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(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】2024-04-18
(45)【発行日】2024-04-26
(54)【発明の名称】セラミックヒーター及びその製造方法
(51)【国際特許分類】
H05B 3/12 20060101AFI20240419BHJP
H05B 3/74 20060101ALI20240419BHJP
【ＦＩ】
H05B3/12 A
H05B3/74
【請求項の数】
10
(21)【出願番号】P 2022510158
(86)(22)【出願日】2020-01-07
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2022-12-26
(86)【国際出願番号】 KR2020000274
(87)【国際公開番号】W WO2021080087
(87)【国際公開日】2021-04-29
【審査請求日】2022-12-07
(31)【優先権主張番号】10-2019-0131085
(32)【優先日】2019-10-22
(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR
(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】チェ、チェ ホ
【審査官】土屋 正志
(56)【参考文献】
【文献】韓国公開特許第１０－２０１９－０１０３７９５（ＫＲ，Ａ）
【文献】特開２０１８－０４５９２０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００４－２５３７８６（ＪＰ，Ａ）
【文献】韓国公開特許第１０－２０１７－０００１４９７（ＫＲ，Ａ）
【文献】韓国登録特許第１０－１３３３６２９（ＫＲ，Ｂ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０５Ｂ ３／１２
Ｈ０５Ｂ ３／７４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
ヒーター胴体部；及び前記ヒーター胴体部の下部に装着され、前記ヒーター胴体部を支持するヒーター支持部を含み、
前記ヒーター胴体部は、
ワイヤータイプメッシュ（ｗｉｒｅ ｔｙｐｅ ｍｅｓｈ）構造を有する第１電極部材と、シートタイプメッシュ（ｓｈｅｅｔ ｔｙｐｅ ｍｅｓｈ）構造を有する第２電極部材とを含む高周波電極、及び
前記高周波電極の前記第２電極部材に接触する電極ロッド連結部材を備えることを特徴とするセラミックヒーター。
【請求項2】
前記第１電極部材は、第１方向に配列された複数のワイヤータイプ金属と第２方向に配列された複数のワイヤータイプ金属とが直交して形成されることを特徴とする、請求項１に記載のセラミックヒーター。
【請求項3】
前記第１電極部材は、前記第２電極部材の形状に対応する開口部を有することを特徴とする、請求項１に記載のセラミックヒーター 。
【請求項4】
前記開口部は、前記電極ロッド連結部材の位置に対応して形成されることを特徴とする、請求項３に記載のセラミックヒーター。
【請求項5】
第２電極部材は、前記開口部よりも大きく形成されることを特徴とする、請求項３に記載のセラミックヒーター。
【請求項6】
前記第２電極部材は、前記第１電極部材に形成された開口部をカバーするように配置されることを特徴とする、請求項３に記載のセラミックヒーター。
【請求項7】
前記第２電極部材は、第１方向に配列された複数のシートタイプ金属と第２方向に配列された複数のシートタイプ金属とが直交して形成されることを特徴とする、請求項１に記載のセラミックヒーター。
【請求項8】
前記第２電極部材は、複数の溝が金属シートに形成された構造を有することを特徴とする、請求項１に記載のセラミックヒーター。
【請求項9】
前記第２電極部材は、前記高周波電極に接触する前記電極ロッド連結部材の接触面の面積よりも大きく形成されることを特徴とする、請求項１に記載のセラミックヒーター。
【請求項10】
前記第２電極部材は、前記第１電極部材に比べて薄い厚さを有することを特徴とする、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及びその製造方法に関し、より具体的には、信頼性が向上したセラミックヒーター及びその製造方法に関する。
【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、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の要求からセラミックヒーター（Ｃｅｒａｍｉｃ Ｈｅａｔｅｒ）が広く用いられている。
【0004】
図１Ａは、従来技術によるセラミックヒーターの構成を示す図である。図１Ａに示すように、セラミックヒーター１は、半導体製造工程においてウエハー（ｗａｆｅｒ）などのような基板を支持し、前記基板を工程温度、例えばＣＶＤ工程又はＰＶＤ工程を行うための温度に加熱するために用いられてよい。
【0005】
従来のセラミックヒーター１は、円形の板状構造を有するセラミック本体１０と、該セラミック本体１０の下部に装着されるセラミック支持部２０とで構成される。ここで、前記セラミック本体１０は、プラズマ生成の際に、セラミックヒーター１に充電された電流を接地（ｇｒｏｕｎｄ）に放電させる高周波電極（又は、接地電極）１１、基板を加熱するための熱エネルギーを生成する発熱体１３、高周波電極１１と接地ロッド２１とを電気的に連結する第１ロッド連結部材１２、及び発熱体１３と発熱体ロッド２３とを電気的に連結する第２ロッド連結部材１４を含む。前記セラミック支持部２０は、高周波電極１１を接地に連結する接地ロッド２１と、発熱体１３を外部電源（図示せず）に連結する発熱体ロッド２３とを含む。
【0006】
このようなセラミックヒーター１に埋設された高周波電極１１は、プラズマ接地（Ｐｌａｓｍａ ｇｒｏｕｎｄ）の役割が可能な高融点の金属材質で形成され、一般には、第１方向に配列された金属ワイヤーと第２方向に配列された金属ワイヤーとが相互に直交して織物の形態で形成されたワイヤータイプメッシュ（Ｗｉｒｅ Ｔｙｐｅ Ｍｅｓｈ）構造で製造される。第１ロッド連結部材１２は、このようなワイヤータイプメッシュ構造を有する高周波電極１１の一表面に接触する。ところが、既存のセラミックヒーター１を長期間使用する場合に、高周波電極１１と第１ロッド連結部材１２との接触部位で頻繁にクラック（ｃｒａｃｋ）ができるという問題があった。
【0007】
例えば、図１Ｂに示すように、既存のセラミックヒーター１は、ホットプレス（ｈｏｔ ｐｒｅｓｓ）工程で製造され、前記ホットプレス工程時に、セラミック粉末の焼結のために１軸１方向（例えば、図面の垂直方向）に所定の圧力が伝達される。この際、ワイヤータイプメッシュ構造を有する高周波電極１１と第１ロッド連結部材１２との接触部位は、３次元形状による構造的な妨害によって不均一な圧力が伝達され、そのため、前記接触部位には微細なクラック（ｍｉｃｒｏ ｃｒａｃｋ）が存在することになる。
【0008】
このようなセラミックヒーター１は、半導体工程において温度の上昇及び下降過程（ｈｅａｔ ｕｐ ＆ ｄｏｗｎ）を反復するが、この際、金属材質である高周波電極１１及び第１ロッド連結部材１２の熱膨脹による熱応力がセラミック本体１０にそのまま伝達される。このため、高周波電極１１と第１ロッド連結部材１２との接触部位に存在する微細なクラックが次第に大きく成長していき、セラミック本体１０の表面にまで至る問題があった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
本発明は、前述した問題及び他の問題を解決することを目的とする。さらに他の目的は、信頼性が向上したセラミックヒーター及びその製造方法を提供することにある。
【0010】
さらに他の目的は、ワイヤータイプメッシュ構造を有する第１電極部材とシートタイプのメッシュ構造を有する第２電極部材とが結合した高周波電極を備えるセラミックヒーター及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0011】
上記の又は他の目的を達成するために、本発明の一側面によれば、メッシュタイプの金属材質で形成された高周波電極と、前記高周波電極の下面に接触する電極ロッド連結部材とを備えるヒーター胴体部；及び、前記ヒーター胴体部の下部に装着され、前記ヒーター胴体部を支持するヒーター支持部を含み、前記高周波電極は、ワイヤータイプメッシュ（ｗｉｒｅ ｔｙｐｅ ｍｅｓｈ）構造を有する第１電極部材と、シートタイプメッシュ（ｓｈｅｅｔ ｔｙｐｅ ｍｅｓｈ）構造を有する第２電極部材とを含むことを特徴とするセラミックヒーターを提供する。
【0012】
より好ましくは、前記第１電極部材は、第１方向に配列された複数のワイヤータイプ金属と第２方向に配列された複数のワイヤータイプ金属とが直交して形成されることを特徴とする。また、前記第１電極部材は、第２電極部材の形状に対応する開口部を有することを特徴とする。また、前記開口部は、電極ロッド連結部材の位置に対応して形成されることを特徴とする。
【0013】
より好ましくは、前記第２電極部材は、第１電極部材に形成された開口部よりも大きく形成されることを特徴とする。また、前記第２電極部材は、第１電極部材に形成された開口部をカバーするように配置されることを特徴とする。また、前記第２電極部材は、高周波電極に接触する電極ロッド連結部材の接触面の面積よりも大きく形成されることを特徴とする。
【0014】
より好ましくは、前記第２電極部材は、第１方向に配列された複数のシートタイプ金属と第２方向に配列された複数のシートタイプ金属とが直交して形成されることを特徴とする。また、前記第２電極部材は、金属シートに複数の溝を加工して形成されることを特徴とする。また、前記第２電極部材は、第１電極部材に比べて薄い厚さを有することを特徴とする。また、前記第２電極部材は、ホットプレス工程によって第１電極部材と接合することを特徴とする。
【発明の効果】
【0015】
本発明の少なくとも一つの実施例によれば、信頼性の向上したセラミックヒーター及びその製造方法を提供できるという長所がある。また、本発明の少なくとも一つの実施例によれば、ワイヤータイプメッシュ構造を有する第１電極部材とシートタイプメッシュ構造を有する第２電極部材とが結合した高周波電極を備えるセラミックヒーター及びその製造方法を提供できるという長所がある。
【0016】
また、本発明の少なくとも一つの実施例によれば、ワイヤータイプメッシュ構造を有する第１電極部材とシートタイプメッシュ構造を有する第２電極部材とが一体に結合した高周波電極を備えることにより、ホットプレス（ｈｏｔ ｐｒｅｓｓ）工程を用いたセラミックヒーター製造の際に、前記高周波電極と第１ロッド連結部材との接触部位に均一な圧力が伝達されるように誘導でき、その結果、前記接触部位におけるクラック（ｃｒａｃｋ）の発生を効果的に防止できるという長所がある。
【0017】
また、本発明の少なくとも一つの実施例によれば、ワイヤータイプメッシュ構造を有する第１電極部材とシートタイプメッシュ構造を有する第２電極部材とが一体に結合した高周波電極を備えることにより、セラミックヒーターの内部又は表面におけるクラックの発生を最小化し、製品信頼性を向上させることができるという長所がある。
【0018】
ただし、本発明の実施例に係るセラミックヒーター及びその製造方法によって達成できる効果は、以上で言及したものに制限されず、言及していない別の効果は、以下の記載から、本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者に明確に理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【0019】
【図1A】従来技術によるセラミックヒーターの構成を示す図である。
【図2】本発明の一実施例に係るセラミックヒーターの外形を示す斜視図である。
【図3】本発明の一実施例に係るセラミックヒーターの構成を示す断面図である。
【図5】本発明の一実施例に係る高周波電極の形状を示す図である。
【図6】本発明の他の実施例に係る高周波電極の形状を示す図である。
【図9A】本発明の一実施例に係るセラミック成形体の製造方法を説明する図である。
【図9B】本発明の一実施例に係るセラミック成形体の製造方法を説明する図である。
【図9C】本発明の一実施例に係るセラミック成形体の製造方法を説明する図である。
【図9D】本発明の一実施例に係るセラミック成形体の製造方法を説明する図である。
【図9E】本発明の一実施例に係るセラミック成形体の製造方法を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【0020】
以下、添付の図面を参照して、本明細書に開示される実施例を詳細に説明するが、図面符号に関係なく、同一又は類似の構成要素には同一の参照番号を付し、それに関す重複説明は省略する。以下、本発明に係る実施例の説明において、各層（膜）、領域、パターン又は構造物が基板、各層（膜）、領域、パッド又はパターン「の上／上（ｏｎ）」又は「の下／下（ｕｎｄｅｒ）」に形成されると記載される場合、「の上／上（ｏｎ）」と「の下／下（ｕｎｄｅｒ）」は、「直接（ｄｉｒｅｃｔｌｙ）」又は「他の層を介在して（ｉｎｄｉｒｅｃｔｌｙ）」形成されるものを含む。また、各層の「の上／上」又は「の下／下」は、図面を基準として説明する。図面中、各層の厚さや大きさは、説明の便宜及び明確性のために、誇張、省略又は概略して示されている。なお、各構成要素の大きさは実際の大きさを完全に反映するものではない。
【0021】
また、本明細書に開示される実施例を説明するにおいて、関連する公知技術に関する具体的な説明が本明細書に開示される実施例の要旨を曖昧にし得ると判断される場合、その詳細な説明を省略する。また、添付の図面は、本明細書に開示される実施例の容易な理解を可能にするためのものに過ぎず、添付の図面によって本明細書に開示の技術的思想が制限されるものではなく、本発明の思想及び技術範囲に含まれるあらゆる変更、均等物又は代替物を含むものと理解されるべきである。
【0022】
本発明は、信頼性が向上したセラミックヒーター及びその製造方法を提案する。また、本発明は、ワイヤータイプメッシュ構造を有する第１電極部材とシートタイプメッシュ構造を有する第２電極部材とが結合した高周波電極を備えるセラミックヒーター及びその製造方法を提案する。
【0023】
以下では、本発明の様々な実施例について図面を参照して詳細に説明する。
【0024】
図２は、本発明の一実施例に係るセラミックヒーターの外形を示す斜視図であり、図３は、本発明の一実施例に係るセラミックヒーターの構成を示す断面図であり、図４は、図３に示すＢ部分を上下反転させて拡大した図である。
【0025】
図２～図４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、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熱処理対象体を支持し、当該熱処理対象体をあらかじめ定められた温度に加熱する半導体装置である。
【0026】
セラミックヒーター１００は、熱処理対象体（図示せず）を安定に支持しながら熱を伝達するヒーター胴体部１１０と、前記ヒーター胴体部１１０の下部に装着されるヒーター支持部１２０とを含む。一方、図示してはいないが、ヒーター胴体部１１０とヒーター支持部１２０との間には接着層（図示せず）が形成されてよい。
【0027】
ヒーター胴体部１１０は、あらかじめ定められた形状を有する板状構造物で形成されてよい。一例として、前記ヒーター胴体部１１０は、円形の板状構造物で形成されてよく、必ずしもこれに制限されない。
【0028】
ヒーター胴体部１１０の上部には、ウエハーのような熱処理対象体が安定して実装可能なように、所定の段差で凹んだ構造を有するポケット領域（又は、キャビティ領域）１１１が形成されてよい。前記ポケット領域に該当するヒーター胴体部１１０の上面は、優れた平坦度を有するように形成されてよい。これは、チャンバー内に設置された熱処理対象体が片方に傾くことなく水平に配置されるようにするためである。
【0029】
ヒーター胴体部１１０は、熱伝導性に優れたセラミック材質で形成された複数のセラミック板（図示せず）で構成され、前記複数のセラミック板に対して圧縮焼結工程を行って成形されてよい。ここで、前記セラミック材質は、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、より好ましくは、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）であってよい。
【0030】
ヒーター胴体部１１０は、高周波電極１１２、前記高周波電極１１２の下面に接触する第１ロッド連結部材１１３、前記高周波電極１１２の下に配置される発熱体１１４、及び前記発熱体１１４の下面に接触する第２ロッド連結部材１１５を含むことができる。
【0031】
高周波電極（又は、接地電極）１１２は、ヒーター胴体部１１０の上部に埋め立てられ、円形のプレート状に形成されてよい。前記高周波電極１１２は、プラズマ強化化学気相蒸着のための電極層であって、選択的に、ＲＦ電源に連結されるか或いは接地（ｇｒｏｕｎｄ）に連結されてよい。
【0032】
高周波電極１１２は、ワイヤータイプメッシュ（ｗｉｒｅ ｔｙｐｅ ｍｅｓｈ）構造を有する第１電極部材１１２ａと、シートタイプメッシュ（ｓｈｅｅｔ ｔｙｐｅ ｍｅｓｈ）構造を有する第２電極部材１１２ｂとで構成されてよい。ここで、前記ワイヤータイプメッシュ構造は、３次元形状を有する構造であって、第１方向に配列された複数のワイヤータイプ金属と第２方向に配列された複数のワイヤータイプ金属とが相互直交して形成されたメッシュ構造である。そして、シートタイプメッシュ構造は、２次元形状を有する構造であって、第１方向に配列された複数のシートタイプ金属と第２方向に配列された複数のシートタイプ金属とが相互直交して形成されたメッシュ構造であるか、或いは金属シートに複数の溝を加工して形成されたメッシュ構造である。
【0033】
第１電極部材１１２ａは、円形のプレート状に形成されてよい。前記第１電極部材１１２ａの中央部分には、第２電極部材１１２ｂの形状に対応する開口部（ｏｐｅｎｉｎｇ）が形成されてよい。前記第１電極部材１１２ａの中央部分に形成された開口部をカバーするように前記中央部分に第２電極部材１１２ｂが結合してよい。これにより、第１電極部材１１２ａと第２電極部材１１２ｂとが一体に結合して一つの高周波電極１１２を形成する。
【0034】
第２電極部材１１２ｂは、あらかじめ定められた直径ｄ１を有する円形のプレート状に形成されてよい。このとき、前記第２電極部材１１２ｂの直径ｄ１は、第１ロッド連結部材１１３の接触面の直径ｄ２よりも大きく形成されてよい。
【0035】
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）又はそれらの合金で形成されてよく、より好ましくは、モリブデン（Ｍｏ）で形成されてよい。
【0036】
このような高周波電極１１２は、ＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）接地機能及び静電チャック（Ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ Ｃｈｕｃｋ）機能のいずれか一機能を選択的に果たすことができる。ここで、「ＲＦ接地機能」とは、ウエハー沈着工程時に、チャンバー中のプラズマによってヒーター胴体部１１０に帯電した電流を外部接地に放電させる機能を意味する。そして、‘静電チャック機能’とは、電場（ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｆｉｅｌｄ）を用いてウエハーなどのような熱処理対象体をヒーター胴体部１１０の上面に密着させる機能を意味する。
【0037】
発熱体１１４は、ヒーター胴体部１１０の下部に埋め立てられ、熱処理対象体の形状に対応する形状に形成されてよい。前記発熱体１１４は、高周波電極１１２の下部に高周波電極１１２から一定の距離だけ離隔して配置されてよい。
【0038】
発熱体１１４は、熱処理対象体の位置に対応するヒーター胴体部１１０に埋め立てられてよい。また、発熱体１１４は、熱処理対象体を全体的に均一に加熱するために、位置に従って加熱温度を均一に制御できるだけでなく、熱処理対象体に熱が伝達される距離が略全ての位置で一定に維持されるように、前記熱処理対象体と平行にヒーター胴体部１１０に埋め立てられてよい。
【0039】
発熱体１１４は、発熱線（又は、抵抗線）による板状コイル状又は平坦なプレート状に形成されてよい。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よい。
【0040】
このような発熱体１１４は、半導体製造工程において円滑な蒸着工程及びエッチング工程のために、ヒーター胴体部１１０の上部面に位置する熱処理対象体を一定の温度に加熱する機能を果たす。
【0041】
第１ロッド連結部材（又は、電極ロッド連結部材）１１３は高周波電極１１２の下部面に接触し、前記高周波電極１１２と第１ロッド１２１とを電気的に連結する機能を果たす。
【0042】
第１ロッド連結部材１１３は、高周波電極１１２の下部面に位置するシートタイプメッシュ構造を有する第２電極部材１１２ｂの一表面に接触してよい。このとき、前記第１ロッド連結部材１１３はろう付（ｂｒａｚｉｎｇ）工程によって第２電極部材１１２ｂに付着してよいが、必ずしもこれに制限されない。
【0043】
第２ロッド連結部材（又は、発熱体ロッド連結部材）１１５は、発熱体１１４の下部面に接触し、前記発熱体１１４と第２ロッド１２３とを電気的に連結する機能を果たす。
【0044】
第１及び第２ロッド連結部材１１３，１１５は、電気伝導性に優れた金属物質で形成されてよい。一例として、前記第１及び第２ロッド連結部材１１３，１１５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）又はそれらの合金で形成されてよく、より好ましくは、モリブデン（Ｍｏ）で形成されてよい。
【0045】
ヒーター支持部１２０はヒーター胴体部１１０の下部に装着され、前記ヒーター胴体部１１０を支持する役割を担う。これにより、前記ヒーター支持部１２０はヒーター胴体部１１０と結合し、全体的にＴ字状を有するセラミックヒーター１００を構成する。
【0046】
ヒーター支持部１２０は、中空の内部を有する円筒の管（ｔｕｂｅ）の形態に形成されてよい。これは、ヒーター支持部１２０を通じてヒーター胴体部１１０の高周波電極１１２及び発熱体１１４に連結される複数のロッド１２１，１２３を設置するためである。
【0047】
ヒーター支持部１２０は、ヒーター胴体部１１０と主要成分が同一であるセラミック材質で形成されてよい。一例として、前記ヒーター支持部１２０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形成されてよく、より好ましくは、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）で形成されてよい。
【0048】
第１ロッド（又は、電極ロッド）１２１はヒーター支持部１２０の内部に設置され、第１ロッド連結部材１１３と外部接地（図示せず）とを電気的に連結する機能を果たすことができる。これにより、ヒーター胴体部１１０に埋め立てられた高周波電極１１２は、第１ロッド１２１を介してＲＦ電源又は外部接地と電気的に連結され得る。
【0049】
第２ロッド（又は、発熱体ロッド）１２３は、ヒーター支持部１２０の内部に設置され、第２ロッド連結部材１１５と外部電源装置（図示せず）とを電気的に連結する機能を果たすことができる。これにより、ヒーター胴体部１１０に埋め立てられた発熱体１１４は、第２ロッド１２３を介して外部電源装置と電気的に連結され得る。
【0050】
第１及び第２ロッド１２１，１２３は、電気伝導性に優れた金属物質で形成されてよい。一例として、前記第１及び第２ロッド１２１，１２３は、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、鉄（Ｆｅ）、タングステン（Ｗ）、ニッケル（Ｎｉ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、ニオビウム（Ｎｂ）、チタニウム（Ｔｉ）又はそれらの合金で形成されてよく、より好ましくは、ニッケル（Ｎｉ）で形成されてよい。
【0051】
以上詳述したように、本発明の一実施例に係るセラミックヒーターは、ワイヤータイプメッシュ構造を有する第１電極部材とシートタイプメッシュ構造を有する第２電極部材とが一体に結合した高周波電極を備えることにより、ホットプレス（ｈｏｔ ｐｒｅｓｓ）工程を用いたセラミックヒーターの製造時に、前記高周波電極と第１ロッド連結部材との接触部位に均一な圧力が伝達されるように誘導することができ、よって、前記接触部位におけるクラック（ｃｒａｃｋ）の発生を効果的に防止することができる。
【0052】
一方、下表１には、従来技術によるセラミックヒーターと本実施例に係るセラミックヒーターのクラック発生の有無を実験した結果を示す。ここで、比較例は、従来技術によるセラミックヒーターを実験した例であり、実施例１は、第１直径（６ｍｍ）を有するシートタイプメッシュ構造の電極部材を含むセラミックヒーターを実験した例であり、実施例２は、第２直径（９ｍｍ）を有するシートタイプメッシュ構造の電極部材を含むセラミックヒーターを実験した例である。また、前記比較例及び実施例では、同一のロッド孔のサイズ（６ｍｍ）を有するセラミックヒーターに対して実験を行った。ここで、ロッド孔のサイズｄ５は、図４に示すように、第１ロッド１２１をヒーター胴体部１１０に挿入するために該当の胴体部１１０に形成した開口のサイズを意味する。
【0053】
【表1】
【0054】
上の表１に示すように、比較例に係るセラミックヒーター（すなわち、シートタイプメッシュ構造の電極部材を含まないセラミックヒーター）では、当該セラミックヒーターの内部及び表面にクラックが発生することを確認できる。一方、本実施例に係るセラミックヒーター（すなわち、シートタイプメッシュ構造の電極部材を含むセラミックヒーター）では、当該セラミックヒーターの内部及び表面にクラックが一切発生しないことが確認できる。
【0055】
図５は、本発明の一実施例に係る高周波電極の形状を示す図である。
【0056】
図５を参照すると、本発明の一実施例に係る高周波電極５００は、ワイヤータイプメッシュ構造を有する第１電極部材５１０と、シートタイプメッシュ構造を有する第２電極部材５２０とを含む。
【0057】
第１電極部材５１０は、第１方向に配列された複数のワイヤータイプ金属と、第２方向に配列された複数のワイヤータイプ金属とが相互に直交するメッシュ構造で形成されてよい。
【0058】
第１電極部材５１０は、円形のプレート状に形成されてよい。前記第１電極部材５１０の中央部分には、第２電極部材５２０の形状に対応する開口部５１５が形成されてよい。一例として、前記開口部５１５は円形に形成されてよい。
【0059】
第１電極部材５１０の中央部分に形成された開口部５１５の位置は、高周波電極５００と接触する第１ロッド連結部材（図示せず）の埋め立て位置によって可変してよい。
【0060】
第１電極部材５１０の厚さは０．５ｍｍ～１．０ｍｍでよく、より好ましくは０．７ｍｍでよい。また、第１電極部材５１０の直径ｄ３は３００ｍｍ～３５０ｍｍでよく、より好ましくは３２０ｍｍでよい。
【0061】
第２電極部材５２０は、第１方向に配列された複数のシートタイプ金属と第２方向に配列された複数のシートタイプ金属とが相互に直交するメッシュ構造で形成されてよい。
【0062】
第２電極部材５２０は、あらかじめ定められた直径ｄ１を有する円形のプレート状に形成されてよい。このとき、前記第２電極部材５２０の直径ｄ１は、第１ロッド連結部材（図示せず）の接触面の直径より大きく形成されてよい。また、前記第２電極部材５２０の直径ｄ１は、第１電極部材５１０に形成された開口部５１５の直径ｄ４より大きく形成されてよい。
【0063】
第２電極部材５２０は、第１電極部材５１０の中央部分に形成された開口部５１５の全体をカバーするように形成されてよい。このとき、前記第２電極部材５２０の縁領域は、第１電極部材５１０の開口部の周辺領域と重なるように配置されてよい。この場合、第１電極部材５１０と第２電極部材５２０との重なる領域が大きすぎると、この重複領域において電極の面積が変わるので、当該重複領域のサイズは１ｍｍ～１０ｍｍに形成することが好ましい。
【0064】
第２電極部材５２０のメッシュ間隔（すなわち、開け溝のサイズ）は、第１電極部材５１０のメッシュ間隔のそれと同一又は類似に形成されてよい。一例として、前記第２電極部材５２０のメッシュ間隔は、第１電極部材５１０のメッシュ間隔の±５０％の範囲を有してよい。
【0065】
第２電極部材５２０は、第１電極部材５１０に比べて薄い厚さを有するように形成されてよい。一例として、前記第２電極部材１１２ｂの厚さは、０．１～０．５ｍｍでよく、より好ましくは０．２ｍｍでよい。また、第２電極部材１１２ｂの直径は、１ｍｍ～１０ｍｍでよく、より好ましくは５ｍｍでよい。
【0066】
図６は、本発明の他の実施例に係る高周波電極の形状を示す図である。
【0067】
図６を参照すると、本発明の他の実施例に係る高周波電極６００は、ワイヤータイプメッシュ構造を有する第１電極部材６１０とシートタイプメッシュ構造を有する第２電極部材６２０を含む。
【0068】
一方、高周波電極６００の第１及び第２電極部材６１０，６２０は、上述した図５の第１及び第２電極部材５１０，５２０と類似であるので、その差異点を中心に説明する。
【0069】
第１電極部材６１０は、円形のプレート状に形成されてよい。前記第１電極部材６１０の中央部分には、第２電極部材６２０の形状に対応する開口部６１５が形成されてよい。一例として、前記開口部６１５は正方形に形成されてよい。
【0070】
第２電極部材６２０は、正方形のプレート状に形成されてよい。このとき、前記第２電極部材６２０の幅ｄ１は、第１ロッド連結部材（図示せず）の接触面の直径より大きく形成されてよい。また、前記第２電極部材６２０の幅ｄ１は、第１電極部材６１０に形成された開口部６１５の幅ｄ４より大きく形成されてよい。
【0071】
第２電極部材６２０は、第１電極部材６１０の中央部分に形成された開口部６１５の全体をカバーするように形成されてよい。このとき、前記第２電極部材６２０の縁領域は、第１電極部材６１０の開口部の周辺領域と重なるように配置されてよい。この場合、第１電極部材６１０と第２電極部材６２０との重なる領域が大きすぎると、この重複領域で電極の面積が変わるので、当該重複領域のサイズは１ｍｍ～１０ｍｍに形成することが好ましい。
【0072】
図７は、図３のセラミックヒーターを構成するヒーター胴体部の製造方法を説明するフローチャートであり、図８は、図３のセラミックヒーターを構成するヒーター胴体部の製造方法を説明するために参照される図である。
【0073】
図７及び図８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を構成するヒーター胴体部の全体的な形状に対応する成形モールド（又は、受納モールド）７１０と、前記成形モールド７１０に充填されたセラミック粉末に圧力を印加する加圧モールド７２０とを準備することができる（Ｓ７１０）。
【0074】
第１セラミック粉末を成形モールド７１０に充填して第１セラミック粉末層８１０を形成することができる（Ｓ７２０）。高周波電極（図示せず）が埋設されたセラミック成形体８２０をあらかじめ加工しておき、成形モールド７１０内の第１セラミック粉末層８１０の上部に積層することができる（Ｓ７３０）。このとき、前記セラミック成形体８２０は、所定の圧力で加圧されて形状を保持できる成形体の形態で提供されてよい。
【0075】
その後、第２セラミック粉末を、成形モールド７１０内のセラミック成形体８２０の上部に充填して第２セラミック粉末層８３０を形成することができる（Ｓ７４０）。そして、螺旋形態又はメッシュ形態の板状構造を有する発熱体８４０をあらかじめ加工し、第２セラミック粉末層８３０の上部に埋設することができる（Ｓ７５０）。
【0076】
その後、第３セラミック粉末を成形モールド７１０内の発熱体８４０の上部に充填し、第３セラミック粉末層８５０を形成することができる（Ｓ７６０）。前記第１～第３セラミック粉末は窒化アルミニウム（ＡｌＮ）粉末であり、選択的に、約０．１～１０％、より好ましくは、約１～５％の酸化イットリウム粉末を含むことができる。
【0077】
第１セラミック粉末層８１０、セラミック成形体８２０、第２セラミック粉末層８３０、発熱体８４０及び第３セラミック粉末層８５０を順次に積層した後、加圧モールド７２０を用いて所定の圧力で加圧すると同時に高温の熱を提供することによって前記セラミック粉末層を焼結し、ヒーター胴体部８００を成形することができる（Ｓ７７０）。一例として、前記ヒーター胴体部８００は、約０．０１～０．３ｔｏｎ／ｃｍ２の圧力と約１６００～１９５０℃の温度で圧縮焼結することができる。
【0078】
以下では、上述したヒーター胴体部８００を構成する要素のうち、ＲＦ接地機能又は静電チャック機能を有し得るセラミック成形体８２０の製造方法について詳しく説明する。
【0079】
【0080】
図９Ａを参照すると、第１方向に配列された複数のシートタイプ金属と第２方向に配列された複数のシートタイプ金属とが相互に直交して形成されるシートタイプメッシュ構造を有する第２電極部材９１０を製造することができる。このとき、前記複数のシートタイプ金属は、電気伝導性に優れたモリブデン（Ｍｏ）で形成されてよい。
【0081】
図９Ｂを参照すると、シートタイプメッシュ構造を有する第２電極部材９１０の一表面の中央部分に、第１ロッド連結部材９２０を付着させることができる。このとき、前記第１ロッド連結部材９２０は、ろう付（ｂｒａｚｉｎｇ）工程で第２電極部材９１０に付着してよく、必ずしもこれに制限されない。
【0082】
図９Ｃを参照すると、第１方向に配列された複数のワイヤータイプ金属と第２方向に配列された複数のワイヤータイプ金属とが相互に直交して形成されるワイヤータイプメッシュ構造を有する第１電極部材９３０を製造することができる。このとき、前記複数のワイヤータイプ金属は、電気伝導性に優れたモリブデン（Ｍｏ）で形成されてよい。
【0083】
その後、第１電極部材９３０の中央部分を、あらかじめ定められた形状に切断して開口部９３５を形成することができる。このとき、前記第１電極部材９３０に形成される開口部９３５の位置は、高周波電極９４０に接触する第１ロッド連結部材９２０の埋設位置に対応する。
【0084】
図９Ｄを参照すると、第１ロッド連結部材９２０が付着した第２電極部材９１０上に、あらかじめ定められた形状の開口部９３５が形成された第１電極部材９３０を配置することができる。この際、前記第２電極部材９１０が第１電極部材９３０に形成された開口部９３５をカバーするように配置されてよい。また、真空バインダー（ｂｉｎｄｅｒ）を用いて第１電極部材９３０と第２電極部材９１０の位置を固定させることができる。
【0085】
図９Ｅを参照すると、成形モールド（図示せず）内に配置された電極組立体の周辺にセラミック粉末を充填し、該成形モールド内に積層された構造物をホットプレス（ｈｏｔ ｐｒｅｓｓ）工程で焼結することで、セラミック成形体９００を製造する。この際、第１電極部材９３０と第２電極部材９１０とが前記ホットプレス工程によって物理的に接合する。これにより、第２電極部材９１０は第１電極部材９３０と一体に結合して一つの高周波電極９４０を形成する。
【0086】
一方、以上では本発明の具体的な実施例に関して説明したが、本発明の範囲から逸脱しない限度内で、様々な変形が可能であることは勿論である。したがって、本発明の範囲は、説明された実施例に制限されず、後述する特許請求の範囲及びそれと均等なものによって定められるべきである。
【図1A】
【図1B】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9A】
【図9B】
【図9C】
【図9D】
【図9E】
