TW202142044A - 陶瓷加熱器 - Google Patents

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Abstract

陶瓷加熱器10係包括陶瓷板12、平面電極14以及電阻發熱體21。在陶瓷板12，係埋設第1穿孔51、第2穿孔52、連結部53以及補強部54。第1穿孔51係導電性，並被設置成從電阻發熱體21往穿孔用貫穿孔16。第2穿孔52係導電性，並被設置成從穿孔用貫穿孔16往與電阻發熱體21係相反側。連結部53係導電性，並將第1穿孔51與第2穿孔52以電性連結。補強部54係在穿孔用貫穿孔16的內側被設置於連結部53與穿孔用貫穿孔16的內周面之間，並由與陶瓷板12相同之材料所製作。

Description

陶瓷加熱器
本發明係有關於一種陶瓷加熱器。
以往，在對半導體晶圓進行加工時，使用吸附並固持晶圓的靜電夾頭加熱器。作為這種靜電夾頭加熱器，如專利文獻1所示，已知包括如下之構件者，靜電夾頭，係在陶瓷燒結體埋設靜電電極；及片加熱器，係具有複數個電阻發熱體之樹脂片，並一方之面與靜電夾頭被樹脂黏著。片加熱器係亦包括向複數個電阻發熱體之各個供電的跳線、在上下方向連結電阻發熱體與跳線之發熱體連結穿孔、為了向跳線供電而向外部取出之供電穿孔等。 [先行專利文獻] [專利文獻]
[專利文獻1] 國際公開第2017/029876號小冊
[發明所欲解決之課題]
在這種靜電夾頭加熱器，樹脂片之熱電阻高，因為無法得到充分之散熱，所以有想將樹脂片變更成陶瓷板的要求。在此情況，有時將面積比較大之平面電極埋設於陶瓷板，但是無法充分地得到那種平面電極與陶瓷板的密接性。
本發明係為了解決這種課題所開發者，其主要目的在於在陶瓷加熱器，提高平面電極與陶瓷板的密接性。 [解決課題之手段]
本發明之陶瓷加熱器係包括： 陶瓷板，係在表面具有晶圓載置面； 平面電極，係被埋設於該陶瓷板，並具有在厚度方向貫穿的穿孔用貫穿孔； 電阻發熱體，係被埋設於該陶瓷板； 導電性之第1穿孔，係被設置成從該電阻發熱體往該穿孔用貫穿孔； 導電性之第2穿孔，係被設置成從該穿孔用貫穿孔往與該電阻發熱體係相反側； 導電性之連結部，係在該穿孔用貫穿孔的內側被設置成與該穿孔用貫穿孔之內周面分開，並將該第1穿孔與該第2穿孔以電性連結；以及 補強部，係在該穿孔用貫穿孔的內側被設置於該連結部與該穿孔用貫穿孔的內周面之間，並材料係與該陶瓷板相同。
在本發明之陶瓷加熱器，平面電極係具有在厚度方向貫穿該平面電極的穿孔用貫穿孔。又，在穿孔用貫穿孔，係具有：連結部，係連結第1穿孔與第2穿孔；及補強部，係位於該連結部與穿孔用貫穿孔的內周面之間，並材料係與陶瓷板相同。平面電極係藉補強部與陶瓷板確實地密接。因此，若依據本發明之陶瓷加熱器，與無補強部的情況相比，平面電極與陶瓷板的密接性提高。
在本發明之陶瓷加熱器，亦可該電阻發熱體係被設置於在該陶瓷板所設置之複數個區的各區，亦可該第1穿孔、該第2穿孔、該連結部以及該補強部係以對應於該電阻發熱體之各個的方式所設置。在這種所謂的多區加熱器，係因為補強部因應於電阻發熱體之個數而增加，所以平面電極與陶瓷板的密接性更提高。
在本發明之陶瓷加熱器，亦可該平面電極係與向該電阻發熱體供給電力之一對供電端子的一方連接，亦可該第1穿孔、該連結部以及該第2穿孔係與該一對供電端子的另一方連接。在此情況，亦可平面電極係用作接地電極，亦可用作跳線。平面電極係因為面積比導電線大，所以進行通電亦難發熱。因此，可提高在晶圓載置面所載置之晶圓的均熱性。又，在電阻發熱體被設置於複數個區之各區的情況，亦可將平面電極對複數個電阻發熱體用作共同的一個接地電極。或者，在電阻發熱體被設置於複數個區之各區的情況，亦可以對應於複數個電阻發熱體之各個的方式設置平面電極，而用作跳線。
在本發明之陶瓷加熱器，亦可該平面電極係具有在厚度方向貫穿該平面電極的密接用貫穿孔，在該密接用貫穿孔，係填充與該陶瓷板相同的材料。依此方式，因為不僅穿孔用貫穿孔的補強部存在，而且被填充與陶瓷板相同之材料的密接用貫穿孔存在，所以平面電極與陶瓷板的密接性係更提高。在此情況，該穿孔用貫穿孔及該密接用貫穿孔係愈接近該陶瓷板之外周密度成為愈高(每單位面積之個數變多)較佳。陶瓷板係愈接近外周以熱所造成之伸縮愈大，但是藉由愈接近外周使穿孔用貫穿孔或密接用貫穿孔的密度愈高，可良好地維持外周的密接性。
其次，在以下說明是本發明之適合的一實施形態之陶瓷加熱器10。圖1係陶瓷加熱器10之平面圖，圖2係圖1之A－A的剖面圖，圖3係圖2之B－B剖面圖(在設置平面電極14之面剖開陶瓷加熱器10的剖面圖)，圖4係圖2之C－C剖面圖(在設置第1~第4電阻發熱體21~24之面剖開陶瓷加熱器10的剖面圖)。此外，圖1、圖3以及圖4之一點鏈線係表示各區的邊界。又，在圖3及圖4，係權宜上，省略表示剖面之剖面線。在以下的說明，有時使用上下、左右、前後，但是上下、左右、前後係只不過是相對性的位置關係。
陶瓷加熱器10係如圖2所示，包括陶瓷板12、平面電極14以及第1~第4電阻發熱體21~24。
陶瓷板12係以陶瓷(例如氧化鋁陶瓷或氮化鋁陶瓷)所製作之圓盤形的構件。在此陶瓷板12的上面，係設置載置晶圓的晶圓載置面12a。
平面電極14係如圖2及圖3所示，是比陶瓷板12更小一圈之圓板電極，並被埋設於陶瓷板12。平面電極14係包括複數個穿孔用貫穿孔16與複數個密接用貫穿孔18。穿孔用貫穿孔16與密接用貫穿孔18係在厚度方向貫穿平面電極14之直徑相同的孔，並等間隔地被設置於平面電極14的整體。在密接用貫穿孔18之內側，係填充與陶瓷板12相同的陶瓷材料。陶瓷板12中在平面電極14的下面與陶瓷板12的下面之間，係埋設一條在厚度方向延伸之導電性的接地連接構件15。接地連接構件15的上端係與平面電極14連接，下端係與未圖示之接地連接。
第1~第4電阻發熱體21~24係被埋設於陶瓷板12。第1~第4電阻發熱體21~24係如圖2所示，被設置於晶圓載置面12a與平面電極14之間的同一平面上。陶瓷板12係在從上方觀察時，被劃分成第1~第4區Z1~Z4。
第1區Z1係如圖4所示，是與陶瓷板12同心圓之小圓形區。第1電阻發熱體21係對第1區Z1加熱的發熱體，並以從一方的端子21a至第1區Z1的整體按照一筆畫之要領被配線成不會交叉並至另一方之端子21b的方式所設置。
第1電阻發熱體21之一方的端子21a係如圖2之放大圖所示，與在陶瓷板12之厚度方向延伸的導電構件31a連接。導電構件31a係上端與端子21a連接，下端從陶瓷板12的下面露出。導電構件31a係與未圖示之第1外部電源連接，並藉第1外部電源施加電壓。導電構件31a係包括第1穿孔51、第2穿孔52以及連結部53。第1穿孔51係被設置成從端子21a往穿孔用貫穿孔16。第2穿孔52係被設置成從該穿孔用貫穿孔16往與第1電阻發熱體21係相反側，並從陶瓷板12的下面露出。連結部53係在穿孔用貫穿孔16之內側被設置成與該穿孔用貫穿孔16的內周面分開，並將第1穿孔51與第2穿孔52以電性連結。連結部53的直徑係比第1穿孔51及第2穿孔52的直徑更大。設置導電構件31a的穿孔用貫穿孔16中在連結部53與穿孔用貫穿孔16的內周面之間，係設置補強部54。補強部54係由與陶瓷板12相同之材料所形成。第1電阻發熱體21之另一方的端子21b係與在陶瓷板12之厚度方向延伸的導電構件31b連接。導電構件31b係上端與端子21b連接，下端與平面電極14連接。導電構件31b係經由平面電極14及接地連接構件15與接地連接。
第2區Z2係如圖4所示，是中心與陶瓷板12相同之環形區，並被設置於第1區Z1之外側。第2電阻發熱體22係對第2區Z2加熱的發熱體，並以從一方的端子22a至第2區Z2的整體按照一筆畫之要領被配線成不會交叉並至另一方之端子22b的方式所設置。
第2電阻發熱體22之一方的端子22a係與在陶瓷板12之厚度方向延伸的導電構件32a(參照圖3)連接。導電構件32a係雖未圖示，上端與端子22a連接，下端從陶瓷板12的下面露出。導電構件32a係與未圖示之第2外部電源連接，並藉第2外部電源施加電壓。導電構件32a係與導電構件31a相同的構成(如圖2之放大圖所示，包括第1穿孔51、第2穿孔52以及連結部53的構成)。在導電構件32a所通過之穿孔用貫穿孔16的內側，係設置補強部54。第2電阻發熱體22之另一方的端子22b係與在陶瓷板12之厚度方向延伸的導電構件32b(參照圖3)連接。導電構件32b係雖未圖示，上端與端子22b連接，下端與平面電極14連接。導電構件32b係經由平面電極14及接地連接構件15與接地連接。
第3區Z3係如圖4所示，是中心與陶瓷板12相同之環形區，並被設置於第2區Z2之外側。第3電阻發熱體23係對第3區Z3加熱的發熱體，並以從一方的端子23a至第3區Z3的整體按照一筆畫之要領被配線成不會交叉並至另一方之端子23b的方式所設置。
第3電阻發熱體23之一方的端子23a係與在陶瓷板12之厚度方向延伸的導電構件33a(參照圖3)連接。導電構件33a係雖未圖示，上端與端子23a連接，下端從陶瓷板12的下面露出。導電構件33a係與未圖示之第3外部電源連接，並藉第3外部電源施加電壓。導電構件33a係與導電構件31a相同的構成(如圖2之放大圖所示，包括第1穿孔51、第2穿孔52以及連結部53的構成)。在導電構件33a所通過之穿孔用貫穿孔16的內側，係設置補強部54。第3電阻發熱體23之另一方的端子23b係與在陶瓷板12之厚度方向延伸的導電構件33b(參照圖3)連接。導電構件33b係雖未圖示，上端與端子23b連接，下端與平面電極14連接。導電構件33b係經由平面電極14及接地連接構件15與接地連接。
第4區Z4係如圖4所示，是中心與陶瓷板12相同之環形區，並被設置於第3區Z3之外側。第4電阻發熱體24係對第4區Z4加熱的發熱體，並以從一方的端子24a至第4區Z4的整體按照一筆畫之要領被配線成不會交叉並至另一方之端子24b的方式所設置。
第4電阻發熱體24之一方的端子24a係與在陶瓷板12之厚度方向延伸的導電構件34a(參照圖3)連接。導電構件34a係雖未圖示，上端與端子24a連接，下端從陶瓷板12的下面露出。導電構件34a係與未圖示之第4外部電源連接，並藉第4外部電源施加電壓。導電構件34a係與導電構件31a相同的構成(如圖2之放大圖所示，包括第1穿孔51、第2穿孔52以及連結部53的構成)。在導電構件34a所通過之穿孔用貫穿孔16的內側，係設置補強部54。第4電阻發熱體24之另一方的端子24b係與在陶瓷板12之厚度方向延伸的導電構件34b(參照圖3)連接。導電構件34b係雖未圖示，上端與端子24b連接，下端與平面電極14連接。導電構件34b係經由平面電極14及接地連接構件15與接地連接。
此處，考慮提高陶瓷板12與平面電極14的密接性時，穿孔用貫穿孔16的直徑係比連結部53的直徑更大0.3mm以上較佳。又，考慮以連結部53良好地連接第1及第2穿孔51、52時，連結部53的直徑係比第1及第2穿孔51、52的直徑更大0.3mm以上較佳。
其次，說明陶瓷加熱器10之製造方法的一例。陶瓷加熱器10係例如將複數片陶瓷生片(green sheet，含有陶瓷粉末之薄的帶成形體)積層並加壓，作成積層體，再對該積層體進行乾燥、煅燒、烘烤，藉此，可製作。在此情況，在既定陶瓷生片，係將電極膏印刷成成為平面電極14的形狀。在此時，在平面電極14的穿孔用貫穿孔16，係將電極膏印刷成成為連結部53的形狀。在別的陶瓷生片，係將電極膏印刷成成為第1~第4電阻發熱體21~24的圖案。又，在需要設置接地連接構件15或導電構件31a~34a的各穿孔或導電構件31b~34b的位置，係在陶瓷生片設置貫穿孔後將電極膏印刷於該貫穿孔。
其次，說明陶瓷加熱器10之使用方法的一例。首先，將具有使冷媒循環之冷媒通路的冷卻板(未圖示)與陶瓷板12的下面接合。在冷卻板，係在與平面電極14之接地連接構件15及第1~第4電阻發熱體21~24之導電構件31a~34a相對向的位置設置在厚度方向貫穿冷卻板的貫穿孔。經由這些貫穿孔，平面電極14之接地連接構件15係與接地連接，第1~第4電阻發熱體21~24之導電構件31a~34a係與各自對應之第1~第4外部電源連接。接著，將已安裝冷卻板之陶瓷加熱器10配置於室(未圖示)之內部。然後，將晶圓載置於晶圓載置面12a，使室之內部空間成為真空後，從第1~第4外部電源向各第1~第4電阻發熱體21~24供給電力，且使冷媒向冷卻板之冷媒通路循環。晶圓溫度係因為藉在各區所設置之第1~第4電阻發熱體21~24被加熱且藉冷卻板被調整成溫度不會過度上升，所以可維持於既定目標溫度。第1~第4區Z1~Z4係藉第1~第4電阻發熱體21~24個別地被進行溫度控制。
若依據以上所說明之本實施形態的陶瓷加熱器10，平面電極14係具有穿孔用貫穿孔16，並在穿孔用貫穿孔16係具有：連結部53，係連結第1穿孔51與第2穿孔52；及補強部54，係位於該連結部53與穿孔用貫穿孔16的內周面之間，並材料係與陶瓷板12相同。因此，平面電極14係藉補強部54與陶瓷板12確實地密接。因此，與無補強部54的情況相比，平面電極14與陶瓷板12的密接性提高。
又，在是所謂的多區加熱器的陶瓷加熱器10，係因為補強部54因應於電阻發熱體之個數而增加，所以平面電極14與陶瓷板12的密接性更提高。
進而，平面電極14的上面係經由導電構件31b~34b與第1~第4電阻發熱體21~24之端子21b~24b連接，平面電極14的下面係與接地連接構件15連接。即，平面電極14係對第1~第4電阻發熱體21~24被用作共同的一個接地電極。若依據不同的想法，平面電極14係被用作用以將第1~第4電阻發熱體21~24之導電構件31b~34b與接地連接構件15連接的跳線。不論如何，平面電極14係面積比一般之導電線大，因為進行通電亦難發熱，所以可提高在晶圓載置面12a所載置之晶圓的均熱性。
進而又，平面電極14係具有密接用貫穿孔18，在密接用貫穿孔18係填充與陶瓷板12相同的材料。依此方式，因為不僅穿孔用貫穿孔16的補強部54存在，而且被填充與陶瓷板相同之材料的密接用貫穿孔18存在，所以平面電極14與陶瓷板12的密接性係更提高。
此外，本發明係絲毫未被限定為上述之實施形態，當然只要屬於本發明的技術性範圍，能以各種的形態實施。
例如，在上述之實施形態，係以在從上觀察平面電極14時成為等間隔的方式設置穿孔用貫穿孔16及密接用貫穿孔18，但是亦可如圖5所示之平面電極114所示，設置成愈接近陶瓷板12之外周密度成為愈高(即，每單位面積之個數愈多)。陶瓷板12係愈接近外周以熱所造成之伸縮愈大，但是藉由平面電極114係愈接近外周使穿孔用貫穿孔16或密接用貫穿孔18的密度愈高，可良好地維持外周的密接性。此外，在圖5係對與上述之實施形態相同的構成元件，係附加相同的符號。
在上述之實施形態，係舉例表示由一片圓板電極所構成之平面電極14，但是如圖6所示，亦可採用以對應於第1~第4電阻發熱體21~24之各個之端子的方式所分割之第1~第4平面電極141~144。在圖6，係將第1平面電極141作成圓形電極，將第2~第4平面電極142~144作成扇形電極。在圖6係對與上述之實施形態相同的構成元件，係附加相同的符號。第1平面電極141係以對應於第1電阻發熱體21之一對端子21a、21b的方式所設置，第2平面電極142係以對應於第2電阻發熱體22之一對端子22a、22b的方式所設置，第3平面電極143係以對應於第3電阻發熱體23之一對端子23a、23b的方式所設置，第4平面電極144係以對應於第4電阻發熱體24之一對端子24a、24b的方式所設置。在第1~第4平面電極141~144的下面，係設置第1~第4接地連接構件151~154。第1~第4接地連接構件151~154係從陶瓷板12的下面露出。因此，第1~第4平面電極141~144係達成將第1~第4電阻發熱體21~24之端子21b~24b分別與第1~第4接地連接構件151~154連接之跳線的任務。此外，亦可將端子21b~24b(第1~第4接地連接構件151~154)與電壓施加側連接，並將端子21a~24a與接地連接。又，第1~第4平面電極141~144係採用圓形或扇形，但是，不特別地限定為此，例如亦可是長方形等。
在上述之實施形態，穿孔用貫穿孔16或密接用貫穿孔18係採用直徑相同的圓孔，但是，不特別地限定為此，例如亦可作將密接用貫穿孔18的直徑作成比穿孔用貫穿孔16的直徑更小。又，將穿孔用貫穿孔16及密接用貫穿孔18作成圓孔，但是，不特別地限定為此，例如亦可是角孔。
在上述之實施形態，係舉例表示陶瓷加熱器10係具有複數個電阻發熱體(第1~第4電阻發熱體21~24)者，但是亦可採用具有一個電阻發熱體(在晶圓載置面12a的整體按照一筆畫之要領被配線成不會交叉者)者。
在上述之實施形態，係在平面電極14設置複數個密接用貫穿孔18，但是亦可不設置密接用貫穿孔18。在此情況，亦因為在穿孔用貫穿孔16係設置補強部54，所以陶瓷板12與平面電極14藉該補強部54進行密接。
亦可上述之實施形態的平面電極14係多段地被埋設於陶瓷板12之內部。
亦可上述之實施形態的平面電極14係作成在背面具有複數個突起或背面成為粗糙的面。依此方式，平面電極14與陶瓷板12之密接性成為更良好。
亦可在上述之實施形態的陶瓷加熱器10，係埋設比陶瓷板12更小一圈之圓形的靜電電極。依此方式，藉由對靜電電極施加電壓，可將晶圓吸附並固持於晶圓載置面12a。亦可靜電電極係例如埋設於晶圓載置面12a與第1~第4電阻發熱體21~24之間。亦可靜電電極係在背面具有複數個突起或背面為粗糙的面，並具有複數個在上下貫穿的密接用貫穿孔(圓孔、角孔、狹縫等)。依此方式，靜電電極與陶瓷板12之密接性成為良好。
亦可在上述之實施形態的陶瓷加熱器10，係埋設比陶瓷板12更小一圈之圓形的高頻電極。依此方式，在與晶圓載置面12a相對向的位置配置與晶圓載置面12a平行的平板電極，並對平板電極與高頻電極之間施加高頻電壓，藉此，可對晶圓實施電漿CVD等之電漿處理。亦可高頻電極係例如埋設於晶圓載置面12a與第1~第4電阻發熱體21~24之間。亦可高頻電極係在背面具有複數個突起或背面為粗糙的面，並具有複數個在上下貫穿的密接用貫穿孔(圓孔、角孔、狹縫等)。依此方式，高頻電極與陶瓷板12之密接性成為良好。此外，亦可高頻電極係兼用作靜電電極。
本專利申請係將於2020年3月11日所申請之日本專利申請第2020－042336號作為優先權主張的基礎，藉引用在本專利說明書包含其內容的全部。
10:陶瓷加熱器 12:陶瓷板 12a:晶圓載置面 14:平面電極 15:接地連接構件 16:穿孔用貫穿孔 18:密接用貫穿孔 21:第1電阻發熱體 21a,21b:端子 22:第2電阻發熱體 23:第3電阻發熱體 24:第4電阻發熱體 31a:導電構件 31b:導電構件 51:第1穿孔 52:第2穿孔 53:連結部 54:補強部 Z1:第1區 Z2:第2區 Z3:第3區 Z4:第4區
[圖1] 係陶瓷加熱器10之平面圖。 [圖2] 係圖1之A－A剖面圖。 [圖3] 係圖2之B－B剖面圖。 [圖4] 係圖2之C－C剖面圖。 [圖5] 係平面電極114的說明圖。 [圖6] 係第1~第4平面電極141~144的說明圖。
10:陶瓷加熱器
12:陶瓷板
12a:晶圓載置面
14:平面電極
15:接地連接構件
16:穿孔用貫穿孔
18:密接用貫穿孔
21:第1電阻發熱體
21a,21b:端子
22:第2電阻發熱體
23:第3電阻發熱體
24:第4電阻發熱體
31a:導電構件
31b:導電構件
51:第1穿孔
52:第2穿孔
53:連結部
54:補強部
Z1:第1區
Z2:第2區
Z3:第3區
Z4:第4區

Claims (7)

  1. 一種陶瓷加熱器，其係包括： 陶瓷板； 平面電極，係被埋設於該陶瓷板，並具有在厚度方向貫穿的穿孔用貫穿孔； 電阻發熱體，係被埋設於該陶瓷板； 導電性之第1穿孔，係被設置成從該電阻發熱體往該穿孔用貫穿孔； 導電性之第2穿孔，係被設置成從該穿孔用貫穿孔往與該電阻發熱體係相反側； 導電性之連結部，係在該穿孔用貫穿孔的內側被設置成與該穿孔用貫穿孔之內周面分開，並將該第1穿孔與該第2穿孔以電性連結；以及 補強部，係在該穿孔用貫穿孔的內側被設置於該連結部與該穿孔用貫穿孔的內周面之間，並材料係與該陶瓷板相同。
  2. 如請求項1之陶瓷加熱器，其中 該電阻發熱體係被設置於在該陶瓷板所設置之複數個區的各區； 該第1穿孔、該第2穿孔、該連結部以及該補強部係以對應於該電阻發熱體之各個的方式所設置。
  3. 如請求項1或2之陶瓷加熱器，其中 該平面電極係與向該電阻發熱體供給電力之一對供電端子的一方連接； 該第1穿孔、該連結部以及該第2穿孔係與該一對供電端子的另一方連接； 該平面電極係接地電極或跳線。
  4. 如請求項2之陶瓷加熱器，其中 該平面電極係與向該電阻發熱體供給電力之一對供電端子的一方連接； 該第1穿孔、該連結部以及該第2穿孔係與該一對供電端子的另一方連接； 該平面電極係對複數個該電阻發熱體是共同的接地電極。
  5. 如請求項2之陶瓷加熱器，其中 該平面電極係與向該電阻發熱體供給電力之一對供電端子的一方連接； 該第1穿孔、該連結部以及該第2穿孔係與該一對供電端子的另一方連接； 該平面電極係以與複數個該電阻發熱體之各個對應的方式所設置之跳線。
  6. 如請求項1~5中任一項之陶瓷加熱器，其中 該平面電極係具有在厚度方向貫穿該平面電極的密接用貫穿孔； 在該密接用貫穿孔，係填充與該陶瓷板相同的材料。
  7. 如請求項6之陶瓷加熱器，其中該穿孔用貫穿孔及該密接用貫穿孔係愈接近該陶瓷板之外周密度成為愈高。
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