JP2007096313A - Wafer heating apparatus - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To solve the subject that, since the resistance temperature coefficient of a heat-generating resistor is as large as more than 4,000/°C, when rapid temperature rising is attempted for a wafer exchange or set temperature change, a temperature control is not successful and the temperature variation of the wafer cannot be reduced in a wafer heating apparatus which uses a single substance of metal like Au, Ag or Pt as the heat-generating resistor. <P>SOLUTION: The resistance value distribution of the heat-generating resistor is adjusted on the heat equalizing plate of the wafer heating apparatus by making small the part of the resistance values of the heat-generating resistor. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、主にウエハを加熱するのに用いるウエハ加熱装置及びこれに用いるセラミックヒーターとその製造方法に関するものであり、例えば、半導体ウエハや液晶基板あるいは回路基板等のウエハ上に半導体薄膜を生成したり、前記ウエ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ウエハ加熱装置に関する。   The present invention relates to a wafer heating apparatus mainly used for heating a wafer, a ceramic heater used therefor, and a method for manufacturing the same, for example, generating a semiconductor thin film on a wafer such as a semiconductor wafer, a liquid crystal substrate, or a circuit substrate. And a wafer heating apparatus suitable for forming a resist film by drying and baking a resist solution applied on the wafer.

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、半導体ウエハ(以下、ウエハと略す)を加熱するためにウエハ加熱装置が用いられている。   For example, a wafer heating apparatus is used to heat a semiconductor wafer (hereinafter abbreviated as a wafer) in a semiconductor thin film forming process, an etching process, a resist film baking process, and the like in a manufacturing process of a semiconductor manufacturing apparatus. Yes.

従来の半導体製造装置は、まとめて複数のウエハを成膜処理するバッチ式のものが使用されていたが、ウエハの大きさが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、ウエハの処理時間の短縮が必要とされている。このため、ウエハ支持部材に対して、ウエハの加熱時間の短縮、ウエハの吸着・脱着の迅速化と同時に加熱温度精度の向上が要求されていた。   Conventional semiconductor manufacturing equipment used batch-type processing that forms a plurality of wafers together. To increase processing accuracy as the wafer size increases from 8 inches to 12 inches, In recent years, a method called single wafer processing for processing one sheet at a time has been implemented. However, if the single wafer type is used, the number of processes per process decreases, so that it is necessary to shorten the wafer processing time. For this reason, the wafer support member has been required to improve the heating temperature accuracy at the same time as shortening the heating time of the wafer and speeding up the adsorption and desorption of the wafer.

上記のようなウエハ加熱装置の例として、例えば特許文献1に「窒化物セラミックスまたは炭化物セラミックスからなる板状体の表面に、金属粒子を焼結して形成した発熱体を設けてなることを特徴とするヒーター」が示されている。   As an example of the wafer heating apparatus as described above, for example, in Patent Document 1, “a heating element formed by sintering metal particles on the surface of a plate-like body made of nitride ceramics or carbide ceramics is provided. "Heater".

このようなセラミックスからなるヒーターを用いて半導体ウエハ上へレジスト膜を形成するにあたっては、例えば図1に示すような、炭化珪素、窒化アルミニウムやアルミナ等のセラミックスからなる均熱板2の一方の主面を、ウエハWを載せる載置面3とし、他方の主面には酸化膜、絶縁層4を介して発熱抵抗体5が設置され、さらに前記発熱抵抗体5に導通端子7が弾性体8により固定された構造のウエハ加熱装置1が提案されている。そして、前記均熱板2は支持体11にボルト17により固定され、さらに均熱板2の内部には熱電対10が挿入され、これにより均熱板2の温度を所定の温度に保つように、導通端子7から発熱抵抗体5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7は、板状構造部13に絶縁層9を介して固定されていた。   In forming a resist film on a semiconductor wafer using such a ceramic heater, for example, as shown in FIG. 1, one main plate of a soaking plate 2 made of ceramic such as silicon carbide, aluminum nitride, or alumina is used. The surface is a mounting surface 3 on which the wafer W is placed, and the other main surface is provided with a heating resistor 5 through an oxide film and an insulating layer 4, and a conduction terminal 7 is connected to the heating resistor 5 with an elastic body 8. A wafer heating apparatus 1 having a structure fixed by the above has been proposed. The soaking plate 2 is fixed to the support 11 with bolts 17, and a thermocouple 10 is inserted into the soaking plate 2, thereby keeping the temperature of the soaking plate 2 at a predetermined temperature. In this system, the power supplied from the conduction terminal 7 to the heating resistor 5 is adjusted. Further, the conduction terminal 7 was fixed to the plate-like structure portion 13 via the insulating layer 9.

そして、ウエハ加熱装置1の載置面3に、レジスト液が塗布されたウエハWを載せたあと、発熱抵抗体5を発熱させることにより、均熱板2を介して載置面3上のウエハWを加熱し、レジスト液を乾燥焼付けしてウエハW上にレジスト膜を形成するようになっていた。   Then, after the wafer W coated with the resist solution is placed on the placement surface 3 of the wafer heating apparatus 1, the heating resistor 5 is caused to generate heat, thereby allowing the wafer on the placement surface 3 to pass through the soaking plate 2. W was heated and the resist solution was dried and baked to form a resist film on the wafer W.

また、発熱抵抗体5としては、Au、Ag、Pt、Pd、Pb、Ni等の一種からなるものを用いていた。
特開平11−40330号公報
Further, as the heating resistor 5, one made of Au, Ag, Pt, Pd, Pb, Ni or the like was used.
Japanese Patent Laid-Open No. 11-40330

しかしながら、例えばAu、Ag、PdやPtのような金属の単体を発熱抵抗体として使用すると、抵抗温度係数が4000ppm/℃以上と大きいため、ウエハ交換や設定温度変更のために急速昇温させようとした際、抵抗値分布のバラツキにより、抵抗値の高い部分が主に電力を消費しこの部分の温度が選択的に上昇するため抵抗値がさらに上昇し、このためこの部分の消費電力がさらに増加するというように、全体の温度分布を悪くする傾向があることが判った。また、この傾向は、電圧印加時の均熱板の温度分布により変化し、昇温時の温度分布の再現性についても良くないという問題があることが判った。   However, for example, when a single metal such as Au, Ag, Pd, or Pt is used as a heating resistor, the temperature coefficient of resistance is as large as 4000 ppm / ° C. or more, so let's quickly raise the temperature to replace the wafer or change the set temperature. When this is done, due to the variation in the resistance distribution, the high resistance part mainly consumes power, and the temperature of this part rises selectively, so the resistance value further rises. It has been found that there is a tendency to worsen the overall temperature distribution as it increases. Further, it has been found that this tendency changes depending on the temperature distribution of the soaking plate at the time of voltage application, and that the reproducibility of the temperature distribution at the time of temperature rise is not good.

また、ウエハの温度分布を均一にするためには、発熱抵抗体の抵抗値分布を精密に制御する必要がある。そこで、本発明者等はレーザートリミングにより発熱抵抗体の抵抗値分布を制御することを提案していたが、レーザートリミングという手法は、一旦形成した発熱抵抗体に傷をつけて抵抗値調整する手法なので、耐久性について、使用条件が厳しくなると抵抗値変化が発生する虞があった。   In order to make the temperature distribution of the wafer uniform, it is necessary to precisely control the resistance value distribution of the heating resistor. Therefore, the present inventors have proposed that the resistance value distribution of the heating resistor is controlled by laser trimming. However, the technique called laser trimming is a method of adjusting the resistance value by scratching the once formed heating resistor. Therefore, with regard to durability, there is a possibility that a change in resistance value may occur when the use conditions become severe.

本発明者等は、上記の課題について鋭意検討した結果、セラミックスからなる板状体の一方の主面をウエハ載置面とし、他方の主面に厚み10〜600μmのガラスからなる絶縁層を備え、該絶縁層上に発熱抵抗体を備えたウエハ加熱装置において、前記発熱抵抗体上の一部の抵抗値を小さくすることによって前記発熱抵抗体の抵抗値分布を調製したことによりウエハの温度分布を均一とすることができるとともに、耐久性の課題を解決できることを見出した。   As a result of intensive studies on the above problems, the inventors of the present invention have one main surface of a plate-shaped body made of ceramics as a wafer mounting surface and an insulating layer made of glass having a thickness of 10 to 600 μm on the other main surface. In the wafer heating apparatus provided with the heating resistor on the insulating layer, the temperature distribution of the wafer is obtained by adjusting the resistance value distribution of the heating resistor by reducing a part of the resistance value on the heating resistor. It has been found that the problem of durability can be solved.

また、発熱抵抗体の抵抗値調整の手法として、発熱抵抗体パターン上に抵抗体パターンを重ね塗りすることにより耐久性の課題を解決できることを見出した。   Further, it has been found that, as a method for adjusting the resistance value of the heating resistor, the durability problem can be solved by repeatedly coating the resistor pattern on the heating resistor pattern.

本発明によれば、セラミックスからなる板状体の一方の主面に、厚み10〜600μmのガラスからなる絶縁層を備え、該絶縁層上に発熱抵抗体を備えたウエハ加熱装置において、前記発熱抵抗体上の一部の抵抗値を小さくすることによって発熱抵抗体の抵抗値分布を調整したことにより耐久性の課題を解決できることを見出した。   According to the present invention, in the wafer heating apparatus provided with an insulating layer made of glass having a thickness of 10 to 600 μm on one main surface of a plate-like body made of ceramics, the heat generating element is provided with a heating resistor on the insulating layer. It has been found that the durability problem can be solved by adjusting the resistance value distribution of the heating resistor by reducing a part of the resistance value on the resistor.

また、発熱抵抗体の抵抗値調整方法について、セラミックスからなる板状体の一方の主面に、厚み10〜600μmのガラスからなる絶縁層を備え、該絶縁層上に発熱抵抗体を備えたウエハ加熱装置において、前記発熱抵抗体が、発熱抵抗体上に抵抗体パターンを重ね塗りすることにより抵抗値分布を調整したウエハ加熱装置とすることにより、発熱抵抗体5の耐久性良好なウエハ加熱装置を得ることができるようになった。   In addition, regarding a method for adjusting the resistance value of the heating resistor, a wafer having an insulating layer made of glass having a thickness of 10 to 600 μm on one main surface of a plate made of ceramics, and the heating resistor provided on the insulating layer. In the heating device, the heating resistor is a wafer heating device in which the resistance value distribution is adjusted by repeatedly coating the resistor pattern on the heating resistor, so that the heating resistor 5 has excellent durability. You can get

以下、本発明の実施の形態について説明する。   Embodiments of the present invention will be described below.

図1は本発明のウエハ加熱装置の一例を示す断面図で、セラミックスからなる均熱板2の一方の主面を、ウエハWを載せる載置面3とするとともに、他方の主面に形成されたSiO膜の上にガラスからなる絶縁層4を介して発熱抵抗体5を形成し、この発熱抵抗体5と電気的に接続する給電部6を備えてウエハ加熱装置を構成したものである。 FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of a wafer heating apparatus according to the present invention, in which one main surface of a soaking plate 2 made of ceramics is used as a mounting surface 3 on which a wafer W is placed, and is formed on the other main surface. A heating resistor 5 is formed on the SiO 2 film through an insulating layer 4 made of glass, and a wafer heating apparatus is configured by including a power feeding portion 6 electrically connected to the heating resistor 5. .

また、発熱抵抗体5のパターン形状としては、円弧状の電極部と直線状の電極部とからなる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、発熱抵抗体5を複数のパターンに分割することも可能である。   Further, as the pattern shape of the heating resistor 5, a pattern that can uniformly heat the mounting surface 3, such as a substantially concentric circular shape including a circular electrode portion and a linear electrode portion, or a spiral shape. Any shape is acceptable. In order to improve the heat uniformity, the heating resistor 5 can be divided into a plurality of patterns.

発熱抵抗体5は、抵抗温度係数が2000ppm/℃以下の金属から形成されている。これは、該抵抗温度係数が2000ppm/℃を越えると、ウエハ交換や設定温度変更時の急速昇温時に、均熱板2の温度制御がうまくできず、目標とする10℃以内にウエハ面内の温度バラツキを保持することが困難となるためである。発熱抵抗体5は、通常プリント法や転写法により均熱板2の上に形成された絶縁層4上に形成されるが、どうしてもある程度の厚みバラツキがあるので、発熱抵抗体5の抵抗値分布にもバラツキが残ってしまう。そこに、ウエハWを急速昇温させるために、フルパワーを印加すると、抵抗値の高いところに電圧が集中し発熱が偏るようになる。このように発熱が偏ると、さらにこの部分の抵抗値が上昇し、抵抗値のバラツキがさらに大きくなることが判った。このような傾向は、ウエハサイズが8インチから12インチと大きくなるに連れ大きくなることが判った。   The heating resistor 5 is made of a metal having a temperature coefficient of resistance of 2000 ppm / ° C. or less. This is because if the temperature coefficient of resistance exceeds 2000 ppm / ° C., the temperature control of the soaking plate 2 cannot be performed well at the time of rapid temperature rise when changing the wafer or changing the set temperature, and within the target 10 ° C. This is because it becomes difficult to maintain the temperature variation. The heating resistor 5 is usually formed on the insulating layer 4 formed on the heat equalizing plate 2 by a printing method or a transfer method. However, since there is a certain thickness variation, the resistance value distribution of the heating resistor 5 is unavoidable. The variation will remain. If full power is applied in order to rapidly raise the temperature of the wafer W there, the voltage is concentrated at a high resistance value and the heat generation is biased. It was found that when the heat generation is biased in this way, the resistance value of this portion further increases and the variation in resistance value further increases. It has been found that this tendency increases as the wafer size increases from 8 inches to 12 inches.

これに対し、発熱抵抗体5の抵抗温度係数を2000ppm/℃以下にすると均熱板2の熱伝導による効果との相乗効果で、上記のような変化を小さくできることが判った。   On the other hand, it has been found that when the temperature coefficient of resistance of the heating resistor 5 is 2000 ppm / ° C. or less, the above change can be reduced by a synergistic effect with the effect of heat conduction of the soaking plate 2.

発熱抵抗体5の抵抗温度係数を2000ppm/℃以下とするためには、金属材料を合金化することが有効である。例えば、本発明のように発熱抵抗体5を均熱板2の表面に形成する場合、Au−Pt、Au−Ag、Pt−Rh、Ag−Pd等のようにAu、Au、Pd、Pt、Rh、Irのように耐熱性良好な金属2種類以上からなる合金を発熱抵抗体5とすれば良い。さらに好ましくは、Au−Pt族金属の組み合わせとすることが金属材料の酸化による抵抗値変化を防止する上で好ましい。この場合、最初から合金化した金属を使用しても構わないし、粉末を混合して焼結時に合金化するようにしても構わない。また、焼結時に合金化する場合は、Au−Pt、Au−Ag、Ag−Pdは900〜1100℃の大気中で焼成すれば良い。また、Pt−Rhの場合、1300〜1500℃で焼成すればよい。   In order to set the temperature coefficient of resistance of the heating resistor 5 to 2000 ppm / ° C. or less, it is effective to alloy the metal material. For example, when the heating resistor 5 is formed on the surface of the soaking plate 2 as in the present invention, Au, Au, Pd, Pt, Au—Pt, Au—Ag, Pt—Rh, Ag—Pd, etc. An alloy composed of two or more metals having good heat resistance such as Rh and Ir may be used as the heating resistor 5. More preferably, a combination of Au—Pt group metals is preferable in order to prevent a change in resistance value due to oxidation of the metal material. In this case, a metal alloyed from the beginning may be used, or powder may be mixed and alloyed during sintering. Further, when alloying at the time of sintering, Au—Pt, Au—Ag, and Ag—Pd may be fired in the air at 900 to 1100 ° C. In the case of Pt—Rh, it may be fired at 1300 to 1500 ° C.

抵抗温度係数を2000ppm/℃以下にすれば、発熱抵抗体5の抵抗値分布にずれがあっても、均熱板2を介しての熱伝導により発熱バラツキを吸収できるので、均熱板2全体を良好な温度分布で急昇温させることができるようになる。   If the temperature coefficient of resistance is 2000 ppm / ° C. or less, even if there is a deviation in the resistance value distribution of the heat generating resistor 5, the heat generation variation can be absorbed by heat conduction through the heat equalizing plate 2. Can be rapidly heated with a good temperature distribution.

ここでは、2成分系の例を示したが、3成分系もしくは4成分系の金属から成る発熱抵抗体5の抵抗温度係数についても同様である。   Here, an example of a two-component system is shown, but the same applies to the resistance temperature coefficient of the heating resistor 5 made of a three-component or four-component metal.

金属の抵抗は、温度を上昇させると抵抗値が高くなる。これは、温度を上げると熱による電子のブラウン運動が盛んになり、これが電気伝導を妨げるからであることが知られている。このため、温度を上げていくと金属の抵抗値は一定のレベルに収束する。これに対し、金属を合金化すると、結晶性の変化や新たに生成される結晶界面の影響により室温付近の抵抗値が増加するので、見掛け上抵抗温度係数が小さくなることになる。従って、異種金属を混合する量が多くなる程、抵抗温度係数は小さくなることになる。   The resistance of the metal increases as the temperature is increased. It is known that when the temperature is increased, the Brownian motion of electrons due to heat becomes active, which hinders electrical conduction. For this reason, as the temperature is raised, the resistance value of the metal converges to a certain level. On the other hand, when the metal is alloyed, the resistance value near room temperature increases due to the change in crystallinity and the influence of a newly generated crystal interface, so that the apparent temperature coefficient of resistance decreases. Accordingly, the resistance temperature coefficient decreases as the amount of different metals mixed increases.

さらに、発熱抵抗体5は、絶縁層4との密着性を高めるためガラスを含み、このガラスの軟化点が、絶縁層4に含まれるガラスの転移点より低いことが発熱抵抗体5の加工精度を向上させる上で好ましい。ガラスは転移点以上の温度では高粘度の粘性流体であると考えられる。このため、絶縁層4に含まれるガラスの転移点より発熱抵抗体5に含まれるガラスの軟化点を低くし、発熱抵抗体5の焼き付け時に、基材となる絶縁層4に影響がでないようにする。   Further, the heating resistor 5 includes glass for improving adhesion to the insulating layer 4, and the processing accuracy of the heating resistor 5 is that the softening point of the glass is lower than the transition point of the glass included in the insulating layer 4. It is preferable for improving the ratio. Glass is considered to be a highly viscous fluid at temperatures above the transition point. For this reason, the softening point of the glass contained in the heating resistor 5 is made lower than the transition point of the glass contained in the insulating layer 4 so that the insulating layer 4 serving as a substrate is not affected when the heating resistor 5 is baked. To do.

発熱抵抗体5を均熱板2の表面に形成する理由は、発熱抵抗体5を形成した後さらに発熱抵抗体5の抵抗値分布を細かく調整するためである。調整のための手法としては、発熱抵抗体5の一部を削り取る手法があるが、この手法では発熱抵抗体5に必ず欠陥を発生させることになる。そこで、本発明では発熱抵抗体5に抵抗体パターンを重ね塗りする手法を用いることで、発熱抵抗体5に欠陥が生成することを防止し耐久性を良好にした。   The reason for forming the heating resistor 5 on the surface of the soaking plate 2 is to further adjust the resistance value distribution of the heating resistor 5 after the heating resistor 5 is formed. As a method for adjustment, there is a method in which a part of the heating resistor 5 is scraped off. However, in this method, a defect is necessarily generated in the heating resistor 5. Therefore, in the present invention, by using a technique in which a resistor pattern is overcoated on the heating resistor 5, the generation of defects in the heating resistor 5 is prevented and the durability is improved.

ここで、図2を用いて、発熱抵抗体5の抵抗値の調整方法について説明する。発熱抵抗体5に目標とする抵抗値より高い抵抗値調整部5aがあった場合、この抵抗値調整部5a上に新たな抵抗体パターン5’を重ね塗りし、抵抗値分布を目標値のレベルに調整することができる。   Here, a method of adjusting the resistance value of the heating resistor 5 will be described with reference to FIG. When the resistance value adjusting unit 5a higher than the target resistance value is present in the heating resistor 5, a new resistor pattern 5 'is overcoated on the resistance value adjusting unit 5a, and the resistance value distribution is set to the target value level. Can be adjusted.

抵抗体パターン5’を重ね塗りすることにより、その部分の抵抗値を減少させることにより抵抗値分布を制御することが本発明の目的である。レーザートリミングによる抵抗値分布制御においては、発熱抵抗体5パターンの中で抵抗値が低いところの抵抗値を高くするように加工するのに対して、本発明では逆の操作で抵抗値分布を制御することになる。   It is an object of the present invention to control the resistance value distribution by reducing the resistance value of the portion by overcoating the resistor pattern 5 '. In resistance value distribution control by laser trimming, the resistance value distribution is controlled by the reverse operation in the present invention, while processing is performed to increase the resistance value of the heating resistor 5 pattern where the resistance value is low. Will do.

抵抗体パターン5’を形成する場所については、発熱抵抗体5を細分化した多数のブロックに分割し、それぞれのブロックの目標とする抵抗値を設定しておき、抵抗値が目標値とずれている部分のみを目標値に合うように抵抗値調整する。   Regarding the place where the resistor pattern 5 ′ is formed, the heating resistor 5 is divided into a number of subdivided blocks, and the target resistance value of each block is set, and the resistance value is shifted from the target value. Adjust the resistance value so that only the part that is present matches the target value.

また、抵抗値修正用の抵抗体パターン5’の比抵抗を発熱抵抗体5の比抵抗より高めに調整する方が、パターン形成による抵抗値制御の幅を小さくできるので、発熱抵抗体5の抵抗値を精密に調整できる。好ましくは、比抵抗を10%以上高めに調整する方が良い。重ね塗りにより抵抗値を調整する場合、抵抗値調整幅が小さいと抵抗体パターン5’を塗布する幅を小さくするか塗布厚みを薄くする必要がある。この塗布の精度が抵抗値修正のバラツキを決めるひとつの要因となる。   In addition, since the width of the resistance value control by pattern formation can be reduced by adjusting the specific resistance of the resistor pattern 5 ′ for correcting the resistance higher than the specific resistance of the heating resistor 5, the resistance of the heating resistor 5 can be reduced. The value can be adjusted precisely. Preferably, it is better to adjust the specific resistance higher by 10% or more. When the resistance value is adjusted by overcoating, if the resistance value adjustment width is small, it is necessary to reduce the width for applying the resistor pattern 5 'or reduce the application thickness. This coating accuracy is one factor that determines the variation in resistance value correction.

抵抗体パターン5’をなすペーストの塗布は、プリント法を用いたり、予め抵抗値調整幅を設定した抵抗体パターン5’を転写により塗布することも可能である。また、抵抗体パターン5’をなすペーストの焼き付け温度は、発熱抵抗体5の焼き付け温度より10℃以上低めの温度で焼き付けすることが好ましい。この抵抗体パターン5’の焼き付けを上記のように処理することにより、初期の発熱抵抗体5の抵抗値が、抵抗体ペースト5’をなすペーストの焼き付け温度により変化することを抑制できる。   The paste forming the resistor pattern 5 ′ can be applied by a printing method or by applying the resistor pattern 5 ′ having a resistance value adjustment width set in advance. Further, it is preferable that the paste forming the resistor pattern 5 ′ is baked at a temperature lower by 10 ° C. or more than the baking temperature of the heating resistor 5. By processing the baking of the resistor pattern 5 ′ as described above, it is possible to suppress the initial resistance value of the heating resistor 5 from changing depending on the baking temperature of the paste forming the resistor paste 5 ′.

図1を用いて、さらに本発明の一実施例であるウエハ加熱装置1の構造を細かく説明する。セラミックスからなる均熱板2の表面には絶縁層4が形成され、さらにその上に、Au、Pd、Ag、Pt族金属のうち少なくとも2種類以上からなる発熱抵抗体5が形成され、この発熱抵抗体5には給電部6が形成されて均熱板2を構成してある。この均熱板2を支持体11に接合し、上記給電部6に導通端子7を押圧して接続することによりウエハ加熱装置を構成している。また、ウエハWは、支持ピン22により載置面3から離間して保持される。これにより、ウエハWが均熱板2に片当たりして温度分布が悪くなるといった問題を防止している。   The structure of the wafer heating apparatus 1 which is one embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. An insulating layer 4 is formed on the surface of the soaking plate 2 made of ceramic, and a heating resistor 5 made of at least two kinds of Au, Pd, Ag, and Pt group metals is formed on the insulating layer 4. The resistor 5 is provided with a power feeding portion 6 to constitute the soaking plate 2. The heat equalizing plate 2 is joined to the support 11 and the conductive terminal 7 is pressed and connected to the power feeding portion 6 to constitute a wafer heating apparatus. The wafer W is held away from the placement surface 3 by the support pins 22. This prevents the problem that the wafer W hits the soaking plate 2 and the temperature distribution is deteriorated.

また、ガラスからなる絶縁層4は、厚みを10〜600μmとする。この厚みが10μm未満であると、均熱板2と発熱抵抗体5との間の電気的な絶縁が不十分となる。また、前記厚みが600μmを越えると、ガラスは熱伝導率が低いので、発熱抵抗体5からウエハW載置面3への熱伝達が遅くなってしまい好ましくない。   The insulating layer 4 made of glass has a thickness of 10 to 600 μm. If the thickness is less than 10 μm, the electrical insulation between the soaking plate 2 and the heating resistor 5 becomes insufficient. On the other hand, if the thickness exceeds 600 μm, the glass has a low thermal conductivity, which is not preferable because heat transfer from the heating resistor 5 to the wafer W mounting surface 3 becomes slow.

また、ガラスからなる絶縁層4の表面の平坦度は、300μm以下とすることが好ましい。該平坦度が300μmを越えると、絶縁層4の表面に発熱抵抗体5を形成した場合の厚みバラツキが大きくなり、発熱抵抗体5の抵抗値バラツキが大きくなるため好ましくない。   The flatness of the surface of the insulating layer 4 made of glass is preferably 300 μm or less. If the flatness exceeds 300 μm, the thickness variation when the heating resistor 5 is formed on the surface of the insulating layer 4 increases, and the resistance value variation of the heating resistor 5 increases, which is not preferable.

ガラスからなる絶縁層4の平坦度を300μm以下とするためには、均熱板2の絶縁層4を塗布する側の平坦度を300μm以下とすると同時に、均熱板2を構成するセラミックスの熱膨張率に対し、ガラスの熱膨張率を0〜0.9×10−6deg−1の範囲で小さくすることが好ましい。これは、ガラスが焼結する際の収縮による応力が焼き付けの際の熱処理では十分緩和されず、絶縁層4側が凹となるような反りが残留しやすいからである。このように、ガラスの熱膨張率を均熱板2をなすセラミックスの熱膨張率より小さくすることにより均熱板2の反りを低減することが、平坦度を向上させるのに有効である。 In order to set the flatness of the insulating layer 4 made of glass to 300 μm or less, the flatness on the side where the insulating layer 4 of the soaking plate 2 is applied is set to 300 μm or less, and at the same time, the heat of the ceramics constituting the soaking plate 2 It is preferable to reduce the thermal expansion coefficient of the glass in the range of 0 to 0.9 × 10 −6 deg −1 with respect to the expansion coefficient. This is because the stress due to shrinkage when the glass is sintered is not sufficiently relieved by the heat treatment at the time of baking, and warping that makes the insulating layer 4 side concave is likely to remain. Thus, reducing the warpage of the soaking plate 2 by making the thermal expansion coefficient of the glass smaller than that of the ceramic forming the soaking plate 2 is effective in improving the flatness.

また、前記絶縁層4の平坦度が300μmより大きい場合は、予め膜厚を管理した発熱抵抗体5を転写シートに形成しておき、該発熱抵抗体5を転写により絶縁層4上に形成することによって発熱抵抗体5の厚みを均一とし、均熱板2を均一に加熱することができるようにする。   When the flatness of the insulating layer 4 is greater than 300 μm, the heating resistor 5 whose film thickness is controlled in advance is formed on the transfer sheet, and the heating resistor 5 is formed on the insulating layer 4 by transfer. Thus, the thickness of the heating resistor 5 is made uniform so that the soaking plate 2 can be heated uniformly.

また、ガラスからなる絶縁層4は、プリントもしくは転写により一定厚みの膜を形成し、そのガラスの作業点以上の温度で熱処理することにより形成する。ガラスの熱膨張率は、均熱板2のセラミックス基材の熱膨張率より若干小さな熱膨張率とすることが好ましい。これは、ガラスが焼結し溶融する際に、その収縮による応力を十分緩和し切っておらず、収縮による応力が反りの形で残留しているので、この分を吸収するためである。そしてこの結果、ガラスに残留する応力が圧縮応力となるので、熱応力に対しクラックが発生し難くなるからである。   The insulating layer 4 made of glass is formed by forming a film having a certain thickness by printing or transferring, and heat-treating it at a temperature equal to or higher than the working point of the glass. The coefficient of thermal expansion of the glass is preferably a coefficient of thermal expansion slightly smaller than the coefficient of thermal expansion of the ceramic base material of the soaking plate 2. This is because when the glass is sintered and melted, the stress due to the shrinkage is not sufficiently relaxed, and the stress due to the shrinkage remains in the form of warping, and this is absorbed. As a result, the stress remaining in the glass becomes a compressive stress, so that cracks hardly occur due to thermal stress.

さらに、支持体11に固定したあとの均熱板2の平坦度が80μm以下、さらに好ましくは、40μm以下とすることが好ましい。均熱板2の平坦度を80μm以下にする理由は、ウエハWと均熱板2との間隔を管理することにより、ウエハWを急昇温させた場合に、ウエハW面内の温度を精密に管理することができるようにするためである。   Further, the flatness of the soaking plate 2 after being fixed to the support 11 is preferably 80 μm or less, more preferably 40 μm or less. The reason why the flatness of the soaking plate 2 is 80 μm or less is that by controlling the distance between the wafer W and the soaking plate 2, the temperature in the wafer W surface is precisely adjusted when the temperature of the wafer W is rapidly raised. This is so that it can be managed.

また、均熱板2とウエハWの間隔は、外周部より中心部を狭くする方が好ましい。均熱板2の温度分布を一定にするため、発熱抵抗体5の発熱分布は、中心部より熱が外に逃げやすい外周部の方が発熱量が多くなるようにしている。このため、急昇温させる場合、ウエハWの中心部の昇温がどうしても遅れやすい傾向になるからである。この傾向を少なくするために、均熱板2とウエハWの間隔は、外周部より中心部の方を狭くする方が、均熱板2の温度変化に対して応答性が早くなるので好ましい。   Further, it is preferable that the center portion of the space between the soaking plate 2 and the wafer W is narrower than the outer peripheral portion. In order to make the temperature distribution of the heat equalizing plate 2 constant, the heat generation distribution of the heat generating resistor 5 is such that the heat generation amount is larger in the outer peripheral portion where heat is likely to escape from the center portion. For this reason, when the temperature is rapidly raised, the temperature rise at the center of the wafer W tends to be delayed. In order to reduce this tendency, it is preferable that the distance between the heat equalizing plate 2 and the wafer W is narrower at the center than at the outer peripheral portion because the responsiveness to the temperature change of the heat equalizing plate 2 becomes faster.

また、均熱板2を形成するセラミックスとしては、炭化珪素、炭化硼素、窒化硼素、窒化珪素、窒化アルミニウムのいずれか1種以上を主成分とするものを使用することができる。   Moreover, as ceramics which form the soaking | uniform-heating board 2, what has as a main component any one or more of silicon carbide, boron carbide, boron nitride, silicon nitride, and aluminum nitride can be used.

炭化珪素質焼結体としては、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)を含有した焼結体や、主成分の炭化珪素に対し、焼結助剤としてアルミナ(Al)とイットリア(Y)を含有し1900〜2200℃で焼成した焼結体を用いることができ、また、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。 As the silicon carbide sintered body, a sintering aid containing boron (B) and carbon (C) as sintering aids for the main component silicon carbide, or a sintering aid for the main component silicon carbide. As the agent, a sintered body containing alumina (Al 2 O 3 ) and yttria (Y 2 O 3 ) and fired at 1900 to 2200 ° C. can be used, and silicon carbide is mainly composed of α-type, or Any of those mainly composed of β type may be used.

また、炭化硼素質焼結体としては、主成分の炭化硼素に対し、焼結助剤として炭素を3〜10重量%混合し、2000〜2200℃でホットプレス焼成することにより焼結体を得ることができる。   The boron carbide sintered body is obtained by mixing 3 to 10% by weight of carbon as a sintering aid with boron carbide as a main component, and performing hot press firing at 2000 to 2200 ° C. be able to.

そして、窒化硼素質焼結体としては、主成分の窒化硼素に対し、焼結助剤として30〜45重量%の窒化アルミニウムと5〜10重量%の希土類元素酸化物を混合し、1900〜2100℃でホットプレス焼成することにより焼結体を得ることができる。窒化硼素の焼結体を得る方法としては、他に硼珪酸ガラスを混合して焼結させる方法があるが、この場合熱伝導率が著しく低下するので好ましくない。   In the boron nitride sintered body, 30 to 45% by weight of aluminum nitride and 5 to 10% by weight of rare earth element oxide are mixed as a sintering aid with respect to boron nitride as a main component, and 1900 to 2100. A sintered body can be obtained by hot-press firing at ° C. Another method for obtaining a sintered body of boron nitride is to mix and sinter borosilicate glass, but this is not preferable because the thermal conductivity is significantly reduced.

また、窒化珪素質焼結体としては、主成分の窒化珪素に対し、焼結助剤として3〜12重量%の希土類元素酸化物と0.5〜3重量%のAl、さらに焼結体に含まれるSiO量として1.5〜5重量%となるようにSiOを混合し、1650〜1750℃でホットプレス焼成することにより焼結体を得ることができる。ここで示すSiO量とは、窒化珪素原料中に含まれる不純物酸素から生成するSiOと、他の添加物に含まれる不純物としてのSiOと、意図的に添加したSiOの総和である。 The silicon nitride sintered body is composed of 3 to 12% by weight of rare earth element oxide and 0.5 to 3% by weight of Al 2 O 3 as a sintering aid with respect to silicon nitride as a main component. A sintered body can be obtained by mixing SiO 2 so that the amount of SiO 2 contained in the bonded body is 1.5 to 5% by weight and performing hot press firing at 1650 to 1750 ° C. The amount of SiO 2 shown here is the sum of SiO 2 generated from impurity oxygen contained in the silicon nitride raw material, SiO 2 as impurities contained in other additives, and SiO 2 intentionally added. .

また、窒化アルミニウム質焼結体としては、主成分の窒化アルミニウムに対し、焼結助剤としてYやYb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。 In addition, as the aluminum nitride-based sintered body, a rare earth element oxide such as Y 2 O 3 or Yb 2 O 3 as an auxiliary sintering agent and an alkaline earth such as CaO as necessary with respect to aluminum nitride as a main component It is obtained by adding a metal oxide, mixing sufficiently, processing it into a flat plate shape, and baking it at 1900-2100 ° C. in nitrogen gas.

さらに均熱板2は、均熱板2と支持体11の外周にボルト17を貫通させ、均熱板2側より弾性体8、座金18を介在させてナット19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の温度を変更したり載置面3にウエハを載せ均熱板2の温度が変動した場合に支持体11変形が発生しても、上記弾性体8によってこれを吸収し、これにより均熱板2の反りを防止し、ウエハW加熱におけるウエハW表面に温度分布が発生することを防止できる。   Further, the heat equalizing plate 2 is elastic by passing bolts 17 through the outer periphery of the heat equalizing plate 2 and the support 11 and screwing a nut 19 through an elastic body 8 and a washer 18 from the heat equalizing plate 2 side. It is fixed to. As a result, even when the temperature of the soaking plate 2 is changed or the temperature of the soaking plate 2 is fluctuated by placing a wafer on the mounting surface 3 and the support 11 is deformed, the elastic body 8 absorbs this. Thus, warpage of the soaking plate 2 can be prevented, and temperature distribution on the surface of the wafer W during heating of the wafer W can be prevented.

また、均熱板2の温度調整用の熱電対10は、均熱板2の中央部のウエハ載置面3の直近に設置され、熱電対10の温度を基に均熱板2の温度を調整する。発熱抵抗体5が複数のブロックに別れており、個別に温度制御する場合は、それぞれの発熱抵抗体5のブロックに測温用の熱電対10を設置する。熱電対10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10を使用することが好ましい。また、均熱板2に埋め込まれた先端部に力が掛からないように熱電対10の途中が支持部7の板状構造部13に保持されている。この熱電対10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。   The thermocouple 10 for adjusting the temperature of the soaking plate 2 is installed in the center of the soaking plate 2 in the vicinity of the wafer mounting surface 3, and the temperature of the soaking plate 2 is adjusted based on the temperature of the thermocouple 10. adjust. When the heating resistor 5 is divided into a plurality of blocks and the temperature is individually controlled, a thermocouple 10 for temperature measurement is installed in each block of the heating resistors 5. As the thermocouple 10, it is preferable to use a sheath type thermocouple 10 having an outer diameter of 1.0 mm or less from the viewpoint of responsiveness and workability of holding. Further, the middle portion of the thermocouple 10 is held by the plate-like structure portion 13 of the support portion 7 so that no force is applied to the tip portion embedded in the soaking plate 2. The tip of the thermocouple 10 has a hole formed in the soaking plate 2 and is pressed and fixed to the inner wall surface of the cylindrical metal body installed therein by a spring material to improve the reliability of temperature measurement. Therefore, it is preferable.

また、発熱抵抗体5を複数のブロックに分割する場合は、そのブロック毎にその中央部に温度制御用の熱電対10を設置し、各々独立に温度制御することが好ましい。   Further, when the heating resistor 5 is divided into a plurality of blocks, it is preferable to install a thermocouple 10 for temperature control at the center of each block and control the temperature independently of each other.

熱電対10の保持構造は、図3に示したように、均熱板2の発熱抵抗体5を形成した側の主面に凹部27を形成し、この凹部27の中に、熱電対10による測温の信頼性を高めるために熱伝導率が65W/(m・K)以上の金属箔23を介して熱電対10を設置し、さらに上から熱伝導率が均熱板2のそれに対し40〜170%である金属製チップ22、および熱伝導率が50W/(m・K)以下の押さえ治具24、支持棒25を弾性体26により押圧固定した構造とすることが好ましい。また、前記凹部27の径は、3〜5mmφとすることが好ましい。   As shown in FIG. 3, the holding structure of the thermocouple 10 is formed by forming a recess 27 on the main surface of the heat equalizing plate 2 on the side where the heating resistor 5 is formed, and the thermocouple 10 is formed in the recess 27. In order to improve the reliability of temperature measurement, the thermocouple 10 is installed through the metal foil 23 having a thermal conductivity of 65 W / (m · K) or more, and the thermal conductivity is 40 from that of the soaking plate 2 from above. It is preferable to have a structure in which the metal tip 22 ˜170%, the holding jig 24 having a thermal conductivity of 50 W / (m · K) or less, and the support rod 25 are pressed and fixed by the elastic body 26. The diameter of the recess 27 is preferably 3 to 5 mmφ.

また、支持体11は板状構造体13と側壁部からなり、該板状構造体13には発熱抵抗体5に電力を供給するための導通端子7が絶縁材9を介して設置され、不図示の空気噴射口や熱電対保持部が形成されている。そして、前記導通端子7は、給電部6に弾性体8により押圧される構造となっている。また、前記板状構造体13は、複数の層から構成されている。   The support 11 is composed of a plate-like structure 13 and a side wall, and the plate-like structure 13 is provided with a conduction terminal 7 for supplying power to the heating resistor 5 through an insulating material 9 and is not used. The illustrated air injection port and thermocouple holding part are formed. The conduction terminal 7 is configured to be pressed against the power feeding unit 6 by the elastic body 8. The plate-like structure 13 is composed of a plurality of layers.

また、均熱板2に形成された給電部6と導通端子7間の接続を、押圧による接触とすることにより、均熱板2と支持体11の温度差による両者の膨張の差を接触部分の滑りで緩和できるので、使用中の熱サイクルに対し、耐久性良好なウエハ加熱装置を提供することができる。この押圧手段である弾性体8としては、図1に示すようなコイル状のバネや、他に板バネ等を用いて押圧するようにしても構わない。   Further, the connection between the power feeding portion 6 and the conduction terminal 7 formed on the heat equalizing plate 2 is set to contact by pressing, so that the difference in expansion between the heat equalizing plate 2 and the support 11 due to the temperature difference between the two portions is contacted. Therefore, it is possible to provide a wafer heating apparatus with good durability against the thermal cycle during use. As the elastic body 8 as the pressing means, a coiled spring as shown in FIG. 1 or a plate spring or the like may be used for pressing.

弾性体8の押圧力としては、0.3N以上の荷重を導通端子7に掛けるようにすればよい。弾性体8の押圧力を0.3N以上とする理由は、均熱板2および支持体11の膨張収縮による寸法変化に対し、それに応じて導通端子7が移動しなければならないが、装置の構成上導通端子7を均熱板2の下面から給電部6に押し当てるようにしているため、導通端子7の摺動部との摩擦により導通端子7が給電部6から離れることを防止する為である。   The pressing force of the elastic body 8 may be such that a load of 0.3 N or more is applied to the conduction terminal 7. The reason why the pressing force of the elastic body 8 is 0.3 N or more is that the conduction terminal 7 must move in response to the dimensional change due to the expansion and contraction of the heat equalizing plate 2 and the support body 11. The upper conductive terminal 7 is pressed against the power feeding portion 6 from the lower surface of the heat equalizing plate 2, so that the conductive terminal 7 is prevented from separating from the power feeding portion 6 due to friction with the sliding portion of the conductive terminal 7. is there.

また、導通端子7の給電部6との当接面側の径は、1.5〜4mmとすることが好ましい。さらに、導通端子7を保持する絶縁材9は、その使用温度に応じて、200℃以下の温度では、ガラス繊維を分散させたPEEK(ポリエトキシエトキシケトン樹脂)材のものを用いることが可能であり、また、それ以上の温度で使用する場合は、アルミナ、ムライト等からなるセラミック製の絶縁材9を用いることが可能である。   Moreover, it is preferable that the diameter of the contact surface side with the electric power feeding part 6 of the conduction terminal 7 shall be 1.5-4 mm. Furthermore, as the insulating material 9 for holding the conductive terminal 7, a PEEK (polyethoxyethoxyketone resin) material in which glass fibers are dispersed can be used at a temperature of 200 ° C. or lower depending on the use temperature. In addition, when used at a temperature higher than that, it is possible to use a ceramic insulating material 9 made of alumina, mullite or the like.

このとき、導通端子7の少なくとも給電部6との当接部を、Ni、Cr、Ag、Au、ステンレスおよび白金族の金属のうち少なくとも1種以上からなる金属により形成することが好ましい。具体的には、導通端子7自体を上記金属で形成するか、または導通端子7の表面に該金属からなる被覆層を設けることもできる。   At this time, it is preferable that at least the contact portion of the conduction terminal 7 with the power feeding portion 6 is formed of a metal composed of at least one of Ni, Cr, Ag, Au, stainless steel, and platinum group metals. Specifically, the conductive terminal 7 itself can be formed of the above metal, or a coating layer made of the metal can be provided on the surface of the conductive terminal 7.

あるいは、導通端子7と給電部6の間に上記金属からなる金属箔を挿入することにより、導通端子7表面の酸化による接触不良を防止し、均熱板2の耐久性を向上させることが可能となる。   Alternatively, by inserting a metal foil made of the above metal between the conductive terminal 7 and the power feeding portion 6, it is possible to prevent contact failure due to oxidation of the surface of the conductive terminal 7 and to improve the durability of the soaking plate 2. It becomes.

また、導通端子7の表面にブレーチング加工やサンドブラスト加工を施したりして、表面を荒らすことにより接点が点接触となることを防止すると、さらに接触の信頼性を向上させることができる。ウエハ加熱装置1は、均熱板2面内の温度は均一になるように調整するが、加熱時、ウエハの入れ替え時等は、構造的に均熱板2と支持体9の温度の関係は一定ではない。この温度差により、給電部6と導電端子7は、捻れた位置関係で接触する場合が多いので、これらの接点を平坦に加工すると、片当たりして接触不良を起こしやすい。   Further, if the surface of the conductive terminal 7 is subjected to brazing or sandblasting to prevent the contact from becoming a point contact by roughening the surface, the contact reliability can be further improved. The wafer heating device 1 is adjusted so that the temperature in the surface of the soaking plate 2 is uniform. However, the structure of the temperature of the soaking plate 2 and the support 9 is structurally different during heating and wafer replacement. It is not constant. Due to this temperature difference, the power feeding unit 6 and the conductive terminal 7 often come into contact with each other in a twisted positional relationship. Therefore, when these contact points are processed flat, contact with each other tends to occur and contact failure is likely to occur.

そして、このウエハ加熱装置1によりウエハWを加熱するには、不図示の搬送アームにて載置面3の上方まで運ばれたウエハWを不図示のリフトピンにて支持したあと、リフトピン8を降下させてウエハWを載置面3上に載せる。   In order to heat the wafer W by the wafer heating apparatus 1, the wafer W carried to the upper side of the mounting surface 3 by the unillustrated transfer arm is supported by the unillustrated lift pins, and then the lift pins 8 are lowered. Then, the wafer W is placed on the placement surface 3.

次に、給電部6に通電して発熱抵抗体5を発熱させ、絶縁層4及び均熱板2を介して載置面3上のウエハWを加熱する。均熱板2を炭化珪素質焼結体により形成すると、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、80W/(m・K)以上の熱伝導率を有することから、薄い板厚でも発熱抵抗体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。   Next, the power supply unit 6 is energized to cause the heating resistor 5 to generate heat, and the wafer W on the mounting surface 3 is heated via the insulating layer 4 and the heat equalizing plate 2. When the soaking plate 2 is formed of a silicon carbide sintered body, deformation is small even when heat is applied, and the plate thickness can be reduced, so that the temperature rise time until heating to a predetermined processing temperature and the predetermined processing temperature to room temperature. The cooling time until cooling to the vicinity can be shortened, the productivity can be increased, and the thermal conductivity of 80 W / (m · K) or more can be obtained. Joule heat can be transmitted quickly, and the temperature variation of the mounting surface 3 can be made extremely small.

炭化珪素原料に3重量%のBCと2重量%の炭素を適量のバインダおよび溶剤を用いて混合し、造粒したあと成形圧100MPaで成形し非酸化雰囲気中1900〜2100℃で焼成して、熱伝導率が80W/(m・K)であり外径が230mmの円盤状の炭化珪素質焼結体を得た。そして、両面を平面研削した後、1200℃×1時間の熱処理を施してSiOからなる膜を形成し、一方の表面に200μmのガラスペーストをプリント形成して、1000℃で焼き付け処理することにより絶縁層4を形成した。尚、ガラスの熱膨張率は、3.4×10−6deg−1のものを用いた。 Silicon carbide raw material is mixed with 3 wt% B 4 C and 2 wt% carbon using an appropriate amount of binder and solvent, granulated, molded at a molding pressure of 100 MPa, and fired at 1900-2100 ° C in a non-oxidizing atmosphere. Thus, a disk-shaped silicon carbide sintered body having a thermal conductivity of 80 W / (m · K) and an outer diameter of 230 mm was obtained. Then, after both surfaces are ground, a heat treatment of 1200 ° C. × 1 hour is performed to form a film made of SiO 2 , a 200 μm glass paste is printed on one surface, and a baking process is performed at 1000 ° C. An insulating layer 4 was formed. The glass had a coefficient of thermal expansion of 3.4 × 10 −6 deg −1 .

ガラスからなる絶縁層を形成した円盤状の炭化珪素質焼結体の表面に、中心部と外周90度づつになるように4分割したブロックの合わせて5分割のブロックを、表1に示した組成のAu、Ag、Au−Pt、Au−Pd、Au−Ag、Au−Pt粉末と作業点が750℃のガラスからなるペーストを塗布し、750℃で焼き付け処理することにより発熱抵抗体5を形成した。   Table 1 shows the five-part blocks including the center part and the four-part blocks formed on the surface of the disc-shaped silicon carbide sintered body on which an insulating layer made of glass is formed, and the outer periphery is 90 degrees apart. A paste made of glass having a composition of Au, Ag, Au—Pt, Au—Pd, Au—Ag, Au—Pt and a working point of 750 ° C. is applied and baked at 750 ° C. to form the heating resistor 5. Formed.

また、支持体11は、主面の30%に開口部を形成した厚み2.5mmのSUS304からなる2枚の板状構造体13を準備し、この内の1枚について所定の位置に5本の温度調整用の熱電対10および10本の導通端子7を形成し、同じくSUS304からなる側壁部とネジ締めにて固定して支持体11を準備した。熱電対10は、各発熱抵抗体ブロックの中央部に図3に示した構造で設置した。   In addition, as the support 11, two plate-like structures 13 made of SUS304 having a thickness of 2.5 mm with an opening formed in 30% of the main surface are prepared, and five of them are in a predetermined position. The temperature adjusting thermocouple 10 and ten conduction terminals 7 were formed, and fixed to the side wall portion made of SUS304 by screwing to prepare the support 11. The thermocouple 10 was installed in the center portion of each heating resistor block with the structure shown in FIG.

その後、前記支持体11の上に、均熱板2を重ね、その外周を弾性体8を介してネジ締めすることにより図1に示したウエハ加熱装置1とした。   After that, the soaking plate 2 was stacked on the support 11 and the outer periphery thereof was screwed through the elastic body 8 to obtain the wafer heating apparatus 1 shown in FIG.

このウエハ加熱装置1の載置面3に温度測定用の熱電対10aを固定したウエハWを設置し、この熱電対10aによりウエハW面内の温度分布を測定した。測定用の該熱電対10aは、ウエハWの半径の1/2の半径の6等分点と中心の7ヶ所に設置した。   A wafer W on which a thermocouple 10a for temperature measurement was fixed was placed on the mounting surface 3 of the wafer heating apparatus 1, and the temperature distribution in the wafer W surface was measured by the thermocouple 10a. The thermocouples 10a for measurement were installed at six equal points and a center at a radius half the radius of the wafer W.

こうして準備したウエハ加熱装置1を150℃に保持しウエハW面内の温度分布が±0.5℃以内となるように調整した後、50℃に温度を下げウエハW面内の温度分布を±0.4℃以内とし、200℃まで昇温させた際のウエハW面内の温度分布の最大値を評価した。各サンプル5個のサンプルを準備し、温度分布を確認した。   The wafer heating apparatus 1 thus prepared is held at 150 ° C. and adjusted so that the temperature distribution in the wafer W plane is within ± 0.5 ° C., and then the temperature is lowered to 50 ° C. to change the temperature distribution in the wafer W plane to ± The maximum value of the temperature distribution in the wafer W surface when the temperature was raised to 200 ° C. within 0.4 ° C. was evaluated. Five samples of each sample were prepared and the temperature distribution was confirmed.

結果を、表1に示した。

Figure 2007096313
The results are shown in Table 1.
Figure 2007096313

表1に示したように、発熱抵抗体5として抵抗温度係数が2000ppm/℃を越えるPt、Ag、Pd、Pt単体を用いたNo.1〜5および12は、急速昇温時の温度バラツキが10℃以上となった。これに対し、抵抗温度係数が2000ppm/℃以下となるNo.6〜11、13〜16は、急速昇温時の温度バラツキが10℃未満となり、良好な温度分布制御が可能であることが判った。   As shown in Table 1, as the heating resistor 5, No. 1 using Pt, Ag, Pd, and Pt alone having a resistance temperature coefficient exceeding 2000 ppm / ° C. In 1 to 5 and 12, the temperature variation at the time of rapid temperature increase was 10 ° C. or more. On the other hand, No. in which the temperature coefficient of resistance is 2000 ppm / ° C. or less. In 6-11 and 13-16, the temperature variation at the time of rapid temperature rise was less than 10 ° C., and it was found that good temperature distribution control was possible.

ここでは、実施例1のNo.8、13〜16のサンプルを用いて、それぞれの発熱抵抗体5に通電して350℃に加熱し500時間保持した後の抵抗変化を確認した。   Here, No. 1 of Example 1 is used. Using the samples Nos. 8 and 13 to 16, the resistance change after energizing each heating resistor 5 and heating to 350 ° C. and holding for 500 hours was confirmed.

結果を表2に示した。

Figure 2007096313
The results are shown in Table 2.
Figure 2007096313

表2に示したように、AgまたはPdを含有するNo.13、14は、初期に較べて抵抗値が0.5%以上大きくなった。これは、AgおよびPdがテスト中の耐久テストで一部酸化したためと考えられる。これに対し、発熱抵抗体5としてAuおよびPt族金属の合金を用いたNo.8、15、16は、抵抗変化が非常に小さな値となった。酸化雰囲気中で使用する発熱抵抗体5としては、Au−Pt族金属の2種以上組み合わせで使用することが好ましい事が判った。   As shown in Table 2, No. 1 containing Ag or Pd. In 13 and 14, the resistance value increased by 0.5% or more compared to the initial value. This is presumably because Ag and Pd were partially oxidized in the durability test under test. On the other hand, as a heating resistor 5, an alloy of Au and Pt group metal was used. 8, 15, and 16 had very small resistance changes. It has been found that it is preferable to use a combination of two or more Au—Pt group metals as the heating resistor 5 used in an oxidizing atmosphere.

ここでは、発熱抵抗体5の抵抗値分布の調整方法について検討した。   Here, a method of adjusting the resistance value distribution of the heating resistor 5 was examined.

発熱抵抗体パターンの一部に、目標の抵抗値に対し抵抗値を1.5倍に調整した抵抗値調整部5aを形成した20個のサンプルを、その他の部分については実施例1と同様にして作製した。抵抗体パターン5’をなすペーストとしては、Au:Pt重量比を50:50に調整したペーストを用いた。その後、この抵抗値調整部5aに発熱抵抗体5と同一のペーストを用いて目標抵抗値に対し±3%以内を狙って抵抗値調整用の抵抗体パターン5’を重ね塗りすることにより調整し、発熱抵抗体5の焼き付け条件より10℃下の温度で焼付けすることにより発熱抵抗体5の抵抗値を調整した。各条件10個のサンプルを作製し、その目標抵抗値に対する抵抗値バラツキの平均値を抵抗値修正バラツキとした。   Twenty samples in which the resistance value adjusting portion 5a in which the resistance value is adjusted to 1.5 times the target resistance value are formed in a part of the heating resistor pattern are the same as in the first embodiment. Made. As the paste for forming the resistor pattern 5 ', a paste in which the Au: Pt weight ratio was adjusted to 50:50 was used. Thereafter, the resistance value adjusting portion 5a is adjusted by repeatedly applying a resistance pattern 5 ′ for adjusting the resistance value within ± 3% with respect to the target resistance value using the same paste as the heating resistor 5. The resistance value of the heating resistor 5 was adjusted by baking at a temperature 10 ° C. lower than the baking condition of the heating resistor 5. Ten samples were prepared under each condition, and an average value of resistance value variations with respect to the target resistance value was defined as resistance value correction variation.

また、発熱抵抗体5のパターンに較べ、比抵抗を−10%、同一、10%、30%、50%増加させた抵抗体パターン5’をなすペースト5種類を用いて同様の抵抗体パターン5’による抵抗値調整を実施した。また、No.7では、50%比抵抗を調整した抵抗体用ペーストを転写用に調整した抵抗体パターン5’を使って抵抗値調整した。そして、抵抗値調整目標に対し、焼き付け後の抵抗値バラツキを各々のサンプルについて評価した。また、比較用にレーザートリミングの抵抗トリミングデータを示した。こちらは、発熱抵抗体5の一部に抵抗値を目標の抵抗値に対し2/3に調整した部分を作製し、この部分をレーザートリミングにより抵抗値調整し、調整した抵抗値のバラツキを調査した。   Further, the same resistor pattern 5 is used by using five kinds of pastes that form a resistor pattern 5 'in which the specific resistance is increased by -10%, the same, 10%, 30%, and 50% as compared with the pattern of the heating resistor 5. The resistance value was adjusted by '. No. 7, the resistance value was adjusted using a resistor pattern 5 ′ prepared for transfer using a resistor paste with a 50% specific resistance adjusted. And the resistance value variation after baking was evaluated about each sample with respect to the resistance value adjustment target. In addition, resistance trimming data of laser trimming is shown for comparison. This is a part where the resistance value is adjusted to 2/3 of the target resistance value in a part of the heating resistor 5, the resistance value is adjusted by laser trimming, and the variation of the adjusted resistance value is investigated. did.

さらに、実施例1と同様な方法で急速昇温させた場合のウエハ面内の温度分布の最大値を評価した。   Furthermore, the maximum value of the temperature distribution in the wafer surface when the temperature was rapidly raised by the same method as in Example 1 was evaluated.

また、耐久性について、発熱抵抗体5の自己発熱により、ウエハ温度を50℃から300℃まで3分間で昇温させ、2分間保持後、強制空冷により5分間以内に50℃以下まで冷却するサイクルを1000サイクル繰り返す耐久テストを施し、耐久テスト前後の抵抗変化を調査した。   As for durability, a cycle in which the wafer temperature is raised from 50 ° C. to 300 ° C. over 3 minutes by self-heating of the heating resistor 5, held for 2 minutes, and then cooled to 50 ° C. or less within 5 minutes by forced air cooling. The durability test was repeated 1000 cycles, and the resistance change before and after the durability test was investigated.

結果を、表3に示した。

Figure 2007096313
The results are shown in Table 3.
Figure 2007096313

表3に示したように、抵抗体パターン5’をなすペーストの比抵抗を発熱抵抗体5をなすペーストの比抵抗に対し−10%となるように調整したNo.1は、抵抗値修正バラツキが18%と大きくなるので好ましくない。これに対し、比抵抗を発熱抵抗体5より高めに調整した抵抗体パターン5’をなすペーストを用いたNo.3〜5は、レーザートリミングを用いたNo.7、8と較べても遜色ない抵抗値バラツキ6%以内で調整できた。   As shown in Table 3, the specific resistance of the paste forming the resistor pattern 5 ′ was adjusted to be −10% with respect to the specific resistance of the paste forming the heating resistor 5. 1 is not preferable because the resistance value correction variation is as large as 18%. On the other hand, No. 1 using a paste that forms a resistor pattern 5 ′ having a specific resistance adjusted higher than that of the heating resistor 5. Nos. 3 to 5 are No. using laser trimming. It was possible to adjust the resistance value variation within 6%, which is comparable to 7 and 8.

また、予め抵抗値調整幅を設定した抵抗体パターン5’を転写により調整したNo.6は、抵抗値調整バラツキ1%で調整できた。   In addition, a resistor pattern 5 ′ having a resistance value adjustment width set in advance was adjusted by transfer. No. 6 was able to be adjusted with a resistance value adjustment variation of 1%.

また、耐久テスト後の抵抗値変化については、レーザートリミングを施したNo.7、8は抵抗値が0.2〜0.3%変化したにも拘わらず、抵抗体パターン5’をなすペーストを重ね塗りして抵抗値調整したNo.1〜6は、抵抗値変化率が0.1%以下と良好な耐久性を示した。   As for the change in resistance value after the durability test, the laser trimmed No. Nos. 7 and 8 have the resistance values adjusted by repeatedly applying the paste forming the resistor pattern 5 'in spite of the change of the resistance value by 0.2 to 0.3%. Nos. 1 to 6 showed good durability with a resistance value change rate of 0.1% or less.

本発明のウエハ加熱装置を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the wafer heating apparatus of this invention. (a)は、本発明のウエハ加熱装置の発熱抵抗体の一部拡大平面図であり、(b)は、その断面図である。(A) is a partial enlarged plan view of the heating resistor of the wafer heating apparatus of the present invention, and (b) is a cross-sectional view thereof. 本発明のウエハ加熱装置の部分拡大断面図である。It is a partial expanded sectional view of the wafer heating device of the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

1:ウエハ加熱装置
2:均熱板
3:載置面
4:絶縁層
5:発熱抵抗体
5’:導体パターン
5a:抵抗値調整部
6:給電部
7:導通端子
8:弾性体
10:熱電対
11:支持体
W:半導体ウエハ
1: Wafer heating device 2: Soaking plate 3: Placement surface 4: Insulating layer 5: Heating resistor 5 ': Conductive pattern 5a: Resistance value adjusting unit 6: Power feeding unit 7: Conducting terminal 8: Elastic body 10: Thermoelectric Pair 11: Support W: Semiconductor wafer

Claims (4)

セラミックスからなる板状体の一方の主面をウエハ載置面とし、他方の主面に、厚み10〜600μmのガラスからなる絶縁層を備え、該絶縁層上に発熱抵抗体を備えたウエハ加熱装置において、前記発熱抵抗体の一部の抵抗値を小さくすることによって前記発熱抵抗体の抵抗値分布を調製したことを特徴とするウエハ加熱装置。 Wafer heating with one main surface of a ceramic plate as a wafer mounting surface, an insulating layer made of glass having a thickness of 10 to 600 μm on the other main surface, and a heating resistor on the insulating layer In the apparatus, a resistance value distribution of the heating resistor is prepared by reducing a resistance value of a part of the heating resistor. セラミックスからなる板状体の一方の主面をウエハ載置面とし、他方の主面に、厚み10〜600μmのガラスからなる絶縁層を備え、該絶縁層上に発熱抵抗体を備えたウエハ加熱装置において、前記発熱抵抗体上の一部に抵抗体パターンを重ね塗りしたことを特徴とするウエハ加熱装置。 Wafer heating with one main surface of a ceramic plate as a wafer mounting surface, an insulating layer made of glass having a thickness of 10 to 600 μm on the other main surface, and a heating resistor on the insulating layer An apparatus for heating a wafer, wherein a resistor pattern is overcoated on a part of the heating resistor. 前記重ね塗りする抵抗体パターンの比抵抗が前記発熱抵抗体の比抵抗より大きいことを特徴とする請求項2記載のウエハ加熱装置。 3. The wafer heating apparatus according to claim 2, wherein a specific resistance of the resistor pattern to be overcoated is larger than a specific resistance of the heating resistor. 前記抵抗体パターンが転写により形成されていることを特徴とする請求項2記載のウエハ加熱装置。 The wafer heating apparatus according to claim 2, wherein the resistor pattern is formed by transfer.
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