JP2003173863A

JP2003173863A - 加熱装置

Info

Publication number: JP2003173863A
Application number: JP2001371126A
Authority: JP
Inventors: Shinji Yamaguchi; 慎治山口
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 2001-12-05
Filing date: 2001-12-05
Publication date: 2003-06-20

Abstract

(57)【要約】【課題】腐食性環境下において発熱体の腐食や、発熱体
の腐食に伴うメタルコンタミネーションを抑制でき、製
造コストを低くすることが可能であり、かつ温度上昇
時、温度下降時の応答性の良い加熱装置を提供する。【解決手段】本加熱装置３は、樹脂シート１Ａ、１Ｂ、
樹脂シートと積層されている加熱素子２、樹脂シート１
Ａと積層されているセラミックス製の一方の基板５Ａ、
樹脂シート１Ｂと積層されているセラミックスまたはプ
ラスチック製の他方の基板５Ｂ、樹脂シート１Ａと一方
の基板５Ａとを接着する一方の樹脂接着剤層３Ａ、およ
び樹脂シート１Ｂと他方の基板５Ｂとを接着する他方の
樹脂接着剤層３Ｂを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、腐食環境下で使用
できる加熱装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】コーティングプロセスにおいては、レジ
ストなどのコーティング物質をウエハーに滴下した状態
でスピンコートし、２００℃以下の比較的に低温領域で
ウエハーを熱処理することが行われている。この熱処理
の際に、腐食性ガスが発生する。このためのアニール用
ヒーターとしては、基板の背面に抵抗発熱体を印刷した
ヒーターや、金属製ヒーターが知られている。

【０００３】また、セラミック基体の内部に加熱素子を
埋設したセラミックヒーターが知られている。例えば、
特開２００１−１０２１５７号公報においては、セラミ
ック基体内に、２層の加熱素子を埋設する。そして、各
層の加熱素子の内周側の発熱量と外周側の発熱量とを制
御することによって、内周ゾーンと外周ゾーンとの２ゾ
ーン制御を行っている。

【０００４】また、特開２００１−５２８４３号公報に
おいては、円盤状のセラミック基体の表面に、複数の略
リング状の加熱素子を形成し、各加熱素子を同心円状に
配置する。各加熱素子は、金属粉末の焼結体によって成
形する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】基板の背面に抵抗発熱
体を印刷したヒーターの場合には、腐食性環境下では抵
抗発熱体が腐食を受ける。また、腐食性の液体が抵抗発
熱体にかかると短絡する可能性がある。

【０００６】特開２００１−１０２１５７号公報記載の
技術においては、加熱素子をセラミック基体の内部に埋
設することから、成形工程数が増加し、生産性が劣る傾
向がある。また、基体が必然的に肉厚になるので、熱容
量が増大し、温度上昇時、温度下降時の応答性が低下す
る。

【０００７】特開２００１−５２８４３号公報記載の技
術においては、加熱素子の端子取り出し部分が、ヒータ
ーの周囲の雰囲気に対して曝露され、腐食を受け、メタ
ルコンタミネーションを引き起こす可能性がある。

【０００８】本発明の課題は、腐食性環境下において発
熱体の腐食や、発熱体の腐食に伴うメタルコンタミネー
ションを抑制でき、製造コストを低くすることが可能で
あり、かつ温度上昇時、温度下降時の応答性の良い加熱
装置を提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、樹脂シート、
この樹脂シートに設けられた加熱素子、前記樹脂シート
と積層されているセラミックス製の一方の基板、前記樹
脂シートと積層されているセラミックスまたはプラスチ
ック製の他方の基板、樹脂シートと一方の基板とを接着
する一方の樹脂接着剤層、および樹脂シートと他方の基
板とを接着する他方の樹脂接着剤層を備えていることを
特徴とする、加熱装置に係るものである。

【００１０】本発明の加熱装置は、樹脂シート上あるい
は樹脂シート内に加熱素子を形成した後、樹脂シートを
一対の基板の間に接着することによって製造できる。従
って、製造が容易であり、低コストである。しかも、セ
ラミックヒーターの場合と異なり、加熱装置全体の肉厚
を小さく押さえることが容易であり、従って温度上昇
時、温度下降時の応答性が良い。その上、樹脂シートと
一方のセラミック基板との間には接着剤層が介在してい
る。そして、腐食性物質は、樹脂シートと接着剤層との
界面に侵入するよりも、接着剤層と基板との界面に侵入
する傾向がある。この結果、樹脂シート側に設けられた
加熱素子は腐食性物質と接触しにくく、従って加熱素子
の腐食やメタルコンタミネーションが生じにくい。

【００１１】また、本発明は、加熱面と裏面とが設けら
れているセラミックス製の一方の基板、セラミックスま
たはプラスチック製の他方の基板、一方の基板と前記他
方の基板との間に設けられている加熱素子、加熱素子と
一方の基板の裏面との間に設けられている接着剤層、お
よび一方の基板の周縁部と他方の基板の周縁部とを封止
し、加熱素子を包囲する封止部を備えていることを特徴
とする、加熱装置に係るものである。

【００１２】本発明の加熱装置は、セラミックス製の一
方の基板の裏面側に加熱素子を接着した後、一方の基板
の周縁部と他方の基板の周縁部とを封止し、一体化する
ことによって製造できる。従って、製造が容易であり、
低コストであり、かつ腐食性物質の加熱素子への接触を
防止できる。しかも、セラミックヒーターの場合と異な
り、加熱装置全体の肉厚を小さく押さえることが容易で
あり、従って温度上昇時、温度下降時の応答性が良い。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、適宜図面を参照しつつ、本
発明を更に詳細に説明する。図１（ｂ）は、本発明の一
実施形態に係る加熱装置３０を示し、図１（ａ）は、加
熱装置３０用の樹脂シートと加熱素子との積層体２８を
示す。

【００１４】図１（ａ）に示すように、一対の樹脂シー
ト１Ａ、１Ｂの間に平板状の加熱素子２を挟んで固定
し、積層体２８を作製する。加熱素子２は、樹脂シート
１Ａの内壁面１ｂと、樹脂シート１Ｂの内壁面１ｂとの
間に挟まれている。次いで、図１（ｂ）に示すように、
積層体２８を、一対の基板５Ａと５Ｂとの間に挟み、接
着する。ここで、樹脂シート１Ａの外壁面１ａと一方の
基板５Ａの内壁面５ｂとの間には接着剤層３Ａを生成さ
せ、樹脂シート１Ｂの外壁面１ａと他方の基板５Ｂの内
壁面５ｂとの間に接着剤層３Ｂを生成させる。また、積
層体２８の端面を被覆するように、樹脂接着剤からなる
封止部４を、基板５Ａの内壁面５ｂと基板５Ｂの内壁面
５ｂとの間に生成させる。これによって加熱装置３を作
製する。なお、５ａは、加熱装置３の加熱面であり、５
ｃは背面である。

【００１５】このような加熱装置３０は、樹脂シート１
Ａ、１Ｂを一対の基板５Ａ、５Ｂの間に接着することに
よって製造できる。従って、製造が容易であり、低コス
トである。しかも、セラミックヒーターの場合と異な
り、加熱装置全体の肉厚を小さく押さえることが容易で
ある。また、樹脂シート１Ａ、１Ｂと基板５Ａ、５Ｂと
の間には接着剤層３Ａ、３Ｂが介在している。腐食性物
質は、例えば樹脂シート１Ａと接着剤層３Ａとの界面に
侵入するよりも、接着剤層３Ａと基板との界面に侵入し
やすい。これは、接着剤層３Ａと樹脂シート１Ａとは類
似の材質であって、なじみが良い一方、接着剤層３Ａと
基板５Ａとは異種材質であるからである。こうした理由
により、長期間使用時に加熱装置３０が腐食を受けると
しても、その腐食は基板と接着剤層との界面において優
先的に生じ、発熱体２の腐食までは至りにくい。本例で
は、更に、封止部４によって積層体２８の周囲を封止し
ているので、腐食性物質の発熱体２との接触が一層抑制
されている。

【００１６】本発明で使用する樹脂シートの材質は、加
熱装置の上限温度に耐える耐熱性を有していれば特に限
定されない。しかし、耐熱性や強度の観点から、ポリイ
ミド樹脂、フッ素樹脂（特に「テフロン（登録商
標）」）が好ましい。

【００１７】樹脂シートの厚さは限定されないが、加熱
素子の腐食性物質からの保護という観点からは、０．０
１ｍｍ以上であることが好ましく、０．１ｍｍ以上であ
ることが更に好ましい。しかし、加熱装置の応答性の向
上という観点からは、１ｍｍ以下であることが好まし
い。

【００１８】加熱素子の形態は、樹脂シートと積層可能
である限り、特に限定されない。好ましくは、加熱素子
が、所定平面に沿って延びるように成形されており、あ
るいは平板状をなしている。

【００１９】加熱素子の具体的形態は、以下を例示でき
る。（１）バルク状の加熱素子。こうしたバルク状の加熱素
子は、例えば、線、箔、網状物、コイルスプリング状
物、平板状物、リボン状物、シート状物、膜の形態を有
しており、所定平面に沿って延びている。この加熱素子
を樹脂シートの表面に接合する。（２）加熱素子を樹脂シートの表面に印刷法によって形
成する。（３）別体の絶縁性基板に対して、線状、リボン状、ス
トリップ状、コイル状の抵抗発熱体を巻き付ける。

【００２０】抵抗発熱体の材質は特に限定されず、金
属、導電性セラミックスであってよい。具体的な材質と
しては、タンタル、タングステン、モリブデン、白金、
レニウム、ハフニウムからなる群より選ばれた純金属、
あるいは、タンタル、タングステン、モリブデン、白
金、レニウム、ハフニウムからなる群より選ばれた二種
以上の金属の合金が好ましい。基板を窒化アルミニウム
から構成した場合においては、抵抗発熱体の材質はモリ
ブデン及びモリブデン合金であることが好ましい。ま
た、ニクロム線などの公知の抵抗発熱体や、カーボン、
ＴｉＮ、ＴｉＣなどの導電性材料を使用することもでき
る。

【００２１】樹脂シートと加熱素子とを積層する方法は
特に限定されない。好適な実施形態においては、複数の
樹脂シートの間に加熱素子を挟む。これによって、加熱
素子が両側から樹脂シートによって保護されるので、腐
食性物質に対する耐性が一層向上する。

【００２２】特に好適な実施形態においては、図２に示
す加熱装置２９のように、樹脂シート１Ｃと１Ｄとをそ
の端部３０において接合し、樹脂シート１Ｃ、１Ｄの内
部に加熱素子２を封入する。

【００２３】一方の基板、他方の基板を構成するセラミ
ックスの種類は特に限定されない。しかし、メタルコン
タミネーションの防止という観点からは、アルミナ、窒
化アルミニウム、窒化珪素、窒化ホウ素（ｐ−ＢＮ）、
炭化珪素が特に好ましい。また、他方の基板はプラスチ
ックであってもよく、例えば、ポリイミド樹脂、フッ素
樹脂を例示できる。

【００２４】一方の樹脂接着剤層、他方の樹脂接着剤層
の材質は、加熱装置の動作温度において、対象とする腐
食性物質に対する耐久性を有する限り、特に限定されな
いが、ポリイミド樹脂、フッ素樹脂（特に「テフロン
（登録商標）」）が好ましい。

【００２５】一方の樹脂接着剤層、他方の樹脂接着剤層
の厚さは、加熱素子の腐食性物質からの保護という観点
からは、０．０１ｍｍ以上であることが好ましく、０．
０５ｍｍ以上であることが更に好ましい。また、加熱装
置の応答性の向上という観点からは、１ｍｍ以下である
ことが好ましい。

【００２６】好適な実施形態においては、一方の基板と
他方の基板との間に、樹脂シートおよび加熱素子の周縁
部を被覆する樹脂製の封止部が設けられている。この封
止部は、図１、図２、図３の符号４に該当する。このよ
うな封止部を設けることによって、加熱素子の腐食等が
一層抑制される。

【００２７】封止部と一方の接着剤層、封止部と他方の
接着剤層とは、一体的に連続していてよく、あるいは別
体であってよい。また、封止部の材質と各接着剤層の材
質とは、同種の樹脂であることが好ましい。

【００２８】図３は、本発明の他の実施形態に係る加熱
装置６を示す断面図である。樹脂シート１の表面に平板
状の加熱素子２が設けられている。一対の基板５Ａと５
Ｂとの間に、加熱素子２および樹脂シート１が挟まれて
いる。樹脂シート１の外壁面１ａと一方の基板５Ａの内
壁面５ｂとの間には接着剤層３Ａが設けられており、加
熱素子２と他方の基板５Ｂの内壁面５ｂとの間には接着
剤層３Ｃが設けられている。また、樹脂接着剤からなる
封止部４が、基板５Ａの内壁面５ｂと基板５Ｂの内壁面
５ｂとの間に設けられており、封止部４によって加熱素
子２および樹脂シート１の全周が包囲されている。

【００２９】図４は、本発明に係る加熱装置の一例を概
略的に示す断面図である。本例の加熱装置３７において
は、一方の基板５Ａ、他方の基板３１の材質は前述した
とおりである。他方の基板３１は、平板状部３１ａと、
平板状部３１ａの周縁部から突出する円環状突起３１ｂ
とを備えている。３１ｄは基板３１の背面であり、３１
ｅは基板３１の内壁面である。円環状突起３１ｂの端面
３１ｃが樹脂接着剤３２によって基板５Ａの裏面５ｂに
接着されている。

【００３０】基板５Ａの裏面５ｂには、一方の接着剤層
３５によって加熱素子３４が接着されている。本例にお
いては、加熱素子３４は、更に樹脂接着剤シートからな
る被膜３６によって被覆されており、樹脂接着剤中に埋
設されている。しかし、被膜３６は必ずしも必要ない。
本例では、樹脂接着剤３５、３６と他方の基板３１の内
壁面３１ｅとの間に空隙３３が形成されている。

【００３１】なお、図１（ａ）、図２、図３、図４にお
いて、封止部４、３２は、樹脂接着剤以外の封止材によ
って構成することができる。このような封止材として
は、いわゆるＯ−リング、ガスケットを例示できる。ま
た、図４において、被膜３６と基板３１とを、前述のよ
うな樹脂接着剤によって接着することができる。

【００３２】好適な実施形態においては、本発明の加熱
装置は、２００℃以下の温度で腐食性環境下で使用され
るものである。即ち、本発明の加熱装置は、耐熱性樹脂
を使用可能な温度領域において、腐食性環境下での使用
に特に適している。

【００３３】本発明の加熱装置の用途は特に限定されな
いが、化学的気相成長装置、エッチング装置、ベーキン
グ装置、コータ用のキュアリング装置を例示できる。

【００３４】腐食性物質は、液状であってよく、気体で
あってよい。液状の腐食性物質としては、塩酸、硝酸、
フッ酸、シュウ酸、硫酸、およびこれらの各酸の金属溶
解液を例示できる。気体状の腐食背物質としては、ＮＦ
_３、アンモニア、Ｃｌ_２、Ｈ_２Ｏ_２、Ｏ_２、Ｏ_３、Ｈ_２
等を例示できる。

【００３５】次に、加熱素子の好適な実施形態について
例示する。図５は、加熱素子２Ａを樹脂シート１の表面
に設けた状態を示す平面図である。樹脂シート１の表面
には、リング状の絶縁体板１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１
０Ｄ、１０Ｅが同心円状に配列されている。本例におい
ては、加熱素子２Ａの中央に一対の端子１２が設けられ
ており、これらの端子１２が抵抗発熱体１１によって電
気的に接続されている。具体的には、絶縁体板１０Ａに
巻き付けられた抵抗発熱体１１ａは、例えば一対の接続
部１１ｂを介して、絶縁体板１０Ｂに巻き付けられた抵
抗発熱体１１ａに接続されている。同様に、絶縁体板１
０Ｂに巻き付けられた抵抗発熱体１１ａは、一対の接続
部１１ｃを介して、絶縁体板１０Ｃに巻き付けられた抵
抗発熱体１１ａに接続されており、絶縁体板１０Ｃに巻
き付けられた抵抗発熱体１１ａは、一対の接続部１１ｄ
を介して、絶縁体板１０Ｄに巻き付けられた抵抗発熱体
１１ａに接続されている。絶縁体板１０Ｄに巻き付けら
れた抵抗発熱体１１ａは、一対の接続部１１ｅを介し
て、絶縁体板１０Ｅに巻き付けられた抵抗抵抗発熱体に
接続されている。

【００３６】図６の加熱素子２Ｂは、２つの端子１２間
を抵抗発熱膜によって接続したものである。樹脂シート
１の表面に、膜状の抵抗発熱体１４が例えば６個、回転
対称的に配置されている。各抵抗発熱体１４は、相対的
に幅の広い基部１４ａ、２つに分かれた第一の分枝部１
４ｂ、および分枝部１４ｂから更に枝分かれした分枝部
１４ｃを備えている。隣接する抵抗発熱体１４は、外周
側の導電性接続部１５、あるいは内周側の導電性接続部
１６によって互いに直列に接続されている。また、各分
枝部１４ｂ、１４ｃは、並列回路を構成している。

【００３７】図７の加熱素子２Ｃも、一対の端子１２間
を抵抗発熱体および導電性接続部によって電気的に接続
したものである。樹脂シート１の表面には、例えば３つ
のリング状の抵抗発熱体１８Ａ、１８Ｂ、１８Ｃが形成
されている。これらの抵抗発熱体は例えば膜状のもので
ある。そして、樹脂シート１の表面を直径方向に横断す
るように導電性接続部１７が延びている。導電性接続部
１７は各抵抗発熱体１８Ａ、１８Ｂ、１８Ｃの略中央部
を横断している。導電性接続部１７の抵抗値は、抵抗発
熱体の抵抗値に比べて充分に小さくする。この結果、各
抵抗発熱体１８Ａ、１８Ｂ、１８Ｃは、それぞれ導電性
接続部１７によって周方向に二つの円弧部１８ａ、１８
ｂに二分される。２つの円弧部１８ａと１８ｂとは、導
電性接続部１７に対して並列回路を構成する。

【００３８】図８は、本発明の加熱装置３を、コータ用
のキュアリング装置のチャンバーに取り付けた状態を示
す断面図である。

【００３９】加熱装置３をチャンバー２５に取り付け
る。台座２０上に加熱装置３が設置されている。本例の
加熱装置３には真空チャック用の気体吸引孔２１が形成
されている。加熱装置３の加熱面５ａ上に、コータによ
り塗布された後のウエハーＷが設置されている。この状
態で、気体吸引孔２１から矢印Ａのように気体を吸引
し、ウエハーＷを真空チャックする。加熱装置３内の加
熱素子２は、図示しない外部電源に対して、周知の方法
によって電気的に接続されている。

【００４０】チャンバー２５内の空間２４には流体導入
孔２３が設置されており、流体導入孔２３から流体を２
２のようにウエハーＷの表面に供給し、加熱装置３によ
ってウエハーＷを加熱し、熱硬化させる。これによっ
て、所定の膜特性を得る。膜としては、レジスト膜の他
に、低誘電率（３以下）の層間絶縁膜（Low-Ｋ膜/ 例え
ばSilk）や、キャパシタ材（例えばＳＢＴ）を例示でき
る。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
腐食性環境下において発熱体の腐食や、発熱体の腐食に
伴うメタルコンタミネーションを抑制でき、製造コスト
を低くすることが可能であり、かつ温度上昇時、温度下
降時の応答性の良い加熱装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は、加熱装置に使用する積層体２８を示
す断面図であり、（ｂ）は、加熱装置３０を示す断面図
であり、一対の樹脂シート１Ａ、１Ｂ間に加熱素子２が
挟まれている。

【図２】本発明の他の実施形態に係る加熱装置２９を示
す断面図であり、樹脂シート１Ｃ、１Ｄ内に加熱素子２
が封入されている。

【図３】本発明の更に他の実施形態に係る加熱装置６を
示す断面図であり、樹脂シート１の表面に加熱素子２が
設けられている。

【図４】本発明に係る加熱装置の一例を概略的に示す断
面図である。

【図５】加熱素子２Ａのパターンを示す平面図である。

【図６】加熱素子２Ｂのパターンを示す平面図である。

【図７】加熱素子２Ｃのパターンを示す平面図である。

【図８】本発明の加熱装置３をコータ用のチャンバー２
５内に設置した状態を示す模式図である。

【符号の説明】

１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ樹脂シート２、
２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、３４加熱素子３Ａ、３５
一方の樹脂接着剤層３Ｂ他方の樹脂接着剤
層４、３２封止部５Ａ一方の基板５Ｂ、３１他方の基板５ａ加熱面
５ｂ基板の内壁面５ｃ加熱装置の背面
６、２９、３０、３７加熱装置１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ、１０Ｅ絶縁体板
１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ、１１ｅ抵抗
発熱体２８積層体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 3K034 AA10 AA12 AA15 AA16 AA20 BA08 BA13 BA18 BB06 BB14 BC03 BC17 FA21 FA27 FA33 JA01 3K092 PP09 QA05 RF02 RF14 RF27 SS18 TT27 VV09 VV15 5F031 CA02 HA01 HA02 HA37 MA26 MA28 MA30 MA32 PA30

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】樹脂シート、この樹脂シートと積層されて
いる加熱素子、前記樹脂シートと積層されているセラミ
ックス製の一方の基板、前記樹脂シートと積層されてい
るセラミックスまたはプラスチック製の他方の基板、前
記樹脂シートと前記一方の基板とを接着する一方の樹脂
接着剤層、および前記樹脂シートと前記他方の基板とを
接着する他方の樹脂接着剤層を備えていることを特徴と
する、加熱装置。
【請求項２】前記一方の基板と前記他方の基板との間
に、前記樹脂シートおよび前記加熱素子の周縁部を包囲
する封止部が設けられていることを特徴とする、請求項
１記載の加熱装置。
【請求項３】前記封止部が樹脂からなることを特徴とす
る、請求項２記載の加熱装置。
【請求項４】前記樹脂シートを複数備えており、前記加
熱素子が複数の前記樹脂シートの間に挟まれていること
を特徴とする、請求項１〜３のいずれか一つの請求項に
記載の加熱装置。
【請求項５】前記加熱素子が、絶縁体板と、この絶縁体
板の周囲に巻き付けられている抵抗発熱体とを備えてい
ることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一つの請
求項に記載の加熱装置。
【請求項６】加熱面と裏面とが設けられているセラミッ
クス製の一方の基板、セラミックスまたはプラスチック
製の他方の基板、前記一方の基板と前記他方の基板との
間に設けられている加熱素子、前記加熱素子と前記一方
の基板の前記裏面との間に設けられている接着剤層、お
よび前記一方の基板の周縁部と前記他方の基板の周縁部
とを封止し、前記加熱素子を包囲する封止部を備えてい
ることを特徴とする、加熱装置。
【請求項７】前記封止部が、前記一方の基板と前記他方
の基板とを接着する樹脂接着剤からなることを特徴とす
る、請求項６記載の加熱装置。
【請求項８】前記加熱素子と積層されている樹脂シー
ト、および前記樹脂シートと前記一方の基板の前記裏面
とを接着する樹脂接着剤層を備えていることを特徴とす
る、請求項６または７記載の加熱装置。
【請求項９】樹脂シートを複数備えており、前記加熱素
子が複数の前記樹脂シートの間に挟まれていることを特
徴とする、請求項６〜８のいずれか一つの請求項に記載
の加熱装置。
【請求項１０】前記加熱素子が、絶縁体板と、この絶縁
体板の周囲に巻き付けられている抵抗発熱体とを備えて
いることを特徴とする、請求項６〜９のいずれか一つの
請求項に記載の加熱装置。
【請求項１１】２００℃以下の温度で腐食性環境下で使
用するための加熱装置であることを特徴とする、請求項
１〜１０のいずれか一つの請求項に記載の加熱装置。