JP7301413B1

JP7301413B1 - 加熱装置

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Publication number: JP7301413B1
Application number: JP2021205651A
Authority: JP
Inventors: 陽鈴木
Original assignee: Fenwal Controls of Japan Ltd
Current assignee: Fenwal Controls of Japan Ltd
Priority date: 2021-12-20
Filing date: 2021-12-20
Publication date: 2023-07-03
Anticipated expiration: 2041-12-20
Also published as: JP2023098740A

Abstract

【課題】フェイスプレートの昇降温の時間を短くし、かつ高さ方向への大型化を抑える。【解決手段】本開示は、ウェハを加熱処理する加熱装置１０であって、ウェハを載置するフェイスプレートと、フェイスプレートの下方に配置されるヒータと、ヒータをフェイスプレートの下面との間に挟持するアンダープレートと、複数のガス噴出口２０ａ，２０ｂを上面に有し、アンダープレートから下方へ離間した位置に配置されてアンダープレートに下方から対向し、フェイスプレートを下方から支持するベースプレート１４と、複数のガス噴出口２０ａ，２０ｂへガスを供給するガス供給手段３３と、を備え、ベースプレート１４の複数のガス噴出口２０ａ，２０ｂは、アンダープレートへ向かって開口し、ベースプレート１４の複数のガス噴出口２０ａ，２０ｂから噴出されるガスは、アンダープレートの下面へ向かって噴出される。【選択図】図４

Description

本開示は、ウェハを加熱処理する加熱装置に関する。

特許文献１には、基板例えば半導体ウェハ（以下、「ウェハ」）という）に対して加熱処理を行うための熱処理装置が記載されている。熱処理装置の筐体内には、加熱モジュールが設置されている。加熱モジュールの加熱ユニットは、サポートリング、ボトムプレート、整流板、管状部材である降温パージリング、及び加熱板であるフェースプレートが下側からこの順番で積層された構成となっている。フェースプレートは、例えばアルミニウム、ステンレス、銅合金等の金属からなっている。ボトムプレートの中央部には、ガス排出口が形成されており、ガス排出口よりも外側には、円柱状の支持部材が設けられている。また、ボトムプレートの外周縁には、熱板支持部が設けられている。ボトムプレートの支持部材の上方には、整流板が設置されている。整流板の上面の外周縁には、管状の降温パージリングが設置されている。降温パージリングの内部には、周方向に亘って空洞のガス流路が形成されている。降温パージリングの内周側には、周方向に亘って多数個のガス吐出孔がガス流路に連通するように形成されている。ボトムプレートの熱板支持部上には、フェースプレートの周縁部が支持されており、固定部材によりこのフェースプレートがボトムプレートに固定されている。フェースプレートの下面には、ウェハを加熱するためのヒータが設けられている。

ウェハを加熱した後の昇温したフェースプレートを降温させる際には、冷却ガスを降温パージリングに供給する。冷却ガスは、降温パージリング内のガス流路を周方向に通流していき、多数のガス吐出孔から降温パージリングの中心に向かって吹き出していく。冷却ガスは、フェースプレートの下面に衝突し、整流板に規制されながらフェースプレートの下面に沿って外周側から内周側に流れていき、ガス排出口から下側に通流していく。

特開２００９－１１１３４３号公報

ところで、フェイスプレートの温度を所望の温度へ昇降させるための時間は、半導体デバイスの製造効率の観点から、短い方が好ましい。フェイスプレートの昇降温の時間を短くするためには、フェイスプレートを薄肉化してフェイスプレートの熱容量を低くすることが考えられる。しかし、フェイスプレートの熱容量を低くするためにフェイスプレートを薄肉化すると、温度変化によってフェイスプレートが変形し易くなってしまうので、フェイスプレートの変形に伴ってヒータがフェイスプレートから剥がれてしまうおそれがある。

また、フェイスプレートを早期に冷却するための構成をフェイスプレートの下方に設けると、加熱装置が高さ方向に大型化してしまう可能性がある。

そこで、本開示は、フェイスプレートの昇降温の時間を短くすることができ、かつ高さ方向への大型化を抑えることが可能な加熱装置の提供を目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の第１の態様は、ウェハを加熱処理する加熱装置であって、前記ウェハを載置するフェイスプレートと、前記フェイスプレートの下方に配置されるヒータと、前記ヒータの下方に配置されて前記フェイスプレートに対して固定され、前記ヒータを前記フェイスプレートの下面との間に挟持するアンダープレートと、複数のガス噴出口を上面に有し、前記アンダープレートから下方へ離間した位置に配置されて前記アンダープレートに下方から対向し、前記フェイスプレートを下方から支持するベースプレートと、前記複数のガス噴出口へガスを供給するガス供給手段と、を備え、前記ベースプレートの前記複数のガス噴出口は、前記アンダープレートへ向かって開口し、前記ベースプレートの前記複数のガス噴出口から噴出されるガスは、前記アンダープレートの下面へ向かって噴出される。

本発明の第２の態様は、上記第１の態様の加熱装置であって、前記ベースプレートの内部には、前記複数のガス噴出口へ連通するガス流通路が区画され、前記ガス供給手段は、前記ベースプレートの前記ガス流通路を介して前記複数のガス噴出口へガスを供給する。

本発明の第３の態様は、上記第１の態様又は上記第２の態様の加熱装置であって、前記アンダープレートは、円形状に形成され、前記ベースプレートは、前記アンダープレートの径方向内側の領域に対向する中央領域と、前記中央領域の径方向外側に位置して前記アンダープレートの径方向外側の領域に対向する外周領域とを有し、前記ベースプレートの前記中央領域には、ガス排出口が形成され、前記ベースプレートの前記複数のガス噴出口は、前記ベースプレートの前記外周領域に配置される外側ガス噴出口を含み、前記外側ガス噴出口から噴出されるガスは、前記アンダープレートの径方向内側へ向かって噴出され、前記ガス排出口から前記ベースプレートよりも下方へ排出される。

本発明の第４の態様は、上記第３の態様の加熱装置であって、前記ベースプレートの前記外側ガス噴出口は、前記中央領域を囲むように、周方向に互いに離間した状態で複数配置される。

本発明の第５の態様は、上記第３の態様又は上記第４の態様の加熱装置であって、前記ベースプレートの前記複数のガス噴出口は、前記ベースプレートの前記中央領域に配置される内側ガス噴出口を含み、前記ベースプレートに対する前記内側ガス噴出口からのガスの噴出方向の角度は、前記ベースプレートに対する前記外側ガス噴出口からのガスの噴出方向の角度とは異なる角度に設定される。

本発明の第６の態様は、上記第５の態様の加熱装置であって、前記内側ガス噴出口から噴出されるガスは、前記アンダープレートに直交する方向に噴出される。

本開示によれば、フェイスプレートの昇降温の時間を短くすることができ、かつ加熱装置の高さ方向への大型化を抑えることができる。

本発明の第１実施形態に係る加熱装置の概略的な側面図である。図１の加熱装置をII方向から視た平面図である。図２のIII－III矢視断面図である。ベースプレートの上面図である。ベースプレートの下面図である。図４のVI－VI矢視断面図である。図４のVII－VII矢視断面図である。図４のVIII－VIII矢視断面図である。本発明の第２実施形態に係る加熱装置のベースプレートの上面図である。図９のX－X矢視断面図である。図９のXI－XI矢視断面図である。図９のXII－XII矢視断面図である。図９のXIII－XIII矢視断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は、本発明の第１実施形態に係る加熱装置１０の概略的な側面図である。図２は、図１の加熱装置１０をII方向から視た平面図である。図３は、図２のIII－III矢視断面図である。図４は、ベースプレート１４の上面図である。図５は、ベースプレート１４の下面図である。図６は、図４のVI－VI矢視断面図である。図７は、図４のVII－VII矢視断面図である。図８は、図４のVIII－VIII矢視断面図である。なお、図５～図８の矢印は、ガスの流通方向を示す。

本発明の第１実施形態に係る加熱装置１０は、例えば、基板（半導体ウェハＷ（以下、単に「ウェハＷ」という。））の表面に酸化膜や窒化膜を形成する際に使用される装置であって、ウェハＷを所望の温度に加熱可能に構成される。

図１～図５に示すように、加熱装置１０は、ウェハＷが載置されるフェイスプレート１１と、フェイスプレート１１の下方に配置されるヒータ１２と、ヒータ１２をフェイスプレート１１の下面との間に挟持するアンダープレート１３と、フェイスプレート１１を下方から支持するベースプレート１４と、ガス供給手段３３とを備える。

フェイスプレート１１は、ウェハＷを載置するための金属製（例えば、アルミニウム製など）のプレートであって、上下方向と交叉する板状に形成される。本実施形態では、フェイスプレート１１は、円板状（円形状の板状）に形成される。フェイスプレート１１の直径は、例えば、３００Φ以上に設定され、フェイスプレート１１の厚さは、例えば、３ｍｍ程度に設定される。フェイスプレート１１の表面には、ニッケルめっき処理や硬質アルマイト処理等の加工が施されてもよく、本実施形態ではニッケルめっき処理が施される。

ヒータ１２は、フェイスプレート１１を介してウェハＷを加熱するためのヒータ１２であって、薄いフィルム状に形成される。例えば、ヒータ１２は、薄板状の金属で構成される回路を、ポリイミド樹脂製のフィルム間に挟み込んで形成される。ヒータ１２は、フェイスプレート１１の下面に沿って配置される。

アンダープレート１３は、ウェハＷの下面との間にヒータ１２を挟持するための金属製（例えば、アルミニウム製など）のプレートであって、上下方向と交叉する板状に形成され、ヒータ１２の下方に配置される。本実施形態では、アンダープレート１３は、フェイスプレート１１よりも僅かに小径の円板状（円形状の板状）に形成される。アンダープレート１３の厚さは、例えば、１ｍｍに設定される。アンダープレート１３の下面１３ａは、凹凸のない平面状に形成される。本実施形態では、アンダープレート１３の下面１３ａは、特別な表面処理はされていないアルミ素地である。アンダープレート１３は、ウェハＷの下面との間にヒータ１２を挟んだ状態で、フェイスプレート１１に対して後述する複数の支持部材１６等によって固定される。

図４～図８に示すように、ベースプレート１４は、フェイスプレート１１を下方から支持するための金属製の板状部材であって、上下方向と交叉する板状に形成される。ベースプレート１４は、アンダープレート１３から下方へ離間した位置に配置され、アンダープレート１３に対して下方から対向する。ベースプレート１４は、複数の支持部材１６及び後述する複数の平面調節機構１９によって、フェイスプレート１１を下方から支持する。

ベースプレート１４は、アンダープレート１３の径方向内側（中心側）の領域に対向する中央領域１４ａと、中央領域１４ａの径方向外側に位置してアンダープレート１３の径方向外側の領域に対向する外周領域１４ｂとを有する。本実施形態では、ベースプレート１４の中央領域１４ａは、ベースプレート１４の略半分の径を有する円形状の領域であり、外周領域１４ｂは、中央領域１４ａの径方向外側のドーナツ形状の領域である。ベースプレート１４の中央領域１４ａには、後述するガス噴出口２０ａ，２０ｂから噴出されるガスをベースプレート１４よりも下方へ排出するためのガス排出口３２（本実施形態では、２つのガス排出口３２）が形成される。２つのガス排出口３２は、ベースプレート１４の周方向に並んで配置される。

複数の支持部材１６（図３には１つの支持部材１６が図示されている。）は、フェイスプレート１１をベースプレート１４から支持するための部材であって、上下方向に延びる柱状に形成される。複数の支持部材１６は、ベースプレート１４の径方向の外側の外周縁部に、周方向に互いに離間して配置される。複数の支持部材１６は、下端側がベースプレート１４に固定され、上端側がフェイスプレート１１に対して固定される。

複数の支持部材１６よりも径方向内側のベースプレート１４には、フェイスプレート１１の平面度を調節可能な複数の平面調節機構１９（図３には１組の平面調節機構１９が図示されている。）が設けられる。複数の平面調節機構１９は、ベースプレート１４とアンダープレート１３との間に配置される。各平面調節機構１９は、フェイスプレート１１の所定の位置をベースプレート１４側（下方）へ引き込み可能な引き込み部材１９ａと、フェイスプレート１１の所定の位置を上方へ押し上げ可能な押上部１９ｂとによって構成される。引き込み部材１９ａと押上部１９ｂとは互いに近傍に配置される。

図４～図８に示すように、本実施形態のベースプレート１４は、ベースプレート本体２２と、ベースプレート本体２２に固定される第１エアープレート２３と、ベースプレート本体２２に固定される第２エアープレート２４とを有する。

ベースプレート本体２２は、ベースプレート１４の形状を構成する。すなわち、ベースプレート本体２２は、上下方向と交叉する円板状（円形状の板状）に形成され、アンダープレート１３から下方へ離間した位置に配置され、アンダープレート１３に対して下方から対向する。

ベースプレート本体２２には、上面から下方へ凹む凹部２５が形成される。凹部２５の内側には、ガス（本実施形態では、エアー）の流路２６（以下、「ガス流通路２６」という。）が区画される。凹部２５は、ガス流通路２６の下方及び上下方向と交叉する方向を区画する。ベースプレート本体２２の凹部２５は、ベースプレート本体２２のうちベースプレート１４の中央領域１４ａに形成される内側凹部２５ａ（図６参照）と、ベースプレート本体２２のうちベースプレート１４の外周領域１４ｂに形成される複数（本実施形態では、４つ）の外側凹部２５ｂとを有する。内側凹部２５ａは、ベースプレート１４の２つのガス排出口３２に対してベースプレート１４の周方向に並ぶ位置（図４において第１エアープレート２３が固定されている位置）に形成される。すなわち、内側凹部２５ａと２つのガス排出口３２とは、ベースプレート１４の周方向に沿って並んで配置される。外側凹部２５ｂは、ベースプレート本体２２の上面から下方へ凹む状態で、上下方向と交叉する方向（主にベースプレート本体２２の周方向）に延びる溝状に形成される。内側凹部２５ａ及び各外側凹部２５ｂの各々には、ベースプレート本体２２の下面側からエアを供給するための連通孔２７が設けられる。

図４及び図６に示すように、第１エアープレート２３は、ベースプレート本体２２の内側凹部２５ａ内のガス流通路２６の上方を区画するプレートであって、内側凹部２５ａを上方から覆う状態で、ベースプレート本体２２の上面に固定される。第１エアープレート２３は、上下方向と交叉する板状（本実施形態では矩形板状）に形成される。第１エアープレート２３は、その上面に形成される複数の内側ガス噴出口（ガス噴出口）２０ａと、複数の内側ガス噴出口２０ａから下方へ延びて第１エアープレート２３を上下方向に貫通する複数の貫通孔２１とを有する。すなわち、ベースプレート１４は、複数の内側ガス噴出口（ガス噴出口）２０ａを、ベースプレート１４の中央領域１４ａの第１エアープレート２３の上面（ベースプレート１４の上面）に有する。複数の内側ガス噴出口２０ａは、第１エアープレート２３の上面から上方へ突出することなく、上方のアンダープレート１３へ向かって開口する。本実施形態では、複数の内側ガス噴出口２０ａは、第１エアープレート２３に同心円上に互いに離間して配置される。複数の内側ガス噴出口２０ａは、２つのガス排出口３２の近傍に配置される。第１エアープレート２３の複数の貫通孔２１は、本実施形態では、その上方に位置するアンダープレート１３に対して直交する方向に直線状に延びる。すなわち、ベースプレート１４の上面に対する複数の貫通孔２１の傾斜角度θ１（図６参照）は、９０度に設定される。これにより、内側ガス噴出口２０ａから上方へ噴出されるガスは、アンダープレート１３に直交する方向に噴出される（図６参照）。

図４、図７、及び図８に示すように、第２エアープレート２４は、ベースプレート本体２２の外側凹部２５ｂ内のガス流通路２６の上方を区画するプレートであって、外側凹部２５ｂを上方から覆う状態で、ベースプレート本体２２に固定される。第２エアープレート２４は、上下方向と交叉する板状（本実施形態ではドーナツ板状）に形成され、ベースプレート１４の外周領域１４ｂの全域に配置されて、ベースプレート本体２２の上面に固定される。すなわち、ベースプレート１４の外周領域１４ｂは、第２エアープレート２４が設けられている領域であり、ベースプレート１４の中央領域１４ａは、第２エアープレート２４よりも径方向内側の領域である。第２エアープレート２４は、その上面に形成される複数の外側ガス噴出口（ガス噴出口）２０ｂと、複数の外側ガス噴出口２０ｂから下方へ延びて第２エアープレート２４を上下方向に貫通する複数の貫通孔２８とを有する。すなわち、ベースプレート１４は、複数の外側ガス噴出口（ガス噴出口）２０ｂを、ベースプレート１４の外周領域１４ｂの第２エアープレート２４の上面（ベースプレート１４の上面）に有する。複数の外側ガス噴出口２０ｂは、第２エアープレート２４の上面から上方へ突出することなく、上方のアンダープレート１３へ向かって開口する。複数の外側ガス噴出口２０ｂは、ベースプレート１４の中央領域１４ａを囲むように、周方向に互いに離間した状態で配置される。本実施形態では、複数の外側ガス噴出口２０ｂは、第２エアープレート２４の内周側の領域と、第２エアープレート２４の外周側の領域とに周方向に並んで設けられる。第２エアープレート２４の複数の貫通孔２８は、本実施形態では、下方から上方の径方向内側へ向かって直線状に延びる。ベースプレート１４の上面に対する複数の貫通孔２８の径方向内側への傾斜角度θ２（図８参照）は、例えば、４５度に設定される。これにより、外側ガス噴出口２０ｂから噴出されるガスは、アンダープレート１３の径方向内側へ向かって噴出される（図８参照）。すなわち、ベースプレート１４に対する外側ガス噴出口２０ｂからのガスの噴出方向の角度（本実施形態では、４５度）は、ベースプレート１４に対する内側ガス噴出口２０ａからのガスの噴出方向の角度（本実施形態では、９０度）とは異なる角度に設定される。

第１エアープレート２３及び第２エアープレート２４によって、ベースプレート本体２２の内側凹部２５ａ及び外側凹部２５ｂを上方から覆った状態で、ベースプレート１４の内部には、複数のガス噴出口２０ａ，２０ｂへ連通するガス流通路２６が区画される。

図４及び図５に示すように、ガス供給手段３３は、ベースプレート１４の複数のガス噴出口２０ａ，２０ｂへガス（例えば圧縮エアー）を供給するための手段である。本実施形態では、ガス供給手段３３は、ガス供給源２９と、複数（本実施形態では６つ）のマニホールド３０ａ～３０ｆと、マニホールド３０ａ～３０ｆ同士を接続する複数（本実施形態では５つ）のエアチューブ３１ａ～３１ｅとを有する。複数のマニホールド３０ａ～３０ｆは、ベースプレート本体２２の下面にそれぞれ固定される。複数のマニホールド３０ａ～３０ｆは、ガス供給源２９に対して接続されてガス供給源２９からのガスを３つの方向へ分配する分配マニホールド３０ａと、ベースプレート本体２２の内側凹部２５ａへ連通する連通孔２７に接続される内側マニホールド３０ｂと、ベースプレート本体２２の４つの外側凹部２５ｂへ連通する４つの連通孔２７に接続される４つの外側マニホールド３０ｃ～３０ｆとを有する。複数のエアチューブ３１ａ～３１ｅは、分配マニホールド３０ａと内側マニホールド３０ｂとを接続する第１エアチューブ３１ａと、分配マニホールド３０ａと第１外側マニホールド３０ｃとを接続する第２エアチューブ３１ｂと、第１外側マニホールド３０ｃと第２外側マニホールド３０ｄとを接続する第３エアチューブ３１ｃと、分配マニホールド３０ａと第３外側マニホールド３０ｅとを接続する第４エアチューブ３１ｄと、第３外側マニホールド３０ｅと第４外側マニホールド３０ｆとを接続する第５エアチューブ３１ｅとを有する。ガス供給源２９から供給されるガスは、分配マニホールド３０ａから分配されてベースプレート本体２２の内側凹部２５ａ内及び外側凹部２５ｂ内のガス流通路２６に供給され、ガス流通路２６から第１エアープレート２３及び第２エアープレート２４の貫通孔２１，２８を介して内側ガス噴出口２０ａ及び外側ガス噴出口２０ｂからアンダープレート１３の下面１３ａへ噴出される。すなわち、ガス供給手段３３は、ベースプレート１４のガス流通路２６を介して複数のガス噴出口２０ａ，２０ｂへガスを供給する。なお、本実施形態では、ガス供給手段３３を、ガス供給源２９と、複数のマニホールド３０ａ～３０ｆと、複数のエアチューブ３１ａ～３１ｅとによって構成したが、これに限定されるものではなく、ガス供給手段３３は、ベースプレート１４のガス流通路２６を介して複数のガス噴出口２０ａ，２０ｂへガスを供給可能であれば、他の構成であってもよい。

次に、フェイスプレート１１を冷却する際の処理の一例を説明する。先ず、ウェハＷに加熱処理を施す際には、ウェハＷは、上昇したピン（図示省略）に支持され、ピンの下降によってフェイスプレート１１に載置されて、加熱処理が施される。加熱処理が施されたあと、ピンが再度上昇してウェハＷを上昇させ、ウェハＷを搬出する。次のウェハＷを加熱処理するための温度が、先のウェハＷを加熱処理するための温度よりも低い場合には、ガス供給手段３３によって、ベースプレート１４の複数のガス噴出口２０ａ，２０ｂからアンダープレート１３の下面１３ａへガスを噴出し、アンダープレート１３を冷却することによってフェイスプレート１１を冷却する。ベースプレート１４の複数のガス噴出口２０ａ，２０ｂから噴出されるガスによってフェイスプレート１１の温度を所望の温度まで降温させたあと、次のウェハＷを入れてピンの下降によって次のウェハＷをフェイスプレート１１に載置し、加熱処理を施す。

上記のように構成された加熱装置１０では、アンダープレート１３が、ヒータ１２の下方に配置されてフェイスプレート１１に対して固定され、ヒータ１２をフェイスプレート１１の下面との間に挟持する。このため、仮にフェイスプレート１１の昇降温によってフェイスプレート１１が変形するとしても、フェイスプレート１１の下面からのヒータ１２の剥がれをアンダープレート１３によって防止することができる。したがって、フェイスプレート１１を薄肉化（本実施形態では３ｍｍに薄肉化）することができるので、フェイスプレート１１の熱容量を低く抑えて、フェイスプレート１１を昇降温する際の時間を短くすることができる。

また、アンダープレート１３が、ヒータ１２をフェイスプレート１１の下面との間に挟持するので、フェイスプレート１１をアンダープレート１３によって補強することができ、昇降温によるフェイスプレート１１の変形を抑えることができる。このため、フェイスプレート１１を薄肉化しても、フェイスプレート１１の変形を抑えることができるので、フェイスプレート１１の薄肉化によって熱容量を低く抑えて、フェイスプレート１１を昇降温する際の時間を短くすることができる。

また、ベースプレート１４は、その上面に複数のガス噴出口２０ａ，２０ｂを有する。このように、ガス噴出口２０ａ，２０ｂをベースプレート１４の上面に形成しているので、ベースプレート１４の上面から上方へ突出するノズル等を設ける場合とは異なり、ベースプレート１４とアンダープレート１３との距離を短く抑えることができる。このため、加熱装置１０の高さ方向への大型化を抑えることができる。

また、複数のガス噴出口２０ａ，２０ｂへ連通するガス流通路２６は、ベースプレート１４の内部に区画される。このため、ベースプレート１４とは別体のガス流通路２６を区画する部材を、ベースプレート１４の上方又は下方に配置する場合とは異なり、加熱装置１０の高さ方向への大型化を抑えることができる。

また、ベースプレート１４の外周領域１４ｂに配置される外側ガス噴出口２０ｂから噴出されるガスは、アンダープレート１３の径方向内側へ向かって噴出される。このため、外側ガス噴出口２０ｂから噴出されるガスは、アンダープレート１３の中心側へ向かうので、外側ガス噴出口２０ｂから噴出されるガスによって、フェイスプレート１１の外周側のみならず、フェイスプレート１１の中心側（径方向内側）の領域も、アンダープレート１３を介して冷却することができる。

また、アンダープレート１３の径方向内側の領域の下方には、ベースプレート１４の中央領域１４ａが配置され、ベースプレート１４の中央領域１４ａには、ガス排出口３２が形成されるので、外側ガス噴出口２０ｂから噴出されたガスをベースプレート１４の中央領域１４ａのガス排出口３２から、ベースプレート１４よりも下方へ効率よく排出することができる。

また、ベースプレート１４の外側ガス噴出口２０ｂは、中央領域１４ａを囲むように、周方向に互いに離間した状態で複数配置されるので、配置間隔、配置数等を適切に設定することにより、アンダープレート１３を介してフェイスプレート１１の外周側を好適に冷却することができる。

また、ベースプレート１４の内側ガス噴出口２０ａは、ベースプレート１４の中央領域１４ａに配置され、ベースプレート１４に対する内側ガス噴出口２０ａからのガスの噴出方向の角度（本実施形態では、９０度）は、ベースプレート１４に対する外側ガス噴出口２０ｂからのガスの噴出方向の角度（本実施形態では、４５度）とは異なる角度に設定される。このため、ガス排出口３２に対する配置位置が互いに異なる内側ガス噴出口２０ａ及び外側ガス噴出口２０ｂからのガスの噴出方向の角度を、ガス排出口３２から効率よくガスを排出可能な角度に適切に設定することができる。

また、ベースプレート１４の内側ガス噴出口２０ａから噴出されるガスは、アンダープレート１３に直交する方向に噴出される。内側ガス噴出口２０ａから噴出されてアンダープレート１３に当たったガスは、その部分を中心として外側へ広がる。このため、アンダープレート１３の中央部分（ベースプレート１４の中央領域１４ａに対向する領域）を、内側ガス噴出口２０ａから噴出されるガスによって冷却することができる。これにより、アンダープレート１３を介してフェイスプレート１１の中央部分を好適に冷却することができる。

また、ベースプレート１４の内側ガス噴出口２０ａから噴出されるガスは、アンダープレート１３に直交する方向に噴出されるので、内側ガス噴出口２０ａから噴出されてアンダープレート１３に当たって戻ってきたガスを、内側ガス噴出口２０ａの近傍に設けられるガス排出口３２から効率よく排出することができる。

このように、本実施形態によれば、フェイスプレート１１の昇降温の時間を短くすることができ、かつ加熱装置１０の高さ方向への大型化を抑えることができる。

次に、本発明の第２実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態の加熱装置４０は、ベースプレート４１及びガス供給手段４２が第１実施形態と相違する。なお、第１実施形態と同様の構成については同一の符号を付してその説明を省略する。

図９は、本発明の第２実施形態に係る加熱装置４０のベースプレート４１の上面図である。図１０は、図９のX－X矢視断面図である。図１１は、図９のXI－XI矢視断面図である。図１２は、図９のXII－XII矢視断面図である。図１３は、図９のXIII－XIII矢視断面図である。なお、図１０～図１３の矢印は、ガスの流通方向を示す。

本実施形態に係る加熱装置４０は、ウェハＷが載置されるフェイスプレート１１と、フェイスプレート１１の下方に配置されるヒータ１２と、ヒータ１２をフェイスプレート１１の下面との間に挟持するアンダープレート１３と、フェイスプレート１１を下方から支持するベースプレート４１と、ガス供給手段４２とを備える。

図９～図１３に示すように、ベースプレート４１は、フェイスプレート１１を下方から支持するための金属製の板状部材であって、上下方向と交叉する板状に形成される。ベースプレート４１は、アンダープレート１３から下方へ離間した位置に配置され、アンダープレート１３に対して下方から対向する。ベースプレート４１は、複数の支持部材１６及び複数の平面調節機構１９によって、フェイスプレート１１を下方から支持する。

ベースプレート４１は、アンダープレート１３の径方向内側（中央側）の領域に対向する中央領域４１ａと、中央領域４１ａの径方向外側に位置してアンダープレート１３の径方向外側の領域に対向する外周領域４１ｂとを有する。本実施形態では、ベースプレート４１の中央領域４１ａは、ベースプレート４１の略半分の径を有する円形状の領域であり、外周領域４１ｂは、中央領域４１ａの径方向外側のドーナツ形状の領域である。ベースプレート４１の中央領域４１ａには、ガス噴出口２０ａ，２０ｂから噴出されるガスをベースプレート４１よりも下方へ排出するためのガス排出口３２（本実施形態では、２つのガス排出口３２）が形成される。

本実施形態のベースプレート４１は、ベースプレート本体４３と、ベースプレート本体４３に固定される第１エアープレート４４と、ベースプレート本体４３に固定される第２エアープレート４５と第３エアープレート４６を有する。

ベースプレート本体４３は、ベースプレート４１の形状を構成する。すなわち、ベースプレート本体４３は、上下方向と交叉する円板状（円形状の板状）に形成され、アンダープレート１３から下方へ離間した位置に配置され、アンダープレート１３に対して下方から対向する。

ベースプレート本体４３には、上面から下方へ凹む又は下面から上方へ凹む凹部４７が形成される。凹部４７の内側には、ガス流通路２６が区画される。凹部４７は、ベースプレート本体４３のうちベースプレート４１の中央領域４１ａに位置する領域に形成される内側凹部４７ａと、ベースプレート本体４３のうちベースプレート４１の外周領域４１ｂに位置する領域に形成される外側凹部４７ｂとを有する。内側凹部４７ａは、ベースプレート４１の中央領域４１ａの中央部分から中央領域４１ａの外周縁部まで径方向外側へ延びる。内側凹部４７ａの径方向内端部４８は、ベースプレート４１の２つのガス排出口３２に対してベースプレート４１の周方向に並ぶ位置に配置される。内側凹部４７ａには、ベースプレート本体４３の下面側からエアを供給するための連通孔４９が設けられる。外側凹部４７ｂは、内側凹部４７ａの径方向外端部５０から連続して径方向外側へ延びたあと、ベースプレート本体４３の周方向の両側へ分岐して、上下方向と交叉する方向（主にベースプレート本体４３の周方向）に延びる。外側凹部４７ｂは、ベースプレート４１の外周領域４１ｂの略全周域に亘って延びる。

図１１及び図１２に示すように、ベースプレート本体４３の凹部４７は、ベースプレート本体４３の上面から下方へ凹む上部領域５１と、ベースプレート本体４３の下面から上方へ凹む下部領域５２とを有する。上部領域５１と下部領域５２とは上下方向に延びる接続孔５３によって互いに接続されて連通している。

図９～図１１に示すように、第１エアープレート４４は、ベースプレート本体４３の内側凹部４７ａ内のガス流通路２６の上方を区画するプレートであって、内側凹部４７ａの上部領域５１を上方から覆う状態で、ベースプレート本体４３の上面に固定される。第１エアープレート４４は、上下方向と交叉する板状に形成される。第１エアープレート４４は、その上面に形成される複数の内側ガス噴出口（ガス噴出口）２０ａと、複数の内側ガス噴出口２０ａから下方へ延びて第１エアープレート４４を上下方向に貫通する複数の貫通孔２１とを有する。すなわち、ベースプレート４１は、複数の内側ガス噴出口（ガス噴出口）２０ａを、ベースプレート４１の中央領域４１ａの第１エアープレート４４の上面（ベースプレート４１の上面）に有する。複数の内側ガス噴出口２０ａは、第１エアープレート４４の上面から上方へ突出することなく、上方のアンダープレート１３へ向かって開口する。複数の内側ガス噴出口２０ａは、第１エアープレート４４のうち内側凹部４７ａの径方向内端部４８を覆う位置に配置される。本実施形態では、複数の内側ガス噴出口２０ａは、第１エアープレート４４の径方向内端部に同心円上に互いに離間して配置される。内側ガス噴出口２０ａから上方へ噴出されるガスは、アンダープレート１３に対して直交する方向に噴出される（図１０参照）。

図９、図１１～図１３に示すように、第２エアープレート４５は、ベースプレート本体４３の外側凹部４７ｂ内のガス流通路２６の上方を区画するプレートであって、外側凹部２５ｂの上部領域５１を上方から覆う状態で、ベースプレート本体４３に固定される。第２エアープレート４５は、上下方向と交叉する板状（本実施形態ではドーナツ板状）に形成され、ベースプレート本体４３のうちベースプレート４１の外周領域４１ｂに位置する領域の全域に配置されて、ベースプレート本体４３の上面に固定される。すなわち、ベースプレート４１の外周領域４１ｂは、第２エアープレート４５が設けられている領域であり、ベースプレート４１の中央領域４１ａは、第２エアープレート４５よりも径方向内側の領域である。第２エアープレート４５は、その上面に形成される複数の外側ガス噴出口２０ｂと、複数の外側ガス噴出口２０ｂから下方へ延びて第２エアープレート４５を上下方向に貫通する複数の貫通孔２８とを有する。すなわち、ベースプレート４１は、複数の外側ガス噴出口（ガス噴出口）２０ｂを、ベースプレート４１の外周領域４１ｂの第２エアープレート４５の上面（ベースプレート４１の上面）に有する。複数の外側ガス噴出口２０ｂは、第２エアープレート４５の上面から上方へ突出することなく、上方のアンダープレート１３へ向かって開口する。複数の外側ガス噴出口２０ｂは、ベースプレート４１の中央領域４１ａを囲むように、周方向に互いに離間した状態で配置される。本実施形態では、複数の外側ガス噴出口２０ｂは、第２エアープレート４５の内周側の領域と、第２エアープレート４５の外周側の領域とに周方向に並んで設けられる。外側ガス噴出口２０ｂから噴出されるガスは、アンダープレート１３の径方向内側へ向かって噴出される。

図１１及び図１２に示すように、第３エアープレート４６は、ベースプレート本体４３内のガス流通路２６の下方を区画するプレートであって、上下方向と交叉する板状に形成され、凹部４７の下部領域５２を下方から覆う状態で、ベースプレート本体４３の下面に固定される。

第１エアープレート４４、第２エアープレート４５、及び第３エアープレート４６によって、ベースプレート本体４３の内側凹部４７ａ及び外側凹部４７ｂを上方又は下方から覆った状態で、ベースプレート４１の内部には、複数のガス噴出口２０ａ，２０ｂへ連通するガス流通路２６が区画される。本実施形態では、全てのガス噴出口２０ａ，２０ｂが１つのガス流通路２６に連通している。

図９及び図１０に示すように、ガス供給手段４２は、ベースプレート４１の複数のガス噴出口２０ａ，２０ｂへガス（例えばエアー）を供給するための手段である。本実施形態では、ガス供給手段４２は、ガス供給源２９と、１つのマニホールド５４とを有する。マニホールド５４は、ベースプレート本体４３の内側凹部４７ａへ連通する連通孔４９に接続された状態で、ベースプレート本体４３の下面に固定される。マニホールド５４は、ガス供給源２９に対して接続されている。ガス供給源２９から供給されるガスは、マニホールド５４からベースプレート４１内のガス流通路２６に供給され、ガス流通路２６から第１エアープレート４４及び第２エアープレート４５の貫通孔２１，２８を介して内側ガス噴出口２０ａ及び外側ガス噴出口２０ｂからアンダープレート１３の下面１３ａへ噴出される。すなわち、ガス供給手段４２は、ベースプレート４１のガス流通路２６を介して複数のガス噴出口２０ａ，２０ｂへガスを供給する。

上記のように構成された加熱装置４０では、上記第１実施形態と同様に、アンダープレート１３が、ヒータ１２の下方に配置されてフェイスプレート１１に対して固定され、ヒータ１２をフェイスプレート１１の下面との間に挟持するので、フェイスプレート１１を薄肉化して、フェイスプレート１１の熱容量を低く抑えて、フェイスプレート１１を昇降温する際の時間を短くすることができる。

また、ベースプレート４１は、その上面に複数のガス噴出口２０ａ，２０ｂを有するので、上記第１実施形態と同様に、ベースプレート４１の上面から上方へ突出するノズル等を設ける場合とは異なり、ベースプレート４１とアンダープレート１３との距離を短く抑えることができ、加熱装置４０の高さ方向への大型化を抑えることができる。

また、ベースプレート本体４３の凹部４７は、ベースプレート本体４３の上面から下方へ凹む上部領域５１と、ベースプレート本体４３の下面から上方へ凹む下部領域５２とを有する。このため、ベースプレート本体４３の上面側に凹部（上部領域５１）を形成することができない領域では、ベースプレート本体４３の下面側に凹部（下部領域５２）を形成し、上部領域５１と下部領域５２とを連通させることによって、連続するガス流通路２６をベースプレート４１の内部に形成することができる。

また、各ガス噴出口２０ａ，２０ｂへガスを分配するためのガス流通路２６をベースプレート４１の内部に形成するので、複数のガス流通路２６をベースプレート４１の上方又は下方の外部でチューブ等によって接続する場合とは異なり、ベースプレート４１の厚さを抑えることができ、加熱装置４０の高さ方向への大型化を抑えることができる。

このように、本実施形態によれば、フェイスプレート１１の昇降温の時間を短くすることができ、かつ加熱装置４０の高さ方向への大型化を抑えることができる。

なお、上記第１実施形態及び上記第２実施形態では、ガスを、ベースプレート１４，４１の内側ガス噴出口２０ａから、アンダープレート１３に直交する方向に噴出させたが、内側ガス噴出口２０ａから噴出されるガスの方向はこれに限定されるものではなく、アンダープレート１３の下面１３ａに対して斜交する方向に噴出させてもよい。

また、本実施形態では、ベースプレート１４，４１に対する内側ガス噴出口２０ａからのガスの噴出方向の角度を、ベースプレート１４，４１に対する外側ガス噴出口２０ｂからのガスの噴出方向の角度とは異なる角度に設定したが、これに限定されるものではない。例えば、ベースプレート１４，４１に対する内側ガス噴出口２０ａ及び外側ガス噴出口２０ｂからのガスの噴出方向の角度を同じ角度に設定してもよい。

また、本実施形態では、複数の内側ガス噴出口２０ａを、第１エアープレート２３，４４の上面に同心円上に配置したが、これに限定されるものではなく、例えば、第１エアープレート２３，４４の上面にランダムな位置に配置してもよい。

以上、本発明について、上記実施形態に基づいて説明を行ったが、本発明は上記実施形態の内容に限定されるものではなく、当然に本発明を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。すなわち、この実施形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施形態、実施例及び運用技術等は全て本発明の範疇に含まれることは勿論である。

１０，４０：加熱装置
１１：フェイスプレート
１２：ヒータ
１３：アンダープレート
１４，４１：ベースプレート
１４ａ，４１ａ：ベースプレートの中央領域
１４ｂ，４１ｂ：ベースプレートの外周領域
２０ａ：内側ガス噴出口（ガス噴出口）
２０ｂ：外側ガス噴出口（ガス噴出口）
２６：ガス流通路
３２：ガス排出口
３３，４２：ガス供給手段

Claims

ウェハを加熱処理する加熱装置であって、
前記ウェハを載置するフェイスプレートと、
前記フェイスプレートの下方に配置されるヒータと、
前記ヒータの下方に配置されて前記フェイスプレートに対して固定され、前記ヒータを前記フェイスプレートの下面との間に挟持するアンダープレートと、
複数のガス噴出口を上面に有し、前記アンダープレートから下方へ離間した位置に配置されて前記アンダープレートに下方から対向し、前記フェイスプレートを下方から支持するベースプレートと、
前記複数のガス噴出口へガスを供給するガス供給手段と、を備え、
前記ベースプレートの前記複数のガス噴出口は、前記アンダープレートへ向かって開口し、
前記ベースプレートの前記複数のガス噴出口から噴出されるガスは、前記アンダープレートの下面へ向かって噴出され、前記アンダープレートを介して前記フェイスプレートを冷却する
ことを特徴とする加熱装置。
前記ベースプレートの内部には、前記複数のガス噴出口へ連通するガス流通路が区画され、
前記ガス供給手段は、前記ベースプレートの前記ガス流通路を介して前記複数のガス噴出口へガスを供給する
ことを特徴とする請求項１に記載の加熱装置。
前記アンダープレートは、円形状に形成され、
前記ベースプレートは、前記アンダープレートの径方向内側の領域に対向する中央領域と、前記中央領域の径方向外側に位置して前記アンダープレートの径方向外側の領域に対向する外周領域とを有し、
前記ベースプレートの前記中央領域には、ガス排出口が形成され、
前記ベースプレートの前記複数のガス噴出口は、前記ベースプレートの前記外周領域に配置される外側ガス噴出口を含み、
前記外側ガス噴出口から噴出されるガスは、前記アンダープレートの径方向内側へ向かって噴出され、前記ガス排出口から前記ベースプレートよりも下方へ排出される
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の加熱装置。
前記ベースプレートの前記外側ガス噴出口は、前記中央領域を囲むように、周方向に互いに離間した状態で複数配置される
ことを特徴とする請求項３に記載の加熱装置。
前記ベースプレートの前記複数のガス噴出口は、前記ベースプレートの前記中央領域に配置される内側ガス噴出口を含み、
前記ベースプレートに対する前記内側ガス噴出口からのガスの噴出方向の角度は、前記ベースプレートに対する前記外側ガス噴出口からのガスの噴出方向の角度とは異なる角度に設定される
ことを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の加熱装置。
前記内側ガス噴出口から噴出されるガスは、前記アンダープレートに直交する方向に噴出される
ことを特徴とする請求項５に記載の加熱装置。