JP2001313243A

JP2001313243A - ウエハ加熱装置

Info

Publication number: JP2001313243A
Application number: JP2000130854A
Authority: JP
Inventors: Kyoji Uchiyama; 京治内山; Satoshi Tanaka; 智田中; Hiroshi Takenouchi; 浩竹之内; Koichi Nagasaki; 浩一長崎
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2000-04-28
Filing date: 2000-04-28
Publication date: 2001-11-09

Abstract

(57)【要約】【課題】セラミックスからなる均熱板の一方の主面をウ
エハの載置面とし、他方の主面もしくは内部に発熱抵抗
体を有するとともに、該発熱抵抗体と電気的に接続され
る給電部を前記他方の主面に具備してなるウエハ加熱装
置において、ウエハを載せ替えた際の過渡時のウエハ面
の温度分布を均一にする。【解決手段】前記載置面にウエハを支える複数の支持ピ
ンを備え、該支持ピンの載置面からの突出高さを０．０
５〜０．５ｍｍとし、且つそのバラツキを１５μｍ以内
とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、主にウエハを加熱
するのに用いるウエハ加熱装置に関するものであり、例
えば、半導体ウエハや液晶基板あるいは回路基板等のウ
エハ上に半導体薄膜を生成したり、前記ウエハ上に塗布
されたレジスト液を乾燥焼き付けしてレジスト膜を形成
するのに好適なものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば、半導体製造装置の製造工程にお
ける、半導体薄膜の成膜処理、エッチング処理、レジス
ト膜の焼き付け処理等においては、半導体ウエハ（以
下、ウエハと略す）を加熱するためにウエハ加熱装置が
用いられている。

【０００３】従来の半導体製造装置は、まとめて複数の
ウエハを成膜処理するバッチ式のものが使用されていた
が、ウエハの大きさが８インチから１２インチと大型化
するにつれ、処理精度を高めるために、一枚づつ処理す
る枚葉式と呼ばれる手法が近年実施されている。しかし
ながら、枚葉式にすると１回当たりの処理数が減少する
ため、ウエハの処理時間の短縮が必要とされている。こ
のため、ウエハ支持部材に対して、ウエハの加熱時間の
短縮、ウエハの吸着・脱着の迅速化と同時に加熱温度精
度の向上が要求されていた。

【０００４】このうち半導体ウエハ上へのレジスト膜の
形成にあたっては、図５に示すような、炭化珪素、窒化
アルミニウムやアルミナ等のセラミックスからなる均熱
板３２の一方の主面を、ウエハＷを載せる載置面３３と
し、他方の主面には酸化膜５３、絶縁層３４を介して発
熱抵抗体３５が設置され、さらに前記発熱抵抗体３５に
導通端子３７が弾性体３８により固定された構造のウエ
ハ加熱装置３１が用いられていた。そして、前記均熱板
３２は支持体４１にボルト４７により固定され、さらに
均熱板３２の内部には熱電対４０が挿入され、これによ
り均熱板３２の温度を所定の温度に保つように、導通端
子３７から発熱抵抗体３５に供給される電力を調節する
システムとなっていた。また、導通端子３７は、板状構
造部４３に絶縁層３９を介して固定されていた。

【０００５】そして、ウエハ加熱装置３１の載置面３３
に、レジスト液が塗布されたウエハＷを載せたあと、発
熱抵抗体３５を発熱させることにより、均熱板３２を介
して載置面３３上のウエハＷを加熱し、レジスト液を乾
燥焼付けしてウエハＷ上にレジスト膜を形成するように
なっていた。

【０００６】このようなウエハ加熱装置３１において、
ウエハＷの表面全体に均質な膜を形成するためウエハＷ
の温度分布を均一にすることが重要である。ウエハＷの
温度分布を小さくするため、加熱用のヒータを内蔵した
ウエハ加熱装置において、発熱抵抗体３５の抵抗分布を
調整したり、発熱抵抗体３５の温度を分割制御したり、
熱引きを発生させるような構造部を接続する場合、その
接続部の発熱量を増大させる等の提案がされていた。

【０００７】しかし、いずれも非常に複雑な構造、制御
が必要になるという課題があり、簡単な構造で温度分布
を均一に加熱できるようなウエハ加熱装置が求められて
いる。

【０００８】そこで、別の手法として、特開平１０−２
２３６４２号公報には図６に示すように、均熱板５２の
載置面５３からウエハを浮かして支持するために３個の
プロキシミティギャップ用ボールからなる支持ピン５１
を設置し、この位置を調節することにより、ウエハＷに
反りを発生させることにより載置面５３との間隔を調整
し、ウエハＷの温度を均一にすることが示されている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかし、図６に示すウ
エハ加熱装置は、ウエハを均一に加熱するために均熱板
５２の温度分布を、ウエハＷの反りを利用して調整する
ようにしているが、均熱板５２に温度分布があることを
前提にすると、その温度分布は面全体に一様でなく、ウ
エハＷの反りで吸収できるものは、極一部に過ぎない。
このような温度調整をすると、例えばウエハ付け替え後
の昇温過渡時の温度バラツキが大きくなり、その結果、
昇温時の温度のオーバーシフトが大きくなってしまうと
いう課題があった。

【００１０】また、図６のようにウエハＷと均熱板３２
の間の間隔が一定でないと、ウエハＷを載せ替えた際の
昇温過渡時に、前記間隔が小さい部分は均熱板３２の昇
温の影響を大きく受けて速やかに温度が高めになり、逆
に前記間隔が大きい部分はウエハＷの温度が遅れ気味に
上昇するので、両者の間で温度差が大きくなるという問
題があった。そして、この温度差は、保持温度に対する
オーバーシフトを大きくし、これによりレジスト膜のバ
ラツキが大きくなってしまうという問題を引き起こし
た。

【００１１】さらに、支持ピン５１の高さがばらつき、
ウエハＷの温度分布をうまく調整できないという課題が
あった。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記の課
題について鋭意検討した結果、セラミックスからなる均
熱板の一方の主面をウエハの載置面とし、他方の主面も
しくは内部に発熱抵抗体を有するとともに、該発熱抵抗
体と電気的に接続される給電部を前記他方の主面に具備
してなるウエハ加熱装置において、前記載置面にウエハ
を支える複数の支持ピンを備え、該支持ピンの載置面か
らの突出高さが０．０５〜０．５ｍｍであり、且つその
バラツキを１５μｍ以内とすることにより、上記課題が
解決できることが判った。

【００１３】すなわち、ウエハの温度分布を小さくする
ためには、ウエハを支持ピンで載置くして均熱板との間
にギャップを形成し、このギャップを全体にわたって均
一にすることが重要であって、そのためには支持ピンの
突出高さのバラツキを小さくすればよいことを本発明者
らは見出した。

【００１４】また、前記支持ピンの保持方法について、
ウエハ載置面に形成した凹部に支持ピンを入れて、固定
治具を支持ピンに接触しないように凹部の上側に設置す
ることにより、支持ピンの押え方によるバラツキを小さ
くするようにしたものである。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
説明する。

【００１６】図１は本発明に係るウエハ加熱装置の一例
を示す断面図で、炭化珪素、炭化硼素、窒化硼素、窒化
珪素または窒化アルミニウムを主成分とするセラミック
スからなる均熱板２の一方の主面を、ウエハＷを載せる
載置面３とするとともに、他方の主面に酸化膜２３とガ
ラス又は樹脂等からなる絶縁層４を介して発熱抵抗体５
を形成したものである。

【００１７】発熱抵抗体５のパターン形状としては、円
弧状の電極部と直線状の電極部とからなる略同心円状を
したものや渦巻き状をしたものなど、載置面３を均一に
加熱できるパターン形状であれば良い。均熱性を改善す
るため、発熱抵抗体５を複数のパターンに分割すること
も可能である。発熱抵抗体５は、金や銀、パラジウム、
白金族の金属等からなる材質のものを使用することがで
きる。

【００１８】また、発熱抵抗体５には、金や銀、パラジ
ウム、白金等の材質からなる給電部６が形成され、該給
電部６に導通端子７を押圧して接触させることにより、
導通が確保されている。

【００１９】さらに、均熱板２と支持体１１の外周にボ
ルトを貫通させ、均熱板２側より弾性体８、座金１８を
介在させてナットを螺着することにより弾性的に固定し
ている。これにより、均熱板２の温度を変更したり載置
面３にウエハを載せ均熱板２の温度が変動した場合に支
持体１１変形が発生しても、上記弾性体８によってこれ
を吸収し、これにより均熱板２の反りを防止し、ウエハ
Ｗ加熱におけるウエハＷ表面に温度分布が発生すること
を防止できる。

【００２０】また、支持体１１は板状構造体１３と側壁
部とからなり、該板状構造体１３には発熱抵抗体５に電
力を供給するための導通端子７が絶縁材９を介して設置
され、不図示の空気噴射口や熱電対固定部が形成されて
いる。そして、前記導通端子７は、給電部６に弾性体８
により押圧される構造となっている。また、前記板状構
造体１３は、複数の層から構成されている。

【００２１】そして、図２に示すように載置面３には複
数の凹部２１が形成されており、該凹部２１の中にウエ
ハＷを支えるための支持ピン２０を配置している。そし
て、前記支持ピン２０の載置面３からの突出高さｈは、
０．０５〜０．５ｍｍであり、且つそのバラツキが１５
μｍ以内となるように調整されている。

【００２２】前記突出高さｈが０．０５ｍｍ未満となる
と、均熱板２の温度を拾いやすくなり昇温過渡時の温度
バラツキが大きくなりすぎるので好ましくない。また、
前記突出高さｈが０．５ｍｍを越えるとウエハＷ交換後
のウエハＷ温度の昇温応答性が悪くなり、ウエハＷの温
度が安定するまでの時間が長くなるので好ましくない。
これに対し、前記突出高さｈを０．０５〜０．５ｍｍに
管理すると、昇温過渡時の温度バラツキを小さくするこ
とができ、且つウエハＷの温度を速やかに安定させるこ
とができる。より好ましくは０．０５〜０．３ｍｍの範
囲が良い。

【００２３】また、前記支持ピン２０の突出高さｈのバ
ラツキが１５μｍを越えると、ウエハＷを載せ替えた際
の昇温過渡時に、載置面３とのギャップが小さい部分は
均熱板２の昇温の影響を大きく受けて速やかに温度が高
めになり、逆に前記ギャップが大きい部分はウエハＷの
温度が遅れ気味に上昇するので、両者の間で温度差が大
きくなり、そしてこの温度差は、保持温度に対するウエ
ハＷ温度のオーバーシフトを大きくし、これによりレジ
スト膜のバラツキが大きくなってしまうという問題を引
き起こすので好ましくない。

【００２４】また、支持ピン２０の間隔は、ウエハＷの
傾きによる温度バラツキを防止する観点から５０〜１２
０ｍｍ以内とすることが好ましい。さらに支持ピン２０
は最低３個必要であり、この３個を結ぶ三角形の中に載
置面の中心がくるように配置するが、必要に応じて、こ
れよりも若干突出高さｈの低い補助的な支持ピンを備え
ることもできる。

【００２５】また、図３に示すように、支持ピン２０
は、底部２０ａを平坦にしてこの底部２０ａを凹部２１
の底面に当接させ、ウェハＷとの接触部２０ｂを曲面と
する構造が好ましい。

【００２６】さらに、前記支持ピン２０の埋設部におけ
る角部２０ｃの面取り寸法Ｒ１を、凹部２１の底面隅部
２１ａの面取り寸法Ｒ２よりも大きくすることが好まし
い。これは、上記面取り寸法Ｒ１、Ｒ２の大小関係が逆
になると、支持ピン２０の角部２０ｃが凹部２１の底面
隅部２１ａに乗り上げて傾いてしまう恐れがあるためで
ある。

【００２７】ここで、面取り寸法Ｒ１は、図３（ｂ）に
示した支持ピン２０の側面部から底面の面取り加工端部
までの距離を意味し、面取り寸法Ｒ２は、図３（ｂ）に
示した凹部側壁から面取り加工端部までの距離を意味す
る。また面取りの形状は、図に示すようなＲ面形状に限
らず、Ｃ面形状とすることもできる。

【００２８】このように構成することで、支持ピン２０
を高精度に配置することができ、載置面３からの突出高
さｈのばらつきを１５μｍ以下に調整することできる。

【００２９】なお、支持ピン２０は凹部２１に接合せず
に単に載置しておくだけでよい。その場合、脱落を防止
するために、図４に示すように固定治具２４を凹部２１
の上部に設置する。この固定治具２４は、支持ピン２０
とは接触しないようにセットすることが好ましい。これ
は、固定治具２４で支持ピン２０を直接押圧すると、片
押しになって支持ピン２０が傾き、載置面３からの支持
ピン２０の突出高さｈがばらついてしまうからである。

【００３０】また、固定治具２４の材質としては、ＳＵ
Ｓ３１６、ＳＵＳ６３１、４２アロイ、インコネル、イ
ンコロイ等のものを使用する事ができる。さらに、固定
治具２４としてバネ材を用い、着脱可能に取り付けるこ
ともできる。

【００３１】なお、支持ピン２０を備える場合は、予め
個々の支持ピン２０の高さと凹部２１の深さを測定して
おき、そのバラツキを考慮して、支持ピン２０の載置面
３からの突出高さｈのバラツキが±５μｍとなるように
調整する。

【００３２】また、均熱板２の平坦度に関しては、１０
０μｍ以下好ましくは５０μｍ以下とすることが好まし
い。また、均熱板２を弾性的に支持体１１に保持するこ
とにより、支持体１１内の温度分布によって発生する反
りを、この弾性的構造で緩和することができるので、均
熱板２の平坦度を維持することが可能となる。

【００３３】ところで、金属製の支持体１１は、側壁部
と板状構造体１３を有し、該板状構造体１３には、その
面積の５〜５０％にあたる開口部が形成されている。ま
た、該板状構造体１３には、必要に応じて他に、均熱板
２の発熱抵抗体５に給電するための給電部６と導通する
ための導通端子７、均熱板２を冷却するためのガス噴出
口、均熱板２の温度を測定するための熱電対１０を設置
する。

【００３４】また、不図示のリフトピンは支持体１１内
に昇降自在に設置され、ウエハＷを載置面３上に載せた
り、載置面３より持ち上げるために使用される。そし
て、このウエハ加熱装置１により半導体ウエハＷを加熱
するには、不図示の搬送アームにて載置面３の上方まで
運ばれたウエハＷをリフトピンにより支持したあと、リ
フトピンを降下させてウエハＷを載置面３上に載せる。
次に、給電部６に通電して発熱抵抗体５を発熱させ、絶
縁層４及び均熱板２を介して載置面３上のウエハＷを加
熱する。

【００３５】このとき、本発明によれば、均熱板２を炭
化珪素質焼結体、炭化硼素質焼結体、窒化硼素質焼結
体、窒化珪素質焼結体、もしくは窒化アルミニウム質焼
結体により形成してあることから、熱を加えても変形が
小さく、板厚を薄くできるため、所定の処理温度に加熱
するまでの昇温時間及び所定の処理温度から室温付近に
冷却するまでの冷却時間を短くすることができ、生産性
を高めることができるとともに、６０Ｗ／ｍ・Ｋ以上の
熱伝導率を有することから、薄い板厚でも発熱抵抗体５
のジュール熱を素早く伝達し、載置面３の温度バラツキ
を極めて小さくすることができる。しかも、大気中の水
分等と反応してガスを発生させることもないため、半導
体ウエハＷ上へのレジスト膜の貼付に用いたとしても、
レジスト膜の組織に悪影響を与えることがなく、微細な
配線を高密度に形成することが可能である。

【００３６】ところで、このような特性を満足するに
は、均熱板２の板厚を１ｍｍ〜７ｍｍとすることが良
い。これは、板厚が１ｍｍ未満であると、板厚が薄すぎ
るために温度バラツキを平準化するという均熱板２とし
ての効果が小さく、発熱抵抗体５におけるジュール熱の
バラツキがそのまま載置面３の温度バラツキとして表れ
るため、載置面３の均熱化が難しいからであり、逆に板
厚が７ｍｍを越えると、均熱板２の熱容量が大きくなり
過ぎ、所定の処理温度に加熱するまでの昇温時間や温度
変更時の冷却時間が長くなり、生産性を向上させること
ができないからである。

【００３７】また、均熱板２を形成するセラミックスと
しては、炭化珪素、炭化硼素、窒化硼素、窒化珪素、窒
化アルミニウムのようないずれか１種以上を主成分とす
るものを使用することができる。

【００３８】炭化珪素質焼結体としては、主成分の炭化
珪素に対し、焼結助剤として硼素（Ｂ）と炭素（Ｃ）を
含有した焼結体や、主成分の炭化珪素に対し、焼結助剤
としてアルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）とイットリア（Ｙ₂Ｏ₃）を
含有し１９００〜２２００℃で焼成した焼結体を用いる
ことができ、また、炭化珪素はα型を主体とするもの、
あるいはβ型を主体とするもののいずれであっても構わ
ない。

【００３９】また、炭化硼素質焼結体としては、主成分
の炭化硼素に対し、焼結助剤として炭素を３〜１０重量
％混合し、２０００〜２２００℃でホットプレス焼成す
ることにより焼結体を得ることができる。

【００４０】そして、窒化硼素質焼結体としては、主成
分の窒化硼素に対し、焼結助剤として３０〜４５重量％
の窒化アルミニウムと５〜１０重量％の希土類元素酸化
物を混合し、１９００〜２１００℃でホットプレス焼成
することにより焼結体を得ることができる。窒化硼素の
焼結体を得る方法としては、他に硼珪酸ガラスを混合し
て焼結させる方法があるが、この場合熱伝導率が著しく
低下するので好ましくない。

【００４１】また、窒化珪素質焼結体としては、主成分
の窒化珪素に対し、焼結助剤として３〜１２重量％の希
土類元素酸化物と０．５〜３重量％のＡｌ₂Ｏ₃、さらに
焼結体に含まれるＳｉＯ₂量として１．５〜５重量％と
なるようにＳｉＯ₂を混合し、１６５０〜１７５０℃で
ホットプレス焼成することにより焼結体を得ることがで
きる。ここで示すＳｉＯ₂量とは、窒化珪素原料中に含
まれる不純物酸素から生成するＳｉＯ₂と、他の添加物
に含まれる不純物としてのＳｉＯ₂と、意図的に添加し
たＳｉＯ₂の総和である。

【００４２】また、窒化アルミニウム質焼結体として
は、主成分の窒化アルミニウムに対し、焼結助剤として
Ｙ₂Ｏ₃やＹｂ₂Ｏ₃等の希土類元素酸化物と必要に応じて
ＣａＯ等のアルカリ土類金属酸化物を添加して十分混合
し、平板状に加工した後、窒素ガス中１９００〜２１０
０℃で焼成することにより得られる。

【００４３】これらの焼結体は、その用途により材質を
選択して使用する。例えば、レジスト膜の乾燥に使用す
る場合は、窒化物は水分と反応してアンモニアガスを発
生し、これがレジスト膜に悪影響を及ぼすので使用でき
ない。また、８００℃程度の高温で使用する可能性のあ
るＣＶＤ用のウエハ加熱装置の場合は、ガラスを多く含
む窒化硼素系の材料は、均熱板２が使用中に変形してし
まい均熱性が損なわれてしまう可能性がある。

【００４４】さらに、均熱板２の載置面３と反対側の主
面は、ガラスや樹脂からなる絶縁層４との密着性を高め
る観点から、平面度２０μｍ以下、面粗さを中心線平均
粗さ（Ｒａ）で０．１μｍ〜０．５μｍに研磨しておく
ことが好ましい。

【００４５】一方、炭化珪素質焼結体を均熱板２として
使用する場合、多少導電性を有する均熱板２と発熱抵抗
体５との間の絶縁を保つ絶縁層４としては、ガラス又は
樹脂を用いることが可能であり、ガラスを用いる場合、
その厚みが１００μｍ未満では耐電圧が１．５ｋＶを下
回り絶縁性が保てず、逆に厚みが３５０μｍを越える
と、均熱板２を形成する炭化珪素質焼結体や窒化アルミ
ニウム質焼結体との熱膨張差が大きくなり過ぎるため
に、クラックが発生して絶縁層４として機能しなくな
る。その為、絶縁層４としてガラスを用いる場合、絶縁
層４の厚みは１００μｍ〜３５０μｍの範囲で形成する
ことが好ましく、望ましくは２００μｍ〜３５０μｍの
範囲で形成することが良い。

【００４６】また、均熱板２を、窒化アルミニウムを主
成分とするセラミック焼結体で形成する場合は、均熱板
２に対する発熱抵抗体５の密着性を向上させるために、
ガラスからなる絶縁層４を形成する。ただし、発熱抵抗
体５の中に十分なガラスを添加し、これにより十分な密
着強度が得られる場合は、省略することが可能である。

【００４７】次に、絶縁層４に樹脂を用いる場合、その
厚みが３０μｍ未満では、耐電圧が１．５ｋＶを下回
り、絶縁性が保てなくなるとともに、発熱抵抗体５にレ
ーザ加工等によってトリミングを施した際に絶縁層４を
傷付け、絶縁層４として機能しなくなり、逆に厚みが１
５０μｍを越えると、樹脂の焼付け時に発生する溶剤や
水分の蒸発量が多くなり、均熱板２との間にフクレと呼
ばれる泡状の剥離部ができ、この剥離部の存在により熱
伝達が悪くなるため、載置面３の均熱化が阻害される。
その為、絶縁層４として樹脂を用いる場合、絶縁層４の
厚みは３０μｍ〜１５０μｍの範囲で形成することが好
ましく、望ましくは６０μｍ〜１５０μｍの範囲で形成
することが良い。

【００４８】また、絶縁層４を形成する樹脂としては、
２００℃以上の耐熱性と、発熱抵抗体５との密着性を考
慮すると、ポリイミド樹脂、ポリイミドアミド樹脂、ポ
リアミド樹脂等が好ましい。

【００４９】なお、ガラスや樹脂から成る絶縁層４を均
熱板２上に被着する手段としては、前記ガラスペースト
又は樹脂ペーストを均熱板２の中心部に適量落とし、ス
ピンコーティング法にて伸ばして均一に塗布するか、あ
るいはスクリーン印刷法、ディッピング法、スプレーコ
ーティング法等にて均一に塗布したあと、ガラスペース
トにあっては、６００℃の温度で、樹脂ペーストにあっ
ては、３００℃以上の温度で焼き付ければ良い。また、
絶縁層４としてガラスを用いる場合、予め炭化珪素質焼
結体又は炭化硼素質焼結体から成る均熱板２を１２００
℃程度の温度に加熱し、絶縁層４を被着する表面を酸化
処理し酸化膜２３を形成することで、ガラスから成る絶
縁層４との密着性を高めることができる。

【００５０】さらに、絶縁層４上に被着する発熱抵抗体
５としては、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、
パラジウム（Ｐｄ）等の金属単体を、蒸着法やメッキ法
にて直接被着するか、あるいは前記金属単体や酸化レニ
ウム（Ｒｅ₂Ｏ₃）、ランタンマンガネート（ＬａＭｎＯ
₃）等の酸化物を導電材として含む樹脂ペーストやガラ
スペーストを用意し、所定のパターン形状にスクリーン
印刷法等にて印刷したあと焼付けて前記導電材を樹脂や
ガラスから成るマトリックスで結合すれば良い。マトリ
ックスとしてガラスを用いる場合、結晶化ガラス、非晶
質ガラスのいずれでも良いが、熱サイクルによる抵抗値
の変化を抑えるために結晶化ガラスを用いることが好ま
しい。

【００５１】ただし、発熱抵抗体５に銀又は銅を用いる
場合、マイグレーションが発生する恐れがあるため、こ
のような場合には、発熱抵抗体５を覆うように絶縁層４
と同一の材質から成る保護膜を３０μｍ程度の厚みで被
覆しておけば良い。

【００５２】また、図示しないが、発熱抵抗体５を内蔵
するタイプの均熱板２に関しては、熱伝導率が高く電気
絶縁性が高い窒化アルミニウム質焼結体を用いることが
好ましい。この場合、窒化アルミニウムを主成分とし焼
結助剤を適宜含有する原料を十分混合したのち円盤状に
成形し、その表面にＷもしくはＷＣからなるペーストを
発熱抵抗体５のパターン形状にプリントし、その上に別
の窒化アルミニウム成形体を重ねて密着した後、窒素ガ
ス中１９００〜２１００℃の温度で焼成することにより
発熱抵抗体を内蔵した均熱板２得ることが出来る。ま
た、発熱抵抗体５からの導通は、窒化アルミニウム質基
材にスルーホール１９を形成し、ＷもしくはＷＣからな
るペーストを埋め込んだ後焼成するようにして表面に電
極を引き出すようにすれば良い。また、給電部６は、ウ
エハＷの加熱温度が高い場合、Ａｕ、Ａｇ等の貴金属を
主成分とするペーストを前記スルーホール１９の上に塗
布し９００〜１０００℃で焼き付けることにより、内部
の発熱抵抗体５の酸化を防止することができる。

【００５３】上記絶縁層４を形成するガラスの特性とし
ては、結晶質又は非晶質のいずれでも良く、例えばレジ
スト乾燥用に使用する場合、耐熱温度が２００℃以上で
かつ０℃〜２００℃の温度域における熱膨張係数が均熱
板２を構成するセラミックスの熱膨張係数に対し−５〜
＋５×１０^-7／℃の範囲にあるものを適宜選択して用い
ることが好ましい。即ち、熱膨張係数が前記範囲を外れ
たガラスを用いると、均熱板２を形成するセラミックス
との熱膨張差が大きくなりすぎるため、ガラスの焼付け
後の冷却時において、均熱板２に反りが発生したり、ク
ラックや剥離等の欠陥が生じ易いからである。

【００５４】

【実施例】実施例１炭化珪素原料に３重量％のＢ₄Ｃと２重量％の炭素を適
量のバインダおよび溶剤を用いて混合し、造粒した後成
形圧１００ＭＰａで成形し、１９００〜２１００℃で焼
成して、熱伝導率が８０Ｗ以上であり外径が２３０ｍｍ
の円盤状の炭化珪素焼結体を得た。

【００５５】この焼結体の両主面に研削加工を施し、板
厚４ｍｍ、外径２３０ｍｍの円盤状をした均熱板２と
し、さらに大気中で１４００℃×２時間の熱処理を施し
前記焼結体の表面に酸化膜２４を形成した。その後、ガ
ラス粉末に対してバインダーとしてのエチルセルロース
と有機溶剤としてのテルピネオールを混練して作製した
ガラスペーストをスクリーン印刷法にて敷設し、１５０
℃に加熱して有機溶剤を乾燥させたあと、５５０℃で３
０分間脱脂処理を施し、さらに７００〜９００℃の温度
で焼き付けを行うことにより、ガラスからなる厚み２０
０μｍの絶縁層４を形成した。次いで絶縁層４上に発熱
抵抗体５を被着するため、導電材としてＡｕ粉末とＰｔ
粉末を混合したガラスペーストを、スクリーン印刷法に
て所定のパターン形状に印刷したあと、１５０℃に加熱
して有機溶剤を乾燥させ、さらに５５０℃で３０分間脱
脂処理を施したあと、７００〜９００℃の温度で焼き付
けを行うことにより、厚みが３０μｍの発熱抵抗体５を
形成した。

【００５６】発熱抵抗体５は中心部と外周部を周方向に
４分割し中央部を２分割した６パターン構成とした。し
かるのち発熱抵抗体５に給電部６を導電性接着剤にて固
着させることにより、均熱板２を製作した。

【００５７】また、均熱板２の載置面３の平坦度を４０
μｍとし、図２に示すように均熱板２の載置面３に、均
熱板２と同心の８０ｍｍφ、１３０ｍｍφ、１８０ｍｍ
φの円上の３等配の位置に凹部２１を形成し、支持ピン
２０の載置面３からの突出高さｈを３０μｍ、５０μ
ｍ、１００μｍ、２００μｍ、３００μｍ、４００μ
ｍ、５００μｍとなるように設置したサンプルを準備し
た。また、支持ピン２０の載置面３からの突出高さｈの
平均を２００μｍとし、前記突出高さｈのバラツキを５
μｍ、１０μｍ、１５μｍ、２０μｍとした試料を作製
し、ウエハ交換時のウエハ温度のオーバーシフト量と安
定時間に対する影響を調べた。

【００５８】また、支持体１１は、主面の４０％に開口
部を形成した厚み２．５ｍｍのＳＵＳ３０４からなる２
枚の板状構造体１３を準備し、この内の１枚に、熱電対
１０、１０本の導通端子７を所定の位置に形成し、同じ
くＳＵＳ３０４からなる側壁部とネジ締めにて固定して
支持体１１を準備した。

【００５９】その後、前記支持体１１の上に、均熱板２
を重ね、その外周部を弾性体８を介してネジ締めするこ
とにより図１に示した本発明のウエハ加熱装置１とし
た。

【００６０】さらに、転写法により金ペーストからなる
給電部６を形成し、９００℃で焼き付け処理した。その
後、バネを有する導通端子７を装着した支持体１１にそ
の外周部を弾性体８を介してネジ締めすることにより図
１に示した本発明のウエハ加熱装置１とした。

【００６１】また、支持ピン２０の載置面３からの突出
高さｈは、１μｍ精度のデプスゲージを用いて測定し
た。測定方法は、凹部２１から半径１０ｍｍの円周上の
４等分点の高さを基準に支持ピン２０の頭の高さを測定
した。

【００６２】そして、このようにして得られた６種類の
ウエハ加熱装置１の導電端子７に通電して２５０℃で保
持し、載置面３、２３の上に載せたウエハ表面の温度分
布を、図２に示すように均熱板２の同心円で半径４０ｍ
ｍ、６０ｍｍ、９０ｍｍの円周上の３等分点９点の合計
９点の温度バラツキが１℃以内となることを確認した
後、１５０℃に３０分保持したのち、ウエハＷを載せて
ウエハＷが１５０℃に保持されるまでのウエハ面内の温
度バラツキの過渡特性を評価した。評価基準としては、
昇温過渡時の温度バラツキが１０℃以下のもの、ウエハ
面の温度上昇時の温度のオーバーシフトが２．０℃以内
であるものをＯＫとし、それ以上となるものはＮＧとし
た。

【００６３】また、ウエハを入れ替えた際の温度が±
１．０℃に安定するまでの時間を同時に測定した。これ
については、５０秒以内に安定したものを良好とし、こ
れ以上の時間を要するものは、不良として判定した。

【００６４】それぞれの結果は表１に示す通りである。
なお、表１中、＊は本発明の範囲外である。

【００６５】

【表１】

【００６６】表１から判るように、支持ピン２０の載置
面３からの突出高さｈが３０μｍと低いＮｏ．１は、均
熱板２からの熱をウエハが直接受けるため、温度のオー
バーシフトが２．３℃と大きくなった。また、前記突出
高さｈを６００μｍとしたＮｏ．８は、オーバーシフト
量は１．０℃と小さくなったが、温度が±１℃の範囲に
安定するまでの時間が５５秒と遅くなってしまった。こ
れに対し、前記突出高さｈが５０〜５００μｍ（０．０
５〜０．５ｍｍ）であるＮｏ．２〜７は、温度のオーバ
ーシフト量を２．０℃以下とし、温度が±１．０℃に安
定するまでの時間を５０秒以下とすることができた。

【００６７】また、前記支持ピン２０の突出高さｈのバ
ラツキが２０μｍ以上となるＮｏ．１１は、昇温過渡時
の温度バラツキが１０℃を越えて大きくなった。これに
対し、前記突出高さｈのバラツキを１５μｍ以下とした
ものは、昇温過渡時の温度バラツキが１０℃以下となり
良好であった。

【００６８】実施例２ここでは、支持ピン２０を設置する凹部２１の底面隅部
２１ａの面取り寸法Ｒ２と支持ピン２０の角部２０ｃの
面取り寸法Ｒ１の関係について評価した。凹部２１の直
径を４ｍｍ、深さを２ｍｍ、底面隅部２１ａの面取り寸
法Ｒ２を０．１ｍｍとし、支持ピン２０の径を３．６ｍ
ｍ、角部２０ｃの面取り寸法Ｒ１を０．０５ｍｍ、０．
１ｍｍ、０．２ｍｍ、０．３ｍｍと変更し、後は、実施
例１と同様にしてサンプルを作製した。

【００６９】そして、評価については、支持ピン２０の
取り付け取り外しを２０回繰り返した際の載置面３から
支持ピン２０の上面までの突出高さｈのバラツキを１μ
ｍ精度のデプスゲージを用いて評価した。

【００７０】測定結果を表２に示した。

【００７１】

【表２】

【００７２】表２から判るように、支持ピン２０の角部
２０ｃの面取り寸法Ｒ１が凹部２１の底面隅部２１ａの
面取り寸法Ｒ２より小さくなるＮｏ．１は、支持ピン２
０の突出高さのバラツキが４５μｍ、面取り寸法Ｒ１と
面取り寸法Ｒ２が同じ大きさであるＮｏ．２は前記突出
高さのバラツキが１８μｍと非常に大きくなった。

【００７３】これに対し、面取り寸法Ｒ１が面取り寸法
Ｒ２より大きなＮｏ．３、４は、前記突出高さのバラツ
キが１０μｍ以下と小さくなる事が判った。

【００７４】実施例３ここでは、支持ピン２０を凹部２１に設置した場合の固
定方法が、ウエハ載置面３からの支持ピン２０の突出高
さｈのバラツキに与える影響を調査した。

【００７５】支持ピン２０を固定治具２４で接触するよ
うに押さえた場合と支持ピン２０を非接触で押さえた場
合を繰り返し測定して比較した。支持ピン２０の突出高
さｈは、デプスゲージを用いて評価した。固定治具２４
は、Ｃ型のバネ形状のものを凹部２１に挿入する形で固
定した。

【００７６】結果を、表３に示した。

【００７７】

【表３】

【００７８】表３から判るように、支持ピン２０の突出
高さｈのバラツキは、固定治具２４を接触して押えたＮ
ｏ．２は、前記バラツキが±３５μｍと非常に大きな値
となった。これは、固定治具２４が支持ピン２０に片当
たりしたので、支持ピン２０が傾いた状態で固定された
ためと推定した。これに対し、固定治具２４で支持ピン
２０を非接触状態で固定したＮｏ．１は、前記バラツキ
が±５μｍとなり安定した固定ができた。

【００７９】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、セラミ
ックスからなる均熱板の一方の主面をウエハの載置面と
し、他方の主面もしくは内部に発熱抵抗体を有するとと
もに、該発熱抵抗体と電気的に接続される給電部を前記
他方の主面に具備してなるウエハ加熱装置において、前
記載置面にウエハを支える複数の支持ピンが形成されて
おり、前記支持ピンの載置面からの突出高さが０．０５
〜０．５ｍｍであり、且つそのバラツキを１５μｍ以内
とすることにより、ウエハを交換した際のウエハ温度の
昇温過渡時のオーバーシフトを１０℃以下に小さくし、
オーバーシフト量を小さくするとともに、所定温度±１
℃にウエハ温度が安定するまでの時間を短縮することが
可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のウエハ加熱装置を示す断面図である。

【図２】（ａ）は、本発明のウエハ加熱装置の均熱板の
平面図であり、（ｂ）はそのＸ−Ｘ断面図である。

【図３】（ａ）は、本発明のウエハ加熱装置の支持ピン
載置部の断面図であり、（ｂ）はその一部拡大図であ
る。

【図４】本発明の他の実施形態における支持ピン載置部
の断面図である。

【図５】従来のウエハ加熱装置を示す断面図である。

【図６】従来のウエハ加熱装置の均熱板を示す断面図で
ある。

【符号の説明】

１：ウエハ加熱装置２：均熱板３：載置面４：絶縁層５：発熱抵抗体６：給電部７：導通端子８：弾性体１０：熱電対１１：支持体２０：支持ピン２１：凹部２４：固定治具Ｗ：ウエハ

フロントページの続き (72)発明者長崎浩一鹿児島県国分市山下町１番１号京セラ株式会社鹿児島国分工場内Ｆターム(参考） 5F031 CA02 HA02 HA08 HA33 HA37 JA01 JA46 MA26 MA28 MA30 PA18 5F045 BB08 CB10 EK09 EK21 EM02 EM09 5F046 KA04

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】セラミックスからなる均熱板の一方の主面
をウエハの載置面とし、他方の主面もしくは内部に発熱
抵抗体を有するとともに、該発熱抵抗体と電気的に接続
される給電部を前記他方の主面に具備してなるウエハ加
熱装置において、前記載置面にウエハを支える複数の支
持ピンを備え、該支持ピンの載置面からの突出高さが
０．０５〜０．５ｍｍであり、且つそのバラツキが１５
μｍ以内であることを特徴とするウエハ加熱装置。
【請求項２】前記支持ピンが均熱板の載置面に備えた凹
部内に配置されており、支持ピンの埋設部における角部
の面取り寸法Ｒ１が、前記凹部の底面隅部の面取り寸法
Ｒ２よりも大きいことを特徴とする請求項１記載のウエ
ハ加熱装置。
【請求項３】前記凹部に埋設された支持ピンが、該支持
ピンに非接触の固定治具により凹部に保持されているこ
とを特徴とする請求項２のウエハ加熱装置。