JPH11354260A - 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
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- JPH11354260A JPH11354260A JP10179712A JP17971298A JPH11354260A JP H11354260 A JPH11354260 A JP H11354260A JP 10179712 A JP10179712 A JP 10179712A JP 17971298 A JP17971298 A JP 17971298A JP H11354260 A JPH11354260 A JP H11354260A
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- H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
- H01L21/67098—Apparatus for thermal treatment
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 被加熱物に対面する位置に給電用端子が存在
しても、被加熱物の均熱性に悪影響を及ぼさない均熱性
に優れた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
ンを接合し、該ヒータパターンを覆って電気絶縁性セラ
ミックス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、該ヒータの給電端子が通
電により発熱する給電部材を介して電源端子に接続され
て成る複層セラミックスヒータであり、該給電部材が該
ヒータと同等の電力密度で発熱するものである。
しても、被加熱物の均熱性に悪影響を及ぼさない均熱性
に優れた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
ンを接合し、該ヒータパターンを覆って電気絶縁性セラ
ミックス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、該ヒータの給電端子が通
電により発熱する給電部材を介して電源端子に接続され
て成る複層セラミックスヒータであり、該給電部材が該
ヒータと同等の電力密度で発熱するものである。
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材
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
ックス支持基材の上に導電性セラミックスの発熱層であ
るヒータパターンを接合し、その上に、電気絶縁性セラ
ミックスの保護層を被覆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材
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
ックス支持基材の上に導電性セラミックスの発熱層であ
るヒータパターンを接合し、その上に、電気絶縁性セラ
ミックスの保護層を被覆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
膜される薄膜の性質、成膜速度に大きな影響を及ぼすた
め、ウエーハの大口径化に伴い、その広い面積の均熱性
をいかに制御するかが重要な問題になっている。
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
膜される薄膜の性質、成膜速度に大きな影響を及ぼすた
め、ウエーハの大口径化に伴い、その広い面積の均熱性
をいかに制御するかが重要な問題になっている。
【０００５】一方、加熱源であるセラミックスヒータ
は、例えば図７に示したように、支持基材２、発熱層３
および保護層４から成り、複層セラミックスヒータ１
（以下単にヒータということもある）の給電端子５は、
通常ボルト７と給電支持棒９からなる電源端子部材１０
に接続されているが、ヒータに通電して昇温すると、電
源端子部材１０が放熱部となって熱を奪うので、ヒータ
の給電端子５近傍の温度が低下し、この給電端子５と対
面する位置にあるウエーハＷの対面部分の温度も低下て
しまい、ウエーハ全体としての均熱性が悪くなってしま
う。この状態でウエーハを熱処理したり、ウエーハ上に
成膜したりすると、この温度低下部分の特性または膜質
が他の部分と異なったものになるため、品質特性の劣化
を招き、デバイス製造時の生産性が落ち、歩留りを低下
させる原因の一つになっている。
は、例えば図７に示したように、支持基材２、発熱層３
および保護層４から成り、複層セラミックスヒータ１
（以下単にヒータということもある）の給電端子５は、
通常ボルト７と給電支持棒９からなる電源端子部材１０
に接続されているが、ヒータに通電して昇温すると、電
源端子部材１０が放熱部となって熱を奪うので、ヒータ
の給電端子５近傍の温度が低下し、この給電端子５と対
面する位置にあるウエーハＷの対面部分の温度も低下て
しまい、ウエーハ全体としての均熱性が悪くなってしま
う。この状態でウエーハを熱処理したり、ウエーハ上に
成膜したりすると、この温度低下部分の特性または膜質
が他の部分と異なったものになるため、品質特性の劣化
を招き、デバイス製造時の生産性が落ち、歩留りを低下
させる原因の一つになっている。
【０００６】この対策として、被加熱物であるウエーハ
と対面しないところにヒータの給電端子を位置させるこ
とも考えられるが、ウエーハの外周端部からかなり遠避
けないとウエーハはこのヒータ低温部の影響を受けてし
まう。このため、ヒータが被加熱物の形状よりもかなり
大きくなってしまい、それに伴い装置全体も大きくしな
ければならないという設備費の増加やヒータ製造コスト
のアップを招く要因になってしまう。
と対面しないところにヒータの給電端子を位置させるこ
とも考えられるが、ウエーハの外周端部からかなり遠避
けないとウエーハはこのヒータ低温部の影響を受けてし
まう。このため、ヒータが被加熱物の形状よりもかなり
大きくなってしまい、それに伴い装置全体も大きくしな
ければならないという設備費の増加やヒータ製造コスト
のアップを招く要因になってしまう。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、かかる課題
を解決するためになされたもので、被加熱物と対面する
位置にヒータの給電端子が存在しても、被加熱物全体の
均一加熱に悪影響を及ぼさない均熱性に優れた複層セラ
ミックスヒータを提供することを主たる目的とする。
を解決するためになされたもので、被加熱物と対面する
位置にヒータの給電端子が存在しても、被加熱物全体の
均一加熱に悪影響を及ぼさない均熱性に優れた複層セラ
ミックスヒータを提供することを主たる目的とする。
【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材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を接合し、該ヒータ
パターンを覆って電気絶縁性セラミックス保護層を形成
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、該ヒータの給電端子が、通電により発熱する給
電部材を介して電源端子部材に接続されて成ることを特
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材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を接合し、該ヒータ
パターンを覆って電気絶縁性セラミックス保護層を形成
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、該ヒータの給電端子が、通電により発熱する給
電部材を介して電源端子部材に接続されて成ることを特
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、複層セラミックス
ヒータの給電端子の近傍で発生する熱が、給電部材を通
って電源端子部材へ伝導し放熱することは殆どなくなる
ので、例えば、該ヒータの上面に置かれた被加熱物であ
る半導体ウエーハ全面がほぼ均一に加熱され均熱性が保
持される。従って、ウエーハを熱処理したり、ウエーハ
上に成膜してもほぼ全面均一に処理することが出来、デ
バイス製造時の生産性の向上と歩留りの改善を図ること
が出来る。
ヒータの給電端子の近傍で発生する熱が、給電部材を通
って電源端子部材へ伝導し放熱することは殆どなくなる
ので、例えば、該ヒータの上面に置かれた被加熱物であ
る半導体ウエーハ全面がほぼ均一に加熱され均熱性が保
持される。従って、ウエーハを熱処理したり、ウエーハ
上に成膜してもほぼ全面均一に処理することが出来、デ
バイス製造時の生産性の向上と歩留りの改善を図ること
が出来る。
【００１０】そして、この場合、請求項２に記載したよ
うに、前記給電部材が、前記ヒータと同等の電力密度で
発熱するものとした。このようにすれば、給電部材の発
熱量とヒータの発熱量が同等となり、前記ヒータの給電
端子部分から給電部材を介して電源端子部材への放熱が
ほぼ完全になくなるので、給電端子近傍が低温化するこ
とがなくなると共に、被加熱物全面をほぼ均一に加熱す
ることが可能となる。
うに、前記給電部材が、前記ヒータと同等の電力密度で
発熱するものとした。このようにすれば、給電部材の発
熱量とヒータの発熱量が同等となり、前記ヒータの給電
端子部分から給電部材を介して電源端子部材への放熱が
ほぼ完全になくなるので、給電端子近傍が低温化するこ
とがなくなると共に、被加熱物全面をほぼ均一に加熱す
ることが可能となる。
【００１１】そして本発明の請求項３に記載した発明
は、前記ヒータおよび前記給電部材の支持基材と保護層
の材質が、ＡｌＮ、ＢＮ、ＡｌＮとＢＮとの複合体、Ｐ
ＢＮまたはＳｉＯ2 であり、前記ヒータおよび給電部材
の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、前記ヒータおよび前記給電部材の支持基材と保護層
の材質が、ＡｌＮ、ＢＮ、ＡｌＮとＢＮとの複合体、Ｐ
ＢＮまたはＳｉＯ2 であり、前記ヒータおよび給電部材
の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。
【００１２】このように選択した材質によりヒータおよ
び給電部材を構成すると、支持基材、保護層およびヒー
タパターンに要求される特性を充分満足することが出
来、部材の形成加工も容易にできると共に、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。
び給電部材を構成すると、支持基材、保護層およびヒー
タパターンに要求される特性を充分満足することが出
来、部材の形成加工も容易にできると共に、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。
【００１３】本発明の請求項４に記載した発明は、前記
ヒータおよび前記給電部材を構成する支持基材、保護層
およびヒータパターンが化学気相蒸着法により形成され
て成る複層セラミックスヒータである。このように化学
気相蒸着法によりヒータおよび給電部材を作製すれば、
ヒータパターンは任意の形状に形成することができ、電
力密度も所望の値に調整した部材を容易に作製すること
が可能であると共に、被加熱物全面に対して優れた均熱
性を与える複層セラミックスヒータを作製することが出
来る。
ヒータおよび前記給電部材を構成する支持基材、保護層
およびヒータパターンが化学気相蒸着法により形成され
て成る複層セラミックスヒータである。このように化学
気相蒸着法によりヒータおよび給電部材を作製すれば、
ヒータパターンは任意の形状に形成することができ、電
力密度も所望の値に調整した部材を容易に作製すること
が可能であると共に、被加熱物全面に対して優れた均熱
性を与える複層セラミックスヒータを作製することが出
来る。
【００１４】そして、本発明の請求項５に記載した発明
は、複層セラミックスヒータの給電端子と電源端子部材
を接続するための給電部材であって、電気絶縁性セラミ
ックス支持基材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を接合し、該ヒータパターンを
覆って電気絶縁性セラミックス保護層を形成して成るこ
とを特徴とする給電部材である。
は、複層セラミックスヒータの給電端子と電源端子部材
を接続するための給電部材であって、電気絶縁性セラミ
ックス支持基材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を接合し、該ヒータパターンを
覆って電気絶縁性セラミックス保護層を形成して成るこ
とを特徴とする給電部材である。
【００１５】このように給電部材の構成を電気絶縁性セ
ラミックス支持基材−ヒータパターン−電気絶縁性セラ
ミックス保護層から成る三層構造とし、ヒータの給電端
子と電源端子部材に接続して通電すれば、給電部材の発
熱によってヒータの給電端子近傍からの放熱を補償する
ように働くので、ヒータの給電端子部分から給電部材を
介して電源端子部材への放熱がほぼ完全になくなり、被
加熱物全面をほぼ均一に加熱することが可能となる。ま
た、ヒータと同等の高温耐食性を持つので被加熱物を汚
染することもなく、給電部材自体の耐久性も長期安定し
たものとなる。
ラミックス支持基材−ヒータパターン−電気絶縁性セラ
ミックス保護層から成る三層構造とし、ヒータの給電端
子と電源端子部材に接続して通電すれば、給電部材の発
熱によってヒータの給電端子近傍からの放熱を補償する
ように働くので、ヒータの給電端子部分から給電部材を
介して電源端子部材への放熱がほぼ完全になくなり、被
加熱物全面をほぼ均一に加熱することが可能となる。ま
た、ヒータと同等の高温耐食性を持つので被加熱物を汚
染することもなく、給電部材自体の耐久性も長期安定し
たものとなる。
【００１６】
【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）は縦断面図である。図２は本発明の給電
部材の一例を示したもので、（ａ）はその縦断面図であ
り、（ｂ）は斜視図である。図３は本発明の複層セラミ
ックスヒータと給電部材の使用状態を示す縦断面図であ
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）は縦断面図である。図２は本発明の給電
部材の一例を示したもので、（ａ）はその縦断面図であ
り、（ｂ）は斜視図である。図３は本発明の複層セラミ
ックスヒータと給電部材の使用状態を示す縦断面図であ
る。
【００１７】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において半導体ウエーハを加
熱した時に起こる、ヒータの給電端子に対面するウエー
ハ局所部分の低温化現象について種々検討した結果、ヒ
ータの給電端子と電源端子部材を接続するための給電部
材を、通電により発熱する部材とすればよいことに想到
し、諸条件を精査して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において半導体ウエーハを加
熱した時に起こる、ヒータの給電端子に対面するウエー
ハ局所部分の低温化現象について種々検討した結果、ヒ
ータの給電端子と電源端子部材を接続するための給電部
材を、通電により発熱する部材とすればよいことに想到
し、諸条件を精査して本発明を完成させたものである。
【００１８】図１（ａ）および（ｂ）において、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材２の表面に、発熱層として導電性
熱分解グラファイトで作られたヒータパターン３が接合
され、さらにこのヒータパターン３を覆って支持基材２
と同じ材質の保護層４が形成され、この発熱部両端に
は、給電端子５が設けられ、外部電源とは給電端子孔を
通るボルト・ナットで接続されるようになっている。
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材２の表面に、発熱層として導電性
熱分解グラファイトで作られたヒータパターン３が接合
され、さらにこのヒータパターン３を覆って支持基材２
と同じ材質の保護層４が形成され、この発熱部両端に
は、給電端子５が設けられ、外部電源とは給電端子孔を
通るボルト・ナットで接続されるようになっている。
【００１９】図２（ａ）および（ｂ）は本発明の給電部
材６の一例を示した縦断面図と斜視図で、部材の構成は
ヒータ１と同じく電気絶縁性熱分解窒化硼素から成る支
持基材２の表面に、発熱層として導電性熱分解グラファ
イトで作られたヒータパターン３が接合され、さらにこ
のヒータパターン３を覆って支持基材２と同じ材質の保
護層４が形成されている。形状は短冊状コの字形で、こ
の発熱層の両端には給電端子５が設けられ、一端はヒー
タ１に端子孔を通るボルト７・ナット８で接続され、他
端は電源端子部材に接続されるようになっている。
材６の一例を示した縦断面図と斜視図で、部材の構成は
ヒータ１と同じく電気絶縁性熱分解窒化硼素から成る支
持基材２の表面に、発熱層として導電性熱分解グラファ
イトで作られたヒータパターン３が接合され、さらにこ
のヒータパターン３を覆って支持基材２と同じ材質の保
護層４が形成されている。形状は短冊状コの字形で、こ
の発熱層の両端には給電端子５が設けられ、一端はヒー
タ１に端子孔を通るボルト７・ナット８で接続され、他
端は電源端子部材に接続されるようになっている。
【００２０】図３は、ヒータ１を発熱させ、半導体ウエ
ーハＷを加熱している使用状態を表している縦断面図
で、半導体ウエーハＷから僅か離れて位置しているヒー
タ１に給電部材６を介して電源端子部材１０と電源１１
を接続した構造になっている。ヒータ１の給電端子５と
給電部材６の端子との接続は、耐熱金属製あるいは導電
性セラミックス製のボルト７・ナット８を使用すればよ
く、給電部材６の他の端子はボルト１２で給電支持棒９
から成る電源端子部材１０を介して電源１１に接続され
ている。
ーハＷを加熱している使用状態を表している縦断面図
で、半導体ウエーハＷから僅か離れて位置しているヒー
タ１に給電部材６を介して電源端子部材１０と電源１１
を接続した構造になっている。ヒータ１の給電端子５と
給電部材６の端子との接続は、耐熱金属製あるいは導電
性セラミックス製のボルト７・ナット８を使用すればよ
く、給電部材６の他の端子はボルト１２で給電支持棒９
から成る電源端子部材１０を介して電源１１に接続され
ている。
【００２１】ここで、本発明の特徴は、ヒータ１の給電
端子５に、通電により発熱する給電部材６を接続したこ
とにより、給電端子５の近傍の温度低下を抑え、給電端
子５に対面する位置にある被加熱物、例えば半導体ウエ
ーハＷの局部的温度低下を防止することができる点にあ
る。その結果、ウエーハ全面を均一に熱処理したり、ウ
エーハ上にほぼ全面均一の膜厚と膜質に成膜することが
でき、デバイス製造時の生産性の向上と歩留りの改善を
図ることが出来る。そして、給電部材６の発熱量を、発
熱層の単位面積当たりの発熱量すなわち電力密度（Ｗ／
ｃｍ2 ）で、ヒータ１の電力密度と同等とすれば、給電
部材６の発熱量が給電端子５近傍の発熱量に加わるの
で、ヒータ１の給電端子５の近傍から給電部材６を介し
て電源端子部材１０への放熱がほぼ完全になくなり、被
加熱物全面をほぼ均一に加熱することが可能となる。
端子５に、通電により発熱する給電部材６を接続したこ
とにより、給電端子５の近傍の温度低下を抑え、給電端
子５に対面する位置にある被加熱物、例えば半導体ウエ
ーハＷの局部的温度低下を防止することができる点にあ
る。その結果、ウエーハ全面を均一に熱処理したり、ウ
エーハ上にほぼ全面均一の膜厚と膜質に成膜することが
でき、デバイス製造時の生産性の向上と歩留りの改善を
図ることが出来る。そして、給電部材６の発熱量を、発
熱層の単位面積当たりの発熱量すなわち電力密度（Ｗ／
ｃｍ2 ）で、ヒータ１の電力密度と同等とすれば、給電
部材６の発熱量が給電端子５近傍の発熱量に加わるの
で、ヒータ１の給電端子５の近傍から給電部材６を介し
て電源端子部材１０への放熱がほぼ完全になくなり、被
加熱物全面をほぼ均一に加熱することが可能となる。
【００２２】本発明の別の実施形態としてヒータ１と給
電部材６を一体化した例を図６に示す。部材の構成は、
短冊状コの字形の電気絶縁性熱分解窒化硼素から成る支
持基材２の表面に、発熱層として導電性熱分解グラファ
イトで作られたヒータパターン３が接合され、この発熱
層両端には給電端子５が設けられ、一端はヒータ１に端
子孔を通るボルト７・ナット８で接続され、他端は電源
端子部材に接続されるようになっている。
電部材６を一体化した例を図６に示す。部材の構成は、
短冊状コの字形の電気絶縁性熱分解窒化硼素から成る支
持基材２の表面に、発熱層として導電性熱分解グラファ
イトで作られたヒータパターン３が接合され、この発熱
層両端には給電端子５が設けられ、一端はヒータ１に端
子孔を通るボルト７・ナット８で接続され、他端は電源
端子部材に接続されるようになっている。
【００２３】一方、この例で使用するヒータ１は、上記
給電部材６と同じ積層構造で、円板状の電気絶縁性熱分
解窒化硼素から成る支持基材２の表面に、発熱層として
導電性熱分解グラファイトで作られたヒータパターン３
が接合され、この発熱層両端には給電端子５が設けら
れ、給電部材６に端子孔を通るボルト７・ナット８で接
続されている。
給電部材６と同じ積層構造で、円板状の電気絶縁性熱分
解窒化硼素から成る支持基材２の表面に、発熱層として
導電性熱分解グラファイトで作られたヒータパターン３
が接合され、この発熱層両端には給電端子５が設けら
れ、給電部材６に端子孔を通るボルト７・ナット８で接
続されている。
【００２４】図６は、この例の完成した縦断面図で、上
記した二層構造のヒータ１と二層構造の給電部材６とを
カーボン製のボルト７・ナット８で接続した後、この構
造物の全表面を保護層４として電気絶縁性熱分解窒化硼
素で被覆したものである。このような構造にすれば、ボ
ルト・ナットも完全に保護層で被覆されるので被加熱物
である半導体ウエーハを汚染することは殆どなくなり、
酸化性雰囲気下においてもカーボン製発熱層やボルト・
ナットの消耗が少なく、長期安定操業が可能となる。
記した二層構造のヒータ１と二層構造の給電部材６とを
カーボン製のボルト７・ナット８で接続した後、この構
造物の全表面を保護層４として電気絶縁性熱分解窒化硼
素で被覆したものである。このような構造にすれば、ボ
ルト・ナットも完全に保護層で被覆されるので被加熱物
である半導体ウエーハを汚染することは殆どなくなり、
酸化性雰囲気下においてもカーボン製発熱層やボルト・
ナットの消耗が少なく、長期安定操業が可能となる。
【００２５】本発明が適用される複層セラミックスヒー
タおよび給電部材の材質としては、支持基材および保護
層の材質が、電気絶縁性の高いセラミックスであるＡｌ
Ｎ、ＢＮ、ＡｌＮとＢＮとの複合体、ＰＢＮまたはＳｉ
Ｏ2 等が適している。また、発熱層となるヒータパター
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。
タおよび給電部材の材質としては、支持基材および保護
層の材質が、電気絶縁性の高いセラミックスであるＡｌ
Ｎ、ＢＮ、ＡｌＮとＢＮとの複合体、ＰＢＮまたはＳｉ
Ｏ2 等が適している。また、発熱層となるヒータパター
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。
【００２６】本発明の複層セラミックスヒータおよび給
電部材は、一部の金属発熱層を除いて、これを構成する
支持基材、発熱層及び保護層のいずれも化学気相蒸着法
（ＣＶＤ法）により製造することが好ましい。ＣＶＤ法
によれば膜厚が均一で高密度、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、各部材の温度の制御性もよく、均熱加熱が容易に行
え、長期安定運転が可能となる。
電部材は、一部の金属発熱層を除いて、これを構成する
支持基材、発熱層及び保護層のいずれも化学気相蒸着法
（ＣＶＤ法）により製造することが好ましい。ＣＶＤ法
によれば膜厚が均一で高密度、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、各部材の温度の制御性もよく、均熱加熱が容易に行
え、長期安定運転が可能となる。
【００２７】
【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、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１００Ｔｏｒｒ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、図１に示したような
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、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１００Ｔｏｒｒ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、図１に示したような
複層セラミックスヒータを製造した。
【００２８】そして、上記複層セラミックスヒータと同
様の製造方法で、図２のようなヒータと同様の発熱機構
と構造を有する給電部材を作製した。このヒータと給電
部材の一端を耐熱性金属製ボルトとナットで接合し、給
電部材が接合された複層セラミックスヒータを作製し
た。次いで給電部材の他端を電源端子部材を介して電源
に接続した。このヒータの上に１０ｍｍ離して半導体ウ
エーハを図３のように配置し、これを所定の温度（約４
００℃）まで加熱してから半導体ウエーハの径方向面内
温度分布を測定した。その結果、図４に示したように、
ヒータの給電端子に対面するウエーハの局所部分の温度
はウエーハ中心よりも５℃低い程度で、均熱性が著しく
向上していることがわかる。
様の製造方法で、図２のようなヒータと同様の発熱機構
と構造を有する給電部材を作製した。このヒータと給電
部材の一端を耐熱性金属製ボルトとナットで接合し、給
電部材が接合された複層セラミックスヒータを作製し
た。次いで給電部材の他端を電源端子部材を介して電源
に接続した。このヒータの上に１０ｍｍ離して半導体ウ
エーハを図３のように配置し、これを所定の温度（約４
００℃）まで加熱してから半導体ウエーハの径方向面内
温度分布を測定した。その結果、図４に示したように、
ヒータの給電端子に対面するウエーハの局所部分の温度
はウエーハ中心よりも５℃低い程度で、均熱性が著しく
向上していることがわかる。
【００２９】（比較例）実施例１で作製した複層セラミ
ックスヒータの給電端子を、図７に示したように、従来
の接続構造である電源端子部材の給電支持棒の一端にボ
ルトで固定し、棒の他端を電源に接続して通電し、半導
体ウエーハの径方向温度分布を測定し、その結果を図４
に併記した。図４から明らかなように、従来の接続構造
ではヒータの給電端子の上部に対面するウエーハの局所
部分はウエーハ中心よりも１５℃も低いことがわかる。
ックスヒータの給電端子を、図７に示したように、従来
の接続構造である電源端子部材の給電支持棒の一端にボ
ルトで固定し、棒の他端を電源に接続して通電し、半導
体ウエーハの径方向温度分布を測定し、その結果を図４
に併記した。図４から明らかなように、従来の接続構造
ではヒータの給電端子の上部に対面するウエーハの局所
部分はウエーハ中心よりも１５℃も低いことがわかる。
【００３０】（実施例２）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℃、５０Ｔｏｒ
ｒ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、ヒータパターンを加工した。
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℃、５０Ｔｏｒ
ｒ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、ヒータパターンを加工した。
【００３１】そして、上記複層セラミックスヒータと同
様の製造方法で、図５のようなヒータと同様の発熱機構
を有する給電部材を作製した。このヒータと給電部材を
カーボン製のボルトとナットで接合した後、再びアンモ
ニアと三塩化硼素とを１００Ｔｏｒｒの圧力下に１８０
０℃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、図６に示したような、ヒータと
給電部材が一体化された複層セラミックスヒータを製造
した。これを実施例１と同様にして半導体ウエーハの径
方向温度分布を測定したところ、実施例１と同程度に均
熱性が向上した。
様の製造方法で、図５のようなヒータと同様の発熱機構
を有する給電部材を作製した。このヒータと給電部材を
カーボン製のボルトとナットで接合した後、再びアンモ
ニアと三塩化硼素とを１００Ｔｏｒｒの圧力下に１８０
０℃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、図６に示したような、ヒータと
給電部材が一体化された複層セラミックスヒータを製造
した。これを実施例１と同様にして半導体ウエーハの径
方向温度分布を測定したところ、実施例１と同程度に均
熱性が向上した。
【００３２】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。
【００３３】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、被加熱物の低温化する位置や温度差の度
合いよって、ヒータに接続される給電部材の形状、接続
位置、ヒータパターン等を適宜に変更すればよく、給電
部材の形状、位置、ヒータパターン等は上記形態に限定
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、被加熱物の低温化する位置や温度差の度
合いよって、ヒータに接続される給電部材の形状、接続
位置、ヒータパターン等を適宜に変更すればよく、給電
部材の形状、位置、ヒータパターン等は上記形態に限定
されない。
【００３４】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。
【００３５】
【発明の効果】本発明によれば、半導体ウエーハを複層
セラミックスヒータで加熱する場合に、主としてヒータ
の給電端子と電源端子部材との接続状態が原因で起こる
給電端子に対面する半導体ウエーハの局所部分の低温化
現象を防止することが出来、ウエーハ全面を均一に加熱
することが可能となり、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。また、
このヒータを使用することにより、ウエーハを熱処理し
たり、ウエーハ上に成膜してもほぼ全面均一な膜厚、膜
質に処理することが出来、デバイス製造時の生産性の向
上と歩留りの改善を図ることができる。
セラミックスヒータで加熱する場合に、主としてヒータ
の給電端子と電源端子部材との接続状態が原因で起こる
給電端子に対面する半導体ウエーハの局所部分の低温化
現象を防止することが出来、ウエーハ全面を均一に加熱
することが可能となり、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。また、
このヒータを使用することにより、ウエーハを熱処理し
たり、ウエーハ上に成膜してもほぼ全面均一な膜厚、膜
質に処理することが出来、デバイス製造時の生産性の向
上と歩留りの改善を図ることができる。
【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−Ａ’線縦断
面図。
図面である。（ａ）平面図、 （ｂ）Ａ−Ａ’線縦断
面図。
【図２】本発明の複層セラミックスヒータ用給電部材の
一例を示す図面である。（ａ）縦断面図、 （ｂ）斜
視図。
一例を示す図面である。（ａ）縦断面図、 （ｂ）斜
視図。
【図３】本発明の複層セラミックスヒータを給電部材を
介して電源端子部材に接続し、ウエーハを加熱する状態
を示した縦断面図である。
介して電源端子部材に接続し、ウエーハを加熱する状態
を示した縦断面図である。
【図４】本発明の給電部材付き複層セラミックスヒータ
および従来の複層セラミックスヒータによりウエーハを
加熱した場合のウエーハの径方向温度分布を示すグラフ
である。
および従来の複層セラミックスヒータによりウエーハを
加熱した場合のウエーハの径方向温度分布を示すグラフ
である。
【図５】実施例２の複層セラミックスヒータ用給電部材
を示す図面である。（ａ）縦断面図、 （ｂ）斜視
図。
を示す図面である。（ａ）縦断面図、 （ｂ）斜視
図。
【図６】本発明の給電部材を接続して一体化した複層セ
ラミックスヒータの縦断面図である。
ラミックスヒータの縦断面図である。
【図７】従来の複層セラミックスヒータの電源端子部材
との接続状態およびウエーハ加熱状態を示す縦断面図で
ある。
との接続状態およびウエーハ加熱状態を示す縦断面図で
ある。
１…複層セラミックスヒータ、 ２…支持基材、 ３…発熱層（ヒータパターン）、 ４…保護層、 ５…給電端子、 ６…給電部材、 ７…ボルト、 ８…ナット、 ９…給電支持棒、 １０…電源端子部材、 １１…電源、 １２…ボルト。 Ｗ…半導体ウエーハ。
Claims (5)
- 【請求項１】 電気絶縁性セラミックス支持基材の表面
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
ンを接合し、該ヒータパターンを覆って電気絶縁性セラ
ミックス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、該ヒータの給電端子が、
通電により発熱する給電部材を介して電源端子部材に接
続されて成ることを特徴とする複層セラミックスヒー
タ。 - 【請求項２】 前記給電部材が、前記ヒータと同等の電
力密度で発熱するものであることを特徴とする請求項１
に記載した複層セラミックスヒータ。 - 【請求項３】 前記ヒータおよび前記給電部材の支持基
材と保護層の材質が、ＡｌＮ、ＢＮ、ＡｌＮとＢＮとの
複合体、ＰＢＮまたはＳｉＯ2 であり、前記ヒータおよ
び給電部材の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または請求項２に記載した
複層セラミックスヒータ。 - 【請求項４】 前記複層セラミックスヒータおよび前記
給電部材を構成する支持基材、保護層およびヒータパタ
ーンが、化学気相蒸着法により形成されて成ることを特
徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載
した複層セラミックスヒータ。 - 【請求項５】 複層セラミックスヒータの給電端子と電
源端子部材を接続するための給電部材であって、電気絶
縁性セラミックス支持基材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を接合し、該ヒータ
パターンを覆って電気絶縁性セラミックス保護層を形成
して成ることを特徴とする給電部材。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10179712A JPH11354260A (ja) | 1998-06-11 | 1998-06-11 | 複層セラミックスヒータ |
| EP99110959A EP0964433B1 (en) | 1998-06-11 | 1999-06-08 | Multiple-layered ceramic heater |
| DE69934049T DE69934049T2 (de) | 1998-06-11 | 1999-06-08 | Keramisches Mehrschichtheizelement |
| US09/328,158 US6242719B1 (en) | 1998-06-11 | 1999-06-08 | Multiple-layered ceramic heater |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10179712A JPH11354260A (ja) | 1998-06-11 | 1998-06-11 | 複層セラミックスヒータ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11354260A true JPH11354260A (ja) | 1999-12-24 |
Family
ID=16070563
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10179712A Pending JPH11354260A (ja) | 1998-06-11 | 1998-06-11 | 複層セラミックスヒータ |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6242719B1 (ja) |
| EP (1) | EP0964433B1 (ja) |
| JP (1) | JPH11354260A (ja) |
| DE (1) | DE69934049T2 (ja) |
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| WO2019087645A1 (ja) * | 2017-10-30 | 2019-05-09 | モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン合同会社 | ヒータおよびその製造方法 |
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