TW202412553A

TW202412553A - 陶瓷加熱器

Info

Publication number: TW202412553A
Application number: TW112118665A
Authority: TW
Inventors: 高橋和也
Original assignee: 日商日本特殊陶業股份有限公司
Priority date: 2022-05-20
Filing date: 2023-05-19
Publication date: 2024-03-16

Abstract

[課題]提供一種陶瓷加熱器，其有助於提高加熱對象的晶圓之溫度的均熱性。 [解決手段]陶瓷加熱器100具備：陶瓷基材110；與埋設於陶瓷基材110之內側加熱器電極120及外側加熱器電極122的加熱器部122a。於測溫接點171a配置於位置A及位置C的熱電偶171中，測溫接點171a係於上下方向不與內側加熱器電極120及外側加熱器電極122的加熱器部122a重疊。

Description

陶瓷加熱器

本發明係關於一種加熱矽晶圓等基板之陶瓷加熱器。

專利文獻1記載的陶瓷加熱器具備：圓板狀的陶瓷基板(陶瓷基體)；和埋設於陶瓷基板的發熱體(發熱電阻體)及熱電偶。 [先前技術文獻] [專利文獻]

專利文獻1：日本特開2021-174586號公報

[發明欲解決之課題]

於專利文獻1記載的陶瓷加熱器中，熱電偶的測溫部係配置於發熱體與陶瓷基板的表面之間。因此，可使用熱電偶精確地測定載置於陶瓷基板表面之晶圓的溫度。

近年來，期盼一種可將晶圓之溫度進一步均熱化的陶瓷加熱器。本發明係鑑於上述情況而完成者，其目的在於提供一種可提高作為加熱對象之晶圓的溫度的均熱性之陶瓷加熱器。 [用以解決課題之手段]

根據本發明之態樣，提供一種陶瓷加熱器，其具備：陶瓷基材，其具有上面、及與上述上面於上下方向對向的下面；複數個發熱體，埋設於上述陶瓷基材；及複數個測溫體，其等的測溫部埋設於上述陶瓷基材；上述複數個測溫體中的至少一個上述測溫體的上述測溫部，係配置於在上述上下方向不與上述複數個發熱體重疊的位置。 [發明之效果]

於上述態樣中，測溫部可使用配置於在上下方向不與複數個發熱體重疊之位置的測溫體，來控制陶瓷基材的溫度。藉此，可有助於提高例如溫度評價用之矽晶圓等加熱對象的晶圓之溫度的均熱性。

[用以實施發明的形態]

＜陶瓷加熱器100＞參照圖1、2，對本發明之實施形態的陶瓷加熱器100進行說明。本實施形態之陶瓷加熱器100，係一種用於矽晶圓等半導體晶圓(以下，簡稱為晶圓10)之加熱的陶瓷加熱器。再者，於以下的說明中，是以陶瓷加熱器100以能夠使用的方式設置的狀態(圖1的狀態)作為基準，來定義上下方向5。如圖1所示，本實施形態之陶瓷加熱器100具備：陶瓷基材110、電極(內側加熱器電極120、外側加熱器電極122、靜電吸附用電極124(參照圖2))、軸130、供電線140、142(參照圖2)、及作為測溫體的熱電偶171(參照圖2)。

陶瓷基材110係具有直徑為12吋(約300mm)之圓形板狀形狀的構件，於陶瓷基材110上載置有作為加熱對象的晶圓10。再者，於圖1中，為了容易觀察圖面，將晶圓10與陶瓷基材110分開圖示。如圖1所示，於陶瓷基材110之上面111設置有環狀的凸部152(以下，簡稱為環狀凸部152)及複數個凸部156。再者，於圖1中，為了容易觀察圖面，減少圖示複數個凸部156的數量。此外，如圖2所示，於陶瓷基材110之內部形成有後述的第1氣體流道164。陶瓷基材110例如可藉由氮化鋁、碳化矽、氧化鋁、氮化矽等陶瓷燒結體形成。

如圖1、2所示，環狀凸部152係配置於陶瓷基材110之上面111的外周部(外緣部)之圓環狀的凸部，且自上面111朝上方突出。如圖2所示，當將晶圓10載置於陶瓷基材110上時，環狀凸部152之上面152a係與晶圓10的下面抵接。即，環狀凸部152係配置於當將晶圓10載置於陶瓷基材110上時在上下方向5與晶圓10重疊的位置。於陶瓷基材110之上面111的環狀凸部152的內側設置有複數個凸部156。複數個凸部156皆具有圓柱形狀。如圖2所示，複數個凸部156中的一個係配置於上面111的大致中心。其餘的凸部156係排列於等間隔排列之4重之同心圓的圓周上。此外，於各同心圓的圓周上，凸部156係等間隔地排列。再者，配置凸部156的同心圓、位置及/或數量，係根據用途、作用、功能而適當設定。

環狀凸部152的高度可設在5μm〜2mm的範圍內。同樣地，複數個凸部156的高度也可設在5μm〜2mm的範圍內。於本實施形態中，環狀凸部152的高度係與複數個凸部156的高度相同。換言之，環狀凸部152的上面152a，係與複數個凸部156的上面156a齊平。再者，於本說明書中，環狀凸部152的高度及複數個凸部156的高度，係被定義為距離陶瓷基板110之上面111的上下方向的長度。再者，於陶瓷基板110之上面111不平坦、例如具有階差的情況下，以陶瓷基板110之上面111中的最高位置作為基準，定義為距離該位置的上下方向的長度。

環狀凸部152之上面152a的寬度較佳為恆定寬度，可設為0.1mm〜10mm。環狀凸部152之上面152a的表面粗糙度Ra可設為1.6μm以下。同樣地，複數個凸部156之上面156a的表面粗糙度Ra可設為1.6μm以下。再者，較佳為，環狀凸部152之上面152a、及複數個凸部156的上面156a的表面粗糙度Ra為0.4μm以下，更佳為0.2μm以下，再更佳為0.1μm以下。

複數個凸部156的上面156a較佳為直徑0.1mm〜5mm的圓形。此外，複數個凸部156之各凸部的分離距離，可設在1.5mm〜30mm的範圍內。

如上述，於陶瓷基板110之上面111，複數個凸部156係排列於4個同心圓的圓周上。如圖2所示，於上面111之配置有複數個凸部156的最內側之同心圓與自內側起的第2個同心圓之間開設有第1氣體流道164的開口164a。第1氣體流道164係具備開口164a的氣體流道，且形成於陶瓷基材110之內部。第1氣體流道164係自開口164a朝下方延伸。如圖2所示，第1氣體流道164的下端，係與形成於軸130之內部的第2氣體流道168的上端接合。

第1氣體流道164可作為用以朝藉由陶瓷基材110之上面111與晶圓10之下面界定的空間(間隙)供給氣體的流道而使用。例如，可供給晶圓10與陶瓷基材110之間的傳熱用的傳熱氣體。作為傳熱氣體例如可使用氦、氬等非活性氣體、氮氣等。傳熱氣體係通過第1氣體流道164而以於100Pa〜40000Pa的範圍內設定的壓力被供給。此外，於處理氣體自環狀凸部152的上面152a與晶圓10之下面的間隙侵入環狀凸部152之內側的間隙的情況下，可經由第1氣體流道164排出氣體。此時，藉由調整排氣壓力，可調節間隙外側的壓力與間隙內側之壓力的差壓。藉此，可使晶圓10吸附於陶瓷基材110的上面。

＜內側加熱器電極120及外側加熱器電極122＞如圖2所示，於陶瓷基材110之內部埋設有內側加熱器電極120、外側加熱器電極122及靜電吸附用電極124。再者，於本說明書中，有時將內側加熱器電極120及外側加熱器電極122統稱為加熱器電極。再者，有時將內側加熱器電極120、外側加熱器電極122及靜電吸附用電極124統稱為電極。

如圖2所示，內側加熱器電極120係位於外側加熱器電極122的上方。如圖3(a)所示，內側加熱器電極120，係藉由將編織鎢(W)、鉬(Mo)、含鉬及/或鎢之合金的金屬絲(wire)而成的網目或箔等耐熱金屬(熔點2000°C以上的高熔點金屬)裁切為帶狀而形成。同樣地，外側加熱器電極122，係藉由將金屬製的網目或箔裁切為如圖3(b)的形狀而形成。如圖3(b)所示，外側加熱器電極122具有大致圓環狀的加熱器部122a及配置於加熱器部122a之內側的導通部122b。再者，導通部122b的電阻小於加熱器部122a的電阻，不太有助於發熱。導通部122b具有與內側加熱器電極120大致同心之半月狀的形狀。俯視時，導通部122b與內側加熱器電極120，係以大致重疊的方式配置，且其外側係由加熱器部122a圍繞。內側加熱器電極120及外側加熱器電極122的加熱器部122a，係本發明之複數個發熱體的一例。內側加熱器電極120，係本發明之內部發熱體的一例，外側加熱器電極122之加熱器部122a，係本發明之外部發熱體的一例。

於本實施形態中，外側加熱器電極122之加熱器部122a的外徑為298mm，外側加熱器電極122沒有自陶瓷基材110之側面露出。於內側加熱器電極120之大致中央設置有與供電線140(參照圖2)連接的端子部121。於外側加熱器電極122的導通部122b之大致中央設置有與供電線141(參照圖2)連接的端子部123。此外，於外側加熱器電極122的導通部122b的大致中央形成有凹口，該凹口係用以供與靜電吸附用電極124連接之未圖示的供電線通過。

如上述，內側加熱器電極120及外側加熱器電極122，係由編織鎢(W)、鉬(Mo)、含鉬及/或鎢之合金的金屬絲而成的網目或箔等耐熱金屬(高熔點金屬)形成。鎢、鉬的純度較佳為99%以上。內側加熱器電極120及外側加熱器電極122的厚度為0.15mm以下。再者，自提高內側加熱器電極120及外側加熱器電極122之加熱器部122a的電阻值的觀點考慮，較佳為，將網目的金屬絲的線徑設為0.1mm以下，或者將箔的厚度設為0.1mm以下。此外，被裁切為帶狀的內側加熱器電極120的寬度及外側加熱器電極122之加熱器部122a的寬度較佳為2.5mm〜20mm，更佳為5mm〜15mm。於本實施形態中，雖然內側加熱器電極120及外側加熱器電極122係被裁切為圖3(a)、(b)所示的形狀，但內側加熱器電極120及外側加熱器電極122的形狀不限於此，可適當變更。

＜靜電吸附用電極124＞如圖2所示，於陶瓷基材110之內部的內側加熱器電極120及外側加熱器電極122的上方埋設有靜電吸附用電極124。如圖3(c)所示，靜電吸附用電極124，係以2個半圓形的電極124a、124b隔著既定間隔(5mm)相互對向的方式配置，整體具有大致圓形的形狀。靜電吸附用電極124的外徑為294mm。於靜電吸附用電極124之電極124a、124b的大致中央分別設置有與未圖示的供電線連接的端子部125。

＜軸130及接合凸部114＞如圖1、2所示，於陶瓷基材110之下面113連接有軸130。軸130具有中空之大致圓筒形狀的圓筒部131、及設於圓筒部131下方的大徑部132(參照圖1)。大徑部132具有大於圓筒部131之直徑的直徑。於以下的說明中，將圓筒部131的長度方向定義為軸130的長度方向6。如圖1所示，於陶瓷加熱器100之使用狀態下，軸130之長度方向6係與上下方向5平行。

再者，陶瓷基材110之下面113也可為平坦面，但如圖2所示，也可設置用以與軸130接合的凸部114(以下，稱為接合用凸部114)。接合用凸部114的形狀較佳為與接合之軸130上面的形狀相同，接合用凸部114的直徑較佳為100mm以下。接合用凸部114的高度(距離下面113的高度)只要為0.2mm以上即可，較佳為5mm以上。高度的上限無特別限制，但考慮到製作上的容易度，接合用凸部114的高度較佳為20mm以下。此外，接合用凸部114的下面較佳為與陶瓷基材100之下面113平行。接合用凸部114下面的表面粗糙度Ra只要為1.6μm以下即可。再者，接合用凸部114下面的表面粗糙度Ra較佳為0.4μm以下，更佳為0.2μm以下。

圓筒部131的上面，係固定於陶瓷基材110的下面113(於設置有接合用凸部114的情況下，接合用凸部114的下面)。再者，軸130也可與陶瓷基材110同樣地藉由氮化鋁、碳化矽、氧化鋁、氮化矽等陶瓷燒結體形成。或者，為了提高隔熱性，也可藉由熱傳導率低於陶瓷基材110的材料形成。再者，如圖4所示，也可於圓筒部131的上面設置與設於圓筒部131下方的大徑部132同樣的擴徑部133。例如，可將大徑部132的外徑設為與接合用凸部114的外徑相同。

如圖2所示，軸130具有中空的圓筒形狀，於其內部(較內徑靠內側的區域)形成有沿長度方向6(參照圖1)延伸的貫通孔。於軸130之中空部分(貫通孔)配置有用以朝內側加熱器電極120供給電力的供電線140、及用以朝外側加熱器電極122供給電力的供電線142。再者，雖未圖示，但於軸130之中空部分(貫通孔)還配置有與靜電吸附用電極124的端子部125(參照圖3(c))連接的其他供電線。供電線140之上端，係與配置於內側加熱器電極120之中央的端子部121(參照圖3(a))電性連接。同樣地，供電線142的上端，係與配置於外側加熱器電極122之中央的端子部123(參照圖3(b))電性連接。供電線140、142分別與未圖示的加熱器用電源連接。藉此，可經由供電線140、142分別朝內側加熱器電極120及外側加熱器電極122供給電力。

此外，如圖2所示，於軸130之圓筒部131形成有朝上下方向5延伸的第2氣體流道168。如上述，第2氣體流道168的上端係與第1氣體流道164的下端連接。此外，於軸130之圓筒部131形成有TC配線孔170的一部分，該TC配線孔170用以供插入熱電偶171。

＜熱電偶171＞如圖2所示，於軸130之圓筒部131及陶瓷基材110形成有供插入熱電偶171的TC配線孔170(參照圖5(e))，熱電偶171係沿著TC配線孔170插入。於熱電偶171的前端設置有測溫接點171a。於本實施形態中，作為熱電偶171，係使用直徑為1.6mm的SUS護套型熱電偶(sheathed thermocouple)，TC配線孔170之直徑為3mm。熱電偶171係本發明之測溫體的一例，測溫接點171a係本發明之測溫部的一例。雖然於圖2中圖示了2個熱電偶171，但於本實施形態中，於陶瓷基材110設置有3個熱電偶171。熱電偶171的測溫接點171a可配置於適當的位置，但於本實施形態中，以測溫接點171a配置於圖3(a)所示的位置A〜C的方式形成有TC配線孔。位置A、C係於上下方向5不與內側加熱器電極120重疊的位置，位置B係於上下方向5與內側加熱器電極120重疊的位置。其中，如圖3(a)所示，藉由內側加熱器電極120形成有大致圓形的間隙GP1、直線狀間隙GP2及3個圓弧狀的間隙GP3〜GP5，該間隙GP1係形成於中央，該直線狀間隙GP2係以貫穿間隙GP1的方式朝徑向延伸而成，及該3個圓弧狀的間隙GP3〜GP5係呈同心狀圍繞間隙GP1。位置A係與呈直線狀延伸之間隙GP2與圓弧狀的間隙GP5相交的位置對應，位置C係與呈直線狀延伸之間隙GP2與圓弧狀的間隙GP4相交的位置對應。

＜陶瓷加熱器100的製造方法＞對陶瓷加熱器100之製造方法進行說明。以下，以陶瓷基材110及軸130係由氮化鋁形成的情況為例進行說明。

首先，對陶瓷基材110的製造方法進行說明。如圖5(a)所示，於以氮化鋁(AlN)粉末為主成分的造粒粉P加入黏結劑進行CIP成形，加工成圓板狀，而製作複數個氮化鋁的成形體510。再者，較佳為，造粒粉P含有5wt%以下的燒結助劑(例如，Y ₂O ₃)。接著，如圖5(b)所示，進行成形體510之脫脂處理，以除去黏結劑。

如圖5(c)所示，於經脫脂的成形體510形成用以埋設內側加熱器電極120、外側加熱器電極122、靜電吸附用電極124的凹部511、及作為TC配線孔之一部分的凹部512。再者，凹部511、512也可預先形成於成形體510。

於成形體510之凹部511配置內側加熱器電極120、外側加熱器電極122、靜電吸附用電極124，且層積其他成形體510。在此，也可於與端子121、123(參照圖3(a)、(b))重疊的位置埋設由鎢、鉬或含有這些中之至少1者的合金形成的顆粒。於埋設有顆粒的情況下，也可根據需要，於內側加熱器電極120與顆粒之間、及外側加熱器電極122與顆粒之間，將鎢、鉬等高熔點金屬的粉末作成糊狀進行塗佈。藉此，可提高電極與顆粒之間的密接性。

如圖5(d)所示，對被層積之複數個成形體510於加壓的狀態下進行燒成(單軸熱壓燒成)，而製作燒結體。較佳為，燒成時施加的壓力為1MPa以上。此外，較佳為於1800°C以上的溫度下進行燒成。

如圖5(e)所示，為了形成端子部121、123，進行到達內側加熱器電極120、外側加熱器電極122為止的盲孔加工。再者，於埋設有顆粒的情況下，只要進行到達顆粒為止的盲孔加工即可。此外，進行用以形成TC配線孔170之盲孔加工。並且，形成作為第1氣體流道164之一部分的貫通孔。藉此，可製作於內部形成有第1氣體流道164的陶瓷基材110。於此情況下，以電極不自第1氣體流道164露出的方式預先於電極設置既定的凹口。

對以此方式形成之陶瓷基材110的上面111進行研磨，且進行拋光加工(鏡面研磨加工)。進一步，藉由對上面111進行噴砂加工，於上面111形成複數個凸部156及環狀凸部152。此時，以環狀凸部152及複數個凸部156的高度成為相同的方式進行加工。再者，用以形成複數個凸部156、環狀凸部152的加工方法，雖然以噴砂加工較為適合，但也可使用其他的加工方法。也可於陶瓷基材110之下面113設置自下面113突出的接合用的凸部114。

接著，對軸130的製造方法及軸130與陶瓷基材110之接合方法進行說明。首先，對添加了數wt%黏結劑的氮化鋁之造粒粉P於靜水壓(1MPa左右)下進行成形，將成形體加工成既定形狀。此時，於成形體形成作為第2氣體流道168的貫通孔。再者，軸130之外徑為30mm〜100mm左右。也可於軸130之圓筒部131的端面設置具有大於圓筒部131的外徑之直徑的凸緣部133(參照圖4)。圓筒部131的長度例如可設為50mm〜500mm。將成形體加工成既定形狀後，於氮氣環境中對成形體進行燒成。例如，於1900°C的溫度下燒成2小時。然後，藉由在燒成後將燒結體加工為既定形狀而形成軸130。圓筒部131的上面與陶瓷基材110之下面113，可於1600°C以上且1MPa以上的單軸壓力下藉由擴散接合而固定。於此情況下，陶瓷基材110之下面113的表面粗糙度Ra較佳為0.4μm以下，更佳為0.2μm以下。此外，也可使用接合劑將圓筒部131的上面與陶瓷基材110的下面113接合。作為接合劑，例如可使用添加了10wt%的Y ₂O ₃的AlN接合材糊膏。例如，於圓筒部131之上面與陶瓷基材110之下面113的界面以15μm的厚度塗佈上述AlN接合劑糊膏，一面朝與上面111垂直的方向(軸130之長度方向6)施加5kPa的力，一面於1700°C的溫度下加熱1小時，藉此可加以接合。或者，也可藉由螺絲固定、硬焊等將圓筒部131的上面與陶瓷基材110的下面113固定。 [實施例]

以下，使用實施例1〜15進一步對本發明進行說明。但是，本發明不限於以下說明的實施例。再者，圖6係顯示彙總以下所示之比較例及實施例1〜15的結果而得的表。

[實施例1] 對實施例1的陶瓷加熱器100進行說明。於實施例1中，以添加了5wt%之燒結助劑(Y ₂O ₃)的氮化鋁(AlN)作為原料，藉由上述製作方法製作出直徑為310mm的陶瓷基材110。如圖7所示，陶瓷基材110之厚度D0為25mm。再者，作為內側加熱器電極120，製作將鉬網目(線徑0.1mm、網眼尺寸#50、平織)裁切為圖3(a)的形狀者。同樣地，作為外側加熱器電極122，製作將相同之鉬網目裁切為圖3(b)的形狀者。並且，製作圖3(c)之形狀的靜電吸附用電極124，且將這些電極埋設於陶瓷基材110。再者，自陶瓷基材110之上面111至內側加熱器電極120為止之上下方向5的距離D2(參照圖7)為8mm。此外，於實施例1中，距離D2相對於陶瓷基材110之厚度D0的比(D2/D0)為0.32。

此外，於陶瓷基材110埋設有3個熱電偶171。三個熱電偶171之前端的測溫接點171a分別配置於圖3(a)所示的位置A〜C。自陶瓷基材110之上面111至測溫接點171的上下方向5的距離D1(參照圖7)為4mm。再者，如圖7所示，供配置熱電偶171的TC配線孔170之朝與上下方向5正交的徑向延伸的部分，係於上下方向5位於較內側加熱器電極120靠上方的位置。

第1氣體流道164之開口164a的直徑為3mm。開口164a的中心係位於與陶瓷基材110之中心相距30mm的位置。

將此種形狀的陶瓷加熱器100設於處理室。於26600Pa(200Torr)的壓力下朝處理室內供給作為處理氣體的氬氣。再者，通過第1氣體流道164將氬氣調節為6650Pa(50Torr)的壓力。

然後，依照以下順序進行陶瓷加熱器100之溫度評價。首先，於陶瓷基材110上載置溫度評價用的矽晶圓，將未圖示的外部電源連接於陶瓷加熱器100之內側加熱器電極120及外側加熱器電極122。於上述壓力下導入處理氣體及傳熱氣體，以於穩定狀態下陶瓷基材110之溫度成為約500°C的方式調整外部電源的輸出功率。於實施例1中，使用在3個熱電偶171中的位置A(參照圖3(a))配置有測溫接點171a的熱電偶171，以進行陶瓷基材110的溫度控制。

於陶瓷基材110之溫度成為穩定狀態後，以紅外線相機測定溫度評價用之矽晶圓的溫度分布。再者，於溫度評價用之矽晶圓的溫度分布的測定中，將以溫度評價用之矽晶圓的上面的位置作為中心且直徑30mm的區域定義為測定區域，該溫度評價用之矽晶圓的上面的位置係與配置有使用於陶瓷基材110之溫度控制的測溫接點171a的位置A對應。然後，將測定區域內之最高溫度與最低溫度的差設為溫度差Δ。溫度差Δ越小，則越不受加熱器電極之圖案的影響，而可將溫度評價用之矽晶圓的溫度均熱化。再者，溫度評價用之矽晶圓，係於直徑300mm之矽晶圓的上面塗佈有厚度30μm的黑體膜而成。黑體膜係指放射率(輻射率)為90%以上的膜，例如，可藉由塗佈以碳奈米管為主原料的黑體塗料來進行成膜。

如上述，於實施例1中，使用於位置A(參照圖3(a))配置有測溫接點171a的熱電偶171，來進行陶瓷基材110之溫度的調整。於實施例1中，溫度評價用矽晶圓的與位置A對應之測定區域的溫度差Δ為1.1°C。

[實施例2] 於實施例2中，使用於位置C(參照圖3(a))配置有測溫接點171a的熱電偶171，來進行陶瓷基材110之溫度的調整。除了該點以外，實施例2係與實施例1相同。於實施例2中，溫度評價用矽晶圓的與位置C對應之測定區域的溫度差Δ為0.9°C。

[比較例] 於比較例中，使用於位置B(參照圖3(a))配置有測溫接點171a的熱電偶171，來進行陶瓷基材110之溫度的調整。即，使用熱電偶171進行陶瓷基材110之溫度的調整，該熱電偶171係於與內側加熱器電極120在上下方向5重疊的位置配置有測溫接點171a。除了該點以外，比較例係與實施例1相同。於比較例中，溫度評價用矽晶圓的與位置B對應之測定區域的溫度差Δ為2.6°C。

[實施例3] 於實施例3中，如圖8所示，供配置熱電偶171的TC配線孔170之沿與上下方向5正交的徑向延伸的部分，係於上下方向5位於較外側加熱器電極122靠下方的位置。除了該點以外，實施例3係與實施例1相同。於實施例3中，溫度評價用矽晶圓的與位置A對應之測定區域的溫度差Δ為1.2°C。

[實施例4] 於實施例4中，與實施例3同樣，供配置熱電偶171之TC配線孔170的沿與上下方向5正交的徑向延伸的部分，係於上下方向5位於較外側加熱器電極122靠下方的位置(參照圖8)。再者，於實施例4中，使用於位置C(參照圖3(a))配置有測溫接點171a的熱電偶171，來進行陶瓷基材110之溫度的調整。除了這些點以外，實施例4係與實施例1相同。於實施例4中，溫度評價用矽晶圓的與位置C對應之測定區域的溫度差Δ為1.0°C。

[實施例5] 於實施例5〜11中，與實施例1同樣，供配置熱電偶171的TC配線孔170之沿與上下方向5正交的徑向延伸的部分，係於上下方向5位於較內側加熱器電極120靠上方的位置(參照圖7)。此外，於實施例5〜11中，使用於位置A(參照圖3(a))配置有測溫接點171a的熱電偶171，來進行陶瓷基材110之溫度的調整。於實施例5中，將自陶瓷基材110之上面111至測溫接點171為止的上下方向5的距離D1(參照圖7)設為1mm。除了該點以外，實施例5係與實施例1相同。於實施例5中，溫度評價用矽晶圓的與位置A對應之測定區域的溫度差Δ為1.4°C。

[實施例6] 於實施例6中，將自陶瓷基材110之上面111至測溫接點171為止的上下方向5的距離D1(參照圖7)設為2mm。除了該點以外，實施例6係與實施例1相同。於實施例6中，溫度評價用矽晶圓的與位置A對應之測定區域的溫度差Δ為1.3°C。

[實施例7] 於實施例7中，將自陶瓷基材110之上面111至測溫接點171為止的上下方向5的距離D1(參照圖7)設為3mm。除了該點以外，實施例7係與實施例1相同。於實施例7中，溫度評價用矽晶圓的與位置A對應之測定區域的溫度差Δ為1.2°C。

[實施例8] 於實施例8中，將自陶瓷基材110之上面111至測溫接點171為止的上下方向5的距離D1(參照圖7)設為6mm。除了該點以外，實施例8係與實施例1相同。於實施例8中，溫度評價用矽晶圓的與位置A對應之測定區域的溫度差Δ為0.9°C。

[實施例9] 於實施例9中，將自陶瓷基材110之上面111至內側加熱器電極120為止之上下方向5的距離D2(參照圖7)設為5mm，且將自陶瓷基材110之上面111至測溫接點171為止的上下方向5的距離D1(參照圖7)設為2mm。距離D2相對於陶瓷基材110之厚度D0的比(D2/D0)為0.2。除了這些點以外，實施例9係與實施例1相同。於實施例9中，溫度評價用矽晶圓的與位置A對應之測定區域的溫度差Δ為1.6°C。

[實施例10] 於實施例10中，將自陶瓷基材110之上面111至內側加熱器電極120為止之上下方向5的距離D2(參照圖7)設為12mm，且將自陶瓷基材110之上面111至測溫接點171為止的上下方向5的距離D1(參照圖7)設為6mm。距離D2相對於陶瓷基材110之厚度D0的比(D2/D0)為0.48。除了這些點以外，實施例10係與實施例1相同。於實施例10中，溫度評價用矽晶圓的與位置A對應之測定區域的溫度差Δ為0.7°C。

[實施例11] 於實施例11中，將自陶瓷基材110之上面111至內側加熱器電極120為止之上下方向5的距離D2(參照圖7)設為12mm，且將自陶瓷基材110之上面111至測溫接點171為止的上下方向5的距離D1(參照圖7)設為3mm。距離D2相對於陶瓷基材110之厚度D0的比(D2/D0)為0.48。除了這些點以外，實施例11係與實施例1相同。於實施例11中，溫度評價用矽晶圓的與位置A對應之測定區域的溫度差Δ為0.9°C。

[實施例12] 於實施例12中，與實施例1同樣，供配置熱電偶171的TC配線孔170之沿與上下方向5正交的徑向延伸的部分，係於上下方向5位於較內側加熱器電極120靠上方的位置(參照圖7)。於實施例12中，使用於位置B(參照圖3(a))配置有測溫接點171a的熱電偶171，來進行陶瓷基材110之溫度的調整。然而，如圖9所示，以測溫接點171a與內側加熱器電極120在上下方向不重疊的方式，於內側加熱器電極120之與測溫接點171a重疊的位置形成有開口120h。藉此，配置於位置B(參照圖3(a))的測溫接點171a，於上下方向5不與內側加熱器電極120重疊。除了這些點以外，實施例12係與實施例1相同。於實施例12中，溫度評價用矽晶圓的與位置B對應之測定區域的溫度差Δ為1.2°C。

[實施例13] 於實施例13中，與實施例1同樣，供配置熱電偶171之TC配線孔170的沿與上下方向5正交的徑向延伸的部分，係於上下方向5位於較內側加熱器電極120靠上方的位置(參照圖7)。於實施例13中，如圖10所示，供配置熱電偶171之TC配線孔170的沿與上下方向5正交的徑向延伸的部分，係在與陶瓷基板110之上面111及下面113平行的面內(水平面內)具有曲線部分C1。除了該點以外，實施例13係與實施例1相同。於實施例13中，溫度評價用矽晶圓的與位置A對應之測定區域的溫度差Δ為1.1°C。

[實施例14] 於實施例14中，與實施例3同樣，供配置熱電偶171之TC配線孔170之沿與上下方向5正交的徑向延伸的部分，係於上下方向5位於較外側加熱器電極122靠下方的位置(參照圖11)。並且，如圖11所示，供配置熱電偶171之TC配線孔170之沿與上下方向5正交的徑向延伸的部分不與陶瓷基板110之上面111及下面113平行，於實施例14中，如圖11所示，配置熱電偶171的TC配線孔170之沿與上下方向5正交的徑向延伸的部分，係在不與陶瓷基板110之上面111及下面113平行、且與上下方向5平行的面內具有曲線部分C2。除了該點以外，實施例14係與實施例1相同。於實施例14中，溫度評價用矽晶圓的與位置A對應之測定區域的溫度差Δ為1.1°C。

[實施例15] 於實施例15中，與實施例1同樣，供配置熱電偶171的TC配線孔170之沿與上下方向5正交的徑向延伸的部分，係於上下方向5位於較內側加熱器電極120靠上方的位置(參照圖12)。然而，如圖12所示，與實施例1(圖7)比較，內側加熱器電極120及外側加熱器電極122係埋設於更遠離陶瓷基板110之上面111的位置。具體而言，於實施例15中，自陶瓷基材110之上面111至內側加熱器電極120為止的上下方向5的距離D2(參照圖7)為16mm。距離D2相對於陶瓷基材110之厚度D0的比(D2/D0)為0.64。除了該點以外，實施例15係與實施例1相同。於實施例15中，溫度評價用矽晶圓的與位置A對應之測定區域的溫度差Δ為0.4°C。

＜實施形態之作用功效＞於上述實施形態及實施例1〜15中，陶瓷加熱器100具備有陶瓷基材110、及埋設於陶瓷基材110之複數個發熱體(內側加熱器電極120及外側加熱器電極122的加熱器部122a)。於陶瓷基材110設置有複數個熱電偶171，這些熱電偶171埋設有測溫接點171a。並且，於複數個熱電偶171中的至少1個熱電偶171(例如，測溫接點171a配置於位置A及位置C(參照圖3(a))而成的熱電偶171)中，測溫接點171a係於上下方向不與內側加熱器電極120及外側加熱器電極122的加熱器部122a重疊。換言之，測溫接點171a係與位於陶瓷基材110的加熱器電極122之間的陶瓷燒結體重疊。

例如，如上述的位置A及位置C，可於與加熱器電極所形成的複數個間隙(GP1〜GP5)交叉的交叉區域在上下方向重疊的位置，配置熱電偶171的測溫接點171a(參照實施例1〜11、13〜15)。此外，如實施例12，於與設於加熱器電極之開口在上下方向重疊的位置，配置熱電偶171的測溫接點171a。

如上述，於比較例中，使用熱電偶171控制陶瓷基材110的溫度，該熱電偶171係在與內側加熱器電極120在上下方向重疊的位置配置有測溫接點171a。於此情況下，如上述定義的測定區域內的溫度差Δ成為較大的值(2.6°C)。與此相對，於實施例1〜15中，使用熱電偶171控制陶瓷基材110的溫度，該熱電偶171係在不與內側加熱器電極120及外側加熱器電極122的加熱器部122a於上下方向重疊的位置配置有測溫接點171a。於此情況下，可將測定區域內的溫度差Δ抑制於1.6°C以內。藉此，可知藉由使用在不與內側加熱器電極120及外側加熱器電極122的加熱器部122a於上下方向重疊的位置配置有測溫接點171a而成的熱電偶171，來控制陶瓷基材110的溫度，可有助於提高溫度評價用之矽晶圓等加熱對象的晶圓之溫度的均熱性。

於本實施形態中，可將自陶瓷基材110之上面111至測溫接點171為止的上下方向5的距離D1設為1mm≦D1≦4mm。通常，與藉由埋設於陶瓷基材110之熱電偶171測定的溫度相比較，以紅外線相機測定的溫度測定用矽晶圓之上面的溫度低一些。藉由將自陶瓷基材110之上面111至測溫接點171為止的上下方向5的距離D1設為1mm≦D1≦4mm，可使以埋設於陶瓷基材110之熱電偶171測定的溫度接近於以紅外線相機測定的溫度測定用矽晶圓之上面的溫度。

於本實施形態中，可將自陶瓷基材110之上面111至內側加熱器電極120的上下方向5的距離D2相對於陶瓷基材110之厚度D0的比D2/D0設為D2/D0≦0.4。並且，可將自陶瓷基材110之上面111至測溫接點171為止的上下方向5的距離D1、及自陶瓷基材110之上面111至內側加熱器電極120的上下方向5的距離D2設為1mm≦D1≦D2。再者，如後述，也可將外側加熱器電極122配置於較內側加熱器電極120靠上方(參照圖13)。於此情況下，可將自陶瓷基材110之上面111至外側加熱器電極122為止的上下方向5的距離D2相對於陶瓷基材110之厚度D0的比D2/D0設為D2/D0≦0.4。並且，可將自陶瓷基材110之上面111至測溫接點171為止的上下方向5的距離D1、及自陶瓷基材110之上面111至外側加熱器電極122為止的上下方向5的距離D2設為1mm≦D1≦D2。

藉由使埋設加熱器電極的位置靠近陶瓷基材110的上面111，可提高對加熱對象之晶圓的溫度控制性。因此，較佳為，將自陶瓷基材110之上面111至加熱器電極為止的上下方向5的距離D2相對於陶瓷基材110之厚度D0的比D2/D0減小。再者，將自陶瓷基材110之上面111至測溫接點171為止的上下方向5的距離D1、及自陶瓷基材110之上面111至加熱器電極為止的上下方向5的距離D2設為1mm≦D1≦D2。藉此，可將測溫接點171配置於較加熱器電極靠上方。並且，可於測溫接點171與陶瓷基材110之上面111之間確保用以配置例如RF電極等的充分的間隙。

於上述實施形態中，可將自陶瓷基材110之上面111至加熱器電極為止的上下方向5的距離D2相對於陶瓷基材110之厚度D0的比D2/D0設為0.5≦D2/D0≦0.9。藉由使埋設加熱器電極的位置遠離陶瓷基材110之上面111，可確保形成用以於陶瓷基材110之內部配置熱電偶171的TC配線孔170之充分的區域。

於上述實施形態中，熱電偶171係於較軸130之外徑靠內側的區域進行配線。具體而言，於軸130之圓筒部131形成有用以插入熱電偶171的TC配線孔170之一部分。由於在陶瓷加熱器100設置有軸130，因此可提高連接於軸130的構件與陶瓷基材110之間的隔熱性，可提高作為加熱對象的晶圓的均熱性。並且，由於可於軸130之內部設置TC配線孔170，因此熱電偶171的配線變得容易。

於本實施形態中，也可如實施例13所示，供配置熱電偶171之TC配線孔170的沿與上下方向5正交的徑向延伸的部分，係於水平面內具有曲線部分。此外，也可如實施例14所示，供配置熱電偶171之TC配線孔170的沿與上下方向5正交的徑向延伸的部分，係在與上下方向平行的面內具有曲線部分。於任一情況下，當將熱電偶171插入TC配線槽170時，熱電偶171皆與TC配線槽170之壁面接觸而彎曲，藉此產生彈性變形。藉此，由於熱電偶171前端的測溫接點171a被按壓於TC配線槽170的端部，因此可提高測溫接點171a的測溫精度。再者，形成於TC配線孔170之曲線部分，也可不一定為曲線狀，例如也可為折線狀。該情況也可獲得同樣的功效。

＜變更形態＞上述實施形態僅為例示而已，可適當變更。例如，作為熱電偶171，不限於使用SUS護套型熱電偶，也可使用適當的熱電偶。再者，作為測溫體，也不限於使用熱電偶。例如，可使用例如鉑電阻體等測溫電阻體、光纖溫度計等之光學式測溫體等任意的測溫體。TC配線孔170之形狀、剖面形狀等，也可配合測溫體適當變更。陶瓷基材110、軸130之形狀及尺寸不限於上述實施形態可適當變更。環狀凸部152的高度、寬度等的尺寸、縱剖面形狀、上面的表面粗糙度Ra的大小可適當變更。複數個凸部156的高度、上面156a的形狀、上面156a的表面粗糙度Ra的大小可適當變更。複數個凸部156的配置也可適當變更。

於上述實施形態中，作為加熱器電極，係使用有鉬、鎢、含鉬及/或鎢的合金，但本發明不限於此種態樣。例如，也可使用除鉬、鎢以外的金屬或合金。此外，加熱器電極的形狀(圖案)、配置等也可適當變更。例如，如圖13所示，可於內側加熱器電極120之上方配置外側加熱器電極122。於此情況下，由於可使對加熱對象之晶圓的外周部進行加熱之外側加熱器電極122的加熱器部122a與加熱對象之晶圓的距離接近，因此，加熱對象之晶圓的外周部的溫度調整變得容易。

於上述實施形態中，陶瓷加熱器100具有軸130，但本發明不限於此種形態，陶瓷加熱器100也可不一定具有軸130。此外，即使於陶瓷加熱器100具有軸130之情況下，也可不於軸130之圓筒部131形成沿上下方向5延伸的第2氣體流道168。例如，也可於圓筒部131的中空區域(設置有供電線140之區域)另外設置氣體的配管，以取代第2氣體流道168。同樣地，也可不必一定於圓筒部131之筒的內部設置用以配置熱電偶171的TC配線孔170，例如，也可於圓筒部131的中空的區域配置熱電偶171。

以上，使用發明之實施形態及其變更形態進行了說明，但本發明之技術範圍不限於上述記載的範圍。本領域技術人員顯然明白可對上述實施形態進行各種變更或改良。由申請專利範圍的記載也明顯可知進行了此種之變更或改良的形態也包含於本發明之技術範疇內。

說明書及圖式中所示之製造方法中的各處理的執行順序，只要無特別明確地記載順序，且不於後處理中使用前處理的輸出，則可以任意的順序執行。為了方便，即使使用「首先」「其次」等進行了說明，也不意味必須依此順序實施。

＜附記＞本發明可包含以下[1]〜[10]的態樣。 [1]一種陶瓷加熱器，其特徵在於具備：陶瓷基材，其具有上面、及與上述上面於上下方向對向的下面；複數個發熱體，埋設於上述陶瓷基材；及複數個測溫體，其等的測溫部埋設於上述陶瓷基材；上述複數個測溫體中的至少一個上述測溫體的上述測溫部，係配置於在上述上下方向不與上述複數個發熱體重疊的位置。 [2]如[1]記載的陶瓷加熱器，其中上述陶瓷基材之上述上面與上述至少一個測溫體的上述測溫部之間的上述上下方向的距離D1為1mm≦D1≦4mm。 [3]如[1]或[2]記載的陶瓷加熱器，其中上述陶瓷基材之上述上下方向的厚度D0、上述距離D1、及上述陶瓷基材之上述上面與上述發熱體中的至少一個發熱體之間的上述上下方向的距離D2，為D2/D0≦0.4且1mm≦D1≦D2。 [4]如[1]或[2]記載的陶瓷加熱器，其中上述陶瓷基材之上述上下方向的厚度D0、上述陶瓷基材之上述上面與上述發熱體中的至少一個發熱體之間的上述上下方向的距離D2，為0.5≦D2/D0≦0.9。 [5]如[1]至[4]中任一項記載的陶瓷加熱器，其中上述複數個發熱體係以形成複數個間隙的方式配置，上述至少一個測溫體之上述測溫部，係以與上述複數個間隙所交叉的交叉區域於上述上下方向重疊的方式配置。 [6]如[1]至[5]中任一項記載的陶瓷加熱器，其中於上述複數個發熱體中的至少一個發熱體形成有開口，上述至少一個測溫體的上述測溫部，係以與上述開口於上述上下方向重疊的方式配置。 [7]此外，如[1]至[6]中任一項記載的陶瓷加熱器，其中進一步具有與上述陶瓷基材的上述下面接合的軸，上述複數個測溫體係於較上述軸的外徑靠內側的區域配線。 [8]如[1]至[7]中任一項記載的陶瓷加熱器，其中於上述陶瓷基材的內部形成配置有上述複數個測溫體的複數個配線孔，上述複數個配線孔中之配置有上述至少一個測溫體而成的配線孔係具有第1曲線部分，該第1曲線部分係於與上述上下方向正交的水平方向呈曲線狀或折線狀延伸。 [9]如[1]至[8]中任一項記載的陶瓷加熱器，其中於上述陶瓷基材的內部形成配置有上述複數個測溫體的複數個配線孔，上述複數個配線孔中之配置有上述至少一個測溫體而成的配線孔係具有第2曲線部分，該第2曲線部分係於上述上下方向呈曲線狀或折線狀延伸。 [10]如[1]至[9]中任一項記載的陶瓷加熱器，其中上述複數個發熱體具有：外部發熱體，其埋設於上述陶瓷基材的外周部分；及內部發熱體，其於較上述外部發熱體靠內側，且埋設於上述外部發熱體的下方；上述至少一個測溫體的上述測溫部與上述外部發熱體之間的上述上下方向的距離，係較上述至少一個測溫體的上述測溫部與上述內部發熱體之間的上述上下方向的距離小。

100:陶瓷加熱器 110:陶瓷基材 120:內側加熱器電極 122:外側加熱器電極 130:軸 140,142:供電線 152:環狀凸部 156:複數個凸部

圖1為陶瓷加熱器100的立體圖。圖2為陶瓷加熱器100的概略說明圖。圖3(a)為內側加熱器電極120的概略說明圖，(b)為外側加熱器電極122的概略說明圖，(c)為靜電吸附用電極124的概略說明圖。圖4為用以說明軸130之形狀的說明圖。圖5(a)〜(e)為顯示陶瓷基材110之製造方法的流程的圖。圖6為彙總實施例1〜15的結果而成的表。圖7為用以說明實施例1之陶瓷加熱器100的說明圖。圖8為用以說明實施例3之陶瓷加熱器100的說明圖。圖9為用以說明實施例12之陶瓷加熱器100的內側加熱器電極120之開口120h的說明圖。圖10為用以說明實施例13之陶瓷加熱器100的TC配線孔170之曲線部分C1的說明圖。圖11為用以說明實施例14之陶瓷加熱器100的TC配線孔170之曲線部分C2的說明圖。圖12為用以說明實施例15之陶瓷加熱器100的說明圖。圖13為用以說明於內側加熱器電極120之上方配置有外側加熱器電極122的陶瓷加熱器100的說明圖。

10:晶圓

100:陶瓷加熱器

110:陶瓷基材

111:上面

113:下面

114:接合凸部

120:內側加熱器電極

122:外側加熱器電極

124:靜電吸附用電極

130:軸

131:圓筒部

140,142:供電線

152:環狀凸部

152a:上面

156:複數個凸部

164:第1氣體流道

164a:開口

168:第2氣體流道

170:TC配線孔

171:熱電偶

171a:測溫接點

Claims

一種陶瓷加熱器，其特徵在於具備：陶瓷基材，其具有上面、及與上述上面於上下方向對向的下面；複數個發熱體，埋設於上述陶瓷基材；及複數個測溫體，其等的測溫部埋設於上述陶瓷基材；上述複數個測溫體中的至少一個上述測溫體的上述測溫部，係配置於在上述上下方向不與上述複數個發熱體重疊的位置。
如請求項1之陶瓷加熱器，其中上述陶瓷基材之上述上面與上述至少一個測溫體的上述測溫部之間的上述上下方向的距離D1為1mm≦D1≦4mm。
如請求項2之陶瓷加熱器，其中上述陶瓷基材之上述上下方向的厚度D0、上述距離D1、及上述陶瓷基材之上述上面與上述發熱體中的至少一個發熱體之間的上述上下方向的距離D2，為D2/D0≦0.4且1mm≦D1≦D2。
如請求項2之陶瓷加熱器，其中上述陶瓷基材之上述上下方向的厚度D0、上述陶瓷基材之上述上面與上述發熱體中的至少一個發熱體之間的上述上下方向的距離D2，為0.5≦D2/D0≦0.9。
如請求項1至4中任一項之陶瓷加熱器，其中上述複數個發熱體係以形成複數個間隙的方式配置，上述至少一個測溫體之上述測溫部，係以與上述複數個間隙所交叉的交叉區域於上述上下方向重疊的方式配置。
如請求項1至4中任一項之陶瓷加熱器，其中於上述複數個發熱體中的至少一個發熱體形成有開口，上述至少一個測溫體的上述測溫部，係以與上述開口於上述上下方向重疊的方式配置。
如請求項1至4中任一項之陶瓷加熱器，其進一步具有與上述陶瓷基材的上述下面接合的軸，上述複數個測溫體係於較上述軸的外徑靠內側的區域進行配線。
如請求項1至4中任一項之陶瓷加熱器，其中於上述陶瓷基材的內部形成配置有上述複數個測溫體的複數個配線孔，上述複數個配線孔中之配置有上述至少一個測溫體的配線孔係具有第1曲線部分，該第1曲線部分係於與上述上下方向正交的水平方向呈曲線狀或折線狀延伸。
如請求項1至4中任一項之陶瓷加熱器，其中於上述陶瓷基材的內部形成配置有上述複數個測溫體的複數個配線孔，上述複數個配線孔中之配置有上述至少一個測溫體的配線孔係具有第2曲線部分，該第2曲線部分係於上述上下方向呈曲線狀或折線狀延伸。
如請求項1至4中任一項之陶瓷加熱器，其中上述複數個發熱體具有：外部發熱體，其埋設於上述陶瓷基材的外周部分；及內部發熱體，其於較上述外部發熱體靠內側，且埋設於上述外部發熱體的下方；上述至少一個測溫體的上述測溫部與上述外部發熱體之間的上述上下方向的距離，係較上述至少一個測溫體的上述測溫部與上述內部發熱體之間的上述上下方向的距離小。