(57)【要約】  セラミックヒーター１０は、ウエハ載置面を有する円盤状のセラミックプレート２０と、このセラミックプレート２０のウエハ載置面とは反対側の面に接合された中空状のシャフト４０とを備えている。セラミックプレート２０の内部には、セラミックプレート２０の中央側から外周面の手前に至る熱電対通路２６が形成されている。セラミックプレート２０の裏面には、パイプ形状の熱電対ガイド３２が取り付けられている。熱電対ガイド３２のガイド穴３２ａは、熱電対通路２６のうちセラミックプレート２０の中央側に連通しており、熱電対通路２６の延びる方向に対して斜めになるように設けられている。
2012039453.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウエハ載置面を有する円盤状のセラミックプレートと、
前記セラミックプレートの内部に設けられ、該セラミックプレートの中央側から外周面の手前に至る熱電対通路と、
前記セラミックプレートの前記ウエハ載置面とは反対側の面から前記熱電対通路のうち前記セラミックプレートの中央側に連通するガイド穴を有する熱電対ガイドと、
前記ガイド穴及び前記熱電対通路を通過し、測温部が前記熱電対通路のうち前記セラミックプレートの外周面の手前に存在する閉塞端に当接するように配置された熱電対と、
を備え、
前記ガイド穴は、前記ガイド穴と前記熱電対通路とのなす角度が鈍角となるように前記熱電対通路の延びる方向に対して斜めに設けられているか、又は、前記熱電対通路に近づくにつれて前記熱電対通路の延びる方向に沿うように設けられている、
半導体製造装置部材。
【請求項２】
前記ガイド穴は、前記熱電対通路に近づくにつれて前記熱電対通路の延びる方向に沿うように設けられた部分が円弧又は楕円の弧として形成されている、
請求項１に記載の半導体製造装置部材。
【請求項３】
前記熱電対ガイドは、前記セラミックプレートと同じ材料で作製されている、
請求項１又は２に記載の半導体製造装置部材。
【請求項４】
前記熱電対は、前記測温部が前記閉塞端に当接するようにバネで付勢されている、
請求項１〜３のいずれか１項に記載の半導体製造装置部材。
【請求項５】
前記熱電対通路は、前記セラミックプレートの外周面から中央に向かって穿設された孔であり、該外周面に開いた端部は、前記セラミックプレートと同じ材料からなるキャップにより封止されている、
請求項１〜４のいずれか１項に記載の半導体製造装置部材。
【請求項６】
前記キャップは、前記熱電対の測温部と当接する箇所に該測温部を支持する支持部を有している、
請求項５に記載の半導体製造装置部材。
【請求項７】
前記セラミックプレートは、一対の薄型プレートを面接合したものであり、
前記熱電対通路は、前記一対の薄型プレートの少なくとも一方の接合面に形成された通路用溝によって形成されている。
請求項１〜４のいずれか１項に記載の半導体製造装置部材。
【請求項８】
前記通路用溝は、前記熱電対の測温部と当接する端部に該測温部を支持する支持部を有している、
請求項７に記載の半導体製造装置部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体製造装置部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造装置は、エッチング装置、イオン注入装置、電子ビーム露光装置などにおいて、ウエハを固定したりウエハを加熱・冷却したりするのに用いられる。こうした半導体製造装置に用いられる部材（半導体製造装置部材）としては、ウエハ載置面を有する円盤状のセラミックプレートの内周側と外周側にそれぞれ独立にヒーターを埋め込んだ２ゾーンヒーターと呼ばれるものが知られている（例えば特許文献１）。２ゾーンヒーターは、セラミックプレート中に、内周側抵抗発熱体と外周側抵抗発熱体とをそれぞれ独立に埋め込み、各抵抗発熱体に給電端子を設け、各抵抗発熱体にそれぞれ独立に電圧を印加することにより、各抵抗発熱体からの発熱を独立して制御するものである。具体的には、セラミックプレートの内周側の温度と外周側の温度とを測定し、セラミックプレートの全面が目標温度となるように各抵抗発熱体からの発熱を制御する。セラミックプレートの内周側の温度と外周側の温度を測定するにあたっては、ゾーンごとにつまり内周側と外周側のそれぞれに、熱電対用の穴を設け、その穴に熱電対を配置し、各熱電対により温度を測定する方法が知られている（例えば特許文献２）。
【特許文献１】特開２００７−８８４８４号公報
【特許文献２】特開２００５−１６６３５４号公報
【発明の開示】
【０００３】
しかしながら、外周側に熱電対用の穴を設けてその穴に熱電対を配置する場合、次のような問題がある。すなわち、通常、セラミックプレートのうちウエハ載置面とは反対側の面には中空のシャフトが取り付けられ、そのシャフトの内部に熱電対や給電線などが配置される。このため、セラミックプレートの外周側に開けた穴に熱電対を配置する場合、シャフトの径を大きくする必要があるが、そうすると、ウエハ載置面上のウエハを上下させるリフターピンをセットできないおそれがある。リフターピンは、シャフトの外側においてセラミックプレートの外周側に設けた貫通穴に挿通されるものであるが、シャフトの径が大きくなりすぎると、セラミックプレートのうちシャフトの外側の領域が狭くなりすぎてリフターピンを設置するスペースがなくなるからである。
【０００４】
一方、セラミックプレートの中央側から外周面の手前にウエハ載置面と平行な熱電対通路を埋設し、熱電対通路のうちセラミックプレートの中央側の端部に繋がる穴を開け、その穴から熱電対通路に熱電対を挿入することも考えられる。しかし、垂直方向の穴から水平方向の熱電対通路へ熱電対を挿入するのは、曲がり角が約９０°のため容易ではないという問題がある。
【０００５】
本発明はこのような課題を解決するためになされたものであり、セラミックプレートの中央側から外周面の手前に至る熱電対通路に熱電対が挿入された半導体製造装置部材であって、製造しやすいものを提供することを主目的とする。
【０００６】
本発明の半導体製造装置部材は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。
【０００７】
すなわち、本発明の半導体製造装置部材は、
ウエハ載置面を有する円盤状のセラミックプレートと、
前記セラミックプレートの内部に設けられ、該セラミックプレートの中央側から外周面の手前に至る熱電対通路と、
前記セラミックプレートの前記ウエハ載置面とは反対側の面から前記熱電対通路のうち前記セラミックプレートの中央側に連通するガイド穴を有する熱電対ガイドと、
前記ガイド穴及び前記熱電対通路を通過し、測温部が前記熱電対通路のうち前記セラミックプレートの外周面の手前に存在する閉塞端に当接するように配置された熱電対と、
を備え、
前記ガイド穴は、前記ガイド穴と前記熱電対通路とのなす角度が鈍角となるように前記熱電対通路の延びる方向に対して斜めに設けられているか、又は、前記熱電対通路に近づくにつれて前記熱電対通路の延びる方向に沿うように設けられているものである。
【０００８】
本発明の半導体製造装置部材では、熱電対を熱電対通路に挿入する際、熱電対を熱電対ガイドのガイド穴を介して熱電対通路に挿入する。ここで、ガイド穴が熱電対通路の延びる方向に対して斜めになるように設けられている場合には、ガイド穴と熱電対通路とがなす角度は鈍角となるため、熱電対の先端がガイド穴から熱電対通路へ進入する際に曲がり角で引っかかりにくい。また、ガイド穴が熱電対通路に近づくにつれて熱電対通路の延びる方向に沿うように設けられている場合には、ガイド穴は連続的に方向が変化してカーブしているため、熱電対の先端がガイド穴から熱電対通路へ進入する際に曲がり角で引っかかりにくい。このように、本発明の半導体製造装置部材は、熱電対ガイドを備えているため、熱電対通路に熱電対を挿入する操作をスムーズに行うことができ、製造しやすい。その結果、生産性が向上する。
【０００９】
本発明の半導体製造装置部材において、前記ガイド穴は、前記熱電対通路に近づくにつれて前記熱電対通路の延びる方向に沿うように設けられた部分が円弧又は楕円の弧として形成されていてもよい。こうすれば、熱電対通路に熱電対を挿入する操作をよりスムーズに行うことができる。
【００１０】
本発明の半導体製造装置部材において、前記熱電対ガイドは、前記セラミックプレートと同じ材料で作製されていてもよい。こうすれば、例えば拡散接合により熱電対ガイドとセラミックプレートとを一体化することができる。
【００１１】
本発明の半導体製造装置部材において、前記熱電対は、前記測温部が前記閉塞端に当接するようにバネで付勢されていてもよい。こうすれば、熱電対の測温部は絶えずバネにより熱電対通路の閉塞端に押しつけられているため、セラミックプレートの外周側の測温精度が高まる。
【００１２】
本発明の半導体製造装置部材において、前記熱電対通路は、前記セラミックプレートの外周面から中央に向かって穿設された孔であり、該外周面に開いた端部は、前記セラミックプレートと同じ材料からなるキャップにより封止されていてもよい。こうすれば、熱電対通路を比較的簡単に作製することができる。
【００１３】
こうしたキャップは、熱電対の先端に設けられた測温部と当接する箇所に該測温を支持する支持部を有していてもよい。こうすれば、熱電対の測温部は絶えずキャップの支持部に支持された状態でキャップの同じ位置に当接するため、測温精度が高まる。この支持部は、水平方向に穿設されセラミックプレートの外周面に近づくほど径が小さくなるテーパ部であってもよいし、そのテーパ部からセラミックプレートの外周面側に繋がるように形成され径が熱電対の測温部の外径と略一致するトンネル部であってもよい。
【００１４】
本発明の半導体製造装置部材において、前記セラミックプレートは、一対の薄型プレートを面接合したものであり、前記熱電対通路は、前記一対の薄型プレートの少なくとも一方の接合面に形成された通路用溝によって形成されていてもよい。こうしても、熱電対通路を比較的簡単に作製することができる。なお、通路用溝をセラミックプレートの外周面に到達するまで形成した場合には、熱電対通路は外周面に開いた端部を持つことになるため、その端部を上述のキャップにより封止することになるが、通路用溝をセラミックプレートの外周面の手前で止めた場合には、熱電対通路の端部は外周面に達していないため、そのようなキャップは不要となる。
【００１５】
こうした通路用溝は、熱電対の先端に設けられた測温部と当接する閉塞端に該測温部を支持する支持部を有していてもよい。こうすれば、熱電対の測温部は絶えず通路用溝の閉塞端に設けられた支持部に支持された状態でその閉塞端の同じ位置に当接するため、測温精度が高まる。この支持部は、セラミックプレートの外周面に近づくほど溝深さが浅くなるテーパ部であってもよいし、そのテーパ部からセラミックプレートの外周面側に繋がるように形成され溝深さが熱電対の測温部の外径と略一致するトンネル部であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】セラミックヒーター１０の縦断面図である。
【図２】セラミックヒーター１０とは異なるセラミックヒーターの部分断面図であり、（ａ）は測温部５０ａの挿入前、（ｂ）は測温部５０ａの挿入後を示す。
【図３】セラミックヒーター１０とは異なるセラミックヒーターの部分断面図であり、（ａ）は測温部５０ａの挿入前、（ｂ）は測温部５０ａの挿入後を示す。
【図４】セラミックヒーター１０とは異なるセラミックヒーターの部分断面図である。
【図５】セラミックヒーター１０とは異なるセラミックヒーターの部分断面図である。
【図６】セラミックヒーター１０とは異なるセラミックヒーターの部分断面図である。
【図７】セラミックヒーター１０とは異なるセラミックヒーターの部分断面図である。
【図８】セラミックヒーター１０とは異なるセラミックヒーターの縦断面図である。
【図９】セラミックヒーター１０とは異なるセラミックヒーターの縦断面図である。
【図１０】セラミックヒーター１０とは異なるセラミックヒーターの部分断面図である。
【図１１】セラミックヒーター１０とは異なるセラミックヒーターの縦断面図である。
【図１２】図１１のＡ−Ａ断面図である。
【図１３】図１１の変形例の部分断面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明の好適な実施形態を図面を参照しながら以下に説明する。図１はセラミックヒーター１０の縦断面図である。【００１８】
セラミックヒーター１０は、半導体製造装置部材の一種であり、表面がウエハ載置面Ｓである円盤状のセラミックプレート２０と、このセラミックプレート２０のウエハ載置面Ｓとは反対側の面（裏面）に接合された中空状のシャフト４０とを備えている。【００１９】
セラミックプレート２０は、窒化アルミニウムやアルミナなどに代表されるセラミック材料からなる円盤状のプレートである。このセラミックプレート２０には、内周側抵抗発熱体２２と外周側抵抗発熱体２４とが埋設されている。両抵抗発熱体２２，２４は、例えばタングステンや炭化タングステンを主成分とする帯状の部材で構成されている。内周側抵抗発熱体２２は、セラミックプレート２０の中央付近に配設された正極端子２２ａから端を発し、一筆書きの要領でセラミックプレート２０の中心を含む小円領域Ｚ１のほぼ全域に配線されたあと正極端子２２ａの隣に設けられた負極端子２２ｂに至るように形成されている。外周側抵抗発熱体２４は、セラミックプレート２０の中央付近に配設された正極端子２４ａから端を発し、一筆書きの要領で小円領域Ｚ１よりも外周側の環状領域Ｚ２のほぼ全域に配線されたあと正極端子２４ａの隣に設けられた負極端子２４ｂに至るように形成されている。両抵抗発熱体２２，２４の配線パターンの具体例は、ここでは図示しないが、例えば特許文献１の図１のパターンなどが挙げられる。【００２０】
このセラミックプレート２０の内部には、セラミックプレート２０の中央側から外周面の手前に至る熱電対通路２６が形成されている。この熱電対通路２６は、ウエハ載置面Ｓと平行に形成されている。但し、熱電対通路２６は、ウエハ載置面Ｓと平行である必要はなく、ウエハ載置面Ｓに対して斜めに形成されていてもよい。また、熱電対通路２６は、セラミックプレート２０の外周面から半径方向に沿って中心に向かって穿設された穿孔２８と、その穿孔２８の開口を塞ぐキャップ３０とで構成されている。このキャップ３０は、セラミックプレート２０と同じ材料で形成されている。また、セラミックプレート２０の裏面には、パイプ形状の熱電対ガイド３２がセラミックプレート２０の裏面から突出するように取り付けられている。この熱電対ガイド３２は、セラミックプレート２０と同じ材料で形成されている。取付方法は、例えば、拡散接合、ろう付け、ネジ止めなどを採用することができるが、ここでは拡散接合されている。熱電対ガイド３２は、内部通路であるガイド穴３２ａを有している。このガイド穴３２ａは、熱電対通路２６のうちセラミックプレート２０の中央側に連通しており、ガイド穴３２ａと熱電対通路２６とのなす角度が鈍角となるように、熱電対通路２６の延びる方向に対して斜めに設けられている。【００２１】
シャフト４０は、セラミックプレート２０と同じ材料で形成されている。このシャフト４０は、一端がセラミックプレート２０に拡散接合され、他端が支持台４６にＯリングを介して気密に接続されている。シャフト４０の内部には、内周側抵抗発熱体２２の正極端子２２ａ及び負極端子２２ｂのそれぞれに接続される給電棒４２ａ，４２ｂや外周側抵抗発熱体２４の正極端子２４ａ及び負極端子２４ｂのそれぞれに接続される給電棒４４ａ，４４ｂが配置されている。また、シャフト４０の内部には、セラミックプレート２０の中央付近の温度を測定するための内周側熱電対４８やセラミックプレート２０の外周付近の温度を測定するための外周側熱電対５０も配置されている。内周側熱電対４８は、セラミックプレート２０の裏面中央に設けられた凹部に差し込まれ、先端の測温部４８ａがセラミックプレート２０に接触している。外周側熱電対５０は、熱電対ガイド３２のガイド穴３２ａ及び熱電対通路２６を通過し、先端の測温部５０ａがキャップ３０の裏側に接触している。この外周側熱電対５０は、シャフト４０の内部では垂直方向に延びているが、ガイド穴３２ａやその前後で湾曲し、熱電対通路２６の内部では水平方向に延びている。なお、キャップ３０の裏面は、熱電対通路２６のうちセラミックプレート２０の外周面の手前に存在する閉塞端に相当する。【００２２】
次に、セラミックヒーター１０の製造例について説明する。まず、内周側抵抗発熱体２２、外周側抵抗発熱体２４、各端子２２ａ，２２ｂ，２４ａ，２４ｂを埋め込んだセラミックプレート２０を用意する。続いて、セラミックプレート２０の裏面から各端子２２ａ，２２ｂ，２４ａ，２４ｂに向けて穴を開けて各端子を穴内に露出させる。また、セラミックプレート２０の裏面中央には、内周側熱電対４８を差し込むための凹部を形成する。続いて、セラミックプレート２０の外周面から半径方向に沿って中心に向かって穿孔２８を形成し、その穿孔２８の開口をキャップ３０で塞ぐことにより、熱電対通路２６とする。そして、セラミックプレート２０の裏面から、熱電対通路２６のうちセラミックプレート２０の中央側の端部に向けて斜めに穴を設け、この穴に熱電対ガイド３２を差し込む。続いて、セラミックプレート２０の中央にシャフト４０を位置決めする。そして、この状態で、キャップ３０、熱電対ガイド３２及びシャフト４０をセラミックプレート２０に拡散接合する。これらの部材はすべて同じ材料のため、１ステップですべての拡散接合を行うことができる。【００２３】
その後、シャフト４０の内部において、各給電棒４２ａ，４２ｂ，４４ａ，４４ｂを各端子２２ａ，２２ｂ，２４ａ，２４ｂに接続し、内周側熱電対４８の測温部４８ａをセラミックプレート２０の凹部に差し込む。また、外周側熱電対５０を熱電対ガイド３２のガイド穴３２ａから熱電対通路２６を経てキャップ３０の裏面に当接するまで差し込む。このとき、ガイド穴３２ａが熱電対通路２６の延びる方向に対して斜めになるように設けられているため、ガイド穴３２ａと熱電対通路２６とのなす角度αは鈍角となる。このため、外周側熱電対５０の先端がガイド穴３２ａから熱電対通路２６へ進入する際に曲がり角で引っかかりにくい。このため、外周側熱電対５０を熱電対通路２６へスムーズに挿入することができる。【００２４】
以上説明した本実施形態のセラミックヒーター１０によれば、熱電対ガイド３２を備えているため、熱電対通路２６に外周側熱電対５０を挿入する操作をスムーズに行うことができ、製造しやすい。その結果、生産性が向上する。なお、熱電対ガイド３２を取り付ける代わりに、セラミックプレート２０の内部に斜め方向のガイド穴を形成することも考えられるが、その場合には、セラミックプレート２０の厚さが薄いため熱電対ガイド３２に比べてガイド穴の長さが不十分となり、外周側熱電対５０をスムーズに挿入することはできない。【００２５】
また、熱電対ガイド３２は、セラミックプレート２０と同じ材料で作製されているため、拡散接合により熱電対ガイド３２とセラミックプレート２０とを一体化することができる。【００２６】
更に、熱電対通路２６は、穿孔２８とキャップ３０とで構成されているため、比較的簡単に作製することができる。【００２７】
なお、本発明は上述した実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。【００２８】
例えば、上述した実施形態では、キャップ３０の裏面を特に加工しなかったが、この裏面に測温部５０ａを支持する支持部を形成してもよい。具体的には、図２に示すように、キャップ１３０の裏面から水平方向にテーパ部１３０ａを穿設し、このテーパ部１３０ａを支持部としてもよい。なお、図２（ａ）は測温部５０ａの挿入前、（ｂ）は測温部５０ａの挿入後を示す。テーパ部１３０ａは、セラミックプレート２０の外周面に近づくほど径が小さくなるように形成されており、測温部５０ａはテーパ部１３０ａの内壁のうち測温部５０ａの外径と同じ径のところで支持される。あるいは、図３に示すように、テーパ部１３０ａからセラミックプレート２０の外周面側に繋がるように形成したトンネル部１３０ｂを支持部としてもよい。なお、図３（ａ）は測温部５０ａの挿入前、（ｂ）は測温部５０ａの挿入後を示す。このトンネル部１３０ｂは、径が測温部５０ａの外径と略一致するように形成された孔である。この場合、測温部５０ａはトンネル部１３０ｂに差し込まれた状態で支持される。図２及び図３の構造のいずれにおいても、外周側熱電対５０の測温部５０ａは絶えずキャップ３０の支持部に支持された状態でキャップ３０の同じ位置に当接するため、測温精度が高まる。【００２９】
上述した実施形態では、一体焼結品のセラミックプレート２０を用いたが、図４や図５に示すように、上下一対の薄型プレート１２１，１２３を面接合したセラミックプレート１２０を用いてもよい。この場合、下側の薄型プレート１２３の上面には、面接合後に熱電対通路１２６となる通路用溝１２３ａを形成する。例えば、図４に示すように、通路用溝１２３ａを下側の薄型プレート１２３の中央側から外周面を貫通するように形成した場合には、上下一対の薄型プレート１２１，１２３を面接合すると、通路用溝１２３ａは第１実施形態の穿孔２８と同様、セラミックプレート１２０の外周面に開口する。このため、その開口を閉塞するためのキャップ３０が必要となる。一方、図５に示すように、通路用溝１２３ａを下側の薄型プレート１２３の中央側から外周面の手前まで形成した場合には、上下一対の薄型プレート１２１，１２３を面接合すると、熱電対通路１２６はセラミックプレート１２０の外周面の手前に閉塞端が存在することになる。このため、上述したキャップ３０は不要となる。なお、通路用溝は、上側の薄型プレート１２１の下面に設けてもよいし、上側の薄型プレート１２１の下面と下側の薄型プレート１２３の上面の両方に設けてもよい。【００３０】
上述した実施形態では、熱電対ガイド３２をセラミックプレート２０の裏面に斜めに取り付けたが、図６に示すように、円柱に斜め方向のガイド穴１３２ａを形成した熱電対ガイド１３２を取り付けてもよい。ガイド穴１３２ａと熱電対通路２６とのなす角度は鈍角である。この熱電対ガイド１３２は、セラミックプレート２０の裏面に真っ直ぐに取り付ける。あるいは、図７に示すように、円柱にカーブ形状のガイド穴２３２ａを形成した熱電対ガイド２３２を取り付けてもよい。このカーブ形状のガイド穴２３２ａは、熱電対通路２６に近づくにつれて熱電対通路２６の延びる方向に対する角度（熱電対通路２６とガイド穴２３２ａの接線とがなす角度であって鈍角側の角度）が大きくなっている。いずれの場合も、上述した実施形態と同様、熱電対通路２６に外周側熱電対５０を挿入する操作をスムーズに行うことができる。【００３１】
上述した実施形態において、図８に示すように、熱電対ガイド３３２の長さをシャフト４０の内部でできるだけ長くしてもよい。こうすれば、ガイド穴３３２ａを十分長くすることができるため、熱電対通路２６に外周側熱電対５０を挿入する操作をよりスムーズに行うことができる。また、測温部５０ａがキャップ３０の裏面に当接するように外周側熱電対５０をバネ５２で付勢してもよい。具体的には、図８に示すように、外周側熱電対５０の後端側にバネ５２を受けるフランジ５０ｂを設け、支持台４６にガイド穴３３２ａの軸線と一致する斜め方向の貫通穴４６ａを設けておく。また、貫通穴４６ａの内壁には、ネジ溝を形成しておく。そして、シャフト４０を支持台４６に取り付ける前に、外周側熱電対５０を熱電対通路２６に挿入し、外周側熱電対５０を支持台４６の貫通穴４６ａに挿通し、その後、シャフト４０を支持台４６に取り付ける。続いて、バネ５２を貫通穴４６ａに入れたあと、円柱状の固定ネジ５４を貫通穴４６ａにねじ込んで固定する。こうすれば、外周側熱電対５０の測温部５０ａは絶えずバネ５２によりキャップ３０の裏面に押しつけられているため、セラミックプレート２０の外周側の測温精度が高まる。【００３２】
図９は、１対の薄型プレート２２１，２２３を面接合したセラミックプレート２２０を用いて、図８の構造を採用したセラミックヒーターの断面図を示す。ここでは、通路用溝２２４は、外周側熱電対５０の測温部５０ａと当接する端部に測温部５０ａを支持する支持部を有している。具体的には、通路用溝２２４には、セラミックプレート２２０の外周面に近づくほど溝深さが浅くなるテーパ部２２４ａと、そのテーパ部２２４ａからセラミックプレート２２０の外周面側に繋がるように形成され溝深さが測温部５０ａの外径と略一致するトンネル部２２４ｂとが形成されている。このトンネル部２２４ｂが支持部となる。この場合、測温部５０ａは絶えずトンネル部２２４ｂに支持された状態でセラミックプレート２２０の同じ位置に当接するため、測温精度が高まる。【００３３】
図１０は、図８の構造において、太さが変化している外周側熱電対１５０を採用したセラミックヒーターの部分断面図を示す。ここでは、熱電対通路２６に配置される水平部分１５０ｘやガイド穴３３２ａから熱電対通路２６に至る湾曲部分１５０ｙに比べて、斜めに延びる斜め部分１５０ｚの方を太くしている。具体的には、斜め部分１５０ｚが最も太く、次に湾曲部分１５０ｙが太く、水平部分１５０ｘが最も細くなっている。こうすれば、外周側熱電対１５０を挿入しやすい上、挿入後の形状が安定しやすい。なお、図１０では、斜方部分１５０ｚと湾曲部分１５０ｙとの境界を段差としたが、この境界をテーパ形状としてもよい。【００３４】
図１１は、１対の薄型プレート４２１，４２３を面接合したセラミックプレート４２０を用いて、円弧部分を有するパイプ状の熱電対ガイド４３２を採用したセラミックヒーターの縦断面図を示す。図１２は、図１１のＡ−Ａ断面図を示す。熱電対通路４２６は、通路用溝４２４ａを中央側から外周面の手前まで形成した下側の薄型プレート４２３と、上側の薄型プレート４２１とを面接合することにより、形成されている。また、熱電対ガイド４３２は、支持台４４６からシャフト４４０の内部を通って熱電対通路４２６の中央側の端部に接続されている。この熱電対ガイド４３２は、シャフト４４０の内部で下方から上方に真っ直ぐ延びたあと円弧状に曲げられて９０°方向転換し、下側の薄型プレート４２３に設けたスリット４２３ａに案内されて熱電対通路４２６へ繋がっている。外周側熱電対５０は、シース熱電対である。この外周側熱電対５０は、セラミックプレート４２０に熱電対ガイド４３２を取り付けた後、支持台４４６を取り付ける前に、熱電対ガイド４３２の下方から挿入されて熱電対通路４２６へと導かれる。外周側熱電対５０は、図８と同様、バネ５２で付勢されることにより、測温部５０ａが熱電対通路４２６の閉塞端に押しつけられている。このような熱電対ガイド４３２を採用すれば、熱電対通路４２６に外周側熱電対５０を挿入する操作をよりスムーズに行うことができる。なお、熱電対ガイド４３２の円弧部分の曲率半径は、外周側熱電対５０の外径や材質などに応じて適宜決定すればよいが、例えば、外周側熱電対５０の外径の２０〜５０倍、好ましくは３０〜４０倍としてもよい。【００３５】
図１３は、図１１の変形例の部分断面図である。図１１では、熱電対通路４２６はウエハ載置面Ｓと略平行に形成したが、図１３では、熱電対通路５２６の天井部分は、外周側から中心に向かう途中まではウエハ載置面Ｓと略平行でその途中から中心に向かうにつれて斜め上向きに傾斜している。この熱電対通路５２６は、上側の薄型プレート５２１に形成された通路用溝５２４ａと、下側の薄型プレート５２３とによって囲まれた通路である。こうすれば、円弧部分を有する熱電対ガイド４３２の先端を熱電対通路５２６に挿入しやすくなる。なお、熱電対通路５２６は、天井部分だけでなく全体が傾斜していてもよい。また、熱電対通路５２６の代わりに、天井部分はウエハ載置面Ｓと略平行に形成し、底部分は外周側から中心に向かう途中までウエハ載置面Ｓと略平行でその途中から中心に向かうにつれて斜め下向きに傾斜する熱電対通路を採用してもよい。この熱電対通路も、底部分だけでなく全体が傾斜していてもよい。
【実施例】
【００３６】
［実施例１］
図９の構造のセラミックヒーターを組み立てた。セラミックプレート２２０は、ＡｌＮ製、外径φ３５０ｍｍとし、上下の薄型プレート２２１，２２２の厚み１０ｍｍのものを固相接合し、接合界面の気密性を確保したものを用いた。シャフト４０は、長さが２００ｍｍ、内径がφ５０ｍｍのものを用いた。熱電対通路２２６の閉塞端の位置をセラミックプレート２２０の中心から１２０ｍｍとし、熱電対通路２２６のうちセラミックプレート２２０の中心側の端部からテーパ部２２４ａまでの水平長さＬ２を１００ｍｍ、幅を２〜３ｍｍ、深さを幅と同じとし、テーパ部２２４ａの水平長さを１０ｍｍとし、トンネル部２２４ｂの水平長さＬ１を１０ｍｍ、幅を１．１ｍｍ、深さを幅と同じとした。熱電対通路２２６の断面形状は、正方形又はＵ字状とした。熱電対ガイド３３２は、ＡｌＮ製で、外径がφ１０ｍｍ、長さが５０ｍｍとした。また、ガイド穴３３２ａの内径をφ３ｍｍとした。ガイド穴３３２ａと熱電対通路２２６とのなす角度（鈍角側）は１００°とした。そして、外周側熱電対５０をガイド穴３３２ａを介して熱電対通路２２６へと挿入した。使用した外周側熱電対５０は、Ｋ熱電対、シース材質はＳＵＳ３１６、シース外径はφ１．０ｍｍ、測温部５０ａの端面はフラットなものを用いた。その結果、外周側熱電対５０は途中で止まることなく、測温部５０ａがトンネル部２２４ｂに入り込み閉塞端に達するまで、スムーズに挿入することができた。【００３７】
［実施例２］
図１１の構造のセラミックヒーターを組み立てた。但し、ここでは、セラミックプレート４２０に熱電対ガイド４３２を取り付けた後、シャフト４４０や支持台４４６を取り付ける前に、外周側熱電対５０を熱電対ガイド４３２に挿入することができるか否かを調べた。外周側熱電対５０としては、シース外径がφ１．０ｍｍ、シース材質がＳＵＳ３０４のＫ熱電対を用いた。熱電対ガイド４３２としては、外径がφ２．０ｍｍ、肉厚０．２ｍｍのパイプを用いた。熱電対ガイド４３２の円弧部分の曲率半径を４０ｍｍ（シース外径の４０倍）としたところ、スムーズに外周側熱電対５０を挿入することができた。また、熱電対ガイド４３２の円弧部分の曲率半径を３０ｍｍ（シース外径の３０倍）とした場合でも、スムーズに外周側熱電対５０を挿入することができた。【００３８】
本出願は、２０１０年９月２４日に出願された米国仮出願６１／３８６，０１１を優先権主張の基礎としており、引用によりその内容の全てが本明細書に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明は、半導体製造装置部材すなわち半導体等を製造する装置の部品として用いられるものであり、例えば静電チャックやセラミックヒーターなどが挙げられる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【手続補正書】
【提出日】平成24年1月24日(2012.1.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウエハ載置面を有する円盤状のセラミックプレートと、
前記セラミックプレートの内部に設けられ、該セラミックプレートの中央側から外周面の手前に至る熱電対通路と、
前記セラミックプレートの前記ウエハ載置面とは反対側の面から前記熱電対通路のうち前記セラミックプレートの中央側に連通するガイド穴を有する熱電対ガイドと、
前記ガイド穴及び前記熱電対通路を通過し、測温部が前記熱電対通路のうち前記セラミックプレートの外周面の手前に存在する閉塞端に当接するように配置された熱電対と、
を備え、
前記ガイド穴は、前記ガイド穴と前記熱電対通路とのなす角度が鈍角となるように前記熱電対通路の延びる方向に対して斜めに設けられているか、又は、前記熱電対通路に近づくにつれて前記熱電対通路の延びる方向に沿うように設けられ、
前記セラミックプレートは、一対の薄型プレートを面接合したものであり、
前記熱電対通路は、前記一対の薄型プレートの少なくとも一方の接合面に形成された通路用溝によって形成されている。
半導体製造装置部材。
【請求項２】
前記ガイド穴は、前記熱電対通路に近づくにつれて前記熱電対通路の延びる方向に沿うように設けられた部分が円弧又は楕円の弧として形成されている、
請求項１に記載の半導体製造装置部材。
【請求項３】
前記熱電対ガイドは、前記セラミックプレートと同じ材料で作製されている、
請求項１又は２に記載の半導体製造装置部材。
【請求項４】
前記熱電対は、前記測温部が前記閉塞端に当接するようにバネで付勢されている、
請求項１〜３のいずれか１項に記載の半導体製造装置部材。
【請求項５】
前記通路用溝は、前記熱電対の測温部と当接する端部に該測温部を支持する支持部を有している、
請求項１〜４のいずれか１項に記載の半導体製造装置部材。
【請求項６】
ウエハ載置面を有する円盤状のセラミックプレートと、
前記セラミックプレートの内部に設けられ、該セラミックプレートの中央側から外周面の手前に至る熱電対通路と、
前記セラミックプレートの前記ウエハ載置面とは反対側の面から前記熱電対通路のうち前記セラミックプレートの中央側に連通するガイド穴を有する熱電対ガイドと、
前記ガイド穴及び前記熱電対通路を通過し、測温部が前記熱電対通路のうち前記セラミックプレートの外周面の手前に存在する閉塞端に当接するように配置された熱電対と、
を備え、
前記ガイド穴は、前記ガイド穴と前記熱電対通路とのなす角度が鈍角となるように前記熱電対通路の延びる方向に対して斜めに設けられているか、又は、前記熱電対通路に近づくにつれて前記熱電対通路の延びる方向に沿うように設けられ、
前記熱電対通路は、前記セラミックプレートの外周面から中央に向かって穿設された孔であり、該外周面に開いた端部は、前記セラミックプレートと同じ材料からなるキャップにより封止されている、
半導体製造装置部材。
【請求項７】
前記キャップは、前記熱電対の測温部と当接する箇所に該測温部を支持する支持部を有している、
請求項６に記載の半導体製造装置部材。
【請求項８】
前記ガイド穴は、前記熱電対通路に近づくにつれて前記熱電対通路の延びる方向に沿うように設けられた部分が円弧又は楕円の弧として形成されている、
請求項６又は７に記載の半導体製造装置部材。
【請求項９】
前記熱電対ガイドは、前記セラミックプレートと同じ材料で作製されている、
請求項６〜８のいずれか１項に記載の半導体製造装置部材。
【請求項１０】
前記熱電対は、前記測温部が前記閉塞端に当接するようにバネで付勢されている、
請求項６〜９のいずれか１項に記載の半導体製造装置部材。
【国際調査報告】
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