JP2002057107A - ウエハ加熱部材及びこれを用いたウエハの均熱化方法 - Google Patents
ウエハ加熱部材及びこれを用いたウエハの均熱化方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】成膜ガスやエッチング用ガス、あるいは外乱が
作用したとしても常にウエハ面内の温度差を±５℃以内
に均熱化することができるウエハ加熱部材とこれを用い
たウエハの均熱化方法を提供する。 【解決手段】ウエハ１１の載置面４を有する板状セラミ
ック体２中に複数の発熱体Ｗ1，Ｗ2を埋設し、各発熱体
Ｗ1，Ｗ2の発熱量を独立して制御するウエハ加熱部材１
において、板状セラミック体２の概ね中心部に設置した
熱電対９の温度を基にウエハ１１の中心部を加熱する発
熱体Ｗ1の温度を制御し、周辺部の発熱体Ｗ2の抵抗値か
ら算出したウエハ１１上の周辺の温度がウエハ中心部の
温度に一致するように制御することでウエハ１１を均一
に加熱する。
作用したとしても常にウエハ面内の温度差を±５℃以内
に均熱化することができるウエハ加熱部材とこれを用い
たウエハの均熱化方法を提供する。 【解決手段】ウエハ１１の載置面４を有する板状セラミ
ック体２中に複数の発熱体Ｗ1，Ｗ2を埋設し、各発熱体
Ｗ1，Ｗ2の発熱量を独立して制御するウエハ加熱部材１
において、板状セラミック体２の概ね中心部に設置した
熱電対９の温度を基にウエハ１１の中心部を加熱する発
熱体Ｗ1の温度を制御し、周辺部の発熱体Ｗ2の抵抗値か
ら算出したウエハ１１上の周辺の温度がウエハ中心部の
温度に一致するように制御することでウエハ１１を均一
に加熱する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、半導体ウ
エハ、液晶用ガラス基板、磁気ヘッド用基板などのウエ
ハを加熱するのに用いるウエハ加熱部材及びこれを用い
たウエハの均熱化方法並びに昇温方法に関するものであ
る。
エハ、液晶用ガラス基板、磁気ヘッド用基板などのウエ
ハを加熱するのに用いるウエハ加熱部材及びこれを用い
たウエハの均熱化方法並びに昇温方法に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】従来、半導体装置を製造するにあたり、
熱ＣＶＤ、プラズマＣＶＤ、スパッタリング等の成膜工
程やエッチング工程等においては、半導体ウエハ（以
下、単にウエハと言う）を保持して各種処理温度に加熱
するためにウエハ加熱部材が用いられている。
熱ＣＶＤ、プラズマＣＶＤ、スパッタリング等の成膜工
程やエッチング工程等においては、半導体ウエハ（以
下、単にウエハと言う）を保持して各種処理温度に加熱
するためにウエハ加熱部材が用いられている。
【０００３】図１１に、従来のウエハ加熱部材を用いた
加熱装置の一例を示すように、この加熱装置は、円板状
をした板状セラミック体４２の上面に、ウエハ５０を収
容、載置する凹部を有し、該凹部の底面を載置面４４と
するとともに、板状セラミック体４２中には、図１２に
示すような単一パターンからなる発熱体４５を埋設し、
板状セラミック体４２の下面には、上記発熱体４５と電
気的に接続された給電端子４６を接合してなるウエハ加
熱部材４７を、筒状体４３を介して真空処理室１２内に
気密に設置してなり、ウエハ加熱部材４７の給電端子４
６を筒状体４３内を通って真空処理室１２外へ取り出す
ようになっていた。
加熱装置の一例を示すように、この加熱装置は、円板状
をした板状セラミック体４２の上面に、ウエハ５０を収
容、載置する凹部を有し、該凹部の底面を載置面４４と
するとともに、板状セラミック体４２中には、図１２に
示すような単一パターンからなる発熱体４５を埋設し、
板状セラミック体４２の下面には、上記発熱体４５と電
気的に接続された給電端子４６を接合してなるウエハ加
熱部材４７を、筒状体４３を介して真空処理室１２内に
気密に設置してなり、ウエハ加熱部材４７の給電端子４
６を筒状体４３内を通って真空処理室１２外へ取り出す
ようになっていた。
【０００４】そして、このウエハ加熱部材４７によりウ
エハ５０を加熱するには、ウエハ加熱部材４７の載置面
４４にウエハ５０を載せるとともに、発熱体４５に通電
してウエハ加熱部材４７を発熱させ、板状セラミック体
４２の中央に内蔵した熱電対４８より得られる値を基
に、載置面４４上のウエハ５０の温度を、例えば３００
℃以上の各種処理温度に加熱するようになっており、真
空処理室１２の排気孔１４より真空吸引して真空処理室
１２内を真空状態とするとともに、真空処理室１２のガ
ス供給孔１３より成膜用ガスを供給することにより、ウ
エハ５０上に薄膜を形成し、また、エッチング用ガスを
供給することにより、ウエハ５０上にエッチング処理を
施すようになっていた。
エハ５０を加熱するには、ウエハ加熱部材４７の載置面
４４にウエハ５０を載せるとともに、発熱体４５に通電
してウエハ加熱部材４７を発熱させ、板状セラミック体
４２の中央に内蔵した熱電対４８より得られる値を基
に、載置面４４上のウエハ５０の温度を、例えば３００
℃以上の各種処理温度に加熱するようになっており、真
空処理室１２の排気孔１４より真空吸引して真空処理室
１２内を真空状態とするとともに、真空処理室１２のガ
ス供給孔１３より成膜用ガスを供給することにより、ウ
エハ５０上に薄膜を形成し、また、エッチング用ガスを
供給することにより、ウエハ５０上にエッチング処理を
施すようになっていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、成膜工程や
エッチング工程では、リードタイムを短くするために所
定の温度に加熱するまでの昇温速度を高めることが要求
されている。また、成膜特性やエッチング精度を高める
ためにはウエハ５０の面内温度差ができるだけ小さいこ
とが望まれている。
エッチング工程では、リードタイムを短くするために所
定の温度に加熱するまでの昇温速度を高めることが要求
されている。また、成膜特性やエッチング精度を高める
ためにはウエハ５０の面内温度差ができるだけ小さいこ
とが望まれている。
【０００６】しかしながら、単一パターンの発熱体４５
を埋設したウエハ加熱部材４７では、その周辺部におけ
る熱輻射や筒状体４３からの熱引け等により、ウエハ５
０を均一に加熱することが難しく、例えばウエハ加熱部
材４７の外径が３００ｍｍを越える場合、ウエハ５０の
面内温度差を±５％以下に制御することができなかっ
た。
を埋設したウエハ加熱部材４７では、その周辺部におけ
る熱輻射や筒状体４３からの熱引け等により、ウエハ５
０を均一に加熱することが難しく、例えばウエハ加熱部
材４７の外径が３００ｍｍを越える場合、ウエハ５０の
面内温度差を±５％以下に制御することができなかっ
た。
【０００７】また、ウエハ加熱部材４７には以下に示す
様々な外乱が作用するため、これらの外乱によっても載
置面４４上に載せたウエハ５０を均一に加熱することは
難しいものであった。 (A)冷却水の温度変化 (B)冷却水の圧力変化 (C)冷却水の流量変化 (D)部材の設置場所の温度変化 (F)部材の設置場所の気圧変化 (G)部材の設置場所の気流変化 (H)設置環境の人体からの温度変化 (I)設置環境の人体からの気流変化 (J)設置環境の人体からの熱伝導 (K)加熱回路のノイズ (J)プラズマ発生およびその回路等からのノイズ (M)外部からの電磁ノイズ (N)その他予期せぬ熱的、電磁的、環境変化 さらに、成膜用ガスやエッチング用ガスを流していない
状態では、ウエハ５０の温度バラツキを小さく保つこと
ができたとしても、成膜用ガスやエッチング用ガスを流
すと、ウエハ５０の中央部と周辺部における温度差が大
きくなり、ウエハ５０を均一に加熱することができなか
った。
様々な外乱が作用するため、これらの外乱によっても載
置面４４上に載せたウエハ５０を均一に加熱することは
難しいものであった。 (A)冷却水の温度変化 (B)冷却水の圧力変化 (C)冷却水の流量変化 (D)部材の設置場所の温度変化 (F)部材の設置場所の気圧変化 (G)部材の設置場所の気流変化 (H)設置環境の人体からの温度変化 (I)設置環境の人体からの気流変化 (J)設置環境の人体からの熱伝導 (K)加熱回路のノイズ (J)プラズマ発生およびその回路等からのノイズ (M)外部からの電磁ノイズ (N)その他予期せぬ熱的、電磁的、環境変化 さらに、成膜用ガスやエッチング用ガスを流していない
状態では、ウエハ５０の温度バラツキを小さく保つこと
ができたとしても、成膜用ガスやエッチング用ガスを流
すと、ウエハ５０の中央部と周辺部における温度差が大
きくなり、ウエハ５０を均一に加熱することができなか
った。
【０００８】また、単一パターンの発熱体４５を埋設し
たウエハ加熱部材４７を用いてウエハ５０を所定の処理
温度まで昇温する場合、板状セラミック体４２と筒状体
４３の接合界面に熱応力が生じる。この熱応力により、
２０℃／分以上の昇温速度でウエハ加熱部材４７を繰り
返し加熱すると、板状セラミック体４２と筒状体４３の
接合部が破損するといった課題もあった。
たウエハ加熱部材４７を用いてウエハ５０を所定の処理
温度まで昇温する場合、板状セラミック体４２と筒状体
４３の接合界面に熱応力が生じる。この熱応力により、
２０℃／分以上の昇温速度でウエハ加熱部材４７を繰り
返し加熱すると、板状セラミック体４２と筒状体４３の
接合部が破損するといった課題もあった。
【０００９】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明は上記課
題に鑑み、請求項１に係る発明は、ウエハの載置面を有
する板状セラミック体中に、複数の発熱体（Ｗｘ：ｘ＝
１，２，３，…）を埋設したウエハ加熱部材において、
以下の工程にて算出した時のＫｘ（ｘ＝１，２，３，
…）の値がそれぞれ５０〜７００の範囲にあることを特
徴とする。 （１）ウエハ加熱部材の載置面にウエハを載せ、基準と
なる温度と処理温度である３００〜９００℃の少なくと
も２点において、上記ウエハの面内温度差をそれぞれ±
５℃以下とした時の各発熱体（Ｗｘ：ｘ＝１，２，３，
…）の抵抗値（Ｒｘ：ｘ＝１，２，３，…）と、各発熱
体（Ｗｘ：ｘ＝１，２，３，…）上に位置するウエハの
各部位における温度（Ｔｘ：ｘ＝１，２，３，…）を測
定する工程 （２）各発熱体（Ｗｘ：ｘ＝１，２，３，…）の抵抗値
（Ｒｘ：ｘ＝１，２，３，…）と、各発熱体（Ｗｘ：ｘ
＝１，２，３，…）上に位置するウエハの各部位におけ
る温度（Ｔｘ：ｘ＝１，２，３，…）が数１で表される
と仮定し、工程（１）で得られた値を基に最小２乗法に
て数１のＫｘを決定する工程 (数１) Ｔｘ＝Ｒｘ×Ｋｘ＋Ｑｘ （ｘ＝１,２，３，…） ただし、 Ｔｘ（単位：℃）は各発熱体上に位置するウエハの各部
位における温度 Ｒｘ（単位：Ω）は各発熱体の抵抗値 Ｋｘ，Ｑｘは最小２乗法により求められる定数 請求項２に係る発明は、上記板状セラミック体を窒化ア
ルミニウムにより形成したことを特徴とする。
題に鑑み、請求項１に係る発明は、ウエハの載置面を有
する板状セラミック体中に、複数の発熱体（Ｗｘ：ｘ＝
１，２，３，…）を埋設したウエハ加熱部材において、
以下の工程にて算出した時のＫｘ（ｘ＝１，２，３，
…）の値がそれぞれ５０〜７００の範囲にあることを特
徴とする。 （１）ウエハ加熱部材の載置面にウエハを載せ、基準と
なる温度と処理温度である３００〜９００℃の少なくと
も２点において、上記ウエハの面内温度差をそれぞれ±
５℃以下とした時の各発熱体（Ｗｘ：ｘ＝１，２，３，
…）の抵抗値（Ｒｘ：ｘ＝１，２，３，…）と、各発熱
体（Ｗｘ：ｘ＝１，２，３，…）上に位置するウエハの
各部位における温度（Ｔｘ：ｘ＝１，２，３，…）を測
定する工程 （２）各発熱体（Ｗｘ：ｘ＝１，２，３，…）の抵抗値
（Ｒｘ：ｘ＝１，２，３，…）と、各発熱体（Ｗｘ：ｘ
＝１，２，３，…）上に位置するウエハの各部位におけ
る温度（Ｔｘ：ｘ＝１，２，３，…）が数１で表される
と仮定し、工程（１）で得られた値を基に最小２乗法に
て数１のＫｘを決定する工程 (数１) Ｔｘ＝Ｒｘ×Ｋｘ＋Ｑｘ （ｘ＝１,２，３，…） ただし、 Ｔｘ（単位：℃）は各発熱体上に位置するウエハの各部
位における温度 Ｒｘ（単位：Ω）は各発熱体の抵抗値 Ｋｘ，Ｑｘは最小２乗法により求められる定数 請求項２に係る発明は、上記板状セラミック体を窒化ア
ルミニウムにより形成したことを特徴とする。
【００１０】請求項３に係る発明は、ウエハの載置面を
有する板状セラミック体中に、複数の発熱体（Ｗｘ：ｘ
＝１，２，３，…）を埋設するとともに、最も内側に埋
設した発熱体（Ｗ1）の近傍に温度検出手段を内蔵して
なるウエハ加熱部材において、前記複数の発熱体（Ｗ
ｘ：ｘ＝１，２，３，…）を以下の工程によって独立し
て制御することにより上記載置面上に載せたウエハを均
一に加熱するようにしたことを特徴とする。 （１）ウエハ加熱部材の載置面にウエハを載せ、基準と
なる温度と処理温度の少なくとも２点において、上記ウ
エハの面内温度差をそれぞれ±５℃以下とした時、最も
内側の発熱体（Ｗ1）以外の発熱体（Ｗｘ：ｘ＝２，
３，…）の抵抗値（Ｒｘ：ｘ＝２，３，…）と、最も内
側の発熱体（Ｗ1）以外の発熱体（Ｗｘ：ｘ＝２，３，
…）上に位置するウエハの各部位における温度（Ｔｘ：
ｘ＝２，３，…）を測定する工程 （２）最も内側の発熱体（Ｗ1）以外の発熱体（Ｗｘ：
ｘ＝２，３，…）の抵抗値（Ｒｘ：ｘ＝２，３，…）
と、最も内側の発熱体（Ｗ１）以外の発熱体（Ｗｘ：ｘ
＝２，３，…）上に位置するウエハの各部位における温
度（Ｔｘ：ｘ＝２，３，…）が数１で表されると仮定
し、工程（１）で得られた値を基に最小２乗法にて数１
のＫｘとＱｘを決定するとともに、処理温度における温
度検出手段の温度Ｔｃと、最も内側の発熱体（Ｗ1）上
に位置するウエハ中心部の温度Ｔ1との温度差ΔＴを算
出する工程 (数１) Ｔｘ＝Ｒｘ×Ｋｘ＋Ｑｘ （ｘ＝１,２，３，…） ただし、 Ｔｘ（単位：℃）は各発熱体上に位置するウエハの各部
位における温度 Ｒｘ（単位：Ω）は各発熱体の抵抗値 Ｋｘ，Ｑｘは最小２乗法により求められる定数 （３）工程（２）で得られた値を基に、ウエハの中心温
度Ｔ1は、温度検出手段から得られた温度Ｔｃを基に、
最も内側の発熱体（Ｗ1）に通電する電力を制御すると
ともに、最も内側の発熱体（Ｗ1）以外の発熱体（Ｗ
ｘ：ｘ＝２，３，…）上に位置するウエハの各部位にお
ける温度（Ｔｘ：ｘ＝２，３，…）は、数２となるよう
なＲｘ（ｘ＝２，３，…）が得られるように、最も内側
の発熱体（Ｗ 1）以外の各発熱体（Ｗｘ：ｘ＝２，３，
…）に通電する電力を制御する工程 (数２) Ｋｘ・Ｒｘ＋Ｑｘ＝Ｔｃ＋ΔＴ （ｘ＝２，３，…） ただし、 Ｔｘ（単位：℃）は各発熱体上に位置するウエハの各部
位における温度 Ｒｘ（単位：Ω）は各発熱体の抵抗値 Ｋｘ，Ｑｘは最小２乗法により求められる定数 Ｔｃ（単位：℃）は処理温度における温度検出手段にて
測定した時の温度 ΔＴ（単位：℃）は処理温度における最も内側の発熱体
上に位置するウエハ中心部の温度と温度検出手段にて測
定した時の温度との差 請求項４に係る発明は、ウエハの載置面を有する板状セ
ラミック体中に、複数の発熱体（Ｗｘ：ｘ＝１，２，
３，…）を埋設したウエハ加熱部材において、前記各発
熱体（Ｗｘ：ｘ＝１，２，３，…）を以下の工程によっ
て独立して制御することにより上記載置面上に載せたウ
エハを均一に加熱するようにしたことを特徴とする。 （１）ウエハ加熱部材の載置面にウエハを載せ、基準と
なる温度と処理温度の少なくとも２点において、上記ウ
エハの面内温度差をそれぞれ±５℃以下とした時、各発
熱体（Ｗｘ：ｘ＝１，２，３，…）の抵抗値（Ｒｘ：ｘ
＝１，２，３，…）と、各発熱体（Ｗｘ：ｘ＝１，２，
３，…）上に位置するウエハの各部位における温度（Ｔ
ｘ：ｘ＝１，２，３，…）を測定する工程 （２）各発熱体（Ｗｘ：ｘ＝１，２，３，…）の抵抗値
（Ｒｘ：ｘ＝１，２，３，…）と、各発熱体（Ｗｘ：ｘ
＝１，２，３，…）上に位置するウエハの各部位におけ
る温度（Ｔｘ：ｘ＝１，２，３，…）が数１で表される
と仮定し、工程（１）で得られた値を基に数１のＫｘと
Ｑｘを決定する工程 (数１) Ｔｘ＝Ｒｘ×Ｋｘ＋Ｑｘ （ｘ＝１,２，３，…） ただし、 Ｔｘ（単位：℃）は各発熱体上に位置するウエハの各部
位における温度 Ｒｘ（単位：Ω）は各発熱体の抵抗値 Ｋｘ，Ｑｘは最小２乗法により求められる定数 （３）工程（２）で得られた値を基に、各発熱体（Ｗ
ｘ：ｘ＝１，２，３，…）上に位置するウエハの各部位
における温度（Ｔｘ：ｘ＝１，２，３，…）が数３の関
係となるようなＲｘ（ｘ＝１，２，３，…）が得られる
ように、各発熱体（Ｗｘ：ｘ＝１，２，３，…）に通電
する電力を制御する工程 (数３) Ｋ1×Ｒ1＋Ｑ1＝Ｋ2×Ｒ2＋Ｑ2＝Ｋ3×Ｒ3＋Ｑ3＝… 請求項５に係る発明は、上記ウエハ加熱部材の載置面に
載せたウエハの中心部の温度を、周辺部の温度より大き
くした状態で昇温するようにしたことを特徴とする。
有する板状セラミック体中に、複数の発熱体（Ｗｘ：ｘ
＝１，２，３，…）を埋設するとともに、最も内側に埋
設した発熱体（Ｗ1）の近傍に温度検出手段を内蔵して
なるウエハ加熱部材において、前記複数の発熱体（Ｗ
ｘ：ｘ＝１，２，３，…）を以下の工程によって独立し
て制御することにより上記載置面上に載せたウエハを均
一に加熱するようにしたことを特徴とする。 （１）ウエハ加熱部材の載置面にウエハを載せ、基準と
なる温度と処理温度の少なくとも２点において、上記ウ
エハの面内温度差をそれぞれ±５℃以下とした時、最も
内側の発熱体（Ｗ1）以外の発熱体（Ｗｘ：ｘ＝２，
３，…）の抵抗値（Ｒｘ：ｘ＝２，３，…）と、最も内
側の発熱体（Ｗ1）以外の発熱体（Ｗｘ：ｘ＝２，３，
…）上に位置するウエハの各部位における温度（Ｔｘ：
ｘ＝２，３，…）を測定する工程 （２）最も内側の発熱体（Ｗ1）以外の発熱体（Ｗｘ：
ｘ＝２，３，…）の抵抗値（Ｒｘ：ｘ＝２，３，…）
と、最も内側の発熱体（Ｗ１）以外の発熱体（Ｗｘ：ｘ
＝２，３，…）上に位置するウエハの各部位における温
度（Ｔｘ：ｘ＝２，３，…）が数１で表されると仮定
し、工程（１）で得られた値を基に最小２乗法にて数１
のＫｘとＱｘを決定するとともに、処理温度における温
度検出手段の温度Ｔｃと、最も内側の発熱体（Ｗ1）上
に位置するウエハ中心部の温度Ｔ1との温度差ΔＴを算
出する工程 (数１) Ｔｘ＝Ｒｘ×Ｋｘ＋Ｑｘ （ｘ＝１,２，３，…） ただし、 Ｔｘ（単位：℃）は各発熱体上に位置するウエハの各部
位における温度 Ｒｘ（単位：Ω）は各発熱体の抵抗値 Ｋｘ，Ｑｘは最小２乗法により求められる定数 （３）工程（２）で得られた値を基に、ウエハの中心温
度Ｔ1は、温度検出手段から得られた温度Ｔｃを基に、
最も内側の発熱体（Ｗ1）に通電する電力を制御すると
ともに、最も内側の発熱体（Ｗ1）以外の発熱体（Ｗ
ｘ：ｘ＝２，３，…）上に位置するウエハの各部位にお
ける温度（Ｔｘ：ｘ＝２，３，…）は、数２となるよう
なＲｘ（ｘ＝２，３，…）が得られるように、最も内側
の発熱体（Ｗ 1）以外の各発熱体（Ｗｘ：ｘ＝２，３，
…）に通電する電力を制御する工程 (数２) Ｋｘ・Ｒｘ＋Ｑｘ＝Ｔｃ＋ΔＴ （ｘ＝２，３，…） ただし、 Ｔｘ（単位：℃）は各発熱体上に位置するウエハの各部
位における温度 Ｒｘ（単位：Ω）は各発熱体の抵抗値 Ｋｘ，Ｑｘは最小２乗法により求められる定数 Ｔｃ（単位：℃）は処理温度における温度検出手段にて
測定した時の温度 ΔＴ（単位：℃）は処理温度における最も内側の発熱体
上に位置するウエハ中心部の温度と温度検出手段にて測
定した時の温度との差 請求項４に係る発明は、ウエハの載置面を有する板状セ
ラミック体中に、複数の発熱体（Ｗｘ：ｘ＝１，２，
３，…）を埋設したウエハ加熱部材において、前記各発
熱体（Ｗｘ：ｘ＝１，２，３，…）を以下の工程によっ
て独立して制御することにより上記載置面上に載せたウ
エハを均一に加熱するようにしたことを特徴とする。 （１）ウエハ加熱部材の載置面にウエハを載せ、基準と
なる温度と処理温度の少なくとも２点において、上記ウ
エハの面内温度差をそれぞれ±５℃以下とした時、各発
熱体（Ｗｘ：ｘ＝１，２，３，…）の抵抗値（Ｒｘ：ｘ
＝１，２，３，…）と、各発熱体（Ｗｘ：ｘ＝１，２，
３，…）上に位置するウエハの各部位における温度（Ｔ
ｘ：ｘ＝１，２，３，…）を測定する工程 （２）各発熱体（Ｗｘ：ｘ＝１，２，３，…）の抵抗値
（Ｒｘ：ｘ＝１，２，３，…）と、各発熱体（Ｗｘ：ｘ
＝１，２，３，…）上に位置するウエハの各部位におけ
る温度（Ｔｘ：ｘ＝１，２，３，…）が数１で表される
と仮定し、工程（１）で得られた値を基に数１のＫｘと
Ｑｘを決定する工程 (数１) Ｔｘ＝Ｒｘ×Ｋｘ＋Ｑｘ （ｘ＝１,２，３，…） ただし、 Ｔｘ（単位：℃）は各発熱体上に位置するウエハの各部
位における温度 Ｒｘ（単位：Ω）は各発熱体の抵抗値 Ｋｘ，Ｑｘは最小２乗法により求められる定数 （３）工程（２）で得られた値を基に、各発熱体（Ｗ
ｘ：ｘ＝１，２，３，…）上に位置するウエハの各部位
における温度（Ｔｘ：ｘ＝１，２，３，…）が数３の関
係となるようなＲｘ（ｘ＝１，２，３，…）が得られる
ように、各発熱体（Ｗｘ：ｘ＝１，２，３，…）に通電
する電力を制御する工程 (数３) Ｋ1×Ｒ1＋Ｑ1＝Ｋ2×Ｒ2＋Ｑ2＝Ｋ3×Ｒ3＋Ｑ3＝… 請求項５に係る発明は、上記ウエハ加熱部材の載置面に
載せたウエハの中心部の温度を、周辺部の温度より大き
くした状態で昇温するようにしたことを特徴とする。
【００１１】
【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。
説明する。
【００１２】図１は本発明に係るウエハ加熱部材を備え
る加熱装置の一例を示す概略断面図、図２は本発明に係
るウエハ加熱部材の制御機構を示すブロック図であり、
このウエハ加熱部材１は、円板状をした板状セラミック
体２の上面に、ウエハ１１を収容、載置する凹部を有
し、該凹部の底面をウエハ１１の載置面４とするととも
に、板状セラミック体２の内部中央には、図３に示すよ
うな平面形状が円形をなし、単一パターンからなる発熱
体Ｗ1を載置面４近傍に埋設するとともに、板状セラミ
ック体２の内部周辺には、図４に示すような平面形状が
リング状をなし、単一パターンからなる発熱体Ｗ2を埋
設し、板状セラミック体２の下面には、前記発熱体Ｗ1
と電気的に接続される給電端子７及び発熱体Ｗ2と電気
的に接続された給電端子８をそれぞれ接合してある。
る加熱装置の一例を示す概略断面図、図２は本発明に係
るウエハ加熱部材の制御機構を示すブロック図であり、
このウエハ加熱部材１は、円板状をした板状セラミック
体２の上面に、ウエハ１１を収容、載置する凹部を有
し、該凹部の底面をウエハ１１の載置面４とするととも
に、板状セラミック体２の内部中央には、図３に示すよ
うな平面形状が円形をなし、単一パターンからなる発熱
体Ｗ1を載置面４近傍に埋設するとともに、板状セラミ
ック体２の内部周辺には、図４に示すような平面形状が
リング状をなし、単一パターンからなる発熱体Ｗ2を埋
設し、板状セラミック体２の下面には、前記発熱体Ｗ1
と電気的に接続される給電端子７及び発熱体Ｗ2と電気
的に接続された給電端子８をそれぞれ接合してある。
【００１３】そして、上記ウエハ加熱部材１は、筒状体
３を介して真空処理室１２内に気密に設置し、ウエハ加
熱部材１の給電端子７，８を筒状体３内を通って真空処
理室１２外へ取り出すようになっている。なお、１３は
成膜用ガスやエッチング用ガスを導入するためのガス供
給孔であり、１４は真空処理室１２の空気を排出するた
めの排気孔である。
３を介して真空処理室１２内に気密に設置し、ウエハ加
熱部材１の給電端子７，８を筒状体３内を通って真空処
理室１２外へ取り出すようになっている。なお、１３は
成膜用ガスやエッチング用ガスを導入するためのガス供
給孔であり、１４は真空処理室１２の空気を排出するた
めの排気孔である。
【００１４】また、板状セラミック体２の下面中央で、
かつ最も内側に位置する発熱体Ｗ1の近傍には、熱電対
等の温度検出手段９を内蔵してあり、この温度検出手段
９に接続されたリード線１０も筒状体３内を通って真空
処理室１２外へ取り出すようになっている。
かつ最も内側に位置する発熱体Ｗ1の近傍には、熱電対
等の温度検出手段９を内蔵してあり、この温度検出手段
９に接続されたリード線１０も筒状体３内を通って真空
処理室１２外へ取り出すようになっている。
【００１５】即ち、図２に示すように、筒状体３内を通
って真空処理室１２外へ取り出された給電端子７は電力
制御装置１９ａと、給電端子８は電力制御部１９ｂとそ
れぞれ接続してあり、給電端子７と電力制御装置１９ａ
との間には電圧計１５ａと電流計１６ａを接続し、これ
ら電圧計１５ａ及び電流計１６ａより得られた信号を演
算部１７へ送るようになっており、また、給電端子８と
電力制御装置１９ｂとの間にも電圧計１５ｂと電流計１
６ｂを接続し、これら電圧計１５ｂ及び電流計１６ｂよ
り得られた信号を演算部１７へ送るようになっている。
さらに、熱電対９より得られた信号も温度変換器２１を
介して演算部１７へ送るようになっている。なお、２０
は電極制御部１９ａ，１９ｂにそれぞれ電圧を印加する
ための電源である。
って真空処理室１２外へ取り出された給電端子７は電力
制御装置１９ａと、給電端子８は電力制御部１９ｂとそ
れぞれ接続してあり、給電端子７と電力制御装置１９ａ
との間には電圧計１５ａと電流計１６ａを接続し、これ
ら電圧計１５ａ及び電流計１６ａより得られた信号を演
算部１７へ送るようになっており、また、給電端子８と
電力制御装置１９ｂとの間にも電圧計１５ｂと電流計１
６ｂを接続し、これら電圧計１５ｂ及び電流計１６ｂよ
り得られた信号を演算部１７へ送るようになっている。
さらに、熱電対９より得られた信号も温度変換器２１を
介して演算部１７へ送るようになっている。なお、２０
は電極制御部１９ａ，１９ｂにそれぞれ電圧を印加する
ための電源である。
【００１６】そして、熱電対９、各電圧計１５ａ，１５
ｂ、及び各電流計１６ａ，１６ｂから得られた信号を基
に演算部１７にて演算し、変換器１８ａを介して電力制
御部１９ａに出力された指令信号を基に発熱体Ｗ1を加
熱し、また、変換器１８ｂを介して電力制御部１９ｂに
出力された指令信号を基に発熱体Ｗ2を加熱するよう
に、発熱体５と発熱体６を独立して加熱するのである
が、演算部１７では、以下の工程（１）（２）から算出
した値を基に工程（３）のように演算処理するようにな
っている。
ｂ、及び各電流計１６ａ，１６ｂから得られた信号を基
に演算部１７にて演算し、変換器１８ａを介して電力制
御部１９ａに出力された指令信号を基に発熱体Ｗ1を加
熱し、また、変換器１８ｂを介して電力制御部１９ｂに
出力された指令信号を基に発熱体Ｗ2を加熱するよう
に、発熱体５と発熱体６を独立して加熱するのである
が、演算部１７では、以下の工程（１）（２）から算出
した値を基に工程（３）のように演算処理するようにな
っている。
【００１７】即ち、工程（１）では、ウエハ加熱部材１
の載置面４に測温用ＴＣウエハ（不図示）を載せ、基準
となる温度（以下、基準温度という）とウエハ１１の処
理温度の少なくとも２点において、測定温用ＴＣウエハ
の面内温度差を±５℃以下とした時の最も内側に位置す
る発熱体Ｗ1以外の発熱体Ｗ2の抵抗値Ｒ2と、最も内側
に位置する発熱体Ｗ1以外の発熱体Ｗ2上に位置する測温
用ＴＣウエハの各部位における温度Ｔ2を測定する。
の載置面４に測温用ＴＣウエハ（不図示）を載せ、基準
となる温度（以下、基準温度という）とウエハ１１の処
理温度の少なくとも２点において、測定温用ＴＣウエハ
の面内温度差を±５℃以下とした時の最も内側に位置す
る発熱体Ｗ1以外の発熱体Ｗ2の抵抗値Ｒ2と、最も内側
に位置する発熱体Ｗ1以外の発熱体Ｗ2上に位置する測温
用ＴＣウエハの各部位における温度Ｔ2を測定する。
【００１８】基準温度を室温とする場合、ウエハ加熱部
材１の載置面４に測温用ＴＣウエハを載せ、測温用ＴＣ
ウエハの各測温点における温度の差が±５℃以下となる
まで放置する。測温用ＴＣウエハとしては、正確な温度
測定ができるようにするため、測温点ができるだけ多い
ものが良いが、少なくとも５点以上測定できるものを用
いれば良い。
材１の載置面４に測温用ＴＣウエハを載せ、測温用ＴＣ
ウエハの各測温点における温度の差が±５℃以下となる
まで放置する。測温用ＴＣウエハとしては、正確な温度
測定ができるようにするため、測温点ができるだけ多い
ものが良いが、少なくとも５点以上測定できるものを用
いれば良い。
【００１９】測温点を５点計ることができる測温用ＴＣ
ウエハを用いた場合の測温点の配置位置を図５（ａ）に
示す。なお、測温点Ｐ１は発熱体Ｗ1の上方に位置し、
測温点Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５は、リング状をした発熱
体Ｗ2の中央上方に位置するように構成してある。
ウエハを用いた場合の測温点の配置位置を図５（ａ）に
示す。なお、測温点Ｐ１は発熱体Ｗ1の上方に位置し、
測温点Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５は、リング状をした発熱
体Ｗ2の中央上方に位置するように構成してある。
【００２０】具体的には、温度変化のない恒温室にウエ
ハ加熱部材１を備えた真空処理室１２を設置し、冷却水
や加熱電源を全て絶った状態で１時間以上、好ましくは
１２時間以上放置すると、測温用ＴＣウエハの面内温度
差を±５℃以下、さらには±１℃以内、望ましくは±
０．１℃以内とすることができ、この時の温度を基準温
度とし、その時の発熱体Ｗ2の抵抗値Ｒ2と、発熱体Ｗ2
上に位置する測温用ＴＣウエハの部位における温度Ｔ2
を測定する。
ハ加熱部材１を備えた真空処理室１２を設置し、冷却水
や加熱電源を全て絶った状態で１時間以上、好ましくは
１２時間以上放置すると、測温用ＴＣウエハの面内温度
差を±５℃以下、さらには±１℃以内、望ましくは±
０．１℃以内とすることができ、この時の温度を基準温
度とし、その時の発熱体Ｗ2の抵抗値Ｒ2と、発熱体Ｗ2
上に位置する測温用ＴＣウエハの部位における温度Ｔ2
を測定する。
【００２１】この時、図５（ａ）の測温用ＴＣウエハを
用いて発熱体Ｗ2上に位置する測温用ＴＣウエハの各部
位における温度Ｔ2を測定する場合、測温点Ｐ２，Ｐ
３，Ｐ４，Ｐ５における各温度の平均値を求めることに
より算出する。
用いて発熱体Ｗ2上に位置する測温用ＴＣウエハの各部
位における温度Ｔ2を測定する場合、測温点Ｐ２，Ｐ
３，Ｐ４，Ｐ５における各温度の平均値を求めることに
より算出する。
【００２２】また、ウエハ加熱部材１を発熱させて測温
用ＴＣウエハを処理温度まで加熱し、発熱体Ｗ1及び発
熱体Ｗ2に印加する電力をそれぞれ調整して測温用ＴＣ
ウエハの面内温度差が±５℃以下、好ましくは±１℃以
下になるようにし、ウエハの面内温度差が±５℃以内と
なった時の温度を処理温度とし、その時の発熱体Ｗ2の
抵抗値Ｒ2と、発熱体Ｗ2上に位置する測温用ＴＣウエハ
の各部位における温度Ｔ 2を、基準温度で測定した場合
と同様に測定する。なお、測定精度を高めるために同様
の測定を数回繰り返し、その平均値を測定値としても構
わない。
用ＴＣウエハを処理温度まで加熱し、発熱体Ｗ1及び発
熱体Ｗ2に印加する電力をそれぞれ調整して測温用ＴＣ
ウエハの面内温度差が±５℃以下、好ましくは±１℃以
下になるようにし、ウエハの面内温度差が±５℃以内と
なった時の温度を処理温度とし、その時の発熱体Ｗ2の
抵抗値Ｒ2と、発熱体Ｗ2上に位置する測温用ＴＣウエハ
の各部位における温度Ｔ 2を、基準温度で測定した場合
と同様に測定する。なお、測定精度を高めるために同様
の測定を数回繰り返し、その平均値を測定値としても構
わない。
【００２３】次に、工程（２）では、発熱体Ｗ2の抵抗
値Ｒ2と、発熱体Ｗ2上に位置する測温用ＴＣウエハの各
部位における温度Ｔ2との間には数１に示すような一次
関数としての関係があると仮定し、基準温度で求めた発
熱体Ｗ2の抵抗値Ｒ2と、発熱体Ｗ2上に位置する測温用
ＴＣウエハの各部位における温度Ｔ2、及び処理温度で
求めた発熱体Ｗ2の抵抗値Ｒ2と、発熱体Ｗ2上に位置す
るウエハの各部位における温度Ｔ2を基に、最小２乗法
により数１のＫ2とＱ2を求める。 (数１) Ｔｘ＝Ｒｘ×Ｋｘ＋Ｑｘ （ｘ＝１,２，３，…） ただし、 Ｔｘ（単位：℃）は各発熱体上に位置するウエハの各部
位における温度 Ｒｘ（単位：Ω）は各発熱体の抵抗値 Ｋｘ，Ｑｘは最小２乗法により求められる定数 また、処理温度における発熱体Ｗ1の近傍に埋設した温
度検出手段９、例えば熱電対９の温度Ｔｃと、測温用Ｔ
Ｃウエハの中心部、即ち測度点Ｐ１の温度Ｔ1を測定
し、実際の測温用ＴＣウエハ上の中心温度Ｔ1と熱電対
９から得られる温度Ｔｃとの温度差△Ｔを測定する。
値Ｒ2と、発熱体Ｗ2上に位置する測温用ＴＣウエハの各
部位における温度Ｔ2との間には数１に示すような一次
関数としての関係があると仮定し、基準温度で求めた発
熱体Ｗ2の抵抗値Ｒ2と、発熱体Ｗ2上に位置する測温用
ＴＣウエハの各部位における温度Ｔ2、及び処理温度で
求めた発熱体Ｗ2の抵抗値Ｒ2と、発熱体Ｗ2上に位置す
るウエハの各部位における温度Ｔ2を基に、最小２乗法
により数１のＫ2とＱ2を求める。 (数１) Ｔｘ＝Ｒｘ×Ｋｘ＋Ｑｘ （ｘ＝１,２，３，…） ただし、 Ｔｘ（単位：℃）は各発熱体上に位置するウエハの各部
位における温度 Ｒｘ（単位：Ω）は各発熱体の抵抗値 Ｋｘ，Ｑｘは最小２乗法により求められる定数 また、処理温度における発熱体Ｗ1の近傍に埋設した温
度検出手段９、例えば熱電対９の温度Ｔｃと、測温用Ｔ
Ｃウエハの中心部、即ち測度点Ｐ１の温度Ｔ1を測定
し、実際の測温用ＴＣウエハ上の中心温度Ｔ1と熱電対
９から得られる温度Ｔｃとの温度差△Ｔを測定する。
【００２４】そして、これらの数値を基に、実際の処理
工程（３）では、処理するウエハ１１をウエハ加熱部材
１の載置面４に載せ、発熱体Ｗ1上に位置するウエハ１
１の温度がＴ1となるように、熱電対９により測定した
温度Ｔｃを基に発熱体Ｗ1に印加する電力を制御して所
定の処理温度に加熱するとともに、発熱体Ｗ2上に位置
するウエハ１１の各部位における温度Ｔ2は、発熱体Ｗ1
上に位置するウエハ１１の中心温度Ｔ1と等しくなるよ
うに、発熱体Ｗ2に印加する電力を制御することによ
り、処理温度におけるウエハ１１の面内温度差を±５％
以下に均熱化することができる。
工程（３）では、処理するウエハ１１をウエハ加熱部材
１の載置面４に載せ、発熱体Ｗ1上に位置するウエハ１
１の温度がＴ1となるように、熱電対９により測定した
温度Ｔｃを基に発熱体Ｗ1に印加する電力を制御して所
定の処理温度に加熱するとともに、発熱体Ｗ2上に位置
するウエハ１１の各部位における温度Ｔ2は、発熱体Ｗ1
上に位置するウエハ１１の中心温度Ｔ1と等しくなるよ
うに、発熱体Ｗ2に印加する電力を制御することによ
り、処理温度におけるウエハ１１の面内温度差を±５％
以下に均熱化することができる。
【００２５】即ち、数２に示す関係が常に成り立つよう
な発熱体Ｗ2の抵抗値Ｒ2が得られるように発熱体Ｗ2へ
通電する電力を演算部１７にて演算し、制御するように
すれば良い。 (数２) Ｋｘ・Ｒｘ＋Ｑｘ＝Ｔｃ＋ΔＴ （ｘ＝２，３，…） ただし、 Ｔｘ（単位：℃）は各発熱体上に位置するウエハの各部
位における温度 Ｒｘ（単位：Ω）は各発熱体の抵抗値 Ｋｘ，Ｑｘは最小２乗法により求められる定数 Ｔｃ（単位：℃）は処理温度における温度検出手段にて
測定した時の温度 ΔＴ（単位：℃）は処理温度における最も内側の発熱体
上に位置するウエハ中心部の温度と温度検出手段にて測
定した時の温度との差 かくして、本発明のウエハ加熱部材１を用いれば、処理
温度におけるウエハ１１の面内温度差を±５％以下とす
ることができるとともに、真空処理室１２に冷却水を流
したり、成膜用ガスやエッチング用ガスを供給したりす
ることにより、課題で列挙した(A)〜(N)の外乱が作用し
たとしても、ウエハ１１の周縁部における温度が中央部
における温度と等しくなるような電力を発熱体Ｗ2に印
加することができるため、ウエハ１１の面内温度差を常
に±５％以内とすることができる。
な発熱体Ｗ2の抵抗値Ｒ2が得られるように発熱体Ｗ2へ
通電する電力を演算部１７にて演算し、制御するように
すれば良い。 (数２) Ｋｘ・Ｒｘ＋Ｑｘ＝Ｔｃ＋ΔＴ （ｘ＝２，３，…） ただし、 Ｔｘ（単位：℃）は各発熱体上に位置するウエハの各部
位における温度 Ｒｘ（単位：Ω）は各発熱体の抵抗値 Ｋｘ，Ｑｘは最小２乗法により求められる定数 Ｔｃ（単位：℃）は処理温度における温度検出手段にて
測定した時の温度 ΔＴ（単位：℃）は処理温度における最も内側の発熱体
上に位置するウエハ中心部の温度と温度検出手段にて測
定した時の温度との差 かくして、本発明のウエハ加熱部材１を用いれば、処理
温度におけるウエハ１１の面内温度差を±５％以下とす
ることができるとともに、真空処理室１２に冷却水を流
したり、成膜用ガスやエッチング用ガスを供給したりす
ることにより、課題で列挙した(A)〜(N)の外乱が作用し
たとしても、ウエハ１１の周縁部における温度が中央部
における温度と等しくなるような電力を発熱体Ｗ2に印
加することができるため、ウエハ１１の面内温度差を常
に±５％以内とすることができる。
【００２６】次に、本発明の他の実施形態について図６
乃至図１０を基に説明する。
乃至図１０を基に説明する。
【００２７】この加熱部材２２は、円盤状をした板状セ
ラミック体２３の内部中央には、図８に示すような平面
形状が円形をなし、単一パターンからなる発熱体Ｗ1を
載置面４近傍に埋設するとともに、板状セラミック体２
３の内部周辺には、図９に示すような平面形状がリング
状をなし、単一パターンからなる発熱体Ｗ2、及び図１
０に示すような平面形状がリング状をなし、単一パター
ンからなる発熱体Ｗ3を各々埋設し、板状セラミック体
２３の下面には、各発熱体Ｗ1，Ｗ2，Ｗ3とそれぞれ電
気的に接続される給電端子２９，３０，３１を接合し、
筒状体２４内を通って真空処理室１２外へ取り出すよう
になっており、給電端子２９は電圧計１５ａ、電流計１
６ａ、電力制御部１９ａと、給電端子３０は電圧計１５
ｂ、電流計１６ｂ、電力制御部１９ｂと、給電端子３１
は電圧計１５ｃ、電流計１６ｃ、電力制御部１９ｃとそ
れぞれ接続し、各電圧計１５ａ〜１５ｃ、電流計１６ａ
〜１６ｃから得られた信号は演算部１７へ送るようにな
っている。
ラミック体２３の内部中央には、図８に示すような平面
形状が円形をなし、単一パターンからなる発熱体Ｗ1を
載置面４近傍に埋設するとともに、板状セラミック体２
３の内部周辺には、図９に示すような平面形状がリング
状をなし、単一パターンからなる発熱体Ｗ2、及び図１
０に示すような平面形状がリング状をなし、単一パター
ンからなる発熱体Ｗ3を各々埋設し、板状セラミック体
２３の下面には、各発熱体Ｗ1，Ｗ2，Ｗ3とそれぞれ電
気的に接続される給電端子２９，３０，３１を接合し、
筒状体２４内を通って真空処理室１２外へ取り出すよう
になっており、給電端子２９は電圧計１５ａ、電流計１
６ａ、電力制御部１９ａと、給電端子３０は電圧計１５
ｂ、電流計１６ｂ、電力制御部１９ｂと、給電端子３１
は電圧計１５ｃ、電流計１６ｃ、電力制御部１９ｃとそ
れぞれ接続し、各電圧計１５ａ〜１５ｃ、電流計１６ａ
〜１６ｃから得られた信号は演算部１７へ送るようにな
っている。
【００２８】なお、板状セラミック体２３の下面中央
で、かつ最も内側に位置する発熱体Ｗ 1の近傍には、熱
電対等の温度検出手段３２を内蔵してあり、載置面２５
上に載せたウエハ３４の温度変化を疑似的にモニターす
るようになっている。
で、かつ最も内側に位置する発熱体Ｗ 1の近傍には、熱
電対等の温度検出手段３２を内蔵してあり、載置面２５
上に載せたウエハ３４の温度変化を疑似的にモニターす
るようになっている。
【００２９】そして、各電圧計１５ａ〜１５ｃ、電流計
１６ａ〜１６ｃから得られた信号を基に演算部１７にて
演算し、交換器１８ａを介して電力制御部１９ａに出力
した指令信号を基に発熱体Ｗ1を加熱し、変換器１８ｂ
を介して電力制御部１９ｂに出力した指令信号を基に発
熱体Ｗ2を加熱し、変換器１８ｃを介して電力制御部１
９ｃに出力した指令信号を基に発熱体Ｗ3を加熱すると
いうように、発熱体Ｗ1、発熱体Ｗ2、及び発熱体Ｗ3を
それぞれ独立して加熱するのであるが、演算部１７で
は、以下の工程（１）（２）から算出した値を基に工程
（３）のように演算処理するようになっている。
１６ａ〜１６ｃから得られた信号を基に演算部１７にて
演算し、交換器１８ａを介して電力制御部１９ａに出力
した指令信号を基に発熱体Ｗ1を加熱し、変換器１８ｂ
を介して電力制御部１９ｂに出力した指令信号を基に発
熱体Ｗ2を加熱し、変換器１８ｃを介して電力制御部１
９ｃに出力した指令信号を基に発熱体Ｗ3を加熱すると
いうように、発熱体Ｗ1、発熱体Ｗ2、及び発熱体Ｗ3を
それぞれ独立して加熱するのであるが、演算部１７で
は、以下の工程（１）（２）から算出した値を基に工程
（３）のように演算処理するようになっている。
【００３０】即ち、工程（１）では、ウエハ加熱部材２
２の載置面２５に測温用ＴＣウエハを載せ、基準温度に
おいて、測温用ＴＣウエハの面内温度差を±５℃以下と
した時の各発熱体Ｗ1，Ｗ2，Ｗ3の抵抗値Ｒ1，Ｒ2，Ｒ3
と、各発熱体Ｗ1，Ｗ2，Ｗ3上に位置する測温用ＴＣウ
エハの各部位における温度Ｔ1，Ｔ2，Ｔ3を前述したの
と同様の条件にて測定する。
２の載置面２５に測温用ＴＣウエハを載せ、基準温度に
おいて、測温用ＴＣウエハの面内温度差を±５℃以下と
した時の各発熱体Ｗ1，Ｗ2，Ｗ3の抵抗値Ｒ1，Ｒ2，Ｒ3
と、各発熱体Ｗ1，Ｗ2，Ｗ3上に位置する測温用ＴＣウ
エハの各部位における温度Ｔ1，Ｔ2，Ｔ3を前述したの
と同様の条件にて測定する。
【００３１】なお、図５（ｂ）に示す測温用ＴＣウエハ
を用い、測温点Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５の各点を結ぶ円
の下方に発熱体Ｗ2が、測温点Ｐ６，Ｐ７，Ｐ８，Ｐ９
の各点を結ぶ円の下方に発熱体Ｗ3が、測温点Ｐ１の下
方に発熱体Ｗ1がそれぞれ位置する場合、発熱体Ｗ1上に
位置する測温用ＴＣウエハの各部位における温度Ｔ
1は、測温点Ｐ１の温度とすれば良く、また、発熱体Ｗ2
上に位置する測温用ＴＣウエハの各部位における温度Ｔ
2は、各測温点Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５における温度の
平均値、発熱体Ｗ3上に位置する測温用ＴＣウエハの各
部位における平均温度Ｔ3は、各測温点Ｐ６，Ｐ７，Ｐ
８，Ｐ９における温度の平均値として求めれば良い。
を用い、測温点Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５の各点を結ぶ円
の下方に発熱体Ｗ2が、測温点Ｐ６，Ｐ７，Ｐ８，Ｐ９
の各点を結ぶ円の下方に発熱体Ｗ3が、測温点Ｐ１の下
方に発熱体Ｗ1がそれぞれ位置する場合、発熱体Ｗ1上に
位置する測温用ＴＣウエハの各部位における温度Ｔ
1は、測温点Ｐ１の温度とすれば良く、また、発熱体Ｗ2
上に位置する測温用ＴＣウエハの各部位における温度Ｔ
2は、各測温点Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５における温度の
平均値、発熱体Ｗ3上に位置する測温用ＴＣウエハの各
部位における平均温度Ｔ3は、各測温点Ｐ６，Ｐ７，Ｐ
８，Ｐ９における温度の平均値として求めれば良い。
【００３２】次に、ウエハ加熱部材２２を発熱させて測
温用ＴＣウエハを処理温度に加熱し、各発熱体Ｗ1，
Ｗ2，Ｗ3の電力をそれぞれ調整して測温用ＴＣウエハの
面内温度差が±５℃以下、好ましくは±１℃以下になる
ようにし、ウエハの面内温度差が±５℃以内となった時
の温度を処理温度とし、その時の各発熱体Ｗ1，Ｗ2，Ｗ
3の抵抗値Ｒ1，Ｒ2，Ｒ3と、各発熱体Ｗ1，Ｗ2，Ｗ3上
に位置する測温用ＴＣウエハの各部位における温度
Ｔ1，Ｔ2，Ｔ3を、基準温度で測定した場合と同様に測
定する。
温用ＴＣウエハを処理温度に加熱し、各発熱体Ｗ1，
Ｗ2，Ｗ3の電力をそれぞれ調整して測温用ＴＣウエハの
面内温度差が±５℃以下、好ましくは±１℃以下になる
ようにし、ウエハの面内温度差が±５℃以内となった時
の温度を処理温度とし、その時の各発熱体Ｗ1，Ｗ2，Ｗ
3の抵抗値Ｒ1，Ｒ2，Ｒ3と、各発熱体Ｗ1，Ｗ2，Ｗ3上
に位置する測温用ＴＣウエハの各部位における温度
Ｔ1，Ｔ2，Ｔ3を、基準温度で測定した場合と同様に測
定する。
【００３３】次に、工程（２）として、各発熱体Ｗ1，
Ｗ2，Ｗ3の抵抗値Ｒ1，Ｒ2，Ｒ3と、各発熱体Ｗ1，
Ｗ2，Ｗ3上に位置する測温用ＴＣウエハの各部位におけ
る温度Ｔ1，Ｔ2，Ｔ3との間にはそれぞれ数１に示すよ
うな一次関数としての関係があると仮定し、基準温度で
求めた各発熱体Ｗ1，Ｗ2，Ｗ3の抵抗値Ｒ1，Ｒ2，Ｒ
3と、各発熱体Ｗ1，Ｗ2，Ｗ3上に位置する測温用ＴＣウ
エハの各部位における温度Ｔ1，Ｔ2，Ｔ3、及び処理温
度で求めた各発熱体Ｗ1，Ｗ2，Ｗ3の抵抗値Ｒ1，Ｒ2，
Ｒ3と、各発熱体Ｗ1，Ｗ2，Ｗ3上に位置する測温用ＴＣ
ウエハの各部位における温度Ｔ1，Ｔ2，Ｔ3を基に、最
小２乗法により発熱体Ｗ1の数１におけるＫ1とＱ1、発
熱体Ｗ2の数１におけるＫ2とＱ2、及び発熱体Ｗ3の数１
におけるＫ3とＱ3を求める。なお、ここでは測温用ＴＣ
ウエハの各部位の温度を各発熱体Ｗ2，Ｗ3上に位置する
測温点の平均値として算出し代表値としているが、測温
点を決め、その値を代表値としても構わない。 (数１) Ｔｘ＝Ｒｘ×Ｋｘ＋Ｑｘ （ｘ＝１,２，３，…） ただし、 Ｔｘ（単位：℃）は各発熱体上に位置するウエハの各部
位における温度 Ｒｘ（単位：Ω）は各発熱体の抵抗値 Ｋｘ，Ｑｘは最小２乗法により求められる定数 そして、これらの数値を基に、実際の処理工程（３）で
は、処理するウエハ３４をウエハ加熱部材２２の載置面
２５に載せ、例えば、発熱体Ｗ1に電力を印加して処理
温度に加熱するとともに、発熱体Ｗ2上に位置するウエ
ハ３４の温度、及び発熱体Ｗ3上に位置するウエハ３４
の温度が、発熱体Ｗ1上に位置するウエハ３４の温度と
等しくなるように各発熱体Ｗ2，Ｗ3へ印加する電力をそ
れぞれ制御することにより、処理温度におけるウエハ１
１の面内温度差を±５％以下とすることができる。
Ｗ2，Ｗ3の抵抗値Ｒ1，Ｒ2，Ｒ3と、各発熱体Ｗ1，
Ｗ2，Ｗ3上に位置する測温用ＴＣウエハの各部位におけ
る温度Ｔ1，Ｔ2，Ｔ3との間にはそれぞれ数１に示すよ
うな一次関数としての関係があると仮定し、基準温度で
求めた各発熱体Ｗ1，Ｗ2，Ｗ3の抵抗値Ｒ1，Ｒ2，Ｒ
3と、各発熱体Ｗ1，Ｗ2，Ｗ3上に位置する測温用ＴＣウ
エハの各部位における温度Ｔ1，Ｔ2，Ｔ3、及び処理温
度で求めた各発熱体Ｗ1，Ｗ2，Ｗ3の抵抗値Ｒ1，Ｒ2，
Ｒ3と、各発熱体Ｗ1，Ｗ2，Ｗ3上に位置する測温用ＴＣ
ウエハの各部位における温度Ｔ1，Ｔ2，Ｔ3を基に、最
小２乗法により発熱体Ｗ1の数１におけるＫ1とＱ1、発
熱体Ｗ2の数１におけるＫ2とＱ2、及び発熱体Ｗ3の数１
におけるＫ3とＱ3を求める。なお、ここでは測温用ＴＣ
ウエハの各部位の温度を各発熱体Ｗ2，Ｗ3上に位置する
測温点の平均値として算出し代表値としているが、測温
点を決め、その値を代表値としても構わない。 (数１) Ｔｘ＝Ｒｘ×Ｋｘ＋Ｑｘ （ｘ＝１,２，３，…） ただし、 Ｔｘ（単位：℃）は各発熱体上に位置するウエハの各部
位における温度 Ｒｘ（単位：Ω）は各発熱体の抵抗値 Ｋｘ，Ｑｘは最小２乗法により求められる定数 そして、これらの数値を基に、実際の処理工程（３）で
は、処理するウエハ３４をウエハ加熱部材２２の載置面
２５に載せ、例えば、発熱体Ｗ1に電力を印加して処理
温度に加熱するとともに、発熱体Ｗ2上に位置するウエ
ハ３４の温度、及び発熱体Ｗ3上に位置するウエハ３４
の温度が、発熱体Ｗ1上に位置するウエハ３４の温度と
等しくなるように各発熱体Ｗ2，Ｗ3へ印加する電力をそ
れぞれ制御することにより、処理温度におけるウエハ１
１の面内温度差を±５％以下とすることができる。
【００３４】即ち、数３に示す関係が常に成り立つよう
な各発熱体Ｗ1，Ｗ2，Ｗ3の抵抗値Ｒ1，Ｒ2，Ｒ3が得ら
れるように各発熱体Ｗ1，Ｗ2，Ｗ3へ通電する電力を演
算部２０にて演算し、制御するようにすれば良い。 (数３) Ｋ1×Ｒ1＋Ｑ1＝Ｋ2×Ｒ2＋Ｑ2＝Ｋ3×Ｒ3＋Ｑ3＝… かくして、このウエハ加熱部材２２においても、処理温
度におけるウエハ３４の面内温度差を±５％以下とする
ことができるとともに、真空処理室１２に冷却水を流し
たり、ガスを供給したりすることにより、課題で列挙し
た(A)〜(N)の外乱が作用したとしても、ウエハ３４の面
内温度差を±５％以内とすることができる。
な各発熱体Ｗ1，Ｗ2，Ｗ3の抵抗値Ｒ1，Ｒ2，Ｒ3が得ら
れるように各発熱体Ｗ1，Ｗ2，Ｗ3へ通電する電力を演
算部２０にて演算し、制御するようにすれば良い。 (数３) Ｋ1×Ｒ1＋Ｑ1＝Ｋ2×Ｒ2＋Ｑ2＝Ｋ3×Ｒ3＋Ｑ3＝… かくして、このウエハ加熱部材２２においても、処理温
度におけるウエハ３４の面内温度差を±５％以下とする
ことができるとともに、真空処理室１２に冷却水を流し
たり、ガスを供給したりすることにより、課題で列挙し
た(A)〜(N)の外乱が作用したとしても、ウエハ３４の面
内温度差を±５％以内とすることができる。
【００３５】ところで、上記ウエハ加熱部材１，２２を
構成する板状セラミック体２，２３の材質としては、ア
ルミナ、窒化珪素、サイアロン、窒化アルミニウムを主
成分とするセラミックスを用いることができるが、この
中でも窒化アルミニウムを主成分とするセラミックスは
他のセラミックスと比較して高い熱伝導率を有すること
から好適であり、具体的には窒化アルミニウムの含有量
が９０％以上であるものが良い。
構成する板状セラミック体２，２３の材質としては、ア
ルミナ、窒化珪素、サイアロン、窒化アルミニウムを主
成分とするセラミックスを用いることができるが、この
中でも窒化アルミニウムを主成分とするセラミックスは
他のセラミックスと比較して高い熱伝導率を有すること
から好適であり、具体的には窒化アルミニウムの含有量
が９０％以上であるものが良い。
【００３６】また、上記板状セラミック体２，２３中に
埋設する発熱体Ｗ1，Ｗ2，Ｗ3の材質としては、板状セ
ラミック体２，２３を形成するセラミックスとの熱膨張
差ができるだけ小さいものが良く、例えば、ＷやＭｏ等
の金属やＷＣを用いることができ、これらにＡｌＮ，Ａ
ｌ2Ｏ3，Ｓｉ3Ｎ4等のセラミック粉体を添加することが
好ましい。特に室温（２５℃）付近から９００℃程度の
処理温度域における数１のＫｘが５０〜７００の範囲に
あるものが良い。即ち、室温（２５℃）付近から９００
℃程度の処理温度域における数１のＫｘが５０未満又は
７００を超えると、温度変動が大きくなり、温度制御で
きなくなるからで、好ましくは９０〜４００とすること
が良い。更に好ましくは９０〜３００の範囲が良い。
埋設する発熱体Ｗ1，Ｗ2，Ｗ3の材質としては、板状セ
ラミック体２，２３を形成するセラミックスとの熱膨張
差ができるだけ小さいものが良く、例えば、ＷやＭｏ等
の金属やＷＣを用いることができ、これらにＡｌＮ，Ａ
ｌ2Ｏ3，Ｓｉ3Ｎ4等のセラミック粉体を添加することが
好ましい。特に室温（２５℃）付近から９００℃程度の
処理温度域における数１のＫｘが５０〜７００の範囲に
あるものが良い。即ち、室温（２５℃）付近から９００
℃程度の処理温度域における数１のＫｘが５０未満又は
７００を超えると、温度変動が大きくなり、温度制御で
きなくなるからで、好ましくは９０〜４００とすること
が良い。更に好ましくは９０〜３００の範囲が良い。
【００３７】更に、上記板状セラミック体２，２３中に
埋設する発熱体Ｗ1，Ｗ2，Ｗ3の間隔が２ｍｍ以下で
は、発熱体Ｗ1，Ｗ2，Ｗ3間の絶縁不良を起こすことが
あり、また８ｍｍ以上では発熱体Ｗ1，Ｗ2，Ｗ3間に温
度の低い領域が発生し、ウエハ面内の温度差が大きくな
り好ましくない。その為、各発熱体Ｗ1，Ｗ2，Ｗ3の間
隔は２ｍｍから８ｍｍが好ましく、更には２ｍｍから５
ｍｍであると更にウエハ面の温度差を低減することがで
き望ましい。
埋設する発熱体Ｗ1，Ｗ2，Ｗ3の間隔が２ｍｍ以下で
は、発熱体Ｗ1，Ｗ2，Ｗ3間の絶縁不良を起こすことが
あり、また８ｍｍ以上では発熱体Ｗ1，Ｗ2，Ｗ3間に温
度の低い領域が発生し、ウエハ面内の温度差が大きくな
り好ましくない。その為、各発熱体Ｗ1，Ｗ2，Ｗ3の間
隔は２ｍｍから８ｍｍが好ましく、更には２ｍｍから５
ｍｍであると更にウエハ面の温度差を低減することがで
き望ましい。
【００３８】以上、本発明の実施形態について示した
が、本発明はこれらの実施形態だけに限定されるもので
はなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で改良や変更で
きることは言う迄もない。
が、本発明はこれらの実施形態だけに限定されるもので
はなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で改良や変更で
きることは言う迄もない。
【００３９】
【実施例】（実施例１）図１に示すウエハ加熱部材１を
製作し、ウエハを加熱した時のウエハの面内温度差につ
いて調べる実験を行った。
製作し、ウエハを加熱した時のウエハの面内温度差につ
いて調べる実験を行った。
【００４０】本実験にあたり、ウエハ加熱部材１を構成
する板状セラミック体２は窒化アルミニウム質セラミッ
クスにより形成し、外形２４０ｍｍ、厚み１５ｍｍの円
盤状とした。また、板状セラミック体２中の内側で外径
１００ｍｍの範囲内には図３に示すパターン形状を有す
る発熱体Ｗ1を、その外側で外径２２０ｍｍ、内径１０
２ｍｍの範囲内には図４に示すパターン形状を有する発
熱体Ｗ2をそれぞれ埋設した。
する板状セラミック体２は窒化アルミニウム質セラミッ
クスにより形成し、外形２４０ｍｍ、厚み１５ｍｍの円
盤状とした。また、板状セラミック体２中の内側で外径
１００ｍｍの範囲内には図３に示すパターン形状を有す
る発熱体Ｗ1を、その外側で外径２２０ｍｍ、内径１０
２ｍｍの範囲内には図４に示すパターン形状を有する発
熱体Ｗ2をそれぞれ埋設した。
【００４１】また、ウエハ加熱部材１の下面に接合する
筒状体３は、板状セラミック体２と同様に窒化アルミニ
ウム質セラミックスにより形成し、外径７０ｍｍ、内径
４０ｍｍの筒状とした。
筒状体３は、板状セラミック体２と同様に窒化アルミニ
ウム質セラミックスにより形成し、外径７０ｍｍ、内径
４０ｍｍの筒状とした。
【００４２】筒状体３は、板状セラミック体２の下面に
気密に接合し、ウエハ加熱部材１を真空処理室１２内に
設置するとともに、図２に示す制御回路を構成した。
気密に接合し、ウエハ加熱部材１を真空処理室１２内に
設置するとともに、図２に示す制御回路を構成した。
【００４３】そして、ウエハ加熱部材１の載置面４に、
図５（ａ）に示す外径２００ｍｍの測温用ＴＣウエハ
（センサレー社製、測温点５点）を載せ、真空処理室１
２の冷却水や加熱電源を遮断した状態で室内温度を２０
℃に保ち、この状態で１２時間放置した後、測温用ＴＣ
ウエハの各測温点における温度と温度検出手段９として
の熱電対の温度を測定した。この時、測温用ＴＣウエハ
の各測定点の温度Ｔは、以下の通りであった。
図５（ａ）に示す外径２００ｍｍの測温用ＴＣウエハ
（センサレー社製、測温点５点）を載せ、真空処理室１
２の冷却水や加熱電源を遮断した状態で室内温度を２０
℃に保ち、この状態で１２時間放置した後、測温用ＴＣ
ウエハの各測温点における温度と温度検出手段９として
の熱電対の温度を測定した。この時、測温用ＴＣウエハ
の各測定点の温度Ｔは、以下の通りであった。
【００４４】Ｔ1（測温点Ｐ１の温度）＝２０．１℃ Ｔ2-2（測温点Ｐ２の温度）＝２０．１℃ Ｔ2-3（測温点Ｐ３の温度）＝２０．１℃ Ｔ2-4（測温点Ｐ４の温度）＝２０．１℃ Ｔ2-5（測温点Ｐ５の温度）＝２０．０℃ Ｔ2＝（Ｔ2-2＋Ｔ2-3＋Ｔ2-4＋Ｔ2-5）／４＝２０．０
７５℃ また、この時の発熱体Ｗ2の抵抗値Ｒ2は３．１５０Ωで
あった。
７５℃ また、この時の発熱体Ｗ2の抵抗値Ｒ2は３．１５０Ωで
あった。
【００４５】次に、真空処理室１２内を真空ポンプで真
空とした後、各発熱体Ｗ1，Ｗ2に通電し、測温点Ｔ1の
温度が６００℃になるまで加熱した。昇温の際、発熱体
Ｗ1の近傍に設置した熱電対９の温度が急激に変化しな
いよう徐々に発熱体Ｗ1に電力を供給するとともに、測
温点Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５の平均温度Ｔ2より測温点
Ｐ１が常に１０〜３０℃高くなるようにした。そして、
測温用ＴＣウエハの測温点Ｐ１の温度Ｔ1が６００℃と
なった時点でＰ１の温度Ｔ1と、測温点Ｐ２，Ｐ３，Ｐ
４，Ｐ５の平均温度Ｔ2が等しくなるように調整した。
この時、測温用ＴＣウエハの各測定点の温度は、以下の
通りであった。
空とした後、各発熱体Ｗ1，Ｗ2に通電し、測温点Ｔ1の
温度が６００℃になるまで加熱した。昇温の際、発熱体
Ｗ1の近傍に設置した熱電対９の温度が急激に変化しな
いよう徐々に発熱体Ｗ1に電力を供給するとともに、測
温点Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５の平均温度Ｔ2より測温点
Ｐ１が常に１０〜３０℃高くなるようにした。そして、
測温用ＴＣウエハの測温点Ｐ１の温度Ｔ1が６００℃と
なった時点でＰ１の温度Ｔ1と、測温点Ｐ２，Ｐ３，Ｐ
４，Ｐ５の平均温度Ｔ2が等しくなるように調整した。
この時、測温用ＴＣウエハの各測定点の温度は、以下の
通りであった。
【００４６】Ｔ1（測温点Ｐ１の温度）＝６１０．０℃ Ｔ2-2（測温点Ｐ２の温度）＝６１２．０℃ Ｔ2-3（測温点Ｐ３の温度）＝６０９．１℃ Ｔ2-4（測温点Ｐ４の温度）＝６１０．８℃ Ｔ2-5（測温点Ｐ５の温度）＝６０８．１℃ Ｔ2＝（Ｔ2-2＋Ｔ2-3＋Ｔ2-4＋Ｔ2-5）／４＝６１０．
０℃ また、この時の発熱体Ｗ2の抵抗値Ｒ2はＲ2＝９．３４
４Ωであった。
０℃ また、この時の発熱体Ｗ2の抵抗値Ｒ2はＲ2＝９．３４
４Ωであった。
【００４７】さらに、この時の熱電対９の温度Ｔｃを測
定したところ、６４７．５℃であり、測温点Ｐ１との温
度差ΔＴは−３７．５℃であった。
定したところ、６４７．５℃であり、測温点Ｐ１との温
度差ΔＴは−３７．５℃であった。
【００４８】なお、測温用ＴＣウエハの各測温点は、測
温点Ｐ２〜Ｐ５がウエハ中心から７０ｍｍの位置に位置
していた。
温点Ｐ２〜Ｐ５がウエハ中心から７０ｍｍの位置に位置
していた。
【００４９】そして、基準となる温度と処理温度での発
熱体Ｗ2の抵抗値Ｒ2と、発熱体Ｗ2上に位置するウエハ
の各部位における温度Ｔ2から数１におけるＫ2とＱ2を
それぞれ算出したところ、Ｋ2＝９５．２４１、Ｑ2＝−
２７９．９３５であった。
熱体Ｗ2の抵抗値Ｒ2と、発熱体Ｗ2上に位置するウエハ
の各部位における温度Ｔ2から数１におけるＫ2とＱ2を
それぞれ算出したところ、Ｋ2＝９５．２４１、Ｑ2＝−
２７９．９３５であった。
【００５０】そこで、ウエハ加熱部材１の載置面４に測
温用ＴＣウエハを載せた状態で６００℃に加熱し、発熱
体Ｗ1の抵抗値Ｒ2が以下の関係が成り立つように調整し
た。
温用ＴＣウエハを載せた状態で６００℃に加熱し、発熱
体Ｗ1の抵抗値Ｒ2が以下の関係が成り立つように調整し
た。
【００５１】９５．２４１・Ｒ２−２７９．９３５＝Ｔ
ｃ＋ΔＴ この結果、表１に示すように、本発明のウエハ加熱部材
１は、測温用ＴＣウエハの面内温度差が３．９℃であっ
た。
ｃ＋ΔＴ この結果、表１に示すように、本発明のウエハ加熱部材
１は、測温用ＴＣウエハの面内温度差が３．９℃であっ
た。
【００５２】これに対し、単一の発熱体４５を埋設した
従来のウエハ加熱部材４７を用いて６００℃に加熱する
実験を行ったところ、測温用ＴＣウエハの面内温度差は
１２．２℃と本発明と比較して温度バラツキが大きかっ
た。
従来のウエハ加熱部材４７を用いて６００℃に加熱する
実験を行ったところ、測温用ＴＣウエハの面内温度差は
１２．２℃と本発明と比較して温度バラツキが大きかっ
た。
【００５３】次に、測温用ＴＣウエハの上面に１０００
ｃｃｍのＡｒガスを流したところ、本発明のウエハ加熱
部材１は、表２に示すように、測温用ＴＣウエハの面内
温度差が８℃内であったのに対し、従来の加熱部材では
１８．２℃と大きく、本発明のウエハ加熱部材１を用い
れば、真空処理室１２に冷却水を流したり、プロセスガ
スを供給したりしてもウエハの面内温度差を１０℃以下
とでき、常に安定した均熱化が図れることがわかる。
ｃｃｍのＡｒガスを流したところ、本発明のウエハ加熱
部材１は、表２に示すように、測温用ＴＣウエハの面内
温度差が８℃内であったのに対し、従来の加熱部材では
１８．２℃と大きく、本発明のウエハ加熱部材１を用い
れば、真空処理室１２に冷却水を流したり、プロセスガ
スを供給したりしてもウエハの面内温度差を１０℃以下
とでき、常に安定した均熱化が図れることがわかる。
【００５４】
【表１】
【００５５】
【表２】
【００５６】（実施例２）さらに、実施例１における本
発明のウエハ加熱部材１において、処理温度までの昇温
時における各発熱体（Ｗ1，Ｗ2）の発熱量を異ならせた
時のウエハ加熱部材１の破損の有無について調べる実験
を行った。なお、昇温中の温度は測温用ＴＣウエハによ
り測定し、測温点Ｐ１の温度Ｔ1と測定Ｐ２〜Ｐ５の温
度Ｔ2との温度差が５０℃、４０℃、３０℃、２０℃、
１０℃、５℃、０℃、−１０℃となるように７５０℃ま
で昇降と冷却を順次各５回繰り返した。
発明のウエハ加熱部材１において、処理温度までの昇温
時における各発熱体（Ｗ1，Ｗ2）の発熱量を異ならせた
時のウエハ加熱部材１の破損の有無について調べる実験
を行った。なお、昇温中の温度は測温用ＴＣウエハによ
り測定し、測温点Ｐ１の温度Ｔ1と測定Ｐ２〜Ｐ５の温
度Ｔ2との温度差が５０℃、４０℃、３０℃、２０℃、
１０℃、５℃、０℃、−１０℃となるように７５０℃ま
で昇降と冷却を順次各５回繰り返した。
【００５７】結果は表３に示す通りである。
【００５８】
【表３】
【００５９】この結果、測温点Ｐ１の温度Ｔ1が測温点
Ｐ２〜Ｐ５の温度Ｔ2より１０℃〜５０℃大きくした状
態で昇温することによりウエハ加熱部材１の破損を防止
できることが判る。 （実施例３）次に、実施例１における本発明のウエハ加
熱部材１と同様の製法において、内側の発熱体Ｗ1と外
側の発熱体Ｗ2を載置面４へ投影した時の発熱体Ｗ1，Ｗ
2の間隔を異ならせた、処理温度を６００℃にした時の
ウエハ加熱部材１の温度分布の良否について調べる実験
を行った。
Ｐ２〜Ｐ５の温度Ｔ2より１０℃〜５０℃大きくした状
態で昇温することによりウエハ加熱部材１の破損を防止
できることが判る。 （実施例３）次に、実施例１における本発明のウエハ加
熱部材１と同様の製法において、内側の発熱体Ｗ1と外
側の発熱体Ｗ2を載置面４へ投影した時の発熱体Ｗ1，Ｗ
2の間隔を異ならせた、処理温度を６００℃にした時の
ウエハ加熱部材１の温度分布の良否について調べる実験
を行った。
【００６０】この結果、発熱体Ｗ1，Ｗ2の間隔を２ｍｍ
〜８ｍｍとすれば、ウエハ面内の温度差を±５℃以下と
することができ、特に２ｍｍ〜５ｍｍの範囲のものが優
れていた。
〜８ｍｍとすれば、ウエハ面内の温度差を±５℃以下と
することができ、特に２ｍｍ〜５ｍｍの範囲のものが優
れていた。
【００６１】（実施例４）次に、図６に示すウエハ加熱
部材２２を製作し、ウエハを加熱した時のウエハの面内
温度差について調べる実験を行った。
部材２２を製作し、ウエハを加熱した時のウエハの面内
温度差について調べる実験を行った。
【００６２】本実験にあたり、ウエハ加熱部材２２を構
成する板状セラミック体２３は窒化アルミニウム質セラ
ミックスにより形成し、外径３４０ｍｍ、厚み１５ｍｍ
の円盤状とした。また、板状セラミック体２３中の内側
で外径１００ｍｍの範囲内には図８に示すパターン形状
を有する発熱体Ｗ1を、その外側で外径２００ｍｍ、内
径１０２ｍｍの範囲内には図９に示すパターン形状を有
する発熱体Ｗ2を、その外側で外径３２０ｍｍ、内径２
０２ｍｍの範囲内には図１０に示すパターン形状を有す
る幅２ｍｍの発熱体Ｗ3をそれぞれ厚み方向に２ｍｍの
間隔で深さを異ならせて埋設したものを用いた。
成する板状セラミック体２３は窒化アルミニウム質セラ
ミックスにより形成し、外径３４０ｍｍ、厚み１５ｍｍ
の円盤状とした。また、板状セラミック体２３中の内側
で外径１００ｍｍの範囲内には図８に示すパターン形状
を有する発熱体Ｗ1を、その外側で外径２００ｍｍ、内
径１０２ｍｍの範囲内には図９に示すパターン形状を有
する発熱体Ｗ2を、その外側で外径３２０ｍｍ、内径２
０２ｍｍの範囲内には図１０に示すパターン形状を有す
る幅２ｍｍの発熱体Ｗ3をそれぞれ厚み方向に２ｍｍの
間隔で深さを異ならせて埋設したものを用いた。
【００６３】また、ウエハ加熱部材２２の下面に接合す
る筒状体２４は板状セラミック体２３と同様に窒化アル
ミニウム質セラミックスにより形成し、外径８０ｍｍ、
内径５０ｍｍの筒状とした。
る筒状体２４は板状セラミック体２３と同様に窒化アル
ミニウム質セラミックスにより形成し、外径８０ｍｍ、
内径５０ｍｍの筒状とした。
【００６４】筒状支持体２４は、板状セラミック体２３
の下面に気密に接合し、ウエハ加熱部材２２を真空処理
室１２内に設置するとともに、図７に示す制御回路を構
成した。
の下面に気密に接合し、ウエハ加熱部材２２を真空処理
室１２内に設置するとともに、図７に示す制御回路を構
成した。
【００６５】そして、ウエハ加熱部材２２の載置面２５
に、図５（ｂ）に示す外径３００ｍｍの測温用ＴＣウエ
ハ（センサレー社製、測温点９点）を載せ、真空処理室
１２の冷却水や加熱電源を遮断した状態で室内温度を２
０℃に保ち、この状態で１２時間放置した後、測温用定
ＴＣウエハの各測温点における温度を測定した。この
時、測温用ＴＣウエハの各測定点の温度は、以下の通り
であった。
に、図５（ｂ）に示す外径３００ｍｍの測温用ＴＣウエ
ハ（センサレー社製、測温点９点）を載せ、真空処理室
１２の冷却水や加熱電源を遮断した状態で室内温度を２
０℃に保ち、この状態で１２時間放置した後、測温用定
ＴＣウエハの各測温点における温度を測定した。この
時、測温用ＴＣウエハの各測定点の温度は、以下の通り
であった。
【００６６】Ｔ1（測温点Ｐ１の温度）＝２０．１℃ Ｔ2-2（測温点Ｐ２の温度）＝２０．１℃ Ｔ2-3（測温点Ｐ３の温度）＝２０．０℃ Ｔ2-4（測温点Ｐ４の温度）＝２０．１℃ Ｔ2-5（測温点Ｐ５の温度）＝２０．１℃ Ｔ3-6（測温点Ｐ６の温度）＝２０．１℃ Ｔ3-7（測温点Ｐ７の温度）＝２０．０℃ Ｔ3-8（測温点Ｐ８の温度）＝２０．１℃ Ｔ3-9（測温点Ｐ９の温度）＝２０．０℃ Ｔ2＝（Ｔ2-2＋Ｔ2-3＋Ｔ2-4＋Ｔ2-5）／４＝２０．０
７５℃ Ｔ3＝（Ｔ3-6＋Ｔ3-7＋Ｔ3-8＋Ｔ3-9）／４＝２０．０
５℃ また、この時の発熱体Ｗ1，Ｗ2，Ｗ3の各抵抗値Ｒ1，Ｒ
2，Ｒ3は、Ｒ1＝１．５６０Ω Ｒ2＝２．３４８Ω Ｒ
3＝３．７８３Ωであった。
７５℃ Ｔ3＝（Ｔ3-6＋Ｔ3-7＋Ｔ3-8＋Ｔ3-9）／４＝２０．０
５℃ また、この時の発熱体Ｗ1，Ｗ2，Ｗ3の各抵抗値Ｒ1，Ｒ
2，Ｒ3は、Ｒ1＝１．５６０Ω Ｒ2＝２．３４８Ω Ｒ
3＝３．７８３Ωであった。
【００６７】次に、真空処理室１２内を真空ポンプで真
空とした後、各発熱体Ｗ1，Ｗ2，Ｗ 3に通電し、測温点
Ｔ1の温度が７００℃になるまで加熱した。昇温の際、
発熱体Ｗ1の近傍に設置した熱電対３２の温度が急激に
変化しないよう徐々に発熱体Ｗ1，Ｗ2，Ｗ3に電力を供
給するとともに、測温点Ｐ１の温度が測温点Ｐ２〜Ｐ５
の平均温度Ｔ2及び測温点Ｐ６〜Ｐ９の平均温度Ｔ3より
常に５〜１５℃高くなるようにした。そして、測温用Ｔ
ＣウエハのＰ１の温度（Ｔ1）が７００℃となった時点
で測温点Ｐ１の温度Ｔ1と、測温点Ｐ２〜Ｐ５の平均温
度Ｔ2及び測温点Ｐ６〜Ｐ９の平均温度Ｔ3が等しくなる
ように調整した。この時、測温用ＴＣウエハの各測定点
の温度は、以下の通りであった。
空とした後、各発熱体Ｗ1，Ｗ2，Ｗ 3に通電し、測温点
Ｔ1の温度が７００℃になるまで加熱した。昇温の際、
発熱体Ｗ1の近傍に設置した熱電対３２の温度が急激に
変化しないよう徐々に発熱体Ｗ1，Ｗ2，Ｗ3に電力を供
給するとともに、測温点Ｐ１の温度が測温点Ｐ２〜Ｐ５
の平均温度Ｔ2及び測温点Ｐ６〜Ｐ９の平均温度Ｔ3より
常に５〜１５℃高くなるようにした。そして、測温用Ｔ
ＣウエハのＰ１の温度（Ｔ1）が７００℃となった時点
で測温点Ｐ１の温度Ｔ1と、測温点Ｐ２〜Ｐ５の平均温
度Ｔ2及び測温点Ｐ６〜Ｐ９の平均温度Ｔ3が等しくなる
ように調整した。この時、測温用ＴＣウエハの各測定点
の温度は、以下の通りであった。
【００６８】Ｔ1（測温点Ｐ１の温度）＝７００．０℃ Ｔ2-2（測温点Ｐ２の温度）＝６９９．５℃ Ｔ2-3（測温点Ｐ３の温度）＝７００．５℃ Ｔ2-4（測温点Ｐ４の温度）＝６９８．９℃ Ｔ2-5（測温点Ｐ５の温度）＝７０１．１℃ Ｔ3-6（測温点Ｐ６の温度）＝６９９．３℃ Ｔ3-7（測温点Ｐ７の温度）＝６９９．１℃ Ｔ3-8（測温点Ｐ８の温度）＝７００．７℃ Ｔ3-9（測温点Ｐ９の温度）＝７００．９℃ Ｔ2＝（Ｔ2-2＋Ｔ2-3＋Ｔ2-4＋Ｔ2-5）／４＝７００．
０℃ Ｔ3＝（Ｔ3-6＋Ｔ3-7＋Ｔ3-8＋Ｔ3-9）／４＝７００．
０℃ また、この時の各発熱体Ｗ1，Ｗ2，Ｗ3の抵抗値Ｒ1，Ｒ
2，Ｒ3は、Ｒ1＝７．０３２Ω Ｒ2＝８．２１０Ω Ｒ
3＝１０．６５４Ωであった。
０℃ Ｔ3＝（Ｔ3-6＋Ｔ3-7＋Ｔ3-8＋Ｔ3-9）／４＝７００．
０℃ また、この時の各発熱体Ｗ1，Ｗ2，Ｗ3の抵抗値Ｒ1，Ｒ
2，Ｒ3は、Ｒ1＝７．０３２Ω Ｒ2＝８．２１０Ω Ｒ
3＝１０．６５４Ωであった。
【００６９】なお、測温用ＴＣウエハの各測温点は、測
温点Ｐ２〜Ｐ５がウエハ中心から７５ｍｍの位置に、測
温点Ｐ６〜Ｐ９がウエハ中心から１３０ｍｍの位置にそ
れぞれ位置していた。
温点Ｐ２〜Ｐ５がウエハ中心から７５ｍｍの位置に、測
温点Ｐ６〜Ｐ９がウエハ中心から１３０ｍｍの位置にそ
れぞれ位置していた。
【００７０】そして、基準となる温度と処理温度での各
発熱体Ｗ1，Ｗ2，Ｗ3の抵抗値Ｒ1，Ｒ2，Ｒ3と、各発熱
体Ｗ1，Ｗ2，Ｗ3上に位置するウエハの部位における温
度Ｔ1，Ｔ2，Ｔ3から、各発熱体Ｗ1，Ｗ2，Ｗ3における
数１のＫ1とＱ1、Ｋ2とＱ2、Ｋ3とＱ３をそれぞれ算出
したところ、 Ｋ1＝１２４．２５１、Ｑ1＝−１７３．７３１ Ｋ2＝１１５．９８９、Ｑ2＝−２５２．２６６ Ｋ3＝９８．９５８、Ｑ3＝−３５４．３１３ であった。
発熱体Ｗ1，Ｗ2，Ｗ3の抵抗値Ｒ1，Ｒ2，Ｒ3と、各発熱
体Ｗ1，Ｗ2，Ｗ3上に位置するウエハの部位における温
度Ｔ1，Ｔ2，Ｔ3から、各発熱体Ｗ1，Ｗ2，Ｗ3における
数１のＫ1とＱ1、Ｋ2とＱ2、Ｋ3とＱ３をそれぞれ算出
したところ、 Ｋ1＝１２４．２５１、Ｑ1＝−１７３．７３１ Ｋ2＝１１５．９８９、Ｑ2＝−２５２．２６６ Ｋ3＝９８．９５８、Ｑ3＝−３５４．３１３ であった。
【００７１】そこで、ウエハ加熱部材２２の載置面２５
に測温用ＴＣウエハを載せた状態で７００℃に加熱し、
各発熱体Ｗ1，Ｗ2，Ｗ3の抵抗値Ｒ1、Ｒ2，Ｒ3の間に以
下の関係が成り立つように調整した。 １２４．２５１×Ｒ1−１７３．７３１＝１１５．９８
９×Ｒ2−２５２．２６６＝９８．９５８×Ｒ3−３５
４．３１３ この結果、表４に示すように、本発明のウエハ加熱部材
２２は、測温用ＴＣウエハの内面温度差が２．１℃であ
った。
に測温用ＴＣウエハを載せた状態で７００℃に加熱し、
各発熱体Ｗ1，Ｗ2，Ｗ3の抵抗値Ｒ1、Ｒ2，Ｒ3の間に以
下の関係が成り立つように調整した。 １２４．２５１×Ｒ1−１７３．７３１＝１１５．９８
９×Ｒ2−２５２．２６６＝９８．９５８×Ｒ3−３５
４．３１３ この結果、表４に示すように、本発明のウエハ加熱部材
２２は、測温用ＴＣウエハの内面温度差が２．１℃であ
った。
【００７２】これに対し、単一の発熱体４５を埋設した
ウエハ加熱部材４７を用いて７００℃に加熱する実験を
行ったところ、測温用ＴＣウエハの面内温度差は１９．
０℃と本発明と比較して温度バラツキがあった。
ウエハ加熱部材４７を用いて７００℃に加熱する実験を
行ったところ、測温用ＴＣウエハの面内温度差は１９．
０℃と本発明と比較して温度バラツキがあった。
【００７３】次に、測温用ＴＣウエハの上面に１０００
ｃｃｍの窒素ガスを流したところ、本発明のウエハ加熱
部材２２は、表５に示すように、測温用ＴＣウエハの面
内温度差が１．４℃であったのに対し、従来のウエハ加
熱部材４７では１７．２℃と大きく、本発明のウエハ加
熱部材２２を用いれば、真空処理室１２に冷却水を流し
たり、プロセスガスを供給したりしてもウエハの面内温
度差を３℃以下とでき、常に安定した均熱化が図れるこ
とがわかる。
ｃｃｍの窒素ガスを流したところ、本発明のウエハ加熱
部材２２は、表５に示すように、測温用ＴＣウエハの面
内温度差が１．４℃であったのに対し、従来のウエハ加
熱部材４７では１７．２℃と大きく、本発明のウエハ加
熱部材２２を用いれば、真空処理室１２に冷却水を流し
たり、プロセスガスを供給したりしてもウエハの面内温
度差を３℃以下とでき、常に安定した均熱化が図れるこ
とがわかる。
【００７４】
【表４】
【００７５】
【表５】
【００７６】（実施例５）次に、実施例４における本発
明のウエハ加熱部材２２において、７００℃の処理温度
までの昇温時における各発熱体（Ｗ1，Ｗ2，Ｗ3）の発
熱量を異ならせた時のウエハ加熱部材２２の破損の有無
について調べる実験を行った。なお、昇温中の温度は測
温用ＴＣウエハにより測定し、測温点Ｐ１の温度Ｔ1と
測温点Ｐ６〜Ｐ９の平均温度Ｔ3の温度差が５０℃、４
０℃、３０℃、２０℃、１０℃、５℃、０℃、−１０℃
となるように７５０℃まで昇降と冷却を順次各５回繰り
返した。
明のウエハ加熱部材２２において、７００℃の処理温度
までの昇温時における各発熱体（Ｗ1，Ｗ2，Ｗ3）の発
熱量を異ならせた時のウエハ加熱部材２２の破損の有無
について調べる実験を行った。なお、昇温中の温度は測
温用ＴＣウエハにより測定し、測温点Ｐ１の温度Ｔ1と
測温点Ｐ６〜Ｐ９の平均温度Ｔ3の温度差が５０℃、４
０℃、３０℃、２０℃、１０℃、５℃、０℃、−１０℃
となるように７５０℃まで昇降と冷却を順次各５回繰り
返した。
【００７７】結果は表６に示す通りである。
【００７８】
【表６】
【００７９】この結果、測温点Ｐ１の温度Ｔ1が測温点
Ｐ６〜Ｐ９の平均温度Ｔ3より１０℃〜５０℃大きくし
た状態で昇温することによりウエハ加熱部材１の破損を
防止できることが判る。
Ｐ６〜Ｐ９の平均温度Ｔ3より１０℃〜５０℃大きくし
た状態で昇温することによりウエハ加熱部材１の破損を
防止できることが判る。
【００８０】
【発明の効果】以上のように、請求項１に係る発明によ
れば、ウエハの載置面を有する板状セラミック体中に、
複数の発熱体を埋設したウエハ加熱部材において、上記
各発熱体のＫXの値をそれぞれ５０〜７００としたこと
によって、３００℃〜９００℃の処理温度域における各
発熱体の温度変動が小さいため、この範囲で容易に温度
制御を行うことができる。特に、請求項２に係る発明の
ように、板状セラミック体を窒化アルミニウム質セラミ
ックスで形成すれば、熱伝導性に優れるため、ウエハを
より均一に加熱することができる。
れば、ウエハの載置面を有する板状セラミック体中に、
複数の発熱体を埋設したウエハ加熱部材において、上記
各発熱体のＫXの値をそれぞれ５０〜７００としたこと
によって、３００℃〜９００℃の処理温度域における各
発熱体の温度変動が小さいため、この範囲で容易に温度
制御を行うことができる。特に、請求項２に係る発明の
ように、板状セラミック体を窒化アルミニウム質セラミ
ックスで形成すれば、熱伝導性に優れるため、ウエハを
より均一に加熱することができる。
【００８１】また、請求項３に係る発明のように、上記
ウエハ加熱部材に埋設する複数の発熱体（Ｗｘ：ｘ＝
１，２，３，…）を以下の工程によって独立して制御す
ることにより上記載置面上に載せたウエハを加熱し、該
ウエハの均熱化を図るようにしたことから、どのような
雰囲気下でもウエハの面内温度差を±５℃以下に均熱化
することができる。 （１）ウエハ加熱部材の載置面にウエハを載せ、基準と
なる温度と処理温度の少なくとも２点において、上記ウ
エハの面内温度差を±５℃以下とした時、最も内側の発
熱体（Ｗ1）以外の発熱体（Ｗｘ：ｘ＝２，３，…）の
抵抗値（Ｒｘ：ｘ＝２，３，…）と、最も内側の発熱体
（Ｗ1）以外の発熱体（Ｗｘ：ｘ＝２，３，…）上に位
置するウエハの各部位における温度（Ｔｘ：ｘ＝２，
３，…）を測定する工程 （２）最も内側の発熱体（Ｗ1）以外の発熱体（Ｗｘ：
ｘ＝２，３，…）の抵抗値（Ｒｘ：ｘ＝２，３，…）
と、最も内側の発熱体（Ｗ１）以外の発熱体（Ｗｘ：ｘ
＝２，３，…）上に位置するウエハの各部位における温
度（Ｔｘ：ｘ＝２，３，…）が数１で表されると仮定
し、工程（１）で得られた値を基に各発熱体（Ｗｘ：ｘ
＝２，３，…）における数１のＫｘとＱｘを最小２乗法
により決定するとともに、処理温度における温度検出手
段の温度Ｔｃと、最も内側の発熱体（Ｗ 1）の温度Ｔ1と
の温度差ΔＴを算出する工程 (数１) Ｔｘ＝Ｒｘ×Ｋｘ＋Ｑｘ （ｘ＝１,２，３，…） ただし、 Ｔｘ（単位：℃）は各発熱体上に位置するウエハの各部
位における温度 Ｒｘ（単位：Ω）は各発熱体の抵抗値 Ｋｘ，Ｑｘは最小２乗法により求められる定数 （３）工程（２）で得られた値を基に、ウエハの中心温
度Ｔｗは、温度検出手段から得られる温度Ｔｃを基に、
最も内側の発熱体（Ｗ1）に通電する電力を制御すると
ともに、最も内側の発熱体（Ｗ1）以外の発熱体（Ｗ
ｘ：ｘ＝２，３，…）上に位置するウエハの各部位にお
ける温度（Ｔｘ：ｘ＝２，３，…）は、数２となるよう
なＲｘが得られるように、最も内側の発熱体（Ｗ1）以
外の各発熱体（Ｗｘ：ｘ＝２，３，…）に通電する電力
を制御する工程 (数２) Ｋｘ・Ｒｘ＋Ｑｘ＝Ｔｃ＋ΔＴ （ｘ＝２，３，…） ただし、 Ｔｘ（単位：℃）は各発熱体上に位置するウエハの各部
位における温度 Ｒｘ（単位：Ω）は各発熱体の抵抗値 Ｋｘ，Ｑｘは最小２乗法により求められる定数 Ｔｃ（単位：℃）は処理温度における温度検出手段にて
測定した時の温度 ΔＴ（単位：℃）は処理温度における最も内側の発熱体
上に位置するウエハ中心部の温度と温度検出手段にて測
定した時の温度との差 さらに、請求項４に係る発明によれば、上記ウエハ加熱
部材に埋設する各発熱体（Ｗｘ：ｘ＝１，２，３，…）
を以下の工程によって独立して制御することにより上記
載置面上に載せたウエハを加熱し、該ウエハの均熱化を
図るようにしたことから、どのような雰囲気下でもウエ
ハの面内温度差を±５℃以下に均熱化することができ
る。 （１）ウエハ加熱部材の載置面にウエハを載せ、基準と
なる温度と処理温度の少なくとも２点において、上記ウ
エハの面内温度差を±５℃以下とした時、各発熱体（Ｗ
ｘ：ｘ＝１，２，３，…）の抵抗値（Ｒｘ：ｘ＝１，
２，３，…）と、各発熱体（Ｗｘ：ｘ＝１，２，３，
…）上に位置するウエハの各部位における平均温度（Ｔ
ｘ：ｘ＝１，２，３，…）を測定する工程 （２）各発熱体（Ｗｘ：ｘ＝１，２，３，…）の抵抗値
（Ｒｘ：ｘ＝１，２，３，…）と、各発熱体（Ｗｘ：ｘ
＝１，２，３，…）上に位置するウエハの各部位におけ
る温度（Ｔｘ：ｘ＝１，２，３，…）が数１で表される
と仮定し、工程（１）で得られた値を基に各発熱体（Ｗ
ｘ：ｘ＝１，２，３，…）における数１のＫｘとＱｘを
決定する工程 (数１) Ｔｘ＝Ｒｘ×Ｋｘ＋Ｑｘ （ｘ＝１,２，３，…） ただし、 Ｔｘ（単位：℃）は各発熱体上に位置するウエハの各部
位における温度 Ｒｘ（単位：Ω）は各発熱体の抵抗値 Ｋｘ，Ｑｘは最小２乗法により求められる定数 （３）工程（２）で得られた値を基に、各発熱体（Ｗ
ｘ：ｘ＝１，２，３，…）上に位置するウエハの各部位
における温度（Ｔｘ：x=１，２，３，…）が数３の関係
となるようなＲｘが得られるように、各発熱体（Ｗｘ：
ｘ＝１，２，３，…）に通電する電力を制御する工程 (数３) Ｋ1×Ｒ1＋Ｑ1＝Ｋ2×Ｒ2＋Ｑ2＝Ｋ3×Ｒ3＋Ｑ3＝… また、請求項５に係る発明によれば、ウエハ加熱部材の
載置面に載せたウエハの中心部の温度を、周辺部の温度
より大きくした状態で昇温するようにしたことから、高
速昇温させたとしても破損することがない。
ウエハ加熱部材に埋設する複数の発熱体（Ｗｘ：ｘ＝
１，２，３，…）を以下の工程によって独立して制御す
ることにより上記載置面上に載せたウエハを加熱し、該
ウエハの均熱化を図るようにしたことから、どのような
雰囲気下でもウエハの面内温度差を±５℃以下に均熱化
することができる。 （１）ウエハ加熱部材の載置面にウエハを載せ、基準と
なる温度と処理温度の少なくとも２点において、上記ウ
エハの面内温度差を±５℃以下とした時、最も内側の発
熱体（Ｗ1）以外の発熱体（Ｗｘ：ｘ＝２，３，…）の
抵抗値（Ｒｘ：ｘ＝２，３，…）と、最も内側の発熱体
（Ｗ1）以外の発熱体（Ｗｘ：ｘ＝２，３，…）上に位
置するウエハの各部位における温度（Ｔｘ：ｘ＝２，
３，…）を測定する工程 （２）最も内側の発熱体（Ｗ1）以外の発熱体（Ｗｘ：
ｘ＝２，３，…）の抵抗値（Ｒｘ：ｘ＝２，３，…）
と、最も内側の発熱体（Ｗ１）以外の発熱体（Ｗｘ：ｘ
＝２，３，…）上に位置するウエハの各部位における温
度（Ｔｘ：ｘ＝２，３，…）が数１で表されると仮定
し、工程（１）で得られた値を基に各発熱体（Ｗｘ：ｘ
＝２，３，…）における数１のＫｘとＱｘを最小２乗法
により決定するとともに、処理温度における温度検出手
段の温度Ｔｃと、最も内側の発熱体（Ｗ 1）の温度Ｔ1と
の温度差ΔＴを算出する工程 (数１) Ｔｘ＝Ｒｘ×Ｋｘ＋Ｑｘ （ｘ＝１,２，３，…） ただし、 Ｔｘ（単位：℃）は各発熱体上に位置するウエハの各部
位における温度 Ｒｘ（単位：Ω）は各発熱体の抵抗値 Ｋｘ，Ｑｘは最小２乗法により求められる定数 （３）工程（２）で得られた値を基に、ウエハの中心温
度Ｔｗは、温度検出手段から得られる温度Ｔｃを基に、
最も内側の発熱体（Ｗ1）に通電する電力を制御すると
ともに、最も内側の発熱体（Ｗ1）以外の発熱体（Ｗ
ｘ：ｘ＝２，３，…）上に位置するウエハの各部位にお
ける温度（Ｔｘ：ｘ＝２，３，…）は、数２となるよう
なＲｘが得られるように、最も内側の発熱体（Ｗ1）以
外の各発熱体（Ｗｘ：ｘ＝２，３，…）に通電する電力
を制御する工程 (数２) Ｋｘ・Ｒｘ＋Ｑｘ＝Ｔｃ＋ΔＴ （ｘ＝２，３，…） ただし、 Ｔｘ（単位：℃）は各発熱体上に位置するウエハの各部
位における温度 Ｒｘ（単位：Ω）は各発熱体の抵抗値 Ｋｘ，Ｑｘは最小２乗法により求められる定数 Ｔｃ（単位：℃）は処理温度における温度検出手段にて
測定した時の温度 ΔＴ（単位：℃）は処理温度における最も内側の発熱体
上に位置するウエハ中心部の温度と温度検出手段にて測
定した時の温度との差 さらに、請求項４に係る発明によれば、上記ウエハ加熱
部材に埋設する各発熱体（Ｗｘ：ｘ＝１，２，３，…）
を以下の工程によって独立して制御することにより上記
載置面上に載せたウエハを加熱し、該ウエハの均熱化を
図るようにしたことから、どのような雰囲気下でもウエ
ハの面内温度差を±５℃以下に均熱化することができ
る。 （１）ウエハ加熱部材の載置面にウエハを載せ、基準と
なる温度と処理温度の少なくとも２点において、上記ウ
エハの面内温度差を±５℃以下とした時、各発熱体（Ｗ
ｘ：ｘ＝１，２，３，…）の抵抗値（Ｒｘ：ｘ＝１，
２，３，…）と、各発熱体（Ｗｘ：ｘ＝１，２，３，
…）上に位置するウエハの各部位における平均温度（Ｔ
ｘ：ｘ＝１，２，３，…）を測定する工程 （２）各発熱体（Ｗｘ：ｘ＝１，２，３，…）の抵抗値
（Ｒｘ：ｘ＝１，２，３，…）と、各発熱体（Ｗｘ：ｘ
＝１，２，３，…）上に位置するウエハの各部位におけ
る温度（Ｔｘ：ｘ＝１，２，３，…）が数１で表される
と仮定し、工程（１）で得られた値を基に各発熱体（Ｗ
ｘ：ｘ＝１，２，３，…）における数１のＫｘとＱｘを
決定する工程 (数１) Ｔｘ＝Ｒｘ×Ｋｘ＋Ｑｘ （ｘ＝１,２，３，…） ただし、 Ｔｘ（単位：℃）は各発熱体上に位置するウエハの各部
位における温度 Ｒｘ（単位：Ω）は各発熱体の抵抗値 Ｋｘ，Ｑｘは最小２乗法により求められる定数 （３）工程（２）で得られた値を基に、各発熱体（Ｗ
ｘ：ｘ＝１，２，３，…）上に位置するウエハの各部位
における温度（Ｔｘ：x=１，２，３，…）が数３の関係
となるようなＲｘが得られるように、各発熱体（Ｗｘ：
ｘ＝１，２，３，…）に通電する電力を制御する工程 (数３) Ｋ1×Ｒ1＋Ｑ1＝Ｋ2×Ｒ2＋Ｑ2＝Ｋ3×Ｒ3＋Ｑ3＝… また、請求項５に係る発明によれば、ウエハ加熱部材の
載置面に載せたウエハの中心部の温度を、周辺部の温度
より大きくした状態で昇温するようにしたことから、高
速昇温させたとしても破損することがない。
【図１】本発明に係るウエハ加熱部材を備える加熱装置
の一例を示す概略断面図である。
の一例を示す概略断面図である。
【図２】本発明に係るウエハ加熱部材の制御機構を示す
ブロック図である。
ブロック図である。
【図３】図１のウエハ加熱部材に備える内側の発熱体の
パターン形状を示す平面図である。
パターン形状を示す平面図である。
【図４】図１のウエハ加熱部材に備える外側の発熱体の
パターン形状を示す平面図である。
パターン形状を示す平面図である。
【図５】（ａ）（ｂ）は測温用ＴＣウエハの各測温点の
位置を示す平面図である。
位置を示す平面図である。
【図６】本発明に係る他のウエハ加熱部材を備える加熱
装置の一例を示す概略断面図である。
装置の一例を示す概略断面図である。
【図７】本発明に係る他のウエハ加熱部材の制御機構を
示すブロック図である。
示すブロック図である。
【図８】図６のウエハ加熱部材に備える最も内側の発熱
体のパターン形状を示す平面図である。
体のパターン形状を示す平面図である。
【図９】図６のウエハ加熱部材に備える内側の発熱体の
パターン形状を示す平面図である。
パターン形状を示す平面図である。
【図１０】図６のウエハ加熱部材に備える外側の発熱体
のパターン形状を示す平面図である。
のパターン形状を示す平面図である。
【図１１】従来のウエハ加熱部材を用いた加熱装置の一
例を示す概略断面図である。
例を示す概略断面図である。
【図１２】図１１のウエハ加熱部材に備える発熱体のパ
ターン形状を示す平面図である。
ターン形状を示す平面図である。
１，２２，４７：ウエハ加熱部材 ２，２３，４２：板状セラミック体 ４，２５，４４：載置面 Ｗ1，Ｗ2，Ｗ3，４５：発熱体 ７，８，２９，３０，３１，４６：給電端子 ９，３２，４８：温度検出手段 １０，３３，４９：リード線 ３，２４，４３：筒状体 １２：真空処理室 １３：ガス導入孔 １４：ガス排出孔 １５a，１６b，１７ｃ：電圧計 １６a，１６b，１６ｃ：電流計 １７：演算部 １８a，１８b，１８ｃ：変換器 １９a，１９b，１９ｃ：電力制御部 ２０：電源 ２１：温度変換器 １１，３４，５９：ウエハ
Claims (5)
- 【請求項１】ウエハの載置面を有する板状セラミック体
中に、複数の発熱体（Ｗｘ：ｘ＝１，２，３，…）を埋
設したウエハ加熱部材において、以下の工程にて算出し
た時のＫｘ（ｘ＝１，２，３，…）の値がそれぞれ５０
〜７００の範囲にあることを特徴とするウエハ加熱部
材。（１）ウエハ加熱部材の載置面にウエハを載せ、基
準となる温度と処理温度である３００〜９００℃の少な
くとも２点において、上記ウエハの面内温度差をそれぞ
れ±５℃以下とした時の各発熱体（Ｗｘ：ｘ＝１，２，
３，…）の抵抗値（Ｒｘ：ｘ＝１，２，３，…）と、各
発熱体（Ｗｘ：ｘ＝１，２，３，…）上に位置するウエ
ハの各部位における温度（Ｔｘ：ｘ＝１，２，３，…）
を測定する工程 （２）各発熱体（Ｗｘ：ｘ＝１，２，３，…）の抵抗値
（Ｒｘ：ｘ＝１，２，３，…）と、各発熱体（Ｗｘ：ｘ
＝１，２，３，…）上に位置するウエハの各部位におけ
る温度（Ｔｘ：ｘ＝１，２，３，…）が数１で表される
と仮定し、工程（１）で得られた値を基に最小２乗法に
て数１のＫｘを決定する工程 (数１) Ｔｘ＝Ｒｘ×Ｋｘ＋Ｑｘ （ｘ＝１,２，３，…） ただし、 Ｔｘ（単位：℃）は各発熱体上に位置するウエハの各部
位における温度 Ｒｘ（単位：Ω）は各発熱体の抵抗値 Ｋｘ，Ｑｘは最小２乗法により求められる定数 - 【請求項２】上記板状セラミック体が窒化アルミニウム
からなることを特徴とする請求項１に記載のウエハ加熱
部材。 - 【請求項３】ウエハの載置面を有する板状セラミック体
中に、複数の発熱体（Ｗｘ：ｘ＝１，２，３，…）を埋
設するとともに、最も内側に埋設した発熱体（Ｗ1）の
近傍に温度検出手段を内蔵してなるウエハ加熱部材にお
いて、前記複数の発熱体（Ｗｘ：ｘ＝１，２，３，…）
を以下の工程によって独立して制御することにより上記
載置面上に載せたウエハを加熱することを特徴とするウ
エハ加熱部材を用いたウエハの均熱化方法。 （１）ウエハ加熱部材の載置面にウエハを載せ、基準と
なる温度と処理温度の少なくとも２点において、上記ウ
エハの面内温度差をそれぞれ±５℃以下とした時、最も
内側の発熱体（Ｗ1）以外の発熱体（Ｗｘ：ｘ＝２，
３，…）の抵抗値（Ｒｘ：ｘ＝２，３，…）と、最も内
側の発熱体（Ｗ1）以外の発熱体（Ｗｘ：ｘ＝２，３，
…）上に位置するウエハの各部位における温度（Ｔｘ：
ｘ＝２，３，…）を測定する工程 （２）最も内側の発熱体（Ｗ1）以外の発熱体（Ｗｘ：
ｘ＝２，３，…）の抵抗値（Ｒｘ：ｘ＝２，３，…）
と、最も内側の発熱体（Ｗ１）以外の発熱体（Ｗｘ：ｘ
＝２，３，…）上に位置するウエハの各部位における温
度（Ｔｘ：ｘ＝２，３，…）が数１で表されると仮定
し、工程（１）で得られた値を基に最小２乗法にて数１
のＫｘとＱｘを決定するとともに、処理温度における温
度検出手段の温度Ｔｃと、最も内側の発熱体（Ｗ1）上
に位置するウエハ中心部の温度Ｔ1との温度差ΔＴを算
出する工程 (数１) Ｔｘ＝Ｒｘ×Ｋｘ＋Ｑｘ （ｘ＝１,２，３，…） ただし、 Ｔｘ（単位：℃）は各発熱体上に位置するウエハの各部
位における温度 Ｒｘ（単位：Ω）は各発熱体の抵抗値 Ｋｘ，Ｑｘは最小２乗法により求められる定数 （３）工程（２）で得られた値を基に、ウエハの中心温
度Ｔ1は、温度検出手段から得られた温度Ｔｃを基に、
最も内側の発熱体（Ｗ1）に通電する電力を制御すると
ともに、最も内側の発熱体（Ｗ1）以外の発熱体（Ｗ
ｘ：ｘ＝２，３，…）上に位置するウエハの各部位にお
ける温度（Ｔｘ：ｘ＝２，３，…）は、数２となるよう
なＲｘ（ｘ＝２，３，…）が得られるように、最も内側
の発熱体（Ｗ 1）以外の各発熱体（Ｗｘ：ｘ＝２，３，
…）に通電する電力を制御する工程 (数２) Ｋｘ・Ｒｘ＋Ｑｘ＝Ｔｃ＋ΔＴ （ｘ＝２，３，…） ただし、 Ｔｘ（単位：℃）は各発熱体上に位置するウエハの各部
位における温度 Ｒｘ（単位：Ω）は各発熱体の抵抗値 Ｋｘ，Ｑｘは最小２乗法により求められる定数 Ｔｃ（単位：℃）は処理温度における温度検出手段にて
測定した時の温度 ΔＴ（単位：℃）は処理温度における最も内側の発熱体
上に位置するウエハ中心部の温度と温度検出手段にて測
定した時の温度との差 - 【請求項４】ウエハの載置面を有する板状セラミック体
中に、複数の発熱体（Ｗｘ：ｘ＝１，２，３，…）を埋
設したウエハ加熱部材において、前記各発熱体（Ｗｘ：
ｘ＝１，２，３，…）を以下の工程によって独立して制
御することにより上記載置面上に載せたウエハを加熱す
るようにしたことを特徴とするウエハ加熱部材を用いた
ウエハの均熱化方法。 （１）ウエハ加熱部材の載置面にウエハを載せ、基準と
なる温度と処理温度の少なくとも２点において、上記ウ
エハの面内温度差をそれぞれ±５℃以下とした時、各発
熱体（Ｗｘ：ｘ＝１，２，３，…）の抵抗値（Ｒｘ：ｘ
＝１，２，３，…）と、各発熱体（Ｗｘ：ｘ＝１，２，
３，…）上に位置するウエハの各部位における温度（Ｔ
ｘ：ｘ＝１，２，３，…）を測定する工程 （２）各発熱体（Ｗｘ：ｘ＝１，２，３，…）の抵抗値
（Ｒｘ：ｘ＝１，２，３，…）と、各発熱体（Ｗｘ：ｘ
＝１，２，３，…）上に位置するウエハの各部位におけ
る温度（Ｔｘ：ｘ＝１，２，３，…）が数１で表される
と仮定し、工程（１）で得られた値を基に数１のＫｘと
Ｑｘを決定する工程 (数１) Ｔｘ＝Ｒｘ×Ｋｘ＋Ｑｘ （ｘ＝１,２，３，…） ただし、 Ｔｘ（単位：℃）は各発熱体上に位置するウエハの各部
位における温度 Ｒｘ（単位：Ω）は各発熱体の抵抗値 Ｋｘ，Ｑｘは最小２乗法により求められる定数 （３）工程（２）で得られた値を基に、各発熱体（Ｗ
ｘ：ｘ＝１，２，３，…）上に位置するウエハの各部位
における温度（Ｔｘ：ｘ＝１，２，３，…）が数３の関
係となるようなＲｘ（ｘ＝１，２，３，…）が得られる
ように、各発熱体（Ｗｘ：ｘ＝１，２，３，…）に通電
する電力を制御する工程 (数３) Ｋ1×Ｒ1＋Ｑ1＝Ｋ2×Ｒ2＋Ｑ2＝Ｋ3×Ｒ3＋Ｑ3＝… - 【請求項５】前記ウエハ加熱部材の載置面に載せたウエ
ハの中心部の温度を、周辺部の温度より大きくした状態
で昇温することを特徴とする請求項３又は請求項４に記
載のウエハ加熱部材を用いたウエハの均熱化方法。
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