(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミックスからなる均熱板の一方の主面をウエハの載置面とし、他方の主面もしくは内部に発熱抵抗体を有するとともに、該発熱抵抗体に電気的に接続される給電部を前記他方の主面に具備し、かつ均熱板に設けられた貫通孔からウエハリフトピンを上下させることによりウエハの授受をおこなうウエハ加熱装置において、前記貫通孔の内径が１〜１０ｍｍであり、前記ウエハリフトピンを案内するためのガイド部材を前記均熱板から離間して設置し、かつ前記ガイド部材の均熱板に近接する部分の外径を前記貫通孔内径の２倍以下とするとともに、上記ガイド部材の均熱板に対向する面に面取りを施したことを特徴とするウエハ加熱装置。
【請求項２】
前記ガイド部材が、Ｎｉ系合金、Ａｌ等の耐酸化性金属、メッキ処理などの耐酸化処理を行った金属、もしくはセラミックスのいずれかからなることを特徴とする請求項１に記載のウエハ加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主にウエハを加熱する際に用いるウエハ加熱装置に関するものであり、例えば半導体ウエハや液晶装置あるいは回路基板等のウエハ上に薄膜を形成したり、前記ウエハ上に塗布されたレジスト液を乾燥焼き付けしてレジスト膜を形成する際に好適なウエハ加熱装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体製造装置の製造工程における、半導体薄膜の成膜処理、エッチング処理、レジスト膜の焼き付け処理等においては、半導体ウエハ（以下、ウエハと略す）を加熱するためにウエハ加熱装置が用いられている。
【０００３】
従来の半導体製造装置は、まとめて複数のウエハを成膜処理するバッチ式のものが使用されていたが、半導体素子の配線の微細化に伴い、ウエハ熱処理温度の精度向上が必要となり、温度精度に優れた枚葉式の熱処理装置が広く使用されるようになった。
【０００４】
例えば、特開平１１−１４５１４９には、複数サイズのウエハに熱処理を施すことができる熱処理装置が紹介されている。また、特開１１−４０３３０には、温度制御に優れた熱処理装置が紹介されている。また、特開２００１−２３７０５３では、ウエハの加熱均一性に優れた加熱装置が紹介されている。また、特開２００１−５２９８５には、短時間で均一に冷却する事のできる加熱装置が紹介されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
近年生産効率の向上の為、ウエハサイズの大型化が進んでいるが、半導体素子自体も多様化し、必ずしも大判ウエハで製造することが生産効率の向上にはつながらず、ひとつの装置で、多種多様のウエハサイズや熱処理条件に対応可能な熱処理装置が望まれている。
【０００６】
更に、半導体素子の配線微細化に伴い使用され始めた化学増幅型レジストにおいては、ウエハを熱処理装置に載置した瞬間から離脱し熱処理を終了させるまでの過渡的な温度履歴も極めて重要となり、ウエハ載置直後から概ね６０秒以内にウエハの温度が均一に安定することが望まれている。
【０００７】
しかしながら、特開平１１−１４５１４９に紹介されている装置では、ウエハサイズ毎に保持機構を設ける必要があり、構造が複雑で装置コストが高くなり実用的ではない。また、特開平１１−４０３３０及び特開２００１−２３７０５３及び特開２００１−５２９８５に紹介されている装置では、図４に示すように、リフトピンのガイド部材２５がセラミック製の均熱板２に接触しているため、ガイド部材２５に逃げる熱のため均熱板２の面内温度がなかなか一定にならないという問題があった。ウエハサイズに関わらずハンドリングできる構造が示されているものの、貫通孔２４から冷却エアーが均熱板２の表面へ漏れるのを防ぐために、リフトピンのガイド部材２５が均熱板２に接触した構造になっているため、特に貫通孔２４付近での温度の均一性に問題が有った。
【０００８】
従来の金属製の均熱板２を使用していた際は、均熱板２自体の熱容量が大きかったため、リフトピンのガイド部材２５が均熱板２に接していても均熱板２のウエハ載置面の温度分布には影響が小さかったが、最近は、均熱板２の温度変更の応答性を向上させるため、均熱板２をセラミック化し厚みを薄くしているため、ガイド部材２５の接触による均熱板２のウエハ載置面の温度分布を悪くする要因となっていた。
【０００９】
従来は、このガイド部材２５の熱引きに対する対応として、ガイド部材２５が接する部分の周囲の発熱量が増加するように発熱抵抗体の抵抗分布を調整していたが、これは、温度変更した際の過渡時の温度分布を悪くする要因となっていた。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、上記の課題について鋭意検討した結果、セラミックスからなる均熱板の一方の主面をウエハの載置面とし、他方の主面もしくは内部に発熱抵抗体を有するとともに、該発熱抵抗体に電気的に接続される給電部を前記他方の主面に具備し、かつ均熱板に設けられた貫通孔からウエハリフトピンを上下させることによりウエハの授受をおこなうウエハ加熱装置において、前記貫通孔の内径が１〜１０ｍｍであり、前記ウエハリフトピンを案内するためのガイド部材を前記均熱板から離間して設置し、かつ前記ガイド部材の均熱板に近接する部分の外径を前記貫通孔内径の２倍以下とすることにより、上記課題を解決した。
【００１１】
また、上記ガイド部材の均熱板に対向する面に面取りを施すことも有効であることを見いだした。
【００１２】
また、前記ガイド部材が、Ｎｉ系合金、Ａｌ等の耐酸化性金属、メッキ処理などの耐酸化処理を行った金属、もしくはセラミックスのいずれかからなるようにすることにより、高温においても腐食や有害なガスの発生がなく、信頼性を高められることを見いだした。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
【００１４】
図１は本発明に係るウエハ加熱装置１の一例を示す断面図で、炭化珪素または窒化アルミニウムを主成分とするセラミックスからなる均熱板２の一方の主面を、ウエハＷを載せる載置面３とするとともに、他方の主面にガラス又は樹脂等からなる絶縁層４を介して発熱抵抗体５を形成したものである。
【００１５】
発熱抵抗体５のパターン形状としては、略同心円状をしたものや渦巻き状をしたものなど、載置面３を均一に加熱できるパターン形状であれば良い。均熱性を改善するため、発熱抵抗体５を複数のパターンに分割することも可能である。またパターンの線幅や粗密を調整し、Ｗ密度に分布をつけて均熱性を改善しても良い。
【００１６】
発熱抵抗体５には、金や銀、パラジウム、白金等の材質からなる給電部６が形成され、該給電部６に導通端子１１を弾性体２１により押圧して接触させることにより、導通が確保されている。給電端子と電極とは、導通が確保できる方法で有れば、はんだ付け、ロー付け等の手法を用いてもよい。
【００１７】
さらに、均熱板２と支持体７の外周にボルト１６を貫通させ、均熱板２と支持体７が直接当たらないように、断熱部１７を介在させ、支持体７側より弾性体１８、座金１９を介在させてナット２０を螺着することにより弾性的に固定している。これにより、均熱板２の温度が変動した場合に支持体７が変形しても、上記弾性体１８によってこれを吸収し、これにより均熱板２の反りを抑制し、ウエハ表面に、均熱板２の反りに起因する温度ばらつきが発生することを防止できるようになる。
【００１８】
なお、金属製の支持体７は側壁部９と多層構造部１０を有し、均熱板２はその多層構造部１０に対向する上部を覆うように設置してある。また、多層構造部１０には冷却ガスを排出するための開口部１４が施されており、均熱板２の発熱抵抗体５に給電するための給電部６に導通するための導通端子１１，均熱板２を冷却するためのガス噴射口１２、均熱板２の温度を測定するための熱電対１３を設置してある。
【００１９】
さらに、多層構造部１０は複数層からなり、該多層構造部１０の最上層のものは、均熱板２から５〜１５ｍｍの距離に設置することが望ましい。これは、均熱板２と多層構造部１０相互の輻射熱により均熱化が容易となると同時に、他層との断熱効果があるので、均熱となるまでの時間が短くなるためである。
【００２０】
本発明においては、均熱板２には少なくとも３箇所の貫通孔２４が設けられ、ウエハリフトピン２３を上下させることにより、均熱板２へウエハを迅速に載置離脱がおこなえる。また、ウエハリフトピン２３が均熱板２へ直接接触しないようにガイド部材２５が設置されている。
【００２１】
ガイド部材２５周辺の概略構造を図２に示す。貫通孔２４は、内径１〜１０ｍｍとする。この範囲で有れば、貫通孔２４付近の温度ばらつきを抑制でき、ウエハを短時間で均一に加熱することができる。
【００２２】
リフトピン２３の外径は、貫通孔２４の内径やガイド部材２５の内径寸法より０．２ｍｍ以上小さくすることが望ましい。近接しすぎると接触してしまう。
接触することにより熱引きが生じ均熱性を阻害する上、接触部が摩耗しダストが発生し、雰囲気を汚染することにより、ウエハ処理に有害となる。そのため貫通孔２４の内径が１ｍｍ未満で有れば、ウエハリフトピン２３が細くなり過ぎるため十分な剛性を確保できず、均熱板２やガイド部材２５と接触するなどウエハ載置離脱の安定性に欠ける為、特にウエハの過渡的な熱履歴にばらつきが生じる為好ましくない。逆に、１０ｍｍを越えると貫通孔上に非加熱領域が広くなり過ぎて、周囲の発熱抵抗体のＷ密度を調整しても、均熱性を確保できず好ましくない。
【００２３】
また、ガイド部材２５は、均熱板２から離間して設置する。離間させることにより、均熱板２からの熱引きを防止し、良好な均熱性を確保できる。逆に接触していれば、均熱板２の熱がガイド部材２５に引かれてしまい部分的な温度低下が起こり、ウエハ加熱の均熱性を阻害する。また、ガイド部材２５の温度も上昇し、歪んでしまう。
【００２４】
より好ましくは、均熱板２とガイド部材２５の離間距離を０．１〜２ｍｍとすることがよい。そうすることで、温度を上げた際の熱膨張差等でガイド部材２５と均熱板２が接触することなく、冷却エアーを導入した場合にも、ウエハ載置面への冷却エアー流入を抑制し、ウエハ処理部を汚染することがない。前記離間距離が０．１ｍｍ未満では温度上昇時の熱膨張などにより、ガイド部材２５と均熱板２が部分的に接触してしまう可能性があり好ましくない、逆に２ｍｍを越えると、冷却エアーなどを導入した場合に、冷却エアーがウエハ載置面に多量に漏れ込み、ウエハ処理部を汚染する可能性があり好ましくない。
【００２５】
また、ガイド部材２５の均熱板２に対向する面の外径は、貫通孔２４の内径の２倍以下にする。ガイド部材２５を均熱板２から離間させることで伝導により熱引けは緩和されるが、輻射による熱引けは均熱板２に対向する面の大きさに影響される。そのためガイド部材２５の外径を貫通孔２４の２倍以下にすることで必要な均熱性が確保できる。逆に２倍以上になると、均熱板２の貫通孔周囲の熱をより多く奪ってしまう為、結果的に貫通孔２４直上の温度も下がってしまい好ましくない。
【００２６】
更に、図２（ｂ）のように、ガイド部材２５の均熱板２に対向する面に面取り２５ａを施すことも望ましい。
面取りが無い場合に比較して、面取りすることにより均熱板２からガイド部材２５へ輻射により伝わる熱を更に抑制でき、より均熱性を高められる。より好ましくは、ガイド部材２５の肉厚の１／３以上の面取り２５ａを施すことが望ましい。
【００２７】
また、ガイド部材２５は、Ｎｉ系合金やＡｌ等の耐酸化性金属、めっき処理などを施した金属、もしくはセラミックスなどで構成されるのが望ましい。
高温時に腐食や有害なガスが発生せず、ウエハ熱処理に害を与えないからである。
【００２８】
また、支持体７内に昇降自在に設置されたリフトピン２３により、ウエハＷを載置面３上に載せたり載置面３より持ち上げたりといった作業がなされる。そして、ウエハＷは、ウエハ支持ピン８により載置面３から浮かした状態で保持され、片当たり等による温度バラツキを防止するようにしている。
【００２９】
そして、このウエハ加熱装置１によりウエハＷを加熱するには、搬送アーム（不図示）にて載置面３の上方まで運ばれたウエハＷをリフトピン２３にて支持したあと、リフトピン２３を降下させてウエハＷを載置面３上に載せる。
【００３０】
次に、給電部６に通電して発熱抵抗体５を発熱させ、絶縁層４及び均熱板２を介して載置面３上のウエハＷを加熱するのであるが、本発明によれば、支持体１に多層構造部１４を備えているため、均熱板２に近接した多層構造部１４を均熱板２の熱の輻射板として活用できるので、均熱板２を有効に短時間で均熱化することができる。
【００３１】
さらに、均熱板２を炭化珪素質焼結体又は窒化アルミニウム質焼結体により形成してあることから、熱を加えても変形が小さく、板厚を薄くできるため、所定の処理温度に加熱するまでの昇温時間及び所定の処理温度から室温付近に冷却するまでの冷却時間を短くすることができ、生産性を高めることができるとともに、５０Ｗ／ｍ・Ｋ以上の熱伝導率を有することから、薄い板厚でも発熱抵抗体５のジュール熱を素早く伝達し、載置面３の温度ばらつきを極めて小さくすることができる。
【００３２】
均熱板２の厚みは、２〜７ｍｍとすることが好ましい。均熱板２の厚みが２ｍｍより薄いと、均熱板２の強度がなくなり発熱抵抗体５の発熱による加熱時、流体噴射口１２からの冷却流体を吹き付けた際に、冷却時の熱応力に耐えきれず、均熱板２にクラックが発生する。また、均熱板２の厚みが７ｍｍを越えると、均熱板２の熱容量が大きくなるので加熱および冷却時の温度が安定するまでの時間が長くなってしまい好ましくない。
【００３３】
このように、均熱板２の熱容量を小さくすると、支持体７からの熱引きにより均熱板２の温度分布が悪くなる。そこで、支持体７が均熱板２をその外周部で保持する構造としている。
【００３４】
また、発熱抵抗体５への給電方法については、支持体７に設置した導通端子１１を均熱板２の表面に形成した給電部６に導通端子１１をバネ（不図示）で押圧することにより接続を確保し給電する。これは、２〜７ｍｍの厚みの均熱板２に金属からなる端子部を埋設して形成すると、該端子部の熱容量により均熱性が悪くなるからである。そのため、本発明のように、導電端子１１をバネで押圧して電気的接続を確保することにより、均熱板２とその支持体７の間の温度差による熱応力を緩和し、高い信頼性で電気的導通を維持できる。さらに、接点が点接触となるのを防止するため、弾性のある導体を中間層として挿入しても構わない。この中間層は単に箔状のシートを挿入するだけでも効果がある。そして、導通端子７の給電部６側の径は、１．５〜５ｍｍとすることが好ましい。
【００３５】
また、均熱板２の温度は、均熱板２にその先端が埋め込まれた熱電対１３により測定する。熱電対１３としては、その応答性と保持の作業性の観点から、外径１．０ｍｍ以下のシース型の熱電対１３を使用することが好ましい。この熱電対１３の先端部は、均熱板２に孔が形成され、この中に設置された円筒状の金属体の内壁面にバネ材により押圧固定することが測温の信頼性を向上させるために好ましい。同様に素線の熱電対やＰｔ等の測温抵抗体を埋設して測温を行うことも可能である。
【００３６】
さらに、レジスト膜形成用のウエハ加熱装置１として使用する場合は、均熱板２の主成分を炭化珪素にすると、大気中の水分等と反応してガスを発生させることもないため、ウエハＷ上へのレジスト膜の貼付に用いたとしても、レジスト膜の組織に悪影響を与えることがなく、微細な配線を高密度に形成することが可能である。この際、焼結助剤に水と反応してアンモニアやアミンを形成する可能性のある窒化物を含まないようにすることが必要である。
【００３７】
なお、均熱板２を形成する炭化珪素質焼結体は、主成分の炭化珪素に対し、焼結助剤として硼素（Ｂ）と炭素（Ｃ）を添加したり、もしくはアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）イットリア（Ｙ２Ｏ３）のような金属酸化物を添加して十分混合し、平板状に加工したのち、１９００〜２１００℃で焼成することにより得られる。炭化珪素はα型を主体とするものあるいはβ型を主体とするもののいずれであっても構わない。
【００３８】
また、均熱板２を形成する窒化アルミニウム質焼結体は、主成分の窒化アルミニウムに対し、焼結助剤としてＹ２Ｏ３やＹｂ２Ｏ３等の希土類元素酸化物と必要に応じてＣａＯ等のアルカリ土類金属酸化物を添加して十分混合し、平板状に加工した後、窒素ガス中１９００〜２１００℃で焼成することにより得られる。
【００３９】
さらに、均熱板２の載置面３と反対側の主面は、ガラスや樹脂からなる絶縁層４との密着性を高める観点から、平面度２０μｍ以下、面粗さを中心線平均粗さ（Ｒａ）で０．１μｍ〜０．５μｍに研磨しておくことが好ましい。
【００４０】
一方、炭化珪素質焼結体を均熱板２として使用する場合、半導電性を有する均熱板２と発熱抵抗体５との間の絶縁を保つ絶縁層４としては、ガラス又は樹脂を用いることが可能であり、ガラスを用いる場合、その厚みが１００μｍ未満では耐電圧が１．５ｋＶを下回り絶縁性が保てず、逆に厚みが４００μｍを越えると、均熱板２を形成する炭化珪素質焼結体や窒化アルミニウム質焼結体との熱膨張差が大きくなり過ぎるために、クラックが発生して絶縁層４として機能しなくなる。その為、絶縁層４としてガラスを用いる場合、絶縁層４の厚みは１００〜４００μｍの範囲で形成することが好ましく、望ましくは２００μｍ〜３５０μｍの範囲とすることが良い。
【００４１】
また、均熱板２を、窒化アルミニウムを主成分とする焼結体で形成する場合は、均熱板２に対する発熱抵抗体５の密着性を向上させるために、ガラスからなる絶縁層４を形成する。ただし、発熱抵抗体５の中に十分なガラスを添加し、これにより十分な密着強度が得られる場合は、省略することが可能である。
【００４２】
この絶縁層４を形成するガラスの特性としては、結晶質又は非晶質のいずれでも良く、耐熱温度が２００℃以上でかつ０℃〜２００℃の温度域における熱膨張係数が均熱板２を構成するセラミックスの熱膨張係数に対し−５〜＋５×１０−７／℃の範囲にあるものを適宜選択して用いることが好ましい。即ち、熱膨張係数が前記範囲を外れたガラスを用いると、均熱板２を形成するセラミックスとの熱膨張差が大きくなりすぎるため、ガラスの焼付け後の冷却時においてクラックや剥離等の欠陥が生じ易いからである。
【００４３】
なお、ガラスからなる絶縁層４を均熱板２上に被着する手段としては、前記ガラスペーストを均熱板２の中心部に適量落とし、スピンコーティング法にて伸ばして均一に塗布するか、あるいはスクリーン印刷法、ディッピング法、スプレーコーティング法等にて均一に塗布したあと、ガラスペーストを６００℃以上の温度で焼き付けすれば良い。また、絶縁層４としてガラスを用いる場合、予め炭化珪素質焼結体又は窒化アルミニウム質焼結体からなる均熱板２を８５０〜１３００℃程度の温度に加熱し、絶縁層４を被着する表面を酸化処理しておくことで、ガラスからなる絶縁層４との密着性を高めることができる。
【００４４】
さらに、絶縁層４上に被着する発熱抵抗体５材料としては、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、パラジウム（Ｐｄ）等の金属単体を、蒸着法やメッキ法にて直接被着するか、あるいは前記金属単体や酸化レニウム（Ｒｅ２Ｏ３）、ランタンマンガネート（ＬａＭｎＯ３）等の導電性の金属酸化物や上記金属材料を樹脂ペーストやガラスペーストに分散させたペーストを用意し、所定のパターン形状にスクリーン印刷法等にて印刷したあと焼付けして、前記導電材を樹脂やガラスから成るマトリックスで結合すれば良い。マトリックスとしてガラスを用いる場合、結晶化ガラス、非晶質ガラスのいずれでも良いが、熱サイクルによる抵抗値の変化を抑えるために結晶化ガラスを用いることが好ましい。
【００４５】
ただし、発熱抵抗体５材料に銀（Ａｇ）又は銅（Ｃｕ）を用いる場合、マイグレーションが発生する恐れがあるため、このような場合には、発熱抵抗体５を覆うように絶縁層４と同一の材質からなるコート層を４０〜４００μｍ程度の厚みで被覆しておけば良い。
【００４６】
図１では、発熱抵抗体５に対し、給電部６において導通端子１１を弾性体２１で押しつけて導通を確保するようにしている。給電部６は、発熱抵抗体５の端子部に導電性接着剤を塗布、硬化させることにより形成しても構わない。
【００４７】
また、これまで、発熱抵抗体５を均熱板２の表面に形成するタイプのウエハ加熱装置１について説明してきたが、発熱抵抗体５は、均熱板２に内蔵されていても構わない。
【００４８】
図３を例にして説明すると、例えば主成分が窒化アルミニウムからなる均熱板２を用いる場合、まず、発熱抵抗体５の材料としては窒化アルミニウムと同時焼成できる材料という観点から、ＷもしくはＷＣを用いる。均熱板２は、窒化アルミニウムを主成分とし焼結助剤を適宜含有する原料を十分混合したのち円盤状に成形し、その表面にＷもしくはＷＣからなるペーストを発熱抵抗体５のパターン形状にプリントし、その上に別の窒化アルミニウム成形体を重ねて密着した後、窒素ガス中１９００〜２１００℃の温度で焼成することにより得ることが出来る。
【００４９】
また、発熱抵抗体５からの導通は、窒化アルミニウム質基材にスルーホールを形成し、ＷもしくはＷＣからなるペーストを埋め込んだ後焼成するようにして表面に電極を引き出すようにすれば良い。また、給電部６は、ウエハＷの加熱温度が高い場合、Ａｕ、Ａｇ等の貴金属を主成分とするペーストを前記スルーホールの上に塗布し９００〜１０００℃で焼き付けることにより、内部の発熱抵抗体５の酸化を防止することができる。
【００５０】
【実施例】
実施例  １
熱伝導率が１３０Ｗ／ｍ・Ｋの炭化珪素質焼結体に研削加工を施し、板厚３ｍｍ、外径３３０ｍｍの円盤状をした均熱板２を複数製作し、更に中心から６０ｍｍの同心円上に均等に３箇所貫通孔を形成した。貫通口径は、表１試料番号１〜１０に記載のものとした。各均熱板２の一方の主面に絶縁層４を被着するため、ガラス粉末にエチルセルロースと有機溶剤のテルピネオールからなるバインダーを混練して作製したガラスペーストをスクリーン印刷法にて印刷した後、１５０℃に加熱して有機溶剤を乾燥させたあと、５５０℃で３０分間脱脂処理を施し、さらに７００〜９００℃の温度で焼き付けを行うことにより、ガラスからなる厚み２００μｍの絶縁層４とした。
【００５１】
次いで絶縁層４上に発熱抵抗体５を被着するため、導電材としてＡｕ粉末とＰｄ粉末と、前記同様の組成からなるバインダーを添加したガラスペーストを混練して作製した導電体ペーストをスクリーン印刷法にて所定のパターン形状に印刷したあと、１５０℃に加熱して有機溶剤を乾燥させ、さらに５５０℃で３０分間脱脂処理を施したあと、７００〜９００℃の温度で焼き付けを行うことにより、厚みが５０μｍの発熱抵抗体５を形成した。発熱抵抗体５は直径方向に４分割しパターン配置は、中心部から１パターン、２パターン、４パターン、８パターンの計１５パターン構成とした。しかるのち発熱抵抗体５に給電部６を導電性接着剤にて固着させることにより、均熱板２を製作した。
【００５２】
また、支持体７は、厚み２．５ｍｍのＳＵＳ３０４からなる２枚の多層構造部１０準備し、このうち１枚に、ガス噴射口１２、熱電対１３、導通端子１１、ガイド部材２５を所定の位置に形成し、同じくＳＵＳ３０４からなる側壁部９とネジ締めにて固定して支持体７を準備した。また２枚の多層構造部１０のうち、均熱板２に近い方の多層構造部１０から均熱板２までの距離は８ｍｍ、多層構造部どうしの距離を１５ｍｍとした。その後、前記支持体７の上に、均熱板２を重ね、その外周部にボルト１６を貫通させ、均熱板２と支持体７が直接当たらないように、断熱部１７を介在させ、支持体７側より弾性体１８、座金１９を介在させてナット２０を螺着することにより弾性的に固定することによりウエハ加熱装置１とした。ガイド部材２５は表１試料番号１〜１０となる様調整したものを組み付けた。ここで、表１記載のガイド外径及び内径は、均熱板２に対向する部分を指し、面取りはこの部分に対する面取りである。
【００５３】
比較用として、同様の方法で、表１試料番号２１〜２５に記載の試料を準備した。なお、Ｎｏ．２６は、比較例として用いた従来の試料である。
【００５４】
評価は、測温抵抗体が２９箇所に埋設された測温用ウエハを用いて行った。まず、貫通孔２４直上を避けて測温ウエハを載置し、全体の温度ばらつきが０．３℃以下になるようにウエハ加熱装置を調整した。次に測温ウエハを回転させて、貫通孔２４の直上で測温を行い、周囲との温度差を計測した。温度差が０．４℃以下を○、０．５℃をこえるものを×と判定した。
【００５５】
それぞれの結果は表１に示す通りである。
【００５６】
【表１】
0003559548.tif 000002
【００５７】
表１から判るように、Ｎｏ．２１は、均熱板２の貫通孔２４の内径が０．７ｍｍと小さいために、リフトピンを上下させた場合にリフトピンが貫通孔２４に接触し、パーティキュレートを発生させる原因になるので好ましくない。また、Ｎｏ．２２は、ガイド部材２５が均熱板２に接触しているため、均熱性が悪くなるので好ましくない。Ｎｏ．２３は、ガイド部材２５の径が１０ｍｍを越えて貫通孔２４内径の２倍より大きいため、ガイド部材の熱容量により均熱板２の温度分布に影響が生じ、均熱性が悪くなるので好ましくない。また、貫通口２４の直径が１０ｍｍを越えるＮｏ．２４〜２６は、温度ばらつきが０．５℃を越えた。これば貫通孔２４の周囲の発熱抵抗体のＷ密度を上げても調整しきれないほど、非加熱エリアが広くなりすぎた為である。
【００５８】
これに対し、貫通孔２４の直径が１〜１０ｍｍであり、かつリフトピン２３のガイド部材２５が、均熱２から離間して設置され、かつガイド部材２５の均熱板に２に近接する部分の外径が、貫通孔２４の直径の２倍以下である、試料番号１〜１０の温度ばらつきは０．４℃以下となり良好な結果を示した。
【００５９】
更に、ガイド部材２５の均熱板２に対向する面に面取りを施した試料番号７は同形状で面取りのない試料番号６に対して、温度ばらつきが小さくより良好な結果を示した。
【００６０】
貫通孔２４の直径については、１〜１０ｍｍの範囲が、温度差０．４℃以下で良好な結果を示した。
【００６１】
ガイド部材２５については、均熱板２から離間して設置したものが温度差０．４℃以下で良好な結果を示した。離間させることにより空気層での断熱が図られ均熱板２からガイド部材２５への不要な熱引きが抑制されるためである。
【００６２】
同様にガイド部材２５に面取りを施すと更に不要な熱引きが抑制されることが判った。逆にガイド部材２５を均熱板２に接触させると、不要な熱引きにより貫通孔２４直上の温度低下のみならず、周囲の温度も低下し、均熱性が大きく損なわれた。
【００６３】
また、ガイド部材をＮｉ系耐熱性金属であるＳＵＳで作製した事により、更に２５０℃まで昇温を行った後も、腐食等の変化や劣化は認められず良好な状態を保っていた。Ａｌなどの耐酸化性金属やＮｉめっき等の耐酸化処理を行った金属部材やセラミックス部材でも同様の効果が得られることは言うまでもない。
【００６４】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、セラミックスからなる均熱板の一方の主面をウエハの載置面とし、他方の主面もしくは内部に発熱抵抗体を有するとともに、該発熱抵抗体に電気的に接続される給電部を前記他方の主面に具備し、かつ均熱板に設けられた貫通孔からウエハリフトピンを上下させることによりウエハの授受をおこなうウエハ加熱装置において、前記貫通孔の口径が１〜１０ｍｍであり、かつウエハリフトピンのガイド部材が均熱板から離間して設置され、かつガイド部材の均熱板に近接する部分の外径が、貫通孔径の２倍以下とすることにより、開口部分でも温度ばらつきに少ない良好なウエハ加熱装置が得られる。
【００６５】
また、上記ガイド部材の均熱板に対向する面に面取りを施すことにより更に均熱性に優れたウエハ加熱装置を得られる。
【００６６】
また、前記ガイド部材がＮｉ系合金、Ａｌ等の耐酸化性金属又はメッキ処理などの耐酸化処理を行った金属もしくはセラミックスを用いて作製することにより加熱時にウエハ処理に有害なガスの発生や、パーティクルの原因となる錆等の生じない信頼性の高いウエハ加熱装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のウエハ加熱装置の一例を示す断面図である。
【図２】（ａ）（ｂ）は本発明のウエハ加熱装置のガイド部材周辺を示す断面図である。
【図３】本発明のウエハ加熱装置の他の実施形態を示す断面図である。
【図４】従来のウエハ加熱装置を示す断面図である。
【符号の説明】
１：ウエハ加熱装置
２：均熱板
３：載置面
４：絶縁層
５：発熱抵抗体
６：給電部
７：支持体
８：支持ピン
９：側壁部
１０：多層構造部
１１：導通端子
１２：ガス噴射口
１３：熱電対
１４：開口部
１５：接続部材
１６：ボルト
１７：断熱部
１８：弾性体
１９：座金
２０：ナット
２１：弾性体
２３：リフトピン
２４：貫通孔
２５ガイド部材
Ｗ：半導体ウエハ
【図１】
0003559548.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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