 많을수록 발열량이 많아져 고온이 되기 쉽다. 코일의 감기수를 변경하는 대신에, 권취 직경을 변경하거나 선간 거리(인접하는 코일의 간격)를 변경하거나 해도 된다. 코일의 재질은, 예를 들어 몰리브덴, 텅스텐 또는 몰리브덴/텅스텐 화합물 등을 들 수 있다. 급전 부재(33, 34)는, 금속제인 것이 바람직하고, Ni제인 것이 더 바람직하다. 또한, 급전 부재(33, 34)의 형상으로서는, 로드 형상, 와이어 형상 등을 들 수 있다. 각 단자(31, 32)와 각 급전 부재(33, 34)의 접속은, 나사, 코오킹, 끼워 맞춤, 브레이징, 용접, 공정(共晶) 납땜 등을 적용하면 된다.
외주부 존 히터(40)는, 세라믹 기체(20)의 외주부(20b)에 매설되어 있다. 외주부 존 히터(40)는, 중앙부 존 히터(30)과 동일 평면이 되게 마련되어 있다. 본 실시 형태에서는, 외주부(20b)는 하나의 외주부 존을 갖고 있다. 그 때문에, 외주부(20b)와 외주부 존은 일치한다. 외주부 존 히터(40)는, 외주부(20b) 내에서 한쪽 단부(40a)로부터 다른 쪽 단부(40b)까지 한붓그리기의 요령으로 외주부(20b)의 전역에 걸쳐 배선된 코일이다. 이 코일도, 내주부 존 히터(30)와 마찬가지로, 외주부(20b) 내의 장소에 따라 적절하게 단위 길이당 감기수나 권취 직경, 선간 거리(인접하는 코일의 간격)를 변경해도 된다. 코일의 재질은, 예를 들어 몰리브덴, 텅스텐 또는 몰리브덴/텅스텐 화합물 등을 들 수 있다.
제1 소선부(41)는, 세라믹 기체(20)의 중앙부(20a)에 나열하여 배치된 제1 및 제2 단자(43, 44) 중 제1 단자(43)로부터 중앙부(20a)를 통과하여 외주부 존 히터(40)의 한쪽 단부(40a)에 접속된 와이어이다. 이 제1 소선부(41)는, 평면으로 보았을 때의 형상이 사행된 형상(즉 구불구불한 형상)이다. 제2 소선부(42)는, 제2 단자(44)로부터 중앙부(20a)를 통과하여 외주부 존 히터(40)의 다른 쪽 단부(40b)에 접속된 와이어이다. 이 제2 소선부(42)도, 평면으로 보았을 때의 형상이 사행된 형상이다. 와이어의 재질은, 예를 들어 몰리브덴, 텅스텐 또는 몰리브덴/텅스텐 화합물 등을 들 수 있다. 와이어의 선 직경은, 특별히 한정하는 것은 아니지만, 예를 들어 0.3㎜ 이상 1.0㎜ 이하가 바람직하다. 제1 및 제2 단자(43, 44)는, 각각 급전 부재(45, 46)를 통하여, 외주부 존 히터용 전원(47)에 접속되어 있다. 이 전원(47)은, 컨트롤러(52)에 의해 제어된다. 급전 부재(45, 46)는, 금속제인 것이 바람직하고, Ni제인 것이 더 바람직하다. 또한, 급전 부재(45, 46)의 형상으로서는, 로드 형상, 와이어 형상 등을 들 수 있다. 각 단자(43, 44)와 각 급전 부재(45, 46)의 접속은, 나사, 코오킹, 끼워 맞춤, 브레이징, 용접, 공정 납땜 등을 적용하면 된다.
제1 및 제2 소선부(41, 42)는, 도 3에 도시하는 바와 같이, 서로 접근되어 있는 부분 Pa와 서로 이격되어 있는 부분 Pb와 약간 접근되어 있는 부분 Pc를 갖고 있다. 사용 환경이 변화하였을 때 제1 및 제2 소선부(41, 42)의 주변에서 쿨스폿이 발생하기 쉬운 개소에서는 서로 접근시켜 발열량을 증가시키도록 한다. 또한, 사용 환경이 변화하였을 때 제1 및 제2 소선부(41, 42)의 주변에서 핫스폿이 발생하기 쉬운 개소에서는 서로 이격시켜 발열량을 억제하도록 한다. 사용 환경이 변화하였을 때의 온도 변화는, 시뮬레이션 또는 실험에 의해 파악할 수 있다. 그 때문에, 시뮬레이션이나 실험의 결과에 기초하여 어디를 접근시키고 어디를 이격시킬지를 설계할 수 있다.
제1 및 제2 소선부(41, 42)는, 도 3에 도시하는 바와 같이, 각각 복수의 만곡부를 갖고 있다. 여기서는, 제1 소선부(41)는, 4개의 만곡부를 가지고 있고, 각각의 곡률 반경은 제1 단자(43)측으로부터 5㎜, 30㎜, 9㎜, 14mm로 되어 있다. 만곡부의 곡률 반경은, 곡률 반경이 5㎜ 이상이 바람직하다. 제2 소선부(42)는, 제1 소선부(41)와 선대칭의 형상이지만, 특별히 이에 한정되는 것은 아니고, 별도의 형상이어도 된다. 제1 및 제2 소선부(41, 42)는, 이와 같이 복수의 만곡부를 갖고 있기 때문에, 만곡부가 1개소밖에 없는 경우에 비하여 제1 및 제2 소선부(41, 42)의 주변 발열량을 미세하게 변화시킬 수 있다. 예를 들어, 만곡부가 1개소밖에 없는 경우, 제1 및 제2 소선부(41, 42)가 서로 접근한 개소(또는 이격한 개소)는 하나밖에 없지만, 만곡부가 복수인 경우, 서로 접근한 개소나 이격한 개소를 복수 마련할 수 있기 때문에 온도를 미세하게 제어할 수 있다.
중공 샤프트(50)는, 세라믹 기체(20)와 동일한 세라믹 재료를 포함하는 원통체이며, 세라믹 기체(20)의 웨이퍼 적재면(22)과는 반대측 면(배면)(24)에 일체적으로 접합되어 있다. 이 중공 샤프트(50)의 내부에는, 급전 부재(33, 34, 45, 46)가 배치되어 있다.
이와 같은 멀티 존 히터(10)는, 예를 들어 특허문헌 1에 기재된 제조 방법에 준하여 제조할 수 있다. 그 때문에, 여기서는 멀티 존 히터(10)의 제조 방법에 대해서는 설명을 생략한다.
다음에, 멀티 존 히터(10)의 사용예에 대해 설명한다. 여기서는, 멀티 존 히터(10)을 사용하여 플라스마 CVD에 의해 웨이퍼에 반도체 박막을 형성하는 공정에 대해 설명한다. 멀티 존 히터(10)는, 도시하지 않은 반도체 제조 장치의 밀폐된 챔버 내부에 배치된다. 챔버에는, 실란 가스 등의 원료 가스를 공급하는 가스 공급 포트나 챔버 내의 기체를 배기하는 진공 포트 등이 장비되어 있다.
플라스마 CVD에서는, 우선, 목표 온도를 내지 700℃로 설정하고, 컨트롤러(52)에 의한 세라믹 기체(20)의 온도 제어를 행한다. 컨트롤러(52)는, 도시하지 않은 열전대로부터 세라믹 기체(20)의 중앙부(20a) 및 외주부(20b)의 온도를 입력하고, 각 온도가 각 목표 온도가 되도록 중앙부 존 히터(30) 및 외주부 존 히터(40)로의 공급 전력을 전원(35, 47)을 통하여 조절함으로써, 세라믹 기체(20)의 온도 제어를 행한다. 또한, 챔버 내를 진공으로 함과 함께 챔버 내에 원료 가스를 공급한다. 그리고, 세라믹 기체(20)의 중앙부(20a) 및 외주부(20b)의 온도가 목표 온도와 대략 일치한 후, 세라믹 기체(20)의 온도 제어를 계속한 채, 세라믹 기체(20)의 웨이퍼 적재면(22)에 웨이퍼를 적재한다. 웨이퍼를 적재한 직후는, 웨이퍼 자신의 온도가 목표 온도보다 낮기 때문에, 측정 온도는 몇도 저하되지만, 컨트롤러(52)에 의한 온도 제어에 의해 다시 목표 온도까지 상승한다. 이 상태에서 플라스마를 발생시키고 웨이퍼 상에 원료 가스로부터 반도체 박막을 형성한다.
여기서, 멀티 존 히터(10)의 제1 및 제2 소선부(41, 42)는, 코일이 아니고 소선(즉 와이어 형상)이기 때문에, 발열량이 적어, 중앙부 존 히터(30)에 의한 세라믹 기체(20)의 중앙부(20a)의 온도 제어를 방해하지 않는다. 한편, 제1 및 제2 소선부(41, 42)는, 모두 평면으로 보았을 때의 형상이 사행된 형상이기 때문에, 사용 환경이 변화하였을 때 쿨스폿이 발생하기 쉬운 개소에서는 형상을 곡선적으로 하여 발열량을 증가시킬 수 있고, 핫스폿이 발생하기 쉬운 개소에서는 형상을 직선적으로 하여 발열량을 억제할 수 있다.
이상 설명한 멀티 존 히터(10)에 의하면, 사용 환경이 변화한 경우(예를 들어 중앙부 존 히터(30)와 외주부 존 히터(40)의 파워비를 변경한 경우나 설정 온도의 변경에 의해 양 존 히터(30, 40)로 공급하는 파워가 증감한 경우 등)에도, 제1 및 제2 소선부(41, 42)의 주변에 쿨스폿이나 핫스폿이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 멀티 존 히터(10)를 반복하여 열 사이클이 발생하는 환경 하에서 사용하면, 세라믹 기체(20)에 매설된 중앙부 및 외주부 존 히터(30, 40)와 세라믹 기체(20) 사이에서 열팽창 차가 발생하지만, 제1 및 제2 소선부(41, 42)는 사행된 형상이기 때문에 그 열팽창 차를 흡수한다. 그 때문에, 제1 및 제2 소선부(41, 42)의 양단에 생기는 열 응력이 완화된다. 따라서, 세라믹 기체(20)가 파손되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 제1 및 제2 소선부(41, 42)는, 서로 접근되어 있는 부분과 이격되어 있는 부분을 갖고 있다. 그 때문에, 사용 환경이 변화하였을 때 쿨스폿이 발생하기 쉬운 개소에서는 서로 접근시켜 발열량을 증가시키도록 하고, 핫스폿이 발생하기 쉬운 개소에서는 서로 이격시켜 발열량을 억제하게 할 수 있다. 따라서, 사용 환경이 변화하였을 때 쿨스폿이나 핫스폿이 발생하는 것을 한층 방지하기 쉬워진다.
또한, 제1 및 제2 소선부(41, 42)는, 각각 복수의 만곡부를 갖고 있다. 그 때문에, 만곡부가 1개소밖에 없는 경우에 비하여 각 소선부(41, 42)의 주변 발열량을 미세하게 변화시킬 수 있다.
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 형태에서는, 세라믹 기체(20)의 외주부(20b)가 하나의 외주부 존을 갖고 있는 경우를 예시하였지만, 외주부(20b)는 복수의 외주부 존을 갖고 있어도 된다. 도 4는, 환형의 외주부(20b)에 2개의 외주부 존(제1 및 제2 외주부 존(20b1, 20b2)을 마련한 멀티 존 히터(110)의 평면도를 나타낸다. 도 4 중, 상술한 실시 형태와 동일 구성 요소에 대해서는 동일한 부호를 부여하여, 그 설명을 생략한다.
제1 외주부 존 히터(140)는, 반원 환형의 제1 외주부 존(20b1)에 중앙부 존 히터(30)과 동일 평면이 되게 마련되어 있다. 제1 외주부 존 히터(140)는, 제1 외주부 존(20b1) 내에서 한쪽 단부(140a)로부터 다른 쪽 단부(140b)까지 한붓그리기의 요령으로 제1 외주부 존(20b1)의 전역에 걸쳐 배선된 코일이다. 제1 소선부(141)는, 세라믹 기체(20)의 중앙부(20a)에 배치된 제1 및 제2 단자(143, 144) 중 제1 단자(143)로부터 중앙부(20a)를 통과하여 제1 외주부 존 히터(140)의 한쪽 단부(140a)에 접속된 와이어이다. 이 제1 소선부(141)는, 평면으로 보았을 때의 형상이 사행된 형상이다. 제2 소선부(142)는, 제2 단자(144)로부터 중앙부(20a)를 통과하여 제1 외주부 존 히터(140)의 다른 쪽 단부(140b)에 접속된 와이어이다. 이 제2 소선부(142)도, 평면으로 보았을 때의 형상이 사행된 형상이다.
제2 외주부 존 히터(150)는, 반원 환형의 제2 외주부 존(20b2)에 중앙부 존 히터(30)과 동일 평면이 되게 마련되어 있다. 제2 외주부 존 히터(150)는, 제2 외주부 존(20b2) 내에서 한쪽 단부(150a)로부터 다른 쪽 단부(150b)까지 한붓그리기의 요령으로 제2 외주부 존(20b2)의 전역에 걸쳐 배선된 코일이다. 제1 소선부(151)는, 세라믹 기체(20)의 중앙부(20a)에 배치된 제1 및 제2 단자(153, 154) 중 제1 단자(153)로부터 중앙부(20a)를 통과하여 제2 외주부 존 히터(150)의 한쪽 단부(150a)에 접속된 와이어이다. 이 제1 소선부(151)는, 평면으로 보았을 때의 형상이 사행된 형상이다. 제2 소선부(152)는, 제2 단자(154)로부터 중앙부(20a)를 통과하여 제2 외주부 존 히터(150)의 다른 쪽 단부(150b)에 접속된 와이어이다. 이 제2 소선부(152)도, 평면으로 보았을 때의 형상이 사행된 형상이다.
도 4의 멀티 존 히터(110)에 의해서도, 상술한 실시 형태와 마찬가지 효과가 얻어진다. 또한, 외주부(20b)를 제1 및 제2 외주부 존(20b1, 20b2)으로 나누고, 제1 외주부 존(20b1)에 제1 외주부 존 히터(140), 제2 외주부 존(20b2)에 제2 외주부 존 히터(150)를 마련하였기 때문에, 상술한 실시 형태에 비하여 세라믹 기체(20)의 외주부(20b)의 온도 제어를 보다 미세하게 행할 수 있다.
상술한 실시 형태의 제1 및 제2 소선부(41, 42) 대신에 도 5에 도시하는 제1 및 제2 소선부(241, 242)를 채용해도 된다. 제1 소선부(241)는 제1 소선부(41)와 동일하고, 제2 소선부(242)는 제1 소선부(241)와 평행해지도록 마련되어 있다. 이 경우, 제1 및 제2 소선부(241, 242)의 주변을, 길이가 동일한 4개의 구간 A1 내지 A4로 나누었을 때, 구간 A1에서는 다른 구간 A2 내지 A4에 비하여 제1 및 제2 소선부(241, 242)의 만곡부 곡률 반경이 작기 때문에, 구간 A1의 소선 길이가 다른 구간 A2 내지 A4보다 길어진다. 그 때문에, 구간 A1의 발열량이 다른 구간 A2 내지 A4보다 커진다. 또한, 이 점은 상술한 실시 형태에서도 마찬가지이다. 또한, 예를 들어 구간 A3, A4를 비교하면, 제1 및 제2 소선부(241, 242)에 의해 가열되는 영역은 구간 A3에서는 도 5에 있어서 왼쪽 영역, 구간 A4에서는 오른쪽 영역이 된다.
상술한 실시 형태에서는, 중앙부 존 히터(30)나 외주부 존 히터(40)의 형상을 코일 형상으로 하였지만, 이것에 한정되는 것은 아니고, 예를 들어 메쉬 형상(망형)이어도 된다. 망상의 발열체 밀도를 변경하기 위해서는, 예를 들어 그물코의 미세함을 변경하거나 선 직경을 변경하거나 발열체의 면적을 변경하거나 하면 된다.
상술한 실시 형태에 있어서, 세라믹 기체(20)에 또한 정전 척용 정전 전극이나 플라스마 발생용 고주파 전극을 매설해도 된다. 또한, 중앙부 존 히터(30)나 외주부 존 히터(40)를 세라믹 기체(20)에 매설하는 대신에, 세라믹 기체(20)의 표면에 마련해도 된다.
상술한 실시 형태에 있어서, 제1 및 제2 소선부(41, 42)의 와이어선 직경은 중앙부 및 외주부 존 히터(30, 40)의 코일(와이어와 동일한 재료)의 선 직경보다 크게 해도 된다. 즉, 와이어의 단면적을 코일의 단면적보다 크게 해도 된다. 이와 같이 하면, 제1 및 제2 소선부(41, 42)의 단위 길이당 저항값은, 외주부 존 히터(40)의 단위 길이당 저항값보다 작아진다. 그 때문에, 제1 및 제2 소선부(41, 42)의 단위 길이당 발열량을 중앙부 및 외주부 존 히터(30, 40)의 단위 길이당 발열량보다 작게 할 수 있다.
본 출원은, 2018년 3월 23일에 출원된 일본 특허 출원 제2018-55520호를 우선권 주장의 기초로 하고 있고, 인용에 의해 그 내용 모두가 본 명세서에 포함된다.
본 발명은 반도체 제조 장치에 있어서 웨이퍼를 가열하기 위한 히터에 이용 가능하다.
10: 멀티 존 히터
20: 세라믹 기체
20a: 중앙부
20b: 외주부
20b1: 외주부 존
20b2: 외주부 존
22: 웨이퍼 적재면
24: 배면
26: 가상 경계선
30: 중앙부 존 히터
31, 32: 단자
33, 34: 급전 부재
35: 중앙부 존 히터용 전원
40: 외주부 존 히터
40a, 40b: 단부
41: 제1 소선부
42: 제2 소선부
43: 제1 단자
44: 제2 단자
45, 46: 급전 부재
47: 외주부 존 히터용 전원
50: 중공 샤프트
52: 컨트롤러
110: 멀티 존 히터
140: 제1 외주부 존 히터
140a, 140b: 단부
141: 제1 소선부
142: 제2 소선부
143: 제1 단자
144: 제2 단자
150: 제2 외주부 존 히터
150a, 150b: 단부
151: 제1 소선부
152: 제2 소선부
153: 제1 단자
154: 제2 단자
241: 제1 소선부
242: 제2 소선부

Claims (9)

  1. 웨이퍼 적재면을 갖는 원반형 세라믹 기체와,
    상기 세라믹 기체의 중앙부에 마련된 코일 형상 또는 메쉬 형상의 중앙부 존 히터와,
    상기 중앙부 존 히터와 동일 평면 상에서 상기 세라믹 기체의 외주부의 하나 이상의 외주부 존의 각각에 대응하여 마련되어, 상기 외주부 존 내에서 한쪽 단부로부터 다른 쪽 단부까지 한붓그리기의 요령으로 상기 외주부 존의 전역에 걸쳐 배선된 코일 형상 또는 메쉬 형상의 외주부 존 히터와,
    상기 세라믹 기체의 상기 중앙부에 배치된 제1 단자로부터 상기 중앙부에 설치된 상기 중앙부 존 히터의 사이를 통과하여 상기 외주부 존 히터의 한쪽 단부에 접속되고, 평면으로 보았을 때의 형상이 사행된 형상인 제1 소선부와,
    상기 세라믹 기체의 상기 중앙부에 배치된 제2 단자로부터 상기 중앙부에 설치된 상기 중앙부 존 히터의 사이를 통과하여 상기 외주부 존 히터의 다른 쪽 단부에 접속되고, 평면으로 보았을 때의 형상이 사행된 형상인 제2 소선부
    를 구비하고,
    상기 제1 소선부 및 상기 제2 소선부는, 각각, 코일 형상도 메쉬 형상도 아닌 와이어 형상이며, 복수의 만곡부를 갖고, 서로 접근되어 있는 부분과 서로 이격되어 있는 부분을 갖고,
    상기 서로 접근되어 있는 부분에서의 상기 제1 소선부와 상기 제2 소선부 간의 간격은 상기 서로 이격되어 있는 부분에서의 상기 제1 소선부와 상기 제2 소선부 간의 간격보다 작게 구성되어, 상기 서로 접근되어 있는 부분에서의 단위 면적당 발열량이 상기 서로 이격되어 있는 부분에서의 단위 면적당 발열량보다 높은 멀티 존 히터.
  2. 웨이퍼 적재면을 갖는 원반형 세라믹 기체와,
    상기 세라믹 기체의 중앙부에 마련된 코일 형상 또는 메쉬 형상의 중앙부 존 히터와,
    상기 중앙부 존 히터와 동일 평면 상에서 상기 세라믹 기체의 외주부의 하나 이상의 외주부 존의 각각에 대응하여 마련되어, 상기 외주부 존 내에서 한쪽 단부로부터 다른 쪽 단부까지 한붓그리기의 요령으로 상기 외주부 존의 전역에 걸쳐 배선된 코일 형상 또는 메쉬 형상의 외주부 존 히터와,
    상기 세라믹 기체의 상기 중앙부에 배치된 제1 단자로부터 상기 중앙부에 설치된 상기 중앙부 존 히터의 사이를 통과하여 상기 외주부 존 히터의 한쪽 단부에 접속되고, 평면으로 보았을 때의 형상이 사행된 형상인 제1 소선부와,
    상기 세라믹 기체의 상기 중앙부에 배치된 제2 단자로부터 상기 중앙부에 설치된 상기 중앙부 존 히터의 사이를 통과하여 상기 외주부 존 히터의 다른 쪽 단부에 접속되고, 평면으로 보았을 때의 형상이 사행된 형상인 제2 소선부
    를 구비하고,
    상기 제1 소선부 및 상기 제2 소선부는, 각각, 코일 형상도 메쉬 형상도 아닌 와이어 형상이며, 복수의 만곡부를 갖고, 서로 일정한 간격으로 이격되도록 평행하게 구성되며, 곡률 반경이 작은 부분에서의 단위 면적당 발열량이 곡률 반경이 큰 부분에서의 단위 면적당 발열량보다 높은 멀티 존 히터.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 소선부 및 상기 제2 소선부는, 각각 복수의 만곡부를 갖고 있는, 멀티 존 히터.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 외주부 존은, 상기 세라믹 기체의 상기 외주부에 복수 마련되어 있는, 멀티 존 히터.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 소선부 및 상기 제2 소선부의 단위 길이당 저항값은, 상기 외주부 존 히터의 단위 길이당 저항값보다 작은, 멀티 존 히터.
  6. 제1항에 있어서, 상기 제1 소선부 및 상기 제2 소선부는 사용 환경이 변화한 때의 상기 세라믹 기체의 온도 변화 정보에 기초하여 설정된 서로 근접시키는 부분과 서로 이격되어 있는 부분을 갖는, 멀티 존 히터.
  7. 제2항에 있어서, 상기 제1 소선부 및 상기 제2 소선부는 사용 환경이 변화한 때의 상기 세라믹 기체의 온도 변화 정보에 기초하여 설정된 곡률 반경을 갖는, 멀티존 히터.
  8. 제3항에 있어서, 상기 제1 소선부 및 상기 제2 소선부의 복수의 만곡부는 각기 상이한 곡률 반경을 갖는, 멀티 존 히터.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 중앙부 존 히터는 만곡부를 갖는 와이어 형상이 아닌 코일 형상이며, 한쪽 단자로부터 다른 쪽 단자까지 중앙부에 걸쳐 마련되어 있는, 멀티 존 히터.
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