TWI780551B - 陶瓷加熱器 - Google Patents

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Abstract

陶瓷加熱器10係包括：陶瓷板20，係在表面具有晶圓載置面20a；電阻發熱體22、24，係被埋設於陶瓷板20；筒狀軸40，係從陶瓷板20之背面20b支撐陶瓷板20；以及熱電偶通路26，係從陶瓷板20之背面20b中被筒狀軸40包圍之軸內區域20d的起點26s至陶瓷板20之外周部的終端位置26e。熱電偶通路26係具有：段差部26b，係被設置於從起點26s至終端位置26e之間的中間位置26m；長距離部，係從起點26s至終端位置26e；以及短距離部，係從起點26s至中間位置26m。

Description

陶瓷加熱器
本發明係有關於一種陶瓷加熱器。
以往，作為陶瓷加熱器，係已知被稱為2區加熱器者，該2區加熱器係在具有晶圓載置面之圓板形之陶瓷板的內周側與外周側分別獨立地埋入電阻發熱體。例如，在專利文獻1，係揭示圖19所示之陶瓷加熱器410。此陶瓷加熱器410係藉外周側熱電偶450測量陶瓷板420之外周側的溫度。熱電偶導件432係在筒狀軸440之內部從下方向上方筆直地延伸後被彎曲成圓弧形，而方向轉換90∘。此熱電偶導件432係被安裝於狹縫426a，該狹縫426a係被設置於陶瓷板420之背面中被筒狀軸440包圍的區域。狹縫426a係形成熱電偶通路426的入口部分。外周側熱電偶450係被插入熱電偶導件432的筒內，並到達熱電偶通路426的終端位置。 [先行專利文獻] [專利文獻]
專利文獻1:國際公開第2012/039453號小冊(圖11)
[發明所欲解決之課題]
可是，因為熱電偶通路426係在一方向筆直地伸長，所以在熱電偶通路426所插入之熱電偶係基本上成為測量熱電偶通路426的終端位置，而無測溫位置的自由度。又，在熱電偶通路426的終端位置的前面使熱電偶之測溫部(頭端)停止的情況，係在該位置可測溫，但是因為變成對測溫部之周圍的空氣測溫，所以測溫精度不佳。
本發明係為了解決這種課題所開發者，其主要目的在於提高測溫位置之自由度且亦提高在各測溫位置的測溫精度。 [解決課題之手段]
本發明之第1陶瓷加熱器係， 包括： 陶瓷板，係在表面具有晶圓載置面； 電阻發熱體，係被埋設於該陶瓷板； 筒狀軸，係從該陶瓷板之背面支撐該陶瓷板；以及 熱電偶通路，係從該陶瓷板之該背面中被該筒狀軸包圍之軸內區域的起點至該陶瓷板之外周部的終端位置； 該熱電偶通路係具有：段差部，係被設置於從該起點至該終端位置之間的中間位置；長距離部，係從該起點至該終端位置；以及短距離部，係從該起點至該中間位置。
在此陶瓷加熱器，熱電偶通路係具有：段差部，係被設置於從起點至終端位置之間的中間位置；長距離部，係從起點至終端位置；以及短距離部，係從起點至中間位置。因此，若將熱電偶插入長距離部並將熱電偶的測溫部配置成與終端位置接觸，則可在終端位置高精度地測溫。若將熱電偶插入短距離部並將熱電偶的測溫部配置成與中間位置之段差部接觸，則可在中間位置高精度地測溫。因此，可提高測溫位置之自由度且亦提高在各測溫位置的測溫精度。
此外，中間位置係只要是從起點至終端位置之間，設置於任何位置都可。又，亦可將中間位置設置於從起點至終端位置之間的複數個地點，並在各中間位置設置段差部。
在本發明之第1陶瓷加熱器，亦可該段差部係被設置成在該陶瓷板之面方向產生台階。依此方式，沿著熱電偶通路之一方的側面插入熱電偶時，可將熱電偶的測溫部壓在終端位置及中間位置之段差部的一方，而沿著熱電偶通路之另一方的側面插入熱電偶時，可將熱電偶的測溫部壓在終端位置及中間位置之段差部的另一方。
在本發明之第1陶瓷加熱器，亦可該段差部係被設置成在該陶瓷板之厚度方向產生台階。依此方式，沿著熱電偶通路的台階之上插入熱電偶時，可將熱電偶的測溫部壓在終端位置及中間位置之段差部的一方，而沿著熱電偶通路的台階之下插入熱電偶時，可將熱電偶的測溫部壓在終端位置及中間位置之段差部的另一方。
在本發明之第1陶瓷加熱器，亦可該熱電偶通路係在該長距離部與該短距離部之邊界的至少一部分具有間壁。依此方式，可防止向長距離部(或短距離部)所插入之熱電偶誤向短距離部(或長距離部)越過。
在本發明之第1陶瓷加熱器，亦可該熱電偶通路係在該陶瓷板之平面圖上彎曲。依此方式，在陶瓷板有貫穿孔等之障礙物的情況，可將熱電偶通路設置成迴避該障礙物。
在本發明之第1陶瓷加熱器，亦可該電阻發熱體係被配線於將該晶圓載置面分割成複數個的各區；該終端位置與該中間位置係被設置於彼此相異的區。依此方式，在所謂的多區加熱器，可高精度地測量相異之區的溫度。
本發明之第2陶瓷加熱器係， 包括： 陶瓷板，係在表面具有晶圓載置面； 電阻發熱體，係被埋設於該陶瓷板； 筒狀軸，係從該陶瓷板之背面支撐該陶瓷板；以及 熱電偶通路，係從該陶瓷板之該背面中被該筒狀軸包圍之軸內區域的起點往該陶瓷板之外周部延伸； 該熱電偶通路係具有：第1分支路，係在中途具有分支點，並從該分支點至第1終端位置；及第2分支路，係從該分支點至與該第1終端位置相異的第2終端位置。
在此陶瓷加熱器，熱電偶通路係具有：第1分支路，係從分支點至第1終端位置；及第2分支路，係從分支點至與第1終端位置相異的第2終端位置。因此，若將熱電偶插入第1分支路並將熱電偶的測溫部配置成與第1終端位置接觸，則可在第1終端位置高精度地測溫。若將熱電偶插入第2分支路並將熱電偶的測溫部配置成與第2終端位置接觸，則可在第2終端位置高精度地測溫。因此，可提高測溫位置之自由度且亦提高在各測溫位置的測溫精度。
在本發明之第2陶瓷加熱器，亦可作成從該陶瓷板之中心至該第2終端位置的長度係與從該陶瓷板之中心至該第1終端位置的長度相同或相異。若作成使兩者的長度成為相同，可在與陶瓷板之中心相同的距離之相異的2點測溫，若作成使兩者的長度成為相異，可在與陶瓷板之中心相異的距離之2點測溫。
在本發明之第2陶瓷加熱器，亦可該熱電偶通路係在從該起點至該分支點之間的至少一部分具有間壁。依此方式，可利用間壁，將熱電偶導向第1終端位置，或導向第2終端位置。
在本發明之第2陶瓷加熱器，亦可該熱電偶通路係在該陶瓷板之平面圖上，該第1分支路及該第2分支路之至少一方彎曲。依此方式，在陶瓷板有貫穿孔等之障礙物的情況，可將熱電偶通路設置成迴避該障礙物。
在本發明之第2陶瓷加熱器，亦可該電阻發熱體係被配線於將該晶圓載置面分割成複數個的各區；該第1終端位置與該第2終端位置係被設置於彼此相異的區。依此方式，在所謂的多區加熱器，可高精度地測量相異之區的溫度。
一面參照圖面一面在以下說明本發明之適合的實施形態。圖1係陶瓷加熱器10之立體圖，圖2係圖1之A－A的剖面圖，圖3係圖1之B－B的剖面圖，圖4係從陶瓷板20之背面20b觀察熱電偶通路26時的平面圖，圖5係熱電偶導件32的正視圖，圖6及圖7係從陶瓷板20之斜下觀察熱電偶通路26時的立體圖。
陶瓷加熱器10係為了對被施加蝕刻或CVD等之處理的晶圓W加熱所使用，並被設置於未圖示之真空室內。此陶瓷加熱器10係包括：圓盤形之陶瓷板20，係具有晶圓載置面20a；及筒狀軸40，係與陶瓷板20之和晶圓載置面20a係相反側的面(背面)20b接合。
陶瓷板20係是由陶瓷材料所構成之圓盤形的板，該陶瓷材料係由氮化鋁或氧化鋁等所代表。陶瓷板20之直徑係無特別地限定，例如是約300mm。陶瓷板20係藉與陶瓷板20成同心圓形的虛擬邊界20c(參照圖3)被區分成小圓形的內周側區Z1與圓環形的外周側區Z2。在陶瓷板20之內周側區Z1，係埋設內周側電阻發熱體22，而在外周側區Z2，係埋設外周側電阻發熱體24。兩電阻發熱體22、24係由以例如鉬、鎢或碳化鎢為主成分的線圈所構成。陶瓷板20係如圖2所示，藉由將上側板P1與比該上側板P1更薄的下側板P2進行面接合所製作。
筒狀軸40係與陶瓷板20一樣，由氮化鋁、氧化鋁等之陶瓷所形成。筒狀軸40係上端的凸緣部40a與陶瓷板20被進行擴散接合。
內周側電阻發熱體22係如圖3所示，以如下之方式所形成，從一對端子22a、22b的一方發端，並一面按照一筆畫之要領在複數個折回部被折回一面被配線於內周側區Z1之約整個區域後，至一對端子22a、22b的另一方。一對端子22a、22b係被設置於軸內區域20d(陶瓷板20之背面20b中筒狀軸40的內側區域)。在一對端子22a、22b，係分別金屬製(例如Ni製)之供電棒42a、42b被接合。
外周側電阻發熱體24係如圖3所示，以如下之方式所形成，從一對端子24a、24b的一方發端，並一面按照一筆畫之要領在複數個折回部被折回一面被配線於外周側區Z2之約整個區域後，至一對端子24a、24b的另一方。一對端子24a、24b係被設置於陶瓷板20之背面20b的軸內區域20d。在一對端子24a、24b，係分別金屬製(例如Ni製)之供電棒44a、44b被接合。
在陶瓷板20之內部，係如圖2所示，與晶圓載置面20a平行地設置用以插入外周側熱電偶50之長孔形狀的熱電偶通路26。熱電偶通路26係如圖3所示，從陶瓷板20之背面20b中軸內區域20d的起點26s往陶瓷板20的外周部成直線地延伸。熱電偶通路26中從起點26s至凸緣部40a的入口部分係成為用以嵌入熱電偶導件32之彎曲部34的頭端之長槽形狀的導入部26a。導入部26a係向軸內區域20d開口。熱電偶通路26係如圖3、圖4、圖6以及圖7所示，具有：段差部26b，係被設置於從起點26s至終端位置26e之間的中間位置26m；長距離部26c，係從起點26s至終端位置26e；以及短距離部26d，係從起點26s至中間位置26m。段差部26b係被設置成在陶瓷板20之面方向產生台階。長距離部26c與短距離部26d係都是直線狀的通路，從起點26s至中間位置26m係兩者成為一體之寬度寬的通路，而從中間位置26m至終端位置26e係成為僅長距離部26c之寬度窄的通路。
熱電偶導件32係如圖5所示，是具有導孔32a之金屬製(例如不銹鋼製)的筒形構件。熱電偶導件32係包括對晶圓載置面20a在垂直方向延伸的垂直部33、與從垂直方向轉換成水平方向的彎曲部34。垂直部33之外徑係比彎曲部34之外徑大，但是垂直部33之內徑係與彎曲部34之內徑相同。藉由依此方式使彎曲部34之外徑變小，可使插入彎曲部34的熱電偶通路26之導入部26a的寬度變窄。但，亦可將垂直部33之外徑與彎曲部34之外徑作成相同。彎曲部34之曲率半徑R係無特別地限定，例如是約30mm。在熱電偶導件32的導孔32a，係插入外周側熱電偶50。彎曲部34的頭端係亦可只是被嵌入導入部26a內，亦可與導入部26a內被接合或黏接。
在筒狀軸40之內部，係如圖2示，除了熱電偶導件32以外，還配置供電棒42a、42b或供電棒44a、44b，該供電棒42a、42b係與內周側電阻發熱體22之一對端子22a、22b的各個連接，該供電棒44a、44b係與外周側電阻發熱體24之一對端子24a、24b的各個連接。在筒狀軸40之內部，係亦配置內周側熱電偶48或外周側熱電偶50，而該內周側熱電偶48係用以測量陶瓷板20的中央之附近的溫度，該外周側熱電偶50係用以測量陶瓷板20的外周之附近的溫度。內周側熱電偶48係被插入在陶瓷板20之軸內區域20d所設置的凹部49，並頭端的測溫部48a與陶瓷板20接觸。凹部49係被設置於與各端子22a、22b、24a、24b或熱電偶通路26之導入部26a不會發生干涉的位置。外周側熱電偶50係護套熱電偶，並被配置成通過熱電偶導件32的導孔32a及熱電偶通路26。外周側熱電偶50之頭端的測溫部50a係亦可作成通過長距離部26c並與終端位置26e接觸(參照圖3及圖6)，亦可作成通過短距離部26d並與中間位置26m之段差部26b接觸(參照圖7)。或者，亦可作成將2支外周側熱電偶50分別插入長距離部26c與短距離部26d，並使一方之測溫部50a與終端位置26e接觸，使另一方之測溫部50a與段差部26b接觸。
其次，說明陶瓷加熱器10之使用例。首先，在未圖示之真空室內設置陶瓷加熱器10，再將晶圓W載置於該陶瓷加熱器10的晶圓載置面20a。然後，將向內周側電阻發熱體22供給之電力調整成藉內周側熱電偶48所檢測出的溫度成為預定之內周側目標溫度，而且將向外周側電阻發熱體24供給之電力調整成藉外周側熱電偶50所檢測出的溫度成為預定之外周側目標溫度。藉此，晶圓W之溫度被控制成成為所要的溫度。接著，將真空室內設定成成為真空環境或降壓環境，在真空室內產生電漿，並利用該電漿對晶圓W實施CVD成膜或蝕刻。
在以上所說明之本實施形態的陶瓷加熱器10，係若將外周側熱電偶50插入熱電偶通路26的長距離部26c並將外周側熱電偶50的測溫部50a配置成與終端位置26e接觸，則可在終端位置26e高精度地測溫。又，若將外周側熱電偶50插入熱電偶通路26的短距離部26d並將外周側熱電偶50的測溫部50a配置成與中間位置26m之段差部26b接觸，則可在中間位置26m高精度地測溫。因此，可提高測溫位置之自由度且亦提高在各測溫位置的測溫精度。
又，段差部26b係被設置成在陶瓷板20之面方向產生台階。因此，沿著熱電偶通路26之一方的側面插入外周側熱電偶50時，可將外周側熱電偶50的測溫部50a壓在終端位置26e(參照圖6)，而沿著熱電偶通路26之另一方的側面插入外周側熱電偶50時，可將外周側熱電偶50的測溫部50a壓在中間位置26m的段差部26b(參照圖7)。
此外，本發明係絲毫未被限定為上述之實施形態，只要屬於本發明的技術性範圍，當然能以各種的形態實施。
例如，在上述之實施形態，如圖8及圖9所示，亦可沿著熱電偶通路26之短距離部26d與長距離部26c的邊界設置間壁26w。依此方式，可利用間壁26w，將外周側熱電偶50導向終端位置26e，或導向段差部26b。又，可防止向長距離部26c(或短距離部26d)所插入之外周側熱電偶50誤向短距離部26d(或長距離部26c)越過。從這種防止越過的觀點，間壁26w的高度係外周側熱電偶50的半徑以上較佳。間壁26w係亦可設置於邊界之整體，亦可設置於邊界之一部分。又，間壁26w係如圖10所示，亦可在上端設置折反部26w1。依此方式，可更確實地防止剛才之越過。
亦可採用圖11及圖12所示之熱電偶通路126，替代上述之實施形態的熱電偶通路26。此熱電偶通路126係基本上是與熱電偶通路26相同，但是是藉由使短距離部26d之底面F2比長距離部126c之底面F1低一台階，作成在中間位置126m產生段差部126b。段差部126b係在陶瓷板20之面方向及厚度方向都產生台階。在此情況，亦可將外周側熱電偶50插入熱電偶通路126的長距離部126c並將外周側熱電偶50的測溫部50a配置成與終端位置126e接觸，或插入短距離部126d並將外周側熱電偶50的測溫部50a配置成與中間位置126m之段差部126b接觸。又，沿著熱電偶通路126的台階之上(底面F1)插入外周側熱電偶50時，可將測溫部50a壓在終端位置126e，而沿著熱電偶通路126的台階之下(底面F2)插入外周側熱電偶50時，可將測溫部50a壓在段差部126b。此外，亦可作成短距離部26d的底面F2係成為從導入部126a往中間位置126m成為緩和的斜面。又，亦可在長距離部126c與短距離部126d的邊界，設置圖8~圖10之間壁26w。
在上述之實施形態，亦可熱電偶通路26係如圖13所示，作成在陶瓷板20之平面圖上彎曲的形狀。在圖13，段差部26b係被設置於熱電偶通路26的內周側。依此方式，在陶瓷板20有貫穿孔等之障礙物的情況，可將熱電偶通路26設置成迴避該障礙物。亦可這種熱電偶通路26之長距離部26c係如圖14所示，在陶瓷板20之平面圖上彎曲成具有沿著陶瓷板20之同心圓(圓周)的曲線部26r。藉由採用沿著圓周的曲線部26r，可沿著圓周方向配置複數支熱電偶。因此，可減少從中心部往外周之熱電偶用之槽的個數，而可改善均熱性及提高軸內之設計的自由度。
在上述之實施形態，係將終端位置26e與中間位置26m之雙方設置於外周側區Z2，但是亦可將終端位置26e設置於外周側區Z2，並將中間位置26m設置於內周側區Z1。依此方式，在所謂的2區加熱器，可在一條熱電偶通路26高精度地測量相異之區的溫度。又，亦可省略內周側熱電偶48。
亦可採用圖15所示之熱電偶通路326，替代上述之實施形態的熱電偶通路26。熱電偶通路326係具有：第1分支路326c，係從起點326s朝向陶瓷板20之外周部延伸的通路，在中途具有分支點326p，並從該分支點326p至第1終端位置326e；及第2分支路326d，係從分支點326p至與第1終端位置326e係相異的第2終端位置326f。從陶瓷板20之中心至第2終端位置326f的長度係與從陶瓷板20之中心至第1終端位置326e的長度相同。在熱電偶通路326，係設置與導入部26a一樣之導入部326a。在熱電偶通路326，係若將外周側熱電偶50插入第1分支路326c，並將測溫部50a配置成與第1終端位置326e接觸，可在第1終端位置326e高精度地測溫。又，若將外周側熱電偶50插入第2分支路326d，並將測溫部50a配置成與第2終端位置326f接觸，可在第2終端位置326f高精度地測溫。因此，可提高測溫位置之自由度且亦提高在各測溫位置的測溫精度。又，可在與陶瓷板20之中心相同的距離之相異的2點測溫，此外，亦可作成熱電偶通路326係從分支點326p分支成3條以上的分支路。
在這種熱電偶通路326，如圖16所示，亦可作成從陶瓷板20之中心至第2終端位置326f的長度係與從陶瓷板20之中心至第1終端位置326e的長度相異。依此方式，可在與陶瓷板20之中心相異之距離的2點測溫。
熱電偶通路326係如圖17所示，亦可在從導入部326a至分支點326p之間具有間壁326w。依此方式，可利用間壁326w，將外周側熱電偶50導向第1終端位置326e，或導向第2終端位置326f。此外，間壁326w的截面係亦可作成與圖9之間壁26w相同的形狀，亦可作成與圖10之間壁26w相同的形狀。
在熱電偶通路326，如圖18所示，亦可作成在陶瓷板20之平面圖上第1分支路326c及第2分支路326d彎曲。依此方式，在陶瓷板20有貫穿孔等之障礙物的情況，可將熱電偶通路326設置成迴避該障礙物。此外，在圖18，亦可第1分支路326c及第2分支路326d之一方彎曲而另一方是直線狀。
此外，圖15~圖18之熱電偶通路326係舉例表示分支成Y字形的情況，但是亦可是分支成T字形或卜字形。
熱電偶通路326係亦可將第1終端位置326e與第2終端位置326f之雙方設置於外周側區Z2，亦可將第1終端位置326e設置於外周側區Z2，並將第2終端位置326f設置於內周側區Z1。後者的情況，在所謂的2區加熱器，可在一條熱電偶通路326高精度地測量相異之區的溫度。又，亦可省略內周側熱電偶48。又，在熱電偶通路326插入複數支熱電偶的情況，亦可複數支熱電偶係採用至熱電偶通路326的中途穿護套之狀態。藉此，可將複數支熱電偶同時裝入熱電偶通路326。
在上述之實施形態，係將兩電阻發熱體22、24作成線圈形狀，但是不是特別地被限定為線圈形狀，例如亦可是印刷圖案，亦可是帶形狀或網孔形狀等。
在上述之實施形態，亦可在陶瓷板20不僅內建電阻發熱體22、24，而且內建靜電電極或RF電極。
在上述之實施形態，係舉例表示所謂的2區加熱器，但是未特別地限定為2區加熱器。例如，亦可將內周側區Z1劃分成複數個內周側小區，並在各內周側小區按照一筆畫之要領到處拉電阻發熱體。又，亦可將外周側區Z2劃分成複數個外周側小區，並在各外周側小區按照一筆畫之要領到處拉電阻發熱體。
在上述之實施形態，係將熱電偶導件32安裝於熱電偶通路26的導入部26a，但是亦可在將外周側熱電偶50插入熱電偶通路26時係將熱電偶導件32配置於導入部26a，而在將外周側熱電偶50插入熱電偶通路26後，係除去熱電偶導件32。或者，亦可不使用熱電偶導件32地將外周側熱電偶50插入熱電偶通路26。
在上述之實施形態，在將熱電偶通路26作成截面大致四角形之通路的情況，通路內的面與面之間的邊界(例如底面與側面的邊界)係為了避免邊緣尖銳而成為C面或R面較佳。
在上述之實施形態，外周側熱電偶50之外徑d係作成0.5mm以上且2mm以下較佳。若外徑d未滿0.5mm，係在將外周側熱電偶50插入熱電偶通路26時會彎曲，而難插入至終端位置26e或中間位置26m。外徑d超過2 mm時，因為外周側熱電偶50缺乏柔軟性，所以難將外周側熱電偶50插入至終端位置26e或中間位置26m。
在上述之實施形態，終端位置26e或段差部26b係在外周側熱電偶50之測溫部50a為凸狀曲面的情況，亦可將熱電偶通路26之終端面(在終端位置26e之立壁)或段差部26b的立壁中測溫部50a所接觸的部分作成凹狀曲面。依此方式，因為外周側熱電偶50之測溫部50a進行面接觸或在接近面接觸之狀態接觸，所以測溫精度提高。
本專利申請係將於2020年2月3日所申請之日本專利申請第2020－016112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 20:陶瓷板 20a:晶圓載置面 20b:背面 22:內周側電阻發熱體 24:外周側電阻發熱體 22a,22b,24a,24b:端子 40:筒狀軸 42a,42b,44a,44b:供電棒 W:晶圓
[圖1]係陶瓷加熱器10之立體圖。 [圖2]係圖1之A－A的剖面圖。 [圖3]係圖1之B－B的剖面圖。 [圖4]係從陶瓷板20之背面20b觀察熱電偶通路26時的平面圖。 [圖5]係熱電偶導件32的正視圖。 [圖6]係從陶瓷板20之斜下觀察熱電偶通路26時的立體圖。 [圖7]係從陶瓷板20之斜下觀察熱電偶通路26時的立體圖。 [圖8]係從陶瓷板20之背面20b觀察熱電偶通路26之變形例時的平面圖。 [圖9]係圖8之C－C剖面圖。 [圖10]係圖8之C－C剖面圖。 [圖11]係從陶瓷板20之背面20b觀察熱電偶通路126時的平面圖。 [圖12]係圖11之D－D剖面圖。 [圖13]係從陶瓷板20之背面20b觀察熱電偶通路26之變形例時的平面圖。 [圖14]係從陶瓷板20之背面20b觀察熱電偶通路26之變形例時的平面圖。 [圖15]係從陶瓷板20之背面20b觀察熱電偶通路326時的平面圖。 [圖16]係從陶瓷板20之背面20b觀察熱電偶通路326之變形例時的平面圖。 [圖17]係從陶瓷板20之背面20b觀察熱電偶通路326之變形例時的平面圖。 [圖18]係從陶瓷板20之背面20b觀察熱電偶通路326之變形例時的平面圖。 [圖19]係習知例的說明圖。
10:陶瓷加熱器
20:陶瓷板
20a:晶圓載置面
20b:背面
40:筒狀軸
W:晶圓

Claims (9)

  1. 一種陶瓷加熱器，其係：包括：陶瓷板，係在表面具有晶圓載置面；電阻發熱體，係被埋設於該陶瓷板；筒狀軸，係從該陶瓷板之背面支撐該陶瓷板；以及熱電偶通路，係從該陶瓷板之該背面中被該筒狀軸包圍之軸內區域的起點至該陶瓷板之外周部的終端位置；該熱電偶通路係具有：段差部，係被設置於從該起點至該終端位置之間的中間位置；長距離部，係從該起點至該終端位置；以及短距離部，係從該起點至該中間位置；其中該電阻發熱體係被配線於將該晶圓載置面分割成複數個的各區；該終端位置與該中間位置係被設置於彼此相異的區。
  2. 如請求項1之陶瓷加熱器，其中該段差部係被設置成在該陶瓷板之面方向產生台階。
  3. 如請求項1之陶瓷加熱器，其中該段差部係被設置成在該陶瓷板之厚度方向產生台階。
  4. 如請求項1~3中任一項之陶瓷加熱器，其中該熱電偶通路係在該長距離部與該短距離部之邊界的至少一部分具有間壁。
  5. 如請求項1~3中任一項之陶瓷加熱器，其中該熱電偶通路係在該陶瓷板之平面圖上彎曲。
  6. 一種陶瓷加熱器，其係：包括：陶瓷板，係在表面具有晶圓載置面； 電阻發熱體，係被埋設於該陶瓷板；筒狀軸，係從該陶瓷板之背面支撐該陶瓷板；以及熱電偶通路，係從該陶瓷板之該背面中被該筒狀軸包圍之軸內區域的起點往該陶瓷板之外周部延伸；該熱電偶通路係具有：第1分支路，係在中途具有分支點，並從該分支點至第1終端位置；及第2分支路，係從該分支點至與該第1終端位置相異的第2終端位置；其中該電阻發熱體係被配線於將該晶圓載置面分割成複數個的各區；該第1終端位置與該第2終端位置係被設置於彼此相異的區。
  7. 如請求項6陶瓷加熱器，其中從該陶瓷板之中心至該第2終端位置的長度係與從該陶瓷板之中心至該第1終端位置的長度相同或相異。
  8. 如請求項6或7陶瓷加熱器，其中該熱電偶通路係在從該起點至該分支點之間的至少一部分具有間壁。
  9. 如請求項6或7之陶瓷加熱器，其中該熱電偶通路係在該陶瓷板之平面圖上，該第1分支路及該第2分支路之至少一方彎曲。
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009074978A (ja) * 2007-09-21 2009-04-09 Fenwall Controls Of Japan Ltd 温度センサ及び温度センサの製造方法
US20120018416A1 (en) * 2010-07-26 2012-01-26 Ngk Insulators, Ltd. Ceramic heater
US20120211933A1 (en) * 2010-09-24 2012-08-23 Ngk Insulators, Ltd. Semiconductor manufacturing apparatus member

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012080103A (ja) 2010-10-01 2012-04-19 Ngk Insulators Ltd サセプター及びその製法
JP2012160368A (ja) 2011-02-01 2012-08-23 Nihon Ceratec Co Ltd セラミックスヒータ及びその製造方法
WO2013162000A1 (ja) 2012-04-27 2013-10-31 日本発條株式会社 基板支持装置及び基板支持装置に熱電対を配設する方法
US9984866B2 (en) * 2012-06-12 2018-05-29 Component Re-Engineering Company, Inc. Multiple zone heater
US10973088B2 (en) 2016-04-18 2021-04-06 Applied Materials, Inc. Optically heated substrate support assembly with removable optical fibers
JP6704837B2 (ja) 2016-10-31 2020-06-03 日本特殊陶業株式会社 保持装置
KR102015643B1 (ko) * 2017-10-24 2019-08-28 (주)티티에스 열전대 삽입 홈을 구비한 히터
KR102648118B1 (ko) * 2018-07-04 2024-03-19 엔지케이 인슐레이터 엘티디 웨이퍼 지지대

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009074978A (ja) * 2007-09-21 2009-04-09 Fenwall Controls Of Japan Ltd 温度センサ及び温度センサの製造方法
US20120018416A1 (en) * 2010-07-26 2012-01-26 Ngk Insulators, Ltd. Ceramic heater
US20120211933A1 (en) * 2010-09-24 2012-08-23 Ngk Insulators, Ltd. Semiconductor manufacturing apparatus member

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