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KR20210125539A - 세라믹 히터 - Google Patents

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KR20210125539A
KR20210125539A KR1020217028960A KR20217028960A KR20210125539A KR 20210125539 A KR20210125539 A KR 20210125539A KR 1020217028960 A KR1020217028960 A KR 1020217028960A KR 20217028960 A KR20217028960 A KR 20217028960A KR 20210125539 A KR20210125539 A KR 20210125539A
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KR
South Korea
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resistance layer
low
ceramic
electrode
heater
Prior art date
Application number
KR1020217028960A
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English (en)
Inventor
히데아키 다카사키
Original Assignee
엔지케이 인슐레이터 엘티디
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Filing date
Publication date
Application filed by 엔지케이 인슐레이터 엘티디 filed Critical 엔지케이 인슐레이터 엘티디
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Abstract

세라믹 히터(31)는, 웨이퍼 적재면(32a)을 구비한 AlN 세라믹 기체(32)에, 웨이퍼 적재면(32a)에 가까운 쪽으로부터 플라스마 발생용의 RF 전극(33), 히터 전극(34)이 이 순서로 이격된 상태로 매설되어 있다. AlN 세라믹 기체(32)는, RF 전극(33)과 히터 전극(34) 사이에 마련된 AlN 세라믹 고저항층과, 고저항층 이외의 AlN 세라믹 저저항층을 구비하고 있다. 고저항층과 저저항층 모두 Si, Mg 및 Ti을 포함한다. 고저항층은, 저저항층에 비해, Mg 및 Ti의 함유량이 많아 체적 저항률이 높다.

Description

세라믹 히터
본 발명은, 세라믹 히터에 관한 것이다.
종래부터, 반도체 제조 프로세스에 있어서, 플라스마 CVD 공정이 채용되는 경우가 있다. 플라스마 CVD 공정에서는, 세라믹 히터의 웨이퍼 적재면에 웨이퍼를 적재한다. 세라믹 히터의 세라믹 기체에는, 플라스마 발생용 전극과 히터 전극이 매설되어 있다. 한편, 웨이퍼의 상방 공간에는 상부 전극이 배치되어 있다. 그리고, 상부 전극과 플라스마 발생용 전극 사이에 고주파 전압을 인가하면, 이들 전극 사이에 플라스마가 발생하고, 이 플라스마를 이용하여 웨이퍼에 박막이 증착된다. 이러한 세라믹 히터에서는, 플라스마 발생용 전극에 인가한 고주파 전압의 누설 전류가 히터 전극에 전해지면, 히터 전극에 대한 통전을 제어할 수 없게 된다는 문제가 있었다. 이 점을 감안하여, 특허문헌 1에는, 플라스마 발생용 전극과 히터 전극 사이에 고저항의 절연층(누설 전류 방지층)을 마련하는 것이 제안되어 있다. 또한, 일례로서, 세라믹 기체 자체는 질화알루미늄 세라믹으로 형성하고, 절연층으로서 질화알루미늄보다도 저항값이 큰 질화규소 세라믹으로 형성하는 것이 제안되어 있다.
일본 특허 제3602908호 공보
그러나, 질화규소 세라믹의 열팽창률은 질화알루미늄 세라믹의 열팽창률의 6할 정도밖에 아니기 때문에, 세라믹 히터의 승온과 강온을 반복하는 동안에 절연층이 박리될 우려가 있었다.
본 발명은 이러한 과제를 해결하기 위해 이루어진 것이고, 플라스마 발생용 전극과 히터 전극 사이의 누설 전류를 장기에 걸쳐 방지하는 것을 주목적으로 한다.
본 발명의 세라믹 히터는,
웨이퍼 적재면을 구비한 AlN 세라믹 기체에, 상기 웨이퍼 적재면에 가까운 쪽으로부터 플라스마 발생용 전극, 히터 전극이 이 순서로 이격된 상태로 매설된 세라믹 히터이며,
상기 AlN 세라믹 기체는,
상기 플라스마 발생용 전극과 상기 히터 전극 사이에 마련된 AlN 세라믹 고저항층과,
상기 고저항층 이외의 AlN 세라믹 저저항층
을 구비하고,
상기 고저항층과 상기 저저항층 모두 Si, Mg 및 Ti을 포함하고,
상기 고저항층은, 상기 저저항층에 비해, Mg 및 Ti의 함유량이 많아 체적 저항률이 높은 것이다.
이 세라믹 히터에서는, AlN 세라믹 기체는, 플라스마 발생용 전극과 히터 전극 사이에 마련된 AlN 세라믹 고저항층과, 고저 저항층 이외의 AlN 세라믹 저저항층을 구비하고 있다. 고저항층과 저저항층 모두 Si, Mg 및 Ti을 포함한다. 고저항층은, 저저항층에 비해, Mg 및 Ti의 함유량이 많아 체적 저항률이 높다. 그 때문에, 플라스마 발생용 전극과 히터 전극 사이에 누설 전류가 흐르는 것을 고저항층이 방지한다. 고저항층은, 저저항층보다도 체적 저항률이 높아지도록 Mg 및 Ti을 많이 함유하고 있다. 또한, AlN 세라믹 기체를 구성하는 고저항층과 저저항층은, 모두 기본적으로는 AlN 세라믹이기 때문에, 열팽창률에 큰 차가 발생하지 않는다. 그 때문에, 세라믹 히터의 승온과 강온을 반복했다고 해도, 고저항층과 저저항층의 층 사이에 박리가 발생하기 어렵다. 따라서, 이 세라믹 히터에 의하면, 플라스마 발생용 전극과 히터 전극 사이의 누설 전류를 장기에 걸쳐 방지할 수 있다.
본 발명의 세라믹 히터에 있어서, 상기 고저항층은, 상기 저저항층에 비해, Si의 함유량이 적은 것이 바람직하다.
본 발명의 세라믹 히터에 있어서, 상기 저저항층은, 10질량ppm 이상 50질량ppm 이하의 Ti을 포함하는 AlN 세라믹층이고, 상기 고저항층은, 1000질량ppm 이상 1500질량ppm 이하의 Ti을 포함하는 AlN 세라믹층인 것이 바람직하다. 이렇게 하면, 고저항층의 체적 저항률을 저저항층의 체적 저항률보다도 높게 할 수 있음과 함께, 고저항층의 열전도율을 저저항층의 열전도율과 동일 정도로 할 수 있다.
본 발명의 세라믹 히터에 있어서, 상기 저저항층은, 90질량ppm 이상 180질량ppm 이하의 Mg을 포함하는 AlN 세라믹층이고, 상기 고저항층은, 200질량ppm 이상 400질량ppm 이하의 Mg을 포함하는 AlN 세라믹층인 것이 바람직하다.
본 발명의 세라믹 히터에 있어서, 상기 고저항층의 체적 저항률은, 상기 저저항층의 체적 저항률의 1.2배 이상인 것이 바람직하다. 이렇게 하면, 플라스마 발생용 전극과 히터 전극 사이의 누설 전류를 더 방지하기 쉬워진다.
본 발명의 세라믹 히터에 있어서, 상기 고저항층의 열전도율은, 상기 저저항층의 열전도율의 90％ 이상인 것이 바람직하다. 이렇게 하면, 고저항층의 열전도율이 비교적 높기 때문에, 웨이퍼의 균열성이 양호해진다.
본 발명의 세라믹 히터에 있어서, 상기 AlN 세라믹 기체는, 상기 저저항층과 상기 고저항층과 상기 저저항층이 이 순서로 적층된 3층 구조로 되어 있고, 상기 고저항층의 두께는 2개의 상기 저저항층의 두께의 합계보다도 작은 것이 바람직하다. 통상, 세라믹은 체적 저항률이 높으면 열전도율이 낮아지는 경향이 있지만, 이러한 구조를 채용하면, 전체적으로 열전도율을 비교적 높게 할 수 있어, 웨이퍼의 균열성이 양호해진다.
도 1은 플라스마 처리 장치(10)의 개략 구성을 도시하는 단면도.
도 2는 도 1에 있어서의 1점 쇄선의 원내 부분의 확대도.
도 3은 다른 실시 형태의 원내 부분의 확대도.
도 4는 다른 실시 형태의 원내 부분의 확대도.
본 발명의 적합한 실시 형태를 도면을 참조하면서 이하에 설명한다. 도 1은 플라스마 처리 장치(10)의 개략 구성을 도시하는 단면도, 도 2는 도 1에 있어서의 1점 쇄선의 원내 부분의 확대도이다.
플라스마 처리 장치(10)는, 도 1에 나타낸 바와 같이, 챔버(12)와, 샤워 헤드(20)와, 웨이퍼 적재 장치(30)를 구비하고 있다.
챔버(12)는, 알루미늄 합금 등에 의해 박스 형상으로 형성된 용기이다. 이 챔버(12)는, 저면의 대략 중앙에 둥근 구멍(14)을 갖고 있다. 또한, 챔버(12)는, 저면에 배기관(16)을 갖고 있다. 배기관(16)은, 도시하지 않은 압력 조정 밸브나 진공 펌프 등을 도중에 구비하고 있어, 챔버(12)의 내부를 원하는 압력으로 조정할 수 있도록 되어 있다. 챔버(12)의 천장은 개구되어 있다.
샤워 헤드(20)는, 챔버(12)의 천장 개구를 막도록 설치되어 있다. 챔버(12)의 천장의 개구 테두리와 샤워 헤드(20) 사이에는, 절연 부재(22)가 마련되어 있다. 샤워 헤드(20)로 개구가 막힌 챔버(12)의 내부는, 기밀이 유지되도록 구성되어 있다. 샤워 헤드(20)는, 가스 도입관(24)으로부터 도입된 가스를, 다수의 가스 분사 구멍(26)으로부터 세라믹 히터(31)에 적재된 웨이퍼 W를 향해 분사하도록 되어 있다. 샤워 헤드(20)에는, 플라스마 발생용의 RF 전원(60)이 접속되어 있다. 그 때문에, 샤워 헤드(20)는, 플라스마 발생용의 전극으로서 기능한다. RF 전원(60)의 주파수는, 예를 들어 13㎒나 27㎒가 바람직하다.
웨이퍼 적재 장치(30)는, 세라믹 히터(31)와, 중공 샤프트(38)를 구비하고 있다.
세라믹 히터(31)는, 웨이퍼 적재면(32a)을 구비한 원판 형상의 AlN 세라믹 기체(32)에, 웨이퍼 적재면(32a)에 가까운 쪽으로부터 플라스마 발생용의 RF 전극(33)과 히터 전극(34)이 이 순서로 이격된 상태로 매설된 것이다.
AlN 세라믹 기체(32)는, 도 2에 나타낸 바와 같이, RF 전극(33)과 히터 전극(34) 사이에 마련된 AlN 세라믹 고저항층(321)과, 고저항층(321) 이외의 AlN 세라믹 저저항층(322, 323)을 구비하고 있다. 고저항층(321)과 저저항층(322, 323) 모두 Si, Mg 및 Ti을 포함하고 있다. 여기서는, AlN 세라믹 기체(32)는, 저저항층(322)과 고저항층(321)과 저저항층(323)이 이 순서로 적층된 3층 구조로 되어 있고, 고저항층(321)의 두께는 2개의 저저항층(322, 323)의 두께의 합계보다도 작다. 고저항층(321)은, 저저항층(322, 323)에 비해, Mg 및 Ti의 함유량이 많아 체적 저항률이 높다. 고저항층(321)은, 저저항층(322, 323)에 비해 Ti 함유량이 많기 때문에, 외관상, 검게 보인다. 고저항층(321)은, 저저항층(322, 323)에 비해, Si의 함유량이 적은 것이 바람직하다. 저저항층(322, 323)은, 10질량ppm 이상 50질량ppm 이하의 Ti을 포함하는 AlN 세라믹층인 것이 바람직하고, 고저항층(321)은, 1000질량ppm 이상 1500질량ppm 이하의 Ti을 포함하는 AlN 세라믹층인 것이 바람직하다. 저저항층(322, 323)은, 90질량ppm 이상 180질량ppm 이하의 Mg을 포함하는 AlN 세라믹층이고, 고저항층(321)은, 200질량ppm 이상 400질량ppm 이하의 Mg을 포함하는 AlN 세라믹층인 것이 바람직하다. 또한, 고저항층(321)의 체적 저항률은, 저저항층(322, 323)의 체적 저항률의 1.2배 이상인 것이 바람직하고, 고저항층(321)의 열전도율은, 저저항층(322, 323)의 열전도율의 90％ 이상인 것이 바람직하다. 고저항층(321)의 열팽창률 α1은, 저저항층(322, 323)의 열팽창률 α2와 동등(예를 들어, α2±10％의 범위 내, 바람직하게는 α2±5％의 범위 내)인 것이 바람직하다.
RF 전극(33)은, 메쉬 형상, 판 형상 또는 막 형상이고, 예를 들어 W, Mo, Ti, Si, Ni의 단체 또는 화합물(탄화물 등)을 주성분으로 하는 재료, 그것들을 조합한 재료, 혹은 그것들과 세라믹 기체(32)에 사용된 세라믹 원료의 혼합 재료 등에 의해 제작된다. RF 전극(33)은, 세라믹 기체(32) 중 웨이퍼 적재면(32a)과는 반대측의 면(이면)으로부터 삽입된 급전 로드(35)를 통해 플라스마 발생용의 RF 전원(60)에 접속되어 있다.
히터 전극(34)은, 코일 형상 또는 리본 형상이고, 예를 들어 W, Mo, Ti, Si, Ni의 단체 또는 화합물(탄화물 등)을 주성분으로 하는 재료, 그것들을 조합한 재료, 혹은 그것들과 세라믹 기체(32)에 사용된 세라믹 원료의 혼합 재료 등에 의해 제작된다. 히터 전극(34)은, 웨이퍼 적재면(32a)의 전체에 걸쳐 골고루 퍼지도록 끊김 없이 한번에 깔아 놓는 형태로 일단(34a)부터 타단(34b)까지 배선되어 있다. 히터 전극(34)의 일단(34a)과 타단(34b)에는, 각각 급전 로드(36, 37)가 접속되어 있다. 2개의 급전 로드(36, 37) 사이에는, 히터 전원(62)이 접속되어 있다. 히터 전극(34)은, 히터 전원(62)으로부터 전력이 공급되면, 웨이퍼 적재면(32a)에 흡착 보유지지되어 있는 웨이퍼 W를 가열한다.
중공 샤프트(38)는, 세라믹 기체(32)와 마찬가지로, AlN제이고, 양단의 개구의 주위에는 플랜지(38a, 38b)가 마련되어 있다. 중공 샤프트(38)는, 일단의 플랜지(38a)를 통해 세라믹 기체(32)의 이면에 확산 접합이나 TCB(Thermal compression bonding)에 의해 접합되어 있다. TCB란, 접합 대상의 2개의 부재 사이에 금속 접합재를 끼워 넣고, 금속 접합재의 고상선 온도 이하의 온도로 가열한 상태로 2개의 부재를 가압 접합하는 공지의 방법을 말한다. 또한, 사용 온도가 낮으면, 중공 샤프트(38)는 세라믹 기체(32)의 이면에 유기 접착층을 통해 접착되어 있어도 된다. 또한, 중공 샤프트(38)는, 타단의 플랜지(38b)를 통해 챔버(12)의 저면에 마련된 둥근 구멍(14)의 주위에 기밀하게 설치되어 있다. 그 때문에, 중공 샤프트(38)의 내부와 챔버(12)의 내부는, 완전히 차단된 상태로 되어 있다. 중공 샤프트(38)의 플랜지(38b)의 이면에는, 로드 고정기(39)가 설치되어 있다. 로드 고정기(39)는, 관통하는 급전 로드(35, 36, 37)를 도시하지 않은 클램프 기구에 의해 고정하는 것이다.
이어서, 플라스마 처리 장치(10)의 제조예에 대하여 설명한다. 여기서는, 웨이퍼 적재 장치(30)의 제조예에 대하여 설명한다. 또한, 이 제조예는 주지의 기술을 응용한 것이기 때문에 개략만 설명한다. 먼저, 편평한 원주 형상의 공간을 구비한 성형형을 준비한다. 그 성형형 내에, 소성하면 저저항층으로 되는 저저항층용 원료를 투입하여 깐다. 계속해서, 그 위에 RF 전극(33)을 배치하고, 또한 저저항층용 원료를 투입하여 RF 전극(33) 위에 깐다. 계속해서, 그 위에, 소성하면 고저항층으로 되는 고저항층용 원료를 투입하여 깔고, 일단, 원판 형상으로 성형한다. 계속해서, 고저항층용 원료 위에 히터 전극(34)을 배치하고, 또한 저저항층용 원료를 투입하여 히터 전극(34) 위에 깔고, 다시 원판 형상으로 성형한다. 얻어진 원판 형상의 성형체를 소성하여, 세라믹 히터(31)를 얻는다. 소성은, 가압 소성(예를 들어, 핫 프레스 소성)이어도 되고, 상압 소성이어도 된다. 계속해서, 세라믹 히터(31)의 웨이퍼 적재면(32a)과는 반대측의 면에, 급전 로드(35, 36, 37)를 접속하기 위한 펀칭 등의 절삭을 행한다. 절삭을 행한 후의 세라믹 히터(31)에, 별도 제작한 중공 샤프트(38)를 접합한 후, 급전 로드(35)를 RF 전극(33)에 접속함과 함께 급전 로드(36, 37)를 히터 전극(34)의 일단(34a) 및 타단(34b)에 접속하여, 웨이퍼 적재 장치(30)를 얻는다.
이어서, 플라스마 처리 장치(10)의 사용예에 대하여 설명한다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 챔버(12) 내에 플라스마 처리 장치(10)를 배치하고, 웨이퍼 적재면(22a)에 웨이퍼 W를 적재한다. 그리고, 샤워 헤드(20)로부터 반응 가스를 공급하고, 챔버(12) 내를 소정 압력(예를 들어, 수십 내지 수백㎩)의 반응 가스 분위기로 한다. 이 상태에서, 샤워 헤드(20)와 세라믹 기체(32)에 매설된 RF 전극(33) 사이에, RF 전원(60)으로부터 고주파 전력을 공급한다. 이에 의해, 샤워 헤드(20)와 RF 전극(33)을 포함하는 평행 평판 전극 사이에 플라스마가 발생한다. 그 플라스마를 이용하여 웨이퍼 W에 CVD 성막을 실시하거나 에칭을 실시하거나 한다. 또한, 도시하지 않은 열전대의 검출 신호에 기초하여 웨이퍼 W의 온도를 구하고, 그 온도가 설정 온도(예를 들어, 350℃나 300℃)로 되도록 히터 전극(34)으로 인가하는 히터 전원(62)의 전압을 제어한다.
이상 상세하게 기술한 세라믹 히터(31)에서는, RF 전극(33)과 히터 전극(34) 사이에 누설 전류가 흐르는 것을 고저항층(321)이 방지한다. 고저항층(321)은, 저저항층(322, 323)보다도 체적 저항률이 높아지도록 Ti을 많이 함유하고 있다. AlN 세라믹은, Ti 함유량이 너무 많으면 체적 저항률이 낮아지지만, Ti 함유량이 적량이면 체적 저항률이 높아지는 경향이 있다. 본 실시 형태에서는 이 성질을 이용하고 있다. 또한, AlN 세라믹 기체(32)를 구성하는 고저항층(321)과 저저항층(322, 323)은, 모두 기본적으로는 AlN 세라믹이기 때문에, 열팽창률에 큰 차가 발생하지 않는다. 그 때문에, 세라믹 히터(31)의 승온과 강온을 반복했다고 해도, 고저항층(321)과 저저항층(322, 323)의 층 사이에 박리가 발생하기 어렵다. 따라서, 이 세라믹 히터(31)에 의하면, RF 전극(33)과 히터 전극(34) 사이의 누설 전류를 장기에 걸쳐 방지할 수 있다.
또한, RF 전극(33)의 주변에는, RF 전극(33)을 흐르는 RF 전류에 의해 발생하는 RF 자장의 시간 변화에 따라 RF 전계가 유기된다. 고저항층(321)은, 이 RF 전계가 히터 전극(34)에 결합하는 것을 방지한다. 그 때문에, 히터 전극(34)을 포함하는 히터 회로에 대한 RF 노이즈의 영향을 충분히 방지할 수 있다. 그 결과, 히터 전극(34)의 온도 제어를 고정밀도로 행할 수 있다.
고저항층(321)은, 저저항층(322, 323)에 비해, Si의 함유량이 적은 것이 바람직하다. 이렇게 하면, 후술하는 실험예의 측정 데이터가 나타내는 바와 같이, Ti의 함유량이 많아도 고저항으로 할 수 있다. 저저항층(322, 323)은, 30질량ppm 이상 120질량ppm 이하의 Si를 포함하는 AlN 세라믹층이고, 고저항층(321)은, 20질량ppm 이상 100질량ppm 이하의 Si를 포함하는 AlN 세라믹층이고, 저저항층(322, 323)의 쪽이 고저항층(321)보다도 Si의 함유량이 많은 것이 바람직하다.
저저항층(322, 323)은, 10질량ppm 이상 50질량ppm 이하의 Ti을 포함하는 AlN 세라믹층이고, 고저항층(321)은, 1000질량ppm 이상 1500질량ppm 이하의 Ti을 포함하는 AlN 세라믹층인 것이 바람직하다. 이렇게 하면, 고저항층(321)의 체적 저항률을 저저항층(322, 323)의 체적 저항률보다도 높게 함과 함께, 고저항층(321)의 열전도율을 저저항층(322, 323)의 열전도율과 동일 정도로 할 수 있다.
저저항층(322, 323)은, 90질량ppm 이상 180질량ppm 이하의 Mg을 포함하는 AlN 세라믹층이고, 고저항층(321)은, 200질량ppm 이상 400질량ppm 이하의 Mg을 포함하는 AlN 세라믹층인 것이 바람직하다. 이렇게 하면, 후술하는 실험예의 측정 데이터가 나타내는 바와 같이, Ti의 함유량이 많아도 고저항으로 할 수 있다.
그리고 또한, 고저항층(321)의 체적 저항률은, 저저항층(322, 323)의 체적 저항률의 1.2배 이상인 것이 바람직하다. 이렇게 하면, RF 전극(33)과 히터 전극(34) 사이의 누설 전류를 더 방지하기 쉬워진다.
그리고 또한, 고저항층(321)의 열전도율은, 저저항층(322, 323)의 열전도율의 90％ 이상인 것이 바람직하다. 이렇게 하면, 고저항층(321)의 열전도율이 비교적 높기 때문에, 웨이퍼 W의 균열성이 양호해진다.
그리고 또한, AlN 세라믹 기체(32)는, 저저항층(322)과 고저항층(321)과 저저항층(323)이 이 순서로 적층된 3층 구조로 되어 있고, 고저항층(321)의 두께는 2개의 저저항층(322, 323)의 두께의 합계보다도 작다. 통상, 세라믹은 체적 저항률이 높으면 열전도율이 낮아지는 경향이 있지만, 이러한 구조를 채용하고 있기 때문에, 전체적으로 열전도율을 비교적 높게 할 수 있어, 웨이퍼 W의 균열성이 양호해진다.
또한, 본 발명은 상술한 실시 형태에 전혀 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 범위에 속하는 한 다양한 형태로 실시할 수 있는 것은 물론이다.
예를 들어, 상술한 실시 형태에서는, 고저항층(321)을 RF 전극(33)의 하면보다도 하측이며 히터 전극(34)의 상면에 접하도록 배치했지만, 특별히 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 도 3에 도시한 바와 같이, 고저항층(321)을 RF 전극(33)의 하면 및 히터 전극(34)의 상면에 접하도록 배치해도 된다. 혹은, RF 전극(33) 및 히터 전극(34)의 적어도 한쪽을 고저항층(321)에 매설해도 된다. 히터 전극(34)을 고저항층(321)에 매설한 예를 도 4에 나타낸다. 도 3 및 도 4에서는, 상술한 실시 형태와 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 부호를 붙였다. 어느 것에 있어서도, 상술한 실시 형태와 동일한 효과가 얻어진다.
상술한 실시 형태에 있어서, 웨이퍼 적재면(32a)을 복수의 존으로 나누고, 각 존마다 히터 전극(34)을 배치해도 된다.
상술한 실시 형태에 있어서, AlN 세라믹 기체(32) 내에 정전 전극을 내장하고, 웨이퍼 W를 웨이퍼 적재면(32a)에 정전 흡착시켜도 된다.
실시예
상술한 실시 형태에서 설명한 세라믹 히터(31)의 제조예에 따라 4종류의 세라믹 히터(31)를 제조하여(실험예 1 내지 4), 각각의 AlN 세라믹 기체(32)의 Ti 함유율 및 특성을 평가했다. 그 결과를 표 1에 나타낸다. Si, Mg 및 Ti의 함유율은, ICP 발광 분광 분석법(ICP-AES)에 따라 구했다. 체적 저항률은, 실온에서 측정했을 때의 값이고, JIS-C2141에 따라 구했다. 열전도율은, 실온에서 측정했을 때의 값이고, JIS-R1611에 따라 구했다. 열팽창률은, 실온－1000℃의 값이고, JIS-R1618에 따라 구했다.
Figure pct00001
실험예 1 내지 4에서는, 고저항층(321)과 저저항층(322, 323) 모두 Si, Mg 및 Ti을 포함하고, 고저항층(321)은, 저저항층(322, 323)에 비해, Mg 및 Ti의 함유량이 많아 체적 저항률이 높고 Si의 함유량이 낮았다. 열팽창률은, 실험예 1 내지 4 모두, 고저항층(321)과 저저항층(322, 323)에서 대략 동등했다. 체적 저항률은, 실시예 1 내지 4 모두, 고저항층(321)의 쪽이 저저항층(322, 323)보다도 높았다. 실시예 1, 2에서는, 고저항층(321)의 체적 저항률은 저저항층(322, 323)의 체적 저항률의 약 4배, 고저항층(321)의 열전도율은 저저항층(322, 323)의 열전도도의 약 95％였다. 실험예 3, 4에서는, 고저항층(321)의 체적 저항률은 저저항층(322, 323)의 체적 저항률의 약 1.2배, 고저항층(321)의 열전도율은 저저항층(322, 323)의 열전도도의 약 102％였다.
본 출원은, 2019년 3월 18일에 출원된 일본 특허 출원 제2019-049548호를 우선권 주장의 기초로 하고 있고, 인용에 의해 그 내용의 모두가 본 명세서에 포함된다.
본 발명은, 예를 들어 반도체 제조 프로세스에 이용 가능하다.
10: 플라스마 처리 장치
12: 챔버
14: 둥근 구멍
16: 배기관
20: 샤워 헤드
22: 절연 부재
22a: 웨이퍼 적재면
24: 가스 도입관
26: 가스 분사 구멍
30: 웨이퍼 적재 장치
31: 세라믹 히터
32: AlN 세라믹 기체
321: AlN 세라믹 고저항층
322, 323: AlN 세라믹 저저항층
32a: 웨이퍼 적재면
33: RF 전극
34: 히터 전극
34a: 일단
34b: 타단
35, 36, 37: 급전 로드
38: 중공 샤프트
38a: 플랜지
38b: 플랜지
39: 로드 고정기
60: RF 전원
62: 히터 전원

Claims (7)

  1. 웨이퍼 적재면을 구비한 AlN 세라믹 기체에, 상기 웨이퍼 적재면에 가까운 쪽으로부터 플라스마 발생용 전극, 히터 전극이 이 순서로 이격된 상태로 매설된 세라믹 히터이며,
    상기 AlN 세라믹 기체는,
    상기 플라스마 발생용 전극과 상기 히터 전극 사이에 마련된 AlN 세라믹 고저항층과,
    상기 고저항층 이외의 AlN 세라믹 저저항층을 구비하고,
    상기 고저항층과 상기 저저항층 모두 Si, Mg 및 Ti을 포함하고,
    상기 고저항층은, 상기 저저항층에 비해, Mg 및 Ti의 함유량이 많아 체적 저항률이 높은, 세라믹 히터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 고저항층은, 상기 저저항층에 비해, Si의 함유량이 적은, 세라믹 히터.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 저저항층은, 10질량ppm 이상 50질량ppm 이하의 Ti을 포함하는 AlN 세라믹층이고,
    상기 고저항층은, 1000질량ppm 이상 1500질량ppm 이하의 Ti을 포함하는 AlN 세라믹층인, 세라믹 히터.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 저저항층은, 90질량ppm 이상 180질량ppm 이하의 Mg을 포함하는 AlN 세라믹층이고,
    상기 고저항층은, 200질량ppm 이상 400질량ppm 이하의 Mg을 포함하는 AlN 세라믹층인, 세라믹 히터.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 고저항층의 체적 저항률은, 상기 저저항층의 체적 저항률의 1.2배 이상인, 세라믹 히터.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 고저항층의 열전도율은, 상기 저저항층의 열전도율의 90％ 이상인, 세라믹 히터.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 AlN 세라믹 기체는, 상기 저저항층과 상기 고저항층과 상기 저저항층이 이 순서로 적층된 3층 구조로 되어 있고, 상기 고저항층의 두께는 2개의 상기 저저항층의 두께의 합계보다도 작은, 세라믹 히터.
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