200950573 ' 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於—種加熱器（heater)，用以將離子注入 裝置、離子摻雜裝置、電聚浸沒（piasma Immersi〇n)裝置、 曝光裝置及在姓刻或形成薄膜所使用之電E處理裝置等、 .半導體製造裝置中之半導體晶圓或玻璃基板予以升溫者。 【先前技術】 +導體製造裝置雖有各種形態，惟有需要進行所謂的 €>溫度管理，用以將所處理之半導體晶圓或玻璃等基板升溫 至某-定溫度，且於處理中保持在一定溫度，之後降溫至 常溫左右者。此係由於被處理物與電漿或離子、或其他反 應物質之化學性或物理性反應之速度等會因溫度而有不同 之故。-般而言，若溫度上升則會促進化學性、物理性反 應。 一般而言，升溫之手段係於由具有電阻之金屬所構成 ❹電極令々IL通電流，且藉由其焦耳熱而使電極發熱，而將 該熱傳遞至被處理物之手段。此係由於溫度之控制、發敎 之啟^刀斷相對較容易進行之故。由於晶圓等之處理大都 在真工中進仃，因此一般係藉由與冷媒循環之冷卻系統併 來縮紐被處理物之降溫時間。此係因為若在被處理物與 "承載邛有真空之間隙，則不會有由於對流或導熱所產生 夕…、之移動而會只成為輪射，因此在自然冷卻下需要許 夕時間來降溫，而使裝置之產出量（throughput)降低之故。 被處理物之溫度管理雖依半導體製程而有不同，惟有 320248 5 200950573 •時在其全部區域需要設在±1°C以内。在最尖端之製程中， 由於矽製晶圓之直徑有大型化到300mm之傾向，因此極難 以使該晶圓整體以均一溫度上升。其主要原因之一係為承 載晶圓之部位並非完全平坦，通常會產生數十左右的 製造上之凹凸，因此僅以導熱方式無法良好地管理溫度之 故。在使用電聚之 CVD(Chemical Vapour Deposition，化 » 學氣相沉積）裝置等中，大多係使用以陶瓷來製作加熱器之 絕緣部，俾能承受在高溫下之使用、升溫與冷卻之熱衝擊 〇 者，惟係將包含加熱器之承載部之熱容量加大。此係由於 欲以加熱器將承載部整體加熱，且藉由來自該處之輻射而 使被處理物之溫度上升均一化之故。 在曰本特開2004-179058號公報中揭示有一種以片狀 加熱器使用於調理器具或地毯（carpet)者。發熱體係以不 鏽鋼等具有較強拉伸強度之金屬薄膜形成。在日本特開 2003-21 7800號公報中揭示有一種可在半導體製程中使用 且可加熱到350°C高溫之加熱器。在日本特開平8-180962 〇 號公報中揭示有一種將金屬製之發熱體與被覆該發熱體之 絕緣層予以堅固地緊密黏著而使導熱良好之加熱器。在曰 本特開昭63-72085號公報中揭示有一種在以合金為主體 之發熱體之表面被覆鋁者。在日本特開2002-8984號公報 中則揭示有一種以氮化鋁為絕緣體，且於絕緣體内部具有 發熱體之半導體製程用之陶瓷加熱器。 專利文獻1:日本特開2004-1 79058號公報 專利文獻2:日本特開2003-217800號公報 6 320248 200950573 曰本特開平8-180962號公報 曰本特開昭63-72085號公報 曰本特開2002-8984號公報 專利文獻3 專利文獻4 專利文獻5 【發明内容] [發明欲解決之問題] , 本發明欲解決之課題如下。 Ο 々第1課題係為將來自加熱器之熱有效率地傳遞至晶圓 ί之，處理物。亦即’將加熱器與被處理物之接觸面積提 ^虽内含發熱體之絕緣體為陶究時，由於陶曼表面較硬 理有微細之凹凸’因此具有幾乎無法期待與被處 f緣體為樹料，由於樹脂較耗具柔軟性，雖某程t 二處理物之面，惟無法避免形成發熱體之電極層之 厚度程度會顯現於絕緣體之表面而成為 ❹ 的部分不會與被處理物接觸，幾乎不會產生熱^動= 無法期待被處理物之均勻升溫。 第2課題係為以低成本製造加熱器 不使用陶瓷等离俨夕以^丨 七緣材枓 器之承恭都I 材抖、及將保持被處理物且包含加熱 將π緣f之谷龍量減小。由於絕緣體為陶究時，難以 將、、，巴緣體溥化，因此交并合 ' 於承載部之六籍合 使其材料費變責。由 邛之令積愈小則熱容量亦愈小，因此 加熱器周邊組徠x知热體寺 1出士欠 （ ent)之電源規格亦可減輕，而可將 亦屬相同^形再者’關於承載部之冷卻系統之規格方面， 320248 7 200950573 申請專利範圍第1項之發明係一種片狀加熱器，係以 樹脂為絕緣體且具有由鋁金屬所構成之發熱體者，其特徵 為：樹脂表面之凹凸係為i 以下。此係由於只要樹脂 之表面凹凸為以下，則可期待藉由樹脂之柔軟性與被 處理物之面接觸之比例會充分變大之故。 . 申請專利範圍第2項之發明係為如申請專利範圍第工 項之片狀加熱器’其中，發熱體之材質係為鋁金屬’其體 積電阻率係為2.7xir至3.5χ10-Ω · cm之範圍。以鋁金 ©屬形成發熱體之理由係由於在薄膜之發熱體中，需以良好 再現性形成該發熱體之體積電阻率之故。此外，通常之鋁 之塊體（bulk)之體積電阻率在常溫下雖為27χι〇_6ω · απ’惟由於作為發熱體時細較高者才能在流通相同電流 時增加發熱量，因此較為有利。在申請專利範圍第2項之 發明中係藉由蒸鍵法形成，藉此而可獲得較塊體之情形更 南之體積電阻率。發熱體設在整面時亦可圖案化為適當之 ❹形狀。進订圖案化時，亦可在全面形成膜之後進行姓刻， 或先作遮罩後再僅將必要之部分製膜亦可。 申請專利範圍第3項之發明係為如申請專利範圍第i 項之片狀加熱器，其中’鋁金屬之發熱體之厚度係為 以:。在形成薄膜式發熱體時，其形成方法極為重要。藉 由，鐘法進行，即可以良好再現性形成^㈣至_之 極溥鋁金屬膜。藉由將發熱體之厚度作成l"m以下，即相 對較容易將被覆發熱體之電性絕緣之樹腊層所出現之凹凸 成Am以下。以其他形成紹金屬膜之手段而言，係有離 320248 8 200950573 子鍵膜（ion plating)法或鍍覆法。 申明專利範圍第4項之發明係為如申請專利範圍第j 項之片狀加熱器，其中，在銘金屬之發熱體之至少其一面 側具有樹脂之阻氣（gas barrier)層。在以鋁金屬為發熱體 時，會有因為該熱與周圍料之氧或水蒸氣而使發熱體進 ,打氧化之情形，故藉由極力抑制氧或水蒸氣不致從片狀加 熱器之表面等到達發熱體，可獲得增長其壽命之結果。在 通常之聚醯亞胺（P0lyimide)中，例如其氧穿透率於氣溫 © 25 C 濕度 50%時雖為 i〇〇cc · m-2 · 24 小時-i · 〇. 左右，惟以進一步提高阻氣性之材質而言，係可使用芳族 聚醯胺（aramid)。此材質相較於聚醯亞胺有氧穿透率低2 位數左右者，例如T0RAY(日本東麗股份有限公司）公司之 ΜI CRON (T0RAY公司之註冊商標）係為低大約3位數之 0. 2cc· m · 24 小時、atm_1· 0. 1随-丨。除此之外 TEIJIN(日 本帝人股份有限公司）之ARAMIKA(TEIJIN公司之註冊商標） ❹亦屬適當。以其他較佳之樹脂而言，係有例如聚偏二氣乙 烯（Poly vinyl idene chloride，PVDC)、乙烯乙烯醇共聚 物（Ethylene vinylalchol cop〇lymer)、聚丙烯腈 (polyacrylonitrile, PAN)、樹脂族聚醯胺（p〇lyamide)、 聚對苯一甲酸乙二酯（p〇lyethylene、聚 苯硫謎（Polyphenylene Sulfide)、聚氯乙稀（polyvinyl chloride、PVC)等。阻氣層之厚度係為1〇/^至1〇〇/zm 左右之範圍，其係經考慮氣體之進入率、使用溫度而決定。 申请專利範圍第5項之發明係為如申請專利範圍第j 9 320248 200950573 •項之片狀加熱器，其中，在銘金屬之發㈣之至少其1 側設f金屬之熱分散層。來自發熱體之熱需均—地傳遞至 加=态表面。發熱體之形體非為在加熱器整面而是具有圖 术N·在力”’、器表面之正下方係可形成無發熱體之部分。 此時’從發熱體傳遞熱至加熱器表面之方式雖可能產生不 均，惟藉由設置至少一層熱分散層在發熱體與加教器之表 面層之間，可將熱的傳遞方式予以均一化。以熱分散層而 言’係為金屬之5至30㈣之層，以材質而言，係以導熱 ©率較高之鋁或銅為較佳。 申請專利㈣第6項之發明係為如申請專利範圍第i 項之片狀加熱器，其中，由紹金屬所構成之發熱體之承載 側之樹脂之絕緣體之厚度係為5〇至1〇〇//m。由於發熱體 之厚度最大為lem，因此被覆該發熱體之電性絕緣體之厚 度若未作成較發熱體之厚度更厚，則無法吸收因發熱體之 厚度所產生之凹凸。樹脂之絕緣體之厚度若為發熱體之厚 ❹度之50至100倍，則即使有因發熱體之厚度所生之凹凸， 絕緣體表面之凹凸亦可抑制於1//Π1以下。若絕緣體之厚度 為50 # m以下，則絕緣體表面之凹凸則為i # m以上，若為 1 〇〇 // m以上則從發熱體到承載被處理物之面之熱電阻就 變得過大，因此會產生升溫時間變長之缺點。 申請專利範圍第7項之發明係為如申請專利範圍第1 項之片狀加熱器’其中’使用於發熱體之電性絕緣之樹脂 係為由選自聚醯亞胺（p〇lyimide)、芳族聚醯胺（aramid)、 聚醯胺、聚對苯二甲酸乙二酯（polyethylene 320248 10 200950573 • terephthalate)、聚醚醯亞胺（polyetherimide)、聚蔡二 甲酸乙二酯（Polyethylene naphtha late)、聚笨硫謎 (Polyphenylene Sulfide)、聚醚砜（P〇lyether Sulfone)、 聚甲基戊烯（Polymethyl pentene)之一種以上材質所構 成。聚醯亞胺、芳族聚Si胺、聚醢胺、聚對笨二甲酸乙二 酯、聚醚醯亞胺、聚萘二曱酸乙二酯、聚笨硫醚、聚醚砜、 t曱基戊細係分別具有充分之電性絕緣特性，於2 〇 〇。〇左 右南/凰亦可使用。尤其聚聽亞胺、芳族聚醢胺具有承受化 〇學腐蝕性之優異性，因此為較佳之材料。 藉由此發明，由於被覆發熱體之樹脂絕緣層之表面之 凹凸係可達l//m以下，因此可將熱從發熱體有效地傳遞至 被處理物，而使被處理物整體可在短時間内以均一之溫度 升溫。此外，鋁之發熱體係藉由阻氣層而阻礙氧或水蒸氣 從周圍進入，因此可抑制其氧化而使壽命增長。再者，藉 由在加熱益内部設置金屬之熱分散層，即使加熱器電極為 ❹圖案狀且於加熱器表面正下方不具有加熱器電極時，亦可 維持加熱器表面溫度之均一性。 【實施方式】 以下參照圖式說明本發明之最佳形態。 (實施例1) 茲根據第1圖說明本發明之第丨實施例。 在第1圖中，第1樹脂層3與第2樹脂層6主要係开 $阻氣層。第1樹脂層3與第2樹脂層6均係使用阻氣性 異之芳族聚醯胺（T0RAY公司之MICR〇N(T〇RAY公司之今 320248 11 200950573 .. 〇 冊商標））。準備直徑為298mm厚度為5〇心之第i樹脂芦 3與第2樹脂層6。在第2樹脂層6使用遮罩將紹藉由基鍍 法鍍膜成如第1圖所示之圖案為之厚度，而作成發熱 體5。接著使發熱體5位於内側而在第2樹脂層6與第工 樹脂層3夹設第2黏著層4,且進一步在第i樹脂層3盘 ‘底板1之間夾設第1黏著層2，以處理溫度為i5(re、“ 為2Mpa同時黏著於铭製之絲！，而完成第】實施例之片 狀加熱器50。底板1之厚度為1〇酿且直徑為298麵。第上 =著層2與第2黏著層4均為厚度之熱可塑性聚醒 ^胺。在發熱體5雖係連接直流或交流的電源，惟係藉由 在發熱體之兩端連接導線（未圖示）來進行。 (實施例2) 繼根據第2圖說明本發明之第2實施例。 在第2圖中，第2樹脂層6主要係形成阻氣層。第3 。月曰層1與第4樹脂層8係使用相對較柔軟之聚酿亞胺樹 〇 =此係為了藉由在第3樹脂層7與第4樹脂層8使用柔 S之㈣而極力減小表面之凹凸之故。第2樹脂層6係使 」氣|±優異之芳族聚醯胺（T〇RAY公司之mICR〇n(t〇ray =之^冊商標））。先準備與直徑為咖咖厚度為心^ 外I,3樹&層7相同直徑且相同厚度之第4樹脂層8。另 Μ 4 直^為298随而厚度為25#m之第2樹脂層6。 用、疮，月曰層8之厚度係為5〇“ m ’而在該第4樹脂層8使 之^_將鋁藉由崧鍍法鍍膜成如第2圖所示之圖案為丨#111 而作成發熱體5。接著使發熱體5位於内側而在 320248 12 200950573 第4樹脂層8與第3樹脂層7夾設第2黏著層4,且於第4 樹脂層8之反面搭上第2樹脂層6，並進一步在第3樹月t 層7與底板1之間夹設第1黏著層2，以處理溫度為15 〇 °C、壓力為2Mpa同時黏著於鋁製之底板1，而完成第2實 施例之片狀加熱器51。底板1之厚度為1〇mu}且直徑為 ,298mm。第1黏著層2與第2黏著層4均為20# m之厚度之 熱可塑性聚醯亞胺。在發熱體5雖係連接直流或交流的電 源，惟係藉由在發熱體之兩端連接導線（未圖示）來進行。 〇 (實施例3) 繼根據第3圖說明本發明之第3實施例。 在第3圖中’第2樹脂層6主要係形成阻氣層。在本 實施例之片狀加熱器中復具有熱分散層1〇。第3樹脂層7 與第4樹脂層8係使用相對較柔軟之聚醯亞胺樹脂。此係 為了與第2實施例相同之理由之故。第2樹脂層6係使用 阻氣性優異之芳族聚醯胺（T0RAY公司之MICR〇N(T〇RAY公 ❹司之註冊商標））。先準備直徑為298mm厚度為50 之第 3樹脂層7與第4樹脂層8。並使用在第4樹脂層8之單面 預先施有25y m厚度之銅箔。另外再準備直徑為298mm而 厚度為25“ m之第2樹脂層6。第4樹脂層8之厚度係為 50 # m’而在該第4樹脂層8之單面使用遮罩藉由蒸鍍法將 鋁鍍膜成如第3圖所示之厚度為1/zm之圖案，而作成發熱 體5又藉由將第4樹脂層8反面之銅箔藉由以同心圓狀 方式僅將周圍部分蝕刻去除而作成熱分散層10。接著，使 發熱體5位於内側而在第4樹脂層8與第3樹脂層7夾設 13 320248 200950573 第2黏著層4,且於第4樹脂層8之反面搭上第2樹脂層6, 並進一步在第3樹脂層7與底板1之間夾設第1黏著層2, 以處理溫度為15(TC、壓力為2Mpa同時黏著於鋁製之底板 1 ’而完成第3實施例之片狀加熱器53。底板1之厚度為 10mm且直徑為298mm。第1黏著層2與第2黏著層4均為 ,別以1»厚度之熱可塑性聚醯亞胺，而第3黏著層9係為 30/zm厚度之熱可塑性聚醯亞胺。在發熱體$雖係連接直 流或交流的電源，惟係藉由在發熱體之兩端連接導線（未圖 〇示）來進行。 【圖式簡單說明】 第1圖係顯示本發明片狀加熱器之第1實施例，第1 圖（a)係為平面之概略圖，而第丨圖（1))係為剖面之概略構 成圖。 第2圖係顯示本發明片狀加熱器之第2實施例，第2 圖（a)係為平面之概略圖，第2圖（1})係為剖面之概略構成 圖。 〇 第3圖係顯示本發明片狀加熱器之第3實施例，第3 圖（a)係為平面之概略圖，第3圖（b)係為剖面之概略構成 圖。 【主要元件符號說明】 底板 第1樹脂層 發熱體 第3樹脂層 第1黏著層 第2黏著層 第2樹脂層 第4樹脂層 320248 200950573 熱分散層 9 第3黏著層 10 50 第1實施例之片狀加熱器 51 第2實施例之片狀加熱器 52 第3實施例之片狀加熱器
15 320248