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公開番号2025173436
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-11-27
出願番号2024079028
出願日2024-05-14
発明の名称セラミックヒータ
出願人日本碍子株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類H01L 21/683 20060101AFI20251119BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】セラミックプレートの均熱性を有意に向上可能なシャフト付きセラミックヒータを提供する。
【解決手段】このセラミックヒータは、第一面及び第二面を有し、かつ、ヒータ電極が埋設されたセラミックプレートと、セラミックプレートの第二面に取り付けられたセラミックシャフトと、セラミックシャフトを構成する側壁内に貫通して設けられるシャフト穴と、セラミックプレートの第二面及び/又はセラミックシャフトの上端面に円周方向に延在するように設けられ、上端面及び/又は第二面と共にシャフト穴に連通した真空吸引経路を形成する真空吸引溝と、シャフト穴及び/又は真空吸引溝に連通し、かつ、第一面に到達するように設けられる、セラミックプレートを厚さ方向に貫通する貫通穴とを備える。平面視した場合に、セラミックシャフトと第二面との接合部分及び真空吸引溝の合計面積に占める真空吸引溝の面積の割合が60～96%である。
【選択図】図1

特許請求の範囲【請求項１】
ウェハが載置されるための第一面と、前記第一面と対向する第二面とを有し、かつ、ヒータ電極が埋設された円板状のセラミックプレートと、
前記セラミックプレートの第二面に取り付けられた円筒状のセラミックシャフトと、
前記セラミックシャフトを構成する側壁内に、前記セラミックシャフトの一端から他端まで貫通して設けられるシャフト穴と、
前記セラミックプレートの第二面及び／又は前記セラミックシャフトの上端面に円周方向に延在するように設けられ、前記上端面及び／又は前記第二面と共に前記シャフト穴に連通した真空吸引経路を形成する真空吸引溝と、
前記シャフト穴及び／又は前記真空吸引溝に連通し、かつ、前記第一面に到達するように設けられる、前記セラミックプレートを厚さ方向に貫通する貫通穴と、
を備えた、セラミックヒータであって、
前記セラミックヒータが、前記シャフト穴が真空吸引された場合に、前記シャフト穴、前記真空吸引溝及び前記貫通穴を経て前記セラミックプレートの第一面を真空吸引可能に構成されており、
前記セラミックシャフトの中心軸方向に平面視した場合に、前記セラミックシャフトと前記第二面との接合部分及び前記真空吸引溝の合計面積に占める、前記真空吸引溝の面積の割合が、６０～９６％である、セラミックヒータ。
続きを表示（約 750 文字）【請求項２】
前記セラミックシャフトと前記第二面との接合部分及び前記真空吸引溝の合計面積に占める、前記真空吸引溝の面積の割合が、６５～８５％である、請求項１に記載のセラミックヒータ。
【請求項３】
前記セラミックシャフトの中心軸方向に平面視した場合に、前記シャフト穴と前記貫通穴が互いに重なる位置に配置されている、請求項１又は２に記載のセラミックヒータ。
【請求項４】
前記真空吸引溝の深さが、０．５～３０ｍｍである、請求項１又は２に記載のセラミックヒータ。
【請求項５】
前記セラミックシャフトと前記第二面との接合部分の各々の幅が、０．５～３．０ｍｍである、請求項１又は２に記載のセラミックヒータ。
【請求項６】
前記貫通穴を複数個備えており、前記複数個の前記貫通穴が、前記セラミックシャフトの中心軸に関して、互いに回転対称な位置に配置されている、請求項１又は２に記載のセラミックヒータ。
【請求項７】
前記貫通穴の数が２又は３である、請求項６に記載のセラミックヒータ。
【請求項８】
前記真空吸引溝を複数個備えており、
前記複数個の前記真空吸引溝の各々の長手方向の端部に前記貫通穴が位置しており、
前記複数個の前記真空吸引溝が、円周方向に互いに離間して配置されている、請求項６に記載のセラミックヒータ。
【請求項９】
前記真空吸引溝の数が２又は３である、請求項１又は２に記載のセラミックヒータ。
【請求項１０】
前記真空吸引溝が円環状又は円弧状に設けられている、請求項１又は２に記載のセラミックヒータ。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、セラミックヒータに関するものである。
続きを表示（約 3,800 文字）【背景技術】
【０００２】
半導体製造プロセス用の成膜装置において、ウェハの温度を均一に制御するための支持ステージとして、セラミックヒータが用いられている。そのようなセラミックヒータとして、ウェハが載置されるためのセラミックプレートと、このセラミックプレートに取り付けられた円筒状のセラミックシャフトとを備えたものが広く用いられている。
【０００３】
特許文献１（特許第７３５２７６５号公報）には、発熱体が埋設されたセラミック製のヒータープレートと、ヒータープレートの下面に結合するシャフトと、ヒータープレート及びシャフトの接合面に沿って設けられた連続的又は断続的なエアポケットとを含む、セラミックヒータが開示されている。エアポケットは溝を含み、この溝は、ヒータープレートに接合するシャフト上端の曲げ部における接合面に沿ってヒータープレートに形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特許第７３５２７６５号公報
【発明の概要】
【０００５】
高い成膜品質を確保するため、セラミックヒータには、ウェハが載置される面内における温度差が小さいこと（すなわち均熱性）が求められている。とりわけ、近年のプロセスの微細化及び高集積化に伴い、セラミックヒータにはより一層の均熱性が求められている。しかしながら、図１７に模式的に示されるように、従来のシャフト付きセラミックヒータ１１０では、セラミックプレート１１２の全体から輻射や対流による熱の移動（矢印Ｂ参照）が生じるのに加えて、セラミックプレート１１２の裏面に取り付けられたセラミックシャフト１１４から設備側への熱伝導による熱の移動が発生する（矢印Ａ参照）。その結果、セラミックヒータ１１０のシャフト部分の熱伝達が大きくなり、セラミックプレート１１２の中心部の温度が他の部位よりも低くなりやすく、結果として均熱性が損なわれやすい。
【０００６】
本発明者らは、今般、セラミックプレート及びセラミックシャフトの接合面に沿って所定の面積割合で真空吸引溝を設けて真空吸引可能に構成することで、セラミックシャフトを介した（特にシャフト下端からの）放熱を効果的に抑制し、それによりセラミックプレートの均熱性を有意に向上できることを見出した。
【０００７】
したがって、本発明の目的は、セラミックシャフトを介した（特にシャフト下端からの）放熱を効果的に抑制し、それによりセラミックプレートの均熱性を有意に向上可能なシャフト付きセラミックヒータを提供することにある。
【０００８】
本開示によれば、以下の態様が提供される。
［態様１］
ウェハが載置されるための第一面と、前記第一面と対向する第二面とを有し、かつ、ヒータ電極が埋設された円板状のセラミックプレートと、
前記セラミックプレートの第二面に取り付けられた円筒状のセラミックシャフトと、
前記セラミックシャフトを構成する側壁内に、前記セラミックシャフトの一端から他端まで貫通して設けられるシャフト穴と、
前記セラミックプレートの第二面及び／又は前記セラミックシャフトの上端面に円周方向に延在するように設けられ、前記上端面及び／又は前記第二面と共に前記シャフト穴に連通した真空吸引経路を形成する真空吸引溝と、
前記シャフト穴及び／又は前記真空吸引溝に連通し、かつ、前記第一面に到達するように設けられる、前記セラミックプレートを厚さ方向に貫通する貫通穴と、
を備えた、セラミックヒータであって、
前記セラミックヒータが、前記シャフト穴が真空吸引された場合に、前記シャフト穴、前記真空吸引溝及び前記貫通穴を経て前記セラミックプレートの第一面を真空吸引可能に構成されており、
前記セラミックシャフトの中心軸方向に平面視した場合に、前記セラミックシャフトと前記第二面との接合部分及び前記真空吸引溝の合計面積に占める、前記真空吸引溝の面積の割合が、６０～９６％である、セラミックヒータ。
［態様２］
前記セラミックシャフトと前記第二面との接合部分及び前記真空吸引溝の合計面積に占める、前記真空吸引溝の面積の割合が、６５～８５％である、態様１に記載のセラミックヒータ。
［態様３］
前記セラミックシャフトの中心軸方向に平面視した場合に、前記シャフト穴と前記貫通穴が互いに重なる位置に配置されている、態様１又は２に記載のセラミックヒータ。
［態様４］
前記真空吸引溝の深さが、０．５～３０ｍｍである、態様１～３のいずれか一つに記載のセラミックヒータ。
［態様５］
前記セラミックシャフトと前記第二面との接合部分の各々の幅が、０．５～３．０ｍｍである、態様１～４のいずれか一つに記載のセラミックヒータ。
［態様６］
前記貫通穴を複数個備えており、前記複数個の前記貫通穴が、前記セラミックシャフトの中心軸に関して、互いに回転対称な位置に配置されている、態様１～５のいずれか一つに記載のセラミックヒータ。
［態様７］
前記貫通穴の数が２又は３である、態様６に記載のセラミックヒータ。
［態様８］
前記真空吸引溝を複数個備えており、
前記複数個の前記真空吸引溝の各々の長手方向の端部に前記貫通穴が位置しており、
前記複数個の前記真空吸引溝が、円周方向に互いに離間して配置されている、態様６又は７に記載のセラミックヒータ。
［態様９］
前記真空吸引溝の数が２又は３である、態様１～８のいずれか一つに記載のセラミックヒータ。
［態様１０］
前記真空吸引溝が円環状又は円弧状に設けられている、態様１～９のいずれか一つに記載のセラミックヒータ。
［態様１１］
前記真空吸引溝が蛇行しながら円周方向に進行するように設けられている、態様１～１０のいずれか一つに記載のセラミックヒータ。
［態様１２］
前記真空吸引溝が、円周方向に沿った進行、折り返し、及び円周方向に沿った逆行を含むパターンで形成される、態様１～１１のいずれか一つに記載のセラミックヒータ。
［態様１３］
前記真空吸引溝の断面形状が、長方形、台形、半円形、及び菱形からなる群から選択される少なくとも１種である、態様１～１２のいずれか一つに記載のセラミックヒータ。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
本発明によるセラミックヒータの一例を示す模式断面図である。
真空吸引溝及び貫通穴の平面視形状の一例を示す模式断面図であり、図１のＡ－Ａ線断面矢視図に相当する。
真空吸引溝及び貫通穴の平面視形状の他の一例を示す模式断面図である。
真空吸引溝及び貫通穴の平面視形状の他の一例を示す模式断面図である。
真空吸引溝及び貫通穴の平面視形状の他の一例を示す模式断面図である。
真空吸引溝及び貫通穴の平面視形状の他の一例を示す模式断面図である。
真空吸引溝及び貫通穴の断面形状の一例を示す模式断面図である。
真空吸引溝及び貫通穴の断面形状の他の一例を示す模式断面図である。
真空吸引溝及び貫通穴の断面形状の他の一例を示す模式断面図である。
真空吸引溝及び貫通穴の断面形状の他の一例を示す模式断面図である。
例１（比較例）で作製したセラミックヒータを示す模式断面図である。
例２～１３で作製したセラミックヒータを示す模式断面図である。
例１～６で作製したセラミックヒータについて測定された均熱性の改善割合を、接合部分の幅との関係において示すグラフである。
例１～６で作製したセラミックヒータについて測定された、シャフト端放熱量の減少割合とシャフト端温度の減少割合を、接合部分の幅との関係において示すグラフである。
例１、７、３、８及び９で作製したセラミックヒータについて測定された均熱性の改善割合を、接合部分の幅との関係において示すグラフである。
例１、７、３、８及び９で作製したセラミックヒータについて測定された、シャフト端放熱量の減少割合とシャフト端温度の減少割合を、接合部分の幅との関係において示すグラフである。
従来のセラミックヒータの一例を示す模式断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明によるセラミックヒータは、半導体製造装置内においてウェハを温度制御しながら支持するためのセラミック製の台である。典型的には、本発明によるセラミックヒータは、半導体成膜装置用のセラミックヒータでありうる。成膜装置の典型的な例としては、ＣＶＤ（化学気相成長）装置（例えば、熱ＣＶＤ装置、プラズマＣＶＤ装置、光ＣＶＤ装置、及びＭＯＣＶＤ装置）並びにＰＶＤ（物理気相成長）装置が挙げられる。
（【００１１】以降は省略されています）

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