TW202031092A - 陶瓷加熱器 - Google Patents

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本山修一郎
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Abstract

陶瓷加熱器10係包括陶瓷板20。陶瓷板20係具有晶圓放置面，包括圓形之內周側區塊Z1與環狀之外周側區塊Z2（外周側第1～第3區塊Z21～Z23）。在內周側區塊Z1，設有二維形狀之內周側電阻發熱體22。在外周側第1～第3區塊Z21～Z23，分別設有線圈狀之外周側第1～第3電阻發熱體24,26,28。在內周側區塊Z1，配置有內周側電阻發熱體22的端子與外周側第1～第3電阻發熱體24,26,28的端子。

Description

陶瓷加熱器
本發明係關於一種陶瓷加熱器。
在半導體製造裝置中，係採用用於加熱晶圓之陶瓷加熱器。這種陶瓷加熱器，係眾所周知地有所謂兩區塊加熱器。此種兩區塊加熱器，如專利文獻1所開示地，係眾所周知有一種在陶瓷基體中，埋設內周側電阻發熱體與外周側電阻發熱體於同一平面，使各電阻發熱體分別獨立，以施加電壓，藉此，獨立控制來自各電阻發熱體之發熱者。各電阻發熱體係以由鎢等高熔點金屬所製成之線圈所構成。 ［專利文獻］
［專利文獻1］日本專利第3897563號公報
但是，在內周側區塊，有必要設置內周側電阻發熱體的端子或外周側電阻發熱體的端子，所以，在線圈狀之內周側電阻發熱體中，欲高密度地配線係有困難。因此，在內周側區塊中，有產生溫度參差之虞。
本發明係用於解決這種課題所研發出者，其主要目的係在於抑制內周側區塊產生溫度參差之情事。
本發明之陶瓷加熱器係包括： 陶瓷板，具有晶圓放置面，其包括圓形之內周側區塊與環狀之外周側區塊； 內周側電阻發熱體，被設於該內周側區塊，呈二維形狀；以及 外周側電阻發熱體，被設於該外周側區塊，呈線圈狀， 在該內周側區塊，配置有該內周側電阻發熱體的端子與該外周側電阻發熱體的端子。
在此陶瓷加熱器中，係於外周側區塊配置有線圈狀之外周側電阻發熱體，所以，可獲得比較大之發熱量。另外，內周側電阻發熱體之形狀，並非採用線圈狀，而採用二維形狀，所以，可使線寬較細，或使線間較窄。因此，可抑制內周側區塊產生溫度參差。
在本發明之陶瓷加熱器中，該內周側電阻發熱體係也可以通過該端子之間隙，以綿延該內周側區塊之全體配線。內周側電阻發熱體之形狀係採用二維形狀，所以，可使線寬較細，或使線間較窄。因此，可使內周側電阻發熱體通過端子之間隙，綿延內周側區塊之全體以配線。
在本發明之陶瓷加熱器中，該內周側區塊之面積，也可以比該外周側區塊之面積還要小。即使在這種情形下，內周側電阻發熱體係二維形狀，可使線寬較細，或使線間較窄，所以，可使內周側電阻發熱體，綿延內周側區塊之全體以配線。
在本發明之陶瓷加熱器中，該內周側電阻發熱體與該外周側電阻發熱體，係也可以在該陶瓷板之內部，被設於平行該晶圓放置面之同一平面上。而且，所謂「平行」係指在完全平行之情形之外，也包含實質上平行之情形（例如進入公差範圍之情形等）。所謂「同一」係指在完全同一之情形之外，也包含實質上同一之情形（例如進入公差範圍之情形等）。
在本發明之陶瓷加熱器中，也可以該內周側區塊係一個區塊，該外周側區塊係被分成兩個以上之區塊，該外周側電阻發熱體係在該各區塊，被獨立配線。外周側電阻發熱體係分別在兩個以上之區塊，被獨立配線，所以，外周側電阻發熱體的端子之數量，係對應區塊數以增加。又，必須配線使得內周側電阻發熱體通過較多端子之間。即使在這種情形下，內周側電阻發熱體係二維形狀，可使線寬較細，或使線間較窄，所以，可使內周側電阻發熱體，綿延內周側區塊之全體以配線。
參照圖面，在以下說明本發明之最佳實施形態。圖1係陶瓷加熱器10之立體圖；圖2係陶瓷加熱器10之縱剖面圖（使陶瓷加熱器10在包含中心軸之面，切斷後之剖面圖）；圖3係沿著電阻發熱體22,24,26,28，水平切斷陶瓷板20，以自上方觀得之剖面圖。圖3係表示實質上，自晶圓放置面20a觀看陶瓷板20時之情形。而且，在圖3中，係省略表示切斷面之剖面線。
陶瓷加熱器10係用於加熱實施蝕刻或CVD等之處理之晶圓者，被設置於未圖示之真空腔體內。此陶瓷加熱器10係包括：陶瓷板20，具有晶圓放置面20a，呈圓盤狀；以及筒狀轉軸40，被接合於陶瓷板20的晶圓放置面20a之相反側之面（內表面）20b，使得與陶瓷板20同軸。
陶瓷板20係由氮化鋁或氧化鋁等所代表之陶瓷材料所構成，呈圓盤狀之板體。陶瓷板20之直徑係例如300mm左右。在陶瓷板20的晶圓放置面20a，雖然未圖示，但是，藉壓花加工而設有細小之凹凸。陶瓷板20係藉與陶瓷板20為同心圓之虛擬邊界BL（參照圖3），被分成小圓形之內周側區塊Z1與圓環狀之外周側區塊Z2。虛擬邊界BL之直徑，係例如200mm左右。內周側區塊Z1之面積，係小於外周側區塊Z2之面積。外周側區塊Z2係藉與陶瓷板20為同心圓之虛擬邊界BL1,BL2（參照圖3），被分成三個環狀區塊，亦即，被分成外周側第1～第3區塊Z21～Z23。在陶瓷板20的內周側區塊Z1，埋設有內周側電阻發熱體22，在外周側第1～第3區塊Z21～Z23，分別埋設有外周側第1～第3電阻發熱體24,26,28。這些電阻發熱體22,24,26,28，係被設於平行晶圓放置面20a之同一平面上。
如圖3所示，內周側電阻發熱體22係被形成，使得自被配設於陶瓷板20的中央部（陶瓷板20的內表面20b之中，被筒狀轉軸40所包圍之領域）之一對端子22a,22b之一者，至另一者。在此，內周側電阻發熱體22係被形成，使得自端子22a使端開始，一邊通過端子24a,24b,26a,26b,28a,28b之間，一邊以一筆劃之要領，在複數折返部折返地，配線於內周側區塊Z1之大概全域後，到達端子22b。內周側電阻發熱體22係以高熔點金屬或其碳化物所製作之二維形狀之發熱體，例如藉印刷膏體以被製作。二維形狀可例舉例如絲帶狀（平坦且細長之形狀）或網目狀等。高熔點金屬可例舉例如鎢、鉬、鉭、白金、錸、鉿及這些之合金。高熔點金屬之碳化物，可例舉例如碳化鎢或碳化鉬等。內周側電阻發熱體22係二維形狀，所以，可使線寬較細，或使線間較窄，或端子間長度較長，或使剖面積較小。因此，藉調整這些，可很容易調整內周側電阻發熱體22的端子間之電阻。
如圖3所示，外周側第1電阻發熱體24係被形成，使得自被配設於陶瓷板20的中央部之一對端子24a,24b之一者使端開始，以一筆劃之要領，在折返部被折返地，綿延外周側第1區塊Z21的大概全域地被配線，之後，到達一對端子24a,24b之另一者。外周側第2電阻發熱體26係被形成，使得自被配設於陶瓷板20的中央部之一對端子26a,26b之一者使端開始，以一筆劃之要領，在折返部被折返地，綿延外周側第2區塊Z22的大概全域地配線，之後，到達一對端子26a,26b之另一者。外周側第3電阻發熱體28係被形成，使得自被配設於陶瓷板20的中央部之一對端子28a,28b之一者使端開始，以一筆劃之要領，在折返部被折返地，綿延外周側第3區塊Z23的大概全域地配線，之後，到達一對端子28a,28b之另一者。外周側第1～第3電阻發熱體24,26,28係以高熔點金屬或其碳化物所製作之線圈。但是，自各端子24a,24b至外周側第1區塊Z21為止之拉出線，或自各端子26a,26b至外周側第2區塊Z22為止之拉出線，或自各端子28a,28b至外周側第3區塊Z23為止之拉出線係並非線圈，而係以線材或由印刷所做之絲帶所製作。
筒狀轉軸40係與陶瓷板20相同地，以氮化鋁、氧化鋁等之陶瓷所形成。筒狀轉軸40之內徑係例如40mm左右，外徑係例如60mm左右。此筒狀轉軸40係上端被擴散接合於陶瓷板20。在筒狀轉軸40的內部，如圖2所示，係配置有分別連接於內周側電阻發熱體22的一對端子22a,22b之供電棒42a,42b。又，在筒狀轉軸40的內部，也配置有分別連接於外周側第1電阻發熱體24的一對端子24a,24b之供電棒44a,44b，或分別連接於外周側第2電阻發熱體26的一對端子26a,26b之供電棒46a,46b，或分別連接於外周側第3電阻發熱體28的一對端子28a,28b之供電棒48a,48b。供電棒42a,42b係被連接於內周側電源32，供電棒44a,44b係被連接於外周側第1電源34，供電棒46a,46b係被連接於外周側第2電源36，供電棒48a,48b係被連接於外周側第3電源38。因此，可個別地溫度控制被內周側電阻發熱體22加熱之內周側區塊Z1，與被外周側第1～第3電阻發熱體24,26,28加熱之外周側區塊Z21,Z22,Z23。
接著，說明陶瓷加熱器10之使用例。首先，設置陶瓷加熱器10到未圖示之真空腔體內，放置晶圓W到該陶瓷加熱器10的晶圓放置面20a。而且，藉內周側電源32調整供給到內周側電阻發熱體22之電力，使得被未圖示之內周側熱電偶所檢出之內周側區塊Z1之溫度，成為預先決定之內周側目標溫度。又，藉外周側第1～第3電源34,36,38調整供給到外周側第1～第3電阻發熱體24,26,28之電力，使得分別被未圖示之外周側第1～第3熱電偶所檢出之外周側第1～第3區塊Z21～Z23之溫度，成為預先決定之外周側第1～第3目標溫度。藉此，控制使得晶圓W之溫度成為期望之溫度。而且，設定使得真空腔體內成為真空環境氣體或減壓環境氣體，在真空腔體內產生電漿，利用該電漿以實施CVD成膜或蝕刻到晶圓W。
在以上說明過之本實施形態之陶瓷加熱器10中，係在外周側區塊Z2（外周側第1～第3區塊Z21～Z23），配置有線圈狀之外周側第1～第3電阻發熱體24,26,28，所以，可獲得比較大之發熱量。另外，內周側電阻發熱體22之形狀，係並非線圈狀，而係採用二維形狀，所以，可使線寬較細，或使線間較窄。因此，可抑制內周側區塊Z1產生溫度參差之情事。
又，內周側電阻發熱體22係通過端子22a,22b,24a,24b,26a,26b,28a, 28b的間隙，綿延內周側區塊Z1的全體以配線。在本實施形態中，內周側電阻發熱體22之形狀，係採用二維形狀，所以，可使線寬較細，或使線間較窄。因此，可使內周側電阻發熱體22通過端子的間隙，綿延內周側區塊Z1的全體以配線。
又，內周側區塊Z1之面積，係小於外周側區塊Z2之面積，但是，即使係這種情形，內周側電阻發熱體22係二維形狀，可使線寬較細，或使線間較窄，所以，可使內周側電阻發熱體22綿延內周側區塊Z1的全體以配線。
而且，外周側區塊Z2係被分為外周側第1～第3區塊Z21～Z23，外周側第1～第3電阻發熱體24,26,28係分別獨立為區塊以被配線。因此，在內周側區塊Z1係配置有合計八個端子。即使係這種情形，內周側電阻發熱體22係二維形狀，可使線寬較細，或使線間較窄，所以，可使內周側電阻發熱體22綿延內周側區塊Z1的全體以配線。
而且，本發明係並不侷限於上述實施形態，只要屬於本發明之技術性範圍，當然可以各種態樣實施。
例如在上述實施形態中，係藉內周側電阻發熱體22之剖面積或配線之長度，改變內周側電阻發熱體22的端子間之電阻，藉此，也可以設定內周側電阻發熱體22的端子間之電阻，使得變得比外周側第1～第3電阻發熱體24,26,28的各端子間之電阻還要大。或者，也可以設定內周側電阻發熱體22的端子間之電阻，使得比外周側第1～第3電阻發熱體24,26,28的各端子間之電阻還要小或相同。藉此，可對應使用者之期望，適宜設定內周側區塊Z1中之內周側電阻發熱體22之發熱量。
在上述之實施形態中，雖然分割外周側區塊Z2為三個小區塊，但是，外周側區塊Z2也可以係一個區塊，或者，分割為兩個小區塊，或者，分割為四個以上之小區塊。在任何情形下，電阻發熱體皆係各區塊獨立配線。小區塊係如上述實施形態所示，可藉與陶瓷板20為同心圓之邊界線，分割外周側區塊Z2而形成環狀，或者，藉自陶瓷板20的中心做放射狀延伸之線，分割外周側區塊Z2而形成扇形（展開圓錐座的側面後之形狀）。
在上述實施形態中，雖然說明過內周側區塊Z1係一個區塊，但是，也可以被分割為複數小區塊。在此情形下，係在各小區塊，獨立二維形狀之電阻發熱體以配線之。小區塊也可以係藉與陶瓷板20為同心圓之邊界線，分割內周側區塊Z1，形成環狀與圓形狀，或者，藉自陶瓷板20的中心成放射狀地延伸之線，分割內周側區塊Z1，形成扇形（展開圓錐的側面後之形狀）。
在上述實施形態中，於欲提高各電阻發熱體22,24,26,28的端子間之電阻之情形下，也可以使用體積電阻率較高之材料。例如當例舉20℃中之體積電阻率之一例時，鎢係5.5×106 [Ω．m］、碳化鎢係53×106 [Ω．m］。因此，如果使用碳化鎢時，其與使用鎢之情形相比較下，可提高端子間之電阻。
在上述之實施形態中，也可以內建靜電電極到陶瓷板20。在此情形下，在放置晶圓W到晶圓放置面20a後，藉施加電壓到靜電電極，可靜電吸附晶圓W到晶圓放置面20a。或者，也可以內建RF電極到陶瓷板20。在此情形下，係在晶圓放置面20a上方空出空間，配置未圖示之淋浴頭，供給高頻電力到由淋浴頭與RF電極所構成之平行平板電極間。藉此，產生電漿，可利用該電漿，在晶圓W實施CVD成膜或蝕刻。而且，也可以使靜電電極與RF電極兼用。
在上述之實施形態中，內側電阻發熱體22係通過端子的間隙，綿延內周側區塊Z1的全體以被配線者，但是，本發明並未侷限於此。例如也可以內側電阻發熱體22未通過端子的間隙地，綿延內周側區塊Z1的全體以被配線。
本申請案係將在2019年1月25日提出申請之日本專利出願第2019-011301號，當作優先權主張之基礎，因為引用而其內容之全部包含在本專利說明書。 ［產業上之利用可能性］
本發明係可利用於半導體製造裝置。
10:陶瓷加熱器 20:陶瓷板 20a:晶圓放置面 20b:內表面 22:內周側電阻發熱體 22a,22b:端子 24:外周側第1電阻發熱體 24a,24b:端子 26:外周側第2電阻發熱體 26a,26b:端子 28:外周側第3電阻發熱體 28a,28b:端子 32:內周側電源 34:外周側第1電源 36:外周側第2電源 38:外周側第3電源 40:筒狀轉軸 42a,42b,44a,44b,46a,46b,48a,48b:供電棒 BL,BL1,BL2:虛擬邊界 W:晶圓 Z1:內周側區塊 Z2:外周側區塊 Z21:外周側第1區塊 Z22:外周側第2區塊 Z23:外周側第3區塊
〔圖1〕係陶瓷加熱器10之立體圖。 〔圖2〕係陶瓷加熱器10之縱剖面圖。 〔圖3〕係沿著電阻發熱體22,24,26,28水平切斷陶瓷板20，以自上方觀得之剖面圖。
10:陶瓷加熱器
20:陶瓷板
22:電阻發熱體
22a:端子
22b:端子
24:電阻發熱體
24a:端子
24b:端子
26:電阻發熱體
26a:端子
26b:端子
28:電阻發熱體
28a:端子
28b:端子
BL:虛擬邊界
BL1:虛擬邊界
BL2:虛擬邊界
Z1:內周側區塊
Z2:外周側區塊
Z21:第1區塊
Z22:第2區塊
Z23:第3區塊

Claims (5)

  1. 一種陶瓷加熱器，其包括： 陶瓷板，具有晶圓放置面，包括圓形之內周側區塊與環狀之外周側區塊； 內周側電阻發熱體，被設於該內周側區塊，呈二維形狀；以及 外周側電阻發熱體，被設於該外周側區塊，呈線圈狀， 在該內周側區塊，配置有該內周側電阻發熱體的端子與該外周側電阻發熱體的端子。
  2. 如請求項1之陶瓷加熱器，其中該內周側電阻發熱體，係通過該端子之間隙，綿延該內周側區塊的全體以配線。
  3. 如請求項1或2之陶瓷加熱器，其中該內周側區塊之面積，係比該外周側區塊之面積還要小。
  4. 如請求項1～3中任一項之陶瓷加熱器，其中該內周側電阻發熱體與該外周側電阻發熱體，係在該陶瓷板的內部，被設於平行於該晶圓放置面之同一平面上。
  5. 如請求項1～4中任一項之陶瓷加熱器，其中該內周側區塊係一個區塊， 該外周側區塊係被分為兩個以上之區塊，該外周側電阻發熱體係在該各區塊，獨立配線。
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