公开了一种用于半导体制造设备的陶瓷加热器，该陶瓷加热器具有优于用于半导体制造设备的普通陶瓷加热器的高温下的体积电阻率和室温下的热导率。该用于半导体制造设备的陶瓷加热器包括：陶瓷基板，其包括a)氮化铝(AIN)、b)氧化镁(MgO)、氧化铝(Al2O3)和尖晶石(MgAl2O4)当中的至少一种、c)氧化钙(CaO)和d)二氧化钛(TiO2)；以及电阻加热元件。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本申请要求基于2021年11月19日提交的韩国专利申请no.10-2021-0160465和2022年10月4日提交的韩国专利申请no.10-2022-0126575的优先权，其完整内容通过引用并入本文。本专利技术涉及半导体制造设备中使用的陶瓷加热器，更具体地，涉及一种用于半导体制造设备的陶瓷加热器，其与用于半导体制造设备的传统陶瓷加热器相比在高温下具有优异的体积电阻率并且在室温下具有优异的热导率。
技术介绍
1、半导体制造设备中使用的用于pecvd或cvd工艺的加热器包括陶瓷基板和电阻加热元件。在这些当中，陶瓷基板应该具有等离子体抗性和在低温和高温下的高体积电阻率，以改进晶圆沉积工艺中的生产率。因此，已提出氮化铝(aln)作为陶瓷基板的主要组分。这种氮化铝在高温下稳定，并且具有诸如电绝缘和导热性的优异物理性质。另外，由于氮化铝具有类似于硅的热膨胀系数，所以它主要用在高温下需要高电阻的半导体制造设备中。
2、此外，最近，在半导体工艺中，正在向工艺和大直径设备的小型化发展以改进产率，但是由于工艺和大直径设备的这种小型化，在半导体制造工艺期间出现各种问题。因此，需要可克服这些问题的下一代半导体加工技术。因此，工艺在环境恶劣的600℃至700℃下进行，并且需要500℃下的体积电阻率至少在5.0e+9至1.0e+10ω·cm的范围内并且600℃至700℃下的体积电阻率至少在1.0e+8至1.0e+9ω·cm的范围内的陶瓷性质。另外，典型的氮化铝陶瓷加热器的体积电阻率从500℃开始往往会快速降低，从而导致泄漏电流。
>3、在这方面，韩国专利公布no.10-2006-0111279(以下称为专利文献1)、韩国专利公布no.10-2006-0103146(以下称为专利文献2)和韩国专利公布no.10-2018-0126142(以下称为专利文献3)全部涉及氮化铝加热器(aln加热器)，并且全部涉及不仅烧结氮化铝和氧化镁，而且烧结稀土氧化物(氧化钇等)，并且公开了专利文献1的体积电阻率在室温下为1.0e+15ω·cm或更大，专利文献2的体积电阻率在200℃下为1.0e+15ω·cm或更大，并且专利文献3的体积电阻率在400℃下超过1.0e+8ω·cm。4、然而，在所有这些专利文献中，600℃至700℃(最近半导体工艺的温度条件)下的体积电阻率甚至没有达到1.0e+8ω·cm至1.0e+9ω·cm的范围，并且500℃下的体积电阻率甚至没有达到5.0e+9ω·cm至1.0e+10ω·cm的范围。如众多论文和专利文献中所述，这是由于氮化铝的材料特性，其体积电阻率在500℃或更高的温度下不可避免地下降。在这种情况下，还出现泄漏电流快速增加的问题。为了改进这一点，半导体设备加热器制造商正在进行持续研究以改进500℃或更高(特别是，600℃至700℃)温度下的体积电阻率，但还未找到明确的解决方案。
5、另外，包括氧化镁和稀土氧化物的现有氮化铝陶瓷加热器在室温下仅具有约40w/m.k至50w/m.k的热导率，导致温度均匀性偏差增加并且产率降低。通常，当沉积工艺在高温下进行时，为了在工艺之后清洁腔室，通过将温度降低至适当温度(大约200℃至300℃)通过干法或湿法来执行。在这种情况下，当热导率低时，需要降低清洁温度的冷却时间以及在清洁之后将温度升高回到工艺中所需的温度的时间(升温时间)。另外，当热导率如此低时，与其它情况相比，需要更多不必要的时间，因此产率也不可避免地降低。特别是，因为对于半导体，质量和产率有优先级，所以有必要通过增加现有陶瓷加热器的热导率来改进产率。另外，当热导率的温度均匀性偏差大时，产品的寿命可能由于热应力和热冲击而缩短。因此，需要同时具有60w/m.k或更大，优选80w/m.k或更大的热导率的陶瓷加热器，以满足下一代半导体工艺。
6、[现有技术文献]
7、[专利文献]
8、(专利文献1)韩国专利公布no.10-2006-0111279
9、(专利文献2)韩国专利公布no.10-2006-0103146
10、(专利文献3)韩国专利公布no.10-2018-0126142
技术实现思路
1、技术问题
2、因此，本专利技术的目的是提供一种用于半导体制造设备的陶瓷加热器，其与用于半导体制造设备的传统陶瓷加热器相比尤其具有高温下优异的体积电阻率和室温下优异的热导率。
3、技术方案
4、为了实现上述目的，提供了一种用于半导体制造设备的陶瓷加热器，其包括：陶瓷基板，其包括a)氮化铝(ain)、b)氧化镁(mgo)、氧化铝(al2o3)和尖晶石(mgal2o4)当中的至少一种、c)氧化钙(cao)和d)二氧化钛(tio2)；以及电阻加热元件。
5、有益效果
6、依据根据本专利技术的用于半导体制造设备的陶瓷加热器，其与用于半导体制造设备的传统陶瓷加热器相比尤其具有高温下优异的体积电阻率和室温下优异的热导率的优点。
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【技术保护点】
1.一种用于半导体制造设备的陶瓷加热器，该陶瓷加热器包括：
2.根据权利要求1所述的陶瓷加热器，其中，所述陶瓷基板包括氮化铝、氧化镁、氧化铝、氧化钙和二氧化钛。
3.根据权利要求1所述的陶瓷加热器，其中，所述陶瓷基板包括氮化铝、尖晶石、氧化钙和二氧化钛。
4.根据权利要求1所述的陶瓷加热器，其中，所述陶瓷基板包括氮化铝、氧化镁、氧化铝、尖晶石、氧化钙和二氧化钛。
5.根据权利要求1所述的陶瓷加热器，其中，所述陶瓷加热器在500℃下具有1.0E+10Ω·cm至9.0E+10Ω·cm的体积电阻率。
6.根据权利要求1所述的陶瓷加热器，其中，所述陶瓷加热器在650℃下具有1.0E+9Ω·cm至8.0E+9Ω·cm的体积电阻率。
7.根据权利要求2所述的陶瓷加热器，其中，所述陶瓷基板包括0.1wt％至10wt％的氧化镁、0.05wt％至5wt％的氧化铝、0.01wt％至4wt％的氧化钙、0.01wt％至7wt％的二氧化钛和剩余氮化铝。
8.根据权利要求3所述的陶瓷加热器，其中，所述陶瓷基板包括1wt％至12wt％的尖晶石、0.01wt％至4wt％的氧化钙、0.01wt％至7wt％的二氧化钛和剩余氮化铝。
9.根据权利要求4所述的陶瓷加热器，其中，所述陶瓷基板包括0.1wt％至10wt％的氧化镁、0.05wt％至5wt％的氧化铝、1wt％至12wt％的尖晶石、0.01wt％至4wt％的氧化钙、0.01wt％至7wt％的二氧化钛和剩余氮化铝。
10.根据权利要求1所述的陶瓷加热器，其中，所述组分a)至d)以烧结形式包括在陶瓷基板中，并且所述陶瓷基板包括MgAl2O4尖晶石相和AlON相。
11.根据权利要求10所述的陶瓷加热器，其中，所述MgAl2O4尖晶石相和AlON相按照7～10:1的重量比包括在所述陶瓷基板中。
12.根据权利要求1所述的陶瓷加热器，其中，所述陶瓷加热器在室温下具有80W/m.k或更高的热导率。
13.根据权利要求1所述的陶瓷加热器，其中，所述陶瓷基板不包括氧化锰。
14.根据权利要求1所述的陶瓷加热器，其中，所述陶瓷基板还包括选自以下项构成的组中的一种或更多种添加剂：氮化钛(TiN)；碳化钨(WC)；碳纳米管(CNT)；氮化硼(BN)；二氧化硅(SiO2)；石墨烯；以及选自以下项构成的组中的一种或更多种稀土金属的氧化物：钪(Sc)、钇(Y)、镧(La)、铈(Ce)、镨(Pr)、钕(Nd)、钷(Pm)、钐(Sm)、铕(Eu)和钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、镱(YB)和镥(Lu)。
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【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种用于半导体制造设备的陶瓷加热器，该陶瓷加热器包括：
2.根据权利要求1所述的陶瓷加热器，其中，所述陶瓷基板包括氮化铝、氧化镁、氧化铝、氧化钙和二氧化钛。
3.根据权利要求1所述的陶瓷加热器，其中，所述陶瓷基板包括氮化铝、尖晶石、氧化钙和二氧化钛。
4.根据权利要求1所述的陶瓷加热器，其中，所述陶瓷基板包括氮化铝、氧化镁、氧化铝、尖晶石、氧化钙和二氧化钛。
5.根据权利要求1所述的陶瓷加热器，其中，所述陶瓷加热器在500℃下具有1.0e+10ω·cm至9.0e+10ω·cm的体积电阻率。
6.根据权利要求1所述的陶瓷加热器，其中，所述陶瓷加热器在650℃下具有1.0e+9ω·cm至8.0e+9ω·cm的体积电阻率。
7.根据权利要求2所述的陶瓷加热器，其中，所述陶瓷基板包括0.1wt％至10wt％的氧化镁、0.05wt％至5wt％的氧化铝、0.01wt％至4wt％的氧化钙、0.01wt％至7wt％的二氧化钛和剩余氮化铝。
8.根据权利要求3所述的陶瓷加热器，其中，所述陶瓷基板包括1wt％至12wt％的尖晶石、0.01wt％至4wt％的氧化钙、0.01wt％至7wt％的二氧化钛和剩余氮化铝。
9.根据权利要求4所述的陶瓷加热器，其中，所述陶瓷基板...
【专利技术属性】
技术研发人员：金允镐，金周焕，朴桓宁，金甫星，
申请(专利权)人：KSM元件株式会社，
类型：发明
国别省市：
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