特許 7216710 マルチゾーンヒータ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-01-24

(45)【発行日】2023-02-01

(54)【発明の名称】マルチゾーンヒータ

(51)【国際特許分類】

   H05B 3/74 20060101AFI20230125BHJP

   H05B 3/10 20060101ALI20230125BHJP

【ＦＩ】

H05B3/74

H05B3/10 A

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2020508165

(86)(22)【出願日】2019-03-06

(86)【国際出願番号】 JP2019008815

(87)【国際公開番号】W WO2019181500

(87)【国際公開日】2019-09-26

【審査請求日】2020-08-26

【審判番号】

【審判請求日】2022-05-31

(31)【優先権主張番号】P 2018055520

(32)【優先日】2018-03-23

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000004064

【氏名又は名称】日本碍子株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000017

【氏名又は名称】弁理士法人アイテック国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】海野 豊

(72)【発明者】

【氏名】近藤 暢之

【合議体】

【審判長】平城 俊雅

【審判官】マキロイ 寛済

【審判官】西村 泰英

(56)【参考文献】

【文献】特開２００３－１３３１９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－６２４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－１９７０７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－２７２８０５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

H05B 3/00

H05B 3/10

H05B 3/74

(57)【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基体と、
前記セラミック基体の中央部に設けられたコイル状又はメッシュ状の中央部ゾーンヒータと、
前記中央部ゾーンヒータと同一平面上で前記セラミック基体の外周部の１以上の外周部ゾーンのそれぞれに対応して設けられ、前記外周部ゾーン内で一方の端部から他方の端部まで一筆書きの要領で前記外周部ゾーンの全域にわたって配線されたコイル状又はメッシュ状の外周部ゾーンヒータと、
前記セラミック基体の前記中央部に配置された第１端子から前記中央部に設けられた前記中央部ゾーンヒータの間を通過して前記外周部ゾーンヒータの一方の端部に接続され、平面視したときの形状が蛇行した形状である第１素線部と、
前記セラミック基体の前記中央部に配置された第２端子から前記中央部に設けられた前記中央部ゾーンヒータの間を通過して前記外周部ゾーンヒータの他方の端部に接続され、平面視したときの形状が蛇行した形状である第２素線部と、
を備え、
前記第１素線部及び前記第２素線部は、それぞれ複数の湾曲部を有し、互いに平行になるように設けられ、曲率半径が小さい部分での発熱量は曲率半径が大きい部分での発熱量より高い、
マルチゾーンヒータ。

【請求項2】

ウエハ載置面を有する円盤状のセラミック基体と、
前記セラミック基体の中央部に設けられたコイル状又はメッシュ状の中央部ゾーンヒータと、
前記中央部ゾーンヒータと同一平面上で前記セラミック基体の外周部の１以上の外周部ゾーンのそれぞれに対応して設けられ、前記外周部ゾーン内で一方の端部から他方の端部まで一筆書きの要領で前記外周部ゾーンの全域にわたって配線されたコイル状又はメッシュ状の外周部ゾーンヒータと、
前記セラミック基体の前記中央部に配置された第１端子から前記中央部に設けられた前記中央部ゾーンヒータの間を通過して前記外周部ゾーンヒータの一方の端部に接続され、平面視したときの形状が蛇行した形状である第１素線部と、
前記セラミック基体の前記中央部に配置された第２端子から前記中央部に設けられた前記中央部ゾーンヒータの間を通過して前記外周部ゾーンヒータの他方の端部に接続され、平面視したときの形状が蛇行した形状である第２素線部と、
を備え、
前記第１素線部及び前記第２素線部は、それぞれ複数の湾曲部を有し、前記第１素線部及び前記第２素線部の周辺箇所には、それらが互いに接近している部分と離間している部分とが存在し、
前記互いに接近している部分での前記第１素線部と前記第２素線部との間隔は、前記互いに離間している部分での前記第１素線部と前記第２素線部との間隔より小さく構成され、前記互いに接近している部分での発熱量は、前記互いに離間している部分での発熱量より高い、
マルチゾーンヒータ。

【請求項3】

前記外周部ゾーンは、前記セラミック基体の前記外周部に複数設けられている、
請求項１又は２に記載のマルチゾーンヒータ。

【請求項4】

前記第１素線部及び前記第２素線部の単位長さあたりの抵抗値は、前記外周部ゾーンヒータの単位長さあたりの抵抗値よりも小さい、
請求項１～３のいずれか１項に記載のマルチゾーンヒータ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、マルチゾーンヒータに関する。

【背景技術】

【0002】

半導体製造装置においては、ウエハを加熱するためのセラミックヒータが採用されている。こうしたセラミックヒータとしては、いわゆる２ゾーンヒータが知られている。この種の２ゾーンヒータとしては、特許文献１に開示されているように、セラミック基体中に、中央部ゾーンヒータと外周部ゾーンヒータとを同一平面に埋設し、各ゾーンヒータにそれぞれ独立して電圧を印加することにより、各ゾーンヒータからの発熱を独立して制御するものが知られている。各ゾーンヒータは、コイルで構成されている。外周部ゾーンヒータの２つの端子は、セラミック基体の中央部に設けられている。各端子は、導電接続部を介して外周部ゾーンヒータに接続されている。導電接続部は、端子から中央部を通過して外周部に至るように形成されている。特許文献１には、中央部において導電接続部の周辺の温度が相対的に低下する傾向があるため、導電接続部の周辺のコイルの単位面積あたりの発熱量を増大させることが提案されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特許第３８９７５６３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、導電接続部をコイルで構成した場合、そのコイルが発熱して中央部ゾーンヒータによる中央部の温度制御に影響を与えることがある。一方、導電接続部を素線（ワイヤ）で構成した場合、発熱量が少ないため中央部ゾーンヒータによる中央部の温度制御に大きな影響を与えることはない。しかしながら、導電接続部を素線にすると、例えば中央部ゾーンヒータと外周部ゾーンヒータとのパワー比を変更した場合や設定温度の変更により両ゾーンヒータへ供給するパワーが増減した場合には、導電接続部の周辺にクールスポット又はホットスポットを生じることがあった。一方、セラミックヒータを繰り返し熱サイクルが生じる環境下で使用すると、セラミック基体に埋設されたコイルとセラミック基体との間で熱膨張差が生じるが、素線が直線状だとその熱膨張差を吸収しきれず、素線の両端に生じる熱応力によってセラミック基体が破損することがあった。

【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、使用環境が変化したときにクールスポットやホットスポットが発生するのを防止すると共にヒータの破損を防止することを主目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明のマルチゾーンヒータは、
ウエハ載置面を有する円盤状のセラミック基体と、
前記セラミック基体の中央部に設けられたコイル状又はメッシュ状の中央部ゾーンヒータと、
前記中央部ゾーンヒータと同一平面上で前記セラミック基体の外周部の１以上の外周部ゾーンのそれぞれに対応して設けられ、前記外周部ゾーン内で一方の端部から他方の端部まで一筆書きの要領で前記外周部ゾーンの全域にわたって配線されたコイル状又はメッシュ状の外周部ゾーンヒータと、
前記セラミック基体の前記中央部に配置された第１端子から前記中央部を通過して前記外周部ゾーンヒータの一方の端部に接続され、平面視したときの形状が蛇行した形状である第１素線部と、
前記セラミック基体の前記中央部に配置された第２端子から前記中央部を通過して前記外周部ゾーンヒータの他方の端部に接続され、平面視したときの形状が蛇行した形状である第２素線部と、
を備えたものである。

【0007】

このマルチゾーンヒータでは、各ゾーンヒータにそれぞれ独立して電圧を印加することにより、各ゾーンヒータからの発熱を独立して制御することができる。また、中央部の第１端子から中央部を通過して外周部ゾーンヒータの一方の端部とを接続する第１素線部と、中央部の第２端子から中央部を通過して外周部ゾーンヒータの他方の端部とを接続する第２素線部は、いずれもコイル状でもメッシュ状でもない素線（つまりワイヤ状）である。そのため、第１及び第２素線部は、発熱量が少なく、中央部ゾーンヒータによる中央部の温度制御を妨げない。一方、第１及び第２素線部は、いずれも平面視したときの形状が蛇行した形状であるため、使用環境が変化したときにクールスポットが発生しやすい箇所では形状を曲線的にして発熱量を増やすことができ、ホットスポットが発生しやすい箇所では形状を直線的にして発熱量を抑えることができる。また、マルチゾーンヒータを繰り返し熱サイクルが生じる環境下で使用すると、セラミック基体に埋設されたヒータとセラミック基体との間で熱膨張差が生じるが、第１及び第２素線部は蛇行した形状であるためその熱膨張差を吸収する。そのため、第１及び第２素線部の両端に生じる熱応力が緩和される。このように、本発明のマルチゾーンヒータによれば、使用環境が変化したときに、クールスポットやホットスポットが発生するのを防止すると共にセラミック基体が破損するのを防止することができる。

【0008】

本発明のマルチゾーンヒータにおいて、前記第１素線部及び前記第２素線部は、互いに接近している部分と離間している部分とを有していてもよい。使用環境が変化したときにクールスポットが発生しやすい箇所では互いに接近させて発熱量を増やすようにし、ホットスポットが発生しやすい箇所では互いに離間させて発熱量を抑えるようにする。こうすれば、使用環境が変化したときにクールスポットやホットスポットが発生するのを一層防止しやすくなる。

【0009】

本発明のマルチゾーンヒータにおいて、前記第１素線部及び前記第２素線部は、それぞれ複数の湾曲部を有していてもよい。こうすれば、湾曲部が１箇所しかない場合に比べて各素線部の周辺の発熱量を細かく変化させることができる。

【0010】

本発明のマルチゾーンヒータにおいて、前記外周部ゾーンは、前記セラミック基体の前記外周部に複数設けられていてもよい。こうすれば、外周部ゾーンごとに設けられた外周部ゾーンヒータからの発熱を独立して制御することができるため、外周部の温度を精度よく制御しやすくなる。

【0011】

本発明のマルチゾーンヒータにおいて、前記第１素線部及び前記第２素線部の単位長さあたりの抵抗値は、前記外周部ゾーンヒータの単位長さあたりの抵抗値よりも小さくしてもよい。こうすれば、第１素線部及び第２素線部の単位長さあたりの発熱量を外周部ゾーンヒータの単位長さあたりの発熱量よりも小さくすることができる。例えば、第１素線部及び第２素線部の線径を、外周部ゾーンヒータの線径よりも大きくしてもよい。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】マルチゾーンヒータ１０の平面図。

【図2】図１のＡ－Ａ断面図。

【図3】第１及び第２素線部４１，４２の説明図。

【図4】マルチゾーンヒータ１１０の平面図。

【図5】第１及び第２素線部２４１，２４２の説明図。

【発明を実施するための形態】

【0013】

本発明の好適な実施形態を以下に図面を参照しながら説明する。図１はマルチゾーンヒータ１０の平面図、図２は図１のＡ－Ａ断面図、図３は第１及び第２素線部４１，４２の説明図である。なお、図１は、マルチゾーンヒータ１０の平面図であるため、内部に埋設されている部材（中央部ゾーンヒータ３０や外周部ゾーンヒータ４０など）は隠れ線（点線）で示すべきであるが、ここでは説明の便宜上、実線で示した。

【0014】

マルチゾーンヒータ１０は、半導体の製造工程で半導体ウエハを加熱するための台として使用するものである。このマルチゾーンヒータ１０は、円盤状のセラミック基体２０と、中央部ゾーンヒータ３０と、外周部ゾーンヒータ４０と、第１素線部４１と、第２素線部４２と、中空シャフト５０とを備えている。

【0015】

セラミック基体２０は、窒化アルミニウムや炭化珪素、窒化珪素、酸化アルミニウム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。このセラミック基体２０の厚みは、例えば０．５ｍｍ～３０ｍｍである。また、セラミック基体２０の表面はウエハ載置面２２となっている。ウエハ載置面２２には、エンボス加工により複数の凹凸が形成されていてもよいし、複数の溝が形成されていてもよい。セラミック基体２０には、中央部２０ａと外周部２０ｂとがある。中央部２０ａは、セラミック基体２０と同心の円である仮想境界線２６の内側の円形領域である。外周部２０ｂは、仮想境界線２６の外側の環状領域である。

【0016】

中央部ゾーンヒータ３０は、セラミック基体２０の中央部２０ａに埋設されている。この中央部ゾーンヒータ３０は、セラミック基体２０の中央付近に配設された一対の端子３１，３２の一方の端子３１から他方の端子３２まで中央部２０ａの全域にわたって一筆書きの要領で配線されたコイルである。両端子３１，３２は、それぞれ給電部材３３，３４を介して、中央部ゾーンヒータ用電源３５に接続されている。この電源３５は、コントローラ５２によって制御される。中央部ゾーンヒータ３０は、一方の端子３１から他方の端子３２に至るまですべてコイル（図１ではコイルを太線で示す）で構成されている。コイルは、中央部２０ａ内の場所に応じて適宜単位長さあたりの巻き数が変更されていることがある。例えばウエハへのプラズマ入熱が部分的に異なることによりウエハに温度ムラが生じることがあるが、この温度ムラを解消するために場所に応じて単位長さあたりの巻き数を変更することがある。コイルは、単位長さあたりの巻き数が多いほど発熱量が多くなり高温になりやすい。コイルの巻き数を変更する代わりに、巻き径を変更したり線間距離（隣接するコイルの間隔）を変更したりしてもよい。コイルの材質は、例えば、モリブデン、タングステン又はモリブデン／タングステン化合物などが挙げられる。給電部材３３，３４は、金属製であることが好ましく、Ｎｉ製であることがより好ましい。また、給電部材３３，３４の形状としては、ロッド形状、ワイヤ形状などが挙げられる。各端子３１，３２と各給電部材３３，３４との接続は、ネジ、かしめ、嵌合、ろう付け、溶接、共晶はんだ付け等を適用すればよい。

【0017】

外周部ゾーンヒータ４０は、セラミック基体２０の外周部２０ｂに埋設されている。外周部ゾーンヒータ４０は、中央部ゾーンヒータ３０と同一平面となるように設けられている。本実施形態では、外周部２０ｂは１つの外周部ゾーンを有している。そのため、外周部２０ｂと外周部ゾーンとは一致する。外周部ゾーンヒータ４０は、外周部２０ｂ内で一方の端部４０ａから他方の端部４０ｂまで一筆書きの要領で外周部２０ｂの全域にわたって配線されたコイルである。このコイルも、内周部ゾーンヒータ３０と同様、外周部２０ｂ内の場所に応じて適宜単位長さあたりの巻き数や巻き径、線間距離（隣接するコイルの間隔）を変更してもよい。コイルの材質は、例えば、モリブデン、タングステン又はモリブデン／タングステン化合物などが挙げられる。

【0018】

第１素線部４１は、セラミック基体２０の中央部２０ａに並んで配置された第１及び第２端子４３，４４のうちの第１端子４３から中央部２０ａを通過して外周部ゾーンヒータ４０の一方の端部４０ａに接続されたワイヤである。この第１素線部４１は、平面視したときの形状が蛇行した形状（つまり曲がりくねった形状）である。第２素線部４２は、第２端子４４から中央部２０ａを通過して外周部ゾーンヒータ４０の他方の端部４０ｂに接続されたワイヤである。この第２素線部４２も、平面視したときの形状が蛇行した形状である。ワイヤの材質は、例えば、モリブデン、タングステン又はモリブデン／タングステン化合物などが挙げられる。ワイヤの線径は、特に限定するものではないが、例えば０．３ｍｍ以上１．０ｍｍ以下が好ましい。第１及び第２端子４３，４４は、それぞれ給電部材４５，４６を介して、外周部ゾーンヒータ用電源４７に接続されている。この電源４７は、コントローラ５２によって制御される。給電部材４５，４６は、金属製であることが好ましく、Ｎｉ製であることがより好ましい。また、給電部材４５，４６の形状としては、ロッド形状、ワイヤ形状などが挙げられる。各端子４３，４４と各給電部材４５，４６との接続は、ネジ、かしめ、嵌合、ろう付け、溶接、共晶はんだ付け等を適用すればよい。

【0019】

第１及び第２素線部４１，４２は、図３に示すように、互いに接近している部分Ｐａと互いに離間している部分Ｐｂとやや接近している部分Ｐｃとを有している。使用環境が変化したときに第１及び第２素線部４１，４２の周辺でクールスポットが発生しやすい箇所では互いに接近させて発熱量を増やすようにする。また、使用環境が変化したときに第１及び第２素線部４１，４２の周辺でホットスポットが発生しやすい箇所では互いに離間させて発熱量を抑えるようにする。使用環境が変化したときの温度の変化は、シミュレーション又は実験により把握することができる。そのため、シミュレーションや実験の結果に基づいてどこを接近させどこを離間させるかを設計することができる。

【0020】

第１及び第２素線部４１，４２は、図３に示すように、それぞれ複数の湾曲部を有している。ここでは、第１素線部４１は、４つの湾曲部を有しており、それぞれの曲率半径は第１端子４３側から５ｍｍ、３０ｍｍ、９ｍｍ、１４ｍｍとなっている。湾曲部の曲率半径は、曲率半径が５ｍｍ以上が好ましい。第２素線部４２は、第１素線部４１と線対称の形状であるが、特にこれに限定されるものではなく、別の形状であってもよい。第１及び第２素線部４１，４２は、このように複数の湾曲部を有しているため、湾曲部が１箇所しかない場合に比べて第１及び第２素線部４１，４２の周辺の発熱量を細かく変化させることができる。例えば、湾曲部が１箇所しかない場合、第１及び第２素線部４１，４２の互いに接近した箇所（又は離間した箇所）は１つしかないが、湾曲部が複数ある場合、互いに接近した箇所や離間した箇所を複数設けることができるため温度を細かく制御することができる。

【0021】

中空シャフト５０は、セラミック基体２０と同じセラミック材料からなる円筒体であり、セラミック基体２０のウエハ載置面２２とは反対側の面（背面）２４に一体的に接合されている。この中空シャフト５０の内部には、給電部材３３，３４，４５，４６が配置されている。

【0022】

こうしたマルチゾーンヒータ１０は、例えば特許文献１に記載された製造方法に準じて製造することができる。そのため、ここではマルチゾーンヒータ１０の製造方法については説明を省略する。

【0023】

次に、マルチゾーンヒータ１０の使用例について説明する。ここでは、マルチゾーンヒータ１０を用いてプラズマＣＶＤによりウエハに半導体薄膜を形成する工程について説明する。マルチゾーンヒータ１０は、図示しない半導体製造装置の密閉されたチャンバ内部に配置される。チャンバには、シランガスなどの原料ガスを供給するガス供給ポートやチャンバ内の気体を排気する真空ポートなどが装備されている。

【0024】

プラズマＣＶＤでは、まず、目標温度を～７００℃に設定し、コントローラ５２によるセラミック基体２０の温度制御を行う。コントローラ５２は、図示しない熱電対からセラミック基体２０の中央部２０ａ及び外周部２０ｂの温度を入力し、各温度が各目標温度になるように中央部ゾーンヒータ３０及び外周部ゾーンヒータ４０への供給電力を電源３５，４７を介して調節することにより、セラミック基体２０の温度制御を行う。また、チャンバ内を真空にすると共にチャンバ内に原料ガスを供給する。そして、セラミック基体２０の中央部２０ａ及び外周部２０ｂの温度が目標温度と略一致した後、セラミック基体２０の温度制御を継続したまま、セラミック基体２０のウエハ載置面２２にウエハを載置する。ウエハを載置した直後は、ウエハ自身の温度が目標温度よりも低いため、測定温度は数℃低下するが、コントローラ５２による温度制御により再び目標温度まで上昇する。この状態でプラズマを発生させてウエハ上に原料ガスから半導体薄膜を形成する。

【0025】

ここで、マルチゾーンヒータ１０の第１及び第２素線部４１，４２は、コイルではなく素線（つまりワイヤ状）であるため、発熱量が少なく、中央部ゾーンヒータ３０によるセラミック基体２０の中央部２０ａの温度制御を妨げない。一方、第１及び第２素線部４１，４２は、いずれも平面視したときの形状が蛇行した形状であるため、使用環境が変化したときにクールスポットが発生しやすい箇所では形状を曲線的にして発熱量を増やすことができ、ホットスポットが発生しやすい箇所では形状を直線的にして発熱量を抑えることができる。

【0026】

以上説明したマルチゾーンヒータ１０によれば、使用環境が変化した場合（例えば中央部ゾーンヒータ３０と外周部ゾーンヒータ４０とのパワー比を変更した場合や設定温度の変更により両ゾーンヒータ３０，４０へ供給するパワーが増減した場合など）であっても、第１及び第２素線部４１，４２の周辺にクールスポットやホットスポットが発生するのを防止することができる。

【0027】

また、マルチゾーンヒータ１０を繰り返し熱サイクルが生じる環境下で使用すると、セラミック基体２０に埋設された中央部及び外周部ゾーンヒータ３０，４０とセラミック基体２０との間で熱膨張差が生じるが、第１及び第２素線部４１，４２は蛇行した形状であるためその熱膨張差を吸収する。そのため、第１及び第２素線部４１，４２の両端に生じる熱応力が緩和される。したがって、セラミック基体２０が破損するのを防止することができる。

【0028】

また、第１及び第２素線部４１，４２は、互いに接近している部分と離間している部分とを有している。そのため、使用環境が変化したときにクールスポットが発生しやすい箇所では互いに接近させて発熱量を増やすようにし、ホットスポットが発生しやすい箇所では互いに離間させて発熱量を抑えるようにすることができる。したがって、使用環境が変化したときにクールスポットやホットスポットが発生するのを一層防止しやすくなる。

【0029】

更に、第１及び第２素線部４１，４２は、それぞれ複数の湾曲部を有している。そのため、湾曲部が１箇所しかない場合に比べて各素線部４１，４２の周辺の発熱量を細かく変化させることができる。

【0030】

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。

【0031】

例えば、上述した実施形態では、セラミック基体２０の外周部２０ｂが１つの外周部ゾーンを有している場合を例示したが、外周部２０ｂは複数の外周部ゾーンを有していてもよい。図４は、環状の外周部２０ｂに２つの外周部ゾーン（第１及び第２外周部ゾーン２０ｂ１，２０ｂ２）を設けたマルチゾーンヒータ１１０の平面図を示す。図４中、上述した実施形態と同じ構成要素については同じ符号を付し、その説明を省略する。

【0032】

第１外周部ゾーンヒータ１４０は、半円環状の第１外周部ゾーン２０ｂ１に中央部ゾーンヒータ３０と同一平面となるように設けられている。第１外周部ゾーンヒータ１４０は、第１外周部ゾーン２０ｂ１内で一方の端部１４０ａから他方の端部１４０ｂまで一筆書きの要領で第１外周部ゾーン２０ｂ１の全域にわたって配線されたコイルである。第１素線部１４１は、セラミック基体２０の中央部２０ａに配置された第１及び第２端子１４３，１４４のうちの第１端子１４３から中央部２０ａを通過して第１外周部ゾーンヒータ１４０の一方の端部１４０ａに接続されたワイヤである。この第１素線部１４１は、平面視したときの形状が蛇行した形状である。第２素線部１４２は、第２端子１４４から中央部２０ａを通過して第１外周部ゾーンヒータ１４０の他方の端部１４０ｂに接続されたワイヤである。この第２素線部１４２も、平面視したときの形状が蛇行した形状である。

【0033】

第２外周部ゾーンヒータ１５０は、半円環状の第２外周部ゾーン２０ｂ２に中央部ゾーンヒータ３０と同一平面となるように設けられている。第２外周部ゾーンヒータ１５０は、第２外周部ゾーン２０ｂ２内で一方の端部１５０ａから他方の端部１５０ｂまで一筆書きの要領で第２外周部ゾーン２０ｂ２の全域にわたって配線されたコイルである。第１素線部１５１は、セラミック基体２０の中央部２０ａに配置された第１及び第２端子１５３，１５４のうちの第１端子１５３から中央部２０ａを通過して第２外周部ゾーンヒータ１５０の一方の端部１５０ａに接続されたワイヤである。この第１素線部１５１は、平面視したときの形状が蛇行した形状である。第２素線部１５２は、第２端子１５４から中央部２０ａを通過して第２外周部ゾーンヒータ１５０の他方の端部１５０ｂに接続されたワイヤである。この第２素線部１５２も、平面視したときの形状が蛇行した形状である。

【0034】

図４のマルチゾーンヒータ１１０によっても、上述した実施形態と同様の効果が得られる。また、外周部２０ｂを第１及び第２外周部ゾーン２０ｂ１，２０ｂ２に分けて、第１外周部ゾーン２０ｂ１に第１外周部ゾーンヒータ１４０、第２外周部ゾーン２０ｂ２に第２外周部ゾーンヒータ１５０を設けたため、上述した実施形態に比べてセラミック基体２０の外周部２０ｂの温度制御をより細かく行うことができる。

【0035】

上述した実施形態の第１及び第２素線部４１，４２の代わりに、図５に示す第１及び第２素線部２４１，２４２を採用してもよい。第１素線部２４１は第１素線部４１と同じであり、第２素線部２４２は第１素線部２４１と平行になるように設けられている。この場合、第１及び第２素線部２４１，２４２の周辺を、長さが同じである４つの区間Ａ１～Ａ４に分けたとき、区間Ａ１では他の区間Ａ２～Ａ４に比べて第１及び第２素線部２４１，２４２の湾曲部の曲率半径が小さいため、区間Ａ１の素線長さが他の区間Ａ２～Ａ４より長くなる。そのため、区間Ａ１の発熱量が他の区間Ａ２～Ａ４よりも大きくなる。なお、この点は上述した実施形態でも同様である。また、例えば、区間Ａ３，Ａ４を比べると、第１及び第２素線部２４１，２４２によって加熱される領域は区間Ａ３では図５において左寄りの領域、区間Ａ４では右寄りの領域となる。

【0036】

上述した実施形態では、中央部ゾーンヒータ３０や外周部ゾーンヒータ４０の形状をコイル状としたが、これに限定されるものではなく、例えば、メッシュ状（網状）であってもよい。網状の発熱体密度を変更するには、例えば網の目の細かさを変更したり線径を変更したり発熱体の面積を変更したりすればよい。

【0037】

上述した実施形態において、セラミック基体２０に更に静電チャック用の静電電極やプラズマ発生用の高周波電極を埋設してもよい。また、中央部ゾーンヒータ３０や外周部ゾーンヒータ４０をセラミック基体２０に埋設する代わりに、セラミック基体２０の表面に設けてもよい。

【0038】

上述した実施形態において、第１及び第２素線部４１，４２のワイヤの線径は中央部及び外周部ゾーンヒータ３０，４０のコイル（ワイヤと同じ材料）の線径よりも大きくしてもよい。つまり、ワイヤの断面積をコイルの断面積よりも大きくしてもよい。こうすれば、第１及び第２素線部４１，４２の単位長さあたりの抵抗値は、外周部ゾーンヒータ４０の単位長さあたりの抵抗値よりも小さくなる。そのため、第１及び第２素線部４１，４２の単位長さあたりの発熱量を中央部及び外周部ゾーンヒータ３０，４０の単位長さあたりの発熱量よりも小さくすることができる。

【0039】

本出願は、２０１８年３月２３日に出願された日本国特許出願第２０１８－５５５２０号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】

【0040】

本発明は、半導体製造装置においてウエハを加熱するためのヒータに利用可能である。

【符号の説明】

【0041】

１０ マルチゾーンヒータ、２０ セラミック基体、２０ａ 中央部、２０ｂ 外周部、２０ｂ１ 外周部ゾーン、２０ｂ２ 外周部ゾーン、２２ ウエハ載置面、２４ 背面、２６ 仮想境界線、３０ 中央部ゾーンヒータ、３１，３２ 端子、３３，３４ 給電部材、３５ 中央部ゾーンヒータ用電源、４０ 外周部ゾーンヒータ、４０ａ，４０ｂ 端部、４１ 第１素線部、４２ 第２素線部、４３ 第１端子、４４ 第２端子、４５，４６ 給電部材、４７ 外周部ゾーンヒータ用電源、５０ 中空シャフト、５２ コントローラ、１１０ マルチゾーンヒータ、１４０ 第１外周部ゾーンヒータ、１４０ａ，１４０ｂ 端部、１４１ 第１素線部、１４２ 第２素線部、１４３ 第１端子、１４４ 第２端子、１５０ 第２外周部ゾーンヒータ、１５０ａ，１５０ｂ 端部、１５１ 第１素線部、１５２ 第２素線部、１５３ 第１端子、１５４ 第２端子、２４１ 第１素線部、２４２ 第２素線部。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】