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CN1557015A - 半导体制造装置用保持体 - Google Patents

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CN1557015A
CN1557015A CNA038011085A CN03801108A CN1557015A CN 1557015 A CN1557015 A CN 1557015A CN A038011085 A CNA038011085 A CN A038011085A CN 03801108 A CN03801108 A CN 03801108A CN 1557015 A CN1557015 A CN 1557015A
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ceramic
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ƽ
柊平启
夏原益宏
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    • H05B3/00—Ohmic-resistance heating
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Abstract

一种半导体制造用保持体，被设置在接受反应气体的处理室内，该半导体制造装置用保持体具有：将被处理物10保持在表面的同时具备用于对被处理物进行加热的电阻发热体2的陶瓷制保持体1、和一端在被处理物保持表面以外的部位支持该陶瓷制保持体1而另一端被固定在处理室上的支持构件6，且设置在该陶瓷制保持体1的被处理物保持表面以外的部位的电阻发热体2的电极端子3以及引出线4被收容在绝缘管5内。根据本发明提供用于对埋设在保持体内的电阻发热体供电的电极端子以及引出线不会发生漏电和打火并且在保持体中可以获得±1.0％以内的均热性的半导体制造装置用保持体。

Description

半导体制造装置用保持体
技术领域
本发明涉及一种半导体制造装置用保持体。其中特别涉及用于光刻法用涂布-显影器(coater-developers)中的树脂膜的加热固化、以及如Low-k膜等低介电常数绝缘膜的加热烧成的加热装置。
背景技术
在半导体制造中，硅片上的Al电路及Cu电路是通过Al喷镀及镀Cu等形成的，随着近年来的半导体元件的高集成化及小型化，布线宽度以及布线间宽度也逐渐趋于变窄。
Al电路及Cu电路的布线图案可以通过光刻法技术形成。例如，在Al膜上均匀地涂布树脂后，用被称作步进曝光装置的曝光装置，将图案印在树脂膜上，并使树脂膜加热固化后除去不需要的部分，就可在布线用的Al膜上形成缺漏图案(removal pattern)的树脂膜。之后，用蚀刻装置沿缺漏图案部分蚀刻Al膜，之后除去树脂膜即可得到图案化的Al布线。
另外，由于布线间相互离得较近时会产生布线间信号的相互作用，因此需要用低介电常数的绝缘材料填充布线之间及被层压的层之间间隙，以消除布线间的相互作用。以往作为该用途的绝缘材料所使用的是氧化硅，而作为介电常数更低的绝缘膜，已经开始使用被称作Low-k的材料。Low-k的绝缘膜是通过下述方法形成的：使其材料分散在分散介质中形成为浆液状，之后通过旋转涂布该浆液来形成均匀的膜，然后如上所述地通过光刻法技术形成图案，之后用加热器加热烧成使之固化。
如上所述的光刻法用树脂膜的加热固化、及如Low-k膜等低介电常数的绝缘膜的加热烧成是在被称作涂布-显影器的装置中进行的，作为其中的加热器所使用的是例如用石英板将作为电阻发热体的SUS箔夹在中间成为夹层结构的加热器，而电阻发热体的电极端子设置在加热器的后面，并通过所连接的引出线，由体系外的电源装置提供电力。
另一方面，在用于形成各种薄膜的CVD装置中，使用的是在高导热系数且高耐腐蚀性的AlN及Si3N4中埋设了Mo线圈的陶瓷制加热器。如果使用如上所述的在高导热系数的陶瓷中埋设了电阻发热体的加热器，则由电阻发热体所产生的热量会在陶瓷内部扩散，可以确保晶片保持面中的均热性。另外，通过使用耐热性高的陶瓷，可以得到具有优良的耐热性的加热器。
该陶瓷制加热器中，其晶片保持面的相反侧面与筒状的AlN支持构件的一端相连，该AlN支持构件的另一端被O-环密封固定在处理室(chamber)上，从而借助该支持构件所述陶瓷制加热器被处理室所支持。耐腐蚀性较低的电极端子及供电用的引出线被收藏在筒状的AlN支持构件的内侧，以避免暴露在处理室内所使用的腐蚀性气体中。
如上所述，在以往的半导体制造装置用保持体中，电极端子以及引出线是以裸露的状态通过筒状的支持构件内而引出到体系外。因此，引出线之间有可能在支持构件内相互接触而发生漏电。另外，当筒状的支持构件内压力为大气压的时候，电极端子及引出线之间很少发生火花，但是在减压气氛或真空状态下，电极端子及引出线之间却常常会发生火花现象。
如果发生漏电及火花，制造工序就会被暂时停止，或者正在处理中的制品会变成不合格品，而且埋设在陶瓷制加热器中的电阻发热体也将老化，或者电极端子及引出线连接部分容易产生龟裂而成为故障的原因。因此，需要提供不发生如上所述的漏电以及电极端子和引出线之间的火花现象的构造。
另外，为了降低半导体制造中的成本，正在推行Si片的大型化，近年来片径正由8英寸逐渐过渡到12英寸。因此，在用于光刻法的树脂及用于Low-k的烧成的涂布-显影器的加热装置中，对保持并加热硅片的保持体的均热性的要求也越来越高。用于上述用途的保持体的保持面中的均热性要求在±1.0％以内，进一步要求在±0.5％以内。
发明内容
鉴于以上，本发明的目的是提供用于向埋设在晶片保持体内的电阻发热体提供电力的电极端子以及引出线上不会发生漏电和火花现象、并且在保持体的晶片保持面中可以获得±1.0％以内的均热性、进而±0.5％以内的均热性的半导体制造装置用保持体。
为了实现上述目的，本发明所提供的半导体制造装置用保持体具有如下特征。它是被设置在被提供(接受)反应气体的处理室内的半导体制造用的保持体，具有：将被处理物保持在表面上的同时具备用于对被处理物进行加热的电阻发热体的陶瓷制保持体、和其一端在被处理物保持表面以外的部位支持该陶瓷制保持体而另一端被固定在处理室上的支持构件，且设置在该陶瓷制保持体的被处理物保持表面以外的部位的电阻发热体的电极端子以及引出线被收容在绝缘管内。
本发明的半导体制造装置用保持体中，所述陶瓷制保持体的负荷最好由所述支持构件单独支持，或者由所述支持构件和所述绝缘管支持。
作为本发明的半导体制造装置用保持体的一种方式，优选所述绝缘管的一端和陶瓷制保持体之间被气密密封，或者所述绝缘管的另一端和处理室之间被密封，或者所述绝缘管的另一端被气密密封，或者所述引出线和处理室之间被气密密封。其中，在气密密封所述绝缘管的另一端和处理室之间时，最好在该绝缘管的侧面和处理室之间实施O-环密封，特别是通过沿绝缘管的轴方向压扁O-环，使O-环顶住绝缘管侧面以及处理室。
另外，作为本发明的半导体制造装置用保持体的一种方式，最好是所述支持构件为筒状，并且维持其内部空间的气氛与所述处理室内的气氛相同，或者使其内部空间的气氛为低于0.1MPa(1大气压)的减压气氛或真空气氛。
再有，本发明提供了使用上述的任一种半导体制造装置用保持体的半导体制造装置，例如，用于光刻法用涂布-显影器的树脂膜的加热固化、或者低介电常数的绝缘膜的加热烧成的加热装置。
本发明中，作为将晶片等被处理物保持在表面上并加热的保持体，使用的是在板状并且绝缘性的陶瓷内部埋设了电阻发热体的陶瓷制保持体。设置在陶瓷制保持体的被处理物保持表面以外的部位的电阻发热体的电极端子以及引出线被收纳在筒状绝缘管的内部而可以实现绝缘，因而可以有效地抑制因接触而产生的漏电以及电极端子和引出线之间的火花现象。另外，由引出线和其电极端子所构成的各个单元可以将其分别收纳在绝缘管内，也可以使用一个具有多个贯通孔的绝缘管，在每个贯通孔中插入单元。
陶瓷制保持体必须被支持在处理室内，可以由另设的支持构件单独支持，或者也可以由支持构件和绝缘管这两者支持。因此不需要由绝缘管单独支持陶瓷制保持体，筒状的绝缘管所承受的应力小，所以绝缘管以能够保护电极端子和引出线的必要最低限的内经和厚度来制作即可。
由于筒状的绝缘管是通过陶瓷的烧结来制作的，因此内经和厚度哪怕是只增加一点，制造成本将大幅增加，通过将绝缘管设定在必要最小限的内径和厚度，可以降低制造成本。另外，通过使绝缘管的厚度变薄，可以抑制由绝缘管损失的热，从而可以抑制和绝缘管相接的陶瓷制保持体的温度的下降，提高其均热性。
再有，通过由另外设置的支持构件单独支持陶瓷制保持体，使绝缘管的一端和陶瓷制保持体隔开，或者设成相互接触的程度，可以阻止由电阻发热体所产生的热从陶瓷制保持体通过绝缘管而消失到体系外。因此，可以抑制陶瓷制保持体的被处理物保持表面以外位置的温度的下降，可以进一步提高均热性。
当筒状的绝缘管不只是保护性地包覆电极端子和引出线，而其一端和陶瓷制保持体之间被气密密封时，可以抑制通过该缝隙而产生的火花现象。如上所述地密封绝缘管的一端和陶瓷制保持体之间时，特别是完全接合的时候，从热应力的观点考虑，两者在室温下的热膨胀率之差优选在5×10-6/℃以下，更优选2×10-6/℃以下。
另外，如果绝缘管和陶瓷制保持体的热膨胀率有较大差异时进行密封接合，则会因接合后的收缩量的不同而产生热应力，有可能破坏绝缘管。在这种情况下，使直径不同的2根绝缘管能够滑动地嵌合，就可以消除收缩量的影响而使应力得到缓和。
此外，当绝缘管的导热系数高时，由陶瓷制保持体所产生的热有可能从接合部分转到绝缘管，从而导致局部温度的下降，将影响作为陶瓷制保持体整体的均热性。这时，通过使绝缘管的导热系数低于陶瓷制保持体的导热系数，可以抑制陶瓷制保持体的热量通过绝缘管而消失，从而可以提高陶瓷制保持体整体的均热性。
为了气密密封而使绝缘管和陶瓷制保持体之间接合的时候，可以使用玻璃、AlN接合材料、或钎焊合金等。作为玻璃可使用例如：B-Si系玻璃、及IIa族或IIIa族元素或Al的氧化物等。作为AlN接合材料可以使用对AlN添加IIa族或IIIa族元素的氧化物或Al的氧化物的材料。这时，可以将AlN作为主成分，也可以将别的成分作为主成分。另外，在钎焊合金的钎焊中，可以采用Ti-Cu-Ag的活性金属接合。或者喷镀W后进行镀Ni处理，然后再进行Ag-Cu焊料钎焊。
再有，如上所述，如果在气密密封筒状的绝缘管的一端和陶瓷制保持体之间的同时，也气密密封绝缘管的另一端和处理室之间或者引出线和处理室之间，则有可能完全抑制火花现象的发生，因此更加理想。通过使用O-环来密封绝缘管另一端的侧面和处理室之间、以及引出线和处理室之间，可以完成低成本并且高可靠性的气密密封。
该绝缘管的另一端侧面和处理室之间的O-环密封，可以从处理室上形成的孔的内侧放入O-环，然后将绝缘管插入该处而密封。可是，因O-环的弹性性能和尺寸的关系，能够插入的绝缘管的尺寸受到限制，因而O-环的密封性也会受到限制。因此为了单独控制O-环的密封性，通过使用专用的O-环压扁夹具将O-环沿绝缘管的轴方向压扁，从而使O-环压向绝缘管侧面以及处理室，以提高密封性。
另外，如果用聚酰亚胺树脂等树脂密封材料来密封所述绝缘管的另一端，则可以进行简便而成本低且可靠性高的密封。
本发明中，电极端子和引出线是被筒状的绝缘管所保护的，因而支持构件可以是非筒状构件。使用筒状的支持构件时，最好使实质上被筒状支持构件包围的内侧部分的气氛和其外侧部分的气氛(处理室内的气氛)相同。由此，陶瓷制保持体的被处理物保持表面以外处热的损失状况，在被筒状支持构件实质上包围的内侧部分和其外侧部分相同，因此，可以缩小该内周部分和外周部分的温度差，增加均热性。
另外，在以往的CVD用的AlN制保持体中，是在其保持体上接合AlN制的筒状支持构件以保护电极端子和引出线，并且使该筒状支持构件内保持0.1MPa(1大气压)的压力。可是，这时保持体的热会通过筒状的支持构件向内侧的0.1MPa(1大气压)的气体气氛消失，从而导致保持体的均热性下降。因此，本发明中的支持构件为筒状的时候，通过使被该筒状支持构件实质上包围的内侧部分成为低于0.1MPa(1大气压)的减压气氛或真空气氛，可以减少通过气体向筒状支持构件内侧消失的热，从而可以提高陶瓷制保持体的均热性。
作为构成陶瓷制保持体的材料，从高耐腐蚀性、耐热性、绝缘性等观点考虑，优选：氮化铝(AlN)、碳化硅(SiC)、氧化铝(Al2O3)、氮化硅(Si3N4)。另外，构成筒状的绝缘管的材料也从高耐腐蚀性、耐热性、绝缘性等观点考虑，优选：A1N、SiC、Al2O3、Si3N4、富铝红柱石(3Al2O3·2SiO2)。
支持陶瓷制保持体的支持构件的导热系数越低，越能抑制由陶瓷制保持体所产生的热损失，因此较理想。30W/mK以下的导热系数为特别理想。作为构成支持构件的材料，从高耐腐蚀性、耐热性、绝缘性以及低导热系数的观点考虑，优选不锈钢、钛、氧化铝、富铝红柱石、尖晶石、堇青石等。
另外，作为电阻发热体，只要是可以埋设在陶瓷制包磁体中且为具有耐热性和适度的电阻值的材料就没有特别限制，可以使用例如：W、Mo、Ag、Pd、Pt、Ni、Cr、不锈钢等。
根据如上所述的本发明的半导体制造装置用保持体特别适合作为用于光刻法用涂布-显影器中的树脂膜的加热固化、或低介电常数的绝缘膜的加热烧成的加热装置使用。
附图说明
图1是表示本发明的半导体制造装置用保持体的一具体例的示意截面图。
图2是表示本发明的半导体制造装置用保持体中的另一具体例的示意截面图。
图3是表示本发明的半导体制造装置用保持体中的又一具体例的示意截面图。
图4是表示本发明的半导体制造装置用保持体中的其它具体例的示意截面图。
图5是表示本发明的半导体制造装置用保持体中的其它具体例的示意截向图。
图6是表示本发明的半导体制造装置用保持体中用O-环密封绝缘管和处理室之间的一具体例的示意截面图。
图7是表示本发明的半导体制造装置用保持体中用O-环密封绝缘管和处理室之间的又一具体例的示意截面图。
具体实施方式
下面用实施例以及比较例具体说明本发明。
实施例1
在氮化铝(AlN)粉末中加入作为烧结助剂的氧化钇(Y2O3)0.5重量％，再添加有机粘合剂分散混合后，通过喷雾干燥进行造粒。用单轴压力机使该造粒粉末成形，烧结后得到2片尺寸为直径350mm×厚5mm的圆板状的成形体。另外，在相同的AlN粉末中添加组成相同的烧结助剂，再加入挤出用有机粘合剂、分散剂、溶剂，混炼后将得到的混炼物挤出成形，经烧结得到2根尺寸为外径10mm×内径8mm×长100mm的管状成形体。
使上述2片圆板状成形体和2根管状成形体在900℃的氮气流中脱脂，进而在氮气流中1900℃下烧结5小时。所得到的AlN烧结体的导热系数均为180W/mK。用金刚石磨料研磨了上述烧结体的整个表面。
在其中一片圆板状的AlN烧结体的一面上，使用在W粉末中添加并混炼烧结助剂和乙基纤维素类粘合剂而形成的浆液，印刷电阻发热体电路，在900℃的氮气流中脱脂后，在1850℃加热1小时而完成烧结。在另一片圆板状的烧结体的一面上涂布于接合用的玻璃中添加并混炼乙基纤维素类粘合剂而形成的浆液，在900℃的氮气流中脱脂。
使该2片烧结体的接合用玻璃面和电阻发热体面重叠，在为防止滑动而附加5kPa(50g/cm2)的负荷的状态下，于1800℃加热2小时而使之接合，由此制作如图1所示的内部埋设有电阻发热体2的陶瓷制保持体1。
在该陶瓷制保持体1的后面接合与电阻发热体2连接的W制的电极端子3，进而连接与体系外的电源电连接的供电用的引出线4。将上述2根管状的AlN烧结体作为绝缘管5，将电极端子3和引出线4收藏于其内部后，在其一端面涂布接合用的B-Si系玻璃，并贴在陶瓷制保持体1的后面，在为防止滑动而附加5kPa(50g/cm2)的负荷的状态下，于800℃加热1小时使之接合。
另外，制作了由外径100mm，内径90mm，长100mm的导热系数为15W/mK的SUS制管形成且两端设置有凸缘的大致圆筒状的支持构件6。将该大致圆筒状的支持构件6的另一端侧的凸缘夹固在处理室8上，并将陶瓷制保持体1非接合地载置在一端侧的凸缘上。
接合在陶瓷制保持体1的后面的2根绝缘管5被收纳在圆筒状的支持构件6内，且被安装成各绝缘管5的另一端位于处理室8底面上方的相隔0.5mm的位置。另外，引出线4以及热电偶用的引出线7和处理室8的底面之间全部用O-环9气密密封。
使该装置的处理室8内保持13.3Pa(0.1Torr)的减压状态的氮气气氛，并从体系外的电源对电阻发热体2以200V的电压供电，将陶瓷制保持体1加热到500℃。这时，即使开-关电源500次，电极端子3和引出线4之间也没有发生火花等故障。另外，对10个陶瓷制保持体1反复实施升温和降温500次后，10个陶瓷制保持体1中都没有发生问题。再有，对载置陶瓷制保持体1的晶片10的被处理物保持表面测定了其整个面的均热性，结果得到500℃±0.43％的均热性。
实施例2
如图2所示，将AlN制的绝缘管5的另一端贯通处理室8的底面而延长，且绝缘管5的另一端侧面和处理室8的底面之间用O-环气密密封，除此以外和实施例1同样地构成了装置。对如上所述地构成的装置实施了和
实施例1相同的评价。
用和实施例1同样的条件将陶瓷制保持体加热到500℃，这时即使开-关电源500次，电极端子和引出线之间也不会发生火花等故障。另外，即使反复升温降温500次，10个陶瓷制保持体全都没有发生问题。再有，陶瓷制保持体的均热性为500℃±0.46％。
实施例3
如图3所示，作为绝缘管而嵌合使用直径不同的2根AlN制的绝缘管5a、5b以外，和实施例2同样地构成装置。再有，绝缘管5a的尺寸为外径12mm、内径10.5mm、长60mm。另外，绝缘管5b的尺寸为外径10mm、内径8mm、长60mm。
在和实施例1相同的条件下，对如上所述地构成的装置进行了评价。即，将陶瓷制保持体加热到500℃，然后开-关电源500次，此时电极端子和引出线之间没有发生火花等故障。另外，即使反复升温降温500次，10个陶瓷制保持体全都没有发生问题。再有，陶瓷制保持体的均热性为500℃±0.46％。
实施例4
如图4所示，将AlN制的绝缘管5的尺寸设定为外径10mm、内径8mm、长90mm，且在使引出线4贯穿的状态下用聚酰亚胺树脂等气密密封材料11对该绝缘管5的另一端开口进行气密密封，除此以外和实施例1同样地构成了装置。
用和实施例1相同的条件对如上所述地构成的装置进行了评价。即，将陶瓷制保持体加热到500℃，然后开-关电源500次，此时电极端子和引出线之间没有发生火花等故障。另外，即使反复升温降温500次，10个陶瓷制保持体全都没有发生问题。再有，陶瓷制保持体的均热性为500℃±0.45％。
实施例5
和实施例2同样地构成了如图2所示的装置。但是在该装置中，如图6所示，在处理室8上开出下方直径较大、上方直径较小的孔，在该孔的内侧放入O-环9，进而插入绝缘管5，同时从下方插入并螺合与设置在大直径孔的侧面的螺纹部螺合的筒状的压扁夹具12，由此沿绝缘管5的轴方向压扁O-环9，顶在绝缘管5的侧面以及处理室8上而完成密封。
对如上所述地构成的装置用和实施例1相同的条件进行了评价。即，将陶瓷制保持体加热到500℃，然后开-关电源500次，此时电极端子和引出线之间没有发生火花等故障。另外，即使反复升温降温500次，10个陶瓷制保持体全都没有发生问题。再有，陶瓷制保持体的均热性为500℃±0.45％。
实施例6
和实施例2相同地构成如图2所示的装置。但是该装置中，如图7所示，在处理室8上开出上方直径较大、下方直径较小的孔，且在该孔的内侧放入O-环9，进而插入绝缘管5，同时从上方插入并螺合与设置在大直径孔的侧面的螺纹部螺合的筒状的压扁夹具12，由此沿绝缘管5的轴方向压扁O-环9，并顶在绝缘管5的侧面以及处理室8上而完成密封。
对如上所述地构成的装置用和实施例1相同的条件进行了评价。即，将陶瓷制保持体加热到500℃，然后开-关电源500次，此时电极端子和引出线之间没有发生火花等故障。另外，即使反复升温降温500次，10个陶瓷制保持体全都没有发生问题。再有，陶瓷制保持体的均热性为500℃±0.45％。
实施例7
用和实施例1同样的方法制作由AlN形成的陶瓷制保持体。另外，绝缘管的制作方法是，在氮化铝粉末中加入作为烧结助剂的氧化钇(Y2O3)0.5重量％和氧化铝(Al2O3)5重量％并分散混合，添加挤出用粘合剂、分散剂、增塑剂、溶剂并混炼后，和实施例1同样地进行成形、脱脂和烧结。该AlN制的绝缘管的接合以及引出线的密封操作和实施例1相同。另外，用于陶瓷制保持体的AlN烧结体的导热系数为180W/mK，绝缘管的导热系数为70W/mK。
用和实施例1相同的条件对该装置进行了评价。即，将陶瓷制保持体加热到500℃，然后开-关电源500次，此时电极端子和引出线之间没有发生火花等故障。另外，即使反复升温降温500次，10个陶瓷制保持体全都没有发生问题。再有，陶瓷制保持体的均热性上升到500℃±0.39％。
实施例8
用和实施例1同样的方法制作了由AlN形成的陶瓷制保持体。另外，绝缘管的制作方法是，在富铝红柱石(3Al2O3·2SiO2)中加入作为烧结助剂的Al2O320重量％和Y2O33重量％，除上述烧结助剂以外，添加混炼和实施例1相同的物质，然后挤出成形。将该成形物在700℃的大气流中脱脂，进而在氮气流中于1500℃烧结3小时。所得到的富铝红柱石烧结体的导热系数为4W/mK。用金刚石磨料研磨该烧结体的整个表面，形成为绝缘管。
用和实施例1相同的条件对该装置进行了评价。即，将陶瓷制保持体加热到500℃，然后开-关电源500次，此时电极端子和引出线之间没有发生火花等故障。另外，即使反复升温降温500次，10个陶瓷制保持体全都没有发生问题。测定陶瓷制保持体的均热性时发现，在实施例1中所见到的保持体和绝缘管的接合部分的温度下降的现象得以减轻，均热性上升到500℃±0.35％。
实施例9
在碳化硅(SiC)粉末中，加入作为烧结助剂的碳化硼(B4C)2重量％，然后添加PVB(聚乙烯醇缩丁醛)粘合剂、分散剂、增塑剂、溶剂，混炼后将所得到的混炼物挤出成形，烧结后得到2根尺寸为外径10mm、内径8mm、长100mm的管状成形体。将该成形体在氩气中于800℃脱脂，然后在氩气中于2000℃烧结6小时。所得到的SiC制绝缘管的导热系数为150W/mK。
在该SiC制绝缘管的一端面上涂布B-Si类玻璃，贴在用和实施例1相同的条件制作的AlN制陶瓷制保持体的后面，在其内部收纳有电极端子和引出线的状态下，于800加热1小时而接合。除此以外和实施例1同样地构成装置。另外，AlN制的陶瓷制保持体和SiC制的绝缘管的热膨胀率差为1.5×10-6/℃。
用和实施例1相同的条件对如上所述地构成的装置进行了评价。即，将陶瓷制保持体加热到500℃，然后开-关电源500次，此时电极端子和引出线之间没有发生火花等故障。再有，陶瓷制保持体的均热性为500℃±0.42％。但是，反复升温降温500次时，10个陶瓷制保持体中的一个保持体中，和绝缘管的接合部上出现了裂缝。
实施例10
在氧化铝(Al2O3)粉末中，加入作为烧结助剂的氧化镁(MgO)2重量％，然后添加PVB(聚乙烯醇缩丁醛)粘合剂、分散剂、增塑剂、溶剂，混炼后将所得到的混炼物挤出成形，烧结后得到2根尺寸为外径10mm、内径8mm、长100mm的管状成形体。将该成形体在大气中于1500℃烧结3小时。所得到的Al2O3制的绝缘管的导热系数为20W/mK。
在该Al2O3制的绝缘管的一端面上涂布B-Si类玻璃，贴在用和实施例1相同的条件制作的AlN制的陶瓷制保持体的后面，在其内部收纳有电极端子和引出线的状态下，于800℃加热1小时而接合。除此以外和实施例1同样地构成装置。
用和实施例1相同的条件对如上所述地构成的装置进行了评价。即，将陶瓷制保持体加热到500℃，然后开-关电源500次，此时电极端子和引出线之间没有发生火花等故障。再有，陶瓷制保持体的均热性为500℃±0.40％。可是，由于AlN制的陶瓷制保持体和Al2O3制的绝缘管的热膨胀率差为2.2×10-6/℃，反复升温降温500次时，10个陶瓷制保持体中的9个保持体中，和绝缘管的接合部上出现了裂缝。
实施例11
在氮化硅(Si3N4)粉末中加入作为烧结助剂的氧化钇(Y2O4)2重量％和氧化铝(Al2O3)1重量％，然后添加PVB(聚乙烯醇缩丁醛)粘合剂、分散剂、增塑剂、溶剂，混炼后将所得到的混炼物挤出成形，烧结后得到2根尺寸为外径10mm、内径8mm、长100mm的管状成形体。将该成形体在氮气中于900℃脱脂后，进而在氮气中于1650℃烧结5小时。所得到的Si3N4制的绝缘管的导热系数为30W/mK。
在该Si3N4制的绝缘管的一端面上涂布B-Si类玻璃，并贴在用和实施例1相同的条件制作的AlN制的陶瓷制保持体的后面，在其内部收纳有电极端子和引出线的状态下，于800加热1小时而接合。除此以外和实施例1同样地构成装置。另外，AlN制的陶瓷制保持体和Si3N4制的绝缘管的热膨胀率差为1.3×10-6/℃。
用和实施例1相同的条件对如上所述地构成的装置进行了评价。即，将陶瓷制保持体加热到500℃，然后开-关电源500次，此时电极端子和引出线之间没有发生火花等故障。再有，即使反复升温降温500次，10个陶瓷制保持体全都没有发生问题。还有，陶瓷制保持体的均热性为500℃±0.39％。
实施例12
用和实施例1相同的方法，制作由AlN形成的陶瓷制保持体和绝缘管、以及SUS制的支持构件，使AlN制的绝缘管的一端和实施例1相同地接合于陶瓷制保持体的后面，另一端和处理室接触，以部分(50％)支持陶瓷制保持体的负荷。除此以外和实施例1同样地构成装置。
用和实施例1相同的条件对如上所述地构成的装置进行了评价。即，将陶瓷制保持体加热到500℃，然后开-关电源500次，此时电极端子和引出线之间没有发生火花等故障。再有，即使反复升温降温500次，10个陶瓷制保持体1全都没有发生问题。还有，陶瓷制保持体的均热性为500℃±0.70％。
实施例13
接合由AlN形成的陶瓷制保持体和绝缘管时，涂布在AlN粉末中添加Y2O3后再加入乙基纤维素类粘合剂并混炼而形成的糊料，在氮气中于1800℃接合，除此以外和实施例1同样地构成装置。
用和实施例1相同的条件对如上所述地构成的装置进行了评价。即，将陶瓷制保持体加热到500℃，然后开-关电源500次，此时电极端子和引出线之间没有发生火花等故障。再有，即使反复升温降温500次，10个陶瓷制保持体全都没有发生问题。还有，陶瓷制保持体的均热性为500℃±0.50％。
实施例14
接合由AlN形成的陶瓷制保持体和绝缘体时，用100μm厚的活性银钎料(Ti-Cu-Ag)箔，在高真空(1.3×10-3Pa(10-5Torr))中于850℃接合，除此以外和实施例1同样地构成装置。
用和实施例1相同的条件对如上所述地构成的装置进行了评价。即，将陶瓷制保持体加热到500℃，然后开-关电源500次，此时电极端子和引出线之间没有发生火花等故障。再有，即使反复升温降温500次，10个陶瓷制保持体全都没有发生问题。还有，陶瓷制保持体的均热性为500℃±0.45％。
实施例15
接合由AlN形成的陶瓷制保持体和绝缘管时，在两者的接合端部喷镀W，再实施2μm厚的镀Ni后，用100μm厚的银钎料(Cu-Ag)箔在真空(1.3Pa(10-2Torr))下于850℃接合，除此以外和实施例1同样地构成装置。
用和实施例1相同的条件对如上所述地构成的装置进行了评价。即，将陶瓷制保持体加热到500℃，然后开-关电源500次，此时电极端子和引出线之间没有发生火花等故障。再有，即使反复升温降温500次，10个陶瓷制保持体全都没有发生问题。还有，陶瓷制保持体的均热性为500℃±0.46％。
实施例16
分别使用钛、氧化铝、富铝红柱石、尖晶石、堇青石制作筒状的支持构件，除此以外和实施例1同样地构成装置。
用和实施例1相同的条件对如上所述地构成的装置进行了评价。即，将陶瓷制保持体加热到500℃，然后开-关电源500次，此时电极端子和引出线之间没有发生火花等故障。再有，即使反复升温降温500次，10个陶瓷制保持体全都没有发生问题。
另外，测定陶瓷制保持体的均热性所得到的结果以及各支持构件的导热系数都表示在表1中。
表1
    支持构件材质   导热系数(W/mK)     均热性(％)
    钛     17     ±0.48
    氧化铝     20     ±0.49
    富铝红柱石     4     ±0.47
    尖晶石     17     ±0.47
    堇青石     1.3     ±0.47
实施例17
用和实施例1相同的AlN的造粒粉末，制作外径80mm、内径75mm、长100mm的筒状的支持构件。代替实施例1中的SUS制的支持构件，使用该AlN制的支持构件，与实施例1中AlN制的绝缘管相同，将SUS制的支持构件一端与由AlN形成的陶瓷制保持体的后面中央接合。在该筒状的支持构件的内部，封入0.1MPa(1大气压)的氮气，除此以外和实施例2同样地构成图2所示的装置。
用和实施例1相同的条件对如上所述地构成的装置进行了评价。即，将陶瓷制保持体加热到500℃，然后开-关电源500次，此时电极端子和引出线之间没有发生火花等故障。再有，即使反复升温降温500次，10个陶瓷制保持体全都没有发生问题。还有，陶瓷制保持体的均热性为500℃±1.50％。
实施例18
用和实施例1相同的方法，制作2根外径10mm、内径8mm、长90mm的AlN制的绝缘管，其内部收纳安装有电极端子和引出线，如图5所示，没有密封绝缘管5的两端，除此以外和实施例1同样地构成装置。
用和实施例1相同的条件对如上所述地构成的装置进行了评价。即，将陶瓷制保持体加热到500℃，然后开-关电源500次，在绝缘管和陶瓷制保持体间的缝隙中发生微小放电的次数只有1次，但没有达到电阻发热体及电极端子的连接部分等发生烧焦等故障的程度。再有，即使反复升温降温500次，10个陶瓷制保持体全都没有发生问题。还有，陶瓷制保持体的均热性为500℃±0.40％。
实施例19
在碳化硅(SiC)粉末中加入作为烧结助剂的碳化硼(B4C)2重量％，再添加有机粘合剂，分散混合后通过喷雾干燥进行造粒。用单轴压力机使该造粒粉末成形，烧结后得到2片尺寸为直径350mm×厚5mm的圆板状的成形体。
另外，在相同的碳化硅粉末中加入作为烧结助剂的碳化硼2重量％，再添加挤出用粘合剂、分散剂、增塑剂、溶剂，混炼后将得到的混炼物挤出成形，烧结后得到2根尺寸为外径10mm、内径8mm、长100mm的管状成形体。
将上述成形体在氩气中于800℃脱脂，进而在氩气中于2000℃烧结6小时。所得到的SiC烧结体的导热系数为150W/mK。用所得到的圆板状的烧结体，和实施例1同样地形成W电路后，使2片相接合，制作SiC制的陶瓷制保持体。另外，将管状的烧结体作为绝缘管，在其内部收纳电极端子和引出线，并将引出线引出到体系外。
对除此以外和实施例1同样地构成的装置，用和实施例1相同的条件进行了评价。即，将陶瓷制保持体加热到500℃，然后开-关电源500次，此时电极端子和引出线之间没有发生火花等故障。再有，即使反复升温降温500次，10个陶瓷制保持体全都没有发生问题。还有，陶瓷制保持体的均热性为500℃±0.44％。
实施例20
在氧化铝(Al2O3)粉末中加入作为烧结助剂的氧化镁(MgO)2重量％，再添加有机粘合剂，分散混合后通过喷雾干燥进行造粒。用单轴压力机使该造粒粉末成形，烧结后得到2片尺寸为直径350mm×厚5mm的圆板状的成形体。另外，在相同的氧化铝粉末中加入作为烧结助剂的氧化镁2重量％，再添加PVB(聚乙烯醇缩丁醛)粘合剂、分散剂、增塑剂、溶剂，混炼后将得到的混炼物挤出成形，烧结后得到2根尺寸为外径10mm、内径8mm、长100mm的管状成形体。
将上述成形体在大气中于1500℃烧结3小时。所得到的Al2O3烧结体的导热系数为20W/mK。用所得到的圆板状的烧结体，和实施例1同样地形成W电路后，使2片相接合，制作Al2O3制的陶瓷制保持体。另外，将管状的烧结体作为绝缘管，在其内部收纳电极端子和引出线，并将引出线引出到体系外。
对除此以外和实施例1同样地构成的装置，用和实施例1相同的条件进行了评价。即，将陶瓷制保持体加热到500℃，然后开-关电源500次，此时电极端子和引出线之间没有发生火花等故障。再有，即使反复升温降温500次，10个陶瓷制保持体全都没有发生问题。还有，陶瓷制保持体的均热性为500℃±0.60％。
实施例21
在氮化硅(Si3N4)粉末中加入作为烧结助剂的氧化钇(Y2O3)2重量％和氧化铝(Al2O3)1重量％，再添加有机粘合剂，分散混合后通过喷雾干燥进行造粒。用单轴压力机使该造粒粉末成形，烧结后得到2片尺寸为直径350mm×厚5mm的圆板状的成形体。
另外，在相同的氮化硅粉末中加入作为烧结助剂的氧化钇2重量％和氧化铝1重量％，再添加PVB(聚乙烯醇缩丁醛)粘合剂、分散剂、增塑剂、溶剂，混炼后将得到的混炼物挤出成形，烧结后得到2根尺寸为外径10mm、内径8mm、长100mm的管状成形体。
将上述成形体在氮气中于1650℃烧结5小时。所得到的Si3N4烧结体的导热系数为30W/mK。用所得到的圆板状的烧结体，和实施例1同样地形成W电路后，使2片相接合，制作Si3N4制的陶瓷制保持体。另外，将管状的烧结体作为绝缘管，在其内部收纳电极端子和引出线，并将引出线引出到体系外。
对除此以外和实施例1同样地构成的装置，用和实施例1相同的条件进行了评价。即，将陶瓷制保持体加热到500℃，然后开-关电源500次，此时电极端子和引出线之间没有发生火花等故障。再有，即使反复升温降温500次，10个陶瓷制保持体全都没有发生问题。还有，陶瓷制保持体的均热性为500℃±0.80％。
比较例
用和实施例1相同的方法制作由AlN形成的陶瓷制保持体，除了没有用绝缘管保护引出线以外，和实施例1同样地构成了装置。
用和实施例1相同的条件，将陶瓷制保持体加热到500℃。之后当开-关电源5次时，在电极端子间发生了大电流的火花，埋设的电阻发热体也被烧焦。
产业上利用的可能性
根据本发明，可以提供用于对埋设在陶瓷制保持体内的电阻发热体供电的电极端子和引出线之间不会产生漏电及火花并且陶瓷制保持体的被处理物保持表面的均热性在±1.0％以内、进而±0.5％以内的半导体装置用保持体。该半导体装置用保持体特别适合作为用于光刻法用树脂膜的加热固化、或低介电常数的绝缘膜的加热烧成的涂布-显影器的加热装置使用。

Claims (19)

1.一种半导体制造用保持体，被设置在接受反应气体的处理室内的半导体制造装置用保持体，其特征在于，具有：将被处理物保持在表面的同时具备用于对被处理物进行加热的电阻发热体的陶瓷制保持体、和一端在被处理物保持表面以外的部位支持该陶瓷制保持体而另一端被固定在处理室上的支持构件，且设置在该陶瓷制保持体的被处理物保持表面以外的部位的电阻发热体的电极端子以及引出线被收容在绝缘管内。
2.如权利要求1所述的半导体制造装置用保持体，其特征在于，所述陶瓷制保持体的负荷由所述支持构件单独支持，或者由所述支持构件和所述绝缘管支持。
3.如权利要求1或2所述的半导体制造装置用保持体，其特征在于，所述绝缘管的一端和陶瓷制保持体之间被气密密封。
4.如权利要求3所述的半导体制造装置用保持体，其特征在于，所述绝缘管的一端和陶瓷制保持体之间的气密密封是用玻璃、氮化铝接合材料、或钎焊合金来完成的。
5.如权利要求1～4中的任一项所述的半导体制造装置用保持体，其特征在于，所述绝缘管的另一端和处理室之间被气密密封。
6.如权利要求5所述的半导体制造装置用保持体，其特征在于，在所述绝缘管的另一端，该绝缘管的侧面和处理室之间被O-环密封。
7.如权利要求6所述的半导体制造装置用保持体，其特征在于，通过将O-环沿绝缘管的轴方向压扁，使O-环顶在绝缘管侧面以及处理室上。
8.如权利要求1～5中的任一项所述的半导体制造装置用保持体，其特征在于，所述绝缘管的另一端被气密密封。
9.如权利要求1～8中的任一项所述的半导体制造装置用保持体，其特征在于，所述绝缘管的导热系数低于陶瓷制保持体的导热系数。
10.如权利要求1～9中的任一项所述的半导体制造装置用保持体，其特征在于，所述引出线和处理室之间被气密密封。
11.如权利要求1～10中的任一项所述的半导体制造装置用保持体，其特征在于，所述陶瓷制保持体和所述绝缘管在室温下的热膨胀率之差在5.0×10-6/℃以下。
12.如权利要求1～11中的任一项所述的半导体制造装置用保持体，其特征在于，所述支持构件为筒状，且其内部空间的气氛被维持成与所述处理室内的气氛相同。
13.如权利要求1～12中的任一项所述的半导体制造装置用保持体，其特征在于，所述支持构件为筒状，且使其内部空间的气氛达到低于0.1MPa(1大气压)的减压气氛或真空气氛。
14.如权利要求1～13中的任一项所述的半导体制造装置用保持体，其特征在于，所述陶瓷制保持体由选自氮化铝、碳化硅、氧化铝、氮化硅中的至少1种陶瓷所构成。
15.如权利要求1～14中的任一项所述的半导体制造装置用保持体，其特征在于，所述绝缘管由选自氮化铝、碳化硅、氧化铝、氮化硅、富铝红柱石中的至少1种陶瓷所构成。
16.如权利要求1～15中的任一项所述的半导体制造装置用保持体，其特征在于，所述支持构件由导热系数在30W/mK以下的金属或陶瓷构成。
17.如权利要求16所述的半导体制造装置用保持体，其特征在于，所述支持构件由选自不锈钢、钛、氧化铝、富铝红柱石、尖晶石、堇青石中的至少1种所构成。
18.一种半导体制造装置，其特征在于，使用权利要求1～17中的任一项所述的半导体制造装置用保持体。
19.如权利要求18所述的半导体制造装置，其特征在于，使用所述半导体制造装置用保持体的半导体制造装置是用于光刻法用涂布-显影器中的树脂膜的加热固化、或者低介电常数的绝缘膜的加热烧成的加热装置。
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