TWI811694B - 熱電偶導件以及陶瓷加熱器 - Google Patents

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Abstract

熱電偶導件32包括：直線狀的第1管部33；第2管部34，連接至第1管部33，並具有設置來轉換第1管部33的方向的彎曲部34c。彎曲部34c之中至少從前端至既定長度為止的前端側部分34b的外徑比第1管部33的外徑小。

Description

熱電偶導件以及陶瓷加熱器
本發明係有關於熱電偶導件以及陶瓷加熱器。
過去，陶瓷加熱器中廣為人知的是2區域加熱器，其將阻抗發熱體分別獨立地埋入具有晶圓載置面的圓盤狀陶瓷板的內周側及外周側。例如，專利文獻1中，揭露了如圖9所示的附軸陶瓷加熱器410。這個附軸陶瓷加熱器410以外周側熱電偶450量測陶瓷板420的外周側的溫度。熱電偶導件432是筒狀構件，在直立軸440的內部從下方筆直延伸到上方後彎曲成圓弧狀，方向轉了90°。這個熱電偶導件432安裝於陶瓷板420的背面當中設置於被直立軸440包圍的領域的狹縫426a。狹縫426a形成熱電偶通路426的入口部分。外周側熱電偶450插入到熱電偶導件432的筒內，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)
然而，因為熱電偶導件432藉由將1根筒狀構件彎曲成圓弧狀而形成直線管部432a及彎曲管部432b，而產生以下問題。也就是，如果將彎曲管部432b做細，直線管部432a也會變細，因此產生熱電偶導件432的剛性不足的問題。另一方面，如果將直線管部432a做粗，彎曲管部432b也會變粗，而產生不得不將狹縫426a的寬度加大的問題。
本發明為了解決這樣的問題，主要的目的是一邊維持熱電偶導件的剛性，一邊縮窄熱電偶通路的入口部分的寬度。
本發明的熱電偶導件，包括：直線狀的第1管部；以及第2管部，連接該第1管部，並具有轉換該第1管部的方向而設置的彎曲部，該彎曲部之中至少從前端至既定長度為止的前端側部分的外徑，比該第1管部的外徑小。
這個熱電偶導件如以下使用。也就是，將熱電偶導件的前端側部分配置於內藏阻抗發熱體的板的熱電偶通路的入口部分，使細長的熱電偶通過熱電偶導件的具有直線狀的第1管部及具有彎曲部的第2管部，將熱電偶導入熱電偶通路。這個熱電偶導件的第2管部所具有的彎曲部之中，至少前端至既定長度為止的前端側部分的外徑比第1管部的外徑小。這個前端側部分是配置於熱電偶通路的部分，它的外徑比第1管部的外徑小，因此能夠縮小熱電偶通路的入口部分的寬度。又，熱電偶導件的第1管部的外徑比前端側部分的外徑大。因此，能夠保持比較高的第1管部的剛性。
本發明的熱電偶導件中，該第2管部也可以熔接於該第1管部。這樣一來，先分別準備第2管部及第1管部並將兩者熔接的話，就能夠得到本發明的熱電偶導件。
本發明的熱電偶導件中，該彎曲部之中至少該前端側部分的內徑，可以比該第1管部的內徑小。這樣一來，比起前端側部分的內徑與第1管部的內徑相同的情況下，能夠將前端側部分的外徑比第1管部的外徑縮得更小。又，在使前端側部分的外徑為既定值的情況下，前端側部分的壁厚增厚前端側部分的內徑小的量，因此能夠提高前端側部分的剛性。
本發明的熱電偶導件中，可以使該第2管部的全體的外徑比該第1管部的外徑小。特別是，在第2管部熔接至第1管部的情況下採用這個構造的話，因為第2管部的全體為相同徑長，而能夠簡單地準備第2管部。在這個情況下，也可以使該第2管部的全體的內徑比該第1管部的內徑小。這樣的話，比起第2管部的內徑與第1管部的內徑相同的情況，能夠將第2管部的外徑比第1管部的外徑更進一步縮小。又，在使第2管部的外徑為既定值的情況下，第2管部的壁厚增厚第2管部的內徑小的量，因此能夠提高第2管部的剛性。
本發明的熱電偶導件中，該彎曲部的曲率半徑是20mm以上50mm以下，該彎曲部的行程長度是20mm以上50mm以下，該彎曲部設置成將該第1管部的方向轉換至50°以上90°以下為佳。這樣一來，使細長的熱電偶通過熱電偶導件的第1管部及第2管部後，能夠將熱電偶平滑地導入熱電偶通路。
本發明的陶瓷加熱器，包括：圓盤狀的陶瓷板，具有晶圓載置面；筒狀軸，接合至該陶瓷板之中與該晶圓載置面位於相反側的背面；內周側阻抗發熱體，埋設於該陶瓷板的內周部；外周側阻抗發熱體，埋設於該陶瓷板的外周部；附帶零件，包含該內周側阻抗發熱體的一對端子及該外周側阻抗發熱體的一對端子；長孔，在該陶瓷板的該背面之中從該筒狀軸的內側領域的起點延伸至該陶瓷板的外周部的終端位置；長溝，為該長孔的入口部分；以及上述任一熱電偶導件，該彎曲部的該前端側部分配置於該長溝。
這個陶瓷加熱器中，熱電偶導件的第2管部所具有的彎曲部之中至少前端至既定長度為止的前端側部分的外徑會比第1管部的外徑小。這個前端側部分是配置於熱電偶通路的部分，因為其外徑比第1管部的外徑小，所以能夠縮小熱電偶通路的入口部分的寬度。又，熱電偶導件的第1管部的外徑比前端側部分的外徑大，因此能夠將第1管部的剛性保持得比較高。
本發明的陶瓷加熱器中，該長孔可以是插入熱電偶的熱電偶插入用長孔。這樣一來，能夠利用長孔插入熱電偶。
本發明的陶瓷加熱器中，該長溝的長度可以被設定為該熱電偶導件的該彎曲部之中配置於該長溝的該前端側部分的長度以上。這樣一來，能夠更容易地將熱電偶導件配置於長溝。
本發明的陶瓷加熱器，也可以更包括：熱電偶，插入該熱電偶導件及該長孔。
[用以實施發明的型態]
以下一邊參照圖式，一邊說明本發明較佳的實施型態。圖1係陶瓷加熱器10的立體圖。圖2係圖1的A-A剖面圖。圖3係圖1的B-B剖面圖。圖4係熱電偶導件32的正視圖。圖5係熱電偶導件32的第2管部34的周邊的部分放大圖。圖6係圖3的中央部分的放大圖。
陶瓷加熱器10用以加熱實施蝕刻或CVD處理的晶圓W，設置於未圖示的真空腔室內。這個陶瓷加熱器10具備圓盤狀的陶瓷板20、筒狀軸40。陶瓷板20具有晶圓載置面20a。筒狀軸40接合到與陶瓷板20的晶圓載置面20a相反側的面(背面)20b。
陶瓷板20是由氮化鋁、氧化鋁等典型的陶瓷材料構成的圓盤狀的板。陶瓷板20的直徑並沒有特別限定，但例如300mm左右。陶瓷板20被陶瓷板20及同心圓狀的假想邊界20c(參照圖3)分成小圓形的內周側區域Z1、圓環狀的外周側區域Z2。陶瓷板20的內周側區域Z1中埋設了內周側阻抗發熱體22。外周側區域Z2中埋設了外周側阻抗發熱體24。兩阻抗發熱體22、24例如都是由具有例如鉬、鎢或碳化鎢作為主要成分的線圈組成。陶瓷板20如圖2所示，藉由將上側板P1及比該上側板P1更薄的下側板P2面接合而製成。
筒狀軸40是由與陶瓷板20相同的氮化鋁、氧化鋁等的陶瓷形成。筒狀軸40具備小徑部40a及大徑部40b。小徑部40a是從筒狀軸40的下端至既定高度的部分，內徑d1的筒狀部。大徑部40b是從筒狀軸40的既定高度擴徑後到筒狀軸40的上端的部分，是內徑d2(>d1)的筒狀部。筒狀軸40的上端(大徑部40b的端面)會與陶瓷板20擴散接合。筒狀軸40的內部空間41具有與小徑部40a的內徑相同徑長的圓筒空間41a、在該圓筒空間41a的外側被大徑部40b包圍的環狀的擴張空間41b。擴張空間41b形成能夠一邊將後述的熱電偶導件32的第2管部34的前端旋轉一邊放入的空間。
內周側阻抗發熱體22如圖3所示，形成從一對的端子22a、22b中的一者開始，以一筆劃的要領以複數的折疊部折疊並配線在內周側區域Z1的幾乎全域後，到達一對的端子22a、22b中的另一者。一對的端子22a、22b設置於軸內領域20d(陶瓷板20的背面20b中的小徑部40a的內側領域)。一對的端子22a、22b 分別接合了金屬製(例如Ni製)的供電棒42a、42b。
外周側阻抗發熱體24，如圖3所示，形成從一對的端子24a、24b中的一者開始，以一筆劃的要領以複數的折疊部折疊並配線在外周側區域Z2的幾乎全域後，到達一對的端子24a、24b中的另一者。一對的端子24a、24b設置於陶瓷板20的背面20b的軸內領域20d。一對的端子24a、24b分別接合了金屬製(例如Ni製)的供電棒44a、44b。
陶瓷板20的內部，如圖2所示，插入外周側熱電偶50用的長孔26與晶圓載置面20a平行設置。長孔26是在陶瓷板20的背面20b中從軸內領域20d的起點26s到陶瓷板20的外周部的既定的終端位置26e。長孔26的橫寬如圖3所示，從終端位置26e的鄰近側朝向終端位置26e逐漸變細。這個長孔26如圖3及圖5所示，沿著偏離陶瓷板20的半徑方向的方向設置。長孔26中，從起點26s至擴張領域20f(背面20b當中的擴張空間41b內的領域)的入口部分，形成用以將熱電偶導件32的第2管部34的前端插入的長溝26a。長溝26a開口於筒狀軸40的內部空間41。本實施型態中，長溝26a從起點26s延伸至擴張領域20f的外周緣。長溝26a的長度設定為熱電偶導件32的彎曲部34c當中配置於長溝26a的前端側部分34b的長度以上。端子22a、22b、24a、24b是軸內領域20d，設置於長溝26a以外的位置。
熱電偶導件32是具備導溝32a的金屬製的筒狀構件，如圖4所示，具備直線狀的第1管部33、具有彎曲部34c的第2管部34。第1管部33是從前端筆直延伸至基端的筒狀構件。第2管部34是對1根金屬製的筒狀構件施以彎曲加工形成，具備直線部34s及彎曲部34c。直線部34s是筆直地延伸於與第1管部33相同方向的部分。第2管部34在直線部34s的基端熔接至第1管部33的前端。彎曲部34c設置來轉換第1管部33的方向。具體來說。彎曲部34c如圖5所示，設置來將第1管部33的方向相對於第1管部33的軸方向轉換角度θ。第2管部34的全體(包含 前端側部分34b)的外徑Φo2比第1管部33的外徑Φo1小。第2管部34的全體(包括前端側部分34b)的內徑Φi2比第1管部33的內徑Φi1小。
為了要製造熱電偶導件32，要事先分別準備第1管部33及第2管部34，將第2管部34的基端熔接至第1管部33的前端。具體來說，定位成第1管部33的中心軸與第2管部34的中心成為同軸後將其熔接。盡可能熔接第1管部33的中心軸及第2管部34的中心軸成為同軸為佳，但即使有若干偏移同軸，只要是導孔32a不會從熔接部位通到外部的程度的偏移寬度來熔接的話並不會有問題。
彎曲部34c的曲率半徑R和行程長度S(從第2管部34的前端到第1管部33的中心軸的水平距離)最好根據筒狀軸40的內徑適當地設置。例如，當筒狀軸40的小徑部40a的內徑為35mm以上45mm以下時，彎曲部34c的曲率半徑R為20mm以上50mm以下為佳，20mm以上30mm以下更佳，彎曲部34c的行程長度S為20mm以上50mm以下為佳，20mm以上30mm以下更佳。角度θ是50°以上90°以下為佳，75°以上90°以下更佳。此外，在圖4和圖5中，顯示了一個角度θ為90°的例子。第1管部33的外徑Φo1為2.4mm以上大5mm以下為佳，第2管部34的外徑Φo2為1.9mm以上2.3mm以下為佳。第1管部33的內徑Φi1為1.8mm以上2.5mm以下為佳，而第2管部34的內徑Φi2是1.6mm以上2.0mm以下為佳。
熱電偶導件32被配置成直線狀的第1管部33垂直於晶圓載置面20a，並且藉由第2管部34的彎曲部34c從垂直方向轉換到水平方向。外側熱電偶50被插入熱電偶導件32的導孔32a中。第2管部34的前端可以單純地嵌入長槽26a，也可以與長槽26a接合或黏合。第1管部33可以不固定，例如也可以固定或定位在一個未圖示的支持台等上，其支持著固定於筒狀軸40的基端(下部開口端)的陶瓷加熱器10。
在筒狀軸40的內部，如圖2所示，配置了與內周側阻抗發熱體22的一對端子22a和22b分別連接的供電棒42a和42b、以及與外周側阻抗發熱體24 的一對端子24a和24b分別連接的供電棒44a和44b。筒狀軸40的內部，也配置了用以測量陶瓷板20的中央附近的溫度的內周側熱電偶48、或用以量測陶瓷板20的外周附近的溫度的外周側熱電偶50。內周側的熱電偶48被插入陶瓷板20的背面20b上設置的凹部49中，前端的測溫部48a與陶瓷板20接觸。凹部49設置在不妨礙各個端子22a、22b、24a、24b或長槽26a的位置。外周側熱電偶50為護套熱電偶，其穿過熱電偶導件32的導孔32a和長孔26，前端的測溫部50a到達長孔26的終端位置26e。用於外周側熱電偶50的護套熱電偶是，例如，直徑為0.5mm以上1.5mm以下的由不鏽鋼(SUS等)製或鎳合金(英高鎳合金(註冊商標)等)製成的護套熱電偶。
熱電偶導件32在陶瓷加熱器10的製造步驟的最後階段安裝。此時的狀態顯示於圖7及圖8。如圖7及圖8所示，在將筒狀軸40接合到陶瓷板20的背面20b，並將供電棒42a、42b、44a、44b接合到暴露在陶瓷板20的背面20b上的每個端子22a、22b、24a、24b後，安裝熱電偶導件32。在本實施例中，即使在將熱電偶導件32的第2管部34的方向與長孔26a的入口部分(也就是長溝26a)的方向對齊後，並試圖將熱電偶導件32放入筒狀軸40的小徑部40a，長孔26及其延長線出現在軸內領域20d的距離比從第2管部34的前端到第1管部33的中心軸的水平距離短，第2管部34被小徑部40a卡住，因此無法就這樣將熱電偶導件32放入小徑部40a。因此，首先，將熱電偶導件32的第2管部34做成不妨礙小徑部40a或供電棒42a、42b、44a、44b的姿勢(參照圖7和圖8中單點線的熱電偶導件32)後，使第2管部34靠近陶瓷板20的背面20b。然後，在第2管部34的前端到達大徑部40b的內部空間後，使熱電偶導件32旋轉，一邊使第2管部34的前端進入擴張空間41b，一邊使第2管部34的前端嵌入長溝26a(參照圖7和圖8中實線熱電偶導件32)。此後，將外周側熱電偶50插入熱電偶導件32的導孔32a，使測溫部50a到達長孔26的終端位置26e。
接著，說明陶瓷加熱器10的使用例。首先，設置陶瓷加熱器10於未圖示的真空腔室內，將晶圓W載置於該陶瓷加熱器10的晶圓載置面20a。然後，調整供給內周側阻抗發熱體22的電力，使得內周側熱電偶48所檢測出的溫度成為預定的內周側目標溫度，且同時調整供給外周側阻抗發熱體24的電力，使得外周側熱電偶50所檢測出的溫度成為預定的外周側目標溫度。藉此，晶圓W的溫度被控制成為希望的溫度。然後，設定真空腔室內成為真空或減壓，在真空腔室內產生電漿，利用電漿對晶圓W進行CVD成膜或蝕刻。
以上說明的本實施型態的陶瓷加熱器10及熱電偶導件32中，因為第2管部34的外徑Φo2比第1管部33的外徑Φo1小，所以能夠縮小熱電偶通路的入口部分，也就是長溝26a的寬度。藉此，配置端子22a、22b、24a、24b或凹部49等的附帶零件的領域變大，附帶零件的配置的自由度提高。又，熱電偶導件32的第1管部33的外徑Φo1比第2管部34的外徑Φo2大，因此能夠比較高地保持第1管部33的剛性。又，也可以期待從陶瓷板20透過熱電偶導件32到外部的熱傳導(吸熱)的抑制。藉此，可期待陶瓷板20的均熱性的改善或熱對在筒狀軸40的外側支持熱電偶導件32的構件的影響的抑制。
又，熱電偶導件32中，因為第2管部34熔接至第1管部33，所以分別先準備第2管部34及第1管部33，將兩者熔接的話就能夠得到熱電偶導件32。
又，熱電偶導件32中，因為第2管部34的內徑Φi2比第1管部33的內徑Φi1小，所以比起第2管部34的內徑Φi2與第1管部33的內徑Φi1相同的情況下，能夠將第2管部34的外徑Φo2減得比第1管部33的內徑Φo1更小。又，將第2管部34的外徑Φo2設定為既定值的情況下，第2管部34的壁厚會增厚第2管部34的內徑Φi2小的量，因此能夠提高第2管部34的剛性。
又，熱電偶導件32中，第2管部34的全體是相同徑，因此能夠簡單地準備熔接前的第2管部34。
又，本實施型態的陶瓷加熱器10中，長孔26是插入外周側熱電偶50的熱電偶插入用長孔，因此能夠利用長孔26插入外周側熱電偶50。
又，長孔26的入口部分（長溝26a）的長度被設定為熱電偶導件32的彎曲部34c中配置於長溝26a的前端側部分34b的長度以上，因此能夠更容易地將熱電偶導件32配置於長溝26a。
另外，本發明並沒有任何限定於上述的實施型態，當然只要屬於本發明的技術範圍的話就能夠以各種態樣來實施。
例如，上述的實施型態中，熱電偶導件32中第2管部34具備了直線部34s，但也可以不具備直線部34s。例如，彎曲部34c的基端也可以直接熔接於第1管部33的前端。
上述的實施型態中，熱電偶導件32也可以具有連接到第2管部34的出口的前端側直線部。這個前端側直線部被設置成相對於晶圓載置面20a水平延伸。這樣一來，能夠更平順地將外周側熱電偶50誘導至長孔26。又，具有這樣的前端側直線部的熱電偶導件32中，配置於長溝26a的部分變長。因此，與其配合來設定長溝26a的長度為佳。
上述的實施型態的圖4及圖5中，熱電偶導件32的彎曲部34c設置成將第1管部33的方向轉換90∘（角度θ成為90∘），但角度θ也可以不滿90∘。曲率半徑R相同的話，角度θ越小行程長度S就越短，因此能夠配置端子22a、22b、24a、24b或凹部49等的附帶零件的領域變大。角度θ在50∘以上90∘以下為佳，在75∘以上90∘以下為佳。這樣的話，使細長的外周側熱電偶50通過熱電偶導件32的第1管部33及第2管部34後，能夠平滑地將外周側熱電偶50導入至熱電偶通路（長孔26）。
在上述實施型態中，彎曲部34c的曲率半徑R在20mm以上50mm以下為佳。如果曲率半徑R為20mm以上的話，在插入外周熱電偶50時，在熱電偶導件32的第1管部33和第2管部34內施加給外周熱電偶50的應力為相對較小，因此能夠將外周側熱電偶50平順地導入至熱電偶通路(長孔26)。另外，如果曲率半徑R為50mm以下的話，即使行程長度S不能太大的情況下(例如，如果筒狀軸40的小徑部40a的內徑在如35mm以上45mm以下等比較小的情況下)，也能夠使角度θ在上述範圍內，因此能夠使外周側熱電偶50平順地導入到熱電偶通路(長孔26)。在這之中，曲率半徑R為20mm以上30mm以下的話，能夠將外周側熱電偶50更平滑地導引到長孔26這點為佳。又，曲率半徑R為30mm以上50mm以下的話，插入外周側熱電偶50時熱電偶導件32的彎曲(bend)小或容易恢復到原始狀態這點為佳。作為參考，使用具備彎曲部34c的曲率半徑R是20mm、30mm、40mm、50mm的熱電偶導件32的陶瓷加熱器10，設置外周側熱電偶50來進行實驗的結果顯示於表1。此外，在熱電偶導件32中，第1管部33的內徑Φi1為2mm，第2管部34的外徑Φo2為2.2mm，內徑Φi2統一為1.69mm。在表1中，對於熱電偶導件的彎曲的評價，當插入熱電偶時熱電偶導件沒有彎曲的情況下設定為「1」；當插入熱電偶時熱電偶導件彎曲但立即恢復到原始狀態的情況下設定為「2」；當插入熱電偶時熱電偶導件彎曲但熱電偶插入完成後又恢復到原始狀態的情況下設定為「3」。如表1所示，當曲率半徑R在20mm以上50mm以下，對熱電偶導件彎曲的評價是「1」、「2」和「3」之中任一者，熱電偶導件的彎曲很小或容易恢復到原始狀態。又，當曲率半徑R在30mm以上50mm以下，對熱電偶導件彎曲的評價是「1」或「2」，熱電偶導件32的彎曲更小或更容易恢復到原始狀態。
[表1]
第2管部 第1管部 外周側熱電偶 實驗結果
曲率半徑R 行程長度S 角度θ 外徑ϕo1 護套材質 護套外徑 熱電偶導件的彎曲的評價※
mm mm ∘ mm - mm -
50 20 53.1 5 SUS 0.6 1
40 30 75.5 5 SUS 0.6 1
30 30 90 5 SUS 0.6 1
20 20 90 5 SUS 0.6 3
50 20 53.1 5 英高鎳合金 1 2
40 30 75.5 5 英高鎳合金 1 2
30 30 90 5 英高鎳合金 1 1
50 20 53.1 2.41 SUS 0.6 2
40 30 75.5 2.41 SUS 0.6 1
30 30 90 2.41 SUS 0.6 1
※「1」是插入熱電偶時熱電偶導件沒有彎曲 「2」是插入熱電偶時熱電偶導件彎曲但立即恢復到原始狀態 「3」是插入熱電偶時熱電偶導件彎曲但熱電偶插入完成後又恢復到原始狀態
上述的實施型態中，彎曲部34c的行程長度S在20mm以上50mm以下為佳，在20mm以上30mm以下更佳。這樣一來，能夠維持寬闊的配置端子22a、22b、24a、24b或凹部49等的附帶零件的領域，且將角度θ或曲率半徑R設定在上述範圍。因此，能夠將外周側熱電偶50平滑地導入至長孔26。
上述的實施型態中，第2管部34熔接至第1管部33，但也可以用熔接以外的冶金的接合方法（壓接或擴散接合等）來接合。又，也可以藉由形成沒有接合部的一根管子使第2管部34連接至第1管部33。
上述實施型態中，第2管部34的內徑ϕi2比第1管部33的內徑ϕi1小，但第2管部34的內徑ϕi2也可以與第1管部33的內徑ϕi1相同。在這個情況下，導引孔32a中能夠使第2管部34及第1管部33的連接部沒有高低差，因此能夠使外周側熱電偶50平滑地通過。
上述的實施型態中，第2管部34的全體的外徑ϕo2比第1管部33的外徑ϕo1小，但第2管部34中至少前端側部分34b的外徑比第1管部33的外徑ϕo1小的話即可。例如，第2管部34中前端側部分34b以外的部分的外徑可以與第1管部33的外徑ϕo1相同。嵌入長溝26a的前端側部分34b的外徑比第1管部33的外徑ϕo1小的話，就能夠縮小長溝26a的寬度。
上述的實施型態中，第2管部34的全體的內徑ϕi2比第1管部33的內徑ϕi1小，但第2管部34中至少前端側部分34b的內徑比第1管部33的內徑ϕi1小的話即可。例如，第2管部34中前端側部分34b以外的部分的內徑可以與第1管部33的內徑ϕi1相同。即使在這個情況下，比起前端側部分34b的內徑與第1管部33的內徑ϕi1相同的情況下，能夠更進一步將前端側部分34b的外徑縮小得比第1管部33的外徑ϕo1小。又，將前端側部分34b的外徑設定為既定值的情況下，前端側部分34b的壁厚會增厚前端側部分34b的內徑小的量，因此能夠提高前端側部分34b的剛性。
上述的實施型態中，第1管部33的外徑ϕo1在2.4mm以上5mm以下為佳，第2管部34的外徑ϕo2在1.9mm以上2.3mm以下為佳。第1管部33的內徑ϕi1在1.8mm以上2.2mm以下為佳，第2管部34的內徑ϕi2在1.5mm以上1.9mm以下為佳。第1管部33的壁厚在0.15mm以上1.5mm以下為佳。這樣一來，能夠使第1管部33的剛性相對增加。第2管部34的壁厚在0.15mm以上0.25mm以下為佳。這樣一來，能夠使第2管部34的剛性相對增加。又，因為能夠縮小第2管部34的外徑並增大內徑，所以能夠一邊縮小長溝26a的溝，一邊平滑地插入外周側熱電偶50。使第2管部34的形狀、尺寸甚至是第1管部33的長度及內徑為既定值，比較變化第1管部33的外徑的熱電偶導件32的情況下，可看見將外周側熱電偶50插入熱電偶導件32時的熱電偶導件32彎曲（bend）會有第1管部33的外徑ϕo1越粗就越小的傾向，或者是容易恢復原始狀態的傾向。又，第2管部34的外徑Φo2相對於第1管部33的外徑Φo1的比Φo2/Φo1，例如可以是2/5以上9/10以下。又，第2管部34的內徑Φi2相對於第1管部33的內徑Φi1的比Φi2/Φi1，例如可以是3/4以上19/20以下。
上述的實施型態中，導孔32a的高低差，也就是(Φi1-Φo2)/2的值是能夠將外周側熱電偶50平滑地導入到長孔26的程度為佳。(Φi1-Φo2)/2的值會根據外周側熱電偶50的形狀或種類而異，但也可以是例如0.2mm以下。
上述的實施型態中，彎曲部34c彎曲成曲率半徑R的圓弧狀，但也可以例如隨著越往彎曲部34c的前端圓弧就逐漸變得陡峭(例如，曲例半徑逐漸變小)，也可以是越往彎曲部34c的前端圓弧就逐漸變得平緩(例如，曲率半徑逐漸變大)。彎曲部34c也可以例如彎曲成橢圓弧狀，也可以彎曲成拋物線狀。
上述實施型態中，熱電偶導件32的材質是不鏽鋼(SUS304等)為佳。這樣一來，能夠提高熱電偶導件32的耐熱性及耐腐蝕性。又，因為加工性佳，所以能夠容易地形成熱電偶導件32。
上述的實施型態中，第1管部33配置成相對於晶圓載置面20a垂直的方向，但也可以配置成相對於垂直方向有些許(例如±5°以內)的傾斜。然而，從避免供電棒42a、42b、44a、44b或內周側熱電偶48干涉的觀點來看，這個傾斜越小越好。
上述實施型態中，筒狀軸40具備內徑d1的小徑部40a及內徑d2(>d1)的大徑部40b，但也可以是筆直形狀，也可以內徑d1及內徑d2相同。內徑d1及內徑d2相同的情況下，內部空間41中不區別圓筒空間40a及擴張空間41b，在背面20b不區別軸內領域20d及擴張領域20f。
上述實施型態中，兩阻抗發熱體22、24是線圈形狀，但並沒有特別限定於線圈形狀，也可以例如是印刷圖樣，也可以是絲帶或網目形狀。
上述實施型態中，陶瓷板20中除了阻抗發熱體22、24，也可以內藏了靜電電極或RF電極。內藏靜電電極的情況下，靜電電極的端子(附帶零件之一)會設置於陶瓷板20的軸內領域20d。靜電電極的端子在軸內領域20d設置於長溝26a以外的位置。內藏RF電極的情況下，RF電極的端子(附帶零件之一)會設置於陶瓷板20的軸內領域20d。RF電極的端子在軸內領域20d設置於長溝26a以外的位置。
上述實施型態中，使熱電偶導件32的上下方向的長度比筒狀軸40的高度更長，但也可以使其與筒狀軸40的高度相同或更短。
上述實施型態中，也可以將內周側區域Z1分成複數的內周側小區域，對每一內周側小區域以一筆劃的要領配置阻抗發熱體。又，也可以將外周側區域Z2分成複數的外周側小區域，也可以對每一外周側小區域以一筆劃的要領配置阻抗發熱體。端子的數目雖因應小區域的數目增加，但因為上述實施型態中長溝26a設置成進入到擴張領域20f中，所以能夠配置端子等的領域變大。因此，即使端子數目變多也能夠對應。
上述實施型態中，凹部49的位置也可以在長溝26a的位置決定後再決定，也可以在長溝26a的位置決定前決定。後者的情況下，可以將凹部49視為附帶零件之一，設定長溝26a不通過凹部49。
上述實施型態中，將筒狀軸40接合至陶瓷板20的背面20b，將供電棒42a、42b、44a、44b分別接合至陶瓷板20的端子22a、22b、24a、24b之後，安裝熱電偶導件32，但安裝步驟不限定於此。例如，也可以將筒狀軸40接合至陶瓷板20的背面20b，並安裝熱電偶導件32後，再將供電棒42a、42b、44a、44b分別接合至陶瓷板20的端子22a、22b、24a、24b。
本申請案是以2020年6月12日提出申請的日本專利申請案第2020-102174號為優先權主張的基礎，藉由引用將其內容全部包含於本說明書中。
本發明能夠做為例如用於對晶圓施加處理的半導體製造裝置用構件來使用。
10:陶瓷加熱器
20:陶瓷板
20a:晶圓載置面
20b:背面
20c:假想邊界
20d:軸內領域
20f:擴張領域
22:內周側阻抗發熱體
22a,22b:端子
24:外周側阻抗發熱體
24a,24b:端子
26:長孔
26a:長溝
26e:終點位置
26s:起點
32:熱電偶導件
32a:導孔
33:第1管部
34:第2管部
34b:前端側部分
34c:彎曲部
34s:直線部
40:筒狀軸
40a:小徑部
40b:大徑部
41:內部空間
41a:圓筒空間
41b:擴張空間
42a,42b,44a,44b:供電棒
48:內周側熱電偶
48a:測溫部
49:凹部
50:外周側熱電偶
50a:測溫部
410:附軸陶瓷加熱器
420:陶瓷板
426:熱電偶通路
426a:狹縫
432:熱電偶導件
432a:直線管部
432b:彎曲管部
440:直立軸
450:外周側熱電偶
P1:上側板 P2:下側板 W:晶圓 Z1:內周側區域 Z2:外周側區域
圖1係陶瓷加熱器10的立體圖。 圖2係圖1的A-A剖面圖。 圖3係圖1的B-B剖面圖。 圖4係熱電偶導件32的正視圖。 圖5係熱電偶導件32的第2管部34的周邊的部分放大圖。 圖6係圖3的中央部分的放大圖。 圖7係熱電偶導件32的安裝方法的說明圖。 圖8係熱電偶導件32的安裝方法的說明圖。 圖9係習知例的說明圖。
32:熱電偶導件
32a:導孔
33:第1管部
34:第2管部
34b:前端側部分
34c:彎曲部
34s:直線部

Claims (8)

  1. 一種陶瓷加熱器，包括：圓盤狀的陶瓷板，具有晶圓載置面；筒狀軸，接合至該陶瓷板之中與該晶圓載置面位於相反側的背面；內周側阻抗發熱體，埋設於該陶瓷板的內周部；外周側阻抗發熱體，埋設於該陶瓷板的外周部；附帶零件，包含該內周側阻抗發熱體的一對端子及該外周側阻抗發熱體的一對端子；長孔，在該陶瓷板的該背面之中從該筒狀軸的內側領域的起點延伸至該陶瓷板的外周部的終端位置；長溝，為該長孔的入口部分；以及熱電偶導件；該熱電偶導件係包括：直線狀的第1管部；以及第2管部，連接該第1管部，並具有轉換該第1管部的方向而設置的彎曲部，該彎曲部之中至少從前端至既定長度為止的前端側部分的外徑，比該第1管部的外徑小；該第2管部熔接於該第1管部；該彎曲部係比該第1管部更朝前端側；該彎曲部的該前端側部分配置於該長溝。
  2. 如請求項1之陶瓷加熱器，其中該彎曲部之中至少該前端側部分的內徑，比該第1管部的內徑小。
  3. 如請求項1之陶瓷加熱器，其中該第2管部的全體的外徑比該第1管部的外徑小。
  4. 如請求項3之陶瓷加熱器，其中該第2管部的全體的內徑比該第1管部的內徑小。
  5. 如請求項1至4任一項之陶瓷加熱器，其中該彎曲部的曲率半徑是20mm以上50mm以下，該彎曲部的行程長度是20mm以上50mm以下，該彎曲部設置成將該第1管部的方向轉換至50°以上90°以下。
  6. 如請求項1之陶瓷加熱器，其中該長孔是插入熱電偶的熱電偶插入用長孔。
  7. 如請求項1之陶瓷加熱器，其中該長溝的長度被設定為該熱電偶導件的該彎曲部之中配置於該長溝的該前端側部分的長度以上。
  8. 如請求項1、6、7中之任一項之陶瓷加熱器，更包括：熱電偶，插入該熱電偶導件及該長孔。
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