用于半导体制造装置的陶瓷加热器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及载置并加热半导体晶片的用于半导体制造装置的陶瓷加热器。
【背景技术】
[0002] 在LSI等半导体器件的制造工序中，对作为被处理物的半导体晶片进行蚀刻处 理，或者通过热CVD、等离子体CVD等进行成膜处理等，实施各种各样的薄膜处理。在进行 这样的薄膜处理的半导体制造装置中，使用在设置于上表面的晶片载置面上载置半导体晶 片、并利用在该晶片载置面或内部设置的电阻发热体加热该半导体晶片的陶瓷加热器。在 该陶瓷加热器中，有时还设置有产生等离子体的RF电极、将半导体晶片电吸附固定在晶片 载置面上的静电卡盘用电极。
[0003] 由于期望半导体晶片在整个面上以均匀的膜厚进行成膜，因此，对于上述那样的 陶瓷加热器而言，要求其晶片载置面的温度分布在整个面上基本均匀。作为其对策，提出了 以下技术方案：将陶瓷加热器的晶片载置面分割成多个区域并在各个区域上配置电阻发热 体，或者如专利文献1所示将电阻发热体设置成并列电路，由此使得每单位面积的发热密 度更均匀。
[0004] 现有技术文献
[0005] 专利文献
[0006] 专利文献1 :国际公开第01/013423号
【发明内容】
[0007] 发明所要解决的问题
[0008] 上述陶瓷加热器通常具有如下结构：包含在上表面具有晶片载置面且在内部埋设 有电阻发热体电路等导电体的圆板状的陶瓷基体、和从下侧支撑该基体的筒状支撑体，并 且在该筒状支撑体的内侧容纳向导电体供电用的导电线。对于该结构的陶瓷加热器而言， 在晶片载置面中，在相反侧对应于与筒状支撑体的接合部分的环状的区域中，温度分布不 均匀，其结果是，有时产生在半导体晶片上成膜时的膜厚分布不均匀的问题。
[0009] 用于解决问题的手段
[0010] 本发明人等为了解决上述问题，进行深入研究的结果是，在陶瓷加热器的制作阶 段，通过在对陶瓷基体和筒状支撑体的接合部分在接合方向上施加载荷的同时加热而进行 接合，在陶瓷基体的内部在与晶片载置面平行的面上遍布基本整个面的线状的电阻发热体 中，位于进行与上述筒状支撑体接合的区域的基本正上方的一部分的电阻发热体在施加上 述载荷的状态下受到加热的影响而发生化学反应，其结果是在该一部分的电阻发热体中体 积电阻值上升。
[0011] 因此，发现在陶瓷基体的内部埋设线状的电阻发热体时，以电阻发热体尽可能不 延伸到进行陶瓷基体和筒状支撑体接合的区域的正上方的方式形成电路图案，结果可以使 得晶片载置面的温度分布在整个面上基本均匀，从而完成了本发明。
[0012] S卩，本发明的陶瓷加热器含有在上表面具有晶片载置面且在内部具备线状的电阻 发热体的陶瓷基体、和与该陶瓷基体的下表面接合的筒状支撑体；其特征在于，所述电阻发 热体具有电路图案，该电路图案包含相对于所述陶瓷基体以同心圆状配置的多个周向延伸 部、和与这些多个周向延伸部连接的半径方向延伸部；从垂直于所述晶片载置面的方向对 所述电路图案和所述陶瓷基体下表面的所述接合的区域一起进行观察时，在所述接合的区 域内不存在所述周向延伸部。
[0013] 发明效果
[0014] 根据本发明，在晶片载置面的整个面上能够得到基本均匀的温度分布。
【附图说明】
[0015] 图1是表示本发明的陶瓷加热器的一个具体例的纵向剖视图。
[0016] 图2是从垂直于晶片载置面的方向对本发明的一个具体例的陶瓷加热器所具有 的陶瓷基体中埋设的电阻发热体的电路图案和筒状支撑体的接合区域一起进行观察时的 示意图。
[0017] 图3是从垂直于晶片载置面的方向对比较例的陶瓷加热器所具有的陶瓷基体中 埋设的电阻发热体的电路图案和筒状支撑体的接合区域一起进行观察时的示意图。
[0018] 附图标记
[0019] 1 陶瓷加热器
[0020] 2 陶瓷基体
[0021] 2a晶片载置面
[0022] 2b接合区域
[0023] 3 筒状支撑体
[0024] 4 电阻发热体
[0025] 4a周向延伸部
[0026] 4b半径方向延伸部
[0027] 5 外部端子
[0028] 6 供电线
[0029] W 半导体晶片
【具体实施方式】
[0030] 首先，列出本发明的实施方式来进行说明。本发明的陶瓷加热器的实施方式涉及 如下陶瓷加热器，其含有在上表面具有晶片载置面且在内部具备线状的电阻发热体的陶瓷 基体、和与所述陶瓷基体的下表面接合的筒状支撑体；其特征在于，所述电阻发热体具有电 路图案，该电路图案包含相对于所述陶瓷基体以同心圆状配置的多个周向延伸部和与这些 多个周向延伸部连接的半径方向延伸部；从垂直于所述晶片载置面的方向对所述电路图案 和所述陶瓷基体下表面的所述接合的区域一起进行观察时，在所述接合的区域内不存在所 述周向延伸部。由此在晶片载置面的整个面上能够得到基本均匀的温度分布。
[0031] 在上述本发明的陶瓷加热器的实施方式中，在上述电路图案中，优选仅所述半径 方向延伸部存在于所述接合的区域内。由此，在确保晶片载置面的热均匀性的同时，能够稳 定支撑陶瓷基体。特别是，优选存在于该接合的区域内的半径方向延伸部为向设置在所述 电阻发热体的端部的外部端子的引出线。由此，能够使支撑体的粗细度变细，还能够减小与 陶瓷基体的接合面积。另外，优选所述多个周向延伸部在所述陶瓷基体的半径方向上以均 等的间距配置。由此，在晶片载置面中能够得到更高的热均匀性。
[0032] 接下来，对于本发明的陶瓷加热器的一个具体例参照图1进行说明。该图1所示 的陶瓷加热器1包含：在上表面具有载置半导体晶片W的晶片载置面2a的大致圆板形状的 陶瓷基体2,和在与该陶瓷基体2的晶片载置面2a相反侧的下表面例如通过在接合方向上 施加载荷并加热而化学接合的筒状支撑体3。
[0033] 为了在半导体晶片W的加热处理时以高速使其升降温，陶瓷基体2的厚度越薄越 优选，但是极薄时，有可能刚性变低而破损，因此优选为约5~约25_，更优选为约10~约 20_。陶瓷基体2的材质可以使用氮化铝、氮化硅或氧化铝等。在这些之中，从良好的导热 性的观点出发，优选氮化铝，从高刚性的观点出发，优选氮化硅、氧化铝。
[0034] 筒状支撑体3的作为与上述陶瓷基体2的接合部分的上端部进行扩径，由此使得 后述的外部端子5与筒状支撑体3不接触。另一方面，在筒状支撑体3的下端部形成向外 侧弯曲的凸缘部，以使得能够利用插入该凸缘部的螺栓固定在未图示的半导体制造装置的 台面上。作为筒状支撑体3的材质，只要其热膨胀系数与陶瓷基体2的热膨胀系数相差不 大就没有特别限制，优选使用与陶瓷基体2相同的材质。即，陶瓷基体2由A1N形成的情况 下，优选筒状支撑体3的材质也采用A1N。
[0035] 上述陶瓷基体2和筒状支撑体3例如通过未图示的接合层而化学接合。该接合层 的成分优选包含在A1N、A1203中添加稀土氧化物而得到的物质。原因在于：这些成分与作 为陶瓷基体2、筒状支撑体3的材质的A1N等陶瓷的润湿性良好，因此能够得到高接合强度， 而且在接合面容易得到高气密性。
[0036] 在上述陶瓷基体2的内部在与晶片载置面2a平行的面上遍布线状的电阻发热体 4。作为这样将线状的电阻发热体4埋设在陶瓷基体2的内部的方法，可以列举如下方法：将 导电膏丝网印刷在两片形状基本相同的陶瓷板的一个陶瓷板上以形成所期望的电路图案， 然后进行烧结，并以将该电路图案覆盖的方式贴合另一个陶瓷板。或者，可以是如下方法： 在两片形状基本相同的陶瓷板之间夹持加工有所期望的电路图案的金属线、金属网或者金 属箱等。
[0037] 通过丝网印刷形成的情况下使用的导电糊通过混合金属粉末、根据需要添加的氧 化物粉末、粘结剂和溶剂而得到。在该情况下的金属粉末中，从与陶瓷基体2的热膨胀系数 匹配的角度出发，优选钨（W)、钼（Mo)或钽（Ta)。在使用金属线、金属网、金属箱等的情况 下，从与陶瓷基体2的热膨胀系数匹配的角度出发，也优选钨（W)、钼（Mo)或钽（Ta)。
[0038] 埋设在陶瓷基体2内的电阻发热体4的电