KR101305760B1 - 세라믹스 히터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 외측 둘레부의 부식을 억제할 수 있는 세라믹스 히터를 제공하는 것을 목적으로 한다.

세라믹스 히터는 플레이트(10)와 샤프트(36)를 구비한다. 플레이트(10)는 제1 기체(12)와 이 제1 기체에 접합되는 제2 기체(14)를 구비한다. 제1 기체(12)의 적재면(12b)에는, 얹어 놓은 기판과 접촉하는 표면을 갖는 제1 영역(22)과, 기판(50)에 의해 덮이는 위치에, 제1 영역을 둘러싸도록 마련된 퍼지 홈(20)과, 퍼지 홈(20)을 둘러싸는 표면을 갖는 제2 영역(23)이 정의된다. 제1 기체(12)는, 얹어 놓은 기판을 제1 영역의 표면 위에 흡착하는 수단과, 퍼지 홈(20)의 바닥면에서부터 제1 기체(12)의 하면까지 관통하는 복수의 퍼지 구멍(24)을 갖는다. 퍼지 홈(20)에는 복수의 퍼지 구멍(24)을 통해 퍼지 가스가 공급된다. 제2 영역(23)의 표면은 제1 영역(22)의 표면보다 낮다.

Description

세라믹스 히터{CERAMICS HEATER}

본 발명은, 전자 장치의 제조 장치에 이용하는 세라믹스 히터에 관한 것이다.

반도체장치나 액정장치 등의 전자 장치의 제조 공정에 있어서, 화학 기상 성장(CVD), 표면 개질 등의 고온 처리가 이용되고 있다. 예컨대 CVD에서는, CVD 장치의 반응실에 설치된 세라믹스 히터 위에 피처리물의 기판을 얹어 놓는다. 기판은 세라믹스 히터에 의해 약 500℃ 이상의 고온으로 가열되고, 기판 위에 반도체막이나 절연막의 성막이 행해진다.

세라믹스 히터는, 질화알루미늄(AlN)제의 평판형 플레이트의 하면에 통형의 샤프트를 접합함으로써 제조되어 있다(특허문헌 1 참조). 플레이트에는, 플라즈마 발생용 매설 전극이나 발열체가 매립된다. 플레이트의 상면이 기판의 적재면이 된다. 세라믹스 히터는 반응실에 샤프트에 의해 고정된다.

CVD에서, 프로세스 가스나 클리닝 가스로서 부식성 가스가 이용된다. 부식성 가스의 기판 외측 가장자리부에의 퇴적을 방지하기 위해, 기판 외측 가장자리부에, 부식성 가스를 제거하기 위한 퍼지 가스를 공급하는 것이 있다(특허문헌 1 참조). 또한 세라믹스 히터의 플레이트의 하면측으로 부식성 가스가 돌아 들어가는 것을 방지하기 위해, 플레이트 측면에 마련된 개구부로부터, 부식성 가스를 차단하기 위한 퍼지 가스를 공급하는 것이 있다(특허문헌 2 참조).

예컨대, 플라즈마 CVD에서는, 프로세스 가스나 클리닝 가스로서 불소를 함유하는 부식성 가스가 이용된다. 이 경우, 세라믹스 히터는 CVD 또는 클리닝 처리중에 불소 플라즈마에 고온으로 노출된다. 불소 플라즈마에 의해, 플레이트의 AlN은 불소와 반응하여 불화알루미늄(AlF₃)을 생성한다. AlF₃은 약 450℃부터 승화하기 시작하고, 플레이트가 부식된다.

부식된 플레이트의 두께는 차츰 감소한다. 특히 플레이트의 상면이 포켓 형상을 갖는 경우, 다음의 문제가 있다. 여기서, 포켓 형상이란, 플레이트의 상면의 외측 가장자리부에 원환상으로 설치된 볼록부와, 이 볼록부에 둘러싸인 기판 적재면에 의해 구성되는 형상을 나타낸다.

플레이트의 상면이 포켓 형상을 갖는 경우, 외측 가장자리부에 설치된 볼록부의 측벽 근방이, 부식성 가스가 고이는 가스 저장소가 된다. 또한, 기판 적재면 중, 볼록부의 측벽과, 얹어 놓은 기판의 외측 가장자리 사이의 영역은, 기판에 의해 덮이지 않기 때문에, CVD중에 불소 플라즈마에 노출된다. 이 때문에 기판 적재면 중, 기판의 외측 가장자리부 근방의 영역에서는 AlN의 부식 정도가 현저해지고, 부식에 의한 오목부가 형성된다. 부식된 오목부에 의해, 기판과 세라믹스 히터 사이의 접촉 정도가 변하기 때문에, 기판의 온도 분포가 불균일하게 된다. 그 결과, 세라믹스 히터를 장시간 사용하면, 기판 위에 형성되는 막의 품질이 열화된다고 하는 문제가 있다.

종래는, 오목부가 형성된 플레이트 상면을 재연삭함으로써, 형성되는 막의 품질이 열화되는 문제에 대응하고 있었다. 부식에 의해 형성되는 오목부는, 약 10 ㎛∼약 1OO ㎛이다. 따라서, 플레이트 상면을 재연삭 공정으로 약 1OO ㎛의 깊이로 깎아내야 한다.

그러나, 세라믹스 히터에는 플레이트 상면으로부터 약 1 ㎜ 아래쪽에 플라즈마 발생용 매설 전극이 있다. 플레이트 상면을 연삭함으로써, 매설 전극 위의 유전체층의 두께가 감소한다. 이 때문에 플레이트의 열응력에 대한 내성이 낮아지는 것, 반응실 내에서 발생하는 플라즈마 밀도가 변화하는 것, 플레이트의 두께가 얇아짐에 따라서 세라믹스 히터의 열용량이 감소하기 때문에 균열성이 변화되는 것 등의 문제가 생긴다.

또한, 승화한 AlF₃은 저온부에서 석출되고, 미립자가 된다. CVD에 계속되는 반도체 제조 공정에서, 기판 이면에 석출된 미립자가 이탈하여 입자 오염이 생긴다고 하는 문제가 있다.

[선행 기술 문헌]

[특허문헌 1] 일본 특허 공개 제2003-142564호 공보

[특허문헌 2] 일본 특허 제3976993호 공보

본 발명의 목적은, 플레이트의 기판 적재면의 외측 둘레부의 부식을 억제할 수 있는 세라믹스 히터를 제공하는 것에 있다.

본 발명의 제1 특징으로는, 세라믹스 히터[세라믹스 히터(100)]는, 기판[기판(50)]이 놓이는 적재판[플레이트(10)]과, 이 적재판을 지지하는 지지체[샤프트(36)]를 포함한다. 상기 적재판은, 세라믹스 소결체로 이루어지고, 상기 기판이 놓이는 적재면[적재면(12b)]과 이 적재면의 반대측에 설치되는 하면을 갖는 제1 기체[제1 기체(12)]와, 세라믹스 소결체로 이루어지고, 상기 제1 기체의 상기 하면에 접합되는 상면과, 이 상면의 반대측에 설치되는 하면을 갖는 제2 기체[제2 기체(14)]를 포함한다. 상기 지지체는, 세라믹스 소결체로 이루어지고, 상기 제2 기체의 하면에 접합되며, 상기 지지체의 일단에서부터 상기 지지체의 타단까지 관통하는 제1 관통 구멍[관통 구멍(38)]을 갖는다. 상기 제1 기체의 상기 적재면에는, 얹어 놓은 상기 기판과 접촉하는 제1 표면을 포함하는 제1 영역[제1 영역(22)]과, 상기 기판에 의해 덮이는 위치에 상기 제1 영역을 둘러싸도록 마련된 제1 홈[퍼지 홈(20)]과, 상기 제1 홈을 둘러싸는 제2 표면을 포함하는 제2 영역[제2 영역(23)]이 정의된다. 상기 제1 기체는, 얹어 놓은 상기 기판을 상기 제1 표면 위에 흡착하는 흡착 수단과, 상기 제1 홈의 바닥면에서부터 상기 제1 기체의 하면까지 관통하는 복수의 구멍[퍼지 구멍(24)]을 갖는다. 상기 제2 기체의 상기 상면과 상기 제1 기체의 상기 하면 중 적어도 한쪽에는 상기 복수의 구멍 각각에 접속되는 제2 홈[홈(30), 분기 홈(31)]이 마련된다. 상기 제2 기체는 상기 제2 홈과 상기 제1 관통 구멍에 접속되는 제2 관통 구멍[관통 구멍(32)]을 갖는다. 상기 제1 홈에는, 상기 제1 관통 구멍과, 상기 제2 관통 구멍과, 상기 제2 홈과, 상기 복수의 구멍을 통해 불활성 가스가 공급된다. 상기 제2 영역의 상기 제2 표면은 상기 제1 영역의 상기 제1 표면보다 낮다.

본 발명의 제2 특징은, 전술한 제1 특징에 따라, 상기 제1 기체는 상기 흡착 수단으로서, 상기 제1 표면에 마련된 제3 홈[진공척 홈(28)]을 가지며, 상기 기판은 상기 제3 홈이 진공 배기됨으로써 상기 제1 영역 위에 유지된다.

본 발명의 제3 특징은, 전술한 제1 특징에 따라, 상기 제1 기체는 상기 흡착 수단으로서 상기 기판을 지지하는 환상 지지부[환상 지지부(22a)]와, 상기 환상 지지부에 의해 둘러싸인 저면[저면(22b)]과, 상기 저면에 마련된 복수의 돌기[돌기(22c)]를 상기 제1 영역에서 가지며, 상기 기판은 상기 기판과, 상기 환상 지지부와, 상기 저면 사이에 형성되는 공간이 진공 배기됨으로써 상기 제1 영역 위에 유지된다.

본 발명의 제4 특징은, 전술한 제1 특징에 따라, 상기 제1 기체에는 상기 흡착 수단으로서 전극[매설 전극(18)]이 매설되어 있고, 상기 기판은 상기 전극에 대한 직류 고전압의 인가에 의해 상기 제1 영역의 상기 제1 표면에 정전 흡착력이 발생함으로써 상기 제1 영역 위에 유지된다.

본 발명의 제5 특징은, 전술한 제1 특징에 따라, 상기 기판의 직경이 300 ㎜인 경우에, 상기 제1 홈의 폭[폭(Wt)]은 0.5 ㎜∼4 ㎜의 범위이고, 상기 제1 홈의 깊이[깊이(Tt)]는 0.025 ㎜∼0.25 ㎜의 범위이며, 상기 제1 영역의 상기 제1 표면과, 상기 제2 영역의 상기 제2 표면과의 간격[면 사이의 차(Tg)]은 0.01 ㎜∼1 ㎜의 범위이고, 상기 복수의 구멍의 각각의 직경[직경(D)]은 0.25 ㎜∼2 ㎜의 범위이며, 상기 복수의 구멍의 각각의 중심끼리를 연결하는 원의 직경(PCD)은 280 ㎜∼299 ㎜의 범위이고, 상기 복수의 구멍의 개수는 8개∼48개이다.

본 발명의 제6 특징은, 전술한 제1∼3, 5의 특징에 따라, 세라믹스 히터는 상기 제1 기체의 내부에 설치된 발열체[발열체(16)]와, 상기 제1 기체의 상기 적재면과, 상기 발열체 사이에 설치된 매설 전극[매설 전극(18)]을 더 포함한다.

본 발명의 제7 특징은, 전술한 제4 특징에 따라, 상기 제1 기체의 내부에 설치된 발열체[발열체(16)]를 더 포함하고, 상기 전극은 상기 제1 기체의 상기 적재면과 상기 발열체 사이에 설치된다.

본 발명에 의하면, 플레이트의 기판 적재면의 외측 둘레부의 부식을 억제할 수 있는 세라믹스 히터를 제공하는 것이 가능해진다.

이하 도면을 참조하여, 본 발명의 형태에 대해서 설명한다. 이하의 도면의 기재에 있어서, 동일 또는 유사한 부분에는 동일 또는 유사한 부호가 붙여져 있다. 단, 도면은 모식적인 것이고, 두께와 평면 치수와의 관계, 각 층의 두께의 비율 등은 현실의 것과는 상이한 것에 유의해야 한다. 따라서, 구체적인 두께나 치수는 이하의 설명을 참작하여 판단해야 하는 것이다. 또한 도면 상호간에 있어서도 서로의 치수의 관계나 비율이 상이한 부분이 포함되어 있는 것은 물론이다.

[실시형태의 개요]

실시형태에 따른 세라믹스 히터는 기판이 놓이는 플레이트와 이 플레이트를 지지하는 샤프트를 구비한다. 플레이트는 제1 기체와 제2 기체를 구비한다. 제1 기체는 기판이 놓이는 적재면과 이 적재면의 반대측에 설치되는 하면을 갖는다. 제2 기체는 제1 기체의 적재면에 접합되는 상면과 이 상면의 반대측에 설치되는 하면을 갖는다. 샤프트는 제2 기체의 하면에 접합되어 있고, 샤프트의 일단에서부터 샤프트의 타단까지 관통하는 관통 구멍을 갖는다.

제1 기체의 적재면에는 제1 영역, 퍼지 홈 및 제2 영역이 정의된다. 제1 영역은 얹어 놓은 기판과 접촉하는 표면을 갖는다. 퍼지 홈은 기판에 의해 덮이는 위치에 제1 영역을 둘러싸도록 마련된다. 제2 영역은 퍼지 홈을 둘러싸는 표면을 갖는다.

실시형태에 따른 제1 기체는 진공척 홈을 갖는다. 진공척 홈은 제1 기체의 표면에 마련된다. 즉, 진공척 홈은 기판을 제1 기체의 표면 위에 흡착하는 흡착 수단이다.

제1 기체는 퍼지 홈의 바닥면에서부터 제1 기체의 하면까지 관통하는 복수의 퍼지 구멍을 더 갖는다. 제2 기체는 제1 기체에 마련된 복수의 퍼지 구멍의 각각에 접속되는 통로를 갖는다. 퍼지 홈에는, 샤프트에 마련된 관통 구멍과, 제2 기체에 설치된 통로와, 복수의 퍼지 구멍을 통해, 불활성 가스가 공급된다.

여기서, 실시형태에 따른 세라믹스 히터에서는, 제2 영역의 표면이 제1 영역 의 표면보다 낮다.

이상의 구성에 의하면, 퍼지 홈에 공급된 불활성 가스는, 기판의 외측 가장자리 근방의 이면과, 제2 영역의 표면 사이의 간극으로부터, 제1 기체의 적재면의 외측 둘레부에 설치되는 볼록부를 향해, 제1 기체의 적재면을 따라 흐른다. 따라서, 플라즈마 CVD 등에 있어서, 기판의 외측 가장자리 근방이나, 제1 기체의 적재면의 외측 가장자리부로부터, 부식성 가스를 제거할 수 있다. 특히, 제1 기체의 적재면의 외측 둘레부에 볼록부가 설치되는 경우에 있어서, 볼록부의 측벽 근방에 고이는 부식성 가스를 효율적으로 제거할 수 있다. 그 결과, 플레이트의 기판 적재면의 부식(특히, 적재면의 외측 둘레부의 부식)을 억제하는 것이 가능해진다.

또한, 실시형태에서는, 흡착 수단으로서 진공척 홈이 이용되는 경우에 대해서 예시하지만, 흡착 수단은 진공척 홈에 한정되는 것이 아니다. 흡착 수단의 다른 예에 대해서는, 실시형태의 변형예 1, 2에서 상술한다.

[실시형태]

(1) 세라믹스 히터의 구성

이하에 있어서, 본 발명의 실시형태에 따른 세라믹스 히터의 구성에 대해서, 도면을 참조하면서 설명한다.

(1.1) 세라믹스 히터의 개략 구성

도 1은, 본 발명의 실시형태에 따른 세라믹스 히터(100)의 일례를 도시하는 평면도이다. 또한, 도 2는 도 1에 도시한 세라믹스 히터(100)의 선 A-A를 따라 취한 단면을 도시하는 개략도이다. 세라믹스 히터(100)는, 도 1 및 도 2에 도시하는 바와 같이, 기판(도시 생략)을 얹어 놓는 플레이트(10)와 플레이트(10)를 지지하는 샤프트(36) 등을 구비한다. 플레이트(10)는 제1 기체(12) 및 제2 기체(14)를 구비한다. 제2 기체(14)의 상면은 제1 기체(12)의 하면에 접합된다. 샤프트(36)의 일단은 제2 기체(14)의 하면에 접합된다. 또한, 이하에서, 샤프트(36)의 일단이란, 샤프트(36)의 단부 중, 제2 기체(14)의 하면에 접합되는 단부를 나타내는 것으로 한다.

제1 기체(12)의 내부에는 발열체(16) 및 매설 전극(18)이 매립된다. 매설 전극(18)은 제1 기체(12)의 상면과 발열체(16) 사이에 설치된다. 후술하는 도 4에 도시하는 바와 같이, 피처리물인 기판(50)이 제1 기체(12)의 상면에 놓인다. 세라믹스 히터(100)는 플라즈마 CVD 장치 등의 반응실(도시 생략)에 통형상의 샤프트(36)에 의해 고정된다.

플레이트(10)는, 예컨대 기판이 원형의 반도체 기판이면 원판 형상이다. 기판은 발열체(16)에 의해 가열된다. 매설 전극(18)은 고주파 전원(도시 생략)으로부터 고주파가 인가됨으로써 플라즈마를 반응실에 발생시킨다. 발열체(16) 및 매설 전극(18)에는 각각 전극 단자(도시 생략)가 접속된다. 또한, 세라믹스 히터(100)는 원판 형상에 한정되지 않고, 예컨대 다각 형상이어도 좋다.

(1. 2) 제1 기체

도 2에 도시하는 바와 같이, 제1 기체(12)의 상면은 포켓 형상을 갖는다. 구체적으로는, 제1 기체(12)의 상면은, 제1 기체(12)의 상면의 외측 가장자리부에 원환상으로 설치되는 볼록부(12a)와, 볼록부(12a)에 둘러싸이는 적재면(12b)에 의해 구성된다. 적재면(12b)은 기판(도시 생략)이 놓이는 영역이다. 기판의 적재면(12b)에는, 제1 영역(22), 퍼지 홈(20), 및 제2 영역(23)이 정의된다.

제1 영역(22)은 적재면(12b)의 중앙부에 설치된다. 제1 영역(22)의 표면은 기판과 접촉한다. 제1 영역(22)의 표면은, 수평면인 것이 바람직하다.

퍼지 홈(20)은 제1 영역(22)을 둘러싸도록 원환상으로 마련된다. 퍼지 홈(20)은 얹어 놓은 기판에 의해 덮이도록 마련된다. 또한, 퍼지 홈(20)은 제1 홈에 대응한다.

제2 영역(23)은 퍼지 홈(20)을 둘러싸도록 원환상으로 설치된다. 즉, 제2 영역(23)은 퍼지 홈(20)을 둘러싸는 표면을 갖는다. 제2 영역(23)의 표면은 수평면인 것이 바람직하다. 제2 영역(23)의 표면은 제1 영역(22)의 표면보다 낮다.

또한, 제1 기체(12)의 상면의 형상은 포켓 형상인 경우에 본 발명의 작용 효과를 보다 충분히 얻을 수 있지만, 포켓 형상이 아니어도, 본 발명의 작용 효과를 얻을 수 있다.

제1 기체(12)는, 진공척 홈(28)과, 제1 배기 구멍(26)과, 복수의 퍼지 구멍(24)을 갖는다.

진공척 홈(28)은 제1 영역(22)의 표면의 일부에 마련된다. 진공척 홈(28)은 기판을 적재면(12b) 위에 흡착하는 수단의 일례이다. 특히, 진공척 홈(28)은, 기판을 제1 영역(22)의 표면 위에 흡착하는 수단의 일례이다. 진공척 홈(28)은, 동심원상으로 마련된 외측 원환 홈(28a) 및 내측 원환 홈(28b)과, 방사 홈(28c)을 갖는다. 외측 원환 홈(28a)과 내측 원환 홈(28b)은 방사 홈(28c)에 의해 결합되어 있 다. 내측 원환 홈(28b)에는 제1 배기 구멍(26)이 접속된다. 또한, 진공척 홈(28)의 평면 패턴은 도 1에 도시하는 형상으로 한정되는 것이 아니다.

제1 배기 구멍(26)은 진공척 홈(28)의 바닥면에서부터 제1 기체(12)의 하면까지 관통한다. 제1 배기 구멍(26)에는 제2 기체(14)에 마련되는 제2 배기 구멍(34)(후술)이 접속된다. 또한 제2 배기 구멍(34)에는 샤프트(36)에 마련되는 제3 배기 구멍(40)(후술)이 접속된다. 진공척 홈(28)은, 제1 배기 구멍(26), 제2 배기 구멍(34) 및 제3 배기 구멍(40)을 통해 접속되는 진공계(도시 생략)에 의해, 진공 배기된다. 이것에 의해, 기판은 제1 기체(12)의 상면의 제1 영역(22)에서 진공척에 의해 유지된다.

복수의 퍼지 구멍(24)은 퍼지 홈(20)의 바닥면에서부터 제1 기체(12)의 하면까지 관통한다. 퍼지 구멍(24)의 각각은, 도 2에 도시하는 바와 같이, 제2 기체(14)의 상면에 마련된 환상의 홈(30)(후술)에 접속된다. 또한 홈(30)에는 제2 기체(14)에 마련되는 분기 홈(31)(후술)이 접속된다. 또한, 분기 홈(31)에는 제2 기체(14)에 마련되는 관통 구멍(32)(후술)이 접속된다. 관통 구멍(32)에는 샤프트(36)에 마련되는 관통 구멍(38)(후술)이 접속된다. 분기 홈(31), 관통 구멍(32), 관통 구멍(38)에 대해서는 뒤에서 상술한다. 퍼지 홈(20)에는, 퍼지 구멍(24), 홈(30), 분기 홈(31), 관통 구멍(32) 및 관통 구멍(38)을 통해 접속되는 퍼지 가스 공급원(도시 생략)으로부터, 불활성 가스가 공급된다. 또한, 이하에서, 불활성 가스를 퍼지 가스로 칭한다. 퍼지 가스로서는, N₂, Ar 등을 이용할 수 있지만, 이것에 한하는 것이 아니다.

(1. 3) 제2 기체

도 3은, 본 발명의 실시형태에 따른 세라믹스 히터(100)의 제2 기체(14)의 평면도의 일례이다. 도 2 및 도 3에 도시하는 바와 같이, 제2 기체(14)는, 홈(30)과, 분기 홈(31)과, 관통 구멍(32)과, 제2 배기 구멍(34)을 갖는다.

홈(30) 및 분기 홈(31)은 제2 기체(14)의 상면에 마련된다. 환상의 홈(30)에는, 방사상으로 뻗은 3개의 분기 홈(31)이 접속된다. 분기 홈(31)에는 분기 홈(31)의 바닥면에서부터 제2 기체(14)의 하면까지 관통하는 관통 구멍(32)(제2 관통 구멍)이 접속된다. 또한, 관통 구멍(32)에는 샤프트(36)에 마련되는 관통 구멍(38)(제1 관통 구멍; 후술)이 접속된다. 또한, 홈(30) 및 분기 홈(31)은 제2 홈에 대응한다.

제2 배기 구멍(34)은 제2 기체(14)의 상면에서부터 하면까지 관통한다. 제2 배기 구멍(34)에는, 제1 기체(12)에 마련되는 제1 배기 구멍(26)과, 샤프트(36)에 마련되는 제3 배기 구멍(40)(후술)이 접속된다.

또한, 실시형태의 설명에서는, 도 3에 도시한 바와 같이, 관통 구멍(32)의 근방에서부터 3개로 분기된 분기 홈(31)이 이용되고 있다. 그러나, 분기 홈의 수는 한정되지 않고, 하나 이상의 분기 홈을 이용할 수 있다. 또한, 홈(30)을 제1 기체(12)의 하면에 마련하여도 좋다. 또는 홈(30)을 제1 기체(12)의 하면, 및 제2 기체(14) 상면의 각각에 마련하여도 좋다.

(1. 4) 샤프트

도 2에 도시하는 바와 같이, 샤프트(36)는 관통 구멍(38)(제1 관통 구멍)과, 제3 배기 구멍(40)을 갖는다.

관통 구멍(38)은 샤프트(36)의 일단에서부터 타단까지 관통한다. 관통 구멍(38)의 일단에는 제2 기체(14)에 마련되는 관통 구멍(32)이 접속된다. 샤프트(36)의 타단에는 관통 구멍(38)을 통해, 퍼지 가스를 공급하는 퍼지 가스 공급원(도시 생략)이 접속된다.

제3 배기 구멍(40)은 샤프트(36)의 일단에서부터 타단까지 관통한다. 제3 배기 구멍(40)의 일단에는 제2 기체(14)에 마련되는 제2 배기 구멍(34)이 접속된다. 샤프트(36)의 타단에는 제3 배기 구멍(40)을 통해, 제1 기체(12)에 마련된 진공척 홈(28)을 진공 배기하기 위한 진공계(도시 생략)가 접속된다.

즉, 본 발명의 실시형태에 따른 세라믹스 히터(100)에는, 기판을 진공척에 의해 유지하면서, 퍼지 가스 공급원으로부터 관통 구멍(38), 관통 구멍(32), 분기 홈(31), 홈(30), 및 퍼지 구멍(24)의 각각을 통해 퍼지 홈(20)에 퍼지 가스를 공급한다. 전술한 바와 같이, 퍼지 홈(20)은 얹어 놓은 기판에 의해 덮이도록 마련된다. 또한, 제2 영역(23)의 표면은 제1 영역(22)의 표면보다 낮다. 그 결과, 퍼지 홈(20)에 공급된 퍼지 가스는, 기판의 외측 가장자리 근방의 이면과 제2 영역(23)의 표면 사이의 간극으로부터, 제1 기체(12) 상면의 외측 가장자리부에 설치된 볼록부(12a)를 향해 대략 수평 방향으로 분출되어, 제1 기체(12) 상면을 따라 흐른다. 따라서, 플라즈마 CVD 등에 있어서, 기판의 외측 가장자리 근방이나, 제1 기체(12) 상면의 외측 가장자리부에 설치된 볼록부(12a)의 측벽 근방에 고이는 부식 성 가스를 제거할 수 있다. 그 결과, 제1 기체(12) 상면의 부식을 방지하는 것이 가능해진다.

(1. 5) 재료

플레이트(10)의 제1 및 제2 기체(12, 14), 및 샤프트(36)로서, 질화알루미늄(AlN), 알루미나(Al₂O₃), 질화실리콘(Si₃N₄), 탄화실리콘(SiC), 질화붕소(BN) 등의 세라믹스 소결체가 이용된다. 발열체(16) 및 매설 전극(18)으로서, 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo), 니오븀(Nb) 등의 고융점 금속, 또는 탄화텅스텐(WC) 등의 고융점 금속 탄화물 등의 도전 재료가 이용된다.

(1. 6) 퍼지 홈 및 퍼지 구멍

도 4는, 도 2에 도시하는 세라믹스 히터(100)에 기판(50)을 얹어 놓은 상태를 도시한 도면이다. 또한, 도 5는 도 4의 부분 확대도의 일례이다.

예컨대, 기판(50)의 직경을 300 ㎜, 플레이트(10)의 외경을 330 ㎜∼340 ㎜ 정도로 한다. 도 4에 도시하는 바와 같이, 퍼지 홈(20)의 폭을 Wt, 제1 영역(22)의 표면으로부터의 퍼지 홈(20)의 깊이를 Tt, 제1 영역(22)의 표면과 제2 영역(23)의 표면과의 간격[이하, 제1 영역(22) 및 제2 영역(23)의 표면의 면 사이의 차]을 Tg, 및 퍼지 구멍(24)의 직경을 D로 한다.

또한, 이하에서, 복수의 퍼지 구멍(24)의 각각의 중심끼리를 연결하는 원의 직경을 퍼지 구멍(24)의 피치원 직경(PCD)으로 칭한다. 여기서, 퍼지 구멍(24)의 중심은 퍼지 홈(20)의 폭 방향의 중심에 맞추는 것이 바람직하다. 이 경우, 퍼지 구멍(24)의 피치원 직경(PCD)과, 퍼지 홈(20)의 폭 방향의 중심을 통과하는 원의 직경은 실질적으로 동일해진다. 또한, 복수의 퍼지 구멍(24)은 복수의 퍼지 구멍(24)의 각각의 중심끼리를 연결하는 원 위에 대략 균등한 간격으로 배치되는 것이 바람직하다.

이하와 같이 각 부의 치수를 설정함으로써, 원환상으로 형성된 퍼지 홈(20) 내부 공간에 저장된 퍼지 가스가, 기판(50)과 제1 기체(12)의 적재면(12b)[특히 제2 영역(23)의 표면]과의 간극으로부터 균등하게 볼록부(12a)를 향해 분출되기 때문에, 본원 발명의 효과가 현저히 발휘된다.

퍼지 홈(20)의 폭(Wt)은 0.5 ㎜∼4 ㎜의 범위가 바람직하다. 폭(Wt)이 0.5 ㎜ 미만에서는, 공급되는 퍼지 가스의 압력이 높아져 기판(50)이 부상하기 때문이다. 한편, 폭(Wt)이 4 ㎜를 초과하면, 퍼지 홈(20)의 위쪽에서의 기판(50)의 가열이 불충분해져 균열성이 열화되기 때문이다.

퍼지 홈(20)의 깊이(Tt)는 0.025 ㎜∼0.25 ㎜의 범위가 바람직하다. 깊이(Tt)가 0.025 ㎜ 미만에서는, 공급하는 퍼지 가스의 압력이 높아져 기판(50)이 부상하여 균열성이 열화된다. 한편, 깊이(Tt)가 0.25 ㎜를 초과하면, 퍼지 홈(20)의 위쪽에서의 기판(50)의 가열이 불충분해져 균열성이 열화된다.

제1 영역(22) 및 제2 영역(23)의 표면의 면 사이의 차(Tg)는 0.01 ㎜∼0.1 ㎜의 범위가 바람직하다. 면 사이의 차(Tg)가 0.01 ㎜ 미만에서는, 후술하는 비교예와 마찬가지로, 제1 영역(22)의 표면 및 제2 영역(23)의 표면이 거의 동일한 높이가 되어, 기판(50)과, 제2 영역(23)의 표면이 부분적으로 접촉한다. 이 때문에, 기판(50)의 외측 가장자리 근방의 이면측에서부터 제1 기체(12)의 외측 가장자리부를 향해 퍼지 가스를 균일하게 흘릴 수는 없다. 즉, 기판(50)과 제2 영역(23)의 표면과의 접촉 부분에 의해 퍼지 가스의 흐름이 일부 방해되기 때문에, 제1 기체(12)의 외측 가장자리부에 설치되는 볼록부(12a)의 측벽 근방에 부식성 가스가 잔류한다. 그 결과, 제2 영역(23) 중, 기판(50)의 외측 가장자리와 제1 기체(12)의 볼록부(12a) 사이의 영역의 표면의 일부가, 잔류한 부식성 가스에 의해 부식된다. 한편, 면 사이의 차(Tg)가 0.1 ㎜를 초과하면, 기판(50)의 외측 가장자리 근방의 이면과 제2 영역(23)의 표면과의 간극으로부터 분출하는 퍼지 가스의 양이 불균일하게 된다. 구체적으로는, 퍼지 구멍(24)의 근방으로부터 분출되는 퍼지 가스의 양이 많아진다. 또한, 면 사이의 차(Tg)가 0.1 ㎜를 초과하면, 기판(50)의 균열성에 악영향을 미친다.

퍼지 구멍(24)의 직경(D)은 0.25 ㎜∼2 ㎜의 범위가 바람직하다. 직경(D)이 0.25 ㎜ 미만에서는, 퍼지 가스를 충분한 유량으로 흘릴 수 없어, 부식성 가스의 제거(퍼지)가 불충분하게 된다. 한편, 직경(D)이 2 ㎜를 초과하면, 기판(50)의 외측 둘레부가 퍼지 가스에 의해 냉각되어, 외측 둘레부의 균열성이 열화된다.

퍼지 구멍(24)의 PCD는 280 ㎜∼299 ㎜의 범위가 바람직하다. PCD가 280 ㎜ 미만에서는, 기판(50)의 중앙 영역 근방에 퍼지 가스가 공급되기 때문에, 균열성이 열화된다. 한편, PCD가 299 ㎜를 초과하면, 기판(50)의 이면과 제2 영역(23)의 표면 사이에 끼워지는 간극 부분이 적어지기 때문에, 퍼지 가스가, 제1 기체(12) 상면의 외측 가장자리부에 설치된 볼록부(12a)를 향해 잘 흐르지 않게 된다. 이 때문 에, 부식성 가스가, 기판(50)의 외측 가장자리로부터 중심을 향하는 방향으로 흐르기 쉬워진다. 그 결과, 부식성 가스가 기판(50)의 이면에 흘러 들어가기 때문에, 제1 기체(12) 상면이 부식된다. 따라서, 기판(50) 위에 형성되는 막의 품질이 열화된다.

퍼지 구멍(24)의 개수는 8개∼48개의 범위가 바람직하다. 퍼지 구멍(24)의 개수가 8개 미만에서는, 퍼지 가스가 기판(50)의 외측 둘레 전체에 균일하게 공급되지 않기 때문에, 기판(50) 외측 둘레부의 균열성이 열화된다. 또한, 부식성 가스의 제거(퍼지)도 불균일하게 되어, 플레이트(10)의 불균일한 부식이 발생한다. 그 결과, 기판(50) 위에 형성되는 막의 품질이 열화되어, 플레이트(10)의 수명이 감소한다. 한편, 퍼지 구멍(24)의 개수가 48개를 초과하면, 퍼지 홈(20) 위쪽에서의 퍼지 가스에 의한 기판(50)의 냉각이 현저해져, 균열성에 악영향을 미친다.

또한, 퍼지 가스의 유량은 기판(50)의 부상을 방지하기 위해 10 sccm∼5OO sccm의 범위가 바람직하다.

(2) 세라믹스 히터의 제조방법

다음에, 도 1∼도 3을 참조하여, 세라믹스 히터의 제조방법의 개략을 설명한다.

(2. 1) 제1 기체의 제조방법

다음에, 제1 기체(12)를 제작한다. 구체적으로는, 발열체(16) 및 매설 전극(18)이 매립된, 원판 형상의 제1 AlN 세라믹스 소결체를 준비한다. 예컨대 제1 AlN 세라믹스 소결체로서, 직경이 335 ㎜인 소결체를 준비한다.

다음에, 도 1 및 도 2에 도시하는 바와 같이, 머시닝 센터(machining center)를 이용한 기계 가공(MC 가공)에 의해, 제1 AlN 세라믹스 소결체의 주요면 중, 매설 전극(18)에 근접하는 면에 원형의 개구부를 형성한다. 개구부의 바닥면의 직경 및 개구부의 깊이는, 예컨대 각각 301 ㎜ 및 0.5 ㎜∼1 ㎜로 한다. 또한, 개구부는 적재면(12b)에 대응하고, 개구부의 외측은 볼록부(12a)에 대응한다. 또한, 이하에서, 제1 AlN 세라믹스 소결체의 주요면 중, 개구부가 형성된 면을 상면, 이 상면의 반대측에 설치된 면을 하면으로 한다.

계속해서, 개구부의 바닥면에 퍼지 홈(20)을 원환상으로 형성한다. 퍼지 홈(20)의 폭 및 깊이는, 예컨대 각각 2 ㎜ 및 0.08 ㎜로 한다. 또한, 퍼지 홈(20)의 중심을 통과하는 원의 직경은, 예컨대 290 ㎜로 한다. 또한, 퍼지 홈(20)의 내측의 영역은 제1 영역(22)에 대응하고, 퍼지 홈(20)의 외측의 영역은 제2 영역(23)에 대응한다. 다음에, 퍼지 홈(20)의 내측의 영역에 진공척 홈(28)을 형성한다. 예컨대 진공척 홈(28)으로서, 동심원상으로 마련된 외측 원환 홈(28a) 및 내측 원환 홈(28b)과, 외측 원환 홈(28a) 및 내측 원환 홈(28b)을 결합하는 방사 홈(28c)을 형성한다. 이것에 의해, 제1 영역(22)이 형성된다. 또한, 퍼지 홈(20)을 형성하는 공정보다 이전에, 진공척 홈(28)을 형성하는 공정이 행해져도 좋다.

다음에, 퍼지 홈(20)의 외측의 영역 표면을 제1 영역(22)의 표면에 대하여 0.05 ㎜ 낮아지도록 연삭한다. 이것에 의해, 제2 영역(23)이 형성된다.

다음에, 퍼지 홈(20)의 바닥면으로부터 제1 AlN 세라믹스 소결체의 하면까지 관통하는 복수의 퍼지 구멍(24)을 형성한다. 이 때, 예컨대 퍼지 홈(20)의 폭 방향 의 중심을 통과하는 원과, 복수의 퍼지 구멍(24)의 각각의 중심끼리를 연결하는 원이 일치하도록 복수의 퍼지 구멍(24)을 형성한다. 퍼지 구멍(24)의 개수는, 예컨대 36개로 한다.

또한, 진공척 홈(28)의 바닥면으로부터 제1 AlN 세라믹스 소결체의 하면까지 관통하는 배기 구멍(26)을 형성한다.

이와 같이 하여, 제1 기체(12)가 제작된다.

(2. 2) 제2 기체의 제작

다음에, 제2 기체(14)를 제작한다. 구체적으로는, 우선 제2 AlN 세라믹스 소결체를 준비한다. 제2 AlN 세라믹스 소결체로서는, 제1 기체를 제작하기 위해 이용된 제1 AlN 세라믹스 소결체와 대략 동등한 치수를 갖는 AlN 세라믹스 소결체를 준비하는 것이 바람직하다. 예컨대 제2 AlN 세라믹스 소결체로서, 직경이 335 ㎜인 원판 형상의 AlN 세라믹스 소결체를 준비한다.

다음에, 도 2 및 도 3에 도시하는 바와 같이, MC 가공에 의해, 제2 AlN 세라믹스 소결체 한쪽의 주요면에, 환상의 홈(30), 및 홈(30)에 접속된 분기 홈(31)을 형성한다. 홈(30)의 폭 방향의 중심을 통과하는 원의 직경은, 예컨대 290 ㎜로 한다. 또한, 이하에서, 제2 AlN 세라믹스 소결체의 주요면 중, 홈(30) 및 분기 홈(31)이 형성된 면을 상면, 이 상면의 반대측에 설치된 면을 하면으로 한다.

다음에, 분기 홈(31)의 바닥면에서부터 제2 AlN 세라믹스 소결체의 하면까지 관통하는 관통 구멍(32)을 형성한다. 또한, 제1 기체(12)의 배기 구멍(26)에 대응하는 위치에, 제2 AlN 세라믹스 소결체의 상면에서부터 하면까지 관통하는 배기 구멍(34)을 형성한다.

이와 같이 하여, 제2 기체(14)가 제작된다. 또한, 제2 기체(14)를 제작하는 공정은 제1 기체(12)를 제작하는 공정보다 이전에 행해져도 좋다.

(2. 3) 플레이트의 제작

이어서, 제1 기체(12)와 제2 기체(14)를 접합한다. 구체적으로는, 제1 기체(12) 및 제2 기체(14)를 중첩시키고, 고상(固相) 확산 접합에 의해 제1 기체(12) 및 제2 기체(14)를 접합한다. 이 때, 제1 기체(12)에 형성된 배기 구멍(26)과, 제2 기체(14)에 형성된 배기 구멍(34)을 접속시킨다. 제1 기체(12) 및 제2 기체(14)의 접합에 의해, 퍼지 구멍(24)과 홈(30)이 접속된다. 또한, 복수의 퍼지 구멍(24)의 각각은 홈(30)에 접속된다. 이와 같이 하여, 플레이트(10)가 제작된다.

(2. 4) 샤프트의 제작

다음에, 샤프트(36)를 제작한다. 통 형상의 제3 AlN 세라믹스 소결체를 준비한다. 다음에, MC 가공에 의해, 제3 AlN 세라믹스 소결체의 일단에서부터 타단까지 관통하는 관통 구멍(38) 및 배기 구멍(40)을 각각 형성한다. 관통 구멍(38) 및 배기 구멍(40)은 제2 기체(14)에 형성된 관통 구멍(32) 및 배기 구멍(34)에 각각 대응하는 위치에 형성한다. 이와 같이 하여, 샤프트(36)가 제작된다. 또한, 샤프트(36)를 제작하는 공정은, 제1 기체(12)를 제작하는 공정, 제2 기체(14)를 제작하는 공정, 또는 제1 기체(12)와 제2 기체(14)를 접합하는 공정보다 이전에 행해져도 좋다.

(2. 5) 플레이트와 샤프트와의 접합

마지막으로, 플레이트(10)와 샤프트(36)를 접합한다. 구체적으로는, 샤프트(36)와 플레이트(10)를 중첩시켜, 고상 확산 접합에 의해 샤프트(36)를 제2 기체(14)의 하면에 접합한다. 이 때, 샤프트(36)에 형성된 관통 구멍(38)과, 제2 기체(14)에 형성된 관통 구멍(32)을 접속하고, 샤프트(36)에 형성된 배기 구멍(40)과, 제2 기체(14)에 형성된 배기 구멍(34)을 접속한다.

이와 같이 하여, 도 1 및 도 2에 도시한 세라믹스 히터(100)가 제조된다.

[변형예 1]

이하에서, 본 발명의 실시형태의 변형예 1에 따른 세라믹스 히터(100)에 대해서 설명한다.

상기한 본 발명의 실시형태에서는, 제1 기체(12)가, 기판을 적재면(12b) 위에 진공 흡착시키기 위해, 진공척 홈(28)을 갖는 경우에 대해서 설명했지만, 본 발명은 이것에는 한정되지 않는다. 예컨대 기판과 적재면(12b) 사이에, 진공 배기되는 공간으로서, 진공척 홈(28)보다 넓은 공간을 형성하여도 좋다.

도 6 및 도 7를 참조하여, 변형예 1에 따른 세라믹스 히터(100)의 구성에 대해서 설명한다. 도 6은 변형예 1에 따른 세라믹스 히터(100)를 도시하는 평면도이다. 또한, 도 7은 도 6에 도시한 세라믹스 히터(100)의 선 B-B를 따라 취한 단면을 도시하는 개략도이다. 또한, 이하에서는, 상기한 실시형태와 변형예 1과의 상위점에 대해서 주로 설명한다.

도 6 및 도 7에 도시하는 바와 같이, 제1 기체(12)는 환상 지지부(22a)와, 환상 지지부(22a)에 둘러싸인 저면(22b)과, 저면(22b)에 마련되는 복수의 돌기(22c)를 제1 영역(22)에서 갖는다.

환상 지지부(22a)는 제1 영역(22)의 외측 가장자리를 따라 환상으로 설치된다. 환상 지지부(22a)는 얹어 놓은 기판을 지지한다. 또한, 도 7에서는 환상 지지부(22a)가 수평면을 갖는 경우에 대해서 도시하고 있지만, 이것에 한하는 것이 아니다. 환상 지지부(22a)는 곡면에 의해 구성되어도 좋다.

복수의 돌기(22c)는 제1 영역(22) 중, 환상 지지부(22a)의 내측 영역에 있는 저면(22b)에 설치된다. 복수의 돌기(22c)는 얹어 놓은 기판을 지지한다. 또한, 도 7에서는 복수의 돌기(22c)의 각각이 곡면에 의해 구성되어 있는 경우에 대해서 도시하고 있지만, 이것에 한하는 것이 아니다. 복수의 돌기(22c)의 각각은 수평면을 갖고 있어도 좋다.

또한, 환상 지지부(22a), 저면(22b) 및 복수의 돌기(22c)는, 기판을 적재면(12b) 위에 흡착하는 수단의 일례이다.

도 7에 도시하는 바와 같이, 환상 지지부(22a)와 기판과의 접촉점과, 복수의 돌기(22c)의 각각과 기판과의 접촉점은, 평면(22d) 위에 설치된다. 도 7에 도시하는 바와 같이, 제2 영역(23)의 표면은, 환상 지지부(22a)와 기판과의 접촉점과, 복수의 돌기(22c)의 각각과 기판과의 접촉점에 의해 구성되는 평면(22d)보다 낮다.

기판이 놓인 경우, 환상 지지부(22a)와, 저면(22b)과, 복수의 돌기(22c)와, 기판 사이에는 공간이 형성된다. 이와 같이 하여 형성된 공간은, 제1 배기 구멍(26), 제2 배기 구멍(34) 및 제3 배기 구멍(40)을 통해 접속되는 진공계(도시 생략)에 의해, 진공 배기된다. 이것에 의해, 얹어 놓은 기판은 진공척에 의해 적재면(12b) 위에 유지된다.

그 외의 구성에 대해서는, 상기한 실시형태와 마찬가지다. 따라서, 본 변형예 1에 의해서도, 제1 기체(12) 상면의 부식을 방지하는 것이 가능해진다.

[변형예 2]

이하에서, 본 발명의 실시형태의 변형예 2에 따른 세라믹스 히터(100)에 대해서 설명한다.

상기한 본 발명의 실시형태에서는, 기판을 적재면(12b) 위에 유지하기 위해 진공 척을 이용하는 경우에 대해서 설명했지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 예컨대 기판을 적재면(12b) 위에 유지하기 위해, 정전 척을 이용하여도 좋다.

도 8 및 도 9를 참조하여, 변형예 2에 따른 세라믹스 히터(100)의 구성에 대해서 설명한다. 도 8은 변형예 2에 따른 세라믹스 히터(100)를 도시하는 평면도이다. 또한, 도 9는 도 8에 도시한 세라믹스 히터(100)의 선 C-C를 따라 취한 단면을 도시하는 개략도이다. 또한, 이하에서는, 상기한 실시형태와 변형예 2와의 상위점에 대해서 주로 설명한다.

도 8 및 도 9에 도시하는 바와 같이, 제1 기체(12)의 제1 영역(22)은 수평면을 갖는다. 또한, 제1 기체(12)는 제1 배기 구멍(26)을 갖고 있지 않다.

매설 전극(18)은, 직류 고전압 전원(도시 생략)으로부터 직류 고전압이 인가되는 것에 의해, 제1 영역의 수평면에 정전 흡착력을 발생시킨다. 이것에 의해, 얹어 놓은 기판은 정전 척에 의해 적재면(12b) 위에 유지된다.

이러한 구성에 의하면, 세라믹스 히터(100)의 주위 압력에 상관없이, 기판을 적재면(12b) 위에 유지하는 것이 가능해진다. 또한, 그 외의 구성에 대해서는 상기 한 실시형태와 같기 때문에, 본 변형예 2에 의해서도, 제1 기체(12) 상면의 부식을 방지하는 것이 가능해진다.

[변형예 3]

이하에서, 본 발명의 실시형태의 변형예 3에 따른 세라믹스 히터(100)에 대해서 설명한다.

상기한 변형예 2에서는, 제1 기체(12)의 제1 영역(22)이 수평면을 갖는 경우에 대해서 설명했지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 예컨대 정전 척에 의해 기판을 유지하는 경우에 있어서도, 제1 영역(22)이 도 6 및 도 7에 도시하는 구성을 갖고 있어도 좋다. 이 경우, 제1 배기 구멍(26), 제2 배기 구멍(34) 및 제3 배기 구멍(40)을 통해 고열전도성 가스 공급원을 접속하고, 환상 지지부(22a)와, 복수의 돌기(22c)와, 기판 사이에 형성되는 공간에 고열전도성 가스를 공급하여도 좋다.

[실시예]

이하에서, 세라믹스 히터의 특성을 평가한다. 평가 대상의 세라믹스 히터로서, 도 1에 도시하는 세라믹스 히터(100)(시험예 1∼26)와, 도 10에 도시하는 세라믹스 히터(200)(비교예)를 제조하였다. 도 1에 도시하는 세라믹스 히터(시험예 1∼26)에 대해서는, 각 파라미터[도 5에 도시한 퍼지 홈(20)의 폭(Wt), 깊이(Tt), 면 사이의 차(Tg), 퍼지 구멍(24)의 직경(D), 퍼지 구멍(24)의 PCD, 및 퍼지 구멍(24)의 개수]를 각각 변화시켰다(도 11 및 도 12의 표를 참조). 또한, 비교예로서 제조한 세라믹스 히터(200)는, 도 10에 도시하는 바와 같이, 가스 퍼지를 행하지 않는 평탄한 기판 적재면(22e)을 갖는다. 또한, 도 10은 비교예에 따른 세라믹스 히터(200)에 기판(50)이 놓인 상태를 도시하고 있다.

(평가 기준)

평가 대상의 세라믹스 히터는 플라즈마 CVD 장치의 반응실에 설치된다. 기판을 플레이트(10)의 기판 적재면에 얹어 놓고, 진공척에 의해 유지한다. 세라믹스 히터(100)(시험예 1∼26)에 대해서는, 퍼지 가스를 흘리면서, CVD 온도를 600℃로 승온하여 균열성 및 성막성 평가를 실시하고 있다. 또한, 세라믹스 히터(200)(비교예)에 대해서는, 퍼지 가스를 흘리지 않고, CVD 온도를 600℃로 승온하여, 균열성 및 성막성 평가를 실시하고 있다. 도 11의 표에는, 제조된 세라믹스 히터 각각의 특성의 평가 결과가 나타나 있다.

세라믹스 히터의 「균열성」은, 적외선 카메라의 방사 온도계에 의해 측정되어 있다. 여기서, 「균열성」은 플레이트(10)의 기판 적재면에 얹어 놓은 AlN 등의 기판의 온도 분포의 최고 온도와 최저 온도와의 차로 정의된다(상세에 대해서는 도 13의 표를 참조). 또한, 도 11의 표의 「균열성」은 초기의 온도 분포를 바탕으로 하고 있다.

「성막성」은, 예컨대 6불화텅스텐(WF₆) 등을 이용하는 플라즈마 CVD에 의해, W 금속막을 실리콘(Si) 등의 기판(50) 표면 위에 성막하여 평가한다. 성막한 금속막의 막 두께가, 막 두께 측정 장치에 의해 측정되어 있다. 또한, 성막에 의해 기판(50)의 이면에 부착된 AlF₃ 등의 파티클수가, 표면 이물 검사 장치에 의해 측정 되어 있다. 여기서, 막 두께의 최대값을 Tmax, 최소값을 Tmin, 평균값을 Tave로 하여, 막 두께 분포를 {(Tmax-Tmin)/Tave}×100(%)로 정의한다(상세에 대해서는 도 13의 표를 참조).

「부식량」은 볼록부(12a) 근방에서, 부식에 의해 움푹 패인 깊이의 최대값이다. 부식량은 기판 5000장을 처리하는 것에 상당하는 시간, 기판을 얹은 세라믹스 히터를 플라즈마에 노출시킨 후에 표면조도계에 의해 측정하고 있다(상세에 대해서는 도 13의 표를 참조).

도 12의 표에는, 도 11의 표에 나타낸 퍼지 홈(20) 및 퍼지 구멍(24)의 각 파라미터의 부호 A, B, C, D, E, F 각각에 대응하는 값 및 범위가 나타나 있다. 예컨대 도 10에 도시한 비교예의 경우는, 각 파라미터는 모두 0이 되고, 「A」로 나타내고 있다.

도 13의 표에는, 세라믹스 히터의 평가 기준의 부호 ◎, ○, 및 × 각각에 대응하는 범위가 나타나 있다. ◎은 최적 사양값의 범위(이하 「양호」로 기록), ○는 사양값의 범위내(이하, 「가(可)」로 기록), ×는 사양값의 범위 외(이하, 「불가(不可)」로 기록)인 것을 나타내고 있다.

여기서, 균열성의 「전체」는, 세라믹스 히터 적재면에 유지된 기판의 전체면에서의 균열성에 대한 평가를 나타낸다. 구체적으로는, 기판 전체면에서의 최고 온도와 최저 온도와의 온도차의 평균값에 대한 평가를 나타낸다. 온도차의 평균값이, 3℃ 미만을 '양호', 3℃ 이상 5℃ 미만을 '가', 5℃ 이상의 범위를 '불가'로 한다. 「외측 둘레」는, 기판의 반경이 138 ㎜에서 144 ㎜의 범위 내의 균열성에 대한 평가를 나타낸다. 구체적으로는, 기판의 반경이 138 ㎜에서 144 ㎜의 범위 내에서의 최고 온도와 최저 온도와의 온도차의 평균값에 대한 평가를 나타낸다. 온도차의 평균값이 2℃ 미만을 '양호', 2℃ 이상 3℃ 미만을 '가', 3℃ 이상의 범위를 '불가'로 한다.

성막성의 「시간의 경과에 따른 변화」는 성막한 금속막의 막 두께 분포의 시간의 경과에 따른 변화에 대한 평가를 나타낸다. 세라믹스 히터 사용 초기의 막 두께 분포에 대한 변화가, 1% 미만을 '양호', 1% 이상 초과 2% 미만을 '가', 2% 이상의 범위를 '불가'로 한다. 「파티클」은, 성막에 의해 기판(50) 이면에 부착된 파티클수에 대한 평가를 나타낸다. 파티클수가, 10000개 미만을 '양호', 10000개 이상 20000개 미만을 '가', 20000개 이상의 범위를 '불가'로 한다.

「부식량」은, 부식에 의해 움푹 패인 깊이의 최대값에 대한 평가를 나타낸다. 움푹 패인 깊이의 최대값이, 5 ㎛ 미만을 '양호', 5 ㎛ 이상 10 ㎛ 미만을 '가', 10 ㎛ 이상을 '불가'로 한다.

(비교예)

도 11에 나타내는 바와 같이, 비교예에서는 균열성은 「전체」가 '양호', 「외측 둘레」가 '가'이며, 사양을 만족시키고 있다. 그러나, 성막성 및 부식량은 모두 '불가'이다. 도 10에 도시한 바와 같이, 비교예에서는 퍼지 가스를 흘릴 수 없다. 이 때문에 도 14에 도시하는 바와 같이, 기판(50)의 외측 가장자리와 제1 기체(12)의 볼록부(12a) 사이에 고인 부식성 가스에 의해 적재면(22e)의 표면이 부식되고, 오목부(60)가 형성된다. 오목부(60)는, 성막을 반복할 때마다 증대하기 때문에, 성막성의 「시간의 경과에 따른 변화」를 증가시킨다. 그 결과로서, 처리되는 기판의 신뢰성을 손상시킨다. 또한, 부식성 가스의 퍼지가 불가능하기 때문에, 기판(50) 이면에 부착되는 미립자(파티클)의 수도 커진다.

(시험예 1∼5)

한편, 퍼지 홈(20)의 폭, 깊이, 면 사이의 차, 퍼지 구멍(24)의 직경, 퍼지 구멍(24)의 PCD, 및 퍼지 구멍(24)의 개수를, 각각 D로 한 시험예 1에 있어서는, 균열성, 성막성, 및 부식량 모두 '양호'이다. 시험예 2∼시험예 5에서는, 시험예 1에 대하여, 퍼지 홈(20)의 폭만을 B, C, E, F로 각각 변화시키고 있다. 폭이 0.5 ㎜ 미만인 시험예 2에서는, 「파티클」이 '가'인 것 이외는 모든 평가 항목에 대해서 '불가'로 되어 있다. 폭이 0.5 ㎜인 시험예 3에서는, 「시간의 경과에 따른 변화」가 '양호'이고, 다른 평가 항목은 '가'이다. 폭이 4 ㎜인 시험예 4에서는, 성막성 및 부식량이 '양호'이고, 균열성은 '가'이다. 폭이 4 ㎜를 초과하는 시험예 5에서는, 「전체」 및 부식량이 '가'이고, 다른 평가 항목은 '불가'이다.

이상으로부터, 퍼지 홈(20)의 폭(Wt)은, 0.5 ㎜∼4 ㎜의 범위가 바람직하고, 2 ㎜ 정도가 보다 바람직한 것이 확인되었다. 폭(Wt)이 0.5 ㎜ 미만에서는, 공급하는 퍼지 가스의 압력이 높아져 기판(50)이 부상하기 때문이다. 또한, 폭(Wt)이 4 ㎜을 초과하면, 퍼지 홈(20)의 위쪽에서의 기판(50)의 가열이 불충분해져 균열성이 열화되기 때문이다.

(시험예 6∼9)

시험예 6∼시험예 9에서는, 시험예 1에 대하여, 퍼지 홈(20)의 깊이만을 B, C, E, F로 각각 변화시키고 있다. 깊이가 0.025 ㎜ 미만인 시험예 6에서는 「시간의 경과에 따른 변화」가 양호, 「파티클」 및 부식량이 '가'이고, 균열성이 '불가'로 되어 있다. 깊이가 0.025 ㎜ 및 0.25 ㎜인 시험예 7 및 시험예 8에서는 모두, 성막성 및 부식량이 '양호'이고, 균열성은 '가'이다. 깊이가 0.25 ㎜를 초과하는 시험예 9에서는, 「시간의 경과에 따른 변화」가 '양호', 「전체」 및 「파티클」이 '가'이고, 「외측 둘레」 및 부식량은 '불가'이다.

이상으로부터, 퍼지 홈(20)의 깊이(Tt)는, 0.025 ㎜∼0.25 ㎜의 범위가 바람직하고, 0.08 ㎜ 정도가 보다 바람직한 것이 확인되었다. 깊이가 0.025 ㎜ 미만에서는, 공급하는 퍼지 가스의 압력이 높아져 기판(50)이 부상 균열성이 열화되기 때문이다. 또한, 깊이가 0.25 ㎜를 초과하면, 퍼지 홈(20)의 위쪽에서의 기판(50)의 가열이 불충분해져 균열성이 열화되기 때문이다.

(시험예 10∼14)

시험예 10∼시험예 14에서는, 시험예 1에 대하여, 퍼지 홈(20)의 면 사이의 차만을 A, B, C, E, F로 각각 변화시키고 있다. 면 사이의 차가 O인 시험예 10에서는, 모든 평가 항목이 '불가'로 되어 있다. 면 사이의 차가 O.O1 ㎜ 미만인 시험예 11에서는, 「전체」 및 「파티클」이 '가'이고, 「외측 둘레」, 「시간의 경과에 따른 변화」 및 부식량은 '불가'이다. 면 사이의 차가 O.O1 ㎜ 및 0.1 ㎜인 시험예 12 및 시험예 13에서는 모두, 「외측 둘레」가 가이고, 다른 평가 항목이 '양호'로 되어 있다. 면 사이의 차가 0.1 ㎜를 초과하는 시험예 14에서는, 「시간의 경과에 따른 변화」가 '양호', 「파티클」이 '가'이며, 균열성 및 부식량은 '불가' 이다.

이상으로부터, 제1 영역(22) 및 제2 영역(23)의 표면의 면 사이의 차(Tg)는, 0.01 ㎜∼0.1 ㎜의 범위가 바람직하고, 0.05 ㎜ 정도가 보다 바람직한 것이 확인되었다.

면 사이의 차가 0.01 ㎜ 미만에서는, 비교예와 마찬가지로, 제1 영역(22)의 표면과 제2 영역(23)의 표면이 거의 동일한 높이가 되기 때문에, 기판(50)과, 제2 영역(23)의 표면이 부분적으로 접촉한다. 이 때문에, 기판(50)의 외측 가장자리 근방의 이면측으로부터 제1 기체(12)의 외측 가장자리부를 향해 퍼지 가스를 균일하게 흘릴 수 없다. 즉, 기판(50)과 제2 영역(23)의 표면과의 접촉 부분에 의해 퍼지 가스의 흐름이 일부 방해되기 때문에, 제1 기체(12)의 외측 가장자리부에 설치되는 볼록부(12a)의 측벽 근방에 부식성 가스가 잔류한다. 그 결과, 제2 영역(23) 중, 기판(50)의 외측 가장자리와 제1 기체(12)의 볼록부(12a) 사이 영역의 표면이 부식성 가스에 의해 부식되어, 부분적으로 도 14에 도시한 바와 같은 오목부(60)가 형성된다.

또한, 면 사이의 차(Tg)가 0.1 ㎜를 초과하면 , 기판(50)의 외측 가장자리 근방의 이면과 제2 영역(23)의 표면과의 간극으로부터 분출되는 퍼지 가스의 양이 불균일하게 되기 때문이다. 구체적으로는, 퍼지 구멍(24)의 근방으로부터 분출되는 퍼지 가스의 양이 많아진다. 또한, 면 사이의 차(Tg)가 0.1 ㎜를 초과하면, 기판(50)의 균열성에 악영향을 미치기 때문이다.

(시험예 15∼l8)

시험예 15∼시험예 18에서는, 시험예 1에 대하여, 퍼지 구멍(24)의 직경만을 B, C, E, F로 각각 변화시키고 있다. 직경이 0.25 ㎜ 미만의 시험예 15에서는, 균열성이 '양호'이고, 부식량이 '가', 성막성은 '불가'로 되어 있다. 직경이 0.25 ㎜인 시험예 16에서는, 모든 평가 항목이 '양호'이다. 직경이 2 ㎜인 시험예 17에서는, 「외측 둘레」가 '가'이고, 다른 평가 항목이 '양호'로 되어 있다. 직경이 2 ㎜를 초과하는 시험예 18에서는, 「시간의 경과에 따른 변화」가 '양호', 「전체」 및 「파티클」이 '가'이고, 「외측 둘레」 및 부식량은 '불가'이다.

이상으로부터, 퍼지 구멍(24)의 직경(D)은, 0.25 ㎜∼2 ㎜의 범위가 바람직하고, 0.25 ㎜∼1 ㎜ 정도가 보다 바람직한 것이 확인되었다. 직경이 0.25 ㎜ 미만에서는, 퍼지 가스를 충분한 유량으로 흘릴 수 없어, 퍼지가 불충분해지기 때문이다. 또한, 직경이 2 ㎜를 초과하면, 기판(50)의 외측 둘레부가 퍼지 가스에 의해 냉각되어, 외측 둘레부의 균열성이 열화되기 때문이다.

(시험예 19∼22)

시험예 19∼시험예 22에서는, 시험예 1에 대하여, 퍼지 구멍(24)의 PCD만을 B, C, E, F로 각각 변화시키고 있다. PCD가 280 ㎜ 미만인 시험예 19에서는, 「시간의 경과에 따른 변화」가 '양호'이고, 「전체」 및 「파티클」이 '가', 「외측 둘레」 및 부식량은 '불가'로 되어 있다. PCD가 280 ㎜인 시험예 20에서는, 균열성이 '가'이고, 성막성 및 부식량이 '양호'로 되어 있다. PCD가 299 ㎜인 시험예 21에서는, 모든 평가 항목이 '양호'이다. PCD가 299 ㎜를 초과하는 시험예 22에서는, 균열성이 '양호', 부식량이 '가'이고, 성막성은 '불가'이다.

이상으로부터, 퍼지 구멍(24)의 PCD는 280 ㎜∼299 ㎜의 범위가 바람직하고, 290 ㎜∼299 ㎜ 정도가 보다 바람직한 것이 확인되었다.

PCD가 280 ㎜ 미만에서는, 기판(50)의 중앙 영역 근방에 퍼지 가스가 공급되어, 균열성이 열화되기 때문이다.

또한, PCD가 299 ㎜를 초과하면, 기판(50)의 이면과 제2 영역(23)의 표면 사이에 끼워지는 간극 부분이 적어지는 것에 의해, 퍼지 가스가, 제1 기체(12) 상면의 외측 가장자리부에 설치된 볼록부(12a)를 향해 잘 흐르지 않게 된다. 이 때문에 부식성 가스가, 기판의 외측 가장자리로부터 중심을 향하는 방향으로 흐르기 쉬워진다. 그 결과, 부식성 가스가 기판(50)의 이면에 흘러 들어가, 히터 표면의 부식이 생겨서, 결과적으로 성막성이 열화되기 때문이다.

(시험예 23∼26)

시험예 23∼시험예 26에서는, 시험예 1에 대하여, 퍼지 구멍(24)의 개수만을 B, C, E, F로 각각 변화시키고 있다. 개수가 8개 미만인 시험예 23에서는, 「전체」 및 「파티클」이 '가', 「외측 둘레」, 「시간의 경과에 따른 변화」 및 부식량은 '불가'로 되어 있다. 개수가 8개 및 48개인 시험예 24 및 시험예 25에서는 모두, 균열성이 '가'이고, 성막성 및 부식량이 '양호'로 되어 있다. 개수가 48개를 초과하는 시험예 26에서는, 「시간의 경과에 따른 변화」가 '양호', 「파티클」이 '가'이며, 균열성 및 부식량은 '불가'이다.

이상으로부터, 퍼지 구멍(24)의 개수는 8개∼48개의 범위가 바람직하고, 36개 정도가 보다 바람직한 것이 확인되었다. 퍼지 구멍(24)의 개수가 8개 미만에서 는, 퍼지 가스가 기판(50)의 외측 둘레 전체에 균일하게 공급되지 않아, 기판(50) 외측 둘레부의 균열성이 열화되기 때문이다. 또한, 부식성 가스의 퍼지도 불균일해져 플레이트(10)의 부식이 발생하고, 성막성의 시간의 경과에 따른 변화가 생기며, 부식량이 증가하기 때문이다. 퍼지 구멍(24)의 개수가 48개를 초과하면, 퍼지 홈(20) 위쪽에서의 기판(50)의 퍼지 가스에 의한 냉각이 현저해지고, 균열성에 악영향을 미치기 때문이다.

(정리)

이와 같이, 본 발명의 실시형태에 의하면, CVD 등에 있어서 기판(50)의 외측 가장자리 근방에 고이는 부식성 가스를 제거할 수 있다. 그 결과, 세라믹스 히터의 기판 적재면의 부식을 효과적으로 방지하는 것이 가능해진다.

도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 세라믹스 히터(100)의 일례를 도시하는 평면도.

도 2는 도 1에 도시한 세라믹스 히터(100)의 선 A-A를 따라 취한 단면을 도시한 개략도.

도 3은 본 발명의 실시형태에 따른 세라믹스 히터(100)의 제2 기체(14)의 평면도의 일례.

도 4는 도 2에 도시한 세라믹스 히터(100)에 기판(50)을 얹어 놓은 상태를 도시하는 도면.

도 5는 도 4의 부분 확대도의 일례.

도 6은 본 발명의 변형예 1에 따른 세라믹스 히터(100)의 평면도.

도 7은 도 6에 도시한 세라믹스 히터(100)의 선 B-B를 따라 취한 단면을 도시한 개략도.

도 8은 본 발명의 변형예 2에 따른 세라믹스 히터(100)의 평면도.

도 9는 도 8에 도시한 세라믹스 히터(100)의 선 C-C를 따라 취한 단면을 도시하는 개략도.

도 10은 비교예에 의한 세라믹스 히터(200)의 일례를 도시하는 단면도.

도 11은 본 발명의 실시형태에 따른 세라믹스 히터(100)의 평가 결과의 일례를 나타내는 표.

도 12는 본 발명의 실시형태에 따른 세라믹스 히터(100)의 평가에 이용한 파 라미터의 값의 일례를 나타내는 표.

도 13은 본 발명의 실시형태에 따른 세라믹스 히터(100)의 평가 기준의 일례를 나타내는 표.

도 14는 비교예에 의한 세라믹스 히터(200)의 부식의 일례를 도시하는 단면도.

<부호의 설명>

10: 플레이트, 12: 제1 기체, 12a: 블록부, 12b: 적재면, 14: 제2 기체, 16: 발열체, 18: 매설 전극, 20: 퍼지 홈, 22: 제1 영역, 22a: 환상 지지부, 22b: 저면, 22c: 돌기, 22d: 평면, 22e:기판 적재면, 23: 제2 영역, 24: 퍼지 구멍, 26: 제1 배기 구멍, 28: 진공척 홈, 28a: 외측 원환 홈, 28b: 내측 원환 홈, 28c: 방사 홈, 30: 홈, 31: 분기 홈, 32: 관통 구멍(제2 관통 구멍), 34: 제2 배기 구멍, 36: 샤프트, 38: 관통 구멍(제1 관통 구멍), 40: 제3 배기 구멍, 50: 기판, 60: 오목부, 100, 200: 세라믹스 히터

Claims (7)

1. 기판이 놓이는 적재판 및 상기 적재판을 지지하는 지지체를 포함하는 세라믹스 히터로서,

   상기 적재판은,

   세라믹스 소결체로 이루어지고, 상기 기판이 놓이는 적재면 및 상기 적재면의 반대측에 설치되는 하면을 갖는 제1 기체와,

   세라믹스 소결체로 이루어지고, 상기 제1 기체의 상기 하면에 접합되는 상면 및 상기 상면의 반대측에 설치되는 하면을 갖는 제2 기체를 포함하고,

   상기 지지체는,

   세라믹스 소결체로 이루어지고,

   상기 제2 기체의 하면에 접합되며,

   상기 지지체의 일단에서부터 상기 지지체의 타단까지 관통하는 제1 관통 구멍을 가지고,

   상기 제1 기체의 상기 적재면에는,

   얹어 놓은 상기 기판과 접촉하는 제1 표면을 포함하는 제1 영역과,

   상기 기판에 의해 덮이는 위치에 상기 제1 영역을 둘러싸도록 마련된 제1 홈과,

   상기 제1 홈을 둘러싸는 제2 표면을 포함하는 제2 영역이 정의되어 있고,

   상기 제1 기체는,

   얹어 놓은 상기 기판을 상기 제1 표면 위에 흡착하는 흡착 수단과,

   상기 제1 홈의 저면에서부터 상기 제1 기체의 하면까지 관통하는 복수의 구멍을 가지며,

   상기 제2 기체의 상기 상면과 상기 제1 기체의 상기 하면 중 한 쪽 이상에는 상기 복수의 구멍의 각각에 접속되는 제2 홈이 마련되고,

   상기 제2 기체는 상기 제2 홈과 상기 제1 관통 구멍에 접속되는 제2 관통 구멍을 가지며,

   상기 제1 홈에는 상기 제1 관통 구멍과, 상기 제2 관통 구멍과, 상기 제2 홈과, 상기 복수의 구멍을 통해 불활성 가스가 공급되고,

   상기 제2 영역의 상기 제2 표면은 상기 제1 영역의 상기 제1 표면보다 낮은 것을 특징으로 하는 세라믹스 히터.
2. 제1항에 있어서, 상기 제1 기체는 상기 흡착 수단으로서 상기 제1 표면에 마련된 제3 홈을 가지며,

   상기 기판은 상기 제3 홈이 진공 배기됨으로써 상기 제1 영역 위에 유지되는 것을 특징으로 하는 세라믹스 히터.
3. 제1항에 있어서, 상기 제1 기체는 상기 흡착 수단으로서, 상기 기판을 지지하는 환상 지지부와, 상기 환상 지지부에 의해 둘러싸이는 저면과, 상기 저면에 마련된 복수의 돌기를 상기 제1 영역에서 가지며,

   상기 기판은, 상기 기판과, 상기 환상 지지부와, 상기 저면 사이에 형성되는 공간이 진공 배기됨으로써, 상기 제1 영역 위에 유지되는 것을 특징으로 하는 세라믹스 히터.
4. 제1항에 있어서, 상기 제1 기체에는 상기 흡착 수단으로서 전극이 매설되어 있고,

   상기 기판은 상기 전극이 적어도 상기 제1 영역의 상기 제1 표면에 정전 흡착력을 발생시킴으로써 상기 제1 영역 위에 유지되는 것을 특징으로 하는 세라믹스 히터.
5. 제1항에 있어서, 상기 기판의 직경이 300 ㎜인 경우에,

   상기 제1 홈의 폭은 0.5 ㎜∼4 ㎜의 범위이고,

   상기 제1 홈의 깊이는 0.025 ㎜∼0.25 ㎜의 범위이며,

   상기 제1 영역의 상기 제1 표면과 상기 제2 영역의 상기 제2 표면과의 간격은 0.01 ㎜∼1 ㎜의 범위이고,

   상기 복수의 구멍의 각각의 직경은 0.25 ㎜∼2 ㎜의 범위이며,

   상기 복수의 구멍의 각각의 중심끼리를 연결하는 원의 직경은 280 ㎜∼299 ㎜의 범위이고,

   상기 복수의 구멍의 개수는 8개∼48개인 것을 특징으로 하는 세라믹스 히터.
6. 제1항 내지 제3항 및 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 기체의 내부에 설치된 발열체와,

   상기 제1 기체의 상기 적재면과 상기 발열체 사이에 설치된 매설 전극

   을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 세라믹스 히터.
7. 제4항에 있어서, 상기 제1 기체의 내부에 설치된 발열체를 더 포함하고,

   상기 전극은 상기 제1 기체의 상기 적재면과 상기 발열체 사이에 설치되는 것을 특징으로 하는 세라믹스 히터.

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