JP2005019477A

JP2005019477A - ウェハ加熱装置

Info

Publication number: JP2005019477A
Application number: JP2003178675A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Kato; 剛加藤
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2003-06-23
Filing date: 2003-06-23
Publication date: 2005-01-20
Anticipated expiration: 2023-06-23
Also published as: JP4480354B2

Abstract

【課題】ウェハ加熱装置における板状セラミックス体上にウェハを差し替えした直後の温度が安定するまでの過渡時のウェハ面内の温度ばらつが大きい。
【解決手段】板状セラミックス体の表面または内部に複数の帯状の抵抗発熱体を形成し、上記板状セラミックス体から突出してウェハを支持する支持ピンと、上記板状セラミックス体を貫通する貫通孔とを備えたウェハ加熱装置において、上記板状セラミックス体の外径の１／２より小さい直径を有する同心円上に３ヶ以上の上記貫通孔を備え、上記板状セラミックス体の中心と外周側に上記支持ピンを配置し、上記中心と上記貫通孔を結ぶ直線と上記中心と前記貫通孔に最も近い上記支持ピンを結ぶ直線とからなる中心角を１０°以内とする。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主にウェハを加熱するのに用いるウェハ加熱装置に関するものであり、例えば、半導体ウェハや液晶基板あるいは回路基板等のウェハ上に半導体薄膜を生成したり、前記ウェ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、半導体ウェハ（以下、ウェハと略す）を加熱するためにウェ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、まとめて複数のウェハを成膜処理するバッチ式のものが使用されていたが、ウェハの大きさが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、ウェハの処理時間の短縮が必要とされている。このため、ウェハ加熱装置に対して、ウェハの加熱時間の短縮、ウェハの吸着・脱着の迅速化と同時に加熱温度の精度の向上が要求されていた。
【０００４】
このうちウェハ上へのレジスト膜の形成にあたっては、図４に示すような、窒化アルミニウムや炭化珪素等のセラミックスからなる板状セラミックス体３２の一方の主面を、ウェハＷを載せる載置面３３とし、他方の主面には絶縁層３４を介して抵抗発熱体３５および給電部３６が設置され、さらに弾性体３８により導通端子３７が給電部３６に押圧固定された構造のセラミックヒーター３１が用いられていた。そして、前記板状セラミックス体３２は支持体４１にボルト４７により固定され、さらに板状セラミックス体３２の内部には測温素子４０が挿入され、これにより板状セラミックス体３２の温度を所定の温度に保つように、導通端子３７から抵抗発熱体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に絶縁材３９を介して固定されていた。
【０００５】
そして、セラミックヒーター３１の載置面３３には、有底孔４５に挿入された支持ピン４４が設置されており、ウェハＷを載置面３３に載せた際にウェハＷが載置面３３から非接触となるようにしている。そして、該支持ピン４４上にレジスト液が塗布されたウェハＷを載せたあと、抵抗発熱体３５を発熱させることにより、板状セラミックス体３２を介して載置面３３上のウェハＷを加熱し、レジスト液を乾燥焼付けしてウェハＷ上にレジスト膜を形成するようになっていた。
【０００６】
また、板状セラミックス体３２を構成するセラミック材料としては、窒化物セラミックスまたは炭化物セラミックスが用いられていた。
【０００７】
近年半導体配線の微細化の為に用いられるようになってきた化学増幅型レジストの熱処理に於いては、ウェハＷを板状セラミックス体３１の上に差し替えした際に温度が安定するまでの過渡特性、ウェハＷ面内の温度バラツキが、露光後のレジストの化学増幅処理に極めて重要であり、従来に増して、緻密かつ応答性の良い温度制御が必要となってきた。近年半導体配線の微細化の為に用いられるようになってきた化学増幅型レジストの熱処理に於いては、ウェハＷを載置面３３の上に差し替えした際に温度が安定するまでの過渡特性、ウェハＷ面内の温度バラツキの小さいことが、露光後のレジストの化学増幅処理に極めて重要であり、従来に増して、精密かつ応答性の良い温度制御が必要となってきた。
【０００８】
このようなウェハ加熱装置３１において、ウェハＷの表面全体に均質な膜を形成したり、レジスト膜の加熱反応状態を均質にするためには、定常時のウェハＷの面内温度差を均一にすることが重要である。ウェハＷの面内温度差を小さくするため、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、熱引きを発生したりす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。
【０００９】
特許文献１には図５に示すように、均熱板５２の載置面５３からウェハを浮かせて支持するために３個の支持ピン５１を設置し、この位置を調整することにより、ウェハＷの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、ウェハＷの温度を均一にすることが示されていた。
【００１０】
【特許文献１】
特開平１０−２２３６４２号広報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図５に示すウェハ加熱装置は、ウェハを均一に加熱するために均熱板５２の温度分布を、ウェハ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、その温度分布は面内全体に一様でなく、ウェハＷの反りで吸収できるものは極一部に過ぎない。このようにウェハＷと均熱板５２の間の間隔が一定でないと、ウェハ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５２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ェハ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。最近のレジストにおいては、この温度差が成膜バラツキや、レジスト膜の反応状態を不均一にしてしまうという問題があった。
【００１２】
また、近年、ウェハＷは大口径化と共に、スループットを高めるためウェハＷの搬送速度が速くなっており、このような搬送のウェハＷはその速度によってウェハ加熱装置に載せられた瞬間にたわんでしまい、ウェハＷの面内温度が変化するとの問題もあった。
【００１３】
特に、近年、細密化が進み、低温側での温度依存性の高いレジストが普及されており、ウェハが均熱板へ載置される直後でウェハＷの温度が室温から設定温度に達するまでのウェハＷ面内の最大温度差が６℃以下と小さいことが望まれている。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
板状セラミックス体の表面または内部に複数の帯状の抵抗発熱体を形成し、上記板状セラミックス体から突出してウェハを支持する支持ピンと、上記板状セラミックス体を貫通する貫通孔とを備えたウェハ加熱装置において、上記貫通孔は上記板状セラミックス体の外径の０．５倍より小さい直径の同心円上に配置し、上記支持ピンは上記板状セラミックス体の中心と上記貫通孔の外側に複数配置し、上記板状セラミックス体の中心と上記貫通孔を結ぶ直線と上記中心と前記貫通孔に最も近い上記外周側の支持ピンを結ぶ直線とからなる中心角が１０°以内であることを特徴とする。
【００１５】
また、上記中心と上記貫通孔との延長上に上記外周側の支持ピンとを備えることを特徴とする。
【００１６】
また、上記同心円の直径が上記板状セラミックス体の直径Ｄの０．２〜０．５倍であり、上記中心と上記外周側の支持ピンとの距離ＤＳがＤ／２の０．５倍を越えて且つ０．９倍以下であることを特徴とする。
【００１７】
また、前記支持ピンの突き出し高さのばらつきは１５μｍ以下であることを特徴とする。
【００１８】
また、前記抵抗発熱体が板状セラミックス体の中心部とその外側の複数の環状部に分割され、前記貫通孔を前記抵抗発熱体の中心部および／または内側の環状部に備えたことを特徴とする。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
【００２０】
図１（ａ）は本発明に係るウェハ加熱装置１の一例を示す断面図で、図１（ｂ）はその上面図である。炭化珪素または窒化アルミニウムを主成分とする板状セラミックス体１００からなる円板状をした均熱板２の一方の主面を、ウェハＷを載せる載置面３とするとともに、他方の主面にガラス又は樹脂等からなる絶縁層４を介して抵抗発熱体５を形成したものである。
【００２１】
抵抗発熱体５のパターン形状としては、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、抵抗発熱体５を複数のパターンに分割することも可能であり、抵抗発熱体５を中心部とそれを囲む複数の環状部から構成すると好ましい。また前記のパターンの線幅や粗密を調整し、抵抗値に分布をつけて均熱性を改善しても良い。
【００２２】
抵抗発熱体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１１を弾性体２１により押圧して接触させることにより、導通が確保されている。給電端子と電極とは、導通が確保できる方法で有れば、はんだ付け、ロー付け等の手法を用いてもよい。
【００２３】
さらに、均熱板２と支持体７の外周にボルト１６を貫通させ、均熱板２と支持体７が直接当たらないように、断熱部１７を介在させ、支持体７側より弾性体１８、座金１９を介在させてナット２０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の温度が変動した場合に支持体７が変形しても、上記弾性体１８によってこれを吸収し、これにより均熱板２の反りを抑制し、ウェハＷの表面に、均熱板２の反りに起因する温度ばらつきが発生することを防止できるようになる。
【００２４】
さらに、多層構造部１０は複数層からなり、該多層構造部１０の最上層のものは、均熱板２から５〜１５ｍｍの距離に設置することが望ましい。これは、均熱板２と多層構造部１０相互の輻射熱により均熱化が容易となると同時に、他層との断熱効果があるので、均熱となるまでの時間が短くなるためである。
【００２５】
本発明のウェハ加熱装置１は、図１に示すように、板状セラミックス体１００の表面または内部に複数の帯状の抵抗発熱体５を形成し、上記板状セラミックス体１００から突出してウェハＷを支持する支持ピン８と、上記板状セラミックス体１００を貫通する貫通孔２４とを備え、貫通孔２４を通してリフトピン２３は、ウェハＷを支え載置面３の上で上下に移動させることができる。
【００２６】
また、上記の貫通孔２４は上記板状セラミックス体１００の外径Ｄの０．５倍より小さい直径の同心円上に配置し、上記支持ピン８は上記板状セラミックス体１００の中心の支持ピン８ａと上記貫通孔２４の外周側に複数配置した支持ピン８ｂからなり、上記板状セラミックス１００の中心と上記貫通孔２４を結ぶ直線と、上記中心と前記貫通孔２４に最も近い上記外周側の支持ピン８ｂを結ぶ直線とからなる中心角Δが１０°以内であることが好ましい。
【００２７】
前記同心円の直径ＤＰが均熱板２の直径Ｄの０．５倍より小さいと、貫通孔２４付近の温度ばらつきを抑制でき、ウェハを短時間で均一に加熱することができる。前記同心円の直径ＤＰが均熱板２の直径Ｄの０．５倍以上であると、貫通孔２４が均熱板２の外縁部により近く設置され、外縁部からの熱の放散が大きいことから、貫通孔２４からの熱の放散も大きくなり、均熱板２を均一に加熱するには貫通孔２４の周辺の抵抗発熱体５の発熱量を大きくする必要があり、室温に冷えたウェハＷを載置面３に載せた直後の過渡時に、貫通孔２４周辺の温度が急速に変化し、ウェハＷを均一に加熱できないからである。
【００２８】
また、上記中心と貫通孔２４を結ぶ直線と上記中心と前記貫通孔２４に最も近い上記外周側の支持ピン８ｂを結ぶ直線とからなる中心角Δが１０°以内とすることにより、載置面３から突き出されたリフトピン２３で支持されたウェハＷは、リフトピン２３を降下させることで、載置面３上に近づき、ウェハＷはリフトピン２３ａ、２３ｂ、２３ｃから支持ピン８の上へ滑らかに移送される。
【００２９】
例えば、図２に示すように、ウェハＷの支点がリフトピン２３ａから離れると同時に、支持ピン２３ａに最も近く貫通孔２４ａに最も近い外周側の支持ピン８ｂがウェハＷを支え、ウェハＷは支持ピン８ｂとリフトピン２３ｂ、２３ｃで支えられる。この状態は、支持ピン８ｂと、二つのリフトピン２４ｂ、２４ｃとの距離の差が小さいことから、支点が変わってもウェハＷのバランスが良く、ウェハＷがリフトピン２３から支持ピン８に支点が全て変わっても、支持ピン８に支えられたウェハＷの横ずれや振動が小さく抑えられる。そのため、ウェハＷをリフトピン２３から支持ピン８の上へ移送した直後のウェハＷの面内温度のばらつきを極めて小さく抑えることができることを見出した。尚、貫通孔２４ａに最も近い外周側の支持ピン８ｂについて説明したが、他の貫通孔２４についても同様の効果が得られる。
【００３０】
特に、上記中心と上記貫通孔２４との延長上に上記支持ピン８を備えると、ウェハＷの温度ばらつきを更に小さくできることが分かった。
【００３１】
また、上記同心円の直径ＤＰが上記板状セラミックス体１００の直径Ｄの０．２〜０．５倍であり、上記中心と上記同心円の外側に位置する支持ピン２３との距離ＤＳがＤ／２の０．５倍を越え且つ０．９倍以下であることが好ましい。
【００３２】
その理由は、貫通穴２４の同心円の直径ＤＰが０．２より小さいと、リフトピン２３でウェハＷを上下させる際、重心がウェハＷの中心側に偏るため、ウェハＷの外周部が上下に振れやすくなり、均熱板２へ載置された際、ウェハＷの温度ばらつきＲが大きくなる虞がある。
【００３３】
また、板状セラミックス体１００の中央に支持ピン８がない場合は、ウェハＷの中央がたわんでしまい、温度ばらつきは大きくなる。
【００３４】
また、ウェハＷは０．７ｍｍ程の厚みしかなく、非常にたわみやすいため、距離ＤＳがＤ／２の０．５以下ではウェハＷを支持ピン８に載置した瞬間にウェハＷがたわみ板状セラミックス体１００表面にウェハＷの裏面が触れる恐れがあり、ウェハＷの面内温度差が大きくなる虞がある。
【００３５】
また、距離ＤＳがＤ／２の０．９より大きいと、支持ピン８を固定する穴が板状セラミックス体１００の外辺近くに配置されるために、外周からの熱引きの影響により、ウェハＷの温度が安定するまでの時間が大きくなり好ましくない。
【００３６】
また、本発明のウェハ加熱装置１の支持ピン８の突出高さｈのバラツキは１５μｍ以下であることが好ましい。
【００３７】
この突出高さｈは、図３に示すように支持ピン８の先端８ｃが載置面３から突き出ている高さｈである。支持ピン８の突出高さｈのバラツキが１５μｍを越えると、リフトピン２３から支持ピン８によりウェハＷが支持される際、ウェハＷの位置が不安定になり、載置直後ウェハＷの横ズレが大きくなり易い。また、ウェハ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ウェハＷの一部分は均熱板２の昇温の影響を大きく受けて温度は速やかに上昇し、逆に前記ギャップが大きいウェハＷの一部分は温度が遅れて上昇するので、ウェハＷ面内で温度差が大きくなり好ましくない。ゆえに、略同心円上の支持ピン８の突出高さｈのバラツキは、１５μｍ以下であることが好ましい。
【００３８】
更に、抵抗発熱体５が板状セラミックス体１００の中心部とその外側の複数の環状部に分割され、貫通孔２４が前記抵抗発熱体５の中心部および／または内側の環状部に備えることが好ましい。このような構成とすることで、上記貫通孔２４からの熱引けを抵抗発熱体５からの加熱により補うことができることからウェハＷの面内温度差を小さくすることができる。
【００３９】
次に本発明のその他の構成について説明する。
【００４０】
金属製の支持体７は側壁部９と多層構造部１０を有し、均熱板２はその多層構造部１０に対向する上部を覆うように設置してある。支持体７に多層構造部１０を備えているため、均熱板２に近接した多層構造部１０を均熱板２の熱の輻射板として活用できるので、均熱板２を有効に短時間で均熱化することができる。また、多層構造部１０には冷却ガスを排出するための開口部１４が施されており、均熱板２の抵抗発熱体５に給電するための給電部６に導通するための導通端子１１，均熱板２を冷却するためのガス噴射口１２、均熱板２の温度を測定するための熱電対１３を設置してある。
【００４１】
板状セラミックス体２は炭化珪素質焼結体又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、５０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上の熱伝導率を有することから、薄い板厚でも抵抗発熱体５のジュール熱を素早く伝達し、載置面３の温度ばらつきを極めて小さくすることができる。
【００４２】
均熱板２の厚みは、２〜７ｍｍとすることが好ましい。均熱板２の厚みが２ｍｍより薄いと、均熱板２の強度がなくなり抵抗発熱体５の発熱による加熱時、流体噴射口１２からの冷却流体を吹き付けた際に、冷却時の熱応力に耐えきれず、均熱板２にクラックが発生する。また、均熱板２の厚みが７ｍｍを越えると、均熱板２の熱容量が大きくなるので加熱および冷却時の温度が安定するまでの時間が長くなってしまい好ましくない。
【００４３】
このように、均熱板２の熱容量を小さくすると、支持体７からの熱引きにより均熱板２の温度分布が悪くなる。そこで、支持体７が均熱板２をその外周部で保持する構造としている。
【００４４】
また、抵抗発熱体５への給電方法については、支持体７に設置した導通端子１１を均熱板２の表面に形成した給電部６に導通端子１１をバネ２１で押圧することにより接続を確保し給電する。これは、２〜７ｍｍの厚みの均熱板２に金属からなる端子部を埋設して形成すると、該端子部の熱容量により均熱性が悪くなるからであり、導電端子１１をバネで押圧して電気的接続を確保することにより、均熱板２とその支持体７の間の温度差による熱応力を緩和し、高い信頼性で電気的導通を維持できる。さらに、給電部６と導通端子１１の接点が点接触となるのを防止するため、弾性のある導体を中間層として挿入しても構わない。この中間層は単に箔状のシートを挿入するだけでも効果がある。そして、導通端子１１の給電部６側の径は、１．５〜５ｍｍとすることが好ましい。
【００４５】
また、均熱板２の温度は、均熱板２にその先端が埋め込まれた熱電対１３により測定する。熱電対１３としては、その応答性と保持の作業性の観点から、外径１．０ｍｍ以下のシース型の熱電対１３を使用することが好ましい。この熱電対１３の先端部は、均熱板２に孔が形成され、この中に設置された円筒状の金属体の内壁面にバネ材により押圧固定することが測温の信頼性を向上させるために好ましい。同様に素線の熱電対やＰｔ等の測温抵抗体を埋設して測温を行うことも可能である。
【００４６】
さらに、レジスト膜形成用のウェハ加熱装置１として使用する場合は、板状セラミックス体１００の主成分を炭化珪素にすると、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、ウェハＷ上へのレジスト膜の塗布に用いたとしても、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。この際、焼結助剤に水と反応してアンモニアやアミンを形成する可能性のある窒化物を含まないようにすることが必要である。
【００４７】
なお、板状セラミックス体１００を形成する炭化珪素質焼結体は、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）を添加したり、もしくはアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）イットリア（Ｙ_２Ｏ_３）のような金属酸化物を添加して十分混合し、平板状に加工したのち、１９００〜２１００℃で焼成することにより得られる。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。
【００４８】
また、板状セラミックス体１００を形成する窒化アルミニウム質焼結体は、主成分の窒化アルミニウムに対し、焼結助剤としてＹ_２Ｏ_３やＹｂ_２Ｏ_３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１９００〜２１００℃で焼成することにより得られる。
【００４９】
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。
【００５０】
一方、炭化珪素質焼結体を板状セラミックス体１００として使用する場合、半導電性を有する板状セラミックス体１００と抵抗発熱体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４００μｍを越えると、板状セラミックス体１００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１００〜４００μｍの範囲で形成することが好ましく、望ましくは２００μｍ〜３５０μｍの範囲とすることが良い。
【００５１】
また、板状セラミックス体１００を、窒化アルミニウムを主成分とする焼結体で形成する場合は、均熱板２に対する抵抗発熱体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、抵抗発熱体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。
【００５２】
この絶縁層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、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を構成する板状セラミックス体１００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を形成する板状セラミックス体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クラックや剥離等の欠陥が生じ易いからである。
【００５３】
なお、ガラスからなる絶縁層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、ガラスペーストを６００℃以上の温度で焼き付けすれば良い。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窒化アルミニウム質焼結体からなる均熱板２を８５０〜１３００℃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ておくことで、ガラスからなる絶縁層４との密着性を高めることができる。
【００５４】
さらに、絶縁層４上に被着する抵抗発熱体５材料としては、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（Ｒｅ_２Ｏ_３）、ランタンマンガネート（ＬａＭｎＯ_３）等の導電性の金属酸化物や上記金属材料を樹脂ペーストやガラスペーストに分散させたペーストを用意し、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して、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。
【００５５】
ただし、抵抗発熱体５材料に銀（Ａｇ）又は銅（Ｃｕ）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、抵抗発熱体５を覆うように絶縁層４と同一の材質からなるコート層を４０〜４００μｍ程度の厚みで被覆しておけば良い。
【００５６】
給電部６は、抵抗発熱体５の端子部に導電性接着剤を塗布、硬化させることにより形成しても構わない。
【００５７】
また、これまで、抵抗発熱体５を均熱板２の表面に形成するタイプのウェハ加熱装置１について説明してきたが、抵抗発熱体５は、均熱板２に内蔵されていても構わない。
【００５８】
例えば主成分が窒化アルミニウムからなる板状セラミックス体１００を均熱板２として用いる場合、まず、抵抗発熱体５の材料としては窒化アルミニウムと同時焼成できる材料という観点から、ＷもしくはＷＣを用いる。板状セラミックス体１００は、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抵抗発熱体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得ることが出来る。
【００５９】
また、抵抗発熱体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、ウェハ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の上に塗布し９００〜１０００℃で焼き付けることにより、内部の抵抗発熱体５の酸化を防止することができる。
【００６０】
【実施例】
（実施例１）
熱伝導率が１００Ｗ／（ｍ・Ｋ）の炭化珪素質焼結体からなる板厚４ｍｍ、外径３００ｍｍの円板状の板状セラミックス体を複数製作し、更に板状セラミックス体の直径と同心円上に、均等に３箇所貫通孔とウェハ支持ピン穴を加工する。ウェハ支持ピン穴は板状セラミックス体の中心に１ヶ、中心から板状セラミックス体の直径Ｄに対しＤ／２の０．７倍の半径の同心円上に６ヶのウェハ支持ピン用の穴を加工した。貫通孔は、直径Ｄ／２に対して、０．２〜０．７の範囲で４種類製造した。
【００６１】
また、外周６ヶの支持ピンと中心とを結ぶ線と、中心と貫通孔とを結ぶ直線との角度Δを１５°まで変えたものを作製した。
【００６２】
その後、各板状セラミックス体を１０００℃で２時間の酸化処理して表面に酸化皮膜を形成し、各板状セラミックス体の一方の主面に絶縁層を被着するため、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３０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２００μｍの絶縁層を形成した。
【００６３】
次いで絶縁層上に抵抗発熱体を被着するため、導電材としてＡｕ粉末とＰｔ粉末を添加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５０μｍの抵抗発熱体を形成した。抵抗発熱体は中心部とその外周部を周方向に４分割した５パターン構成とした。
【００６４】
また、支持体は、主面の３０％に開口部を形成した厚み２．５ｍｍのステンレスからなる２枚の板状構造体を準備し、この内の１枚に、１０本の導通端子を所定の位置に形成し、同じくステンレスからなる側壁部とネジ締めにて固定して支持体を準備した。
【００６５】
その後、前記支持体の上に、各抵抗発熱体のパターン形成部の略中央部に該凹部を形成し、測温素子を設置し、無機系の充填剤で保持固定した板状セラミックス体を重ね、その外周部を弾性体を介してネジ締めするウェハ加熱装置とした。
また、ウェハ支持ピンの高さは、全条件ともに０．１５ｍｍ、ウェハ支持ピンの高さばらつきは全条件ともに１５μｍのものを作製した。
【００６６】
そして、このようにして得られたウェハ加熱装置の導通端子に通電して１５０℃で保持し、載置面の上に載せたウェハ表面の温度分布をウェハの中心とウェハの半径の１／３および２／３の円周上の８分割点の１６点との合計１７点の温度バラツキが０．３℃以内となるように温度コントローラーの設定温度を各抵抗発熱体毎に補正し、その設定バラツキを確認した。また、ウェハＷを外しウェハ加熱装置のみで６０分以上保持した後、常温に維持されたウェハＷを載置面に載せた瞬間から１５０℃に安定するまでの評価を行った。
【００６７】
先ず、ウェハＷを載置した直後のウェハＷ面内の平均温度が１５０±０．３℃に達成するまでのウェハＷ面内の最大の温度ばらつきＲと、室温からウェハＷ面内の平均温度が１５０±０．３℃に安定するまでの温度安定時間（秒）を各試料それぞれ５回づつ計測し、その平均値を測定値とした。
【００６８】
それぞれの結果は表１に示す通りである。
【００６９】
【表１】

【００７０】
表１の結果から明らかなように、板状セラミックス体の外径の０．５倍より小さい直径の同心円上に３ヶ以上の上記貫通孔と、上記板状セラミックス体の中心に上記支持ピンと、上記中心と上記貫通孔を結ぶ直線と上記中心と前記貫通孔に最も近い上記支持ピンを結ぶ直線とからなる中心角Δが１０°以内である試料Ｎｏ．１〜３、５〜９は温度ばらつきＲが５．４℃以下と小さく、温度安定時間は４５秒以下と優れた特性を示すことが分かった。
【００７１】
また、中心角Δが０°である試料Ｎｏ．１、２、３は温度ばらつきＲは４．９℃以下と小さくさらに好ましいことが分かった。
【００７２】
一方、試料Ｎｏ．４のように貫通孔の位置が板状セラミックス体の直径Ｄの０．７倍の同心円上にあるウェハ加熱装置は温度ばらつきＲは７．２℃と大きく、温度安定時間も４９秒と大きく好ましくないことが分かった。
【００７３】
また、試料Ｎｏ．１０，１１のように中心角Δが１０°を超えたウェハ加熱装置は温度ばらつきＲや温度安定時間が８．９℃、５０秒以上と大きくウェハ加熱装置として使用できなかった。
【００７４】
（実施例２）
実施例１と同様の工程で支持ピンの位置する同心円の半径ＤＳ／（Ｄ／２）を０．４〜０．９５の範囲で変え、貫通孔の位置ＤＰ／Ｄを０．１〜０．７に変えたウェハ加熱装置を作製した。そして、実施例１と同様に評価した。
【００７５】
それぞれの結果は表２に示す通りである。
【００７６】
【表２】

【００７７】
表２から判るように、貫通孔の位置を示す同心円ＤＰの直径が上記板状セラミックス体の直径Ｄの０．２〜０．５倍であり、上記中心と上記同心円の外側に位置する支持ピンとの距離ＤＳがＤ／２の０．５倍を越えて且つ０．９倍以下である試料Ｎｏ．２２〜２４、２７〜３０は、温度ばらつきＲが４．５℃以下と小さく温度安定時間も４２秒以下と小さく更に優れて特性を示すことが分かった。
【００７８】
一方、貫通孔の位置を示すＤＰ／Ｄが０．１である試料Ｎｏ．２１は温度ばらつきＲが６℃とやや大きかった。
【００７９】
また、ＤＰ／Ｄが０．７である試料Ｎｏ．２５は温度ばらつきＲが５．５℃とやや大きかった。
【００８０】
また、支持ピンの位置を示す、ＤＳ／（Ｄ／２）が０．４や０．９５である試料Ｎｏ．２６、３１は温度ばらつきがそれぞれ６．０℃、５．８℃とやや大きかった。
【００８１】
（実施例３）
実施例１と同様に均熱板を作製し、支持ピンの高さばらつきを変えて実施例１と同様に評価した。
【００８２】
それぞれの結果を表３に示す。
【００８３】
【表３】

【００８４】
支持ピンの高さばらつきが２０μｍの試料Ｎｏ．５５はウェハの温度ばらつきＲが７℃とやや大きいが、支持ピンの高さばらつきが１５μｍ以下の試料Ｎｏ．１〜４は、リフトピンからウェハ支持ピンへウェハＷを移動させても（ウェハ温度１００℃以下）温度ばらつきＲが３．８℃以下と小さく、温度安定時間も３９秒以下と小さく好ましいことが分かった。
【００８５】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、板状セラミックス体の表面または内部に複数の帯状の抵抗発熱体を形成し、上記板状セラミックス体から突出してウェハを支持する支持ピンと、上記板状セラミックス体を貫通する貫通孔とを備えたウェハ加熱装置において、上記板状セラミックス体の外径の１／２より小さい直径を有する同心円上に３ヶ以上の貫通孔を備え、上記支持ピンは板状セラミックス体の中心と外周側とに配置し、上記板状セラミックス体の中心と上記貫通孔を結ぶ直線と上記中心と前記貫通孔に最も近い上記支持ピンを結ぶ直線とからなる中心角を１０°以内とすることにより、ウェハが均熱板に載置された直後の温度ばらつきを小さくできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明のウェハ加熱装置の一例を示す断面図、（ｂ）は本発明のウェハ加熱装置の一例を示す平面図である。
【図２】本発明のウェハ加熱装置の一例を示す平面図である。
【図３】本発明のウェハ加熱装置におけるウェハ支持ピンの高さを示す断面図である。
【図４】従来のウェハ加熱装置を示す断面図である。
【図５】従来のウェハ加熱装置を示す断面図である。
【符号の説明】
１：ウェハ加熱装置
２：均熱板
３：載置面
４：絶縁層
５：抵抗発熱体
６：給電部
７：支持体
８：支持ピン
９：側壁部
１０：多層構造部
１１：導通端子
１２：ガス噴射口
１３：熱電対
１４：開口部
１５：接続部材
１６：ボルト
１７：断熱部
１８：弾性体
１９：座金
２０：ナット
２１：弾性体
２３：リフトピン
２４：貫通孔
２５：ガイド部材
Ｗ：半導体ウェハ

Claims

板状セラミックス体の表面または内部に複数の帯状の抵抗発熱体を形成し、上記板状セラミックス体から突出してウェハを支持する支持ピンと、上記板状セラミックス体を貫通する貫通孔とを備えたウェハ加熱装置において、上記貫通孔は上記板状セラミックス体の外径の０．５倍より小さい直径の同心円上に配置し、上記支持ピンは上記板状セラミックス体の中心と上記貫通孔の外側に複数配置し、上記板状セラミックス体の中心と上記貫通孔を結ぶ直線と、上記中心と前記貫通孔に最も近い上記外周側の支持ピンを結ぶ直線とからなる中心角が１０°以内であることを特徴とするウェハ加熱装置。
上記中心と上記貫通孔との延長上に上記外周側の支持ピンとを備えることを特徴とする請求項１に記載のウェハ加熱装置。
上記同心円の直径が上記板状セラミックス体の直径Ｄの０．２〜０．５倍であり、上記中心と上記外周側の支持ピンとの距離ＤＳがＤ／２の０．５倍を越えてかつ０．９倍以下であることを特徴とする請求項１または２に記載のウェハ加熱装置。
前記支持ピンの突き出し高さのばらつきは１５μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のウェハ加熱装置。
前記抵抗発熱体が板状セラミックス体の中心部とその外側の複数の環状部に分割され、前記貫通孔を前記抵抗発熱体の中心部および／または内側の環状部に備えたことを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載のウェハ加熱装置。