JP2005100695A - 基板加熱方法、抵抗発熱体付基板及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】基板保持による影響が少なく、極めて高い均熱性を確保することが可能な基板加熱方法、この基板加熱方法に使用される抵抗発熱体付基板とその製造方法を提供する。
【解決手段】
基板裏面に設けられた抵抗発熱体パターンに給電することで、この抵抗発熱体の発熱により基板を加熱する基板加熱方法である。この基板加熱方法で使用される基板は、抵抗発熱体パターンが形成されていることを特徴とする抵抗発熱体付基板である。この基板の製造方法は、基板裏面上に第１の絶縁層を形成する工程と、第１の絶縁層上に抵抗発熱体パターンを形成する工程と、抵抗発熱体パターン上に第２の絶縁層を形成する工程とを有する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、半導体製造工程に用いられる半導体ウエハや液晶基板等の加熱方法に関し、さらに、この加熱方法で使用する基板およびその製造方法に関する。

従来、半導体製造装置で使用されている基板加熱方法としては、セラミックスヒータを用いた加熱方法が広く利用されている。セラミックスヒータは、耐熱性、耐腐食性を有する円盤形状のセラミックス基体中にＭｏ等の抵抗発熱体を埋設したものである。基板を加熱する際には、セラミックス基体の一方の面である加熱面上に基板を載置し、セラミックスヒータからの伝熱により基板を加熱する。セラミックスヒータは、抵抗発熱体が外部に露出していないので、腐食性ガスを使用することの多いＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）やドライエッチング工程において、発熱体の腐食や酸化を防止できる。

なお、セラミックスヒータには、抵抗発熱体のほかに基板をセラミックスヒータ加熱面に固定するため、真空チャックや静電チャック等の吸着固定機能が備えられることが多く、真空チャックの場合は、基板吸引用の排気管が備えられ、静電チャックの場合は、静電チャック用電極が抵抗発熱体とともにセラミックス焼結体中に埋設されている。

これらのセラミックスヒータは、半導体プロセス条件に合わせ、室温〜８００℃までの幅広い温度範囲で使用されるが、製品の歩留まりを上げるためには基板温度の面内均一性を確保することが必要とされている。

従来は、セラミックスヒータの加熱面における均熱性を向上させるため、セラミックス基体中に埋設される螺旋状の抵抗発熱体の螺旋のピッチや形状を場所により調整したセラミックスヒータが提案されている（特許文献１）。あるいは、セラミックス基体表面に形成するエンボスの単位面積あたりの数を調整することにより局所的な高温部（ヒートスポット）の発生を防止したセラミックスヒータが提案されている（特許文献２）。
特許第２５２７８３６号（第１図、第３図等） 特開２００２−１２４３６７号公報（請求項１、第１図等）

しかしながら、最近では、半導体デバイスのデザインルールの微細化に伴い、要求される基板面内の均熱性のレベルも飛躍的に高くなってきている。例えば５００℃以上の設定温度において、基板表面温度のばらつき±１℃以下という極めて高い基板面内均熱性も求められるようになってきた。このような非常に高いレベルの均熱性は、従来のセラミックスヒータを利用した加熱方法を用い、上述するような従来の均熱化手段を利用するだけでは、達成することは容易ではない。

例えばセラミックスヒータを用いた従来の加熱方法では、セラミックスヒータの加熱面上に基板を載置するが、加熱により基板に反りが生じると、加熱面と基板との間の接触性が場所によりばらついてしまう。このため、接触性の相違による局所的な高温部（ヒートスポット）或いは局所的な低温部（クールスポット）が生じ、基板温度の不均一化が起こる。また、加熱面上への基板の載置の仕方や、基板と加熱面との吸着性の場所によるばらつきの影響も基板温度の不均一化の原因になる。さらに、周囲のガス種や圧力等の条件によっても、セラミックスヒータから基板への放熱や伝熱特性は影響を受けるため、基板温度の正確な調整は容易ではない。しかし、これらの基板温度のばらつき要因は、抵抗発熱体のピッチや形状の調整や、加熱面に形成するエンボスの配置の調整といった従来の均熱化手段では、解消することはできない。

本発明は、上述する従来の基板加熱方法の課題に鑑み、高い均熱性を確保することが可能な新規な基板加熱方法、及びこの基板加熱方法に使用される抵抗発熱体付基板とその製造方法を提供することを目的とする。

本発明の基板加熱方法の特徴は、基板裏面に設けられた抵抗発熱体パターンに給電することで、この抵抗発熱体の発熱により基板を加熱することである。

上記本発明の基板加熱方法によれば、基板裏面に形成された抵抗発熱体パターンの発熱により基板を直接加熱するため、従来のような基板とヒータとの接触性の変動に伴う温度ばらつき発生の問題が生じない。また、基板を直接加熱するので加熱体及び非加熱体を合わせた熱容量を極めて小さくできる。したがって、温度上昇が早くかつ被加熱体全体を均熱化しやすい。

上記本発明の基板加熱方法において、抵抗発熱体パターンは電極端子部を有し、抵抗発熱体パターンへの給電は、針状給電ロッドを電極端子に接触させ、針状給電ロッドを介して行ってもよい。

針状給電ロッドを使用すれば、抵抗発熱体パターンの電極端子に給電のための引き出し線等を形成する必要がなく、簡易な構成で抵抗発熱体パターンに電力供給を行うことができる。

本発明の抵抗発熱体付基板の第１の特徴は、基板裏面に抵抗発熱体パターンが形成されていることである。

上記本発明の第１の抵抗発熱体付基板によれば、基板裏面に形成された抵抗発熱体パターンに給電することにより、抵抗発熱体を発熱させ、上述する本発明の加熱方法を使用できるため、従来のような基板とヒータとの接触性の変動に伴う基板温度のばらつきが生じない。また、基板を直接加熱するので加熱体及び非加熱体を合わせた熱容量を極めて小さくできるため、温度上昇が早くかつ被加熱体全体を均熱化しやすい。

本発明の抵抗発熱体付基板の第２の特徴は、半導体基板と、半導体基板の裏面に形成された第１の絶縁層と、絶縁層上に形成された抵抗発熱体パターンと、抵抗発熱体パターン上に形成された第２の絶縁層とを有することである。

上記本発明の第２の抵抗発熱体付基板によれば、上述する本発明の加熱方法を使用できるため、従来のような基板とヒータとの接触性の変動に伴う基板温度のばらつきが生じない。また、基板を直接加熱するので加熱体及び非加熱体を合わせた熱容量を極めて小さし、均熱性を改善できる。さらに、第１の絶縁層を介して半導体基板の裏面上に抵抗発熱体パターンが形成されるので、半導体基板への漏電・電極材料の拡散等を防止できるとともに、第２の絶縁層により抵抗発熱体パターンが被覆されているため、抵抗発熱体の腐食や酸化を防止できる。

抵抗発熱体パターンは、抵抗発熱体パターンに給電するための電極端子部を有してもよい。さらに、第２の絶縁層に電極端子部が露出する開口部が形成されていてもよい。このような電極端子部の構成を採用すれば、針状給電ロッドを接触させることで、抵抗発熱体パターンに電力の供給を簡易に行うことができる。

抵抗発熱体パターンは、帯状もしくは線状の連続する配線パターンとしてもよい。また、抵抗発熱体パターンは、Ａｌ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｗ、ＷＣ、ＭｏＳｉ、及びＷＳｉからなる群から選択される少なくとも一の導電材で形成してもよい。

なお、帯状もしくは線状の連続する配線パターンは、基板裏面全面に略均等に配置されることが望ましい。この場合、基板温度の均熱化を図ることができる。

さらに、基板温度の均熱化を図るためには、配線パターンは、隣接する配線間隔を１ｍｍ以下、あるいは、配線幅を１ｍｍ以下とすることが望ましい。配線パターンサイズをこのサイズにすることで、基板温度分布を同心円状の温度分布とすることができる。

本発明の抵抗発熱体付基板の製造方法の特徴は、基板裏面上に第１の絶縁層を形成する工程と、第１の絶縁層上に抵抗発熱体パターンを形成する工程と、抵抗発熱体パターン上に第２の絶縁層を形成する工程とを有することである。

上記本発明の抵抗発熱体付基板の製造方法によれば、上述する本発明の第２の抵抗発熱体付基板を形成できる。

上記本発明の抵抗発熱体付基板の製造方法において、抵抗発熱体パターンを形成する工程は、第１の絶縁層上に抵抗発熱体層を形成する工程と、抵抗発熱体層上にレジストパターンを形成する工程と、レジストパターンをマスクとして用いて抵抗発熱体層をエッチングする工程と、レジストパターンを剥離する工程とを有してもよい。このように、フォトリソグラフィ法を使用して抵抗発熱体パターンを形成することにより、より微細な配線パターンを容易に形成できる。

上記本発明の抵抗発熱体付基板の製造方法において、抵抗発熱体パターンを形成する工程は、スクリーン印刷法を用いて配線パターンを形成する工程を有してもよい。スクリーン印刷法を使用すれば、配線のパターニングを簡略化することができる。

なお、抵抗発熱体パターンは、抵抗発熱体パターンに給電するための電極端子部を有し、さらに、電極端子部上の第２の絶縁層を開口し、電極端子部が底部に露出する開口部を形成する工程を有してもよい。開口部に露出する電極端子部に針状給電ロッドを接触させることで、抵抗発熱体パターンに電力の供給を行うことができる。

また、導電層は、Ａｌ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｗ、ＷＣ、ＭｏＳｉ、ＷＳｉからなる群から選択される少なくとも一の導電材で形成されていてもよい。

本発明の基板加熱方法によれば、基板裏面に形成された抵抗発熱体パターンの発熱により基板を直接加熱するため、基板とヒータの接触性や周囲の雰囲気ガスの変動に伴う温度ばらつきの発生を防止できる。したがって、基板表面の均熱性を改善でき、半導体デバイスや液晶デバイスの製造工程で利用した場合は、製品の高い歩留まりを得ることができる。

また、本発明の抵抗発熱体付基板によれば、上記本発明の基板加熱方法を利用できる。さらに、本発明の抵抗発熱体付基板の製造方法によれば、本発明の抵抗発熱体付基板を提供できる。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態に係る基板加熱方法およびこの方法に用いる抵抗発熱体付基板とその製造方法について説明する。

図１（ａ）及び図１（ｂ）は、本発明の実施の形態に係る抵抗発熱体付基板を示す基板平面図及び断面図である。この抵抗発熱体付基板は、基板裏面上に直接、抵抗発熱体パターン２を備えている点に主な特徴を有するものである。

本発明の実施の形態に係る基板加熱方法は、図１（ａ）に示す抵抗発熱体付基板を使用し、基板裏面に形成された抵抗発熱体パターンに給電を行い、抵抗発熱体パターンを発熱させることで基板温度を直接加熱することを特徴とする。この基板加熱方法によれば、抵抗発熱体パターンが基板に直接形成されているため、従来のセラミックスヒータ等を用いた加熱方法の場合のようなヒータと基板との接触性の変動に起因する温度ばらつきの問題が生じない。また、加熱体及び被加熱体を合わせた熱容量を従来に較べ非常に小さくできるため、抵抗発熱体パターンへの給電操作に際して、伝熱効率が極めて高く、基板全体を素早く加熱し、しかも均熱化する効果が高い。

この抵抗発熱体付基板に使用する基板１の種類には限定はなく、半導体デバイスや液晶デバイスの形成等に使用されるシリコン基板、ガリウム砒素等の半導体基板や石英や硼ケイ酸ガラス等のガラス基板を使用できる。サイズに限定はなく、例えばシリコン基板であれば、通常使用されている直径２００ｍｍ〜３００ｍｍのものを使用する。

半導体素子等を含めた必要なデバイスは、通常は基板の表面（主面）に形成され、裏面はデバイス等の形成等には利用されない。したがって、図１（ａ）に示すように、基板裏面に抵抗発熱体パターンを形成することは可能であり、従来の半導体デバイス設計に変更を加える必要もない。

抵抗発熱体パターン材料としては、抵抗発熱体として使用できる導体材料及び抵抗材料であれば特に限定されず、例えば半導体デバイスで使用されている種々の配線材料を使用できる。例えば、Ａｌ、Ｃｕ、Ｗ、Ｍｏ、ＭＳｉ、ＷＳｉ、ＷＣ等が挙げられるが、５００℃以上の高温で加熱する場合、耐熱性が良好なＭｏ、Ｗ及びその合金が望ましい。

基板裏面に形成する抵抗発熱体パターン２の配線パターン形状に限定はなく、基板主面側に形成するデバイスのデザインルールやプロセス温度に応じて要求される基板均熱性のレベルに合わせて、種々のパターンを形成し得る。基板温度の均熱化のための具体的な抵抗発熱体パターンについては後述するが、基板裏面上に略均等に、線状または帯状の連続するパターンを、屈曲もしくは湾曲させ、基板裏面全面にほぼ略均等に配置することが望ましい。例えば、図１（ａ）に示すように、螺旋状パターンを採用してもよい。なお、好ましくはより配線ピッチの狭いパターンとする。

抵抗発熱体パターン２として、連続する線状又は帯状パターンを形成した場合は、そのパターンの始点及び終点に電極端子パターン２ａ及び２ｂを形成する。基板加熱を行う際には、この電極端子パターン２ａ及び２ｂに外部の給電端子を接触させることで、抵抗発熱体パターン２に電力を供給する。なお、電極端子パターン面積は、外部の給電端子と接続するために必要な大きさを有していればよく、その形状は円形でも矩形でもよく、特に限定されない。また、単に配線パターンの端部をそのまま電極端子パターンとして使用してもよい。

図１（ｂ）は、抵抗発熱体付基板の断面構造を示す。ここでは、基板１として、シリコン基板を使用した場合の構造例を示す。シリコン基板等のような半導体または導体基板を用いる場合は、基板１と抵抗発熱体パターンとの絶縁性を確保し、かつ抵抗発熱体材からの導体材の拡散を防止する目的で、基板裏面全面に絶縁膜３を形成し、絶縁膜３上に抵抗発熱体パターン２を形成することが望ましい。

さらに、抵抗発熱体パターン２の上に絶縁性のパッシベーション膜４を形成する。パッシベーション膜４は、抵抗発熱体パターンの酸化、腐食を防止する役割を担う。なお、電極端子パターン部の上は、外部の給電端子に接続するため、パッシベーション膜４で覆わず、開口部とする。電極端子の腐食を防止し、給電端子との良好な接触を得るため、電極端子パターン部表面は、Ｐｔ又はＡｕ電極で被覆することが望ましい。

図２（ａ）は、本実施の形態に係る別の態様の抵抗発熱体パターンが形成された基板を示す平面図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）に示す基板を加熱する際の態様を示す断面図である。図２（ａ）に示す抵抗発熱体付基板では、中央に電極端子パターン２ａ、２ｂを有し、図中上下方向の基板１の直径に対し左右線対称に複数の同心円状の円弧部を有する、連続する配線パターンが形成されている。

半導体プロセスでは、ＣＶＤ装置やドライエッチング装置等で、基板表面に膜の形成もしくは膜のエッチング等を行う際に、基板を所定温度に加熱する必要がある。図１（ａ）や図２（ａ）に示す、抵抗発熱体付基板を用いて基板加熱を行う場合、まず、装置内に基板を固定する。サセプタ上に直接基板を載置してもよいが、好ましくは、抵抗発熱体パターンで発せられる熱がサセプタ等への接触により基板以外の外部へ伝熱放出することを避けるために、点接触の保持具を用いて基板を固定することが好ましい。

図２（ｂ）に示すように、保持部材８の表面に針状ロッド６を複数箇所に設け、この針状ロッド６で基板を保持することが好ましい。例えば、図２（ａ）に示すように、基板裏面の均等な位置に設けたＡＢＣ三箇所のポイントに針状ロッド６を配置し、点接触で基板１を保持する。なお、針状ロッドで基板を保持する際、安定給電するために、例えば給電端子７にはパイプ形状の針状ロッドを使用し、パイプ内を真空引きすることで基板を固定してもよい。さらに、基板の搬出を行う際には、針状ロッドを上下に稼動し、リフトピンとして使用してもよい。なお、基板の固定については、真空引きによる吸引力を用いない機械的な点接触による保持方法を使用してもよい。また、各針状ロッド６は、同図に示すように、下部にスプリング９を備えてもよい。

また、抵抗発熱パターンへの給電は、図２（ｂ）に示すように、給電端子７を抵抗発熱体パターンの電極端子２ａ及び２ｂに接触させることにより行う。給電端子７は、例えば、Ｗ等の導電性ロッドの表面をＡｕメッキした針状ロッドで形成することが好ましい。なお、給電端子７は、接触状態を調整できるよう、上下稼動可能な針状ロッドとすることが好ましい。

このように、給電端子７を電極端子２ａ、２ｂに接触させ、給電端子７を介して抵抗発熱体パターンに外部から電力を供給する方法は、構成が簡易であり、基板の交換も容易に行える。また、抵抗発熱体の電極端子パターンと給電端子との接続を点接触で行うため、電極端子パターンの面積を小さくできる。

次に、図３（ａ）〜図３（ｅ）を参照し、本実施の形態に係る抵抗発熱体付基板の製造方法の一例について説明する。なお、ここでは、基板としてＳｉ基板１０を使用し、抵抗発熱体パターンをフォトリソグラフィ法を用いて形成する場合について説明する。

まず、Ｓｉ基板１０の裏面上に絶縁膜２０を形成する。なお、Ｓｉ基板１０はそのまま使用してもよいが、基板裏面は通常粗な面であるため、絶縁膜２０を形成する前に裏面を研磨してもよい。また、鏡面研磨された基板表面を保護するため、予め基板表面を酸化膜で被覆しておいてもよい（図３（ａ））。

絶縁膜２０の種類は、ＳｉＯ₂、ＳｉＯＮ、ＳｉＮｘ、ＢＰＳＧ膜等、絶縁性を確保できるものであれば特に限定されない。なお、抵抗発熱体として、ＡｌやＣｕ等のＳｉ層への拡散性の高い材料を使用する場合は、ＳｉＮ、ＳｉＯＮ、ＳｉＣ、ＳｉＣＮ、ＳｉＯＣ等の拡散防止効果の高い絶縁膜を単独もしくは複数の層を積層して使用することが好ましい。製造方法は、スパッタ、熱ＣＶＤ、プラズマＣＶＤ、コーティング等いずれの方法を用いてもよい。なお、基板裏面が粗な場合は、平坦化を行う効果の高いＳＯＧ膜等を下地層として形成することが望ましい。ＳＯＧ膜を形成する場合は、スピンコート法を用いてＳＯＧ膜材をコーティングした後熱処理を行う。ＳＯＧ膜上には必要に応じて、上述する他の絶縁膜を積層してもよい。絶縁膜２０の膜厚は特に限定されない。

次に、絶縁膜２０上に抵抗発熱体層３０を形成する。スパッタ法等を用いて、Ａｌ、Ｃｕ、Ｗ、Ｍｏ、ＭＳｉ、ＷＳｉ、ＷＣ等の抵抗発熱体層３０を形成する。膜厚は、形成する材料の比抵抗値、配線パターン（幅、長さ）、必要な発熱量等を考慮し決定すればよいが、例えば数μm〜数十μmとする（図３（ｂ））。

続いて、抵抗発熱体層３０上にレジスト膜４０を形成し、露光、現像工程を経て、所望の抵抗発熱体パターンに対応するレジストパターンを形成する。さらに、得られたレジストパターンをマスクとして使用して、ＲＩＥ（Reactive Ion Etching）等のドライエッチング法を用いて抵抗発熱体層３０をエッチングし、抵抗発熱体パターンを形成する（図３（ｃ））。

この後、抵抗発熱体パターン上にパッシベーション膜５０を形成する。パッシベーション膜５０としては、ステップカバレージが良好で、耐湿性が高い絶縁膜であれば特に限定されないが、例えば、ＴＥＯＳ（Tetra Ethly Ortho Silicate）膜等を好適に使用できる。プラズマＣＶＤもしくは熱ＣＶＤ法を使用して膜厚数μｍ以上のＴＥＯＳ膜を形成する。この後、抵抗発熱体パターンの電極端子部３２が露出するように、ＴＥＯＳ膜に開口を形成する。なお、開口の形成には、抵抗発熱体パターンを形成した場合と同様にレジストパターンでマスクを形成した後、ドライエッチングを行う。露出した電極端子部３２には、Ａｕ或いはＰｔ電極６０を積層することが望ましい。Ａｕ電極等の積層は、マスクを用いて局部的にスパッタする方法等を使用してもよい（図３（ｄ））。

図３（ａ）〜図３（ｄ）に示す製造方法では、金属薄膜をフォトリソグラフィ工程を用いてパターニングし、抵抗発熱体パターンを形成しているので、線幅が数十μｍ以下の極めて微細なパターンの形成も容易に可能である。なお、線幅が数百μｍ以上の比較的太いパターンを形成する場合は、導電ペースト材を用い、印刷法でパターンを形成することもできる。印刷法を使用した場合は、フォトリソグラフィ法を使用する場合に較べ大幅な工程の簡略化が可能となる。

なお、基板として、ガラス基板を使用する場合は、基板と抵抗発発熱体パターンとの絶縁を行うための絶縁膜２０は必ずしも必要ではないため、直接基板裏面上に抵抗発熱体層３０を形成してもよい。

こうして得られた抵抗発熱体付基板を用いた本実施の形態の基板加熱方法によれば、基板裏面に形成された抵抗発熱体パターンが発熱し、基板を直接加熱するため、効率良く基板を加熱できる。基板に反り等の変形が生じても、基板裏面に形成された抵抗発熱体パターンは、基板裏面に直接形成され、基板と一体化しているのでその密着性に変化はない。したがって、従来のセラミックスヒータを用いた加熱方法の場合のように、基板とヒータとの接触性の変化によるホットスポットやクールスポットの発生は生じない。また、従来のセラミックスヒータでは、基板と加熱面との吸着性に場所によるばらつきがあると、基板温度の不均一化の原因になっていたが、基板と抵抗発熱体パターンとは一体となっているため、ヒータとの吸着性のばらつきという問題も生じない。さらに、従来は、周囲のガス種や圧力等の条件の変化によっても、セラミックスヒータから基板への放熱特性や伝熱特性が影響を受けるため、基板温度の変動が発生していたが、本発明の実施の形態に係る基板加熱方法では、抵抗発熱体パターンと基板とが一体化した直接加熱方式であるため、周囲のガス種や圧力等の影響を受けにくい。したがって、従来のセラミックスヒータを用いた基板加熱方式に比較し、ヒータ以外の外乱要因に基づく基板温度の面内ばらつきの発生を確実に抑制できる。また、基板と抵抗発熱体パターンが一体化しているため、ヒータと基板とを合わせた熱容量が従来に較べ格段に小さい。したがって、所定温度への設定が短時間で行えるとともに、基板全体が均熱化されやすい。

次に、基板裏面に形成する抵抗発熱体パターンについて発明者が行った具体的な検討例を説明する。図４（ａ）〜図６（ａ）に、検討した抵抗発熱体パターンの平面パターン例を示す。図４（ｂ）〜図６（ｂ）は、各抵抗発熱体パターンによって得られる基板表面の温度分布のシミュレーション結果を示す等温線図である。

なお、基板としては厚さ０．７ｍｍ直径３００ｍｍのＳｉ基板を使用するものとした。抵抗発熱体材としてはMoを使用するものとし、Moの体積抵抗率は５．７８μΩ・ｃｍとした。また、ヒータ電源としては、１００Ｗ出力のＳＣＲ（サイリスタ制御整流器）を用い、設定温度は８００℃とした。

＜検討１＞
図４（ａ）にシリコン基板１１裏面に形成する抵抗発熱体パターン２１を示した。この抵抗発熱体パターン２１は、直線部を持つ帯状抵抗発熱体パターンを基板端部で複数回折り返したものである。抵抗発熱体パターンは、基板裏面上に略均等に配置した。なお、この抵抗発熱体パターンにおいて、電極端子は、図中上下の抵抗発熱体パターン端部に配置した。抵抗発熱体パターン２１の線幅と隣接する配線間距離（配線ピッチ）はいずれも１０ｍｍとした。また、電極厚みは２５μｍとした。

図４（ｂ）に示すように、シミュレーションによって得られた基板温度分布によれば、８００℃の設定温度に対し、中央部温度差（△Ｔｃ）が最も低く−５℃となった。外周部に近づく程温度が上昇し、配線パターンの折り返し部面積がやや広くなっている基板外周部の２箇所の領域での温度差（△Ｔｅ）が最も高く、設定温度に対し＋１４℃となった。なお、基板温度分布には抵抗発熱体パターンの直線部に対応する横縞が反映していた。

＜検討２＞
図５（ａ）に示すように、検討２では、検討１の場合と同様に、直線部を持つ配線パターンを基板端部で複数回折り返した抵抗発熱体パターン２２を形成した。ただし、抵抗発熱体パターン２２の線幅と、隣接する配線間距離（配線ピッチ）はそれぞれ５ｍｍとした。電極厚みは２５μｍとした。

図５（ｂ）に示すように、シミュレーションによって得られた基板温度分布は、検討１の場合とかなり変化しており、８００℃の設定温度に対し、基板中央部の温度差（△Ｔｃ）は、＋０．１℃であり、パターン折り返し部が形成されている、左右の基板両端部付近の温度差（△Ｔe2）は、＋５．９℃と最も高い温度となった。一方、基板の上下端部には、図５（ａ）に示すように、隣接配線パターンとの距離がやや離れた領域が存在し、この部分の温度差（△Ｔｅ１）は−８．８℃であり、最も温度が低い結果となった。

＜検討３＞
図６（ａ）に示すように、検討３では、検討１及び２の場合と同様に、直線部を持つ配線パターンを基板端部で複数回折り返した抵抗発熱体パターン２３を形成した。ただし、抵抗発熱体パターン２３は線幅と、隣接する配線間距離（配線ピッチ）を１ｍｍ、電極厚みを２５μｍとした。この場合の抵抗発熱体パターン２３は、長さが３５ｍであり、全体の抵抗は８１Ωである。

図６（ｂ）は、シミュレーションにより得られた設定温度８００℃における温度分布を示す等温図である。温度分布は条件１及び条件２とは異なり、ほぼ同心円状の等温線が得られた。基板中央部の温度差（△Ｔｃ）は、＋２．３℃であり、外周部に近づく程温度が下がるが、左右の基板両端部付近の温度差（△Ｔe2）は、−１．７℃、上下の基板両端部の電極端子部付近の温度（△Ｔe1）は、最も低く−２．２℃となった。なお、このように同心円状の等温線が得られ、外周囲に近づく程、低温となるのは、基板外周囲からの放熱の影響が大きいためと考えられる。しかし、基板温度ばらつきを約±２℃に抑えることが可能であることがわかった。

＜結果＞
以上、検討１〜検討３のシミュレーション結果から示唆されるように、基板温度分布は、抵抗発熱体パターンの形状に依存し、パターンの粗密があると、これに応じた温度分布が生じた。このため、抵抗発熱体パターンの線幅及びピッチを狭くし、できるだけ、基板全体に略均等に配置し、パターンの粗密が発生しないようにすることにより、設定温度に対する基板面内の温度分布差（最高温度と最低温度）を小さくできると予想される。検討１〜検討３の抵抗発熱体パターンでは、同一線幅、同一ピッチのパターンが形成されているが、場所により線幅、及びピッチを変更できる。例えば、外周囲からの放熱の影響を抑えるため、外周囲部に近づく程配線幅を段階的に狭くし、抵抗値を上げて発熱量を増やしたり、外周囲部に近づく程配線ピッチを狭くし、単位面積あたりの発熱量を増やしたりすることで、均熱性をさらに改善することも可能である。例えば、検討３のように同心円状の温度分布が得られれば、放熱条件に合わせて配線幅を変更する事で±１℃以下の均熱性を得ることも可能である。

なお、検討１〜検討３では、直線部を持つ配線パターンを基板端部で複数回折り返した抵抗発熱体パターンを形成しているが、図１（ａ）に示す螺旋状パターンや、図２（ａ）に示す円弧部を有する左右対称なパターン等パターン形状は種々の変形が可能である。

以上、実施の形態および実施例に沿って本発明の基板加熱方法、及びその方法に使用する抵抗発熱体付基板とその製造方法について説明したが、本発明はこれらの実施の形態および実施例の記載に限定されるものでない。種々の改良および変更が可能なことは当業者には明らかである。

本発明の実施の形態に係る抵抗発熱体付基板の平面図及び断面図である。 本発明の実施の形態に係る抵抗発熱体付基板の平面図及び加熱時の基板断面図である。 本発明の実施の形態に係る抵抗発熱体付基板の製造方法を示す工程図である。 検討１の抵抗発熱体パターンと、この抵抗発熱体パターンにより得られる基板温度分布図を示す。 検討２の抵抗発熱体パターンと、この抵抗発熱体パターンにより得られる基板温度分布図を示す。 検討３の抵抗発熱体パターンと、この抵抗発熱体パターンにより得られる基板温度分布図を示す。

符号の説明

１ 基板
２ 抵抗発熱体パターン
３０ 抵抗発熱体
３２ 電極端子
３、２０ 絶縁膜
４ パッシベーション膜
４０ レジスト膜
５０ パッシベーション膜
６０ Ａｕ/Ｐｔ電極

Claims (16)

1. 基板裏面に設けられた抵抗発熱体パターンに給電することで、前記抵抗発熱体の発熱により前記基板を加熱することを特徴とする基板加熱方法。
2. 前記抵抗発熱体パターンは電極端子部を有し、
   前記抵抗発熱体パターンへの給電は、針状給電ロッドを前記電極端子に接触させ、前記針状給電ロッドを介して行われることを特徴とする請求項１に記載の基板加熱方法。
3. 基板裏面に抵抗発熱体パターンが形成されていることを特徴とする抵抗発熱体付基板。
4. 半導体基板と、
   前記半導体基板の裏面に形成された第１の絶縁層と、
   前記第１の絶縁層上に形成された抵抗発熱体パターンと、
   前記抵抗発熱体パターン上に形成された第２の絶縁層とを有する抵抗発熱体付基板。
5. 前記抵抗発熱体パターンは、前記抵抗発熱体パターンに給電するための電極端子部を有することを特徴とする請求項３又は４に記載の抵抗発熱体付基板。
6. 前記第２の絶縁層に、前記電極端子部が底部に露出する開口部が形成されていることを特徴とする請求項５に記載の抵抗発熱体付基板。
7. 前記抵抗発熱体パターンは、帯状若しくは線状の連続する配線パターンを有することを特徴とする請求項３〜６のいずれか１項に記載の抵抗発熱体付基板。
8. 前記抵抗発熱体パターンは、Ａｌ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｗ、ＷＣ、ＭｏＳｉ、及びＷＳｉからなる群から選択される少なくとも一の導電材で形成されていることを特徴とする請求項３〜７のいずれか1項に記載の抵抗発熱体付基板。
9. 前記帯状もしくは線状の連続する配線パターンは、前記半導体基板の裏面全面に略均等に配置されていることを特徴とする請求項３〜８のいずれか１項に記載の抵抗発熱体付基板。
10. 前記配線パターンは、隣接し合う配線間隔が１ｍｍ以下であることを特徴とする請求項３〜９のいずれか１項に記載の抵抗発熱体付基板。
11. 前記配線パターンは、配線幅が１ｍｍ以下であることを特徴とする請求項３〜１０のいずれか１項に記載の抵抗発熱体付基板。
12. 基板裏面上に第１の絶縁層を形成する工程と、
    前記第１の絶縁層上に抵抗発熱体パターンを形成する工程と、
    前記抵抗発熱体パターン上に第２の絶縁層を形成する工程とを有する抵抗発熱体付基板の製造方法。
13. 前記抵抗発熱体パターンを形成する工程は、
    前記第１の絶縁層上に抵抗発熱体層を形成する工程と、
    前記抵抗発熱体層上にレジストパターンを形成する工程と、
    前記レジストパターンをマスクとして用いて、前記抵抗発熱体層をエッチングする工程と、
    前記レジストパターンを剥離する工程とを有することを特徴とする請求項１２に記載の抵抗発熱体付基板の製造方法。
14. 前記抵抗発熱体パターンを形成する工程は、
    スクリーン印刷法を用いて配線パターンを形成する工程を有することを特徴とする請求項１２に記載の抵抗発熱体付基板の製造方法。
15. 前記抵抗発熱体パターンは、前記抵抗発熱体パターンに給電するための電極端子部を有し、
    前記第２の絶縁層を形成後、前記電極端子部上の前記第２の絶縁層に、底部に前記電極端子部が露出する開口部を形成する工程を有することを特徴とする請求項１２に記載の抵抗発熱体付基板の製造方法。
16. 前記導電層は、Ａｌ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｗ、ＷＣ、ＭｏＳｉ、ＷＳｉからなる群から選択される少なくとも一の導電材で形成されていることを特徴とする請求項１２〜１５のいずれかに記載の抵抗発熱体付基板の製造方法。