(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B1)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-09-20
(45)【発行日】2023-09-28
(54)【発明の名称】セラミックヒーター
(51)【国際特許分類】
H05B 3/74 20060101AFI20230921BHJP
H05B 3/06 20060101ALI20230921BHJP
H01L 21/683 20060101ALI20230921BHJP
【ＦＩ】
H05B3/74
H05B3/06 B
H01L21/68 N
【請求項の数】
8
(21)【出願番号】P 2023515645
(86)(22)【出願日】2020-09-10
(86)【国際出願番号】 KR2020012244
(87)【国際公開番号】W WO2022054989
(87)【国際公開日】2022-03-17
【審査請求日】2023-03-08
(31)【優先権主張番号】10-2020-0115274
(32)【優先日】2020-09-09
(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR
【早期審査対象出願】
(73)【特許権者】
【識別番号】520139620
【氏名又は名称】ミコ セラミックス リミテッド
(74)【代理人】
【識別番号】110001519
【氏名又は名称】弁理士法人太陽国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】チン、チョン チョル
【審査官】高橋 武大
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１６－２２５０１５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１３－１２４１３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－８５０８７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－１８３６０９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１６－２２５０１６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平１０－２７３３７０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１２－１６０３６８（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０５Ｂ ３／０２－３／１８、３／４０－３／８２
Ｈ０１Ｌ ２１／０２、２１／６８
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
発熱体が配置されたセラミック材質のヒータープレート；貫通ホールを有する管状であり、前記ヒータープレートの下面に結合し、前記貫通ホールを通じて前記発熱体に電力を供給するロッドを収容するシャフト；及び
前記ヒータープレートと前記シャフトとが結合すように当接する接合部に設けられた連続的又は断続的なエアポケットを含み、
前記エアポケットは、前記接合部の接合面に沿って形成されており、前記エアポケットは溝を含み、前記溝は、前記シャフトが前記ヒータープレートに接合する上端の曲げ部における前記接合部の接合面に沿って、前記ヒータープレートに形成されており、
前記溝は前記接合面に向かうより前記ヒータープレートに向かって広がるように設けられる、セラミックヒーター。
【請求項2】
前記ヒータープレートと前記シャフトとの間に、前記接合部の前記接合面に沿って形成された接合物質をさらに含み、前記エアポケットは、前記接合物質に沿って形成されている溝を含む、請求項１に記載のセラミックヒーター。
【請求項3】
前記接合物質は、ＡｌＮ ９０～９７ｗｔ％及びＹ２Ｏ３ ３～１０ｗｔ％を含む、請求項２に記載のセラミックヒーター。
【請求項4】
前記接合物質は、ＡｌＮ ４５～７５ｗｔ％、Ａｌ２Ｏ３ １０～２０ｗｔ％、ＣａＯ １０～２０ｗｔ％及びＹ２Ｏ３ ５～１５ｗｔ％を含む、請求項２に記載のセラミックヒーター。
【請求項5】
前記溝は断面がＴ形状であり、接合面側に比べてヒータープレート側においてより広く形成されている、請求項１に記載のセラミックヒーター。
【請求項6】
前記エアポケットは、前記発熱体の配置経路に沿って前記配置経路に対応する位置に形成される、請求項１に記載のセラミックヒーター。
【請求項7】
前記ヒータープレートと前記シャフトとの間に、前記接合部の前記接合面に沿って形成された接合物質をさらに含み、前記エアポケットは、前記接合物質に沿って形成されている、請求項６に記載のセラミックヒーター。
【請求項8】
前記ヒータープレートは、前記発熱体と離隔して配置された高周波電極をさらに含み、前記高周波電極は、前記シャフトの前記貫通ホール内に設けられた別のロッドを通じて電力が供給される、請求項１に記載のセラミックヒーター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、セラミックヒーターに関し、特に、熱損失が減少したシャフト（ｓｈａｆｔ）接合構造を有するセラミックヒーターに関する。
【背景技術】
【0002】
一般に、半導体装置又はディスプレイ装置は、誘電体層及び金属層を含む多数の薄膜層を、ガラス基板、フレキシブル基板又は半導体ウエハー基板上に順次に積層した後にパターニングする方式で製造される。それらの薄膜層は化学気相蒸着（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ，ＣＶＤ）工程又は物理気相蒸着（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ，ＰＶＤ）工程によって基板上に順次に蒸着される。前記ＣＶＤ工程には低圧力化学気相蒸着（Ｌｏｗ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ ＣＶＤ，ＬＰＣＶＤ）工程、プラズマ強化化学気相蒸着（Ｐｌａｓｍａ Ｅｎｈａｎｃｅｄ ＣＶＤ，ＰＥＣＶＤ）工程、有機金属化学気相蒸着（Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ ＣＶＤ，ＭＯＣＶＤ）工程などがある。
【0003】
このようなＣＶＤ装置及びＰＶＤ装置には、ガラス基板、フレキシブル基板、半導体ウエハー基板などを支持して所定の熱を印加するためのヒーターが配置される。前記ヒーターは、支持基板上に形成された薄膜層のエッチング工程（ｅｔｃｈｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ）とフォトレジスト（ｐｈｏｔｏｒｅｓｉｓｔ）の焼成工程などにも基板加熱のために用いられている。前記ＣＶＤ装置及びＰＶＤ装置に設置されるヒーターは、正確な温度制御、半導体素子の配線微細化及び半導体ウエハー基板の精密な熱処理要求によってセラミックヒーター（Ｃｅｒａｍｉｃ Ｈｅａｔｅｒ）が広く用いられている。
【0004】
図１に示すように、従来のセラミックヒーター１は、シャフト２０に結合したヒータープレート１０を含み、ヒータープレート１０は、セラミック材質の間に配置された高周波電極１２、発熱体１４を含み、シャフト２０は、高周波電極１２及び発熱体１４のそれぞれに連結されて電力を供給するロッド２１，２３が通るようにホール（ｈｏｌｅ）を提供する。
【0005】
しかしながら、図１のような従来のセラミックヒーター１の構造では、発熱体１４で発生する熱（例えば、場合によって６５０℃以上）の一部が、ヒータープレート１０の下面と接触しているシャフト２０を通じて放出されることによってヒータープレート１０における熱損失が増加してしまい、セラミックヒーター１上に配置された基板の温度均一度を低下させる問題があった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
したがって、本発明は、上述した問題点を解決するために案出されたものであり、本発明の目的は、ヒータープレートとシャフトとの接合部にエアポケット（Ａｉｒ Ｐｏｃｋｅｔ）を設けて熱損失を減少させ、半導体装備のチャンバー内のリークの減少、熱応力の減少によるクラック発生の低減、及び熱損失経路の短縮による熱効率の増大を図ることができるセラミックヒーターを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
まず、本発明の特徴を要約すると、上記の目的を達成するための本発明の一面に係るセラミックヒーターは、発熱体が配置されたセラミック材質のヒータープレート；貫通ホールを有する管状のものであり、前記ヒータープレートの下面に結合し、前記貫通ホールを通じて前記発熱体に電力を供給するロッドを収容するシャフト；及び、前記ヒータープレートと前記シャフトとが結合すように当接する接合部に設けられた連続的又は断続的なエアポケットを含み、前記エアポケットは前記接合部の接合面に沿って形成されている。
【0008】
前記セラミックヒーターは、前記ヒータープレートと前記シャフトとの間に、前記接合部の前記接合面に沿って形成された接合物質をさらに含み、前記エアポケットは、前記接合物質に沿って形成されている溝を含む。
【0009】
一実施例として、前記接合物質は、ＡｌＮ ９０～９７ｗｔ％及びＹ２Ｏ３ ３～１０ｗｔ％を含んでよい。
【0010】
他の実施例として、前記接合物質は、ＡｌＮ ４５～７５ｗｔ％、Ａｌ２Ｏ３ １０～２０ｗｔ％、ＣａＯ １０～２０ｗｔ％及びＹ２Ｏ３ ５～１５ｗｔ％を含んでよい。
【0011】
前記エアポケットは、前記接合部の接合面に沿って前記ヒータープレートに形成されている溝を含んでよい。前記溝は、断面がＴ形状であり、前記接合面側に比べて前記ヒータープレート側においてより広く形成される。
【0012】
前記エアポケットは、前記発熱体の配置経路に沿って前記配置経路に対応する位置に形成されてよい。ここで、前記セラミックヒーターは、前記ヒータープレートと前記シャフトとの間に、前記接合部の前記接合面に沿って形成された接合物質をさらに含み、前記エアポケットは前記接合物質に沿って形成されてよい。また、前記エアポケットは前記接合部の接合面に沿って前記ヒータープレートに形成されてよい。
【0013】
前記ヒータープレートは、前記発熱体と離隔して配置された高周波電極をさらに含み、前記高周波電極は、前記シャフトの前記貫通ホール内に設けられた別のロッドを通じて電力が供給されてよい。
【発明の効果】
【0014】
本発明に係るセラミックヒーターによれば、エアポケット（Ａｉｒ Ｐｏｃｋｅｔ）をヒータープレートとシャフトとの接合部に置くことによって熱損失を減少させることができる。前記エアポケットは、半導体装備のチャンバー内のリーク（ｌｅａｋ）の減少、熱応力の減少によるクラック発生の低減、及び熱損失経路の短縮による熱効率の増大を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【0015】
本発明に関する理解を助けるために詳細な説明の一部として含まれる添付の図面は、本発明に関する実施例を提供し、詳細な説明と一緒に本発明の技術的思想を説明する。
【0016】
【図1】従来のセラミックヒーターを示す概略断面図である。
【0017】
【図2】本発明の一実施例に係るセラミックヒーターを示す概略断面図である。
【0018】
【0019】
【0020】
【図5A】本発明の他の実施例に係るセラミックヒーターの概略断面図及び接合部の拡大図である。
【0021】
【0022】
【0023】
【図7】本発明の実施例のセラミックヒーターにおいて発熱体の配置経路に形成されたエアポケットを説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【0024】
以下では添付の図面を参照して本発明について詳しく説明する。このとき、各図において同一の構成要素には可能な限り同一の符号を付する。また、既に公知の機能及び／又は構成に関する詳細な説明は省略する。以下に開示する内容は、様々な実施例に係る動作を理解する上で必要な部分を重点的に説明し、その説明の要旨を曖昧にさせ得る要素についての説明は省略する。また、図面中、一部の構成要素は誇張されたり、省略されたり、又は概略に示されてよい。各構成要素のサイズは実サイズを全的に反映するものではなく、したがって、ここに記載される内容は、各図に示されている構成要素の相対的なサイズ又は間隔によって限定されない。
【0025】
本発明の実施例を説明するとき、本発明と関連した公知技術に関する具体的な説明が本発明の要旨を却って曖昧にさせ得ると判断される場合にはその詳細な説明を省略する。また、後述する用語は本発明における機能を考慮して定義された用語であり、それらは使用者、運用者の意図又は慣例などによって変わってよい。したがって、その定義は、本明細書全般にわたる内容に基づいて下されるべきであろう。詳細な説明で使われる用語は単に本発明の実施例を記述するためのものであり、決して制限的なものであってはいけない。特に断らない限り、単数形態の表現は複数形態の意味を含む。本説明において、「含む」又は「備える」のような表現は、ある特性、数字、段階、動作、要素、それらの一部又は組合せを表すためのものであり、記述された以外の一つ又はそれ以上の他の特性、数字、段階、動作、要素、それらの一部又は組合せの存在又は可能性を排除するように解釈されてはならない。
【0026】
また、第１、第２などの用語は様々な構成要素を説明するために使われてよいが、これらの構成要素は前記第１、第２などの用語によって限定されるものではなく、これらの用語は一つの構成要素を他の構成要素から区別する目的でのみ使われる。
【0027】
図２は、本発明の一実施例に係るセラミックヒーター１００を示す概略断面図である。
【0028】
図２を参照すると、本発明の一実施例に係るセラミックヒーター１００は、ヒータープレート１１０及びシャフト（ｓｈａｆｔ）１２０を含む。
【0029】
本発明の一実施例に係るセラミックヒーター１００は、半導体ウエハー、ガラス基板、フレキシブル基板などのような様々な目的の加工対象基板を支持し、当該加工対象基板を所定の温度に加熱する半導体装置である。セラミックヒーター１００は、プラズマ強化化学気相蒸着などの工程に用いられてもよい。
【0030】
ヒータープレート１１０は、セラミック材質の間に高周波電極１１２及び（又は）発熱体１１４が所定の間隔で離隔して配置（埋設）されるように構成されてよい。ヒータープレート１１０は、加工対象基板を安定して支持しながら発熱体１１４を用いた加熱及び（又は）高周波電極１１２を用いたプラズマ強化化学気相蒸着工程が可能なように構成される。ヒータープレート１１０は、所定の形状を有する板状構造物で形成されてよい。例えば、ヒータープレート１１０は、円形の板状構造物で形成されてよく、必ずしもこれに限定されない。ここで、セラミック材質は、Ａｌ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３／Ｙ２Ｏ３、ＺｒＯ２、ＡｌＣ（Ａｕｔｏｃｌａｖｅｄ ｌｉｇｈｔｗｅｉｇｈｔ ｃｏｎｃｒｅｔｅ）、ＴｉＮ、ＡｌＮ、ＴｉＣ、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＣｅＯ２、ＴｉＯ２、ＢｘＣｙ、ＢＮ、ＳｉＯ２、ＳｉＣ、ＹＡＧ、ムライト（Ｍｕｌｌｉｔｅ）、ＡｌＦ３のうち少なくとも一つの物質であってよく、好ましくは、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）であってよい。なお、それぞれのセラミック粉末は選択的に、０．１～１０％程度、好ましくは約１～５％程度の酸化イットリウム粉末を含んでよい。
【0031】
高周波電極１１２は、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、ニオビウム（Ｎｂ）、チタニウム（Ｔｉ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）又はそれらの合金からなってよく、好ましくは、モリブデン（Ｍｏ）からなってよい。高周波電極１１２は連結ロッド１２１を通じてＲＦ（Ｒａｄｉｏ）電源に連結されたり接地（ｇｒｏｕｎｄ）に連結されてよい。高周波電極１１２は、ワイヤータイプ（ｗｉｒｅ ｔｙｐｅ）又はシートタイプ（ｓｈｅｅｔ ｔｙｐ）のメッシュ（ｍｅｓｈ）構造を有する。ここで、メッシュ構造は、第１方向に配列された複数の金属と第２方向に配列された複数の金属が互いにずれて交差して形成された網状の構造である。
【0032】
発熱体１１４は、発熱線（又は、抵抗線）による板状コイルの形態又は扁平なプレートの形態で形成されてよい。また、発熱体１１４は、精密な温度制御のために多層構造で形成されてもよい。このような発熱体１１４は、半導体製造工程において連結ロッド１２３を通じて電源に連結され、円滑な蒸着工程及びエッチング工程などを行うために、ヒータープレート１１０上の加工対象基板を所定の一定の温度に加熱する機能を果たす。
【0033】
シャフト１２０は、貫通ホールを有する管（ｐｉｐｅ）状であり、ヒータープレート１１０の下面に結合する。シャフト１２０は、ヒータープレート１００と同じセラミック材質で形成されて結合してよい。ここで、セラミック材質は、Ａｌ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３／Ｙ２Ｏ３、ＺｒＯ２、ＡｌＣ（Ａｕｔｏｃｌａｖｅｄ ｌｉｇｈｔｗｅｉｇｈｔ ｃｏｎｃｒｅｔｅ）、ＴｉＮ、ＡｌＮ、ＴｉＣ、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＣｅＯ２、ＴｉＯ２、ＢｘＣｙ、ＢＮ、ＳｉＯ２、ＳｉＣ、ＹＡＧ、ムライト、ＡｌＦ３のうち少なくとも一つの物質であってよく、好ましくは、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）であってよい。なお、それぞれのセラミック粉末は選択的に、０．１～１０％程度、好ましくは約１～５％程度の酸化イットリウム粉末を含んでよい。
【0034】
シャフト１２０は、下記のようにセラミックペーストなどの接合物質１２５でヒータープレート１１０と結合してよい。場合によって、シャフト１２０は、ボルト、ナットなどによって機構的にヒータープレート１１０と結合してもよい。シャフト１２０の貫通ホールを通じて高周波電極１１２及び（又は）発熱体１１４に電力を供給するそれぞれのロッド１２１，１２３が収容される。
【0035】
接合物質１２５でシャフト１２０とヒータープレート１１０とが接合される場合に、比較的高温（例えば、１７５０～１８５０℃）での接合のために、接合物質１２５はＡｌＮ ９０～９７ｗｔ％及びＹ２Ｏ３ ３～１０ｗｔ％の組成の接合剤からなってよい。又は、接合物質１２５でシャフト１２０とヒータープレート１１０とが接合される場合に、比較的低温（例えば、１６００～１７００℃）での接合のために、接合物質１２５はＡｌＮ ４５～７５ｗｔ％、Ａｌ２Ｏ３ １０～２０ｗｔ％、ＣａＯ １０～２０ｗｔ％及びＹ２Ｏ３ ５～１５ｗｔ％の組成の接合剤からなってよい。
【0036】
本発明の一実施例に係るセラミックヒーター１００は、特にヒータープレート１１０とシャフト１２０とが結合するように当接する接合部１９０に設けられたエアポケット（ａｉｒ ｐｏｃｋｅｔ）２１０を含む。
【0037】
【0038】
図３及び図４を参照すると、エアポケット２１０は、ヒータープレート１１０とシャフト１２０とが結合するように当接する接合部１９０に設けられており、閉ループ（ｃｌｏｓｅｄ ｌｏｏｐ）を形成する接合部１９０の接合面（当接する面）に沿って形成される。ヒータープレート１１０とシャフト１２０とが結合するように当接する接合部１９０の接合面に沿って図４のようにリング状の接合物質１２５が形成され、ヒータープレート１１０とシャフト１２０とを密着結合させる。このような接合物質１２５がヒータープレート１１０とシャフト１２０との接合面に挿入されることが好ましく、これを取り上げて説明する。ただし、場合によって、ヒータープレート１１０とシャフト１２０とがボルト、ナットなどによって機構的に結合する場合には接合物質１２５が必ずしも必要であるわけではない。
【0039】
図４に示すように、ヒータープレート１１０とシャフト１２０とが結合するように接合面に挿入される接合物質１２５は円形のリング状であってよく、したがって、ヒータープレート１１０とシャフト１２０との接合面（当接する面）が円形のリング状の閉ループ（中断なく接合面が連続している形状）を形成する。ただし、場合によって、ヒータープレート１１０とシャフト１２０との接合面（当接する面）は円形の他、四角形又は様々な多角形、曲線形などの閉ループを形成してもよい。
【0040】
図４に示すように、接合部１９０の接合物質１２５に形成されたエアポケット２１０は、接合物質１２５に沿って形成されている溝（又は、貫通孔）であり、周囲と厚さが異なるように段差を形成するキャビティ（ｃａｖｉｔｙ）（中空の）空間である。
【0041】
このようなエアポケット２１０は、図４の（ａ）のように断続的な形態の溝２１１で形成されたものを含む。溝２１１の形状は、円形、四角形、その他多角形などのいずれであってもよく、断続的な形態の溝２１１同士の間隔は、所定の同一間隔で離隔していることが好ましい。ただし、ヒータープレート１１０とシャフト１２０との接合面が不規則な多角形、曲線形などの閉ループを形成する場合には、溝２１１同士の間隔が同一間隔で一定である必要はなく、適切に真空リーク（ｌｅａｋ）がないように溝２１１同士の間隔が適切な間隔と定められてもよい。
【0042】
また、エアポケット２１０は、図４の（ｂ）のように連続的な形態の溝２１２で形成されたものを含む。ヒータープレート１１０とシャフト１２０との接合面（当接する面）がリング状の閉ループを形成するのと同様に、エアポケット２１０はリング状の閉ループを形成する連続した形態の溝２１２で形成されてもよい。
【0043】
【0044】
図５Ａ及び図５Ｂを参照すると、本発明の他の実施例に係るセラミックヒーター２００における、ヒータープレート１１０とシャフト１２０とが結合するように当接する接合部１９１とそれに設けられたエアポケット２３０の形態及び構成は、図２における接合部１９０及びそれに設けられたエアポケット２１０と多少の相違を有する。本発明の他の実施例に係るセラミックヒーター２００における各構成要素の形態及び構成は、図２における構成要素の形態及び構成と類似である。図２の接合部１９０構造を図５Ａ及び図５Ｂの接合部１９１と組み合わせて用いることもできる。
【0045】
本発明の他の実施例に係るセラミックヒーター２００におけるエアポケット２３０は、ヒータープレート１１０とシャフト１２０とが結合するように当接する接合部１９１に設けられており、閉ループを形成する接合部１９１の接合面に沿って形成される。ヒータープレート１１０とシャフト１２０とが結合するように当接する接合部１９１の接合面に沿ってリング状の接合物質１２５（図４参照）が形成され、ヒータープレート１１０とシャフト１２０とを密着結合させる。このような接合物質１２５がヒータープレート１１０とシャフト１２０との接合面に挿入されることが好ましいが、場合によって、ヒータープレート１１０とシャフト１２０とがボルト、ナットなどによって機構的に結合する場合には接合物質１２５が必ずしも必要なわけではない。
【0046】
図５Ａに示すように、本発明の他の実施例に係るセラミックヒーター２００におけるエアポケット２３０は、接合部１９１の接合面に沿ってヒータープレート１１０に形成されている溝を含む。すなわち、ヒータープレート１１０の下面に接合部１９１の接合面に沿って形成されている溝状のエアポケット２３０は、周囲と厚さが異なるように段差を形成するキャビティ（ｃａｖｉｔｙ）（中空の）空間である。
【0047】
本発明の他の実施例に係るセラミックヒーター２００におけるエアポケット２３０は、前記溝の形態が四角形、円形などの断面を有する溝であってよく、熱損失をさらに減らすために、図５Ｂのように前記溝の形態をＴ状の垂直断面を有するようにしてもよい。すなわち、エアポケット２３０をなすＴ状溝は、接合面側の狭い幅に比べて、ヒータープレート１１０側においてより広い幅を有するように形成されてよく、これにより、接合物質１２５側への熱移動経路が長くなり、熱発散が減少し、熱損失を最小化できる。
【0048】
図６は、図５Ａ及び図５Ｂのヒータープレート１１０に形成されたエアポケット２３０を説明するためのヒータープレート１１０の底面図である。図６の（ａ）には、ヒータープレート１１０に形成されたエアポケット２３０が断続的な形態の溝２３１で形成されており、図６の（ｂ）には、ヒータープレート１１０に形成されたエアポケット２３０が連続的な形態の溝２３２で形成されている。
【0049】
図６の（ａ）のような断続的な形態の溝２３１で形成されたエアポケット２３０をなす溝２３１の水平断面形状は、円形、四角形、その他多角形などのいずれであってもよく、断続的な形態の溝２３１同士の間隔は、所定の同一間隔で離隔していることが好ましい。ただし、ヒータープレート１１０とシャフト１２０との接合面が不規則な多角形、曲線形などの閉ループを形成する場合には、溝２３１同士の間隔が同一間隔で一定である必要はなく、適切に真空リーク（ｌｅａｋ）がないように溝２３１同士の間隔が適切な間隔と定められてもよい。
【0050】
また、図６の（ｂ）のような連続的な形態の溝２３２で形成されたエアポケット２３０をなす溝２３２の水平断面形状は、ヒータープレート１１０とシャフト１２０との接合面（当接する面）が閉ループを形成するのと同様に、閉ループを形成する。
【0051】
図７は、本発明の実施例のセラミックヒーター１００，２００において発熱体１１４の配置経路に形成されたエアポケット２５０を説明するための図である。
【0052】
図７の（ａ）は、ヒータープレート１１０のセラミック材質内に配置された発熱体１１４の配置形状の一例である。図７の（ｂ）は、ヒータープレート１１０とシャフト１２０とが接合される接合面に挿入された接合物質１２５に溝状のエアポケット２５０が、抵抗線などの発熱体１１４が配置された経路に沿ってそれに対応する経路上に形成されている様子を示す。図７の（ｃ）は、図７の（ａ）と図７の（ｂ）を重ねて示す図である。
【0053】
図７で、発熱体１１４が配置された経路に沿ってそれに対応する経路上に形成されたエアポケット２５０のように、本発明の実施例のセラミックヒーター１００，２００におけるエアポケット２１０，２３０は、抵抗線などの発熱体１１４が配置された経路に沿ってそれに対応する経路上に形成されてよい。
【0054】
ここで、エアポケット２５０は、図２のように、ヒータープレート１１０とシャフト１２０との間に、接合部１９０の接合面に挿入された接合物質１２５に沿って形成される場合を含み、また、エアポケット２５０は、図５Ａ及び図５Ｂのように、接合部１９１の接合面に沿ってヒータープレート１１０のセラミック材質に形成される場合を含む。
【0055】
このような抵抗線などの発熱体１１４が配置された経路は、熱が多く発生する主要発熱部であり、よって、本発明のエアポケット２５０を置くことにより、ヒータープレート１１０からシャフト１２０に移動する熱伝導を減少させ、シャフト１２０側に発散する熱の損失を減少させることができる。
【0056】
本発明の実施例に係るセラミックヒーター１００，２００において、ヒータープレート１１０と接合物質１２５の熱伝導率は１５０～１７０Ｗ／ｍ・Ｋ程度を示し、シャフト１２０の熱伝導率は８０～１７０Ｗ／ｍ・Ｋ程度を示した。これに対し、エアポケット２１０，２３０の熱伝導率は０．０２５Ｗ／ｍ・Ｋ程度を示した。
【0057】
ヒータープレート１１０上の加工対象基板に蒸着工程及びエッチング工程などを行うためにセラミックヒーター１００，２００が用いられるとき、発熱体１１４によってヒータープレート１１０で発生する高温の熱は、接合物質１２５を経てシャフト１２０に移動する熱移動経路に沿って発散する。したがって、上のようなエアポケット２１０，２３０の熱伝導率は、ヒータープレート１１０とシャフト１２０に比べて遥かに小さく、よって、ヒータープレート１１０からシャフト１２０に移動する熱移動経路に沿って発散する熱の損失を減少させることができる。
【0058】
なお、例えば、エアポケット２１０，２３０が図４の（ａ）又は（ｂ）、及び（又は）図６の（ａ）又は（ｂ）のように断続的又は連続的な形態の溝２１１，２１２，２３１，２３２からなる場合に、これは、エアポケット２１０がない従来の場合と比較して、温度差による熱応力を減少させ、接合部１９０，１９１周辺のクラック発生を減少させることができる。すなわち、従来の構造では、ヒータープレート１１０とシャフト１２０との間において熱伝達及び発散が多く起き、接合部１９０，１９１周辺のヒータープレート１１０とシャフト１２０との温度差が大きくなって熱応力が増加し、ヒータープレート１１０とシャフト１２０におけるクラック発生を増加させることがある。これに対し、エアポケット２１０，２３０の熱伝導率は、ヒータープレート１１０とシャフト１２０に比べて遥かに小さいので、その分、ヒータープレート１１０からシャフト１２０に移動する熱移動が減少し、接合部１９０，１９１周辺のヒータープレート１１０とシャフト１２０との温度差が小さくなって熱応力が減少し、ヒータープレート１１０とシャフト１２０におけるクラック発生を減少させることができる。
【0059】
なお、本発明のエアポケット２１０，２３０がない従来の構造における接合面の当接する接合物質面積と、エアポケット２１０，２３０のための溝２１１，２１２，２３１，２３２によってその幅が２部分に分けられた本発明の接合物質１２５を使用する構造における接合面の当接する接合物質１２５の面積（２部分に分けられた面積の和）とが同一に設計される時にも、本発明のエアポケット２１０，２３０を使用する構造は、ガス漏れが減少するように真空リーク（ｌｅａｋ）を減少させることができる。すなわち、半導体装備のチャンバー内でヒータープレート１１０上の加工対象基板に蒸着工程及びエッチング工程などを行う場合に、シャフト１２０内部の空間は大気雰囲気であり、チャンバー内のヒータープレート１１０の周辺は所定の真空雰囲気であるので、ヒータープレート１１０とシャフト１２０との接合部１９０，１９１で当接する接合面に挿入された接合物質１２５があっても、ある程度の真空リークが存在する。したがって、本発明のように、エアポケット２１０，２３０を適用すると、その分、装備内部のガスが前記接合面の接合物質１２５やヒータープレート１１０のエアポケット２３０を通過する長さ分だけガス漏れ経路は長くなるので、ガス漏れを減少させて真空リークを減少させ、高真空を保持できる効果がある。
【0060】
その他にも、図５Ｂの説明でも述べたように、熱損失をより減らすために、エアポケット２３０をなすＴ状溝は、接合面側の狭い幅よりも、ヒータープレート１１０側においてより広い幅を有するように形成されることにより、図５Ｂのように接合物質１２５側への熱移動経路が長くなり、熱発散が減少して熱損失を最小化できる効果がある。
【0061】
上述したように、本発明に係るセラミックヒーター１００，２００において、エアポケット２１０，２３０をヒータープレート１１０とシャフト１２０との接合部１９０，１９１に置くことによって熱損失を減少させることができる。前記エアポケット２１０，２３０は、半導体装備のチャンバー内のリーク（ｌｅａｋ）の減少、熱応力の減少によるクラック発生の低減、及び熱損失経路の短縮による熱効率の増大を図ることができる。
【0062】
以上、本発明は、具体的な構成要素などのような特定事項、限定された実施例及び図面によって説明されてきたが、これは本発明のより全般的な理解を助けるために提供されたものに過ぎず、本発明は上記の実施例に限定されるものではなく、本発明の属する分野における通常の知識を有する者であれば、本発明の本質的な特性を逸脱しない範囲で様々な修正及び変形が可能であろう。したがって、本発明の思想は、説明された実施例に限定して定められてはならず、後述する特許請求の範囲の他、その特許請求の範囲と均等又は等価の変形があるいかなる技術思想も本発明の権利範囲に含まれるものと解釈されるべきであろう。
【要約】
本発明はセラミックヒーターに関し、本発明のセラミックヒーターは、発熱体が配置されたセラミック材質のヒータープレート、貫通ホールを有する管状であり、前記ヒータープレートの下面に結合し、前記貫通ホールを通じて前記発熱体に電力を供給するロッドを収容するシャフト、及び前記ヒータープレートと前記シャフトとが結合すように当接する接合部に設けられた連続的又は断続的なエアポケットを含み、前記エアポケットは前記接合部の接合面に沿って形成されている。
【選択図】図２
【選択図】図２
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5A】
【図5B】
【図6】
【図7】
