JP4051305B2 - Wafer support member - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主にウェハを加熱するために用いるウェハ支持部材に関するものであり、例えば、半導体ウェハや液晶基板あるいは回路基板等のウェハ上に半導体薄膜を生成したり、前記ウェハ上に塗布されたレジスト液を乾燥焼き付けしてレジスト膜を形成するのに好適なものである。
【0002】
【従来の技術】
例えば、半導体製造装置の製造工程における、半導体薄膜の成膜処理、エッチング処理、レジスト膜の焼き付け処理等においては、半導体ウェハ(以下、ウェハと略す)を加熱するためにウェハ支持部材が用いられている。
【0003】
従来の半導体製造装置は、まとめて複数のウェハを成膜処理するバッチ式のものが使用されていたが、ウェハの大きさが8インチから12インチと大型化するにつれ、処理速度を高めるために、一枚ず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、枚葉式にすると一回当たりの処理枚数が減少するため、ウェハの処理時間の短縮が必要とされている。このため、ウェハ支持部材に対して、ウェハ加熱時間の短縮・脱着の迅速化と同時に加熱温度の精度の向上が要求されていた。
【0004】
ウェハのレジスト膜の形成にあたっては、図5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板状セラミックス体32の一方の主面を、ウェハWを載せる載置面33とし、他方の主面には絶縁層34を介して抵抗発熱体35が設置され、さらに前記抵抗発熱体35に導通端子37が不図示のロウ材層により固定され、これらを覆うように有底の円筒状の支持体41を備えた構造のウェハ支持部材31が提案されている。そして、前記板状セラミックス体32は支持体41にボルト47により固定され、さらに板状セラミックス体32の内部には熱電対40が挿入され、これにより板状セラミックス体32の温度を所定の温度に保つように、導電端子37から抵抗発熱体35に供給される電力を調節するシステムとなっていた。また、導通端子37は、支持体41に絶縁層39を介して固定されていた。
【0005】
そしてウェハ支持部材31の載置面33に、レジスト液が塗布されたウェハWを載せた後、抵抗発熱体35を発熱させることにより、板状セラミックス体32を介して載置面33上のウェハWを加熱し、レジスト液を乾燥焼付けしてウェハW上にレジスト膜を形成するようになっていた。
【0006】
しかしながら、上記のようなウェハ支持部材は、図5に示すように前記板状セラミックス体32を金属製の支持体41にボルト47によって締め付ける構造であるため、例えば所定の温度に保持された板状セラミックス体32にレジスト膜を形成するため、ウェハWを載せた場合に発生する支持体41の上面および下面に発生する温度差により、前記支持体41が反り、板状セラミックス体32を固定しているボルト47に応力が集中し、板状セラミックス体32にクラックが発生するという問題があった。
【0007】
そこでこの課題を解決するウェハ支持部材として、特許文献1のような例がある。このウェハ支持部材51は、図6に示すように、有底の支持体61、板状セラミックス体52を主要な構成要素としている。このウェハ支持部材51の特徴として、前記板状セラミックス体52の外周部を弾性体58により金属製支持体61に押圧固定していることが挙げられる。これにより、板状セラミックス体52の温度が変動した場合に支持体61に変形が発生しても、上記弾性体58によってこれを吸収し、これにより板状セラミックス体52の反りを防止し、ウェハW加熱におけるウェハW表面に温度分布が発生することを防止した。
【0008】
また、特許文献1や2には板状セラミック体に支持ピンを備えたウェハ支持部材が開示されている。このウェハ支持部材はウェハWを支持ピンで支える事で載置面から一定の間隔を空けウェハW面内の温度差を小さくしている。
【0009】
〔特許文献1〕特願2001−210450号公報
〔特許文献2〕特開2002−359172号公報
〔特許文献3〕特願2002−198417号公報
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のようなウェハ支持部材は、図6に示すように有底の支持体61に板状セラミックス体52が支持される構造のため、有底の支持体61の熱容量の大きいことから、急速加熱においてウェハ面内の温度差が大きいという課題があった。
【0011】
また、所定の温度に加熱された板状セラミックス体52に室温のウェハWを載せ加熱する過渡時のウェハW表面の面内温度差が大きく、レジスト等の膜形成において均一性が損なわれてしまうという課題があった。
【0012】
【課題を解決するための手段】
本発明者が上記課題について鋭意検討した結果、本発明のウェハ支持部材は、板状セラミックス体の一方の主面をウェハを載せる載置面とし、他方の主面あるいは内部に抵抗発熱体を備えるとともに、前記抵抗発熱体に電力を供給する給電部と、該給電部を覆う支持体を備え、該支持体と前記板状セラミックス体とは複数の支柱を介して接合されていると共に、該支柱は前記板状セラミックス体を支持する一方の端部を備えた円柱状の支持部と該支持部の他方の端部を支える補強部とからなり、該補強部の端部が前記支持体に固定され、前記板状セラミックス体と前記支持部と前記補強部とを貫通する貫通孔にボルトが挿入され、該ボルトの一方の端部が板状セラミックス体を押さえ、前記ボルトの他方の端部に固定されたナットと前記ボルトと前記補強部とで、前記ボルトが貫通して前記ナットと前記補強材との間に挟まれて保持された弾性体を有していることを特徴とする。
【0013】
また、前記補強部は、断面形状が前記支持部の他方の端部を支持する横長部と該横長部の両端に位置して前記支持体に固定された縦部とからなる門型形状あるいは前記横長部と該横長部の一端に位置して前記支持体に固定された縦部とからなるL字型形状の何れかであることを特徴とする。
【0014】
さらに、前記弾性体による前記板状セラミック体を前記支柱へ押し付ける押圧力の合計が2〜100Nであることを特徴とする。また、前記支柱を3〜16個備えたことを特徴とする。
【0015】
【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。
【0016】
図1(a)は本発明にかかわるウェハ支持部材の1例を示す斜視図であり、図1(b)は図1のA−A線の断面図である。炭化珪素、炭化硼素、窒化硼素、窒化珪素、窒化アルミニウムを主成分とするセラミックスからなる板状セラミックス体2の一方の主面を、ウェハWを載せる載置面3とすると共に、他方の主面にガラス又は樹脂からなる絶縁層7を介して抵抗発熱体5を形成したものである。
【0017】
また、上記載置面3にはウェハWを支持する支持ピン8を備え支持ピン8がウェハWを支えることでウェハWを間接的に加熱することもできる。
【0018】
抵抗発熱体5のパターンとしては、円弧状の帯状電極部と直線上の帯状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、抵抗発熱体5を複数のパターンに分割することが好ましい。抵抗発熱体5は金や銀、パラジウム、白金族の金属や、タングステン、ニッケル等の高融点金属を使用することができる。
【0019】
また、抵抗発熱体5には、金や銀、パラジウム、白金等の材質からなる給電部6が形成され、該給電部6に導通端子11を押圧接触させることにより、導通が確保されている。
【0020】
本発明のウェハ支持部材1は、前記給電部6を覆う支持体4が板状セラミックス体2と複数の支柱25を介して接合している。
【0021】
前記複数の支柱25により板状セラミックス体2を支持する事は、複数の支柱25を有底の円筒状の支持体41、61と比較して、支柱25の容積を小さくすることができることから支柱25と支持体4と合算した熱容量が小さく、重量が小さくなり有利である。複数の支柱25により板状セラミックス体2を支持することで、熱容量を小さくすることができることから、急速加熱時においてウェハW面内の温度追従性が優れウェハW面内の温度差が小さくなる。それにより所定の温度に加熱された板状セラミックス体2に室温のウェハWを載せ急速に加熱する際の過渡時において、ウェハW表面の温度差が小さくなり、レジスト等の膜形成において膜質の均一性が優れたものが得られる。
【0022】
図2は図1(a)のB−B線の断面図である。支柱25は、板状セラミックス体2を支持する支持部27とその押圧力を得るための補強部26とからなる門型形状となっている。
【0023】
そして、板状セラミックス体2はコイルバネからなる弾性体18を用いて、複数の支柱25に押圧されて弾性的に接合されている。即ち、支柱25に挿通されたボルト16の先端に、弾性体18とこれを保持するためのナット20が固定され、例えば支持体4が熱変形した場合は、板状セラミックス体2が支柱25から浮くことで、金属製の支持体4の熱変形による板状セラミックス体2の反りを小さくすることができる。このように、板状セラミックス体2の反りを抑制する効果が大きくウェハWと載置面3の間隔の変化を極小さくすることができることから、ウェハWの面内温度差の拡大を防ぐことができ、良好なレジスト膜が形成できるようになる。
【0024】
なお支柱25の形状は図3に示すようにL字型形状でもよい。
【0025】
図4は本発明のウェハ支持部材1を半導体装置に組み込んだ際の組み込み台の一部とウェハ支持部材1を示す断面図である。
【0026】
この支持体4と板状セラミックス体2とが複数の支柱25を介して接合されたウェハ支持部材1は、半導体装置に組み込むに際して、リング状のサポートリング24にボルト21とナット22によりネジ締めされる。ここで支持体4がサポートリング24と締結される面とサポートリング24が支持体4と締結される面は通常の機械加工面であり直径200mmや300mmの大きさに対して、数10μmの平坦度の違いがあり、支持体4をサポートリング24に締結した際、サポートリング24の締結面に沿うように支持体4は数10μm変形する。しかし支持体4が変形しても、支持体4に締結された支柱25と板状セラミックス体2はバネにより弾性的に固定されていることから、支持体4の歪みは弾性体18により吸収され、板状セラミックス体2を数μmの大きさで変形させることを防止する事ができ、ウェハWの面内温度差のバラツキを小さくできる。
【0027】
また、板状セラミックス体2の温度を変更したり、載置面3にウェハWを載せ板状セラミックス体2の設定温度が変わり支持体4が変形しても、前記弾性体18によってこれを吸収し、これにより板状セラミックス体2の反りを防止することができる。その結果板状セラミックス体2とウェハW間の距離が一定に保て、ウェハW加熱におけるウェハ表面に温度分布が発生することを防止できる。
【0028】
また、これらの弾性体18で板状セラミックス体2を支柱25に押し付ける押圧力の合計を2〜100Nとすることが好ましい。この押圧力の合計が2N未満では、板状セラミックス体2の支柱25への押圧力が小さいため、板状セラミックス体2にウエハを載せた際に生じる衝撃や振動により板状セラミックス体2が振動し、ウェハWの面内温度差が変化する虞がある。
【0029】
また、押圧力の合計が100Nを越えると、支持体4が変形すると板状セラミックス体2と支柱25の押圧力により、板状セラミックス体2がミクロンレベルで変形し、板状セラミックス体2の平坦度が悪化してしまう。特に、現在求められているウェハW面内の温度バラツキ1.0℃以下を達成するには、ミクロンレベルでの板状セラミックス体2の管理が必要となる。よって押圧力の合計が100Nを越えると板状セラミックス体2とウェハ間距離が一定に保てない為、ウェハの表面の温度差が大きくなる虞がある。
【0030】
さらに、前記押圧力の合計が40〜100Nであればさらに好ましい。この押圧力の合計を上記範囲に抑える事で、板状セラミックス体2の最外周部の反りを20μm以内に抑える事が可能となる。その結果、板状セラミックス体2とウェハWの間隔をより均一にできるため、ウェハW表面の温度分布も均一となり、ウェハレジスト膜の膜形成を均一にすることが可能となるためである。
【0031】
また、前記板状セラミックス体2を支持する前記支柱25を3〜16個備えたウェハ支持部材とすることが好ましい。この支柱25の数が3より少ないと、熱容量は小さくなるが、板状セラミックス体2の支持数が2点となってしまうため、板状セラミックス体2の平坦度が大きくなり好ましくない。一方で前記支柱25数が16個より多いと、多数点で板状セラミックス体2を支持することとなり、熱容量が大きくなるため、急速加熱においてウェハ面内の過渡温度バラツキが大きくる虞がある。
【0032】
また、板状セラミックス体2は炭化珪素質焼結体、炭化硼素質焼結体、窒化硼素質焼結体、窒化珪素質焼結体、もしくは窒化アルミニウム質焼結体により形成してあることから、熱を加えても変形が小さく、板厚を薄くできるため、所定の処理温度に加熱するまでの昇温時間およ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、60W/(m・K)以上の熱伝導率を有することから、抵抗発熱体5のジュール熱を素早く伝達し、載置面3の温度ばらつきを極めて小さくすることができる。しかも、大気中の水分等と反応してガスを発生させることもないため、半導体ウェハW上へのレジスト膜の貼付に用いたとしても、レジスト膜の組織に悪影響を与えることが無く、微細な配線を高密度に形成させることが可能である。
【0033】
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)と含有した焼結体や、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。
【0034】
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。
【0035】
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。
【0036】
そして、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としてのSiOと、意図的に添加したSiOの総和である。
【0037】
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、焼結助剤としての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に混合し、平板上に加工した後、窒素ガス中1900〜2100℃で焼成することにより得られる。
【0038】
これらの板状セラミックス体2をなす焼結体は、その用途により材質を選択して使用する。例えば、レジスト膜の乾燥に使用する場合は、窒化物は水分と反応してアンモニアガスを発生し、これがレジスト膜に悪影響を及ぼすので使用できない。また、800℃程度の高温で使用する可能性のあるCVD用のウェハ支持部材の場合は、ガラスを多く含む窒化硼素系の材料は、板状セラミックス体2が使用中に変形してしまい均熱性が損なわれてしまう可能性がある。
【0039】
さらに、板状セラミックス体2の載置面3と反対側の主面は、ガラスや樹脂からなる絶縁層7との密着性を高める観点から、平面度20μm以下、面粗さを中心線平均粗さ(Ra)で0.1μm〜0.5μmに研磨しておくことが好ましい。
【0040】
一方、炭化珪素質焼結体を板状セラミックス体2として使用する場合、多少導電性を有する板状セラミックス体2と抵抗発熱体5との間の絶縁を保つ絶縁層7としては、ガラス又は樹脂を用いることが可能であり、ガラスを用いる場合、その厚みが100μm未満では耐電圧が1.5kVを下回り絶縁性が保てず、逆に厚みが350μmを越えると、板状セラミックス体2を形成する炭化珪素質焼結体や窒化アルミニウム質焼結体との熱膨張差が大きくなり過ぎるために、クラックが発生して絶縁層7として機能しなくなる。その為、絶縁層7としてガラスを用いる場合、絶縁層7の厚みは100μm〜350μmの範囲で形成することが好ましく、望ましくは200〜350μmの範囲で形成することが良い。
【0041】
また、板状セラミックス体2を、窒化アルミニウムを主成分とするセラミック焼結体で形成する場合には、板状セラミックス体2に対する抵抗発熱体5の密着性を向上させるために、ガラスからなる絶縁層7を形成する。ただし、抵抗発熱体5の中に十分なガラスを添加し、これにより十分な密着強度が得られる場合には、省略することが可能である。
【0042】
なお、ガラスからなる絶縁層7を板状セラミックス体2上に被着する手段としては、前記ガラスペーストをスクリーン印刷法、ディッピング法、スプレーコーティング法等にて均一に塗布した後、800〜1000℃の温度で焼き付ければよい。また、絶縁層7としてガラスを用いる場合は、予め炭化珪素質焼結体又は炭化硼素質焼結体からなる均熱板を1200℃程度の温度に加熱し、絶縁層7を被着する表面を酸化処理しておくことで、ガラスから成る絶縁層7との密着性を高めることができる。
【0043】
さらに、絶縁層7上に被着する抵抗発熱体5としては、金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、パラジウム(Pd)、白金族金属等の金属、あるいは酸化レニウム(Re)、ランタンマンガネート(LaMnO)等の導電性酸化物のうち1種以上を導電材として含むガラスペーストを用意し、所定のパターン形状にスクリーン印刷法等にて印刷した後焼き付けて前記導電材をガラスから成るマトリックスで結合すれば良い。マトリックスとしてガラスを用いる場合、結晶化ガラス、非晶質ガラスのいずれでも良いが、熱サイクルによる抵抗値の変化を抑えるために結晶化ガラスを用いることが好ましい。
【0044】
ただし、抵抗発熱体5に銀または銅を用いる場合、マイグレーションが発生するがあるため、このような場合には、抵抗発熱体5を覆うように絶縁層7と同一の材質からなる保護膜を30μm程度の厚みで被覆しておけば良い。
【0045】
上記絶縁層7を形成するガラスとしては、結晶質または非晶質のいずれでも良く、例えばレジスト乾燥用に使用する場合、耐熱温度が200℃以上でかつ0℃〜200℃の温度域における熱膨張係数が板状セラミックス体2を構成するセラミックの熱膨張係数に対し−5〜+5×10−7/℃の範囲にあるものを適宜選択して用いることが好ましい。即ち、熱膨張係数が前記範囲を外れたガラスを用いると、板状セラミックス体2を形成するセラミックとの熱膨張差が大きくなりすぎるため、ガラスの焼付け後の冷却時において、板状セラミックス体に反りが発生したり、クラックや剥離等の欠陥が生じやすいからである。
【0046】
【実施例】
(実施例1)
以下、本発明の実施例を示す。
【0047】
熱伝導率が80W/(m・K)の炭化珪素質焼結体に研削加工を施し、板厚4mm、外径300mmの円板状をしたセラミックス板を複数枚製作し、各セラミックス板の一方の主面に絶縁層7を被着するため、ガラス粉末に対してバインダーとしてエチルセルロースと有機溶剤としてテルピネオールを混練して作製したガラスペーストをスクリーン印刷法にて敷設し、150℃にて加熱して有機溶剤を乾燥させたあと、550℃で30分間脱脂処理を施し、さらに700〜900℃の温度で焼付けを行うことにより、ガラスからなる厚み200μmの絶縁層7を形成した。次いで絶縁層7上に抵抗発熱体5を被着するため、導電材としてAu粉末とPt粉末を添加したガラスペーストを、スクリーン印刷法にて所定のパターン形状に印刷したあと、150℃に加熱して有機溶剤を乾燥させ、さらに550℃で30分間脱脂処理を施したあと、700〜900℃の温度で焼付けを行うことにより、厚みが50μmの抵抗発熱体5を形成した。抵抗発熱体5は円形の中心部と外周部を周方向に4分割した5つのパターン構成とした。しかるのち抵抗発熱体5にAuを含有する給電部6を導電性接着剤を用いて固着させることにより、板状セラミックス体2を製作した。
【0048】
また主面の30%に開口部を形成した厚み2.5mmのSUS304からなる支持体4を準備し、熱電対10、及び10本の導通端子11を所定の位置に形成した。
【0049】
その後、支持体4に締結した支柱25の上に、板状セラミックス体2を重ね、その外周部を弾性体18を介して固定することにより図1に示した本発明のウェハ支持部材1とした(表1中のNo.1)。
【0050】
また、図5に示すように、炭化珪素製の前記板状セラミックス体32を支持体41に8ヶ所でネジ締めしたウェハ支持部材31を比較用として試料No.3とした。
【0051】
また、図6に示すように、炭化珪素製の前記板状セラミックス体52を支持体51に8ヶ所でネジ締めしたウェハ支持部材51を比較用として試料No.2とした。
【0052】
そして、このようにして得られた3種類のウェハ支持部材1、31、51の導電端子11、37、57に通電して150℃に30分保持した。そして、載置面3、33、53の上に載せたウェハ表面の温度分布を中心とウェハ半径の1/2の周上の6分割点6点の合計7点の温度バラツキを測定し保持温度バラツキとした。その後、通電状態を変えず上記ウェハを取り除き、20分後に室温のウェハWを載せてウェハWが150℃に保持されるまでの過渡時のウェハ面内の温度バラツキの最大値を各試料で5回測定し、その最大値を過渡温度バラツキとした。
【0053】
評価基準としては、ウェハ面の温度上昇時の過渡温度バラツキが10℃以内であるものをレジスト膜の形成が均一とし、それ以上となるものはレジスト膜形成が不均一とした。また、温度キープ時の保持温度バラツキについては1℃以内をレジスト膜の形成が均一とし、これを越えるものは、レジスト膜形成が不均一とした。
【0054】
それぞれの結果は表1に示す通りである。
【0055】
【表1】

Figure 0004051305
【0056】
表1からわかるように、板状セラミックス体32を支持体41に直接ネジ締めした試料No.3は、ウェハ面内の昇温時の過渡温度バラツキが12.5℃と大きくなる。また、150℃キープ時の温度バラツキも1℃を越えてしまい好ましくない。これに対し、板状セラミックス体52を弾性体58を介して支持体61にネジ締めしてある試料No.2は、ウェハW面内の昇温時の過渡温度バラツキが10.5℃と大きかった。
【0057】
これらに対し、本発明実施例であるNo.1では、ウェハ面内の過渡温度バラツキ、保持温度バラツキのいずれも小さかった。これは有底の支持体よりも支柱で板状セラミックス体を支持した本発明のウェハ支持部材の方が、支持体と支柱との熱容量が小さい為、温度追従性が良い事に起因している。
【0058】
(実施例2)
ここでは板状セラミックス体2の支柱25への弾性体18による押圧力の合計がウェハの温度分布に与える影響を調べた。
【0059】
弾性体としてコイルバネを用いて、その押圧力の合計を1、2、10、40、72,82、90、100,150Nとなるように調整して、温度分布に与える影響を確認した。
【0060】
なお板状セラミックス体2の弾性体18による支柱への押圧力は、図2において、ナットの締込量を調整することで変化させた。
【0061】
【表2】
Figure 0004051305
【0062】
表2からわかるように、押圧力の合計が2N〜100Nの試料No.22〜28は、ウェハ面内の昇温時の過渡温度バラツキは6℃以下および150℃キープ時の保持温度バラツキも0.5℃以下となっている。
【0063】
押圧力の合計が上記の条件のウェハ支持部材においては、全てウェハ面内の温度バラツキを抑えることができる。中でも押圧力の合計が40〜100Nの試料No.24〜28において、ウェハ面内の昇温時の過渡温度バラツキは5℃以下および150℃キープ時の保持温度バラツキも0.4℃以下となっており、レジスト膜形成において更に均一性が良好となることが分った。
【0064】
(実施例3)
次に、板状セラミックス体2の支柱25の数がウェハの温度分布に与える影響を調べた。
【0065】
支柱の数を2、3、5、8、12、16、20個として、板状セラミックス体2を支持して、それぞれ温度分布に与える影響を確認した。
【0066】
なお板状セラミックス体2への支柱25の弾性体18による押圧力の合計は70Nとした。
【0067】
【表3】
Figure 0004051305
【0068】
表3からわかるように、支柱25の数が3〜16個であれば、ウェハ面内の過渡温度バラツキを5℃以内に抑えることができる。
【0069】
しかし、支柱の数が2である試料No.30は、板状セラミックス体2を二点で支持することから、板状セラミックス体の平坦度が大きく、ウェハ面内の過渡温度バラツキが7.2℃と大きくなった。
【0070】
また、支柱の数が20個の試料No.36においては、支柱が多い為、熱容量が大きくなり、ウェハ面内の過渡温度バラツキが6.5℃と大きくなった。
【0071】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、板状セラミックス体の一方の主面をウェハを載せる載置面とし、他方の主面あるいは内部に抵抗発熱体を備えるとともに、前記抵抗発熱体に電力を供給する給電部と、該給電部を覆う支持体を備え、該支持体と板状セラミックス体とは複数の支柱を介して接合していると共に、該支柱は前記板状セラミックス体を支持する一方の端部を備えた円柱状の支持部と該支持部の他方の端部を支える補強部とからなり、該補強部の端部が前記支持体に固定され、前記板状セラミックス体と前記支持部と前記補強部とを貫通する貫通孔にボルトが挿入され、該ボルトの一方の端部が板状セラミックス体を押さえ、前記ボルトの他方の端部に固定されたナットと前記ボルトと前記補強部とで、前記ボルトが貫通して前記ナットと前記補強材との間に挟まれて保持された弾性体を有するウェハ支持部材を構成することで、支持体の反りが板状セラミックス体に反映されることを防止し、ウェハの昇温過渡時および定温保持時のウェハ面内の温度バラツキを抑制し、ウェハに良好な膜が形成されるようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)は本発明のウェハ支持部材を示す斜視図であり、(b)はその断面図である。
【図2】本発明のウェハ支持部材の拡大断面図である。
【図3】本発明の他のウェハ支持部材の拡大断面図である。
【図4】本発明のウェハ支持部材を装置に取り付けた時の断面図である。
【図5】従来のウェハ支持部材を示す断面図である。
【図6】従来のウェハ支持部材を示す断面図である。
【符号の説明】
W:ウェハ
1、31、51:ウェハ支持部材
2、32、52:板状セラミックス体
3、33、53:載置面
4:支持体
5:抵抗発熱体
6:給電部
7:絶縁層
8:支持ピン
10:測温素子
11:導通端子
16:ボルト
18:弾性体
20:ナット
21:ボルト
22:ナット
24:サポートリング
25:支柱
26:補強部
27:支持部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a wafer support member mainly used for heating a wafer. For example, a semiconductor thin film is formed on a wafer such as a semiconductor wafer, a liquid crystal substrate, or a circuit substrate, or applied to the wafer. It is suitable for forming a resist film by drying and baking a resist solution.
[0002]
[Prior art]
For example, a wafer support member is used to heat a semiconductor wafer (hereinafter abbreviated as “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.
[0003]
Conventional semiconductor manufacturing equipment used batch-type processing that forms a plurality of wafers at once. To increase the processing speed 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, since the number of wafers processed at one time is reduced in the single wafer type, it is necessary to shorten the wafer processing time. For this reason, the wafer support member has been required to improve the accuracy of the heating temperature at the same time as shortening the wafer heating time and accelerating the desorption.
[0004]
In forming the resist film on the wafer, one main surface of the plate-like ceramic body 32 made of ceramics such as silicon carbide, aluminum nitride, or alumina as shown in FIG. 5 is used as a mounting surface 33 on which the wafer W is placed. On the other main surface, a resistance heating element 35 is installed via an insulating layer 34, and a conductive terminal 37 is fixed to the resistance heating element 35 by a brazing material layer (not shown), and a bottomed cylinder is formed so as to cover them. There has been proposed a wafer support member 31 having a structure including a support 41 having a shape. The plate-like ceramic body 32 is fixed to the support body 41 with bolts 47, and a thermocouple 40 is inserted into the plate-like ceramic body 32, whereby the temperature of the plate-like ceramic body 32 is set to a predetermined temperature. In order to maintain the power, the electric power supplied from the conductive terminal 37 to the resistance heating element 35 is adjusted. In addition, the conduction terminal 37 is fixed to the support body 41 via the insulating layer 39.
[0005]
Then, after the wafer W coated with the resist solution is placed on the placement surface 33 of the wafer support member 31, the resistance heating element 35 is heated to cause the wafer on the placement surface 33 via the plate-like ceramic body 32. W was heated and the resist solution was dried and baked to form a resist film on the wafer W.
[0006]
However, the wafer support member as described above has a structure in which the plate-like ceramic body 32 is fastened to the metal support body 41 with bolts 47 as shown in FIG. In order to form a resist film on the ceramic body 32, the support body 41 warps due to the temperature difference generated on the upper and lower surfaces of the support body 41 that occurs when the wafer W is placed, and the plate-like ceramic body 32 is fixed. There is a problem that stress concentrates on the bolts 47 and cracks occur in the plate-like ceramic body 32.
[0007]
Therefore, as a wafer support member that solves this problem, there is an example as in Patent Document 1. As shown in FIG. 6, the wafer support member 51 includes a bottomed support 61 and a plate-like ceramic body 52 as main components. A feature of the wafer support member 51 is that the outer peripheral portion of the plate-like ceramic body 52 is pressed and fixed to the metal support 61 by an elastic body 58. Thereby, even if the support 61 is deformed when the temperature of the plate-like ceramic body 52 fluctuates, this is absorbed by the elastic body 58, thereby preventing the warpage of the plate-like ceramic body 52 and the wafer. Temperature distribution was prevented from occurring on the surface of the wafer W during W heating.
[0008]
Patent Documents 1 and 2 disclose a wafer support member having a plate-like ceramic body provided with support pins. The wafer support member supports the wafer W with support pins so as to reduce a temperature difference in the wafer W surface at a certain distance from the mounting surface.
[0009]
[Patent Document 1] Japanese Patent Application No. 2001-210450
[Patent Document 2] JP 2002-359172 A
[Patent Document 3] Japanese Patent Application No. 2002-198417
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
However, the wafer support member as described above has a structure in which the plate-like ceramic body 52 is supported by the bottomed support body 61 as shown in FIG. There is a problem that the temperature difference in the wafer surface is large in rapid heating.
[0011]
In addition, the in-plane temperature difference on the surface of the wafer W during the transition in which the wafer W at room temperature is heated on the plate-like ceramic body 52 heated to a predetermined temperature is large, and uniformity in film formation such as resist is impaired. There was a problem.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
As a result of the present inventors diligently studying the above problems, the wafer support member of the present invention has one main surface of the plate-shaped ceramic body as a mounting surface on which the wafer is placed, and a resistance heating element on the other main surface or inside. In addition, a power supply unit that supplies power to the resistance heating element and a support that covers the power supply unit, the support and the plate-like ceramic body are joined via a plurality of support columns. Consists of a columnar support portion having one end portion for supporting the plate-shaped ceramic body and a reinforcement portion supporting the other end portion of the support portion, and the end portion of the reinforcement portion is fixed to the support body. A bolt is inserted into a through-hole penetrating the plate-shaped ceramic body, the support portion, and the reinforcing portion, and one end of the bolt holds the plate-shaped ceramic body, and the other end of the bolt A fixed nut and the bolt In between the reinforcement part and The bolt penetrates and is sandwiched between the nut and the reinforcing material It has the elastic body hold | maintained, It is characterized by the above-mentioned.
[0013]
In addition, the reinforcing part is The cross-sectional shape is composed of a horizontally long portion that supports the other end portion of the support portion and a vertical portion that is positioned at both ends of the horizontally long portion and is fixed to the support body. Portal shape or It consists of the said horizontally long part and the vertical part located in the end of this horizontally long part, and being fixed to the said support body It is any one of L-shaped shapes.
[0014]
Furthermore, the total pressing force for pressing the plate-like ceramic body by the elastic body against the support is 2 to 100 N. Moreover, 3-16 said support | pillars were provided.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.
[0016]
FIG. 1A is a perspective view showing an example of a wafer support member according to the present invention, and FIG. 1B is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. One main surface of the plate-like ceramic body 2 made of ceramics mainly composed of silicon carbide, boron carbide, boron nitride, silicon nitride, and aluminum nitride is used as the mounting surface 3 on which the wafer W is placed, and the other main surface. The resistance heating element 5 is formed through an insulating layer 7 made of glass or resin.
[0017]
Further, the mounting surface 3 includes support pins 8 that support the wafer W, and the support pins 8 support the wafer W so that the wafer W can be indirectly heated.
[0018]
As a pattern of the resistance heating element 5, a pattern shape capable of uniformly heating the mounting surface 3, such as a substantially concentric or spiral shape composed of an arc-shaped strip electrode portion and a straight strip electrode portion. If it is good. In order to improve the thermal uniformity, it is preferable to divide the resistance heating element 5 into a plurality of patterns. The resistance heating element 5 can be made of gold, silver, palladium, platinum group metal, or high melting point metal such as tungsten or nickel.
[0019]
In addition, the resistance heating element 5 is formed with a power feeding portion 6 made of a material such as gold, silver, palladium, or platinum, and the conduction terminal 11 is pressed and brought into contact with the power feeding portion 6 to ensure conduction.
[0020]
In the wafer support member 1 of the present invention, the support 4 that covers the power feeding unit 6 is joined to the plate-like ceramic body 2 via a plurality of support columns 25.
[0021]
The support of the plate-like ceramic body 2 by the plurality of support columns 25 is because the volume of the support columns 25 can be reduced as compared with the bottomed cylindrical support members 41 and 61. 25 and the support 4 are small in heat capacity, and the weight is advantageously reduced. Since the heat capacity can be reduced by supporting the plate-like ceramic body 2 by the plurality of support columns 25, the temperature followability in the wafer W surface is excellent during rapid heating, and the temperature difference in the wafer W surface is reduced. As a result, the temperature difference on the surface of the wafer W becomes small during the transient state when the wafer W at room temperature is placed on the plate-like ceramic body 2 heated to a predetermined temperature and heated rapidly, and the film quality is uniform in forming a film such as a resist. A product with excellent properties can be obtained.
[0022]
FIG. 2 is a sectional view taken along line BB in FIG. The support column 25 has a portal shape including a support portion 27 that supports the plate-like ceramic body 2 and a reinforcing portion 26 for obtaining the pressing force.
[0023]
The plate-like ceramic body 2 is pressed and elastically joined to the plurality of support posts 25 using an elastic body 18 made of a coil spring. That is, the elastic body 18 and the nut 20 for holding the elastic body 18 are fixed to the tip of the bolt 16 inserted through the support column 25. For example, when the support body 4 is thermally deformed, the plate-like ceramic body 2 is removed from the support column 25. By floating, the warp of the plate-like ceramic body 2 due to thermal deformation of the metal support 4 can be reduced. As described above, since the effect of suppressing the warpage of the plate-like ceramic body 2 is great and the change in the distance between the wafer W and the mounting surface 3 can be minimized, the increase in the in-plane temperature difference of the wafer W can be prevented. And a good resist film can be formed.
[0024]
The shape of the support 25 may be an L-shape as shown in FIG.
[0025]
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a part of the mounting base and the wafer support member 1 when the wafer support member 1 of the present invention is incorporated in a semiconductor device.
[0026]
The wafer support member 1 in which the support 4 and the plate-shaped ceramic body 2 are joined via a plurality of support columns 25 is screwed to a ring-shaped support ring 24 by bolts 21 and nuts 22 when incorporated in a semiconductor device. The Here, the surface on which the support body 4 is fastened to the support ring 24 and the surface on which the support ring 24 is fastened to the support body 4 are ordinary machined surfaces, and are several tens of μm flat with respect to a diameter of 200 mm or 300 mm. There is a difference in degree, and when the support body 4 is fastened to the support ring 24, the support body 4 is deformed by several tens of μm along the fastening surface of the support ring 24. However, even if the support 4 is deformed, the support 25 and the plate-like ceramic body 2 fastened to the support 4 are elastically fixed by the spring, so that the distortion of the support 4 is absorbed by the elastic body 18. Further, it is possible to prevent the plate-like ceramic body 2 from being deformed to a size of several μm and to reduce the variation in the in-plane temperature difference of the wafer W.
[0027]
Further, even if the temperature of the plate-like ceramic body 2 is changed, or the set temperature of the plate-like ceramic body 2 is changed by placing the wafer W on the mounting surface 3 and the support body 4 is deformed, the elastic body 18 absorbs this. Thus, warpage of the plate-like ceramic body 2 can be prevented. As a result, the distance between the plate-shaped ceramic body 2 and the wafer W can be kept constant, and temperature distribution on the wafer surface during the wafer W heating can be prevented.
[0028]
Moreover, it is preferable that the total pressing force for pressing the plate-like ceramic body 2 against the support column 25 with these elastic bodies 18 is 2 to 100N. If the total pressing force is less than 2N, the pressing force of the plate-like ceramic body 2 to the support column 25 is small, so that the plate-like ceramic body 2 vibrates due to the impact or vibration generated when the wafer is placed on the plate-like ceramic body 2. However, the in-plane temperature difference of the wafer W may change.
[0029]
When the total pressing force exceeds 100 N, when the support body 4 is deformed, the pressing force of the plate-like ceramic body 2 and the support column 25 causes the plate-like ceramic body 2 to be deformed at a micron level, and the flatness of the plate-like ceramic body 2 is increased. The degree will get worse. In particular, management of the plate-like ceramic body 2 at the micron level is necessary to achieve the temperature variation of 1.0 ° C. or less in the wafer W surface currently required. Therefore, if the total pressing force exceeds 100 N, the distance between the plate-like ceramic body 2 and the wafer cannot be kept constant, and the temperature difference on the wafer surface may increase.
[0030]
Furthermore, it is more preferable that the total pressing force is 40 to 100N. By suppressing the total of the pressing forces within the above range, the warpage of the outermost peripheral portion of the plate-like ceramic body 2 can be suppressed within 20 μm. As a result, the distance between the plate-shaped ceramic body 2 and the wafer W can be made more uniform, the temperature distribution on the surface of the wafer W can be made uniform, and the film formation of the wafer resist film can be made uniform.
[0031]
Moreover, it is preferable to use a wafer support member having 3 to 16 support columns 25 for supporting the plate-like ceramic body 2. If the number of the support columns 25 is less than 3, the heat capacity becomes small, but the number of support of the plate-like ceramic body 2 becomes two points, which is not preferable because the flatness of the plate-like ceramic body 2 becomes large. On the other hand, if the number of the support columns 25 is more than 16, the plate-like ceramic body 2 is supported at a large number of points, and the heat capacity is increased. Therefore, the transient temperature variation in the wafer surface is large during rapid heating. Na There is a risk.
[0032]
The plate-like ceramic body 2 is formed of a silicon carbide sintered body, a boron carbide sintered body, a boron nitride sintered body, a silicon nitride sintered body, or an aluminum nitride sintered body. Since the deformation is small even when heat is applied and the plate thickness can be reduced, the heating time until heating to a predetermined processing temperature and the cooling time until cooling from the predetermined processing temperature to room temperature can be shortened. The productivity can be increased and the thermal conductivity is 60 W / (m · K) or more, so that the Joule heat of the resistance heating element 5 is quickly transmitted and the temperature variation of the mounting surface 3 is extremely reduced. be able to. In addition, since it does not generate gas by reacting with moisture in the atmosphere, even if it is used for attaching a resist film on the semiconductor wafer W, it does not adversely affect the structure of the resist film, and is fine. Wiring can be formed with high density.
[0033]
The silicon carbide sintered body includes a sintered body containing boron (B) and carbon (C) as sintering aids for silicon carbide as a main component, and a sintering aid for silicon carbide as a main component. Alumina (Al 2 O 3 ) And Yttria (Y 2 O 3 ) And sintered at 1900 to 2200 ° C., and silicon carbide may be either α-type or β-type.
[0034]
Moreover, as a boron carbide sintered body, 3 to 10% by weight of carbon as a sintering aid is mixed with boron carbide as a main component, and hot press firing is performed at 2000 to 2200 ° C. to obtain a sintered body. Can do.
[0035]
As the boron nitride sintered body, 30 to 45% by weight of aluminum nitride and 5 to 10% by weight of rare earth oxide are mixed as a sintering aid with the main component boron nitride, and hot at 1900 to 2100 ° C. A sintered body can be obtained by press firing. As another method for obtaining a sintered body of boron nitride, there is a method in which borosilicate glass is mixed and sintered, but this is not preferable because the thermal conductivity is remarkably lowered.
[0036]
As the silicon nitride sintered body, 3 to 12% by weight of rare earth element oxide and 0.5 to 3% by weight of Al as a sintering aid with respect to silicon nitride as a main component. 2 O 3 Furthermore, SiO contained in the sintered body 2 SiO in an amount of 1.5 to 5% by weight 2 Can be mixed and subjected to hot press firing at 1650 to 1750 ° C. to obtain a sintered body. SiO shown here 2 The amount is SiO as an impurity contained in the silicon nitride raw material. 2 And intentionally added SiO 2 Is the sum of
[0037]
Moreover, as an aluminum nitride sintered body, Y as a sintering aid is used for the main component aluminum nitride. 2 O 3 And Yb 2 O 3 It is obtained by adding rare earth element oxides such as CaO and alkaline earth metal oxides such as CaO as necessary, mixing well, processing on a flat plate, and firing in nitrogen gas at 1900-2100 ° C. .
[0038]
The sintered body constituting the plate-like ceramic body 2 is used by selecting a material depending on its use. For example, when used for drying a resist film, a nitride reacts with moisture to generate ammonia gas, which cannot be used because it adversely affects the resist film. Further, in the case of a CVD wafer support member that may be used at a high temperature of about 800 ° C., the boron nitride-based material containing a large amount of glass is deformed during use so that the plate-like ceramic body 2 is deformed. May be damaged.
[0039]
Furthermore, the main surface opposite to the mounting surface 3 of the plate-like ceramic body 2 has a flatness of 20 μm or less and a surface roughness of the center line average roughness from the viewpoint of improving the adhesion with the insulating layer 7 made of glass or resin. The thickness (Ra) is preferably polished to 0.1 μm to 0.5 μm.
[0040]
On the other hand, when the silicon carbide sintered body is used as the plate-like ceramic body 2, the insulating layer 7 that maintains insulation between the plate-like ceramic body 2 and the resistance heating element 5 having a certain conductivity is made of glass or resin. When glass is used, if the thickness is less than 100 μm, the withstand voltage is less than 1.5 kV and the insulation cannot be maintained. Conversely, if the thickness exceeds 350 μm, the plate-shaped ceramic body 2 is formed. Since the thermal expansion difference between the silicon carbide sintered body and the aluminum nitride sintered body is too large, cracks are generated and the insulating layer 7 does not function. Therefore, when glass is used as the insulating layer 7, the thickness of the insulating layer 7 is preferably formed in the range of 100 μm to 350 μm, and more preferably in the range of 200 to 350 μm.
[0041]
Further, in the case where the plate-like ceramic body 2 is formed of a ceramic sintered body mainly composed of aluminum nitride, in order to improve the adhesion of the resistance heating element 5 to the plate-like ceramic body 2, an insulating material made of glass. Layer 7 is formed. However, when sufficient glass is added in the resistance heating element 5 and sufficient adhesion strength is obtained by this, it can be omitted.
[0042]
As a means for depositing the insulating layer 7 made of glass on the plate-like ceramic body 2, the glass paste is uniformly applied by a screen printing method, a dipping method, a spray coating method or the like, and then 800 to 1000 ° C. Bake at a temperature of. When glass is used as the insulating layer 7, a soaking plate made of a silicon carbide sintered body or a boron carbide sintered body is heated to a temperature of about 1200 ° C. in advance, and the surface on which the insulating layer 7 is to be deposited is formed. By performing the oxidation treatment, the adhesion with the insulating layer 7 made of glass can be enhanced.
[0043]
Furthermore, as the resistance heating element 5 deposited on the insulating layer 7, a metal such as gold (Au), silver (Ag), copper (Cu), palladium (Pd), platinum group metal, or rhenium oxide (Re 2 O 3 ), Lanthanum manganate (LaMnO) 3 Prepare a glass paste containing one or more of the conductive oxides as a conductive material, print it in a predetermined pattern shape by screen printing, etc., and bake it to bond the conductive material with a matrix made of glass. It ’s fine. When glass is used as the matrix, either crystallized glass or amorphous glass may be used, but crystallized glass is preferably used in order to suppress a change in resistance value due to thermal cycling.
[0044]
However, when silver or copper is used for the resistance heating element 5, migration occurs. fear Therefore, in such a case, a protective film made of the same material as the insulating layer 7 may be covered with a thickness of about 30 μm so as to cover the resistance heating element 5.
[0045]
The glass for forming the insulating layer 7 may be either crystalline or amorphous. For example, when used for resist drying, the thermal resistance is 200 ° C. or higher and the thermal expansion in the temperature range of 0 ° C. to 200 ° C. The coefficient is −5 to + 5 × 10 with respect to the thermal expansion coefficient of the ceramic constituting the plate-like ceramic body 2. -7 It is preferable to select and use one in the range of / ° C. That is, if a glass having a thermal expansion coefficient outside the above range is used, the difference in thermal expansion from the ceramic forming the plate-like ceramic body 2 becomes too large. This is because warpage is likely to occur and defects such as cracks and peeling are likely to occur.
[0046]
【Example】
Example 1
Examples of the present invention will be described below.
[0047]
A silicon carbide sintered body having a thermal conductivity of 80 W / (m · K) is ground to produce a plurality of disk-shaped ceramic plates having a plate thickness of 4 mm and an outer diameter of 300 mm. In order to adhere the insulating layer 7 to the main surface, a glass paste prepared by kneading ethyl cellulose as a binder and terpineol as an organic solvent to a glass powder is laid by screen printing and heated at 150 ° C. After the organic solvent was dried, degreasing treatment was performed at 550 ° C. for 30 minutes, and baking was performed at a temperature of 700 to 900 ° C., thereby forming an insulating layer 7 made of glass having a thickness of 200 μm. Next, in order to deposit the resistance heating element 5 on the insulating layer 7, a glass paste to which Au powder and Pt powder are added as a conductive material is printed in a predetermined pattern shape by a screen printing method, and then heated to 150 ° C. The organic solvent was dried, and after degreasing at 550 ° C. for 30 minutes, baking was performed at a temperature of 700 to 900 ° C. to form a resistance heating element 5 having a thickness of 50 μm. The resistance heating element 5 has a five-pattern configuration in which a circular central portion and an outer peripheral portion are divided into four in the circumferential direction. After that, the plate-like ceramic body 2 was manufactured by fixing the power supply portion 6 containing Au to the resistance heating element 5 using a conductive adhesive.
[0048]
Further, a support 4 made of SUS304 having a thickness of 2.5 mm with an opening formed in 30% of the main surface was prepared, and the thermocouple 10 and the ten conduction terminals 11 were formed at predetermined positions.
[0049]
Thereafter, the plate-like ceramic body 2 is overlaid on the support column 25 fastened to the support body 4, and the outer peripheral portion thereof is fixed via the elastic body 18, thereby obtaining the wafer support member 1 of the present invention shown in FIG. (No. 1 in Table 1).
[0050]
Further, as shown in FIG. 5, a wafer support member 31 in which the plate-like ceramic body 32 made of silicon carbide is screwed to a support 41 at eight locations is used as a sample for comparison. It was set to 3.
[0051]
Further, as shown in FIG. 6, a wafer support member 51 in which the plate-like ceramic body 52 made of silicon carbide is screwed to a support 51 at eight positions is used as a sample for comparison. 2.
[0052]
The conductive terminals 11, 37, and 57 of the three types of wafer support members 1, 31, and 51 thus obtained were energized and held at 150 ° C. for 30 minutes. Then, the temperature distribution of the wafer surface placed on the placement surfaces 3, 33, 53 is measured and the holding temperature is measured by measuring the temperature variation of a total of 7 points including 6 division points on the circumference of the center and a half of the wafer radius. It was uneven. Thereafter, the wafer is removed without changing the energization state, and the maximum value of the temperature variation in the wafer surface at the time of transition until the wafer W is held at 150 ° C. after 20 minutes is placed on each sample is 5 for each sample. The maximum value was taken as the transient temperature variation.
[0053]
As evaluation criteria, the resist film formation was uniform when the temperature variation on the wafer surface was within 10 ° C., and the resist film formation was non-uniform when the temperature was higher. Further, regarding the holding temperature variation at the time of the temperature keeping, the resist film formation was uniform within 1 ° C., and the resist film formation was non-uniform when exceeding this.
[0054]
Each result is as shown in Table 1.
[0055]
[Table 1]
Figure 0004051305
[0056]
As can be seen from Table 1, sample No. 1 was obtained by screwing the plate-like ceramic body 32 directly to the support 41. No. 3 has a transient temperature variation of 12.5 ° C. at the time of temperature rise in the wafer surface. Moreover, the temperature variation at the time of 150 degreeC keeps exceeding 1 degreeC, and is not preferable. On the other hand, the sample ceramics 52 in which the plate-like ceramic body 52 is screwed to the support body 61 via the elastic body 58. No. 2 had a large transient temperature variation of 10.5 ° C. during the temperature rise in the wafer W plane.
[0057]
On the other hand, No. which is an embodiment of the present invention. In No. 1, both the transient temperature variation and the holding temperature variation in the wafer surface were small. This is because the wafer support member of the present invention in which the plate-like ceramic body is supported by the support column has a lower temperature capacity between the support member and the support column than the bottomed support member, and thus has better temperature followability. .
[0058]
(Example 2)
Here, the influence of the total pressing force of the elastic body 18 on the support 25 of the plate-like ceramic body 2 on the temperature distribution of the wafer was examined.
[0059]
Using a coil spring as an elastic body, the total pressing force was adjusted to 1, 2, 10, 40, 72, 82, 90, 100, and 150 N, and the influence on the temperature distribution was confirmed.
[0060]
In addition, the pressing force to the support | pillar by the elastic body 18 of the plate-shaped ceramic body 2 was changed by adjusting the tightening amount of a nut in FIG.
[0061]
[Table 2]
Figure 0004051305
[0062]
As can be seen from Table 2, sample Nos. With a total pressing force of 2N to 100N. In Nos. 22 to 28, the transient temperature variation at the time of temperature rise in the wafer surface is 6 ° C. or less, and the holding temperature variation at the 150 ° C. keep is also 0.5 ° C. or less.
[0063]
In the wafer support member in which the total pressing force is the above condition, temperature variations in the wafer surface can all be suppressed. Among them, the sample No. having a total pressing force of 40 to 100N. 24 to 28, the transient temperature variation at the time of temperature rise in the wafer surface is 5 ° C. or less, and the holding temperature variation at the time of 150 ° C. keep is 0.4 ° C. or less, which further improves the uniformity in resist film formation. I found out that
[0064]
(Example 3)
Next, the influence of the number of support posts 25 of the plate-like ceramic body 2 on the temperature distribution of the wafer was examined.
[0065]
The number of struts was 2, 3, 5, 8, 12, 16, and 20 to support the plate-like ceramic body 2 and confirm the influence on the temperature distribution.
[0066]
The total pressing force by the elastic body 18 of the support column 25 to the plate-like ceramic body 2 was 70N.
[0067]
[Table 3]
Figure 0004051305
[0068]
As can be seen from Table 3, if the number of support columns 25 is 3 to 16, the variation in transient temperature within the wafer surface can be suppressed to within 5 ° C.
[0069]
However, sample no. Since No. 30 supports the plate-like ceramic body 2 at two points, the flatness of the plate-like ceramic body is large, and the transient temperature variation in the wafer surface is as large as 7.2 ° C.
[0070]
In addition, sample No. 20 with 20 struts was used. In 36, since there were many support | pillars, heat capacity became large and the transient temperature variation in a wafer surface became large with 6.5 degreeC.
[0071]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, one main surface of the plate-shaped ceramic body is used as a mounting surface on which a wafer is placed, and a resistance heating element is provided on the other main surface or inside, and power is supplied to the resistance heating element. A power feeding unit to be supplied; and a support that covers the power feeding unit. The support and the plate-like ceramic body are joined to each other via a plurality of columns, and the columns support the plate-like ceramic body. And a reinforcing part that supports the other end of the supporting part, the end of the reinforcing part being fixed to the supporting body, and the plate-like ceramic body and the supporting part. A bolt is inserted into a through-hole penetrating the portion and the reinforcing portion, one end of the bolt holds the plate-like ceramic body, and the nut fixed to the other end of the bolt, the bolt, and the reinforcement In the department The bolt penetrates and is sandwiched between the nut and the reinforcing material By constituting a wafer support member having a held elastic body, it is possible to prevent the warp of the support body from being reflected in the plate-shaped ceramic body, and the temperature within the wafer surface during the temperature rise transient of the wafer and the constant temperature hold. Variations can be suppressed, and a good film can be formed on the wafer.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1A is a perspective view showing a wafer support member of the present invention, and FIG. 1B is a cross-sectional view thereof.
FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of a wafer support member of the present invention.
FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of another wafer support member of the present invention.
FIG. 4 is a cross-sectional view when the wafer support member of the present invention is attached to the apparatus.
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a conventional wafer support member.
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a conventional wafer support member.
[Explanation of symbols]
W: Wafer
1, 31, 51: Wafer support member
2, 32, 52: Plate-shaped ceramic body
3, 33, 53: Placement surface
4: Support
5: Resistance heating element
6: Feeder
7: Insulating layer
8: Support pin
10: Temperature measuring element
11: Conduction terminal
16: Bolt
18: Elastic body
20: Nut
21: Bolt
22: Nut
24: Support ring
25: Prop
26 : Supplement Strong part
27 : Support Holding part

Claims (4)

板状セラミックス体の一方の主面をウェハを載せる載置面とし、他方の主面あるいは内部に抵抗発熱体を備えるとともに、前記抵抗発熱体に電力を供給する給電部と、該給電部を覆う支持体を備え、該支持体と前記板状セラミックス体とは複数の支柱を介して接合されていると共に、該支柱は前記板状セラミックス体を支持する一方の端部を備えた円柱状の支持部と該支持部の他方の端部を支える補強部とからなり、該補強部の端部が前記支持体に固定され、前記板状セラミックス体と前記支持部と前記補強部とを貫通する貫通孔にボルトが挿入され、該ボルトの一方の端部が板状セラミックス体を押さえ、前記ボルトの他方の端部に固定されたナットと前記ボルトと前記補強部とで、前記ボルトが貫通して前記ナットと前記補強材との間に挟まれて保持された弾性体を有していることを特徴とするウェハ支持部材。One main surface of the plate-shaped ceramic body is used as a mounting surface on which a wafer is placed, a resistance heating element is provided on the other main surface or inside, and a power feeding unit that supplies power to the resistance heating body, and covers the power feeding unit A columnar support having a support, the support and the plate-shaped ceramic body being joined via a plurality of columns, and the column having one end for supporting the plate-shaped ceramic body And a reinforcing part that supports the other end of the support part, the end of the reinforcing part being fixed to the support, and penetrating through the plate-like ceramic body, the support part, and the reinforcement part A bolt is inserted into the hole, one end of the bolt holds the plate-shaped ceramic body, and the bolt passes through the nut, the bolt, and the reinforcing portion fixed to the other end of the bolt. Between the nut and the reinforcing material Wafer support member, characterized in that it has a Marete retained elastic body. 前記補強部は、断面形状が前記支持部の他方の端部を支持する横長部と該横長部の両端に位置して前記支持体に固定された縦部とからなる門型形状あるいは前記横長部と該横長部の一端に位置して前記支持体に固定された縦部とからなるL字型形状の何れかであることを特徴とする請求項1に記載のウェハ支持部材。The reinforcing part has a gate-like shape in which a cross-sectional shape includes a horizontally long part that supports the other end of the support part and a vertical part that is positioned at both ends of the horizontally long part and is fixed to the support body, or the horizontally long part. 2. The wafer support member according to claim 1, wherein the wafer support member has an L-shape that is positioned at one end of the horizontally long portion and a vertical portion fixed to the support. 前記弾性体による前記板状セラミック体を前記支柱へ押し付ける押圧力の合計が2〜100Nであることを特徴とする請求項2に記載のウェハ支持部材。  3. The wafer support member according to claim 2, wherein a total pressing force of pressing the plate-like ceramic body by the elastic body against the support is 2 to 100 N. 4. 前記支柱を3〜16個備えたことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のウェハ支持部材。  The wafer support member according to claim 1, wherein 3 to 16 of the support columns are provided.
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