WO2024166386A1 - マルチゾーンヒータ - Google Patents

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WO2024166386A1
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WO
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zone heater
heater
zone
power supply
ceramic base
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PCT/JP2023/004621
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English (en)
French (fr)
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圭佑 高島
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NGK Insulators Ltd
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NGK Insulators Ltd
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Publication date
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Priority to KR1020237024848A priority patent/KR20240125839A/ko
Priority to JP2023542587A priority patent/JP7376753B1/ja
Priority to US18/353,221 priority patent/US12283496B2/en
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    • H05B3/22—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional [2D] plane, e.g. plate-heater non-flexible
    • H05B3/28—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional [2D] plane, e.g. plate-heater non-flexible heating conductor embedded in insulating material
    • H05B3/283—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional [2D] plane, e.g. plate-heater non-flexible heating conductor embedded in insulating material the insulating material being an inorganic material, e.g. ceramic
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H10P72/04—Apparatus for manufacture or treatment
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    • H—ELECTRICITY
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    • H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
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    • H10P72/70—Handling or holding of wafers, substrates or devices during manufacture or treatment thereof for supporting or gripping
    • H10P72/76—Handling or holding of wafers, substrates or devices during manufacture or treatment thereof for supporting or gripping using mechanical means, e.g. clamps or pinches
    • H10P72/7604—Handling or holding of wafers, substrates or devices during manufacture or treatment thereof for supporting or gripping using mechanical means, e.g. clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support
    • H10P72/7612—Handling or holding of wafers, substrates or devices during manufacture or treatment thereof for supporting or gripping using mechanical means, e.g. clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support characterised by lifting arrangements, e.g. lift pins
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
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    • H05B2203/002—Heaters using a particular layout for the resistive material or resistive elements
    • H05B2203/005—Heaters using a particular layout for the resistive material or resistive elements using multiple resistive elements or resistive zones isolated from each other

Definitions

  • the present invention relates to a multi-zone heater for heating semiconductor wafers.
  • Ceramic heaters are widely used as heaters for heating wafers in semiconductor manufacturing equipment.
  • a known example of such a ceramic heater is a so-called multi-zone heater that is configured to heat multiple zones with separate heaters.
  • a two-zone heater is already known in which a heating element (coil) for heating the center (inner zone) of a disk-shaped ceramic base and a heating element (coil) for heating the outer periphery (outer zone) are embedded in one plane inside the ceramic base, and it is possible to apply voltages to each heating element independently, thereby making it possible to control the heat generated by each heating element independently (see, for example, Patent Documents 1 and 2).
  • the heating elements of each zone are roughly arranged in multiple arcs concentric with a disk-shaped ceramic base.
  • a connection terminal that is capable of supplying power from the outside is provided at the center of the ceramic base.
  • the heating element arranged in the inner zone is directly connected to the connection terminal, while the heating element arranged in the outer zone is connected to the connection terminal via a lead that connects its end to the connection terminal.
  • the lead wire must be positioned so that it crosses the inner zone. Therefore, the heating element for the inner zone is folded back at least around the lead wire in the inner zone. As a result, the radius of curvature of the heating element at the folded back portion is significantly different from that of the arc-shaped portion. Note that, depending on how the heating element pattern is positioned, such folding back of the heating element may occur in other locations as well, including the outer zone.
  • the heating of the wafer by the ceramic heater is usually desirable for the heating of the wafer by the ceramic heater to be as uniform as possible across the wafer surface (high thermal uniformity). In other words, it is desirable for the temperature variation across the wafer surface when the wafer is heated to be as small as possible.
  • the temperature distribution tends to become less uniform at the points where the heating element turns around, as described above.
  • the temperature distribution tends to be less uniform even in areas that avoid the lift pin holes.
  • the temperature distribution tends to become less uniform at singular points (curvature radius singular points) where the radius of curvature is significantly different from the normal arc-shaped portion.
  • the heating element is embedded in a ceramic material molded body such as aluminum nitride, silicon carbide, silicon nitride, or aluminum oxide, and then the molded body is fired at a temperature exceeding 1500°C while applying a load of tons. Since the deformation behavior of the heating element during firing differs between the singular points of the radius of curvature and normal parts, it is thought that heat generation variations occur at the singular points of the radius of curvature in the completed ceramic heater.
  • uniform heating can be achieved by using multiple types of heating elements with different heat densities due to differences in the thickness and material of the heating element, but this is not necessarily suitable for application to singular points of the radius of curvature.
  • one idea is to improve thermal uniformity by creating multiple curvature radius singularities, but this is not realistic considering the complexity and cost of the design.
  • the inventors of the present invention conducted extensive research into ensuring thermal uniformity in a multi-zone heater with lift pin holes, and as a result, came up with a configuration that can optimally ensure thermal uniformity while having a curvature radius singularity by comprehensively considering the placement of the lift pin holes and the placement of the lead wires connecting the heating elements arranged in the outer zone to the power supply connection terminals.
  • the present invention was made in consideration of the above problems, and aims to improve the thermal uniformity in a multi-zone heater with lift pin holes.
  • a first aspect of the present invention is a multi-zone heater that includes a disk-shaped ceramic base having one main surface serving as a wafer mounting surface and is capable of heating a wafer mounted on the one main surface, the multi-zone heater being provided in the ceramic base and including a plurality of lift pin holes through which lift pins for raising and lowering the wafer can be inserted, an inner zone heater embedded in an inner zone of the ceramic base, an outer zone heater embedded in an outer zone of the ceramic base that is located outside the inner zone, and an outer zone heater provided in the center of the ceramic base and configured to heat the inner zone of the ceramic base.
  • the heater includes a first power supply terminal and a second power supply terminal to which both ends of the zone heater are connected, a first lead wire and a second lead wire to which both ends of the outer zone heater are connected, and a third power supply terminal provided in the center of the ceramic base to which the first lead wire is connected and a fourth power supply terminal to which the second lead wire is connected, the arrangement of the multiple lift pin holes, the inner zone heater, and the outer zone heater is arranged in line symmetry with a common axis of symmetry, and the first lead wire and the second lead wire are arranged symmetrically with each other along the axis of symmetry.
  • the second aspect of the present invention is a multi-zone heater according to the first aspect, characterized in that the multiple lift pin holes are arranged on a circle concentric with the ceramic base.
  • the third aspect of the present invention is a multi-zone heater according to the second aspect, characterized in that the diameter of a circle concentric with the ceramic base is 46% to 88% of the diameter of the ceramic base.
  • the fourth aspect of the present invention is a multi-zone heater according to any one of the first to third aspects, characterized in that the inner zone and the outer zone are separated by a virtual boundary circle concentric with the ceramic base, and the diameter of the boundary circle is 51% to 82% of the diameter of the ceramic base.
  • the thermal uniformity on the wafer placement surface when heating is performed by the heater, compared to a multi-zone heater in which the lead wires are not aligned along the axis of symmetry.
  • FIG. 2 is a schematic plan view of the multi-zone heater 10.
  • FIG. 2 is a schematic plan view of the multi-zone heater 10.
  • FIG. 10 is a schematic plan view of an asymmetric multi-zone heater 1010.
  • 1 is a diagram illustrating an example of a temperature distribution on a wafer mounting surface 22 when heater heating is performed in a multi-zone heater 10.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a temperature distribution on a wafer mounting surface 22 when heater heating is performed in an asymmetric multi-zone heater 1010.
  • FIG. FIG. 2 is a schematic plan view of a multi-zone heater 10B.
  • 10 is a diagram illustrating an example of a temperature distribution on a wafer mounting surface 22 when heater heating is performed in a multi-zone heater 10B.
  • FIG. FIG. 2 is a schematic plan view of a multi-zone heater 10C.
  • Fig. 1 is a schematic plan view of a multi-zone heater 10 according to an embodiment of the present invention.
  • Fig. 2 is a schematic plan view of the multi-zone heater 10.
  • the xyz coordinate system is a right-handed system in which the left-right direction as viewed in the drawing is the x-axis direction, and the z-axis direction in Fig. 2 also coincides with that in Fig. 1.
  • the multi-zone heater 10 is used as a support table (susceptor) that supports a semiconductor wafer downward in a semiconductor wafer heating step, which is one step in the semiconductor manufacturing process.
  • a more specific example of such a heating step is the heating of a wafer in a step of forming a semiconductor thin film on the wafer by plasma CVD.
  • the multi-zone heater 10 is used by being incorporated inside a semiconductor manufacturing device (not shown), such as a known plasma CVD device.
  • the multi-zone heater 10 mainly comprises a ceramic base 20, an inner zone heater 30, an outer zone heater 40, a first lead wire 41, a second lead wire 42, and a shaft 50.
  • the ceramic base 20 is a disk-shaped plate member made of a sintered ceramic material.
  • ceramic materials include aluminum nitride, silicon carbide, silicon nitride, and aluminum oxide.
  • the ceramic base 20 has, for example, a diameter of 320 mm to 385 mm and a thickness of 10 mm to 30 mm.
  • One main surface of the ceramic base 20 (the upper surface in FIG. 2) serves as the wafer mounting surface 22.
  • the wafer mounting surface 22 may have multiple projections and recesses formed by embossing, or multiple grooves may be formed.
  • the ceramic base 20 is also provided with a plurality of lift pin holes 60, which are through holes.
  • Support pins (lift pins) that are provided in a semiconductor manufacturing device (not shown) and that can support downward and raise and lower a wafer placed on the upper surface of the ceramic base can be freely inserted into the plurality of lift pin holes 60.
  • the plurality of lift pin holes 60 are provided at equal angular intervals in the circumferential direction at positions equidistant from the axial center C of the ceramic base 20 (i.e., on a circle concentric with the ceramic base 20) and arranged in line symmetry (symmetrical about the y axis in FIG. 1).
  • FIG. 1 shows an example in which three lift pin holes 60 (60a to 60c) are arranged in line symmetry, but the number of lift pin holes 60 is not limited to this.
  • the shaft 50 is a hollow cylindrical member made of a sintered ceramic material similar to that of the ceramic base 20.
  • the ceramic base 20 is divided into an inner zone 20a and an outer zone 20b by a virtual boundary circle 26, which is conceived as a circle concentric with the ceramic base 20.
  • the inner zone 20a is a circular area inside the virtual boundary circle 26.
  • the outer zone 20b is an annular area outside the virtual boundary circle 26.
  • the virtual boundary circle 26 is set slightly inside the position of the lift pin hole 60 in the radial direction.
  • An inner zone heater 30 is embedded in the inner zone 20a, and an outer zone heater 40 is embedded in the outer zone 20b.
  • the inner zone heater 30 is a coil wired throughout the inner zone 20a in a plane (xy plane) parallel to the wafer mounting surface 22 inside the ceramic base 20.
  • the inner zone heater 30 is wired in a single stroke while being folded back in a curve at folding portions 35 (35a-35d) near the yz plane passing through the axial center C.
  • the outer zone heater 40 is a coil wired across the entire outer zone 20b within the same plane (xy plane) as the inner zone heater 30 inside the ceramic base 20. In the case shown in FIG. 1, the outer zone heater 40 is wired in a single stroke while being folded back in a curve at the folding portion 47 (47a, 47b) near the yz plane passing through the axial center C.
  • the inner zone heater 30 and the outer zone heater 40 are arranged in the shape of arcs that are equally spaced in the radial direction of the ceramic base 20, that is, in the shape of concentric arcs, in most parts except for the folded portion 35 and the folded portion 47.
  • the inner zone heater 30 and the outer zone heater 40 are locally provided with curved portions 36 and 48, respectively, to suppress the occurrence of temperature unevenness caused by the presence of the lift pin holes 60.
  • the inner zone heater 30 has curved portions 36a, 36b, and 36c that are curved radially outward near the lift pin holes 60a, 60b, and 60c, respectively.
  • the outer zone heater 40 also has curved portions 48a and 48b that curve radially outward near the lift pin holes 60a and 60b, respectively.
  • the materials used for the coils that make up the inner zone heater 30 and the outer zone heater 40 include molybdenum, tungsten, or molybdenum/tungsten compounds.
  • the number of turns per unit length of the coils constituting the inner zone heater 30 and the outer zone heater 40 may be appropriately changed depending on the location within the inner zone 20a and the outer zone 20b. For example, when plasma heating a wafer, temperature unevenness may occur on the wafer due to partial differences in the plasma heat input to the wafer, and the number of turns per unit length may be changed depending on the location to eliminate such temperature unevenness. The more turns a coil has per unit length, the more heat it generates and the more likely it is to reach a high temperature. Instead of changing the number of turns of the coil, the winding diameter or the line distance (the distance between adjacent coils) may be changed.
  • the two ends of the inner zone heater 30 are connected to a first power supply terminal 31 and a second power supply terminal 32 disposed in the center (near the axial center C) of the ceramic base 20. As shown in FIG. 2, the first power supply terminal 31 and the second power supply terminal 32 are disposed in the same plane.
  • the two ends 40a, 40b of the outer zone heater 40 are connected to one end of the first lead wire 41 and one end of the second lead wire 42, respectively, and the other end of the first lead wire 41 and the other end of the second lead wire 42 are connected to a third power supply terminal 43 and a fourth power supply terminal 44 disposed near the axial center C of the ceramic base 20. As shown in FIG. 2, the third power supply terminal 43 and the fourth power supply terminal 44 are provided in the same plane.
  • the first leader 41 and the second leader 42 are arranged in a manner that crosses the inner zone 20a.
  • FIG. 2 shows a schematic diagram of the first leader 41 crossing the inner zone 20a in a plane perpendicular to the z-axis. More specifically, as shown in FIG. 1, the first leader 41 and the second leader 42 are arranged between the two paired folded portions 35a and 35b of the inner zone heater 30.
  • the first lead wire 41 and the second lead wire 42 are made of wire.
  • the wire material include molybdenum, tungsten, and molybdenum/tungsten compounds.
  • the wire diameter is not particularly limited, but is preferably 0.3 mm or more and 1.0 mm or less, for example.
  • the first lead 41 and the second lead 42 are linear and symmetrical to each other along the y-axis passing through the axial center C. In other words, they are provided along the axis of symmetry of the line-symmetric arrangement of the lift pin holes 60. It is not essential that they are linear, and as long as they are line-symmetric, they may have a meandering shape (i.e., a meandering shape) or a curved shape when viewed in plan.
  • the first lead 41 and the second lead 42 being line-symmetrical includes cases where they are positioned approximately symmetrically, and a degree of deviation that inevitably occurs during manufacturing is allowed. For example, a deviation of about 4 mm or less from the original line-symmetrical position is allowed. A positional deviation of this degree does not deteriorate the thermal uniformity described below.
  • the first power supply terminal 31 and the second power supply terminal 32 are also connected to power supply members 33 and 34, which are power supply lines from the inner zone heater power supply 37.
  • the third power supply terminal 43 and the fourth power supply terminal 44 are also connected to power supply members 45 and 46, which are power supply lines from the outer zone heater power supply 49.
  • Various connection methods can be used for these connections, such as screws, crimping, fitting, brazing, welding, and eutectic soldering.
  • the arrangement of the first power supply terminal 31 and the second power supply terminal 32, and the arrangement of the third power supply terminal 43 and the fourth power supply terminal 44 are also symmetrical with respect to the y-axis.
  • Power supply members 33, 34, 45, and 46 are disposed inside shaft 50.
  • Power supply members 33, 34, 45, and 46 are preferably made of metal, and more preferably made of nickel. Alternatively, they may be made of a nickel alloy such as Inconel (a registered trademark of Special Metal Corporation). Or they may be made of a tungsten/nickel composite. Examples of the shape of power supply members 33, 34, 45, and 46 include a rod shape, a wire shape, and the like.
  • the multi-zone heater 10 has a configuration in which the inner zone 20a and the outer zone 20b outside it can be heated independently by separate heaters.
  • the arrangement of the components is determined from the viewpoint of ensuring uniform heating on the wafer mounting surface 22.
  • the inner zone heater 30 and the outer zone heater 40 have folded portions 35 and 47, but are arranged in a concentric arc shape for the majority of their portions.
  • the shapes of folded portions 35 and 47 are determined so as to suppress temperature variations caused by the folding.
  • the curved portion 36 of the inner zone heater 30 and the curved portion 48 of the outer zone heater 40 which are provided near the lift pin hole 60, are provided for the purpose of suppressing temperature variations caused by the presence of the lift pin hole 60.
  • curvature radius singularities the radii of curvature of the folded-back portions 35 and 47, and the curved portions 36 and 48 are significantly different from the concentric arc-shaped portions of the inner zone heater 30 and the outer zone heater 40, and therefore these points are also referred to as curvature radius singularities.
  • the inner zone heater 30 and the outer zone heater 40 are arranged so that temperature variation at the curvature radius singular point is suppressed.
  • the inner zone heater 30, the outer zone heater 40, and the lift pin holes 60 are arranged in line symmetry with a common axis of symmetry. In the case shown in FIG. 1, these components are arranged symmetrically with respect to the y-axis, thereby realizing such a line symmetry arrangement.
  • the first lead-out wire 41 and the second lead-out wire 42 are arranged along the axis of symmetry of the line-symmetrical arrangement.
  • the arrangement of the folded-back portion 35 of the inner zone heater 30 and the arrangement of the folded-back portion 47 of the outer zone heater 40 are also line-symmetrical.
  • the first lead wire 41 and the second lead wire 42 are located between a pair of turn-back portions 35 (35a, 35b), both of which are curvature radius singular points, and between a pair of turn-back portions 47 (47a, 47b), superior thermal uniformity is achieved compared to a multi-zone heater having a configuration in which the first lead wire 41 and the second lead wire 42 are provided at a position other than the axis of symmetry of the linearly symmetrical arrangement of the lift pin holes 60.
  • FIG. 3 is a schematic plan view of a multi-zone heater 1010 (hereinafter, asymmetric multi-zone heater) in which the first lead wire 41 and the second lead wire 42 are provided at positions different from the axis of symmetry of the linearly symmetric arrangement of the lift pin holes 60.
  • asymmetric multi-zone heater in which the first lead wire 41 and the second lead wire 42 are provided at positions different from the axis of symmetry of the linearly symmetric arrangement of the lift pin holes 60.
  • the asymmetric multi-zone heater 1010 is the same as the multi-zone heater 10 shown in FIG. 1 in that the inner zone heater 30 is embedded in the inner zone 20a and the outer zone heater 40 is embedded in the outer zone 20b, and in the arrangement of the lift pin holes 60.
  • most of the first lead wire 41 and the second lead wire 42 are linearly symmetrical to each other along the x-axis passing through the axial center C. Accordingly, the folded portions of the inner zone heater 30 and the outer zone heater 40 are also provided along the x-axis.
  • the first lead wire 41 and the second lead wire 42 are provided at positions different from the axis of symmetry of the linearly symmetric arrangement of the lift pin holes 60.
  • the arrangement of the first power supply terminal 31 and the second power supply terminal 32, and the arrangement of the third power supply terminal 43 and the fourth power supply terminal 44 are symmetrical with respect to the x-axis.
  • FIGS. 4 and 5 are diagrams illustrating the temperature distribution on the wafer mounting surface 22 measured with a radiation thermometer when the set temperature was set to 550° C. and heater heating was performed in the multi-zone heater 10 and the asymmetric multi-zone heater 1010, respectively.
  • the temperature distribution on the wafer placement surface 22 was generally uniform, with the maximum temperature being 552.1°C and the minimum temperature being 548.9°C. In other words, the temperature variation (the difference between the maximum and minimum temperatures) was within 3.2°C.
  • the maximum temperature was 557.5°C and the minimum temperature was 547.7°C, confirming the presence of a hot spot A, which is a localized high-temperature area.
  • the temperature variation reached 9.8°C. Comparing FIG. 3 with FIG. 5, it can be seen that the hot spot A is formed at the position where the first lead wire 41 and the second lead wire 42 are provided.
  • the first and second lead wires 41 and 42 are short. This means that it is preferable that the diameter of the imaginary boundary circle 26 is small. However, the shorter the first and second lead wires 41 and 42 are, the smaller the inner zone 20a becomes and the larger the outer zone 20b becomes, resulting in a poor balance between the two. From the viewpoint of achieving a good balance between the heating of the inner zone 20a by the inner zone heater 30 and the heating of the outer zone 20b by the outer zone heater 40, it is preferable that the diameter of the imaginary boundary circle 26 is approximately 51% to 82% of the diameter of the ceramic base 20.
  • the outer zone heater 40 will heat parts other than the edge of the wafer, which is undesirable as it becomes more difficult to adjust the temperature of the edge part.
  • the diameter of the imaginary boundary circle 26 exceeds 86% of the diameter of the ceramic base 20, the temperature control ability in the outer zone 20b is significantly reduced.
  • the diameter of the ceramic base 20 is 330 mm
  • the diameter of the imaginary boundary circle 26 is preferably 200 mm to 260 mm.
  • the diameter of the imaginary boundary circle 26 is defined as the average value (median value) of the PCD of the inner zone heater 30 located farthest from the axial center C and the PCD of the outer zone heater 40 located closest to the axial center C.
  • FIG. 6 is a schematic plan view of a multi-zone heater 10B according to another embodiment of the multi-zone heater 10 shown in FIG.
  • the multi-zone heater 10B has three lift pin holes 60 (60a-60c) in the inner zone 20a, and has the same configuration as the multi-zone heater 10, except that the inner zone heater 30 and the outer zone heater 40 are locally curved differently. In other words, the arrangement of the first lead wire 41 and the second lead wire 42 is the same as that of the multi-zone heater 10.
  • the lift pin holes 60 should be concentric with the ceramic base 20 and located on a circle whose diameter is 46% to 88% of the diameter of the ceramic base 20. If the lift pin holes 60 are located on a circle that does not fall within this diameter range, the support of the wafer by the lift pins becomes unstable, and there is a risk of the wafer falling, which is undesirable. For example, if the diameter of the ceramic base 20 is 330 mm, then it is preferable that the lift pin holes 60 be located on a circle whose diameter is 180 mm to 280 mm.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating the temperature distribution on the wafer placement surface 22 measured with a radiation thermometer when the set temperature is set to 500° C. and heater heating is performed in the multi-zone heater 10B.
  • the temperature distribution on the wafer placement surface 22 was also generally uniform, with the maximum temperature being 499.2°C and the minimum temperature being 495.9°C. In other words, the temperature variation was limited to 3.3°C.
  • FIG. 8 is a schematic plan view of a multi-zone heater 10C according to yet another embodiment of the multi-zone heater 10 shown in FIG. 1.
  • the arrangement of the first power supply terminal 31 and the second power supply terminal 32, and the arrangement of the third power supply terminal 43 and the fourth power supply terminal 44 are not symmetrical with respect to the y-axis, and therefore the arrangement of the first lead wire 41 and the second lead wire 42 is not symmetrical with respect to the y-axis only in the range located inside the shaft 50 in a plan view, and has the same configuration as the multi-zone heater 10.
  • the thermal uniformity on the wafer placement surface when heated by the heater is improved. That is, as in the multi-zone heater 10C, the arrangement of the first power supply terminal 31 and the second power supply terminal 32 is asymmetric, and the arrangement of the third power supply terminal 43 and the fourth power supply terminal 44 is asymmetric, and therefore the asymmetric arrangement of the first lead wire 41 and the second lead wire 42 in the range located inside the shaft 50 in a plan view does not affect the thermal uniformity on the wafer placement surface 22.
  • a multi-zone heater having a ceramic base with one main surface serving as a semiconductor wafer mounting surface and having a plurality of lift pin holes through which lift pins for raising and lowering the semiconductor wafer are inserted, and capable of independently heating an inner zone in the center of the ceramic base and an outer zone therearound by separate heaters
  • the lift pin holes, inner zone heater, and outer zone heater are arranged in line symmetry with a common axis of symmetry, and the lead wires for supplying power to the outer zone heater are arranged symmetrically with respect to each other along the axis of symmetry.
  • a multi-zone heater configured in this manner, it is possible to improve the thermal uniformity of the wafer mounting surface when heating is performed by the heater, compared to a multi-zone heater in which the lead wires are not aligned along the axis of symmetry.
  • the lift pin holes 60 are provided at equal angular intervals on a circle concentric with the ceramic base 20, but an embodiment in which the lift pin holes are not at equal angular intervals is also acceptable.
  • three lift pin holes may be arranged in an isosceles triangle shape other than an equilateral triangle on a circle concentric with the ceramic base 20.
  • the first power supply terminal 31 and the second power supply terminal 32 are provided in the same plane
  • the third power supply terminal 43 and the fourth power supply terminal 44 are provided in the same plane
  • the inner zone heater 30 and the outer zone heater 40 are both arranged two-dimensionally in the xy plane.
  • the first power supply terminal 31 and the second power supply terminal 32 may be provided above and below along the z-axis direction, and the inner zone heater 30 may have a three-dimensional arrangement in which the wiring is not only in the xy plane but also in the z-axis direction.
  • the third power supply terminal 43 and the fourth power supply terminal 44 may be provided above and below along the z-axis direction, and the outer zone heater 40 may have a three-dimensional arrangement in which the wiring is not only in the xy plane but also in the z-axis direction.

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Abstract

円盤状のセラミック基体の一方主面に載置されたウエハを加熱可能なマルチゾーンヒータが、セラミック基体に設けられてなり、ウエハを昇降させるためのリフトピンが挿通される複数のリフトピン穴と、セラミック基体のインナーゾーンに埋設されてなるインナーゾーンヒータと、インナーゾーンよりも外側のアウターゾーンに埋設されてなるアウターゾーンヒータと、インナーゾーンヒータの両端が接続されてなる第１および第２の給電端子と、アウターゾーンヒータの両端が接続されてなる第１および第２引出線と、第１引出線が接続されてなる第３の給電端子および第２引出線が接続されてなる第４の給電端子と、を備え、複数のリフトピン穴とインナーゾーンヒータとアウターゾーンヒータの配置が、対称軸が共通な線対称であり、第１および第２引出線が、対称軸に沿って互いに対称に設けられてなる、ようにした。

Description

マルチゾーンヒータ
　本発明は、半導体ウエハを加熱するためのマルチゾーンヒータに関する。
　半導体製造装置においてウエハを加熱するためのヒータとして、セラミックヒータが広く用いられている。こうしたセラミックヒータとして、複数のゾーンのそれぞれの別個のヒータにて加熱するように構成された、いわゆるマルチゾーンヒータが知られている。係るマルチゾーンヒータの一種として、円盤状のセラミック基体の中央部（インナーゾーン）を加熱するための発熱体（コイル）と外周部（アウターゾーン）を加熱するための発熱体（コイル）とがセラミック基体内部の一の平面内に埋設されてなるとともに、それぞれの発熱体に印加する電圧を独立に印加することが可能とされてなることで、それぞれの発熱体からの発熱を独立に制御することが可能な２ゾーンヒータが、すでに公知である（例えば、特許文献１および特許文献２参照）。
　特許文献１に開示されているような、インナーゾーンとアウターゾーンとを別の発熱体にて加熱するマルチゾーンヒータの場合においては概略、それぞれのゾーンの発熱体が、円板状のセラミック基体と同心の複数の円弧状に配置される。また、セラミック基体の中央部には外部からの給電を担う接続端子が設けられている。インナーゾーンに配置される発熱体は係る接続端子と直接に接続される一方、アウターゾーンに配置される発熱体は、その端部と接続端子とを接続する引き出し線を介して、接続端子と接続される。
　ただし、係る引き出し線は、インナーゾーンを横切るように配置する必要がある。そのため、少なくとも、インナーゾーンの引き出し線周辺において、インナーゾーン用の発熱体が折り返されている。その結果、折り返し部分においては、発熱体の曲率半径が円弧状の部分とは顕著に異なっている。なお、発熱体パターンの配置の仕方によっては、係る発熱体の折り返しはアウターゾーンを含め他の箇所においても生じ得る。
　また、セラミックヒータを備える半導体製造装置には、特許文献２に開示されているように、セラミック基体の上面に載置されたウエハを下方支持して上昇させることが可能な支持ピン（リフトピン）が設けられることがある。リフトピンは、セラミック基体の所定位置に設けられた貫通穴（リフトピン穴）に対し挿通自在に設けられる。リフトピン穴が備わるセラミックヒータの場合、係るリフトピン穴を回避（迂回）して発熱体を配置することも必要となる。このようにリフトピン穴を回避する箇所における発熱体の曲率半径も、円弧状の部分とは顕著に異なっている。
　半導体製造装置における生産性向上の観点からは通常、セラミックヒータによるウエハの加熱が、ウエハ面内においてできるだけ均一になされる（均熱性が高い）ことが望ましい。つまりは、ウエハを加熱した際のウエハ面内における温度ばらつきができるだけ小さくなることが望ましい。
　しかしながら、マルチゾーンヒータにおいては、上述のような発熱体の折り返し箇所において温度分布の均一性が悪くなる傾向がある。
　また、リフトピン穴を備えるセラミックヒータの場合、リフトピン穴を回避する箇所においても、温度分布の均一性が悪くなる傾向がある。
　すなわち、リフトピン穴を備えるマルチゾーンヒータにおいては、円弧状をなしている通常部分とは曲率半径が顕著に異なる特異点（曲率半径特異点）において、温度分布の均一性が悪くなる傾向がある。
　これは、セラミックヒータの製造プロセスにおける発熱体の変形態様の相違に起因するものと考えられる。すなわち、例えば窒化アルミニウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素、酸化アルミニウムなどに代表されるセラミック材料の成形体内に発熱体を埋設した後、トン単位の荷重をかけつつ１５００℃を超える温度で該成形体を焼成することによって得られるものであるところ、係る焼成時の発熱体の変形挙動が、曲率半径特異点と通常部分とで異なるために、完成したセラミックヒータにおいて曲率半径特異点のところで発熱ばらつきが生じてしまうものと考えられる。
　なお、発熱体の太さ、材質などを違えることで発熱密度を違えた複数種類の発熱体を用いて均熱性を確保する場合もあるが、曲率半径特異点への適用には必ずしも適してはいない。
　あるいは、曲率半径特異点を多数設けることにより、均熱性を高める考え方もあるが、設計の複雑さやコストなどを鑑みると現実的ではない。
　本発明の発明者は、リフトピン穴を備えるマルチゾーンヒータにおける均熱性の確保に関し、鋭意検討を行った結果、リフトピン穴の配置位置と、アウターゾーンに配置される発熱体と給電用の接続端子とを接続する引き出し線の配置位置とを総合的に検討することにより、曲率半径特異点を有しつつも均熱性を好適に確保することができる構成に想到するに至った。
国際公開第２０１９／１８１５００号 国際公開第２００６／００４０４５号
　本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、リフトピン穴を備えるマルチゾーンヒータにおける均熱性を向上させることを目的とする。
　上記課題を解決するため、本発明の第１の態様は、一方主面がウエハ載置面とされてなる円盤状のセラミック基体を備え、前記一方主面に載置されたウエハを加熱可能なマルチゾーンヒータであって、前記セラミック基体に設けられてなり、前記ウエハを昇降させるためのリフトピンを挿通可能な複数のリフトピン穴と、前記セラミック基体のインナーゾーンに埋設されてなるインナーゾーンヒータと、前記セラミック基体の前記インナーゾーンよりも外側のアウターゾーンに埋設されてなるアウターゾーンヒータと、前記セラミック基体の中央部に設けられてなり、前記インナーゾーンヒータの両端が接続されてなる第１の給電端子および第２の給電端子と、前記アウターゾーンヒータの両端が接続されてなる第１引出線および第２引出線と、前記セラミック基体の中央部に設けられてなり、前記第１引出線が接続されてなる第３の給電端子および前記第２引出線が接続されてなる第４の給電端子と、を備え、前記複数のリフトピン穴と前記インナーゾーンヒータと前記アウターゾーンヒータの配置が、対称軸を共通とする線対称配置とされてなり、前記第１引出線および前記第２引出線が、前記対称軸に沿って互いに対称に設けられてなる、ことを特徴とする。
　本発明の第２の態様は、第１の態様に係るマルチゾーンヒータであって、前記複数のリフトピン穴が、前記セラミック基体と同心の円上に設けられてなる、ことを特徴とする。
　本発明の第３の態様は、第２の態様に係るマルチゾーンヒータであって、前記セラミック基体と同心の円の直径が、前記セラミック基体の直径の４６％～８８％である、ことを特徴とする。
　本発明の第４の態様は、第１ないし第３の態様のいずれかに係るマルチゾーンヒータであって、前記インナーゾーンと前記アウターゾーンとが、前記セラミック基体と同心の仮想的な境界円にて区分され、前記境界円の直径が、前記セラミック基体の直径の５１％～８２％である、ことを特徴とする。
　本発明の第１ないし第４の態様によれば、引出線が対称軸に沿わないマルチゾーンヒータに比して、ヒータにより加熱を行った際のウエハ載置面における均熱性を高めることが、可能となる。
マルチゾーンヒータ１０の模式平面図である。 マルチゾーンヒータ１０の模式平面図である。 非対称マルチゾーンヒータ１０１０の模式平面図である。 マルチゾーンヒータ１０においてヒータ加熱を行ったときのウエハ載置面２２における温度分布を例示する図である。 非対称マルチゾーンヒータ１０１０においてヒータ加熱を行ったときのウエハ載置面２２における温度分布を例示する図である。 マルチゾーンヒータ１０Ｂの模式平面図である。 マルチゾーンヒータ１０Ｂにおいてヒータ加熱を行ったときのウエハ載置面２２における温度分布を例示する図である。 マルチゾーンヒータ１０Ｃの模式平面図である。
　　＜マルチゾーンヒータの構成＞
　図１は本発明の実施の形態に係るマルチゾーンヒータ１０の模式平面図である。図２はマルチゾーンヒータ１０の模式平面図である。なお、図１においては、図面視左右方向をｘ軸方向とする右手系のｘｙｚ座標を付しており、図２のｚ軸方向も図１と一致させている。
　マルチゾーンヒータ１０は、半導体の製造プロセスの一工程である半導体ウエハの加熱工程において、半導体ウエハを下方支持する支持台（サセプタ）として使用されるものである。係る加熱工程のより具体的な態様としては、プラズマＣＶＤによりウエハに対し半導体薄膜を形成する工程におけるウエハの加熱などが例示される。本実施の形態においては、マルチゾーンヒータ１０は、例えば公知のプラズマＣＶＤ装置のような図示しない半導体製造装置の内部に組み込まれて使用されるものであるとする。
　マルチゾーンヒータ１０は、セラミック基体２０と、インナーゾーンヒータ３０と、アウターゾーンヒータ４０と、第１引出線４１と、第２引出線４２と、シャフト５０とを、主として備える。
　セラミック基体２０は、セラミック材料の焼成体にて構成される、円盤状のプレート部材である。セラミック材料としては、窒化アルミニウム、炭化珪素、窒化珪素、酸化アルミニウムなどが例示される。
　セラミック基体２０は、例えば３２０ｍｍ～３８５ｍｍの直径と、１０ｍｍ～３０ｍｍの厚みを有する。セラミック基体２０の一方主面（図２における上面）は、ウエハ載置面２２となっている。ウエハ載置面２２には、エンボス加工により複数の凹凸が形成されていてもよいし、複数の溝が形成されていてもよい。
　また、セラミック基体２０には、貫通穴である複数のリフトピン穴６０が設けられてなる。複数のリフトピン穴６０には、図示しない半導体製造装置に備わり、セラミック基体の上面に載置されたウエハを下方支持して昇降させることが可能な支持ピン（リフトピン）が、自在に挿通できるようになっている。複数のリフトピン穴６０は、セラミック基体２０の軸中心Ｃから等距離の位置に（つまりはセラミック基体２０と同心の円上に）周方向において等角度間隔にて、線対称（図１においてはｙ軸対称）の配置にて設けられてなる。図１においては３つのリフトピン穴６０（６０ａ～６０ｃ）が線対称の配置にて備わる場合を例示しているが、リフトピン穴６０の個数はこれに限られるものではない。
　さらに、セラミック基体２０の他方主面（図２における下面）は、シャフト５０の接続面２４となっている。シャフト５０は、セラミック基体２０と同様のセラミック材料の焼成体にて構成される、中空の円筒状部材である。
　また、セラミック基体２０には、セラミック基体２０と同心の円として観念される仮想境界円２６を境に、インナーゾーン２０ａとアウターゾーン２０ｂとが区画される。インナーゾーン２０ａは、仮想境界円２６の内側の円形領域である。アウターゾーン２０ｂは、仮想境界円２６の外側の環状領域である。仮想境界円２６は、径方向においてリフトピン穴６０の配設位置のやや内側に定められている。
　インナーゾーン２０ａにはインナーゾーンヒータ３０が埋設されており、アウターゾーン２０ｂにはアウターゾーンヒータ４０が埋設されている。
　インナーゾーンヒータ３０は、セラミック基体２０の内部の、ウエハ載置面２２と平行な面内（ｘｙ平面内）においてインナーゾーン２０ａの全域にわたって配線されてなるコイルである。図１に示す場合、インナーゾーンヒータ３０は、軸中心Ｃを通るｙｚ平面の近傍の折り返し部分３５（３５ａ～３５ｄ）で曲線的に折り返されつつ一筆書きの要領で配線されてなる。
　アウターゾーンヒータ４０は、セラミック基体２０の内部の、インナーゾーンヒータ３０と同一の面内（ｘｙ平面内）においてアウターゾーン２０ｂの全域にわたって配線されてなるコイルである。図１に示す場合、アウターゾーンヒータ４０は、軸中心Ｃを通るｙｚ平面の近傍の折り返し部分４７（４７ａ、４７ｂ）で曲線的に折り返されつつ一筆書きの要領で配線されてなる。
　図１に示すように、インナーゾーンヒータ３０とアウターゾーンヒータ４０は、折り返し部分３５および折り返し部分４７を除く大部分において、セラミック基体２０の径方向に等間隔の円弧状に、つまりは同心の円弧状に、設けられてなる。
　例外的に、リフトピン穴６０の近傍では、リフトピン穴６０の存在に起因した温度ムラの発生を抑制するべく、インナーゾーンヒータ３０とアウターゾーンヒータ４０とにはそれぞれ局所的に、湾曲部分３６および４８が設けられてなる。
　例えば、図１に示す場合であれば、インナーゾーンヒータ３０は、リフトピン穴６０ａ、６０ｂ、および６０ｃの近傍においてそれぞれ、径方向外側へと湾曲した湾曲部分３６ａ、３６ｂ、および３６ｃを有する。
　また、アウターゾーンヒータ４０も、リフトピン穴６０ａおよび６０ｂの近傍においてそれぞれ、径方向外側へと湾曲した湾曲部分４８ａおよび４８ｂを有する。
　インナーゾーンヒータ３０およびアウターゾーンヒータ４０を構成するコイルの材質としては、モリブデン、タングステン、またはモリブデン／タングステン化合物などが挙げられる。
　なお、インナーゾーン２０ａおよびアウターゾーン２０ｂ内の場所に応じて、インナーゾーンヒータ３０およびアウターゾーンヒータ４０を構成するコイルの単位長さあたりの巻き数が適宜変更されていてもよい。例えばウエハをプラズマ加熱する場合、該ウエハへのプラズマ入熱が部分的に異なることによりウエハに温度ムラが生じることがあり、このような温度ムラを解消するために場所に応じて単位長さあたりの巻き数を変更してもよい。コイルは、単位長さあたりの巻き数が多いほど発熱量が多くなり高温になりやすい。コイルの巻き数を変更する代わりに、巻き径を変更したり線間距離（隣接するコイルの間隔）を変更したりしてもよい。
　インナーゾーンヒータ３０の両端はそれぞれ、セラミック基体２０の中央部（軸中心Ｃの付近）に配設された第１給電端子３１と第２給電端子３２とに接続されてなる。図２に示すように、第１給電端子３１と第２給電端子３２とは、同一平面内に設けられてなる。
　アウターゾーンヒータ４０の両端４０ａ、４０ｂはそれぞれ、第１引出線４１の一方端部と第２引出線４２の一方端部とに接続されており、第１引出線４１の他方端部と第２引出線４２の他方端部とがそれぞれ、セラミック基体２０の軸中心Ｃの付近に配設された第３給電端子４３と第４給電端子４４とに接続されてなる。図２に示すように、第３給電端子４３と第４給電端子４４とは、同一平面内に設けられてなる。
　第１引出線４１と第２引出線４２とは、インナーゾーン２０ａを横断する態様にて設けられてなる。図２には、第１引出線４１がｚ軸に垂直な面内にてインナーゾーン２０ａを横断する様子を模式的に示している。より具体的には、図１に示すように、第１引出線４１と第２引出線４２とは、インナーゾーンヒータ３０の対をなす２つの折り返し部分３５ａおよび３５ｂの間に設けられてなる。
　第１引出線４１と第２引出線４２とは、ワイヤにて構成される。ワイヤの材質としては、モリブデン、タングステン又はモリブデン／タングステン化合物などが挙げられる。ワイヤの線径は、特に限定するものではないが、例えば０．３ｍｍ以上１．０ｍｍ以下が好ましい。
　なお、図１においては、第１引出線４１および第２引出線４２が、軸中心Ｃを通るｙ軸に沿った互いに線対称な直線状となっている。換言すれば、リフトピン穴６０の線対称配置の対称軸に沿って設けられてなる。なお、直線状であることは必須の態様ではなく、線対称である限り、平面視したときの形状が蛇行した形状（つまり曲がりくねった形状）や全体として湾曲した形状であってもよい。なお、本実施の形態において第１引出線４１および第２引出線４２が線対称であるとは、略対称に位置する場合を含み、製造時に不可避的に生じる程度のずれは許容される。例えば本来の線対称位置からの４ｍｍ程度以下のずれを許容するものとする。この程度の位置ずれであれば、後述する均熱性を悪化させることはない。
　第１給電端子３１と第２給電端子３２にはそれぞれ、インナーゾーンヒータ用電源３７からの給電線である給電部材３３および３４も接続されている。また、第３給電端子４３と第４給電端子４４にはそれぞれ、アウターゾーンヒータ用電源４９からの給電線である給電部材４５および４６も接続されている。これらの接続には、ネジ、加締め、嵌合、ろう付け、溶接、共晶はんだ付けなど、種々の接続態様が適用可能である。また、第１給電端子３１と第２給電端子３２の配置、および、第３給電端子４３と第４給電端子４４の配置も、ｙ軸に対して対称となっている。
　給電部材３３、３４、４５、および４６はシャフト５０の内部に配設されてなる。給電部材３３、３４、４５、および４６は、金属製であることが好ましく、ニッケル製であることがより好ましい。あるいはインコネル（Special Metal Corporation社の登録商標）などのニッケル合金製であってもよい。またはタングステン製/ニッケル製複合材であってもよい。給電部材３３、３４、４５、および４６の形状としては、ロッド状、ワイヤ状などが例示される。
　インナーゾーンヒータ用電源３７とアウターゾーンヒータ用電源４９の動作は、コントローラ５２によって制御される。これにより、本実施の形態に係るマルチゾーンヒータ１０においては、インナーゾーン２０ａとアウターゾーン２０ｂの温度制御を独立に行うことができるようになっている。換言すれば、マルチゾーンヒータ１０は、インナーゾーン２０ａとその外側のアウターゾーン２０ｂとを別個のヒータにて独立に加熱可能な構成を有するものとなっている。
　　＜構成要素の配置関係の詳細＞
　図１に示したような構成を有する、本実施の形態に係るマルチゾーンヒータ１０における、各構成要素の配置は、ウエハ載置面２２における均熱性を確保する観点から定められてなる。
　具体的には、インナーゾーンヒータ３０とアウターゾーンヒータ４０とは、折り返し部分３５および折り返し部分４７を有しつつも、その大部分において同心の円弧状に、設けられてなる。
　折り返し部分３５および折り返し部分４７における形状は、折り返しに起因する温度ばらつきが抑制されるように、定められてなる。
　また、リフトピン穴６０の近傍にて設けられるインナーゾーンヒータ３０の湾曲部分３６およびアウターゾーンヒータ４０の湾曲部分４８は、リフトピン穴６０の存在に起因する温度ばらつきを抑制する目的で、設けられてなる。
　なお、折り返し部分３５および折り返し部分４７と、湾曲部分３６および湾曲部分４８とは、インナーゾーンヒータ３０とアウターゾーンヒータ４０の同心の円弧状部分に比して曲率半径が顕著に異なっていることから、これらの箇所を、曲率半径特異点とも称する。
　換言すれば、マルチゾーンヒータ１０においては、曲率半径特異点における温度ばらつきが抑制されるように、インナーゾーンヒータ３０とアウターゾーンヒータ４０が配設されてなる。
　しかも、その際には、インナーゾーンヒータ３０、アウターゾーンヒータ４０、およびリフトピン穴６０の配置が、対称軸を共通とする線対称配置とされてなる。図１に示す場合においては、これらの構成要素がｙ軸対称に配置されることで、係る線対称の配置が実現されてなる。
　これらに加えて、本実施の形態に係るマルチゾーンヒータ１０においては、第１引出線４１および第２引出線４２が、係る線対称配置の対称軸に沿って設けられてなる。そして、係る第１引出線４１および第２引出線４２の配置に伴い、インナーゾーンヒータ３０の折り返し部分３５の配置およびアウターゾーンヒータ４０の折り返し部分４７の配置も線対称となっている。
　以上のような構成を有するマルチゾーンヒータ１０においては、第１引出線４１および第２引出線４２が、いずれもが曲率半径特異点である一対の折り返し部分３５（３５ａ、３５ｂ）の間、および、一対の折り返し部分４７（４７ａ、４７ｂ）の間に、位置しているにもかかわらず、第１引出線４１および第２引出線４２がリフトピン穴６０の線対称配置の対称軸とは異なる位置に設けられる構成のマルチゾーンヒータに比して、優れた均熱性が実現されるようになっている。
　図３は、対比のために示す、第１引出線４１および第２引出線４２がリフトピン穴６０の線対称配置の対称軸とは異なる位置に設けられたマルチゾーンヒータ（以下、非対称マルチゾーンヒータ）１０１０の模式平面図である。
　非対称マルチゾーンヒータ１０１０は、インナーゾーン２０ａにインナーゾーンヒータ３０が埋設されており、アウターゾーン２０ｂにアウターゾーンヒータ４０が埋設されている点、および、リフトピン穴６０の配置については、図１に示すマルチゾーンヒータ１０と同じであるが、第１引出線４１および第２引出線４２の大部分が、軸中心Ｃを通るｘ軸に沿った互いに線対称な直線状となっている。これに伴い、インナーゾーンヒータ３０とアウターゾーンヒータ４０の折り返し部分もｘ軸に沿って備わっている。結果として、第１引出線４１および第２引出線４２は、リフトピン穴６０の線対称配置の対称軸とは異なる位置に設けられてなる。ただし、第１給電端子３１と第２給電端子３２の配置、および、第３給電端子４３と第４給電端子４４の配置は、ｘ軸に対して対称となっている。
　図４および図５はそれぞれ、設定温度を５５０℃として、マルチゾーンヒータ１０および非対称マルチゾーンヒータ１０１０においてヒータ加熱を行ったときの、ウエハ載置面２２における温度分布を、放射温度計にて測定した結果を例示する図である。
　図４に示す、本実施の形態に係るマルチゾーンヒータ１０の場合、ウエハ載置面２２における温度分布は概ね一様であり、最高温度は５５２．１℃で最低温度は５４８．９℃となった。すなわち、温度ばらつき（最高温度と最低温度との差分値）は、３．２℃に収まっていた。
　これに対し、図５に示す非対称マルチゾーンヒータ１０１０の場合、最高温度は５５７．５℃で最低温度は５４７．７℃となり、局所的な高温領域であるホットスポットＡの存在が確認された。温度ばらつきは、９．８℃にまで達した。図３と図５との対比より、係るホットスポットＡは、第１引出線４１および第２引出線４２の備わる位置に形成されていることがわかる。
　これらの結果は、マルチゾーンヒータ１０においては、アウターゾーンヒータ４０に給電するための第１引出線４１および第２引出線４２を、リフトピン用のリフトピン穴６０の線対称配置の対称軸の位置に設けることが、ウエハ載置面２２における均熱性を確保するうえにおいて好適であることを、示している。
　なお、第１引出線４１と第２引出線４２の存在に起因した温度ばらつきの発生を抑制するという点からは、第１引出線４１と第２引出線４２は短い方が望ましい。これはすなわち、仮想境界円２６の直径が小さい方が望ましいことを意味する。しかしながら、第１引出線４１と第２引出線４２が短いほど、インナーゾーン２０ａが小さくなり、アウターゾーン２０ｂが大きくなり、両者のバランスが悪くなる。インナーゾーンヒータ３０によるインナーゾーン２０ａの加熱とアウターゾーンヒータ４０によるアウターゾーン２０ｂの加熱とを好適にバランスさせるという観点からは、仮想境界円２６の直径が、セラミック基体２０の直径の５１％～８２％程度であるのが好適である。仮想境界円２６の直径が、セラミック基体２０の直径の５１％を下回ると、アウターゾーンヒータ４０がウエハのエッジ以外も温めてしまい、エッジ部分の温度調整が難しくなる傾向が顕著となり好ましくない。一方、仮想境界円２６の直径が、セラミック基体２０の直径の８６％を上回ると、アウターゾーン２０ｂでの温度調整性が著しく低下するという問題が生じる。例えば、セラミック基体２０の直径が３３０ｍｍの場合であれば、仮想境界円２６の直径は、２００ｍｍ～２６０ｍｍであるのが好適である。ここで、仮想境界円２６の直径は、軸中心Ｃから最遠の位置にあるインナーゾーンヒータ３０のＰＣＤと、軸中心Ｃから最近の位置にあるアウターゾーンヒータ４０のＰＣＤとの平均値（中間値）として定義される。
　　＜別態様＞
　図６は、図１に示したマルチゾーンヒータ１０の別態様に係るマルチゾーンヒータ１０Ｂの模式平面図である。
　マルチゾーンヒータ１０Ｂは、３つのリフトピン穴６０（６０ａ～６０ｃ）がインナーゾーン２０ａに設けられてなり、かつ、これに伴いインナーゾーンヒータ３０とアウターゾーンヒータ４０とにおける局所的な湾曲のさせ方が、異なっている点を除いて、マルチゾーンヒータ１０と同じ構成を有する。すなわち、第１引出線４１および第２引出線４２の配置態様は、マルチゾーンヒータ１０と同じとなっている。
　なお、リフトピン穴６０は、セラミック基体２０と同心であって、直径がセラミック基体２０の直径の４６％～８８％である円上に設けられればよい。リフトピン穴６０が、係る直径範囲をみたさない円上に設けられる場合、リフトピンによるウエハの支持が不安定になり、ウエハが落下するおそれがあり、好ましくない。例えば、セラミック基体２０の直径が３３０ｍｍの場合であれば、リフトピン穴６０は、直径が１８０ｍｍ～２８０ｍｍである円上に設けられるのが好適である。
　図７は、設定温度を５００℃として、マルチゾーンヒータ１０Ｂにおいてヒータ加熱を行ったときの、ウエハ載置面２２における温度分布を、放射温度計にて測定した結果を例示する図である。
　図７に示す、マルチゾーンヒータ１０Ｂの場合も、ウエハ載置面２２における温度分布は概ね一様であり、最高温度は４９９．２℃で最低温度は４９５．９℃となった。すなわち、温度ばらつきは３．３℃に収まっていた。
　係る結果も、アウターゾーンヒータ４０に給電するための第１引出線４１および第２引出線４２を、リフトピン用のリフトピン穴６０の線対称配置の対称軸の位置に設けることが、ウエハ載置面２２における均熱性を確保するうえにおいて好適であることを、示している。
　図８は、図１に示したマルチゾーンヒータ１０のさらに別態様に係るマルチゾーンヒータ１０Ｃの模式平面図である。
　マルチゾーンヒータ１０Ｃにおいては、第１給電端子３１と第２給電端子３２の配置、および、第３給電端子４３と第４給電端子４４の配置がｙ軸に対して対称となっておらず、それゆえ、第１引出線４１と第２引出線４２の配置が、平面視においてシャフト５０の内側に位置する範囲においてのみ、ｙ軸に対して対称ではない、という点を除いて、マルチゾーンヒータ１０と同じ構成を有する。
　しかしながら、少なくとも平面視においてシャフト５０の外側に位置する範囲において、第１引出線４１と第２引出線４２の配置がリフトピン穴６０とインナーゾーンヒータ３０とアウターゾーンヒータ４０の配置と対称軸を共通とする線対称配置であれば、ヒータにより加熱を行った際のウエハ載置面における均熱性は高められる。すなわち、マルチゾーンヒータ１０Ｃのように、第１給電端子３１と第２給電端子３２の配置が非対称であり、第３給電端子４３と第４給電端子４４の配置が非対称性であり、それゆえ、平面視においてシャフト５０の内側に位置する範囲における第１引出線４１と第２引出線４２の配置が非対称であることは、ウエハ載置面２２における均熱性に影響を与えない。
　換言すれば、このことは、マルチゾーンヒータ１０およびマルチゾーンヒータ１０Ｂも含め、第１引出線４１と第２引出線４２の配置が、少なくとも平面視においてシャフト５０の外側に位置する範囲において、リフトピン穴６０とインナーゾーンヒータ３０とアウターゾーンヒータ４０の配置と対称軸を共通とする線対称配置であれば、ヒータにより加熱を行った際のウエハ載置面における均熱性が高められることを意味する。
　以上、説明したように、本実施の形態によれば、一方主面が半導体ウエハの載置面とされてなるとともに、半導体ウエハを昇降させるためのリフトピンが挿通される複数のリフトピン穴が設けられてなるセラミック基体を備え、かつ、係るセラミック基体の中央部のインナーゾーンとその外側のアウターゾーンとを別個のヒータにて独立に加熱可能なマルチゾーンヒータにおいて、リフトピン穴とインナーゾーンヒータとアウターゾーンヒータの配置を、対称軸を共通とする線対称配置とすることに加えて、アウターゾーンヒータへの給電を担う引出線を、当該対称軸に沿って互いに対称に設けるようにする。このように構成されたマルチゾーンヒータにおいては、引出線が対称軸に沿わないマルチゾーンヒータに比して、ヒータにより加熱を行った際のウエハ載置面における均熱性を高めることが、可能となる。
　　＜変形例＞
　上述の実施の形態においては、リフトピン穴６０がセラミック基体２０と同心の円上において等角度間隔にて設けられてなるが、等角度間隔ではない態様も許容される。例えば、３つのリフトピン穴が、セラミック基体２０と同心の円上において正三角形ではない二等辺三角形状に配置される態様であってもよい。
　また、上述の実施の形態においては、第１給電端子３１と第２給電端子３２とが同一平面内に設けられ、かつ、第３給電端子４３と第４給電端子４４とが同一平面内に設けられインナーゾーンヒータ３０とアウターゾーンヒータ４０とはいずれも、ｘｙ平面内に二次元的に配置されている。
　これに代わり、第１給電端子３１と第２給電端子３２とがｚ軸方向に沿って上下に設けられ、インナーゾーンヒータ３０がｘｙ平面内のみならずｚ軸方向にも配線される３次元的な配置を有するように態様であってもよい。同様に、第３給電端子４３と第４給電端子４４とについてもｚ軸方向に沿って上下に設けられ、アウターゾーンヒータ４０がｘｙ平面内のみならずｚ軸方向にも配線される３次元的な配置を有するように態様であってもよい。

Claims (4)

  1. 　一方主面がウエハ載置面とされてなる円盤状のセラミック基体を備え、前記一方主面に載置されたウエハを加熱可能なマルチゾーンヒータであって、
    　前記セラミック基体に設けられてなり、前記ウエハを昇降させるためのリフトピンを挿通可能な複数のリフトピン穴と、
    　前記セラミック基体のインナーゾーンに埋設されてなるインナーゾーンヒータと、
    　前記セラミック基体の前記インナーゾーンよりも外側のアウターゾーンに埋設されてなるアウターゾーンヒータと、
    　前記セラミック基体の中央部に設けられてなり、前記インナーゾーンヒータの両端が接続されてなる第１の給電端子および第２の給電端子と、
    　前記アウターゾーンヒータの両端が接続されてなる第１引出線および第２引出線と、
    　前記セラミック基体の中央部に設けられてなり、前記第１引出線が接続されてなる第３の給電端子および前記第２引出線が接続されてなる第４の給電端子と、
    を備え、
    　前記複数のリフトピン穴と前記インナーゾーンヒータと前記アウターゾーンヒータの配置が、対称軸を共通とする線対称配置とされてなり、
    　前記第１引出線および前記第２引出線が、前記対称軸に沿って互いに対称に設けられてなる、
    ことを特徴とするマルチゾーンヒータ。
  2. 　請求項１に記載のマルチゾーンヒータであって、
    　前記複数のリフトピン穴が、前記セラミック基体と同心の円上に設けられてなる、
    ことを特徴とするマルチゾーンヒータ。
  3. 　請求項２に記載のマルチゾーンヒータであって、
    　前記セラミック基体と同心の円の直径が、前記セラミック基体の直径の４６％～８８％である、
    ことを特徴とするマルチゾーンヒータ。
  4. 　請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のマルチゾーンヒータであって、
    　前記インナーゾーンと前記アウターゾーンとが、前記セラミック基体と同心の仮想的な境界円にて区分され、前記境界円の直径が、前記セラミック基体の直径の５１％～８２％である、
    ことを特徴とするマルチゾーンヒータ。
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