JP2003045765A

JP2003045765A - ウェハ支持部材

Info

Publication number: JP2003045765A
Application number: JP2001228777A
Authority: JP
Inventors: Tsunehiko Nakamura; 恒彦中村
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2001-07-27
Filing date: 2001-07-27
Publication date: 2003-02-14

Abstract

(57)【要約】【課題】板状セラミックス体に抵抗発熱体を備えたウェ
ハ支持部材の載置面における温度バラツキが小さく、か
つ高速昇温させても板状セラミック体の破損のないウェ
ハ支持部材を提供する。【解決手段】ウェハ支持部材１を構成する板状セラミッ
クス体２に埋設する帯状抵抗発熱体４の隣り合う対向領
域の対向間隔を０．５ｍｍ以上で、かつ上記板状セラミ
ック体２の載置面３から帯状抵抗発熱体４までの距離の
３倍以下とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造装置等
において、半導体等のウェハを支持しつつ、加熱するの
に使用するウェハ支持部材に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、半導体装置の製造工程で使用され
るプラズマＣＶＤ、減圧ＣＶＤ、光ＣＶＤ、ＰＶＤなど
の成膜装置や、プラズマエッチング、光エッチングなど
のエッチング装置等の半導体製造装置においては、デポ
ジッション用ガスやエッチング用ガス、あるいはクリー
ニング用ガスとして塩素系やフッ素系の腐食性ガスが使
用されていた。

【０００３】そして、これらの腐食性ガス雰囲気中で大
きく腐食することなく半導体ウェハ（以下、ウェハと略
称する。）を支持し、且つウェハを各種加工温度に加熱
するため、次のようなウェハ支持部材が提案されてい
る。

【０００４】特開平４−１０１３８１号公報には、緻密
質の板状セラミック体中に、高融点金属ワイヤからなる
抵抗発熱体を埋設したもので、抵抗発熱体はウェハと略
同等の面積を有する領域内で、螺旋状に巻いた高融点金
属ワイヤを渦巻き状に１０回程巻いたものであった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、近年、ウェ
ハサイズの大型化に伴ってウェハ支持部材も大型のもの
が要求されるようになっている。

【０００６】しかしながら、抵抗発熱体として螺旋状に
巻いた高融点金属ワイヤを用いたウェハ支持部材では、
渦巻き状に巻いた隣り合う螺旋ワイヤ間の対向間隔が大
きく、ワイヤが埋設されていない部分の載置面上では、
クールスポットやクールラインが発生し、載置面の温度
分布を均一にすることが難しいといった課題があった。

【０００７】その結果、ウェハ自体の温度分布も不均一
となり、成膜精度やエッチング精度を高めることができ
ず、各種加工処理を施したウェハより半導体素子を切り
出した時の品質にバラツキがあり、歩留りが悪いといっ
た課題があった。

【０００８】特にウェハ支持部材の直径が３００ｍｍを
超えるものになると、載置面の温度分布はさらに不均一
なものとなり、大型化するウェハ支持部材において大き
な問題となっていた。

【０００９】また、半導体装置の生産性を高めるため、
各種処理工程におけるスループットを短くする試みが行
われており、これまで室温から加工温度まで１０℃／分
程度の速度で昇温されていたが、２０℃／分以上の速度
で昇温することが求められている。

【００１０】ところが、これまでのウェハ支持部材を２
０℃／分以上の速度で昇温させると、板状セラミック体
と高融点金属ワイヤとの間の熱膨張差により発生する熱
応力及び板状セラミック体内の温度バラツキにより板状
セラミック体にクラックが発生し、破損するといった課
題もあった。

【００１１】そこで、この熱応力を緩和する技術とし
て、特開平７−２３０８７６号公報には、板状セラミッ
ク体中に埋設する抵抗発熱体として、モリブデンの線材
を用い、その外表面にモリブデンの炭化物層や酸化物層
を生成させる技術が開示されているが、このような抵抗
発熱体を用いたとしても板状セラミック体内の温度バラ
ツキが大きいため、２０℃／分以上で高速昇温すると板
状セラミック体が破損することを避けることができず、
高速昇温に対応したウェハ支持部材が望まれていた。

【００１２】

【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、板状セラミック体の一方の一主面を、ウェハ
を載せる載置面とするとともに、上記板状セラミック体
中又は上記板状セラミック体の他方の主面に帯状抵抗発
熱体を備えてなるウェハ支持部材において、上記帯状抵
抗発熱体はその一部に相対向する対向領域を有してお
り、この対向領域の対向間隔を０．５ｍｍ以上で、かつ
上記載置面から帯状抵抗発熱体までの距離の３倍以下と
したことを特徴とする。

【００１３】また、上記帯状抵抗発熱体としては金属メ
ッシュを用いることが好ましく、さらに帯状抵抗発熱体
に金属メッシュを用いる場合、その幅はメッシュ間隔の
３倍〜５０倍とすることが良い。

【００１４】さらに、上記金属メッシュからなる帯状抵
抗発熱体が折り返し部を有するパターン形状を有する場
合には、その折り返し部のコーナを曲面とし、かつこの
曲面の曲率半径を金属メッシュのメッシュ間隔の３倍〜
１０００倍とすることが好ましい。

【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（ａ）は本発明のウェハ支持部材１の
一例を示す斜視図、図１（ｂ）は同図（ａ）のＸ−Ｘ線
断面図を示す。

【００１７】このウェハ支持部材１は、ウェハＷより若
干大きなサイズを有する円板状をした緻密質の板状セラ
ミック体２からなり、例えばウェハＷが１２インチの半
導体ウェハである場合には、直径が３３０ｍｍ程度の板
状セラミック体２を用い、ウェハＷが８インチの半導体
ウェハである場合には、直径が２２０ｍｍ程度の板状セ
ラミック体２を用いれば良い。なお、板状セラミック体
２の厚みＴは通常５〜３０ｍｍ程である。

【００１８】また、板状セラミック体２の上面は、ウェ
ハＷを載せる載置面３とするとともに、板状セラミック
体２の内部には帯状抵抗発熱体４を埋設してあり、帯状
抵抗発熱体４は、載置面３から板状セラミック体２の厚
みＴの０．２倍〜０．８倍の深さｔに位置するように構
成してある。

【００１９】この板状セラミック体２中に埋設する帯状
抵抗発熱体４の形態としては導体膜や金属箔、あるいは
金属メッシュからなるものを用いることができ、帯状抵
抗発熱体４のパターン形状としては、図２に示すような
中央から外周へ向かう渦巻き状や図３に示すような略同
心円状をなし、帯状抵抗発熱体４の存在領域Ｐが略円形
でかつ載置面３に載せるウェハＷと同等以上の大きさを
有するものが好ましい。

【００２０】そして、帯状抵抗発熱体４の両端は、板状
セラミック体２の下面６の中央付近にロウ付け固定した
二つの給電端子５とそれぞれ電気的に接続してあり、給
電端子５間に電圧を印加することで帯状抵抗発熱体４を
発熱させ、載置面３に載置したウェハＷを加熱するよう
になっている。

【００２１】この時、本発明のウェハ支持部材１は、抵
抗発熱体４に帯状をしたものを用い、帯状抵抗発熱体４
の存在領域Ｐを略円形とし、かつ載置面３に載せるウェ
ハＷと同等以上の大きさとするとともに、帯状抵抗発熱
体４の埋設位置を載置面３から板状セラミック体２の厚
みＴの０．２倍以上の距離ｔとしてあることから、載置
面３における温度バラツキを小さくすることができる。

【００２２】なお、９はウェハ支持部材１を半導体製造
装置のチャンバー内（不図示）に設置するとともに、給
電端子５がチャンバー内の腐食性ガスに曝されるのを防
ぐためのセラミックスからなる円筒状支持体である。ま
た、帯状抵抗発熱体４のパターン形状として、図２に示
す渦巻き状をしたものを用いる場合には、外周にある帯
状抵抗発熱体４の端部と、一方の給電端子５とを別の導
体層（不図示）を介して接続するようにすれば良い。

【００２３】ただし、上述した構成としても載置面３の
温度バラツキを±２．５℃以下とし、かつ２０℃／分以
上の高速昇温において板状セラミック体２を破損させな
いようにすることが難しく、本件発明者はこれらの課題
を一掃できる構造について種々研究を重ねた結果、少な
くとも一部に相対向する対向領域を有する帯状抵抗発熱
体４において、その対向領域の対向間隔Ｓが大きく影響
することを知見し、その最適範囲について鋭意実験を繰
り返した結果、対向領域の対向間隔Ｓを０．５ｍｍ以
上、載置面３から帯状抵抗発熱体４までの距離ｔの３倍
以下とすれば良いことを見出し、本発明に至った。

【００２４】即ち、本件発明者の研究によれば、帯状抵
抗発熱体４の隣り合う対向領域の対向間隔Ｓが０．５ｍ
ｍ未満になると、隣り合う帯状抵抗発熱体４同士が接近
し過ぎ、部分的に接触して異常発熱する結果、載置面３
にホットスポットが発生する恐れがあるからであり、逆
に帯状抵抗発熱体４の隣り合う対向領域の対向間隔Ｓが
載置面３から帯状抵抗発熱体４までの距離ｔの３倍を超
えると、帯状抵抗発熱体４の対向領域の対向間隔Ｓが広
くなり過ぎるため、載置面３にはクールスポットやクー
ルラインが生じ、温度バラツキを±５℃以下とすること
ができなくなるといった不都合があり、それ故、いずれ
の場合も載置面３の温度バラツキを抑えることができ
ず、また、高速昇温時には板状セラミック体２内の温度
バラツキにより板状セラミック体２が破損するといった
現象が見られた。

【００２５】なお、帯状抵抗発熱体４の隣り合う対向領
域の好ましい対向間隔Ｓは１ｍｍ以上、載置面３から帯
状抵抗発熱体４までの距離ｔの２倍以下とすることが良
い。

【００２６】ただし、本発明で言う「帯状抵抗発熱体４
の隣り合う対向領域の対向間隔Ｓ」とは、図２や図３の
ようなパターン形状において、隣り合う一方の帯状抵抗
発熱体４の側部から他方の帯状抵抗発熱体４の側部まで
の最短距離のことである。また、載置面３から帯状抵抗
発熱体４までの距離ｔは、測定位置によってバラツキが
ある場合がある（例えば、中央部が外周部より深くな
る。）。その為、このような場合には、載置面３から垂
直に下ろした垂線が帯状抵抗発熱体４に達するまでの距
離ｔを載置面３の中央部や外周部で３点から１０点測定
し、その平均値を載置面３から帯状抵抗発熱体４までの
距離ｔとすれば良い。

【００２７】ところで、帯状抵抗発熱体４の形態として
は、上述したように、導体膜、金属箔、金属メッシュの
いずれか一種を用いることができるが、好ましくは金属
メッシュを用いることが良い。

【００２８】即ち、帯状抵抗発熱体４に金属メッシュを
用いれば、導体膜と比較して各箇所での断面積を等しく
することができるため、各箇所での発熱量を一定とする
ことができるとともに、金属箔と比較して適度な剛性を
有することから、板状セラミック体２内に埋設した時に
は、載置面３と平行となるように精度良く埋設すること
ができるため、載置面３の温度バラツキをより一層抑え
ることができる。しかも、金属メッシュを用いれば、メ
ッシュ格子内にもセラミックスを充填することができる
ため、熱膨張差の異なる板状セラミック体２と帯状抵抗
発熱体４との間に作用する熱応力を小さくすることがで
きるため、板状セラミック体２の破損を防止し、昇温速
度を更に高めることが可能なウェハ支持部材１を提供す
ることができる。

【００２９】また、帯状抵抗発熱体４に金属メッシュを
用いる場合、ウェハＷの面内温度差を小さくするには、
各格子での発熱量をできるだけ均一にすることが重要で
ある。

【００３０】この点から帯状抵抗発熱体４の幅Ｌがメッ
シュ間隔に比べて小さいと、金属メッシュの格子を構成
する一部の線材に大きな電流が流れて発熱バランスが悪
くなり、特に帯状抵抗発熱体４の幅Ｌがメッシュ間隔の
３倍未満となると、帯状抵抗発熱体４の全幅Ｌで均一に
加熱させることが難しくなり、載置面３にホットスポッ
トが発生し易くなり、逆に、帯状抵抗発熱体４の幅Ｌが
メッシュ間隔の５０倍を超えると、帯状抵抗発熱体４の
幅Ｌに対してメッシュ間隔が小さくなり過ぎるため、金
属メッシュの格子を構成する線材の線径が０．１ｍｍ以
下と小さくなることから、金属メッシュの剛性が小さく
なり、埋設時に変形し、載置面３と平行に位置するよう
精度良く埋設することが難しくなる。

【００３１】その為、帯状抵抗発熱体４に金属メッシュ
を用いる場合、帯状抵抗発熱体４の幅Ｌはメッシュ間隔
の３倍〜５０倍とすることが好ましく、望ましくはメッ
シュ間隔の５倍〜３０倍とすることが良い。

【００３２】なお、本発明で言う「メッシュ間隔」と
は、１インチの基準線を引いた時、この基準線上にある
格子の数を数え、基準線の長さを格子数で割った数値か
ら、基準線上にある線材の線径の総和を差し引いた値の
ことを言う。

【００３３】また、帯状抵抗発熱体４に金属メッシュを
用い、そのパターン形状を図３に示す略同心円状とする
場合、帯状抵抗発熱体４の全幅Ｌで一様に発熱させるに
は、折り返し部Ｑのコーナーを図４に示すように曲面に
形成し、この曲面の曲率半径Ｒをメッシュ間隔の３倍〜
１０００倍とすることが好ましい。

【００３４】なぜなら、折り返し部Ｑのコーナーが角部
を有するものであったり、曲面に形成されていてもその
曲率半径Ｒがメッシュ間隔の３倍未満であると、曲面の
中心付近の温度が部分的に高くなり、載置面３にホット
スポットが発生するからであり、逆に曲面の曲率半径Ｒ
がメッシュ間隔の１０００倍を越えると、メッシュ間隔
が０．０４ｍｍ以下、金属メッシュの格子を構成する線
材の線径が０．０４ｍｍ以下と小さくなることから、金
属メッシュの剛性が小さくなり、埋設時に変形し、載置
面３と平行に位置するよう精度良く埋設することが難し
くなるとともに、帯状抵抗発熱体４の隣り合う対向領域
の対向間隔Ｓがバラツキ易くなり、載置面３の温度分布
が不均一になるからである。

【００３５】ところで、このような帯状抵抗発熱体４を
形成する材質としては、タングステン、モリブデン、レ
ニュウム、白金等の高融点金属やこれらの合金、あるい
は周期律表第４ａ族、第５ａ族、第６ａ族元素の炭化物
や窒化物を用いることができ、板状セラミック体２との
熱膨張差の小さいものを適宜選択して使用すれば良い。

【００３６】また、ウェハ支持部材１を構成する板状セ
ラミック体２の材質としては、耐摩耗性、耐熱性に優れ
るアルミナ、窒化珪素、サイアロン、窒化アルミニウム
を用いることができ、この中でも特に窒化アルミニウム
は５０Ｗ／ｍＫ以上、さらには１００Ｗ／ｍＫ以上の高
い熱伝導率を有することから、帯状抵抗発熱体４で発生
した熱を直ちに載置面３まで伝えることができ、載置面
３の均熱化及び昇温速度の向上に好適であり、また、フ
ッ素系や塩素系等の腐食性ガスに対する耐蝕性及び耐プ
ラズマ性にも優れることから、板状セラミック体２の材
質として好適である。

【００３７】このようなウェハ支持部材１を製造するに
は、帯状抵抗発熱体４が導体膜からなる場合、セラミッ
ク粉末に対してバインダーや溶媒等を加えて泥漿を作製
し、ドクターブレード法などのテープ成形法により複数
枚のグリーンシートを形成した後、予め数枚のグリーン
シートを積層し、その上面に帯状抵抗発熱体４をなす導
体ペーストをスクリーン印刷機にて所望のパターン形状
となるように印刷する。この時、焼成時の収縮も考慮し
て、焼成後における帯状抵抗発熱体４の隣り合う対向領
域の対向間隔Ｓが０．５ｍｍ以上、載置面３から帯状抵
抗発熱体４までの距離ｔの３倍以下となるようにする。

【００３８】次いで、導体ペーストを覆うように残りの
グリーンシートを積層してグリーンシート積層体を製作
し、円盤状に切削する。この時、焼成後における帯状抵
抗発熱体４の載置面３からの埋設距離ｔが板状セラミッ
ク体２の厚みＴの０．２倍〜０．８倍となるようにす
る。

【００３９】しかる後、グリーンシート積層体をセラミ
ック粉末を焼結させることができる温度（セラミック粉
末の材質にもよるが１８００℃〜２１００℃）で焼成す
ることにより、帯状抵抗発熱体４を埋設した板状セラミ
ック体２を製作する。

【００４０】また、帯状抵抗発熱体４が金属箔や金属メ
ッシュからなる場合、セラミック粉末に対してバインダ
ーや溶媒等を加えて混練乾燥することにより造粒粉を製
作し、この造粒粉を円形凹部を有する金型内に充填して
上パンチにより加圧成形する。この時、上パンチの先端
部には、帯状抵抗発熱体４のパターン形状に相当する微
小凸部を設けておき、加圧成形時には、成形体上に帯状
抵抗発熱体４のパターン形状に相当する溝を形成するよ
うにする。

【００４１】次に、成形体の溝に帯状抵抗発熱体４をな
す金属箔又は金属メッシュを挿入する。この時、帯状抵
抗発熱体４の隣り合う対向領域の対向間隔Ｓが０．５ｍ
ｍ以上、載置面３から帯状抵抗発熱体４までの距離ｔの
３倍以下となるようにする。

【００４２】次いで、金属箔や金属メッシュを覆うよう
に残りの造粒粉を充填してホットプレスにより成形／焼
成（セラミック粉末の材質にもよるが１８００℃〜２１
００℃）することで帯状抵抗発熱体４を埋設した板状セ
ラミック体２を形成する。ただし、焼成後における帯状
抵抗発熱体４の載置面３からの埋設距離ｔが板状セラミ
ック体２の厚みＴの０．２倍〜０．８倍となるようにす
る。

【００４３】そして、得られた板状セラミック体２の上
面に研摩加工を施してウェハＷを載せる載置面３を形成
するとともに、板状セラミック体２の下面に研削加工を
施して給電端子挿入用の下穴を穿孔し、この下穴に給電
端子５をロウ付けして帯状抵抗発熱体４と給電端子５と
の間の導通を図るとともに、給電端子５を囲むようにセ
ラミックスからなる円筒状支持体９を板状セラミック体
２の下面に接合することにより得ることができる。

【００４４】ところで、本実施形態では、板状セラミッ
ク体２の内部に帯状抵抗発熱体４を埋設したウェハ支持
部材１について説明したが、本発明は、板状セラミック
体２の載置面３と反対側の表面に帯状抵抗発熱体４を敷
設したウェハ支持部材にも適用できることは言うまでも
ない。

【００４５】また、載置面３と帯状抵抗発熱体４との間
に静電吸着用やプラズマ発生用としての電極層１５を埋
設しても良い。

【００４６】

【実施例】（実施例１）ここで、板状セラミック体中に
渦巻き状のパターン形状を有する抵抗発熱体を埋設した
ウェハ支持部材において、抵抗発熱体に螺旋状ワイヤを
用いたもの、金属箔を用いたもの、金属メッシュを用い
たものをそれぞれ用意し、抵抗発熱体の隣り合う対向領
域の対向間隔を異ならせて載置面に載せたシリコンウェ
ハを加熱した時のシリコンウェハ表面における温度バラ
ツキを調べる実験を行った。

【００４７】実験で使用するウェハ支持部材は、窒化ア
ルミニウム粉末に対し、バインダーや溶媒等を加えて混
練乾燥することにより造粒粉を作製した後、この造粒粉
を円盤状を有する金型内に充填し、先端に微小凸部を有
する上パンチにより加圧成形して上面に微小溝を有する
成形体を製作した。

【００４８】次に、成形体の微小溝に抵抗発熱体を載せ
るのであるが、抵抗発熱体として、螺旋状ワイヤを用い
る場合、５ｍｍ当たりの巻数が３回、線径が０．３ｍｍ
のモリブデン線からなるものを用い、渦巻き数は１０
回、抵抗発熱体の隣り合う対向領域の対向間隔は１３ｍ
ｍとした。

【００４９】また、抵抗発熱体として、金属箔を用いる
場合、幅２ｍｍ、厚み０．２ｍｍのモリブデン箔を用
い、渦巻き数が１０回、抵抗発熱体の隣り合う対向領域
の対向間隔が１３ｍｍであるものと、幅２ｍｍ、厚み
０．２ｍｍのモリブデン箔を用い、渦巻き数が１５回、
抵抗発熱体の隣り合う対向領域の対向間隔が８ｍｍであ
るものをそれぞれ用意した。

【００５０】さらに、抵抗発熱体として、金属メッシュ
を用いる場合、線径が０．１２ｍｍ、メッシュ間隔が
０．３９ｍｍのモリブデンメッシュを用い、渦巻き数は
１５回、抵抗発熱体の隣り合う対向領域の対向間隔は５
ｍｍとした。

【００５１】そして、残りの造粒粉を金型内に充填し、
２０００℃で４時間程度、ホットプレスすることによ
り、各形態の抵抗発熱体が埋設された、ＡｌＮ純度が９
９．０％である窒化アルミニウム質焼結体からなる板状
セラミック体を製作した。ただし、板状セラミック体は
直径３３０ｍｍ、厚み１３ｍｍの円盤状体とし、抵抗発
熱体は載置面から４ｍｍの距離に埋設されるようにし
た。また、抵抗発熱体の存在領域の最外径は３２０ｍｍ
とした。

【００５２】次いで、板状セラミック体の上面に研摩加
工を施してウェハを載せる載置面を形成するとともに、
板状セラミック体の下面中央付近に研削加工にて抵抗発
熱体の端部をそれぞれ貫通する２つの下穴をそれぞれ穿
孔した後、板状セラミック体の下面に、板状セラミック
体と同じ窒化アルミニウム質焼結体からなる円筒状支持
体を高温で接合し、しかる後、下穴にＦｅ−Ｎｉ―Ｃｏ
合金からなる給電端子をロウ付け固定することにより、
抵抗発熱体と給電端子とを電気的に接続することにより
製作した。

【００５３】このようにして得られたウェハ支持部材を
用い、載置面に１２インチのシリコンウェハを載せ、抵
抗発熱体を発熱させてシリコンウェハの平均温度が８５
０℃となるように加熱した時、シリコンウェハ上の温度
を赤外線放射温度計で数点測定し、その最大温度と最小
温度の差を温度バラツキとして測定した。

【００５４】結果は表１に示す通りである。

【００５５】

【表１】

【００５６】表１より判るように、抵抗発熱体に螺旋状
ワイヤを用いたものでは、抵抗発熱体の隣り合う対向領
域の対向間隔が広すぎるため、シリコンウェハの温度バ
ラツキが１１℃と大きかった。

【００５７】また、抵抗発熱体に金属箔を用いたもので
も、抵抗発熱体の隣り合う対向領域の対向間隔が１３ｍ
ｍのものでは、シリコンウェハの温度バラツキが１１℃
と大きかった。

【００５８】これに対し、抵抗発熱体に金属箔や金属メ
ッシュを用い、抵抗発熱体の隣り合う対向領域の対向間
隔を５ｍｍとしたものでは、シリコンウェハの温度バラ
ツキを３℃と小さくすることができ、均一に加熱するこ
とができた。

【００５９】そこで、抵抗発熱体に金属箔及び金属メッ
シュを用い、載置面から帯状抵抗発熱体までの距離及び
抵抗発熱体の隣り合う対向領域の対向間隔をそれぞれ異
ならせた時のシリコンウェハの温度バラツキを実施例１
と同様の条件で測定する実験を行った。

【００６０】抵抗発熱体に金属箔を用いた場合の結果は
表２に、抵抗発熱体に金属メッシュを用いた時の結果は
表３にそれぞれ示す通りである。

【００６１】

【表２】

【００６２】

【表３】

【００６３】これらの結果、試料Ｎｏ．１及び試料Ｎ
ｏ．９のように、抵抗発熱体の隣り合う対向領域の対向
間隔が０．５ｍｍより小さいと、シリコンウェハにホッ
トスポットが発生し、温度バラツキが１０℃以上と大き
なバラツキが発生した。

【００６４】また、試料Ｎｏ．８及び試料Ｎｏ．１４の
ように、抵抗発熱体の隣り合う対向領域の対向間隔が、
載置面から帯状抵抗発熱体までの距離の３倍を超える
と、シリコンウェハにクールスポットやクールラインが
発生し、温度バラツキが１０℃以上と大きなバラツキが
発生した。

【００６５】これに対し、試料Ｎｏ．２〜７及び試料Ｎ
ｏ．１０〜１３のように、抵抗発熱体の隣り合う対向領
域の対向間隔が０．５ｍｍ以上、載置面から帯状抵抗発
熱体までの距離の３倍以下であるものは、ウェハの面内
温度差を５℃以下と小さくすることができた。また、試
料Ｎｏ．２〜６及び試料Ｎｏ．１１〜１２のように、抵
抗発熱体の隣り合う対向領域の対向間隔が１ｍｍ以上、
載置面から帯状抵抗発熱体までの距離の２倍以下である
ものは、ウェハの面内温度差を３℃以下と小さくするこ
とが特に優れていた。

【００６６】この結果、抵抗発熱体に金属箔や金属メッ
シュを用いて帯状抵抗発熱体とし、抵抗発熱体の隣り合
う対向領域の対向間隔を０．５ｍｍ以上、載置面から帯
状抵抗発熱体までの距離の３倍以下とすれば、ウェハの
面内温度差を小さくすることができ、均一に加熱するこ
とができることが判る。

【００６７】また、試料Ｎｏ．２〜７及び試料Ｎｏ．１
０〜１３の各試料を室温から８５０℃まで３０分間で昇
温し（２７℃／分）、８５０℃で１０分間保持した後、
冷却し室温に戻す熱サイクル試験を１０００回繰り返し
たが、ウェハ支持部材の破損は見られなかった。（実施例２）次に、実施例１の板状セラミック体中に埋
設する帯状抵抗発熱体に金属メッシュを用い、そのパタ
ーン形状を図３に示す略同心円状とし、帯状抵抗発熱体
の幅を異ならせた時のシリコンウェハの温度バラツキを
実施例１と同様の条件で測定する実験を行った。なお、
抵抗発熱体の隣り合う対向領域の対向間隔は１１ｍｍと
した（載置面から帯状抵抗発熱体までの距離（４ｍｍ）
の３倍以下）。

【００６８】結果は表４に示す通りである。

【００６９】

【表４】

【００７０】この結果、試料No.１６〜２１のように、
帯状抵抗発熱体の幅を金属メッシュのメッシュ間隔の３
倍〜５０倍とすれば、シリコンウェハの温度バラツキを
１０℃以下とすることができ、さらに試料No.１７〜２
０のように、帯状抵抗発熱体の幅を金属メッシュのメッ
シュ間隔の５倍〜３０倍とすれば、シリコンウェハの温
度バラツキを３℃以下にまで抑えることができ、特に優
れていた。（実施例３）さらに、実施例１の板状セラミック体中に
埋設する帯状抵抗発熱体に金属メッシュを用い、そのパ
ターン形状を図３に示す略同心円状とするとともに、帯
状抵抗発熱体の折り返し部のコーナを曲面とし、この曲
率半径を異ならせた時のシリコンウェハの温度バラツキ
を実施例１と同様の条件で測定する実験を行った。

【００７１】結果は表５に示す通りである。

【００７２】

【表５】

【００７３】この結果、試料No.２４〜２９のように、
帯状抵抗発熱体の折り返し部における曲面の曲率半径を
金属メッシュのメッシュ間隔の３倍〜１０００倍とすれ
ば、シリコンウェハの温度バラツキを１０℃以下とする
ことができ、さらに試料No.２５〜２８のように、帯状
抵抗発熱体の折り返し部における曲面の曲率半径を金属
メッシュのメッシュ間隔の５倍〜５００倍とすれば、シ
リコンウェハの温度バラツキを３℃以下にまで抑えるこ
とができ、特に優れていた。

【００７４】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、板状セ
ラミック体の一方の一主面を、ウェハを載せる載置面と
するとともに、上記板状セラミック体中又は上記板状セ
ラミック体の他方の主面に帯状抵抗発熱体を備えてなる
ウェハ支持部材において、上記帯状抵抗発熱体はその一
部に相対向する対向領域を有しており、この対向領域の
対向間隔を０．５ｍｍ以上で、かつ上記載置面から帯状
抵抗発熱体までの距離の３倍以下としたことから、ウェ
ハを高温に加熱した時の温度バラツキを大幅に低減する
ことができ、例えば、ウェハの平均温度が８５０℃とな
るように加熱した場合、ウェハ表面における温度バラツ
キが±５℃以下と、温度分布を均一にすることができる
とともに、所望の温度に加熱するまでの昇温速度を２０
℃／分以上としても板状セラミック体が破損することの
ない、信頼性の高いウェハ支持部材を提供することがで
きる。

【００７５】また、上記帯状抵抗発熱体としては金属メ
ッシュを用いることが好ましく、金属メッシュを用いる
場合、その幅をメッシュ間隔の３倍〜５０倍とすれば、
載置面の温度バラツキを抑えることができ、また、金属
メッシュからなる帯状抵抗発熱体が折り返し部を有する
パターン形状を有する場合、折り返し部のコーナを曲面
とし、この曲面の曲率半径を金属メッシュのメッシュ間
隔の３倍〜１０００倍とすれば、載置面の温度バラツキ
を抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明のウェハ支持部材の一例を示す
斜視図、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ線断面図である。

【図２】抵抗発熱体のパターン形状の一例を示す平面図
である。

【図３】抵抗発熱体のパターン形状の他の例を示す平面
図である。

【図４】図３のパターン形状を有する金属メッシュから
なる発熱抵抗体の折り返し部を拡大した平面図である。

【符号の説明】

１・・・ウェハ支持部材２・・・板状セラミック体３・・・載置面４・・・抵抗発熱体５・・・給電端子９・・・円筒状支持体Ｗ・・・半導体ウェハ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０５Ｂ 3/20 ３９３Ｈ０５Ｂ 3/20 ３９３ 3/74 3/74

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】板状セラミック体の一方の一主面を、ウェ
ハを載せる載置面とするとともに、上記板状セラミック
体中又は上記板状セラミック体の他方の主面に帯状抵抗
発熱体を備えてなるウェハ支持部材において、上記帯状
抵抗発熱体はその一部に相対向する対向領域を有してお
り、該対向領域の対向間隔が０．５ｍｍ以上で、かつ上
記載置面から帯状抵抗発熱体までの距離の３倍以下であ
ることを特徴とするウェハ支持部材。
【請求項２】上記帯状抵抗発熱体が金属メッシュからな
ることを特徴とする請求項１に記載のウェハ支持部材。
【請求項３】上記帯状抵抗発熱体の幅が金属メッシュの
メッシュ間隔の３倍〜５０倍の範囲にあることを特徴と
する請求項２に記載のウェハ支持部材。
【請求項４】上記金属メッシュからなる帯状抵抗発熱体
は折り返し部を有するパターン形状を有し、上記折り返
し部のコーナが曲面をなし、かつ該曲面の曲率半径が金
属メッシュのメッシュ間隔の３倍〜１０００倍の範囲に
あることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載のウ
ェハ支持部材。