JPH11176559A - 複層セラミックスヒータ - Google Patents
複層セラミックスヒータInfo
- Publication number
- JPH11176559A JPH11176559A JP36201997A JP36201997A JPH11176559A JP H11176559 A JPH11176559 A JP H11176559A JP 36201997 A JP36201997 A JP 36201997A JP 36201997 A JP36201997 A JP 36201997A JP H11176559 A JPH11176559 A JP H11176559A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heater
- zones
- temperature
- zone
- multilayer ceramic
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Landscapes
- Surface Heating Bodies (AREA)
- Resistance Heating (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 高温プロセスで各ゾーン毎の温度制御を行う
場合においても、ゾーン間の漏れ電流が少なく、高温ま
で昇温可能で、各ゾーンでの制御性を落さずにウエーハ
の昇降温時のウエーハの均熱化を素早く収束させること
ができると共に、支持ポイントをウエーハの温度分布に
影響のないヒータ外周部のみに設置された一体型の複層
セラミックスヒータを提供する。 【解決手段】 電気絶縁性セラミックス支持基板の表面
に、導電性セラミックスまたは金属からなるヒータパタ
ーンが、少なくとも２ゾーン以上に分割された状態で接
合され、該ヒータパターンを覆って保護層を形成した一
体型の抵抗加熱方式の複層セラミックスヒータにおい
て、該２ゾーン以上に分割配置されたヒータパターンの
ヒータ温度範囲５００〜１５００℃における各ゾーン間
の抵抗が５×１０3 〜１×１０16Ωであることを特徴と
する複層セラミックスヒータ。
場合においても、ゾーン間の漏れ電流が少なく、高温ま
で昇温可能で、各ゾーンでの制御性を落さずにウエーハ
の昇降温時のウエーハの均熱化を素早く収束させること
ができると共に、支持ポイントをウエーハの温度分布に
影響のないヒータ外周部のみに設置された一体型の複層
セラミックスヒータを提供する。 【解決手段】 電気絶縁性セラミックス支持基板の表面
に、導電性セラミックスまたは金属からなるヒータパタ
ーンが、少なくとも２ゾーン以上に分割された状態で接
合され、該ヒータパターンを覆って保護層を形成した一
体型の抵抗加熱方式の複層セラミックスヒータにおい
て、該２ゾーン以上に分割配置されたヒータパターンの
ヒータ温度範囲５００〜１５００℃における各ゾーン間
の抵抗が５×１０3 〜１×１０16Ωであることを特徴と
する複層セラミックスヒータ。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、セラミックスヒー
タ、特には半導体プロセスにおける昇降温工程に使用さ
れる複層セラミックスヒータに関するものである。
タ、特には半導体プロセスにおける昇降温工程に使用さ
れる複層セラミックスヒータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、半導体プロセスに使用されるヒー
タとしては、アルミナ、窒化アルミニウム、ジルコニ
ア、窒化硼素等の焼結セラミックスからなる支持基板
に、発熱体としてモリブデン、タングステン等の高融点
金属の線材や箔を巻き付けるか、接着し、その上に電気
絶縁性セラミックス板を載せたものが用いられてきてい
る。また、これを改良したものとしては、電気絶縁性セ
ラミックス支持基板の上に導電性セラミックスの発熱層
を設け、その上に、電気絶縁性セラミックスの被覆を施
したセラミックスヒータが開発され、絶縁性、耐食性を
向上させている。
タとしては、アルミナ、窒化アルミニウム、ジルコニ
ア、窒化硼素等の焼結セラミックスからなる支持基板
に、発熱体としてモリブデン、タングステン等の高融点
金属の線材や箔を巻き付けるか、接着し、その上に電気
絶縁性セラミックス板を載せたものが用いられてきてい
る。また、これを改良したものとしては、電気絶縁性セ
ラミックス支持基板の上に導電性セラミックスの発熱層
を設け、その上に、電気絶縁性セラミックスの被覆を施
したセラミックスヒータが開発され、絶縁性、耐食性を
向上させている。
【０００３】一方、半導体素子の製造においては、ウエ
ーハの大口径化が進み、現在では直径２００ｍｍのシリ
コンウエーハが主流になってきており、２０１０年には
直径３００ｍｍとなる見通しである。また、大口径化が
進むと、従来のバッチ式処理装置では、プロセスの均一
性等の性能確保が難しくなり、その解決策としてウエー
ハを一枚づつ処理する枚葉式処理に置き代わるプロセス
が今後増加して行くことが予想される。
ーハの大口径化が進み、現在では直径２００ｍｍのシリ
コンウエーハが主流になってきており、２０１０年には
直径３００ｍｍとなる見通しである。また、大口径化が
進むと、従来のバッチ式処理装置では、プロセスの均一
性等の性能確保が難しくなり、その解決策としてウエー
ハを一枚づつ処理する枚葉式処理に置き代わるプロセス
が今後増加して行くことが予想される。
【０００４】この枚葉式処理の加熱源として消費電力が
少なく、安定性の高い、セラミックスヒータは大いに期
待されており、その大口径化、性能向上も平行して進め
られている。そして、ウエーハの温度がウエーハ上に成
膜される膜の性質、成膜速度に大きな影響があるため、
ウエーハの大口径化に伴い、その均熱性をいかに制御す
るかが重要なポイントになる。そのため、加熱源である
セラミックスヒータは、例えば、径方向で複数分割し、
ガスの供給によって変化する温度変化に対応して均熱性
を維持するように各ゾーンで素早く温度制御することが
必要となってくる。
少なく、安定性の高い、セラミックスヒータは大いに期
待されており、その大口径化、性能向上も平行して進め
られている。そして、ウエーハの温度がウエーハ上に成
膜される膜の性質、成膜速度に大きな影響があるため、
ウエーハの大口径化に伴い、その均熱性をいかに制御す
るかが重要なポイントになる。そのため、加熱源である
セラミックスヒータは、例えば、径方向で複数分割し、
ガスの供給によって変化する温度変化に対応して均熱性
を維持するように各ゾーンで素早く温度制御することが
必要となってくる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、高温プ
ロセスでゾーン制御を行う場合には、セラミックス支持
基材自体の抵抗率が減少するため、ゾーン間の絶縁性が
問題となり、さらにヒータが大口径化すると、それにか
かる電力も面積に比例して増大するため、場合によって
は、高電圧、高電流が必要となる。それに従い、ゾーン
間の漏れ電流が大きくなると、各ゾーンでの制御性が落
ちて、半導体製造プロセスの連続処理での昇降温時後の
ウエーハの均熱化に時間を要し、最悪の場合には、ゾー
ン間の絶縁破壊によりショートしてヒータを破損させる
と言う危険性も含んでおり、所望の温度まで昇温出来な
いと言う欠点があった。
ロセスでゾーン制御を行う場合には、セラミックス支持
基材自体の抵抗率が減少するため、ゾーン間の絶縁性が
問題となり、さらにヒータが大口径化すると、それにか
かる電力も面積に比例して増大するため、場合によって
は、高電圧、高電流が必要となる。それに従い、ゾーン
間の漏れ電流が大きくなると、各ゾーンでの制御性が落
ちて、半導体製造プロセスの連続処理での昇降温時後の
ウエーハの均熱化に時間を要し、最悪の場合には、ゾー
ン間の絶縁破壊によりショートしてヒータを破損させる
と言う危険性も含んでおり、所望の温度まで昇温出来な
いと言う欠点があった。
【０００６】そこで、各ゾーン毎にヒータを完全に分離
して独立させる方法もあるが、各ゾーン毎に支持基板を
支持する支持ポイントを設置しなければならず、しかも
このポイントを通して放熱するため、ポイント近傍の温
度が低くなると共に、被加熱物であるウエーハの温度分
布を著しく悪化させてしまうと言う悪影響を及ぼす。従
って、支持ポイントの設置は、ヒータ外周部に最小限の
数に止めておくことが好ましく、ゾーン間の絶縁には別
の対策を立てなければならなくなった。
して独立させる方法もあるが、各ゾーン毎に支持基板を
支持する支持ポイントを設置しなければならず、しかも
このポイントを通して放熱するため、ポイント近傍の温
度が低くなると共に、被加熱物であるウエーハの温度分
布を著しく悪化させてしまうと言う悪影響を及ぼす。従
って、支持ポイントの設置は、ヒータ外周部に最小限の
数に止めておくことが好ましく、ゾーン間の絶縁には別
の対策を立てなければならなくなった。
【０００７】本発明は、かかる課題を解決するために為
されたもので、高温プロセスで各ゾーン毎の温度制御を
行う場合においても、ゾーン間の漏れ電流が少なく、高
温まで昇温可能で、各ゾーンでの制御性を落さずにウエ
ーハの昇降温時のウエーハの均熱化を素早く収束させる
ことができると共に、支持ポイントをウエーハの温度分
布に影響のないヒータ外周部のみに設置した一体型の複
層セラミックスヒータを提供することを目的としてい
る。
されたもので、高温プロセスで各ゾーン毎の温度制御を
行う場合においても、ゾーン間の漏れ電流が少なく、高
温まで昇温可能で、各ゾーンでの制御性を落さずにウエ
ーハの昇降温時のウエーハの均熱化を素早く収束させる
ことができると共に、支持ポイントをウエーハの温度分
布に影響のないヒータ外周部のみに設置した一体型の複
層セラミックスヒータを提供することを目的としてい
る。
【０００８】
【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るために、本発明の請求項１に記載した発明は、電気絶
縁性セラミックス支持基板の表面に、導電性セラミック
スまたは金属からなるヒータパターンが、少なくとも２
ゾーン以上に分割された状態で接合され、該ヒータパタ
ーンを覆って保護層を形成した一体型の抵抗加熱方式の
複層セラミックスヒータにおいて、該２ゾーン以上に分
割配置されたヒータパターンのヒータ温度範囲５００〜
１５００℃における各ゾーン間の抵抗が５×１０3 〜１
×１０16Ωであることを特徴とする複層セラミックスヒ
ータである。
るために、本発明の請求項１に記載した発明は、電気絶
縁性セラミックス支持基板の表面に、導電性セラミック
スまたは金属からなるヒータパターンが、少なくとも２
ゾーン以上に分割された状態で接合され、該ヒータパタ
ーンを覆って保護層を形成した一体型の抵抗加熱方式の
複層セラミックスヒータにおいて、該２ゾーン以上に分
割配置されたヒータパターンのヒータ温度範囲５００〜
１５００℃における各ゾーン間の抵抗が５×１０3 〜１
×１０16Ωであることを特徴とする複層セラミックスヒ
ータである。
【０００９】このように構成すれば、高温プロセスで各
ゾーン毎に温度制御を行う場合においても、各ゾーン間
の漏れ電流が少なく、高温まで昇温可能である。また、
各ゾーンでの制御性は極めて良好であり、ウエーハの昇
降温時にウエーハの均熱化を急速に収束させることがで
きる。さらに、支持基板の支持ポイントをゾーン毎に設
置する必要はなく、ウエーハの温度分布に影響のないヒ
ータ外周部のみに設置すればよい。
ゾーン毎に温度制御を行う場合においても、各ゾーン間
の漏れ電流が少なく、高温まで昇温可能である。また、
各ゾーンでの制御性は極めて良好であり、ウエーハの昇
降温時にウエーハの均熱化を急速に収束させることがで
きる。さらに、支持基板の支持ポイントをゾーン毎に設
置する必要はなく、ウエーハの温度分布に影響のないヒ
ータ外周部のみに設置すればよい。
【００１０】そして、本発明の請求項２に記載した発明
は、電気絶縁性セラミックス支持基板の表面に、導電性
セラミックスまたは金属からなるヒータパターンが、少
なくとも２ゾーン以上に分割された状態で接合され、該
ヒータパターンを覆って保護層を形成した一体型の抵抗
加熱方式の複層セラミックスヒータにおいて、該２ゾー
ン以上に分割配置されたヒータパターンの各ゾーン境界
部に、支持基板の厚さ方向に、ゾーン間の電気絶縁用の
掘り溝または貫通溝を形成したことを特徴とする複層セ
ラミックスヒータである。また、請求項３では、前記掘
り溝または貫通溝が、ヒータ温度範囲５００〜１５００
℃における各ゾーン間の抵抗が５×１０3 〜１×１０16
Ωとなるように形成されるようにした。
は、電気絶縁性セラミックス支持基板の表面に、導電性
セラミックスまたは金属からなるヒータパターンが、少
なくとも２ゾーン以上に分割された状態で接合され、該
ヒータパターンを覆って保護層を形成した一体型の抵抗
加熱方式の複層セラミックスヒータにおいて、該２ゾー
ン以上に分割配置されたヒータパターンの各ゾーン境界
部に、支持基板の厚さ方向に、ゾーン間の電気絶縁用の
掘り溝または貫通溝を形成したことを特徴とする複層セ
ラミックスヒータである。また、請求項３では、前記掘
り溝または貫通溝が、ヒータ温度範囲５００〜１５００
℃における各ゾーン間の抵抗が５×１０3 〜１×１０16
Ωとなるように形成されるようにした。
【００１１】このようにすれば、加工が容易で、簡単に
ゾーン間の絶縁性が良好なヒータを作製することができ
る。そして、各ゾーン毎にヒータを完全に分離して独立
させる方法と同様に、各ゾーン間の漏れ電流は極めて少
なくなり絶縁破壊を起こす危険性が回避され、高温にお
ける長期安定使用を確保することができる。また、各ゾ
ーン毎の温度制御性にも優れ、昇降温時のウエーハの均
熱化も素早く収束させることができると共に、支持基板
の支持ポイントをゾーン毎に設置する必要はなく、ウエ
ーハの温度分布に影響のないヒータ外周部のみに設置し
ておけばよい。
ゾーン間の絶縁性が良好なヒータを作製することができ
る。そして、各ゾーン毎にヒータを完全に分離して独立
させる方法と同様に、各ゾーン間の漏れ電流は極めて少
なくなり絶縁破壊を起こす危険性が回避され、高温にお
ける長期安定使用を確保することができる。また、各ゾ
ーン毎の温度制御性にも優れ、昇降温時のウエーハの均
熱化も素早く収束させることができると共に、支持基板
の支持ポイントをゾーン毎に設置する必要はなく、ウエ
ーハの温度分布に影響のないヒータ外周部のみに設置し
ておけばよい。
【００１２】また、本発明の請求項４に記載した発明
は、前記支持基板および保護層の材質が、ＡｌＮ、Ｂ
Ｎ、ＡｌＮとＢＮとの複合体、ＰＢＮまたはＳｉＯ2 で
あり、前記ヒータパターンの材質がカーボン、高融点金
属、高融点金属合金、貴金属または貴金属合金であるこ
とを特徴とする複層セラミックスヒータである。
は、前記支持基板および保護層の材質が、ＡｌＮ、Ｂ
Ｎ、ＡｌＮとＢＮとの複合体、ＰＢＮまたはＳｉＯ2 で
あり、前記ヒータパターンの材質がカーボン、高融点金
属、高融点金属合金、貴金属または貴金属合金であるこ
とを特徴とする複層セラミックスヒータである。
【００１３】このようにして選択した材質によりヒータ
を構成すると、上記掘り溝、貫通溝の形成加工も容易に
でき、機械的強度、耐熱性、耐食性に優れた長寿命の複
層セラミックスヒータとすることができる。
を構成すると、上記掘り溝、貫通溝の形成加工も容易に
でき、機械的強度、耐熱性、耐食性に優れた長寿命の複
層セラミックスヒータとすることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を用いて詳細に説明するが、本発明はこれらに限定され
るものではない。ここで、図１は本発明の複層セラミッ
クスヒータの一例を示したもので、（ａ）はその平面図
であり、（ｂ）は内外ゾーン境界部に設けた掘り溝の縦
断面図である。図２は本発明の別の実施形態を示す複層
セラミックスヒータを示したもので、（ａ）はその平面
図であり、（ｂ）は内外ゾーン境界部に設けた貫通溝の
縦断面図である。図３は従来技術による複層セラミック
スヒータの平面図である。
を用いて詳細に説明するが、本発明はこれらに限定され
るものではない。ここで、図１は本発明の複層セラミッ
クスヒータの一例を示したもので、（ａ）はその平面図
であり、（ｂ）は内外ゾーン境界部に設けた掘り溝の縦
断面図である。図２は本発明の別の実施形態を示す複層
セラミックスヒータを示したもので、（ａ）はその平面
図であり、（ｂ）は内外ゾーン境界部に設けた貫通溝の
縦断面図である。図３は従来技術による複層セラミック
スヒータの平面図である。
【００１５】本発明者等は、半導体プロセスにおけるＣ
ＶＤ装置やエッチング装置で使用される半導体ウエーハ
加熱用のヒータにおける分割ゾーン間の絶縁破壊につい
て種々検討した結果、ゾーン間に特定の絶縁抵抗を持た
せること、この抵抗値を得るためにゾーン境界部に掘り
溝または貫通溝を形成させればよいことに想到し、本発
明を完成させたものである。
ＶＤ装置やエッチング装置で使用される半導体ウエーハ
加熱用のヒータにおける分割ゾーン間の絶縁破壊につい
て種々検討した結果、ゾーン間に特定の絶縁抵抗を持た
せること、この抵抗値を得るためにゾーン境界部に掘り
溝または貫通溝を形成させればよいことに想到し、本発
明を完成させたものである。
【００１６】図１（ａ）および（ｂ）において、本発明
の複層セラミックスヒータ１は、円板状の電気絶縁性熱
分解窒化硼素から成る支持基板４の表面に、導電性熱分
解グラファイトで作られた外ゾーン２および内ゾーン３
から成るヒータパターン（１ゾーン当たり２回線並列）
を持つヒータ発熱層５が接合され、さらに発熱層５を覆
って支持基板４と同じ材質の保護層６が形成され、この
発熱部両端には、端子７が設けられ、外部電源とは導線
で端子孔を通るボルト・ナットで接続されるようになっ
ている。また、ヒータとして使用する場合の温度制御は
外ゾーン２と内ゾーン３の二つの領域をそれぞれ別に行
うことができるようになっている。
の複層セラミックスヒータ１は、円板状の電気絶縁性熱
分解窒化硼素から成る支持基板４の表面に、導電性熱分
解グラファイトで作られた外ゾーン２および内ゾーン３
から成るヒータパターン（１ゾーン当たり２回線並列）
を持つヒータ発熱層５が接合され、さらに発熱層５を覆
って支持基板４と同じ材質の保護層６が形成され、この
発熱部両端には、端子７が設けられ、外部電源とは導線
で端子孔を通るボルト・ナットで接続されるようになっ
ている。また、ヒータとして使用する場合の温度制御は
外ゾーン２と内ゾーン３の二つの領域をそれぞれ別に行
うことができるようになっている。
【００１７】図１（ｂ）は図１（ａ）の内外ゾーン境界
部Ａにおける縦断面図で、支持基板４の上の発熱層５は
内外ゾーンに分断されて隙間を作り絶縁されている。そ
して発熱層５の分断された端面は保護層６によって覆わ
れている。後述する掘り溝８は、この分断されて作られ
た隙間の支持基板４を切削して形成される。
部Ａにおける縦断面図で、支持基板４の上の発熱層５は
内外ゾーンに分断されて隙間を作り絶縁されている。そ
して発熱層５の分断された端面は保護層６によって覆わ
れている。後述する掘り溝８は、この分断されて作られ
た隙間の支持基板４を切削して形成される。
【００１８】ここで、本発明の特徴は、ヒータパターン
の内外ゾーン境界部Ａの電気抵抗を、ヒータ温度範囲５
００〜１５００℃における各ゾーン間の抵抗が５×１０
3 〜１×１０16Ωとなるようにしたことである。
の内外ゾーン境界部Ａの電気抵抗を、ヒータ温度範囲５
００〜１５００℃における各ゾーン間の抵抗が５×１０
3 〜１×１０16Ωとなるようにしたことである。
【００１９】各ゾーン間の絶縁破壊によるショートを防
止するには、ゾーン境界部の間隔をより離せばよいが、
離すことによってその空間部では温度が低下するので均
一加熱ができなくなる。また離れた別々のゾーン毎に支
持ポイントを設けなければならず、この支持ポイントを
伝って放熱するのでこの付近の発熱層では温度が低下し
被加熱ウエーハの温度分布が著しく悪化するので好まし
い方法ではない。
止するには、ゾーン境界部の間隔をより離せばよいが、
離すことによってその空間部では温度が低下するので均
一加熱ができなくなる。また離れた別々のゾーン毎に支
持ポイントを設けなければならず、この支持ポイントを
伝って放熱するのでこの付近の発熱層では温度が低下し
被加熱ウエーハの温度分布が著しく悪化するので好まし
い方法ではない。
【００２０】そこで、この支持ポイントは放熱による温
度低下の影響の少ない、ヒータの外周部のみに設ければ
よいことにして、各ゾーン間を絶縁する抵抗を求めた結
果、ヒータ温度範囲５００〜１５００℃における各ゾー
ン間の抵抗が５×１０3 〜１×１０16Ωの範囲にあれば
よいことがわかった。５×１０3 Ω未満では高温時の高
電圧、高電流に耐えられず絶縁破壊の危険性があり、１
×１０16Ωを超える高抵抗では、それを持たせるのに絶
縁層によっても、空間によったとしても、ある程度の幅
（距離）が必要となり、その部分では温度低下が起こる
ので温度分布の不均一化を避けることができなくなる。
度低下の影響の少ない、ヒータの外周部のみに設ければ
よいことにして、各ゾーン間を絶縁する抵抗を求めた結
果、ヒータ温度範囲５００〜１５００℃における各ゾー
ン間の抵抗が５×１０3 〜１×１０16Ωの範囲にあれば
よいことがわかった。５×１０3 Ω未満では高温時の高
電圧、高電流に耐えられず絶縁破壊の危険性があり、１
×１０16Ωを超える高抵抗では、それを持たせるのに絶
縁層によっても、空間によったとしても、ある程度の幅
（距離）が必要となり、その部分では温度低下が起こる
ので温度分布の不均一化を避けることができなくなる。
【００２１】次に、このヒータ温度範囲５００〜１５０
０℃における各ゾーン間の抵抗を５×１０3 〜１×１０
16Ωの範囲内にする方法として、本発明では、２ゾーン
以上に分割配置されたヒータパターンの各ゾーン境界部
に、支持基板の厚さ方向に、ゾーン間の電気絶縁用の掘
り溝または貫通溝を形成するようにした。図１（ｂ）に
は各ゾーン境界部Ａ［図１（ａ）参照］に設けた掘り溝
８の様子が示されており、この例では、掘り溝８の溝深
さｄを支持基板４の厚さの１／２とし、溝深さｄと溝幅
ｃとの比を１：１として、溝を切削加工し、所望の抵抗
値を得た。
０℃における各ゾーン間の抵抗を５×１０3 〜１×１０
16Ωの範囲内にする方法として、本発明では、２ゾーン
以上に分割配置されたヒータパターンの各ゾーン境界部
に、支持基板の厚さ方向に、ゾーン間の電気絶縁用の掘
り溝または貫通溝を形成するようにした。図１（ｂ）に
は各ゾーン境界部Ａ［図１（ａ）参照］に設けた掘り溝
８の様子が示されており、この例では、掘り溝８の溝深
さｄを支持基板４の厚さの１／２とし、溝深さｄと溝幅
ｃとの比を１：１として、溝を切削加工し、所望の抵抗
値を得た。
【００２２】本発明の別の実施形態として貫通溝の例を
図２に示す。 図２（ｂ）は各ゾーン境界部Ｂ［図２
（ａ）参照］に設けた貫通溝９の縦断面図で、この例で
は、貫通溝９の溝深さｄを支持基板４の厚さに等しくし
て貫通させ、溝幅ｃを１／２・ｄとして、溝を切削加工
し、所望の抵抗値を得た。ただし、貫通溝の長さはこの
例ではゾーン境界部Ｂの全円周の約８０％とし、残り約
２０％は端子部用と内外ゾーンの結合強度を維持するた
め溝加工をしないまま残した。
図２に示す。 図２（ｂ）は各ゾーン境界部Ｂ［図２
（ａ）参照］に設けた貫通溝９の縦断面図で、この例で
は、貫通溝９の溝深さｄを支持基板４の厚さに等しくし
て貫通させ、溝幅ｃを１／２・ｄとして、溝を切削加工
し、所望の抵抗値を得た。ただし、貫通溝の長さはこの
例ではゾーン境界部Ｂの全円周の約８０％とし、残り約
２０％は端子部用と内外ゾーンの結合強度を維持するた
め溝加工をしないまま残した。
【００２３】このように、所望の抵抗値を持った掘り溝
または貫通溝を支持基板のゾーン境界部に沿って設ける
ことにより、最低限のゾーン間の隙間で高温時の高電
圧、高電流に耐える絶縁破壊防止用バリアーとすること
ができる。また、溝加工による支持基板の機械的強度の
低下も殆どなく、隙間も最低限に小さくしたので均一加
熱に悪影響を及ぼすことも殆どないし、この加工も容易
である。
または貫通溝を支持基板のゾーン境界部に沿って設ける
ことにより、最低限のゾーン間の隙間で高温時の高電
圧、高電流に耐える絶縁破壊防止用バリアーとすること
ができる。また、溝加工による支持基板の機械的強度の
低下も殆どなく、隙間も最低限に小さくしたので均一加
熱に悪影響を及ぼすことも殆どないし、この加工も容易
である。
【００２４】本発明が適用される複層セラミックスヒー
タの材質としては、支持基板および保護層の材質が、電
気絶縁性の高いセラミックスであるＡｌＮ、ＢＮ、Ａｌ
ＮとＢＮとの複合体、ＰＢＮまたはＳｉＯ2 等が適して
いる。また、ヒータパターンの材質は、耐熱性が高く、
適度な抵抗率を有するカーボン（グラファイト）、高融
点金属（鉄、銅、ニッケル、モリブデン、タンタル、タ
ングステン等）、高融点金属合金（Ｎｉ−Ｃｒ、Ｆｅ−
Ｃｒ、Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ等）、貴金属（銀、白金、ロジ
ウム等）またはこれら貴金属合金（Ｐｔ−Ｒｈ等）等が
好ましい。
タの材質としては、支持基板および保護層の材質が、電
気絶縁性の高いセラミックスであるＡｌＮ、ＢＮ、Ａｌ
ＮとＢＮとの複合体、ＰＢＮまたはＳｉＯ2 等が適して
いる。また、ヒータパターンの材質は、耐熱性が高く、
適度な抵抗率を有するカーボン（グラファイト）、高融
点金属（鉄、銅、ニッケル、モリブデン、タンタル、タ
ングステン等）、高融点金属合金（Ｎｉ−Ｃｒ、Ｆｅ−
Ｃｒ、Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ等）、貴金属（銀、白金、ロジ
ウム等）またはこれら貴金属合金（Ｐｔ−Ｒｈ等）等が
好ましい。
【００２５】本発明の複層セラミックスヒータは、一部
の金属発熱層を除いて、これを構成する支持基板、発熱
層及び保護層のいずれも化学気相蒸着法（ＣＶＤ法）に
より製造されたものである。ＣＶＤ法によれば均一で高
密度、高純度の蒸着層が得られ、ヒータとして漏れ電流
が少なく、高温まで昇温可能で、各ゾーンの制御性もよ
く、均熱加熱が容易に行え、長期安定運転が可能とな
る。
の金属発熱層を除いて、これを構成する支持基板、発熱
層及び保護層のいずれも化学気相蒸着法（ＣＶＤ法）に
より製造されたものである。ＣＶＤ法によれば均一で高
密度、高純度の蒸着層が得られ、ヒータとして漏れ電流
が少なく、高温まで昇温可能で、各ゾーンの制御性もよ
く、均熱加熱が容易に行え、長期安定運転が可能とな
る。
【００２６】
【実施例】以下、本発明の実施例を挙げて具体的に説明
するが、本発明はこれらに限定されるものではない。 （実施例１）ＣＶＤ法により、アンモニアと三塩化硼素
とを１００Ｔｏｒｒの圧力下に１８００℃で反応させて
厚さ２ｍｍの熱分解窒化硼素製支持基材を作製し、その
上にメタンガスを１６５０℃、５０Ｔｏｒｒの条件下で
熱分解して厚さ１００μｍの熱分解グラファイト層を形
成し、図３に示したような外ゾーン２（２回線）と内ゾ
ーン３（２回線）から成るヒータパターンを加工した。
ついで、この基板に再びアンモニアと三塩化硼素とを１
００Ｔｏｒｒの圧力下に１８００℃で反応させて、厚さ
１００μｍの熱分解窒化硼素製保護層で発熱層を覆い、
外ゾーン２と内ゾーン３の２ゾーンからなる直径２５０
ｍｍの複層セラミックスヒータを製造した。
するが、本発明はこれらに限定されるものではない。 （実施例１）ＣＶＤ法により、アンモニアと三塩化硼素
とを１００Ｔｏｒｒの圧力下に１８００℃で反応させて
厚さ２ｍｍの熱分解窒化硼素製支持基材を作製し、その
上にメタンガスを１６５０℃、５０Ｔｏｒｒの条件下で
熱分解して厚さ１００μｍの熱分解グラファイト層を形
成し、図３に示したような外ゾーン２（２回線）と内ゾ
ーン３（２回線）から成るヒータパターンを加工した。
ついで、この基板に再びアンモニアと三塩化硼素とを１
００Ｔｏｒｒの圧力下に１８００℃で反応させて、厚さ
１００μｍの熱分解窒化硼素製保護層で発熱層を覆い、
外ゾーン２と内ゾーン３の２ゾーンからなる直径２５０
ｍｍの複層セラミックスヒータを製造した。
【００２７】そして、図１のように、この支持基材４の
ゾーン境界部Ａのみに、この基材の全厚さの１／２の深
さ（１ｍｍ）でかつこの深さと同寸法の幅（１ｍｍ）の
掘り溝８を設けた。この加工によって、シリコンウエー
ハ温度で８００℃でのゾーン間の絶縁抵抗は、６×１０
3 Ωになり（比較例１の約２倍）、昇温後のシリコンウ
エーハ温度で１０００℃まで加熱可能となった。
ゾーン境界部Ａのみに、この基材の全厚さの１／２の深
さ（１ｍｍ）でかつこの深さと同寸法の幅（１ｍｍ）の
掘り溝８を設けた。この加工によって、シリコンウエー
ハ温度で８００℃でのゾーン間の絶縁抵抗は、６×１０
3 Ωになり（比較例１の約２倍）、昇温後のシリコンウ
エーハ温度で１０００℃まで加熱可能となった。
【００２８】（比較例１）上記と同様にして、図３に示
したような、ゾーン境界部に溝のない従来から用いられ
ている外ゾーン２と内ゾーン３の２ゾーンからなる直径
２５０ｍｍの複層セラミックスヒータを作製した。そし
て、この複層セラミックスヒータを１０-2Ｔｏｒｒの真
空下でゾーン制御しながら、シリコンウエーハを５００
℃に加熱した。次いで、これを急昇温させようと電力を
投入し、シリコンウエーハ温度で８００℃まで昇温した
ところ、内外ゾーン間の漏れ電流が大きくなり、これ以
上の昇温は不可能となった。この時のヒータ温度は１２
００℃になっており、その原因は、ゾーン間の絶縁抵抗
が下がったためで、その時のゾーン間の抵抗は、３×１
０3 であった。
したような、ゾーン境界部に溝のない従来から用いられ
ている外ゾーン２と内ゾーン３の２ゾーンからなる直径
２５０ｍｍの複層セラミックスヒータを作製した。そし
て、この複層セラミックスヒータを１０-2Ｔｏｒｒの真
空下でゾーン制御しながら、シリコンウエーハを５００
℃に加熱した。次いで、これを急昇温させようと電力を
投入し、シリコンウエーハ温度で８００℃まで昇温した
ところ、内外ゾーン間の漏れ電流が大きくなり、これ以
上の昇温は不可能となった。この時のヒータ温度は１２
００℃になっており、その原因は、ゾーン間の絶縁抵抗
が下がったためで、その時のゾーン間の抵抗は、３×１
０3 であった。
【００２９】（実施例２）上記と同様にして、図３に示
したような２ゾーンを有する直径２５０ｍｍの複層セラ
ミックスヒータを作製した。これに図２のようにゾーン
境界部Ｂの全円周面積の８０％に貫通溝を設けた。残部
２０％は、内外ゾーンを一体で支持出来るように端子７
の近くに溝を作らないで残した。この加工によって、シ
リコンウエーハ温度で８００℃でのゾーン間の絶縁抵抗
は、１５×１０3 と比較例１の約５倍になり、昇温後の
シリコンウエーハ温度で１１００℃まで加熱可能となっ
た。
したような２ゾーンを有する直径２５０ｍｍの複層セラ
ミックスヒータを作製した。これに図２のようにゾーン
境界部Ｂの全円周面積の８０％に貫通溝を設けた。残部
２０％は、内外ゾーンを一体で支持出来るように端子７
の近くに溝を作らないで残した。この加工によって、シ
リコンウエーハ温度で８００℃でのゾーン間の絶縁抵抗
は、１５×１０3 と比較例１の約５倍になり、昇温後の
シリコンウエーハ温度で１１００℃まで加熱可能となっ
た。
【００３０】なお、本発明は、上記実施形態に限定され
るものではない。上記実施形態は例示であり、本発明の
特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一
な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかな
るものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
るものではない。上記実施形態は例示であり、本発明の
特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一
な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかな
るものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【００３１】例えば、上記では本発明の実施例として二
つの例を示したが、本発明はこのような例に限定される
ものではなく、被加熱物の形状や被加熱物に与える温度
分布の形状によっては、ヒータゾーンの分割数、その形
状、ヒータパターン等の変更を伴うが、各ゾーン境界部
の絶縁用溝はその絶縁抵抗値を所望の範囲内に適切に設
定したものであれば溝の形状、位置は限定されない。
つの例を示したが、本発明はこのような例に限定される
ものではなく、被加熱物の形状や被加熱物に与える温度
分布の形状によっては、ヒータゾーンの分割数、その形
状、ヒータパターン等の変更を伴うが、各ゾーン境界部
の絶縁用溝はその絶縁抵抗値を所望の範囲内に適切に設
定したものであれば溝の形状、位置は限定されない。
【００３２】また、本発明の適用にあっては、ＣＶＤ装
置における半導体ウエーハの加熱ヒータとして好適とさ
れるが、本発明はこのような例に限定されるものではな
く、真空蒸着、イオンプレーティング、ドライエッチン
グ等の半導体装置の加熱ヒータとして有効に使用され
る。
置における半導体ウエーハの加熱ヒータとして好適とさ
れるが、本発明はこのような例に限定されるものではな
く、真空蒸着、イオンプレーティング、ドライエッチン
グ等の半導体装置の加熱ヒータとして有効に使用され
る。
【００３３】
【発明の効果】本発明によれば、高温プロセス下で各ゾ
ーン毎の温度制御を行う場合において、ゾーン間の漏れ
電流を抑えて高温まで昇温することができ、各ゾーンで
の制御性が良好でかつウエーハの均熱化を素早く収束さ
せることができると共に、支持基板の支持ポイントをゾ
ーン毎に設置する必要はなく、ウエーハの温度分布に影
響のないヒータ外周部のみに設置した、高性能で長期安
定性に優れた複層セラミックスヒータを提供することが
できる。
ーン毎の温度制御を行う場合において、ゾーン間の漏れ
電流を抑えて高温まで昇温することができ、各ゾーンで
の制御性が良好でかつウエーハの均熱化を素早く収束さ
せることができると共に、支持基板の支持ポイントをゾ
ーン毎に設置する必要はなく、ウエーハの温度分布に影
響のないヒータ外周部のみに設置した、高性能で長期安
定性に優れた複層セラミックスヒータを提供することが
できる。
【図１】本発明の複層セラミックスヒータの一例を示す
図面である。（ａ）平面図、 （ｂ）Ａ部縦断面図。
図面である。（ａ）平面図、 （ｂ）Ａ部縦断面図。
【図２】本発明の複層セラミックスヒータの別の例を示
す図面である。（ａ）平面図、 （ｂ）Ｂ部縦断面
図。
す図面である。（ａ）平面図、 （ｂ）Ｂ部縦断面
図。
【図３】従来技術による複層セラミックスヒータの一例
を示す平面図である。
を示す平面図である。
１…複層セラミックスヒータ、 ２…外ゾーン、 ３…内ゾーン、 ４…支持基板、 ５…発熱層、 ６…保護層、 ７…端子、 ８…ゾーン境界掘り溝、 ９…ゾーン境界貫通溝。 ｃ…ゾーン境界溝幅、 ｄ…ゾーン境界溝深さ。
Claims (4)
- 【請求項１】 電気絶縁性セラミックス支持基板の表面
に、導電性セラミックスまたは金属からなるヒータパタ
ーンが、少なくとも２ゾーン以上に分割された状態で接
合され、該ヒータパターンを覆って保護層を形成した一
体型の抵抗加熱方式の複層セラミックスヒータにおい
て、該２ゾーン以上に分割配置されたヒータパターンの
ヒータ温度範囲５００〜１５００℃における各ゾーン間
の抵抗が５×１０3 〜１×１０16Ωであることを特徴と
する複層セラミックスヒータ。 - 【請求項２】 電気絶縁性セラミックス支持基板の表面
に、導電性セラミックスまたは金属からなるヒータパタ
ーンが、少なくとも２ゾーン以上に分割された状態で接
合され、該ヒータパターンを覆って保護層を形成した一
体型の抵抗加熱方式の複層セラミックスヒータにおい
て、該２ゾーン以上に分割配置されたヒータパターンの
各ゾーン境界部に、支持基板の厚さ方向に、ゾーン間の
電気絶縁用の掘り溝または貫通溝を形成したことを特徴
とする複層セラミックスヒータ。 - 【請求項３】 前記掘り溝または貫通溝が、ヒータ温度
範囲５００〜１５００℃における各ゾーン間の抵抗が５
×１０3 〜１×１０16Ωとなるように形成されることを
特徴とする請求項２に記載した複層セラミックスヒー
タ。 - 【請求項４】 前記支持基板および保護層の材質が、Ａ
ｌＮ、ＢＮ、ＡｌＮとＢＮとの複合体、ＰＢＮまたはＳ
ｉＯ2 であり、前記ヒータパターンの材質がカーボン、
高融点金属、高融点金属合金、貴金属または貴金属合金
であることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか
１項に記載した複層セラミックスヒータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP36201997A JP3560456B2 (ja) | 1997-12-11 | 1997-12-11 | 複層セラミックスヒータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP36201997A JP3560456B2 (ja) | 1997-12-11 | 1997-12-11 | 複層セラミックスヒータ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11176559A true JPH11176559A (ja) | 1999-07-02 |
| JP3560456B2 JP3560456B2 (ja) | 2004-09-02 |
Family
ID=18475637
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP36201997A Expired - Fee Related JP3560456B2 (ja) | 1997-12-11 | 1997-12-11 | 複層セラミックスヒータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3560456B2 (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001039552A1 (en) * | 1999-11-24 | 2001-05-31 | Ibiden Co., Ltd. | Ceramic heater |
| JP2003515950A (ja) * | 1999-11-30 | 2003-05-07 | ウエファーマスターズ， インコーポレイテッド | 抵抗加熱型単一ウエハ炉 |
| JP2005327846A (ja) * | 2004-05-13 | 2005-11-24 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 基板加熱装置 |
| JP2007157552A (ja) * | 2005-12-06 | 2007-06-21 | Ge Speciality Materials Japan Kk | 石英ガラス製加熱装置 |
| EP1784050A3 (en) * | 2005-11-08 | 2008-09-24 | Shin-Etsu Chemical Company, Ltd. | Ceramic heater and method for producing ceramic heater |
| EP1799014A3 (en) * | 2005-12-08 | 2008-12-10 | Shin-Etsu Chemical Company, Ltd. | Ceramic heater, method for producing ceramic heater, and heater power-supply component |
| JP2010283364A (ja) * | 2010-07-15 | 2010-12-16 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 半導体製造装置用保持体 |
| KR101172948B1 (ko) * | 2006-12-25 | 2012-08-14 | 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 | 성막 장치 및 성막 방법 |
| JP2013089512A (ja) * | 2011-10-19 | 2013-05-13 | Momentive Performance Materials Inc | ヒータおよびその製造方法 |
| JP2013097943A (ja) * | 2011-10-31 | 2013-05-20 | Momentive Performance Materials Inc | ヒータおよびその製造方法 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007157661A (ja) * | 2005-12-08 | 2007-06-21 | Shin Etsu Chem Co Ltd | セラミックスヒーターおよびセラミックスヒーターの製造方法 |
| JP2013004247A (ja) * | 2011-06-15 | 2013-01-07 | Shin Etsu Chem Co Ltd | セラミックスヒーター |
-
1997
- 1997-12-11 JP JP36201997A patent/JP3560456B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001039552A1 (en) * | 1999-11-24 | 2001-05-31 | Ibiden Co., Ltd. | Ceramic heater |
| JP2003515950A (ja) * | 1999-11-30 | 2003-05-07 | ウエファーマスターズ， インコーポレイテッド | 抵抗加熱型単一ウエハ炉 |
| JP2005327846A (ja) * | 2004-05-13 | 2005-11-24 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 基板加熱装置 |
| EP1784050A3 (en) * | 2005-11-08 | 2008-09-24 | Shin-Etsu Chemical Company, Ltd. | Ceramic heater and method for producing ceramic heater |
| JP2007157552A (ja) * | 2005-12-06 | 2007-06-21 | Ge Speciality Materials Japan Kk | 石英ガラス製加熱装置 |
| EP1799014A3 (en) * | 2005-12-08 | 2008-12-10 | Shin-Etsu Chemical Company, Ltd. | Ceramic heater, method for producing ceramic heater, and heater power-supply component |
| KR101172948B1 (ko) * | 2006-12-25 | 2012-08-14 | 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 | 성막 장치 및 성막 방법 |
| US8328943B2 (en) | 2006-12-25 | 2012-12-11 | Tokyo Electron Limited | Film forming apparatus and method |
| JP2010283364A (ja) * | 2010-07-15 | 2010-12-16 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 半導体製造装置用保持体 |
| JP2013089512A (ja) * | 2011-10-19 | 2013-05-13 | Momentive Performance Materials Inc | ヒータおよびその製造方法 |
| JP2013097943A (ja) * | 2011-10-31 | 2013-05-20 | Momentive Performance Materials Inc | ヒータおよびその製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3560456B2 (ja) | 2004-09-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0964433B1 (en) | Multiple-layered ceramic heater | |
| KR100497016B1 (ko) | 가열 장치 | |
| US7364624B2 (en) | Wafer handling apparatus and method of manufacturing thereof | |
| JP5911179B2 (ja) | 立体形状のセラミックスヒーター | |
| US8168926B2 (en) | Heating device | |
| US7053339B2 (en) | Ceramic heater | |
| JP6903681B2 (ja) | 円筒状ヒータ | |
| JP3560456B2 (ja) | 複層セラミックスヒータ | |
| JP2004514287A (ja) | 熱処理システムを抵抗により加熱する装置および方法 | |
| JP4640842B2 (ja) | 加熱装置 | |
| KR20070049543A (ko) | 세라믹스 히터 및 세라믹스 히터의 제조방법 | |
| WO2020153086A1 (ja) | セラミックヒータ | |
| US7332694B2 (en) | Heating resistances and heaters | |
| KR100363062B1 (ko) | 웨이퍼 가열장치 | |
| JP3918806B2 (ja) | 被加熱物載置用ヒータ部材及び加熱処理装置 | |
| JP3793555B2 (ja) | 円盤状ヒータ | |
| JP3844408B2 (ja) | 複層セラミックスヒータ | |
| JP4000236B2 (ja) | セラミックスヒータ | |
| JP2009301796A (ja) | セラミックスヒーター及びその製造方法 | |
| JP2001068255A (ja) | 円盤状ヒータ | |
| JP7636234B2 (ja) | セラミックスヒータ及びセラミックスヒータの製造方法 | |
| JP2014029784A (ja) | ３ゾーン抵抗体からなる結線構造体を具備したヒータ | |
| JP2001357964A (ja) | 複層セラミックスヒーター | |
| JP2001342071A (ja) | セラミックスヒータ | |
| JP2005063691A (ja) | 加熱装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20040511 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20040525 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100604 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130604 Year of fee payment: 9 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |