CN104576442A - 半导体制造装置用陶瓷加热器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种半导体制造装置用陶瓷加热器，可以与升降销的根数、位置不同的多个机型对应。半导体制造装置用陶瓷加热器(11)具有晶片载置面，在内部具有发热体(13)，发热体(13)由具有呈同心圆状、旋涡状或圆弧状的电路图案的导线形成，构成该电路图案的多个曲线状导线中相距穿过晶片载置面的中心并与晶片载置面垂直的中心线预定距离的导线在至少六处以局部地具有小曲率半径的方式弯曲成圆弧状。在应用于半导体制造装置时，仅在该至少六处中的三处或四处设置贯通孔，在该贯通孔中安装升降销(4)。
Description
技术领域
本发明涉及半导体制造装置所使用的具有晶片载置面的陶瓷加热器，尤其涉及具备将晶片放置于晶片载置面或将放置于晶片载置面的晶片举起的升降销的陶瓷加热器。
背景技术
在制造LSI(large-scale integration，大规模集成电路)等半导体设备的半导体制造装置中使用在上表面具有放置晶片的晶片载置面并在内部设有电阻发热体的陶瓷加热器。在该陶瓷加热器中设有升降销，所述升降销用于将处理前的晶片放置于晶片载置面、或者将处理完毕的晶片从晶片载置面举起。
升降销例如如专利文献1所示，以垂直地贯通陶瓷加热器而从在晶片载置面开口的贯通孔出入的方式设置。在将晶片放置于晶片载置面时，例如通过具有把持机构的机械臂将晶片放置到从晶片载置面突出的升降销的前端部。在该状态下，升降销下降并退避到贯通孔内，从而将晶片放置于晶片载置面。另一方面，从晶片载置面举起晶片时，进行与上述相反的动作，在利用从贯通孔突出的升降销的前端部将晶片举起之后，利用机械臂的把持机构来把持晶片并将其从腔体内运出。
升降销的数量大多数为3根，根据陶瓷加热器的机型的不同，也存在设置4根以上的升降销的情况。这些多根升降销通常分别从在距晶片载置面的中心隔开预定距离的圆上等间隔地配置的多个开口部出入，但根据陶瓷加热器的机型的不同，也存在距离上述晶片载置面的中心的距离、圆上的角度位置不同的情况。
专利文献1：日本特开2005-033082号公报
由于放置于晶片载置面上的晶片需要在整个面上大致均匀地加热，因此优选设置于加热器的内部的电阻发热体在平行于晶片载置面的面的大致整个面上环绕有电路。但是，如上所述，在陶瓷加热器上沿其厚度方向设有升降销用的贯通孔，因此电阻发热体必须避开升降销的贯通孔而设置。因此，如果升降销的根数、从晶片载置面出入的位置不同，则需要相应地设计电阻发热体的电路图案。特别是，如果半导体制造装置的机型不同，则通常升降销的根数、在晶片载置面上的出入位置不同，因此需要准备具有与各个机型对应的各自的电路图案的陶瓷加热器。
另外，近年来，在晶片的大口径化的同时还存在改善微细电路的倾向，随之也要求陶瓷加热器的大型化和高均热化。因此，若升降销的根数、其位置不同，则必须分别设计各自的电路图案并制造专用的陶瓷加热器，越来越难以将通用的陶瓷加热器应用到多种机型上。
发明内容
进而，为了预防陶瓷加热器的破损，必须按照各个机型准备陶瓷加热器的库存。这样一来，现有技术存在陶瓷加热器的设计、库存等耗费成本的问题。本发明是为了解决上述现有的陶瓷加热器的课题而完成的，其目的在于提供一种半导体制造装置用陶瓷加热器，能够与升降销的根数、位置不同的多个机型对应。
为了达到上述目的，本发明的半导体制造装置用陶瓷加热器具有晶片载置面，在内部具有发热体，该半导体制造装置用陶瓷加热器的特征在于，上述发热体由具有呈同心圆状、旋涡状或圆弧状的电路图案的导线形成，构成上述电路图案的多个曲线状导线中相距穿过晶片载置面的中心并与晶片载置面垂直的中心线预定距离的导线在至少六处以局部地具有小曲率半径的方式弯曲成圆弧状。
根据本发明，能够提供具有多种升降销的根数、配置图案的多个机型可以通用的通用陶瓷加热器。因此，能够减少加热器图案设计成本，并且对于多种不同种类的半导体制造装置能够将库存通用化，因此能够大幅度地削减成本。
附图说明
图1是将具有现有的发热体的电路图案的陶瓷加热器与升降销的位置一并表示的示意性的俯视图。
图2是将图1的陶瓷加热器与不同于图1的机型的升降销的位置一并表示的示意性的俯视图。
图3是将具有现有的发热体的其他电路图案的陶瓷加热器与升降销的位置一并表示的示意性的俯视图。
图4是将具有本发明的一个具体例的发热体的电路图案的陶瓷加热器与假定使用的多个机型的升降销的位置一并表示的示意性的俯视图。
图5是将具有现有的发热体的另外的电路图案的陶瓷加热器与升降销的位置一并表示的示意性的俯视图。
图6是将具有本发明的其他具体例的发热体的电路图案的陶瓷加热器与假定使用的多个机型的升降销的位置一并表示的示意性的俯视图。
图7是将具有本发明的另外的具体例的发热体的电路图案的陶瓷加热器与假定使用的多个机型的升降销的位置一并表示的示意性的俯视图。
图8是将具有本发明的另外的具体例的发热体的电路图案的陶瓷加热器与假定使用的多个机型的升降销的位置一并表示的示意性的俯视图。
图9是本发明的一个具体例的陶瓷加热器以及从背面对其进行支撑的筒状支撑体的示意性的立体图。
具体实施方式
首先列出本发明的实施方式来进行说明。本发明的半导体制造装置用陶瓷加热器具有晶片载置面，在内部具有发热体，其中，上述发热体由具有呈同心圆状、旋涡状或圆弧状的电路图案的导线形成，构成上述电路图案的多个曲线状导线中相距穿过晶片载置面的中心并与晶片载置面垂直的中心线预定距离的导线在至少六处以局部地具有小曲率半径的方式弯曲成圆弧状(称为圆弧状弯曲部)。另外，在此所说的小曲率半径是指，和与圆弧状弯曲部相邻的圆弧状弯曲部以外的曲线状导线所具有的曲率半径相比较小的曲率半径。由此，能够提供一种可以与升降销的根数、位置不同的多个机型对应的半导体制造装置用陶瓷加热器。
另外，在上述本发明的半导体制造装置用陶瓷加热器中，在上述至少六处的弯曲成圆弧状的部分中，至少在三处的弯曲成圆弧状的部分的内侧分别设置贯通孔。另外，能够在上述贯通孔内安装升降销。由此，能够对升降销的根数至少为3根的各种半导体制造装置具有通用性。另外，也可以在上述半导体制造装置用陶瓷加热器的与晶片载置面相反侧的面上接合用于支撑该陶瓷加热器的筒状支撑体。由此，能够保护发热体的电极引线免受腐蚀环境的腐蚀。
在本发明中，对于升降销的根数、配置部位互不相同的多个半导体制造装置，将具有通用化的电路图案的电阻发热体埋设在陶瓷基体内。并且，对应于需要陶瓷加热器的装置个别地穿孔升降销用贯通孔。这样一来，将以往重复进行的陶瓷加热器的设计统一化，并且无需再按机型保管库存。即，能够对多个机型通用陶瓷加热器，因此能够大幅度地削减成本。
具体说明的话，例如在如图1所示的现有的圆板状的陶瓷加热器1的陶瓷基体2中埋设的电阻发热体3的电路图案中，在预定的PCD(Pitch Circle Diameter，节圆直径)位置上等间隔地形成3根升降销4用的贯通孔。因此，位于此处的电阻发热体3的导线在这些升降销4用的三处贯通孔的附近局部地减小曲率半径而向外缘侧弯曲。
由此，即使在将电阻发热体3埋设于陶瓷基体2之后穿孔升降销4用的贯通孔，电阻发热体3的导线也不会从该贯通孔露出。
但是，在上述图1的电路图案中，如图2所示，例如升降销4的位置在纸面上与图1上下相反的情况下，升降销4的贯通孔与电阻发热体3的导线干扰，因此导线会从该贯通孔露出。另外，在半导体制造装置中，由于需要将制造条件保持一定，因此配合升降销的位置来变更陶瓷加热器(电路图案)的安装方向也是困难的。因此，以往需要个别地设计和制造与按机型确定的升降销的位置对应的陶瓷加热器。即，如图1所示的陶瓷加热器1和图3所示的陶瓷加热器5那样，需要分别准备具有两种电路图案的陶瓷加热器。
与此相对，如图4所示的陶瓷加热器11那样，在构成埋设于陶瓷基体12的电阻发热体13的多个曲线状导线中的相距穿过晶片载置面的中心并与晶片载置面垂直的中心线预定距离(即升降销的PCD的一半距离)的导线中，在与假定使用的多个机型的半导体制造装置的升降销的位置对应的六处，分别以局部地具有小曲率半径的方式弯曲成圆弧状。上述六处圆弧状弯曲部在晶片载置面内在预定的PCD上等间隔地设置。由此，利用图4所示的一个电路图案能够穿孔与图1及图2的升降销的情况均能对应的升降销4用的贯通孔，由此能够提供通用化的陶瓷加热器。
即，预先制造具有图4所示的电路图案的陶瓷加热器11，在需要能够与图1的升降销对应的陶瓷加热器时，在图4的陶瓷加热器11上穿孔图1的位置的升降销用贯通孔即可。同样地，在需要能够与图2的升降销对应的陶瓷加热器时，在图4的陶瓷加热器11上穿孔图2的位置的升降销用贯通孔即可。这样一来，与以往那样设计图1及图2各自的陶瓷加热器并保持双方的库存的情况相比，若采用图4的陶瓷加热器，则能够将设计成本大致减半，库存也能够通用化，能够大幅度削减成本。
另外，作为其他情况，如图5所示的陶瓷加热器6那样，在升降销4的位置与图1相比存在于外缘侧的情况下，以往需要另行制造具有图5所示的电路图案的陶瓷加热器6。与此相对，如图6所示的陶瓷加热器21那样，在构成埋设于陶瓷基体的电阻发热体的多个曲线状导线中的相距穿过晶片载置面的中心并与晶片载置面垂直的中心线预定距离(在本实施方式的情况下为与内侧以及外缘侧分别对应的第一及第二距离)的导线中，在与假定使用的多个机型的半导体制造装置的升降销的位置对应的九处，分别以局部地具有小曲率半径的方式弯曲成圆弧状。上述九处圆弧状弯曲部中，内侧的六处圆弧状弯曲部在从穿过晶片载置面的中心并与晶片载置面垂直的中心线隔开第一距离的圆上等间隔地设置。外缘侧的三处圆弧状弯曲部设置于从上述中心线隔开第二距离的圆上。由此，通过采用图6所示的陶瓷加热器21那样的电路图案，能够与图1、图3以及图5的所有的升降销4的位置对应，因此能够将陶瓷加热器的设计成本控制在大致1/3，并且能够使库存通用化。当然，也可以设计具有图1和图5或图3和图5通用的电路图案的陶瓷加热器，使其分别通用化。
在上述说明中，对升降销为3根的情况进行了叙述，在升降销为4根的情况下也可以进行同样的设计。例如，如图7所示的陶瓷加热器31那样，在构成埋设于陶瓷基体的电阻发热体的多个曲线状导线中的相距穿过晶片载置面的中心并与晶片载置面垂直的中心线预定距离(即升降销的PCD的一半距离)的导线中，在与假定使用的多个机型的半导体制造装置的升降销的位置对应的八处，分别以局部地具有小曲率半径的方式弯曲成圆弧状。由此，若采用图7所示的陶瓷加热器31那样的电路图案，则能够提供一种能够与配置成纸面纵长的矩形的4根升降销4A的位置以及配置成纸面横长的矩形的4根升降销4B的位置双方对应的陶瓷加热器。
另外，也能够将3根升降销的陶瓷加热器和4根升降销的陶瓷加热器通用化。例如，如图8所示的陶瓷加热器41那样，在构成埋设于陶瓷基体的电阻发热体的多个曲线状导线中的相距穿过晶片载置面的中心并与晶片载置面垂直的中心线预定距离(即升降销的PCD的一半距离)的导线中，在与假定使用的多个机型的半导体制造装置的升降销的位置对应的七处，分别以局部地具有小曲率半径的方式弯曲成圆弧状。由此，若采用图8所示的陶瓷加热器41那样的电路图案，则能够提供一种能够与4根升降销4A的位置以及3根升降销4C的位置双方对应的陶瓷加热器。
另外，上述发热体的各种电路图案中，多个曲线状导线相对于穿过晶片载置面的中心的直线线对称地配置，整体形成为圆弧形状，但发热体的电路图案并不限定于此，也可以是同心圆状或旋涡状。
在这种情况下也同样地，在与通用化的半导体制造装置的升降销对应的位置上，以局部地具有小曲率半径的方式使导线弯曲成圆弧状即可。例如，升降销用的贯通孔通常在晶片载置面内设置于预定的PCD上，因此圆弧状弯曲部也同样地配置于与上述预定的PCD上的上述贯通孔对应的位置上即可。
另外，在使导线局部地以小曲率半径弯曲成圆弧状的情况下，既可以使其向着陶瓷加热器的外缘侧弯曲，也可以使其向着中心侧弯曲。在图8的电路图案中，在升降销4A的位置使其向着外缘侧弯曲，在升降销4C的位置使其向着中心侧弯曲。
如上所述，通常升降销的根数为3根，因此为了与多个半导体制造装置的机型对应，需要形成至少六处的上述局部的曲率半径小的弯曲部(圆弧状弯曲部)。即，实际使用时，仅在至少六处的圆弧状弯曲部中的三处穿孔贯通孔，在该三处的贯通孔中安装升降销。另外，当然上述圆弧状弯曲部的曲率半径形成为比用于升降销而穿孔的贯通孔的直径大。
对于构成本发明的陶瓷加热器的陶瓷基体的材质并没有特别限制，可以使用氮化铝、氧化铝、氮化硅、碳化硅、氮化硼等陶瓷。在这些陶瓷中，优选导热率较高、对腐蚀性气体的耐腐蚀性优良的氮化铝。
另外，优选考虑与陶瓷制的基体的热膨胀系数、烧结温度等来选择埋设于陶瓷基体内的发热体的材质。例如，除了钨、钼、铂等高熔点金属之外，还可以从镍铬合金、银、钯等中选择。关于发热体的形态，可以选择膜状的发热体或者线状、线圈状、箔状的发热体等。另外，在箔状的情况下，可以利用激光等实施成图加工。
本发明的陶瓷加热器的制造方法并没有特别限制，例如在作为原料的陶瓷粉末中加入粘接剂和溶剂，根据需要进一步添加烧结助剂，将其利用球磨机进行混合、或者利用超声波等进行分散来制造浆液。利用刮匀涂装法(doctor blade method)等方法将得到的浆液制造成印刷电路基板(greensheet)，利用丝网印刷等方法在其上形成由以钨、钼等金属粉末为主成分的浆糊构成的电路图案。并且，在其上层叠印刷电路基板，在例如氮气气氛中进行脱脂后，在惰性气体气氛中进行烧结。这样一来能够获得陶瓷加热器。
另外，通过喷雾干燥等方法由利用上述方法制造出的浆液制造颗粒，通过冲压等方法使该颗粒成形而获得成形体。其后，在成形体的单面形成槽，在该槽内埋入作为发热体的钼、钨的线圈或图案化的箔。然后，进一步加入颗粒并冲压成型，通过热压等方法能够制造出陶瓷加热器。另外，通过对由颗粒制造出的冲压体进行烧结，在烧结体上印刷发热体，将烧结体层叠并接合，也能够得到加热器。
在这样制造出的陶瓷加热器上，与半导体制造装置对应地穿孔升降销用的贯通孔，从而能够将其设置在半导体制造装置的腔体内。此时，优选陶瓷加热器经由筒状支撑体设置于腔体的底面。例如如图9所示，可以在陶瓷加热器11的背面接合筒状支撑体50。
特别是，准备使升降销的贯通孔14不位于筒状支撑体50的内侧的程度的大小的筒状支撑体50。然后，优选将其一端部气密地接合于陶瓷加热器11的与晶片载置面15相反侧的背面。由此能够在筒状支撑体50内收纳用于向发热体(未图示)通电的金属制的电极引线(未图示)。此时，即使在筒状支撑体50的外侧的气氛中使用卤族的腐蚀性气体的情况下，也能够保护电极引线免受该腐蚀性气体的腐蚀。
以上列举具体例子对本发明的半导体制造装置用的陶瓷加热器进行了说明，但本发明并不限定于上述具体例。本发明的范围由权利要求书的记载来表示，进而包含与权利要求书的记载等同的含义以及范围内的所有变更。
Claims (4)
1.一种半导体制造装置用陶瓷加热器，具有晶片载置面，在内部具有发热体，该半导体制造装置用陶瓷加热器的特征在于，
上述发热体由具有呈同心圆状、旋涡状或圆弧状的电路图案的导线形成，构成上述电路图案的多个曲线状导线中相距穿过晶片载置面的中心并与晶片载置面垂直的中心线预定距离的导线在至少六处以局部地具有小曲率半径的方式弯曲成圆弧状。
2.根据权利要求1所述的半导体制造装置用陶瓷加热器，其特征在于，
在上述至少六处的弯曲成圆弧状的部分中，至少在三处的弯曲成圆弧状的部分的内侧分别设置贯通孔。
3.根据权利要求2所述的半导体制造装置用陶瓷加热器，其特征在于，
在上述贯通孔内安装升降销。
4.根据权利要求2或3所述的半导体制造装置用陶瓷加热器，其特征在于，
在上述半导体制造装置用陶瓷加热器的与上述晶片载置面相反侧的面上接合支撑该陶瓷加热器的筒状支撑体。
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