JP3615694B2 - ウェハ加熱部材及びこれを用いたウェハの均熱化方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、半導体ウエハ、液晶用ガラス基板、磁気ヘッド用基板などのウエハを加熱するのに用いるウエハ加熱部材及びこれを用いたウエハの均熱化方法並びに昇温方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、半導体装置を製造するにあたり、熱ＣＶＤ、プラズマＣＶＤ、スパッタリング等の成膜工程やエッチング工程等においては、半導体ウエハ（以下、単にウエハと言う）を保持して各種処理温度に加熱するためにウエハ加熱部材が用いられている。
【０００３】
図１１に、従来のウエハ加熱部材を用いた加熱装置の一例を示すように、この加熱装置は、円板状をした板状セラミック体４２の上面に、ウエハ５０を収容、載置する凹部を有し、該凹部の底面を載置面４４とするとともに、板状セラミック体４２中には、図１２に示すような単一パターンからなる発熱体４５を埋設し、板状セラミック体４２の下面には、上記発熱体４５と電気的に接続された給電端子４６を接合してなるウエハ加熱部材４７を、筒状体４３を介して真空処理室１２内に気密に設置してなり、ウエハ加熱部材４７の給電端子４６を筒状体４３内を通って真空処理室１２外へ取り出すようになっていた。
【０００４】
そして、このウエハ加熱部材４７によりウエハ５０を加熱するには、ウエハ加熱部材４７の載置面４４にウエハ５０を載せるとともに、発熱体４５に通電してウエハ加熱部材４７を発熱させ、板状セラミック体４２の中央に内蔵した熱電対４８より得られる値を基に、載置面４４上のウエハ５０の温度を、例えば３００℃以上の各種処理温度に加熱するようになっており、真空処理室１２の排気孔１４より真空吸引して真空処理室１２内を真空状態とするとともに、真空処理室１２のガス供給孔１３より成膜用ガスを供給することにより、ウエハ５０上に薄膜を形成し、また、エッチング用ガスを供給することにより、ウエハ５０上にエッチング処理を施すようになっていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、成膜工程やエッチング工程では、リードタイムを短くするために所定の温度に加熱するまでの昇温速度を高めることが要求されている。また、成膜特性やエッチング精度を高めるためにはウエハ５０の面内温度差ができるだけ小さいことが望まれている。
【０００６】
しかしながら、単一パターンの発熱体４５を埋設したウエハ加熱部材４７では、その周辺部における熱輻射や筒状体４３からの熱引け等により、ウエハ５０を均一に加熱することが難しく、例えばウエハ加熱部材４７の外径が３００ｍｍを越える場合、ウエハ５０の面内温度差を±５％以下に制御することができなかった。
【０００７】
また、ウエハ加熱部材４７には以下に示す様々な外乱が作用するため、これらの外乱によっても載置面４４上に載せたウエハ５０を均一に加熱することは難しいものであった。
（Ａ）冷却水の温度変化
（Ｂ）冷却水の圧力変化
（Ｃ）冷却水の流量変化
（Ｄ）部材の設置場所の温度変化
（Ｆ）部材の設置場所の気圧変化
（Ｇ）部材の設置場所の気流変化
（Ｈ）設置環境の人体からの温度変化
（Ｉ）設置環境の人体からの気流変化
（Ｊ）設置環境の人体からの熱伝導
（Ｋ）加熱回路のノイズ
（Ｊ）プラズマ発生およびその回路等からのノイズ
（Ｍ）外部からの電磁ノイズ
（Ｎ）その他予期せぬ熱的、電磁的、環境変化
さらに、成膜用ガスやエッチング用ガスを流していない状態では、ウエハ５０の温度バラツキを小さく保つことができたとしても、成膜用ガスやエッチング用ガスを流すと、ウエハ５０の中央部と周辺部における温度差が大きくなり、ウエハ５０を均一に加熱することができなかった。
【０００８】
また、単一パターンの発熱体４５を埋設したウエハ加熱部材４７を用いてウエハ５０を所定の処理温度まで昇温する場合、板状セラミック体４２と筒状体４３の接合界面に熱応力が生じる。この熱応力により、２０℃／分以上の昇温速度でウエハ加熱部材４７を繰り返し加熱すると、板状セラミック体４２と筒状体４３の接合部が破損するといった課題もあった。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
そこで本発明は、ウエハの載置面を有する板状セラミック体中に、複数の発熱体（Ｗｘ：ｘ＝１，２，３，・・・）を埋設するとともに、最も内側に埋設した発熱体（Ｗ1）の近傍に温度検出手段を内蔵してなるウエハ加熱部材において、前記複数の発熱体（Ｗｘ：ｘ＝１，２，３，・・・）を以下の工程によって独立して制御することにより上記載置面上に載せたウエハを均一に加熱するようにしたことを特徴とする。
（１）ウエハ加熱部材の載置面にウエハを載せ、基準となる温度と処理温度の少なくとも２点において、上記ウエハの面内温度差をそれぞれ±５℃以下とした時、最も内側の発熱体（Ｗ1）以外の発熱体（Ｗｘ：ｘ＝２，３，・・・）の抵抗値（Ｒｘ：ｘ＝２，３，・・・）と、最も内側の発熱体（Ｗ1）以外の発熱体（Ｗｘ：ｘ＝２，３，・・・）上に位置するウエハの各部位における温度（Ｔｘ：ｘ＝２，３，・・・）を測定する工程
（２）最も内側の発熱体（Ｗ1）以外の発熱体（Ｗｘ：ｘ＝２，３，・・・）の抵抗値（Ｒｘ：ｘ＝２，３，・・・）と、最も内側の発熱体（Ｗ１）以外の発熱体（Ｗｘ：ｘ＝２，３，・・・）上に位置するウエハの各部位における温度（Ｔｘ：ｘ＝２，３，・・・）が数１で表されると仮定し、工程（１）で得られた値を基に最小２乗法にて数１のＫｘとＱｘを決定するとともに、処理温度における温度検出手段の温度Ｔｃと、最も内側の発熱体（Ｗ1）上に位置するウエハ中心部の温度Ｔ1との温度差ΔＴを算出する工程
(数１)
Ｔｘ＝Ｒｘ×Ｋｘ＋Ｑｘ （ｘ＝１,２，３，・・・）
ただし、
Ｔｘ（単位：℃）は各発熱体上に位置するウエハの各部位における温度
Ｒｘ（単位：Ω）は各発熱体の抵抗値
Ｋｘ，Ｑｘは最小２乗法により求められる定数
（３）工程（２）で得られた値を基に、ウエハの中心温度Ｔ1は、温度検出手段から得られた温度Ｔｃを基に、最も内側の発熱体（Ｗ1）に通電する電力を制御するとともに、最も内側の発熱体（Ｗ1）以外の発熱体（Ｗｘ：ｘ＝２，３，・・・）上に位置するウエハの各部位における温度（Ｔｘ：ｘ＝２，３，・・・）は、数２となるようなＲｘ（ｘ＝２，３，・・・）が得られるように、最も内側の発熱体（Ｗ1）以外の各発熱体（Ｗｘ：ｘ＝２，３，・・・）に通電する電力を制御する工程
(数２)
Ｋｘ・Ｒｘ＋Ｑｘ＝Ｔｃ＋ΔＴ （ｘ＝２，３，・・・）
ただし、
Ｔｘ（単位：℃）は各発熱体上に位置するウエハの各部位における温度
Ｒｘ（単位：Ω）は各発熱体の抵抗値
Ｋｘ，Ｑｘは最小２乗法により求められる定数
Ｔｃ（単位：℃）は処理温度における温度検出手段にて測定した時の温度
ΔＴ（単位：℃）は処理温度における最も内側の発熱体上に位置するウエハ中心部の温度と温度検出手段にて測定した時の温度との差
また本発明は、ウエハの載置面を有する板状セラミック体中に、複数の発熱体（Ｗｘ：ｘ＝１，２，３，・・・）を埋設したウエハ加熱部材において、前記各発熱体（Ｗｘ：ｘ＝１，２，３，・・・）を以下の工程によって独立して制御することにより上記載置面上に載せたウエハを均一に加熱するようにしたことを特徴とする。
（１）ウエハ加熱部材の載置面にウエハを載せ、基準となる温度と処理温度の少なくとも２点において、上記ウエハの面内温度差をそれぞれ±５℃以下とした時、各発熱体（Ｗｘ：ｘ＝１，２，３，・・・）の抵抗値（Ｒｘ：ｘ＝１，２，３，・・・）と、各発熱体（Ｗｘ：ｘ＝１，２，３，・・・）上に位置するウエハの各部位における温度（Ｔｘ：ｘ＝１，２，３，・・・）を測定する工程
（２）各発熱体（Ｗｘ：ｘ＝１，２，３，・・・）の抵抗値（Ｒｘ：ｘ＝１，２，３，・・・）と、各発熱体（Ｗｘ：ｘ＝１，２，３，・・・）上に位置するウエハの各部位における温度（Ｔｘ：ｘ＝１，２，３，・・・）が数１で表されると仮定し、工程（１）で得られた値を基に数１のＫｘとＱｘを決定する工程
(数１)
Ｔｘ＝Ｒｘ×Ｋｘ＋Ｑｘ （ｘ＝１,２，３，・・・）
ただし、
Ｔｘ（単位：℃）は各発熱体上に位置するウエハの各部位における温度
Ｒｘ（単位：Ω）は各発熱体の抵抗値Ｋｘ，Ｑｘは最小２乗法により求められる定数
（３）工程（２）で得られた値を基に、各発熱体（Ｗｘ：ｘ＝１，２，３，・・・）上に位置するウエハの各部位における温度（Ｔｘ：ｘ＝１，２，３，・・・）が数３の関係となるようなＲｘ（ｘ＝１，２，３，・・・）が得られるように、各発熱体（Ｗｘ：ｘ＝１，２，３，・・・）に通電する電力を制御する工程
(数３)
Ｋ1×Ｒ1＋Ｑ1＝Ｋ2×Ｒ2＋Ｑ2＝Ｋ3×Ｒ3＋Ｑ3＝・・・
また、本発明は、上記ウエハ加熱部材の載置面に載せたウエハの中心部の温度を、周辺部の温度より大きくした状態で昇温するようにしたことを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について説明する。
【００１２】
図１は本発明に係るウエハ加熱部材を備える加熱装置の一例を示す概略断面図、図２は本発明に係るウエハ加熱部材の制御機構を示すブロック図であり、このウエハ加熱部材１は、円板状をした板状セラミック体２の上面に、ウエハ１１を収容、載置する凹部を有し、該凹部の底面をウエハ１１の載置面４とするとともに、板状セラミック体２の内部中央には、図３に示すような平面形状が円形をなし、単一パターンからなる発熱体Ｗ１を載置面４近傍に埋設するとともに、板状セラミック体２の内部周辺には、図４に示すような平面形状がリング状をなし、単一パターンからなる発熱体Ｗ２を埋設し、板状セラミック体２の下面には、前記発熱体Ｗ１と電気的に接続される給電端子７及び発熱体Ｗ２と電気的に接続された給電端子８をそれぞれ接合してある。
【００１３】
そして、上記ウエハ加熱部材１は、筒状体３を介して真空処理室１２内に気密に設置し、ウエハ加熱部材１の給電端子７，８を筒状体３内を通って真空処理室１２外へ取り出すようになっている。なお、１３は成膜用ガスやエッチング用ガスを導入するためのガス供給孔であり、１４は真空処理室１２の空気を排出するための排気孔である。
【００１４】
また、板状セラミック体２の下面中央で、かつ最も内側に位置する発熱体Ｗ１の近傍には、熱電対等の温度検出手段９を内蔵してあり、この温度検出手段９に接続されたリード線１０も筒状体３内を通って真空処理室１２外へ取り出すようになっている。
【００１５】
即ち、図２に示すように、筒状体３内を通って真空処理室１２外へ取り出された給電端子７は電力制御装置１９ａと、給電端子８は電力制御部１９ｂとそれぞれ接続してあり、給電端子７と電力制御装置１９ａとの間には電圧計１５ａと電流計１６ａを接続し、これら電圧計１５ａ及び電流計１６ａより得られた信号を演算部１７へ送るようになっており、また、給電端子８と電力制御装置１９ｂとの間にも電圧計１５ｂと電流計１６ｂを接続し、これら電圧計１５ｂ及び電流計１６ｂより得られた信号を演算部１７へ送るようになっている。さらに、熱電対９より得られた信号も温度変換器２１を介して演算部１７へ送るようになっている。なお、２０は電極制御部１９ａ，１９ｂにそれぞれ電圧を印加するための電源である。
【００１６】
そして、熱電対９、各電圧計１５ａ，１５ｂ、及び各電流計１６ａ，１６ｂから得られた信号を基に演算部１７にて演算し、変換器１８ａを介して電力制御部１９ａに出力された指令信号を基に発熱体Ｗ１を加熱し、また、変換器１８ｂを介して電力制御部１９ｂに出力された指令信号を基に発熱体Ｗ２を加熱するように、発熱体５と発熱体６を独立して加熱するのであるが、演算部１７では、以下の工程（１）（２）から算出した値を基に工程（３）のように演算処理するようになっている。
【００１７】
即ち、工程（１）では、ウエハ加熱部材１の載置面４に測温用ＴＣウエハ（不図示）を載せ、基準となる温度（以下、基準温度という）とウエハ１１の処理温度の少なくとも２点において、測定温用ＴＣウエハの面内温度差を±５℃以下とした時の最も内側に位置する発熱体Ｗ１以外の発熱体Ｗ２の抵抗値Ｒ２と、最も内側に位置する発熱体Ｗ１以外の発熱体Ｗ２上に位置する測温用ＴＣウエハの各部位における温度Ｔ２を測定する。
【００１８】
基準温度を室温とする場合、ウエハ加熱部材１の載置面４に測温用ＴＣウエハを載せ、測温用ＴＣウエハの各測温点における温度の差が±５℃以下となるまで放置する。測温用ＴＣウエハとしては、正確な温度測定ができるようにするため、測温点ができるだけ多いものが良いが、少なくとも５点以上測定できるものを用いれば良い。
【００１９】
測温点を５点計ることができる測温用ＴＣウエハを用いた場合の測温点の配置位置を図５（ａ）に示す。なお、測温点Ｐ１は発熱体Ｗ１の上方に位置し、測温点Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５は、リング状をした発熱体Ｗ２の中央上方に位置するように構成してある。
【００２０】
具体的には、温度変化のない恒温室にウエハ加熱部材１を備えた真空処理室１２を設置し、冷却水や加熱電源を全て絶った状態で１時間以上、好ましくは１２時間以上放置すると、測温用ＴＣウエハの面内温度差を±５℃以下、さらには±１℃以内、望ましくは±０．１℃以内とすることができ、この時の温度を基準温度とし、その時の発熱体Ｗ２の抵抗値Ｒ２と、発熱体Ｗ２上に位置する測温用ＴＣウエハの部位における温度Ｔ２を測定する。
【００２１】
この時、図５（ａ）の測温用ＴＣウエハを用いて発熱体Ｗ２上に位置する測温用ＴＣウエハの各部位における温度Ｔ２を測定する場合、測温点Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５における各温度の平均値を求めることにより算出する。
【００２２】
また、ウエハ加熱部材１を発熱させて測温用ＴＣウエハを処理温度まで加熱し、発熱体Ｗ１及び発熱体Ｗ２に印加する電力をそれぞれ調整して測温用ＴＣウエハの面内温度差が±５℃以下、好ましくは±１℃以下になるようにし、ウエハの面内温度差が±５℃以内となった時の温度を処理温度とし、その時の発熱体Ｗ２の抵抗値Ｒ２と、発熱体Ｗ２上に位置する測温用ＴＣウエハの各部位における温度Ｔ２を、基準温度で測定した場合と同様に測定する。なお、測定精度を高めるために同様の測定を数回繰り返し、その平均値を測定値としても構わない。
【００２３】
次に、工程（２）では、発熱体Ｗ２の抵抗値Ｒ２と、発熱体Ｗ２上に位置する測温用ＴＣウエハの各部位における温度Ｔ２との間には数１に示すような一次関数としての関係があると仮定し、基準温度で求めた発熱体Ｗ２の抵抗値Ｒ２と、発熱体Ｗ２上に位置する測温用ＴＣウエハの各部位における温度Ｔ２、及び処理温度で求めた発熱体Ｗ２の抵抗値Ｒ２と、発熱体Ｗ２上に位置するウエハの各部位における温度Ｔ２を基に、最小２乗法により数１のＫ２とＱ２を求める。
（数１）
Ｔｘ＝Ｒｘ×Ｋｘ＋Ｑｘ （ｘ＝１，２，３，…）
ただし、
Ｔｘ（単位：℃）は各発熱体上に位置するウエハの各部位における温度
Ｒｘ（単位：Ω）は各発熱体の抵抗値
Ｋｘ，Ｑｘは最小２乗法により求められる定数
また、処理温度における発熱体Ｗ１の近傍に埋設した温度検出手段９、例えば熱電対９の温度Ｔｃと、測温用ＴＣウエハの中心部、即ち測度点Ｐ１の温度Ｔ１を測定し、実際の測温用ＴＣウエハ上の中心温度Ｔ１と熱電対９から得られる温度Ｔｃとの温度差△Ｔを測定する。
【００２４】
そして、これらの数値を基に、実際の処理工程（３）では、処理するウエハ１１をウエハ加熱部材１の載置面４に載せ、発熱体Ｗ１上に位置するウエハ１１の温度がＴ１となるように、熱電対９により測定した温度Ｔｃを基に発熱体Ｗ１に印加する電力を制御して所定の処理温度に加熱するとともに、発熱体Ｗ２上に位置するウエハ１１の各部位における温度Ｔ２は、発熱体Ｗ１上に位置するウエハ１１の中心温度Ｔ１と等しくなるように、発熱体Ｗ２に印加する電力を制御することにより、処理温度におけるウエハ１１の面内温度差を±５％以下に均熱化することができる。
【００２５】
即ち、数２に示す関係が常に成り立つような発熱体Ｗ２の抵抗値Ｒ２が得られるように発熱体Ｗ２へ通電する電力を演算部１７にて演算し、制御するようにすれば良い。
（数２）
Ｋｘ・Ｒｘ＋Ｑｘ＝Ｔｃ＋ΔＴ （ｘ＝２，３，…）
ただし、
Ｔｘ（単位：℃）は各発熱体上に位置するウエハの各部位における温度
Ｒｘ（単位：Ω）は各発熱体の抵抗値
Ｋｘ，Ｑｘは最小２乗法により求められる定数
Ｔｃ（単位：℃）は処理温度における温度検出手段にて測定した時の温度
ΔＴ（単位：℃）は処理温度における最も内側の発熱体上に位置するウエハ中心部の温度と温度検出手段にて測定した時の温度との差
かくして、本発明のウエハ加熱部材１を用いれば、処理温度におけるウエハ１１の面内温度差を±５％以下とすることができるとともに、真空処理室１２に冷却水を流したり、成膜用ガスやエッチング用ガスを供給したりすることにより、課題で列挙した（Ａ）〜（Ｎ）の外乱が作用したとしても、ウエハ１１の周縁部における温度が中央部における温度と等しくなるような電力を発熱体Ｗ２に印加することができるため、ウエハ１１の面内温度差を常に±５％以内とすることができる。
【００２６】
次に、本発明の他の実施形態について図６乃至図１０を基に説明する。
【００２７】
この加熱部材２２は、円盤状をした板状セラミック体２３の内部中央には、図８に示すような平面形状が円形をなし、単一パターンからなる発熱体Ｗ１を載置面４近傍に埋設するとともに、板状セラミック体２３の内部周辺には、図９に示すような平面形状がリング状をなし、単一パターンからなる発熱体Ｗ２、及び図１０に示すような平面形状がリング状をなし、単一パターンからなる発熱体Ｗ３を各々埋設し、板状セラミック体２３の下面には、各発熱体Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３とそれぞれ電気的に接続される給電端子２９，３０，３１を接合し、筒状体２４内を通って真空処理室１２外へ取り出すようになっており、給電端子２９は電圧計１５ａ、電流計１６ａ、電力制御部１９ａと、給電端子３０は電圧計１５ｂ、電流計１６ｂ、電力制御部１９ｂと、給電端子３１は電圧計１５ｃ、電流計１６ｃ、電力制御部１９ｃとそれぞれ接続し、各電圧計１５ａ〜１５ｃ、電流計１６ａ〜１６ｃから得られた信号は演算部１７へ送るようになっている。
【００２８】
なお、板状セラミック体２３の下面中央で、かつ最も内側に位置する発熱体Ｗ１の近傍には、熱電対等の温度検出手段３２を内蔵してあり、載置面２５上に載せたウエハ３４の温度変化を疑似的にモニターするようになっている。
【００２９】
そして、各電圧計１５ａ〜１５ｃ、電流計１６ａ〜１６ｃから得られた信号を基に演算部１７にて演算し、交換器１８ａを介して電力制御部１９ａに出力した指令信号を基に発熱体Ｗ１を加熱し、変換器１８ｂを介して電力制御部１９ｂに出力した指令信号を基に発熱体Ｗ２を加熱し、変換器１８ｃを介して電力制御部１９ｃに出力した指令信号を基に発熱体Ｗ３を加熱するというように、発熱体Ｗ１、発熱体Ｗ２、及び発熱体Ｗ３をそれぞれ独立して加熱するのであるが、演算部１７では、以下の工程（１）（２）から算出した値を基に工程（３）のように演算処理するようになっている。
【００３０】
即ち、工程（１）では、ウエハ加熱部材２２の載置面２５に測温用ＴＣウエハを載せ、基準温度において、測温用ＴＣウエハの面内温度差を±５℃以下とした時の各発熱体Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３の抵抗値Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３と、各発熱体Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３上に位置する測温用ＴＣウエハの各部位における温度Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３を前述したのと同様の条件にて測定する。
【００３１】
なお、図５（ｂ）に示す測温用ＴＣウエハを用い、測温点Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５の各点を結ぶ円の下方に発熱体Ｗ２が、測温点Ｐ６，Ｐ７，Ｐ８，Ｐ９の各点を結ぶ円の下方に発熱体Ｗ３が、測温点Ｐ１の下方に発熱体Ｗ１がそれぞれ位置する場合、発熱体Ｗ１上に位置する測温用ＴＣウエハの各部位における温度Ｔ１は、測温点Ｐ１の温度とすれば良く、また、発熱体Ｗ２上に位置する測温用ＴＣウエハの各部位における温度Ｔ２は、各測温点Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５における温度の平均値、発熱体Ｗ３上に位置する測温用ＴＣウエハの各部位における平均温度Ｔ３は、各測温点Ｐ６，Ｐ７，Ｐ８，Ｐ９における温度の平均値として求めれば良い。
【００３２】
次に、ウエハ加熱部材２２を発熱させて測温用ＴＣウエハを処理温度に加熱し、各発熱体Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３の電力をそれぞれ調整して測温用ＴＣウエハの面内温度差が±５℃以下、好ましくは±１℃以下になるようにし、ウエハの面内温度差が±５℃以内となった時の温度を処理温度とし、その時の各発熱体Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３の抵抗値Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３と、各発熱体Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３上に位置する測温用ＴＣウエハの各部位における温度Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３を、基準温度で測定した場合と同様に測定する。
【００３３】
次に、工程（２）として、各発熱体Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３の抵抗値Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３と、各発熱体Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３上に位置する測温用ＴＣウエハの各部位における温度Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３との間にはそれぞれ数１に示すような一次関数としての関係があると仮定し、基準温度で求めた各発熱体Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３の抵抗値Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３と、各発熱体Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３上に位置する測温用ＴＣウエハの各部位における温度Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３、及び処理温度で求めた各発熱体Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３の抵抗値Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３と、各発熱体Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３上に位置する測温用ＴＣウエハの各部位における温度Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３を基に、最小２乗法により発熱体Ｗ１の数１におけるＫ１とＱ１、発熱体Ｗ２の数１におけるＫ２とＱ２、及び発熱体Ｗ３の数１におけるＫ３とＱ３を求める。なお、ここでは測温用ＴＣウエハの各部位の温度を各発熱体Ｗ２，Ｗ３上に位置する測温点の平均値として算出し代表値としているが、測温点を決め、その値を代表値としても構わない。
（数１）
Ｔｘ＝Ｒｘ×Ｋｘ＋Ｑｘ （ｘ＝１，２，３，…）
ただし、
Ｔｘ（単位：℃）は各発熱体上に位置するウエハの各部位における温度
Ｒｘ（単位：Ω）は各発熱体の抵抗値
Ｋｘ，Ｑｘは最小２乗法により求められる定数
そして、これらの数値を基に、実際の処理工程（３）では、処理するウエハ３４をウエハ加熱部材２２の載置面２５に載せ、例えば、発熱体Ｗ１に電力を印加して処理温度に加熱するとともに、発熱体Ｗ２上に位置するウエハ３４の温度、及び発熱体Ｗ３上に位置するウエハ３４の温度が、発熱体Ｗ１上に位置するウエハ３４の温度と等しくなるように各発熱体Ｗ２，Ｗ３へ印加する電力をそれぞれ制御することにより、処理温度におけるウエハ１１の面内温度差を±５％以下とすることができる。
【００３４】
即ち、数３に示す関係が常に成り立つような各発熱体Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３の抵抗値Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３が得られるように各発熱体Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３へ通電する電力を演算部２０にて演算し、制御するようにすれば良い。
（数３）
Ｋ１×Ｒ１＋Ｑ１＝Ｋ２×Ｒ２＋Ｑ２＝Ｋ３×Ｒ３＋Ｑ３＝…
かくして、このウエハ加熱部材２２においても、処理温度におけるウエハ３４の面内温度差を±５％以下とすることができるとともに、真空処理室１２に冷却水を流したり、ガスを供給したりすることにより、課題で列挙した（Ａ）〜（Ｎ）の外乱が作用したとしても、ウエハ３４の面内温度差を±５％以内とすることができる。
【００３５】
ところで、上記ウエハ加熱部材１，２２を構成する板状セラミック体２，２３の材質としては、アルミナ、窒化珪素、サイアロン、窒化アルミニウムを主成分とするセラミックスを用いることができるが、この中でも窒化アルミニウムを主成分とするセラミックスは他のセラミックスと比較して高い熱伝導率を有することから好適であり、具体的には窒化アルミニウムの含有量が９０％以上であるものが良い。
【００３６】
また、上記板状セラミック体２，２３中に埋設する発熱体Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３の材質としては、板状セラミック体２，２３を形成するセラミックスとの熱膨張差ができるだけ小さいものが良く、例えば、ＷやＭｏ等の金属やＷＣを用いることができ、これらにＡｌＮ，Ａｌ２Ｏ３，Ｓｉ３Ｎ４等のセラミック粉体を添加することが好ましい。特に室温（２５℃）付近から９００℃程度の処理温度域における数１のＫｘが５０〜７００の範囲にあるものが良い。即ち、室温（２５℃）付近から９００℃程度の処理温度域における数１のＫｘが５０未満又は７００を超えると、温度変動が大きくなり、温度制御できなくなるからで、好ましくは９０〜４００とすることが良い。更に好ましくは９０〜３００の範囲が良い。
【００３７】
更に、上記板状セラミック体２，２３中に埋設する発熱体Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３の間隔が２ｍｍ以下では、発熱体Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３間の絶縁不良を起こすことがあり、また８ｍｍ以上では発熱体Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３間に温度の低い領域が発生し、ウエハ面内の温度差が大きくなり好ましくない。その為、各発熱体Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３の間隔は２ｍｍから８ｍｍが好ましく、更には２ｍｍから５ｍｍであると更にウエハ面の温度差を低減することができ望ましい。
【００３８】
以上、本発明の実施形態について示したが、本発明はこれらの実施形態だけに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で改良や変更できることは言う迄もない。
【００３９】
【実施例】
（実施例１）
図１に示すウエハ加熱部材１を製作し、ウエハを加熱した時のウエハの面内温度差について調べる実験を行った。
【００４０】
本実験にあたり、ウエハ加熱部材１を構成する板状セラミック体２は窒化アルミニウム質セラミックスにより形成し、外形２４０ｍｍ、厚み１５ｍｍの円盤状とした。また、板状セラミック体２中の内側で外径１００ｍｍの範囲内には図３に示すパターン形状を有する発熱体Ｗ１を、その外側で外径２２０ｍｍ、内径１０２ｍｍの範囲内には図４に示すパターン形状を有する発熱体Ｗ２をそれぞれ埋設した。
【００４１】
また、ウエハ加熱部材１の下面に接合する筒状体３は、板状セラミック体２と同様に窒化アルミニウム質セラミックスにより形成し、外径７０ｍｍ、内径４０ｍｍの筒状とした。
【００４２】
筒状体３は、板状セラミック体２の下面に気密に接合し、ウエハ加熱部材１を真空処理室１２内に設置するとともに、図２に示す制御回路を構成した。
【００４３】
そして、ウエハ加熱部材１の載置面４に、図５（ａ）に示す外径２００ｍｍの測温用ＴＣウエハ（センサレー社製、測温点５点）を載せ、真空処理室１２の冷却水や加熱電源を遮断した状態で室内温度を２０℃に保ち、この状態で１２時間放置した後、測温用ＴＣウエハの各測温点における温度と温度検出手段９としての熱電対の温度を測定した。この時、測温用ＴＣウエハの各測定点の温度Ｔは、以下の通りであった。
【００４４】
Ｔ１（測温点Ｐ１の温度）＝２０．１℃
Ｔ２−２（測温点Ｐ２の温度）＝２０．１℃
Ｔ２−３（測温点Ｐ３の温度）＝２０．１℃
Ｔ２−４（測温点Ｐ４の温度）＝２０．１℃
Ｔ２−５（測温点Ｐ５の温度）＝２０．０℃
Ｔ２＝（Ｔ２−２＋Ｔ２−３＋Ｔ２−４＋Ｔ２−５）／４＝２０．０７５℃
また、この時の発熱体Ｗ２の抵抗値Ｒ２は３．１５０Ωであった。
【００４５】
次に、真空処理室１２内を真空ポンプで真空とした後、各発熱体Ｗ１，Ｗ２に通電し、測温点Ｔ１の温度が６００℃になるまで加熱した。昇温の際、発熱体Ｗ１の近傍に設置した熱電対９の温度が急激に変化しないよう徐々に発熱体Ｗ１に電力を供給するとともに、測温点Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５の平均温度Ｔ２より測温点Ｐ１が常に１０〜３０℃高くなるようにした。そして、測温用ＴＣウエハの測温点Ｐ１の温度Ｔ１が６００℃となった時点でＰ１の温度Ｔ１と、測温点Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５の平均温度Ｔ２が等しくなるように調整した。この時、測温用ＴＣウエハの各測定点の温度は、以下の通りであった。
【００４６】
Ｔ１（測温点Ｐ１の温度）＝６１０．０℃
Ｔ２−２（測温点Ｐ２の温度）＝６１２．０℃
Ｔ２−３（測温点Ｐ３の温度）＝６０９．１℃
Ｔ２−４（測温点Ｐ４の温度）＝６１０．８℃
Ｔ２−５（測温点Ｐ５の温度）＝６０８．１℃
Ｔ２＝（Ｔ２−２＋Ｔ２−３＋Ｔ２−４＋Ｔ２−５）／４＝６１０．０℃
また、この時の発熱体Ｗ２の抵抗値Ｒ２はＲ２＝９．３４４Ωであった。
【００４７】
さらに、この時の熱電対９の温度Ｔｃを測定したところ、６４７．５℃であり、測温点Ｐ１との温度差ΔＴは−３７．５℃であった。
【００４８】
なお、測温用ＴＣウエハの各測温点は、測温点Ｐ２〜Ｐ５がウエハ中心から７０ｍｍの位置に位置していた。
【００４９】
そして、基準となる温度と処理温度での発熱体Ｗ２の抵抗値Ｒ２と、発熱体Ｗ２上に位置するウエハの各部位における温度Ｔ２から数１におけるＫ２とＱ２をそれぞれ算出したところ、Ｋ２＝９５．２４１、Ｑ２＝−２７９．９３５であった。
【００５０】
そこで、ウエハ加熱部材１の載置面４に測温用ＴＣウエハを載せた状態で６００℃に加熱し、発熱体Ｗ１の抵抗値Ｒ２が以下の関係が成り立つように調整した。
【００５１】
９５．２４１・Ｒ２−２７９．９３５＝Ｔｃ＋ΔＴ
この結果、表１に示すように、本発明のウエハ加熱部材１は、測温用ＴＣウエハの面内温度差が３．９℃であった。
【００５２】
これに対し、単一の発熱体４５を埋設した従来のウエハ加熱部材４７を用いて６００℃に加熱する実験を行ったところ、測温用ＴＣウエハの面内温度差は１２．２℃と本発明と比較して温度バラツキが大きかった。
【００５３】
次に、測温用ＴＣウエハの上面に１０００ｃｃｍのＡｒガスを流したところ、本発明のウエハ加熱部材１は、表２に示すように、測温用ＴＣウエハの面内温度差が８℃内であったのに対し、従来の加熱部材では１８．２℃と大きく、本発明のウエハ加熱部材１を用いれば、真空処理室１２に冷却水を流したり、プロセスガスを供給したりしてもウエハの面内温度差を１０℃以下とでき、常に安定した均熱化が図れることがわかる。
【００５４】
【表１】
【００５５】
【表２】
【００５６】
（実施例２）
さらに、実施例１における本発明のウエハ加熱部材１において、処理温度までの昇温時における各発熱体（Ｗ１，Ｗ２）の発熱量を異ならせた時のウエハ加熱部材１の破損の有無について調べる実験を行った。なお、昇温中の温度は測温用ＴＣウエハにより測定し、測温点Ｐ１の温度Ｔ１と測定Ｐ２〜Ｐ５の温度Ｔ２との温度差が５０℃、４０℃、３０℃、２０℃、１０℃、５℃、０℃、−１０℃となるように７５０℃まで昇降と冷却を順次各５回繰り返した。
【００５７】
結果は表３に示す通りである。
【００５８】
【表３】
【００５９】
この結果、測温点Ｐ１の温度Ｔ１が測温点Ｐ２〜Ｐ５の温度Ｔ２より１０℃〜５０℃大きくした状態で昇温することによりウエハ加熱部材１の破損を防止できることが判る。
（実施例３）
次に、実施例１における本発明のウエハ加熱部材１と同様の製法において、内側の発熱体Ｗ１と外側の発熱体Ｗ２を載置面４へ投影した時の発熱体Ｗ１，Ｗ２の間隔を異ならせた、処理温度を６００℃にした時のウエハ加熱部材１の温度分布の良否について調べる実験を行った。
【００６０】
この結果、発熱体Ｗ１，Ｗ２の間隔を２ｍｍ〜８ｍｍとすれば、ウエハ面内の温度差を±５℃以下とすることができ、特に２ｍｍ〜５ｍｍの範囲のものが優れていた。
【００６１】
（実施例４）
次に、図６に示すウエハ加熱部材２２を製作し、ウエハを加熱した時のウエハの面内温度差について調べる実験を行った。
【００６２】
本実験にあたり、ウエハ加熱部材２２を構成する板状セラミック体２３は窒化アルミニウム質セラミックスにより形成し、外径３４０ｍｍ、厚み１５ｍｍの円盤状とした。また、板状セラミック体２３中の内側で外径１００ｍｍの範囲内には図８に示すパターン形状を有する発熱体Ｗ１を、その外側で外径２００ｍｍ、内径１０２ｍｍの範囲内には図９に示すパターン形状を有する発熱体Ｗ２を、その外側で外径３２０ｍｍ、内径２０２ｍｍの範囲内には図１０に示すパターン形状を有する幅２ｍｍの発熱体Ｗ３をそれぞれ厚み方向に２ｍｍの間隔で深さを異ならせて埋設したものを用いた。
【００６３】
また、ウエハ加熱部材２２の下面に接合する筒状体２４は板状セラミック体２３と同様に窒化アルミニウム質セラミックスにより形成し、外径８０ｍｍ、内径５０ｍｍの筒状とした。
【００６４】
筒状支持体２４は、板状セラミック体２３の下面に気密に接合し、ウエハ加熱部材２２を真空処理室１２内に設置するとともに、図７に示す制御回路を構成した。
【００６５】
そして、ウエハ加熱部材２２の載置面２５に、図５（ｂ）に示す外径３００ｍｍの測温用ＴＣウエハ（センサレー社製、測温点９点）を載せ、真空処理室１２の冷却水や加熱電源を遮断した状態で室内温度を２０℃に保ち、この状態で１２時間放置した後、測温用定ＴＣウエハの各測温点における温度を測定した。この時、測温用ＴＣウエハの各測定点の温度は、以下の通りであった。
【００６６】
Ｔ１（測温点Ｐ１の温度）＝２０．１℃
Ｔ２−２（測温点Ｐ２の温度）＝２０．１℃
Ｔ２−３（測温点Ｐ３の温度）＝２０．０℃
Ｔ２−４（測温点Ｐ４の温度）＝２０．１℃
Ｔ２−５（測温点Ｐ５の温度）＝２０．１℃
Ｔ３−６（測温点Ｐ６の温度）＝２０．１℃
Ｔ３−７（測温点Ｐ７の温度）＝２０．０℃
Ｔ３−８（測温点Ｐ８の温度）＝２０．１℃
Ｔ３−９（測温点Ｐ９の温度）＝２０．０℃
Ｔ２＝（Ｔ２−２＋Ｔ２−３＋Ｔ２−４＋Ｔ２−５）／４＝２０．０７５℃
Ｔ３＝（Ｔ３−６＋Ｔ３−７＋Ｔ３−８＋Ｔ３−９）／４＝２０．０５℃
また、この時の発熱体Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３の各抵抗値Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３は、
Ｒ１＝１．５６０Ω Ｒ２＝２．３４８Ω Ｒ３＝３．７８３Ωであった。
【００６７】
次に、真空処理室１２内を真空ポンプで真空とした後、各発熱体Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３に通電し、測温点Ｔ１の温度が７００℃になるまで加熱した。昇温の際、発熱体Ｗ１の近傍に設置した熱電対３２の温度が急激に変化しないよう徐々に発熱体Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３に電力を供給するとともに、測温点Ｐ１の温度が測温点Ｐ２〜Ｐ５の平均温度Ｔ２及び測温点Ｐ６〜Ｐ９の平均温度Ｔ３より常に５〜１５℃高くなるようにした。そして、測温用ＴＣウエハのＰ１の温度（Ｔ１）が７００℃となった時点で測温点Ｐ１の温度Ｔ１と、測温点Ｐ２〜Ｐ５の平均温度Ｔ２及び測温点Ｐ６〜Ｐ９の平均温度Ｔ３が等しくなるように調整した。この時、測温用ＴＣウエハの各測定点の温度は、以下の通りであった。
【００６８】
Ｔ１（測温点Ｐ１の温度）＝７００．０℃
Ｔ２−２（測温点Ｐ２の温度）＝６９９．５℃
Ｔ２−３（測温点Ｐ３の温度）＝７００．５℃
Ｔ２−４（測温点Ｐ４の温度）＝６９８．９℃
Ｔ２−５（測温点Ｐ５の温度）＝７０１．１℃
Ｔ３−６（測温点Ｐ６の温度）＝６９９．３℃
Ｔ３−７（測温点Ｐ７の温度）＝６９９．１℃
Ｔ３−８（測温点Ｐ８の温度）＝７００．７℃
Ｔ３−９（測温点Ｐ９の温度）＝７００．９℃
Ｔ２＝（Ｔ２−２＋Ｔ２−３＋Ｔ２−４＋Ｔ２−５）／４＝７００．０℃
Ｔ３＝（Ｔ３−６＋Ｔ３−７＋Ｔ３−８＋Ｔ３−９）／４＝７００．０℃
また、この時の各発熱体Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３の抵抗値Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３は、Ｒ１＝７．０３２Ω Ｒ２＝８．２１０Ω Ｒ３＝１０．６５４Ωであった。
【００６９】
なお、測温用ＴＣウエハの各測温点は、測温点Ｐ２〜Ｐ５がウエハ中心から７５ｍｍの位置に、測温点Ｐ６〜Ｐ９がウエハ中心から１３０ｍｍの位置にそれぞれ位置していた。
【００７０】
そして、基準となる温度と処理温度での各発熱体Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３の抵抗値Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３と、各発熱体Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３上に位置するウエハの部位における温度Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３から、各発熱体Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３における数１のＫ１とＱ１、Ｋ２とＱ２、Ｋ３とＱ３をそれぞれ算出したところ、
Ｋ１＝１２４．２５１、Ｑ１＝−１７３．７３１
Ｋ２＝１１５．９８９、Ｑ２＝−２５２．２６６
Ｋ３＝９８．９５８、Ｑ３＝−３５４．３１３
であった。
【００７１】
そこで、ウエハ加熱部材２２の載置面２５に測温用ＴＣウエハを載せた状態で７００℃に加熱し、各発熱体Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３の抵抗値Ｒ１、Ｒ２，Ｒ３の間に以下の関係が成り立つように調整した。
１２４．２５１×Ｒ１−１７３．７３１＝１１５．９８９×Ｒ２−２５２．２６６＝９８．９５８×Ｒ３−３５４．３１３
この結果、表４に示すように、本発明のウエハ加熱部材２２は、測温用ＴＣウエハの内面温度差が２．１℃であった。
【００７２】
これに対し、単一の発熱体４５を埋設したウエハ加熱部材４７を用いて７００℃に加熱する実験を行ったところ、測温用ＴＣウエハの面内温度差は１９．０℃と本発明と比較して温度バラツキがあった。
【００７３】
次に、測温用ＴＣウエハの上面に１０００ｃｃｍの窒素ガスを流したところ、本発明のウエハ加熱部材２２は、表５に示すように、測温用ＴＣウエハの面内温度差が１．４℃であったのに対し、従来のウエハ加熱部材４７では１７．２℃と大きく、本発明のウエハ加熱部材２２を用いれば、真空処理室１２に冷却水を流したり、プロセスガスを供給したりしてもウエハの面内温度差を３℃以下とでき、常に安定した均熱化が図れることがわかる。
【００７４】
【表４】
【００７５】
【表５】
【００７６】
（実施例５）
次に、実施例４における本発明のウエハ加熱部材２２において、７００℃の処理温度までの昇温時における各発熱体（Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３）の発熱量を異ならせた時のウエハ加熱部材２２の破損の有無について調べる実験を行った。なお、昇温中の温度は測温用ＴＣウエハにより測定し、測温点Ｐ１の温度Ｔ１と測温点Ｐ６〜Ｐ９の平均温度Ｔ３の温度差が５０℃、４０℃、３０℃、２０℃、１０℃、５℃、０℃、−１０℃となるように７５０℃まで昇降と冷却を順次各５回繰り返した。
【００７７】
結果は表６に示す通りである。
【００７８】
【表６】
【００７９】
この結果、測温点Ｐ１の温度Ｔ１が測温点Ｐ６〜Ｐ９の平均温度Ｔ３より１０℃〜５０℃大きくした状態で昇温することによりウエハ加熱部材１の破損を防止できることが判る。
【００８０】
【発明の効果】
以上のように、請求項１に係る発明によれば、ウエハの載置面を有する板状セラミック体中に、複数の発熱体を埋設したウエハ加熱部材において、上記各発熱体のＫＸの値をそれぞれ５０〜７００としたことによって、３００℃〜９００℃の処理温度域における各発熱体の温度変動が小さいため、この範囲で容易に温度制御を行うことができる。特に、請求項２に係る発明のように、板状セラミック体を窒化アルミニウム質セラミックスで形成すれば、熱伝導性に優れるため、ウエハをより均一に加熱することができる。
【００８１】
また、請求項３に係る発明のように、上記ウエハ加熱部材に埋設する複数の発熱体（Ｗｘ：ｘ＝１，２，３，…）を以下の工程によって独立して制御することにより上記載置面上に載せたウエハを加熱し、該ウエハの均熱化を図るようにしたことから、どのような雰囲気下でもウエハの面内温度差を±５℃以下に均熱化することができる。
（１）ウエハ加熱部材の載置面にウエハを載せ、基準となる温度と処理温度の少なくとも２点において、上記ウエハの面内温度差を±５℃以下とした時、最も内側の発熱体（Ｗ１）以外の発熱体（Ｗｘ：ｘ＝２，３，…）の抵抗値（Ｒｘ：ｘ＝２，３，…）と、最も内側の発熱体（Ｗ１）以外の発熱体（Ｗｘ：ｘ＝２，３，…）上に位置するウエハの各部位における温度（Ｔｘ：ｘ＝２，３，…）を測定する工程
（２）最も内側の発熱体（Ｗ１）以外の発熱体（Ｗｘ：ｘ＝２，３，…）の抵抗値（Ｒｘ：ｘ＝２，３，…）と、最も内側の発熱体（Ｗ１）以外の発熱体（Ｗｘ：ｘ＝２，３，…）上に位置するウエハの各部位における温度（Ｔｘ：ｘ＝２，３，…）が数１で表されると仮定し、工程（１）で得られた値を基に各発熱体（Ｗｘ：ｘ＝２，３，…）における数１のＫｘとＱｘを最小２乗法により決定するとともに、処理温度における温度検出手段の温度Ｔｃと、最も内側の発熱体（Ｗ１）の温度Ｔ１との温度差ΔＴを算出する工程
（数１）
Ｔｘ＝Ｒｘ×Ｋｘ＋Ｑｘ （ｘ＝１，２，３，…）
ただし、
Ｔｘ（単位：℃）は各発熱体上に位置するウエハの各部位における温度
Ｒｘ（単位：Ω）は各発熱体の抵抗値
Ｋｘ，Ｑｘは最小２乗法により求められる定数
（３）工程（２）で得られた値を基に、ウエハの中心温度Ｔｗは、温度検出手段から得られる温度Ｔｃを基に、最も内側の発熱体（Ｗ１）に通電する電力を制御するとともに、最も内側の発熱体（Ｗ１）以外の発熱体（Ｗｘ：ｘ＝２，３，…）上に位置するウエハの各部位における温度（Ｔｘ：ｘ＝２，３，…）は、数２となるようなＲｘが得られるように、最も内側の発熱体（Ｗ１）以外の各発熱体（Ｗｘ：ｘ＝２，３，…）に通電する電力を制御する工程
（数２）
Ｋｘ・Ｒｘ＋Ｑｘ＝Ｔｃ＋ΔＴ （ｘ＝２，３，…）
ただし、
Ｔｘ（単位：℃）は各発熱体上に位置するウエハの各部位における温度
Ｒｘ（単位：Ω）は各発熱体の抵抗値
Ｋｘ，Ｑｘは最小２乗法により求められる定数
Ｔｃ（単位：℃）は処理温度における温度検出手段にて測定した時の温度
ΔＴ（単位：℃）は処理温度における最も内側の発熱体上に位置するウエハ中心部の温度と温度検出手段にて測定した時の温度との差
さらに、請求項４に係る発明によれば、上記ウエハ加熱部材に埋設する各発熱体（Ｗｘ：ｘ＝１，２，３，…）を以下の工程によって独立して制御することにより上記載置面上に載せたウエハを加熱し、該ウエハの均熱化を図るようにしたことから、どのような雰囲気下でもウエハの面内温度差を±５℃以下に均熱化することができる。
（１）ウエハ加熱部材の載置面にウエハを載せ、基準となる温度と処理温度の少なくとも２点において、上記ウエハの面内温度差を±５℃以下とした時、各発熱体（Ｗｘ：ｘ＝１，２，３，…）の抵抗値（Ｒｘ：ｘ＝１，２，３，…）と、各発熱体（Ｗｘ：ｘ＝１，２，３，…）上に位置するウエハの各部位における平均温度（Ｔｘ：ｘ＝１，２，３，…）を測定する工程
（２）各発熱体（Ｗｘ：ｘ＝１，２，３，…）の抵抗値（Ｒｘ：ｘ＝１，２，３，…）と、各発熱体（Ｗｘ：ｘ＝１，２，３，…）上に位置するウエハの各部位における温度（Ｔｘ：ｘ＝１，２，３，…）が数１で表されると仮定し、工程（１）で得られた値を基に各発熱体（Ｗｘ：ｘ＝１，２，３，…）における数１のＫｘとＱｘを決定する工程
（数１）
Ｔｘ＝Ｒｘ×Ｋｘ＋Ｑｘ （ｘ＝１，２，３，…）
ただし、
Ｔｘ（単位：℃）は各発熱体上に位置するウエハの各部位における温度
Ｒｘ（単位：Ω）は各発熱体の抵抗値
Ｋｘ，Ｑｘは最小２乗法により求められる定数
（３）工程（２）で得られた値を基に、各発熱体（Ｗｘ：ｘ＝１，２，３，…）上に位置するウエハの各部位における温度（Ｔｘ：ｘ＝１，２，３，…）が数３の関係となるようなＲｘが得られるように、各発熱体（Ｗｘ：ｘ＝１，２，３，…）に通電する電力を制御する工程
（数３）
Ｋ１×Ｒ１＋Ｑ１＝Ｋ２×Ｒ２＋Ｑ２＝Ｋ３×Ｒ３＋Ｑ３＝…
また、請求項５に係る発明によれば、ウエハ加熱部材の載置面に載せたウエハの中心部の温度を、周辺部の温度より大きくした状態で昇温するようにしたことから、高速昇温させたとしても破損することがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るウエハ加熱部材を備える加熱装置の一例を示す概略断面図である。
【図２】本発明に係るウエハ加熱部材の制御機構を示すブロック図である。
【図３】図１のウエハ加熱部材に備える内側の発熱体のパターン形状を示す平面図である。
【図４】図１のウエハ加熱部材に備える外側の発熱体のパターン形状を示す平面図である。
【図５】（ａ）（ｂ）は測温用ＴＣウエハの各測温点の位置を示す平面図である。
【図６】本発明に係る他のウエハ加熱部材を備える加熱装置の一例を示す概略断面図である。
【図７】本発明に係る他のウエハ加熱部材の制御機構を示すブロック図である。
【図８】図６のウエハ加熱部材に備える最も内側の発熱体のパターン形状を示す平面図である。
【図９】図６のウエハ加熱部材に備える内側の発熱体のパターン形状を示す平面図である。
【図１０】図６のウエハ加熱部材に備える外側の発熱体のパターン形状を示す平面図である。
【図１１】従来のウエハ加熱部材を用いた加熱装置の一例を示す概略断面図である。
【図１２】図１１のウエハ加熱部材に備える発熱体のパターン形状を示す平面図である。
【符号の説明】
１，２２，４７：ウエハ加熱部材
２，２３，４２：板状セラミック体
４，２５，４４：載置面
Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，４５：発熱体
７，８，２９，３０，３１，４６：給電端子
９，３２，４８：温度検出手段
１０，３３，４９：リード線
３，２４，４３：筒状体
１２：真空処理室
１３：ガス導入孔
１４：ガス排出孔
１５ａ，１６ｂ，１７ｃ：電圧計
１６ａ，１６ｂ，１６ｃ：電流計
１７：演算部
１８ａ，１８ｂ，１８ｃ：変換器
１９ａ，１９ｂ，１９ｃ：電力制御部
２０：電源
２１：温度変換器
１１，３４，５９：ウエハ
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、半導体ウエハ、液晶用ガラス基板、磁気ヘッド用基板などのウエハを加熱するのに用いるウエハ加熱部材及びこれを用いたウエハの均熱化方法並びに昇温方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、半導体装置を製造するにあたり、熱ＣＶＤ、プラズマＣＶＤ、スパッタリング等の成膜工程やエッチング工程等においては、半導体ウエハ（以下、単にウエハと言う）を保持して各種処理温度に加熱するためにウエハ加熱部材が用いられている。
【０００３】
図１１に、従来のウエハ加熱部材を用いた加熱装置の一例を示すように、この加熱装置は、円板状をした板状セラミック体４２の上面に、ウエハ５０を収容、載置する凹部を有し、該凹部の底面を載置面４４とするとともに、板状セラミック体４２中には、図１２に示すような単一パターンからなる発熱体４５を埋設し、板状セラミック体４２の下面には、上記発熱体４５と電気的に接続された給電端子４６を接合してなるウエハ加熱部材４７を、筒状体４３を介して真空処理室１２内に気密に設置してなり、ウエハ加熱部材４７の給電端子４６を筒状体４３内を通って真空処理室１２外へ取り出すようになっていた。
【０００４】
そして、このウエハ加熱部材４７によりウエハ５０を加熱するには、ウエハ加熱部材４７の載置面４４にウエハ５０を載せるとともに、発熱体４５に通電してウエハ加熱部材４７を発熱させ、板状セラミック体４２の中央に内蔵した熱電対４８より得られる値を基に、載置面４４上のウエハ５０の温度を、例えば３００℃以上の各種処理温度に加熱するようになっており、真空処理室１２の排気孔１４より真空吸引して真空処理室１２内を真空状態とするとともに、真空処理室１２のガス供給孔１３より成膜用ガスを供給することにより、ウエハ５０上に薄膜を形成し、また、エッチング用ガスを供給することにより、ウエハ５０上にエッチング処理を施すようになっていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、成膜工程やエッチング工程では、リードタイムを短くするために所定の温度に加熱するまでの昇温速度を高めることが要求されている。また、成膜特性やエッチング精度を高めるためにはウエハ５０の面内温度差ができるだけ小さいことが望まれている。
【０００６】
しかしながら、単一パターンの発熱体４５を埋設したウエハ加熱部材４７では、その周辺部における熱輻射や筒状体４３からの熱引け等により、ウエハ５０を均一に加熱することが難しく、例えばウエハ加熱部材４７の外径が３００ｍｍを越える場合、ウエハ５０の面内温度差を±５％以下に制御することができなかった。
【０００７】
また、ウエハ加熱部材４７には以下に示す様々な外乱が作用するため、これらの外乱によっても載置面４４上に載せたウエハ５０を均一に加熱することは難しいものであった。
（Ａ）冷却水の温度変化
（Ｂ）冷却水の圧力変化
（Ｃ）冷却水の流量変化
（Ｄ）部材の設置場所の温度変化
（Ｆ）部材の設置場所の気圧変化
（Ｇ）部材の設置場所の気流変化
（Ｈ）設置環境の人体からの温度変化
（Ｉ）設置環境の人体からの気流変化
（Ｊ）設置環境の人体からの熱伝導
（Ｋ）加熱回路のノイズ
（Ｊ）プラズマ発生およびその回路等からのノイズ
（Ｍ）外部からの電磁ノイズ
（Ｎ）その他予期せぬ熱的、電磁的、環境変化
さらに、成膜用ガスやエッチング用ガスを流していない状態では、ウエハ５０の温度バラツキを小さく保つことができたとしても、成膜用ガスやエッチング用ガスを流すと、ウエハ５０の中央部と周辺部における温度差が大きくなり、ウエハ５０を均一に加熱することができなかった。
【０００８】
また、単一パターンの発熱体４５を埋設したウエハ加熱部材４７を用いてウエハ５０を所定の処理温度まで昇温する場合、板状セラミック体４２と筒状体４３の接合界面に熱応力が生じる。この熱応力により、２０℃／分以上の昇温速度でウエハ加熱部材４７を繰り返し加熱すると、板状セラミック体４２と筒状体４３の接合部が破損するといった課題もあった。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
そこで本発明は、ウエハの載置面を有する板状セラミック体中に、複数の発熱体（Ｗｘ：ｘ＝１，２，３，・・・）を埋設するとともに、最も内側に埋設した発熱体（Ｗ1）の近傍に温度検出手段を内蔵してなるウエハ加熱部材において、前記複数の発熱体（Ｗｘ：ｘ＝１，２，３，・・・）を以下の工程によって独立して制御することにより上記載置面上に載せたウエハを均一に加熱するようにしたことを特徴とする。
（１）ウエハ加熱部材の載置面にウエハを載せ、基準となる温度と処理温度の少なくとも２点において、上記ウエハの面内温度差をそれぞれ±５℃以下とした時、最も内側の発熱体（Ｗ1）以外の発熱体（Ｗｘ：ｘ＝２，３，・・・）の抵抗値（Ｒｘ：ｘ＝２，３，・・・）と、最も内側の発熱体（Ｗ1）以外の発熱体（Ｗｘ：ｘ＝２，３，・・・）上に位置するウエハの各部位における温度（Ｔｘ：ｘ＝２，３，・・・）を測定する工程
（２）最も内側の発熱体（Ｗ1）以外の発熱体（Ｗｘ：ｘ＝２，３，・・・）の抵抗値（Ｒｘ：ｘ＝２，３，・・・）と、最も内側の発熱体（Ｗ１）以外の発熱体（Ｗｘ：ｘ＝２，３，・・・）上に位置するウエハの各部位における温度（Ｔｘ：ｘ＝２，３，・・・）が数１で表されると仮定し、工程（１）で得られた値を基に最小２乗法にて数１のＫｘとＱｘを決定するとともに、処理温度における温度検出手段の温度Ｔｃと、最も内側の発熱体（Ｗ1）上に位置するウエハ中心部の温度Ｔ1との温度差ΔＴを算出する工程
(数１)
Ｔｘ＝Ｒｘ×Ｋｘ＋Ｑｘ （ｘ＝１,２，３，・・・）
ただし、
Ｔｘ（単位：℃）は各発熱体上に位置するウエハの各部位における温度
Ｒｘ（単位：Ω）は各発熱体の抵抗値
Ｋｘ，Ｑｘは最小２乗法により求められる定数
（３）工程（２）で得られた値を基に、ウエハの中心温度Ｔ1は、温度検出手段から得られた温度Ｔｃを基に、最も内側の発熱体（Ｗ1）に通電する電力を制御するとともに、最も内側の発熱体（Ｗ1）以外の発熱体（Ｗｘ：ｘ＝２，３，・・・）上に位置するウエハの各部位における温度（Ｔｘ：ｘ＝２，３，・・・）は、数２となるようなＲｘ（ｘ＝２，３，・・・）が得られるように、最も内側の発熱体（Ｗ1）以外の各発熱体（Ｗｘ：ｘ＝２，３，・・・）に通電する電力を制御する工程
(数２)
Ｋｘ・Ｒｘ＋Ｑｘ＝Ｔｃ＋ΔＴ （ｘ＝２，３，・・・）
ただし、
Ｔｘ（単位：℃）は各発熱体上に位置するウエハの各部位における温度
Ｒｘ（単位：Ω）は各発熱体の抵抗値
Ｋｘ，Ｑｘは最小２乗法により求められる定数
Ｔｃ（単位：℃）は処理温度における温度検出手段にて測定した時の温度
ΔＴ（単位：℃）は処理温度における最も内側の発熱体上に位置するウエハ中心部の温度と温度検出手段にて測定した時の温度との差
また本発明は、ウエハの載置面を有する板状セラミック体中に、複数の発熱体（Ｗｘ：ｘ＝１，２，３，・・・）を埋設したウエハ加熱部材において、前記各発熱体（Ｗｘ：ｘ＝１，２，３，・・・）を以下の工程によって独立して制御することにより上記載置面上に載せたウエハを均一に加熱するようにしたことを特徴とする。
（１）ウエハ加熱部材の載置面にウエハを載せ、基準となる温度と処理温度の少なくとも２点において、上記ウエハの面内温度差をそれぞれ±５℃以下とした時、各発熱体（Ｗｘ：ｘ＝１，２，３，・・・）の抵抗値（Ｒｘ：ｘ＝１，２，３，・・・）と、各発熱体（Ｗｘ：ｘ＝１，２，３，・・・）上に位置するウエハの各部位における温度（Ｔｘ：ｘ＝１，２，３，・・・）を測定する工程
（２）各発熱体（Ｗｘ：ｘ＝１，２，３，・・・）の抵抗値（Ｒｘ：ｘ＝１，２，３，・・・）と、各発熱体（Ｗｘ：ｘ＝１，２，３，・・・）上に位置するウエハの各部位における温度（Ｔｘ：ｘ＝１，２，３，・・・）が数１で表されると仮定し、工程（１）で得られた値を基に数１のＫｘとＱｘを決定する工程
(数１)
Ｔｘ＝Ｒｘ×Ｋｘ＋Ｑｘ （ｘ＝１,２，３，・・・）
ただし、
Ｔｘ（単位：℃）は各発熱体上に位置するウエハの各部位における温度
Ｒｘ（単位：Ω）は各発熱体の抵抗値Ｋｘ，Ｑｘは最小２乗法により求められる定数
（３）工程（２）で得られた値を基に、各発熱体（Ｗｘ：ｘ＝１，２，３，・・・）上に位置するウエハの各部位における温度（Ｔｘ：ｘ＝１，２，３，・・・）が数３の関係となるようなＲｘ（ｘ＝１，２，３，・・・）が得られるように、各発熱体（Ｗｘ：ｘ＝１，２，３，・・・）に通電する電力を制御する工程
(数３)
Ｋ1×Ｒ1＋Ｑ1＝Ｋ2×Ｒ2＋Ｑ2＝Ｋ3×Ｒ3＋Ｑ3＝・・・
また、本発明は、上記ウエハ加熱部材の載置面に載せたウエハの中心部の温度を、周辺部の温度より大きくした状態で昇温するようにしたことを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について説明する。
【００１２】
図１は本発明に係るウエハ加熱部材を備える加熱装置の一例を示す概略断面図、図２は本発明に係るウエハ加熱部材の制御機構を示すブロック図であり、このウエハ加熱部材１は、円板状をした板状セラミック体２の上面に、ウエハ１１を収容、載置する凹部を有し、該凹部の底面をウエハ１１の載置面４とするとともに、板状セラミック体２の内部中央には、図３に示すような平面形状が円形をなし、単一パターンからなる発熱体Ｗ１を載置面４近傍に埋設するとともに、板状セラミック体２の内部周辺には、図４に示すような平面形状がリング状をなし、単一パターンからなる発熱体Ｗ２を埋設し、板状セラミック体２の下面には、前記発熱体Ｗ１と電気的に接続される給電端子７及び発熱体Ｗ２と電気的に接続された給電端子８をそれぞれ接合してある。
【００１３】
そして、上記ウエハ加熱部材１は、筒状体３を介して真空処理室１２内に気密に設置し、ウエハ加熱部材１の給電端子７，８を筒状体３内を通って真空処理室１２外へ取り出すようになっている。なお、１３は成膜用ガスやエッチング用ガスを導入するためのガス供給孔であり、１４は真空処理室１２の空気を排出するための排気孔である。
【００１４】
また、板状セラミック体２の下面中央で、かつ最も内側に位置する発熱体Ｗ１の近傍には、熱電対等の温度検出手段９を内蔵してあり、この温度検出手段９に接続されたリード線１０も筒状体３内を通って真空処理室１２外へ取り出すようになっている。
【００１５】
即ち、図２に示すように、筒状体３内を通って真空処理室１２外へ取り出された給電端子７は電力制御装置１９ａと、給電端子８は電力制御部１９ｂとそれぞれ接続してあり、給電端子７と電力制御装置１９ａとの間には電圧計１５ａと電流計１６ａを接続し、これら電圧計１５ａ及び電流計１６ａより得られた信号を演算部１７へ送るようになっており、また、給電端子８と電力制御装置１９ｂとの間にも電圧計１５ｂと電流計１６ｂを接続し、これら電圧計１５ｂ及び電流計１６ｂより得られた信号を演算部１７へ送るようになっている。さらに、熱電対９より得られた信号も温度変換器２１を介して演算部１７へ送るようになっている。なお、２０は電極制御部１９ａ，１９ｂにそれぞれ電圧を印加するための電源である。
【００１６】
そして、熱電対９、各電圧計１５ａ，１５ｂ、及び各電流計１６ａ，１６ｂから得られた信号を基に演算部１７にて演算し、変換器１８ａを介して電力制御部１９ａに出力された指令信号を基に発熱体Ｗ１を加熱し、また、変換器１８ｂを介して電力制御部１９ｂに出力された指令信号を基に発熱体Ｗ２を加熱するように、発熱体５と発熱体６を独立して加熱するのであるが、演算部１７では、以下の工程（１）（２）から算出した値を基に工程（３）のように演算処理するようになっている。
【００１７】
即ち、工程（１）では、ウエハ加熱部材１の載置面４に測温用ＴＣウエハ（不図示）を載せ、基準となる温度（以下、基準温度という）とウエハ１１の処理温度の少なくとも２点において、測定温用ＴＣウエハの面内温度差を±５℃以下とした時の最も内側に位置する発熱体Ｗ１以外の発熱体Ｗ２の抵抗値Ｒ２と、最も内側に位置する発熱体Ｗ１以外の発熱体Ｗ２上に位置する測温用ＴＣウエハの各部位における温度Ｔ２を測定する。
【００１８】
基準温度を室温とする場合、ウエハ加熱部材１の載置面４に測温用ＴＣウエハを載せ、測温用ＴＣウエハの各測温点における温度の差が±５℃以下となるまで放置する。測温用ＴＣウエハとしては、正確な温度測定ができるようにするため、測温点ができるだけ多いものが良いが、少なくとも５点以上測定できるものを用いれば良い。
【００１９】
測温点を５点計ることができる測温用ＴＣウエハを用いた場合の測温点の配置位置を図５（ａ）に示す。なお、測温点Ｐ１は発熱体Ｗ１の上方に位置し、測温点Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５は、リング状をした発熱体Ｗ２の中央上方に位置するように構成してある。
【００２０】
具体的には、温度変化のない恒温室にウエハ加熱部材１を備えた真空処理室１２を設置し、冷却水や加熱電源を全て絶った状態で１時間以上、好ましくは１２時間以上放置すると、測温用ＴＣウエハの面内温度差を±５℃以下、さらには±１℃以内、望ましくは±０．１℃以内とすることができ、この時の温度を基準温度とし、その時の発熱体Ｗ２の抵抗値Ｒ２と、発熱体Ｗ２上に位置する測温用ＴＣウエハの部位における温度Ｔ２を測定する。
【００２１】
この時、図５（ａ）の測温用ＴＣウエハを用いて発熱体Ｗ２上に位置する測温用ＴＣウエハの各部位における温度Ｔ２を測定する場合、測温点Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５における各温度の平均値を求めることにより算出する。
【００２２】
また、ウエハ加熱部材１を発熱させて測温用ＴＣウエハを処理温度まで加熱し、発熱体Ｗ１及び発熱体Ｗ２に印加する電力をそれぞれ調整して測温用ＴＣウエハの面内温度差が±５℃以下、好ましくは±１℃以下になるようにし、ウエハの面内温度差が±５℃以内となった時の温度を処理温度とし、その時の発熱体Ｗ２の抵抗値Ｒ２と、発熱体Ｗ２上に位置する測温用ＴＣウエハの各部位における温度Ｔ２を、基準温度で測定した場合と同様に測定する。なお、測定精度を高めるために同様の測定を数回繰り返し、その平均値を測定値としても構わない。
【００２３】
次に、工程（２）では、発熱体Ｗ２の抵抗値Ｒ２と、発熱体Ｗ２上に位置する測温用ＴＣウエハの各部位における温度Ｔ２との間には数１に示すような一次関数としての関係があると仮定し、基準温度で求めた発熱体Ｗ２の抵抗値Ｒ２と、発熱体Ｗ２上に位置する測温用ＴＣウエハの各部位における温度Ｔ２、及び処理温度で求めた発熱体Ｗ２の抵抗値Ｒ２と、発熱体Ｗ２上に位置するウエハの各部位における温度Ｔ２を基に、最小２乗法により数１のＫ２とＱ２を求める。
（数１）
Ｔｘ＝Ｒｘ×Ｋｘ＋Ｑｘ （ｘ＝１，２，３，…）
ただし、
Ｔｘ（単位：℃）は各発熱体上に位置するウエハの各部位における温度
Ｒｘ（単位：Ω）は各発熱体の抵抗値
Ｋｘ，Ｑｘは最小２乗法により求められる定数
また、処理温度における発熱体Ｗ１の近傍に埋設した温度検出手段９、例えば熱電対９の温度Ｔｃと、測温用ＴＣウエハの中心部、即ち測度点Ｐ１の温度Ｔ１を測定し、実際の測温用ＴＣウエハ上の中心温度Ｔ１と熱電対９から得られる温度Ｔｃとの温度差△Ｔを測定する。
【００２４】
そして、これらの数値を基に、実際の処理工程（３）では、処理するウエハ１１をウエハ加熱部材１の載置面４に載せ、発熱体Ｗ１上に位置するウエハ１１の温度がＴ１となるように、熱電対９により測定した温度Ｔｃを基に発熱体Ｗ１に印加する電力を制御して所定の処理温度に加熱するとともに、発熱体Ｗ２上に位置するウエハ１１の各部位における温度Ｔ２は、発熱体Ｗ１上に位置するウエハ１１の中心温度Ｔ１と等しくなるように、発熱体Ｗ２に印加する電力を制御することにより、処理温度におけるウエハ１１の面内温度差を±５％以下に均熱化することができる。
【００２５】
即ち、数２に示す関係が常に成り立つような発熱体Ｗ２の抵抗値Ｒ２が得られるように発熱体Ｗ２へ通電する電力を演算部１７にて演算し、制御するようにすれば良い。
（数２）
Ｋｘ・Ｒｘ＋Ｑｘ＝Ｔｃ＋ΔＴ （ｘ＝２，３，…）
ただし、
Ｔｘ（単位：℃）は各発熱体上に位置するウエハの各部位における温度
Ｒｘ（単位：Ω）は各発熱体の抵抗値
Ｋｘ，Ｑｘは最小２乗法により求められる定数
Ｔｃ（単位：℃）は処理温度における温度検出手段にて測定した時の温度
ΔＴ（単位：℃）は処理温度における最も内側の発熱体上に位置するウエハ中心部の温度と温度検出手段にて測定した時の温度との差
かくして、本発明のウエハ加熱部材１を用いれば、処理温度におけるウエハ１１の面内温度差を±５％以下とすることができるとともに、真空処理室１２に冷却水を流したり、成膜用ガスやエッチング用ガスを供給したりすることにより、課題で列挙した（Ａ）〜（Ｎ）の外乱が作用したとしても、ウエハ１１の周縁部における温度が中央部における温度と等しくなるような電力を発熱体Ｗ２に印加することができるため、ウエハ１１の面内温度差を常に±５％以内とすることができる。
【００２６】
次に、本発明の他の実施形態について図６乃至図１０を基に説明する。
【００２７】
この加熱部材２２は、円盤状をした板状セラミック体２３の内部中央には、図８に示すような平面形状が円形をなし、単一パターンからなる発熱体Ｗ１を載置面４近傍に埋設するとともに、板状セラミック体２３の内部周辺には、図９に示すような平面形状がリング状をなし、単一パターンからなる発熱体Ｗ２、及び図１０に示すような平面形状がリング状をなし、単一パターンからなる発熱体Ｗ３を各々埋設し、板状セラミック体２３の下面には、各発熱体Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３とそれぞれ電気的に接続される給電端子２９，３０，３１を接合し、筒状体２４内を通って真空処理室１２外へ取り出すようになっており、給電端子２９は電圧計１５ａ、電流計１６ａ、電力制御部１９ａと、給電端子３０は電圧計１５ｂ、電流計１６ｂ、電力制御部１９ｂと、給電端子３１は電圧計１５ｃ、電流計１６ｃ、電力制御部１９ｃとそれぞれ接続し、各電圧計１５ａ〜１５ｃ、電流計１６ａ〜１６ｃから得られた信号は演算部１７へ送るようになっている。
【００２８】
なお、板状セラミック体２３の下面中央で、かつ最も内側に位置する発熱体Ｗ１の近傍には、熱電対等の温度検出手段３２を内蔵してあり、載置面２５上に載せたウエハ３４の温度変化を疑似的にモニターするようになっている。
【００２９】
そして、各電圧計１５ａ〜１５ｃ、電流計１６ａ〜１６ｃから得られた信号を基に演算部１７にて演算し、交換器１８ａを介して電力制御部１９ａに出力した指令信号を基に発熱体Ｗ１を加熱し、変換器１８ｂを介して電力制御部１９ｂに出力した指令信号を基に発熱体Ｗ２を加熱し、変換器１８ｃを介して電力制御部１９ｃに出力した指令信号を基に発熱体Ｗ３を加熱するというように、発熱体Ｗ１、発熱体Ｗ２、及び発熱体Ｗ３をそれぞれ独立して加熱するのであるが、演算部１７では、以下の工程（１）（２）から算出した値を基に工程（３）のように演算処理するようになっている。
【００３０】
即ち、工程（１）では、ウエハ加熱部材２２の載置面２５に測温用ＴＣウエハを載せ、基準温度において、測温用ＴＣウエハの面内温度差を±５℃以下とした時の各発熱体Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３の抵抗値Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３と、各発熱体Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３上に位置する測温用ＴＣウエハの各部位における温度Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３を前述したのと同様の条件にて測定する。
【００３１】
なお、図５（ｂ）に示す測温用ＴＣウエハを用い、測温点Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５の各点を結ぶ円の下方に発熱体Ｗ２が、測温点Ｐ６，Ｐ７，Ｐ８，Ｐ９の各点を結ぶ円の下方に発熱体Ｗ３が、測温点Ｐ１の下方に発熱体Ｗ１がそれぞれ位置する場合、発熱体Ｗ１上に位置する測温用ＴＣウエハの各部位における温度Ｔ１は、測温点Ｐ１の温度とすれば良く、また、発熱体Ｗ２上に位置する測温用ＴＣウエハの各部位における温度Ｔ２は、各測温点Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５における温度の平均値、発熱体Ｗ３上に位置する測温用ＴＣウエハの各部位における平均温度Ｔ３は、各測温点Ｐ６，Ｐ７，Ｐ８，Ｐ９における温度の平均値として求めれば良い。
【００３２】
次に、ウエハ加熱部材２２を発熱させて測温用ＴＣウエハを処理温度に加熱し、各発熱体Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３の電力をそれぞれ調整して測温用ＴＣウエハの面内温度差が±５℃以下、好ましくは±１℃以下になるようにし、ウエハの面内温度差が±５℃以内となった時の温度を処理温度とし、その時の各発熱体Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３の抵抗値Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３と、各発熱体Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３上に位置する測温用ＴＣウエハの各部位における温度Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３を、基準温度で測定した場合と同様に測定する。
【００３３】
次に、工程（２）として、各発熱体Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３の抵抗値Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３と、各発熱体Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３上に位置する測温用ＴＣウエハの各部位における温度Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３との間にはそれぞれ数１に示すような一次関数としての関係があると仮定し、基準温度で求めた各発熱体Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３の抵抗値Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３と、各発熱体Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３上に位置する測温用ＴＣウエハの各部位における温度Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３、及び処理温度で求めた各発熱体Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３の抵抗値Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３と、各発熱体Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３上に位置する測温用ＴＣウエハの各部位における温度Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３を基に、最小２乗法により発熱体Ｗ１の数１におけるＫ１とＱ１、発熱体Ｗ２の数１におけるＫ２とＱ２、及び発熱体Ｗ３の数１におけるＫ３とＱ３を求める。なお、ここでは測温用ＴＣウエハの各部位の温度を各発熱体Ｗ２，Ｗ３上に位置する測温点の平均値として算出し代表値としているが、測温点を決め、その値を代表値としても構わない。
（数１）
Ｔｘ＝Ｒｘ×Ｋｘ＋Ｑｘ （ｘ＝１，２，３，…）
ただし、
Ｔｘ（単位：℃）は各発熱体上に位置するウエハの各部位における温度
Ｒｘ（単位：Ω）は各発熱体の抵抗値
Ｋｘ，Ｑｘは最小２乗法により求められる定数
そして、これらの数値を基に、実際の処理工程（３）では、処理するウエハ３４をウエハ加熱部材２２の載置面２５に載せ、例えば、発熱体Ｗ１に電力を印加して処理温度に加熱するとともに、発熱体Ｗ２上に位置するウエハ３４の温度、及び発熱体Ｗ３上に位置するウエハ３４の温度が、発熱体Ｗ１上に位置するウエハ３４の温度と等しくなるように各発熱体Ｗ２，Ｗ３へ印加する電力をそれぞれ制御することにより、処理温度におけるウエハ１１の面内温度差を±５％以下とすることができる。
【００３４】
即ち、数３に示す関係が常に成り立つような各発熱体Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３の抵抗値Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３が得られるように各発熱体Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３へ通電する電力を演算部２０にて演算し、制御するようにすれば良い。
（数３）
Ｋ１×Ｒ１＋Ｑ１＝Ｋ２×Ｒ２＋Ｑ２＝Ｋ３×Ｒ３＋Ｑ３＝…
かくして、このウエハ加熱部材２２においても、処理温度におけるウエハ３４の面内温度差を±５％以下とすることができるとともに、真空処理室１２に冷却水を流したり、ガスを供給したりすることにより、課題で列挙した（Ａ）〜（Ｎ）の外乱が作用したとしても、ウエハ３４の面内温度差を±５％以内とすることができる。
【００３５】
ところで、上記ウエハ加熱部材１，２２を構成する板状セラミック体２，２３の材質としては、アルミナ、窒化珪素、サイアロン、窒化アルミニウムを主成分とするセラミックスを用いることができるが、この中でも窒化アルミニウムを主成分とするセラミックスは他のセラミックスと比較して高い熱伝導率を有することから好適であり、具体的には窒化アルミニウムの含有量が９０％以上であるものが良い。
【００３６】
また、上記板状セラミック体２，２３中に埋設する発熱体Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３の材質としては、板状セラミック体２，２３を形成するセラミックスとの熱膨張差ができるだけ小さいものが良く、例えば、ＷやＭｏ等の金属やＷＣを用いることができ、これらにＡｌＮ，Ａｌ２Ｏ３，Ｓｉ３Ｎ４等のセラミック粉体を添加することが好ましい。特に室温（２５℃）付近から９００℃程度の処理温度域における数１のＫｘが５０〜７００の範囲にあるものが良い。即ち、室温（２５℃）付近から９００℃程度の処理温度域における数１のＫｘが５０未満又は７００を超えると、温度変動が大きくなり、温度制御できなくなるからで、好ましくは９０〜４００とすることが良い。更に好ましくは９０〜３００の範囲が良い。
【００３７】
更に、上記板状セラミック体２，２３中に埋設する発熱体Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３の間隔が２ｍｍ以下では、発熱体Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３間の絶縁不良を起こすことがあり、また８ｍｍ以上では発熱体Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３間に温度の低い領域が発生し、ウエハ面内の温度差が大きくなり好ましくない。その為、各発熱体Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３の間隔は２ｍｍから８ｍｍが好ましく、更には２ｍｍから５ｍｍであると更にウエハ面の温度差を低減することができ望ましい。
【００３８】
以上、本発明の実施形態について示したが、本発明はこれらの実施形態だけに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で改良や変更できることは言う迄もない。
【００３９】
【実施例】
（実施例１）
図１に示すウエハ加熱部材１を製作し、ウエハを加熱した時のウエハの面内温度差について調べる実験を行った。
【００４０】
本実験にあたり、ウエハ加熱部材１を構成する板状セラミック体２は窒化アルミニウム質セラミックスにより形成し、外形２４０ｍｍ、厚み１５ｍｍの円盤状とした。また、板状セラミック体２中の内側で外径１００ｍｍの範囲内には図３に示すパターン形状を有する発熱体Ｗ１を、その外側で外径２２０ｍｍ、内径１０２ｍｍの範囲内には図４に示すパターン形状を有する発熱体Ｗ２をそれぞれ埋設した。
【００４１】
また、ウエハ加熱部材１の下面に接合する筒状体３は、板状セラミック体２と同様に窒化アルミニウム質セラミックスにより形成し、外径７０ｍｍ、内径４０ｍｍの筒状とした。
【００４２】
筒状体３は、板状セラミック体２の下面に気密に接合し、ウエハ加熱部材１を真空処理室１２内に設置するとともに、図２に示す制御回路を構成した。
【００４３】
そして、ウエハ加熱部材１の載置面４に、図５（ａ）に示す外径２００ｍｍの測温用ＴＣウエハ（センサレー社製、測温点５点）を載せ、真空処理室１２の冷却水や加熱電源を遮断した状態で室内温度を２０℃に保ち、この状態で１２時間放置した後、測温用ＴＣウエハの各測温点における温度と温度検出手段９としての熱電対の温度を測定した。この時、測温用ＴＣウエハの各測定点の温度Ｔは、以下の通りであった。
【００４４】
Ｔ１（測温点Ｐ１の温度）＝２０．１℃
Ｔ２−２（測温点Ｐ２の温度）＝２０．１℃
Ｔ２−３（測温点Ｐ３の温度）＝２０．１℃
Ｔ２−４（測温点Ｐ４の温度）＝２０．１℃
Ｔ２−５（測温点Ｐ５の温度）＝２０．０℃
Ｔ２＝（Ｔ２−２＋Ｔ２−３＋Ｔ２−４＋Ｔ２−５）／４＝２０．０７５℃
また、この時の発熱体Ｗ２の抵抗値Ｒ２は３．１５０Ωであった。
【００４５】
次に、真空処理室１２内を真空ポンプで真空とした後、各発熱体Ｗ１，Ｗ２に通電し、測温点Ｔ１の温度が６００℃になるまで加熱した。昇温の際、発熱体Ｗ１の近傍に設置した熱電対９の温度が急激に変化しないよう徐々に発熱体Ｗ１に電力を供給するとともに、測温点Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５の平均温度Ｔ２より測温点Ｐ１が常に１０〜３０℃高くなるようにした。そして、測温用ＴＣウエハの測温点Ｐ１の温度Ｔ１が６００℃となった時点でＰ１の温度Ｔ１と、測温点Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５の平均温度Ｔ２が等しくなるように調整した。この時、測温用ＴＣウエハの各測定点の温度は、以下の通りであった。
【００４６】
Ｔ１（測温点Ｐ１の温度）＝６１０．０℃
Ｔ２−２（測温点Ｐ２の温度）＝６１２．０℃
Ｔ２−３（測温点Ｐ３の温度）＝６０９．１℃
Ｔ２−４（測温点Ｐ４の温度）＝６１０．８℃
Ｔ２−５（測温点Ｐ５の温度）＝６０８．１℃
Ｔ２＝（Ｔ２−２＋Ｔ２−３＋Ｔ２−４＋Ｔ２−５）／４＝６１０．０℃
また、この時の発熱体Ｗ２の抵抗値Ｒ２はＲ２＝９．３４４Ωであった。
【００４７】
さらに、この時の熱電対９の温度Ｔｃを測定したところ、６４７．５℃であり、測温点Ｐ１との温度差ΔＴは−３７．５℃であった。
【００４８】
なお、測温用ＴＣウエハの各測温点は、測温点Ｐ２〜Ｐ５がウエハ中心から７０ｍｍの位置に位置していた。
【００４９】
そして、基準となる温度と処理温度での発熱体Ｗ２の抵抗値Ｒ２と、発熱体Ｗ２上に位置するウエハの各部位における温度Ｔ２から数１におけるＫ２とＱ２をそれぞれ算出したところ、Ｋ２＝９５．２４１、Ｑ２＝−２７９．９３５であった。
【００５０】
そこで、ウエハ加熱部材１の載置面４に測温用ＴＣウエハを載せた状態で６００℃に加熱し、発熱体Ｗ１の抵抗値Ｒ２が以下の関係が成り立つように調整した。
【００５１】
９５．２４１・Ｒ２−２７９．９３５＝Ｔｃ＋ΔＴ
この結果、表１に示すように、本発明のウエハ加熱部材１は、測温用ＴＣウエハの面内温度差が３．９℃であった。
【００５２】
これに対し、単一の発熱体４５を埋設した従来のウエハ加熱部材４７を用いて６００℃に加熱する実験を行ったところ、測温用ＴＣウエハの面内温度差は１２．２℃と本発明と比較して温度バラツキが大きかった。
【００５３】
次に、測温用ＴＣウエハの上面に１０００ｃｃｍのＡｒガスを流したところ、本発明のウエハ加熱部材１は、表２に示すように、測温用ＴＣウエハの面内温度差が８℃内であったのに対し、従来の加熱部材では１８．２℃と大きく、本発明のウエハ加熱部材１を用いれば、真空処理室１２に冷却水を流したり、プロセスガスを供給したりしてもウエハの面内温度差を１０℃以下とでき、常に安定した均熱化が図れることがわかる。
【００５４】
【表１】
【表２】
（実施例２）
さらに、実施例１における本発明のウエハ加熱部材１において、処理温度までの昇温時における各発熱体（Ｗ１，Ｗ２）の発熱量を異ならせた時のウエハ加熱部材１の破損の有無について調べる実験を行った。なお、昇温中の温度は測温用ＴＣウエハにより測定し、測温点Ｐ１の温度Ｔ１と測定Ｐ２〜Ｐ５の温度Ｔ２との温度差が５０℃、４０℃、３０℃、２０℃、１０℃、５℃、０℃、−１０℃となるように７５０℃まで昇降と冷却を順次各５回繰り返した。
【００５７】
結果は表３に示す通りである。
【００５８】
【表３】
この結果、測温点Ｐ１の温度Ｔ１が測温点Ｐ２〜Ｐ５の温度Ｔ２より１０℃〜５０℃大きくした状態で昇温することによりウエハ加熱部材１の破損を防止できることが判る。
（実施例３）
次に、実施例１における本発明のウエハ加熱部材１と同様の製法において、内側の発熱体Ｗ１と外側の発熱体Ｗ２を載置面４へ投影した時の発熱体Ｗ１，Ｗ２の間隔を異ならせた、処理温度を６００℃にした時のウエハ加熱部材１の温度分布の良否について調べる実験を行った。
【００６０】
この結果、発熱体Ｗ１，Ｗ２の間隔を２ｍｍ〜８ｍｍとすれば、ウエハ面内の温度差を±５℃以下とすることができ、特に２ｍｍ〜５ｍｍの範囲のものが優れていた。
【００６１】
（実施例４）
次に、図６に示すウエハ加熱部材２２を製作し、ウエハを加熱した時のウエハの面内温度差について調べる実験を行った。
【００６２】
本実験にあたり、ウエハ加熱部材２２を構成する板状セラミック体２３は窒化アルミニウム質セラミックスにより形成し、外径３４０ｍｍ、厚み１５ｍｍの円盤状とした。また、板状セラミック体２３中の内側で外径１００ｍｍの範囲内には図８に示すパターン形状を有する発熱体Ｗ１を、その外側で外径２００ｍｍ、内径１０２ｍｍの範囲内には図９に示すパターン形状を有する発熱体Ｗ２を、その外側で外径３２０ｍｍ、内径２０２ｍｍの範囲内には図１０に示すパターン形状を有する幅２ｍｍの発熱体Ｗ３をそれぞれ厚み方向に２ｍｍの間隔で深さを異ならせて埋設したものを用いた。
【００６３】
また、ウエハ加熱部材２２の下面に接合する筒状体２４は板状セラミック体２３と同様に窒化アルミニウム質セラミックスにより形成し、外径８０ｍｍ、内径５０ｍｍの筒状とした。
【００６４】
筒状支持体２４は、板状セラミック体２３の下面に気密に接合し、ウエハ加熱部材２２を真空処理室１２内に設置するとともに、図７に示す制御回路を構成した。
【００６５】
そして、ウエハ加熱部材２２の載置面２５に、図５（ｂ）に示す外径３００ｍｍの測温用ＴＣウエハ（センサレー社製、測温点９点）を載せ、真空処理室１２の冷却水や加熱電源を遮断した状態で室内温度を２０℃に保ち、この状態で１２時間放置した後、測温用定ＴＣウエハの各測温点における温度を測定した。この時、測温用ＴＣウエハの各測定点の温度は、以下の通りであった。
【００６６】
Ｔ１（測温点Ｐ１の温度）＝２０．１℃
Ｔ２−２（測温点Ｐ２の温度）＝２０．１℃
Ｔ２−３（測温点Ｐ３の温度）＝２０．０℃
Ｔ２−４（測温点Ｐ４の温度）＝２０．１℃
Ｔ２−５（測温点Ｐ５の温度）＝２０．１℃
Ｔ３−６（測温点Ｐ６の温度）＝２０．１℃
Ｔ３−７（測温点Ｐ７の温度）＝２０．０℃
Ｔ３−８（測温点Ｐ８の温度）＝２０．１℃
Ｔ３−９（測温点Ｐ９の温度）＝２０．０℃
Ｔ２＝（Ｔ２−２＋Ｔ２−３＋Ｔ２−４＋Ｔ２−５）／４＝２０．０７５℃
Ｔ３＝（Ｔ３−６＋Ｔ３−７＋Ｔ３−８＋Ｔ３−９）／４＝２０．０５℃
また、この時の発熱体Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３の各抵抗値Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３は、
Ｒ１＝１．５６０Ω Ｒ２＝２．３４８Ω Ｒ３＝３．７８３Ωであった。
【００６７】
次に、真空処理室１２内を真空ポンプで真空とした後、各発熱体Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３に通電し、測温点Ｔ１の温度が７００℃になるまで加熱した。昇温の際、発熱体Ｗ１の近傍に設置した熱電対３２の温度が急激に変化しないよう徐々に発熱体Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３に電力を供給するとともに、測温点Ｐ１の温度が測温点Ｐ２〜Ｐ５の平均温度Ｔ２及び測温点Ｐ６〜Ｐ９の平均温度Ｔ３より常に５〜１５℃高くなるようにした。そして、測温用ＴＣウエハのＰ１の温度（Ｔ１）が７００℃となった時点で測温点Ｐ１の温度Ｔ１と、測温点Ｐ２〜Ｐ５の平均温度Ｔ２及び測温点Ｐ６〜Ｐ９の平均温度Ｔ３が等しくなるように調整した。この時、測温用ＴＣウエハの各測定点の温度は、以下の通りであった。
【００６８】
Ｔ１（測温点Ｐ１の温度）＝７００．０℃
Ｔ２−２（測温点Ｐ２の温度）＝６９９．５℃
Ｔ２−３（測温点Ｐ３の温度）＝７００．５℃
Ｔ２−４（測温点Ｐ４の温度）＝６９８．９℃
Ｔ２−５（測温点Ｐ５の温度）＝７０１．１℃
Ｔ３−６（測温点Ｐ６の温度）＝６９９．３℃
Ｔ３−７（測温点Ｐ７の温度）＝６９９．１℃
Ｔ３−８（測温点Ｐ８の温度）＝７００．７℃
Ｔ３−９（測温点Ｐ９の温度）＝７００．９℃
Ｔ２＝（Ｔ２−２＋Ｔ２−３＋Ｔ２−４＋Ｔ２−５）／４＝７００．０℃
Ｔ３＝（Ｔ３−６＋Ｔ３−７＋Ｔ３−８＋Ｔ３−９）／４＝７００．０℃
また、この時の各発熱体Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３の抵抗値Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３は、Ｒ１＝７．０３２Ω Ｒ２＝８．２１０Ω Ｒ３＝１０．６５４Ωであった。
【００６９】
なお、測温用ＴＣウエハの各測温点は、測温点Ｐ２〜Ｐ５がウエハ中心から７５ｍｍの位置に、測温点Ｐ６〜Ｐ９がウエハ中心から１３０ｍｍの位置にそれぞれ位置していた。
【００７０】
そして、基準となる温度と処理温度での各発熱体Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３の抵抗値Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３と、各発熱体Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３上に位置するウエハの部位における温度Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３から、各発熱体Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３における数１のＫ１とＱ１、Ｋ２とＱ２、Ｋ３とＱ３をそれぞれ算出したところ、
Ｋ１＝１２４．２５１、Ｑ１＝−１７３．７３１
Ｋ２＝１１５．９８９、Ｑ２＝−２５２．２６６
Ｋ３＝９８．９５８、Ｑ３＝−３５４．３１３
であった。
【００７１】
そこで、ウエハ加熱部材２２の載置面２５に測温用ＴＣウエハを載せた状態で７００℃に加熱し、各発熱体Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３の抵抗値Ｒ１、Ｒ２，Ｒ３の間に以下の関係が成り立つように調整した。
１２４．２５１×Ｒ１−１７３．７３１＝１１５．９８９×Ｒ２−２５２．２６６＝９８．９５８×Ｒ３−３５４．３１３
この結果、表４に示すように、本発明のウエハ加熱部材２２は、測温用ＴＣウエハの内面温度差が２．１℃であった。
【００７２】
これに対し、単一の発熱体４５を埋設したウエハ加熱部材４７を用いて７００℃に加熱する実験を行ったところ、測温用ＴＣウエハの面内温度差は１９．０℃と本発明と比較して温度バラツキがあった。
【００７３】
次に、測温用ＴＣウエハの上面に１０００ｃｃｍの窒素ガスを流したところ、本発明のウエハ加熱部材２２は、表５に示すように、測温用ＴＣウエハの面内温度差が１．４℃であったのに対し、従来のウエハ加熱部材４７では１７．２℃と大きく、本発明のウエハ加熱部材２２を用いれば、真空処理室１２に冷却水を流したり、プロセスガスを供給したりしてもウエハの面内温度差を３℃以下とでき、常に安定した均熱化が図れることがわかる。
【００７４】
【表４】
【表５】
（実施例５）
次に、実施例４における本発明のウエハ加熱部材２２において、７００℃の処理温度までの昇温時における各発熱体（Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３）の発熱量を異ならせた時のウエハ加熱部材２２の破損の有無について調べる実験を行った。なお、昇温中の温度は測温用ＴＣウエハにより測定し、測温点Ｐ１の温度Ｔ１と測温点Ｐ６〜Ｐ９の平均温度Ｔ３の温度差が５０℃、４０℃、３０℃、２０℃、１０℃、５℃、０℃、−１０℃となるように７５０℃まで昇降と冷却を順次各５回繰り返した。
【００７７】
結果は表６に示す通りである。
【００７８】
【表６】
この結果、測温点Ｐ１の温度Ｔ１が測温点Ｐ６〜Ｐ９の平均温度Ｔ３より１０℃〜５０℃大きくした状態で昇温することによりウエハ加熱部材１の破損を防止できることが判る。
【００８０】
【発明の効果】
以上のように、請求項１に係る発明によれば、ウエハの載置面を有する板状セラミック体中に、複数の発熱体を埋設したウエハ加熱部材において、上記各発熱体のＫＸの値をそれぞれ５０〜７００としたことによって、３００℃〜９００℃の処理温度域における各発熱体の温度変動が小さいため、この範囲で容易に温度制御を行うことができる。特に、請求項２に係る発明のように、板状セラミック体を窒化アルミニウム質セラミックスで形成すれば、熱伝導性に優れるため、ウエハをより均一に加熱することができる。
【００８１】
また、請求項３に係る発明のように、上記ウエハ加熱部材に埋設する複数の発熱体（Ｗｘ：ｘ＝１，２，３，…）を以下の工程によって独立して制御することにより上記載置面上に載せたウエハを加熱し、該ウエハの均熱化を図るようにしたことから、どのような雰囲気下でもウエハの面内温度差を±５℃以下に均熱化することができる。
（１）ウエハ加熱部材の載置面にウエハを載せ、基準となる温度と処理温度の少なくとも２点において、上記ウエハの面内温度差を±５℃以下とした時、最も内側の発熱体（Ｗ１）以外の発熱体（Ｗｘ：ｘ＝２，３，…）の抵抗値（Ｒｘ：ｘ＝２，３，…）と、最も内側の発熱体（Ｗ１）以外の発熱体（Ｗｘ：ｘ＝２，３，…）上に位置するウエハの各部位における温度（Ｔｘ：ｘ＝２，３，…）を測定する工程
（２）最も内側の発熱体（Ｗ１）以外の発熱体（Ｗｘ：ｘ＝２，３，…）の抵抗値（Ｒｘ：ｘ＝２，３，…）と、最も内側の発熱体（Ｗ１）以外の発熱体（Ｗｘ：ｘ＝２，３，…）上に位置するウエハの各部位における温度（Ｔｘ：ｘ＝２，３，…）が数１で表されると仮定し、工程（１）で得られた値を基に各発熱体（Ｗｘ：ｘ＝２，３，…）における数１のＫｘとＱｘを最小２乗法により決定するとともに、処理温度における温度検出手段の温度Ｔｃと、最も内側の発熱体（Ｗ１）の温度Ｔ１との温度差ΔＴを算出する工程
（数１）
Ｔｘ＝Ｒｘ×Ｋｘ＋Ｑｘ （ｘ＝１，２，３，…）
ただし、
Ｔｘ（単位：℃）は各発熱体上に位置するウエハの各部位における温度
Ｒｘ（単位：Ω）は各発熱体の抵抗値
Ｋｘ，Ｑｘは最小２乗法により求められる定数
（３）工程（２）で得られた値を基に、ウエハの中心温度Ｔｗは、温度検出手段から得られる温度Ｔｃを基に、最も内側の発熱体（Ｗ１）に通電する電力を制御するとともに、最も内側の発熱体（Ｗ１）以外の発熱体（Ｗｘ：ｘ＝２，３，…）上に位置するウエハの各部位における温度（Ｔｘ：ｘ＝２，３，…）は、数２となるようなＲｘが得られるように、最も内側の発熱体（Ｗ１）以外の各発熱体（Ｗｘ：ｘ＝２，３，…）に通電する電力を制御する工程
（数２）
Ｋｘ・Ｒｘ＋Ｑｘ＝Ｔｃ＋ΔＴ （ｘ＝２，３，…）
ただし、
Ｔｘ（単位：℃）は各発熱体上に位置するウエハの各部位における温度
Ｒｘ（単位：Ω）は各発熱体の抵抗値
Ｋｘ，Ｑｘは最小２乗法により求められる定数
Ｔｃ（単位：℃）は処理温度における温度検出手段にて測定した時の温度
ΔＴ（単位：℃）は処理温度における最も内側の発熱体上に位置するウエハ中心部の温度と温度検出手段にて測定した時の温度との差
さらに、請求項４に係る発明によれば、上記ウエハ加熱部材に埋設する各発熱体（Ｗｘ：ｘ＝１，２，３，…）を以下の工程によって独立して制御することにより上記載置面上に載せたウエハを加熱し、該ウエハの均熱化を図るようにしたことから、どのような雰囲気下でもウエハの面内温度差を±５℃以下に均熱化することができる。
（１）ウエハ加熱部材の載置面にウエハを載せ、基準となる温度と処理温度の少なくとも２点において、上記ウエハの面内温度差を±５℃以下とした時、各発熱体（Ｗｘ：ｘ＝１，２，３，…）の抵抗値（Ｒｘ：ｘ＝１，２，３，…）と、各発熱体（Ｗｘ：ｘ＝１，２，３，…）上に位置するウエハの各部位における平均温度（Ｔｘ：ｘ＝１，２，３，…）を測定する工程
（２）各発熱体（Ｗｘ：ｘ＝１，２，３，…）の抵抗値（Ｒｘ：ｘ＝１，２，３，…）と、各発熱体（Ｗｘ：ｘ＝１，２，３，…）上に位置するウエハの各部位における温度（Ｔｘ：ｘ＝１，２，３，…）が数１で表されると仮定し、工程（１）で得られた値を基に各発熱体（Ｗｘ：ｘ＝１，２，３，…）における数１のＫｘとＱｘを決定する工程
（数１）
Ｔｘ＝Ｒｘ×Ｋｘ＋Ｑｘ （ｘ＝１，２，３，…）
ただし、
Ｔｘ（単位：℃）は各発熱体上に位置するウエハの各部位における温度
Ｒｘ（単位：Ω）は各発熱体の抵抗値
Ｋｘ，Ｑｘは最小２乗法により求められる定数
（３）工程（２）で得られた値を基に、各発熱体（Ｗｘ：ｘ＝１，２，３，…）上に位置するウエハの各部位における温度（Ｔｘ：ｘ＝１，２，３，…）が数３の関係となるようなＲｘが得られるように、各発熱体（Ｗｘ：ｘ＝１，２，３，…）に通電する電力を制御する工程
（数３）
Ｋ１×Ｒ１＋Ｑ１＝Ｋ２×Ｒ２＋Ｑ２＝Ｋ３×Ｒ３＋Ｑ３＝…
また、請求項５に係る発明によれば、ウエハ加熱部材の載置面に載せたウエハの中心部の温度を、周辺部の温度より大きくした状態で昇温するようにしたことから、高速昇温させたとしても破損することがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るウエハ加熱部材を備える加熱装置の一例を示す概略断面図である。
【図２】本発明に係るウエハ加熱部材の制御機構を示すブロック図である。
【図３】図１のウエハ加熱部材に備える内側の発熱体のパターン形状を示す平面図である。
【図４】図１のウエハ加熱部材に備える外側の発熱体のパターン形状を示す平面図である。
【図５】（ａ）（ｂ）は測温用ＴＣウエハの各測温点の位置を示す平面図である。
【図６】本発明に係る他のウエハ加熱部材を備える加熱装置の一例を示す概略断面図である。
【図７】本発明に係る他のウエハ加熱部材の制御機構を示すブロック図である。
【図８】図６のウエハ加熱部材に備える最も内側の発熱体のパターン形状を示す平面図である。
【図９】図６のウエハ加熱部材に備える内側の発熱体のパターン形状を示す平面図である。
【図１０】図６のウエハ加熱部材に備える外側の発熱体のパターン形状を示す平面図である。
【図１１】従来のウエハ加熱部材を用いた加熱装置の一例を示す概略断面図である。
【図１２】図１１のウエハ加熱部材に備える発熱体のパターン形状を示す平面図である。
【符号の説明】
１，２２，４７：ウエハ加熱部材
２，２３，４２：板状セラミック体
４，２５，４４：載置面
Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，４５：発熱体
７，８，２９，３０，３１，４６：給電端子
９，３２，４８：温度検出手段
１０，３３，４９：リード線
３，２４，４３：筒状体
１２：真空処理室
１３：ガス導入孔
１４：ガス排出孔
１５ａ，１６ｂ，１７ｃ：電圧計
１６ａ，１６ｂ，１６ｃ：電流計
１７：演算部
１８ａ，１８ｂ，１８ｃ：変換器
１９ａ，１９ｂ，１９ｃ：電力制御部
２０：電源
２１：温度変換器
１１，３４，５９：ウエハ
Claims (3)
- ウェハの載置面を有する板状セラミック体中に、独立して加熱するようにした複数の発熱体（Ｗｘ：ｘ＝１，２，３，・・・）を中央部と周辺部に埋設するとともに、最も内側に埋設した発熱体（Ｗ１）の近傍に温度検出手段を内蔵してなるウェハ加熱部材において、前記複数の発熱体（Ｗｘ：ｘ＝１，２，３，・・・）を以下の工程によって独立して制御することにより上記載置面上に載せたウェハを加熱することを特徴とするウェハ加熱部材を用いたウェハの均熱化方法。
（１）ウェハ加熱部材の載置面に測温用ウェハを載せ、基準となる温度と処理温度の少なくとも２点において、上記測温用ウェハの面内温度差をそれぞれ±５℃以下とした時、最も内側の発熱体（Ｗ１）以外の発熱体（Ｗｘ：ｘ＝２，３，・・・）の抵抗値（Ｒｘ：ｘ＝２，３，・・・）と、最も内側の発熱体（Ｗ１）以外の発熱体（Ｗｘ：ｘ＝２，３，・・・）上に位置する測温用ウェハの各部位における温度（Ｔｘ：ｘ＝２，３，・・・）を測定する工程
（２）最も内側の発熱体（Ｗ１）以外の発熱体（Ｗｘ：ｘ＝２，３，・・・）の抵抗値（Ｒｘ：ｘ＝２，３，・・・）と、最も内側の発熱体（Ｗ１）以外の発熱体（Ｗｘ：ｘ＝２，３，・・・）上に位置する測温用ウェハの各部位における温度（Ｔｘ：ｘ＝２，３，・・・）が数１で表されると仮定し、工程（１）で得られた値を基に最小２乗法にて数１のＫｘとＱｘを決定するとともに、処理温度における温度検出手段の温度Ｔｃと、最も内側の発熱体（Ｗ１）上に位置するウェハ中心部の温度Ｔ１との温度差ΔＴを算出する工程
（数１）
Ｔｘ＝Ｒｘ×Ｋｘ＋Ｑｘ （ｘ＝１，２，３，・・・）
ただし、
Ｔｘ（単位：℃）は各発熱体上に位置する測温用ウェハの各部位における温度
Ｒｘ（単位：Ω）は各発熱体の抵抗値
Ｋｘ，Ｑｘは最小２乗法により求められる定数
（３）工程（２）で得られた値を基に、処理用ウェハの中心温度Ｔ１は、温度検出手段から得られた温度Ｔｃを基に、最も内側の発熱体（Ｗ１）に通電する電力を制御するとともに、最も内側の発熱体（Ｗ１）以外の発熱体（Ｗｘ：ｘ＝２，３，・・・）上に位置するウェハの各部位における温度（Ｔｘ：ｘ＝２，３，・・・）は、数２となるようなＲｘ（ｘ＝２，３，・・・）が得られるように、最も内側の発熱体（Ｗ１）以外の各発熱体（Ｗｘ：ｘ＝２，３，・・・）に通電する電力を制御する工程
（数２）
Ｋｘ・Ｒｘ＋Ｑｘ＝Ｔｃ＋ΔＴ （ｘ＝２，３，・・・）
ただし、
Ｔｘ（単位：℃）は各発熱体上に位置するウェハの各部位における温度
Ｒｘ（単位：Ω）は各発熱体の抵抗値
Ｋｘ，Ｑｘは最小２乗法により求められる定数
Ｔｃ（単位：℃）は処理温度における温度検出手段にて測定した時の温度
ΔＴ（単位：℃）は処理温度における最も内側の発熱体上に位置するウェハ中心部の温度と温度検出手段にて測定した時の温度との差 - ウェハの載置面を有する板状セラミック体中に、独立して加熱するようにした複数の発熱体（Ｗｘ：ｘ＝１，２，３，・・・）を中央部と周辺部に埋設したウェハ加熱部材において、前記各発熱体（Ｗｘ：ｘ＝１，２，３，・・・）を以下の工程によって独立して制御することにより上記載置面上に載せたウェハを加熱することを特徴とするウェハ加熱部材を用いたウェハの均熱化方法。
（１）ウェハ加熱部材の載置面に測温用ウェハを載せ、基準となる温度と処理温度の少なくとも２点において、上記測温用ウェハの面内温度差をそれぞれ±５℃以下とした時、各発熱体（Ｗｘ：ｘ＝１，２，３，・・・）の抵抗値（Ｒｘ：ｘ＝１，２，３，・・・）と、各発熱体（Ｗｘ：ｘ＝１，２，３，・・・）上に位置する測温用ウェハの各部位における温度（Ｔｘ：ｘ＝１，２，３，・・・）を測定する工程
（２）各発熱体（Ｗｘ：ｘ＝１，２，３，・・・）の抵抗値（Ｒｘ：ｘ＝１，２，３，・・・）と、各発熱体（Ｗｘ：ｘ＝１，２，３，・・・）上に位置する測温用ウェハの各部位における温度（Ｔｘ：ｘ＝１，２，３，・・・）が数１で表されると仮定し、工程（１）で得られた値を基に最小２乗法にて数１のＫｘとＱｘを決定する工程
（数１）
Ｔｘ＝Ｒｘ×Ｋｘ＋Ｑｘ （ｘ＝１，２，３，・・・）
ただし、
Ｔｘ（単位：℃）は各発熱体上に位置する測温用ウェハの各部位における温度
Ｒｘ（単位：Ω）は各発熱体の抵抗値
Ｋｘ，Ｑｘは最小２乗法により求められる定数
（３）工程（２）で得られた値を基に、各発熱体（Ｗｘ：ｘ＝１，２，３，・・・）上に位置する処理用ウェハの各部位における温度（Ｔｘ：ｘ＝１，２，３，・・・）が数３の関係となるようなＲｘ（ｘ＝１，２，３，・・・）が得られるように、各発熱体（Ｗｘ：ｘ＝１,２，３，・・・）に通電する電力を制御する工程
（数３）
Ｋ１×Ｒ１＋Ｑ１＝Ｋ２×Ｒ２＋Ｑ２＝Ｋ３×Ｒ３＋Ｑ３＝・・・ - 前記ウェハ加熱部材の載置面に載せたウェハの中心部の温度を、周辺部の温度より大きくした状態で昇温することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のウェハ加熱部材を用いたウェハの均熱化方法。
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