TW201826324A - 陶瓷加熱器 - Google Patents

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Abstract

一種陶瓷加熱器，其具有用於裝載晶圓於圓板狀陶瓷板的上表面上之晶圓裝載面。在陶瓷板的內周領域，埋設有一個以上之內周側加熱器元件，在外周領域埋設有一個以上之外周側加熱器元件。陶瓷板中之既定領域的厚度，係小於陶瓷板直徑之3.9%。在此，既定領域係包含內周領域與外周領域的邊界線之領域。

Description

陶瓷加熱器
本發明係關於一種陶瓷加熱器。
自先前以來，具有用於裝載晶圓到圓板狀陶瓷板的上表面上之晶圓裝載面之陶瓷加熱器係被知曉。此種陶瓷加熱器，有在陶瓷板的內周領域埋設有內周側加熱器元件，在外周領域埋設有外周側加熱器元件者被知曉(參照例如專利文獻1)。
【先行技術文獻】
【專利文獻】
【專利文獻1】日本特開2007-88484號公報
在使用專利文獻1之圓板狀陶瓷板，以藉電漿處理進行晶圓之表面處理之工序中，在晶圓之加熱溫度及晶圓面內之溫度均勻性，係影響到被成膜後之被膜之性狀及被蝕刻後之晶圓表面之性狀，結果，影響到半導體裝置之特性及材料利用率。當藉電漿處理進行晶圓之表面處理時，晶圓係不僅被陶瓷板加熱，也被電漿加熱，也施加來自位於陶瓷板上方之淋浴板體之氣流分佈，所以，藉電漿之表面處理中之晶圓，係與中 央領域相比較下，外側領域之溫度變得較低(或較高)。因此，需要具有在使電漿處理中之在晶圓面內之溫度均勻時，在未進行電漿處理之狀態下，裝載於晶圓裝載面上之晶圓的中央領域之溫度分佈係大概平坦，比中央領域還要外側之領域之溫度分佈，係愈往外周則溫度變得愈高(或愈低)之溫度梯度輪廓之陶瓷加熱器。
但是，具有晶圓的中央領域之溫度分佈係大概平坦，比中央領域還要外側之領域之溫度分佈，係愈往外周則溫度變得愈高(或愈低)之溫度梯度輪廓之陶瓷加熱器，係有陶瓷加熱器內部之熱傳導，所以，困難程度較高，而且，伴隨著破損風險，所以，無法實現。
本發明係用於解決上述課題所研發出者，其係將提供一種具有在未進行電漿處理之狀態下，被裝載於晶圓裝載面上之晶圓的中央領域之溫度分佈係大概平坦，比中央領域還要外側之領域之溫度分佈，係愈往外周則溫度差變得愈大之溫度梯度輪廓之陶瓷加熱器，當作主要目的。
本發明之陶瓷加熱器，係一種陶瓷加熱器，其具有用於在圓板狀陶瓷板的上表面裝載晶圓之晶圓裝載面，在前述陶瓷板的內周領域，埋設有一個以上之內周側加熱器元件，在外周領域埋設有一個以上之外周側加熱器元件，其中，前述陶瓷板中之既定領域之厚度，係小於前述陶瓷板的直徑之3.9%，前述既定領域係包含前述內周領域與前述外周領域之區 域邊界線之領域。
當依據此陶瓷加熱器時，於控制內周側加熱器元件及外周側加熱器元件，使得在未進行電漿處理之狀態下，在被裝載於晶圓裝載面上之晶圓的中心與最外周，成為既定之溫度差時，可獲得晶圓中之溫度邊界線內側的領域(溫度邊界內側領域)之溫度分佈係變得接***坦，溫度邊界線外側的領域(溫度邊界外側領域)之溫度分佈，係愈往外周則溫度愈高(或愈低)之溫度梯度輪廓。而且，所謂溫度邊界線，係與陶瓷板為同心圓之線，該同心圓的直徑係被設定成陶瓷板的直徑之54.5%。
在本發明之陶瓷加熱器中，前述既定領域也可以係自前述陶瓷板外周，至超過前述區域邊界線之內側為止之領域。如此一來，可使本發明之效果變得更有效。
在本發明之陶瓷加熱器中，在前述內周領域之中，接近中心之領域，設有被接合到轉軸上之轉軸接合部，前述既定領域也可以係前述陶瓷板之中，比前述轉軸接合部還要外側之全領域。如此一來，可使本發明之效果更加有效。
在本發明之陶瓷加熱器中，前述既定領域的厚度，最好係小於前述陶瓷板的直徑之3.3%。如此一來，可使本發明之效果更顯著。
在本發明之陶瓷加熱器中，前述既定領域的厚度，最好大於前述陶瓷板的直徑之1.8%。如此一來，可充分確保陶瓷加熱器之強度。
在本發明之陶瓷加熱器中，前述區域邊界線係與 前述陶瓷板為同心圓，其中，前述同心圓的直徑，也可以被設定為前述陶瓷板的直徑之75~85%之範圍。如此一來，可使晶圓的中央領域之溫度分佈更接***坦。
在本發明之陶瓷加熱器中，於前述內周領域與前述外周領域之間，最好設有無加熱器元件之非加熱領域。如此一來，非加熱領域係熱阻較大，所以，晶圓的溫度邊界內側領域之溫度分佈，變得不太受外周側加熱器元件之影響。因此，可使晶圓的中央領域之溫度分佈更平坦。如此之非加熱領域，最好係具有前述陶瓷板的直徑之4.0%~7.6%之寬度之環狀領域。
在本發明之陶瓷加熱器中，在前述外周領域中之前述陶瓷板的前述晶圓裝載面之相反側之面，也可設有包括環狀凹槽或落差之薄壁部。如此一來，包括環狀凹槽或落差之薄壁部係熱阻較大，所以，晶圓的溫度邊界內側領域之溫度分佈，變得不太受外周側加熱器元件之影響。
如此之薄壁部，也可設有無加熱器元件之非加熱領域。如此一來，薄壁部係熱阻變得更大，所以，晶圓的溫度邊界內側領域之溫度分佈，係更不太受外周側加熱器元件之影響。
10‧‧‧半導體製造裝置用構件
20‧‧‧陶瓷加熱器
20a‧‧‧晶圓裝載面
20b‧‧‧相反側之面
22‧‧‧陶瓷板
22a‧‧‧轉軸接合部
22b‧‧‧板體主要部
24‧‧‧內周側加熱器元件
24a、24b‧‧‧端子
26‧‧‧外周側加熱器元件
26a、26b‧‧‧端子
28‧‧‧平板電極
30‧‧‧轉軸
40‧‧‧控制裝置
41‧‧‧第1溫度偵知器
42‧‧‧第2溫度偵知器
43‧‧‧輸入裝置
44‧‧‧電源裝置
52、152‧‧‧凹槽
54、154‧‧‧落差
54a‧‧‧落差邊界線
Ain‧‧‧內周領域
AOut‧‧‧外周領域
Abuf‧‧‧緩衝領域
Lz‧‧‧區域邊界線
LT‧‧‧溫度邊界線
TAin‧‧‧溫度邊界內側領域
TAout‧‧‧溫度邊界外側領域
W‧‧‧晶圓
第1圖係半導體製造裝置用構件10之縱剖面圖。
第2圖係陶瓷加熱器20之俯視圖。
第3圖係表示控制裝置40之電性連接之方塊圖。
第4圖係包括緩衝領域Abuf之陶瓷加熱器20之縱剖面圖。
第5圖係包括環狀凹槽52之陶瓷加熱器20之縱剖面圖。
第6圖係包括環狀落差54之陶瓷加熱器20之縱剖面圖。
第7圖係陶瓷加熱器20變形例之縱剖面圖。
第8圖係陶瓷加熱器20變形例之縱剖面圖。
第9圖係總結實驗例1~8之尺寸及測溫結果之表。
第10圖係實驗例1~6之溫度梯度輪廓。
第11圖係實驗例2,7,8之溫度梯度輪廓。
第12圖係總結實驗例6,9,10之尺寸及測溫結果之表。
第13圖係實驗例6,9,10之溫度梯度輪廓。
參照圖面，在以下說明本發明之最佳實施形態。第1圖係半導體製造裝置用構件10之縱剖面圖；第2圖係陶瓷加熱器20之俯視圖；第3圖係表示控制裝置40之電性連接之方塊圖。
半導體製造裝置用構件10係包括陶瓷加熱器20、轉軸30及控制裝置40。
陶瓷加熱器20係具有用於裝載晶圓W到圓形陶瓷板22的上表面上之晶圓裝載面20a。在此，晶圓裝載面20a之直徑，係被設計成大於晶圓W。陶瓷板22之中，將與陶瓷板22為同心圓之區域邊界線LZ內側的領域稱做內周領域Ain，將區域邊界線LZ外側的領域稱做外周領域Aout。在內周領域Ain，埋設有內周側加熱器元件24，在外周領域Aout 埋設有外周側加熱器元件26。區域邊界線LZ係內周側加熱器元件24的最外周部與外周側加熱器元件26的最內周部之間之環狀領域的中心線(圓)。區域邊界線LZ之直徑最好被設定為陶瓷板22直徑之75%~85%之範圍。陶瓷板22之直徑雖然並未特別侷限，但是，也可以設定為例如330~380mm之範圍。
陶瓷板22之中，於內周領域Ain中之接近中心之領域，係成為被接合到轉軸30上之轉軸接合部22a。轉軸接合部22a係使陶瓷板22之中，與陶瓷板22同軸之圓柱凸部，包括在與晶圓裝載面20a為相反側之面20b上之部分。陶瓷板22之中，做為比轉軸接合部22a還要外側之全領域之板體主要部22b，係比轉軸接合部22a之厚度還要薄。板體主要部22b係包含區域邊界線LZ之領域，也係自陶瓷板22外周，至超過區域邊界線LZ之內側為止之領域。此板體主要部22b之厚度t，係小於陶瓷板22直徑之3.9%，最好小於3.3%。又，厚度t最好大於陶瓷板22直徑之1.8%。
如第2圖所示，內周側加熱器元件24係綿延圓形內周領域Ain之全體，以一筆畫之要領所形成之電阻線。在該電阻線之兩端，設有端子24a,24b。端子24a,24b係雖然未圖示，但是，自與晶圓裝載面20a為相反側之面20b，露出到轉軸30的內部空間。當在端子24a,24b之間施加電壓時，內周側加熱器元件24係發熱以加熱內周領域Ain。外周側加熱器元件26係綿延環狀外周領域Aout之全體，以一筆畫之要領所形成之電阻線。在該電阻線的兩端，設有端子26a,26b。端子26a,26b 係雖然未圖示，但是，自晶圓裝載面20a為相反側之面20b，露出到轉軸30的內部空間。當在端子26a,26b之間施加電壓時，外周側加熱器元件26係發熱以加熱外周領域Aout。端子24a,24b,26a,26b係被設於下述之溫度邊界內側領域TAin。各加熱器元件24,26係呈線圈形狀、彩帶形狀、網目形狀、板狀或膜狀，以例如W、WC、Mo等所形成。
如第1圖所示，陶瓷板22也內建平板電極28。平板電極28係被埋設於晶圓裝載面20a與內周側及外周側加熱器元件24,26之間。平板電極28係當施加直流電壓到未圖示之端子上時，晶圓W係藉庫侖力或強森‧拉貝克力，被吸附固定在晶圓裝載面20a上，當解除直流電壓之施加時，晶圓W之對晶圓裝載面20a之吸著固定被解除。如此一來，平板電極28係被利用為靜電電極。平板電極28係當產生電漿時，也被利用為RF電極。
陶瓷板22之材料雖然未特別侷限，但是，可例舉例如氮化鋁、氮化矽、氮化硼、矽鋁氧氮陶瓷、氧化鋁、碳化矽等。其中，氮化鋁或氧化鋁係因為相對於鹵素系氣體等之腐蝕性氣體而言，具有較高之耐腐蝕性，所以比較好。
轉軸30係圓筒構件，在上下兩端分別具有法蘭。轉軸30上端側的法蘭，係藉鑞銲或直接接合，被接合到陶瓷板22的轉軸接合部22a上。在轉軸30的內部，配置有分別被電性連接到端子24a,24b,26a,26b上之供電線(未圖示)，或被電性連接到平板電極28的端子上之供電線(未圖示)。轉軸30係以與陶瓷板22為同種材料所形成。
控制裝置40係內建有包括CPU或ROM、RAM等之眾所周知之微電腦。如第3圖所示，控制裝置40係自量測晶圓W之中心溫度之第1溫度偵知器41，或量測晶圓W之最外周溫度之第2溫度偵知器42，輸入檢出信號，同時輸入作業者自輸入裝置43(鍵盤或滑鼠等)所輸入之指令。又，控制裝置40係透過電源裝置44，輸出電力到各加熱器元件24,26或平板電極28。電源裝置44係內建交流電源、直流電源及高頻電源。在各加熱器元件24,26，係自交流電源施加有交流電壓。在平板電極28係當吸著晶圓W到晶圓裝載面20a時，自直流電源施加直流電壓，當產生電漿時，自高頻電源施加高頻電壓。
接著，說明如此構成之半導體製造裝置用構件10之使用例。首先，設置陶瓷加熱器20到未圖示之真空腔體內，裝載晶圓W到晶圓裝載面20a上。而且，施加直流電壓在平板電極28，以產生庫侖力或強森‧拉貝克力，以吸著固定晶圓W到晶圓裝載面20a上。又，藉真空幫浦減壓真空腔體內，調整使得成為既定之真空度。接著，使真空腔體內為具有既定壓力(例如數10~數100Pa)之反應氣體環境氣體，在此狀態下，於真空腔體內的上部電極與內建在陶瓷板22上之平板電極28之間，施加高頻電壓以產生電漿。晶圓W的表面係藉產生之電漿而被蝕刻。控制裝置40係被設定使得在事先未進行電漿處理之狀態下，被裝載於晶圓裝載面20a上之晶圓W之中心溫度成為目標溫度T，最外周之溫度成為僅比中心溫度高既定溫度差△T(>0)之溫度。目標溫度T及既定溫度差△T係作業 者操作輸入裝置43以設定者。既定溫度差△T係自防止由熱應力所致之不良情形產生之觀點看來，可以係10℃。控制裝置40係供給電力到內周側加熱器元件24，使得第1溫度偵知器41之輸出值與目標溫度T一致，同時供給電力到外周側加熱器元件26，使得第2溫度偵知器42之輸出值成為溫度T+△T。亦即，內周側加熱器元件24與外周側加熱器元件26係被個別控制。昇溫速度雖然未特別侷限，但是，只要適宜設定在例如40℃/min為止之範圍內即可。
如此一來，當控制使得在未進行電漿處理之狀態下，被裝載於晶圓裝載面20a上之晶圓W之中心溫度成為目標溫度T，最外周溫度成為溫度T+△T時，熱自高溫之外周領域Aout往低溫之內周領域Ain移動。當陶瓷板22的板體主要部22b之厚度t係陶瓷板22直徑之5~6%時，熱很容易自高溫之外周領域Aout往低溫之內周領域Ain移動，所以，溫度大概自晶圓W中心往最外周成線性地變高。相對於此，在本實施形態中，板體主要部22b之厚度t係被設定成小於陶瓷板22直徑之3.9%(最好小於3.3%)。如此一來，藉使板體主要部22b之厚度t較薄，板體主要部22b的剖面積變小，所以，熱阻增大，熱變得較難自高溫之外周領域Aout往低溫之內周領域Ain移動。結果，可獲得晶圓W中之溫度邊界線LT(參照第1圖)內側的領域(溫度邊界內側領域TAin)之溫度分佈變得接***坦，溫度邊界線LT外側的領域(溫度邊界外側領域TAout)之溫度分佈，係愈往外周則溫度愈高之溫度梯度輪廓。而且，所謂溫度邊界線LT，係指與陶瓷板22為同 心圓之線，該同心圓之直徑係被設定為例如陶瓷板22直徑之54.5%。又，板體主要部22b(陶瓷板22中之自轉軸接合部22a起始之外側全領域)之厚度係綿延全體變得較薄，所以，熱容量變小，熱響應性也變好。而且，板體主要部22b內面係成為無落差之平滑形狀，所以，其與有落差之情形相比較下，表面積變小，可抑制來自板體主要部22b內面之散熱量。而且，氣流不太會變成亂流，所以，可避免局部性地散熱量增大，可防止局部性之冷涼部之產生。
另外，在未進行電漿處理之狀態下，當控制使得被裝載於晶圓裝載面20a上之晶圓W之中心溫度成為目標溫度T，最外周溫度成為溫度T-△T(△T>0)時，在本實施形態中，熱變得很難自高溫之內周領域Ain往低溫之外周領域Aout移動。結果，可獲得晶圓W中之溫度邊界內側領域TAin之溫度分佈變得接***坦，溫度邊界外側領域TAout之溫度分佈，係愈往外周則溫度愈低之溫度梯度輪廓。
當依據以上詳述之陶瓷加熱器20時，於控制各加熱器元件24,26，使得在未進行電漿處理之狀態下，在被裝載於晶圓裝載面20a上之晶圓W之中心與最外周，成為既定溫度差△T時，可獲得晶圓W中之溫度邊界內側領域TAin之溫度分佈變得接***坦，溫度邊界外側領域TAout之溫度分佈係愈往外周則溫度愈高(或愈低)之溫度梯度輪廓。藉此，設於溫度邊界內側領域TAin上之端子24a,24b,26a,26b中之熱應力也大幅減少，變得不太會破損。
又，當使板體主要部22b之厚度t，設定成大於陶 瓷板22直徑Φ之1.8%時，可充分確保陶瓷加熱器20之強度。因此，在陶瓷加熱器20使用時，可避免陶瓷加熱器20龜裂或破損。
而且，當使區域邊界線LZ之直徑，設定在陶瓷板22直徑Φ之75%~85%之範圍時，可使晶圓W的溫度邊界內側領域TAin之溫度分佈更接***坦。
而且，本發明並不侷限於上述實施形態，只要屬於本發明之技術性範圍，當然可藉種種態樣實施。
例如在上述實施形態之陶瓷加熱器20中，於內周領域Ain與外周領域Aout之間，如第4圖所示，也可以設有無加熱器元件之緩衝領域(非加熱領域)Abuf。而且，在第4圖中，與上述實施形態相同之構成元件，係賦予相同編號。緩衝領域Abuf係熱阻較大，所以，晶圓W的溫度邊界內側領域TAin之溫度分佈，更不太受外周側加熱器元件26之影響。因此，可使晶圓W的溫度邊界內側領域TAin之溫度分佈更平坦。如此之緩衝領域Abuf，最好係具有陶瓷板22直徑之4.0%~7.6%之寬度之環狀領域。
在上述實施形態之陶瓷加熱器20中，於外周領域Aout中之陶瓷板22的與晶圓裝載面20a為相反側之面20b上，如第5圖所示，也可以設有包括環狀凹槽52之薄壁部。而且，在第5圖中，與上述實施形態相同之構成元件係賦予相同編號。第5圖之凹槽52，係與陶瓷板22為同心圓之環狀凹槽。凹槽52之深度雖然並未特別侷限，但是，可以係例如陶瓷板22直徑之1.8%~3.3%，或者，板體主要部22b厚度t之 10%~30%。凹槽52之寬度也雖然並未特別侷限，但是，也可以係例如陶瓷板22直徑之1%~5%。凹槽52的內周緣，也可以係與區域邊界線LZ一致。包括這種凹槽52之薄壁部係熱阻較大，所以，晶圓W的溫度邊界內側領域TAin之溫度分佈，變得更不太受外周側加熱器元件26之影響。如此之凹槽52也可以設在無加熱器元件之非加熱領域。如此一來，包括凹槽52之薄壁部係熱阻變得更大，所以，晶圓W的溫度邊界內側領域TAin之溫度分佈，變得更不太受外周側加熱器元件26之影響。
在上述實施形態之陶瓷加熱器20中，於外周領域Aout中之陶瓷板22的與晶圓裝載面20a為相反側之面20b上，如第6圖所示，也可以設置包括環狀落差54之薄壁部。而且，在第6圖中，與上述實施形態相同之構成元件，係賦予相同編號。第6圖之落差54的落差邊界線54a，係與陶瓷板22為同心圓。落差54之深度雖然並未特別侷限，但是，例如可以係陶瓷板22直徑之1.8%~3.3%，或者，係板體主要部22b厚度t之10%~30%。落差54之寬度雖然也未特別侷限，但是，落差邊界線54a也可以與區域邊界線LZ一致。包括這種落差54之薄壁部係熱阻較大，所以，晶圓W的溫度邊界內側領域TAin之溫度分佈，變得更不太受外周側加熱器元件26之影響。如此之落差54也可以設在無加熱器元件之非加熱領域。如此一來，包括落差54之薄壁部係熱阻變得更大，所以，晶圓W的溫度邊界內側領域TAin之溫度分佈，變得更不太受外周側加熱器元件26之影響。
在上述實施形態之陶瓷加熱器20中，如第7圖所示，在包含陶瓷板22中之區域邊界線LZ之邊界領域AZ設置環狀凹槽152，也可以使該邊界領域AZ之厚度小於陶瓷板22直徑之3.9%(最好係小於3.3%)，使邊界領域AZ以外之厚度超過陶瓷板22直徑之3.9%。在第7圖中，與上述實施形態相同之構成要素，係賦予相同編號。如此一來，熱很難自高溫之外周領域Aout往低溫之內周領域Ain移動。結果，可獲得在未進行電漿處理之狀態下，被裝載於晶圓裝載面20a上之晶圓W中之溫度邊界線LT內側的領域(溫度邊界內側領域TAin)之溫度分佈係接***坦，溫度邊界線LT外側的領域(溫度邊界外側領域TAout)之溫度分佈，係愈往外周則溫度愈高之溫度梯度輪廓。但是，上述實施形態係可更明確獲得這種溫度梯度輪廓。而且，邊界領域AZ之厚度係當考慮強度時，最好大於陶瓷板22直徑之1.8%。
在上述實施形態之陶瓷加熱器20中，如第8圖所示，也可以在陶瓷板22中之自外周至超過區域邊界線LZ之內側為止之領域AX，設置環狀之落差154，使該領域AX之厚度小於陶瓷板22直徑之3.9%(最好小於3.3%)，使此外之厚度超過陶瓷板22直徑之3.9%。在第8圖中，在與上述實施形態相同之構成要素，係賦予相同編號。如此一來，熱很難自高溫之外周領域Aout往低溫之內周領域Ain移動。結果，可使在未進行電漿處理之狀態下，被裝載於晶圓裝載面20a上之晶圓W中之溫度邊界線LT內側的領域(溫度邊界內側領域TAin)之溫度分佈變得接***坦，溫度邊界線LT外側的領域(溫度 邊界外側領域TAout)之溫度分佈，係愈往外周則溫度愈高之溫度梯度輪廓，比第7圖還要更明確地獲得。但是，上述之實施形態，可更明確獲得如此之溫度梯度輪廓。而且，陶瓷板22中之自外周至超過區域邊界線LZ之內側為止之領域之厚度，係當考慮強度時，最好大於陶瓷板22直徑之1.8%。
在上述之實施形態中，雖然採用埋設平板電極28到陶瓷板22之構造，但是，也可以採用不埋設平板電極28之構造。又，在上述之實施形態中，平板電極28雖然發揮當作埋設靜電電極與RF電極兩者之角色，但是，也可以發揮當作埋設靜電電極與RF電極之任一者之角色。又，也可以在陶瓷板22分開埋設靜電電極與RF電極。
在上述之實施形態中，雖然使陶瓷板22轉軸接合部22a之厚度，比其周圍的板體主要部22b之厚度t還要厚，但是，也可以使轉軸接合部22a之厚度，與板體主要部22b之厚度相同。
【實施例】
〔實驗例1〕
在實驗例1中，係製作第1圖之陶瓷加熱器20。但是，省略平板電極28。具體說來，陶瓷板22係使用直徑為330mm(半徑r係165mm)之氮化鋁燒結體製之板體。區域邊界線LZ係直徑260mm(陶瓷板22直徑之79%)之圓，其與陶瓷板22為同心圓。轉軸接合部22a之直徑係74mm，轉軸接合部22a之厚度係18mm。板體主要部22b之厚度t係13mm(厚度t/直徑之比率係3.9%)。各加熱器元件24,26係使用鉬製 之線圈彈簧形狀者。使在實驗例1所使用之陶瓷板22之尺寸表示在第9圖之表。
在控制裝置40中，使在事先未進行電漿處理之狀態下，被裝載於晶圓裝載面上之晶圓W之中心溫度，設定在目標溫度T(在此係600℃)，晶圓W最外周之溫度，係設定在比中心溫度僅高既定溫度差△T(在此係10℃)之溫度。在晶圓W之中心溫度及最外周之溫度，分別到達設定溫度之時點，在晶圓W直徑之中，自中心至右端為止之間(離開晶圓中心之距離係0~150mm之間)之八處，與自中心至另一端為止之間(離開晶圓中心之距離係0~-150mm之間)之八處，進行測溫。使其結果表示在第10圖之曲線圖。溫度邊界線LT係直徑為180mm之圓(與陶瓷板22為同心圓，陶瓷板22之之54.5%，位於離開中心90mm)。
在實驗例1中，於未進行電漿處理之狀態下，被裝載於晶圓裝載面20a上之晶圓W之中心溫度與溫度邊界線LT之溫度之差係3.0℃，評估為良好。而且，當此差值小於3.0℃時，端子部中之熱應力非常小，所以評估為良好，當超過3.0℃時，評估為不良。實驗例1之溫度梯度輪廓，係如第10圖所示。亦即，在溫度邊界內側領域TAin中，溫度分佈係接***坦，在溫度邊界外側領域TAout中，溫度分佈係愈往外周則溫度愈高。
〔實驗例2〕
在實驗例2中，係使板體主要部22b之厚度t為11mm(厚度t/直徑之比率係3.3%)之外，其與實驗例1同樣地，製 作陶瓷加熱器20，與實驗例1同樣地，進行測溫。使其結果表示在第9圖之表及第10圖之曲線圖。在實驗例2中，在未進行電漿處理之狀態下，被裝載於晶圓裝載面20a上之晶圓W之中心溫度與溫度邊界線LT之溫度之差係2.7℃(≦3.0℃)，評估為良好。實驗例2之溫度梯度輪廓，係如第10圖所示。亦即，溫度邊界內側領域TAin之溫度分佈係與實驗例1相比較下，更接***坦，溫度邊界外側領域TAout之溫度分佈，係愈往外周則溫度愈高。
〔實驗例3〕
在實驗例3中，係使板體主要部22b之厚度t為9mm(厚度t/直徑之比率係2.7%)之外，與實驗例1同樣地，製作陶瓷加熱器20，與實驗例1同樣地，進行測溫。使其結果表示在第9圖之表及第10圖之曲線圖。在實驗例3中，於未進行電漿處理之狀態下，被裝載於晶圓裝載面20a上之晶圓W之中心溫度與溫度邊界線LT之溫度之差係2.2℃(≦3.0℃)，評估為良好。實驗例3之溫度梯度輪廓，係如第10圖所示。亦即，溫度邊界內側領域TAin之溫度分佈係與實驗例1,2相比較下，更接***坦，溫度邊界外側領域TAout之溫度分佈，係愈往外周則溫度愈高。
〔實驗例4〕
在實驗例4中，係使板體主要部22b之厚度t為6mm(厚度t/直徑之比率係1.8%)之外，與實驗例1同樣地，製作陶瓷加熱器20，與實驗例1同樣地，進行測溫。使其結果表示在第9圖之表及第10圖之曲線圖。在實驗例3中，於未進行 電漿處理之狀態下，被裝載於晶圓裝載面20a上之晶圓W之中心溫度與溫度邊界線LT之溫度之差係1.4℃(≦3.0℃)，評估為良好。實驗例4之溫度梯度輪廓，係如第10圖所示。亦即，溫度邊界內側領域TAin之溫度分佈在與實驗例1~3相比較下，更接***坦，溫度邊界外側領域TAout之溫度分佈，係愈往外周則溫愈高。
在實驗例1~4中，雖然皆使板體主要部22b之厚度t小於陶瓷板22直徑之3.9%，但是，為了使溫度邊界內側領域TAin之溫度分佈更接***坦，溫度邊界外側領域TAout之溫度分佈，愈往外周則愈高之傾向更明確，最好使厚度t更薄。
〔實驗例5〕
在實驗例5中，係使板體主要部22b之厚度t為19mm(厚度t/直徑之比率係5.8%)之外，與實驗例1同樣地，製作陶瓷加熱器20，與實驗例1同樣地，進行測溫。使其結果表示在第9圖之表及第10圖之曲線圖。在實驗例5中，係在未進行電漿處理之狀態下，被裝載於晶圓裝載面20a上之晶圓W之中心溫度與溫度邊界線LT之溫度之差係4.9℃(>3.0℃)，評估為不良。實驗例5之溫度梯度輪廓，如第10圖所示，係自晶圓W中心至最外周，大概線性地溫度上昇。
〔實驗例6〕
在實驗例6中，係使板體主要部22b之厚度t為15mm(厚度t/直徑之比率係4.5%)之外，與實驗例1同樣地，製作陶瓷加熱器20，與實驗例1同樣地，進行測溫。使其結果表示 在第9圖之表及第10圖之曲線圖。在實驗例6中，於未進行電漿處理之狀態下，被裝載於晶圓裝載面20a上之晶圓W之中心溫度與溫度邊界線LT之溫度之差係3.8℃(>3.0℃)，評估為不良。實驗例6之溫度梯度輪廓，如第10圖所示，係自晶圓W中心至最外周為止，大概線性地溫度上昇。
〔實驗例7〕
在實驗例7中，在外周領域Aout中之陶瓷板22的與晶圓裝載面20a為相反側之面20b上，設置包括環狀凹槽52之薄壁部(參照第5圖)之外，與實驗例2同樣地，製作陶瓷加熱器20，與實驗例2同樣地，進行測溫。凹槽52的內周緣係直徑260mm之圓，其與區域邊界線LZ一致。凹槽52之深度係3mm，凹槽52之寬度係10mm，薄壁部之厚度t’係8mm。使其結果表示在第9圖之表及第11圖之曲線圖。在實驗例7中，於未進行電漿處理之狀態下，被裝載於晶圓裝載面20a上之晶圓W之中心溫度與溫度邊界線LT之溫度之差係2.0℃，評估為良好。實驗例7之溫度梯度輪廓，係如第11圖所示。亦即，溫度邊界內側領域TAin之溫度分佈，係與無凹槽52之實驗例2相比較下，更接***坦，溫度邊界外側領域TAout之溫度分佈，係愈往外周則溫度愈高。
〔實驗例8〕
在實驗例8中，於外周領域Aout之中，陶瓷板22的與晶圓裝載面20a為相反側之面20b上，設置包括環狀落差54之薄壁部(參照第6圖)之外，與實驗例2同樣地，製作陶瓷加熱器20，與實驗例2同樣地，進行測溫。落差54的落差邊界 線54a，係直徑260mm之圓，其與區域邊界線LZ一致。落差54之深度係3mm，薄壁部之厚度t’係8mm。使其結果表示在第9圖之表及第11圖之曲線圖。在實驗例8中，於未進行電漿處理之狀態下，被裝載於晶圓裝載面20a上之晶圓W之中心溫度與溫度邊界線LT之溫度之差係1.7℃，評估為良好。實驗例8之溫度梯度輪廓，係如第11圖所示。亦即，溫度邊界內側領域TAin之溫度分佈，係與無落差54之實驗例2或包括凹槽52之實驗例7相比較下，更接***坦，溫度邊界外側領域TAout之溫度分佈，係愈往外周則溫度愈高。
〔實驗例9〕
在實驗例9中，於外周領域Aout之中，陶瓷板22的與晶圓裝載面20a為相反側之面20b上，設置包括環狀凹槽152之薄壁部(參照第7圖)之外，與實驗例6同樣地，製作陶瓷加熱器20，與實驗例6同樣地，進行測溫。凹槽152的內周緣係直徑215mm之圓。凹槽152之深度係5mm，凹槽152之寬度係32.5mm，薄壁部之厚度t’係10mm。使其結果表示在第12圖之表及第13圖之曲線圖。在實驗例9中，於未進行電漿處理之狀態下，被裝載於晶圓裝載面20a上之晶圓W之中心溫度與溫度邊界線LT之溫度之差係3.0℃，評估為良好。實驗例9之溫度梯度輪廓係如第13圖所示。亦即，溫度邊界內側領域TAin之溫度分佈係與無凹槽52之實驗例6相比較下，更接***坦，溫度邊界外側領域TAout之溫度分佈，係愈往外周則溫度愈高。
〔實驗例10〕
在實驗例10中，於外周領域Aout之中，陶瓷板22的與晶圓裝載面20a為相反側之面20b上，設置包括環狀落差154之薄壁部(參照第6圖)之外，與實驗例6同樣地，製作陶瓷加熱器20，與實驗例6同樣地，進行測溫。落差154的落差邊界線54a係直徑165mm之圓。落差154之深度係5mm，薄壁部之厚度t’係10mm。使其結果表示在第12圖之表及第13圖之曲線圖。在實驗例10中，於未進行電漿處理之狀態下，被裝載於晶圓裝載面20a上之晶圓W之中心溫度與溫度邊界線LT之溫度之差係2.8℃，評估為良好。實驗例8之溫度梯度輪廓係如第13圖所示。亦即，溫度邊界內側領域TAin之溫度分佈，係與無落差154之實驗例6相比較下，更接***坦，溫度邊界外側領域TAout之溫度分佈，係愈往外周則溫度愈高。
而且，實驗例1~10之中，實驗例1~4,7~10係相當於本發明之實施例，實驗例5,6係相當於比較例。這些實施例並非用於侷限本發明者。
本申請案係將2016年8月10日所申請之美國臨時申請案第62/372,869號，當作優先權主張之基礎，因為引用而其內容之全部係包含在本專利說明書中。
【產業上之利用可能性】
本發明係可利用於半導體製造裝置。

Claims (8)

  1. 一種陶瓷加熱器，具有用於裝載晶圓於圓板狀陶瓷板的上表面上之晶圓裝載面，在前述陶瓷板的內周領域埋設有一個以上之內周側加熱器元件，在外周領域埋設有一個以上之外周側加熱器元件，其中，前述陶瓷板中之既定領域的厚度，係小於前述陶瓷板的直徑之3.9%，前述既定領域係包含前述內周領域與前述外周領域之區域邊界線之領域。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之陶瓷加熱器，其中，前述既定領域係自前述陶瓷板外周，至超過前述區域邊界線之內側為止之領域。
  3. 如申請專利範圍第1或2項所述之陶瓷加熱器，其中，在前述內周領域中之接近中心之領域，設有被接合到轉軸上之轉軸接合部，前述既定領域係在前述陶瓷板之中，比前述轉軸接合部還要外側之全領域。
  4. 如申請專利範圍第1至3項中任一項所述之陶瓷加熱器，其中，前述既定領域的厚度，係小於前述陶瓷板的直徑之3.3%。
  5. 如申請專利範圍第1至4項中任一項所述之陶瓷加熱器，其中，前述既定領域的厚度，係大於前述陶瓷板的直徑之1.8%。
  6. 如申請專利範圍第1至5項中任一項所述之陶瓷加熱器， 其中，前述區域邊界線係與前述陶瓷板為同心圓，其中，前述同心圓的直徑，係被設定在前述陶瓷板的直徑之75~85%範圍。
  7. 如申請專利範圍第1至6項中任一項所述之陶瓷加熱器，其中，在前述內周領域與前述外周領域之間，設有無加熱器元件之非加熱領域。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之陶瓷加熱器，其中，前述非加熱領域係具有前述陶瓷板的直徑之4.0%~7.6%之寬度之環狀領域。
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