陶瓷加热器的制作方法

本发明涉及一种陶瓷加热器

背景技术：

以往，作为陶瓷加热器，已知有在具有晶片载置面的圆盘状的陶瓷板的内周侧和外周侧分别独立地埋入有电阻发热体的被称为双区加热器的陶瓷加热器。例如，在专利文献1中公开了图19所示的陶瓷加热器410。该陶瓷加热器410利用外周侧热电偶450来测定陶瓷板420的外周侧的温度。热电偶引导件432在筒状轴440的内部从下方笔直地向上方延伸后弯曲成圆弧状并进行90°的转向。该热电偶引导件432安装于在陶瓷板420的背面中的设置于被筒状轴440包围的区域的狭缝426a中。狭缝426a构成热电偶通路426的入口部分。外周侧热电偶450插入热电偶引导件432的筒内并到达热电偶通路426的末端位置。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开第2012/039453号小册子(图11)

技术实现要素：

发明所要解决的课题

然而，由于热电偶通路426向一个方向笔直地延伸，因此插入热电偶通路426的热电偶基本上测定的是热电偶通路426的末端位置，没有测温位置的自由度。另外，在使热电偶的测温部(前端)停止在热电偶通路426的末端位置跟前的情况下，能够在该位置进行测温，但由于测温的是测温部周围的空气，因此测温精度不佳。

本发明是为了解决这样的课题而完成的，其主要目的在于提高测温位置的自由度并且还提高各测温位置处的测温精度。

用于解决课题的方案

本发明的第一陶瓷加热器具备：

陶瓷板，其在表面具有晶片载置面；

电阻发热体，其埋设在所述陶瓷板中；

筒状轴，其从所述陶瓷板的背面支撑所述陶瓷板；以及

热电偶通路，其从上述陶瓷板的上述背面中的被上述筒状轴包围的轴内区域的起点到达上述陶瓷板的外周部的末端位置，

所述热电偶通路具有：台阶部，其设置在从所述起点到所述末端位置之间的中间位置；长距离部，其从所述起点到达所述末端位置；以及短距离部，其从所述起点到达所述中间位置。

在该陶瓷加热器中，热电偶通路具有：台阶部，其设置在从起点到末端位置之间的中间位置；长距离部，其从起点到达末端位置；以及短距离部，其从起点到达中间位置。因此，如果将热电偶插入长距离部并将热电偶的测温部配置为与末端位置接触，则能够高精度地对末端位置进行测温。如果将热电偶插入到短距离部并将热电偶的测温部配置为与中间位置的台阶部接触，则能够高精度地对中间位置进行测温。因此，能够提高测温位置的自由度，并且还能够提高各测温位置处的测温精度。

需说明的是，中间位置只要是在从起点到末端位置之间，就可以设置在任何位置。另外，也可以将中间位置设置在从起点到末端位置之间的多个地点，在各中间位置设置台阶部。

在本发明的第一陶瓷加热器中，所述台阶部也可以以在所述陶瓷板的面方向上产生台阶的方式设置。这样的话，若沿着热电偶通路的一个侧面插入热电偶，则能够将热电偶的测温部按压于末端位置和中间位置的台阶部中的一方，若沿着热电偶通路的另一个侧面插入热电偶，则能够将热电偶的测温部按压于末端位置和中间位置的台阶部中的另一方。

在本发明的第一陶瓷加热器中，所述台阶部也可以以在所述陶瓷板的厚度方向上产生台阶的方式设置。这样的话，若沿着热电偶通路的台阶的上层插入热电偶，则能够将热电偶的测温部按压于末端位置和中间位置的台阶部中的一方，若沿着热电偶通路的台阶的下层插入热电偶，则能够将热电偶的测温部按压于末端位置和中间位置的台阶部中的另一方。

在本发明的第一陶瓷加热器中，所述热电偶通路也可以在所述长距离部与所述短距离部的边界的至少一部分具有分隔壁。这样的话，能够防止插入到长距离部(或短距离部)的热电偶错误地跨越至短距离部(或长距离部)。

在本发明的第一陶瓷加热器中，在俯视所述陶瓷板时，所述热电偶通路也可以弯曲。这样的话，在陶瓷板上存在贯通孔等障碍物的情况下，能够避开该障碍物而设置热电偶通路。

在本发明的第一陶瓷加热器中，所述电阻发热体也可以在将所述晶片载置面分割成多个而得到的各个区域中布线，所述末端位置与所述中间位置可以设置于互不相同的区域。这样的话，在所谓的多区加热器中，能够高精度地测定不同区域的温度。

在本发明的第二陶瓷加热器具备：

陶瓷板，其在表面具有晶片载置面；

电阻发热体，其埋设在所述陶瓷板中；

筒状轴，其从所述陶瓷板的背面支撑所述陶瓷板；以及

热电偶通路，其从所述陶瓷板的所述背面中的被所述筒状轴包围的轴内区域的起点朝向所述陶瓷板的外周部延伸，

所述热电偶通路在中途具有分支点，具有从所述分支点到达第一末端位置的第一分支路和从所述分支点到达与所述第一末端位置不同的第二末端位置的第二分支路。

在该陶瓷加热器中，热电偶通路具有从分支点到达第一末端位置的第一分支路和从分支点到达与第一末端位置不同的第二末端位置的第二分支路。因此，若将热电偶插入第一分支路并将热电偶的测温部配置为与第一末端位置接触，则能够高精度地对第一末端位置进行测温。若将热电偶插入第二分支路并将热电偶的测温部配置为与第二末端位置接触，则能够高精度地对第二末端位置进行测温。因此，能够提高测温位置的自由度，并且还能够提高各测温位置处的测温精度。

在本发明的第二陶瓷加热器中，从所述陶瓷板的中心到所述第二末端位置的长度可以与从所述陶瓷板的中心到所述第一末端位置的长度相同或不同。若使两者的长度相同，则能够对距陶瓷板的中心为相同距离的不同的2点进行测温，若两者的长度不同，则能够对距陶瓷板的中心为不同距离的2点进行测温。

在本发明的第二陶瓷加热器中，所述热电偶通路也可以在从所述起点到所述分支点之间的至少一部分具有分隔壁。这样的话，能够利用分隔壁将热电偶向第一末端位置引导或者向第二末端位置引导。

在本发明的第二陶瓷加热器中，在俯视所述陶瓷板时，所述热电偶通路的所述第一分支路和所述第二分支路的至少一方也可以弯曲。这样的话，在陶瓷板上存在贯通孔等障碍物的情况下，能够避开该障碍物而设置热电偶通路。

在本发明的第二陶瓷加热器中，所述电阻发热体也可以在将所述晶片载置面分割成多个而得到的各个区域中布线，所述第一末端位置和所述第二末端位置也可以设置于互不相同的区域。这样的话，在所谓的多区加热器中，能够高精度地测定不同区域的温度。

附图说明

图1为陶瓷加热器10的立体图。

图2为图1的a-a剖视图。

图3为图1的b-b剖视图。

图4为从陶瓷板20的背面20b观察热电偶通路26时的俯视图。

图5为热电偶引导件32的主视图。

图6为从陶瓷板20的斜下方观察热电偶通路26时的立体图。

图7为从陶瓷板20的斜下方观察热电偶通路26时的立体图。

图8为从陶瓷板20的背面20b观察热电偶通路26的变形例时的俯视图。

图9为图8的c-c剖视图。

图10为图8的c-c剖视图。

图11为从陶瓷板20的背面20b观察热电偶通路126时的俯视图。

图12为图11的d-d剖视图。

图13为从陶瓷板20的背面20b观察热电偶通路26的变形例时的俯视图。

图14为从陶瓷板20的背面20b观察热电偶通路26的变形例时的俯视图。

图15为从陶瓷板20的背面20b观察热电偶通路326时的俯视图。

图16为从陶瓷板20的背面20b观察热电偶通路326的变形例时的俯视图。

图17为从陶瓷板20的背面20b观察热电偶通路326的变形例时的俯视图。

图18为从陶瓷板20的背面20b观察热电偶通路326的变形例时的俯视图。

图19为现有例的说明图。

具体实施方式

一边参照附图一边在以下说明本发明的适合的实施方式。图1是陶瓷加热器10的立体图，图2是图1的a-a剖视图，图3是图1的b-b剖视图，图4是从陶瓷板20的背面20b观察热电偶通路26时的俯视图，图5是热电偶引导件32的主视图，图6及图7是从陶瓷板20的斜下方观察热电偶通路26时的立体图。

陶瓷加热器10用于对要实施蚀刻、cvd等处理的晶片w进行加热，设置于未图示的真空腔室内。该陶瓷加热器10具备：具有晶片载置面20a的圆盘状的陶瓷板20；以及筒状轴40，其与陶瓷板20的与晶片载置面20a相反一侧的面(背面)20b接合。

陶瓷板20是由氮化铝、氧化铝等为代表的陶瓷材料构成的圆盘状的板。陶瓷板20的直径没有特别限定，例如为300mm左右。陶瓷板20通过与陶瓷板20呈同心圆状的假想边界20c(参照图3)分为小圆形的内周侧区域z1和圆环状的外周侧区域z2。在陶瓷板20的内周侧区域z1埋设有内周侧电阻发热体22，在外周侧区域z2埋设有外周侧电阻发热体24。这两种电阻发热体22、24例如由以钼、钨或碳化钨为主成分的线圈构成。如图2所示，陶瓷板20通过将上侧板p1和比该上侧板p1薄的下侧板p2进行面接合而制作。

筒状轴40与陶瓷板20同样地由氮化铝、氧化铝等陶瓷形成。筒状轴40的上端的凸缘部40a扩散接合于陶瓷板20。

如图3所示，内周侧电阻发热体22形成为：从一对端子22a、22b中的一方出发，以一笔画的要领在多个折回部折回并在内周侧区域z1的大致整个区域布线后，到达一对端子22a、22b中的另一方。一对端子22a、22b设置于轴内区域20d(陶瓷板20的背面20b中的筒状轴40的内侧区域)。在一对端子22a、22b上分别接合有金属制(例如ni制)的供电棒42a、42b。

如图3所示，外周侧电阻发热体24形成为：从一对端子24a、24b中的一方出发，以一笔画的要领在多个折回部折回并在外周侧区域z2的大致整个区域布线后，到达一对端子24a、24b中的另一方。一对端子24a、24b设置于陶瓷板20的背面20b的轴内区域20d。在一对端子24a、24b上分别接合有金属制(例如ni制)的供电棒44a、44b。

如图2所示，在陶瓷板20的内部，与晶片载置面20a平行地设置有用于插入外周侧热电偶50的长孔形状的热电偶通路26。如图3所示，热电偶通路26从陶瓷板20的背面20b中的轴内区域20d的起点26s朝向陶瓷板20的外周部直线地延伸。热电偶通路26中的从起点26s到凸缘部40a的入口部分成为用于供热电偶引导件32的弯曲部34的前端嵌入的长槽形状的导入部26a。导入部26a在轴内区域20d开口。如图3、图4、图6以及图7所示，热电偶通路26具有：台阶部26b，其设置在从起点26s到末端位置26e之间的中间位置26m；长距离部26c，其从起点26s到达末端位置26e；以及短距离部26d，其从起点26s到达中间位置26m。台阶部26b以在陶瓷板20的面方向上产生台阶的方式设置。长距离部26c和短距离部26d都是直线状的通路，从起点26s到中间位置26m为止是两者成为一体的宽幅通路，从中间位置26m到末端位置26e为止是仅长距离部26c的窄幅通路。

如图5所示，热电偶引导件32是具备引导孔32a的金属制(例如不锈钢制)的筒状部件。热电偶引导件32具备：垂直部33，其在与晶片载置面20a垂直的方向上延伸；以及弯曲部34，其从垂直方向转换为水平方向。垂直部33的外径大于弯曲部34的外径，但垂直部33的内径与弯曲部34的内径相同。这样，通过减小弯曲部34的外径，能够减小插入弯曲部34的热电偶通路26的导入部26a的宽度。但是，也可以使垂直部33的外径与弯曲部34的外径相同。弯曲部34的曲率半径r没有特别限定，例如为30mm左右。在热电偶引导件32的引导孔32a中插通有外周侧热电偶50。弯曲部34的前端既可以简单地嵌入导入部26a内，也可以接合或粘接于导入部26a内。

如图2所示，在筒状轴40的内部，除了热电偶引导件32以外，还配置有分别与内周侧电阻发热体22的一对端子22a、22b连接的供电棒42a、42b、分别与外周侧电阻发热体24的一对端子24a、24b连接的供电棒44a、44b。在筒状轴40的内部，还配置有用于测定陶瓷板20的中央附近的温度的内周侧热电偶48、用于测定陶瓷板20的外周附近的温度的外周侧热电偶50。内周侧热电偶48插入至设置于陶瓷板20的轴内区域20d的凹部49，前端的测温部48a与陶瓷板20接触。凹部49设置在不与各端子22a、22b、24a、24b或热电偶通路26的导入部26a干涉的位置。外周侧热电偶50是鞘热电偶，以穿过热电偶引导件32的引导孔32a和热电偶通路26的方式配置。外周侧热电偶50的前端的测温部50a可以穿过长距离部26c而与末端位置26e接触(参照图3及图6)，也可以穿过短距离部26d而与中间位置26m的台阶部26b接触(参照图7)。或者，也可以将2根外周侧热电偶50分别插入长距离部26c和短距离部26d，使一方的测温部50a与末端位置26e接触，使另一方的测温部50a与台阶部26b接触。

接着，对陶瓷加热器10的使用例进行说明。首先，在未图示的真空腔室内设置陶瓷加热器10，在该陶瓷加热器10的晶片载置面20a载置晶片w。而且，调整向内周侧电阻发热体22供给的电力，以使由内周侧热电偶48检测出的温度成为预先确定的内周侧目标温度，并且调整向外周侧电阻发热体24供给的电力，以使由外周侧热电偶50检测出的温度成为预先确定的外周侧目标温度。由此，将晶片w的温度控制为期望的温度。然后，将真空腔室内设定为真空气氛或减压气氛，使真空腔室内产生等离子体，利用该等离子体对晶片w实施cvd成膜或实施蚀刻。

在以上说明的本实施方式的陶瓷加热器10中，如果将外周侧热电偶50插入热电偶通路26的长距离部26c并将外周侧热电偶50的测温部50a配置为与末端位置26e接触，则能够高精度地对末端位置26e进行测温。另外，如果将外周侧热电偶50插入热电偶通路26的短距离部26d并将外周侧热电偶50的测温部50a配置为与中间位置26m的台阶部26b接触，则能够高精度地对中间位置26m进行测温。因此，能够提高测温位置的自由度，并且还能够提高各测温位置处的测温精度。

另外，台阶部26b以在陶瓷板20的面方向上产生台阶的方式设置。因此，若将外周侧热电偶50沿着热电偶通路26的一个侧面插入，则能够将外周侧热电偶50的测温部50a按压于末端位置26e(参照图6)，若将外周侧热电偶50沿着热电偶通路26的另一个侧面插入，则能够将外周侧热电偶50的测温部50a按压于中间位置26m的台阶部26b(参照图7)。

需说明的是，不言而喻，本发明不限定于任何上述实施方式，只要属于本发明的技术范围，则能够以各种方式实施。

例如，在上述的实施方式中，如图8以及图9所示，也可以沿着热电偶通路26的短距离部26d与长距离部26c的边界设置分隔壁26w。这样的话，能够利用分隔壁26w将外周侧热电偶50向末端位置26e引导或者向台阶部26b引导。另外，能够防止插入到长距离部26c(或短距离部26d)的外周侧热电偶50错误地跨越到短距离部26d(或长距离部26c)。从防止这样的跨越的观点出发，分隔壁26w的高度优选为外周侧热电偶50的半径以上。分隔壁26w既可以设置于边界的整体，也可以设置于边界的一部分。另外，如图10所示，分隔壁26w也可以在上端设置折返部26w1。这样的话，能够更可靠地防止如上所述的跨越。

也可以采用图11及图12所示的热电偶通路126来代替上述实施方式的热电偶通路26。该热电偶通路126基本上与热电偶通路26相同，但通过使短距离部126d的底面f2比长距离部126c的底面f1低一层，从而使其在中间位置126m产生台阶部126b。台阶部126b在陶瓷板20的面方向上和厚度方向上都产生有台阶。在该情况下，也能够将外周侧热电偶50插入热电偶通路126的长距离部126c并将外周侧热电偶50的测温部50a配置为与末端位置126e接触，或者插入到短距离部126d并将外周侧热电偶50的测温部50a配置为与中间位置126m的台阶部126b接触。另外，若将外周侧热电偶50沿着热电偶通路126的台阶的上层(底面f1)插入，则能够将测温部50a按压于末端位置126e，若将外周侧热电偶50沿着热电偶通路126的台阶的下层(底面f2)插入，则能够将测温部50a按压于台阶部126b。需说明的是，短距离部126d的底面f2也可以从导入部126a朝向中间位置126m成为平缓的斜面。另外，也可以在长距离部126c与短距离部126d的边界设置图8～图10的分隔壁26w。

在上述的实施方式中，如图13所示，热电偶通路26也可以形成为俯视陶瓷板20时弯曲的形状。在图13中，台阶部26b设置于热电偶通路26的内周侧。这样的话，在陶瓷板20存在贯通孔等障碍物的情况下，能够避开该障碍物而设置热电偶通路26。如图14所示，在俯视陶瓷板20时，这样的热电偶通路26的长距离部26c也可以以具有沿着陶瓷板20的同心圆(圆周)的弯曲部26r的方式弯曲。通过设为沿着圆周的弯曲部26r，能够沿着圆周方向配置多个热电偶。因此，能够减少从中心部朝向外周的热电偶用的槽的数量，能够改善均热性并能够提高轴内的设计的自由度。

在上述的实施方式中，将末端位置26e和中间位置26m双方设置于外周侧区域z2，但也可以将末端位置26e设置于外周侧区域z2，将中间位置26m设置于内周侧区域z1。这样的话，在所谓的双区加热器中，能够用一个热电偶通路26高精度地测定不同区域的温度。另外，也能够省略内周侧热电偶48。

也可以采用图15所示的热电偶通路326来代替上述的实施方式的热电偶通路26。热电偶通路326是从起点326s朝向陶瓷板20的外周部延伸的通路，在中途具有分支点326p，具有从该分支点326p到达第一末端位置326e的第一分支路326c和从分支点326p到达与第一末端位置326e不同的第二末端位置326f的第二分支路326d。从陶瓷板20的中心到第二末端位置326f为止的长度与从陶瓷板20的中心到第一末端位置326e为止的长度相同。在热电偶通路326设置有与导入部26a同样的导入部326a。在热电偶通路326中，如果将外周侧热电偶50插入第一分支路326c并将测温部50a配置为与第一末端位置326e接触，则能够高精度地对第一末端位置326e进行测温。另外，若将外周侧热电偶50插入第二分支路326d并将测温部50a配置为与第二末端位置326f接触，则能够高精度地对第二末端位置326f进行测温。因此，能够提高测温位置的自由度，并且还能够提高各测温位置处的测温精度。另外，能够对距陶瓷板20的中心为相同距离的不同的2点进行测温。需说明的是，热电偶通路326也可以从分支点326p分支为3个以上的分支路。

在这样的热电偶通路326中，如图16所示，从陶瓷板20的中心到第二末端位置326f为止的长度也可以与从陶瓷板20的中心到第一末端位置326e为止的长度不同。这样的话，能够对距陶瓷板20的中心为不同距离的2点进行测温。

如图17所示，热电偶通路326也可以在从导入部326a到分支点326p之间具有分隔壁326w。这样的话，能够利用分隔壁326w将外周侧热电偶50向第一末端位置326e引导或者向第二末端位置326f引导。需说明的是，分隔壁326w的截面可以形成为与图9的分隔壁26w相同的形状，也可以形成为与图10的分隔壁26w相同的形状。

如图18所示，在热电偶通路326中，在俯视陶瓷板20时，也可以使第一分支路326c和第二分支路326d弯曲。这样的话，在陶瓷板20存在贯通孔等障碍物的情况下，能够避开该障碍物而设置热电偶通路326。需说明的是，在图18中，也可以是第一分支路326c和第二分支路326d中的一方弯曲，另一方为直线状。

需说明的是，关于图15～图18的热电偶通路326，例示了分支成y字状的情况，但也可以分支成t字状或“卜”字状。

热电偶通路326可以将第一末端位置326e和第二末端位置326f双方设置在外周侧区域z2，也可以将第一末端位置326e设置在外周侧区域z2，将第二末端位置326f设置在内周侧区域z1。在后者的情况下，在所谓的双区加热器中，能够用一个热电偶通路326高精度地测定不同区域的温度。另外，也能够省略内周侧热电偶48。另外，在热电偶通路326中插入多个热电偶的情况下，多个热电偶也可以是直到热电偶通路326的中途为止处于带着护套的状态。由此，能够在热电偶通路326中同时装入多个热电偶。

在上述的实施方式中，将两个电阻发热体22、24设为线圈形状，但并不特别限定于线圈形状，例如也可以是印刷图案，也可以是带形状、网眼形状等。

在上述的实施方式中，也可以在陶瓷板20中除了电阻发热体22、24以外还内置静电电极、rf电极。

在上述的实施方式中，例示了所谓的双区加热器，但并不特别限定于双区加热器。例如，也可以将内周侧区域z1分为多个内周侧小区，针对每个内周侧小区以一笔画的要领布置电阻发热体。另外，也可以将外周侧区域z2分为多个外周侧小区，针对每个外周侧小区，以一笔画的要领布置电阻发热体。

在上述的实施方式中，将热电偶引导件32安装于热电偶通路26的导入部26a，但也可以在将外周侧热电偶50插入热电偶通路26时，将热电偶引导件32配置于导入部26a，在将外周侧热电偶50插入热电偶通路26之后将热电偶引导件32去除。或者，也可以不使用热电偶引导件32而将外周侧热电偶50插入热电偶通路26。

在上述的实施方式中，在将热电偶通路26设为截面为大致四边形的通路的情况下，优选通路内的面与面的边界(例如底面与侧面的边界)成为c面或r面，以避免边缘变尖。

在上述实施方式中，外周侧热电偶50的外径d优选为0.5mm以上2mm以下。在外径d小于0.5mm的情况下，在将外周侧热电偶50插入热电偶通路26时会弯曲，难以插入到末端位置26e、中间位置26m。若外径d超过2mm，则外周侧热电偶50的柔软性消失，因此难以将外周侧热电偶50插入至末端位置26e、中间位置26m。

在上述的实施方式中，末端位置26e、台阶部26b在外周侧热电偶50的测温部50a为凸状曲面的情况下，也可以将热电偶通路26的末端面(末端位置26e处的立壁)、台阶部26b的立壁中的与测温部50a接触的部分设为凹状曲面。这样的话，由于外周侧热电偶50的测温部50a以面接触或与其接近的状态接触，因此测温精度提高。

本申请将2020年2月3日申请的日本专利申请第2020-016112号作为优先权主张的基础，通过引用将其内容全部包含在本说明书中。