JP2000228270A - 円盤状ヒータ及び温度制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】肉薄のプレート表面の加熱面の全てにおいて均
一な発熱がなされ、しかも局部的な過熱部を極力少なく
することができた理想的な配置パターンを有する円盤状
ヒータを提供する。 【解決手段】 少なくとも一表面にて被処理体の温度制
御を行う温度制御装置に適用され、プレート表面に発熱
抵抗線状体(30)を所要のパターンをもって敷設すると共
に、同発熱抵抗線状体(30)の端部に給電部(31,32) が配
された円盤状ヒータ(10)にあって、前記発熱抵抗線状体
(30)による前記パターンが、多数の同心円上に配される
多数の円弧部分(30a) を含んでおり、その円弧部分(30
a) の表面積が全パターンの表面積の７０％以上、好ま
しくは８５〜９５％とすることにより、過熱部が効果的
に減少でき、しかも加熱表面の全体を均等に発熱でき
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は半導体の製造工程や
液晶表示ディスプレイのガラスプレートに対する各種薄
膜や電極パターンの形成工程における加熱と冷却とを交
互に繰り返す温度制御装置に組み込まれる円盤状ヒータ
と、同ヒータを備えた温度制御装置とに関し、具体的に
は発熱抵抗線状体を一筆書き状のパターン配置にてプレ
ート表面に敷設した円盤状ヒータの発熱面における均熱
性を確保すると共に、局部的な過熱部を減少させた円盤
状ヒータと、同ヒータを備えた温度制御装置とに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】この種の円盤状ヒータは、例えば半導体
の製造における成膜工程、エッチング工程やフォトレジ
スト塗布工程、或いは液晶表示ディスプレイの製造にお
ける露光工程などに使われる各種の処理装置に適用が可
能であり、例えば特開平７−１８３２８１号公報に開示
されているごとく、冷却の円滑な制御のためにこの種の
円盤状ヒータが使われている。

【０００３】前記公報に開示された円盤状ヒータは、半
導体ウエハの冷熱処理時において冷却温度を制御するた
めに用いられる温調用ヒータであって、この温調用ヒー
タが適用される従来の低温処理装置は被処理体を載置す
る載置台の中心部に高周波電力供給、或いはヒータや給
電などに用いられる給電パイプが配置されているため、
冷却ジャケットからの冷熱が載置台の中心領域には伝熱
しにくく、また前記ヒータからの伝熱も周辺部において
活発に行われるため、たとえヒータの発熱面からの発熱
量が均一となるように設計されているにしても、ヒータ
の発熱面の全ての領域において均一な発熱が確保でき
ず、ヒータの中心部の温度が周辺部よりも高くなる傾向
にあるとの前提に立っている。そのため、前記温調用ヒ
ータの線状発熱体の配置パターンを周辺よりも中心を粗
にして、中心部の過熱を防止すると同時に発熱面の全体
にわたって均熱性を確保しようとしている。

【０００４】しかして、この種の装置にあっても、例え
ば本発明者等が特願平１０−４０７６５号として先に提
案した温度制御装置では、必ずしも前述の給電パイプな
どを基台の中央部に集約することを要せず、この場合に
は、この種の円盤状ヒータは相変わらずその発熱面の全
体にて均一な発熱がなされることが好ましい。

【０００５】一方、従来の円盤状ヒータは、例えば特開
平５−２１３０８号公報や特開平７−１８３２８１号公
報にも開示されているように、発熱体と被処理体との間
に肉厚で熱容量の大きい金属板が介装されており、この
金属板の介装により局部的な発熱体による熱量を前記金
属板を介して被処理体に均一に伝達することができ、発
熱体の配置パターンに格別の配慮をする必要がない。

【０００６】しかし、特に被処理体に加熱と冷却とを交
互に繰り返す処理装置にあっては、図１６に示すように
予め設定された処理温度まで速やかに昇温させて被処理
体を一定時間加熱した後、予め設定された冷却温度へと
速やかに降温させることが望ましく、前述のように発熱
体と被処理体との間に肉厚で熱容量の大きい金属板を介
装する場合には、熱伝達も遅れがちでその制御が難し
く、これを実現しようとすれば発熱体を直接被処理物に
接触させて加熱と冷却とをすることが理想的である。

【０００７】実際には、被処理体への影響を考えて発熱
体を被処理体に直接接触させることをせず、極めて肉薄
で熱伝導率の大きな金属箔、例えば０．５ｍｍのアルミ
箔で発熱体表面を被覆している。しかし、こうして熱伝
導率の大きな金属箔をもって発熱体を被覆する場合に
は、被処理体は発熱体の配置パターンに大きく影響され
るため、発熱面の均熱性が益々求められるようになり、
発熱体の配置パターンが重要な意義をもつようになる。

【０００８】図１７〜図１９は市販されている均一な発
熱量を得ようとして設計された線状発熱体の配置パター
ン例とその局部的な過熱状態とを示している。これらの
図からも理解できるように、発熱抵抗線状体４０による
配置パターンは、円盤状ヒータの中央部の径が略１／２
の領域では１／２に分離された平行な弦部分からなる多
数の直線部４０ｂの隣り合う直線部同士を順次円弧部４
０ａ又は短い直線部４０′ｂにより連結し、全体がジグ
ザグ状の繰り返しにより連続的に形成されており、その
中央領域の周辺の領域にあっては径方向の２領域に区画
され、その中心寄りの領域では同心円上に配された長短
様々な多数の円弧部４０ａの径方向に隣り合う円弧部の
端部同士が直線部４０′ｂにより連結された配置パター
ンを呈し、外周寄りの領域にあっては前記領域における
端部同士の連結部位の径方向への延長線上で同じく径方
向に隣り合う円弧部４０ａの端部同士が直線部４０′ｂ
により連結された配置パターンを呈している。かかる複
雑な配置パターンは、可能な限り発熱面の均熱性を確保
しようとするがために創作されたものである。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】これらの図中、黒く描
かれた部分は過熱による焼損部４０ｃを示している。こ
の焼損部４０ｃの分布を見ると、発熱抵抗線状体の屈曲
部に集中しており、しかもその隣り合う発熱抵抗線状体
との間に放熱のしにくい閉鎖領域が生じている部分に多
く存在していることが理解できる。これは、加熱電流が
屈曲部においてショートカットし、その屈曲部の内側に
集中することから発生するものであり、これらの焼損部
４０ｃの存在は、同部分における発熱量が集中し、他の
部分に較べて著しく発熱量が増加し、被処理体が局部的
に過熱されることを意味し、またその過熱が進むと焼損
につながり断線してヒータとしての機能を果たすことが
できなくなることをも意味している。

【００１０】また、前記配置パターンを詳細に検討する
と、最外周領域に配された発熱抵抗線状体は他の領域の
発熱抵抗線状体よりも幅が広く且つ隣接間隔が狭くされ
ている。これは、上記特開平７−１８３２８１号公報に
開示された温調ヒータと同様に、ヒータの中央部の加熱
密度を粗にして、中央部における過熱を回避すると共
に、被処理体の均熱処理を可能にするがためである。し
かし、既述したごとく最新の処理装置によれば、必ずし
もヒータの中央部に高周波電力供給、あるいはヒータや
静電チャックへの給電などに用いられる給電パイプが配
置されるとは限らず、しかも被処理体に対して直接的に
加熱する場合には、相変わらずヒータの加熱面全体が均
等に発熱することが要求される。

【００１１】本発明は、これらの課題を一挙に解決すべ
くなされたものであり、その具体的な目的は特に肉薄の
プレート表面の加熱面の全てにおいて均一な発熱がなさ
れ、しかも局部的な過熱部を極力少なくした理想的な配
置パターンを有する円盤状ヒータと、被処理体の均一な
加熱及び冷却が可能となる温度制御装置とを提供するこ
とにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段及び作用効果】これらの目
的は、次に述べるごとく本件の請求項１〜１３に係る発
明により効果的に達成される。請求項１に係る発明は、
少なくとも一表面にて被処理体の温度制御を行う温度制
御装置に適用され、プレート表面に発熱抵抗線状体を所
要のパターンをもって敷設すると共に、同発熱抵抗線状
体の端部に給電部が配された円盤状ヒータにあって、前
記発熱抵抗線状体による前記パターンが、多数の同心円
上に配される多数の円弧部分を含んでなり、前記円弧部
分の表面積が全パターンの表面積の７０％以上であるこ
とを特徴としている。

【００１３】発熱抵抗線状体によるパターンにあって、
鋭角に折り返す部分ではその折返点にて過熱することが
多い。そこで本発明は、発熱抵抗線状体によるパターン
の７０％以上を多数の同心円上に配される多数の円弧部
分で構成するようにしたため、局部的な過熱部分が減少
し、過熱による焼損や断線がなくなり、耐久性を増加さ
せることができる。しかも、前記円弧部分を同一円周上
で適当に分散しながら、隣接する同心円の円周上の円弧
部分と僅かな直線で連結するようにしたため、均熱性の
付与も容易となる。更に、焼損を少なくするためには、
鋭角に折り返す部分を小さな円弧で連結することが好ま
しく、或いは同折り返し部分にその折り返し形状に沿っ
て数条のスリットを形成すると、同スリットを挟む発熱
抵抗線状体部分に均等に電流が流れ、局部的な過熱が発
生せず焼損もなくなる。

【００１４】請求項２に係る発明では、前記円弧部分の
全パターンの表面積に対する面積の割合を均熱性の観点
からより好ましい範囲に規定しているものであり、その
範囲を８５〜９５％としている。

【００１５】請求項３に係る発明にあっては、前記発熱
抵抗線状体による前記パターンが、同心円上に配される
各円弧部分の一端を他の同心円の円周上に配される円弧
部分の一端と連結部とを順次連結することを規定してい
る。かかる連結により連結部を極力短く設定でき、過熱
される限度である折り返し角度であるほぼ９０°の範囲
で折り返すことができるため、過熱部の減少につなが
る。

【００１６】請求項４に係る発明は、前記連結部分が各
同心円上の異なる直径領域に分散して配されることを規
定している。しかしながら、前記連結部分は各同心円上
の異なる直径領域に分散して配される場合だけではな
く、前記連結部が各同心円上の同一直径領域に並列して
配される場合もある。一般的に連結部分は過熱しやすい
ことから各同心円上の異なる直径領域に分散して配され
ることが望ましいが、各同心円上の同一直径領域に並列
して配しても、上記請求項１に係る発明の構成を満足す
るかぎり、従来のこの種の配置パターンと比較しても格
別に不利となることはない。

【００１７】請求項５に係る発明は、前請求項３に係る
発明の前記パターンとして、同請求項３の同心円とは異
なる中心をもつ同心円上の円弧部分とを組合せることの
あること規定している。かかる構成により、特に中心部
のパターンにあって、鋭角の屈曲部を少なくすると共
に、並列接続された各パターンにおける発熱抵抗線状体
の長さを揃える。

【００１８】請求項６に係る発明にあって、前記発熱抵
抗線状体の単位長さ当たりの面積が長さ方向でほぼ均等
な表面積を有しており、パターンを構成する発熱抵抗線
状体が同一間隔で配置されていることを規定している。
すなわち、発熱抵抗線状体は長さ方向で均等な発熱量に
なると共に、同発熱抵抗線状体の配列間隔が同一である
ためヒータの発熱面では均熱性が確保される。

【００１９】請求項７に係る発明は、前記発熱抵抗線状
体が給電部に並列接続される複数本からなることを規定
しており、発熱抵抗線状体を複数並列させて給電部に接
続することにより、過熱やその他の原因による焼層や破
損による影響を最小限に抑えるようにしている。

【００２０】請求項８に係る発明は、発熱抵抗線状体の
全表面積が前記円盤状プレートの前記発熱抵抗線状体が
配された領域の面積の４５％以上であることを規定して
いる。発熱抵抗線状体の全表面積を円盤状プレートの前
記発熱抵抗線状体が配された発熱領域の４５％以上とす
ることにより、被処理体に対して充分な加熱ができると
共に、均熱性を確保しやすくなる。

【００２１】請求項９に係る発明にあっては、前記発熱
抵抗線状体が円盤状の絶縁性樹脂フィルム本体上に金属
薄膜を介して所定のパターンをもって形成されると共
に、前記円盤状の絶縁性樹脂フィルム本体の周縁の一部
から所要の幅と長さをもって絶縁性樹脂フィルムからな
る給電部形成領域が一体に延設されてなり、上記給電部
は同給電部形成領域の略全面にわたり形成され、前記給
電部の前記発熱抵抗線状体側の端縁を前記絶縁性樹脂フ
ィルム本体の周縁を越えた内側まで形成すると共に、そ
の端縁の中間に電流経路に沿って延びるスリット状の給
電部非形成領域を形成している。

【００２２】かかる構成を備えた円盤状ヒータは、例え
ばアルミニウム製の薄板円盤上に溶着シートを介して溶
着により固定して使われるが、その溶着に際して前記薄
板円盤上に位置合わせして仮固定したり、或いは溶着後
に絶縁性フィルムに外力が作用することが多くある。仮
に、周方向に所定の幅をもって給電部形成領域に形成さ
れる前記給電部の発熱抵抗線状体側の端縁が円盤状の絶
縁性樹脂フィルム本体の外周よりも外側に配され、発熱
抵抗線状体が鋭角をもって前記給電部の端縁の一部に接
続しているような場合には、その接続部分に何らかの外
力が作用したとき、アルミニウム製の薄板円盤の外周縁
により切断され、断線によるヒータ機能が喪失される場
合が多発する。

【００２３】そこで、本発明にあっては、上述のごとく
前記給電部の前記発熱抵抗線状体側の端縁を前記絶縁性
樹脂フィルム本体の周縁を越えた内側まで形成する構成
を採用することにより、給電部の切断を無くしている。

【００２４】また、円盤状ヒータをアルミニウム製の薄
板円盤上に溶着シートを介して溶着するには、略２００
〜３００℃の高温下で溶着がなされる。一方、アルミニ
ウム、絶縁性樹脂フィルム、ステンレス等の金属薄膜及
び給電部の構成材料は、それぞれ熱線膨張率が異なるた
め、その膨張率の差により溶着時に所定の幅と長さをも
つ給電部形成領域のほぼ全域にわたって形成された給電
部の一部が溶着面から浮き上がり、皺の寄った状態とな
り、外観ばかりでなく機能面でも様々な影響が生じる。

【００２５】本発明にあっては、前記給電部の前記発熱
抵抗線状体側の端縁の中間に電流経路に沿って延びるス
リット状の給電部非形成領域を形成することで、前述の
ような皺が形成されることがなくなる。

【００２６】請求項１０に係る発明にあっては、前記円
盤状ヒータの外周部には、前記円盤状ヒータにおける熱
分布を均一化するための前記円盤状ヒータとは異なる発
熱抵抗線状体が敷設された１以上の補助ヒータ部を有し
ている。

【００２７】例えば、前記補助ヒータ部は前記円盤状ヒ
ータの全周にわたってリング状に形成されている。円盤
状ヒータは、その中心部分と周縁部分とにおける発熱量
及び放熱量の相違などによって、中心部分では温度が高
くなり周縁部分では温度が低くなるなどの温度勾配が生
じる。しかしながら、円盤状ヒータの全周にわたって補
助ヒータ部を形成することにより、実質的に被処理体の
加熱・ 冷却に関与する円盤状ヒータの中心部分と周縁部
分との間の温度勾配を減少させ、円盤状ヒータの全面に
わたる均熱性を更に向上させている。

【００２８】請求項１１に係る発明は、上記請求項１０
に係る発明にあって、前記補助ヒータ部は前記円盤状ヒ
ータの全外周の一部に間隙を残して形成され、前記円盤
状ヒータの給電部は、前記補助ヒータ部の前記間隙を通
って、前記円盤状ヒータの発熱抵抗線状体の端部に接続
されていることを規定している。ここで間隙とは、発熱
抵抗線状体の敷設されていない領域をいう。

【００２９】このように円盤状ヒータの給電部を前記補
助ヒータ部の前記間隙を通すことにより、外周部分から
前記補助ヒータに囲まれている円盤状ヒータに給電を行
うことができる。従って、同ヒータの下部に給電用の配
線を敷設する必要がなく、均熱性が更に向上される。ま
た、前記円盤状ヒータ、補助ヒータ部及びそれらの給電
部を同一平面内に形成できるため、前記円盤状ヒータの
表裏面を平滑な平面とすることができる。なお、円盤状
ヒータと補助ヒータ部とのそれぞれの給電部を近接して
位置させることにより、給電用の配線を一箇所にまとめ
ることができるため、より好ましい。

【００３０】或いは請求項１２に係る発明では、前記補
助ヒータは実質的に前記円盤状ヒータの全周にわたり形
成され、前記円盤状ヒータの給電部は、前記補助ヒータ
部の表裏いずれかの側に絶縁層を介して配され、前記円
盤状ヒータの発熱抵抗線状体の端部に接続されているこ
とを規定している。上記請求項１１に係る発明では、補
助ヒータ部に発熱抵抗線状体の形成されていない前記間
隙を設けるため、その間隙部分において僅かではあるが
均熱性が損なわれることは否めない。しかしながら、請
求項１２に係る発明では、補助ヒータ部にそのような間
隙を形成することなく、円盤状ヒータの給電部を外周部
分に配することができ、更なる均熱性が達成される。な
お、給電部は通電しても加熱されることがないため、同
給電部が表裏いずれかの側に配されていても、補助ヒー
タ部の発熱には影響を及ぼすことはない。

【００３１】更に請求項１３に係る発明は、発熱抵抗線
状体を所要のパターンをもって敷設してなる円盤状ヒー
タが少なくとも一表面に配され、同表面にて被処理体の
温度制御を行う温度制御装置であって、前記円盤状ヒー
タの前記発熱抵抗線状体による前記パターンが、多数の
同心円上に配される多数の円弧部分を含み、同円弧部分
の表面積が全パターンの表面積の７０％以上であり、前
記円盤状ヒータの表面側及び／又は背面側に、加熱・冷
却用流体による加熱・冷却部を有してなることを特徴と
する温度制御装置をその主要な構成としている。

【００３２】前記温度制御装置は、円盤状ヒータの発熱
抵抗線状体に通電することにより同線状体が発熱し、表
面に載置された被処理体が加熱される。このとき、前記
円盤状ヒータは上述のようなパターンで発熱抵抗線状体
が敷設されているため全面にわたって均一に発熱し、被
処理体は全体が均一に加熱される。前記発熱抵抗線状体
への通電を切って、前記加熱・冷却部に冷却用流体を導
入すると、前記表面に載置された被処理体が速やかに冷
却される。なお冷却プロセスにおける温度制御を精密に
行わなければならない場合には、加熱・冷却部による冷
却時に、前記円盤状ヒータの発熱抵抗線状体へ通電して
冷却温度を微調整することもできる。更には、前記加熱
・冷却部に加熱用流体を導入し、円盤状ヒータによる加
熱の微調整を行うこともできる。なお、前記加熱・冷却
部には加熱用流体と冷却用流体との導入をバルブを設け
て選択的に行い、上述のような加熱及び冷却の両機能を
もたせることができ、或いは加熱又は冷却のいずれかの
機能を持たせる場合もある。

【００３３】

【発明の実施形態】一般の半導体の製造工程には、塗布
されたレジスト膜に残存する溶剤を取り除くため、基板
を加熱するベ一ク等の加熱工程や、加熱した基板を室温
レベルまで冷却するクーリング等の冷却工程が含まれて
いる。この半導体の製造工程で用いられる温度制御装置
としては、例えば、本発明者等が先に提案した特願平１
０−４０７６５号に開示した装置がある。

【００３４】図１は、前記温度制御装置を模式的に示し
ている。この温度制御装置はユニット化され図示せぬ処
理チャンバの内部に設置される。図示例にあって、この
温度制御装置１は、中空円筒状の密閉容器からなり、被
処理体の載置面に本発明の円盤状ヒータ１０が配され、
内部に冷却用流体の給排空間７が形成されている。具体
的には、底壁部の周縁部には冷却用流体の排出口３が形
成され、同排出口３には排出パイプ２０′が連結される
と共に、冷却用流体の供給パイプ２４′が同底壁部の中
央部を通り、前記給排空間に冷却用流体の導入口４が開
口している。

【００３５】図２は前記温度制御装置１と冷却用流体の
回路を示しており、前記排出口３は前記排出パイプ２
０′及び排出通路２０を通って蓄熱タンク２１の返入口
２２に接続される 一方、前記導入口４は供給ポンプ２
３を備える共通の供給通路２４及び前記供給パイプ２
４′を通って前記蓄熱タンク２１の吐出口２５に接続さ
れている。同蓄熱タンク２１は、その内部に温度流体、
具体的には、フッ化炭素液、エチレングリコール、オイ
ル、水等の液体や窒素、空気、ヘリウム等の気体の中か
ら制御すべき目標温度に応じて適宜選択したものを貯留
し、かつチラータンク２６との間においてこの温度流体
を循環させることにより、温度流体を２０℃近傍の温度
に調整維持する。なお、図中の符号２７は、供給通路２
４に介在させた開閉バルブである。

【００３６】前記円盤状ヒータ１０は、例えばポリイミ
ド等の絶縁性樹脂１８と一体に構成され、アルミニウム
やアルミニウム合金、或いはアルミナ等の熱伝導率の高
い材質からなる０．５ｍｍ程度の円形薄板５，６によ
り、その上下面を水平に挟持固定している。前記円盤状
ヒータ１０は、相互に重なることなく、一筆書き状の所
要の配置パターンをもって上下の上記円形薄板５，６の
間に絶縁性樹脂１８を介して配置固定された発熱抵抗線
状体３０を有している。図示例における発熱抵抗線状体
３０は、ニッケルクロム合金や鉄クロム合金等のよう
に、単位長さあたりの電気抵抗が高い金属又は合金によ
って構成され、その外周をポリイミド等の絶縁性樹脂１
８によって被覆し、その発熱領域が等発熱密度となる本
発明に特有の後述する配置パターンを採用している。

【００３７】また、下方の前記円形薄板６と前記底壁部
２との間の給排空間７には、多孔性のユニフォーム部材
を介装し、あるいは多数のチューブ状フィンなどの冷却
用流体分散部材９を配設している。図１に示す例では、
前記冷却用流体分散部材９は天井部９ａ、底部９ｂ及び
周壁部９ｃとをもつ中空円筒体からなり、前記天井部９
ａと底部９ｂとの間に多数のピン９ｄを配している。前
記中空円筒体は前述の円形薄板５，６と同様の材質から
なり、前記底部９ｂに導入口４を開口させている。ま
た、前記天井部９ａには多数の冷却用流体噴出口９ｅを
開口させ、この冷却用流体噴出口９ｅから噴出する冷却
用流体により、前記円形薄板６に対して冷却用流体を均
等に接触させるようにしている。

【００３８】そして、前記円盤状ヒータ１０、底壁部２
及び上下円形薄板５，６の各周縁を同様の材質からなる
側壁部８により密閉している。この側壁部８の底壁側の
一部には冷却用流体の上記排出口３と上記蓄熱タンク２
１とを接続する冷却用流体の排出パイプ２０′、及び冷
却用流体の上記導入口４と供給ポンプ２３とを接続する
供給パイプ２４′の挿通開口８ａ，８ｂを有している。

【００３９】かかる構成を備えた上記温度制御装置１に
おいて、円盤状ヒータ１０の上面にレジストを塗布した
ウエハＷを載置した状態で発熱抵抗線状体３０に所定の
加熱電力を供給し、該発熱抵抗線状体３０を発熱させ、
発熱抵抗線状体３０から発生する熱量を上部の円形薄板
５を介してウエハＷに伝達させ、該ウエハＷを速やかに
所定の温度に昇温させ加熱を維持する。この加熱処理が
終了すると、上述した加熱電力の供給を停止するととも
に、開閉バルブ２７をＯＮし、蓄熱タンク２１に貯留さ
れた２０℃近傍の冷却用流体を、供給通路２４、冷却用
流体分散部材９及び排出通路２０を通じて温度制御装置
１の給排空間７に循環供給させて、上部の円形薄板５、
発熱抵抗線状体３０及び下部の円形薄板６を介してウエ
ハＷの熱を冷却用流体に放熱して、ウエハＷを速やかに
２０℃の温度に冷却して維持し、ウエハＷに対するクー
リングを行う。

【００４０】このように前記温度制御装置１を採用すれ
ば、被処理体の加熱工程と冷却工程とが同一位置にて実
行できるようになり、省スペース化及び作業効率を著し
く向上させることを可能にする。なお、ウエハＷのクー
リング温度を精密に制御しなければならない場合には、
前記冷却用流体によるクーリング時にも前記円盤状ヒー
タ１０の発熱抵抗線状体３０へ電力を供給し、同円盤状
ヒータ１０により冷却温度を微調整することができる。

【００４１】ここに例示する温度制御装置１は、半導体
製造工程において、プリベーキング＋クーリング、また
はポストベーキング＋クーリングの際に用いられ、最初
に被処理体であるウエハＷを高温に加熱し（べ一キン
グ）、その後、室温まで冷却する（クーリング）という
サイクルをウエハ単位に数十秒間隔で繰り返す制御を行
うためのものである。

【００４２】上述した円盤状ヒータ１０としては、一般
に、単一の層状に敷設した発熱抵抗線状体３０の表裏両
面をポリイミド等の絶縁性樹脂で被覆し、これを溶着シ
ート等の接着手段によってプレートの上面に接着する
か、あるいは溶射や電着によって上記下部の円形薄板６
の上面に直接形成したものが用いられる。被処理体に対
する均熱処理を実現するためと発熱抵抗線状体３０の焼
損を回避するためには、前記発熱抵抗線状体３０をニッ
ケルクロム合金や鉄クロム合金等のように、単位長さあ
たりの電気抵抗が高い金属、あるいは合金によって構成
し、その全領域が等発熱密度となると共に、局部的な過
熱部を生じさせない配置パターンで敷設することが望ま
しい。

【００４３】さて、以上の説明から、前記発熱抵抗線状
体３０の配置パターンは、被処理体に対する加熱時の温
度分布を均一化するためと、円盤状ヒータ１０の耐久性
を向上させる点で重要な要因をなしていることが理解で
きよう。本発明者等は、かかる観点から理想的な発熱抵
抗線状体３０の配置パターンを開発したものである。

【００４４】図３は、その代表的な発熱抵抗線状体３０
の配置パターンを示している。この配置パターンによる
と、３本の発熱抵抗線状体３０（30-1〜30-3) の各回路
の一端と同回路の他端とを同一位置に隣り合って配され
た一方の給電部３１と他方の給電部３２とに並列して接
続させており、３本の発熱抵抗線状体３０（30-1〜30-
3) の一方の端部が単一の給電部３１に接続され、３本
が一組となって、３個の同心円の半円上をそれぞれが円
弧状に配され、その折り返し部では各発熱抵抗線状体３
０を同一径方向に平行して折り返し、中心側の３個の同
心円の同じく半円上をそれぞれ円弧状に配され、その折
り返し部では各発熱抵抗線状体３０（30-1〜30-3) を同
一径方向に平行して折り返し、これを順次繰り返したの
ち、前記半円側とは反対側の中心に近い３個の半円上を
３本が一組となって円弧状に配され、その折り返し部で
は各発熱抵抗線状体３０を同一径方向に平行して折り返
し、これを外径側に順次繰り返しながら、単一の他方の
前記給電部３２に３本の発熱抵抗線状体３０（30-1〜30
-3) の各出力端を接続させている。

【００４５】各発熱抵抗線状体３０（30-1〜30-3) の円
弧状をなす部分が、本発明における円弧部分３０ａ（30
a-1 〜30a-3)であり、折り返す部分が本発明における連
結部分３０ｂ（30b-1 〜30b-3)である。かかる発熱抵抗
線状体３０の配置パターンを採用することにより、従来
のこの種の配置パターンと比較すると、円弧部分（30a-
1 〜30a-3)が占める割合を連結部分３０ｂ（30b-1 〜30
b-3)と比較して大幅に増加させることができた。

【００４６】既述したように、円弧部分では過熱するこ
とが少なく、連結部分の屈曲部ではその殆どが過熱しや
すく、特に鋭角で屈曲する場合には、その屈曲部の内側
が過熱しやすいことは図１７〜図１９により明らかであ
るところ、前述のごとく本発明によれば円弧部分３０ａ
（30a-1 〜30a-3)の占める割合を連結部分３０ｂ（30b-
1 〜30b-3)よりも大幅に増加させることができること
と、鋭角に屈曲する部分を少なくすることができるた
め、その過熱部位を極端に減少させることが可能となっ
た。

【００４７】そして、本発明では前述の鋭角に屈曲する
部分を更に小さな円弧（アール）を形成し、或いはその
屈曲形状に沿って発熱抵抗線状体３０に数条のスリット
を形成すると、同屈曲部分を電流が均一に或いは分散し
て流れるようになり、過熱されることがなく焼損部の発
生をなくすことができる。また、図３からも理解できる
ように、各発熱抵抗線状体３０の長さ当たりの表面の面
積を均等にすると共に、その平行に配する間隔を全て同
じ間隔とすることにより、円盤状ヒータ１０の全発熱面
において均一の発熱量が得られるようになる。

【００４８】しかも、上記温度制御装置１にあって、か
かる配置パターンからなる発熱抵抗線状体３０を備えた
円盤状ヒータ１０により被処理体である半導体ウエハＷ
に対して上部薄板５を介して直接に加熱・冷却を行う
と、発熱抵抗線状体３０の発熱時及び発熱停止時の熱伝
達が迅速になされるようになり、理想的な加熱・冷却処
理が行えるようになる。

【００４９】図４は、前記温度制御装置１による円盤状
ヒータ１０の上部薄板５の温度変化と、対応する時間内
でのウエハ温度の変化とを示している。前記上部薄板５
は加熱電力の投入により速やかに温度が上昇し、一旦オ
ーバシュートしたのち、所定の設定温度を維持するよう
に制御される。このとき、ウエハ温度もほぼ同時間内に
所望の処理温度まで速やかに上昇し、上部薄板５が所定
の温度に維持されるとほぼ同時に、ウエハＷも安定した
処理温度に維持される。このことは、本実施例による円
盤状ヒータ１０の上述の構造から、伝熱と放熱が速やか
になされるため、例えば冷却処理にあたっても加熱電力
の投入を停止すると速やかに所望の冷却温度まで降下さ
せることができることを意味しており、既述したこの種
の温度制御として、他に格別の構造を採用することな
く、理想的な制御をなし得ることが理解できよう。

【００５０】また、上記発熱抵抗線状体３０の配置パタ
ーンにあって、上記円弧部分３０ａの総面積が発熱抵抗
線状体３０の面積の７０％、好ましくは８５〜９５％で
あることが、被処理体に対する加熱効率から望ましい。
７０％より低いと、全体の均熱性が損なわれる。更に、
上記配置パターンにあって発熱抵抗線状体３０の面積が
発熱面の総面積の４５％以上であるとパターン上での発
熱密度が低く抑えられ、均熱性も確保され、前述の効果
的な温度制御が可能となる。

【００５１】図５〜図１０は、上述した温度制御装置１
に適した本発明の円盤状ヒータにおける発熱抵抗線状体
３０の他の配置パターンの例を示している。図５に示す
配置パターン例は、図２に示すごとく円盤状ヒータ１０
に形成され、被処理体を下方から支持して昇降させる後
述するサセプタピンの通過孔１０ａを有する例を示して
おり、同時にこの図示例にあっては前記通過孔１０ａが
形成されている同一の円周領域上に、上記円弧部分（30
a-1 〜30a-3)同士を連結する連結部分３０ｂの一部を配
している例を示している。

【００５２】図６は上記円弧部分（30a-1 〜30a-3)同士
を連結する連結部分３０ｂ（30b-1〜30b-3)を同心円の
同一直径領域上に配線せずに、積極的に異なる直径領域
上に分散させた例である。また、同図における配置パタ
ーンでは、図５の配置パターンにおける中心部の連結部
分における鋭角な連結を避けるべく、異なる位置に中心
をもつ２つの円弧部分の連結に分散させて、その各連結
を９０°に近づけている。

【００５３】図７に示す配置パターンの例は、上記円弧
部分（30a-1 〜30a-3)同士を連結する連結部分３０ｂ
（30b-1 〜30b-3)を同心円の同一直径部上に配線せず
に、異なる直径部上に分散させると共に、中心部の配置
パターンを調整して、並列接続された３本の発熱抵抗線
状体３０の各全長を揃えている。

【００５４】図５〜図７からも理解できるように、この
種のウエハＷの加熱・冷却処理にあたっては、処理チャ
ンバ内へのウエハＷの出し入れはロボットによりなされ
る。すなわち、被処理体であるウエハＷはロボットによ
り処理チャンバ内に搬送され、同チャンバ内に設置され
た前記温度制御装置の上方にて位置決めされる。次い
で、前記温度制御装置１の円盤状ヒータ１０を貫通して
３本の図示せぬサセプタピンが上部薄板５から上方に突
出し、搬送位置決めされた前記ウエハＷを３点で支持し
てから温度制御装置１の内部に退入して、同ウエハＷを
前記上部薄板５の表面に載置する。処理が終了すると、
前記サセプタピンが上部薄板５から再度上方に突出し、
処理済みのウエハＷを下方から３点で支持して上昇させ
る。これをロボットが向かい入れ、把持して処理チャン
バ外へと搬出する。

【００５５】３本の前記サセスタピンは温度制御装置１
の内部の同一円周上に１２０°の位相差をもって配され
ている。そのため、この種の円盤状ヒータ１０には、図
５〜図７に示すように前記サセプタピンの突出・退入位
置に通過孔１０ａが形成されており、通常は発熱抵抗線
状体３０が前記ピン通過孔１０ａの周辺を巡るように配
される。

【００５６】図８に示す変形例では、前記サセスタピン
の通過孔１０ａを同心円上の異なる円周上に１２０°の
位相差をもって形成している。このようにすると、ピン
通過孔１０ａの周辺で発熱密度が高くなりやすい発熱抵
抗線状体３０が径方向にも分散されることになり、発熱
面全体の均熱化を図ると共に、ピン通過孔１０ａの周辺
における伝熱が速やかになされるようになり、焼損等に
よる発熱抵抗線状体３０の破損を減少できる。

【００５７】図９は上記図１の温度制御装置に適用され
る本発明の他の実施例である円盤状ヒータ１１を示して
おり、この例では２組の発熱抵抗線状体３０，３０′を
使って配置パターンを形成している。すなわち、１組は
３本の発熱抵抗線状体３０が１組の給電部３１，３２に
並列に接続され、他の１組は２本の発熱抵抗線状体３
０′が他の１組の給電部３１′，３２′に並列に接続さ
れている。３本の発熱抵抗線状体３０は、前記円盤状ヒ
ータ１１の中央領域に円盤状ヒータ部１１ａの配置パタ
ーンを形成しており、前記２本の発熱抵抗線状体３０′
は、前記円盤状ヒータ部１１ａの全外周の一部に、同線
状体３０′の敷設されていない領域（間隙）３４を残し
て、補助ヒータ部１１ｂを形成している。各発熱抵抗線
状体３０，３０′の配置パターンは、円弧部分３０ａ，
３０′ａ及び連結部分30ｂ，30′ｂが上述の実施例と同
様の所定のパターンとして発熱量の均衡を図ると共に、
本実施例にあっては、各組の発熱抵抗線状体３０，３
０′を個別に制御することにより、円盤状ヒータ１１の
内外領域における発熱量の均衡をも図っている。

【００５８】また、この図９に示す実施例の円盤状ヒー
タ１１にあっては、前記各発熱抵抗線状体３０，３０′
と各給電部３１，３１′；３２，３２′を、一枚のポリ
イミド樹脂からなる円盤状フィルムの裏面に、例えばス
テンレス製薄膜を接着し、同薄膜の表面にエッチングに
より形成している。かかる構成をもつ円盤状ヒータ１１
の各発熱抵抗線状体３０，３０′が形成された円盤状フ
ィルム本体１８ａの部分を、例えばアルミニウム製の薄
板円盤Ａｌに溶着シートを介して溶着一体化する。一
方、前記各給電部３１，３１′；３２，３２′は、同図
からも理解できるように、前記円盤状フィルム本体１８
ａの外周の一部から、周方向に所定の幅もち、同じく所
定の長さをもって外径方向に延設された絶縁性樹脂フィ
ルムからなる給電部形成領域１８ｂのほぼ全域にわたっ
て形成され、その各給電部３１，３１′；３２，３２′
の発熱抵抗線状体３０，３０′側の端縁の一部に前記各
発熱抵抗線状体３０，３０′を接続している。

【００５９】このような構成にあって、仮に前記各発熱
抵抗線状体３０，３０′が前記アルミニウム製の薄板円
盤Ａｌの周縁を鋭角に跨いで前記各給電部３１，３
１′；３２，３２′に接続されている場合には、前記溶
着時に、或いはヒータの取付け時に何らかの外力が作用
して前記各発熱抵抗線状体３０，３０′の各接続部が切
断し断線することが多くなる。また、前記溶着時には各
部材共に略３００℃の高温下におかれることになるが、
アルミニウム、ポリイミド樹脂、ステンレス、及び給電
部３１，３１′；３２，３２′の構成材料の間で熱線膨
張率が異なるため、前記高温下では、特に給電部形成領
域１８ｂが浮き上がり、皺が発生する。

【００６０】そこで、本実施例では上記構成に加えて、
前記発熱抵抗線状体３０，３０′を円盤状の絶縁性樹脂
フィルム本体１８ａ上に金属薄膜を介して所定のパター
ンをもって形成すると共に、上記給電部３１，３１′；
３２，３２′を前記円盤状の絶縁性樹脂フィルム本体１
８ａの周縁の一部から所要の幅と長さをもって一体に延
設された給電部形成領域１８ｂの略全面にわたり形成す
るにあたり、前記給電部３１，３１′；３２，３２′の
前記発熱抵抗線状体３０，３０′側の端縁を前記絶縁性
樹脂フィルム本体１８ａの周縁を越えて内径側まで伸ば
すと共に、その端縁の中間に外径方向に直線的に延びる
リット状の給電部非形成領域１８ｃを形成している。こ
のことにより、前述のような断線や給電部形成領域１８
ｂに皺が発生することがなくなる。なお、前記給電部非
形成領域１８ｃの形状は径方向に直線的に延びるリット
状に限定されるものではなく、電流の流れる方向、即ち
電流経路に沿って、任意の形状をもつスリット状の給電
部非形成領域を形成することも可能である。

【００６１】更に、絶縁性樹脂フィルム本体１８ａと給
電部形成領域１８ｂとの境界部分の隅部が直線部同士の
交差部である場合には、その隅部でフィルム自体が裂断
されやすい。そこで本実施例では、前記隅部を曲線とす
ると共に、その隅部のフィルム上に発熱抵抗線状体３
０，３０′と同様の材料により薄膜３３を形成して補強
している。

【００６２】また、前記補助ヒータ部１１ｂの発熱抵抗
線状体３０′は、前記補助ヒータ部１１ｂにより前記円
盤状ヒータ部１１ａの全外周を、一部に同線状体３０′
の敷設れていない領域である間隙３４を残してとり囲む
ような配線パターンで敷設されている。この補助ヒータ
部１１ｂに形成された間隙３４を通って前記円盤状ヒー
タ部１１ａの発熱抵抗線状体３０の端部に接続されてい
る。このように、前記間隙３４を通して内部の円盤状ヒ
ータ部１１ａの発熱抵抗線状体３０と外周部分の給電部
３１，３２とを接続することにより、円盤状ヒータ部１
１ａ、補助ヒータ部１１ｂ及び各給電部３１，３２；３
１′，３２′を同一平面内に形成することができ、円盤
状ヒータ１１の表裏面を平滑な平面とすることができ
る。

【００６３】また、２つのヒータ部１１ａ，１１ｂへの
給電部３１，３２；３１′，３２′を外周部分に形成す
ることにより、円盤状ヒータ１１の下方に給電用の配線
を敷設する必要がなくなり、前記配線により温度分布が
不均一になるといった不都合を回避できる。更に、この
場合に、前記円盤状ヒータ部１１ａの給電部３１，３２
と、前記補助ヒータ部１１ｂの給電部３１′，３２′と
を同図９に示すように近接させて配すると、２組の給電
部３１，３２；３１′，３２′への給電用の配線コード
を一箇所にまとめて敷設することができるため、好まし
い。

【００６４】図１０は図９に示す円盤状ヒータの変形例
を示す。この円盤状ヒータ１１′も図９に示す円盤状ヒ
ータと同様に、中央の円盤状ヒータ部１１′ａとその外
周の補助ヒータ部１１′ｂとから構成されている。但
し、本変形例による円盤状ヒータ１１′では前記補助ヒ
ータ部１１′ｂが実質的に前記円盤状ヒータ部１１′ａ
の全外周に形成されており、間隙３４を有していない点
で図９に示す実施例とは異なるものである。

【００６５】即ち、本変形例の円盤状ヒータ１１′は、
前記円盤状フィルム本体１８ａの外周の一部から一体に
給電部形成領域１８ｂが延出されたシートを２枚形成
し、１枚には中央の円盤状ヒータ部１１′ａとその給電
部３１，３２を敷設すると共に、他方には外周の補助ヒ
ータ部１１′ｂとその給電部３１′，３２′を敷設し
て、両者を貼り合わせて一枚の円盤状ヒータ１１′とし
ている。

【００６６】かかる円盤状ヒータ１１′にあっては、円
盤状ヒータ部１１′ａの給電部３１，３２は、図１１に
示すように前記補助ヒータ部１１′ｂの表側に、或いは
図１２に示すように前記補助ヒータ部１１′ｂの裏側
に、絶縁層を介して配され、前記円盤状ヒータ部１１′
ａの発熱抵抗線状体３０の端部に接続されている。

【００６７】このように、前記円盤状ヒータ部１１′ａ
の給電部３１，３２を前記補助ヒータ部１１′ｂの表裏
いずれかの側に絶縁層を介して配することにより、図９
に示す実施例のように補助ヒータ部の配線パターンに間
隙３４を形成する必要が無く、その間隙部分で僅かに生
じる熱の不均一性も回避できるため、更なる均熱性を達
成することが可能となる。

【００６８】なお、本変形例にあっては、円盤状ヒータ
１１′の最表層には全面に絶縁性樹脂シート５′を貼着
して、その上面に直接、半導体ウエハＷを載置すること
を可能とし、温度制御装置１における上部円形薄板５を
省略可能としている。

【００６９】また、上記変形例では前記円盤状ヒータ部
１１′ａの給電部３１，３２が前記補助ヒータ部１１′
ｂの表裏いずれかの側に絶縁層を介して配されているこ
とが重要であり、その要件を満たすものであれば、いか
なる変形も可能である。例えば前記円盤状ヒータ部１
１′ａ、前記補助ヒータ部１１′ｂ及び同補助ヒータ部
１１′ｂの給電部３１′，３２′を一枚の絶縁性樹脂シ
ートに敷設すると共に、円盤状ヒータ部１１′ａの発熱
抵抗線状体３０の端部部分において前記シートに貫通孔
を設け、同発熱抵抗線状体３０の端部を裏面側へ挿通さ
せ、異なるシートに敷設された前記円盤状ヒータ部１
１′ａの給電部３１，３２を裏面側から貼りつけてもよ
い。

【００７０】図１３は本発明の円盤状ヒータが適用され
る半導体ウエハの加熱冷却用の、図１に示す温度制御装
置１とは異なる実施形態例による温度制御装置１′の一
部を破断して示す斜視図である。なお同温度制御装置
１′において上述した図１に示す温度制御装置１と実質
的に同一の部材には同一の符号を付し、その詳細な説明
は省略する。

【００７１】この温度制御装置１′は、中空円柱部分
１′ａの外周の一部に断面が略矩形の矩形部分１′ｂが
添設された密閉容器を備えている。この密閉容器の前記
円柱部分１′ａ及び前記矩形部分１′ｂの上面に、同密
閉容器の上面形状と略同一形状をなす円盤状ヒータ１２
が配されており、同円盤状ヒータ１２の前記円柱部分１
ａに対応する部分の表面が被処理体 (半導体ウエハＷ）
の載置面となっている。

【００７２】更に、前記円盤状ヒータ１２の下方には、
アルミニウムやアルミニウム合金、或いはアルミナ等の
熱伝導率の高い材質からなる０．５ｍｍ程度の薄板６が
配されており、前記円盤状ヒータ１２及び薄板６の裏面
側には冷却部が形成されている。前記円盤状ヒータ１２
と薄板６とを重ねた厚みは５ｍｍ以下とすることが好ま
しく、また、本温度制御装置１′全体の厚みは２ｃｍ以
下に設定することが好ましい。

【００７３】前記冷却部は、前記薄板６と前記円柱部分
１′ａの下壁との間に形成された冷却用流体の給排空間
７と、同給排空間７への冷却用流体の導入口４及び排出
口３とを備えており、本実施形態例にあっては図１の温
度制御装置１の冷却用流体分散部材９は有しておらず、
前記給排空間７に前記冷却用流体導入口４から直接、冷
却用流体を供給し、同給排空間７を冷却用流体により充
満させて載置面上の半導体ウエハＷを冷却する。この給
排空間への冷却用流体の導入口４及び排出口３は前記矩
形部分１′ｂが添設されている円柱部分１′ａの周壁に
形成されており、前記冷却用流体導入口４及び排出口３
への供給パイプ２４′及び排出パイプ２０′を前記矩形
部分１′ｂに配管し、前記給排空間７に冷却用流体を充
満させて同流体を導入及び排出する。

【００７４】図１４及び図１５には、上述した図１３に
示す温度制御装置１′に適した本発明の円盤状ヒータ１
２における発熱抵抗線状体３０の配置パターンの例を示
す。前記円盤状ヒータ１２は上記温度制御装置１′の上
面形状と同一の形状をなしており、円形部分の外周の一
部に矩形部分が添設された形状をなしている。

【００７５】図１４に示す円盤状ヒータ１２は、円盤状
フィルム本体１８ａの外周の一部から外径方向に矩形領
域１８ｄが延設された一枚の絶縁性樹脂シートに、３組
の発熱抵抗線状体３０，３０′，３０″を使って配置パ
ターンを形成している。すなわち、１組は３本の発熱抵
抗線状体３０が１組の給電部３１，３２に並列に接続さ
れ、他の２組は１本の発熱抵抗線状体３０′，３０″が
他の２組の給電部31′，３２′；３１″，３２″にそれ
ぞれ接続されている。

【００７６】３本の発熱抵抗線状体３０は、円盤状フィ
ルム本体１８ａの中央領域に円盤状ヒータ部１２ａの配
置パターンを形成している。更に、１本の前記発熱抵抗
線状体３０′が前記矩形領域１８ｄに隣接する一部を残
して前記円盤状ヒータ部１２ａの外周に配置パターンを
形成し第１補助ヒータ部１２ｂを構成すると共に、残っ
た前記一部と前記矩形領域１８ｄとに、他の１本の前記
発熱抵抗線状体３０″が配置パターンを形成して第２補
助ヒータ部１２ｃを構成している。各発熱抵抗線状体３
０，３０′，３０″の配置パターンは、円弧部分30ａ，
30′ａ，30″ａ及び連結部分３０ｂ，３０′ｂ，３０″
ｂが上述の実施例と同様の所定のパターンとして発熱量
の均衡を図っている。

【００７７】円盤状ヒータ部１２ａ及び第２補助ヒータ
部１２ｃの給電部３１，３２；31″，３２″は、前記矩
形領域１８ｄの前記第２補助ヒータ部１２ｃを挟んだ両
側にそれぞれ形成されている。このとき、前記円盤状ヒ
ータ部１２ａは前記第１補助ヒータ部１２ｂと第２補助
ヒータ部１２ｃとにより外周が囲まれているが、前記第
１補助ヒータ部１２ｂと第２補助ヒータ部１２ｃとの間
に間隙３４を形成し、前記円盤状ヒータ部１２ａの給電
部３１，３２は、前記間隙３４を通って、前記円盤状ヒ
ータ部１２ａの発熱抵抗線状体３０の端部に接続するこ
とができる。また、円盤状フィルム本体１８ａの前記矩
形領域１８ｄに対して１８０°変位させた位置に、所定
幅及び所定長さをもって外径方向に給電部形成領域１８
ｂを延設している。この給電部形成領域１８ｂには、前
記第１補助ヒータ部１２ｂの給電部３１′，３２′が形
成されている。

【００７８】そして更に前記円盤状ヒータ１２では、各
組の発熱抵抗線状体３０，３０′，３０″を個別に制御
し、前記円形部分では中央領域と周縁領域との放熱量な
どの差異に基づく温度差をなくすべく円盤状ヒータ部１
２ａと第１補助ヒータ部１２ｂとを別個に制御すると共
に、更に前記矩形部分の第２補助ヒータ部１２ｃも前記
円盤状ヒータ部１２ａ及び第１補助ヒータ部１２ｂとは
別個に制御して、冷却用流体の導入口近傍における温度
差をなくして、円盤状ヒータ１２の全面にわたって発熱
量の均衡を図っている。

【００７９】図１５は上記円盤状ヒータ１２の変形例に
よる円盤状ヒータ１２′を分解して示す部分平面図であ
る。本変形例による円盤状ヒータ１２′も同様に、３組
の発熱抵抗線状体３０，３０′，３０″を使って、円盤
状ヒータ部１２′ａ、その外周の第１補助ヒータ部１
２′ｂと矩形部分の第２補助ヒータ部１２′ｃとを構成
し、各発熱抵抗線状体３０，３０′，３０″の配置パタ
ーンは、円弧部分３０ａ，３０′ａ，３０″ａ及び連結
部分３０ｂ，３０′ｂ，３０″ｂを上述の実施例と同様
の所定のパターンとして発熱量の均衡を図っると共に、
各発熱抵抗線状体３０，３０′，３０″を別個に制御し
て均熱化を図るものである。

【００８０】しかしながら、同図１５に示す円盤状ヒー
タ１２′は、円盤状フィルム本体１８ａに円盤状ヒータ
部１２′ａと第１補助ヒータ部１２′ｂとを構成し、同
円盤状フィルム本体１８ａの外に延設された矩形領域１
８ｄには、その全面に前記円盤状ヒータ部１２′ａの給
電部３１，３２を形成している。そして、更に前記矩形
領域１８ｄと略同一形状の異なる矩形フィルム１８ｅ
に、第２補助ヒータ部１２′ｃの発熱抵抗線状体３０″
とその給電部３１″，３２″とを敷設し、前記矩形領域
１８ｄに貼り付けるものである。

【００８１】このときも上述した図１０に示す変形例と
同様に、図１１及び図１２に示すように、前記矩形フィ
ルム１８ｅを前記矩形領域１８ｄの下側から取り付けて
もよく、或いは前記矩形領域１８ｄの上側から取り付け
てもよい。但しその場合に、前記矩形領域１８ｄに形成
されている前記円盤状ヒータ部１２′ａの給電部３１，
３２と、前記矩形フィルム１８ｅに敷設されている第２
補助ヒータ部１２′ｃの発熱抵抗線状体３０″及び給電
部３１″，３２″との間は、絶縁体を介していなければ
ならない。

【００８２】このように、前記円盤状ヒータ部１２′ａ
の給電部３１，３２を前記第２補助ヒータ部１２′ｃの
表裏いずれかの側に絶縁層を介して配することにより、
図１４に示す実施例のように補助ヒータ部の配線パター
ンに間隙を形成する必要が無く、その間隙部分で僅かに
生じる熱の不均一性も回避できるため、更なる均熱性を
達成することが可能となる。

【００８３】なお、上記実施形態例による温度制御装置
１，１′にあっては、その表面にのみ円盤状ヒータ１
０，１２が配されているが、間に冷却部を介在させて表
裏両面に円盤状ヒータ１０，１２を配することもでき
る。この場合には、両面にて被処理体の加熱及び冷却を
行うことができ、また、片面のみで被処理体の加熱及び
冷却を行う場合にも、他面を同様に加熱及び冷却するこ
とにより、特に加熱と冷却との切換え時に発生しやすい
温度制御装置１，１′の反りを防止することができる。

【００８４】また、側方に冷却用流体の供給パイプ２
４′及び排出パイプ２０′を配管した前記温度制御装置
１′にあっては、側壁に冷却用流体の導入口４及び排出
口３を設けており、この導入口４及び排出口３に対応す
る部分でウエハＷの加熱が不均一とならないよう、前記
矩形部分１′ｂの表面にも円盤状ヒータ１２を配してい
る。そのため、円盤状ヒータ１２は図１４及び図１５に
示すように円形部分の外周に矩形部分が添設された形状
となっているが、本発明はかかる形状の円盤状ヒータに
限定されるものではない。

【００８５】例えば、前記矩形部分１′ｂを複数設けて
複数箇所に冷却用流体の供給パイプ２４′及び排出パイ
プ２０′を配することができる。その場合にも、複数の
矩形部分１′ｂの表面にも円盤状ヒータを配し、この矩
形領域においても個々に加熱を制御する。なお、図１に
示す温度制御装置１では円盤状ヒータ１０の上面に上部
薄板５を配しているが、図１３に示す温度制御装置１′
にあってはこの上部薄板５を省略しており、この場合
は、円盤状ヒータ１２の最表層の絶縁性フィルム５′上
にウエハＷが直接載置されることになる。

【００８６】更に上述した温度制御装置１，１′にあっ
ては、円盤状ヒータ１０，１２の裏面側に配された給排
空間７に冷却用流体を給排して表面に載置された被処理
体を冷却するものであるが、冷却用流体に代えて加熱用
流体を前記給排空間７に給排することもでき、その場合
には同加熱用流体を用いて円盤状ヒータ１０，１２によ
る加熱温度の微調整を行うことができる。或いは、前記
冷却用流体の流路に加えて前記給排空間７への加熱用流
体の流路を更に配すると共に、同給排空間７へ冷却用流
体又は加熱用流体のいずれかを選択的に導入できるよう
バルブを設けることにより、同温度制御装置１，１′に
冷却用流体による冷却機能と加熱用流体による加熱機能
とを兼備させることもできる。また、円盤状ヒータ１
０，１２を給排空間７の上面及び下面の両方に設けるこ
とも可能である。

【００８７】以上の説明から理解できるように、本発明
の円盤状ヒータ１０，１２における発熱抵抗線状体３
０，３０′，３０″の配置パターンを同心円上に幾重に
も配される円弧部分３０ａを主要なパターンとして、そ
の連結部分３０ｂを極力排除するため、局部的な過熱部
が減少されて耐久性が向上するばかりでなく、発熱面の
全てにおいて発熱量を均等化できるようになり、しかも
被処理体に対する加熱・冷却処理を理想的な処理行程で
制御しやすく、この種の加熱装置に限らず、多様な分野
の加熱装置に適用が可能である。

【００８８】なお、上記実施例とその変形例は本発明の
理解に供するための典型的な例を挙げているに過ぎず、
例えば本発明は加熱・冷却を繰り返し行う上述のごとき
処理に限らず、薄板材からなり発熱抵抗線状体がほぼ均
等に配された円盤状ヒータ１０，１２を熱容量の小さい
上下薄板の間に配して、被処理体に対する加熱と同被処
理体からの放熱とを均等な温度分布の下に効率的に行え
るため、加熱或いは冷却を単独に行う装置にも適用が可
能であり、その他にも当業者であれば本発明の精神を逸
脱しない範囲で多様な変更が可能であることは容易に理
解できるところであろう。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の円盤状ヒータが適用される半導体ウエ
ハの加熱冷却用の温度制御装置の実施形態例を一部を破
断して示す斜視図である。

【図２】前記温度制御装置の制御回路例を概略的に示す
回路図である。

【図３】本発明の代表的な実施例である円盤状ヒータに
おける発熱抵抗線状体の配置パターンを示す平面図であ
る。

【図４】上記円盤状ヒータの上部薄板の温度変化と、対
応する時間内でのウエハ温度の変化とを示す線図であ
る。

【図５】上記実施例の第１変形例を示す発熱抵抗線状体
の配置パターンの平面図である。

【図６】上記実施例の第２変形例を示す発熱抵抗線状体
の配置パターンの平面図である。

【図７】同第３変形例を示す発熱抵抗線状体の配置パタ
ーンの平面図である。

【図８】同第４変形例を示す発熱抵抗線状体の配置パタ
ーンの平面図である。

【図９】本発明の他の実施例を示す円盤状ヒータの平面
図である。

【図１０】上記実施例の変形例を示す円盤状ヒータの平
面図である。

【図１１】図１０に示す円盤状ヒータの一例の要部断面
図である。

【図１２】図１０に示す円盤状ヒータの他の例の要部断
面図である。

【図１３】本発明の円盤状ヒータが適用される半導体ウ
エハの加熱冷却用の温度制御装置の他の実施形態例を一
部を破断して示す斜視図である。

【図１４】図１３の温度制御装置に適用される代表的な
実施例である円盤状ヒータの平面図である。

【図１５】図１３の温度制御装置に適用される他の実施
例である円盤状ヒータを分解して示す部分平面図であ
る。

【図１６】この種の処理工程における加熱・冷却の温度
サイクルを示す線図である。

【図１７】従来の円盤状ヒータにおける発熱抵抗線状体
の配置パターン例を示す平面図である。

【図１８】同図の一部拡大図である。

【図１９】図１８の更に部分拡大図である。

【符号の説明】

１ (1 ′) 温度制御装置 １′ａ 円柱部分 １′ｂ 矩形部分 ２ 底壁部 ３ 冷却用流体排出口 ４ 冷却用流体導入口 ５ 上部円形薄板 ６ 下部円形薄板 ７ 給排空間 ８ 側壁部 ８ａ，８ｂ （パイプの）挿通開口 ９ 冷却用流体分散部材 ９ａ 天井部 ９ｂ 底部 ９ｃ 周壁部 ９ｄ ピン ９ｅ 冷却用流体噴出口 １０ 円盤状ヒータ １０ａ ピン通過孔 １１ (11′) 円盤状ヒータ １１ａ 円盤状ヒータ部 １１ｂ 補助ヒータ部 １２ (12′) 円盤状ヒータ １２ａ 円盤状ヒータ部 １２ｂ 第１補助ヒータ部 １２ｃ 第２補助ヒータ部 １８ 絶縁性樹脂 １８ａ 絶縁性樹脂フィルム本体 １８ｂ 給電部形成領域 １８ｃ 給電部非形成領域 １８ｄ 矩形領域 １８ｅ 矩形フィルム ２０ （冷却用流体の）排出通路 ２０′ （冷却用流体の）排出パイプ ２１ 蓄熱タンク ２２ 返入口 ２３ 供給ポンプ ２４ （冷却用流体の）供給通路 ２４′ （冷却用流体の）供給パイプ ２５ （蓄熱タンクの）吐出口 ２６ チラータンク ２７ 開閉バルブ ３０ (30′，30″) 発熱抵抗線状体 ３０ａ (30′a,30″a) 円弧部分 ３０ｂ (30′b,30″b) 連結部分 ３１ (31′, 31″) 給電部 ３２ (32′, 32″) 給電部 ３３ 薄膜 ３４ 間隙 ４０ 発熱抵抗線状体 ４０ａ 円弧部分 ４０ｂ (40′b) 直線部 ４０ｃ 焼損部 Ｗ 半導体ウエハ

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも一表面にて被処理体の温度制
   御を行う温度制御装置に適用され、プレート表面に発熱
   抵抗線状体を所要のパターンをもって敷設すると共に、
   同発熱抵抗線状体の端部に給電部が配された円盤状ヒー
   タにあって、 前記発熱抵抗線状体による前記パターンが、多数の同心
   円上に配される多数の円弧部分を含んでなり、 前記円弧部分の表面積が全パターンの表面積の７０％以
   上である、ことを特徴とする円盤状ヒータ。
2. 【請求項２】 前記円弧部分の表面積が全パターンの表
   面積の８５〜９５％である請求項１記載の円盤状ヒー
   タ。
3. 【請求項３】 前記発熱抵抗線状体による前記パターン
   が、同心円上に配される各円弧部分の一端を中心に向け
   て配列される円弧部分の一端と順次連結する連結部分と
   からなる請求項１又は２記載の円盤状ヒータ。
4. 【請求項４】 前記連結部分が各同心円上の異なる直径
   領域に分散して配されてなる請求項３記載の円盤状ヒー
   タ。
5. 【請求項５】 前記パターンが、前記同心円とは異なる
   同心円の中心をもつ同心円上の円弧部分との組合せから
   なる請求項３記載の円盤状ヒータ。
6. 【請求項６】 前記発熱抵抗線状体の長さ当たりの面積
   が長さ方向にほぼ均等な表面積を有してなり、パターン
   を構成する発熱抵抗線状体が同一間隔で配されてなる請
   求項１又は２記載の円盤状ヒータ。
7. 【請求項７】 前記発熱抵抗線状体が上記給電部に並列
   接続される複数本からなる請求項１又は２記載の円盤状
   ヒータ。
8. 【請求項８】 前記発熱抵抗線状体の全面積が前記プレ
   ートの前記発熱抵抗線状体が配された領域の面積の４５
   ％以上である請求項１記載の円盤状ヒータ。
9. 【請求項９】 前記発熱抵抗線状体が円盤状の絶縁性樹
   脂フィルム本体上に金属薄膜を介して所定のパターンを
   もって形成されると共に、前記円盤状の絶縁性樹脂フィ
   ルム本体の周縁の一部から所要の幅と長さをもって絶縁
   性樹脂フィルムからなる給電部形成領域が一体に延設さ
   れてなり、上記給電部は同給電部形成領域の略全面にわ
   たり形成され、前記給電部の前記発熱抵抗線状体側の端
   縁を前記絶縁性樹脂フィルム本体の周縁を越えた内側ま
   で形成すると共に、その端縁の中間に電流経路に沿って
   延びるスリット状の給電部非形成領域を形成してなる請
   求項１記載の円盤状ヒータ。
10. 【請求項１０】 前記円盤状ヒータの外周部には、前記
    円盤状ヒータにおける熱分布を均一化するための前記円
    盤状ヒータとは異なる発熱抵抗線状体が敷設された１以
    上の補助ヒータ部を有してなる請求項１記載の円盤状ヒ
    ータ。
11. 【請求項１１】 前記補助ヒータ部は前記円盤状ヒータ
    の全外周の一部に間隙を残して形成され、前記円盤状ヒ
    ータの給電部は、前記補助ヒータ部の前記間隙を通っ
    て、前記円盤状ヒータの発熱抵抗線状体の端部に接続さ
    れてなる請求項１０記載の円盤状ヒータ。
12. 【請求項１２】 前記補助ヒータは実質的に前記円盤状
    ヒータの全周にわたり形成され、前記円盤状ヒータの上
    記給電部は、前記補助ヒータ部の表裏いずれかの側に絶
    縁層を介して配され、前記円盤状ヒータの発熱抵抗線状
    体の端部に接続されてなる請求項１０記載の円盤状ヒー
    タ。
13. 【請求項１３】 発熱抵抗線状体を所要のパターンをも
    って敷設してなる円盤状ヒータが少なくとも一表面に配
    され、同表面にて被処理体の温度制御を行う温度制御装
    置であって、 前記円盤状ヒータの前記発熱抵抗線状体による前記パタ
    ーンが、多数の同心円上に配される多数の円弧部分を含
    み、同円弧部分の表面積が全パターンの表面積の７０％
    以上であり、 前記円盤状ヒータの表面側及び／又は背面側に、加熱・
    冷却用流体による加熱・冷却部を有してなる、ことを特
    徴とする温度制御装置。