JP4189243B2 - ウェハ支持部材 - 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際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装置あるいは回路基板等のウェハ上に薄膜を形成したり、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際に好適なウェハ支持部材に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
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、半導体素子の配線の微細化に伴い、ウェハ熱処理温度の精度向上が必要となり、温度精度に優れた枚葉式の熱処理装置が広く使用されるようになった。
【０００４】
例えば、半導体製造装置の製造工程における半導体ウェハ（以下ウェハと略す）への加工において、導体膜や絶縁膜の成膜処理、エッチング処理、レジスト膜の焼き付け処理等には、ウェハを加熱するためにウェハ支持部材が用いられている。
【０００５】
このようなウェハ支持部材として、例えば特許文献１や特許文献２には、図５に示すようなウェハ支持部材が提案されている。
【０００６】
このウェハ支持部材７１は、板状セラミック体７２、金属ケース７９、を主要な構成要素としたもので、アルミニウム等の金属からなる有底状の金属ケース７９の開口部に、窒化物セラミックスや炭化物セラミックスからなる板状セラミック体７２を断熱樹脂リング７４を介してボルト８０で固定され、その上面をウェハＷを載せる載置面７３とするとともに、板状セラミック体７２の下面に、例えば同心円状の帯状抵抗発熱体７５を備えるようになっていた。
【０００７】
さらに、帯状抵抗発熱体７５の端子部には、給電端子７７がロウ付けされており、この給電端子７７が金属ケース７９の底部７９ａに形成されたリード線引出用の孔７６に挿通されたリード線７８と電気的に接続されるようになっていた。
【０００８】
ところで、このようなウェハ支持部材７１において、ウェハＷの表面全体に均質な膜を形成したり、レジスト膜の加熱反応状態を均質にしたりするためには、ウェハの温度分布を均一にすることが重要である。その為、これまでウェハの温度分布を小さくするため、帯状抵抗発熱体７５の抵抗分布を調整したり、帯状抵抗発熱体７５の温度を分割制御したりすることが行われており、また、熱引きを発生し易い構造の場合、その周囲の発熱量を増大させる等の提案がされていた。
【０００９】
しかし、いずれも非常に複雑な構造、制御が必要になるという課題があり、簡単な構造で温度分布を均一に加熱できるようなウェハ支持部材が求められていた。
【００１０】
このようなウェハ支持部材として、例えば特許文献３には、図７に示すようなウェハ支持部材が提案されている。
【００１１】
このウェハ支持部材４１は、アルミニウム等からなる有底状のケース４４の開口部に、板状セラミックス体の一方の主面に発熱抵抗体４３を有し他方の主面にウェハを載せる載置面４７を備えたウェハ加熱部４２を固定してある。ウェハ支持部材４１は、ケース４４の外周面に沿ってケース取り付け部材４６に固定した構造となっていた。
【００１２】
また、このウェハ支持部材４１は、ケース取り付け部材４６の下部に設けられたリフトピン４５によりウェハＷを昇降させることにより、ウェハ支持部材４１からウェハＷを脱着させるようになっていた。
【００１３】
また、特許文献４に開示されたウェハ支持部材４１はケース４４の肉厚を５０ｍｍ以下としているが、ケース４４とウェハ加熱部４２とから囲まれた空間を構成するケース４４の側面や底面の厚みが一定で冷却効率が不十分でしかもケース４４が重く剛性も小さかった。
【００１４】
ところで、このようなウェハ支持部材４１において、ウェハＷの表面全体に均質な膜を形成したり、レジスト膜の加熱反応状態を均質にしたりするためには、ウェハＷの温度分布を均一にすることが重要であった。
【００１５】
また、多数のウェハＷを効率的に加熱できるようにするため、加熱冷却のタクトタイムを短くする必要があった。このため、ウェハ加熱部４２を構成する板状セラミックス体として窒化アルミニウムや炭化珪素等の高熱伝導率で剛性の大きなセラミックスを用いて加熱冷却を有利にし、また均熱性を改善するために、ウェハ加熱部４２に形成される帯状の抵抗発熱体４３の抵抗分布を均一になるように調整したり、帯状抵抗発熱体４３を分割し分割した領域で温度分布を制御したりすることが行われていた。
【００１６】
しかし、いずれも非常に複雑な構造、制御が必要になるという課題があり、簡単な構造で温度分布を均一に加熱できるようなウェハ支持部材が求められていた。
【００１７】
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５や特許文献６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、有底のケース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により金属製ケース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ケース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。
【００１８】
また、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。
【００１９】
〔特許文献１〕特開２００１−２０３１５６号公報
〔特許文献２〕特開２００１−３１３２４９号公報
〔特許文献３〕特開２００２−５６９５４号公報
〔特許文献４〕特開２００２−２５７５８号公報
〔特許文献５〕特開２００１−２３７１６６号公報
〔特許文献６〕特開２００２−３７３７６９号公報
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
半導体素子の配線微細化に伴い使用され始めた化学増幅型レジストにおいては、ウェハの温度の均一性は勿論のこと、ウェハを熱処理装置に載置した瞬間から離脱し熱処理を終了させるまでの過渡的な温度履歴も極めて重要となり、ウェハ載置直後から概ね６０秒以内にウェハの温度が均一に安定することが望まれている。
【００２１】
しかしながら、特許文献１に紹介されている装置では、樹脂リング７４としてフッ素樹脂が用いられるが、固定ボルト８０による押圧により変形し易く板状セラミックス体７２が傾いたりして位置精度良く設置できないとの課題があった。また、特許文献２では前記樹脂リング７４に繊維を含有した樹脂が用いられているが、使用中に繊維が脱落しウェハＷを汚染する虞があった。また、何れも熱サイクルにより板状セラミックス体７２が傾いたり変位したりして位置精度を保持することが困難であり、長時間に渡りウェハＷを均一に加熱することが困難で、しかも樹脂リング７４の外周に固定ボルトを貫通する部分を有することからウェハ支持部材７１の外形が板状セラミック体７２より大きくなり、金属ケース７９のサイズも大きくなり熱容量も大きくなることから急冷や急速加熱が困難となり、樹脂リングの部材コストが高くなり実用的ではなかった。特に、板状セラミックス体７２の位置精度を高めるには、樹脂リング７４と板状セラミックス体７２の接触巾を１３ｍｍを超えて接触させる必要があり、それでもウェハＷを均一に加熱したり、ウェハＷを急速に昇温したり急速に降温させることが困難であった。
【００２２】
また、上記従来技術のウェハＷを載置するウェハ加熱部４２は、ウェハＷの温度分布を均一にするように載置面４７の反りと平面度を調整している。この理由は、ウェハ加熱部４２に反り等が生じるとウェハＷと載置面４７の間隔が変化しウェハＷの表面の温度差が生じるからである。ウェハＷ表面の温度差が生じると例えばウェハＷのレジスト液を乾燥硬化させる場合、硬化状態が不均一となりレジスト膜が均一とならない虞があった。
【００２３】
しかしながら、従来のウェハ加熱部４２をケース４４に設置した状態で上記反りと平面度を保持した状態で、ケース４４をケース取り付け部材４６に固定する際、ケース４４がケース取り付け部材４６の設置面に載せられたり倣うように固定されるので、ケース取り付け部材４６の設置面の反りや平面度の影響を受けて、ウェハ加熱部４２を構成する板状セラミックス体２００の平面度が変化し、板状セラミックス体２００の他方の主面である載置面４７に設置されたウェハＷの温度分布がばらついてしまうという問題があった。
【００２４】
また、特許文献４のウェハ支持部材のようにケースの側壁を単に５０ｍｍ以下としても、ケースの剛性が小さくウェハＷの温度分布がばらついたり、ウェハ支持部材の冷却速度が小さいとの問題があった。
【００２５】
また、特許文献５のウェハ支持部材のようなケースはウェハ加熱部５２の熱がケース６１を伝わりケースの温度が上昇し、ウェハ加熱部５２を冷却してもケース６１の熱がウェハ加熱部５２に伝わり冷却速度を低下させる虞があった。
【００２６】
そこで、本発明の目的は、ケース４４に設置したウェハ加熱部４２をケース取り付け部材４６等に載せたり、固定したとしてもウェハ加熱部４２の載置面４７の温度均一性に優れ、しかもウェハＷの温度分布のバラツキが小さく、急速な加熱冷却ができるウェハ支持部材を提案することにある。
【００２７】
【課題を解決するための手段】
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に抵抗発熱体を備え、他方の主面をウェハ加熱面としたウェハ加熱部と、前記抵抗発熱体に電力を供給する給電端子と、該給電端子を囲むように板状セラミックス体と接続した金属製のケースと、前記板状セラミック体の周辺部と前記ケースとの間に介在する、ヤング率が１ＧＰａ以上で前記板状セラミックス体のヤング率より小さい接触部材とを備え、前記ケースは支柱部と筒状部と板状支持部とからなり、前記接触部材の熱伝導率が前記板状セラミックス体の熱伝導率より小さく、前記板状セラミックス体と前記筒状部の上部が前記接触部材を介して前記支柱部に弾性的に結合し、前記筒状部の下部が前記板状支持部と離間していることを特徴とする。
【００２８】
また、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に抵抗発熱体を備え、他方の主面をウェハ加熱面としたウェハ加熱部と、前記抵抗発熱体に電力を供給する給電端子と、該給電端子を囲むように板状セラミックス体と接続した金属製のケースと、前記板状セラミック体の周辺部と前記ケースとの間に介在する、ヤング率が１ＧＰａ以上で前記板状セラミックス体のヤング率より小さい接触部材とを備え、前記ケースは支柱部と筒状部と板状支持部とからなり、前記接触部材の熱伝導率が前記板状セラミックス体の熱伝導率より小さく、前記板状セラミックス体と前記筒状部の上部と前記支柱部の上部とが前記接触部材を介して結合し、前記支柱部の下部が前記板状支持部と弾性的に結合していることを特徴とする。
【００３１】
また、前記接触部材が前記板状セラミックス体と接する巾が０．１〜１３ｍｍであることを特徴とする。
【００３３】
また、前記接触部材の断面が円形状であることを特徴とする。
【００３４】
また、前記接触部材の直径が１ｍｍ以下であることを特徴とする。
【００３５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
【００３６】
図１は本発明に係るウェハ支持部材１の一例を示す断面図で、炭化珪素または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とするとともに、他方の主面に抵抗発熱体５を形成したウェハ加熱部１００を備えたものである。
【００３７】
抵抗発熱体５のパターン形状としては、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も可能である。またパターンの線幅や粗密を調整し、電力密度に分布をつけて均熱性を改善しても良い。
【００３８】
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に給電端子１１を接触させることにより、導通が確保されている。給電端子１１と給電部６とは、導通が確保できる方法で有れば、はんだ付け、ロウ付け等の手法を用いてもよい。
【００３９】
金属製のケース１９は支柱部７と側壁をなす筒状部２２と板状支持部２１とを有し、支柱部７は３本以上備え、筒状部２２の内側に備えることが好ましい。そして、板状セラミックス体２と筒状部２２の上側の開口部の外周にボルト１６を貫通させ、板状セラミックス体２と筒状部２２や支柱７が直接当たらないように、リング状の接触部材１７を介在させ、ボルト１６は支柱部７により支えられ、支柱部７の下部は板状支持部２１と弾性体１８を介在させてナット２０を螺着することにより弾性的に固定している。これにより、板状セラミックス体２の温度が変動した場合に金属製のケース１９が変形しても、上記弾性体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の反りを抑制し、ウェハ表面に、板状セラミックス体２の反りに起因する温度ばらつきが発生することを防止できるようになる。また、直径２〜８ｍｍの支柱部７を３箇所〜１２箇所設け、筒状部２２の板厚みを０．３〜１ｍｍとすることで、ケース１９の熱容量を小さくすることができることから、ウェハ加熱部１００を２００℃以上に加熱し室温に冷却するに際して降温スピードを高めることができる。
【００４０】
なお、板状セラミックス体２はその金属製のケース１９の開口部を覆うように設置してある。また、金属製のケース１９には冷却ガスを排出するための孔２３が施されており、板状セラミックス体２の抵抗発熱体５に給電するための給電部６に導通するための給電端子１１，板状セラミックス体２を冷却するためのガス噴射口２４、板状セラミックス体２の温度を測定するための熱電対２７を設置してある。
【００４１】
さらに、板状支持部２１は、板状セラミックス体２から１０〜５０ｍｍの距離に設置することが望ましい。更に好ましくは２０〜３０ｍｍである。これは、ウェハ加熱部１００と金属ケース１９との相互の輻射熱により載置面３の均熱化が容易となると同時に、外部との断熱効果があるので、載置面３の温度が一定で均熱となるまでの時間が短くなるためである。
【００４２】
また、ウェハ加熱部１００には少なくとも３箇所の貫通孔２６が設けられ、ウェハリフトピン２５を上下させることにより、板状セラミックス体２へウェハを迅速に載置離脱がおこなえる。また、ウェハリフトピン２５がウェハ加熱部１００の板状セラミックス体２へ直接接触しないようにガイド部材１２が設置されている。
【００４３】
このように、ウェハ加熱部１００の周辺部をリング状の接触部材１７を介して前記ケース１９と接合し、前記ケース１９は支柱部７と筒状部２２と板状支持部２１からなり、前記ウェハ加熱部１００と板状支持部２１とは支柱部を介して弾性的に結合していることにより、ウェハ支持部材１を抵抗発熱体５で急激に加熱し温度を上げてケース１９が変形してもケース１９との断熱を維持しつつケース１９の変形をウェハ支持部材１００に伝えることが少なく、ウェハ加熱部１００を急速に温度上昇させることができる。
【００４４】
また、上記ウェハ支持部材１をケース取り付け部材に固定し、板状支持部２１が変形してもウェハ加熱部１００が変形することがなく、載置面３に載せたウェハＷと載置面３の間の間隔が変化する虞が小さいことからウェハＷの面内温度差が大きくなる虞がない。
【００４５】
図２は、本発明の他の実施形態を示す図である。ボルト１６は支柱部７の上部に固定され、ウェハ加熱部１００と筒状部２２の上部が接触部材１７を介して支柱部７に弾性的に結合し、支柱部７は板状支持部に固定され、前記筒状部２２の下部２２ａは板状支持部２１と離間していることを特徴とする。このような構造とすることで、接触部材１７からの熱を筒状部７に伝え板状支持部２１に熱が伝わり難くすることで、ウェハ過熱部１００の急速昇温や急速冷却を短時間に行うことがえきるとともに、板状支持部２１をケース取り付け部４６にボルトで固定し、板状支持部２１が変形してもウェハ加熱部１００にこの変形を伝えることがないことから、ウェハＷを均一に加熱することができる。更にこのような構造とすることで、筒状部２２にはウェハ加熱部１００を直接支えることがなく、筒状部２２を０．５〜０．１ｍｍと薄肉化することができることから、ケース１９の熱容量を小さくすることが可能である。しかも、ウェハ加熱部１００の周辺部を接触部材１７で固定していることから接触部材１７や筒状部２２との結合部で隙間が発生し難いことからウェハＷのレジスト膜等から発生したガスが直接前記隙間を通過して給電部６等を腐食する虞が小さく好ましい。
【００４６】
図３は、図1に示すウェハ支持部材１のリング状の接触部材１７付近を示す拡大断面図である。リング状の接触部材１７の断面は多角形や円形の何れでも良いが、板状セラミックス体２と接触部材１７が平面で接触する場合において、板状セラミックス体２と接触部材１７の接する接触部の巾は０．１ｍｍ〜１３ｍｍであれば、板状セラミックス体２の熱が接触部材１７を介して金属製のケース１９に流れる量を小さくすることができる。そして、ウェハＷの面内の温度差が小さくウェハＷを均一に加熱することができる。
【００４７】
接触部材１７の接触部の巾が０．１ｍｍ未満では、板状セラミックス体２と接触固定した際に接触部が変形し、接触部材が破損する虞がある。また、接触部材１７の接触部の巾が１３ｍｍを越える場合には、板状セラミックス体２の熱が接触部材に流れ、板状セラミックス体２の周辺部の温度が低下しウェハＷを均一に加熱することが難しくなる。好ましくは接触部材１７と板状セラミックス体２の接触部の巾は０．１ｍｍ〜８ｍｍであり、更に好ましくは０．１〜２ｍｍである。
【００４８】
また、接触部材１７の熱伝導率は板状セラミックス体２の熱伝導率より小さいことが好ましい。接触部材１７の熱伝導率が板状セラミックス体２の熱伝導率より小さければ板状セラミックス体２に載せたウェハＷ面内の温度分布を均一に加熱することができると共に、板状セラミックス体２の温度を上げたり下げたりする際に、接触部材１７との熱の伝達量が小さく金属製のケース１９との熱的干渉が少なく、迅速に温度を変更することが容易となる。
【００４９】
接触部材１７の熱伝導率が板状セラミックス体２の熱伝導率の１０％より小さいウェハ支持部材１では、接触部材を介して板状セラミックス体２の熱が金属製のケース１９に流れ難く、雰囲気ガス（ここでは空気）による伝熱や輻射伝熱により板状セラミックス体２から金属製のケース１９へ流れる熱が多くなり、逆に効果が小さい。
【００５０】
接触部材１７の熱伝導率が板状セラミックス体２の熱伝導率より大きい場合には、板状セラミックス体２の周辺部の熱が接触部材１７を介して金属製のケース１９に流れ、金属製のケース１９を加熱すると共に、板状セラミックス体２の周辺部の温度が低下しウェハＷ面内の温度差が大きくなり好ましくない。また、金属製のケース１９が加熱されることからガス噴射口２４からエアーを噴射し板状セラミックス体２を冷却しようとしても金属製のケース１９の温度が高いことから冷却する時間が大きくなったり、一定温度に加熱する際に一定温度になるまでの時間が大きくなったりする虞があった。
【００５１】
一方、前記接触部材１７を構成する材料としては、小さな接触部を保持するために、接触部材のヤング率は１ＧＰａ以上が好ましく、更に好ましくは１０ＧＰａ以上である。このようなヤング率とすることで、接触部の巾が０．１ｍｍ〜８ｍｍと小さく、板状セラミックス体２を金属製のケース１９に接触部材１７を介してボルト１６で固定しても、接触部材１７が変形すること無く、板状セラミックス体２が位置ズレしたり平行度が変化したりすることなく、精度良く保持することができる。特に、接触部材１７のヤング率が板状セラミックス体２のヤング率より小さいことが好ましい。これは、接触部材１７と板状セラミックス体２の接触部において板状セラミックス体２側の変形量が小さく、ウェハＷの面内温度差が大きくなる虞が小さくなるからである。
【００５２】
接触部材１７として上記特性を満足する材料を用いると、特許文献６に記載されたようなフッ素系に樹脂やガラス繊維を添加した樹脂からなる接触部材に比べて、優れた精度を達成することができる。
【００５３】
前記接触部材１７の材質としては、鉄とカーボンからなる炭素鋼やニッケル、マンガン、クロムを加えた特殊鋼等の金属がヤング率が大きく好ましい。また、熱伝導率の小さな材料としては、ステンレス鋼やＦｅ―Ｎｉ−Ｃｏ系合金の所謂コバールが好ましく、板状セラミックス体２の熱伝導率より小さくなるように接触部材１７の材料を選択することが好ましい。
【００５４】
更に、接触部材１７と板状セラミックス体２との接触部を小さく、且つ接触部が小さくても接触部が欠損しパーティクルを発生する虞が小さく安定な接触部を保持できるために、板状セラミックス体２に垂直な面で切断した接触部材１７の断面は多角形より円形が好ましく、断面の直径１ｍｍ以下の円形のワイヤを接触部材１７として使用すると板状セラミックス体２と金属製のケース１９の位置が変化することなくウェハＷの表面温度を均一にしかも迅速に昇降温することが可能である。
【００５５】
そして、金属製のケース１９内に昇降自在に設置されたリフトピン２５により、ウェハＷを載置面３上に載せたり載置面３より持ち上げたりといった作業がなされる。そして、ウェハＷは、ウェハ支持ピン８により載置面３から浮かした状態で保持され、片当たり等による温度バラツキを防止するようにしている。
【００５６】
また、このウェハ支持部材１によりウェハＷを加熱するには、搬送アーム（不図示）にて載置面３の上方まで運ばれたウェハＷをリフトピン２５にて支持したあと、リフトピン２５を降下させてウェハＷを載置面３上に載せる。
【００５７】
次に、給電部６に通電して抵抗発熱体５を発熱させ、板状セラミックス体２を介して載置面３上のウェハＷを加熱するのであるが、本発明によれば、ウェハ支持部材１に板状セラミックス体２を支持する接触部材１７を介して金属製のケース１９と接続していることから、板状セラミックス体２に接続した接触部材１７により板状セラミックス体２の熱が必要以上に逃げることなく運転できるので、板状セラミックス体２を有効に短時間で均熱化しウェハＷの温度を均一に加熱することができる。
【００５８】
さらに、板状セラミックス体２を炭化珪素質焼結体又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、ヤング率が２００ＧＰａ以上と大きく熱を加えても変形が小さく、板厚を薄くできるため、所定の処理温度に加熱するまでの昇温時間及び所定の処理温度から室温付近に冷却するまでの冷却時間を短くすることができ、生産性を高めることができるとともに、板状セラミックス体２は６０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上の熱伝導率を有することから、薄い板厚でも抵抗発熱体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。
【００５９】
板状セラミックス体２の厚みは、２〜５ｍｍとすることが好ましい。板状セラミックス体２の厚みが２ｍｍより薄いと、板状セラミックス体２の強度がなくなり抵抗発熱体５の発熱による加熱時、ガス噴射口２４らの冷却エアーを吹き付けた際に、冷却時の熱応力に耐えきれず、板状セラミックス体２にクラックが発生する。また、板状セラミックス体２の厚みが５ｍｍを越えると、板状セラミックス体２の熱容量が大きくなるので加熱および冷却時の温度が安定するまでの時間が長くなってしまい好ましくない。
【００６０】
このように、板状セラミックス体２の熱容量を小さくすると、金属製のケース１９からの熱引きにより板状セラミックス体２の温度分布が悪くなる。そこで、金属製のケース１９が板状セラミックス体２をその外周部で保持する構造としている。
【００６１】
また、抵抗発熱体５への給電方法については、金属製のケース１９に設置した給電端子１１を板状セラミックス体２の表面に形成した給電部６にバネ（不図示）で押圧することにより接続を確保し給電する。これは、２〜５ｍｍの厚みの板状セラミックス体２に金属からなる端子部を埋設して形成すると、該端子部の熱容量により均熱性が悪くなるからである。そのため、本発明のように、給電端子１１をバネで押圧して電気的接続を確保することにより、板状セラミックス体２とその金属製のケース１９の間の温度差による熱応力を緩和し、高い信頼性で電気的導通を維持できる。さらに、接点が点接触となるのを防止するため、弾性のある導体を中間層として挿入しても構わない。この中間層は単に箔状のシートを挿入するだけでも効果がある。そして、給電端子１１の給電部６側の径は、１．５〜５ｍｍとすることが好ましい。
【００６２】
また、板状セラミックス体２の温度は、板状セラミックス体２にその先端が埋め込まれた熱電対２７により測定する。熱電対２７としては、その応答性と保持の作業性の観点から、外径０．８ｍｍ以下のシース型の熱電対２７を使用することが好ましい。この熱電対２７の先端部は、板状セラミックス体２に孔が形成され、この中に設置された固定部材により孔の内壁面に押圧固定することが測温の信頼性を向上させるために好ましい。同様に素線の熱電対やＰｔ等の測温抵抗体を埋設して測温を行うことも可能である。
【００６３】
さらに、レジスト膜形成用のウェハ支持部材１として使用する場合は、板状セラミックス体２の主成分を炭化珪素にすると、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、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なく、微細な配線を高密度に形成することが可能である。この際、焼結助剤に水と反応してアンモニアやアミンを形成する可能性のある窒化物を含まないようにすることが必要である。
【００６４】
なお、板状セラミックス体２を形成する炭化珪素質焼結体は、主成分の炭化珪素に対し、焼結助剤として硼素（Ｂ）と炭素（Ｃ）を添加したり、もしくはアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）イットリア（Ｙ２Ｏ３）のような金属酸化物を添加して十分混合し、平板状に加工したのち、１９００〜２１００℃で焼成することにより得られる。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。
【００６５】
また、板状セラミックス体２を形成する窒化アルミニウム質焼結体は、主成分の窒化アルミニウムに対し、焼結助剤としてＹ２Ｏ３やＹｂ２Ｏ３等の希土類元素酸化物と必要に応じてＣａＯ等のアルカリ土類金属酸化物を添加して十分混合し、平板状に加工した後、窒素ガス中１９００〜２１００℃で焼成することにより得られる。
【００６６】
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４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。
【００６７】
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、半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４００μｍ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として機能しなくなる。その為、絶縁層としてガラスを用いる場合、絶縁層４の厚みは１００〜４００μｍの範囲で形成することが好ましく、望ましくは２００μｍ〜３５０μｍの範囲とすることが良い。
【００６８】
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焼結体で形成する場合は、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は、省略することが可能である。
【００６９】
この絶縁層を形成するガラスの特性としては、結晶質又は非晶質のいずれでも良く、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ス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ス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クラックや剥離等の欠陥が生じ易いからである。
【００７０】
なお、ガラスからなる絶縁層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板状セラミックス体２の中心部に適量落とし、スピンコーティング法にて伸ばして均一に塗布するか、あるいはスクリーン印刷法、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あと、ガラスペーストを６００℃以上の温度で焼き付けすれば良い。また、絶縁層としてガラスを用いる場合、予め炭化珪素質焼結体又は窒化アルミニウム質焼結体からなる板状セラミックス体２を８５０〜１３００℃程度の温度に加熱し、絶縁層を被着する表面を酸化処理しておくことで、ガラスからなる絶縁層との密着性を高めることができる。
【００７１】
さらに、絶縁層上に被着する抵抗発熱体５材料としては、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、パラジウム（Ｐｄ）等の金属単体を、蒸着法やメッキ法にて直接被着するか、あるいは前記金属単体や酸化レニウム（Ｒｅ２Ｏ３）、ランタンマンガネート（ＬａＭｎＯ３）等の導電性の金属酸化物や上記金属材料を樹脂ペーストやガラスペーストに分散させたペーストを用意し、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あと焼付けして、前記導電材を樹脂や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。
【００７２】
ただし、抵抗発熱体５材料に銀（Ａｇ）又は銅（Ｃｕ）を用いる場合、マイグレーションが発生する恐れがあるため、このような場合には、抵抗発熱体５を覆うように絶縁層と同一の材質からなるコート層を４０〜４００μｍ程度の厚みで被覆しておけば良い。
【００７３】
図１では、抵抗発熱体５に対し、給電部６において給電端子１１をロウ付けや導電性接着剤で固定して導通を確保するようにしている。給電端子１１は、抵抗発熱体５の端子部に弾性体で押圧し導通を確保しても構わない。
【００７４】
また、これまで、抵抗発熱体５を板状セラミックス体２の表面に形成するタイプのウェハ支持部材１について説明してきたが、抵抗発熱体５は、板状セラミックス体２に内蔵されていても構わない。
【００７５】
例えば主成分が窒化アルミニウムからなる板状セラミックス体２を用いる場合、まず、抵抗発熱体５の材料としては窒化アルミニウムと同時焼成できる材料という観点から、ＷもしくはＷＣを用いる。板状セラミックス体２は、窒化アルミニウムを主成分とし焼結助剤を適宜含有する原料を十分混合したのち円盤状に成形し、その表面にＷもしくはＷＣからなるペーストを抵抗発熱体５のパターン形状にプリントし、その上に別の窒化アルミニウム成形体を重ねて密着した後、窒素ガス中１９００〜２１００℃の温度で焼成することにより得ることが出来る。
【００７６】
また、抵抗発熱体５からの導通は、窒化アルミニウム質基材にスルーホールを形成し、ＷもしくはＷＣからなるペーストを埋め込んだ後焼成するようにして表面に電極を引き出すようにすれば良い。また、給電部６は、ウェハＷの加熱温度が高い場合、Ａｕ、Ａｇ等の貴金属を主成分とするペーストを前記スルーホールの上に塗布し９００〜１０００℃で焼き付けることにより、内部の抵抗発熱体５の酸化を防止することができる。
【００７７】
【実施例】
（実施例 １）
以下、本発明の実施例を示す。
【００７８】
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３３０ｍｍ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の絶縁層を形成した。次いで絶縁層上に抵抗発熱体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、ウェハ加熱部１００を製作した。
【００７９】
また、金属ケースは主面の３０％に開口部を形成した厚み２．５ｍｍのＳＵＳ３０４からなる板状支持部２１と側壁をなす筒状部２２を準備し、熱電対１０、及び１０本の給電端子１１を所定の位置に形成した。
【００８０】
その後、ケース１９に締結した支柱部７の上に、筒状部２２の上部を載せ、接触部材１７を載せウェハ加熱部１００を重ね弾性体１８を介して固定することにより図２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）。
【００８１】
また、図１に示すように、ケース１９の板状支持部２１は３０％に開口部を形成した厚み２．５ｍｍのＳＵＳ３０４からなり、炭化珪素製の板状セラミック体２に抵抗発熱体５を備えたウェハ加熱部１００の周辺をボルト１６を貫通し筒状部２２の上部と支柱部７の上部を接触部材１７を挟み８ヶ所でネジで固定し、支柱部７の下部を弾性体１８を介して板状支持部２１に弾性的に結合したウェハ支持部材１を本発明の試料Ｎｏ．２とした。
【００８２】
また、図６に示すように、炭化珪素製の前記ウェハ加熱部１００を支ケース１９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．３とした。
【００８３】
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、５１の給電端子１１、５７に通電して２００℃に３０分保持した。そして、載置面３、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２００±０．３℃に保持されるまでの時間を応答時間とした。また、３０℃から２００℃に５分で昇温し５分間保持した後、３０分間冷却する温度サイクルを１０００サイクル繰り返した後、室温から２００℃に設定し１０分後のウェハ温度の最大値と最小値の差をウェハＷの温度差として測定した。
【００８４】
ウェハ面の温度上昇時の応答時間が６０秒以内であるものはレジスト膜の形成が均一であり優れていた。応答時間が６０秒を越えるとレジスト膜形成が不均一であることが分った。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であり、これを越えるものは、レジスト膜形成が不均一であった。
【００８５】
それぞれの結果は表１に示す通りである。
【００８６】
【表１】
【００８７】
表１からわかるように、ウェハ加熱部をケース６１に弾性体を介してネジ締めした試料Ｎｏ．３は、ウェハ面内の昇温時の応答時間が６８秒と大きくなる。また、２００℃キープ時の温度バラツキも１℃を越え好ましくない。これに対し、ウェハ加熱部１００と板状支持部２１が弾性的に結合した試料Ｎｏ．１，２は、ウェハＷ面内の昇温時の応答時間は４５秒以下と優れ、ウェハの温度差も０．４５℃以下と優れていた。
【００８８】
（実施例 ２）
まず、窒化アルミニウム粉末に対し、重量換算で１．0質量％の酸化イットリウムを添加し、さらにイソプロピルアルコールとウレタンボールを用いてボールミルにより４８時間混練することにより窒化アルミニウムのスラリーを製作した。
【００８９】
次に、窒化アルミニウムのスラリーを２００メッシュに通し、ウレタンボールやボールミル壁の屑を取り除いた後、防爆乾燥機にて１２０℃で２４時間乾燥した。
【００９０】
次いで、得られた窒化アルミニウム粉末にアクリル系のバインダーと溶媒を混合して窒化アルミニムのスリップを作製し、ドクターブレード法にて窒化アルミニムのグリーンシートを複数枚製作した。
【００９１】
そして、得られた窒化アルミニムのグリーンシートを複数枚積層熱圧着にて積層体を形成した。
【００９２】
しかる後、積層体を非酸化性ガス気流中にて５００℃の温度で５時間脱脂を施した後、非酸化性雰囲気にて１９００℃の温度で５時間の焼成を行い各種の熱伝導率を有する板状セラミックス体を製作した。
【００９３】
そして、窒化アルミニウム焼結体に研削加工を施し、板厚３ｍｍ、外径３３０ｍｍの円盤状をした板状セラミックス体２を複数製作し、更に中心から６０ｍｍの同心円上に均等に３箇所貫通孔を形成した。貫通口径は、４ｍｍとした。
【００９４】
次いで板状セラミックス体２の上に抵抗発熱体５を被着するため、導電材としてＡｕ粉末とＰｄ粉末と、前記同様の組成からなるバインダーを添加したガラスペーストを混練して作製した導電体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℃の温度で焼き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は直径方向に４分割しパターン配置は、中心部から１パターン、２パターン、４パターン、８パターンの計１５パターン構成とした。しかるのち抵抗発熱体５に給電部６を導電性接着剤に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。
【００９５】
また、金属製のケース１９は、直径３３０ｍｍで底面２１を構成する厚み２．０ｍｍのアルミニウムと筒状部２２を構成する厚み１．０ｍｍのアルミニウムからなり、底面２１に、ガス噴射口１２、熱電対１３、導通端子１１を所定の位置に取り付けた。また、底面２１から板状セラミックス体２までの距離は２０ｍｍとした。その後、前記金属製のケース１９の開口部に、板状セラミックス体２を重ね、その外周部にボルト１６を貫通させ、板状セラミックス体２と金属製のケース１９が直接当たらないように、リング状の接触部材１７を介在させ、接触部材１７側より弾性体１８を介在させてナット２０を螺着し弾性的に固定することによりウェハ支持部材１とした。接触部材１７の断面は台形状で、板状セラミックス体の周辺部を支持するリング状とした。台形状の断面の大きさは、下辺が４ｍｍで高さ２ｍｍとし上辺は０．０５〜４ｍｍと、下辺が１５ｍｍで高さ２ｍｍで上辺を５〜１５ｍｍとした接触部材をそれぞれのウェハ支持部材に取り付けた。また、接触部材の材質はＳＵＳ３０４、炭素鋼を用いた。作製した各種のウェハ支持部材を試料Ｎｏ.２１〜２９とした。
【００９６】
評価は、測温抵抗体が２９箇所に埋設された測温用ウェハを用いて行った。夫々のウェハ支持部材に電源を取り付け２５℃から２００℃まで５分間でウェハＷを昇温し、ウェハＷの温度を２００℃に設定してからウェハＷの平均温度が２００℃±０．３℃の範囲で一定となるまでの時間を応答時間として測定した。また、３０℃から２００℃に５分で昇温し５分間保持した後、３０分間冷却する温度サイクルを１０００サイクル繰り返した後、室温から２００℃に設定し１０分後のウェハ温度の最大値と最小値の差をウェハＷの温度差として測定した。
【００９７】
それぞれの結果は表１に示す通りである。
【００９８】
【表２】
【００９９】
表１から判るように、試料Ｎｏ．２１は、接触部材と板状セラミックス体との接触部の巾が０．０５ｍｍと小さく応答時間やウェハの温度差は小さかったが、使用中に接触部材のエッジからと思われるパーティクルが発生し使用できなかった。また、試料Ｎｏ.２９は接触部材の接触部の巾が１５ｍｍと大きくウェハの温度差が０．８℃とやや大きかった。
【０１００】
これらに対し、試料Ｎｏ．２２〜２８は接触部材と板状セラミックス体との接触部の巾が０．１〜１３ｍｍの範囲にあり、ウェハの温度差は０．４６℃以下であり、応答時間も４５秒以下と小さく好ましい特性を示した。
【０１０１】
従って、接触部材を板状セラミックス体に垂直な面で切断した断面において、板状セラミックス体と接触する接触部の巾は０．１〜１３ｍｍであることが好ましいことが判明した。
【０１０２】
（実施例 ３）
実施例１と同様の工程で酸化イットリウムの添加量を０．１〜５質量％の範囲で変化させて板状セラミックス体を作製した。また、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ４０３、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金（コバール）、炭素鋼、アルミニウムを用いて板状セラミックス体と接触する接触部の巾が２ｍｍの接触部材を作製した。そして、板状セラミックス体２の熱伝導率と接触部材の熱伝導率の比が１〜１２８％となるように板状セラミックス体と接触部材を組み合わせ板状セラミックス体に上記接触部材を介してアルミニウム製の金属製のケースを取り付けウェハ支持部材を作製した。
【０１０３】
尚、試料Ｎｏ．３１〜３８は金属製の接触部材を用い、金属製のケースは直径３３０ｍｍで側壁部の板厚が１．０ｍｍ、底面の板厚が２．０ｍｍとし、深さは３０ｍｍとした。また、試料Ｎｏ．３９、４０は樹脂製の接触部材でヤング率が１ＧＰａを下回ることから台形状の接触部材の変形が大きく応答時間は４６秒以上とやや大きかった。図２に示すように板状セラミックス体の外周部を覆う構造とし、金属製のケースは直径３４０ｍｍで筒状部の厚み０．５ｍｍ、底面の厚み２．０ｍｍとし、深さは３０ｍｍとした。
【０１０４】
そして、実施例１と同様に評価した。
【０１０５】
その結果を表３に示す。
【０１０６】
【表３】
【０１０７】
接触部材としてＳＵＳ３０４、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金、ＳＵＳ４０３、炭素鋼を用い、熱伝導率の異なる窒化アルミニウムと組み合わせ、接触部材の熱伝導率が板状セラミックス体の熱伝導率より小さい試料Ｎｏ．３１〜３７のウェハ接触部材は応答時間が３８秒以内でしかもウェハの温度差も０．４５℃以下と優れていることが分った。
【０１０８】
しかし、試料Ｎｏ．３８は接触部材の熱伝導率が板状セラミックス体より大きく、応答時間が５５秒とやや大きく、しかもウェハの温度差も０，７３℃とやや大きかった。
【０１０９】
また、試料Ｎｏ．３９や４０のように接触部材を樹脂で作製したウェハ支持部材は応答時間はそれぞれ４６秒、４７秒と小さいが、ウェハの温度差が０．７６℃、０．８３℃とやや大きかった。樹脂製の接触部材は温度の繰り返しサイクルで変形するためウェハの温度差が大きくなると考えられる。
【０１１０】
従って、接触部材の熱伝導率は板状セラミックス体の熱伝導率より小さいウェハ支持部材は応答特性やウェハの温度差が小さく優れた特性を示すことが分った。
【０１１１】
（実施例 ４）
実施例２と同様の方法でヤング率３００ＧＰａの窒化アルミニウム製の板状セラミックス体を作製した。また、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ４０３、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金（コバール）、炭素鋼、アルミニウム、錫、錫鉛合金を用いて板状セラミックス体と接触する接触部材の接触部の巾が０．１ｍｍでヤング率の異なる接触部材を作製した。そして、板状セラミックス体に上記接触部材を介して実施例３と同様にアルミニウム製の金属製のケースを取り付けウェハ支持部材を作製した。
【０１１２】
そして、実施例２と同様に評価した。
【０１１３】
その結果を表４に示す。
【０１１４】
【表４】
【０１１５】
ヤング率が１ＧＰａ以上の接触部材からなる試料Ｎｏ．４１〜４７のウェハ支持部材は、応答時間が３３秒以下と小さく、しかもウェハの温度差も０．４２℃以下小さく好ましい特性を示すことが分った。
【０１１６】
しかし、試料Ｎｏ．４８のフッ素樹脂や繊維入り樹脂からなるウェハ支持部材は応答時間が６０秒と大きく、しかもウェハの温度差が０．５６℃とやや大きかった。
【０１１７】
従って、接触部材のヤング率は１ＧＰａ以上で板状セラミックス体より小さいウェハ支持部材が好ましいことが判明した。
【０１１８】
（実施例 ５）
実施例２と同様に板状セラミックス体を作製した。また、接触部材として炭素鋼で断面が台形のウェハ支持部材と、炭素鋼製の接触部材で断面が円形の接触部材を作製し、板状セラミックス体に上記接触部材を介してアルミニウム製の金属製のケースを取り付けウェハ支持部材を作製した。
【０１１９】
そして、実施例２と同様に評価した。その結果を表５に示す。
【０１２０】
【表５】
【０１２１】
試料Ｎｏ．５１、５２の接触部材が台形のウェハ支持部材は応答時間が３３秒で、ウェハの温度差が０．４℃であったが、図４に示す構造の試料Ｎｏ．５３，５４のように接触部材の断面が円形であるものは応答時間が１９秒、１８秒と小さく、ウェハの温度差も０．１５℃、０．１３℃と小さく好ましいことが分った。
【０１２２】
特に、試料Ｎｏ．５４のように接触部材の断面が円形で断面の直径が１ｍｍ以下のウェハ支持部材は応答時間が１８秒で且つウェハの温度差が０．１３℃と極めて優れた特性を示すことが分った。
【０１２３】
【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に抵抗発熱体を備え、他方の主面にウェハ加熱面を備えたウェハ加熱部と、前記抵抗発熱体に電力を供給する給電端子と、該給電端子を囲むように板状セラミックス体と接続したケースと、前記板状セラミック体の周辺部をリング状に接触して前記ケースと接続する接触部材とを備え、前記ケースは支柱部と筒状部と板状支持部とからなり、前記板状セラミックス体と板状支持部とは支柱部を介して弾性的に結合することによって、ウェハの温度差の小さなしかも応答時間が小さく良好なウェハ支持部材が得られる。
【０１２４】
また、前記板状セラミックス体と前記筒状部の上部が前記接触部材を介して支柱に弾性的に結合し、前記筒状部の下部が前記板状支持部と離間したり、前記板状セラミックス体と前記筒状部の上部が前記接触部材を介して結合し、前記筒状部の下部が前記板状支持部と弾性的に結合したりすることで、更に均熱性に優れたウェハ支持部材を得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のウェハ支持部材を示す断面図である。
【図２】本発明の他のウェハ支持部材を示す断面図である。
【図３】本発明のウェハ支持部材の接触部材周辺を示す断面図である。
【図４】本発明のウェハ支持部材の接触部材周辺を示す断面図である。
【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。
【図７】従来のウェハ支持部材を示す断面図である。
【符号の説明】
１、７１：ウェハ支持部材
２、７２：板状セラミックス体
３、７３：載置面
５、７５：抵抗発熱体
６：給電部
７、支柱部
８：支持ピン
１１、７７：給電端子
１２：ガイド部材
１６：ボルト
１７：接触部材
１８：弾性体
２０：ナット
２１：底面（筒状支持部）
２２：筒状部
２３：孔
２４：ガス噴射口
２５：ウェハリフトピン
２６：貫通孔
２７：熱電対
２８：ガイド部材
１９、７９：金属製のケース
Ｗ：半導体ウェハ
【発明の属する技術分野】
本発明は、主にウェハを加熱する際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装置あるいは回路基板等のウェハ上に薄膜を形成したり、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際に好適なウェハ支持部材に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
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、半導体素子の配線の微細化に伴い、ウェハ熱処理温度の精度向上が必要となり、温度精度に優れた枚葉式の熱処理装置が広く使用されるようになった。
【０００４】
例えば、半導体製造装置の製造工程における半導体ウェハ（以下ウェハと略す）への加工において、導体膜や絶縁膜の成膜処理、エッチング処理、レジスト膜の焼き付け処理等には、ウェハを加熱するためにウェハ支持部材が用いられている。
【０００５】
このようなウェハ支持部材として、例えば特許文献１や特許文献２には、図５に示すようなウェハ支持部材が提案されている。
【０００６】
このウェハ支持部材７１は、板状セラミック体７２、金属ケース７９、を主要な構成要素としたもので、アルミニウム等の金属からなる有底状の金属ケース７９の開口部に、窒化物セラミックスや炭化物セラミックスからなる板状セラミック体７２を断熱樹脂リング７４を介してボルト８０で固定され、その上面をウェハＷを載せる載置面７３とするとともに、板状セラミック体７２の下面に、例えば同心円状の帯状抵抗発熱体７５を備えるようになっていた。
【０００７】
さらに、帯状抵抗発熱体７５の端子部には、給電端子７７がロウ付けされており、この給電端子７７が金属ケース７９の底部７９ａに形成されたリード線引出用の孔７６に挿通されたリード線７８と電気的に接続されるようになっていた。
【０００８】
ところで、このようなウェハ支持部材７１において、ウェハＷの表面全体に均質な膜を形成したり、レジスト膜の加熱反応状態を均質にしたりするためには、ウェハの温度分布を均一にすることが重要である。その為、これまでウェハの温度分布を小さくするため、帯状抵抗発熱体７５の抵抗分布を調整したり、帯状抵抗発熱体７５の温度を分割制御したりすることが行われており、また、熱引きを発生し易い構造の場合、その周囲の発熱量を増大させる等の提案がされていた。
【０００９】
しかし、いずれも非常に複雑な構造、制御が必要になるという課題があり、簡単な構造で温度分布を均一に加熱できるようなウェハ支持部材が求められていた。
【００１０】
このようなウェハ支持部材として、例えば特許文献３には、図７に示すようなウェハ支持部材が提案されている。
【００１１】
このウェハ支持部材４１は、アルミニウム等からなる有底状のケース４４の開口部に、板状セラミックス体の一方の主面に発熱抵抗体４３を有し他方の主面にウェハを載せる載置面４７を備えたウェハ加熱部４２を固定してある。ウェハ支持部材４１は、ケース４４の外周面に沿ってケース取り付け部材４６に固定した構造となっていた。
【００１２】
また、このウェハ支持部材４１は、ケース取り付け部材４６の下部に設けられたリフトピン４５によりウェハＷを昇降させることにより、ウェハ支持部材４１からウェハＷを脱着させるようになっていた。
【００１３】
また、特許文献４に開示されたウェハ支持部材４１はケース４４の肉厚を５０ｍｍ以下としているが、ケース４４とウェハ加熱部４２とから囲まれた空間を構成するケース４４の側面や底面の厚みが一定で冷却効率が不十分でしかもケース４４が重く剛性も小さかった。
【００１４】
ところで、このようなウェハ支持部材４１において、ウェハＷの表面全体に均質な膜を形成したり、レジスト膜の加熱反応状態を均質にしたりするためには、ウェハＷの温度分布を均一にすることが重要であった。
【００１５】
また、多数のウェハＷを効率的に加熱できるようにするため、加熱冷却のタクトタイムを短くする必要があった。このため、ウェハ加熱部４２を構成する板状セラミックス体として窒化アルミニウムや炭化珪素等の高熱伝導率で剛性の大きなセラミックスを用いて加熱冷却を有利にし、また均熱性を改善するために、ウェハ加熱部４２に形成される帯状の抵抗発熱体４３の抵抗分布を均一になるように調整したり、帯状抵抗発熱体４３を分割し分割した領域で温度分布を制御したりすることが行われていた。
【００１６】
しかし、いずれも非常に複雑な構造、制御が必要になるという課題があり、簡単な構造で温度分布を均一に加熱できるようなウェハ支持部材が求められていた。
【００１７】
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５や特許文献６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、有底のケース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により金属製ケース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ケース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。
【００１８】
また、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。
【００１９】
〔特許文献１〕特開２００１−２０３１５６号公報
〔特許文献２〕特開２００１−３１３２４９号公報
〔特許文献３〕特開２００２−５６９５４号公報
〔特許文献４〕特開２００２−２５７５８号公報
〔特許文献５〕特開２００１−２３７１６６号公報
〔特許文献６〕特開２００２−３７３７６９号公報
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
半導体素子の配線微細化に伴い使用され始めた化学増幅型レジストにおいては、ウェハの温度の均一性は勿論のこと、ウェハを熱処理装置に載置した瞬間から離脱し熱処理を終了させるまでの過渡的な温度履歴も極めて重要となり、ウェハ載置直後から概ね６０秒以内にウェハの温度が均一に安定することが望まれている。
【００２１】
しかしながら、特許文献１に紹介されている装置では、樹脂リング７４としてフッ素樹脂が用いられるが、固定ボルト８０による押圧により変形し易く板状セラミックス体７２が傾いたりして位置精度良く設置できないとの課題があった。また、特許文献２では前記樹脂リング７４に繊維を含有した樹脂が用いられているが、使用中に繊維が脱落しウェハＷを汚染する虞があった。また、何れも熱サイクルにより板状セラミックス体７２が傾いたり変位したりして位置精度を保持することが困難であり、長時間に渡りウェハＷを均一に加熱することが困難で、しかも樹脂リング７４の外周に固定ボルトを貫通する部分を有することからウェハ支持部材７１の外形が板状セラミック体７２より大きくなり、金属ケース７９のサイズも大きくなり熱容量も大きくなることから急冷や急速加熱が困難となり、樹脂リングの部材コストが高くなり実用的ではなかった。特に、板状セラミックス体７２の位置精度を高めるには、樹脂リング７４と板状セラミックス体７２の接触巾を１３ｍｍを超えて接触させる必要があり、それでもウェハＷを均一に加熱したり、ウェハＷを急速に昇温したり急速に降温させることが困難であった。
【００２２】
また、上記従来技術のウェハＷを載置するウェハ加熱部４２は、ウェハＷの温度分布を均一にするように載置面４７の反りと平面度を調整している。この理由は、ウェハ加熱部４２に反り等が生じるとウェハＷと載置面４７の間隔が変化しウェハＷの表面の温度差が生じるからである。ウェハＷ表面の温度差が生じると例えばウェハＷのレジスト液を乾燥硬化させる場合、硬化状態が不均一となりレジスト膜が均一とならない虞があった。
【００２３】
しかしながら、従来のウェハ加熱部４２をケース４４に設置した状態で上記反りと平面度を保持した状態で、ケース４４をケース取り付け部材４６に固定する際、ケース４４がケース取り付け部材４６の設置面に載せられたり倣うように固定されるので、ケース取り付け部材４６の設置面の反りや平面度の影響を受けて、ウェハ加熱部４２を構成する板状セラミックス体２００の平面度が変化し、板状セラミックス体２００の他方の主面である載置面４７に設置されたウェハＷの温度分布がばらついてしまうという問題があった。
【００２４】
また、特許文献４のウェハ支持部材のようにケースの側壁を単に５０ｍｍ以下としても、ケースの剛性が小さくウェハＷの温度分布がばらついたり、ウェハ支持部材の冷却速度が小さいとの問題があった。
【００２５】
また、特許文献５のウェハ支持部材のようなケースはウェハ加熱部５２の熱がケース６１を伝わりケースの温度が上昇し、ウェハ加熱部５２を冷却してもケース６１の熱がウェハ加熱部５２に伝わり冷却速度を低下させる虞があった。
【００２６】
そこで、本発明の目的は、ケース４４に設置したウェハ加熱部４２をケース取り付け部材４６等に載せたり、固定したとしてもウェハ加熱部４２の載置面４７の温度均一性に優れ、しかもウェハＷの温度分布のバラツキが小さく、急速な加熱冷却ができるウェハ支持部材を提案することにある。
【００２７】
【課題を解決するための手段】
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に抵抗発熱体を備え、他方の主面をウェハ加熱面としたウェハ加熱部と、前記抵抗発熱体に電力を供給する給電端子と、該給電端子を囲むように板状セラミックス体と接続した金属製のケースと、前記板状セラミック体の周辺部と前記ケースとの間に介在する、ヤング率が１ＧＰａ以上で前記板状セラミックス体のヤング率より小さい接触部材とを備え、前記ケースは支柱部と筒状部と板状支持部とからなり、前記接触部材の熱伝導率が前記板状セラミックス体の熱伝導率より小さく、前記板状セラミックス体と前記筒状部の上部が前記接触部材を介して前記支柱部に弾性的に結合し、前記筒状部の下部が前記板状支持部と離間していることを特徴とする。
【００２８】
また、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に抵抗発熱体を備え、他方の主面をウェハ加熱面としたウェハ加熱部と、前記抵抗発熱体に電力を供給する給電端子と、該給電端子を囲むように板状セラミックス体と接続した金属製のケースと、前記板状セラミック体の周辺部と前記ケースとの間に介在する、ヤング率が１ＧＰａ以上で前記板状セラミックス体のヤング率より小さい接触部材とを備え、前記ケースは支柱部と筒状部と板状支持部とからなり、前記接触部材の熱伝導率が前記板状セラミックス体の熱伝導率より小さく、前記板状セラミックス体と前記筒状部の上部と前記支柱部の上部とが前記接触部材を介して結合し、前記支柱部の下部が前記板状支持部と弾性的に結合していることを特徴とする。
【００３１】
また、前記接触部材が前記板状セラミックス体と接する巾が０．１〜１３ｍｍであることを特徴とする。
【００３３】
また、前記接触部材の断面が円形状であることを特徴とする。
【００３４】
また、前記接触部材の直径が１ｍｍ以下であることを特徴とする。
【００３５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
【００３６】
図１は本発明に係るウェハ支持部材１の一例を示す断面図で、炭化珪素または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とするとともに、他方の主面に抵抗発熱体５を形成したウェハ加熱部１００を備えたものである。
【００３７】
抵抗発熱体５のパターン形状としては、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も可能である。またパターンの線幅や粗密を調整し、電力密度に分布をつけて均熱性を改善しても良い。
【００３８】
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に給電端子１１を接触させることにより、導通が確保されている。給電端子１１と給電部６とは、導通が確保できる方法で有れば、はんだ付け、ロウ付け等の手法を用いてもよい。
【００３９】
金属製のケース１９は支柱部７と側壁をなす筒状部２２と板状支持部２１とを有し、支柱部７は３本以上備え、筒状部２２の内側に備えることが好ましい。そして、板状セラミックス体２と筒状部２２の上側の開口部の外周にボルト１６を貫通させ、板状セラミックス体２と筒状部２２や支柱７が直接当たらないように、リング状の接触部材１７を介在させ、ボルト１６は支柱部７により支えられ、支柱部７の下部は板状支持部２１と弾性体１８を介在させてナット２０を螺着することにより弾性的に固定している。これにより、板状セラミックス体２の温度が変動した場合に金属製のケース１９が変形しても、上記弾性体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の反りを抑制し、ウェハ表面に、板状セラミックス体２の反りに起因する温度ばらつきが発生することを防止できるようになる。また、直径２〜８ｍｍの支柱部７を３箇所〜１２箇所設け、筒状部２２の板厚みを０．３〜１ｍｍとすることで、ケース１９の熱容量を小さくすることができることから、ウェハ加熱部１００を２００℃以上に加熱し室温に冷却するに際して降温スピードを高めることができる。
【００４０】
なお、板状セラミックス体２はその金属製のケース１９の開口部を覆うように設置してある。また、金属製のケース１９には冷却ガスを排出するための孔２３が施されており、板状セラミックス体２の抵抗発熱体５に給電するための給電部６に導通するための給電端子１１，板状セラミックス体２を冷却するためのガス噴射口２４、板状セラミックス体２の温度を測定するための熱電対２７を設置してある。
【００４１】
さらに、板状支持部２１は、板状セラミックス体２から１０〜５０ｍｍの距離に設置することが望ましい。更に好ましくは２０〜３０ｍｍである。これは、ウェハ加熱部１００と金属ケース１９との相互の輻射熱により載置面３の均熱化が容易となると同時に、外部との断熱効果があるので、載置面３の温度が一定で均熱となるまでの時間が短くなるためである。
【００４２】
また、ウェハ加熱部１００には少なくとも３箇所の貫通孔２６が設けられ、ウェハリフトピン２５を上下させることにより、板状セラミックス体２へウェハを迅速に載置離脱がおこなえる。また、ウェハリフトピン２５がウェハ加熱部１００の板状セラミックス体２へ直接接触しないようにガイド部材１２が設置されている。
【００４３】
このように、ウェハ加熱部１００の周辺部をリング状の接触部材１７を介して前記ケース１９と接合し、前記ケース１９は支柱部７と筒状部２２と板状支持部２１からなり、前記ウェハ加熱部１００と板状支持部２１とは支柱部を介して弾性的に結合していることにより、ウェハ支持部材１を抵抗発熱体５で急激に加熱し温度を上げてケース１９が変形してもケース１９との断熱を維持しつつケース１９の変形をウェハ支持部材１００に伝えることが少なく、ウェハ加熱部１００を急速に温度上昇させることができる。
【００４４】
また、上記ウェハ支持部材１をケース取り付け部材に固定し、板状支持部２１が変形してもウェハ加熱部１００が変形することがなく、載置面３に載せたウェハＷと載置面３の間の間隔が変化する虞が小さいことからウェハＷの面内温度差が大きくなる虞がない。
【００４５】
図２は、本発明の他の実施形態を示す図である。ボルト１６は支柱部７の上部に固定され、ウェハ加熱部１００と筒状部２２の上部が接触部材１７を介して支柱部７に弾性的に結合し、支柱部７は板状支持部に固定され、前記筒状部２２の下部２２ａは板状支持部２１と離間していることを特徴とする。このような構造とすることで、接触部材１７からの熱を筒状部７に伝え板状支持部２１に熱が伝わり難くすることで、ウェハ過熱部１００の急速昇温や急速冷却を短時間に行うことがえきるとともに、板状支持部２１をケース取り付け部４６にボルトで固定し、板状支持部２１が変形してもウェハ加熱部１００にこの変形を伝えることがないことから、ウェハＷを均一に加熱することができる。更にこのような構造とすることで、筒状部２２にはウェハ加熱部１００を直接支えることがなく、筒状部２２を０．５〜０．１ｍｍと薄肉化することができることから、ケース１９の熱容量を小さくすることが可能である。しかも、ウェハ加熱部１００の周辺部を接触部材１７で固定していることから接触部材１７や筒状部２２との結合部で隙間が発生し難いことからウェハＷのレジスト膜等から発生したガスが直接前記隙間を通過して給電部６等を腐食する虞が小さく好ましい。
【００４６】
図３は、図1に示すウェハ支持部材１のリング状の接触部材１７付近を示す拡大断面図である。リング状の接触部材１７の断面は多角形や円形の何れでも良いが、板状セラミックス体２と接触部材１７が平面で接触する場合において、板状セラミックス体２と接触部材１７の接する接触部の巾は０．１ｍｍ〜１３ｍｍであれば、板状セラミックス体２の熱が接触部材１７を介して金属製のケース１９に流れる量を小さくすることができる。そして、ウェハＷの面内の温度差が小さくウェハＷを均一に加熱することができる。
【００４７】
接触部材１７の接触部の巾が０．１ｍｍ未満では、板状セラミックス体２と接触固定した際に接触部が変形し、接触部材が破損する虞がある。また、接触部材１７の接触部の巾が１３ｍｍを越える場合には、板状セラミックス体２の熱が接触部材に流れ、板状セラミックス体２の周辺部の温度が低下しウェハＷを均一に加熱することが難しくなる。好ましくは接触部材１７と板状セラミックス体２の接触部の巾は０．１ｍｍ〜８ｍｍであり、更に好ましくは０．１〜２ｍｍである。
【００４８】
また、接触部材１７の熱伝導率は板状セラミックス体２の熱伝導率より小さいことが好ましい。接触部材１７の熱伝導率が板状セラミックス体２の熱伝導率より小さければ板状セラミックス体２に載せたウェハＷ面内の温度分布を均一に加熱することができると共に、板状セラミックス体２の温度を上げたり下げたりする際に、接触部材１７との熱の伝達量が小さく金属製のケース１９との熱的干渉が少なく、迅速に温度を変更することが容易となる。
【００４９】
接触部材１７の熱伝導率が板状セラミックス体２の熱伝導率の１０％より小さいウェハ支持部材１では、接触部材を介して板状セラミックス体２の熱が金属製のケース１９に流れ難く、雰囲気ガス（ここでは空気）による伝熱や輻射伝熱により板状セラミックス体２から金属製のケース１９へ流れる熱が多くなり、逆に効果が小さい。
【００５０】
接触部材１７の熱伝導率が板状セラミックス体２の熱伝導率より大きい場合には、板状セラミックス体２の周辺部の熱が接触部材１７を介して金属製のケース１９に流れ、金属製のケース１９を加熱すると共に、板状セラミックス体２の周辺部の温度が低下しウェハＷ面内の温度差が大きくなり好ましくない。また、金属製のケース１９が加熱されることからガス噴射口２４からエアーを噴射し板状セラミックス体２を冷却しようとしても金属製のケース１９の温度が高いことから冷却する時間が大きくなったり、一定温度に加熱する際に一定温度になるまでの時間が大きくなったりする虞があった。
【００５１】
一方、前記接触部材１７を構成する材料としては、小さな接触部を保持するために、接触部材のヤング率は１ＧＰａ以上が好ましく、更に好ましくは１０ＧＰａ以上である。このようなヤング率とすることで、接触部の巾が０．１ｍｍ〜８ｍｍと小さく、板状セラミックス体２を金属製のケース１９に接触部材１７を介してボルト１６で固定しても、接触部材１７が変形すること無く、板状セラミックス体２が位置ズレしたり平行度が変化したりすることなく、精度良く保持することができる。特に、接触部材１７のヤング率が板状セラミックス体２のヤング率より小さいことが好ましい。これは、接触部材１７と板状セラミックス体２の接触部において板状セラミックス体２側の変形量が小さく、ウェハＷの面内温度差が大きくなる虞が小さくなるからである。
【００５２】
接触部材１７として上記特性を満足する材料を用いると、特許文献６に記載されたようなフッ素系に樹脂やガラス繊維を添加した樹脂からなる接触部材に比べて、優れた精度を達成することができる。
【００５３】
前記接触部材１７の材質としては、鉄とカーボンからなる炭素鋼やニッケル、マンガン、クロムを加えた特殊鋼等の金属がヤング率が大きく好ましい。また、熱伝導率の小さな材料としては、ステンレス鋼やＦｅ―Ｎｉ−Ｃｏ系合金の所謂コバールが好ましく、板状セラミックス体２の熱伝導率より小さくなるように接触部材１７の材料を選択することが好ましい。
【００５４】
更に、接触部材１７と板状セラミックス体２との接触部を小さく、且つ接触部が小さくても接触部が欠損しパーティクルを発生する虞が小さく安定な接触部を保持できるために、板状セラミックス体２に垂直な面で切断した接触部材１７の断面は多角形より円形が好ましく、断面の直径１ｍｍ以下の円形のワイヤを接触部材１７として使用すると板状セラミックス体２と金属製のケース１９の位置が変化することなくウェハＷの表面温度を均一にしかも迅速に昇降温することが可能である。
【００５５】
そして、金属製のケース１９内に昇降自在に設置されたリフトピン２５により、ウェハＷを載置面３上に載せたり載置面３より持ち上げたりといった作業がなされる。そして、ウェハＷは、ウェハ支持ピン８により載置面３から浮かした状態で保持され、片当たり等による温度バラツキを防止するようにしている。
【００５６】
また、このウェハ支持部材１によりウェハＷを加熱するには、搬送アーム（不図示）にて載置面３の上方まで運ばれたウェハＷをリフトピン２５にて支持したあと、リフトピン２５を降下させてウェハＷを載置面３上に載せる。
【００５７】
次に、給電部６に通電して抵抗発熱体５を発熱させ、板状セラミックス体２を介して載置面３上のウェハＷを加熱するのであるが、本発明によれば、ウェハ支持部材１に板状セラミックス体２を支持する接触部材１７を介して金属製のケース１９と接続していることから、板状セラミックス体２に接続した接触部材１７により板状セラミックス体２の熱が必要以上に逃げることなく運転できるので、板状セラミックス体２を有効に短時間で均熱化しウェハＷの温度を均一に加熱することができる。
【００５８】
さらに、板状セラミックス体２を炭化珪素質焼結体又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、ヤング率が２００ＧＰａ以上と大きく熱を加えても変形が小さく、板厚を薄くできるため、所定の処理温度に加熱するまでの昇温時間及び所定の処理温度から室温付近に冷却するまでの冷却時間を短くすることができ、生産性を高めることができるとともに、板状セラミックス体２は６０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上の熱伝導率を有することから、薄い板厚でも抵抗発熱体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。
【００５９】
板状セラミックス体２の厚みは、２〜５ｍｍとすることが好ましい。板状セラミックス体２の厚みが２ｍｍより薄いと、板状セラミックス体２の強度がなくなり抵抗発熱体５の発熱による加熱時、ガス噴射口２４らの冷却エアーを吹き付けた際に、冷却時の熱応力に耐えきれず、板状セラミックス体２にクラックが発生する。また、板状セラミックス体２の厚みが５ｍｍを越えると、板状セラミックス体２の熱容量が大きくなるので加熱および冷却時の温度が安定するまでの時間が長くなってしまい好ましくない。
【００６０】
このように、板状セラミックス体２の熱容量を小さくすると、金属製のケース１９からの熱引きにより板状セラミックス体２の温度分布が悪くなる。そこで、金属製のケース１９が板状セラミックス体２をその外周部で保持する構造としている。
【００６１】
また、抵抗発熱体５への給電方法については、金属製のケース１９に設置した給電端子１１を板状セラミックス体２の表面に形成した給電部６にバネ（不図示）で押圧することにより接続を確保し給電する。これは、２〜５ｍｍの厚みの板状セラミックス体２に金属からなる端子部を埋設して形成すると、該端子部の熱容量により均熱性が悪くなるからである。そのため、本発明のように、給電端子１１をバネで押圧して電気的接続を確保することにより、板状セラミックス体２とその金属製のケース１９の間の温度差による熱応力を緩和し、高い信頼性で電気的導通を維持できる。さらに、接点が点接触となるのを防止するため、弾性のある導体を中間層として挿入しても構わない。この中間層は単に箔状のシートを挿入するだけでも効果がある。そして、給電端子１１の給電部６側の径は、１．５〜５ｍｍとすることが好ましい。
【００６２】
また、板状セラミックス体２の温度は、板状セラミックス体２にその先端が埋め込まれた熱電対２７により測定する。熱電対２７としては、その応答性と保持の作業性の観点から、外径０．８ｍｍ以下のシース型の熱電対２７を使用することが好ましい。この熱電対２７の先端部は、板状セラミックス体２に孔が形成され、この中に設置された固定部材により孔の内壁面に押圧固定することが測温の信頼性を向上させるために好ましい。同様に素線の熱電対やＰｔ等の測温抵抗体を埋設して測温を行うことも可能である。
【００６３】
さらに、レジスト膜形成用のウェハ支持部材１として使用する場合は、板状セラミックス体２の主成分を炭化珪素にすると、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、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なく、微細な配線を高密度に形成することが可能である。この際、焼結助剤に水と反応してアンモニアやアミンを形成する可能性のある窒化物を含まないようにすることが必要である。
【００６４】
なお、板状セラミックス体２を形成する炭化珪素質焼結体は、主成分の炭化珪素に対し、焼結助剤として硼素（Ｂ）と炭素（Ｃ）を添加したり、もしくはアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）イットリア（Ｙ２Ｏ３）のような金属酸化物を添加して十分混合し、平板状に加工したのち、１９００〜２１００℃で焼成することにより得られる。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。
【００６５】
また、板状セラミックス体２を形成する窒化アルミニウム質焼結体は、主成分の窒化アルミニウムに対し、焼結助剤としてＹ２Ｏ３やＹｂ２Ｏ３等の希土類元素酸化物と必要に応じてＣａＯ等のアルカリ土類金属酸化物を添加して十分混合し、平板状に加工した後、窒素ガス中１９００〜２１００℃で焼成することにより得られる。
【００６６】
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４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。
【００６７】
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、半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４００μｍ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として機能しなくなる。その為、絶縁層としてガラスを用いる場合、絶縁層４の厚みは１００〜４００μｍの範囲で形成することが好ましく、望ましくは２００μｍ〜３５０μｍの範囲とすることが良い。
【００６８】
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焼結体で形成する場合は、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は、省略することが可能である。
【００６９】
この絶縁層を形成するガラスの特性としては、結晶質又は非晶質のいずれでも良く、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ス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ス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クラックや剥離等の欠陥が生じ易いからである。
【００７０】
なお、ガラスからなる絶縁層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板状セラミックス体２の中心部に適量落とし、スピンコーティング法にて伸ばして均一に塗布するか、あるいはスクリーン印刷法、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あと、ガラスペーストを６００℃以上の温度で焼き付けすれば良い。また、絶縁層としてガラスを用いる場合、予め炭化珪素質焼結体又は窒化アルミニウム質焼結体からなる板状セラミックス体２を８５０〜１３００℃程度の温度に加熱し、絶縁層を被着する表面を酸化処理しておくことで、ガラスからなる絶縁層との密着性を高めることができる。
【００７１】
さらに、絶縁層上に被着する抵抗発熱体５材料としては、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、パラジウム（Ｐｄ）等の金属単体を、蒸着法やメッキ法にて直接被着するか、あるいは前記金属単体や酸化レニウム（Ｒｅ２Ｏ３）、ランタンマンガネート（ＬａＭｎＯ３）等の導電性の金属酸化物や上記金属材料を樹脂ペーストやガラスペーストに分散させたペーストを用意し、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あと焼付けして、前記導電材を樹脂や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。
【００７２】
ただし、抵抗発熱体５材料に銀（Ａｇ）又は銅（Ｃｕ）を用いる場合、マイグレーションが発生する恐れがあるため、このような場合には、抵抗発熱体５を覆うように絶縁層と同一の材質からなるコート層を４０〜４００μｍ程度の厚みで被覆しておけば良い。
【００７３】
図１では、抵抗発熱体５に対し、給電部６において給電端子１１をロウ付けや導電性接着剤で固定して導通を確保するようにしている。給電端子１１は、抵抗発熱体５の端子部に弾性体で押圧し導通を確保しても構わない。
【００７４】
また、これまで、抵抗発熱体５を板状セラミックス体２の表面に形成するタイプのウェハ支持部材１について説明してきたが、抵抗発熱体５は、板状セラミックス体２に内蔵されていても構わない。
【００７５】
例えば主成分が窒化アルミニウムからなる板状セラミックス体２を用いる場合、まず、抵抗発熱体５の材料としては窒化アルミニウムと同時焼成できる材料という観点から、ＷもしくはＷＣを用いる。板状セラミックス体２は、窒化アルミニウムを主成分とし焼結助剤を適宜含有する原料を十分混合したのち円盤状に成形し、その表面にＷもしくはＷＣからなるペーストを抵抗発熱体５のパターン形状にプリントし、その上に別の窒化アルミニウム成形体を重ねて密着した後、窒素ガス中１９００〜２１００℃の温度で焼成することにより得ることが出来る。
【００７６】
また、抵抗発熱体５からの導通は、窒化アルミニウム質基材にスルーホールを形成し、ＷもしくはＷＣからなるペーストを埋め込んだ後焼成するようにして表面に電極を引き出すようにすれば良い。また、給電部６は、ウェハＷの加熱温度が高い場合、Ａｕ、Ａｇ等の貴金属を主成分とするペーストを前記スルーホールの上に塗布し９００〜１０００℃で焼き付けることにより、内部の抵抗発熱体５の酸化を防止することができる。
【００７７】
【実施例】
（実施例 １）
以下、本発明の実施例を示す。
【００７８】
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３３０ｍｍ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の絶縁層を形成した。次いで絶縁層上に抵抗発熱体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、ウェハ加熱部１００を製作した。
【００７９】
また、金属ケースは主面の３０％に開口部を形成した厚み２．５ｍｍのＳＵＳ３０４からなる板状支持部２１と側壁をなす筒状部２２を準備し、熱電対１０、及び１０本の給電端子１１を所定の位置に形成した。
【００８０】
その後、ケース１９に締結した支柱部７の上に、筒状部２２の上部を載せ、接触部材１７を載せウェハ加熱部１００を重ね弾性体１８を介して固定することにより図２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）。
【００８１】
また、図１に示すように、ケース１９の板状支持部２１は３０％に開口部を形成した厚み２．５ｍｍのＳＵＳ３０４からなり、炭化珪素製の板状セラミック体２に抵抗発熱体５を備えたウェハ加熱部１００の周辺をボルト１６を貫通し筒状部２２の上部と支柱部７の上部を接触部材１７を挟み８ヶ所でネジで固定し、支柱部７の下部を弾性体１８を介して板状支持部２１に弾性的に結合したウェハ支持部材１を本発明の試料Ｎｏ．２とした。
【００８２】
また、図６に示すように、炭化珪素製の前記ウェハ加熱部１００を支ケース１９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．３とした。
【００８３】
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、５１の給電端子１１、５７に通電して２００℃に３０分保持した。そして、載置面３、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２００±０．３℃に保持されるまでの時間を応答時間とした。また、３０℃から２００℃に５分で昇温し５分間保持した後、３０分間冷却する温度サイクルを１０００サイクル繰り返した後、室温から２００℃に設定し１０分後のウェハ温度の最大値と最小値の差をウェハＷの温度差として測定した。
【００８４】
ウェハ面の温度上昇時の応答時間が６０秒以内であるものはレジスト膜の形成が均一であり優れていた。応答時間が６０秒を越えるとレジスト膜形成が不均一であることが分った。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であり、これを越えるものは、レジスト膜形成が不均一であった。
【００８５】
それぞれの結果は表１に示す通りである。
【００８６】
【表１】
表１からわかるように、ウェハ加熱部をケース６１に弾性体を介してネジ締めした試料Ｎｏ．３は、ウェハ面内の昇温時の応答時間が６８秒と大きくなる。また、２００℃キープ時の温度バラツキも１℃を越え好ましくない。これに対し、ウェハ加熱部１００と板状支持部２１が弾性的に結合した試料Ｎｏ．１，２は、ウェハＷ面内の昇温時の応答時間は４５秒以下と優れ、ウェハの温度差も０．４５℃以下と優れていた。
【００８８】
（実施例 ２）
まず、窒化アルミニウム粉末に対し、重量換算で１．0質量％の酸化イットリウムを添加し、さらにイソプロピルアルコールとウレタンボールを用いてボールミルにより４８時間混練することにより窒化アルミニウムのスラリーを製作した。
【００８９】
次に、窒化アルミニウムのスラリーを２００メッシュに通し、ウレタンボールやボールミル壁の屑を取り除いた後、防爆乾燥機にて１２０℃で２４時間乾燥した。
【００９０】
次いで、得られた窒化アルミニウム粉末にアクリル系のバインダーと溶媒を混合して窒化アルミニムのスリップを作製し、ドクターブレード法にて窒化アルミニムのグリーンシートを複数枚製作した。
【００９１】
そして、得られた窒化アルミニムのグリーンシートを複数枚積層熱圧着にて積層体を形成した。
【００９２】
しかる後、積層体を非酸化性ガス気流中にて５００℃の温度で５時間脱脂を施した後、非酸化性雰囲気にて１９００℃の温度で５時間の焼成を行い各種の熱伝導率を有する板状セラミックス体を製作した。
【００９３】
そして、窒化アルミニウム焼結体に研削加工を施し、板厚３ｍｍ、外径３３０ｍｍの円盤状をした板状セラミックス体２を複数製作し、更に中心から６０ｍｍの同心円上に均等に３箇所貫通孔を形成した。貫通口径は、４ｍｍとした。
【００９４】
次いで板状セラミックス体２の上に抵抗発熱体５を被着するため、導電材としてＡｕ粉末とＰｄ粉末と、前記同様の組成からなるバインダーを添加したガラスペーストを混練して作製した導電体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℃の温度で焼き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は直径方向に４分割しパターン配置は、中心部から１パターン、２パターン、４パターン、８パターンの計１５パターン構成とした。しかるのち抵抗発熱体５に給電部６を導電性接着剤に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。
【００９５】
また、金属製のケース１９は、直径３３０ｍｍで底面２１を構成する厚み２．０ｍｍのアルミニウムと筒状部２２を構成する厚み１．０ｍｍのアルミニウムからなり、底面２１に、ガス噴射口１２、熱電対１３、導通端子１１を所定の位置に取り付けた。また、底面２１から板状セラミックス体２までの距離は２０ｍｍとした。その後、前記金属製のケース１９の開口部に、板状セラミックス体２を重ね、その外周部にボルト１６を貫通させ、板状セラミックス体２と金属製のケース１９が直接当たらないように、リング状の接触部材１７を介在させ、接触部材１７側より弾性体１８を介在させてナット２０を螺着し弾性的に固定することによりウェハ支持部材１とした。接触部材１７の断面は台形状で、板状セラミックス体の周辺部を支持するリング状とした。台形状の断面の大きさは、下辺が４ｍｍで高さ２ｍｍとし上辺は０．０５〜４ｍｍと、下辺が１５ｍｍで高さ２ｍｍで上辺を５〜１５ｍｍとした接触部材をそれぞれのウェハ支持部材に取り付けた。また、接触部材の材質はＳＵＳ３０４、炭素鋼を用いた。作製した各種のウェハ支持部材を試料Ｎｏ.２１〜２９とした。
【００９６】
評価は、測温抵抗体が２９箇所に埋設された測温用ウェハを用いて行った。夫々のウェハ支持部材に電源を取り付け２５℃から２００℃まで５分間でウェハＷを昇温し、ウェハＷの温度を２００℃に設定してからウェハＷの平均温度が２００℃±０．３℃の範囲で一定となるまでの時間を応答時間として測定した。また、３０℃から２００℃に５分で昇温し５分間保持した後、３０分間冷却する温度サイクルを１０００サイクル繰り返した後、室温から２００℃に設定し１０分後のウェハ温度の最大値と最小値の差をウェハＷの温度差として測定した。
【００９７】
それぞれの結果は表１に示す通りである。
【００９８】
【表２】
表１から判るように、試料Ｎｏ．２１は、接触部材と板状セラミックス体との接触部の巾が０．０５ｍｍと小さく応答時間やウェハの温度差は小さかったが、使用中に接触部材のエッジからと思われるパーティクルが発生し使用できなかった。また、試料Ｎｏ.２９は接触部材の接触部の巾が１５ｍｍと大きくウェハの温度差が０．８℃とやや大きかった。
【０１００】
これらに対し、試料Ｎｏ．２２〜２８は接触部材と板状セラミックス体との接触部の巾が０．１〜１３ｍｍの範囲にあり、ウェハの温度差は０．４６℃以下であり、応答時間も４５秒以下と小さく好ましい特性を示した。
【０１０１】
従って、接触部材を板状セラミックス体に垂直な面で切断した断面において、板状セラミックス体と接触する接触部の巾は０．１〜１３ｍｍであることが好ましいことが判明した。
【０１０２】
（実施例 ３）
実施例１と同様の工程で酸化イットリウムの添加量を０．１〜５質量％の範囲で変化させて板状セラミックス体を作製した。また、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ４０３、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金（コバール）、炭素鋼、アルミニウムを用いて板状セラミックス体と接触する接触部の巾が２ｍｍの接触部材を作製した。そして、板状セラミックス体２の熱伝導率と接触部材の熱伝導率の比が１〜１２８％となるように板状セラミックス体と接触部材を組み合わせ板状セラミックス体に上記接触部材を介してアルミニウム製の金属製のケースを取り付けウェハ支持部材を作製した。
【０１０３】
尚、試料Ｎｏ．３１〜３８は金属製の接触部材を用い、金属製のケースは直径３３０ｍｍで側壁部の板厚が１．０ｍｍ、底面の板厚が２．０ｍｍとし、深さは３０ｍｍとした。また、試料Ｎｏ．３９、４０は樹脂製の接触部材でヤング率が１ＧＰａを下回ることから台形状の接触部材の変形が大きく応答時間は４６秒以上とやや大きかった。図２に示すように板状セラミックス体の外周部を覆う構造とし、金属製のケースは直径３４０ｍｍで筒状部の厚み０．５ｍｍ、底面の厚み２．０ｍｍとし、深さは３０ｍｍとした。
【０１０４】
そして、実施例１と同様に評価した。
【０１０５】
その結果を表３に示す。
【０１０６】
【表３】
接触部材としてＳＵＳ３０４、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金、ＳＵＳ４０３、炭素鋼を用い、熱伝導率の異なる窒化アルミニウムと組み合わせ、接触部材の熱伝導率が板状セラミックス体の熱伝導率より小さい試料Ｎｏ．３１〜３７のウェハ接触部材は応答時間が３８秒以内でしかもウェハの温度差も０．４５℃以下と優れていることが分った。
【０１０８】
しかし、試料Ｎｏ．３８は接触部材の熱伝導率が板状セラミックス体より大きく、応答時間が５５秒とやや大きく、しかもウェハの温度差も０，７３℃とやや大きかった。
【０１０９】
また、試料Ｎｏ．３９や４０のように接触部材を樹脂で作製したウェハ支持部材は応答時間はそれぞれ４６秒、４７秒と小さいが、ウェハの温度差が０．７６℃、０．８３℃とやや大きかった。樹脂製の接触部材は温度の繰り返しサイクルで変形するためウェハの温度差が大きくなると考えられる。
【０１１０】
従って、接触部材の熱伝導率は板状セラミックス体の熱伝導率より小さいウェハ支持部材は応答特性やウェハの温度差が小さく優れた特性を示すことが分った。
【０１１１】
（実施例 ４）
実施例２と同様の方法でヤング率３００ＧＰａの窒化アルミニウム製の板状セラミックス体を作製した。また、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ４０３、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金（コバール）、炭素鋼、アルミニウム、錫、錫鉛合金を用いて板状セラミックス体と接触する接触部材の接触部の巾が０．１ｍｍでヤング率の異なる接触部材を作製した。そして、板状セラミックス体に上記接触部材を介して実施例３と同様にアルミニウム製の金属製のケースを取り付けウェハ支持部材を作製した。
【０１１２】
そして、実施例２と同様に評価した。
【０１１３】
その結果を表４に示す。
【０１１４】
【表４】
ヤング率が１ＧＰａ以上の接触部材からなる試料Ｎｏ．４１〜４７のウェハ支持部材は、応答時間が３３秒以下と小さく、しかもウェハの温度差も０．４２℃以下小さく好ましい特性を示すことが分った。
【０１１６】
しかし、試料Ｎｏ．４８のフッ素樹脂や繊維入り樹脂からなるウェハ支持部材は応答時間が６０秒と大きく、しかもウェハの温度差が０．５６℃とやや大きかった。
【０１１７】
従って、接触部材のヤング率は１ＧＰａ以上で板状セラミックス体より小さいウェハ支持部材が好ましいことが判明した。
【０１１８】
（実施例 ５）
実施例２と同様に板状セラミックス体を作製した。また、接触部材として炭素鋼で断面が台形のウェハ支持部材と、炭素鋼製の接触部材で断面が円形の接触部材を作製し、板状セラミックス体に上記接触部材を介してアルミニウム製の金属製のケースを取り付けウェハ支持部材を作製した。
【０１１９】
そして、実施例２と同様に評価した。その結果を表５に示す。
【０１２０】
【表５】
試料Ｎｏ．５１、５２の接触部材が台形のウェハ支持部材は応答時間が３３秒で、ウェハの温度差が０．４℃であったが、図４に示す構造の試料Ｎｏ．５３，５４のように接触部材の断面が円形であるものは応答時間が１９秒、１８秒と小さく、ウェハの温度差も０．１５℃、０．１３℃と小さく好ましいことが分った。
【０１２２】
特に、試料Ｎｏ．５４のように接触部材の断面が円形で断面の直径が１ｍｍ以下のウェハ支持部材は応答時間が１８秒で且つウェハの温度差が０．１３℃と極めて優れた特性を示すことが分った。
【０１２３】
【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に抵抗発熱体を備え、他方の主面にウェハ加熱面を備えたウェハ加熱部と、前記抵抗発熱体に電力を供給する給電端子と、該給電端子を囲むように板状セラミックス体と接続したケースと、前記板状セラミック体の周辺部をリング状に接触して前記ケースと接続する接触部材とを備え、前記ケースは支柱部と筒状部と板状支持部とからなり、前記板状セラミックス体と板状支持部とは支柱部を介して弾性的に結合することによって、ウェハの温度差の小さなしかも応答時間が小さく良好なウェハ支持部材が得られる。
【０１２４】
また、前記板状セラミックス体と前記筒状部の上部が前記接触部材を介して支柱に弾性的に結合し、前記筒状部の下部が前記板状支持部と離間したり、前記板状セラミックス体と前記筒状部の上部が前記接触部材を介して結合し、前記筒状部の下部が前記板状支持部と弾性的に結合したりすることで、更に均熱性に優れたウェハ支持部材を得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のウェハ支持部材を示す断面図である。
【図２】本発明の他のウェハ支持部材を示す断面図である。
【図３】本発明のウェハ支持部材の接触部材周辺を示す断面図である。
【図４】本発明のウェハ支持部材の接触部材周辺を示す断面図である。
【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。
【図７】従来のウェハ支持部材を示す断面図である。
【符号の説明】
１、７１：ウェハ支持部材
２、７２：板状セラミックス体
３、７３：載置面
５、７５：抵抗発熱体
６：給電部
７、支柱部
８：支持ピン
１１、７７：給電端子
１２：ガイド部材
１６：ボルト
１７：接触部材
１８：弾性体
２０：ナット
２１：底面（筒状支持部）
２２：筒状部
２３：孔
２４：ガス噴射口
２５：ウェハリフトピン
２６：貫通孔
２７：熱電対
２８：ガイド部材
１９、７９：金属製のケース
Ｗ：半導体ウェハ
Claims (5)
- 板状セラミックス体の一方の主面に抵抗発熱体を備え、他方の主面をウェハ加熱面としたウェハ加熱部と、前記抵抗発熱体に電力を供給する給電端子と、該給電端子を囲むように板状セラミックス体と接続した金属製のケースと、前記板状セラミック体の周辺部と前記ケースとの間に介在する、ヤング率が１ＧＰａ以上で前記板状セラミックス体のヤング率より小さい接触部材とを備え、前記ケースは支柱部と筒状部と板状支持部とからなり、前記接触部材の熱伝導率が前記板状セラミックス体の熱伝導率より小さく、前記板状セラミックス体と前記筒状部の上部が前記接触部材を介して前記支柱部に弾性的に結合し、前記筒状部の下部が前記板状支持部と離間していることを特徴とするウェハ支持部材。
- 板状セラミックス体の一方の主面に抵抗発熱体を備え、他方の主面をウェハ加熱面としたウェハ加熱部と、前記抵抗発熱体に電力を供給する給電端子と、該給電端子を囲むように板状セラミックス体と接続した金属製のケースと、前記板状セラミック体の周辺部と前記ケースとの間に介在する、ヤング率が１ＧＰａ以上で前記板状セラミックス体のヤング率より小さい接触部材とを備え、前記ケースは支柱部と筒状部と板状支持部とからなり、前記接触部材の熱伝導率が前記板状セラミックス体の熱伝導率より小さく、前記板状セラミックス体と前記筒状部の上部と前記支柱部の上部とが前記接触部材を介して結合し、前記支柱部の下部が前記板状支持部と弾性的に結合していることを特徴とするウェハ支持部材。
- 前記接触部材が前記板状セラミックス体と接する巾が０．１〜１３ｍｍであることを特徴とする請求項１または２に記載のウェハ支持部材。
- 前記接触部材の断面が円形状であることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のウェハ支持部材。
- 前記接触部材の直径が１ｍｍ以下であることを特徴とする請求項４に記載のウェハ支持部材。
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