JP2016076532A

JP2016076532A - ウエハ加熱ヒータ

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Publication number: JP2016076532A
Application number: JP2014204502A
Authority: JP
Inventors: 成伸先田; Shigenobu Sakita; 桂児北林; Keiji Kitabayashi; 晃三雲; Akira Mikumo
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2014-10-03
Filing date: 2014-10-03
Publication date: 2016-05-12
Anticipated expiration: 2034-10-03
Also published as: JP6379954B2

Abstract

【課題】ウエハ載置面において高い平面度と優れた均熱性とを共に得ることが可能なウエハ加熱ヒータを提供する。
【解決手段】少なくとも載置面がフッ素樹脂でコーティングされた金属製の円板からなるウエハ載置板１と、ウエハ載置板１の下面を略全面に亘って摺動自在に支持するセラミックス製の円板からなる支持板２と、支持板２の上面若しくは下面に設けられた円板状の発熱ユニット３と、支持板２の下側に位置する金属製の保持部材７とを有するウエハ加熱ヒータであって、ウエハ載置板１は載置面の周方向に略均等に配置された複数の結合部材８で保持部材７に結合されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、載置面に載置された半導体ウエハをその下面から加熱するウエハ加熱ヒータに関する。

ＬＳＩなどの半導体デバイスの製造工程では、半導体ウエハに対して成膜やエッチングなどの様々な処理が施される。これらの処理はウエハの加熱工程を伴うことが多く、その場合は載置面に載置されたウエハをその下面から所定の温度で加熱するウエハ加熱ヒータが使用される。ウエハ加熱ヒータは、例えばウエハのフォトリソグラフィーに使用されるコータデベロッパ、半導体検査用に使用されるウエハプローバ、成膜に使用されるＣＶＤ装置等の半導体製造装置に搭載されている。

コータデベロッパでは、ウエハの表面にレジスト膜を塗布し、フォトリソグラフィー用のチャンバー内に搬送される。このチャンバー内にウエハ加熱ヒータが設置されており、ウエハ加熱ヒータを構成するウエハ載置台の上にウエハを搭載して下からの加熱によりレジスト膜を乾燥した後、露光や現像などの処理が施される。これによりレジスト膜のパターニングが行われる。

上記したウエハの処理では、ウエハ面の温度分布をできるだけ均一にした状態で処理が行われる望ましく、熱伝導率の高い金属板で構成されるウエハ加熱ヒータが用いられていた。しかし、金属板は厚み方向に温度差が生じると反りやすいという問題をかかえていた。また、金属の表面から脱離した金属粒が異物としてウエハを汚染させることがあり、金属汚染を嫌うクリーンな環境では使用できないことがあった。そこで、例えば特許文献１に示すように、ウエハ載置台をヤング率の高いセラミックスで形成することでウエハ載置面の平面度を高め、これによりウエハの裏面を載置面に確実に密着させることでウエハ面の温度分布を均一に保つことが行われていた。

国際公開第０１／０１３４２３号

上記したようにウエハ載置台をセラミックス製にすることにより、厚み方向に温度差が生じても金属とは異なり反りにくくなるのでよりウエハ面をより均一に加熱することができ、金属汚染の問題も解消することできるが、一般にセラミックスは金属に比べて熱伝導度が低いので、セラミックス製のウエハ載置台では昇温時に載置台の中心部と周縁部との温度差が顕著になりやすく、設定温度を変更した時などにウエハ載置面の温度を均一にするのに時間がかかることがあった。本発明はかかる従来の問題に鑑みてなされたものであり、ウエハ載置面において高い平面度と優れた均熱性とを共に得ることが可能なウエハ加熱ヒータを提供する事を目的としている。

上記の目的を達成するため、本発明のウエハ加熱ヒータは、少なくとも載置面がフッ素樹脂でコーティングされた金属製の円板からなるウエハ載置板と、該ウエハ載置板の下面を略全面に亘って摺動自在に支持するセラミックス製の円板からなる支持板と、該支持板の上面若しくは下面に設けられた円板状の発熱ユニットと、該支持板の下側に位置する金属製の保持部材とを有するウエハ加熱ヒータであって、該ウエハ載置板は載置面の周方向に略均等に配置された複数の結合部材で該保持部材に結合されていることを特徴としている。

本発明によれば、ウエハ加熱ヒータ自体の温度が変化しても、ウエハ載置面において高い均熱性と高い平面度を維持することが可能になる。

本発明の第１の実施形態のウエハ加熱ヒータを示す模式的な縦断面図である。図１のウエハ加熱ヒータの変形例を示す模式的な縦断面図である。本発明の第２の実施形態のウエハ加熱ヒータを模式的に示す縦断面図である。本発明の第３の実施形態のウエハ加熱ヒータを模式的に示す縦断面図である。本発明の第４の実施形態のウエハ加熱ヒータを模式的に示す縦断面図である。図１のウエハ加熱ヒータのＶＩ−ＶＩ矢視図である。実施例１のウエハ加熱ヒータとの比較のために作製したウエハ加熱ヒータを示す模式的な縦断面図である。実施例２のウエハ加熱ヒータとの比較のために作製したウエハ加熱ヒータを示す模式的な縦断面図である。

先ず、図１を参照しながら本発明の第１の実施形態のウエハ加熱ヒータについて説明する。この図１に示す第１の実施形態のウエハ加熱ヒータは、フッ素樹脂１ａが全面にコーティングされた金属製の円板からなるウエハ載置板１と、このウエハ載置板１の下面を略全面に亘って摺動自在に支持するセラミックス製の円板からなる支持板２と、この支持板２の下側に位置する金属製の保持部材７とを有している。そして、これらウエハ載置板１と保持部材７とは、ウエハ載置板１の載置面の周方向に略均等に配置された複数の第２結合部材８で互いに結合されている。ここで略均等に配置とは、厳密に等間隔に配置する場合のみならず本発明の効果を奏する範囲で概ね等間隔とみなされるように配置する場合を含むことを意味している。また、略全面に亘って支持とは、ウエハ載置板１の下面はできるだけ全面に亘って支持するのが好ましいが、ウエハ載置板１の下面に設けられるネジ穴や必要に応じて取り付ける温度センサ等の設置用ザグリ穴、又は後述する気密シール用のＯリング等が設けられる周縁部等の領域は、支持される面から除かれることを意味している。

支持板２の下側には、この支持板２と略同じ外径を有する金属製の円板からなる押え板４が設けられており、これら支持板２と押え板４とで支持板２の下面に設けられた円板状の発熱ユニット３が挟持されている。発熱ユニット３及び押え板４には下から見た同じ位置に貫通孔が設けられており、この貫通孔に下側から挿通されるネジ等の第１結合部材５が、支持板２の下面側に設けられたネジ穴に螺合している。これにより支持板２と押え板４とが互いに結合されている。

支持板２において第２結合部材８が貫通している部分は、第２結合部材８の外径よりも大きな内径を有する貫通孔２ａが設けられている。これにより、ウエハ加熱ヒータの昇温時や降温時にウエハ載置板１と支持板２との熱膨張係数の差に起因してウエハ載置板１と支持板２との対向面の方向に応力が働いた時に、当該対向面で摺動させることが可能になる。発熱ユニット３及び押え板４において第２結合部材８が貫通している部分は、上記の支持板２の貫通孔２ａの内径よりも大きな内径を有する貫通孔が設けられている。このように、貫通孔の内径が異なることで下側に露出する支持板２の貫通孔２ａの周縁部に、保持部材７の上面に設けられた筒状の柱状部材６の上端面が当接している。この柱状部材６の高さは、発熱ユニット３及び押え板４を合計した厚みよりも大きく、そのため、保持部材７の上面と押え板４の下面とは離間している。

ウエハ載置板１の材質は金属であれば特にその種類を問わないが、１００Ｗ／ｍＫ以上の熱伝導率を持つ金属であることがより好ましい。例えばウエハ加熱ヒータを良好な昇温特性が必要とされる半導体製造装置のコータデベロッパに使用する場合は、ウエハ載置板１の材質に熱容量が比較的小さく且つ軽量で安価なアルミニウムまたはアルミニウム合金を使用することが好ましい。保持部材７は、このウエハ載置板１の材質が有する熱膨脹係数と略同等の熱膨張係数を有する材質で形成するのが好ましい。ウエハ載置板１と保持部材７の温度が大きく異なるような使用の場合、熱膨張量が略同等であるように材質を選ぶのがさらに好ましい。

支持板２を形成するセラミックスは、ウエハ載置面での高い平面度を担保するため高いヤング率を有しているのが好ましく、また、１００Ｗ／ｍＫ程度以上の高い熱伝導率を有しているのが好ましい。更に、５Ｅ−６／Ｋ程度以下の低い熱膨張率を有しているのが好ましい。これらの要件を満たす材料としては、例えば窒化アルミニウムや炭化ケイ素、あるいは、炭化ケイ素などのセラミックとシリコンとの複合体を挙げることができる。

第２結合部材８の材質は特に制約がなく、銅、コバール、ステンレス、チタン、タングステン等の金属を使用することができるが、その熱膨張係数が上記したウエハ載置板１及び保持部材７の熱膨張係数と略同等であるのが好ましい。これにより、温度変化が生じた時にウエハ載置板１や保持部材７に第２結合部材８から過大な軸力がかかることを避けることができ、ウエハ載置板１の載置面での反りを抑えることができる。

温度変化が生じてもウエハ載置面において高い平面度を維持するには、温度によるウエハ載置板１の反りを抑えることが必要であり、前述したようにウエハ載置板１と保持部材７とをウエハ載置板１の載置面の周方向に略均等に配置された複数の第２結合部材８で互いに結合することで、ウエハ載置板１に温度変化により厚み方向の応力がかかっても金属に比べて著しく平面度に優れたセラミックス製の支持板２の上面にウエハ載置板１の下面を密着させておくことが可能になる。すなわち、支持板２がウエハ載置板１に対して互いの対向面に垂直な方向に押圧されていることで、温度変化による応力がかかった場合でも該対向面を密着させておくことが可能となる。この意味において結合部材の配置は上記の配置に限定されない。結合部材は載置面の周方向に均等に配置される方が、押圧力が均等にかかりやすい点で好ましい。さらに、ウエハ載置板１と保持部材７との材質を同程度の熱膨脹量を有する金属にすることで、加熱時に下に凸状に変形させるウエハ載置板１の応力を、上に凸状に変形させる保持部材７の応力で緩和することができる。

柱状部材６の材質は特に制約はないが、優れた断熱性と高い剛性を有するものがより好ましい。具体的には、熱伝導率が低く且つヤング率の高いステンレスやコバールなどの金属でもよいし、アルミナやムライトアルミナ、窒化ケイ素などのセラミックスでもよい。このように、断熱性に優れた材料で柱状部材６を形成することによって、ウエハ加熱ヒータを断熱性に優れたものにすることができる。

発熱ユニット３は、例えば金属箔からなる抵抗発熱体をマイカなどの絶縁体で挟み込んだ構造が簡便であるので好ましい。抵抗発熱体の材料には、例えばニッケル、ステンレス、銀、タングステン、モリブデン、クロムなどの金属やそれらの合金を使用することができる。これら金属材料の中では、ステンレスまたはニクロムが特に好ましい。ステンレスあるいはニクロムは、発熱体の形状に加工する時、エッチングなどの手法により、抵抗発熱体回路パターンを比較的に精度良く形成することができるからである。また、安価な上、耐酸化性を有するので使用温度が高温であっても長期間の使用に耐えることができるからである。

抵抗発熱体を挟み込む絶縁体は、耐熱性を有する絶縁体であれば特に制約はない。例えば上記したマイカのほか、ポリイミド、シリコン樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂などを使用することができる。また、絶縁性の樹脂で抵抗発熱体を挟み込む場合、抵抗発熱体で発生した熱をよりスムースに支持板２に伝えるために、樹脂中にフィラーを分散させてもよい。このような熱伝導を高める役割を担うフィラーには、樹脂との反応性が無ければ種々のものを使用してよい。例えば、窒化硼素、窒化アルミニウム、アルミナ、シリカなどの物質を使用することができる。上記した発熱ユニット３は、図示しない熱電対などの温度センサ及びコントローラで構成される制御系によって制御されており、これによりウエハ載置面の温度制御が可能になる。

このように、本発明の第１の実施形態のウエハ加熱ヒータは、良好な熱伝導度を有する金属製のウエハ載置板が金属に比べてヤング率の高いセラミックス製の支持板の上面に摺動可能な状態で当接しているので、昇温時や降温時においても常にウエハ載置面において高い平面度と優れた均熱性を維持することができる。また、ウエハ載置板のウエハ載置面がフッ素樹脂で全面コーティングされているので、金属製のウエハ載置板から生じた物質が異物としてウエハを汚染する問題を防ぐことが可能になる。なお、図２に示す変形例のように、ウエハ載置板１１の下面側はフッ素樹脂で被覆しなくてもよい。この場合は、フッ素樹脂層を介することなく支持板２の上面が直接ウエハ載置板１１の金属に接触することになるので、より高い伝熱性能を得ることができる。

次に、図３を参照しながら本発明の第２の実施形態のウエハ加熱ヒータについて説明する。この第２の実施形態のウエハ加熱ヒータは、発熱ユニット３が支持板２の下面側に位置している上記した第１の実施形態のウエハ加熱ヒータの構造に代えて、発熱ユニット２３が支持板２２の上面側に位置している。すなわち、ウエハ載置板２１と支持板２２とで発熱ユニット２３が挟持されており、上記した制御系によるウエハ載置面の温度制御の応答性をより高めることができる。

更に、この第２の実施形態のウエハ加熱ヒータでは、図２に示す押え板４及びこれを支持板２に取り付ける第１結合部材５が不要になるので、ウエハ加熱ヒータの構成を簡素化してコストを抑えることも可能になる。ただし、前述したように発熱ユニット２３は比較的軟らかい材料で形成されているので、ウエハ載置板２１のウエハ載置面での平面度は、わずかではあるが発熱ユニット２３の影響を受けるおそれがある。

次に、図４を参照しながら本発明の第３の実施形態のウエハ加熱ヒータについて説明する。この第３の実施形態のウエハ加熱ヒータは、保持部材３７が円板状底部３７ａとその周縁部から立設する円筒状壁部３７ｂとで構成されている。この保持部材３７は、表裏面がフッ素樹脂でコーティングされており、ウエハを汚染させる物質が保持部材３７から生じにくくなっている。また、円筒状壁部３７ｂの上部は、全周に亘って外側に屈曲しており、この屈曲部の上端面とウエハ載置板３１の下面との間がＯリング３９で気密シールされている。これにより、ウエハ載置板３１と保持部材３７とによって画定される内部空間をウエハ加熱ヒータが設置されるチャンバー内の腐食環境から隔離することが可能になる。

次に、図５を参照しながら本発明の第４の実施形態のウエハ加熱ヒータについて説明する。この第４の実施形態のウエハ加熱ヒータは、上記した第２の実施形態のウエハ加熱ヒータのように、発熱ユニット４３が支持板４２の上面側に位置している部分を除いて基本的には上記した第３の実施形態のウエハ加熱ヒータと同様である。従って、この第４の実施形態のウエハ加熱ヒータによれば、前述した第２の実施形態のウエハ加熱ヒータの効果と第３の実施形態のウエハ加熱ヒータの効果の両方を得ることができる。

以上、本発明のウエハ加熱ヒータについて複数の実施形態を挙げて説明したが、本発明はこれら実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨から逸脱しない範囲内で種々の代替例や変形例を考えることができる。すなわち、本発明の技術的範囲は、特許請求の範囲およびその均等物に及ぶものである。

［実施例１］
図１に示すようなウエハ加熱ヒータを作製して加熱前後におけるウエハ載置面の平面度の変化を調べた。具体的には、金属製のウエハ載置板１として、Ｃｕ製の外径３００ｍｍ厚み１０ｍｍの円板に対して、ウエハ載置面とは反対側の面のＰ.Ｃ.Ｄ.２４０ｍｍの位置に１２等配のＭ４タップを施し、更にＰ.Ｃ.Ｄ.１００ｍｍの位置に４等配のＭ４タップを施し、表面に厚み０．５ｍｍのフッ素樹脂コーティングを施した。セラミック製の支持板２として、Ｓｉ_５０ＳｉＣ_５０(以下、ＳｉＳｉＣと称する)製の外径２８０ｍｍ厚み５ｍｍの円板に、Ｐ.Ｃ.Ｄ.２４０ｍｍの位置に１２等配の内径８ｍｍの貫通孔、Ｐ.Ｃ.Ｄ.１００ｍｍの位置に４等配の内径８ｍｍの貫通孔、Ｐ.Ｃ.Ｄ.２６０ｍｍの位置に１２等配のＭ４タップ、Ｐ.Ｃ.Ｄ.１５０ｍｍの位置に８等配のＭ４タップを施した。

次に、発熱ユニット３として、外径２８０ｍｍ、厚み０.５ｍｍのマイカシート２枚の間にステンレスで所定の発熱パターンにエッチングをした発熱体を挟み込み圧着したものに対して、Ｐ.Ｃ.Ｄ.２４０ｍｍの位置に１２等配の内径１４ｍｍの貫通孔、Ｐ.Ｃ.Ｄ.１００ｍｍの位置に４等配の内径１４ｍｍの貫通孔、Ｐ.Ｃ.Ｄ.２６０ｍｍの位置に１２等配の内径４.４ｍｍの貫通孔、Ｐ.Ｃ.Ｄ.１５０ｍｍの位置に８等配の内径４.４ｍｍの貫通孔を施した。

金属製の押え板４として、ＳＵＳ３０４製の外径２８０ｍｍ厚み２ｍｍの円板にＰ.Ｃ.Ｄ.２４０ｍｍの位置に１２等配の内径１４ｍｍの貫通孔、Ｐ.Ｃ.Ｄ.１００ｍｍの位置に４等配の内径１４ｍｍ貫通孔、Ｐ.Ｃ.Ｄ.２６０ｍｍの位置に１２等配の内径４.４ｍｍの貫通孔、Ｐ.Ｃ.Ｄ.１５０ｍｍの位置に８等配の内径４.４ｍｍの貫通孔を施した。第１結合部材５としてステンレス製の首下６ｍｍのＭ４ネジ２０本を用意し、発熱ユニット３および押え板４の内径４.４ｍｍの貫通孔を通して支持板２のＭ４タップにネジ止めした。

柱状部材６として、アルミナ製の外径１２ｍｍ、内径８ｍｍ、高さ１４ｍｍのパイプを１６本用意し、保持部材７として、Ａ５０５２製の外径２６０ｍｍ厚み３ｍｍの円板にＰ.Ｃ.Ｄ.２４０ｍｍの位置に１２等配の内径４.４ｍｍの貫通孔、Ｐ.Ｃ.Ｄ.１００ｍｍの位置に４等配の内径４.４ｍｍの貫通孔を施し、締結用ネジである第２結合部材８として、ステンレス製の首下２６ｍｍのＭ４ネジ１６本を用意した。これら第２結合部材８を支持板２、発熱ユニット３、押え板４、柱状部材６、保持部材７の貫通孔を通して、ウエハ載置板１のＭ４タップにネジ止めした。

このようにして試料１０１のウエハ加熱ヒータを作製した。なお、この作製した試料１０１のウエハ加熱ヒータを図１のＶＩ−ＶＩ矢視図を図６に示す。更に、各部材に下記表１に示す様々な材料のうちのいずれかを用いた以外は上記試料１０１のウエハ加熱ヒータと同様にして試料１０２〜１１４のウエハ加熱ヒータを作製した。

比較のため、図７に示すようなウエハ加熱ヒータを作製した。具体的には、金属製のウエハ載置板５１として、Ｃｕ製の外径３００ｍｍ、厚み１０ｍｍの円板にウエハと対向する面とは反対の面にＰ.Ｃ.Ｄ.２４０ｍｍの位置に１２等配のＭ４タップ、Ｐ.Ｃ.Ｄ.１００ｍｍの位置に４等配のＭ４タップ、Ｐ.Ｃ.Ｄ.２６０ｍｍの位置に１２等配のＭ４タップ、Ｐ.Ｃ.Ｄ.１５０ｍｍの位置に８等配のＭ４タップを施し、表面にフッ素樹脂コーティング厚み０.５ｍｍを施した。

セラミック製の支持板５２として、ＳｉＳｉＣ製の外径２８０厚み５ｍｍの円板に、Ｐ.Ｃ.Ｄ.２４０ｍｍの位置に１２等配の内径８ｍｍの貫通孔、Ｐ.Ｃ.Ｄ.１００ｍｍの位置に４等配の内径８ｍｍの貫通孔、Ｐ.Ｃ.Ｄ.２６０ｍｍの位置に１２等配の内径４.４ｍｍの貫通孔、Ｐ.Ｃ.Ｄ.１５０ｍｍの位置に８等配の内径４.４ｍｍの貫通孔を施した。

発熱ユニット５３、金属製の押え板５４、柱状部材５６、保持部材５７、第２結合部材５８は、それぞれ上記した試料１０１のウエハ加熱ヒータと同じものを使用した。そして、第１結合部材５５としてステンレス製の首下１１ｍｍのＭ４ネジ２０本を用意し、支持板５２、発熱ユニット５３および押え板５４の内径４.４ｍｍの貫通孔を通してウエハ載置板５１のＭ４タップにネジ止めし、第２結合部材５８を支持板５２、発熱ユニット５３、押え板５４、柱状部材５６、保持部材５７の貫通孔を通して、ウエハ載置板５１のＭ４タップにネジ止めした。このようにして試料１２１のウエハ加熱ヒータを作製した。更に、各部材に上記表１に示す様々な材料のうちのいずれかを用いた以外は上記試料１２１のウエハ加熱ヒータと同様にして試料１２２〜１３４のウエハ加熱ヒータを作製した。

これら試料１０１〜１１４及び試料１２１〜１３４のウエハ加熱ヒータに対して、各々室温で組んだときの平面度と、発熱体に所定の電力を与えヒータ表面の温度が１５０℃になったときの平面度を測定し、その差を反り量として評価した。その測定結果を使用した材質と共に下記表２に示す。

上記表２から分かるように、本発明の要件を満たすウエハ加熱ヒータは、いずれも中凹形状で０.０５ｍｍ以下の反り量となったが、比較例のヒータは中凸で０.２ｍｍまで変化したものがあった。試料１２２、１２３、１２５〜１３１のウエハ加熱ヒータは、ウエハ載置板５１と押え板５４の熱膨張差が大きいために大きな反りが発生したのに対して、試料１２１、１２４、１３２、１３３、１３４のウエハ加熱ヒータは、ウエハ載置板５１と押え板５４の熱膨張差がほとんどないため、反りが少なかった。それに対応する本発明の試料１０２、１０３、１０５〜１１１のウエハ加熱ヒータは、支持板２によってウエハ載置板１の平面度変化を抑制できていることがわかった。

［実施例２］
図３に示すようなウエハ加熱ヒータを作製して加熱前後におけるウエハ載置面の平面度の変化を調べた。具体的には、金属製のウエハ載置板２１として、Ｃｕ製の外径３００ｍｍ、厚み１０ｍｍの円板にウエハと対向する面とは反対の面にＰ.Ｃ.Ｄ.２４０ｍｍの位置に１２等配のＭ４タップ、Ｐ.Ｃ.Ｄ.１００ｍｍの位置に４等配のＭ４タップを施し、表面にフッ素樹脂コーティング厚み０.５ｍｍを施した。発熱ユニット２３として、外径２８０厚み０.５ｍｍのマイカシート２枚の間にステンレスで所定の発熱パターンにエッチングをした発熱体を挟み込み圧着したものに対して、Ｐ.Ｃ.Ｄ.２４０ｍｍの位置に１２等配の内径４.４ｍｍの貫通孔、Ｐ.Ｃ.Ｄ.１００ｍｍの位置に４等配の内径４.４ｍｍの貫通孔を施した。

セラミック製の支持板２２として、Ｓｉ_５０ＳｉＣ_５０(以下、ＳｉＳｉＣ)製の内径２８０厚み５ｍｍの円板に、Ｐ.Ｃ.Ｄ.２４０ｍｍの位置に１２等配の内径４.４ｍｍの貫通孔、Ｐ.Ｃ.Ｄ.１００ｍｍの位置に４等配の内径４.４ｍｍの貫通孔を施した。柱状部材２６としてアルミナ製の外径１２ｍｍ、内径８ｍｍ、高さ１４ｍｍのパイプを１６本用意し、保持部材２７としてＡ５０５２製の外径２６０ｍｍ、厚み３ｍｍの円板にＰ.Ｃ.Ｄ.２４０ｍｍの位置に１２等配の内径４.４ｍｍの貫通孔、Ｐ.Ｃ.Ｄ.１００ｍｍの位置に４等配の内径４.４ｍｍの貫通孔を施し、第２結合部材２８としてステンレス製の首下２７ｍｍのＭ４ネジ１６本を用意し、第２結合部材２８を発熱ユニット２３、支持板２２、柱状部材２６、保持部材２７の貫通孔を通して、ウエハ載置板２１のＭ４タップにネジ止めし、ウエハ加熱ヒータ２０１を作製した。更に、各部材に上記表１に示す様々な材料のうちのいずれかを用いた以外は上記試料２０１のウエハ加熱ヒータと同様にして試料２０２〜２１０のウエハ加熱ヒータを作製した。

比較のため、図８に示すようなウエハ加熱ヒータを作製した。具体的には、金属製のウエハ載置板６１として、Ｃｕ製の外径３００ｍｍ、厚み１０ｍｍの円板にウエハと対向する面とは反対の面にＰ.Ｃ.Ｄ.２４０ｍｍの位置に１２等配のＭ４タップ、Ｐ.Ｃ.Ｄ.１００ｍｍの位置に４等配のＭ４タップ、Ｐ.Ｃ.Ｄ.２６０ｍｍの位置に１２等配のＭ４タップ、Ｐ.Ｃ.Ｄ.１５０ｍｍの位置に８等配のＭ４タップを施し、表面にフッ素樹脂コーティング厚み０.５ｍｍを施した。

発熱ユニット６３として、外径２８０ｍｍ、厚み０.５ｍｍのマイカシート２枚の間にステンレスで所定の発熱パターンにエッチングをした発熱体を挟み込み圧着したものに対して、Ｐ.Ｃ.Ｄ.２４０ｍｍの位置に１２等配の内径４.４ｍｍの貫通孔、Ｐ.Ｃ.Ｄ.１００ｍｍの位置に４等配の内径４.４ｍｍの貫通孔を施し、Ｐ.Ｃ.Ｄ.２６０ｍｍの位置に１２等配の内径４.４ｍｍの貫通孔、Ｐ.Ｃ.Ｄ.１５０ｍｍの位置に８等配の内径４.４ｍｍの貫通孔を施した。セラミック製の支持板６２として、ＳｉＳｉＣ製の外径２８０ｍｍ、厚み５ｍｍの円板に、Ｐ.Ｃ.Ｄ.２４０ｍｍの位置に１２等配の内径４.４ｍｍの貫通孔、Ｐ.Ｃ.Ｄ.１００ｍｍの位置に４等配の内径４.４ｍｍの貫通孔、Ｐ.Ｃ.Ｄ.２６０ｍｍの位置に１２等配の内径４.４ｍｍの貫通孔、Ｐ.Ｃ.Ｄ.１５０ｍｍの位置に８等配の内径４.４ｍｍの貫通孔を施した。

柱状部材６６、保持部材６７、第２結合部材６８は試料２０１のウエハ加熱ヒータと同じものを使用し、第１結合部材６５としてステンレス製の首下１０ｍｍのＭ４ネジ２０本を用意し、支持板６２、発熱ユニット６３の内径４.４ｍｍの貫通孔を通してウエハ載置板６１のＭ４タップにネジ止めし、第２結合部材６８を支持板６２、発熱ユニット６３、柱状部材６６、保持部材６７の貫通孔を通して、ウエハ載置板６１のＭ４タップにネジ止めし、試料２２１のウエハ加熱ヒータを作製した。更に、各部材に上記表１に示す様々な材料のうちのいずれかを用いた以外は上記試料２２１のウエハ加熱ヒータと同様にして試料２２２〜２３０のウエハ加熱ヒータを作製した。

これら試料２０１〜２１０及び試料２２１〜２３０のウエハ加熱ヒータに対して、室温で組んだときの平面度と、発熱体に所定の電力を与えヒータ表面の温度が１５０℃になったときの平面度を測定し、その差を反り量として評価した。その測定結果を使用した材料と共に下記表３に示す。

上記表３から分かるように、本発明の要件を満たすウエハ加熱ヒータは、いずれも中凹形状で０.０６ｍｍ以下の反り量となったが、比較例のヒータは中凸で０.４ｍｍまで変化したものがあった。試料２２１〜２２９のウエハ加熱ヒータは、ウエハ載置板６１と支持板６２の熱膨張差が大きいために大きな反りが発生したのに対して、試料ヒータ２３０のウエハ加熱ヒータは、ウエハ載置板６１と支持板６２の熱膨張差がほとんどないため、反りが少なかった。それに対応する本発明の要件を満たす試料２０１〜２１０のウエハ加熱ヒータは、支持板２２によってウエハ載置板２１の平面度変化を抑制できていることがわかった。

１、１１、２１、３１、４１、５１、６１ウエハ載置板
１ａ、１１ａ、２１ａ、３１ａ、４１ａ、５１ａ、６１ａフッ素樹脂層
２、２２、３２、４２、５２、６２支持板
３、２３、３３、４３、５３、６３発熱ユニット
４、３４、５４押え板
５、３５、５５、６５第１結合部材
６、２６、３６、４６、５６、６６柱状部材
７、２７、３７、４７、５７、６７保持部材
８、２８、３８、４８、５８、６８第２結合部材
３７ａ、４７ａ円板状底部
３７ｂ、４７ｂ円筒状壁部
３９、４９Ｏリング

Claims

少なくとも載置面がフッ素樹脂でコーティングされた金属製の円板からなるウエハ載置板と、該ウエハ載置板の下面を略全面に亘って摺動自在に支持するセラミックス製の円板からなる支持板と、該支持板の上面若しくは下面に設けられた円板状の発熱ユニットと、該支持板の下側に位置する金属製の保持部材とを有するウエハ加熱ヒータであって、該ウエハ載置板は載置面の周方向に略均等に配置された複数の結合部材で該保持部材に結合されているウエハ加熱ヒータ。
前記ウエハ加熱ヒータは前記支持板と前記保持部材との間に介在してこれらを離間させるセラミック製の柱状部材を更に有している、請求項１に記載のウエハ加熱ヒータ。
前記ウエハ加熱ヒータは前記支持板の下面に設けられた前記発熱ユニットを該支持板との間で挟持する金属製の円板からなる押え板を更に有している、請求項１又は請求項２に記載のウエハ加熱ヒータ。
前記保持部材は円板状底部とその周縁部から立設する円筒状壁部とからなり、該円筒状壁部の上端面と前記ウエハ載置板の下面との間が気密シールされている、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のウエハ加熱ヒータ。