WO2005098980A1

WO2005098980A1 - 基板載置台および熱処理装置

Info

Publication number: WO2005098980A1
Application number: PCT/JP2005/005742
Authority: WO
Inventors: Masatake Yoneda; Shigeru Kasai; Masahiro Shimizu
Original assignee: Tokyo Electron Limited
Priority date: 2004-04-08
Filing date: 2005-03-28
Publication date: 2005-10-20
Also published as: JP2005302851A

Abstract

　本発明による基板載置台は、基板を載置する載置面を有する第１のプレート１１と、第１のプレート１１に対向して設けられた第２のプレート１２と、第１のプレート１１と第２のプレート１２との間に挟持された複数の熱電素子１３とを備えている。第１のプレートおよび第２のプレートの熱電素子側の面に、複数の熱電素子１３に給電するための配線パターン１１ａ，１２ａが形成されている。第２のプレート側に冷却水流路１５を有する底板４が設けられている。

Description

明細書

基板載置台および熱処理装置

技術分野

[0001] 本発明は、半導体ウェハ等の基板に対してァニール処理や成膜処理等の枚葉式の熱処理を行う際に基板を載置する基板載置台、および基板に対してそのような熱処理を行う熱処理装置に関する。

背景技術

[0002] 半導体デバイスを製造する際には、成膜処理、パターンエッチング処理、酸化拡散酸処理、改質処理、ァニール処理等の半導体ウェハに対する各種熱処理が存在するが、近時、 LSIの高集積化、高速化の要請から LSIを構成する半導体素子のデザインルールが益々微細化されており、それにともなって、これら熱処理の条件等が一層厳し、ものとなってきて、る。

[0003] 例えば、トランジスタのチャネル層に不純物のイオン注入を行った後に、原子配列構造を安定化させる目的で行われるァニール処理を例にとると、ァニール時間を長くすることにより、原子の拡散が進み安定化するが、不純物原子が膜厚方向へ奥深くまで拡散して突き抜けてしまうので、所望の厚さに拡散させるためには極力短時間で制御性良くァニールを行う必要がある。

[0004] このようなァニール装置として、従来力ランプを用いて急速加熱し、加熱後は冷却水等で冷却して速やかに所定温度まで急速冷却する装置が用いられている力近時要求される熱処理条件にぉヽては、必ずしも十分な性能を有してヽるとは言えない。

[0005] 迅速かつ高精度で基板の昇降温を行う技術としては、熱処理の際にペルチヱ素子のような熱電素子を利用するものが知られている（例えば特許文献 1等)。このような熱電素子は通常、多数の熱電素子を金属容器内に搭載したモジュールの状態で巿販されており、このような熱電素子モジュールを上記ァニール装置に適用する場合には、基板が載置されるプレートと冷却水路を形成したプレートとの間に多数の熱電素子モジュールを並べて密着させることが考えられる。特許文献 1 :特開 2001— 85408号公報

[0006] し力しながら、このように市販の熱電素子モジュールを用いる場合には、熱電素子とサセプタおよび冷却水プレートとの密着性が十分とは、えず、熱抵抗を抑えることができない。また、市販の熱電素子モジュールは、配線端子と内部の熱電素子との間の密着性が十分でなぐ電気抵抗が高くならざるを得ない。このため、熱電素子の機能を十分に発揮させることができず、制御性良く迅速な昇降温を十分に達成することができない。さらに、巿販の熱電素子モジュールは、内部がブラックボックス化されているため、発生する熱による変形に応じた素子の耐久性を持たせることが困難である発明の開示

[0007] 本発明は力かる事情に鑑みてなされたものであって、熱電素子を用いて制御性良く基板の昇降温を行うことができ、発生する熱による熱電素子の耐久性が高い基板載置台を提供することを目的とする。また、このような基板載置台を搭載した熱処理装置を提供することを目的とする。

[0008] 本発明は、基板を載置する載置面を有する第 1のプレートと、前記第 1のプレートに対向して設けられた第 2のプレートと、前記第 1のプレートと前記第 2のプレートとの間に挟持された複数の熱電素子と、前記第 1のプレートおよび前記第 2のプレートの前記熱電素子側の面に形成され、前記複数の熱電素子に給電するための配線パターンと、を備えたことを特徴とする基板載置台である。

[0009] 本発明は、前記第 2のプレート側に冷媒流路を設けたことを特徴とする基板載置台である。

[0010] 本発明は、基板を載置する載置面を有する第 1のプレートと、前記第 1のプレートに対向して設けられた第 2のプレートと、前記第 1のプレートと前記第 2のプレートとの間に挟持された複数の熱電素子ユニットとを備え、前記第 2のプレート側に冷媒流路を設け、前記各熱電素子ユニットは、相対向して設けられた一対の熱電素子プレートと、これら熱電素子プレートの間に挟持された複数の熱電素子と、前記一対の熱電素子プレートの前記熱電素子側の面に形成され、前記複数の熱電素子に給電するための配線パターンとを有することを特徴とする基板載置台である。 [0011] 本発明は、前記熱電素子ユニットは、六角形状または四角形状を有していることを特徴とする基板載置台である。

[0012] 本発明は、前記冷媒流路は前記第 2のプレートに設けられていることを特徴とする基板載置台である。

[0013] 本発明は、前記複数の熱電素子と前記第 1のプレートおよび Zまたは前記第 2のプレートとの間に、熱応力を緩和する熱応力緩和部材を設けたことを特徴とする基板載置台である。

[0014] 本発明は、前記複数の熱電素子と前記一対の熱電素子プレートの少なくとも一方との間に、熱応力を緩和する熱応力緩和部材を設けたことを特徴とする基板載置台である。

[0015] 本発明は、前記熱応力緩和部材は、前記熱電素子よりも硬度が低い金属または合金力ゝらなることを特徴とする基板載置台である。

[0016] 本発明は、前記熱応力緩和部材は、前記熱電素子側に設けられた前記熱電素子よりも硬度が高い金属または合金力なる第 1金属部と、その外側に設けられた前記熱電素子よりも硬度が低い金属または合金からなる第 2金属部とを有することを特徴とする基板載置台である。

[0017] 本発明は、前記熱応力緩和部材は、板パネ構造を有することを特徴とする基板載置台である。

[0018] 本発明は、前記熱電素子は、 1個の P型熱電素子と 1個の N型熱電素子とにより構成されて!/ヽることを特徴とする基板載置台である。

[0019] 本発明は、前記熱電素子は 6角形状を有することを特徴とする基板載置台である。

[0020] 本発明は、被処理基板を収容する処理容器と、前記処理容器内に設けられ、被処理基板を載置する基板載置台と、前記基板載置台上の被処理基板を加熱するための加熱手段と備え、被処理基板を加熱して熱処理を施す熱処理装置であって、前記基板載置台は、被処理基板を載置する載置面を有する第 1のプレートと、前記第 1のプレートに対向して設けられた第 2のプレートと、前記第 1のプレートと前記第 2のプレートとの間に挟持された複数の熱電素子と、前記第 1のプレートおよび前記第 2のプレートの前記熱電素子側の面に形成された、前記複数の熱電素子に給電するための配線パターンとを備え、前記第 2のプレート側に冷媒流路が設けられていることを特徴とする熱処理装置である。

[0021] 本発明は、被処理基板を収容する処理容器と、前記処理容器内に設けられ、被処理基板を載置する基板載置台と、前記基板載置台上の被処理基板を加熱するための加熱手段とを備え、被処理基板を加熱して熱処理を施す熱処理装置であって、前記基板載置台は、被処理基板を載置する載置面を有する第 1のプレートと、前記第 1 のプレートに対向して設けられた第 2のプレートと、前記第 1のプレートと前記第 2のプレートとの間に挟持された複数の熱電素子ユニットとを備え、前記第 2のプレート側に設けられた冷媒流路が設けられ、前記各熱電素子ユニットは、相対向して設けられた一対の熱電素子プレートと、これら熱電素子プレートの間に挟持された複数の熱電素子と、前記一対の熱電素子プレートの前記熱電素子側の面に形成され、前記複数の熱電素子に給電するための配線パターンとを有することを特徴とする熱処理装置である。

[0022] 本発明は、前記熱電素子ユニットは、六角形状または四角形状を有していることを特徴とする熱処理装置である。

[0023] 本願発明は、前記複数の熱電素子と前記第 1のプレートおよび Zまたは前記第 2のプレートとの間に、熱応力を緩和する熱応力緩和部材が設けられていることを特徴とする熱処理装置である。

[0024] 本発明は、前記複数の熱電素子と前記一対の熱電素子プレートの少なくとも一方との間に、熱応力を緩和する熱応力緩和部材を設けたことを特徴とする熱処理装置である。

[0025] 本発明は、前記熱応力緩和部材は、前記熱電素子よりも硬度が低い金属または合金からなることを特徴とする熱処理装置である。

[0026] 本発明は、前記熱応力緩和部材は、前記熱電素子側に設けられた前記熱電素子よりも硬度が高い金属または合金力なる第 1金属部と、前記第 1の金属部の外側に設けられた前記熱電素子よりも硬度が低い金属または合金からなる第 2金属部とを有することを特徴とする熱処理装置である。

[0027] 本発明は、前記熱応力緩和部材は、板パネ構造を有することを特徴とする熱処理装置である。

[0028] 本発明は、前記冷媒流路は前記第 2のプレートに設けられていることを特徴とする熱処理装置である。

[0029] 本発明は、前記熱電素子は、 1個の P型熱電素子と 1個の N型熱電素子とで構成されて!ヽることを特徴とする熱処理装置である。

[0030] 本発明は、前記熱電素子対は 6角形状を有することを特徴とする熱処理装置である

[0031] 本発明は、前記加熱手段は、前記処理容器の天井部に透過窓を介して設けられた加熱ランプを有することを特徴とする熱処理装置である。

[0032] 本発明によれば、基板載置台を、基板を載置する載置面を有する第 1のプレートと、第 1のプレートに対向して設けられた第 2のプレートとの間に複数の熱電素子を挟持させた構造とし、第 1のプレートおよび第 2のプレートの熱電素子側の面に複数の熱電素子に給電するための配線パターンを設けたので、熱電素子と各プレートとを直接密着させて良好な熱伝達を確保することができるとともに、配線パターンにより良好な導電性を確保することができ、熱電素子の機能を有効に発揮させることができる。このため、制御性良く迅速な基板の昇降温を行うことができる。また、熱電素子を、予め熱膨張率の差による熱応力を緩和可能なパターンで配置することができ、発生する熱に対する素子の耐久性を高くすることができる。

[0033] 本発明によれば、基板を載置する載置面を有する第 1のプレートと、第 1のプレートに対向して設けられた第 2のプレートとの間に、相対向して設けられた一対のプレートと、これらプレートの間に挟持された複数の熱電素子と、これら一対のプレートの熱電素子側の面に形成された、複数の熱電素子に給電するための配線パターンとを有する熱電素子ユニットを挟持させた構造としたので、熱電素子ユニットの一対のプレートと熱電素子とが直接密着されかっこの一対のプレートと第 1および第 2のプレートとが直接密着されて、良好な熱伝達を確保することができるとともに、配線パターンにより良好な導電性を確保することができ、熱電素子の機能を有効に発揮させることができる。このため、制御性良く迅速な基板の昇降温を行うことができる。また、熱電素子を、予め熱膨張率の差による熱応力を緩和可能なパターンで配置することができ、発生する熱に対する素子の耐久性を高くすることができる。さらに、熱電素子ユニットを基板載置台の形状や大きさに応じて適宜配置することができ、適用の自由度が高い。

図面の簡単な説明

[0034] [図 1]本発明の第 1の実施形態に係る熱処理装置を示す断面図。

[図 2]図 1の熱処理装置の載置部材を分解して示す分解斜視図。

[図 3]載置部材に用いられる熱電素子を拡大して示す図。

[図 4] (a) (b)は載置部材の第 1および第 2のプレートに形成された配線パターンを示す斜視図。

[図 5]図 1の熱処理装置の載置部材を拡大して示す断面図。

[図 6]給電ゾーンを説明するための図。

[図 7]応力緩和部材を設けた載置部材の一例を示す図。

[図 8]応力緩和部材を設けた載置部材の他の例を示す図。

[図 9]応力緩和部材を設けた載置部材のさらに他の例を示す図。

[図 10]本発明の第 2の実施形態に係る熱処理装置の載置部材の一部を拡大して示す図。

[図 11]載置部材における熱電素子ユニットの一部を拡大して示す断面図。

[図 12] (a) (b)は熱電素子ユニットの形状を説明するための図。

発明を実施するための最良の形態

[0035] 以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態について具体的に説明する。

図 1は本発明の第 1の実施形態に係る熱処理装置を示す断面図、図 2は図 1の熱処理装置の載置部材を分解して示す分解斜視図、図 3は載置部材に用いられる熱電素子を拡大して示す図、図 4 (a) (b)は載置部材の第 1および第 2のプレートに形成された配線パターンを示す斜視図、図 5は図 1の熱処理装置の載置部材を拡大して示す断面図、図 6は給電ゾーンを説明するための図である。

である。

[0036] 図 1に示すように、この熱処理装置 100は、例えばアルミニウムで構成された円筒状の筐体 1を有している。この筐体 1の天井部は開口されており、この開口を覆うようにシール部材 2を介して透明な板状をなす透過窓 3が気密に設けられて、る。一方、筐体 1の底部も開口されており、この開口を覆うようにシール部材 5を介してアルミ- ゥム製の肉厚な底板 4が気密に設けられている。これら筐体 1、透過窓 3および底板 4 により内部に気密な処理空間 Sを有する処理容器 laが構成されてヽる。

[0037] 底板 4の上には、透過窓 3に対向するように被処理基板である半導体ウェハ Wを載置する円板状の載置部材 10が密着された状態で設けられて、る。載置部材 10はゥエノ、 Wを載置する載置面を有する第 1のプレート 11と、この第 1のプレート 11に対向して設けられた第 2のプレート 12と、これらの間の全面に平面的に設けられた多数の熱電素子 13とを有している。熱電素 13としては、例えばペルチェ素子を挙げることができる。第 1のプレート 11および第 2のプレート 12は A1N等、熱伝導率の高い材料で構成されている。

[0038] 上記底板 4内には冷却媒体である冷却水が通流する冷却水流路 15が設けられており、図示しな!、冷却水供給源から冷却水導入管 16を介して冷却水流路 15に冷却水が供給され、冷却水排出管 17を介して冷却水流路 15内の冷却水が排出されるようになつている。このように冷却水を通流させることにより、ウェハ Wを迅速に冷却可能となっている。すなわち、底板 4は冷却水ジャケットとしても機能する。そして、上記載置部材 10と冷却水ジャケットとして機能する底板 4とでウェハ載置台を構成している。

[0039] 筐体 1の側壁には、ウェハ Wを搬入出するための搬出入口 21が設けられ、この搬入出口 21はゲートバルブ 22によって開閉される。また、筐体 1の側壁には、熱処理時に必要な処理ガスを処理空間 Sに供給するガスノズル 23が設けられて、る。また、底板 4には排気管 24が接続されており、この排気管 24を介して図示しない排気装置により処理空間 S内が真空排気可能となっている。

[0040] 載置部材 10および底板 4には、ウェハ昇降ピン 26が装通されており、載置部材 10 のウェハ W載置面に対して突没可能に設けられている。そして、このウェハ昇降ピンを上昇した状態でウエノ、 Wの受け渡しが行われる。

[0041] 透過窓 3の上方には、ウェハ加熱部 30が設けられている。ウェハ加熱部 30は、山形のハウジング 31と、ハウジング 31の中央の頂上部の内側に設けられた加熱ランプ 32とを有している。ハウジング 31の内側には光反射鏡 33が形成されている。

[0042] なお、筐体 1と底板 4、および筐体 1とハウジング 31は、ボルト 35により締結されている。また、透過窓 3は、ハウジング 31が筐体 1に締結された際に、ハウジング 31により固定されるようになって、る。

[0043] 載置部材 10の熱電素子 13には熱電素子計測制御部 41が接続されており、この熱電素子計測制御部 41により、熱電素子 13への給電を制御するようになっている。一方、ウェハ加熱部 30の加熱ランプ 32には加熱ランプ制御部 42が接続されており、この加熱ランプ制御部 42により、加熱ランプ 32への給電を制御するようになっている。

[0044] 載置部材 10は、図 2に示すように、ウェハ載置面を有する第 1のプレート 11と、冷却水ジャケットとして機能する底板 4側の第 2のプレート 12との間に、多数の熱電素子 13を平面的に配置し、第 1および第 2のプレート 11, 12を上下力も圧接ことにより構成されている。 1つの熱電素子 13は、図 3に示すように、 P型熱電素子 13aと N型熱電素子 13bとからなっており、これらが合わさって六角形状をなしている。また、図 4 (a) , (b)に示すように、第 1のプレート 11および第 2のプレート 12の内側 (熱電素子側）〖こは、それぞれ、これらに給電するための配線パターン 11a, 12aが形成されている。

また、図 5に示すように、配線パターン 11a, 12aは、 P型熱電素子 13aと N型熱電素子 13bとが順次直列に接続されるように形成されて!ヽる。

[0045] また、図 6に示すように、熱電素子 13への給電は、同心円状の 3つのゾーンに分けて行われるようになつている。すなわち、載置部材 10における中央部に対応する中央ゾーン 51、その外側の中間ゾーン 52、さらに最外側の外側ゾーン 53を有し、熱電素子計測制御部 41により、これら 3つのゾーンの熱電素子 13への給電制御がおのおの独立して行われるようになって!/、る。

[0046] このように構成される熱処理装置 100においては、まず、ゲートバルブ 22を開にした状態で、搬入出口 21から被処理基板であるウエノ、 Wを処理空間 S内に搬入し、突出した状態の昇降ピン 26の上にウエノ、 Wを載置し、その後昇降ピン 26を下降させて載置部材 10上に載置するとともに、ゲートバルブ 22を閉じ、処理空間 Sを密閉空間とする。 [0047] そして、図示しない処理ガス供給源力ガスノズル 23を介して処理空間 Sに処理ガスとして例えば Nガスまたは Arガスを所定の流量で導入するとともに、排気管 24を

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介して処理空間 Sを真空排気して所定の圧力、例えば 1〜： LOOPaとする。

[0048] 次、で、加熱ランプ制御部 42からの指令に基づ、て加熱ランプ 32を点灯させ、ゥェハ Wの加熱を開始するとともに、熱電素子計測制御部 41からの指令に基づいて熱電素子 13によりウェハ Wの加熱制御を行い、例えば 500〜1000°Cまで急速加熱を行う。この場合に、ランプ加熱にカ卩えて熱電素子 13によっても加熱を行うため、設定した昇温スケジュールに対応して制御性良くウェハ Wを昇温することができる。

[0049] 加熱終了後、急速に冷却するため、熱電素子計測制御部 41から加熱の時と逆の電圧を熱電素子 13に印加し、ウェハ Wに冷熱を供給し、かつ冷却水流路 15に冷却水を流すことにより、熱電素子 13から熱を除去して急速冷却を行う。

[0050] この場合に、本実施形態では、第 1のプレート 11と、第 2のプレート 12との間に複数の熱電素子 13を挟持させた構造としたので、熱電素子 13とこれらプレート 11, 12とを直接密着させることができ、従来の熱電素子モジュールを用いる場合と比較して、これらの間の熱抵抗を格段に小さくすることができ、熱伝達性を著しく向上させることができる。また、第 1のプレート 11および第 2のプレート 12の熱電素子側の面に複数の熱電素子 13に給電するための配線パターン 11a, 12aを設けたので、従来の熱電素子モジュールを用いる場合と比較して、熱電素子 13の給電部分の電気抵抗を著しく少なくすることができる。このように、従来、熱電素子モジュールを用いていた場合の熱抵抗および電気抵抗の問題を解消することができるので、熱電素子 13の機能を有効に発揮させることができ、制御性良く迅速なウェハ Wの昇降温を行うことができる。また、従来の熱電素子モジュールを用いた場合には、熱による熱電素子の変形を予想することができず、熱電素子に熱変形に応じた耐久性を持たせることが困難であつたが、本実施形態の場合には、熱電素子 13を第 1および第 2のプレート 11, 12の間に直接配置するようにしたので、熱電素子 13を、予め熱膨張率の差による熱応力を緩和可能なパターンで平面的に配置することができ、発生する熱に対する熱電素子 13の耐久性を高くすることができる。

例えば熱電素子 13を互いに間隔をおいて平面的に配置することができる。 [0051] なお、従来の熱電素子モジュールでは、 200°C程度の加熱への適用が限界であつたが、本実施形態のように熱電素子モジュールでなく熱電素子 13自体を第 1および第 2のプレート 11, 12の間に適切に配置することにより、熱電素子 13に供給する電流の密度を上げることができ、 500°C以上の高温でも適用可能となる。

[0052] このようにして、ァニール処理が終了した後、処理空間 Sの圧力を調整し、ゲートバルブ 22を開放して、ウェハ Wを搬出し、 1枚のウェハの熱処理が終了する。

[0053] ところで、従来、この種の熱処理装置にお!、て、ウェハ温度の測定は、ウェハ載置台に専用の熱電対またはそれに準じた温度センサーを設置して行う必要があり、測定箇所も数点に限られ、ウェハ接触部全面での温度測定および温度制御を行うことができな力つた力本実施形態のように、ウェハ載置台を構成する載置部材 10の全面に熱電素子 13を配置した場合には、この熱電素子 13の起電力を利用してウェハ W全面の温度を測定することができる。

[0054] すなわち、ペルチェ素子のような熱電素子は、温度に応じた起電力を発生するため、ウェハ W全面に対応するように配置された熱電素子 13の起電力を測定することによりウェハ W全面の温度を測定することができる。また、温度測定したい箇所の熱電素子の発生起電力を測定することにより、ウェハ Wの任意の位置の温度を測定することができる。

[0055] 実際の温度測定に際しては、熱電素子 13に電圧を印加して加熱または冷却を行つている途中の所定時間、給電をオフにし、その間に起電力を測定してウェハ W全面または任意の位置の温度を測定する。具体例を示すと、測定対象の熱電素子 13 について、加熱または冷却のために 4秒間給電した後、給電を 1秒間停止し、その際の起電力を測定することにより温度を測定し、これを繰り返すことにより、 5秒毎の温度を測定することができる。

[0056] このようにして温度測定を行うことにより、ウェハ全面の温度測定および温度制御を行うことができ、熱処理の面内均一性を向上させることができる。また、従来使用して V、た熱電対や温度センサーを省略することができ、装置を簡略ィ匕することができるので、その分装置コストを低減することができる。

[0057] 次に、熱電素子 13が熱によって変形した際の耐久性をさらに向上させることが可能な構造例について説明する。

上述したように、本実施形態では、熱電素子 13を、予め熱膨張率の差による熱応力を緩和可能なパターンで配置することができ、発生する熱に対する熱電素子 13の耐久性を高くすることができるが、熱電素子 13の配置による熱応力緩和には自ずから限界がある。このようなことを解決するためには、第 1のプレート 11および/または第 2のプレート 12と熱電素子 13 (P型熱電素子 13a、 N型熱電素子 13b)との間にこれらの間の応力を緩和する応力緩和部材を配置することが考えられる。

[0058] この例としては、図 7に示すように、第 1のプレート 11および第 2のプレート 12と熱電素子 13 (P型熱電素子 13a、 N型熱電素子 13b)との間に、熱電素子 13よりも柔らかい金属または合金力もなる応力緩和部材 61を介在させることを挙げることができる。応力緩和部材 61は給電路ともなるため、電気抵抗が低いことも要求される。具体的には、熱電素子 13がモース硬度 5程度のものであれば、モース硬度が 5より低ぐ電気抵抗の低い Ni (モース硬度 3. 5)、 Cu (モース硬度 3)、 Au (モース硬度 2. 5)等を用!/、ることができる。

[0059] また、熱電素子 13を構成する材料が Bi—Te系、 Zn— Pb系、 Si— Ge系等の損耗しゃすいものである場合には、図 8に示すように、熱電素子 13 (P型熱電素子 13a、 N 型熱電素子 13b)の端部の電極部にまず熱電素子よりも硬度が高い金属または合金からなる第 1の金属部 62を形成し、その外側に熱電素子 13よりも硬度が低い金属または合金力もなる第 2の金属部 63を形成して応力緩和部材 64とすることもできる。例えば、熱電素子 13が Siベースである場合に、熱電素子 13の端部の電極部に第 1の金属部 62として SUり硬い金属、例えば Ti (モース硬度 9)や W (モース硬度 8)のシリサイドを形成し、その外側に第 2の金属部 63として上述したような Cuや Au等の硬度が低い金属を形成して応力緩和部材 64とすることにより、熱電素子 13の強度的耐久性を高めると同時に、熱応力を緩和することができる。この際、熱電素子 13の電極接触部がシリサイド化されるため、接触抵抗を低減させることができる。

[0060] また、応力緩和部材としては、板パネを利用したものを用いることもできる。例えば図 9に示すように、配線パターン 11aまたは 12aに接続する接続部 65から板パネ部 6 6および板パネ部 67が延びるようにして応力緩和部材 68が構成されており、これら板パネ部 66および 67に熱電素子 13の P型熱電素子 13aと N型熱電素子 13bとを接続するようにすることができる。これにより、熱電素子 13 (P型熱電素子 13a、 N型熱電素子 13b)に熱変形が生じて板パネ部 66, 67に応力が及ぼされても、これらのパネ力がクッションとなってこの応力を吸収することができる。この板パネを利用した応力緩和部材 68は、一枚の金属板、例えば銅板を曲げ加工して製造することができる。

[0061] 次に、本発明の第 2の実施形態について説明する。

本実施形態の熱処理装置は、載置部材の構造のみが第 1の実施形態と異なっているので、載置部材についてのみ説明する。図 10は本実施形態の熱処理装置における載置部材の一部を拡大して示す断面図、図 11は載置部材における熱電素子ュニットの一部を拡大して示す断面図である。本実施形態の載置部材 70は、第 1の実施形態における第 1のプレート 11および第 2のプレート 12と同様に構成された第 1のプレート 71および第 2のプレート 72を有しており、これら第 1のプレート 71と第 2のプレート 72との間に、複数の熱電素子ユニット 73が狭持された状態となっている。

[0062] 熱電素子ユニット 73は、相対向して設けられた一対のプレート (熱電素子プレート） 74, 75と、これら熱電素子プレート 74, 75の間に挟持された P型熱電素子 13a、N 型熱電素子 13bからなる複数の熱電素子 13と、プレート 74, 75の内側の面、すなわち熱電素子 13側の面にそれぞれ形成された、熱電素子 13に給電するための配線パターン 74a, 75aとを有し、図 12の（a)、（b)の平面図に示すように、全体が六角形状または四角形状になっている。

[0063] 本実施形態では、このように、第 1のプレート 71と、第 2のプレート 72との間に複数の熱電素子ユニット 73を挟持させた構造とし、かつ、熱電素子ユニット 73が対向して設けられた一対のプレート 74, 75と、プレート 74, 75の間に狭持された複数の熱電素子 13とを有している。このため熱電素子ユニット 73の一対のプレート 74, 75と熱電素子 13とが直接密着され、かっこの一対のプレート 74, 75と第 1および第 2のプレート 71, 72とが直接密着されて、上記第 1の実施形態に準じた良好な熱伝達を確保することができる。また、一対のプレート 74, 75の内側の面、すなわち熱電素子側の面に配線パターン 74a, 75aを設け、そこに熱電素子 13を接続するようにしたので、熱電素子 13の給電部分の電気抵抗を著しく少なくすることができる。このように、従来、熱電素子モジュールを用いて、た場合の熱抵抗および電気抵抗の問題を解消することができるので、熱電素子 13の機能を有効に発揮させることができ、制御性良く迅速なウェハ Wの昇降温を行うことができる。また、第 1の実施形態と同様、熱電素子 13を、予め熱膨張率の差による熱応力を緩和可能なパターンで配置することができ、発生する熱に対する熱電素子 13の耐久性を高くすることができる。さらに、熱電素子ユニット 73を載置部材の形状や大きさに応じて適宜配置することができ、適用の自由度が高い。この場合に、図 12に示すように、熱電素子ユニット 73の形状を六角形状や四角形状とすることにより、熱電素子ユニット 73の充填配置が可能となり、効率的な昇降温を行うことができる。中でも六角形状とすることにより、同一形状の熱電素子ユニットでウェハ形状である円形状に近似させやすぐエッジ部分の無駄を極力排して極めて効率的な昇降温を行うことができる。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されることなく種々変形可能である。例えば、上記実施形態においては、第 2のプレートと冷却水ジャケットを別々に設けたが、第 2のプレートに冷却水ジャケットを設けるようにしてもよい。また、上記実施形態では、ランプ加熱によりァニール処理を施した場合について示した力これに限るものではなぐ抵抗加熱等の他の加熱手段であってもよいし、成膜処理、パターンエッチング処理、酸化拡散酸処理、改質処理等の他の熱処理にも適用可能である。また、被処理基板として半導体ウェハを例にとって説明したが、液晶表示基板に代表されるフラットディスプレイ基板等、他の基板であってもよい。

Claims

請求の範囲

[1] 基板を載置する載置面を有する第 1のプレートと、

前記第 1のプレートに対向して設けられた第 2のプレートと、

前記第 1のプレートと前記第 2のプレートとの間に挟持された複数の熱電素子と、前記第 1のプレートおよび前記第 2のプレートの前記熱電素子側の面に形成され、前記複数の熱電素子に給電するための配線パターンと、

を備えたことを特徴とする基板載置台。

[2] 前記第 2のプレート側に冷媒流路を設けたことを特徴とする請求項 1記載の基板載置台。

[3] 基板を載置する載置面を有する第 1のプレートと、

前記第 1のプレートと前記第 2のプレートとの間に挟持された複数の熱電素子ュ- ットとを備え、

前記第 2のプレート側に冷媒流路を設け、

前記各熱電素子ユニットは、相対向して設けられた一対の熱電素子プレートと、これら熱電素子プレートの間に挟持された複数の熱電素子と、前記一対の熱電素子プレートの前記熱電素子側の面に形成され、前記複数の熱電素子に給電するための配線パターンとを有することを特徴とする基板載置台。

[4] 前記熱電素子ユニットは、六角形状または四角形状を有していることを特徴とする請求項 3に記載の基板載置台。

[5] 前記冷媒流路は前記第 2のプレートに設けられていることを特徴とする請求項 1または 3の、ずれか 1項に記載の基板載置台。

[6] 前記複数の熱電素子と前記第 1のプレートおよび Zまたは前記第 2のプレートとの間に、熱応力を緩和する熱応力緩和部材を設けたことを特徴とする請求項 1に記載の基板載置台。

[7] 前記複数の熱電素子と前記一対の熱電素子プレートの少なくとも一方との間に、熱応力を緩和する熱応力緩和部材を設けたことを特徴とする請求項 3に記載の基板載置台。

[8] 前記熱応力緩和部材は、前記熱電素子よりも硬度が低、金属または合金からなることを特徴とする請求項 6または請求項 7に記載の基板載置台。

[9] 前記熱応力緩和部材は、前記熱電素子側に設けられた前記熱電素子よりも硬度が高い金属または合金力なる第 1金属部と、その外側に設けられた前記熱電素子よりも硬度が低い金属または合金からなる第 2金属部とを有することを特徴とする請求項 6または請求項 7に記載の基板載置台。

[10] 前記熱応力緩和部材は、板パネ構造を有することを特徴とする請求項 6または請求項 7に記載の基板載置台。

[11] 前記熱電素子は、 1個の P型熱電素子と 1個の N型熱電素子とにより構成されていることを特徴とする請求項 1または 3のいずれか 1項に記載の基板載置台。

[12] 前記熱電素子は 6角形状を有することを特徴とする請求項 11に記載の基板載置台

[13] 被処理基板を収容する処理容器と、

前記処理容器内に設けられ、被処理基板を載置する基板載置台と、

前記基板載置台上の被処理基板を加熱するための加熱手段と

を備え、被処理基板を加熱して熱処理を施す熱処理装置であって、

前記基板載置台は、

被処理基板を載置する載置面を有する第 1のプレートと、

前記第 1のプレートと前記第 2のプレートとの間に挟持された複数の熱電素子と、前記第 1のプレートおよび前記第 2のプレートの前記熱電素子側の面に形成された

、前記複数の熱電素子に給電するための配線パターンとを備え、

前記第 2のプレート側に冷媒流路が設けられていることを特徴とする熱処理装置。

[14] 被処理基板を収容する処理容器と、

前記基板載置台は、被処理基板を載置する載置面を有する第 1のプレートと、

前記第 2のプレート側に設けられた冷媒流路が設けられ、

前記各熱電素子ユニットは、相対向して設けられた一対の熱電素子プレートと、これら熱電素子プレートの間に挟持された複数の熱電素子と、前記一対の熱電素子プレートの前記熱電素子側の面に形成され、前記複数の熱電素子に給電するための配線パターンとを有することを特徴とする熱処理装置。

[15] 前記熱電素子ユニットは、六角形状または四角形状を有していることを特徴とする請求項 14に記載の熱処理装置。

[16] 前記複数の熱電素子と前記第 1のプレートおよび Zまたは前記第 2のプレートとの間に、熱応力を緩和する熱応力緩和部材が設けられていることを特徴とする請求項 1

3に記載の熱処理装置。

[17] 前記複数の熱電素子と前記一対の熱電素子プレートの少なくとも一方との間に、熱応力を緩和する熱応力緩和部材を設けたことを特徴とする請求項 14に記載の熱処理装置。

[18] 前記熱応力緩和部材は、前記熱電素子よりも硬度が低い金属または合金力なることを特徴とする請求項 16または請求項 17に記載の熱処理装置。

[19] 前記熱応力緩和部材は、前記熱電素子側に設けられた前記熱電素子よりも硬度が高い金属または合金力なる第 1金属部と、前記第 1の金属部の外側に設けられた前記熱電素子よりも硬度が低い金属または合金力なる第 2金属部とを有することを特徴とする請求項 16または請求項 17に記載の熱処理装置。

[20] 前記熱応力緩和部材は、板パネ構造を有することを特徴とする請求項 16または請求項 17に記載の熱処理装置。

[21] 前記冷媒流路は前記第 2のプレートに設けられていることを特徴とする請求項 13または 14のいずれ力 1項に記載の熱処理装置。

[22] 前記熱電素子は、 1個の P型熱電素子と 1個の N型熱電素子とで構成されていることを特徴とする請求項 13または 14のいずれ力 1項に記載の熱処理装置。

[23] 前記熱電素子対は 6角形状を有することを特徴とする請求項 22に記載の熱処理装置。

[24] 前記加熱手段は、前記処理容器の天井部に透過窓を介して設けられた加熱ランプを有することを特徴とする請求項 13または 14のいずれか 1項に記載の熱処理装置。