KR20060051861A

KR20060051861A - 히터, 웨이퍼 가열장치 및 이 히터의 제조방법

Info

Publication number: KR20060051861A
Application number: KR1020050091400A
Authority: KR
Inventors: 츠네히코 나카무라
Original assignee: 쿄세라 코포레이션
Priority date: 2004-10-28
Filing date: 2005-09-29
Publication date: 2006-05-19
Also published as: TW200618663A; US7417206B2; US20060096972A1; KR100725123B1; TWI281833B

Abstract

피가열물의 표면에 있어서의 면내의 온도차를 작게 할 수 있고, 또한 단시간에 피가열물을 원하는 온도로 가열할 수 있는 히터를 제공한다.

그 히터는, 제1주면과 제2주면을 갖고, 그 제1주면을 피가열물을 싣는 적재면으로 하고, 그 내부 또는 제2주면에 저항발열체를 갖는 판형상체를 포함하는 히터로서, 저항발열체는, 서로 반경이 다르고 또한 동심의 2개의 원의 한쪽의 원주상에 위치하는 적어도 2개의 원호형상 띠와, 다른쪽의 원주상에 위치하는 적어도 1개의 원호형상 띠와, 한쪽의 원주상의 원호형상 띠와 다른쪽의 원주상에 위치하는 원호형상 띠를 각각 접속하고 또한 서로 인접해서 위치하는 연결 원호띠를 가지고 이루어지는 연속한 띠형상체이며, 인접하는 연결 원호띠 사이의 연결간 거리가, 한쪽의 원주상의 원호형상 띠와 다른쪽의 원주상에 위치하는 원호형상 띠의 사이의 원호간 거리보다 작게 했다.

Description

히터, 웨이퍼 가열장치 및 이 히터의 제조방법{HEATER, APPARATUS FOR HEATING WAFER AND PROCESS FOR PRODUCING THE HEATER}

도 1은 본 발명에 따른 실시형태1의 히터의 구성을 나타내는 단면도이다.

도 2는 실시형태1의 저항발열체의 형상을 나타내는 평면도이다.

도 3a는 본 발명에 있어서의 바람직한 원환 저항발열체 존의 예를 나타내는 평면도이다.

도 3b는 도 3a의 원환 저항발열체 존에 있어서 또한 외측의 저항발열체 존을 복수로 분할한 예를 나타내는 평면도이다.

도 4는 본 발명에 있어서의 바람직한 저항발열체의 형상의 일례를 나타내는 평면도이다.

도 5는 본 발명에 따른 실시형태2의 히터에 있어서의 저항발열체의 구성의 일례를 나타내는 평면도이다.

도 6은 본 발명에 따른 실시형태2의 히터에 있어서의 저항발열체의 다른 구체예의 구성을 도시한 개략도이다.

도 7a는 본 발명에 따른 실시형태3의 히터의 구성을 나타내는 단면도이다.

도 7b는 실시형태3의 히터의 평면도이다.

도 8a는 실시형태3의 주변 볼록부에 관한 제1의 예의 확대 단면도이다.

도 8b는 실시형태3의 주변 볼록부에 관한 제2의 예의 확대 단면도이다.

도 8c는 실시형태3의 주변 볼록부에 관한 제3의 예의 확대 단면도이다.

도 8d는 실시형태3의 주변 볼록부에 관한 제4의 예의 확대 단면도이다.

도 9는 도 7b의 Y-Y선에 대한 단면도이다.

도 10a는 실시형태3에 따른 히터에 있어서의 저항발열체 존의 형상의 일례를 나타내는 개략적인 평면도이다.

도 10b는 도 10a의 저항발열체 존을 더욱 분할한 저항발열체 존의 일례를 나타내는 개략적인 평면도이다.

도 11a는 본 발명에 따른 실시형태4의 세라믹 히터의 구성을 나타내는 개략적인 사시도이다.

도 11b는 도 11a의 X-X선 개략적인 단면도이다.

도 12는 실시형태4의 히터에 있어서의 저항발열체의 형상을 도시한 개략도이다.

도 13a는 본 발명에 따른 변형예의 세라믹 히터의 구성을 나타내는 개략적인 사시도이다.

도 13b는 도 13a의 X-X선 개략적인 단면도이다.

도 14는 실시형태4의 저항발열체를 모식적으로 도시한 개략도이다.

도 15a는 도 13a에 나타내는 변형예에 있어서의 저항발열체의 바람직한 형태를 설명하기 위한 모식적인 평면도이다.

도 15b는 도 15a의 X-X선 개략적인 단면도이다.

도 16은 종래의 히터의 일례를 나타내는 단면도이다.

도 17은 종래의 저항발열체의 형상을 도시한 개략도이다.

도 18은 종래의 다른 저항발열체의 형상을 도시한 개략도이다.

도 19는 종래의 다른 저항발열체의 형상을 도시한 개략도이다.

도 20은 종래의 다른 저항발열체의 형상을 도시한 개략도이다.

도 21은 종래의 다른 저항발열체의 형상을 도시한 개략도이다.

도 22는 종래의 다른 저항발열체의 형상을 도시한 개략도이다.

도 23은 종래의 다른 저항 발열체의 형상을 도시한 개략도이다.

도 24는 종래의 저항발열체의 형상을 도시한 개략도이다.

도 25는 종래의 다른 세라믹 히터를 나타내는 개략적인 단면도이다.

본 발명은, 주로 웨이퍼를 가열할 때에 사용하는 히터, 웨이퍼 가열장치 및 이 히터의 제조방법에 관한 것이다.

반도체 제조장치의 제조공정에 있어서의, 반도체 박막의 성막 처리, 에칭 처리, 레지스트막의 베이킹 처리 등에 있어서는, 반도체 웨이퍼(이하, 웨이퍼로 약기함)를 가열하기 위한 히터가 사용되고 있다.

이러한 히터로서, 예를 들면 특허문헌1, 특허문헌2나 특허문헌3에는, 도 16에 나타내는 바와 같은 웨이퍼 가열장치가 제안되어 있다.

이 히터(771)는, 판형상 세라믹체(772), 금속 케이스(779)를 주요한 구성요소로 한 것으로, 알루미늄 등의 금속으로 이루어지는 하면을 구비한 형상의 금속 케이스(779)의 개구부에, 질화물 세라믹스나 탄화물 세라믹스로 이루어지는 판형상 세라믹체(772)를 수지제의 단열성의 접속부재(774)를 통해서 볼트(780)로 고정함으로써 구성되어 있다. 이 히터(771)에서는, 판형상 세라믹체(772)의 상면을 웨이퍼(W)를 싣는 가열면(773)으로 하고, 판형상 세라믹체(772)의 하면에 형성된, 예를 들면 도 20에 나타내는 바와 같은 동심원상의 저항발열체(775)에 의해 웨이퍼를 가열하게 되어 있다.

여기에서, 저항발열체(775)의 급전부에는, 급전단자(777)가 경질납땜되어 있고, 이 급전단자(777)가 금속 케이스(779)의 저부(779a)에 설치된 리드선 인출용의 구멍(776)에 삽입통과된 리드선(778)과 전기적으로 접속되게 되어 있었다.

그런데, 이러한 히터(771)에 있어서, 웨이퍼(W)의 표면 전체에 균질한 막을 형성하거나, 레지스트막의 가열반응 상태를 균질하게 하기 위해서는, 웨이퍼의 온도분포를 균일하게 하는 것이 중요하다. 그 때문에, 종래부터 웨이퍼의 면내의 온도차를 작게 하기 위해서, 이하와 같은 여러 가지의 대책이 강구되고 있다.

그 대책의 하나로서, 저항발열체(775)를 분할해 독립적으로 온도를 제어하는 것이 행해지고 있다.

특허문헌4에는, 저항발열체 블록을 복수 구비한 히터가 개시되어 있다. 이 히터에 있어서, 저항발열체는, 도 17에 나타내는 바와 같이 중심으로부터 방사상으로 4등분된 부채형의 블록으로 각각 형성되어 있다. 또한 도 18에 나타내는 바와 같은, 외주부의 저항발열체는 4개의 블록으로 나누고, 중심부의 저항발열체는 원형의 블록으로 한 히터도 알려져 있다.

또한 특허문헌5에는, 도 19에 나타내는 바와 같이 동일한 직사각형상의 영역(711∼718)으로 분할되어, 서로 독립적으로 또는 복수개씩 조합되어 제어하는 것이 가능한 저항발열체를 구비한 히터가 개시되어 있다. 이 히터는, 도 19에 나타내는 바와 같이 그 8개의 영역(711∼718) 중, 4개의 영역(715∼718)은, 웨이퍼의 둘레가장자리부를 원주방향으로 4등분한 원호에 각각 대응하는 위치에 배치되고, 다른 4개의 영역(711∼714)은, 주변을 둘러싸는 4개의 영역(715∼718)의 내측에 평행하게 나란히 배치되어 있다.

또한 저항발열체의 형상으로서, 복수의 저항발열체 중, 최외주의 저항발열체를 사인곡선으로 한 히터(500)(특허문헌6)나, 최외주의 저항발열체(750)을 직사각형 형상으로 한(특허문헌7이나 특허문헌8) 히터(500)도 개시되어 있다(도 21, 도 22, 도 23 참조). 이들 히터에 있어서, 급전부(760)는 저항발열체에 인접해서 배치되어 있다.

또한 특허문헌8에는 소용돌이형상의 저항발열체를 갖는 히터가 개시되어 있다.

또한, 웨이퍼의 온도분포를 균일하게 하기 위해서, 적재면(773)에 웨이퍼(W)지지핀(도시하지 않음)을 설치하고, 웨이퍼(W)를 적재면(773)으로부터 미소한 거리만큼 띄운 히터가 특허문헌9에 기재되어 있다.

특허문헌10에는, 판형상 세라믹체(772)의 둘레가장자리에 웨이퍼(W)를 둘러 싸는 벽을 설치하고, 웨이퍼(W)의 옆으로 어긋남을 막는 히터가 개시되어 있다.

또한 특허문헌11에는, 판형상 세라믹체(772)의 외주부에 웨이퍼(W)와 끼워맞추기 위한 돌기부를 형성하고, 상기 돌기부의 내측에, 웨이퍼(W)와 저촉되는 다수의 볼록형상체를 형성함으로써 균일한 온도분포를 실현하는 히터가 개시되어 있다.

또한 특허문헌12에는 판형상 세라믹체의 주변에 웨이퍼(W)의 위치결정을 행하는 가이드핀을 구비함으로써 웨이퍼(W)를 균일한 온도분포로 한 히터가 개시되어 있다.

또한 특허문헌13에는 웨이퍼(W)의 지지핀의 높이를 자유롭게 조정함으로써 웨이퍼(W)의 온도분포를 조정할 수 있는 히터가 개시되어 있다. 또한 지지핀에 가이드핀을 끼워맞춘 히터가 개시되어 있다.

또한, 특허문헌14, 특허문헌15나 특허문헌16에는, 도 24에 나타내는 바와 같은 코일형상의 저항발열체(853)를 매설한 세라믹제의 히터(850)가 제안되어 있다. 이 히터(850)는, 질화물규소나 질화알루미늄 등의 질화물 세라믹체로 이루어지는 판형상 세라믹체(851)에, 소용돌이 형상으로 코일형상의 저항발열체(853)를 매설하고, 그 저항발열체(853)의 양단에 급전단자(855)를 접속하고 있다. 그리고, 웨이퍼의 면내 온도차를 작게 하는 방법으로서, 적재면의 외측 10%의 영역의 저항발열체(853) 밀도를 크게 하는 것이나, 코일형상의 저항발열체(853)의 단위길이당의 권취수의 편차를 10%이하로 억제하는 것이나, 저항발열체(853)를 3차원적으로 설치하는 것이 개시되어 있다.

또한 특허문헌17이나 특허문헌18에서는, 코일의 직경을 바꾼 저항발열체를 접속해서 매설하거나, 저항발열체의 리턴부에 팽창부를 설치해 웨이퍼 표면의 온도차를 작게 하는 것이 시도되고 있다.

또한, 예를 들면 CVD 성막처리 공정에서는 판형상 세라믹체로 이루어지는 세라믹제의 히터를 세라믹제의 통형상의 지지부재로 지탱하는 구조의 웨이퍼 유지부재가 채용되어 있고, 도 25에 나타낸 바와 같이 저항발열체(853, 854)를 매설한 판형상 세라믹체(851)의 한쪽의 주면을 웨이퍼를 싣는 적재면(851a)으로 하고 다른쪽의 주면에 통형상의 지지부재(860)가 접합된 세라믹제의 히터(850)도 알려져 있다. 이 히터(850)에서는, 저항발열체(853, 854)의 단자부에는, 급전단자(856, 857)가 경질납땜되어 있고, 이 급전단자(856, 857)가 통형상의 지지부재(860)의 내측을 통과하여 외부에 접속할 수 있게 배치되어 있다.

최근, 90㎚ 배선패턴이나 45㎚ 배선패턴 룰이 적용되는 반도체소자가 증가하고 있고, 그러한 반도체소자를 제조할 때에는, 보다 온도분포를 균일하게 할 수 있고, 웨이퍼를 균일하게 가열할 수 있는 히터가 요청되는 경향이 있다.

[특허문헌1] 일본 특허공개 2001-203156호 공보

[특허문헌2] 일본 특허공개 2001-313249호 공보

[특허문헌3] 일본 특허공개 2002-76102호 공보

[특허문헌4] 일본 특허공개 평11-121385호 공보

[특허문헌5] 일본 특허공개 평11-354528호 공보

[특허문헌6] 일본 특허공개 2001-6852호 공보

[특허문헌7] 일본 특허공개 2001-223257호 공보

[특허문헌8] 일본 특허공개 2001-257200호 공보

[특허문헌9] 일본 특허공개 평10-223642호 공보

[특허문헌10] 일본 특허공개 평10-229114호 공보

[특허문헌11] 일본 특허공개 2002-237375호 공보

[특허문헌12] 일본 특허공개 2002-184683호 공보

[특허문헌13] 일본 특허공개 2001-68407호 공보

[특허문헌14] 일본 특허공개 평4-101381호 공보

[특허문헌15] 일본 특허공개 평7-220862호 공보

[특허문헌16] 일본 특허공개 평7-65935호 공보

[특허문헌17] 일본 특허공개 2004-6242호 공보

[특허문헌18] 일본 특허공개 2004-111107호 공보

[특허문헌19] 일본 특허공개 평11-339939호 공보

[특허문헌20] 일본 특허공개 2001-102157호 공보

[특허문헌21] 일본 특허공개 2002-170655호 공보

그러나, 종래의 히터는 균일한 온도분포를 실현하는 것이 곤란하거나, 균일한 온도분포를 실현하기 위해서 매우 복잡하고 미묘한 제어가 필요하게 되는 등의 과제가 있어, 보다 간단한 구조로 온도분포를 더욱 균일하게 가열할 수 있는 히터가 요청되고 있었다.

또한 반도체소자의 배선의 미세화에 따라 사용되기 시작한 화학증폭형 레지스트에 있어서는, 웨이퍼의 온도의 균일성은 물론, 웨이퍼를 열처리장치에 적재한 순간부터 이탈해 열처리를 종료시킬 때까지의 과도적인 온도이력도 중요시되고 있어, 웨이퍼를 실은 직후로부터 대략 60초 이내에 웨이퍼의 온도가 균일하게 안정되는 것이 요망되고 있지만, 종래의 히터는, 온도가 안정될 때까지의 응답시간이 크다고 하는 문제가 있었다.

또한 코일형상의 저항발열체가 매설된 히터는, 저항발열체의 굴곡부에서 외측과 내측에서 발열체 밀도가 크게 변화된다고 하는 문제가 있고, 곡률반경을 작게 하는 것은 곤란했다. 이 때문에, 특허문헌17이나 특허문헌18에 기재된 방법에서는 코일 직경이 달랐던 저항발열체를 판형상 세라믹체 내에서 접속하거나, 저항발열체의 리턴부에서 팽창부를 형성하거나 할 필요가 있어, 히터를 양산하기 위해서는 매우 복잡한 공정이 필요하게 되고, 그 때문에 안정된 품질의 제품을 제조수율이 높은 상태로 양산하는 것이 매우 곤란하다라는 과제가 있었다.

또한, 통형상의 지지부재가 설치된 히터는, 통형상의 지지부재를 통해서 열이 새기 때문에 웨이퍼의 표면 온도차가 커져 균일하게 되지 않는다고 하는 문제가 있었다.

그래서, 특허문헌19에는 통형상의 지지부재(860)의 내측의 저항밀도를 크게 해서 급속 승온에서도 적재면의 면내 온도차를 작게 하거나, 판형상 세라믹체(851)의 파손을 방지한 히터가 개시되어 있다.

또한 특허문헌20에는 통형상의 지지부재(860)를 접합한 세라믹제의 히터의 면내 온도차를 작게 해서 파손을 방지하는 목적에서, 중앙부분의 저항밀도를 크게 해서 지지부재(860)의 접합면의 가까이에 독립된 저항발열체(854)를 매설하는 것이 개시되어 있다. 또한, 특허문헌21에서는 통형상의 지지부재(860)를 가열하기 위한 저항발열체를 매설한 히터가 개시되어 있다.

또한 최근, 승온 시간을 매우 짧게 하는 것이 요청되고 있지만, 코일형상의 저항발열체를 갖는 세라믹제의 히터는, 급속 승온하면 파손될 우려가 있었다. 특히, 대형화 된 실리콘 웨이퍼에 대응한 직경 300㎜사이즈용의 통형상의 지지부재가 있는 세라믹스제의 히터에서는 급속 승온에서의 열응력이 커서 히터가 자주 파손되는 일이 있었다.

그래서, 본 발명은, 예를 들면 웨이퍼 등의 피가열물의 표면에 있어서의 면내의 온도차를 작게 할 수 있고, 또한 단시간에 피가열물을 원하는 온도로 가열할 수 있는 히터와 그것을 사용한 웨이퍼 가열장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은, 피가열물의 표면에 있어서의 면내의 온도차를 작게 할 수 있고, 급속 승온이 가능한 신뢰성의 높은, 코일형상 발열체가 메워넣어진 판형상 세라믹체를 포함하는 히터와 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

이상의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 제1히터는, 제1주면과 제2주면을 갖고, 그 제1주면을 피가열물을 싣는 적재면으로 하고, 그 내부 또는 제2주면에 저항발열체를 갖는 판형상체를 포함하는 히터로서, 상기 저항발열체는, 서로 반경이 다르고 또한 동심의 2개의 원 중 한쪽의 원주상에 위치하는 2개 이상의 원호형상 띠와, 다른쪽의 원주상에 위치하는 1개 이상의 원호형상 띠와, 상기 한쪽의 원주상의 원호형상 띠와 상기 다른쪽의 원주상에 위치하는 원호형상 띠를 각각 접속하고 또한 서로 인접해서 위치하는 연결 원호띠를 가지고 이루어지는 연속된 띠형상체이며, 상기 인접하는 연결 원호띠 사이의 연결간 거리가, 상기 한쪽의 원주상의 원호형상 띠와 상기 다른쪽의 원주상에 위치하는 원호형상 띠 사이의 원호간 거리보다 작은 것을 특징으로 한다.

이상과 같이 구성된 본 발명에 따른 제1히터에 의하면, 피가열물의 표면에 있어서의 면내의 온도차를 작게 할 수 있고, 또한 단시간에 피가열물을 원하는 온도로 가열할 수 있는 히터를 제공할 수 있다.

또한 본 발명에 따른 제2히터는, 제1주면과 제2주면을 갖고, 그 제1주면을 피가열물을 싣는 적재면으로 하고, 그 내부 또는 제2주면에 저항발열체를 갖는 판형상체와, 측온소자를 포함하는 히터로서, 상기 저항발열체는, 반경이 다른 동심 중 2개 이상의 원주상에 배치된 원호형상 띠가 접속된 연속한 띠형상체로 이루어지고, 그 양단에 급전부를 갖고 있으며, 상기 측온소자는, 상기 원호형상 띠 중 가장 내측에 위치하는 원호형상 띠에 내접하는 내접원과, 상기 원호형상 띠 중 가장 외측에 위치하는 원호형상 띠에 외접하는 외접원 사이의 영역으로서 정의되는 원환 저항발열체 존 속에 설치되고, 상기 급전부는, 상기 원환 저항발열체 존 밖에 설치된 것을 특징으로 한다.

이상과 같이 구성된 본 발명에 따른 제2히터에 의하면, 피가열물의 표면에 있어서의 면내의 온도차를 작게 할 수 있고, 또한 단시간에 피가열물을 원하는 온도로 가열할 수 있는 히터를 제공할 수 있다.

본 발명에 따른 제2히터에 있어서는, 상기 원주 중 인접하는 원주의 한쪽에는, 상기 원호형상 띠가 적어도 2개 배치되어 있고, 상기 원호형상 띠는 다른쪽의 원주상에 위치하는 원호형상 띠와 서로 인접해서 위치하는 연결 원호띠에 의해 접속되고 있으며, 상기 인접하는 연결 원호띠 사이의 연결간 거리가, 그 연결 원호띠에 의해 접속된 원호형상 띠간의 원호간 거리보다 작은 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 제1 및 제2히터에 있어서는, 상기 연결간 거리가 상기 원호간 거리의 30%∼80%의 범위로 설정되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 제1히터는, 복수의 상기 저항발열체를 가지고 이루어지고, 상기 각 저항발열체는 각각, 각 저항발열체의 원호형상 띠 중 가장 내측에 위치하는 원호형상 띠에 내접하는 내접원과, 가장 외측에 위치하는 원호형상 띠에 외접하는 외접원 사이의 영역으로서 정의되는 원환 저항발열체 존 속에 설치되어 있는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 제1 및 제2히터에 있어서는, 상기 원환 저항발열체 존을 복수개 동심으로 배치하고, 각 원환 저항발열체 존에 각각 상기 저항발열체를 배치하고 있는 것이 바람직하다.

또한 상기 히터에서는, 상기 복수의 원환 저항발열체 존은, 내측으로부터 순차적으로 배치된 제1원환 저항발열체 존과 제2원환 저항발열체 존과 제3원환 저항발열체 존으로 이루어지고, 상기 제1원환 저항발열체 존의 내측에 또한 원형 또는 원환의 중앙 저항발열체 존을 갖고, 그 중앙 저항발열체 존에 또한 저항발열체를 설치하는 것이 더욱 바람직하다.

또한 상기 히터에서는, 상기 중앙 저항발열체 존의 외경(D1)은 상기 제3원환 저항발열체 존의 외경(D)의 20∼40%이며, 상기 제1원환 저항발열체 존의 외경(D2)은 상기 외경(D)의 40∼55%이며, 상기 제2원환 저항발열체 존의 내경(D3)은 상기 외경(D)의 55∼85%인 것이 바람직하고, 또한 상기 제1원환 저항발열체 존의 내경(D22)은 상기 외경(D)의 34∼45%이며, 상기 제2원환 저항발열체 존의 내경(D33)은 상기 외경(D)의 55∼65%이며, 상기 제3원환 저항발열체 존의 내경(D0)은 상기 외경(D)의 85∼93%인 것이 바람직하다.

또한, 상기 히터에서는, 상기 제2원환 저항발열체 존과 상기 제3원환 저항발열체 존은 각각, 방사방향으로 설치된 복수의 경계 존에 의해 등분할되어 있고, 상기 제2원환 저항발열체 존을 분할하는 상기 경계 존과 상기 제3원환 저항발열체 존을 분할하는 상기 경계 존이 하나의 방사방향을 따라 겹치지 않도록 어긋나 있는 것이 바람직하며, 상기 제2원환 저항발열체 존의 분할수와, 상기 제3원환 저항발열체 존의 분할수가 다른 것이 보다 바람직하다.

상기 히터에서는, 상기 중앙 저항발열체 존에 설치된 저항발열체와, 제1원환 저항발열체 존의 저항발열체를 직렬 또는 병렬로 접속해도 좋다.

상기 중앙 저항발열체 존과 상기 제1원환 저항발열체 존 사이에 상기 판형상체를 관통하는 관통구멍을 갖고 있어도 된다.

또한 본 발명에 따른 제1과 제2히터에서는, 가장 외측에 위치하는 원환 저항발열체 존에 설치된 저항발열체의 띠의 폭이, 다른 저항발열체 존에 설치된 저항 발열체의 띠의 폭보다 작은 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 따른 제1과 제2히터에서는, 상기 적재면의 주변부에 3개이상의 주변 볼록부와, 상기 주변 볼록부의 내측에 상기 주변 볼록부보다 높이가 낮은 내측 볼록부를 구비하고, 상기 주변 볼록부가, 판형상체의 방사방향 또는 수직방향 중 적어도 일방향으로 이동할 수 있게 유지되어 있는 것이 바람직하다.

상기 히터에서는, 상기 저항발열체에 전력을 공급하는 급전단자와, 상기 판형상체를 냉각하기 위한 냉각노즐과 개구부를 가지고 이루어지고, 상기 급전단자와 상기 판형상체의 다른쪽의 면을 덮는 케이스와, 상기 주변 볼록부를 상기 판형상체에 고정하는 고정볼트를 더 구비하고, 상기 고정볼트가 상기 판형상체를 상기 한쪽의 면으로부터 다른쪽의 면에 관통해서 상기 케이스를 고정하고 있어도 된다.

또한 상기 판형상체가 고정금구를 통해서 상기 케이스에 고정되어 있어도 된다.

또한 본 발명에 따른 제3히터는, 제1주면과 제2주면을 갖고, 그 제1주면을 피가열물을 싣는 적재면으로 하고, 내부에 저항 발열체가 매설된 판형상 세라믹체를 포함하는 히터로서, 상기 저항발열체는, 상기 한쪽의 주면에 평행한 하나의 면내에 있어 서로 반경이 다르고 또한 동심의 2개의 원 중 한쪽의 원을 중심으로 하는 2개의 나선코일과, 다른쪽 원을 중심으로 하는 적어도 하나의 나선코일과, 상기 한쪽의 원을 중심으로 하는 나선코일과 상기 다른쪽의 원을 중심으로 하는 나선코일을 각각 접속하고 또한 서로 인접해서 위치하는 연결코일를 가지고 이루어지는 연속된 도선으로 이루어지고, 상기 인접하는 연결코일 사이의 연결간 거리가, 상기 한쪽의 원을 중심으로 하는 나선코일과 상기 다른쪽의 원을 중심으로 하는 나선코 일 사이의 코일간 거리보다 작은 것을 특징으로 한다.

이상과 같이 구성된 본 발명에 따른 히터에 의하면, 피가열물의 표면에 있어서의 면내의 온도차를 작게 할 수 있고, 급속 승온이 가능한 신뢰성이 높은, 코일형상 발열체가 메워넣어진 판형상 세라믹체를 포함하는 히터를 제공할 수 있다.

이 제3히터에서는, 상기 연결간 거리가 상기 코일간 거리의 30%∼80%의 범위로 설정되어 있는 것이 바람직하다.

또한 이 제3히터에서는, 상기 나선코일 중 가장 외측에 위치하는 나선코일의 피치가 다른 나선코일의 피치보다 작은 것이 바람직하다.

또한, 이 제3히터에서는, 상기 판형상 세라믹체의 제2주면에 통형상의 지지부재가 접합되어 있고, 상기 지지부재의 내측에 있는 상기 나선코일의 피치가, 상기 지지부재의 외측에 있는 상기 나선코일의 피치보다 작은 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 웨이퍼 가열장치는, 본 발명에 따른 제1∼제3히터 중 어느 하나의 히터를 구비하고 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 히터의 제조방법은, 세라믹 분말로 이루어지는 판형상의 성형체에 홈을 형성하는 공정과, 상기 홈에 코일형상의 저항발열체를 삽입하는 공정과, 상기 홈과 상기 저항발열체의 간극에 세라믹 분말을 충전하고, 상기 세라믹 분말에 예비 가압되는 공정과, 상기 예비가압된 성형체를 내열틀에 삽입해서 가압하면서 소성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 상기 제3히터의 제조방법이다.

본 발명에 따른 웨이퍼의 처리방법은, 본 발명에 따른 웨이퍼 가열장치의 적재면에 웨이퍼를 싣고, 상기 히터에 의해 상기 웨이퍼를 가열하면서, 상기 웨이퍼 상에의 반도체박막의 성막, 에칭 처리 및 레지스트막 형성 중 적어도 하나를 행하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 실시형태에 관하여 설명한다.

실시형태1.

도 1은 본 발명에 따른 실시형태1의 히터(1)의 구성을 나타내는 단면도이다. 이 실시형태1의 히터(1)는, 판형상 세라믹스체(2)와, 급전부(6)와, 급전단자(11), 금속 케이스(19)를 구비한다.

이 실시형태1에 있어서, 판형상 세라믹스체(2)는, 예를 들면 탄화규소 또는 질화알루미늄을 주성분으로 하는 세라믹스로 이루어지고, 한쪽의 주면을 웨이퍼(W)를 싣는 적재면(3)으로 하고, 다른쪽의 주면에 이하와 같이 저항발열체(5)가 형성되어 있다.

급전부(6)는, 판형상 세라믹스체(2)의 다른쪽의 주면에 형성된 저항발열체(5)에 전기적으로 접속되어, 그 급전부(6)에 또한 급전단자(11)가 접속되어 있다.

금속 케이스(19)는, 급전부(6)에 접속된 급전단자(11)를 유지하고, 급전부(6)를 둘러싸도록 접속부재(17)를 통해서 판형상 세라믹스체(2)의 다른쪽의 주면의 주변부에 고정되어 있다.

또한 판형상 세라믹체(2)는 두께방향으로 관통하는 관통구멍(26)을 갖고 있고, 그 관통구멍(26)에는 웨이퍼 리프트 핀(25)이 상하로 이동할 수 있게 설치되어, 웨이퍼(W)를 상하로 이동시켜 웨이퍼(W)를 적재면(3)에 싣거나 내리거나 할 수 있게 되어 있다. 이상과 같은 구성에 의해, 급전부(6)에 급전단자(11)를 통해서 외 부로부터 전력이 공급되어, 측온소자(27)로 판형상 세라믹스체(2)의 온도를 측정하면서 웨이퍼(W)를 가열할 수 있다.

또한, 웨이퍼(W)는, 웨이퍼 지지핀(8)에 의해 적재면(3)으로부터 띄운 상태에서 유지되어, 웨이퍼(W)의 한쪽 접촉 등에 의한 온도 불균형을 방지하도록 하고 있다.

그래서, 본 발명에서는, 저항발열체(5)를 복수의 존으로 분할해서 설치하고 각각 별개로 급전부를 설치해서 급전부(6)마다 다른 전력을 공급할 수 있게 급전단자(11)를 접속하는 것이 바람직하다. 이렇게 하면, 각 측온소자(27)의 온도가 소정의 설정값이 되도록 급전단자(11)에 가해지는 전력을 조정하고, 적재면(3)에 실은 웨이퍼(W)의 표면 온도가 균일하게 되도록 할 수 있다. 이 경우, 측온소자(27)는 존마다 설치하는 것이 바람직하지만, 예를 들면, 2개 또는 3이상의 존에 1개 배치하도록 하여도 좋다.

급전부(6)는, 예를 들면 금이나 은, 바나듐, 백금 등으로 이루어지고, 예를 들면 급전단자(11)를 접촉시킴으로써 도통이 확보되어 있다. 급전단자(11)와 급전부(6)의 접속은 도통을 확보할 수 있는 방법이면, 연납땜, 경질납땜 등의 방법을 이용하여도 좋다.

본 실시형태1의 히터에 있어서, 판형상 세라믹체(2)의 내부 또는 주면에 형성된 띠형상의 저항발열체(5)는, 도 2에 나타내는 바와 같이 거의 동일 선폭을 갖고 대략 동심원상에 형성된 원호형상 띠(5i∼5p)가 리턴 연결 원호띠(5q∼5v)에 의해 접속된 한개의 연속된 도체로 구성되어 있다.

구체적으로는, 일단이 급전부(6)인 원호형상 띠(5i)가 판형상 세라믹체(2)의 중심을 중심으로 하는 가장 내측의 원의 원주의 일부를 구성하도록 형성되고, 그 타단이 리턴 연결 원호띠(5q)의 일단에 연결된다. 리턴 연결 원호띠(5q)의 타단에는, 내측으로부터 2번째의 원(중심은, 판형상 세라믹체(2)의 중심이다)의 원주의 일부를 구성하도록 형성된 원호형상 띠(5k)의 일단이 연결되고, 원호형상 띠(5k)의 타단에는 리턴 연결 원호띠(5t)의 일단이 연결된다. 리턴 연결 원호띠(5t)의 타단에는, 내측으로부터 3번째의 원(중심은, 판형상 세라믹체(2)의 중심이다)의 원주의 일부를 구성하도록 형성된 원호형상 띠(5n)의 일단이 연결되고, 원호형상 띠(5n)의 타단에는, 리턴 연결 원호띠(5u)의 일단이 연결된다. 리턴 연결 원호띠(5u)의 타단에는, 내측으로부터 4번째의 원(중심은, 판형상 세라믹체(2)의 중심이고, 도 2의 예에서는 최외주의 원)의 원주의 일부를 구성하도록 형성된 원호형상 띠(5p)의 일단이 연결되고, 원호형상 띠(5p)의 타단에는, 리턴 연결 원호띠(5v)의 일단이 연결된다. 리턴 연결 원호띠(5v)의 타단에는, 내측으로부터 3번째의 원의 원주의 일부를 구성하도록 형성된 원호형상 띠(5o)의 일단이 연결되고, 원호형상 띠(5o)의 타단에는, 리턴 연결 원호띠(5s)의 일단이 연결된다. 리턴 연결 원호띠(5s)의 타단에는, 내측으로부터 2번째의 원의 원주의 일부를 구성하도록 형성된 원호형상 띠(5m)의 일단이 연결되고, 원호형상 띠(5m)의 타단에는, 리턴 연결 원호띠(5r)의 일단이 연결된다. 리턴 연결 원호띠(5r)의 타단에는, 가장 내측의 원의 원주의 일부를 구성하는 원호형상 띠(5j)가 연결되고, 원호형상 띠(5j)의 타단이 급전부로 되어 있다.

이와 같이, 저항발열체(5)는 동심원을 구성하도록 배치한 복수의 원호형상 띠(5i∼5p)와, 다른 반경의 원주상에 배치된 인접하는 원호형상 띠(5i∼5p) 상호간을 직렬로 접속하는 리턴 연결 원호띠(5q∼5v)로 이루어지는 1개의 긴 띠형상 발열체이며, 그 양단(원호형상 띠(5i, 5j)의 끝부)이 급전부(6)로 되어 있다.

실시형태1에서는, 저항발열체(5)는 원호형상 띠(5i)와 원호형상 띠(5j), 원호형상 띠(5k)와 원호형상 띠(5m), 원호형상 띠(5n)와 원호형상 띠(5o), 및 원호형상 띠(5p)가 각각 원을 구성하도록 배치되어, 각 원이 동심원상으로 배치되어 있기 때문에, 저항발열체(5)를 발열시키면 적재면(3)의 온도분포를 중심에서 가장자리부를 향해서 동심원상으로 분포시킬 수 있다.

그래서, 특히 실시형태1에서는, 인접하는 한쌍의 리턴 연결 원호띠(5q)와 리턴 연결 원호띠(5r), 리턴 연결용 원호띠(5s)와 리턴 연결 원호띠(5t), 리턴 연결 원호띠(5u)와 리턴 연결 원호띠(5v)의 각 간격(L1, L2, L3)을, 방사방향에 인접하는 원호형상 띠(5i∼5p) 사이의 각 간격(L4, L5, L6)에 비해서 작게 설정 한 것을 특징으로 하고 있다.

이것에 의해 원호형상 띠(5i∼5p)뿐만 아니라, 리턴 연결 원호띠(5q∼5v)에 있어서의 단위체적당의 발열량도 같게 할 수 있고, 적재면(3)의 균열성(적재면(3)에 있어서의 온도의 균일성)을 향상시킬 수 있다. 즉, 종래는, 인접하는 한쌍의 리턴 연결 원호띠(5q∼5v) 사이의 간격(L1, L2, L3)은, 방사방향에 인접하는 리턴 원호형상 띠(5i∼5p) 사이의 간격(L4, L5, L6)과 같은 거리가 되도록 설계되어 있었지만, 이러한 패턴 형상에서는 원호형상 띠(5i∼5p)와 리턴 연결 원호띠(5q∼5v)의 리턴부의 접속부분(이하 단지 리턴부라고 한다)(P5)의 주변의 발열밀도가 작아지기 때문에, 리턴부(P5)의 외측의 온도가 저하하고, 웨이퍼(W)의 면내 온도차가 커져 균열성이 손상되게 된다.

이것에 대하여 본 발명은 동일 원주상에 위치하는 한쌍의 리턴 연결 원호띠(5q∼5v) 사이의 각 간격(L1, L2, L3)을, 방사방향에 인접하는 원호형상 띠(5i∼5p) 사이의 각 대응하는 간격(L4, L5, L6)보다 작게 하고 있으므로, 리턴부(P5)의 발열량이 마주 대하는 리턴 연결 원호띠(5q∼5v)로부터의 발열에서 보충되어, 리턴부(P5)에서의 온도저하를 억제할 수 있다. 이것에 의해 적재면(3)에 실은 웨이퍼(W)의 면내 온도차를 작게 할 수 있고, 균열성을 높일 수 있다.

특히, 원주상에 위치하는 한쌍의 리턴 연결 원호띠(5q∼5v) 사이의 간격(L1, L2, L3)을, 방사방향에 인접하는 원호형상 띠(5i∼5p) 사이의 각 대응하는 간격(L4, L5, L6)의 30%∼80%로 하면, 적재면(3)에 있어서의 균열성을 가장 향상시킬 수 있다. 더 바람직하게는 L1, L2, L3의 각각은 대응하는 L4, L5, L6의 40∼60%이면 좋다.

또한 본 발명의 저항발열체(5)는 원호형상 띠(5i∼5p)와 리턴 연결 원호띠(5q∼5v)로 이루어짐으로써, 종래의 직사각형의 리턴 저항발열체와 비교하여 에지부에 과도한 응력이 작용할 우려가 적고, 히터(1)를 급격하게 온도상승이나 저하해도 판형상 세라믹스체(2)나 저항발열체(5)가 파손될 우려가 작아져 신뢰성이 높은 히터(1)를 제공할 수 있다.

또한 실시형태1에 있어서, 도 2에 나타내는 저항발열체의 형태에서는, 원호 형상 띠(5i)와 원호형상 띠(5j)가 배치되는 가장 내측의 원과 원호형상 띠(5m)와 원호형상 띠(5k)가 배치되는 내측으로부터 2번째의 원의 간격(L4), 그 2번째의 원과 원호형상 띠(5n)와 원호형상 띠(5o)가 배치되는 내측으로부터 3번째의 원의 간격(L5), 그 3번째의 원과 원호형상 띠(5p)가 배치되는 가장 외측의 원의 간격(L6)은, 대략 동일하게 설정되는 것이 바람직하다.

이와 같이, 방사방향에 인접하는 원호형상 띠를 대략 등간격으로 배치하면, 각 원호형상 띠(5i∼5p)에 의한 단위체적당의 발열량을 같게 할 수 있기 때문에, 적재면(3)에 있어서의 반경방향의 발열 편차를 억제할 수 있다.

또한 상기 구성의 저항발열체(5)는, 판형상 세라믹스체에 매설되었을 경우에도 효과가 있지만, 판형상 세라믹스체(2)의 다른쪽의 주면에 설치했을 경우에도 동일한 효과가 있다. 특히, 다른쪽의 주면에 띠형상의 저항발열체(5)가 형성되었을 경우에는 그 저항발열체(5) 위에 오버코트한 절연막을 형성한 경우에 판형상 세라믹체(2)나 저항발열체(5)가 파손되는 것을 방지하는 효과가 커서 바람직하다.

또한 상기 저항발열체는, 동심원상으로 독립적으로 가열할 수 있는 복수의 발열체에 의해 구성하여도 좋다. 이 경우, 동심원상의 최외주의 저항발열체의 띠와 그 내측의 띠의 간격을, 그 내측의 저항발열체의 간격보다 작게 설정하는 것이 바람직하다. 이러한 저항발열체(5)에 의하면, 판형상 세라믹스체(2)의 외주부로부터 보다 많이 방산되는 열의 보충이 용이하게 되고, 웨이퍼(W)면의 주변의 온도저하를 방지할 수 있다.

또한 본 실시형태1의 히터(1)에서는, 적재면(3)에 배치되는 웨이퍼(W)의 중 심축상에 중심이 있는 동심원의 복수의 원환형상의 저항발열체 존으로 분할하는 것이 바람직하다. 원판형상의 웨이퍼(W)의 표면을 가열할 때는, 웨이퍼(W) 주변의 분위기나 웨이퍼(W)에 대향하는 벽면이나 가스의 흐름의 영향을 받지만, 원판형상의 웨이퍼(W)의 표면온도를 불균일하게 하지 않기 위해서, 웨이퍼(W)의 주위나 상면의 대향면이나 분위기 가스의 흐름은 웨이퍼(W)에 대하여 중심대칭이 되도록 설계되어 있기 때문이다. 웨이퍼(W)를 균일하게 가열하기 위해서는 웨이퍼(W)에 대하여 중심대칭인 상기 환경에 맞춘 히터(1)가 필요하고, 적재면(3)을 중심대칭으로 분할해 저항발열체 존(4)을 형성하는 것이 바람직하다.

특히, 300㎜이상의 웨이퍼(W)의 표면온도를 균일하게 가열하기 위해서는 동심원의 원환형상의 저항발열체 존은 3개인 것이 바람직하다.

도 3a는, 분할된 복수의 저항발열체 존(4)의 바람직한 예를 나타내고 있다. 이 바람직한 존 분할예에서는, 가장 내측의 원형 또는 원환형상의 저항발열체 존(4a)과, 그 외측의 동심원의 3개의 원환형상의 원환 저항발열체 존(4b, 4cd, 4eh)으로 분할되어 있다. 그리고, 이 예에서는, 웨이퍼(W)의 균열성을 개선하기 위해서, 저항발열체(5)를 4개의 저항발열체 존으로 분할해서 설치한다.

또한 본 발명의 상기 히터(1)의 중심부의 저항발열체 존(4a)의 외경(D1)은 외주부의 원환 저항발열체 존(4eh)의 외경(D)의 20∼40%이며, 그 외측의 저항발열체 존(4b)의 외경(D2)은 외주부의 원환 저항발열체 존(4eh)의 외경(D)의 40∼55%이며, 최외주의 원환 저항발열체 존(4eh)의 내경(D0)은 최외주의 원환 저항발열체 존(4eh)의 외경(D)의 55∼85%로 하면 웨이퍼(W)의 면내 온도차를 작게 할 수 있어 바 람직하다.

여기에서, 저항발열체 존의 외경이란, 그 저항발열체 존 내에 형성되는 저항발열체의 가장 외측의 원호형상 띠에 외접하는 원(외접원)의 직경이다. 또한 저항발열체 존의 내경이란, 그 저항발열체 존 내에 형성되는 저항발열체의 가장 내측의 원호형상 띠에 내접하는 원(내접원)의 직경이다. 또한, 외접원 및 내접원을 정의할 경우에는, 급전부 등의 저항발열체에 있어서의 돌출부는 제외하고 원호형상의 부분에 의해 정하는 것으로 한다.

외경(D1)이 D의 20%미만에서는 중심부의 저항발열체 존(4a)의 외경이 지나치게 작기 때문에 저항발열체 존(4a)의 발열량을 크게 해도, 저항발열체 존(4a)의 중심부의 온도가 오르지 않고 중심부의 온도가 저하할 우려가 있기 때문이다. 또한 외경(D1)이 40%를 넘으면 중심부의 저항발열체 존(4a)의 외경이 지나치게 크기 때문에 중심부의 온도를 올렸을 때에 저항발열체 존(4a)의 주변부의 온도도 오르고, 저항발열체 존(4a)의 주변부의 온도가 지나치게 높아지게 될 우려가 있기 때문이다. 또한 바람직하게는, 외경(D1)은 D의 20∼30%이며, 더욱 바람직하게는 외경(D1)은 D의 23∼27%로 함으로써 웨이퍼(W)의 면내 온도차를 더욱 작게 할 수 있다.

또한 외경(D2)이 외경(D)의 40%미만에서는, 히터(1)의 주변부가 냉각되기 쉬운 것 때문에 웨이퍼(W) 주변의 온도의 저하를 막으려고 원환 저항발열체 존(4cd)의 발열량을 증대했을 때에, 웨이퍼(W)의 중심에 가까운 원환 저항발열체 존(4cd)의 내측의 온도가 높아져서 웨이퍼(W)의 면내 온도차가 커질 우려가 있었다. 또한 외경(D2)이 외경(D)의 55%를 넘으면, 웨이퍼(W) 주변의 온도의 저하를 막으려고 원 환 저항발열체 존(4cd)의 발열량을 크게 해도, 원환 저항발열체 존(4cd)의 온도는 오르지만, 웨이퍼(W)주변의 온도의 저하의 영향이 원환 저항발열체 존(4b)에 미치어, 원환 저항발열체 존(4b)의 외측의 온도가 낮아질 우려가 있었다. 바람직하게는, 외경(D2)이 외경(D)의 41%∼53%이며, 더 바람직하게는 43∼49%로 하면 웨이퍼(W)의 면내 온도차는 더욱 작게 할 수 있었다.

또한 외경(D3)이 외경(D)의 55%미만에서는, 히터(1)의 주변부가 냉각되기 쉽기 때문에 웨이퍼(W) 주변의 온도의 저하를 막으려고 원환 저항발열체 존(4eh)의 발열량을 증대했을 때에, 웨이퍼(W)의 중심에 가까운 원환 저항발열체 존(4eh)의 내측의 온도가 높아져서 웨이퍼(W)의 면내 온도차가 커질 우려가 있었다. 또한 외경(D3)이 외경(D)의 85%를 넘으면, 웨이퍼(W) 주변의 온도의 저하를 막으려고 원환 저항발열체 존(4eh)의 발열량을 크게 해도, 원환 저항발열체 존(4eh)의 온도는 오르지만, 웨이퍼(W) 주변의 온도의 저하의 영향이 원환 저항발열체 존(4cd)에 미치어, 원환 저항발열체 존(4cd)의 외측의 온도가 낮아질 우려가 있었다. 바람직하게는, 외경(D3)이 외경(D)의 65%∼85%이며, 더 바람직하게는 67∼70%로 하면 웨이퍼(W)의 면내 온도차는 더욱 작게 할 수 있었다.

또한 상기와 같이 복수의 저항발열체(5)로 이루어지는 히터(1)는, 주위의 환경으로부터 생기는 좌우 전후의 미묘한 비대칭성이나, 대칭인 발열체의 두께 불균형을 보정할 수 있음과 아울러, 웨이퍼(W)의 면내 온도차가 보다 작아지는 것을 알수 있었다.

이상, 저항발열체 존(4)의 외형 사이즈에 대해서 상세히 설명했지만, 본 발 명에 있어서, 복수의 저항 발열체 존으로 분할할 경우, 내측의 저항발열체 존과 그 외측의 저항발열체 존 사이에 저항발열체(5)가 존재하지 않는 공백영역을 원환형상으로 형성시키는 것이 바람직하다. 이와 같이 공백영역을 취함으로써 지지핀(8), 관통구멍(26)이나 급전부(6)를 공백영역에 형성하는 것이 가능해지고, 이들의 지지핀(8), 관통구멍(26)이나 급전부(6)에 의한 온도 불균형의 발생을 방지하는 것이 용이하게 되어 웨이퍼 면내의 온도차가 커질 우려가 작아져 바람직하다.

또한 중심의 저항발열체 존(4a)의 중심측의 외경(D1)의 저항발열체 존(4)의 내경(Dl1)은, 직경(D)의 5∼10%로 할 수 있다. 이 것으로부터 직경(D11)의 원내에, 예를 들면 지지핀(8)을 설치할 수 있고, 지지핀(8)에 의한 웨이퍼 면내의 온도 저하 등을 방지할 수 있다.

또한 상기 외경(D2)의 저항발열체 존의 내경(D22)은 상기 외경(D)의 34∼45%이며, 상기 외경(D3)의 저항발열체 존의 내경(D33)은 상기 외경(D)의 55∼65%이며, 상기 외경(D)의 저항발열체 존의 내경(D0)은 상기 외경(D)의 85∼93%인 것이 바람직하다.

내측으로부터 2개째의 원환 저항발열체 존(4b)의 내경(D22)을 직경(D)의 34∼45%로 하는 것이 바람직한 것은, 이와 같이 설정함으로써 저항발열체 존(4a)과 원환 저항발열체 존(4b) 사이에 직경의 1∼22%정도의 원환형상의 저항 공백영역을 형성할 수 있어, 영역(저항 공백영역)에 리프트 핀(25) 등을 설치해도 웨이퍼 면 내의 온도저하 등을 최소한으로 방지할 수 있다. 더욱 바람직하게는 내경(D22)을 직경(D)의 36∼41%로 설정한다. 이와 같이 설정함으로써 저항발열체 존(4a)과 원환 저항발열체 존(4b) 사이에 판형상체를 관통하는 관통구멍을 형성할 수 있다.

또한 원환 저항발열체 존(4cd)의 내경(D33)은, 직경(D)의 55∼65%로 설정하는 것이 바람직하다. 그리고, 원환 저항발열체 존(4b)과 원환 저항발열체 존(4cd) 사이에 저항발열체 공백영역을 환상으로 형성할 수 있다. 이 환상 공백영역에 각 저항발열체로 급전하는 급전부(6)를 설치할 수 있기 때문에 급전부(6)의 설치에 의해 웨이퍼(W) 표면의 쿨 스폿 등의 발생을 막을 수 있다. 더욱 바람직하게는 내경(D33)은 직경(D)의 58∼63%이다.

또한 원환 저항발열체 존(4eh)의 내경(D0)은, 직경(D)의 85∼93%로 하는 것이 가능하다. 따라서, 원환 저항발열체 존(4eh)과 원환 저항발열체 존(4cd) 사이에 저항발열체의 공백영역을 원환형상으로 형성하는 것이 가능하다. 이 원환형상의 공백영역에 웨이퍼(W) 등의 피가열물을 지지하는 지지핀(8)이나 급전부(6)를 설치함으로써 웨이퍼 면내의 온도 불균형을 크게 하지 않고 웨이퍼(W)를 가열하는 것이 용이하게 된다. 더욱 바람직하게는, 내경(D0)은 직경(D)의 90∼92%이다.

또한 상기와 같이 복수의 원환형상으로 설치된 저항발열체(5)로 이루어지는 히터(1)에 있어서, 주위의 환경으로부터 생기는 좌우 전후의 미묘한 비대칭성이나, 띠형상의 저항발열체의 제법상에서의 제약으로부터 예를 들면 스크린인쇄에서는 대형의 저항발열체를 인쇄하면 좌우의 두께 불균형이 커질 우려가 있었다. 이러한 사용 환경이나 제법상의 제약으로부터 상기 환상의 존을 분할하면 웨이퍼의 면내 온도차가 보다 작아져 바람직한 것을 알수 있었다.

도 3b에는, 본 발명의 히터(1)에 있어서, 원환형상의 원환 저항발열체 존 (4cd, 4eh)을 더욱 분할한 존 분할의 다른 예를 나타낸다. 이 도 3b의 예에서는, 4개의 원환형상의 저항발열체 존(4a, 4b, 4cd, 4eh) 중, 내측의 저항발열체 존(4a, 4b)은 원환으로 이루어지고, 그 외측의 원환 저항발열체 존(4cd)을 또한 중심각이 같아지도록(각각 180°로 되도록) 2등분한 2개의 부채꼴의 저항발열체 존(4c, 4d)으로 하고, 또한 그 외측의 원환 저항발열체 존(4eh)은 중심각이 같아지도록(각각 90°가 되도록) 4등분한 4개의 부채꼴의 저항발열체 존(4e, 4f, 4g, 4h)으로 되어 있다. 이와 같이 하면, 웨이퍼(W)의 표면온도를 보다 균일하게 할 수 있어 바람직하다.

또한 도 3b의 예에서는, 각 저항발열체 존(4a∼4h)은 각각, 도 4에 나타내는 바와 같이 독립하여 발열을 제어할 수 있는 저항발열체(5a∼5h)를 구비하는 것이 바람직하다.

또한 도 3a 및 도 3b에 나타내는 예에서는, 저항발열체 존(4a, 4b)은 히터(1)의 외부환경이기도 하는 설치장소가 빈번하게 변경이 없으면 병렬로 접속해 하나의 제어회로에 의해 제어하도록 구성할 수도 있다. 이러한 구성으로 하면, 저항발열체 존(4a, 4b) 사이에 소정의 간격을 설정할 수 있기 때문에, 웨이퍼(W)를 들어 올리는 리프트 핀이 관통하는 관통구멍(26)을 형성할 수 있기 때문이다.

상기 중앙부의 저항발열체 존(4a)과, 그 외측의 원환 저항발열체 존(4b) 사이에 상기 판형상체를 관통하는 관통구멍(26)을 형성하도록 하면, 관통구멍(26)에 의한 웨이퍼 온도의 저하를 방지할 수 있어 웨이퍼(W) 면내 온도차를 작게 할 수 있으므로 바람직하다.

또, 이상의 예에서는, 원환형상의 원환 저항발열체 존(4cd)을, 중심각이 서로 같아지도록 2분할하고, 원환 저항발열체 존(4eh)을 중심각이 서로 같아지도록 4분할했지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니다.

또한 도 3b에 나타낸 저항발열체 존(4c, 4d)의 경계선은 직선이지만, 반드시 직선일 필요는 없고, 파선이어도 좋다. 또한 저항발열체 존(4c, 4d)이 동심원의 발열체 저항존의 중심에 대하여 중심 대칭인 것이 바람직하다.

마찬가지로, 저항발열체 존 4e와 4f, 4f와 4g, 4g와 4h, 4h와 4e의 각각의 경계선도 반드시 직선일 필요는 없고, 파선이어도 좋다. 또한 동심원의 저항발열체 존의 중심에 대하여 중심대칭인 것이 바람직하다.

그고 또한 저항발열체 존(4c, 4d)의 경계선과 저항발열체 존(4e, 4f, 4g, 4h)의 경계선이 직선형상으로 위치하지 않는 것이 바람직하다. 직선형상으로 위치하지 않음으로써 경계선 부근의 저온 스폿의 발생을 막는 것이 가능해지기 때문이다.

즉, 본 발명에서는, 최외주의 환상의 원환 저항발열체 존(4eh)에 있어서의 저항발열체 존(4e, 4f, 4g, 4h)의 경계 존과, 그 내측의 원환 저항발열체 존(4cd)에 있어서의 저항발열체 존(4c, 4d)의 경계 존이 어긋나도록 저항발열체 존(4e, 4f, 4g, 4h) 및 저항발열체 존(4c, 4d)을 분할하고 있다.

이하, 도 3b를 참조하면서 구체적으로 설명한다.

여기에서는, 우선 판형상 세라믹체(2)의 중심을 지나는 기준선(Ls)을 정하고, 기준선(Ls)에 대하여 미소각(Δβ)을 이루는 직선에 의해 저항발열체 존(4e)의 한쪽의 경계를 정한다. 다음에 기준선(Ls)에 대하여 각(β1)을 이루는 직선에 의해 저항발열체 존(4e)의 다른쪽의 경계를 정한다. 또한, 여기에서는, β1=90°-Δβ이다. 그리고 또한, 기준선(Ls)에 대하여 각(β2)을 이루는 직선에 의해 저항발열체 존(4f)의 한쪽의 경계를 정한다. 또한, 여기에서는, β2=90°+Δβ이다. 이상과 같이 하여, 저항발열체 존(4e)과 저항발열체 존(4f) 사이의 경계 존(Zef)이 결정된다. 이하 같은 방법으로, 원환 저항발열체 존(4eh)이 4분할되어서 이루어지는 저항발열체 존(4e, 4f, 4g, 4h)과 경계 존을 설정한다.

다음에 원환 저항발열체 존(4eh)의 내측에 있는 원환 저항발열체 존(4cd)을 기준선(Ls)에 의거하여 설정한다. 여기에서는, 우선, 기준선(Ls)에 대하여 각(α1)을 이루는 직선에 의해 저항발열체 존(4c)의 한쪽의 경계를 정한다. 또한, 여기에서는, α1=α-Δα이다. 다음에 기준선(Ls)에 대하여 각(α2)을 이루는 직선에 의해 저항발열체 존(4d)의 한쪽의 경계를 정한다. 또한, 여기에서는, α2=α+Δα이다. 이것에 의해 저항발열체 존(4c)과 저항발열체 존(4d) 사이의 경계 존(Zcd)이 결정된다. 그리고 또한, 기준선(Ls)에 대하여 각(α1+180°)을 이루는 직선에 의해 저항발열체 존(4d)의 다른쪽의 경계를 정하고, 기준선(Ls)에 대하여 각(α2+180°)을 이루는 직선에 의해 저항발열체 존(4c)의 다른쪽의 경계를 정한다. 이상과 같이 하여, 원환 저항발열체 존(4cd)이 2분할되어서 이루어지는 저항발열체 존(4c, 4d)과 경계 존이 설정된다.

여기에서, 미소각(Δβ)과 미소각(Δα)은, 후술의 간격(L1)에 일의적으로 대응시켜서 설정되는 것이며, 통상은 미소각(Δβ)과 미소각(Δα)을 같게 한다.

이상의 설명에서는, 원환 저항발열체 존(4eh)을 4분할해서 저항발열체 존(4e, 4f, 4g, 4h)을 정하고, 원환 저항발열체 존(4cd)을 2분할해서 저항발열체 존(4c, 4d)을 정할 경우에 관하여 설명했지만, 본 발명은 그들의 분할수에 한정되는 것은 아니다.

본 발명에서는, 최외주의 저항발열체 존과 그 내측의 저항발열체 존 사이에서, 각 분할수(또는 분할수에 기초하는 분할된 존의 중심각)와, 기준선에 대한 경계를 설정하기 위한 각도(α, β)를 적당하게 설정함으로써, 최외주의 저항발열체 존과 그 내측의 저항발열체 존에 있어서의 경계 존이 일직선상에 나란히되는 일이 없도록 어긋나게 설정함으로써, 쿨 스폿의 발생을 방지할 수 있고, 웨이퍼 면내에 있어서의 온도차를 작게 할 수 있다.

이상과 같이, 본 발명의 일례인 도 3b에 나타내는 저항발열체 존 설정예에 있어서, 원환 저항발열체 존(4cd) 내의 경계(Zcd)는, 판형상체의 중심을 지나는 기준선(Ls)으로부터 판형상체의 중심각(α1∼α2)에 끼워진 영역에 존재한다. 한편 원환 저항발열체 존(4eh)의 경계(Zef)는 중심각(β1∼β2)에 끼워진 영역에 존재한다. 그리고, 이들의 α1∼α2가 β1∼β2와 겹치지 않도록 하고, 경계 존을 어긋나게 하여 설정하고 있다.

또한 본 발명의 히터(1)에 있어서, 동일 저항발열체 존 내의 복수의 저항발열체(5) 사이의 원주를 따른 방향의 간격이, 동일 저항발열체(5) 내에 있어서의 방사방향의 띠의 간격보다 작은 것이 바람직하다. 이와 같이 구성함으로써 경계부근에 발생하는 쿨 스폿의 발생을 방지할 수 있다.

즉, 도 4의 예에서 설명하면 저항발열체(5c)와 저항발열체(5d)의 원주에 따른 방향의 간격(Lcd)이, 동일 저항발열체(5c)(또는 5d) 내에 있어서의 원호띠의 방사방향의 간격(L6, L7)보다 작은 것이 바람직하다. 또한 저항발열체(5e)와 저항발열체(5f)의 사이, 저항발열체(5f)와 저항발열체(5h)의 사이, 저항발열체(5h)와 저항발열체(5g)의 사이, 저항발열체(5g)와 저항발열체(5e)의 사이에 있어서의 원주에 따른 방향의 각 간격(L1, L2)이, 동일 저항발열체(5e, 5f, 5g, 5h) 내에 있어서의 원호띠의 방사방향의 간격(L4, L5)보다 작은 것이 바람직하다. 이와 같이 구성함으로써 경계부근에 발생하는 쿨 스폿의 발생을 방지할 수 있다.

도 3b에 나타내는 본 발명에 따른 존 분할예에서는, 저항발열체 존은, 저항발열체 존(4a)을 제외한, 3개의 원환형상의 원환 저항발열체 존(4b, 4cd, 4eh) 중, 가장 내측의 원환 저항발열체 존(4b)은, 분할되지 않고 하나의 저항발열체 존이며, 그 속에 1개의 저항발열체(5b)가 설치된다. 원환 저항발열체 존(4b)의 외측의 원환 저항발열체 존(4cd)은, 원환을 2등분한 2개의 부채꼴의 저항발열체 존(4c, 4d)으로 이루어지고, 분할된 저항발열체 존(4c, 4d)에 각각 저항발열체(5c, 5d)가 설치된다. 또한, 원환 저항발열체 존(4cd)의 외측의 원환 저항발열체 존(4eh)은, 원환을 4등분한 4개의 부채꼴의 저항발열체 존(4e, 4f, 4g, 4h)으로 이루어지고, 각각 저항발열체(5e, 5f, 5g, 5h)가 설치된다. 이와 같이 도 3b에 나타내는 저항발열체 존과 저항발열체에 의해 웨이퍼(W)의 표면 온도를 균일하게 가열할 수 있다.

도 3b에 나타내는 히터(1)에 있어서, 각 저항발열체 존(4a∼4g)에 설치된 저항발열체(5a∼5g)는 독립하여 제어할 수 있는 것이 바람직하다.

그러나, 존(4a)과 존(4b)은, 히터(1)의 사용환경에 따라서는 병렬 또는 직렬로 접속해서 하나의 제어회로에 의해 제어하도록 하여도 좋다. 또한 저항발열체 존(4a)과 저항발열체 존(4b)의 간격을, 웨이퍼(W)를 들어 올리는 리프트 핀이 관통하는 관통구멍을 형성할 수 있게 설정해도 좋다.

또한, 원환형상의 원환 저항발열체 존(4cd, 4eh)은 각각 2분할, 4분할했지만, 이것에 한정되는 것은 아니다.

도 3b의 저항발열체 존(4c, 4d)을 분할하는 경계선은 직선으로 나타내고 있지만, 반드시 직선일 필요는 없고, 파선이어도 된다. 저항발열체 존(4c, 4d)은 동심원의 발열체 존의 중심에 대하여 중심대칭인 것이 바람직하다.

마찬가지로, 저항발열체 존의 4e와 4f, 4f와 4g, 4g와 4h, 4h와 4e의 각각의 경계선도 반드시 직선일 필요는 없고, 파선이어도 좋다. 분할된 존은, 동심원의 중심에 대하여 중심대칭인 것이 바람직하다.

각 저항발열체(5)는, 인쇄법 등으로 제작하고, 저항발열체(5)의 띠는 1∼5㎜의 폭이고 두께가 5∼50㎛로 형성하는 것이 바람직하다. 한번에 인쇄하는 인쇄면이 커지면 인쇄면의 좌우나 전후에서 스퀴지와 스크린 사이의 압력의 차이로부터 인쇄 두께가 일정하게 되지 않을 우려가 생긴다. 특히, 저항발열체(5)의 크기가 커지면, 저항발열체(5)의 좌우 전후의 두께가 달라 설계한 발열량이 불균일하게 될 우려가 있다. 발열량이 불균일하게 되면 웨이퍼(W)의 면내 온도차가 커져 바람직하지 못하다. 이 저항발열체의 두께의 불균형으로부터 생기는 온도 불균형을 막기 위해서는, 외경이 큰 저항발열체(5)를 분할하는 것이 유효한 것이 밝혀졌다.

그래서, 웨이퍼(W) 적재면(3)의 중심부를 제외하는 동심원 환형상의 원환 저항발열체 존(4cd)은 2분할하고, 또한 큰 원환형상의 원환 저항발열체 존(4eh)은 4분할함으로써 저항발열체 존(4)에 있는 저항발열체(5)의 인쇄하는 크기를 작게 할 수 있기 때문에, 저항발열체(5)의 각 부의 두께를 균일하게 할 수 있고, 또한 웨이퍼(W)의 전후 좌우의 미묘한 온도차를 보정해 웨이퍼(W)의 표면온도를 균일하게 할 수 있다. 또한 각 저항발열체(5)의 띠의 저항값을 더욱 미조정하기 위해서는, 저항발열체에 따라, 레이저 등으로 긴 홈을 형성해 저항값을 조정할 수도 있다.

또한, 도 4에 나타내는 저항발열체(5a, 5b, 5c, 5d, 5e, 5f, 5g, 5h)의 패턴은 각각 리턴 패턴으로 이루어진다.

또한 본 발명의 히터(1)에 있어서, 저항발열체(5)의 외접원(C)의 직경(D)이 상기 판형상 세라믹스체(2)의 직경(DP)의 90∼97%인 것이 바람직하다.

저항발열체(5)의 외접원(C)의 직경(D)이 판형상 세라믹스체(2)의 직경(DP)의 90%보다 작으면, 승온 또는 강온시키는 시간이 길어지고 웨이퍼를 급속하게 승온하거나 급속하게 강온시키는 웨이퍼(W)의 온도 응답특성이 떨어진다. 또한 웨이퍼(W)의 주변부의 온도를 내리지 않도록 웨이퍼(W)의 표면온도를 균일하게 가열하기 위해서는, 직경(D)은 웨이퍼(W)의 직경의 1.02배 정도가 바람직하다. 따라서, 웨이퍼(W)의 크기에 대하여 판형상 세라믹스체(2)의 직경(DP)이 상기 범위를 넘어서 커지면, 웨이퍼(W)의 크기가 판형상 세라믹스체(2)의 직경(DP)에 비교해서 작아져, 웨이퍼(W)를 가열하는 투입전력에 대한 웨이퍼(W)의 가열효율이 나빠지므로 바람직하지 못하다. 또한 판형상 세라믹스체(2)가 커지는 것 때문에 웨이퍼 제조장치의 설 치면적이 커지고, 반도체 제조장치의 설치면적에 대한 가동률을 저하시키게 되므로 바람직하지 못하다.

저항발열체(5)의 외접원(C)의 직경(D)이 판형상 세라믹스체(2)의 직경(DP)의 97%보다 크면 접촉부재(17)와 저항발열체(5)의 외주와의 간격이 작아져, 저항발열체(5)의 외주부로부터 열이 접촉부재(17)에 흘러서 외주부분의 온도가 불균일해진다. 특히, 외주부의 외접원(C)에 접하는 원호형상 띠(51)가 존재하지 않는 부분으로부터도 열이 접촉부재(17)를 통해서 흐르고, 또한 외주부의 원호형상 띠(51)가 판형상 세라믹스체(2)의 중심부로 구부러져 있기 때문에 저항발열체(5)을 둘러싸는 외접원(C)을 따라 원호형상 띠(51)가 결락되는 부분(P)의 온도가 저하해 웨이퍼(W)의 면내 온도차를 크게 할 우려가 있다. 본 발명에 있어서는, 보다 바람직하게는, 저항발열체(5)의 외접원(C)의 직경(D)이 판형상 세라믹스체(2)의 직경(DP)의 92∼95%로 설정한다.

또한 도 1에 나타내는 바와 같이 판형상 세라믹스체(2)와 금속 케이스(19)의 외경이 대략 동등하고 판형상 세라믹스체(2)를 밑에서부터 금속 케이스(19)가 지지하는 경우, 웨이퍼(W)의 면내의 온도차를 작게 하기 위해서는, 저항발열체(5)의 외접원(C)의 직경(D)이 판형상 세라믹스체(2)의 직경(DP)의 91∼95%인 것이 바람직하고, 더 바람직하게는 92∼94%로 한다.

또한 본 발명의 히터(1)에 있어서, 예를 들면 도 4에 나타내는 저항발열체 패턴에서는, 외접원(C)의 일부에 저항발열체(5)의 원호상의 패턴이 없는 공백영역(P)이 존재한다. 이 공백영역(P) 근방에 있어서의 대향하는 연결 원호띠(52) 사이 의 간격(L1)은, 판형상 세라믹스체의 직경(DP)과 상기 외접원(C)의 직경(D)의 차이(이하, LL이라 약기한다)보다 작은 것이 바람직하다. 간격(L1)이 차(LL)보다 크면 공백영역(P)의 열이 판형상 세라믹스체의 주변부에 흘러 공백영역(P)의 온도가 내려갈 우려가 있다. 그러나, 간격(L1)이 LL보다 작으면 공백영역(P)의 온도가 내려가기 어렵고 판형상 세라믹스체(2)의 적재면(3)에 실은 웨이퍼(W)의 주변부의 일부의 온도가 저하하지 않고 웨이퍼(W) 면내의 온도차를 작게 할 수 있다.

상기 공백영역(P)의 온도를 내리지 않기 위해서는, 공백영역을 가열하는 연결 원호띠(52)의 저항을 동등하거나 또는 약간 크게 해서 발열량을 증대하면, 공백영역(P)의 온도가 내려갈 우려가 작아져, 웨이퍼(W)의 면내온도가 균일하게 되어 바람직하다. 저항발열체(5)를 인쇄법 등으로 형성할 경우, 원호형상 띠(51)의 선폭(Wp)보다 연결 원호띠인 연결 원호띠(52)의 선폭(Ws)을 1∼5% 작게 함으로써 연결 원호띠(52)의 저항을 크게 하는 것에 의해, 연결 원호띠(52)의 온도를 원호형상 띠(51)의 온도보다 높여서 웨이퍼(W)의 면내온도를 균일하게 할 수 있다.

또한 판두께가 1∼7㎜의 판형상 세라믹스체(2)의 한쪽의 주면측을 웨이퍼를 싣는 적재면(3)으로 하고, 그 판형상 세라믹스체(2)의 하면에 저항발열체(5)를 형성하는 웨이퍼용 히터(1)에서는, 저항발열체(5)의 두께를 5∼50㎛로 하고, 저항발열체(5)를 둘러싸는 외접원(C)의 면적에 대하여, 외접원(C) 중에 있어서 저항발열체(5)가 차지하는 면적의 비율이 5∼30%인 것이 바람직하다.

즉 저항발열체(5)를 둘러싸는 외접원(C)의 면적에 대하여, 외접원(C) 중에 차지하는 저항발열체(5)의 면적의 비율을 5%미만으로 하면, 저항발열체(5)에 있어 서의 간격(L1, L2, …)이 지나치게 커지기 때문에, 적재면(3)에 있어서의 저항발열체(5)가 없는 부분의 상방에 있는 부분의 표면온도가 다른 부분과 비교해서 작아져, 적재면(3)의 온도를 균일하게 하는 것이 어렵게 된다. 반대로 저항발열체(5)를 둘러싸는 외접원(C)의 면적에 대하여, 외접원(C) 중에 차지하는 저항발열체(5)의 면적의 비율이 30%를 넘으면, 판형상 세라믹체(2)와 저항발열체(5) 사이의 열팽창 차를 2.0×10^-6/℃이하로 근사시켰다고 해도, 열팽창 차에 기인하는 열응력이 커져, 판형상 세라믹체(2)를 변형시킴으로써 바람직하지 못하다. 판형상 세라믹체(2)가 변형하기 어려운 세라믹 소결체로 이루어지는 것이라도, 그 판두께(t)는 1㎜∼7㎜로 비교적 얇은 것이므로, 저항발열체(5)를 발열시키면, 적재면(3)측이 움푹 들어가도록 판형상 세라믹체(2)에 휘어짐이 발생할 우려가 있다. 그 결과, 웨이퍼(W)의 중심부의 온도가 둘레가장자리보다 작아져, 온도 불균형이 커질 우려가 있다.

또, 바람직하게는, 외접원(C)의 면적에 대하여, 외접원(C) 내에 있어서 저항발열체(5)가 차지하는 면적의 비율을 7%∼20%로 설정하고, 보다 바람직하게는 8%∼15%로 한다.

보다 구체적으로는, 간격(L1)이 0.5㎜이상이고, 상기 판형상 세라믹스체(2)의 판두께의 3배 이하인 것이 바람직하다. 간격(L1)이 O.5㎜미만에서는 저항발열체(5)를 인쇄하여 형성할 때에 저항발열체(5)의 대항 영역에서의 수염형상의 돌기가 발생해 그 부분이 단락될 우려가 있다. 또한 간격(L1)이 판형상 세라믹스체(2)의 두께의 3배를 넘으면, 간격(L1)에 대응하는 웨이퍼(W)의 표면에 쿨 존이 발생해 웨 이퍼(W)의 면내 온도차를 크게 할 우려가 있기 때문이다.

또한, 이러한 효과를 효율적으로 발현시키기 위해서는, 저항발열체(5)의 막두께를 5∼50㎛로 하는 것이 바람직하다.

저항발열체(5)의 막두께가 5㎛을 밑돌면, 저항발열체(5)를 스크린인쇄법으로 막두께를 균일하게 인쇄하는 것이 곤란하게 되기 때문이다. 또한 저항발열체(5)의 두께가 50㎛를 넘으면, 외접원(C)에 대하여 저항발열체(5)가 차지하는 면적의 비율을 30%이하로 하여도 저항발열체(5)의 두께가 비교적 두껍기 때문에 저항발열체(5)의 강성이 커지고, 판형상 세라믹체의 온도변화에 의해 저항발열체(5)의 신축에 의한 영향으로 판형상 세라믹체(2)가 변형될 우려가 있다. 또한 스크린인쇄에서 균일한 두께로 인쇄하는 것이 어렵고 웨이퍼(W)의 표면의 온도차가 커지거나 할 우려가 있기 때문이다. 또, 보다 바람직한 저항발열체(5)의 두께는 10∼30㎛이다.

이하, 본 발명에 따른 히터(1)의 각 부재의 구성에 대해서 상세하게 설명한다.

또한, 본 발명은, 이하에 나타내는 구체예에 한정되는 것은 아니다.

도 1의 히터(1)에 있어서, 판형상 세라믹체(2) 판은, 예를 들면 두께(t)가 1∼7㎜이고, 100∼200℃에 있어서의 영율이 200∼450㎫인 판형상체이다.

100∼200℃의 영율이 200∼450㎫인 판형상 세라믹체(2)의 재질로서는, 알루미나, 질화규소, 사이알론, 질화알루미늄을 사용할 수 있고, 이 중에서도 특히 질화알루미늄은 50W/(m·K)이상, 또한 100W/(m·K)이상의 높은 열전도율을 가짐과 아울러, 불소계나 염소계 등의 부식성 가스에 대한 내식성이나 내플라즈마성에도 우 수하기 때문에, 판형상 세라믹체(2)의 재질로서 바람직하다.

판형상 세라믹스체(2)의 두께는, 2∼5㎜로 하면 더욱 바람직하다. 판형상 세라믹스체(2)의 두께가 2㎜보다 얇으면, 판형상 세라믹스체(2)의 강도가 없어져 저항발열체(5)의 발열에 의한 가열시, 가스 분사구(24)들의 냉각 에어를 분사했을 때에, 냉각시의 열응력에 완전히 견딜수 없고, 판형상 세라믹스체(2)에 크랙이 발생할 우려가 있기 때문이다. 또한 판형상 세라믹스체(2)의 두께가 5㎜를 넘으면, 판형상 세라믹체(2)의 열용량이 커지므로 가열 및 냉각시의 온도가 안정될 때까지의 시간이 길어질 우려가 있다.

판형상 세라믹스체(2)는, 바닥이 있는 금속 케이스(19) 개구부의 외주에 볼트(16)를 관통시켜, 판형상 세라믹스체(2)와 바닥이 있는 금속 케이스(19)가 직접 접촉하지 않도록, 링형상의 접촉부재(17)를 개재시키고, 바닥이 있는 금속 케이스(19)측으로부터 탄성체(18)를 개재시켜서 너트(20)를 나사결합함으로써 탄성적으로 고정하고 있다. 이것에 의해 판형상 세라믹스체(2)의 온도가 변동했을 경우에 바닥이 있는 금속 케이스(19)가 변형해도, 상기 탄성체(18)에 의해 이것을 흡수하고, 이것에 의해 판형상 세라믹스체(2)의 휘어짐을 억제하여, 웨이퍼 표면에 판형상 세라믹스체(2)의 휘어짐에 기인하는 온도 편차가 발생하는 것을 방지할 수 있게 된다.

링형상의 접촉부재(17)의 단면은 다각형이나 원형의 어느 것이라도 좋지만, 판형상 세라믹스체(2)와 접촉부재(17)가 평면에서 접촉할 경우에 있어서, 판형상 세라믹스체(2)와 접촉부재(17)가 접하는 접촉부의 폭은 0.1㎜∼13㎜이면, 판형상 세라믹스체(2)의 열이 접촉부재(17)를 통해서 바닥이 있는 금속 케이스(19)에 흐르는 양을 작게 할 수 있다. 그리고, 웨이퍼(W)의 면내의 온도차를 작게 할 수 있고, 웨이퍼(W)를 균일하게 가열할 수 있다. 더 바람직하게는 0.1∼8㎜이다. 접촉부재(17)의 접촉부의 폭이 0.1㎜이하에서는, 판형상 세라믹스체(2)와 접촉 고정했을 때에 접촉부가 변형하여, 접촉부재가 파손될 우려가 있다. 또한 접촉부재(17)의 접촉부의 폭이 13㎜를 넘을 경우에는, 판형상 세라믹스체(2)의 열이 접촉부재에 흘러, 판형상 세라믹체(2)의 주변부의 온도가 저하해 웨이퍼(W)를 균일하게 가열하는 것이 어렵게 된다. 더 바람직하게는 접촉부재(17)와 판형상 세라믹스체(2)의 접촉부의 폭은 0.1㎜∼8㎜이며, 더 한층 바람직하게는 0.1∼2㎜이다.

또한 접촉부재(17)의 열전도율은 판형상 세라믹스체(2)의 열전도율보다 작은 것이 바람직하다. 접촉부재(17)의 열전도율이 판형상 세라믹스체(2)의 열전도율보다 작으면 판형상 세라믹스체(2)에 실은 웨이퍼(W) 면내의 온도분포를 균일하게 가열할 수 있음과 아울러, 판형상 세라믹스체(2)의 온도를 높이거나 낮추거나 할 때에, 접촉부재(17)와의 열의 전달량이 작아 바닥이 있는 금속 케이스(19)와의 열적 간섭이 적으며, 신속하게 온도를 변경하는 것이 용이하게 된다.

접촉부재(17)의 열전도율이, 판형상 세라믹스체(2)의 열전도율의 1O%보다 작으면, 판형상 세라믹스체(2)의 열이 바닥이 있는 금속 케이스(19)에 흐르기 어렵고, 판형상 세라믹스체(2)로부터 바닥이 있는 금속 케이스(19)에 열이, 분위기 가스(여기에서는 공기)에 의한 전열이나 복사전열에 의해 흐르는 열이 많아져 바람직하지 못하다.

접촉부재(17)의 열전도율이 판형상 세라믹스체(2)의 열전도율보다 클 경우에는, 판형상 세라믹스체(2)의 주변부의 열이 접촉부재(17)를 통해서 바닥이 있는 금속 케이스(19)에 흘러, 바닥이 있는 금속 케이스(19)를 가열함과 아울러, 판형상 세라믹스체(2)의 주변부의 온도가 저하해 웨이퍼(W) 면내의 온도차가 커져 바람직하지 못하다. 또한 바닥이 있는 금속 케이스(19)가 가열되기 때문에 가스 분사구(24)로부터 에어를 분사해 판형상 세라믹스체(2)를 냉각하려고 해도 바닥이 있는 금속 케이스(19)의 온도가 높기 때문에 냉각하는 시간이 길어지거나, 가열할 때에 일정 온도가 될 때까지의 시간이 길어질 우려가 있다.

한편, 상기 접촉부재(17)를 구성하는 재료로서는, 작은 접촉부로 유지하기 위해서, 접촉부재의 영율은 1㎬이상이 바람직하고, 더 바람직하게는 10㎬이상이다. 이러한 영율로 함으로써 폭이 0.1㎜∼8㎜인 작은 접촉부에서, 판형상 세라믹스체(2)를 바닥이 있는 금속 케이스(19)에 접촉부재(17)를 통해서 볼트(16)로 고정해도, 접촉부재(17)의 변형을 작게 할 수 있다. 이것에 의해 판형상 세라믹스체(2)가 위치 어긋나거나 평행도가 변화되거나 하는 것을 방지할 수 있고, 정밀도 좋게 유지할 수 있다.

또한, 영율이 높은 접촉부재(17)를 사용함으로써, 특허문헌2에 기재된 바와 같이, 불소계 수지나 유리섬유를 첨가한 수지로 이루어지는 접촉부재에서는 얻을 수 없는 정밀도를 달성할 수 있다.

상기 접촉부재(17)의 재질로서는 철과 카본으로 이루어지는 탄소강이나 니켈, 망간, 크롬을 더한 특수강 등의 금속이 영율이 커서 바람직하다. 또한 열전도 율이 작은 재료로서는, 스테인레스강이나 Fe-Ni-Co계 합금의 소위 코발이 바람직하고, 판형상 세라믹스체(2)의 열전도율보다 작아지도록 접촉부재(17)의 재료를 선택하는 것이 바람직하다.

또한 접촉부재(17)와 판형상 세라믹스체(2)를 작은 접촉 면적에서, 또한 접촉부의 면적이 작아도 접촉부가 결손되어 파티클을 발생할 우려가 적고 안정되게 판형상 세라믹판(2)을 유지하기 위해서, 판형상 세라믹스체(2)에 수직인 면에서 절단한 접촉부재(17)의 단면은 다각형보다 원형이 바람직하다. 또한 단면의 직경이 1㎜이하의 원형의 와이어를 접촉부재(17)로서 사용하면 판형상 세라믹스체(2)와 바닥이 있는 금속 케이스(19)의 위치가 변화되는 일없이 웨이퍼(W)의 표면온도를 균일하게 할 수 있고 또한 신속하게 승강온하는 것이 가능하다.

다음에 바닥이 있는 금속 케이스(19)는 측벽부(22)와 저면(21)을 갖고, 판형상 세라믹스체(2)는 그 바닥이 있는 금속 케이스(19)의 개구부를 덮도록 설치하고 있다. 또한 바닥이 있는 금속 케이스(19)에는 냉각 가스를 배출하기 위한 구멍(23)이 형성되어 있고, 판형상 세라믹스체(2)의 저항발열체(5)에 급전하기 위한 급전부(6)에 도통하기 위한 급전단자(11), 판형상 세라믹스체(2)를 냉각하기 위한 가스 분사구(24), 판형상 세라믹스체(2)의 온도를 측정하기 위한 열전대(27)를 설치하고 있다.

또, 바닥이 있는 금속 케이스(19)의 깊이는 10∼50㎜이고, 저면(21)은 판형상 세라믹스체(2)로부터 10∼50㎜의 거리에 설치하는 것이 바람직하다. 더 바람직하게는 20∼30㎜이다. 이것은, 판형상 세라믹스체(2)와 바닥이 있는 금속 케이스 (19) 상호의 복사열에 의해 적재면(3)의 균열화가 용이하게 됨과 동시에, 외부와의 단열효과가 있어서, 적재면(3)의 온도가 일정하고 균일한 온도가 될 때까지의 시간이 짧아지기 때문이다.

그리고, 바닥이 있는 금속 케이스(19) 내에 승강가능하게 설치된 리프트 핀(25)에 의해, 웨이퍼(W)를 적재면(3) 상에 싣거나 적재면(3)으로부터 들어 올리거나 하는 작업이 이루어진다. 그리고, 웨이퍼(W)는, 웨이퍼 지지핀(8)에 의해 적재면(3)으로부터 띄운 상태에서 유지되어, 한쪽 접촉 등에 의한 온도 불균형을 방지하도록 하고 있다.

또한 이 히터(1)에 의해 웨이퍼(W)를 가열하기 위해서는, 반송암(도시하지 않음)으로 적재면(3)의 상방까지 운반된 웨이퍼(W)를 리프트 핀(25)에서 지지한 후, 리프트 핀(25)을 강하시켜서 웨이퍼(W)를 적재면(3)상에 얹는다.

다음에 히터(1)를 레지스트막 형성용으로서 사용하는 경우에는, 판형상 세라믹스체(2)의 주성분을 탄화규소로 하면, 대기중의 수분 등과 반응해서 가스를 발생시키는 일도 없기 때문에, 웨이퍼(W)상에의 레지스트막의 부착에 사용했다고 해도, 레지스트막의 조직에 악영향을 주는 일이 없고, 미세한 배선을 고밀도로 형성하는 것이 가능하다. 이 때, 소결 조제에 물과 반응해서 암모니아나 아민을 형성할 가능성이 있는 질화물을 함유하지 않도록 하는 것이 필요하다.

또, 판형상 세라믹스체(2)를 형성하는 탄화규소질 소결체는, 주성분의 탄화규소에 대하여, 소결조제로서 붕소(B)와 탄소(C)을 첨가하거나, 혹은 알루미나 (Al₂O₃), 산화이트륨(Y₂O₃)과 같은 금속산화물을 첨가해서 충분히 혼합하고, 평판상으로 가공한 후, 1900∼2100℃에서 소성함으로써 얻어진다. 탄화규소는 α형을 주체로 하거나 혹은 β형을 주체로 하는 것 중 어느 것이어도 관계없다.

한편, 탄화규소질 소결체를 판형상 세라믹스체(2)로서 사용할 경우, 반도전성을 갖는 판형상 세라믹스체(2)와 저항발열체(5) 사이의 절연을 유지하는 절연층으로서는, 유리 또는 수지를 사용하는 것이 가능하다. 유리를 사용할 경우, 그 두께가 100㎛미만에서는 내전압이 1.5kV를 밑돌아 절연성을 유지할 수 없고, 반대로 두께가 400㎛를 넘으면, 판형상 세라믹스체(2)를 형성하는 탄화규소질 소결체나 질화알루미늄질 소결체와의 열팽창 차가 지나치게 커지기 때문에, 크랙이 발생해서 절연층으로서 기능하지 않게 된다. 그 때문에, 절연층으로서 유리를 사용할 경우, 절연층의 두께는 100∼400㎛의 범위로 형성하는 것이 바람직하고, 바람직하게는 200㎛∼350㎛의 범위로 하는 것이 좋다.

또한, 판형상 세라믹스체(2)의 적재면(3)과 반대측의 주면은, 유리나 수지로 이루어지는 절연층과의 밀착성을 높이는 관점에서, 평면도 20㎛이하, 면조도를 중심선 평균조도(Ra)로 0.1㎛∼0.5㎛로 연마해 두는 것이 바람직하다.

또한 판형상 세라믹스체(2)를, 질화알루미늄을 주성분으로 하는 소결체로 형성하는 경우에는, 주성분의 질화알루미늄에 대하여 소결조제로서 Y₂O₃이나 Yb₂O₃ 등의 희토류원소 산화물과 필요에 따라서 CaO 등의 알칼리 토류금속 산화물을 첨가해서 충분히 혼합하고, 평판상으로 가공한 후, 질소가스 중 1900∼2100℃로 소성함으 로써 얻어진다. 판형상 세라믹스체(2)에 대한 저항발열체(5)의 밀착성을 향상시키기 위해서, 유리로 이루어지는 절연층을 형성하는 일도 있다. 다만, 저항발열체(5) 속에 충분한 유리를 첨가하고, 이것에 의해 충분한 밀착강도가 얻어지는 경우에는, 생략하는 것이 가능하다.

이 절연층을 형성하는 유리의 특성으로서는, 결정질 또는 비정질 중 어느 것이라도 좋고, 내열온도가 200℃이상이고 또한 0℃∼200℃의 온도영역에 있어서의 열팽창계수가 판형상 세라믹스체(2)를 구성하는 세라믹스의 열팽창계수에 대하여 -5∼+5×10^-7/℃의 범위에 있는 것을 적당하게 선택해서 사용하는 것이 바람직하다. 즉 열팽창계수가 상기 범위를 벗어난 유리를 사용하면, 판형상 세라믹스체(2)를 형성하는 세라믹스와의 열팽창 차이가 지나치게 커지기 때문에, 유리의 베이킹 후의 냉각시에 있어서 크랙이나 박리 등의 결함이 생기기 쉽기 때문이다.

또, 유리로 이루어지는 절연층을 판형상 세라믹스체(2)상에 피착하는 수단으로서는, 상기 유리 페이스트를 판형상 세라믹스체(2)의 중심부에 적당량 떨어뜨리고, 스핀코팅법에서 늘려서 균일하게 도포하거나, 혹은 스크린인쇄법, 침지법, 스프레이 코팅법 등으로 균일하게 도포한 후, 유리 페이스트를 6OO℃이상의 온도에서 베이킹하면 된다. 또한 절연층으로서 유리를 사용할 경우, 미리 탄화규소질 소결체 또는 질화알루미늄질 소결체로 이루어지는 판형상 세라믹스체(2)를 850∼1300℃정도의 온도로 가열하고, 절연층을 피착하는 표면을 산화처리해 둠으로써 유리로 이루어지는 절연층과의 밀착성을 높일 수 있다.

본 발명의 저항발열체(5)의 패턴형상으로서는, 도 3이나 도 4에 나타내는 바와 같은 복수의 블록으로 분할되어, 개개의 블록이 원호형상의 패턴과 직선형상의 패턴으로 이루어지는 소용돌이형상이나 지그재그인 리턴 형상을 한 것이 바람직하다. 본원 발명의 히터(1)는 웨이퍼(W)를 균일하게 가열하는 것이 중요하기 때문에, 이들의 패턴 형상은 띠형상의 저항발열체(5)의 각 부의 밀도가 균일한 것이 바람직하다. 다만, 도 17에 나타내는 바와 같은, 판형상 세라믹체(22)의 중심으로부터 방사방향으로 보아서, 저항발열체(25)의 간격이 치밀한 부분과 성긴 부분이 교대로 드러나는 저항발열체 패턴에서는, 성긴 부분과 치밀한 부분에서 웨이퍼(W)의 표면온도에 불균일을 발생하므로 바람직하지 못하다.

또한 저항발열체(5)를 복수의 저항발열체 존으로 분할해서 형성할 경우, 각각의 존의 온도를 독립하여 제어함으로써, 적재면(3)상의 웨이퍼(W)를 균일하게 가열하는 것이 바람직하다.

저항발열체(5)는, 도전성의 금속입자에 유리 프릿(frit)이나 금속산화물을 포함하는 전극 페이스트를 인쇄법으로 판형상 세라믹체(2)에 인쇄, 베이킹한 것을 사용할 수 있다. 금속입자로서는, Au, Ag, Cu, Pd, Pt, Rh 중 적어도 1종의 금속을 사용하는 것이 바람직하고, 또 유리 프릿으로서는, B, Si, Zn을 함유하는 산화물로 이루어지고, 판형상 세라믹체(2)의 열팽창계수보다 작은 4.5×10^-6/℃이하의 저팽창 유리를 사용하는 것이 바람직하다. 또한 금속산화물로서는, 산화규소, 산화붕소, 알루미나, 티타니아에서 선택된 적어도 1종을 사용하는 것이 바람직하다.

여기에서, 저항발열체(5)를 형성하는 금속입자로서, Au, Ag, Cu, Pd, Pt, Rh 중 적어도 1종의 금속을 사용하는 것은, 전기저항이 작기 때문이다.

저항발열체(5)를 형성하는 유리 프릿으로서, B, Si, Zn을 함유하는 산화물로 이루어지고, 저항발열체(5)를 구성하는 금속입자의 열팽창계수가 판형상 세라믹체(2)의 열팽창계수보다 크기 때문에, 저항발열체(5)의 열팽창계수를 판형상 세라믹체(2)의 열팽창계수에 가까이 하기 위해서는, 판형상 세라믹체(2)의 열팽창계수보다 작은 4.5×10^-6/℃이하의 저팽창 유리를 사용하는 것이 바람직하기 때문이다.

또한 저항발열체(5)를 형성하는 금속산화물로서는, 산화규소, 산화붕소, 알루미나, 티타니아로부터 선택되는 적어도 1종을 사용하는 것이 바람직한 것은, 저항발열체(5) 중의 금속입자와 밀착성이 뛰어나고, 또한 열팽창계수가 판형상 세라믹체(2)의 열팽창계수와 가깝고, 판형상 세라믹체(2)와의 밀착성도 뛰어나기 때문이다.

단, 저항발열체(5)에 대하여, 금속산화물의 함유량이 80%를 넘으면, 판형상 세라믹체(2)와의 밀착력은 증가하지만, 저항발열체(5)의 저항값이 커져 바람직하지 못하다. 그 때문에, 금속산화물의 함유량은 60%이하로 하는 것이 좋다.

그리고, 도전성의 금속입자와 유리 프릿이나 금속산화물로 이루어지는 저항발열체(5)는, 판형상 세라믹체(2)와의 열팽창 차가 3.0×1O^-6/℃이하인 것을 사용하는 것이 바람직하다.

즉 저항발열체(5)와 판형상 세라믹체(2)의 열팽창 차를 0.1×1O^-6/℃로 하는 것은 제조상 어렵고, 반대로 저항발열체(5)와 판형상 세라믹체(2)의 열팽창 차가 3.0×1O^-6/℃를 넘으면, 저항발열체(5)를 발열시켰을 때 판형상 세라믹체(2)와의 사이에 작용하는 열응력에 의해, 적재면(3)측이 오목형으로 휠 우려가 있기 때문이다.

또한, 절연층 상에 피착하는 저항발열체(5) 재료로서는, 금(Au), 은(Ag), 동(Cu), 바나듐(Pd) 등의 금속단체를, 증착법이나 도금법으로 직접 피착하거나, 혹은 상기 금속단체나 산화레늄(Re₂O₃), 란탄망가네이트(LaMnO₃) 등의 도전성의 금속산화물이나 상기 금속재료를 수지 페이스트나 유리 페이스트로 분산시킨 페이스트를 준비하고, 소정의 패턴 형상으로 스크린인쇄법 등으로 인쇄한 뒤 베이킹하고, 상기 도전재를 수지나 유리로 이루어지는 매트릭스로 결합하면 된다. 매드릭스로서 유리를 사용할 경우, 결정화 유리, 비정질 유리 중 어느 것이라도 좋지만, 열사이클에 의한 저항값의 변화를 억제하기 위해서 결정화 유리를 사용하는 것이 바람직하다.

단, 저항발열체(5) 재료에 은(Ag) 또는 동(Cu)을 사용할 경우, 마이그레이션이 발생할 우려가 있기 때문에, 이러한 경우에는, 저항발열체(5)를 덮도록 절연층과 동일한 재질로 이루어지는 코트층을 40∼400㎛정도의 두께로 피복해 두면 좋다.

또한 저항발열체(5)에의 급전방법에 대해서는, 바닥이 있는 금속 케이스(19)에 설치한 급전단자(11)를 판형상 세라믹스체(2)의 표면에 형성한 급전부(6)에 스프링(도시하지 않음)으로 압압함으로써 접속을 확보해 급전한다. 이것은, 2∼5㎜의 두께의 판형상 세라믹스체(2)에 금속으로 이루어지는 단자부를 매설해서 형성하면, 상기 단자부의 열용량에 의해 균열성이 나빠지기 때문이다. 그 때문에 상기와 같이, 급전단자(11)를 스프링으로 압압해서 전기적 접속을 확보함으로써, 판형상 세라믹스체(2)와 그 바닥이 있는 금속 케이스(19) 사이의 온도차에 의한 열응력을 완화하여, 높은 신뢰성으로 전기적 도통을 유지할 수 있다. 또한, 접점이 점접촉이 되는 것을 방지하기 위해서, 탄성이 있는 도체를 중간층으로서 삽입해도 관계없다. 이 중간층은 단지 박(箔)형상의 시트를 삽입하는 것 만으로도 효과가 있다. 그리고, 급전단자(11)의 급전부(6)측의 직경은, 1.5∼5㎜로 하는 것이 바람직하다.

또한 판형상 세라믹스체(2)의 온도는, 판형상 세라믹스체(2)에 그 선단이 메워넣어진 열전대(27)에 의해 측정된다. 열전대(27)로서는, 그 응답성과 유지의 작업성의 관점으로부터, 외경 0.8㎜이하의 시스형의 열전대(27)를 사용하는 것이 바람직하다. 이 열전대(27)의 선단부는, 판형상 세라믹스체(2)에 구멍이 형성되어, 이 속에 설치된 고정부재에 의해 구멍의 내벽면에 압압 고정하는 것이 측온의 신뢰성을 향상시키기 때문에 바람직하다. 마찬가지로 소선의 열전대나 Pt 등의 측온저항체를 매설해서 측온을 행하는 것도 가능하다.

또, 판형상 세라믹체(2)의 한쪽의 주면에는, 도 1에 나타내는 바와 같이 복수의 지지핀(8)을 설치하고, 판형상 세라믹체(2)의 한쪽의 주면으로부터 일정한 거리를 두고 웨이퍼(W)를 유지하도록 해도 관계없다.

또한 도 1에서는 판형상 세라믹체(2)의 다른쪽의 주면(3)에 저항발열체(5)만을 구비한 웨이퍼 히터(1)에 대해서 나타냈지만, 본 발명은, 주면(3)과 저항발열체(5) 사이에 정전흡착용이나 플라즈마 발생용으로서의 전극을 매설한 것이라도 되는 것은 말할 필요도 없다.

실시형태2.

본 발명에 따른 실시형태2의 히터는, 실시형태1의 히터(1)에 있어서, 측온소자(27)의 배치 위치를, 저항발열체(5) 및 급전부(6)와의 관계에 있어서 특별히 정한 이외는 실시형태1의 히터(1)와 마찬가지로 구성되어 있다. 또한, 실시형태2에 있어서, 보다 바람직한 구체적인 형태는 실시형태1과 같다. 또한 실시형태2의 설명에서 참조하는 도면에 있어서, 실시형태1과 같은 것에는 같은 부호를 붙여서 나타내고 있다.

즉, 본 발명에 따른 실시형태2의 히터는, 판형상 세라믹체(2)의 한쪽의 주면을 피가열물을 가열하는 적재면(가열면)(3)으로 하고, 그 내부 또는 다른쪽의 주면에, 저항발열체(5)가 복수의 원호형상 띠와 연결 원호띠에 의한 U자 패턴을 구성하도록 끌어넣어져 있고, 판형상 세라믹체(2) 또는 피가열물의 온도를 측정하는 측온소자(27)가 이하와 같이 설치되어 있다. 여기에서 특히, 본 실시형태2의 히터에서는, 저항발열체(5)의 양단에 접속된 급전부(6)를 원환 저항발열체 존 밖에 설치하고, 측온소자(27)를 원환 저항발열체 존 속에 설치함으로써, 피가열물인 웨이퍼(W)의 면내의 정상시의 온도차를 작고, 또한 과도시에 있어서 웨이퍼 면내의 온도차를 작게 할 수 있는 점에 특징이 있다.

도 5는, 실시형태2의 히터에 있어서의, 저항발열체(5)와 급전부(6)과 측온소자(27)의 설치 위치를 나타내고 있고, 실시형태1의 도 2와 비교하면, 급전부(6)의 위치가 다르고, 측온소자(27)의 위치가 명시되어 있다. 즉, 실시형태2의 히터에서 는, 도 5에 나타내는 바와 같이 2개의 급전부(6)는, 저항발열체(5)의 내접원(C1)의 내부에 설치되어 있고, 급전선(6a)에 의해 저항발열체(5)의 끝부에 각각 접속되어 있다. 또한 측온소자(27)는 저항발열체(5)의 내접원(C1)과 저항발열체(5)의 외접원(C2) 사이의 영역으로서 정의되는 저항발열체 존 내에 설치되어 있다. 또한, 저항발열체(5)의 구체적 구성은, 실시형태1에서 도 2를 참조하면서 설명한 저항발열체와 동일한 구성이므로, 그 설명은 생략한다.

또한 저항발열체(5)에 전력을 공급하는 급전부(6)는 급전단자(11)와 확실하게 접속할 필요가 있고, 또한 발열부로서 기능하지 않도록 전기저항이 작은 재료를 이용하여 띠의 폭보다 크게 해서 저항값을 작게 억제하는 것이 바람직하다. 그리고, 판형상 세라믹체(2)의 가열면(3)에 중심대칭으로 가열하기 위해서, 급전부(6)를 원환의 저항발열체 존 밖에 인접시켜서 배치함으로써 웨이퍼의 면내 온도차를 작게 할 수 있다. 또한 원환의 저항발열체 존 내에 측온소자(27)를 설치함으로써 저항발열체(5)에 의한 적재면(3)의 가열온도를 정확하게 파악할 수 있고, 웨이퍼(W)의 온도를 측정 시간의 지연이나 측온오차를 작게 할 수 있다. 또한, 급전부(6)와 저항발열체(5)의 끝부의 접속은 저항발열체(5)보다 저항값이 작은 폭이 넓은 리드로 접속하는 것이 바람직하다. 급전부(6)는 급전단자(11)와 경질납땜하거나, 압압 접촉시키거나 해서 접속하는 것이 바람직하다.

그리고 급전부(6)는, 저항발열체(5)의 띠의 폭보다 큰 원형이나 다각형으로 하는 것이 급전단자(11)와 접속하는 점에서 바람직하다. 또한, 특허문헌8에 기재된 히터는 측온소자가 독립된 직사각형의 저항발열체의 사이에 설치되어 있어 독립된 저항발열체의 온도를 정확하게 제어하는 것이 곤란하며, 웨이퍼 면내의 온도차를 작게 할 수 없는 점에서 본 발명과는 그 사상이 전혀 다른 것이다.

또한, 도 5에서는, 급전부(6)를 내측(내접원(C1) 속)에 배치했지만 외측(외접원(C2)의 외측)에 배치해도 동일한 효과를 얻을 수 있는 것은 말할 필요도 없다.

실시형태3.

도 7a는 본 발명에 따른 실시형태3의 히터(300)의 구성을 나타내는 단면도이다.

이 실시형태3의 히터(300)는, 도 7a, 도 7b에 그 일례를 나타내는 바와 같이 적재면(3)의 주변부에 3개이상의 주변 볼록부(304)와, 주변 볼록부(304)보다 높이가 낮은 내측 볼록부(웨이퍼 지지핀)(8)를 그 주변 볼록부(304)의 내측에 구비하고, 상기 주변 볼록부(304)가 판형상 세라믹체의 반경방향 또는 수직방향의 적어도 일방향으로 이동 가능해지도록 유지되어 있는 것을 특징으로 하고 있다. 실시형태3에 있어서, 상술 이외의 점에 대해서는, 실시형태1등과 마찬가지로 구성되어 있다.

즉, 실시형태3은, 도 8a∼도 8b에 나타내는 바와 같이 주변 볼록부(304)의 고정구멍(12)과 주변 볼록부(304)를 고정하는 볼트(10) 사이에 간극을 설치하고, 이 간극의 만큼만 주변 볼록부(304)가 판형상 세라믹체의 반경방향 및 수직방향의 양쪽으로 이동가능하게 되도록 하고 있다.

특허문헌10, 11에 기재된 히터와 같이 웨이퍼(W)의 옆어긋남을 방지하는 원환형상의 볼록부는 판형상 세라믹체의 주변부의 두께가 커지기 때문에, 판형상 세라믹체의 주변부의 열용량이 커지고, 승온 도중의 과도시의 웨이퍼(W) 면내의 온도 차가 커진다고 하는 문제가 있다. 그러나, 본 실시형태3의 히터(300)와 같이 판형상 세라믹체(2)의 주변부에 고립된 주변 볼록부(304)를 구비함으로써 과도시의 웨이퍼(W) 면내의 온도차가 커지는 것을 방지할 수 있고, 또한 웨이퍼(W)의 옆어긋남을 정확하게 방지할 수 있다.

주변 볼록부(304)는 적재면(3)에 웨이퍼(W)를 실을 때에, 웨이퍼(W)의 위치 결정을 행하는 점에서 필요하지만, 면내 온도차를 크게 하도록 작용한다. 즉, 주변 볼록부(304) 그 자체에 열용량이 있는 동시에, 웨이퍼(W)를 가열할 때에 열이 주변 볼록부(304)로부터 볼트(10)를 거쳐서 케이스(19)에 흐르기 때문에, 웨이퍼(W)의 면내 온도차가 커질 우려가 있다. 따라서, 주변 볼록부(304)로부터 볼트(10)에 흐르는 열이 적어지는 수단을 강구하는 것이 바람직하다. 그래서, 본 실시형태3에서는, 적재면(3) 위에 있는 주변 볼록부(304)를 고정하는 고정구멍(12)과 볼트(10)의 사이에 간극을 설치하여, 주변 볼록부(304)로부터 볼트(10)에의 열이 전해지기 어려워지도록 하고 있다. 따라서, 본 실시형태3의 히터에서는, 볼트(10)를 통해서 케이스(19)나 접속부재(17)에 흐르는 열이 적어지고, 주변 볼록부(304)의 주변의 온도저하를 막을 수 있다. 간극의 크기로서는 관통구멍의 직경과 볼트의 외경의 차에서 0.3∼2㎜이면 단열효과가 뛰어나 바람직하다. 더욱 바람직하게는 0.5∼1.5㎜이다.

또한 본 실시형태3에서는, 웨이퍼(W)의 면내 온도차를 보다 작게 하기 위해서, 판형상 세라믹체(2)에 관통구멍(309)을 형성하고, 그 관통구멍(309)에 볼트(10)를 통과시켜서 고정함으로써 주변 볼록부(304)나 판형상 세라믹체(2)의 옆으로 어긋남을 방지하는 것이 바람직하다. 또한 주변 볼록부(304)를 판형상 세라믹체(2)에 볼트(10)로 강고하게 고정하면, 판형상 세라믹체(2)와 주변 볼록부(304)의 하면의 열전도가 높아져 볼트(10)를 통해서 판형상 세라믹체(2)의 열이 케이스(19)에 흘러, 주변 볼록부(304)의 주위의 판형상 세라믹체(2)의 온도가 저하하고, 웨이퍼(W)의 온도도 저하할 우려가 있다. 따라서, 주변 볼록부(304)는 판형상 세라믹체(2)와 강고하게 접속하지 않고, 볼트(10)로 옆으로 어긋남을 방지할 수 있는 정도의 강도로 고정하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 주변 볼록부(304)는 전후 좌우로 0.3∼2㎜ 정도 이동할 수 있는 것이 바람직하다. 이와 같이 접속하면 볼트(10)와 주변 볼록부(304)의 접촉 면적도 작아져 주변 볼록부(304)를 통해서 열이 새는 통로가 좁아져 바람직하다. 본 실시형태3에서는, 이와 같이 구성함으로써 적재면(3)의 온도분포를 균일하게 유지하는 것이 가능해지고, 온도변경시의 과도시의 웨이퍼(W) 면내의 온도차를 작게 할 수 있다.

이 실시형태3의 구조에서는, 웨이퍼(W)는 도면에 나타내지 않는 암으로부터 이송되어 판형상 세라믹체(2)의 적재면(3)으로부터 돌출한 웨이퍼 리프트 핀(25) 상에 얹어진 후, 웨이퍼 리프트 핀(25)이 강하해서 주변 볼록부(4)에 가이드되면서 적재면(3)상의 내측 볼록부(8)에 웨이퍼(W)는 얹어진다. 또한 웨이퍼(W)의 면내 온도차를 작게 하기 위해서는, 웨이퍼의 중심을 판형상 세라믹체(2)의 중심에 맞춰서 정확하게 웨이퍼(W)를 싣는 것이 중요하다. 따라서, 주변 볼록부(304)를 웨이퍼 가이드로 하여, 웨이퍼(W)의 주위가 주변 볼록부(304)와 접촉하면서 가이드되어서 내측 볼록부(8)에서 지지되는 것이 바람직하다.

도 8a∼도 8d는, 주변 볼록부(304)의 부분을 확대해서 나타내는 확대 단면도이다. 도 8a는 원추대 형상의 주변 볼록부(304)를 나타낸다. 도 8b는 원기둥 상에 원추대가 결합한 형상의 주변 볼록부(4)를 나타낸다. 도 8c는 주변이 만곡면으로 이루어지는 주변 볼록부(304)를 나타낸다. 도 8d는 원기둥형상의 주변 볼록부(304)를 나타낸다.

본 발명에서는, 주변 볼록부(304)의 적재면(3)에 평행한 횡단면 형상이 원형인 것이 바람직하고, 이러한 형상으로 함으로써 주변 볼록부(304)를 작게 할 수 있고, 히터부(7)의 주변온도의 저하를 작게 할 수 있으며, 또한 설치도 용이하게 된다.

또한 주변 볼록부(304)는 기둥형상이고 최상부의 직경이 작고, 저면의 직경이 큰 것이 바람직하다. 이와 같이 최상부의 직경이 작으면 웨이퍼(W)가 어긋나 적재면(3)에 놓여지려고 해도 웨이퍼(W)의 위치를 주변 볼록부(304)의 내면을 따라 가이드하면서 웨이퍼(W)를 정확한 위치에 얹을 수 있다.

또한 본 발명의 히터(300)에 있어서, 히터부(7)와 케이스(19)로 둘러싸여진 내면에 냉각 가스를 흘리기 위해서, 노즐(24)과 노즐(24)로부터 분사된 냉각 가스를 배출하는 개구(23)를 케이스(19)에 구비하고 있는 것이 바람직하다. 이러한 노즐(24)과 개구(23)를 구비함으로써, 히터(1)의 냉각 스피드를 크게 할 수 있어 바람직하다.

또한 주변 볼록부(304)의 외주면의 평균 표면조도(Ra)는, 3보다 작은 것이 바람직하다. 표면조도(Ra)가 3.0을 넘으면 웨이퍼(W)의 주변 끝면과 접촉해서 웨이 퍼(W) 위치를 교정할 때에 웨이퍼(W)와의 마찰에 의해 웨이퍼(W)가 마모되어 파티클을 발생할 우려가 있고, 웨이퍼(W)의 수율을 저하시킬 우려가 있다. 또한 평균 표면조도(Ra)가 O.01 이하로 되는 주변 볼록부(304)의 표면가공은 곤란하다.

또한 주변 볼록부(304)에 의해서 웨이퍼(W)의 옆어긋남을 방지하기 위해서는, 주변 볼록부(304)가 동일 원주상에 적어도 3개 필요하며, 주변 볼록부(304)와 내접하는 내접원의 직경은 웨이퍼(W)의 직경보다 1.001∼1.03배의 크기인 것이 바람직하다. 더 바람직하게는 1.001∼1.02배이다. 이와 같이 설치함으로써 적재면(3)상의 정확한 위치에 웨이퍼(W)를 실을 수 있고, 판형상 세라믹체(2)의 적재면(3)으로부터의 열을 균일하게 받는 것이 가능해져 웨이퍼(W)의 표면온도차를 작게 할 수 있다. 보다 구체적으로는, 직경 200㎜의 실리콘 웨이퍼에서는 주변 볼록부(304)의 내접원의 직경은 200.2∼206㎜이며, 직경 300㎜의 웨이퍼(W)용에서는, 상기 내접원의 직경은 300.3∼309㎜인 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는 200.2∼104㎜이며, 300.3∼306㎜이다.

본 발명의 주변 볼록부(304)는, 원형의 세라믹부재로 이루어지고, 상기 세라믹부재의 열용량이 상기 주변 볼록부(304)와 판형상 세라믹체(2)가 접촉하는 면에 대응하는 상기 판형상 세라믹체(2)의 열용량의 3배보다 작은 것이 바람직하다. 주변 볼록부(304)는 판형상 세라믹체(2)의 주변의 상면에 실어져 있다. 따라서, 웨이퍼(W)의 표면을 균일하게 가열하기 위해서는, 판형상 세라믹체(2)의 적재면(3)의 온도분포가 중요하고, 적재면(3)의 주변에 주변 볼록부(304)가 있으면 주변 볼록부(304)의 열용량에 따라 판형상 세라믹체(2)로부터 열이 주변 볼록부(304)로 이동하 거나, 주변 볼록부(304)로부터 판형상 세라믹체(2)로 이동한다. 이 열의 이동에 의해 주변 볼록부(304)의 주위의 판형상 세라믹체(2)의 온도가 높아지거나, 낮아지거나 하는 것이 밝혀졌다. 그리고, 주로 주변 볼록부(304)와 판형상 세라믹체(2)의 접촉면(304a, 303a)을 통해서 열이 이동한다. 웨이퍼(W)의 정상시의 면내 온도차를 0.5℃이하로 하거나, 과도시의 면내 온도차를 작게 하기 위해서는 이 주변 볼록부(304)의 열용량이 작은 것이 바람직하다. 접촉면(303a)을 상면으로 하는 판형상 세라믹체(2)의 통형상부(2a)의 열용량의 3배보다 작으면 열의 흐름이 작아져, 웨이퍼(W)의 면내 온도차가 커질 우려가 적은 것을 알 수 있었다.

또한 상기 볼트(10)로 판형상 세라믹체(2)의 옆어긋남을 방지해도, 판형상 세라믹체(2)가 상하로 어긋날 우려가 있어서, 도 9에 나타낸 바와 같이 판형상 세라믹체(2)의 주변부를 고정금구(29)로 압압하고 있는 것이 바람직하다. 또한 고정금구(29)로부터 열이 케이스(19)로 흐르는 것을 방지하기 위해서 고정금구(29)의 볼록부(29a)에서 점누름 하는 것이 바람직하다. 또한 고정금구(29)의 수는 3∼5개소가 바람직하다.

그리고, 적재면(3)과 웨이퍼(W)의 간격은 내측 볼록부(8)에서 웨이퍼(W)를 지지함으로써 유지되지만, 웨이퍼(W)면과 적재면(3)의 간격을 가능한 한 균일하게 하기 위해서는, 내측 볼록부(8)가 적재면(3)에 균등하게 설치되어 있는 것이 바람직하다. 내측 볼록부(8)는 적재면(3)의 중심으로부터 주변 볼록부(304)에 내접하는 내접원의 직경의 0.5배의 범위 내에 적어도 1개, 상기 내접원의 직경의 0.5∼1배의 범위 내에 적어도 3개 배치되어 있으면 웨이퍼(W) 표면의 변형이 적고, 편차 없이 지지하는 것이 가능해지고, 웨이퍼(W)의 자체 중량에 의한 변형이나 휘어짐을 방지할 수 있기 때문에, 웨이퍼(W) 면내의 온도차가 작아져 바람직하다.

또한 웨이퍼(W)는, 내측 볼록부(8)를 통해서 적재면(3)과 일정한 간격으로 이간시킴으로써, 적재면(3)과 직접 접촉했을 경우의 한쪽 접촉에 의한 웨이퍼(W) 면내의 온도 불균형의 발생을 방지할 수 있다. 그리고, 적재면(3)상의 가스를 통해서 웨이퍼(W)를 가열함으로써 웨이퍼(W) 면내의 온도를 균일하게 승온시키거나, 웨이퍼(W) 면내의 온도를 균일하게 유지할 수 있다.

웨이퍼(W)의 표면온도차를 작게 하기 위해서는, 웨이퍼(W)와 적재면(3)의 사이의 파티클의 침입을 방지하거나 적재면(3)의 미묘한 변형에 의한 웨이퍼(W)면의 온도변화를 방지하는 점에서, 웨이퍼(W)와 적재면(3)의 간격을 결정하는 내측 볼록부(8)의 적재면으로부터의 돌출높이는 0.05∼0.5㎜가 적절하다. 0.05㎜를 밑돌면 적재면(3)의 온도가 웨이퍼(W)에 급격하게 전해져 웨이퍼(W) 면내의 온도차가 커진다. 또한 0.5㎜를 넘으면 적재면(3)으로부터 웨이퍼(W)로 전해지는 열의 전달이 늦어져 웨이퍼(W) 면내의 온도차가 커진다. 더욱 바람직하게는 0.07∼0.2㎜이다.

또한, 통형상부(2a)에 접촉한 접속부(17)는 단열 효과가 크고, 열의 전달을 억제하고 있기 때문에 주변 볼록부(304)와 판형상 세라믹체(2)의 관계로부터 검토하는 것이 중요하게 된다. 또한 주변 볼록부(304)의 직경은 5∼15㎜가 바람직하고, 더욱 바람직하게는 7∼11㎜이다. 그리고, 높이는 3∼14㎜가 바람직하다. 그리고, 도 8a, 도 8b, 도 8c와 같이 외주면에 테이퍼가 갖추어져 있으면 바람직하지만, 도 8d와 같이 외주가 원기둥 형상이어도 좋다. 그리고, 이들의 주변 볼록부(304)는 그 내측에 공간(4b)이 형성되어 있는 것이 바람직하다. 이러한 공간을 형성함으로써 주변 볼록부(304)의 열용량을 저감시킬 수 있기 때문이다. 또한 주변 볼록부(304)의 저면(304a)의 평균 표면조도(Ra)는 0.1∼10이고 판형상 세라믹체(2)와 접촉면의 평균 표면조도(Ra)는 마찬가지로 0.1∼10이면 접촉면으로부터의 열전도가 작아지게 되어 보다 바람직하다.

또한 판형상 세라믹체(2)의 주변 볼록부(304)의 열전도율은, 판형상 세라믹체(2)의 열전도율의 2배이하의 열전도율을 갖는 것이 바람직하다. 주변 볼록부(304)의 열전도율이 판형상 세라믹체(2)의 열전도율의 2배를 넘으면 주변 볼록부(304)의 온도가 상승하기 쉬워져 웨이퍼(W)를 가열할 때의 과도시의 웨이퍼(W) 면내 온도차가 커질 우려가 있다. 바람직하게는, 판형상 세라믹체(2)의 열전도율보다 작게 하면, 주변 볼록부(304)의 주변의 온도저하나 상승을 작게 할 수 있어 바람직하다.

또한, 웨이퍼(W)의 표면온도차를 작게 하기 위해서는 주변 볼록부(304)의 일부는, 판형상 세라믹체(2)의 저항발열체(5)를 둘러싸는 외접원의 내부에 있는 것이 바람직하다. 이러한 배치로 하면 저항발열체(5)에 의해 웨이퍼(W)의 표면적보다 넓은 범위의 적재면(3)을 가열하는 것이 가능해지고, 웨이퍼(W)의 면내의 온도차가 작아져 바람직하다.

도 10a는, 본 발명에 있어서의 판형상 세라믹체의 저항발열체 존(4)의 배치예를 나타내는 것이며, 도 3a 등에 나타내는 예보다 간략화한 예이다.

이 도 10a의 예에서는, 중심부에 원형의 저항발열체 존(4a)과, 그 외측에 동 심원의 원환 저항발열체 존(4bc)과 원환 저항발열체 존(4dg)을 구비하고 있다.

도 10b는, 도 10a의 예에 있어서, 외측의 원환 저항발열체 존(4bc)을 2등분해서 반원의 2개의 저항발열체 존(4b, 4c)으로 하고, 또한 그 외측의 원환 저항발열체 존(4dg)을 4등분한 부채꼴의 4개의 저항발열체 존(4d, 4e, 4f,4g)으로 한 예이며, 이와 같이 하면, 웨이퍼(W)의 표면온도를 보다 균일하게 할 수 있어 바람직하다.

도 10b에 있어서, 상기 히터(1)의 각 저항발열체 존(4a∼4g)은 각각 대응해서 서로 분리된 저항발열체(5a∼5g)를 형성하고, 각 저항발열체 존(4a∼4g)마다 독립하여 제어 가능하게 하는 것이 바람직하다.

또한, 도 10b의 예에서는, 원환 저항발열체 존(4bc, 4dg)은 각각 방사방향으로 2분할, 4분할했지만, 분할수는 이것에 한정되는 것은 아니다.

도 10b의 저항발열체 존(4b, 4c)의 경계는 직선으로 단락지었지만, 반드시 직선일 필요는 없고, 파선이어도 좋다. 저항발열체 존(4b, 4c)이 판형상 세라믹체(2)의 중심에 대하여 중심대칭인 것이 바람직하다.

마찬가지로, 저항발열체 존의 4d와 4e, 4e와 4f, 4f와 4g, 4g와 4d의 각각의 경계도 반드시 직선일 필요는 없고, 각각의 저항발열체 4d에서 4g는, 판형상 세라믹체(2)의 중심에 대하여 중심대칭인 것이 바람직하다.

실시형태4.

이하, 본 발명에 따른 실시형태4의 히터에 관하여 설명한다.

도 1la는, 실시형태4의 히터(400)의 구성을 나타내는 사시도이며, 도 11b는 도 11a의 X-X선에 대한 개략의 단면도이다. 본 실시형태4의 히터(400)는, 실시형태등과 같이 탄화규소 또는 질화알루미늄을 주성분으로 하는 세라믹스로 이루어지는 판형상 세라믹체(402)를 구비하고, 그 한쪽의 주면을 웨이퍼(W)를 싣는 적재면(3)으로 하는 것이지만, 판형상 세라믹체(402)의 내부에 코일형상의 저항발열체(405)가 매설되어 있는 점에서 실시형태1∼3과는 다르다. 또한, 실시형태4의 히터(400)에 있어서, 적재면(3)의 온도나 웨이퍼(W)의 온도를 측정하는 측온소자(427)가 판형상 세라믹체(402)의 다른쪽에 주면에 형성된 오목부에 삽입되어 있다.

또한 판형상 세라믹체(402)는 관통구멍(415)을 갖고 있고, 그 관통구멍에 설치된 웨이퍼 리프트 핀(도시하지 않음)에 의해 웨이퍼(W)를 상하로 이동시켜서, 웨이퍼(W)를 적재면(3)에 싣거나 내리거나 할 수 있게 되어 있다.

저항발열체(405)는, 텅스텐이나 몰리브덴 혹은 텅스텐과 몰리브덴의 합금 등으로 이루어지는 선재를 코일형상으로 선회한 것으로 이루어지고, 그 코일형상의 선재가 굴곡되어서 판형상 세라믹체(402)의 내부에 매설되어 있다. 코일형상의 선재(저항발열체(405))의 양단에는 급전부(406)가 접속되어 있다. 이 급전부(406)에는 급전단자(411)가 접속된다. 급전단자(411)와 급전부(406)는, 도통을 확보할 수 있는 방법이라면, 연납땜, 경질납땜, 볼트체결 등의 방법을 사용해도 된다. 그리고, 급전단자(411)에 외부로부터 전력이 공급되어, 측온소자(427)로 판형상 세라믹스체(2)의 온도를 측정하면서 웨이퍼(W)를 원하는 온도로 가열할 수 있다.

본 실시형태4의 세라믹 히터(400)에 있어서, 코일형상의 저항발열체(405)를 매설한 판형상 세라믹체(402)의 한쪽의 주면은, 판형상의 피가열물을 싣는 적재면 (3)이다.

실시형태4에 있어서, 코일형상의 저항발열체(405)는, 도 12에 나타내는 바와 같이 판형상 세라믹체(402)의 중심축상의 일점(이하, 대칭중심이라고 한다)을 중심으로 하는 동심원을 구성하고, 또한 그 중심을 지나 적재면(3)에 평행한 하나의 직선(이하, 대칭축이라고 한다)에 대하여 대략 선대칭으로 되도록 판형상 세라믹체(402)의 내부에 매설되어 있다.

이하, 상세하게 코일형상 저항발열체(405)의 구성을 상세하게 설명하지만, 설명을 쉽게 하기 위해서, 코일형상 저항발열체(405)의 원호형상 부분이 배치되는 위치에 대응하는 7개의 원을 내측으로부터 순서대로 제1∼제7의 원이라 정의하고, 그 정의한 원을 사용하여 설명한다.

또한 이하의 설명에 있어서, 판형상 세라믹체(402)에 있어서, 대칭축의 한 쪽에 있는 반원영역을 제1영역으로 하고, 반대측에 있는 반원영역을 제2영역으로 한다.

실시형태4에서는, 코일형상 저항발열체(405)의 양단에 설치된 급전부(406)는 판형상 세라믹체(402)의 중심의 근방에 배치된다. 그리고, 우선, 한쪽의 급전부(406)에 접속된 코일형상 저항발열체(405)가 제1영역의 제1의 원을 따라 설치되어 제1원호부(405i)로 되고, 리턴부(405q)에 의해 제1영역 내에서 리턴되고, 그것에 계속되는 부분이 제1영역 내의 제2의 원을 따라 설치되어 제2원호부(405j)가 된다. 이하, 순차 리턴부(405r, 405s, 405t, 405u, 405v)에 의해 리턴되어 제3원호부(405k), 제4원호부(405L), 제5원호부(405m), 제6원호부(405n), 제7원호부(405o)가 각각 제3의 원∼제7의 원을 따르도록 제1영역에 설치된다. 또한, 최외주의 제7원호부(405o)는 리턴되지 않고, 제2영역의 제7원호부(405o)에 연결되어 있다.

제2영역 에 관해서도 제1영역과 마찬가지로, 리턴부(405q, 405r, 405s, 405t, 405u, 405v)에 의해 순차적으로 리턴된 제2원호부(405j), 제3원호부(405k), 제4원호부(405L), 제5원호부(405m), 제6원호부(405n), 제7원호부(405o)가 각각 제2의 원∼제7의 원을 따르도록 제2영역에 설치되고, 최내주의 제1원호부(405i)가 제2의 원을 따라 설치되어, 그 선단의 급전부(406)가 판형상 세라믹체(402)의 중심의 근방에 배치된다. 여기에서, 원호부란, 코일(나선)형상으로 감긴 선재의 중심선이 원호를 이루고 있는 것을 말하고, 바꿔 말하면, 그 원호형상의 중심선의 주위에 선재가 나선형상으로 감겨진 부분을 말한다.

이상과 같이, 본 실시형태4에서는, 제1영역과 제2영역에 있어서 각각, 리턴부에 의해 연결된 동심의 반원호형상의 부분이 나란하게 설치되고, 또한 제1영역과 제2영역의 반원호형상의 부분은 대칭축에 대하여 대칭으로 배치되어 있다.

그리고, 본 실시형태4에 있어서, 서로 대향하는 한쌍의 리턴형부(405q∼405v) 사이의 거리(d401∼d406)를 각각, 인접하는 원호부 사이의 거리(간격)(L401∼L406)보다 작게 설정한 것을 특징으로 하고 있다. 이것에 의해 실질적으로 동심원의 복수의 원환형상의 부분이 1개 접속된 저항발열체(405)로 할 수 있고, 가열되어야 할 웨이퍼(W)의 면내 온도차를 3℃이하로 작게 할 수 있다.

또한, 서로 대향하는 한쌍의 리턴형부(405q∼405v) 사이의 거리(d401∼d406)란, 도 12에 나타내는 바와 같이 제1영역의 리턴부(405q)와 제2영역의 리턴부 (405q)의 거리(d401)와, 제1영역의 리턴부(405r)와 제2영역의 리턴부(405r)의 거리(d402)와, 제1영역의 리턴부(405s)와 제2영역의 리턴부(405s)의 거리(d403)와, 제1영역의 리턴부(405t)와 제2영역의 리턴부(405t)의 거리(d404)와, 제1영역의 리턴부(405u)와 제2영역의 리턴부(405u)의 거리(d405)와, 제1영역의 리턴부(405v)와 제2영역의 리턴부(405v)의 거리(d406)이다.

또한 인접하는 원호부 사이의 거리(간격)(L401∼L406)는, 도 12에 나타내는 바와 같이 나선의 중심선 사이의 거리를 말하는 것이다.

본 실시형태4에서는, 피가열물인 웨이퍼의 면내에 있어서의 온도차를 더욱 작게 하기 위해서, 인접하는 원호부 사이의 거리(간격)(L401∼L406)가 서로 같고 또한 코일형상의 권취체는 대략 동일한 피치를 가지고 있는 것이 바람직하다.

이와 같이, 본 실시형태4의 히터(400)에서는, 저항발열체(405)의 주요부가 실질적으로 동심원을 구성하도록 배치된 복수의 원호부를 갖고 있기 때문에, 저항 발열체(405)에 통전하여 발열시키면, 적재면(3)의 온도분포를 중심으로부터 가장자리 부분을 향해서 동심원형상으로 균일하게 분포시킬 수 있다.

또한 저항발열체 405i와 405j의 중심선 사이의 거리(L401), 저항발열체 405j와 405k의 중심선 사이의 거리(L402), 저항발열체 405k, 405L의 중심선 사이의 거리(L403), 저항발열체 405L과 405m의 중심선 사이의 거리(L404), 저항발열체 405m과 405n의 중심선 사이의 거리(L405), 저항발열체 405n과 405o의 중심선 사이의 거리(L406)를 대략 등간격으로 배치하고 있기 때문에, 각 저항발열체(405i∼405o)에 의한 단위체적당의 발열량을 같게 할 수 있기 때문에, 적재면(3)에 있어서의 반경 방향(방사방향)의 발열편차를 억제할 수 있다.

또한, 본 실시형태4에서는 상술한 바와 같이, 한쌍의 리턴부 사이의 각 거리(d401, d402, d403, d404, d405, d406)는 인접하는 원호부 사이의 각 거리(L401, L402, L403, L404, L405, L406)보다 작게 하는 것이 중요하다.

즉, 적재면(3)의 균열성을 높이기 위해서는, 원호부(405i∼405o)뿐만 아니라, 리턴부(405p∼405v)에 있어서의 단위체적당의 발열량도 같게 할 필요가 있고, 통상, 한쌍의 리턴부(405p∼405v) 사이의 거리(d401, d402, d403, d404, d405, d406)는, 인접하는 원호부(405i∼405o) 사이의 각 대응하는 거리(L401∼L406)보다 적어도 1개소 이상 작게 하고 있다. 이 때문에, 리턴부(405q∼405v)의 주변(P401∼P406)의 발열량이 상대하는 리턴부(405q∼405v)로부터의 발열로 보충되어, 리턴부(405q∼405v)의 주변(P401∼P406)에서의 온도저하를 억제할 수 있다. 이 때문에, 적재면(403)에 실은 웨이퍼(W)의 면내 온도차를 작게 할 수 있고, 균열성을 높일 수 있다. 또한, 웨이퍼(W)의 면내 온도차가 작아짐과 아울러 적재면(403) 내의 온도차가 작아지기 때문에, 큰 판형상 세라믹체(402)의 내부에 큰 열응력이 발생할 우려가 작아지고, 급격한 온도상승이나 냉각을 반복하는 열사이클에 대한 내구성이 증대한다. 특히, 판형상의 세라믹체(402)의 외측에 가까운 주변 P406, P405나 P404는 판형상 세라믹체(2)의 주변으로부터 열이 새서 온도가 저하하기 쉬우므로, 적어도 가장 외측의 리턴부(405v)의 간격(d406)이 저항발열체 405o와 405n의 중심선의 간격(L406)보다 작은 것이 바람직하다. 또한, 그 내측의 리턴부(405u)의 간격(d405)은 저항발열체 405n과 405m의 중심선의 간격(L405)보다 작으면 더욱 바람직 하다. 또한 추가로, 그 내측의 간격(d404)이 L404보다 작으면 보다 바람직하다.

또, 본 실시형태4에서는 웨이퍼(W)의 면내 온도차가 작아짐과 아울러 적재면 내의 온도차가 작아지기 때문에, 큰 판형상 세라믹체(402) 내부에 큰 열응력이 발생할 우려가 작아 급격한 온도상승이나 냉각을 반복하는 열사이클에 대한 내구성을 향상시킬 수 있다.

특히, 한쌍의 리턴부(405q∼405v) 사이의 거리(d401∼d406)를, 인접하는 원호부(405i∼405o) 사이의 각 거리(L401∼L406)의 30%∼80%로 하면, 적재면(3)에 있어서의 균열성을 보다 높일 수 있다. 30%를 밑돌면 리턴부(405q∼405v)의 주변의 온도가 낮아질 우려가 있다. 또 80%를 넘으면 리턴부(405q∼405v)의 주변의 온도가 높아질 우려가 있다. 30∼80%로 하면 이러한 우려가 없고, 리턴부(405q∼405v) 부근의 발열량을 적당하게 증가시킬 수 있고, 적재면(3)에 있어서의 균열성을 보다 높일 수 있다. 더욱 바람직하게는 d401∼d406의 각각은 대응하는 L1∼L6의 40∼60%이면 된다.

또한 본 실시형태4의 저항발열체(405)는, 선재가 나선(코일)형상으로 권취된 형태를 갖고 있고, 원호부(405i∼405o)와 리턴부(405q∼405v)로 이루어진다고 되어 있으므로, 종래의 인쇄법에 의한 직사각형의 리턴 저항발열체와 비교하면 엣지부에 과도한 응력이 작용할 우려가 적다. 이것에 의해, 히터(400)를 급격하게 가열하거나 냉각해도 판형상 세라믹체(402)나 저항발열체(405)가 파손될 우려가 적어져 신뢰성이 높은 세라믹 히터(400)를 제공할 수 있다.

또한 저항발열체(405)에 있어서, 최외주의 원호부의 나선코일의 피치는, 그 내측의 원호부의 나선의 피치보다 작은 것이 바람직하다. 이와 같이 하면, 최외주의 저항발열체(405)의 발열량을 크게 할 수 있고, 판형상 세라믹체(402)의 주변으로부터의 열의 방사나 대류 등의 방산에 의한 온도저하를 방지할 수 있어, 웨이퍼(W)의 면내 온도차를 보다 작게 할 수 있다. 즉, 이와 같이 저항발열체(405)를 형성함으로써 판형상 세라믹스체(2)의 외주면으로부터 열방사나 대류에 의해 유출되는 열을 보완할 수 있고, 웨이퍼(W)면의 주변의 온도저하를 방지할 수 있다. 또한 이러한 구성으로 함으로써, 특히 승온시의 과도시에 있어서의 적재면(3)의 면내 온도차가 작아져 판형상 세라믹체(402)에 발생하는 열응력을 저감할 수 있기 때문에, 반복하여 급격한 열사이클이 가해져도 판형상 세라믹체(402)가 파손될 우려가 적어 바람직하다.

또, 판형상 세라믹체(405)에 매설한 저항발열체(405)의 형상은, 예를 들면 도 15a에 나타낸 바와 같은 대략 동심원상으로 하고 있고, 저항발열체(405)가 차지하는 면적을 S로 하였을 때, 면적(S)은 적재면(403)의 면적의 90%이상으로 하여 가능한 한 적재면(3)의 면적에 가깝게 하는 것이, 웨이퍼의 면내 온도차를 작게 하는 점에서 바람직하다. 또한, 면적(S)은 저항발열체(405)를 둘러싸는 외접원, 외접타원이나 외접하는 다각형 등의 면적이다.

또, 특허문헌14에는 적재면의 직경의 90%를 넘는 영역의 발열량을 크게 한 웨이퍼 가열장치가 개시되어 있지만, 이 히터는 권취체가 소용돌이형상이며 그 소용돌이의 회수는 기껏 8회정도이며, 가령 90%의 영역에서 발열량을 크게 할 수 있어도 그 영역은 판형상 세라믹체의 중심에 대하여 중심대칭으로는 되지 않으므로, 웨이퍼의 좌우의 온도차가 커질 우려가 있다. 이것에 대하여 본 실시형태4의 구성은, 외주의 저항발열체(405)가 판형상 세라믹체(402)에 대하여 중심대칭이며, 똑같이 발열량이 증대하기 때문에 웨이퍼(W) 면내의 온도차가 커질 우려가 없어 보다 바람직한 것이다.

도 13a는, 본 실시형태4의 히터(400)의 변형예에 따른 형태(히터(401))를 나타내는 개략적인 사시도이다. 또, 도 13b는 도 13a의 X-X선의 개략의 단면도이다. 본 변형예의 히터(401)의 다른쪽의 주면의 중앙에 급전단자(411)나 측온소자(427)를 둘러싸도록 통형상의 지지부재(418)가 접합되어 있다. 이와 같이 통형상의 지지부재(418)가 접합되어 있으면, 지지부재(418)의 하방의 플랜지부(418b)로 히터(401)를 유지할 수 있기 때문에 세라믹제의 히터(401)를 예를 들면 할로겐계의 플라즈마 분위기중에서 500℃이상으로 가열해도 내열성이나 내식성이 우수하기 때문에 히터(401)가 변형되거나, 부식되어 파티클을 발생할 우려가 적어 바람직하다.

또한 본 변형예의 히터(401)에서는, 상기 판형상 세라믹체(402)의 다른쪽의 주면에 통형상의 지지부재(418)를 플랜지부(418a)로 접합하고, 이 통형상 지지부재(418)의 내측의 저항발열체의 코일의 피치가 이 통형상 지지부재(418)의 외측의 저항발열체의 코일의 피치보다 작은 것이 바람직하다. 이 이유는, 판형상 세라믹체(402)로부터 접합된 통형상의 지지부재(418)로 열이 전해지고, 판형상 세라믹체(402)의 지지부재(418)의 내측의 온도가 저하될 우려가 있지만, 통형상의 지지부재(418)의 내측에 위치하는 저항발열체의 코일의 피치가 작으면 통형상 지지부재(418)의 내측의 저항발열체의 발열량이 증대하고, 온도저하를 방지하는 작용이 일 어나기 때문이다. 코일형상의 저항발열체를 설치한 세라믹제의 히터는, 코일의 외경이 클수록 적재면(3)의 면내 온도차를 작게 할 수 있지만, 리턴부에서는 코일의 외경보다 작은 곡률반경의 중심선에서 코일을 구부리는 것은 곤란하고, 코일의 외경의 1.5∼3배의 곡률반경으로 굽힘형상의 저항발열체를 형성하는 것이 바람직하다. 이러한 굽힘형상으로 하여 저항발열체(405)를 동심원상에 매설하는 것이지만, 판형상 세라믹체의 중심부에서는 중심선의 원호의 직경이 작아지기 때문에 굽힘부의 곡률이 작아져 저항발열체(405)의 원호부 사이의 거리를 작게 해서 발열량을 증대하는 것은 더욱 곤란하게 된다. 그래서, 굽힘부의 중심선의 곡률을 그정도로 작게 하지 않고 발열량을 증가시키기 위해서는, 저항발열체(405)를 구성하는 코일의 피치를 작게 해서 코일의 단위길이당의 발열량을 크게 해서 온도상승 과도시의 적재면(3) 내의 온도차를 작게 함과 아울러 웨이퍼(W) 면내의 온도차를 작게 하는 것이 바람직하다.

또한 통형상의 지지부재(418)의 내측의 저항발열체(405a)의 코일의 피치(Na)는, 통형상의 지지부재(418)의 플랜지부(418a)의 외형보다 내측에 있는 저항발열체(405a)의 중심선의 길이를, 코일의 권취수로 나눈 값(Na)으로서 구할 수 있다.

또, 저항발열체(405)의 중심선이란, 도 14에 나타낸 바와 같이 적재면(3)측으로부터 보아서 코일형상의 저항발열체(405)의 중심을 통과하는 선(L)이다.

또한 통형상의 지지부재(418)의 외측의 저항발열체(405b)의 코일의 피치도 마찬가지로, 플랜지(418a)의 외측의 저항발열체(405b)의 저항발열체의 중심선의 길이를 권취수로 나눈 값(Nb)으로서 구할 수 있다(도 15 참조).

또한 판형상 세라믹체(402)의 다른쪽의 주면에 통형상의 지지부재(418)를 접합하고, 이 판형상 세라믹체(402)의 통형상의 지지부재(418)의 내측의 면적을 S1, 이 통형상의 지지부재(418)의 내측의 영역의 저항발열체(405a)의 저항값을 R1로 하고, 이 통형상의 지지부재(418)보다 외측의 면적을 S2, 이 통형상의 지지부재(418)보다 외측의 영역의 저항발열체(405b)의 저항값을 R2로 하여, 통형상 지지부재(8)의 내측의 저항밀도(R1/S1)가 통형상 지지부재(418)의 외측의 저항밀도(R2/S2)보다 큰 것이 바람직하다.

또한, 면적(S)은 면적(S1)과 면적(S2)를 가산한 값이다.

즉 상기 히터(401)를 발열시키면, 통형상의 지지부재(418)를 통해서 이 지지부재(418)를 부착한 도시하지 않은 반응처리실측으로 열이 빼앗겨서 열손실이 발생하여, 적재면(3)의 균열화가 저해됨과 아울러, 특히 승온시에 있어서, 통형상의 지지부재(418)가 접합되어 있는 판형상 세라믹체(402)의 중앙과, 통형상의 지지부재(418)가 접합되어 있지 않은 세라믹제의 히터(401)의 둘레가장자리와의 경계에 큰 열응력이 발생하여, 세라믹제의 히터(401)가 균열되어 버린다는 우려가 있다. 그러나, 본 변형예에서는, 저항발열체(405)의 통형상의 지지부재(418)보다 내측에 위치하는 영역(Q1)에 있어서의 저항발열체(405a)의 단위면적당의 저항밀도(R1/S1)를, 통형상의 지지부재(418)보다 외측에 위치하는 영역(Q2)에 있어서의 저항발열체(405b)의 단위면적당의 저항밀도(R2/S2)보다 크게 하고, 통형상의 지지부재(418)가 접합되어 있는 판형상 세라믹체(402)의 중앙의 발열량을 둘레가장자리보다 크게 하고 있다. 이것에 의해 열손실에 따르는 온도손실을 보충하고, 적재면(3)의 온도분 포를 균일화 할 수 있음과 아울러, 승온시에 있어서 세라믹 히터(400)의 중앙의 발열량을 둘레가장자리보다 크게 할 수 있기 때문에, 세라믹 히터(400)에 발생하는 열응력을 완화하고, 급속 승온에 의한 세라믹 히터(400)의 파손을 막을 수 있다.

또한, 상기 저항밀도(R1/S1)는 저항밀도(R2/S2)에 대하여 바람직하게는 1.05∼1.5배의 범위로 크게 하는 것이 좋다.

이것은 저항밀도(R1/S1)가 저항밀도(R2/S2)에 대하여 1.05배 미만이면, 통형상의 지지부재재(418)로부터의 열손실에 따르는 온도손실을 보충할 수 없고, 적재면(3)의 중앙에 있어서의 온도가 둘레가장자리보다 낮아져, 균일한 온도분포를 얻는 것이 곤란하게 될 우려가 있음과 아울러, 승온시에 세라믹 히터(401)에 큰 열응력이 발생하여, 깨져버릴 우려가 있기 때문이다. 반대로, 저항밀도(R1/S1)가 저항밀도(R 2/S2)에 대하여 1.5배보다 커지면, 통형상의 지지부재(418)로부터의 온도손실보다 저항발열체(405a)에 의한 발열량이 지나치게 커지기 때문에, 적재면(3)의 중앙에 있어서의 온도가 둘레가장자리보다 높아져서, 균일한 온도분포를 얻을 수 없어짐과 아울러, 승온시에 발생하는 열응력이 매우 커져 세라믹 히터(400)가 깨져버릴 우려가 있기 때문이다.

또, 통형상의 지지부재(418)가 접합된 세라믹 히터(401)로부터 저항밀도(R1/S1)와 저항밀도(R2/S2)를 구하는 방법으로서는, 예를 들면 도 15a에 나타내는 발열패턴(Q)을 갖는 세라믹 히터(401)의 경우, 이하와 같다.

우선, 통형상 지지체(418)를 절제하고, X선을 대서 세라믹체(402) 속에 매설되어 있는 발열패턴(Q)의 형상을 해석하고, 통형상의 지지부재(418)보다 내측에 위 치하는 영역(Q1)의 면적을 S1, 상기 통형상의 지지부재(418)의 외측에 위치하는 영역(Q2)의 면적을 S2로서 산출한다.

한편, 저항발열체(405a)의 저항값(R1)과 저항발열체(405b)의 저항값(R2)은, 판형상 세라믹체(402)를 통형상의 지지부재(418)의 최외주가 있었던 부분에서, 원판형상 세라믹체와 링형상의 세라믹체로 2분할하고, 원판형상 세라믹체(402)에 매설되어 있는 저항발열체(405a)의 저항값을 R1, 링형상의 세라믹체에 매설되어 있는 저항발열체(405b)의 저항값을 R2로서 각각 측정한다. 이상과 같이 하여 구한 면적(S1)과 면적(S2) 및 저항값(R1)과 저항값(R2)의 값으로부터 저항밀도(R1/S1)와 저항밀도(R2/S2)를 산출하면 된다.

또, 저항발열체(405)의 선지름과, 투과 X선 사진 등에서 적재면(403)으로부터 본 저항발열체(5)의 권취수로부터, 상대적인 저항값을 구함으로써 저항밀도비(R1/S1)/(R2/S2)를 구할 수도 있다.

또한, 본 실시형태4 및 그 변형예에 있어서, 직경 200㎜이상의 웨이퍼(W)의 표면온도를 균일하게 가열하기 위해서는, 저항발열체의 동심원의 원호부는 대략 등간격으로 7∼13중으로 설치하는 것이 바람직하다. 특히, 직경 200㎜용의 웨이퍼 가열용의 세라믹 히터에서는 동심원상으로 7∼9중의 원환을 따라 코일형상의 저항발열체(405)를 설치하고, 또한 직경 300㎜용의 웨이퍼 가열용의 세라믹 히터에서는 동심원상으로 11∼15중의 원환을 따라 코일형상의 저항발열체(405)를 설치함으로써 적재면(3)에 대한 저항발열체의 밀도의 편차를 작게 할 수 있고, 웨이퍼(W) 면내의 온도차를 작게 할 수 있다.

또한 선재가 코일(나선)형상으로 감긴 저항발열체(405)의 나선의 직경은, 판형상 세라믹체(402)의 두께의 0.05∼0.2배인 것이 바람직하다. 또한, 본 발명에 있어서, 저항발열체(405)가, 다른 방향에서 직경이 다른 타원나선구조를 가질 경우에는, 그 단축이 판형상 세라믹체(402)의 두께방향에 일치하고 있는 것이 바람직하고, 그 단축의 길이를 판형상 세라믹체(402)의 두께의 0.05∼0.2배로 설정하는 것이 바람직하다.

여기에서, 본 실시형태4에 있어서, 저항발열체(405)가 단축과 장축의 비가 0.95∼0.75로 타원나선구조의 선재로 되어 있으면, 보다 적재면에 있어서의 면내 온도차를 작게 할 수 있다.

저항발열체(405)의 나선의 직경(타원나선의 경우에는 단축)이, 판형상 세라믹체(402)의 두께의 0.05배를 밑돌면, 저항발열체(405)의 나선직경 또는 단축이 지나치게 작아져서, 적재면(3)을 균일하게 가열하는 것이 어려워지는 경향이 있다. 또한 저항발열체(405)의 나선의 직경(타원나선의 경우에는 단축)이, 판형상 세라믹체(402)의 두께의 0.2배를 상회하면 매설하기 전의 코일의 외경이 지나치게 커져서 리턴 형상이 불연속으로 되어 한쌍의 리턴 형상을 이루는 저항발열체 사이의 거리를 정밀도 좋게 매설하는 것이 어렵게 되고, 적재면(3)의 면내의 온도차가 커질 우려가 있다. 보다 적재면(3)의 면내의 온도차를 작게 하기 위해서는, 저항발열체(405)의 나선의 직경(타원나선의 경우에는 단축)을, 판형상 세라믹체(402)의 두께의 0.08∼0.14배로 설정하는 것이 바람직하다.

또한 저항발열체(405)는, 선재의 권취체로 이루어지고, 고온에서 소결하는 세라믹체에 매설되기 때문에, 고온에서 견딜 수 있는 텅스텐이나 몰리브덴, 또는 이들의 합금으로 이루어지는 것이 바람직하다. 그리고, 판형상 세라믹체(402)는, 적재면(3)의 면내온도를 작게 할 수 있도록 판형상 세라믹체(402)의 열전도율이 50W /(m·K)이상인 탄화물이나 질화물 세라믹으로 이루어지는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, 탄화규소나 질화알루미늄 소결체로 한다.

또한 본 발명의 히터(401)는, 성막장치나 에칭장치의 용기 내부에 설치할 수 있다. 히터(401)의 적재면(403)과 급전단자(411)의 사이는 지지부재(418)의 플랜지(418b)에 설치된 O링으로 용기의 외부와 밀봉되어, 용기 내에 외부로부터 성막가스나 에칭가스를 공급하여 특정의 분위기로 조정할 수 있다. 이상과 같은 본 발명의 어느 하나의 히터(401)를 분위기의 제어가 가능한 용기 내에 설치함으로써, 피가열물을 웨이퍼로 한, 본 발명의 웨이퍼 가열장치로 할 수 있다. 이 웨이퍼 가열장치에서는, 용기 내에 성막용의 가스나 에칭용의 가스를 캐리어가스를 따라서 공급하고, 용기 내의 가스압력을 제어하면서 본 발명의 히터(401)의 적재면(403)에 웨이퍼(W)를 실어서 저항발열체(405)를 가열한다. 본 발명의 히터(401)는 적재면(3)에 실은 웨이퍼(W)의 면내온도차가 작기 때문에 반도체 제조에 적합하고, 최신의 90㎚나 45㎚의 회로 패턴으로 이루어지는 반도체소자 제조공정에 사용해도 반도체소자의 수율이 저하되는 일이 없다.

본 발명의 히터(401)는, 예를 들면 이하와 같은 방법으로 제작할 수 있다.

우선, 본 발명은 세라믹 분말로 이루어지는 판형상의 성형체를 제작하는 공정과, 이 성형체의 한쪽의 주면에 호형상으로 배치된 호형상부와 리턴형상으로 배 치된 리턴부를 연속시킨 홈을 형성하는 공정과, 이 홈에 코일형상의 저항발열체를 삽입하는 공정과, 그 홈과 저항발열체의 간극에 세라믹 분말을 충전하고, 이 세라믹 분말에 예비가압하여 저항발열체를 매설한 성형체를 얻는 공정을 포함한다. 그 리고, 이 성형체를 내열틀에 삽입하여 가압하면서 소성한다. 이 방법에서는, 홈과 저항발열체의 간극에 충전한 세라믹 분말의 밀도가 성형체의 밀도에 가깝게 되어 있기 때문에 소성하여도 소성에 의한 수축을 같게 할 수 있다. 따라서, 본 발명에서 제작된 판형상 세라믹체(402)에서는 변형이나 잔류응력을 적게 할 수 있고, 열사이클을 반복하여도 파손될 우려가 적으며, 내구성이 우수한 본 발명의 히터(400)를 얻을 수 있다.

상기 제조방법에 있어서, 코일형상의 저항발열체(405)를 판형상 세라믹체(402)에 매설하는 공정에서는, 저항발열체(405)의 나선직경이 비교적 크기 때문에 코일형상의 선재를 수납할 수 있는 홈을 판형상의 세라믹 성형체에 형성할 필요가 있지만, 수납하기 전에, 이 홈의 형상에 맞춘 형상으로 코일형상의 저항발열체를 미리 성형해서 열처리해 두면 패턴을 흐트리지 않고 홈에 선재로 이루어지는 저항발열체를 수납할 수 있으므로 바람직하다.

그리고, 이 홈에 상기 원하는 형상을 이루는 저항발열체(405)를 삽입한 후, 이 홈과 상기 저항발열체의 간극에 성형체를 이루는 세라믹스와 동일 조성의 세라믹 분말을 충전하고, 이 세라믹 분말에 예비 가압해서 저항발열체를 매설한 성형체를 얻는 것이 중요하다.

즉, 코일형상의 저항발열체를 미리 홈의 형상에 맞춰서 성형하지 않고, 홈에 코일형상의 저항발열체를 삽입해 홈과 상기 저항발열체의 간극에 세라믹 분말을 충전한 것만으로는, 홈에 충전된 세라믹 분말의 밀도가 세라믹 성형체의 밀도보다 작기 때문에 이 세라믹 성형체를 가압해서 소성해도 홈부분이 매우 움푹 패거나 홈부분에 잔류응력이 발생하여, 소결체를 가열하거나 응력을 가하면 용이하게 파손될 우려가 있다.

이것에 대하여, 미리 홈의 형상에 맞춰서 성형한 저항발열체를 홈에 삽입한 후, 홈과 저항발열체의 간극에 세라믹 분말을 충전한 후에 이 세라믹 분말을 가압함으로써 세라믹분말의 밀도를 세라믹 성형체의 밀도의 7O∼98%정도로 할 수 있다. 이것에 의해 소성시에 발생하는 잔류응력의 발생이나 판형상 세라믹체의 변형이 없어져 저항발열체를 판형상 세라믹체에 균일하게 매설할 수 있다.

또한, 예비 가압하여 오목해진 부분에는, 다시 세라믹 분말을 충전하고 이 상면에서 다시 예비 가압함으로써, 충전한 세라믹 분말과 성형체의 밀도가 보다 가까워지고, 또 충전한 세라믹 분말의 상면과 성형체의 상면이 하나의 면으로 되어, 잔류변형을 발생하기 어려운 성형체를 얻을 수 있다.

이상과 같이 하여 저항발열체를 매설한 성형체를 내열형, 예를 들면 카본형이나 BN(질화붕소)틀에 삽입하고, 상하방향에서 가압하면서 소성한다. 이와 같이 가압소성에 의해서 소결한 소결체는 내부변형이 적고, 본 발명의 히터(401)의 판형상 세라믹체(402)로서 사용하여 급속한 가열이나 냉각을 반복하여도 잔류변형이나 열응력에 의한 파손의 우려가 적어 바람직하다.

또한 저항발열체(405)의 외접원(C)의 직경(D)은 웨이퍼(W)의 직경의 1.02배 정도이면 주변부의 온도가 저하해도 웨이퍼(W) 면내의 온도차가 작아져 바람직하다. 그리고 판형상 세라믹스체(2)의 직경(DP)은 웨이퍼(W)의 직경의 1.05∼1.15배 정도가 바람직하다.

더욱 상세한 구성에 관하여 설명한다.

도 11b는 실시형태4의 세라믹 히터에 관한 다른 일례를 나타내는 단면도이다. 이 세라믹 히터는, 한쪽의 주면을 웨이퍼(W)를 싣는 적재면(3)으로 하고, 내부에 저항발열체(405)를 매설한 판형상 세라믹체(402)와, 이 저항발열체(405)에 전기적으로 접속하는 급전부(406)와 급전단자(411)를 구비한 것이다. 또한, 판형상 세라믹체(402)는, 예를 들면 판두께(t)가 7∼20㎜, 100∼500℃의 영율이 200∼450㎫인 세라믹으로 이루어진다.

100∼500℃의 영율이 200∼450㎫인 판형상 세라믹체(402)의 재질로서는, 알루미나, 질화규소, 사이알론, 질화알루미늄을 사용할 수 있고, 이 중에서도 특히 질화알루미늄은 50W/(m·K)이상, 또한 100W/(m·K)이상의 높은 열전도율을 가짐과 아울러, 불소계나 염소계 등의 부식성 가스에 대한 내식성이나 내플라즈마성에도 뛰어나기 때문에, 판형상 세라믹체(402)의 재질로서 바람직하다.

또한 판형상 세라믹스체(2)를, 질화알루미늄을 주성분으로 하는 소결체로 구성하는 경우에는, 예를 들면, 이하와 같이 해서 제작한다.

우선, 주성분의 질화알루미늄에 대하여, 소결조제로서 Y₂O₃이나 Yb₂O₃ 등의 희토류원소 산화물과 필요에 따라 CaO 등의 알칼리 토류금속 산화물을 첨가하여 충 분히 혼합하고, 아크릴계 바인더를 첨가해 스프레이 드라이해서 입자화 분말을 제작한다.

그리고 절구형상의 금형에 이 분말을 충전하여 상하방향으로부터 가압해 평판형상의 성형체를 얻는다.

그리고, 이 성형체에 저항발열체(405)를 매설하는 위치에 맞춰서 홈을 형성한다.

홈은 절삭용 드릴 등에 의해 머시닝 센터 등의 수치제어 가공기를 이용하여 생(生) 성형체의 가공을 행하는 것이 바람직하다.

한편, 상기 생 성형체에 매설하는 저항발열체와 같은 형상이 되는 발열체 담금질 금구를 준비하고, 별도 제작한 코일형상의 저항발열체를 소정의 길이로 절단하고, 상기 담금질 금구에 저항발열체를 소정의 배치로 소정의 코일 피치가 되도록 끼워 넣고, 열처리해서 저항발열체(405)가 소정의 형상이 되도록 담금질한다. 그리고, 담금질한 코일형상의 저항발열체를 상기 생 성형체로 형성한 홈에 삽입한다.

그리고, 코일형상의 저항발열체의 상면에 성형체와 같은 세라믹 분말을 충전한다. 홈에 충전된 세라믹 분말은 밀도가 1.0정도로 작아 그대로 성형체를 핫프레스 등으로 소결하면 홈부가 움푹 패여 저항발열체 부분의 밀도가 그 밖의 부분보다 작아져서, 홈부에서 성형체가 파손될 우려가 있다.

그래서, 홈부에 충전한 세라믹 분말을 상면으로부터 5∼20㎫이하의 압력으로 성형체가 파손되지 않는 정도로 가압하여 충전한 세라믹 분말의 밀도를 높이는 것이 바람직하다. 또한 가압에 의해 움푹 팬 홈부는 반복하여 세라믹 분말을 충전해 가압하는 것이 바람직하다. 이와 같이 홈부에 세라믹 분말을 충전해 가압함으로써 성형체의 밀도와 충전한 세라믹 분말의 밀도가 가까워지고, 그 후의 소성공정에서 생밀도의 차이로부터 생기는 파손의 우려가 없어져 바람직하다. 저항발열체를 매설한 성형체를 500℃에서 1시간 가열하여 탈지처리를 행하고, 카본 등으로 제작한 내열틀에 삽입하여, 1700℃∼2100℃로 가열하면서 상하면으로부터 5㎫∼60㎫의 압력으로 가압 소결하면 소결체가 파손되는 일이 없고, 매설된 저항발열체(405)에 의한 잔류응력이 작은 소결체를 제작할 수 있다. 이와 같이 제작한 소결체는, 저항발열체를 가열해 급속하게 승온하거나 냉각해도 판형상 세라믹체가 파손될 우려가 없다. 최후에, 저항발열체를 매설한 소결체의 외형이나 적재면을 연삭가공해서 실시형태4의 판형상 세라믹스체를 얻을 수 있다.

한편 통형상의 지지부재는 상기 세라믹 분말과 열경화수지 등을 섞은 원료를 가열해 금형에 인젝션법으로 충전하여 통형상체를 성형하거나, 캐스팅법이나 러버 프레스법으로 제작한 통형상 성형체를 생절삭가공해서 원하는 형상으로 가공한 후, 400∼600℃에서 가열해 탈바인더 처리를 행한 후, 질소분위기중에서 1800℃∼2200℃로 소결해 외주를 연삭가공하여 통형상의 지지부재(418)를 얻을 수 있다.

또한 상기 판형상 세라믹체(402)의 급전단자(411)를 접속하는 부분에 구멍가공을 실시하고, 이 구멍을 둘러싸도록 상기 통형상의 지지부재(418)를 세라믹 페이스트를 개재시켜서 접촉시켜, 접촉면을 소성온도보다 200∼400℃ 낮은 온도에서 가열하면서 가압해 판형상 세라믹체(402)와 통형상의 지지부재(8)를 접합할 수 있다.

이상 본 발명의 히터(400)의 구성이나 그 제조방법에 관하여 설명했지만, 본 발명의 히터(400)에 정전흡착용의 전극을 매설하거나, 판형상 세라믹체에 정전흡착용의 전극을 접합한 웨이퍼 유지부재나, 플라즈마 발생용의 고주파 전극을 내장한 히터(400)라도 본 발명의 사상을 일탈하지 않는 범위에서 본 발명의 범위 내인 것은 말할 필요도 없다.

(실시예1)

우선, 질화알루미늄 분말에 대하여, 중량환산으로 1.0질량%의 산화이트륨을 첨가하고, 또한 이소프로필알콜과 우레탄 볼을 이용하여 볼밀에 의해 48시간 혼련함으로써 질화알루미늄의 슬러리를 제작했다.

다음에 질화알루미늄의 슬러리를 200메쉬에 통과시키고, 우레탄 볼이나 볼밀 벽의 가루를 제거한 후, 방폭건조기로 120℃에서 24시간 건조했다.

이어서, 얻어진 질화알루미늄 분말에 아크릴계의 바인더와 용매를 혼합해서 질화알루미늄의 슬립을 제작하고, 닥터블레이드법으로 질화알루미늄의 그린시트를 복수매 제작했다.

그리고, 얻어진 질화알루미늄의 그린시트를 복수매 적층 열압착으로 적층체를 형성했다.

그런 뒤, 적층체를 비산화성 가스기류 중에서 500℃의 온도에서 5시간 탈지를 실시한 후, 비산화성 분위기에서 1900℃의 온도에서 5시간의 소성을 행해 각종의 열전도율을 갖는 판형상 세라믹스체를 제작했다.

그리고, 질화알루미늄 소결체에 연삭가공을 실시하고, 판두께 3㎜, 직경 330㎜의 원반형상을 한 판형상 세라믹스체를 복수매 제작했다. 그리고, 각 판형상 세 라믹스체의 3개소에 관통구멍을 형성했다. 관통구멍은, 판형상 세라믹스체의 중심으로부터 60㎜의 동심원상에 균등하게 형성하고, 관통구경은 4㎜로 했다.

이어서, 도전재로서 Au분말과 Pd분말과, 상기 같은 방법의 조성으로 이루어지는 바인더를 첨가한 유리 페이스트를 혼련해서 도전체 페이스트를 제작하고, 그 도전체 페이스트를 판형상 세라믹스체 위에, 스크린 인쇄법으로 소정의 저항발열체 패턴형상으로 인쇄했다.

그리고, 인쇄한 후, 150℃로 가열해서 유기용제를 건조시키고, 또한 550℃에서 30분간 탈지처리를 실시한 후, 700∼9O0℃의 온도에서 베이킹을 행했다. 이것에 의해 두께가 50㎛의 저항발열체를 형성했다.

저항발열체 존의 배치는, 중심부에 판형상 세라믹스체의 직경(D)의 25%의 원형의 하나에 저항발열체 존을 형성하고, 그 외측의 원환의 저항발열체 존을 형성하고, 그 외측에 외경이 D의 45%인 원환을 2개의 저항발열체 존으로 분할하고, 또한 최외주의 저항발열체 존의 내경이 D의 70%인 원환을 4개의 저항발열체 존으로 분할한 합계 8개의 저항발열체 존 구성으로 했다. 그리고, 최외주의 4개의 저항발열체 존의 외접원(C)의 직경을 310㎜로 하여 시료를 제작했다. 그런 후 저항발열체(5)에 급전부(6)를 경질납땜하여 고착시킴으로써, 판형상 세라믹스체(2)를 제작했다. 또한, 본 실시형태에서는 중심부의 저항발열체와 그 외측의 원환형상의 발열체는 병렬 접속하고 동시에 가열제어를 행하도록 하였다.

실시예1에서는, 연결 원호띠 사이의 간격(L1)과 원호형상 띠 사이의 간격(L4)의 비율(L1/L4×100%)을 바꾼 웨이퍼 지지부재를 제작했다.

또한 바닥이 있는 금속 케이스는, 두께는 2.0㎜의 알루미늄의 저부와, 두께1.0㎜의 알루미늄으로 이루어지는 측벽부로 구성하고, 저면에, 가스분사구, 열전대, 도통단자를 소정의 위치에 설치했다. 또한 저면으로부터 판형상 세라믹스체까지의 거리는 20㎜로 했다.

그 후에 상기 바닥이 있는 금속 케이스의 개구부에, 판형상 세라믹스체를 겹치고, 그 외주부에 볼트를 관통시켜, 판형상 세라믹체와 바닥이 있는 금속 케이스가 직접 닫지 않도록, 링형상의 접촉부재를 개재시켜, 접촉부재측에서 탄성체를 개재시켜서 너트를 나사 결합함으로써 탄성적으로 고정하는 것에 의해 웨이퍼 가열장치로 했다.

또한, 접촉부재(17)의 단면은 L자형이고, 환상으로 했다. L자형상의 단차부 상면과 판형상 세라믹스체의 하면과 원환형상에 접촉하고, 판형상 세라믹스체와의 접촉면의 폭은 3㎜로 했다. 또한 접촉부재의 재질은 내열성 수지를 사용했다. 제작한 각종의 웨이퍼 가열장치를 시료 No.1∼9라고 했다.

제작한 웨이퍼 가열장치의 평가는, 측온저항체가 29개소에 매설된 직경 300㎜의 측온용 웨이퍼를 사용해서 행했다. 각각의 웨이퍼 가열장치에 전원을 설치하여 25℃에서 200℃까지 5분간으로 웨이퍼(W)를 승온하여, 웨이퍼(W)의 온도를 200℃로 설정하고나서 웨이퍼(W)를 제거하여, 실온의 측온 웨이퍼(W)를 적재면에 싣고, 웨이퍼(W)의 평균온도가 200℃±0.5℃의 범위에서 일정하게 될 때까지의 시간을 응답시간으로서 측정했다. 또한 30℃에서 200℃로 5분으로 승온해 5분간 유지한 후, 30분간 냉각하는 온도사이클을 1000사이클 반복한 후, 실온에서 200℃로 설정 하여 10분 후의 웨이퍼 온도의 최대값과 최소값의 차를 웨이퍼(W)의 온도차로서 측정했다.

각각의 결과는 표 1에 나타내는 바와 같다.

시료No.1은 L1/L4의 비율이 20%로 지나치게 작기 때문에 웨이퍼의 온도차가 1.2℃로 컸다.

또한 시료No.9는 L1/L4의 비율이 120%로 지나치게 크기 때문에 웨이퍼의 온도차가 2.6℃로 컸다.

한편, 동일 원주상에 위치하는 한쌍의 리턴 원호형상 띠 사이의 거리를 반경방향에 인접하는 원호형상 띠 사이의 거리보다 작은 시료No.2∼8은 웨이퍼의 온도차가 0.5℃ 이하로 작고 뛰어난 특성을 나타내는 것을 알 수 있었다.

또한 시료No.3∼5는 L1/L4의 비율이 40∼60%이며, 웨이퍼의 온도차가 0.39℃이하로 작고 더욱 뛰어난 것을 알 수 있었다.

(실시예2)

실시예1과 마찬가지로 판형상 세라믹스체를 제작했다.

그리고, 실시예1과 마찬가지로 해서 3개소에 관통구멍을 형성했다.

다음에, 실시예1과 마찬가지로 해서, 두께가 50㎛인 저항발열체(5)를 형성했다.

저항발열체 존(4)의 배치는, 중심부에 직경(D) 1㎜의 원형의 하나에 저항발열체 존을 형성하고, 그 외측의 원환의 저항발열체 존을 형성하고, 그 외측에 외경(D2)(㎜)의 원환을 2개의 저항발열체 존으로 분할하고, 또한 최외주의 저항발열체 존의 내경(D3)의 원환을 4개의 저항발열체 존으로 분할한 합계 8개의 저항발열체 존 구성으로 했다. 그리고, 최외주의 4개의 저항발열체 존의 외접원(C)의 직경을 310㎜로 하여 D1, D2, D3의 비율을 바꾼 시료를 제작했다. 그런 후 저항발열체(5)에 급전부(6)를 경질납땜하여 고착시킴으로써, 판형상 세라믹스체(2)를 제작했다. 또한, 본 실시예에서는 중심부의 저항발열체와 그 외측의 원환형상의 발열체는 병렬 접속하여 동시에 가열제어를 행하였다.

또한 비교용으로서 도 19의 구성의 저항발열체 존으로 하고, 직사각형의 발열체 존의 크기는 212×53㎜로 하고, 직사각형의 발열체 존을 8개 사용한 시료No.36을 제작했다. 마찬가지로 시료No.37은 도 18에 나타내는 구성의 저항발열체 존에서, D1r을 150㎜로 하고, D2r은 310㎜로 했다. 시료No.38은 도 17에 나타내는 구성의 저항발열체 존의 형상으로 했다. 시료No.39는 저항발열체 존은 원형이고 하나의 저항발열체로 이루어지는 웨이퍼 가열장치를 제작했다.

그리고, 바닥이 있는 금속 케이스 및 접촉부재(17)는, 실시예1과 같은 것을 사용하고, 실시예1과 같은 방법으로, 판형상 세라믹체와 금속 케이스를 고정해서 실시예2의 웨이퍼 가열장치를 제작했다.

제작한 각종의 웨이퍼 가열장치를 시료No.11∼39라고 했다.

제작한 웨이퍼 가열장치의 평가는, 실시예1과 마찬가지로, 측온저항체가 29개소에 매설된 직경 300㎜의 측온용 웨이퍼를 사용하여, 실시예1과 마찬가지로 해서 행했다.

각각의 결과는 표 2에 나타내는 바와 같다.

본 발명에 따른 시료No.11∼35의 히터(1)는, 웨이퍼(W)의 온도차가 0.5℃미만이고 또한 응답시간은 48초이하로 우수하였다. 시료No.11∼35는, 중심부에 원형의 저항발열체 존과, 그 외측의 동심원의 3개의 원환 내에 저항발열체 존을 구비한 히터(1)이다. 또 표 1에 나타내는 시료No.12∼17, 19∼25, 28∼34는, 웨이퍼(W)의 온도차가 0.43℃이하로 더욱 작고, 또한 응답시간은 39초이하로 작아서 보다 우수한 특성을 나타내는 것을 알 수 있었다. 시료No.12∼17, 19∼25, 28∼34는, 중심부의 저항발열체 존의 외경(D1)은 그 최외주의 저항발열체 존의 외경(D)의 20∼40%이며, 외경(D2)은 외경(D)의 40∼55%이며, 외경(D3)은 외경(D)의 55∼85%인 히터(1)이다.

또한 중심부의 저항발열체 존의 외경(D1)은 저항발열체의 외접원(D)의 20∼30%인 시료No.12∼15의 웨이퍼 가열장치는, 웨이퍼의 온도차가 0.39℃이하로 작고, 또한 응답시간도 35초이하로 작아 우수한 것을 알 수 있었다. 또한 외경(D1)은 D의 23∼27%인 시료No.13, 14의 웨이퍼 가열장치로, 웨이퍼의 온도차가 0.28℃이하로 작고 응답시간은 28초이하로 작아 더욱 바람직한 것을 알 수 있었다.

또한 외경(D2)은 D의 41∼53%인 시료No.20∼24의 웨이퍼 가열장치에서는, 웨이퍼의 온도차가 0.39℃이하로 작고 응답시간은 34초이하로 작아 바람직한 것을 알 수 있었다. 또한 외경(D2)은 D의 43∼49%인 시료No.21∼23의 웨이퍼 가열장치에서, 웨이퍼의 온도차가 0.29℃이하로 작고 응답시간은 28초이하로 작아 더욱 바람직한 것을 알 수 있었다.

또한 외경(D3)은 D의 55∼855%인 시료No.28∼34의 웨이퍼 가열장치에서, 웨이퍼의 온도차가 0.42℃이하로 작고 응답시간은 39초이하로 작아 바람직한 것을 알 수 있었다. 또한 외경(D3)은 D의 65∼85%인 시료No.30∼34의 웨이퍼 가열장치에서, 웨이퍼의 온도차가 0.38℃이하로 작고 응답시간은 34초이하로 작아 더욱 바람직한 것을 알 수 있었다. 또한 외경(D3)은 D의 67∼70%인 시료No.31, 32의 웨이퍼 가열장치에서, 웨이퍼의 온도차가 O.23℃이하로 작고 응답시간은 28초이하로 작아 더욱 바람직한 것을 알 수 있었다.

이들에 대하여 본 발명 외의 시료No.36∼39는 웨이퍼의 온도차가 1.8℃이상으로 크고, 응답시간도 55초로 커서 바람직하지 못한 것을 알 수 있었다.

(실시예3)

다음에 실시예1의 시료No.5의 저항값으로 제작한 히터(1)에 관하여, 저항발열체(5)의 설치위치를 변화시켜서, 저항발열체(5) 설치형태와 웨이퍼(W) 면내의 온도차의 관계에 대해서 검증했다.

구체적으로는, 저항발열체(5a∼5h)가 각각 설치된 원환 저항발열체 존(4b, 4cd, 4eh)의 내경(D22, D33, D0)의 대소관계와 웨이퍼(W) 면내에 있어서의 온도차의 관련을 검증하기 위하여, 판형상체(2)의 가장 외측에 형성된 원환 저항발열체 존(4eh)의 외경(D)을 기준으로 해서 각 저항발열체 존(4)의 내경(D22, D33, D0)과의 길이의 비율을 변환시켜, 실시예1과 같은 측정방법으로 웨이퍼(W) 면내에 있어서의 온도차나 회복시간을 측정하였다. 결과는 표 3에 나타내는 바와 같다.

표 3에 나타내는 바와 같이 시료No.42∼46, 49∼53, 및 56∼60은, 모두 과도시의 최대온도차가 3.9℃이하로 작고, 회복시간이 39초이하로 작으며, 웨이퍼(W)의 온도차도 0.4℃이하로 작아 보다 바람직한 것을 알 수 있었다.

그 이유는, 시료No.42∼46, 49∼53, 및 56∼60은, 원환 저항발열체 존(4b)의 내경(D22)이 판형상체(2)의 가장 외측에 형성된 원환 저항발열체 존(4eh)의 외경(D)의 길이에 대하여 34∼45%이며, 원환 저항발열체 존(4cd)의 내경(D33)이 외경(D)의 55∼65%이며, 원환 저항발열체 존(4eh)의 내경(D0)이 외경(D)의 85∼93%이었기 때문이다.

또한 시료No.42∼46, 49∼53, 및 56∼60은, 승온 과도시의 웨이퍼(W) 면내의 최대온도차가 3.3℃이하이고 승온시간이 33초이하로 작아 뛰어난 특성을 나타냈다.

또한 내경(D22)이 외경(D)의 36∼41%인 시료No.43∼45나, 내경(D33)이 외경(D)의 58∼63%인 시료No.50∼52, 또한 원환 저항발열체 존(4eh)의 내경(D0)이 외경(D)의 88∼93%인 시료No.57∼59는, 모두 과도시의 최대온도차가 2.9℃이하로 작고, 회복시간이 34초이하로 작으며, 웨이퍼(W)의 온도차도 0.34℃이하로 작고, 또한 승온 과도시의 웨이퍼(W) 면내의 최대온도차가 3.1℃이하이고, 승온시간이 31초이하로 작아 더욱 바람직한 것을 알 수 있었다.

또한 내경(D22)이 외경(D)의 37∼40%인 시료No.44나, 내경(D33)이 외경(D)의 59∼62%인 시료No.51, 또한 원환 저항발열체 존(4eh)의 내경(D0)이 외경(D)의 89∼92%인 시료No,58은, 모두 과도시의 최대온도차가 2.3℃이하로 작고, 회복시간이 30초이하로 작고, 웨이퍼(W)의 온도차도 0.30℃이하로 작으며, 승온시의 웨이퍼(W) 면내의 최대온도차는 2.8℃이하이고 승온시간도 25초이하로 가장 바람직한 것을 알 수 있었다.

(실시예4)

실시예2와 같은 방법으로 직경이 다른 판형상 세라믹스체를 복수매 제작했다.

그리고, 실시예2와 같은 방법으로 각각 3개소 관통구멍을 형성했다.

이어서, 실시예2와 마찬가지로 하여, 두께가 50㎛인 저항발열체(5)를 형성했다. 저항발열체(5)의 패턴 배치는, 실시예2와 같으며, 최외주의 4개의 저항발열체의 외접원(C)의 직경은 310㎜이다. 그리고, 저항발열체(5)에 급전부(6)를 경질납땜하여 고착시킴으로써, 직경이 다른 판형상 세라믹스체(2)를 제작했다.

또한 바닥이 있는 금속 케이스 및 접촉부재의 구성은, 실시예1 및 2와 같고, 그 바닥이 있는 금속 케이스의 개구부에, 판형상 세라믹스체를 겹치고, 그 외주부에 볼트를 관통시켜, 판형상 세라믹체와 바닥이 있는 금속 케이스가 직접 닫지 않도록 링형상의 접촉부재를 개재시키고, 또한 접촉부재측으로부터 탄성체를 개재시켜서 너트를 나사 결합함으로써 탄성적으로 고정하여, 실시예4의 웨이퍼 가열장치로 했다.

제작한 웨이퍼 가열장치를 실시예예1과 마찬가지로 평가했다.

각각의 결과는 표4에 나타내는 바와 같다.

표 4의 시료No.145는, 판형상 세라믹스체의 직경에 대한 저항발열체의 외접원의 비율이 85%로 작고 웨이퍼의 면내 온도차는 0.48℃로 크며, 특히 응답시간이 35초로 약간 컸다.

시료No.152는 판형상 세라믹스체의 직경에 대한 저항발열체의 외접원의 비율이 99%로 크고 웨이퍼의 면내 온도차는 0.42℃로 약간 크며, 응답시간도 32초로 약간 큰 것을 알 수 있었다.

이들에 대하여, 시료No.146∼151은 웨이퍼의 면내의 온도차가 0.28℃이하로 작고, 또한 응답시간도 29초이하로 작아 우수하기 때문에, 판형상 세라믹스체의 직경에 대한 저항발열체의 외접원의 비율은, 90∼97%가 뛰어난 웨이퍼 가열장치인 것을 알 수 있었다.

(실시예5)

실시예1과 마찬가지로 판형상 세라믹스체를 제작했다.

단, 페이스트의 인쇄 두께는 20㎛로 하고, 또 저항발열체를 둘러싸는 외접원에 대하여 저항발열체가 차지하는 면적의 비율을 바꾼 것을 준비했다.

그리고, 실시예1과 마찬가지로 평가했다. 그 결과를 표 5에 나타낸다.

이 결과, 시료No.160과 같이, 저항발열체를 둘러싸는 외접원에 대하여, 저항발열체가 차지하는 면적의 비율이 5%를 밑도는 시료는, 웨이퍼의 면내의 온도차가 0.35℃로 약간 컸다. 또한 시료No.167과 같이, 저항발열체를 둘러싸는 외접원에 대하여, 저항발열체가 차지하는 면적의 비율이 30%를 넘으면, 웨이퍼의 일부에 온도가 높은 핫에리어가 나타나, 웨이퍼의 면내 온도차가 0.34℃로 약간 컸다.

이것에 대하여 시료No.161∼166에 나타내는 바와 같이 저항발열체의 외접원에 대하여, 저항 발열체가 차지하는 면적의 비율을 5∼30%로 한 시료는, 웨이퍼의 면내 온도차가 0.24℃이하로 작게 할 수 있어 우수하였다.

또한 시료No.162∼165와 같이, 저항발열체의 외접원에 대하여 저항발열체가 차지하는 면적의 비율을 10∼25%로 함으로써, 웨이퍼의 면내의 온도차를 0.19℃이내로 할 수 있고, 또한 시료No.163, 164와 같이, 저항발열체의 외접원에 대하여 저항발열체가 차지하는 면적의 비율을 15∼20%로 함으로써 웨이퍼의 면내의 온도차를 0.13℃이내로까지 저감할 수 있어, 특히 우수한 것을 알 수 있었다.

(실시예6)

실시예6에서는, 급전부와 측온소자를 도 4에 나타내는 위치에 설치한 이외는, 실시예1과 같은 방법으로 시료를 제작해서 실시예1과 같은 방법으로 평가했다.

여기에서는, 연결 원호띠 사이의 간격(L4)에 대한 원호형상 띠 사이의 간격(L1)의 비율(L1/L4×100%)을 바꾼 웨이퍼 지지부재를 8종류 제작해서 각각 시료 201∼208이라고 했다.

또한 비교로서, 도 23에 나타내는 바와 같이 저항발열체, 급전부 및 측온소자를 설치한 시료를 비교예(시료No.209)로서 제작해서 평가했다.

각각의 결과는 표 6에 나타내는 바와 같다.

또한 시료No.209는 L1/L4의 비율이 120%로 지나치게 크기 때문에 웨이퍼의 온도차가 1.73℃로 컸다.

한편, 동일 원주상에 위치하는 한쌍의 리턴 원호형상 띠 사이의 거리를 반경방향에 인접하는 원호상 패턴 사이의 거리보다 작은 시료No.201∼208은 웨이퍼의 온도차가 0.5℃이하로 작고 뛰어난 특성을 나타내는 것을 알 수 있었다.

또한 시료No.202∼206은 L1/L4의 비율이 30∼80%이며, 웨이퍼의 온도차가 0.41℃이하로 작고 더욱 뛰어난 것을 알 수 있었다.

(실시예7)

실시예7에서는, 실시예2에 있어서, D1/D×100%, D2/D×100%, 및 D3/D×l00%의 비율을 일부 변경한 이외는, 실시예2와 같은 방법으로 본 발명에 따른 시료 211∼235을 제작했다.

또한 실시예7에서는, 원환형상의 저항발열체 존(4a, 4b)의 사이에 직경(D)의 5%인 폭의 환상의 공백영역을 형성하여, 급전부(6)와 리프트 핀 관통구멍을 형성하고, 원환형상의 존(4b, 4cd) 사이에 직경(D)의 5%인 폭의 환상의 공백영역을 설치하여 여기에 급전부를 형성했다. 또한 원환형상의 존(4cd, 4eh) 사이에 직경(D)의 10%의 폭의 환상의 공백영역을 형성하고, 여기에 웨이퍼 지지핀과 급전부를 형성했다.

이상과 같이 해서 제작한 시료No.211∼235를 실시예2와 같은 방법으로 평가했다.

각각의 결과는 표 7에 나타내는 바와 같다.

또한, 표 7에 있어서의 시료No.236∼239는, 실시예7의 시료와 비교하기 위해서 나타낸 것이며, 실시예2의 비교예의 데이터이다.

본원 발명의 히터(1)에서, 중심부에 원형의 존과, 그 외측의 동심원의 3개의 원환 내에 존을 구비한 시료No.211∼235의 히터(1)는 웨이퍼(W)의 온도차는 0.5℃ 미만이고 또한 응답시간은 48초이하로 우수하였다. 또한 중심부의 존의 외경(D1)은 그 최외주의 존의 외경(D)의 23∼33%이며, 외경(D2)은 외경(D)의 40∼55%이며, 외경(D3)은 외경(D)의 63∼83%인 히터(1)는, 표 7의 시료No.212∼216, 219∼225, 228∼234이며, 웨이퍼(W)의 온도차는 0.43℃이하로 작고, 또한 응답시간은 39초이하로 작아 뛰어난 특성을 나타내는 것을 알 수 있었다.

또한 중심부의 존의 외경(D1)은 저항발열체의 외접원(D)의 25∼30%인 시료No.213∼215의 히터에서, 웨이퍼의 온도차가 0.33℃이하로 작고, 또한 응답시간도 34초이하로 작아 더욱 우수한 것을 알 수 있었다. 또한 외경(D1)은 D의 26∼29%인 시료No.214의 히터에서, 웨이퍼의 온도차가 0.31℃이하로 작고 응답시간은 33초이하로 작아 더욱 바람직한 것을 알 수 있었다.

또한 외경(D2)은 D의 47∼53%인 시료No.220∼224의 히터에서, 웨이퍼의 온도차가 0.39℃이하로 작고 응답시간은 34초이하로 작아 바람직한 것을 알 수 있었다. 또한 외경(D2)은 D의 48∼51%인 시료No.221∼223의 히터에서, 웨이퍼의 온도차가 0.32℃이하로 작고 응답시간은 31초이하로 작아 더욱 바람직한 것을 알 수 있었다.

또한 외경(D3)은 D의 68∼78%인 시료No.229∼233의 히터에서는, 웨이퍼의 온도차가 0.38℃이하로 작고 응답시간은 39초이하로 작아 바람직한 것을 알 수 있었다. 또한 외경(D3)은 D의 71∼75%인 시료No.230∼232의 히터에서, 웨이퍼의 온도차가 0.32℃이하로 작고 응답시간은 34초이하로 작아 더욱 바람직한 것을 알 수 있었다. 또한 외경(D3)은 D의 67∼70%인 시료No.231, 232의 히터에서는, 웨이퍼의 온도차가 0.23℃이하로 작고 응답시간은 28초이하로 작아 더욱 바람직한 것을 알 수 있었다.

이들에 대하여 본 발명 외의 시료No.236∼239는 웨이퍼 면내의 온도차가 1.8℃이상으로 크고, 응답시간도 55초로 커서 뒤떨어지는 것을 알 수 있었다.

(실시예8)

여기에서는, 실시예7과 같은 방법으로, 질화알루미늄 소결체로 이루어지는 판두께 3㎜, 직경 315㎜∼345㎜의 원반형상을 한 판형상 세라믹체(2)를 복수매 제작했다. 판형상 세라믹체(2)에는, 중심으로부터 60㎜의 원상에 균등하게 3개소 관통구멍을 형성했다. 관통 구경은 4㎜이다.

그리고, 실시예7과 같은 방법으로 해서 저항발열체(5)를 형성하고, 제작한 히터를 실시예7과 마찬가지로 평가함으로써 판형상 세라믹체(2)의 직경에 대한 저항발열체(5)의 외접원의 직경의 비율이 특성에 끼치는 영향을 확인했다.

각각의 결과는 표 8에 나타내는 바와 같다.

표 8의 시료No.245는 판형상 세라믹체의 직경에 대한 저항발열체의 외접원의 비율이 85%로 작고 웨이퍼의 면내 온도차는 0.47℃로 약간 크며, 또한 응답시간이 34초로 약간 컸다.

시료No.252는 판형상 세라믹체의 직경에 대한 저항발열체의 외접원의 비율이 99%로 크고 웨이퍼의 면내 온도차는 0.44℃로 약간 크며, 응답시간도 35초로 약간 큰 것을 알 수 있었다.

이들에 대하여, 시료No.246∼251은 웨이퍼의 면내의 온도차가 0.31℃이하로 작고, 또한 응답시간도 31초이하로 작아 우수하기 때문에, 판형상 세라믹체의 직경 에 대한 저항발열체의 외접원의 비율은, 90∼97%가 뛰어난 히터인 것을 알 수 있었다.

또한 판형상 세라믹체의 직경에 대한 저항발열체의 외접원의 비율은 92∼95%인 시료No.247∼249는 웨이퍼 면내 온도차가 0.25℃이하이고 응답시간도 26초이하로 작아 보다 바람직한 것을 알 수 있었다.

(실시예9)

실시예9에서는, 페이스트의 인쇄 두께를 20㎛로 하고, 저항발열체를 둘러싸는 외접원에 대하여 저항발열체가 차지하는 면적의 비율을 바꾼 시료를 실시예6과 같은 방법으로 제작했다.

그리고, 실시예6과 마찬가지로 평가했다. 그 결과를 표 9에 나타낸다.

이 결과 시료No.260과 같이, 저항발열체를 둘러싸는 외접원에 대하여 저항발열체가 차지하는 면적의 비율이 5%를 밑도는 시료는, 웨이퍼의 면내의 온도차가 0.45℃로 약간 컸다. 또한 시료No.267과 같이, 저항발열체를 둘러싸는 외접원에 대하여 저항발열체가 차지하는 면적의 비율이 30%를 넘으면, 웨이퍼의 일부에 온도가 높은 핫에리어가 나타나고, 웨이퍼의 면내 온도차가 0.46℃로 약간 컸다.

이것에 대하여 시료No.261∼266에 나타내는 바와 같이 저항 발열체의 외접원에 대하여 저항발열체가 차지하는 면적비율을 5∼30%로 한 시료는, 웨이퍼의 면내 온도차가 0.32℃이하로 작게 할 수 있고, 우수하였다.

또한 시료No.262∼265와 같이, 저항발열체의 외접원에 대하여 저항발열체가 차지하는 면적의 비율을 10∼25%로 함으로써 웨이퍼의 면내의 온도차를 0.24℃이내로 할 수 있고, 또한 시료No.263, 264와 같이, 저항발열체의 외접원에 대하여 저항발열체가 차지하는 면적의 비율을 15∼20%로 함으로써 웨이퍼의 면내의 온도차를 0.17℃이내로까지 저감할 수 있어, 특히 우수한 것을 알 수 있었다.

(실시예10)

실시예10에서는, 우선, 실시예1과 같은 방법으로 이하와 같은 판형상 세라믹체를 제작했다.

여기에서는, 질화알루미늄 소결체에 연삭가공을 실시하고, 판두께 3㎜, 직경 330㎜의 원반형상을 한 판형상 세라믹체(2)와, 판두께 4㎜이고 주변부에 원환형상의 볼록부를 구비하여 직경 301㎜의 중심부의 판두께가 3㎜인 판형상 세라믹체를 제작했다.

또한 중심으로부터 60㎜의 동심원상에 균등하게 3개소 관통구멍을 형성했다. 관통 구경은 4㎜로 했다.

이어서, 실시예1과 같은 방법으로, 두께가 50㎛인 저항발열체(5)를 형성했다.

실시예10에 있어서, 저항발열체 존(4)의 배치는, 도 10b에 나타내는 바와 같이 중심부에 원형의 하나에 저항발열체 존을 형성하고, 그 외측의 원환을 부채꼴로 2개의 저항발열체 존으로 분할하고, 또한 그 외측에 원환을 4개의 부채꼴의 저항발열체 존으로 분할한 합계 7개의 저항발열체 존 구성으로 했다.

또한 실시예1과 같은 바닥이 있는 금속제의 케이스를 사용하고, 그 바닥이 있는 금속제의 케이스의 개구부에, 판형상 세라믹체를 겹치고, 그 외주부에 볼트를 관통시켜 판형상 세라믹체와 바닥이 있는 금속제의 케이스가 직접 닫지 않도록, 링형상의 접촉부재를 개재시켜 고정함으로써 히터로 했다.

또한, 접촉부재(17)의 단면은 L자형상이고, 링형상으로 했다. L자형상의 단차부의 폭은 5㎜이고 판형상 세라믹체와의 접촉 폭은 4㎜로 했다. 또한 접촉부재의 재질은 폴리벤조이미다졸 수지를 사용했다.

그 후에 적재면의 중심에 1개의 내측 볼록부와 중심으로부터 85㎜의 거리에 3개의 내측 볼록부를 형성하고, 중심으로부터 130㎜의 거리에 5개의 내측 볼록부를 형성한 것을 시료No.301∼304로 하였다.

시료No.301은, 판형상 세라믹체(2)의 주변부의 고정구멍의 내경이 3.5㎜이고, 볼트의 직경을 3㎜로 하여 원추형의 주변 볼록부를 5개소 등배로 설치했다.

시료No.302는 판형상 세라믹체(2)의 주변부에 고정구멍의 내경이 4.5㎜이고, 볼트의 직경을 3㎜로 하여 원통형상의 주변 볼록부를 느슨하게 5개소 등배로 설치하였다.

시료No.303은, 판형상 세라믹체의 주변부의 고정구멍의 내경이 3㎜이고, 볼트의 직경을 3㎜로 하여 원통형상의 주변 볼록부를 강고하게 5개소 등배로 설치한 종래의 히터이다.

또한 시료No.304는 판형상 세라믹체의 주변부는 환상으로 적재면으로부터 1㎜ 볼록하게 형성된 종래의 히터이다.

시료No.305는 판형상 세라믹체의 주변부에 원통형상의 주변 볼록부를 느슨하게 5개소 등배로 설치하여, 내측 볼록부가 없는 종래의 히터이다.

제작한 히터의 평가는, 측온저항체가 29개소에 매설된 직경 300㎜의 측온용 웨이퍼를 사용해 행했다. 각각의 히터에 전원을 설치하여 25℃에서 200℃까지 5분간으로 웨이퍼(W)를 승온해 웨이퍼(W)의 온도를 200℃로 설정하고나서 웨이퍼(W)의 평균 온도가 2OO℃±0.5℃의 범위에서 일정하게 될 때까지의 시간 유지했다. 그리고, 웨이퍼 리프트 핀을 상승시켜서 웨이퍼(W)를 떼고, 웨이퍼(W)를 실온으로 냉각한 후 다시 히터에 실어 웨이퍼(W)의 평균 온도가 200℃±0.5℃가 될 때까지의 시간을 응답시간으로서 측정했다. 그 후 30분간 웨이퍼(W) 평균 온도를 200℃로 유지한 시점에서의 웨이퍼(W) 면내의 온도차를 측정했다.

각각의 결과는 표 10에 나타내는 바와 같다.

시료No.301, 302는, 적재면의 주변에 고립된 주변 볼록부(304)를 설치하여, 내측 볼록부(8)를 구비하고, 상기 주변 볼록부(304)의 고정구멍의 내경이 볼트의 직경보다 크고 볼트와 고정구멍 사이에 클리러런스가 있는 본 발명의 히터이다. 시료No.301, 302는, 웨이퍼(W) 면내의 온도차는 0.31℃, 0.35℃로 작고, 또한 응답시간은 32초, 35초로 작아 뛰어난 특성을 나타내고 있다.

또한 주변 볼록부의 적재면에 평행한 외형을 나타내는 단면이 원형이면 시료No.301, 302에 도시하는 바와 같이 뛰어난 특성을 나타내는 것을 알 수 있었다.

그것에 대하여, 적재면의 주변부에 원통형상의 볼록부를 강고하게 부착한 시료No.303은 주변 볼록부에 열의 흐름이 많고, 웨이퍼(W) 면내의 온도차는 0.42℃로 약간 작지만, 응답시간이 52초로 크고, 균일한 레지스트막을 제작할 수 없었다.

또한 적재면의 주변부에 원환형상의 볼록부를 구비한 시료No.304는 웨이퍼(W) 면내의 온도차는 0.41℃로 약간 작지만, 응답시간이 63초로 크고, 균일한 레지스트막을 제작할 수 없었다.

또한 내측 볼록부가 없는 시료No.305는, 웨이퍼(W) 면내의 온도차가 0.63℃ 로 크고, 또한 응답시간도 47초로 약간 컸다.

또한 주변 볼록부가 원추형인 시료No.301은 주변 볼록부가 원통형상인 시료No.302보다 웨이퍼 면내의 온도차나 응답시간이 작아 보다 뛰어난 특성을 나타내는 것을 알 수 있었다.

(실시예11)

실시예10과 같은 방법으로, 판두께 3㎜, 직경 330㎜의 원반형상을 한 판형상 세라믹체(2)를 복수매 제작했다. 또, 실시예10과 같이, 중심으로부터 60㎜의 동심원상에 균등하게 3개소 관통구멍을 형성했다. 관통 구경은 4㎜로 했다.

그리고, 실시예10과 마찬가지로 하여, 두께가 50㎛인 이하와 같은 저항발열체(5)를 형성했다. 실시예11에 있어서, 저항발열체(5)의 패턴 배치는, 중심부로부터 방사상으로 원과 원환형상으로 분할하고, 중심부에 원형의 1개로 패턴을 형성하고, 그 외측의 원환형상의 부분에 2개로 패턴을 형성하고, 더욱 최외주에 4개의 패턴의 합계 7개의 패턴 구성으로 했다.

그리고, 최외주의 4개의 패턴의 외접원(C)의 직경을 310㎜로 해서, 판형상 세라믹체의 직경을 바꾸어서 제작했다. 그런 뒤, 저항발열체에 급전부를 경질납땜하여 고착시킴으로써, 히터부를 제작했다.

다음에 실시예10과 같은 바닥이 있는 금속제의 케이스를 사용하고, 그 바닥이 있는 금속제의 케이스의 개구부에, 판형상 세라믹체를 겹치고, 그 외주부에 볼트를 관통시켜 판형상 세라믹체와 바닥이 있는 금속제의 케이스가 직접 닫지 않도록, L자형상의 접촉부재를 개재시키고, 접촉부재측에서 탄성체를 개재시켜서 너트를 나사 결합하여 고정함으로써 히터로 했다.

또한 주변부에 직경 10㎜의 주변 볼록부(304)를 상기 볼트를 겸용해서 고정했다. 주변 볼록부(4)의 내접원의 크기는 직경 300.0∼315㎜로 했다.

또한 순도 96% 알루미나, 뮬라이트, 산화이트륨을 0.1∼5중량% 첨가한 질화알루미늄으로 주변 볼록부를 제작했다. 또한 각 주변 볼록부의 외주를 만능연삭반으로 가공하고 필요에 따라 외주를 다이아몬드 유리숫돌가루로 연마하여 Ra가 0.005∼10로 조정된 주변 볼록부(304)를 제작했다.

그리고, 주변 볼록부(304)의 열전도율이 다른 각종의 히터를 시료No.321∼329로 했다.

제작한 히터의 평가는, 측온저항체가 29개소에 매설된 직경 300㎜의 측온용 웨이퍼를 사용해 행했다. 각각의 히터에 전원을 설치해 25℃로부터 200℃까지 5분간으로 웨이퍼(W)를 승온해 웨이퍼(W)의 온도를 200℃로 설정하고나서 웨이퍼(W)의 평균 온도가 200℃±0.5℃의 범위에서 일정하게 될 때까지의 시간을 응답시간으로서 측정했다. 그 10분 후의 웨이퍼의 온도의 최대값과 최소값의 차이를 웨이퍼(W)의 온도차로서 측정했다. 그 후에 웨이퍼 리프트 핀을 적재면의 상면에 돌출시켜 웨이퍼(W)를 적재면으로부터 분리하고, 도시하지 않은 핸드링 암으로 웨이퍼를 떼어내었다. 그 후 다시 핸드링 암으로 웨이퍼(W)를 웨이퍼 리프트 핀 위에 싣고, 웨이퍼 리프트 핀을 강하시켜서, 주변 볼록부에 가이드시키면서 내측 볼록부의 상단에 웨이퍼(W)를 실었다. 그리고, 3분 후에 다시 웨이퍼 리프트 핀을 상승시켜서 웨이퍼(W)를 분리하였다. 이 웨이퍼(W) 적재분리를 1000회 반복하고, 그 후 웨이퍼(W)의 이면의 주변부 20㎜폭과 측면에 부착된 파티클을 TENKOR사 제품의 파티클 카운터로 평가했다.

각각의 결과는 표 11에 나타내는 바와 같다.

표 11로부터, 상기 주변 볼록부를 고정하는 고정볼트가 상기 판형상 세라믹체를 관통하여 케이스와 접속 고정되어 있는 시료No.321∼329는 모두 웨이퍼 면내의 온도차가 0.4℃이하로 작고, 응답시간도 35초이하로 작아 뛰어난 특성을 나타내는 것을 알 수 있었다.

또한 시료No.322∼329와 같이 주변 볼록부의 외주면의 표면조도(Ra)가 3.0보다 작으면 파티클의 발생 개수가 2000개 이하로 적어 보다 바람직한 것을 알 수 있었다.

또한 표 11의 시료No.329는, 주변 볼록부의 열용량이 1.7(J/K)로 크기 때문에, 웨이퍼(W) 면내의 온도차가 0.40℃로 약간 크고 응답시간도 35초로 약간 컸다.

이것에 대하여 시료No.322∼328은 주변 볼록부의 열용량이 주변 볼록부에 대응하는 판형상 세라믹체의 열용량의 3배보다 작고, 웨이퍼(W) 면내의 온도차는 0.34℃이하로 작으며, 응답시간도 31초이하로 작아 바람직한 것을 알 수 있었다.

또한 시료No.323∼326과 같이 주변 볼록부의 열용량이 주변 볼록부에 대응하는 판형상 세라믹체의 열용량의 1.5배보다 작으면 웨이퍼(W) 면내의 온도차는 0.23℃이하로 작고, 응답시간도 25초이하로 작아 더욱 바람직한 것을 알 수 있었다.

또한 상기 내측 볼록부의 적재면으로부터의 돌출높이는 0.05∼0.5㎜이며, 상기 내측 볼록부는, 상기 주변 볼록부에 내접하는 내접원의 직경의 0.5배의 범위내에 적어도 1개, 상기 내접원의 직경의 0.5∼1배의 범위내에 적어도 3개이상 각각 동심원상으로 배치되어 있기 때문에 웨이퍼 면내의 온도차가 모두 0.4℃이하로 작아 바람직한 것을 알 수 있었다.

(실시예12)

실시예12에서는, 우선 이하와 같이 하여 시료를 제작했다.

질화알루미늄 분말에 대하여, 중량환산으로 2.0질량%의 산화이트륨을 첨가하고, 또한 이소프로필알콜과 우레탄 볼을 이용하여 볼밀에 의해 48시간 혼련함으로써 질화알루미늄의 슬러리를 제작했다. 그 후에 이 슬러리에 아크릴계의 바인더를 혼합한 질화알루미늄의 슬러리를 200메쉬에 통과시키고, 우레탄 볼이나 볼밀 벽의 가루를 제거한 후, 방폭형 스프레이 드라이어로 건조해 질화알루미늄의 입자화 분말을 제작했다.

상기 입자화 분말을 직경 240㎜의 금형에 충전해 두께 30㎜의 성형체를 제작했다. 이 성형체에 코일형상의 저항발열체를 매설하는 위치에 홈을 형성했다.

저항발열체의 형상은 도 12와 유사한 형태로 하고, 판형상 세라믹체의 중심에 설치된 저항발열체(405O)의 외측에 또한 저항 발열체가 설치된 형상으로 했다. 그리고, 도 12에 대체로 대응해서 L401∼L407을 12㎜로 해서 d401∼d407을 바꾼 저항 발열체의 위치에 대응해서 각종의 홈을 형성한 성형체를 준비했다. 그리고, 별도 급전부를 접속하여 홈형상으로 정형한 어닐링 몰리브덴 코일을 상기 홈에 삽입하고, 코일의 상부에 질화알루미늄의 입자화 분말을 충전했다. 충전한 입자화 분말의 상부를 미리 제작한 홈형상의 지그로 가압했다. 가압한 홈 오목부에 다시 입자화 분말을 충전해 재가압해서 성형체의 표면과 홈에 충전한 입자화 분말의 상면이 대략 동일한 면이 되도록 했다.

그리고, 상기 저항발열체를 매설한 성형체를 500℃에서 1시간 가열해서 탈바인더 처리했다. 탈바인더 처리한 성형체를 카본틀에 삽입하고 1800℃로 가열하여 상하방향으로부터 34㎫로 가압해 저항발열체를 매설한 세라믹 소결체를 얻었다.

얻어진 소결체의 외주와 상하면을 연삭 가공하여 판형상 세라믹체를 제작했다. 또한 급전부에 천공하여 급전단자를 경질납땜하여 히터를 제작했다.

그리고 진공용기에 이 세라믹제의 히터를 설치하고, 적재면에 반도체 웨이퍼를 실어 설정온도까지 20℃/분으로 승온해 설정온도인 500℃로 10분간 유지한 후에, 외부로부터 투과창을 통해서 서모뷰어로 웨이퍼 표면의 면내 온도차를 측정했다. 그 결과를 표 12에 나타낸다.

본 발명의 동일 원주상에 위치하는 한쌍의 리턴 형상을 이루는 저항발열체 사이의 거리가 반경방향에 인접하는 원호형상을 이루는 중심선 사이의 거리보다 작은 시료No.401∼406은 웨이퍼(W)의 표면의 면내 온도차가 2.5℃이하로 작아 바람직한 것을 알 수 있었다.

또한 동일 원주상에 위치하는 한쌍의 리턴 형상을 이루는 저항발열체 사이의 거리가 반경방향에 인접하는 상기 원호형상을 이루는 저항발열체의 중심선 사이의 거리의 30%∼80%인 시료No.402∼405는 웨이퍼 표면의 면내 온도차가 1.9℃이하로 더욱 바람직한 것을 알 수 있었다.

그러나, 동일 원주상에 위치하는 한쌍의 리턴 형상을 이루는 저항발열체 사이의 거리가 반경방향에 인접하는 원호형상을 이루는 중심선 사이의 거리보다 1.3배나 1.55배로 큰 시료No.407, 408은, 인접하는 원호형상의 사이에 쿨 스폿이 발생해 웨이퍼 표면의 면내 온도차가 5℃, 15℃로 커져 최신의 반도체 제조장치용의 세라믹제의 히터로서 사용할 수 없었다.

(실시예13)

실시예13에서는, 실시예12의 시료No.405와 같은 저항발열체의 홈을 제작해 매설하는 코일의 최외주의 피치를 조정한 세라믹제의 히터를 실시예12와 마찬가지로 제작했다.

그리고, 진공용기에 설치하여, 20℃에서 600℃로 20℃/분의 속도로 승온했다. 이 때의 승온 도중의 500℃의 과도시의 적재면의 면내 온도차를 서모뷰어로 측정했다. 그 결과를 표 13에 나타낸다.

동심원상으로 설치된 최외주의 코일형상의 저항발열체의 피치는 그 내측의 저항발열체의 피치보다 작은 시료No.411∼415는 적재면의 면내 온도차가 21℃이하로 작아 뛰어난 특성을 나타내는 것을 알 수 있었다.

(실시예14)

실시예14에서는, 실시예12와 같은 방법으로 저항발열체의 코일의 피치를 바꾼 판형상 세라믹체를 제작하고, 도 13에 나타낸 바와 같이 적재면과 반대측에 통형상의 지지부재를 확산 접합한 세라믹제의 히터를 제작했다. 그리고, 진공용기에 설치하여, 적재면에 웨이퍼를 실어서 실시예13과 마찬가지로 적재면의 과도시의 온도차를 측정했다. 그 결과를 표 14에 나타낸다.

판형상 세라믹체(402)의 다른쪽의 주면에 통형상의 지지부재(418)를 접합하고, 이 통형상의 지지부재(418)의 내측의 저항발열체의 코일의 피치가 이 통형상 지지부재(8)의 외측의 저항 발열체의 코일의 피치보다 작은 시료No.431∼435의 500℃의 과도시의 적재면의 면내 온도차는 17℃이하로 작아 우수하였다.

한편, 통형상 지지부재(418)의 내측의 저항발열체의 코일의 피치가 이 통형상 지지부재(418)의 외측의 저항발열체의 코일의 피치와 같은 시료No.436의 500℃의 과도시의 웨이퍼 표면의 면내 온도차는 23℃로 약간 컸다. 이 결과로부터, 판형상 세라믹체에 통형상의 지지부재를 접합한 세라믹제의 히터는, 적재면의 면내 온도차가 약간 커지는 것을 알 수 있었다.

(실시예15)

실시예15에서는, 실시예13과 마찬가지로 저항발열체(405)의 매설 형상을 바꾸어서 통형상의 지지부재(8)를 접합한 세라믹제의 히터(400)를 제작했다.

또한 판형상 세라믹체(402) 속에 매설하는 저항발열체(405)의 형상(Q) 중, 접합한 통형상의 지지부재(418)보다 내측에 위치하는 영역(Q1)에 있어서의 저항발열체(405a)의 단위면적당의 저항값밀도(R1/S1)와, 상기 통형상의 지지부재(8)보다 외측에 위치하는 영역(Q2)에 있어서의 저항발열체(405b)의 단위면적당의 저항값밀도(R2/S2)를 각각 측정한 결과, 0.019Ω/㎠와 0.015Ω/㎠이며, 저항값(R1/S1)이 저항값(R2/S2)의 1.27배이었다.

다음에 얻어진 판형상 세라믹체(402)의 한쪽의 주면을 중심선 평균조도(Ra)로 0.1㎛로 연마해서 적재면(3)을 형성함과 아울러, 상기 판형상 세라믹체(402)의 다른쪽의 주면에 저항발열체(405)에 연통하는 2개의 오목부를 뚫어서 형성한 후, 이 오목부에 Fe-Co-Ni합금으로 이루어지는 급전단자(405)를 은동납으로 경질납땜 고정해서 히터(400)를 얻었다.

그리고, 이 세라믹제의 히터(400)의 하면에, 외경 70㎜, 폭 8㎜의 플랜지(8a)를 구비한 상기 판형상 세라믹체(402)와 동일한 질화알루미늄 세라믹스로 이루어지는 통형상의 지지부재(418)를 확산접합했다. 이 히터(400)를 시료No.441이라 했다.

또 비교예로서 상기한 바와 마찬가지로 저항값밀도 R1/S1와 R2/S2가 모두 0.015Ω/㎠인 판형상 세라믹체에 통형상의 지지부재(418)를 접합한 세라믹제의 히터를 제작하였다(시료No.442).

그리고, 제작한 히터에 200V의 교류전압을 인가해서 적재면(3)을 20℃/분으로 승온하여 설정온도인 700℃에 도달한 후 10분간 유지한 후, 적재면(3)의 온도를 방사온도계(상품명: 서모뷰어)로 측정했다. 그 결과를 표 15에 나타낸다.

판형상 세라믹체에 접합한 통형상의 지지부재(418)의 내측의 면적을 S1, 이 통형상의 지지부재(8)의 내측의 영역의 저항값을 R1로 하고, 이 통형상의 지지부재(8)보다 외측의 면적을 S2, 이 통형상의 지지부재(418)보다 외측의 영역의 저항값을 R2로 하여, 상기 통형상 지지부재(418)의 내측의 저항밀도(R1/S1)가 이 통형상지지부재(418)의 외측의 저항밀도(R2/R2)보다 큰 시료No.441의 적재면(3)에 실은 웨이퍼의 평균 온도가 700℃, 최고온도가 702℃, 가장 낮은 곳에서 699℃로 웨이퍼 면내의 온도차는 3℃ 이내로 할 수 있고, 설정 온도 700℃에 대하여 0.5% 이내의 온도 불균형으로 억제할 수 있어 뛰어난 균열성을 얻을 수 있었다.

한편, 비교용의 시료No.442는, 발열 패턴의 형상이 도 12와 동일하고, 저항 조정하고 있지 않은 저항발열체를 세라믹체 내에 매설하는 이외는 실시예와 같은 방법으로 제작한 세라믹제의 히터를 시험제작하고, 200V의 교류전압을 인가해서 적재면을 발열시킨 결과, 적재면(3)의 최고온도가 703℃, 가장 낮은 곳에서 697℃로 낮아져 있고, 설정 온도 700℃에 대하여 1%로 온도분포가 약간 컸다.

(실시예16)

실시예16에서는, 실시예15에 있어서의 세라믹제의 히터(400)에 있어서, 통형상의 지지부재(8)보다 내측에 위치하는 영역(Q1)에 있어서의 저항발열체(405a)의 단위면적당의 저항값밀도(R1/S1)과 통형상의 지지부재(418)보다 외측에 위치하는 영역(Q2)에 있어서의 저항발열체(405b)의 단위면적당의 저항값밀도(R2/S2)를 다르게 한 각 세라믹 히터를 제작했다. 그리고, 실시예14와 마찬가지로 600℃까지 가열했을 때의 500℃ 과도시의 웨이퍼 표면의 면내 온도차를 측정했다.

그 후에 실온으로부터 700℃로 20℃/분의 속도로 가열하고, 10분 유지한 후, 냉각하는 온도 사이클을 반복했을 때의 히터(400)의 판형상 세라믹체(402)와 통형상의 지지부재(8)의 접합면에서 발생한 가스 리크의 유무를 확인해 히터(400)의 내구성을 평가했다.

또, 가스 리크의 유무는 온도 사이클 10사이클 간격으로 확인했다. 또한 접합면의 가스 리크의 유무는 실온에서 헬륨 리크 테스터를 사용해 행했다. 각각의 결과는 표 16에 나타내는 바와 같다.

이 결과, 저항값밀도(R1/S1)를 저항값밀도(R2/S2)에 대하여 1.05∼1.5배로 함으로써, 온도 사이클에 대한 가스 리크의 발생의 우려가 적어 내구성이 향상시키는 것을 알 수 있다. 특히, 저항값밀도(R1/S1)를 저항값밀도(R2/S2)에 대하여 1.13배이상, 1.4배이하로 하면, 온도 사이클에 대한 내구성이 2500회이상으로 되어 뛰어난 특성을 나타내는 것을 알 수 있었다.

또한 500℃의 과도시의 적재면의 면내 온도차가 20℃이하인 시료No.552∼556은 온도 사이클에 대한 내구성이 2000회이상으로 크고 승온 과도시의 적재면의 면내의 온도차가 작은 것은 열응력이 작아 열사이클에 대한 내구성이 뛰어난 것을 알 수 있었다.

이상과 같이 구성된 본 발명에 따른 히터에 의하면, 피가열물의 표면에 있어서의 면내의 온도차를 작게 할 수 있고, 또한 단시간에 피가열물을 원하는 온도로 가열할 수 있는 히터를 제공할 수 있다.

또한 본 발명에 따르면, 피가열물의 표면에 있어서의 면내의 온도차를 작게 할 수 있고, 급속 승온이 가능한 신뢰성이 높은, 코일형상 발열체가 메워넣어진 판형상 세라믹체를 포함하는 히터를 제공할 수 있다.

Claims

제1주면과 제2주면을 갖고, 그 제1주면을 피가열물을 싣는 적재면으로 하고, 그 내부 또는 제2주면에 저항발열체를 갖는 판형상체를 포함하는 히터로서,

상기 저항발열체는 서로 반경이 다르고 또한 동심의 2개의 원 중 한쪽의 원주상에 위치하는 2개 이상의 원호형상 띠;

다른쪽의 원주상에 위치하는 1개 이상의 원호형상 띠; 및

상기 한쪽의 원주상의 원호형상 띠와 상기 다른쪽의 원주상에 위치하는 원호형상 띠를 각각 접속하고 또한 서로 인접해서 위치하는 연결 원호띠를 구비하여 이루어지는 연속된 띠형상체이고:

상기 인접하는 연결 원호띠 사이의 연결간 거리가, 상기 한쪽의 원주상의 원호형상 띠와 상기 다른쪽의 원주상에 위치하는 원호형상 띠 사이의 원호간 거리보다 작은 것을 특징으로 하는 히터.
제1주면과 제2주면을 갖고, 그 제1주면을 피가열물을 싣는 적재면으로 하고, 그 내부 또는 제2주면에 저항발열체를 갖는 판형상체와 측온소자를 포함하는 히터로서,

상기 저항발열체는 반경이 다른 동심 중 2개 이상의 원주상에 배치된 원호형상 띠가 접속된 연속한 띠형상체로 이루어지고, 그 양단에 급전부를 갖고 있으며,

상기 측온소자는 상기 원호형상 띠 중 가장 내측에 위치하는 원호형상 띠에 내접하는 내접원과, 상기 원호형상 띠 중 가장 외측에 위치하는 원호형상 띠에 외접하는 외접원 사이의 영역으로서 정의되는 원환 저항발열체 존 속에 설치되고,

상기 급전부는 상기 원환 저항발열체 존 밖에 설치된 것을 특징으로 하는 히터.
제2항에 있어서, 상기 원주 중 인접하는 원주의 한쪽에는, 상기 원호형상 띠가 2개 이상 배치되어 있고, 상기 원호형상 띠는 다른쪽의 원주상에 위치하는 원호형상 띠와 서로 인접해서 위치하는 연결 원호띠에 의해 접속되어 있으며, 상기 인접하는 연결 원호띠 사이의 연결간 거리가, 그 연결 원호띠에 의해 접속된 원호형상 띠 사이의 원호간 거리보다 작은 것을 특징으로 하는 히터.
제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 연결간 거리가 상기 원호간 거리의 30%∼80%의 범위로 설정된 것을 특징으로 하는 히터.
제1항에 있어서, 복수의 상기 저항발열체를 가지고 이루어지고, 상기 각 저항발열체는 각각, 각 저항발열체의 원호형상 띠 중 가장 내측에 위치하는 원호형상 띠에 내접하는 내접원과, 가장 외측에 위치하는 원호형상 띠에 외접하는 외접원 사이의 영역으로서 정의되는 원환 저항발열체 존 속에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 히터.
제2항 또는 제5항에 있어서, 상기 원환 저항발열체 존을 복수개 동심으로 배치하고, 각 원환 저항발열체 존에 각각 상기 저항발열체를 배치한 것을 특징으로 하는 히터.
제6항에 있어서, 상기 복수의 원환 저항발열체 존은, 내측으로부터 순차적으로 배치된 제1원환 저항발열체 존과 제2원환 저항발열체 존과 제3원환 저항발열체 존으로 이루어지고, 상기 제1원환 저항발열체 존의 내측에 또한 원형 또는 원환의 중앙 저항발열체 존을 갖고, 그 중앙 저항발열체 존에 또한 저항발열체를 설치한 것을 특징으로 하는 히터.
제7항에 있어서, 상기 중앙 저항발열체 존의 외경(D1)은 상기 제3원환 저항발열체 존의 외경(D)의 20∼40%이며, 상기 제1원환 저항발열체 존의 외경(D2)은 상기 외경(D)의 40∼55%이며, 상기 제2원환 저항발열체 존의 내경(D3)은 상기 외경(D)의 55∼85%인 것을 특징으로 하는 히터.
제8항에 있어서, 상기 제1원환 저항발열체 존의 내경(D22)은 상기 외경(D)의 34∼45%이며, 상기 제2원환 저항발열체 존의 내경(D33)은 상기 외경(D)의 55∼65%이며, 상기 제3원환 저항발열체 존의 내경(D0)은 상기 외경(D)의 85∼93%인 것을 특징으로 하는 히터.
제7항에 있어서, 상기 제2원환 저항발열체 존과 상기 제3원환 저항발열체 존은 각각, 방사방향으로 설치된 복수의 경계 존에 의해 등분할되어 있고, 상기 제2원환 저항발열체 존을 분할하는 상기 경계 존과 상기 제3원환 저항발열체 존을 분할하는 상기 경계 존이 하나의 방사방향을 따라 겹치지 않도록 어긋나 있는 것을 특징으로 하는 히터.
제10항에 있어서, 상기 제2원환 저항발열체 존의 분할수와 상기 제3원환 저항발열체 존의 분할수가 다른 것을 특징으로 하는 히터.
제7항에 있어서, 상기 중앙 저항발열체 존에 설치된 저항발열체와 제1원환 저항발열체 존의 저항발열체를 직렬 또는 병렬로 접속한 것을 특징으로 하는 히터.
제7항에 있어서, 상기 중앙 저항발열체 존과 상기 제1원환 저항발열체 존 사이에 상기 판형상체를 관통하는 관통구멍을 갖는 것을 특징으로 하는 히터.
제6항에 있어서, 가장 외측에 위치하는 원환 저항발열체 존에 설치된 저항발열체의 띠의 폭이, 다른 저항발열체 존에 설치된 저항 발열체의 띠의 폭보다 작은 것을 특징으로 하는 히터.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 적재면의 주변부에 3개이상의 주변 볼록부 와, 상기 주변 볼록부의 내측에 상기 주변 볼록부보다 높이가 낮은 내측 볼록부를 구비하고, 상기 주변 볼록부가 판형상체의 방사방향 또는 수직방향 중 적어도 일방향으로 이동할 수 있게 유지되어 있는 것을 특징으로 하는 히터.
제15항에 있어서, 상기 저항발열체에 전력을 공급하는 급전단자;

상기 판형상체를 냉각하기 위한 냉각노즐과 개구부를 가지고 이루어지고, 상기 급전단자와 상기 판형상체의 다른쪽의 면을 덮는 케이스; 및

상기 주변 볼록부를 상기 판형상체에 고정하는 고정볼트를 더 구비하고:

상기 고정볼트가 상기 판형상체를 상기 한쪽의 면으로부터 다른쪽의 면에 관통해서 상기 케이스를 고정하고 있는 것을 특징으로 하는 히터.
제16항에 있어서, 상기 판형상체가 고정금구를 통해서 상기 케이스에 고정된 것을 특징으로 하는 히터.
제1주면과 제2주면을 갖고, 그 제1주면을 피가열물을 싣는 적재면으로 하고, 내부에 저항발열체가 매설된 판형상 세라믹체를 포함하는 히터로서,

상기 저항발열체는, 상기 한쪽의 주면에 평행한 1개의 면내에 있고 서로 반경이 다르며 또한 동심의 2개의 원 중 한쪽의 원을 중심으로 하는 2개의 나선코일;

다른쪽의 원을 중심으로 하는 하나 이상의 나선코일; 및

상기 한쪽의 원을 중심으로 하는 나선코일과 상기 다른쪽의 원을 중심으로 하는 나선코일을 각각 접속하고 또한 서로 인접해서 위치하는 연결코일을 가지고 이루어지는 연속된 도선으로 이루어지고:

상기 인접하는 연결코일 사이의 연결간 거리가, 상기 한쪽의 원을 중심으로 하는 나선코일과 상기 다른쪽의 원을 중심으로 하는 나선코일 사이의 코일간 거리보다 작은 것을 특징으로 하는 히터.
제18항에 있어서, 상기 연결간 거리가 상기 코일간 거리의 30%∼80%의 범위로 설정된 것을 특징으로 하는 히터.
제18항 또는 제19항에 있어서, 상기 나선코일 중 가장 외측에 위치하는 나선코일의 피치가 다른 나선코일의 피치보다 작은 것을 특징으로 하는 히터.
제18항 또는 제19항에 있어서, 상기 판형상 세라믹체의 제2주면에 통형상의 지지부재가 접합되어 있고, 그 지지부재의 내측에 있는 상기 나선코일의 피치가, 상기 지지부재의 외측에 있는 상기 나선코일의 피치보다 작은 것을 특징으로 하는 히터.
제1항, 제2항, 또는 제18항 중 어느 한 항에 기재된 히터를 구비한 것을 특징으로 하는 웨이퍼 가열장치.
세라믹 분말로 이루어지는 판형상의 성형체에 홈을 형성하는 공정;

상기 홈에 코일형상의 저항발열체를 삽입하는 공정;

상기 홈과 상기 저항발열체의 간극에 세라믹 분말을 충전하고, 그 세라믹 분말에 예비 가압할 수 있는 공정; 및

상기 예비가압된 성형체를 내열틀에 삽입해서 가압하면서 소성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 히터의 제조방법.
제22항에 기재된 웨이퍼 가열장치의 적재면에 웨이퍼를 싣고, 상기 히터에 의해 상기 웨이퍼를 가열하면서 상기 웨이퍼 상으로의 반도체 박막의 성막, 에칭 처리 및 레지스트막 형성 중 하나 이상을 행하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 처리방법.