JP5824082B2 - 加熱装置、基板処理装置、及び半導体装置の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、加熱装置、基板を処理する基板処理装置、及び半導体装置の製造方法に関する。

ＤＲＡＭ等の半導体装置の製造方法の一工程として、シリコンウエハ等の基板を加熱して処理する基板処理工程が実施されている。係る工程は、基板を収容して処理する処理室と、該処理室内を加熱する加熱装置と、を備えた基板処理装置により実施されている。加熱装置は、処理室の外周を囲う環状の発熱体と、発熱体の外周に設けられた環状の断熱体と、を備えていた。発熱体は、上下端のそれぞれに山部と谷部（切り欠け部）とが交互に複数連なることで、蛇行状に形成されていた（例えば特許文献１参照）。

特開２００７−８８３２５号公報

上述の発熱体は、環状の発熱体の両端が断熱体の側壁を貫通して固定されると共に、発熱体の各谷部が断熱体の内周側壁にそれぞれ固定されることにより、断熱体の内周側に保持されていた。発熱体の各谷部を断熱体の内周側壁に固定するには、例えばブリッジ型のピンとして構成された保持体が用いられてきた。すなわち、保持体の両端を隣接する各谷部の末端部（谷底部）にそれぞれ挿入して断熱体の内周側壁に固定することにより、発熱体のずれを抑制していた。

しかしながら、上述の構成では、昇温に伴い発熱体が熱変形を起すと、谷部の隙間が狭くなって保持具が剪断されてしまう場合があった。

そこで本発明は、発熱体のずれを抑制すると共に、発熱体の熱変形による保持具の剪断を抑制することが可能な加熱装置、基板処理装置、及び半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。

本発明の一態様によれば、
山部と谷部とが交互に複数連なることで蛇行状に形成され、両端が固定される発熱体と、前記谷部の末端にそれぞれ設けられ、前記谷部の幅よりも大きな幅を有する切り欠け部として形成された保持体受け部と、前記発熱体の外周に設けられる断熱体と、前記保持体受け部内に配置されて前記断熱体に固定される保持体と、を備える加熱装置が提供される。

本発明の他の態様によれば、
山部と谷部とが交互に複数連なることで蛇行状に形成され、両端が固定される発熱体と、前記谷部の末端にそれぞれ設けられ、前記谷部の幅よりも大きな幅を有する切り欠け部として形成された保持体受け部と、前記発熱体の外周に設けられる断熱体と、前記保持体受け部内に配置され、前記断熱体に固定される保持体と、を備える加熱装置と、該加熱装置の内部に設けられ基板を処理する処理室と、を有する基板処理装置が提供される。

本発明のさらに他の態様によれば、
加熱装置の内部に設けられる処理室内に基板を搬入する工程と、前記加熱装置に備えられ山部と谷部とが交互に複数連なることで蛇行状に形成された発熱体の両端を、前記発熱体の外周に設けられた断熱体に固定すると共に、前記谷部の末端にそれぞれ設けられ、前記谷部の幅よりも大きな幅を有する切り欠け部として形成された保持体受け部内に保持体を配置して前記断熱体に固定することで前記前記発熱体の位置を保持しつつ、前記発熱体を昇温させて前記処理室内の基板を加熱処理する工程と、を有する半導体装置の製造方法が提供される。

本発明に係る加熱装置、基板処理装置、及び半導体装置の製造方法によれば、発熱体のずれを抑制すると共に、発熱体の熱変形による保持具の剪断を抑制することが可能となる。

本発明の第１の実施形態に係る基板処理装置の垂直断面図である。 本発明の第１の実施形態に係るヒータユニットの斜視図である。 本発明の第１の実施形態に係るヒータユニットの部分拡大図である。 （ａ）は本発明の第１の実施形態に係る環状部を構成する線状材料を例示する概略図であり、（ｂ）は該環状部を構成する板状材料を例示する概略図である。 （ａ）は本発明の第１の実施形態に係る環状部の部分拡大図であり、（ｂ）は拡大部分の側面図である。 （ａ）は本発明の第１の実施形態の変形例に係る環状部の部分拡大図であり、（ｂ）は拡大部分の側面図である。 （ａ）は本発明の第１の実施形態の変形例に係るヒータユニットの部分拡大図であり、（ｂ）は符号Ａ１で示す領域における環状部の部分拡大図であり、（ｃ）は符号Ａ２で示す領域における環状部の部分拡大図である。 （ａ）は本発明の第１の実施形態の変形例に係るヒータユニットの部分拡大図であり、（ｂ）は符号Ａ３で示す領域における環状部の部分拡大図であり、（ｃ）は符号Ａ４で示す領域における環状部の部分拡大図であり、（ｄ）は符号Ａ５で示す領域における環状部の部分拡大図である。 本発明の第２の実施形態に係る基板処理装置の垂直断面図である。 本発明の第２の実施形態に係る発熱体の斜視図である。 （ａ）は本発明の第２の実施形態に係る環状部の部分拡大図であり、（ｂ）は拡大部分の側面図である。 本発明の第２の実施形態に係る環状部を保持した断熱体の部分拡大図であり、（ａ）は昇温前の様子を、（ｂ）は昇温後の様子をそれぞれ示している。 本発明の第２の実施形態に係る収納部の変形例を示す概略図であり、（ａ）は環状部を収容した収納部の部分拡大図であり、（ｂ）は拡大部分の側面図である。 本発明の第３の実施形態に係る昇温前のヒータユニットの水平断面図である。 本発明の第３の実施形態に係る昇温後のヒータユニットの水平断面図である。 保持体受け部を備えていない環状部の熱変形の様子を示す部分拡大図であり、（ａ）は昇温前の様子を、（ｂ）は昇温後の様子を、（ｃ）は熱変形により保持体の剪断、環状部の割れ、環状部の短絡が生じた様子を、（ｄ）は熱変形により保持体の抜けが生じる様子をそれぞれ示している。 本発明の第１の実施形態に係る発熱体の熱変形の様子を示す概略図であり、（ａ）は昇温前の様子を、（ｂ）は昇温後の様子をそれぞれ示している。 室温状態において収納部と環状部とが同心円状になるようにした場合の環状部の熱変形の様子を示す概略図であり、（ａ）は昇温前の様子を、（ｂ）は昇温後の様子をそれぞれ示している。 保持体受け部を備えていない環状部内における電流経路を例示する概略図である。 本発明の第１の実施形態に係る発熱体内における電流経路を例示する概略図である。 環状部の膨張方向を示す概略図である。 環状部の熱膨張に関する測定結果を示す概略図である。

＜第１の実施形態＞
以下に本発明の第１の実施形態について、図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明の第１の実施形態に係る基板処理装置の垂直断面図である。図２は、本発明の第１の実施形態に係るヒータユニットの斜視図である。図３は、本発明の第１の実施形態に係るヒータユニットの部分拡大図である。図４（ａ）は本発明の第１の実施形態に係る環状部を構成する線状材料を例示する概略図であり、図４（ｂ）は該環状部を構成する板状材料を例示する概略図である。図５（ａ）は本発明の第１の実施形態に係る環状部の部分拡大図であり、図５（ｂ）は拡大部分の側面図である。

（１）基板処理装置の構成

以下、本発明の一実施に係る基板処理装置の構成について説明する。本実施形態に係る基板処理装置は、図１に例示するようにバッチ式縦形ホットウオール形減圧ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）装置として構成されている。

本実施形態に係る基板処理装置は、垂直に支持された縦形のプロセスチューブ１１を備えている。プロセスチューブ１１は、アウタチューブ１２とインナチューブ１３とを備えている。アウタチューブ１３及びインナチューブ１３は、例えば石英（ＳｉＯ_２）や炭化珪素（ＳｉＣ）等の耐熱性の高い材料によってそれぞれ一体成形されている。アウタチューブ１２は、上端が閉塞し下端が開口した円筒形状に形成されている。インナチューブ１３は、上下両端が開口した円筒形状に形成されている。アウタチューブ１２の内径は、インナチューブ１３の外径よりも大きく構成されている。アウタチューブ１２は、インナチューブ１３の外側を取り囲むように、インナチューブ１３に対して同心円状に設けられている。インナチューブ１３内には、基板保持具としてのボート２２によって水平姿勢で多段に積層されたウエハ１を収納して処理する処理室１４が形成されている。インナチューブ１３の下端開口は、ボート２２を出し入れするための炉口１５を構成している。

アウタチューブ１２とインナチューブ１３との間の下端部は、円形リング形状に形成されたマニホールド１６によってそれぞれ気密に封止されている。マニホールド１６は、例えばステンレス鋼（ＳＵＳ）により形成される。マニホールド１６は、インナチューブ１３およびアウタチューブ１２についての交換等のために、インナチューブ１３およびアウタチューブ１２にそれぞれ着脱自在に取り付けられている。マニホールド１６がヒータベース１９により水平姿勢で支持されることで、プロセスチューブ１１は垂直に据え付けられた状態になっている。

マニホールド１６の側壁には、排気管１７の上流端が接続されている。排気管１７内は、インナチューブ１３とアウタチューブ１３との間に円筒形状の中空体（隙間）として形成された排気路１８内に連通している。排気路１８の横断面形状は、例えば一定幅の円形リング形状になっている。排気管１７は、円筒形状の中空体である排気路１８の最下端部に接続された状態になっている。排気管１７には、上流から順に、圧力センサ１７ａ、圧力調整バルブとしてのＡＰＣ（Ａｕｔｏ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）バルブ１７ｂ、真空排気装置１７ｃが設けられている。真空排気装置を作動させつつ、圧力センサにより検出された圧力に基づいてＡＰＣバルブの開度を制御することで、処理室１４内の圧力が所定の圧力（真空度）とすることが可能ように構成されている。主に排気管１７、圧力センサ１７ａ、ＡＰＣバルブ１７ｂ、真空排気装置１７ｃにより、処理室１４内の雰囲気を排気する排気ラインが構成されている。圧力センサ１７ａ、ＡＰＣバルブ１７ｂ、真空排気装置１７ｃは、制御部としてのコントローラ２８０に接続されている。コントローラ２８０は、圧力センサ１７ａにより検出された圧力情報に基づいて、ＡＰＣバルブ１７ｂの弁開度を制御することで、処理室１４内の圧力を所定の処理圧力とすることが可能なように構成されている。

マニホールド１６には、マニホールド１６の下端開口を閉塞する円盤形状のシールキャップ２０が、垂直方向下側から当接されるようになっている。シールキャップ２０の外径は、アウタチューブ１２、マニホールド１６の外径と略等しく構成されている。シールキャップ２０は、プロセスチューブ１１の外部に設備されたボートエレベータ２１（一部のみが図示されている。）によって垂直方向に昇降されるように構成されている。シールキャップ２０の下方には回転機構２５が設けられている。回転機構２５の回転軸はシールキャップ２０を垂直に貫通している。回転機構２５の回転軸上には、上述のボート２２が垂直に立脚されて支持されている。上述したように、ボート２２は、複数枚のウエハ１を水平姿勢かつ互いに中心を揃えた状態で多段に積層させて保持するように構成されている。回転機構２５を作動させることで、処理室１４内でボート２２を回転させることが可能なように構成されている。

シールキャップ２０には、ガス導入管２３が垂直方向に接続されている。ガス導入管２３の上流側端（下端）には、原料ガス供給装置２３ａおよびキャリアガス供給装置２３ｂがそれぞれ接続されている。ガス導入管２３の下流側端（上端）は、処理室１４内に向けてガスを供給（噴出）するように構成されている。ガス導入管２３から処理室１４内（インナチューブ１３内）に供給されたガスは、処理室１４内に保持された各ウエハ１の表面を流通した後、インナチューブ１３の上端開口から排気路１８内に流出して排気管１７から排気される。主に、ガス導入管２３、原料ガス供給装置２３ａ、キャリアガス供給装置２３ｂにより、処理室１４内にガスを供給するガス供給ラインが構成されている。原料ガス供給装置２３ａ、キャリアガス供給装置２３ｂは、コントローラ２８０に接続されている。コントローラ２８０は、原料ガス供給装置２３ａおよびキャリアガス供給装置２３ｂを制御することで、処理室１４内へ所定のタイミングで所定の流量の原料ガス及びキャリアガスを供給することが可能なように構成されている。

また、アウタチューブ１２とインナチューブ１３との間の隙間には、温度センサ２４が鉛直方向に配設されている。温度センサ２４は、コントローラ２８０に接続されている。コントローラ２８０は、温度センサ２４により検出された温度情報に基づいて、後述するヒータユニット３０が備える各発熱体４２への通電具合（一対の給電部４５，４６による電力供給）を制御することで、処理室１４内に保持されているウエハ１の表面温度を所定の処理温度とすることが可能ように構成されている。

（２）ヒータユニットの構成
アウタチューブ１２の外部には、プロセスチューブ１１の内部を加熱する加熱装置としてのヒータユニット３０が、アウタチューブ１２の周囲を囲うように設けられている。ヒータユニット３０は、発熱体４２と、断熱体３３と、保持体４１と、ケース３１と、を備えている。

発熱体４２は、アウタチューブ１２の周囲を囲うように、鉛直方向に少なくとも１つ以上設けられている。図２、図３に示すように、発熱体４２は、環状部４２Ｒと、一対の給電部４５，４６と、をそれぞれ備えている。環状部４２Ｒは、アウタチューブ１２の外周を囲うように環状に構成されている。環状部４２Ｒの両端部は、接触することなく近接して固定されており、電気的には非接触の状態となっている。すなわち、環状部４２Ｒは、電気的には完全な円形ではなく、例えばＣ字状のリング形状に構成されている。環状部４２Ｒを構成する材料としては、例えばＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ合金、ＭＯＳｉ_２、ＳｉＣ等の抵
抗発熱材料を用いることが可能であり、その形状は、図４（ａ）に示すような線状材料であっても良く、（ｂ）に示すような板状材料であっても良い。一対の給電部４５，４６は、後述する断熱体３３（側壁部３５）を貫通して断熱体３３に固定されると共に、その端部は環状部４２Ｒの両端部にそれぞれ接続されている。一対の給電部４５，４６は、金属などの導電性材料により構成されている。一対の給電部４５，４６を介して環状部４２Ｒの一端から他端に向けて電流を流すことで、環状部４２Ｒが加熱されてプロセスチューブ１１内が昇温されるように構成されている。一対の給電部４５，４６は、コントローラ２
８０に接続されている。

断熱体３３は、環状部４２Ｒの外周を囲うように設けられている。断熱体３３は、上下端が開口した円筒状の側壁部３５と、側壁部３５の上部開口を覆う天井壁部３４と、を備えており、下端が開口した円筒形状に形成されている。断熱体３３は、アウタチューブ１２及び環状部４２Ｒに対してそれぞれ同心円状に設けられている。側壁部３５と天井壁部３４とは、例えば、繊維状または球状のアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）やシリカ（ＳｉＯ_２）等の断熱材料により形成されている。側壁部３５と天井壁部３４は、それぞれ例えばバキュームフォーム法等によって一体成形されている。なお、側壁部３５は、一体成型されている場合に限らず、複数の円形の断熱材が複数積み上げられることで構成されていてもよい。このように構成することで、側壁部３５に応力が加わったときの側壁部３５の破損を抑制したり、メンテナンス性を向上させたりすることが可能となる。

図５（ａ）に、環状部４２Ｒの中心側から見た（プロセスチューブ１１側から見た）環状部４２Ｒの部分拡大図（平面図）を示す。環状部４２Ｒの上下端には、山部（突出部）４２ａと谷部（切り欠け部）４２ｂとがそれぞれ交互に複数連なっている。すなわち、環状部４２Ｒは蛇行状（波状）に形成されている。環状部４２Ｒの上下端に設けられた各谷部４２ｂの末端（谷底部）には、例えば楕円状の切り欠け部として形成された保持体受け部４２ｃが設けられている。保持体受け部４２ｃの幅（環状部４２Ｒの周方向に沿った幅であり、以下第２幅（ｂ）とも呼ぶ）は、谷部４２ｂの幅（環状部４２Ｒの周方向に沿っ
た幅であり、以下第１幅（ａ）とも呼ぶ）よりも広く構成されている。

環状部４２Ｒは、一対の給電部４５，４６が断熱体３３（側壁部３５）を貫通して固定されると共に、図５に示すように複数個の保持体４１によって各谷部４２ｂが断熱体３３（側壁部３５）の内周面にそれぞれ固定されることにより、断熱体３３の内周側に保持されている。各保持体４１は、保持体受け部４２ｃ内に配置されて断熱体３３に固定されるように構成されている。保持体４１は、ブリッジ型（鎹（かすがい）形状）のピンとして構成されている。ブリッジ型のピンとして構成された保持体４１の両端は、環状部４２Ｒの中心側から外側（側壁部３５側）に向けて、隣接する保持体受け部４２ｃ内にそれぞれ挿入され、断熱体３３（側壁部３５）の内周面に突き刺さるように固定される。環状部４２Ｒの外周面と側壁部３５の内周面とは、接触することなく所定の間隔（環状部４２Ｒの半径方向に沿った幅であり、以下第３幅（ｃ）とも呼ぶ）を保持して固定されるように構成されている。なお、保持体４１は、上述のブリッジ型に限定されず、その一端部が断熱体３３（側壁部３５）の内周面に挿入されて固定されるＬ字型のピンとして構成されていてもよく、その中央部が断熱体３３（側壁部３５）の内周面に挿入されて固定されるＴ字型のピンとして構成されていてもよい。

以上の様に構成された結果、環状部４２Ｒの周方向に沿った動き代が、従来よりも大きく確保される。すなわち、環状部４２Ｒは、環状部４２Ｒの周方向に沿って最大で保持体受け部４２ｃの幅（第２幅（ｂ））分に相当する動き代が確保されつつ固定される。また、環状部４２Ｒの半径方向に沿って所定の大きさの動き代が確保される。すなわち、環状部４２Ｒの半径方向に沿って最大で第３幅（ｃ）に相当する動き代が確保されつつ固定される。

蛇行状の環状部４２Ｒは、加熱されると熱膨張により周方向や半径方向に伸びる特性がある。本実施形態によれば、環状部４２Ｒが熱膨張により周方向に伸びたとしても、係る伸び量が上述の動き代（最大で第２幅（ｂ））未満であれば、環状部４２Ｒと保持体４１とが干渉（接触）してしまうことが抑制される。その結果、保持体４１の抜け等が抑制される。また、環状部４２Ｒに加わる圧縮応力が低減され、環状部４２Ｒの変形、割れ、或いは短絡等が抑制される。

なお、環状部４２Ｒの伸び量が一定量を超え、環状部４２Ｒの周方向に沿った動き代がなくなると、環状部４２Ｒの各部に塑性応力が加わり、環状部４２Ｒが変形することがある。例えば、環状部４２Ｒは、谷部４２ｂの幅（第１幅（ａ））が狭くなるように変形することがある。本実施形態によれば、保持体４１が配置される保持体受け部４２ｃの幅（第２幅（ｂ））を、谷部４２ｂの幅（第１幅（ａ））よりも広く構成している。そのため、環状部４２Ｒが変形して谷部４２ｂの幅（第１幅（ａ））が狭くなったとしても、保持体４１と環状部４２Ｒとは干渉（接触）し難く構成されており、保持体４１の剪断が抑制される。

また、環状部４２Ｒが熱膨張により半径方向に伸びたとしても、係る伸び量が上述の動き代（最大で第３幅（ｃ））未満であれば、環状部４２Ｒと断熱体３３の内周壁との接触が抑制される。そして、環状部４２Ｒの局所的な温度上昇（異常温度上昇）や環状部４２Ｒの溶断を抑制でき、環状部４２Ｒや断熱体３３の寿命を延ばすことが可能となる。また、処理室１４内の温度分布を均一化させることが可能となる。

ケース３１は、断熱体３３の外周を囲うように設けられている。ケース３１は、例えば上端が閉塞し下端が開口した円筒形状に形成されている。ケース３１は、例えばステンレス鋼（ＳＵＳ）より形成されている。断熱体３３の外周面とケース３１の内周面との間の隙間３２は、空冷のための空間として機能する。なお、天井壁部３４およびケース３１の天井壁を貫通する排気口を設け、断熱体３３とアウタチューブ１２との間の雰囲気を強制空冷させるように構成してもよい。

（３）基板処理工程
次に、上述の基板処理装置により実施される基板処理工程の一例としての成膜工程を簡単に説明する。以下の説明において、基板処理装置の各部の動作はコントローラ２８０によって制御される。

図１に示すように、複数枚のウエハ１を装填（ウエハチャージ）したボート２２を、ボートエレベータ２１によって持ち上げて処理室１４内に搬入（ボートローディング）する。この状態で、シールキャップ２０はマニホールド１６の下端開口をシールした状態となる。

プロセスチューブ１１の内部が所定の圧力（真空度）となるように排気管１７を介して真空排気する。また、プロセスチューブ１１の内部が所定の温度となるようにヒータユニット３０によって加熱する。すなわち、一対の給電部４５，４６を介して環状部４２Ｒの一端から他端に向けて電流を流すことで、蛇行状の環状部４２Ｒを加熱してプロセスチューブ１１内を昇温する。この際、処理室１４内が所定の温度分布となるように、温度センサ２４が検出した温度情報に基づきヒータユニット３０の発熱体４２への通電具合をフィードバック制御する。続いて、ボート２２を回転機構２５によって回転させて、ウエハ１を回転させる。

蛇行状の環状部４２Ｒは、加熱されると熱膨張により周方向や半径方向に伸びる。本実施形態によれば、環状部４２Ｒの周方向及び半径方向に沿った動き代が、従来よりも大きく確保されている。そして、環状部４２Ｒが熱膨張により周方向に伸びたとしても、係る伸び量が上述の動き代（最大で第２幅（ｂ））未満であれば、環状部４２Ｒと保持体４１とが干渉（接触）してしまうことが抑制される。その結果、保持体４１の抜け等が抑制される。また、環状部４２Ｒに加わる圧縮応力が低減され、環状部４２Ｒの変形、割れ、或いは短絡等が抑制される。

次いで、所定の流量に制御された原料ガスを、処理室１４内へガス導入管２３を通じて導入する。導入した原料ガスは、処理室１４内を流通した後、インナチューブ１３の上端開口から排気路１８内に流出して排気管１７から排気される。原料ガスは処理室１４内を通過する際にウエハ１の表面と接触し、この際に、ウエハ１が処理され、例えば熱ＣＶＤ反応によってウエハ１の表面上に薄膜が堆積（デポジション）される。

予め設定された処理時間が経過したら、不活性ガス供給源（図示せず）から不活性ガスを供給し、処理室１４内を不活性ガスに置換するとともに、処理室１４内の圧力を常圧に復帰する。

その後、ボートエレベータ２１によりシールキャップ２０を下降して、マニホールド１６の下端を開口するとともに、処理済のウエハ１を保持したボート２２を、マニホールド１６の下端からプロセスチューブ１１の外部に搬出（ボートアンローディング）する。その後、処理済のウエハ１をボート２２から取り出す（ウエハディスチャージ）。

（４）本実施形態に係る効果
本実施形態によれば、以下に示す（ａ）〜（ｅ）のうち一つ又は複数の効果を奏する。

（ａ）本実施形態に係る環状部４２Ｒの上下端に設けられた各谷部４２ｂの末端（谷底部）には、切り欠け部として形成された保持体受け部４２ｃが設けられている。保持体受け部４２ｃの幅（第２幅（ｂ））は、谷部４２ｂの幅（第１幅（ａ））よりも広く構成されている。環状部４２Ｒは、一対の給電部４５，４６が断熱体３３の側壁を貫通して固定されると共に、保持体４１によって各谷部４２ｂが断熱体３３の内周側壁にそれぞれ固定されることにより、断熱体３３の内周側に保持されている。保持体４１は、各保持体受け部４２ｃ内に配置されて断熱体３３に固定されるように構成されている。

蛇行状の環状部４２Ｒは、熱膨張により周方向に伸びる特性がある。そして、環状部４２Ｒの周方向の伸び量が一定量を超えて動き代がなくなると、環状部４２Ｒの各部に塑性応力が加わり、環状部４２Ｒが変形することがある。例えば、環状部４２Ｒは、谷部４２ｂの幅（第１幅（ａ））が狭くなるように変形することがある。本実施形態によれば、保持体４１が配置される保持体受け部４２ｃの幅（第２幅（ｂ））を、谷部４２ｂの幅（第１幅（ａ））よりも広く構成している。そのため、環状部４２Ｒが変形して谷部４２ｂの幅（第１幅（ａ））が狭くなったとしても、保持体４１と環状部４２Ｒとは干渉（接触）し難く構成されており、保持体４１の剪断が抑制される。

なお、仮に各谷部４２ｂの末端に保持体受け部４２ｃが設けられておらず、各谷部４２ｂ内に保持体４１が直接配置されることとすると、谷部４２ｂの幅（第１幅（ａ））が狭くなることにより環状部４２Ｒと保持体４１とが干渉（接触）していずれかが損傷を受けたり、保持体４１が谷部４２ｂに挟まれて剪断されたりしてしまう場合がある。

（ｂ）また、上述のように構成された結果、環状部４２Ｒの周方向に沿った動き代が、従来よりも大きく確保される。すなわち、環状部４２Ｒの周方向に沿った動き代が、最大で保持体受け部４２ｃの幅（第２幅（ｂ））に相当する大きさまで確保される。その結果、環状部４２Ｒが熱膨張により周方向に伸びたとしても、環状部４２Ｒと保持体４１とが干渉（接触）してしまうことが抑制され、保持体４１の抜け等が抑制される。また、環状部４２Ｒと保持体４１とが干渉（接触）し難いため、環状部４２Ｒに加わる圧縮応力が低減され、環状部４２Ｒの変形、割れ、或いは短絡等が抑制される。

図１７は、本発明の第１の実施形態に係る発熱体の熱変形の様子を示す概略図であり、（ａ）は昇温前の様子を、（ｂ）は昇温後の様子をそれぞれ示している。図１７によれば、領域Ａ１０に示すように、幅広の切り欠け部として構成された保持体受け部４２ｃを設けることにより、環状部４２Ｒの周方向に沿った動き代が大きく確保され、環状部４２Ｒと保持体４１との干渉（接触）が抑制され、保持体４１の抜け等が抑制される。また、環状部４２Ｒに加わる圧縮応力が低減され、環状部４２Ｒの変形、割れ、或いは短絡等が抑制される。なお、上述したとおり、仮に環状部４２Ｒが変形したとしても、保持体４１を保持体受け部４２ｃに配置することにより保持体４１は谷部４２ｂに挟まれ難く構成されており、保持体４１の破損や剪断は抑制される。

参考までに、保持体受け部４２ｃを備えていない発熱体の熱変形の様子を、図１６を用いて説明する。

図１６（ａ）は、保持体受け部４２ｃを備えていない環状部４２Ｒ’の昇温前の様子を示している。環状部４２Ｒ’の上下端には、山部４２ａ’と谷部４２ｂ’とがそれぞれ交互に複数連なっており、環状部４２Ｒ’は蛇行状（波状）に形成されている。環状部４２Ｒ’は、保持体４１’によって各谷部４２ｂ’が断熱体の内周側壁にそれぞれ固定されることにより、断熱体（図示しない）の内周側に保持されている。なお、保持体４１’は谷部４２ｂ’内に直接配置されている。図１６（ｂ）は、環状部４２Ｒ’の昇温後の様子を示している。上述したように、蛇行状の環状部４２Ｒ’は熱膨張により周方向に伸びることになる。図１６（ｂ）は、環状部４２Ｒ’の周方向の伸び量が一定量を超え、環状部４２Ｒ’の周方向に沿った動き代がなくなった様子（保持体４１’と環状部４２Ｒ’とが干渉している様子）を示している。

環状部４２Ｒ’が更に伸びると図１６（ｃ）に示す状態となる。図１６（ｃ）は、熱変形により保持体４１’の剪断、環状部４２Ｒ’の割れ、環状部４２Ｒ’の短絡が生じた様子を示している。上述したように、周方向の伸び量が一定量を超えると、保持体４１’が環状部４２Ｒ’に干渉し、環状部４２Ｒ’に塑性応力が加わり、環状部４２Ｒ’が変形することになる。符号Ａ６に示す領域には、保持体４１’が谷部４２ｂ’により両側から挟まれて剪断される様子を、符号Ａ７に示す領域には、環状部４２Ｒ’に割れが発生した様子を、符号Ａ８に示す領域には、環状部４２Ｒ’に短絡が発生した様子をそれぞれ示している。図１６（ｄ）は、図１６（ｃ）に示す環状部４２Ｒ’の側面図であり、熱変形により保持体４１’の抜けが生じる様子を示している。符号Ａ９に示す領域には、環状部４２Ｒ’の変形により保持体４１’が断熱体から持ち上げられ、引き抜かれようとしている様子を示している。

（ｃ）本実施形態によれば、環状部４２Ｒの外周面と側壁部３５の内周面とは、図５（ｂ）に示すように、接触することなく所定の間隔（第３幅（ｃ））を開けて固定されるように構成されている。

このように構成された結果、環状部４２Ｒの半径方向に沿って所定の大きさの動き代が確保されることとなる。すなわち、環状部４２Ｒは、環状部４２Ｒの半径方向に沿って最大で第３幅（ｃ）に相当する動き代が確保されつつ固定されることとなる。その結果、環状部４２Ｒが熱膨張により半径方向に伸びたとしても、係る伸び量が上述の動き代（最大で第３幅（ｃ））未満であれば、環状部４２Ｒと断熱体３３の内周壁との接触が抑制される。そして、環状部４２Ｒの局所的な温度上昇（異常温度上昇）や環状部４２Ｒの溶断を抑制でき、環状部４２Ｒや断熱体３３の寿命を延ばすことが可能となる。また、処理室１４内の温度分布を均一化させることが可能となる。

（ｄ）本実施形態によれば、環状部４２Ｒの上下端に設けられた各谷部４２ｂの末端（谷底部）の幅を広げて保持体受け部４２ｃを設けることにより、上述の効果のうち少なくとも１つ以上の効果を得ることが可能となる。すなわち、環状部４２Ｒの表面積（発熱面積）を大きく減ずることなく（ヒータユニット３０の加熱性能を低下させることなく）、上述の効果のうち少なくとも１つ以上の効果を得ることが可能となる。

（ｅ）本実施形態によれば、各谷部４２ｂの末端（谷底部）の幅を広げて保持体受け部４２ｃを設けることにより、各谷部４２ｂの末端（谷底部）における電流密度の分散を図ることができ、環状部４２Ｒの長寿命化を図ることが可能となる。また、環状部４２Ｒ内における温度差を小さくでき、基板処理時の基板の温度均一性を向上させることが可能となる。

図１９は、保持体受け部を備えていない環状部４２Ｒ’内における電流経路Ｃを例示する概略図であり、図２０は、本発明の第１の実施形態に係る環状部４２Ｒ内における電流経路Ｃを例示する概略図である。

図１９によれば、谷部４２ｂ’の末端（谷底部）において電流は急なカーブを描くように流れることが分かる。すなわち、谷部４２ｂ’の末端（谷底部）では電流密度が高くなり、末端以外の部分と比べて発熱量が大きくなり、局所的に温度が上昇し易くなることが分かる。環状部４２Ｒ’内における温度差が大きくなると、熱膨張量の差によって環状部４２Ｒ’に塑性応力が加わり、環状部４２Ｒ’が変形して破損する可能性がある。

図２０によれば、谷部４２ｂの末端（谷底部）において径の大きな保持体受け部４２ｃが設けられており、谷部４２ｂの末端において電流は比較的緩やかなカーブを描くように流れることが分かる。すなわち、谷部４２ｂの末端（谷底部）では図１９の場合と比較して電流密度を低くでき、他の部分の発熱量との差を小さくし、局所的な温度上昇を抑制できることが分かる。環状部４２Ｒ内における温度差が小さくなると、熱膨張量の差によって環状部４２Ｒ’に加わる塑性応力が小さくなり、環状部４２Ｒの変形や破損が抑制される。また、環状部４２Ｒ内における温度差を小さくでき、基板処理時の基板の温度均一性を向上させることが可能となる。

尚、好ましくは、保持体受け部４２ｃの形状を楕円形にするとよい。このように構成することで、電気密度をよりいっそう分散させることが出来る。また、保持体受け部４２ｃ周辺の強度を増大させることが出来る。また、発熱体４２の面積を増大させることが出来る。

（６）変形例
以下に、本実施形態の変形例について説明する。

（変形例）
本発明に係る保持体受け部４２ｃは、上述の実施形態のように楕円形状である場合に限定されず、谷部４２ｂの幅（第１幅（ｃ））よりも大きな直径（第２幅（ｂ）と同じ大きさの直径）を有する円形の切り欠け部として形成されていてもよい。図６（ａ）は本発明の第１の実施形態の変形例に係る環状部４２Ｒの部分拡大図であり、（ｂ）は拡大部分の側面図である。

本変形例によれば、環状部４２Ｒの上下方向に沿った動き代が、従来よりも大きく確保される。すなわち、環状部４２Ｒの上下方向に沿った動き代を、最大で保持体受け部４２ｃの直径（第２幅（ｂ））に相当する大きさとすることが可能となる。その結果、環状部４２Ｒが熱膨張により上下方向にずれたとしても、係るずれ量が上述の動き代（最大で第２幅（ｂ））未満であれば、環状部４２Ｒと保持体４１とが干渉（接触）してしまうことが抑制される。その結果、保持体４１の抜け等が抑制される。また、環状部４２Ｒに加わる圧縮応力が低減され、環状部４２Ｒの変形、割れ、或いは短絡等が抑制される。

また、本変形例によれば、保持体受け部４２ｃが谷部４２ｂの幅（第１幅（ｃ））よりも大きな直径（第２幅（ｂ）と同じ大きさの直径）を有する円形の切り欠け部として形成されることにより、各谷部４２ｂの末端（谷底部）における電流密度のさらなる分散を図ることができる。すなわち、各谷部４２ｂの末端において電流はさらに緩やかなカーブを描くように流れることとなり、環状部４２Ｒの変形や破損がさらに抑制され、基板に伝導する温度を均一にすることができ、基板処理の温度均一性がさらに向上される。

（他の変形例）
発明者等の検討によれば、一対の給電部４５，４６が断熱体３３に固定されている場合、熱膨張による環状部４２Ｒの各部の位置ずれ量は、一対の給電部４５、４６から離れるに従って累積されて大きくなる。係る場合、環状部４２Ｒの動き代は、環状部４２Ｒの全周に渡って均等である必要はなく、位置ずれ量や位置ずれ方向に応じて適宜調整すればよい。本変形例では、保持体受け部４２ｃの幅（あるいは直径）を、環状部４２Ｒの全周に渡って均等な大きさとせず、位置ずれ量や位置ずれ方向に応じて局所的に変動させている。例えば、保持体受け部４２ｃの幅を、一対の給電部４５，４６から遠のくに従って大きくなるように設定している。

図７（ａ）は本発明の第１の実施形態の変形例に係るヒータユニット３０の部分拡大図であり、（ｂ）は符号Ａ１で示す領域における環状部４２Ｒの部分拡大図であり、（ｃ）は符号Ａ２で示す領域における環状部４２Ｒの部分拡大図である。図７によれば、一対の給電部４５，４６から遠い領域（例えば符号Ａ２で示す領域）における保持体受け部４２ｃの幅（第１幅（ａ２））は、一対の給電部４５，４６に近い領域（例えば符号Ａ１で示す領域）における保持体受け部４２ｃの幅（第１幅（ａ１））よりも大きく設定されている。

本変形例によれば、環状部４２Ｒの各部において必要な動き代をそれぞれ確保し、環状部４２Ｒと保持体４１との干渉（接触）を抑制しつつ、環状部４２Ｒの各部において無駄な動き代をそれぞれ減らし、環状部４２Ｒの保持の安定性を高めることが可能となる。なお、仮に図７において、保持体受け部４２ｃの幅を環状部４２Ｒの全周に渡って均等に第１幅（ａ２）とすれば、一対の給電部４５，４６近傍の環状部４２Ｒの伸び代が大きくなりすぎ、環状部４２Ｒの保持が不安定となってしまう。また、保持体受け部４２ｃの幅を環状部４２Ｒの全周に渡って均等に第１幅（ａ１）とすれば、一対の給電部４５，４６から離れた環状部４２Ｒの伸び代が小さくなりすぎ、環状部４２Ｒと保持体４１とが干渉（接触）し易くなり、環状部４２Ｒに塑性応力が加わり易くなってしまう。

また、本変形例によれば、各保持体受け部４２ｃの大きさをそれぞれ必要最小限とすることで、環状部４２Ｒの表面積（発熱面積）を無駄に減ずることがなくなり、ヒータユニット３０の加熱性能の低下を抑制できる。

参考までに、環状部４２Ｒの熱変形の様子を図２１、図２２を参照しながら説明する。

図２１は、環状部４２Ｒの膨張方向を示す概略図である。図２１に示すように、一対の給電部４５，４６が断熱体３３に固定されているため、環状部４２Ｒの各部は、同心円状に膨張するのではなく、一対の給電部４５，４６付近の領域（符合Ａ１３で示す領域）を基点に図中矢印で示す各方向にそれぞれ膨張することとなる。このため、環状部４２Ｒの各部の位置ずれ量は、一対の給電部４５，４６から離れるに従って累積されて大きくなる。

図２２は、環状部４２Ｒの熱膨張に関する測定結果を示す概略図である。図２２に示す測定では、２０℃〜１０００℃の温度領域で線膨張係数が１５×１０^−６であるカンタルＡＰＭ（登録商標）により環状部４２Ｒを作成した。なお、２０℃時の環状部４２Ｒの直径は４８１ｍｍとした。そして、一対の給電部４５，４６付近の領域を固定しつつ、環状部４２Ｒを２０℃から１０２０℃にまで昇温した。昇温による直径の伸び量＝（環状部４２Ｒの長さ）×（１０２０−２０）×１５×１０^−６ｍｍであり、１０２０℃時の環状部４２Ｒの直径は４８８．２ｍｍであった。環状部４２Ｒの各部の位置ずれ量は、図示するとおり、一対の給電部４５，４６から離れるに従って徐々に大きくなり（符合Ａ１３で示す領域を基点に３．０ｍｍ、５．１ｍｍ、６．７ｍｍ）、一対の給電部４５，４６から最も離れた箇所で最大（７．２ｍｍ）となった。なお、一対の給電部４５，４６から最も離れた箇所では、周方向にはほとんど位置ずれせずに、半径方向にのみ位置ずれすることとなる。そのため、一対の給電部４５，４６から最も離れた箇所では、保持体受け部４２ｃの幅を図７（ｃ）で示すほどには拡大しなくてもよい。

（さらに他の変形例）
本変形例においては、保持体受け部４２ｃと保持体４１との相対位置を、環状部４２Ｒにおける全周各部のうちの少なくとも一部で異ならせて設定している。すなわち、保持体受け部４２ｃの幅を局所的に変動させるのではなく、保持体受け部４２ｃに配置する保持体４１の位置を調整することにより、環状部４２Ｒの周方向に沿った動き代を局所的に変動させている。

図８（ａ）は本発明の第１の実施形態の変形例に係るヒータユニット３０の部分拡大図であり、（ｂ）は符号Ａ３で示す領域における環状部の部分拡大図であり、（ｃ）は符号Ａ４で示す領域における環状部の部分拡大図であり、（ｄ）は符号Ａ５で示す領域における環状部の部分拡大図である。

図８（ｂ）に示すように、符号Ａ３で示す領域（一対の給電部４５、４６付近）では、環状部４２Ｒの周方向に沿った動き代は最小でよいため、保持体受け部４２ｃの中心に保持体４１の端部を配置することとしている。係る場合、符号Ａ３で示す領域における環状部４２Ｒの周方向に沿った動き代は、保持体受け部４２ｃの幅（第２幅（ｂ））の半分程度となる。

また、図８（ｃ）に示すように、符号Ａ４に示す領域（一対の給電部４５、４６付近より離れた箇所）では、環状部４２Ｒの周方向に沿った動き代が必要になるため、保持体受け部４２ｃの中心ではなく、位置ずれ方向に沿って偏った位置に保持体４１の端部を配置することとしている。保持体４１の端部を保持体受け部４２ｃの縁部にまで偏らせることで、環状部４２Ｒの周方向に沿った動き代を最大で第２幅（ｂ）確保することが可能となる。

また、図８（ｄ）に示すように、符号Ａ５で示す領域では、環状部４２Ｒの周方向に沿った動き代は最小でよいため、保持体受け部４２ｃの中心に保持体４１の端部を配置することとしている。上述したように、符号Ａ５で示す領域（一対の給電部４５、４６から最も離れた箇所）では、周方向にはほとんど位置ずれせずに、半径方向にのみ大きく位置ずれするためである。係る場合、符号Ａ３で示す領域における環状部４２Ｒの周方向に沿った動き代は、図８（ｂ）の場合と同様に保持体受け部４２ｃの幅（第２幅（ｂ））の半分程度となる。

本変形例によれば、環状部４２Ｒの各部において必要な動き代をそれぞれ確保して環状部４２Ｒと保持体４１との干渉（接触）を抑制し、環状部４２Ｒに加わる塑性応力を低減できる。また、環状部４２Ｒの各部において無駄な動き代をそれぞれ減らし、環状部４２Ｒの保持の安定性を高めることが可能となる。また、保持体受け部４２ｃの大きさを環状部４２Ｒの全周に渡って一定とすればよいため、環状部４２Ｒの製造コストを低減させることが可能となる。

＜第２の実施形態＞
以下に、本発明の第２の実施形態について図面を参照しながら説明する。

図９は、本発明の第２の実施形態に係る基板処理装置の垂直断面図である。図１０は、本発明の第２の実施形態に係る発熱体の斜視図である。図１１は、（ａ）は本発明の第２の実施形態に係る環状部の部分拡大図であり、（ｂ）は拡大部分の側面図である。図１２は、本発明の第２の実施形態に係る環状部を保持した断熱体の部分拡大図であり、（ａ）は昇温前の様子を、（ｂ）は昇温後の様子をそれぞれ示している。

（１）発熱体及び断熱体の構成
本実施形態に係る基板処理装置は、発熱体４２及び断熱体３３の構成が上述の実施形態と異なる。その他の構成は上述の実施形態と同じである。

本実施形態に係る発熱体４２は、上述の実施形態と同様に、山部４２ａと谷部４２ｂとが交互に複数連なる箇所で形成される環状部４２Ｒと、断熱体３３を貫通して断熱体３３に固定され環状部４２Ｒの両端にそれぞれ接続される一対の給電部４５，４６と、を有している。本実施形態に係る環状部４２Ｒが上述の実施形態と異なる点は、図１０、図１１に示すように、環状部４２Ｒのうち山部４２ａの先端４２ｄが、環状部４２Ｒの中心に向くように、環状部４２Ｒのうち山部４２ａ先端を除く中央部４２ｅに対して鈍角にそれぞれ傾斜している点である。

本実施形態にかかる断熱体３３は、上述の実施形態と同様に、環状部４２Ｒの外周面を囲うように筒状に形成されている。本実施形態に係る断熱体３３が上述の実施形態と異なる点は、図９、図１２に示すように、環状部４２Ｒを収容する溝状の収納部４０が断熱体３３の内周面に設けられている点である。溝状の収納部４０は、各環状部４２Ｒにそれぞれ対応するように、垂直方向に複数設けられている。

収納部４０の底面４０ｅの内径（水平方向の径）は、環状部４２Ｒの外形（水平方向の径）よりも大きく構成されている。収納部４０の開口部の上下方向の幅は、山部４２ａを含む環状部４２Ｒの上下方向の幅よりも大きく構成されている。収納部４０の底面４０ｅの上下方向の幅は、環状部４２Ｒのうち山部４２ａ先端を除く中央部４２ｅの上下方向の幅よりも小さく構成されている。収納部４０の両側壁（上下の一対の側壁）４０ｄは、溝状の収納部４０の底面４０ｅに対して鈍角にそれぞれ傾斜している。すなわち、収納部４０は、その上下方向の幅が円筒形状の断熱体３３の外径方向（円筒の中心と反対方向）に進むに従って（底面４０ｅに近づくに従って）漸次狭くなるように形成されている。言い換えれば、収納部４０の両側壁４０ｄはテーパ面として形成されており、両側壁４０ｄ間の距離は底面４０ｅに近づくほど小さくなっている。

断熱体３３の側壁部３５は、例えばドーナツ形状の断熱ブロック３６が垂直方向に複数積層されることで構成されている。断熱ブロック３６は、例えば繊維状または球状のアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）やシリカ（ＳｉＯ_２）等の断熱材料により形成されている。断熱ブロック３６は、例えばバキュームフォーム法等によって一体成形されている。このように、断熱体３３の側壁部３５が複数の断熱ブロック３６により構成されることで、溝状の収納部４０の形成やヒータユニット３０の組み立てが容易になると共に、側壁部３５に応力が加わったときの側壁部３５（断熱ブロック３６）の破損を抑制することが可能となる。また、多段に積層された断熱ブロック３６や発熱体４２の一部を部分的に取り出して交換したりメンテナンスしたりすることも容易となる。但し、側壁部３５はこのような構成に限らず、一体成型されていてもよい。また、断熱ブロック３６は一体成型される場合に限らず、複数のドーナツ形状の断熱材により構成されていてもよい。

環状部４２Ｒのうち山部４２ａの先端４２ｄの傾斜角度と、収納部４０の両側壁４０ｄの傾斜角度とは、同等の角度になるように設定されている。すなわち、山部４２ａの先端４２ｄと収納部４０の両側壁４０ｄとは略平行になるように構成されている。また、図１２（ａ）に示すように、環状部４２Ｒが昇温前の状態（少なくとも室温状態）において、山部４２ａの先端４２ｄと収納部４０の両側壁４０ｄとは所定の間隔ｄを保って接触しないように構成されている。そして、図１２（ｂ）に示すように、環状部４２Ｒが昇温されて半径方向に伸びた時に、山部４２ａの先端４２ｄと収納部４０の両側壁４０ｄとがそれぞれ面で接触するように構成されている。このとき、環状部４２Ｒのうち山部４２ａ先端を除く中央部４２ｅと、収納部４０の底面４０ｅとは、所定の間隔ｄ２を保って接触しないように構成されている。

（２）本実施形態に係る効果
本実施形態によれば、以下に示す効果のうち一つ又は複数の効果を奏する。

（ａ）本実施形態によれば、環状部４２Ｒのうち山部４２ａの先端４２ｄの傾斜角度と、収納部４０の両側壁４０ｄの傾斜角度とは、同等の角度になるように設定されている。すなわち、山部４２ａの先端４２ｄと収納部４０の両側壁４０ｄとは略平行になるように構成されている。そして、環状部４２Ｒが昇温されて半径方向に伸びた時に、山部４２ａの先端４２ｄと収納部４０の両側壁４０ｄとがそれぞれ面で接触するように構成されている。その結果、環状部４２Ｒに圧縮応力が加わり難くなり、環状部４２Ｒの変形が抑制される。

（ｂ）本実施形態によれば、環状部４２Ｒが昇温されて半径方向に伸びた時に、環状部４２Ｒのうち山部４２ａ先端を除く中央部４２ｅと、収納部４０の底面４０ｅとは、所定の間隔ｄ２を保って接触しないように構成されている。そして、環状部４２Ｒが断熱体３３に接触することによる環状部４２Ｒの局所的な温度上昇（異常温度上昇）や環状部４２Ｒの溶断を回避でき、環状部４２Ｒや断熱体３３の寿命を延ばすことが可能となる。また、処理室１４内の温度分布を均一化させることが可能となる。

（３）変形例
上述の実施形態では、収納部４０の底面４０ｅの上下方向の幅は、環状部４２Ｒのうち山部４２ａ先端を除く中央部４２ｅの上下方向の幅よりも小さく構成されていたが、本発明は係る形態に限定されない。例えば、収納部４０における底面４０ｅの上下方向の幅が、環状部４２Ｒのうち山部４２ａ先端を除く中央部４２ｅの上下方向の幅より大きく形成され、収納部４０における底面４０ｅに、中央部４２ｅの上下方向の幅より小さい幅で形成された段差部を設けることとしてもよい。

図１３は、本発明の第２の実施形態に係る収納部の変形例を示す概略図であり、（ａ）は環状部を収容した収納部の部分拡大図であり、（ｂ）は拡大部分の側面図である。図１３によれば、収納部４０における底面４０ｅの上下方向の幅Ｅ２は、環状部４２Ｒのうち山部４２ａ先端を除く中央部４２ｅの上下方向の幅Ｅ１より大きく設定されている。また、収納部４０における底面４０ｅには、中央部４２ｅの幅Ｅ１より小さい幅で形成された段差部４０ｆが設けられている。

本変形例によれば、環状部４２Ｒが昇温されて半径方向に伸びて、環状部４２Ｒのうち山部４２ａ先端を除く中央部４２ｅと、収納部４０の底面４０ｅとの距離ｄ２がゼロになったとしても、中央部４２ｅは段差部４０ｆにのみ接触することになり、中央部４２ｅと底面４０ｅとの接触面積を小さくすることができる。その結果、中央部４２ｅの局所的な温度上昇（異常温度上昇）や溶解を回避することが可能となる。特に、段差部４０ｆを、中央部４２ｅにおける電流密度の低い領域に接触させるように設けることとすれば、中央部４２ｅの局所的な温度上昇（異常温度上昇）をより効果的に回避することが可能となる。

＜第３の実施形態＞
以下に、本発明の第３の実施形態について図面を参照しながら説明する。

図１４は、本発明の第３の実施形態に係る昇温前のヒータユニット３０の水平断面図である。図１５は、本発明の第３の実施形態に係る昇温後のヒータユニット３０の水平断面図である。

本実施形態に係る基板処理装置では、図１４に示すように、底面４０ｅと中央部４２ｅとの間の距離が、少なくとも環状部４２Ｒが室温状態の時に、一対の給電部４５，４６から遠のくに従って大きくなるように設定されている（すなわち、室温状態の時に図中Ａ＜Ｂ＜Ｃとなるように設定されている）。また、図１５に示すように、底面４０ｅと中央部４２ｅとの間の距離が、少なくとも環状部４２Ｒが基板処理時の温度状態の時に、熱膨張により収納部４０および環状部４２Ｒにおける全周各部が同等の距離となるように設定されている（すなわち、基板処理時の温度状態の時に図中Ａ≒Ｂ≒Ｃとなるように設定されている）。

発熱体４２の環状部４２Ｒは、温度上昇により熱膨張したり、半径方向及び周方向に伸長したりする。そして、環状部４２Ｒの半径方向への伸長により、底面４０ｅと中央部４２ｅとの間の距離が環状部４２Ｒの全周に渡り不均一となると、環状部４２Ｒの温度分布の均一性が周方向に渡り低下してしまう場合がある。すなわち、底面４０ｅと中央部４２ｅが近い箇所で環状部４２Ｒの温度が異常上昇したり、底面４０ｅと中央部４２ｅが近い箇所で環状部４２Ｒの温度が低下したりする場合がある。これに対して本実施形態によれば、環状部４２Ｒが基板処理時の温度状態の時に、熱膨張により収納部４０および環状部４２Ｒにおける全周各部が同等の距離となることから、環状部４２Ｒの周方向に渡り均一な加熱を実現することが可能となる。

参考までに環状部４２Ｒの熱変形の様子を、図１８を参照しながら説明する。

図１８は、室温状態において収納部４０と環状部４２Ｒとが同心円状になるようにした場合の環状部４２Ｒの熱変形の様子を示す概略図であり、（ａ）は昇温前の様子を、（ｂ）は昇温後の様子をそれぞれ示している。図１８（ａ）によれば、昇温前においては底面４０ｅと中央部４２ｅとの間の距離が環状部４２Ｒの全周に渡り均一である。しかしながら、図１８（ｂ）に示すように、環状部４２Ｒを基板処理時の温度にまで昇温すると、環状部４２Ｒは径方向へ伸長し、収納部４０における底面４０ｅと、底面４０ｅに隣接する環状部４２Ｒのうち山部４２ａ先端を除く中央部４２ｅとの間の距離が環状部４２Ｒの全周に渡り不均一となる（図中Ａ＞Ｂ＞Ｃとなる）。すなわち、一対の給電部４５，４６は断熱体３３に固定されているため、環状部４２Ｒの各部は、一対の給電部４５，４６付近の領域（符合Ａ１１で示す領域）を基点に膨張する。そして、一対の給電部４５，４６から離れるに従って底面４０ｅと中央部４２ｅとの距離が徐々に短くなり、一対の給電部４５，４６から最も離れた領域（符号Ａ１２で示す領域）では底面４０ｅと中央部４２ｅとの距離が最小（本事例ではゼロ）となる。その結果、環状部４２Ｒの局所的な温度上昇（異常温度上昇）が発生し、環状部４２Ｒが溶断してしまう。また、環状部４２Ｒの温度分布の均一性が周方向に渡り低下してしまう。

＜本発明の他の実施形態＞
本発明の第３の実施形態は、上述の実施形態のように、谷部４２ｂの末端に切り欠け部として形成された保持体受け部４２ｃが設けられている場合に限定されない。すなわち、図１９に例示するように、山部４２ａ’と谷部４２ｂ’とが交互に複数連なる箇所で形成される環状部４２Ｒ’と、断熱体３３を貫通して断熱体３３に固定され環状部４２Ｒ’の両端にそれぞれ接続される一対の給電部４５，４６と、を有する発熱体を備えた加熱装置であれば、保持体受け部４２ｃが設けられていない場合であっても、本発明は好適に適用可能である。また、山部４２ａ’と谷部４２ｂ’とが交互に複数連ならない形態の環状部、例えばコイル状形状の環状部と、断熱体を貫通して断熱体に固定され環状部の両端にそれぞれ接続される一対の給電部と、を備えた加熱装置であっても、本発明は好適に適用可能である。

本発明は半導体製造装置に限らず、ＬＣＤ装置のようなガラス基板を処理する装置であっても好適に適用できる。また、プロセスチャンバの構成も上述の実施形態に限定されない。すなわち、基板処理の具体的内容は不問であり、成膜処理だけでなく、アニール処理、酸化処理、窒化処理、拡散処理等の処理であってもよい。また、成膜処理は、例えばＣＶＤ、ＰＶＤ、酸化膜、窒化膜を形成する処理、金属を含む膜を形成する処理であってもよい。さらには、フォトリソグラフィで実施される露光処理や、レジスト液やエッチング液の塗布処理であってもよい。

以上、本発明の実施の形態を具体的に説明したが、本発明は上述の実施形態限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。

＜本発明の好ましい態様＞
以下に、本発明の好ましい態様について付記する。

本発明の第１の態様は、
山部と谷部とが交互に複数連なることで蛇行状に形成され、両端が固定される発熱体と、
前記谷部の末端にそれぞれ設けられ、前記谷部の幅よりも大きな幅を有する切り欠け部として形成された保持体受け部と、
前記発熱体の外周に設けられる断熱体と、
前記保持体受け部内に配置されて前記断熱体に固定される保持体と、を備える加熱装置である。

好ましくは、
前記保持体受け部は、前記谷部の幅よりも大きな直径を有する円形の切り欠け部として形成されている。

また好ましくは、
前記発熱体は、
前記山部と前記谷部とが交互に複数連なる箇所で形成される環状部と、
前記断熱体を貫通して該断熱体に固定され、前記環状部の両端にそれぞれ接続される一対の給電部と、を有し、
前記保持体受け部の幅は、前記一対の給電部から遠のくに従って大きく設定されている。

また好ましくは、
前記発熱体は、
前記山部と前記谷部とが交互に複数連なる箇所で形成される環状部と、
前記断熱体を貫通して該断熱体に固定され、前記環状部の両端にそれぞれ接続される一対の給電部と、を有し、
前記保持体受け部と前記保持体との相対位置は、前記環状部における全周各部のうちの少なくとも一部で異ならせて設定されている。

本発明の第２の態様は、
前記発熱体は、前記山部と前記谷部とが交互に複数連なる箇所で形成される環状部と、
前記断熱体を貫通して該断熱体に固定され前記環状部の両端にそれぞれ接続される一対の給電部と、を有し、
前記断熱体は、前記環状部の外周面を囲うように筒状に形成され、前記環状部を収容する溝状の収納部を前記断熱体の内周面に有し、
前記環状部のうち前記山部の先端が、前記環状部の中心に向くように、前記環状部のうち前記山部先端を除く中央部に対して鈍角にそれぞれ傾斜し、
前記収納部の両側壁が、前記収納部の底面に対して鈍角にそれぞれ傾斜し、
前記山部先端の傾斜角度と、前記収納部の両側壁の傾斜角度とは、同等の角度に設定されている第１の態様に記載の加熱装置である。

好ましくは、
前記収納部における前記底面の幅が、前記中央部の幅より大きく形成され、
前記収納部における前記底面には、前記中央部より小さい幅で形成された段差部を有する。

本発明の第３の態様は、
前記発熱体は、前記山部と前記谷部とが交互に複数連なる箇所で形成される環状部と、
前記断熱体を貫通して該断熱体に固定され前記環状部の両端にそれぞれ接続される一対の給電部と、を有し、
前記断熱体は、前記環状部の外周面を囲うように筒状に形成され、前記環状部を収容する溝状の収納部を前記断熱体の内周面に有し、
前記収納部における底面と該底面に隣接する前記環状部のうち前記山部先端を除く中央部との間の距離は、前記収納部および前記環状部における全周各部のうちの少なくとも一部で異ならせて設定されている第１の態様に記載の加熱装置である。

好ましくは、
前記距離は、少なくとも前記環状部が室温状態の時に、前記収納部および前記環状部における全周各部のうちの少なくとも一部で異ならせて設定されている。

また好ましくは、
前記距離は、少なくとも前記環状部が基板処理時の温度状態の時に、熱膨張により前記収納部および前記環状部における全周各部が同等の距離となるように設定されている。

また好ましくは、
前記距離は、前記一対の給電部から遠のくに従って大きく設定されている。

本発明の第４の態様は、
山部と谷部とが交互に複数連なることで蛇行状に形成され、両端が固定される発熱体と、前記谷部の末端にそれぞれ設けられ、前記谷部の幅よりも大きな幅を有する切り欠け部として形成された保持体受け部と、前記発熱体の外周に設けられる断熱体と、前記保持体受け部内に配置され、前記断熱体に固定される保持体と、を備える加熱装置と、
該加熱装置の内部に設けられ基板を処理する処理室と、を有する基板処理装置である。

好ましくは、
前記保持体受け部は、前記谷部の幅よりも大きな直径を有する円形の切り欠け部として形成されている。

また好ましくは、
前記発熱体は、
前記山部と前記谷部とが交互に複数連なる箇所で形成される環状部と、
前記断熱体を貫通して該断熱体に固定され、前記環状部の両端にそれぞれ接続される一対の給電部と、を有し、
前記保持体受け部の幅は、前記一対の給電部から遠のくに従って大きく設定されている。

また好ましくは、
前記発熱体は、前記山部と前記谷部とが交互に複数連なる箇所で形成される環状部と、
前記断熱体を貫通して該断熱体に固定され前記環状部の両端にそれぞれ接続される一対の給電部と、を有し、
前記断熱体は、前記環状部の外周面を囲うように筒状に形成され、前記環状部を収容する溝状の収納部を前記断熱体の内周面に有し、
前記環状部のうち前記山部の先端が、前記環状部の中心に向くように、前記環状部のうち前記山部先端を除く中央部に対して鈍角にそれぞれ傾斜し、
前記収納部の両側壁が、前記収納部の底面に対して鈍角にそれぞれ傾斜し、
前記山部先端の傾斜角度と、前記収納部の両側壁の傾斜角度とは、同等の角度に設定されている。

また好ましくは、
前記収納部における前記底面の幅が、前記環状部のうち前記山部先端を除く中央部の幅より大きく形成され、
前記収納部における前記底面には前記中央部より小さい幅で形成された段差部を有する。

また好ましくは、
前記発熱体は、前記山部と前記谷部とが交互に複数連なる箇所で形成される環状部と、
前記断熱体を貫通して該断熱体に固定され前記環状部の両端にそれぞれ接続される一対の給電部と、を有し、
前記断熱体は、前記環状部の外周面を囲うように筒状に形成され、前記環状部を収容する溝状の収納部を前記断熱体の内周面に有し、
前記収納部における底面と該底面に隣接する前記環状部のうち前記山部先端を除く中央部との間の距離は、前記収納部および前記環状部における全周各部のうちの少なくとも一部で異ならせて設定されている。

また好ましくは、
前記距離は、少なくとも前記環状部が室温状態の時に、前記収納部および前記環状部における全周各部のうちの少なくとも一部で異ならせて設定されている。

また好ましくは、
前記距離は、少なくとも前記環状部が基板処理時の温度状態の時に、熱膨張により前記収納部および前記環状部における全周各部が同等の距離となるように設定されている。

また好ましくは、
前記距離は、前記一対の給電部から遠のくに従って大きく設定されている。

本発明の第５の態様は、
加熱装置の内部に設けられる処理室内に基板を搬入する工程と、
前記加熱装置に備えられ山部と谷部とが交互に複数連なることで蛇行状に形成された発熱体の両端を、前記発熱体の外周に設けられた断熱体に固定すると共に、前記谷部の末端にそれぞれ設けられ、前記谷部の幅よりも大きな幅を有する切り欠け部として形成された保持体受け部内に保持体を配置して前記断熱体に固定することで前記前記発熱体の位置を保持しつつ、前記発熱体を昇温させて前記処理室内の基板を加熱処理する工程と、
を有する半導体装置の製造方法である。

本発明の他の態様は、
山部と谷部とが交互に複数連なる箇所で形成される環状部を有する発熱体と、
前記環状部の外周面を囲うように筒状に形成され、前記環状部を収容する溝状の収納部を前記断熱体の内周面に有する断熱体と、を備え、
前記発熱体は、前記断熱体を貫通して該断熱体に固定され、前記環状部の両端にそれぞれ接続される一対の給電部を有し、
前記環状部のうち前記山部の先端が、前記環状部の中心に向くように、前記環状部のうち前記山部先端を除く中央部に対して鈍角にそれぞれ傾斜しており、
前記収納部の両側壁が、前記収納部の底面に対して鈍角にそれぞれ傾斜し、
前記山部先端の傾斜角度と、前記収納部の両側壁の傾斜角度とは、同等の角度に設定されている加熱装置である。

好ましくは、
前記収納部における前記底面の幅が、前記中央部の幅より大きく形成され、
前記収納部における前記底面には、前記中央部より小さい幅で形成された段差部を有する。

本発明の更に他の態様は、
山部と谷部とが交互に複数連なる箇所で形成される環状部を有する発熱体と、
前記環状部の外周面を囲うように筒状に形成され、前記環状部を収容する溝状の収納部を前記断熱体の内周面に有する断熱体と、を備え、
前記発熱体は、前記断熱体を貫通して該断熱体に固定され、前記環状部の両端にそれぞれ接続される一対の給電部を有し、
前記収納部における底面と該底面に隣接する前記環状部のうち前記山部先端を除く中央部との間の距離は、前記収納部および前記環状部における全周各部のうちの少なくとも一部で異ならせて設定されている加熱装置である。

好ましくは、
前記距離は、少なくとも前記環状部が室温状態の時に、前記収納部および前記環状部における全周各部のうちの少なくとも一部で異ならせて設定されている。

また好ましくは、
前記距離は、少なくとも前記環状部が基板処理時の温度状態の時に、熱膨張により前記収納部および前記環状部における全周各部が同等の距離となるように設定されている。

１ ウエハ（基板）
１４ 処理室
３０ ヒータユニット（加熱装置）
３３ 断熱体
４０ 収納部
４０ｄ 収納部の両側壁
４０ｅ 収納部の底面
４１ 保持体
４２ 発熱体
４２Ｒ 環状部
４２ａ 山部
４２ｂ 谷部
４２ｃ 保持体受け部
４５，４６ 給電部

Claims (10)

1. 鉛直方向に形成された山部と谷部とが交互に複数連なることで形成された環状部を有する発熱体と、
   前記発熱体の外周を囲うように設けられる断熱体と、
   前記発熱体を前記断熱体の内壁に固定する固定部と、を備えた加熱装置であって、
   前記山部は、先端が傾斜するように形成され、少なくとも前記発熱体が室温状態の時に、前記発熱体と前記断熱体の内壁との間の距離が、前記固定部から離れるにつれて大きくなるように設定されている加熱装置。
2. 鉛直方向に形成された山部と谷部とが交互に複数連なることで形成された環状部を有する発熱体と、
   前記発熱体の外周を囲うように設けられる断熱体と、
   前記発熱体を前記断熱体の内壁に固定する固定部と、を備えた加熱装置であって、
   前記山部は、先端が傾斜するように形成され、少なくとも前記発熱体を昇温させる前の状態において、前記発熱体と前記断熱体の内壁との間の距離が、前記固定部から離れるにつれて大きくなるように設定されている加熱装置。
3. 前記断熱体は、前記発熱体の上下方向の幅よりも小さい幅で形成される底面と、
   前記底面の幅よりも小さい幅で形成された段差部と、を内周面に有する請求項１に記載の加熱装置。
4. 前記段差部は、前記山部の先端を除いた中央部よりも小さい幅で形成される請求項３に記載の加熱装置。
5. 鉛直方向に形成された山部と谷部とが交互に複数連なることで形成された環状部を有する発熱体と、前記発熱体の外周を囲うように設けられる断熱体と、前記発熱体を前記断熱体の内壁に固定する固定部と、を備えた加熱装置の前記発熱体の内側に設けられた処理室内に基板を搬入する工程と、
   前記発熱体を昇温させて前記処理室内の基板を加熱して処理する工程と、を有し、
   前記山部は、先端が傾斜するように形成され、少なくとも前記発熱体が室温状態の時に、前記発熱体と前記断熱体の内壁との間の距離が、前記固定部から離れるにつれて大きくなるように設定する半導体装置の製造方法。
6. 鉛直方向に形成された山部と谷部とが交互に複数連なることで形成された環状部を有する発熱体と、前記発熱体の外周を囲うように設けられる断熱体と、前記発熱体を前記断熱体の内壁に固定する固定部と、を備えた加熱装置の前記発熱体の内側に設けられた処理室内に基板を搬入する工程と、
   前記発熱体を昇温させて前記処理室内の基板を加熱して処理する工程と、を有し、
   前記山部は、先端が傾斜するように形成され、少なくとも前記発熱体を昇温させる前の状態において、前記発熱体と前記断熱体の内壁との間の距離が、前記固定部から離れるにつれて大きくなるように設定する半導体装置の製造方法。
7. 鉛直方向に形成された山部と谷部とが交互に複数連なることで形成された環状部を有する発熱体と、前記発熱体の外周を囲うように設けられる断熱体と、前記発熱体を前記断熱体の内壁に固定する固定部と、を備えた加熱装置であって、前記山部は、先端が傾斜するように形成され、少なくとも前記発熱体が室温状態の時に、前記発熱体と前記断熱体の内壁との間の距離が、前記固定部から離れるにつれて大きくなるように設定されている加熱装置と、
   該加熱装置の内部に設けられ基板を処理する処理室と、を有する基板処理装置。
8. 鉛直方向に形成された山部と谷部とが交互に複数連なることで形成された環状部を有する発熱体と、前記発熱体の外周を囲うように設けられる断熱体と、前記発熱体を前記断熱体の内壁に固定する固定部と、を備えた加熱装置であって、前記山部は、先端が傾斜するように形成され、少なくとも前記発熱体を昇温させる前の状態において、前記発熱体と前記断熱体の内壁との間の距離が、前記固定部から離れるにつれて大きくなるように設定されている加熱装置と、
   該加熱装置の内部に設けられ基板を処理する処理室と、を有する基板処理装置。
9. 外周を断熱体により囲われ、前記断熱体の内壁に固定部により固定される環状部を有する発熱体であって、
   前記環状部は、鉛直方向に形成された山部と谷部が交互に複数連なることで形成されるとともに、前記山部は先端が傾斜するように形成され、
   少なくとも前記発熱体が室温状態の時に、前記断熱体の内壁との間の距離が、前記固定部から離れるにつれて大きくなるように設定される発熱体。
10. 外周を断熱体により囲われ、前記断熱体の内壁に固定部により固定される環状部を有する発熱体であって、
    前記環状部は、鉛直方向に形成された山部と谷部が交互に複数連なることで形成されるとともに、前記山部は先端が傾斜するように形成され、
    少なくとも前記発熱体を昇温させる前の状態において、前記断熱体の内壁との間の距離が、前記固定部から離れるにつれて大きくなるように設定される発熱体。