(57)【要約】【課題】        冷却開始から冷却終了までの間の温度分布をより均一にできる加熱体及びこれを搭載した装置を提供する。【解決手段】    被加熱物を載置またはある一定の距離を離して加熱する加熱面を有する加熱体であって、加熱体を構成する基材の表面、もしくは内部に発熱抵抗体を有し、前記加熱面の反対側に均熱板を有し、該均熱板の材質が銅または銅合金、もしくはアルミニウムまたはアルミニウム合金を主成分とすることにより、冷たいウェハを載置した瞬間の温度低下を抑制し、温度の戻りを素早く行えるようにする。【選択図】      図１
2006135130.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加熱物を載置またはある一定距離を離して加熱する加熱面を有する加熱体であって、加熱体を構成する基材の表面もしくは内部に発熱抵抗体を有し、前記加熱面の反対側に銅または銅合金を主成分とする均熱板を有することを特徴とする半導体製造装置用加熱体。
【請求項２】
被加熱物を載置またはある一定距離を離して加熱する加熱面を有する加熱体であって、加熱体を構成する基材の表面もしくは内部に発熱抵抗体を有し、前記加熱面の反対側にアルミニウムまたはアルミニウム合金を主成分とする均熱板を有することを特徴とする半導体製造装置用加熱体。
【請求項３】
前記均熱板の表面に耐酸化性被膜が形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体製造装置用加熱体。
【請求項４】
前記耐酸化性被膜がニッケルを主成分とすることを特徴とする請求項３記載の半導体製造装置用加熱体。
【請求項５】
前記均熱板の厚みが５ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の半導体製造装置用加熱体。
【請求項６】
前記均熱板の厚みが２０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の半導体製造装置用加熱体。
【請求項７】
前記加熱体を構成する基材の主成分が窒化アルミニウムであることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の半導体製造装置用加熱体。
【請求項８】
前記発熱抵抗体が複数のゾーンに分割され、各ゾーンがそれぞれ独立に制御可能であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の半導体製造装置用加熱体。
【請求項９】
前記加熱体に更に冷却モジュールを具備することを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の半導体製造装置用加熱体。
【請求項１０】
前記冷却モジュールには、冷却媒体が流通可能であることを特徴とする請求項９に記載の半導体製造装置用加熱体。
【請求項１１】
前記均熱板に加熱機能が付加されていることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の半導体製造装置用加熱体。
【請求項１２】
前記均熱板の加熱機能が、均熱板の外周部の発熱量が大きいことを特徴とする請求項１１に記載の半導体製造装置用加熱体。
【請求項１３】
請求項１乃至１２のいずれかに記載の半導体製造装置用加熱体が金属製の容器に収容されていることを特徴とする半導体製造装置用加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被加熱物を搭載して熱処理するための加熱体と、これを搭載した装置に関する。より詳しくは、半導体製造装置に好ましく使用でき、特に半導体ウェハを熱処理するために使用する加熱体、及びこの加熱体を搭載した加熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体の製造工程では、被処理物である半導体基板（ウェハ）に対して成膜処理やエッチング処理など様々な処理が行われる。このような半導体基板に対する処理を行う半導体製造装置では、半導体基板を保持し、半導体基板を加熱するための加熱体が用いられている。
【０００３】
例えば、フォトリソグラフィー工程においては、ウェハ上にレジスト膜パターンが形成される。この工程では、ウェハを洗浄後、加熱乾燥し、冷却後ウェハ表面にレジスト膜を塗布し、フォトリソグラフィー処理装置内の加熱体上にウェハを搭載し、乾燥した後、露光、現像などの処理が施される。このフォトリソグラフィー工程では、レジストを乾燥するときの温度が塗膜の品質に大きな影響を与えるので、加熱体の処理時の温度の均一性が重要である。
【０００４】
また、これらのウェハの処理はスループットを向上させるために、できるだけ短時間で終わらせることが要求される。このため、発明者等は、加熱したヒータを短時間で冷却するために冷却手段を有する半導体製造装置を検討してきた。例えば、特許文献１では、ヒータのウェハ搭載面とは反対側の面に、当接、分離が可能な冷却モジュールを備えた半導体製造装置を提案した。
【０００５】
また、特許文献２では、冷却モジュールに冷却用液体の流路を形成し、冷却速度をさらに向上させるとともに、冷却開始から冷却終了までのヒータの温度の均一性を保つような半導体製造装置を提案した。
【特許文献１】特開２００４−０１４６５５号公報
【特許文献２】特願２００３−３８７７４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
最近の電子デバイスなどの半導体製造プロセスにおいては、更なるヒータの温度分布の均一性が要求されており、加熱保持中はもちろんのこと、冷却開始から冷却終了までの間のヒータの温度分布の更に高い均一性が要求されている。また、昇温や冷却速度の更なる向上も要求されている。
【０００７】
フォトリソグラフィー工程の露光には、最近の半導体の微細配線化に伴い、ＫｒＦやＡｒＦが光源として用いられるようになり、レジスト膜には化学増幅膜が用いられる。この工程では露光時に発生した酸が触媒となって、レジスト膜がその後の現像工程で可溶化して洗い流すことが可能となる。露光後にレジスト膜を硬化させるPEB（Post Exposure Baking：露光後にレジスト膜を固化させる）工程の温度によって酸が拡散し、その移動量は温度に強く依存する。そのためフォトリソグラフィーによるパターン精度を向上させるにはレジストの固化温度を厳密に制御する必要がある。露光前のPAB（Post Applied Baking：レジスト膜をスピナーでコートした後、溶媒を揮散させて粘度を上げることにより露光時の流れを防止するための工程）工程でもレジスト膜の粘度によって露光後の酸の拡散が影響されるため、温度を厳密に制御する必要がある。PEB工程やPAB工程における反応は昇温過程でも起こり、その温度ばらつきがパターン精度に強く影響するため、昇温過程でも温度ばらつきを厳しく制御する必要がある。
【０００８】
枚様式によって１枚ずつウェハ処理される場合、そのスループットを上げるためには、例えば１枚/分程度のスピードで次々に処理されていくため、ウェハを加熱する加熱体は、長時間加熱して安定させることはできず、PEB工程やPAB工程で用いられる加熱体は、ウェハを載置して温度が低下した後、素早く昇温し、かつ素早く温度ばらつきが安定することが要求される。
【０００９】
しかしながら、現在の加熱体においては、加熱体の温度が定常状態になった際は比較的良好な温度分布を示すものの、前記のように加熱体の昇温中は、加熱体内の温度ばらつきが大きいため、良好な微細配線パターンを形成することは困難であった。
【００１０】
そこで、本発明の目的は、冷却開始から冷却終了までの間の温度分布をより均一にできる加熱体及びこれを搭載した装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者らは、上記課題を解決するために、鋭意研究を重ねた結果、加熱体に、加熱体のウェハ載置面とは反対側に、銅または銅合金、もしくはアルミニウムまたはアルミニウム合金を主成分とする均熱板を設置することで、加熱体内の温度分布を従来に比較して向上させることを見出した。
【００１２】
すなわち、被加熱物を載置またはある一定の距離を離して加熱する加熱面を有する加熱体であって、加熱体を構成する基材の表面、もしくは内部に発熱抵抗体を有し、前記加熱面の反対側に均熱板を有し、該均熱板の材質が銅または銅合金、もしくはアルミニウムまたはアルミニウム合金を主成分とすることにより、冷たいウェハを載置した瞬間の温度低下を抑制し、温度の戻りを素早く行えるようにする。
【００１３】
このように均熱板が銅または銅合金、もしくはアルミニウムまたはアルミニウム合金を主成分とすることにより、面方向に素早く熱拡散させ、加熱体およびウェハを素早く均熱にできる。また、その比熱が高いため熱容量を大きく取れ、その高い熱伝導率により素早い熱拡散による均熱化が可能となる。
【００１４】
前記均熱板の表面に耐酸化性被膜が形成されていることが好ましく、耐酸化性被膜はニッケルを主成分とすることが好ましい。また、均熱板の厚みは５ｍｍ以上であることが好ましく、更に、均熱板の厚みは２０ｍｍ以下であることが好ましい。
【００１５】
加熱体を構成する基材の主成分がアルミナ、窒化珪素、炭化珪素、窒化アルミニウムのいずれかであることにより、熱伝導率が高いことによる均熱性、耐熱性、耐久性、耐熱衝撃性を有する。前記加熱体を構成する基材の主成分が窒化アルミニウムであることにより、特に均熱性、耐熱衝撃性に優れる。
【００１６】
また、発熱抵抗体が複数のゾーンに分割され、各ゾーンがそれぞれ独立に制御可能であることにより、温度の低いゾーンにより多くの電力を供給して加熱することによる、均熱化がより行いやすくなる。
【００１７】
さらに冷却モジュールを具備することにより、冷却時の冷却速度を上げることが可能となりスループットを上げることが可能となる。この冷却モジュールには、冷却媒体が流通可能であることにより、冷却媒体によるより効率的な冷却が可能となる
【００１８】
また、均熱板に加熱機能が付加されていることにより均熱板自身温度ばらつきを矯正することが可能となる。更に、加熱機能が、均熱板の外周部の発熱量が大きいことにより、外周からの熱の逃げによる温度ばらつきを矯正できる。
【００１９】
以上のような半導体製造装置用加熱体が金属製の容器に収容されている半導体製造装置とすることにより、環境の変動を受け難くなる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、加熱体に対して均熱板を配置することで、加熱体の温度分布をより均一にすることができ、特に過渡期の温度分布を均一にすることができる。また定常状態においても均一な温度分布を実現することができる。このような加熱体を搭載した半導体製造・検査装置、あるいはフラットディスプレイパネルの製造・検査装置、またはフォトレジスト加熱処理装置は、従来の装置よりも加熱体の温度分布がより均一になるので、半導体やフラットディスプレイパネルの特性や歩留り、信頼性あるいは集積度や画像品質の向上が図れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
被加熱物を載置またはある一定の距離を離して加熱する加熱面を有する加熱体であって、加熱体を構成するヒータ基材の表面、もしくは内部に設けられた発熱抵抗体は、通常加熱体の形状が例えば円柱状である場合、同心円状や渦巻状のパターンを形成する。そして、この発熱抵抗体に通電することで、ヒータ基板の温度を上昇させる。このとき加熱後、定常状態において温度分布が均一である場合、ヒータ基板の外周部は、ヒータ基板の側面が存在するために、どうしても発熱量を多くするような設計にする必要がある。このためヒータ基板を所定の温度から昇温させる場合には、どうしてもヒータ基板の外周部の温度が内部に比較して速く温度上昇するためにヒータ基板の温度ばらつきが大きくなり、ウェハを処理する際には非常に好ましくない。
【００２２】
そこで本発明においては、図１に示すように、ヒータ基板１の加熱面の反対側に銅または銅合金、もしくはアルミニウムまたはアルミニウム合金を主成分とする均熱板２を配置する。このように加熱体に均熱板を配置することで、ウェハが載置された際の加熱体の温度の低下量を抑制し、温度が設定値に素早く回復しするものである。
【００２３】
また当然のことながら、本発明の加熱体は、上記のような過渡的な状態だけではなく、定常的な状態においても加熱体の温度分布を均一にすることができる。すなわち、加熱体内で発生した温度ムラは、本発明の均熱板によって熱が温度の低い部分から、高い部分に容易に移動する事ができるため、加熱体の温度は均一になりやすい。
【００２４】
好ましい形態としては、均熱板の外径がヒータ基板の外径とほぼ同一であれば、加熱体内全体の熱の移動を円滑に実現できるため好ましい。逆にヒータ基板よりも大幅に大きい場合、均熱板が放熱フィンの役割をし、外周部の温度低下を引き起こすため好ましくない。具体的には、ヒータ基板が円柱形状である場合、その直径の１０％程度以内の大きさ、すなわち、例えば、ヒータ基板の直径が３４０ｍｍである場合には、均熱板の直径が３７４ｍｍ以下であることが好ましい。また均熱板がヒータ基板より小さい場合も、外周部の熱の移動が加熱体内のみで行われ、均熱板の熱の移動の効果を利用することができなくなるため、外周部と内側の温度分布が均一になりにくくなるため好ましくない。具体的には大きい場合と同様、１０％以内の差、すなわち３０６ｍｍ以上であることが好ましい。
【００２５】
また、均熱板の表面に耐酸化性被膜が形成されていることが好ましい。耐酸化性被膜は、ニッケル（Ｎｉ）や金（Ａｕ）めっきであることが特に好ましい。耐酸化性被膜を形成することにより、均熱板の酸化や熱劣化を防ぎ、均熱板の材質がウエハにとって好ましくない材料の場合、均熱板構成材料を表面に出さないため、不純物防止のためにも好ましい。
【００２６】
また均熱板の厚みは、５ｍｍ以上であることが好ましい。厚みが５ｍｍ未満の場合は、均熱性は向上するものの効果が小さい。また均熱板の厚みは２０ｍｍ以下が好ましい。厚みが２０ｍｍを超えると、逆に熱容量が大きくなりすぎ、均熱性が低下するため、好ましくない。
【００２７】
均熱板と、ヒータ基板との固定は、種々の方法が考えられるが、均熱板とヒータ基板の熱膨張係数差を吸収するために、ヒータ基板側と、均熱板側に、タップを形成しない貫通孔を形成し、両側からボルト９とナットで固定することができる。このとき固定するボルトと、各貫通穴との隙間は、熱膨張による膨張差を吸収するだけの隙間を開ける必要がある。またボルトとナットにはワッシャーを挟むことで熱膨張差をより簡便に吸収することができる。
【００２８】
本発明においては、均熱板に銅または銅合金を使用した場合均熱性の向上に優れているため、特に好ましい。またアルミニウムまたはアルミニウム合金を使用した場合は、均熱板の重量を軽くすることができるため、好ましい。これらの材料に関しては、その用途・目的に応じて使い分けることができる。
【００２９】
本発明のヒータ基板の材質は特に制約はないが、セラミックスが好ましい。ヒータ基板の材質として金属を用いた場合は、被加熱物とヒータ基板との摩擦やこすれによって、パーティクルが発生しやすくなる。特に被加熱物がシリコンウエハである場合は、シリコンウエハの硬度が金属よりも高いために、特に金属製の加熱体との摩擦やこすれによってパーティクルが発生し、発生したパーティクルが再びウェハに付着し、不良を発生するという問題があるので好ましくない。
【００３０】
しかし、一般にセラミックスはシリコンウエハに比較して硬度が高いため、こすれや摩擦によるパーティクルの発生を大幅に低減できるため、好ましい。ヒータ基板に使用するセラミックスの材質としては、各種セラミックスが選択できる。特に上記のようにパーティクルの発生を抑えるために、気孔などの欠陥が極力少ないセラミックスが好ましい。特に気孔率が１％以下であれば、パーティクルの発生を抑えることができるため好ましい。逆に気孔率が１％を超える場合、表面上における気孔部のエッジと、ウェハなどの載置物との摩擦やこすれによって、セラミックス側の気孔部のエッジが脱落しやすくなり、パーティクルを発生しやすくなるため好ましくない。気孔率が１％以下であれば、材質の選択はその用途において適切なものを選択すればよい。
【００３１】
まず、ヒータ基板の加熱面の温度分布の均一性を重視するならば、熱伝導率の高い窒化アルミニウムや炭化珪素が好ましい。機械的強度などの信頼性を重視するならば、窒化珪素が高強度で熱衝撃にも強いので好ましい。またコストを重視するのであれば、酸化アルミニウムが好ましい。
【００３２】
これらのセラミックスの中でも、性能とコストのバランスを考慮すれば、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）が好適である。以下に、本発明のヒータの製造方法をＡｌＮの場合で詳述する。
【００３３】
ＡｌＮの原料粉末は、比表面積が２．０〜５．０ｍ２／ｇのものが好ましい。比表面積が２．０ｍ２／ｇ未満の場合は、窒化アルミニウムの粒子が相対的に大きいため焼結性が低下する。このため、焼結温度が２０００℃を超えるような温度でなければ焼結することができず、例えば焼結炉としてカーボンを使用した炉を用いる場合は、焼結時にカーボンの蒸気圧が上昇し、カーボンが劣化する速度が速くなるため好ましくない。
【００３４】
また、５．０ｍ２／ｇを超えると、粉末の凝集が非常に強くなるので取扱いが困難になる。すなわち、比表面積が大きくなりすぎると、粉末の凝集が強くなり、焼結助剤との混合性が悪くなり、焼結温度が高くなるため、上記と同様に好ましくない。また粉末の比表面積が大きくなると、相対的にＡｌＮ粉末の表面の存在する酸素量の増大を招き、焼結体の熱伝導率が低下するため、好ましくない。
【００３５】
更に、原料粉末に含まれる酸素量は、２ｗｔ％以下が好ましい。酸素量が２ｗｔ％を超えると、焼結体の熱伝導率が低下する。また、原料粉末に含まれるアルミニウム以外の金属不純物量は、２０００ｐｐｍ以下が好ましい。金属不純物量がこの範囲を超えると、焼結体の熱伝導率が低下する。特に、金属不純物として、ＳｉなどのＩＶ族元素や、Ｆｅなどの鉄族元素は、焼結体の熱伝導率を低下させる作用が高いので、含有量は、それぞれ５００ｐｐｍ以下であることが好ましい。
【００３６】
ＡｌＮは難焼結性材料であるので、ＡｌＮ原料粉末に焼結助剤を添加することが好ましい。添加する焼結助剤は、希土類元素化合物が好ましい。希土類元素化合物は、焼結中に窒化アルミニウム粉末粒子の表面に存在するアルミニウム酸化物あるいはアルミニウム酸窒化物と反応して、窒化アルミニウムの緻密化を促進するとともに、窒化アルミニウム焼結体の熱伝導率を低下させる原因となる酸素を除去する働きもあるので、窒化アルミニウム焼結体の熱伝導率を向上させることができる。
【００３７】
希土類元素化合物は、特に酸素を除去する働きが顕著であるイットリウム化合物が好ましい。添加量は、０．０１〜５ｗｔ％が好ましい。０．０１ｗｔ％未満であると、緻密な焼結体を得ることが困難であるとともに、焼結体の熱伝導率が低下する。また、５ｗｔ％を超えると、窒化アルミニウム焼結体の粒界に焼結助剤が存在することになるので、腐食性雰囲気で使用する場合、この粒界に存在する焼結助剤がエッチングされ、脱粒やパーティクルの原因となる。更に、好ましくは焼結助剤の添加量は、１ｗｔ％以下である。１ｗｔ％以下であれば、粒界の３重点にも焼結助剤の存在量が大幅に少なくなるので、耐食性が向上する。
【００３８】
また、希土類元素化合物は、酸化物、窒化物、フッ化物、ステアリン酸化合物などが使用できる。この中で、酸化物は安価で入手が容易であり好ましい。また、ステアリン酸化合物は、有機溶剤との親和性が高いので、窒化アルミニウム原料粉末と焼結助剤などを有機溶剤で混合する場合には、混合性が高くなるので特に好適である。
【００３９】
次に、これら窒化アルミニウム原料粉末や焼結助剤粉末に、所定量の溶剤、バインダー、更には必要に応じて分散剤や邂逅剤を添加し、混合する。混合方法は、ボールミル混合や超音波による混合等が可能である。このような混合によって、原料スラリーを得ることができる。
【００４０】
得られたスラリーを成形し、焼結することによって窒化アルミニウム焼結体を得ることができる。その方法には、コファイアー法とポストメタライズ法の２種類の方法が可能である。
【００４１】
まず、ポストメタライズ法について説明する。前記スラリーをスプレードライアー等の手法によって、顆粒を作成する。この顆粒を所定の金型に挿入し、プレス成形を施す。この時、プレス圧力は、９．８ＭＰａ以上であることが望ましい。９．８ＭＰａ未満の圧力では、成形体の強度が充分に得られないことが多く、ハンドリングなどで破損し易くなる。
【００４２】
成形体の密度は、バインダーの含有量や焼結助剤の添加量によって異なるが、１．５ｇ／ｃｍ３以上であることが好ましい。１．５ｇ／ｃｍ３未満であると、原料粉末粒子間の距離が相対的に大きくなるので、焼結が進行しにくくなる。また、成形体密度は、２．５ｇ／ｃｍ３以下であることが好ましい。２．５ｇ／ｃｍ３を超えると、次工程の脱脂処理で成形体内のバインダーを充分除去することが困難となる。このため、脱脂体内のカーボン量が相対的に多くなり、そのカーボンがＡｌＮの焼結を阻害するため、前述のように緻密な焼結体を得ることが困難となる。
【００４３】
次に、前記成形体を非酸化性雰囲気中で加熱し、脱脂処理を行う。大気等の酸化性雰囲気で脱脂処理を行うと、ＡｌＮ粉末の表面が酸化されるので、焼結体の熱伝導率が低下する。非酸化性雰囲気ガスとしては、窒素やアルゴンが好ましい。脱脂処理の加熱温度は、５００℃以上、１０００℃以下が好ましい。５００℃未満の温度では、バインダーを充分除去することができないので、脱脂処理後の成形体中にカーボンが過剰に残存するので、その後の焼結工程での焼結を阻害する。また、１０００℃を超える温度では、残存するカーボンの量が少なくなり過ぎるので、ＡｌＮ粉末表面に存在する酸化被膜の酸素を除去する能力が低下し、焼結体の熱伝導率が低下する。
【００４４】
また、脱脂処理後の成形体中に残存する炭素量は、１．０ｗｔ％以下であることが好ましい。１．０ｗｔ％を超える炭素が残存していると、焼結を阻害するので、緻密な焼結体を得ることができない。
【００４５】
次いで、焼結を行う。焼結は、窒素やアルゴンなどの非酸化性雰囲気中で、１７００〜２０００℃の温度で行う。この時、使用する窒素などの雰囲気ガスに含有する水分は、露点で−３０℃以下であることが好ましい。これ以上の水分を含有する場合、焼結時にＡｌＮが雰囲気ガス中の水分と反応して酸窒化物が形成されるので、熱伝導率が低下する可能性がある。また、雰囲気ガス中の酸素量は、０．００１ｖｏｌ％以下であることが好ましい。酸素量が多いと、ＡｌＮの表面が酸化して、熱伝導率が低下する可能性がある。
【００４６】
更に、焼結時に使用する治具は、窒化ホウ素（ＢＮ）成形体が好適である。このＢＮ成形体は、前記焼結温度に対し充分な耐熱性を有するとともに、その表面に固体潤滑性があるので、焼結時に成形体が収縮する際の治具と成形体との間の摩擦を小さくすることができるので、歪みの少ない、すなわち変形の少ない焼結体を得ることができる。
【００４７】
得られた焼結体は、必要に応じて加工を施す。次工程の導電ペーストをスクリーン印刷する場合、焼結体の表面粗さは、Ｒａで５μｍ以下であることが好ましい。５μｍを超えるとスクリーン印刷により回路形成した際に、パターンのにじみやピンホールなどの欠陥が発生しやすくなる。表面粗さはＲａで１μｍ以下であればさらに好適である。
【００４８】
上記表面粗さを研磨加工する際には、焼結体の両面にスクリーン印刷する場合は当然であるが、片面のみにスクリーン印刷を施す場合でも、スクリーン印刷する面と反対側の面も研磨加工を施す方がよい。スクリーン印刷する面のみを研磨加工した場合、スクリーン印刷時には、研磨加工していない面で焼結体を支持することになる。その時、研磨加工していない面には突起や異物が存在することがあるので、焼結体の固定が不安定になり、スクリーン印刷で回路パターンがうまく描けないことがあるからである。
【００４９】
また、この時、両加工面の平行度は０．５ｍｍ以下であることが好ましい。平行度が０．５ｍｍを超えるとスクリーン印刷時に導電ペーストの厚みのバラツキが大きくなることがある。平行度は０．１ｍｍ以下であれば特に好適である。さらに、スクリーン印刷する面の平面度は、０．５ｍｍ以下であることが好ましい。０．５ｍｍを超える平面度の場合にも、導電ペーストの厚みのバラツキが大きくなることがある。平面度も０．１ｍｍ以下であれば特に好適である。
【００５０】
研磨加工を施した焼結体に、スクリーン印刷により導電ペーストを塗布し、電気回路の形成を行う。導体ペーストは、金属粉末と必要に応じて酸化物粉末と、バインダーと溶剤を混合することにより得ることができる。金属粉末は、セラミックスとの熱膨張係数のマッチングから、タングステンやモリブデンあるいはタンタルが好ましい。また、銀やパラジウム、白金などの混合物や合金を用いることもできる。
【００５１】
また、ＡｌＮとの密着強度を高めるために、酸化物粉末を添加することもできる。酸化物粉末は、ＩＩａ族元素やＩＩＩａ族元素の酸化物やＡｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２などが好ましい。特に、酸化イットリウムはＡｌＮに対する濡れ性が非常に良好であるので、好ましい。これらの酸化物の添加量は、０．１〜３０ｗｔ％が好ましい。０．１ｗｔ％未満の場合、形成した電気回路である金属層とＡｌＮとの密着強度が低下する。また３０ｗｔ％を超えると、電気回路である金属層の電気抵抗値が高くなる。
【００５２】
次にこれらの粉末を十分に混合し、バインダー、溶剤を加え導電ペーストを作製する。これを用いてスクリーン印刷によって回路パターンを形成する。導電ペーストの厚みは、乾燥後の厚みで、５μｍ以上、１００μｍ以下であることが好ましい。厚みが５μｍ未満の場合は、電気抵抗値が高くなりすぎるとともに、密着強度も低下する。また、厚みが１００μｍを超える場合も、密着強度が低下する。
【００５３】
また、形成する発熱抵抗体のパターン間隔は０．１ｍｍ以上が好適である。０．１ｍｍ未満の間隔では、発熱抵抗体に電流を流したときに、印加電圧及び温度によっては漏れ電流が発生し、ショートする。特に、５００℃以上の温度で使用する場合には、パターン間隔は１ｍｍ以上とすることが好ましく、３ｍｍ以上であれば更に好ましい。また抵抗発熱体パターンだけではなく、ＲＦ電極、静電チャック用電極をスクリーン印刷によって形成することも可能である。
【００５４】
次に、導電ペーストを脱脂した後、焼成する。脱脂は、窒素やアルゴン等の非酸化性雰囲気中で行う。脱脂温度は５００℃以上が好ましい。５００℃未満では、導電ペースト中のバインダーの除去が不十分で金属層内にカーボンが残留し、焼成したときに金属の炭化物を形成するので好ましくない。
【００５５】
焼成は、窒素やアルゴンなどの非酸化性雰囲気中で、１５００℃以上の温度で行うのが好適である。１５００℃未満の温度では、導電ペースト中の金属粉末の粒成長が進行しないので、焼成後の金属層の電気抵抗値が非常に高くなり好ましくない。また、焼成温度はセラミックスの焼結温度を超えない方がよい。セラミックスの焼結温度を超える温度で導電ペーストを焼成すると、セラミックス中の含有する焼結助剤などが揮散しはじめ、更には導電ペースト中の金属粉末の粒成長が促進されてセラミックスと金属層との密着強度が低下する。
【００５６】
次に、形成した金属層の絶縁性を確保するために、金属層の上に絶縁性コートを形成することができる。絶縁性コートの材質は、金属層が形成されているセラミックスと同材質のものを使用することが好ましい。これは、セラミックスと絶縁性コート膜の組成が大幅に異なると、当然のことながら熱膨張係数も異なるため、焼成後に反りが発生するなどの問題が生じるため好ましくない。例えば、窒化アルミニウムの場合、窒化アルミニウムに焼結助剤として所定量のＩＩａ、ＩＩＩａ族酸化物や炭酸化物を加え、混合し、これにバインダーや溶剤を加え、ペーストとし、スクリーン印刷により金属層上に塗付することができる。このとき添加する焼結助剤量としては、０．０１ｗｔ％以上であることが好ましい。０．０１ｗｔ％未満の場合、セラミックスが緻密化せず、発熱体パターン間の絶縁を確保するための効果は小さくなるため好ましくない。また添加する助剤量は２０ｗｔ％を超えないことも必要である。この範囲を超えると、過剰の焼結助剤が金属層中に浸透し、抵抗発熱体の抵抗値を変化させることがあり、好ましくない。
【００５７】
塗付する膜厚としては、特に規定はないが、５μｍ以上であることが好ましい。これ以下の膜厚では、目的とする絶縁性が得られにくいため好ましくない。
【００５８】
また金属層の材質として、Ｗ等の高融点金属を使用する場合、絶縁層として、結晶化ガラスやグレーズガラス、有機樹脂などを塗布し、焼成、もしくは硬化させることで絶縁層を形成することもできる。ガラスの種類としては硼珪酸ガラス、酸化鉛、酸化亜鉛、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、などが使用できる。これら粉末に有機溶剤やバインダーを添加し、ペースト状にし、スクリーン印刷により塗布する。塗布する厚みに特に制限はないが、上記と同様５μｍ以上であることが好ましい。５μｍ未満では、絶縁性を確保することが困難となるからである。このときの焼成温度としては、特に制約はないが、金属層が耐酸化性を有していないため、窒素やアルゴンなどの不活性ガス雰囲気中が好ましい。
【００５９】
また、導電ペーストとして、銀やパラジウム、白金などの混合物や合金を使用することも可能である。これらの金属は、銀の含有量に対してパラジウムや白金を添加することによって、導体の体積抵抗率が増加するため、回路パターンに応じてその添加量を調整すればよい。またこれらの添加物は回路パターン間のマイグレーションを防止する効果があるため、銀１００重量部に対して、０.１重量部以上添加することが好ましい。
【００６０】
これらの金属粉末に、ＡｌＮとの密着性を確保するために、金属酸化物を添加することが好ましい。例えば酸化アルミニウムや酸化ケイ素、酸化銅、酸化ホウ素、酸化亜鉛、酸化鉛、希土類酸化物、遷移金属元素酸化物、アルカリ土類金属酸化物などを添加することができる。添加量としては、０.１ｗｔ％以上、５０ｗｔ％以下が好ましい。含有量がこれより少ないと、窒化アルミニウムとの密着性が低下するため好ましくない。また、含有量がこれより多いと、銀等の金属成分の焼結が阻害されるため好ましくない。
【００６１】
これら金属粉末と無機物の粉末を混合し、更に有機溶剤やバインダーを添加し、ペースト状にし、上記同様スクリーン印刷により回路形成することができる。この場合、形成した回路パターンに対して、窒素などの不活性ガス雰囲気中もしくは大気中にて７００℃から１０００℃の温度範囲にて焼成する。
【００６２】
更にこの場合、回路間の絶縁を確保するために、結晶化ガラスやグレーズガラス、有機樹脂などを塗布し、焼成、もしくは硬化させることで絶縁層を形成することができる。ガラスの種類としては硼珪酸ガラス、酸化鉛、酸化亜鉛、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、などが使用できる。これら粉末に有機溶剤やバインダーを添加し、ペースト状にし、スクリーン印刷により塗布する。塗布する厚みに特に制限はないが、上記と同様５μｍ以上であることが好ましい。５μｍ未満では、絶縁性を確保することが困難となるからである。また焼成温度としては、上記回路形成時の温度より低温であることが好ましい。上記回路焼成時より高い温度で焼成すると、回路パターンの抵抗値が大きく変化するため好ましくない。
【００６３】
次に、必要に応じて更にセラミックス焼結体を積層することができる。積層は、接合剤を介して行うのが良い。接合剤は、酸化アルミニウム粉末や窒化アルミニウム粉末に、ＩＩａ族元素化合物やＩＩＩａ族元素化合物とバインダーや溶剤を加え、ペースト化したものを接合面にスクリーン印刷等の手法で塗布する。塗布する接合剤の厚みに特に制約はないが、５μｍ以上であることが好ましい。５μｍ未満の厚みでは、接合層にピンホールや接合ムラ等の接合欠陥が生じやすくなる。このとき、形成された金属層が接合層と反応することがあるため、金属層には上記に記載したような窒化アルミニウムを主成分とした保護層が形成されていることがより好ましい。
【００６４】
接合剤を塗布したセラミックス焼結体を、非酸化性雰囲気中、５００℃以上の温度で脱脂する。その後、積層するセラミックス焼結体を重ね合わせ、所定の荷重を加え、非酸化性雰囲気中で加熱することにより、セラミックス焼結体同士を接合する。荷重は、５ｋＰａ以上であることが好ましい。５ｋＰａ未満の荷重では、充分な接合強度が得られないか、もしくは前記接合欠陥が生じやすい。
【００６５】
接合するための加熱温度は、セラミックス焼結体同士が接合層を介して十分密着する温度であれば、特に制約はないが、１５００℃以上であることが好ましい。１５００℃未満では、十分な接合強度が得られにくく、接合欠陥を生じやすい。前記脱脂ならびに接合時の非酸化性雰囲気は、窒素やアルゴンなどを用いることが好ましい。
【００６６】
以上のようにして、加熱体を構成するヒータ基板となるセラミックス積層焼結体を得ることができる。なお、電気回路は、導電ペーストを用いずに、例えば、ヒータ回路であれば、モリブデン線（コイル）、静電吸着用電極やＲＦ電極などの場合には、モリブデンやタングステンのメッシュ（網状体）を用いることも可能である。
【００６７】
この場合、ＡｌＮ原料粉末中に上記モリブデンコイルやメッシュを内蔵させ、ホットプレス法により作製することができる。ホットプレスの温度や雰囲気は、前記ＡｌＮの焼結温度、雰囲気に準ずればよいが、ホットプレス圧力は、０．９８ＭＰａ以上加えることが望ましい。０．９８ＭＰａ未満では、モリブデンコイルやメッシュとＡｌＮの間に隙間が生じることがあるので、ヒータの性能が出なくなることがある。
【００６８】
次に、コファイアー法について説明する。前述した原料スラリーをドクターブレード法によりシート成形する。シート成形に関して特に制約はないが、シートの厚みは、乾燥後で３ｍｍ以下が好ましい。シートの厚みが３ｍｍを超えると、スラリーの乾燥収縮量が大きくなるので、シートに亀裂が発生する確率が高くなる。
【００６９】
上述したシート上に所定形状の電気回路となる金属層を、導体ペーストをスクリーン印刷などの手法により塗布することにより形成する。導電ペーストは、ポストメタライズ法で説明したものと同じものを用いることができる。ただし、コファイアー法では、導電ペーストに酸化物粉末を添加しなくても支障はない。
【００７０】
次に、回路形成を行ったシート及び回路形成をしていないシートを積層する。積層の方法は、各シートを所定の位置にセットし、重ね合わせる。この時、必要に応じて各シート間に溶剤を塗布しておく。重ね合わせた状態で、必要に応じて加熱する。加熱する場合、加熱温度は、１５０℃以下であることが好ましい。これを超える温度に加熱すると、積層したシートが大きく変形する。そして、重ね合わせたシートに圧力を加えて一体化する。加える圧力は、１〜１００ＭＰａの範囲が好ましい。１ＭＰａ未満の圧力では、シートが充分に一体化せず、その後の工程中に剥離することがある。また、１００ＭＰａを超える圧力を加えると、シートの変形量が大きくなりすぎる。
【００７１】
この積層体を、前述のポストメタライズ法と同様に、脱脂処理並びに焼結を行う。脱脂処理や焼結の温度や、炭素量等はポストメタライズ法と同じである。前述した、導電ペーストをシートに印刷する際に、複数のシートにそれぞれヒータ回路や静電吸着用電極等を印刷し、それらを積層することで、複数の電気回路を有する通電発熱ヒータを容易に作成することも可能である。このようにして、加熱体を構成するヒータ基板となるセラミックス積層焼結体を得ることができる。
【００７２】
なお、発熱体回路などの電気回路が、セラミックス積層体の最外層に形成されている場合は、電気回路の保護と絶縁性の確保のために、前述のポストメタライズ法と同様に、電気回路の上に絶縁性コートを形成することができる。
【００７３】
本発明においては、発熱抵抗体パターンを複数のゾーンに分割することができる。分割の形状としては、特に制約はないが、加熱体を構成するヒータ基板の温度上昇時に、ヒータ基板の温度分布が均一になるように制御できる分割方法が好ましい。具体的には、外周部と内周部に分割することができる。ヒータ基板の外周部は、昇温時にはどうしても温度が高くなるため、内周部に比較して出力を抑え、できるだけ内外の温度差がつかないように昇温できるため好ましい。分割数としては、２ゾーンであっても構わないし、温度分布を考慮すれば３ゾーン以上であることが好ましい。但し、ゾーン数が増加すると、制御機や出力装置などが増加するため、コストアップの要因になる。このため両方を鑑みると、２ゾーン、ないしは３ゾーンによる制御が好ましい。特に最近は、温度分布に対する要求が強いことから、３ゾーンによる制御が均熱性に優れているため、より好ましい。
【００７４】
また、所定の温度に加熱された加熱体を構成するヒータ基板に常温のウェハを搭載する場合においても、ウェハの中心部の温度が低下するが、この場合も抵抗発熱体回路を、同心円状の複数部分に分割することで、温度分布を小さくすることができる。すなわち、外周部の出力を抑え、内周、中心部の出力を大きくすることで、加熱体を構成するヒータ基板の温度分布、すなわちウェハの温度を均一化することができるので好ましい。
【００７５】
本発明においては図２に示すように、冷却モジュール３を具備することができる。冷却モジュールは、加熱体を構成するヒータ基板を冷却する必要が生じた際に、ヒータ基板に当接し、その熱を奪うことで、ヒータ基板を急速に冷却することができる。このようにすることで、ヒータ基板の冷却速度を大幅に向上させ、スループットを増加させることができるため好ましい。冷却モジュールの材質としては特に制約はないが、アルミニウムや銅及びその合金は、熱伝導率が比較的高いため、好ましく用いられる。またステンレスやマグネシウム合金、ニッケル、その他の金属材料を使用することができる。又この冷却モジュールに、耐酸化性を付与するために、Ｎｉや金、銀といった耐酸化性を有する金属膜をメッキや溶射等の手法を用いて形成することができる。
【００７６】
また冷却モジュールの材質としてセラミックスを使用することもできる。この場合の材質としては、特に制約はないが、窒化アルミニウムや炭化珪素は熱伝導率が比較的高いため、ヒータ基板から素早く熱を奪うことができるため好ましい。また窒化珪素や酸窒化アルミニウムにおいては、機械的強度が高く、耐久性に優れているため好ましい。またアルミナやコージェライト、ステアタイトなどの酸化物セラミックスは比較的安価であるため好ましい。以上のように冷却モジュールの材質は、種々選択できるため、用途によって材質を選択すればよい。これらの中では、アルミニウムにニッケルメッキを施したものが、耐酸化性にも優れ、また熱伝導率も高く、軽量であり、価格的も比較的安価であるため、特に好ましい。
【００７７】
またこの冷却モジュールの内部に、冷却媒体を流すことも可能である。このようにすることでヒータ基板から冷却モジュールに伝達された熱を素早く冷却モジュールから取り除くことができるため、更にヒータ基板の冷却速度を向上できるため好ましい。冷却モジュール内に流す冷媒としては、水や、フロリナートなどが選択でき、特に制約はないが、比熱の大きさ、価格を考慮すると水が最も好ましい。好適な例としては、２枚のアルミニウム板を用意し、その一方のアルミニウム板に水を流す流路を機械加工等によって形成する。そして耐食性、耐酸化性を向上させるために、ニッケルメッキを前面に施す。そしてもう一枚のニッケルメッキを施したアルミニウム板を張り合わせる。このとき流路の周囲には水が漏れないように例えばＯ-リング等を挿入し、ネジ止めや溶接によって２枚のアルミニウム板を張り合わせる。
【００７８】
またヒータ基板と冷却モジュールとの当接面の平面度と、冷却モジュールのヒータ基板との当接面の平面度との合計が０．８ｍｍ以下となるように平坦化する。平面度の合計が、０．４ｍｍ以下であれば、更に好ましい。従来は、被加熱物を搭載する加熱体の主面の平面度や表面粗さを良くして、被加熱物の温度分布を均一にする提案はされていたが、冷却モジュールを有するヒータユニットにおいて、加熱体と冷却モジュールとのそれぞれの当接面の平面度を向上させて温度分布を均一にし、冷却速度も向上させる提案はなかった。
【００７９】
ヒータ基板の冷却モジュールとの当接面の平面度と、冷却モジュールのヒータ基板との当接面の平面度の両方を平坦化することによって、ヒータ基板と冷却モジュールが全面均一に当接できるようになり、両者の密着性がより高まるので、熱伝達率が向上し、冷却モジュールを加熱体に当接させた時、冷却速度が向上すると共に、加熱体裏面全面が、均一に冷却されるので、冷却時の加熱体の温度分布の均一性が向上する。
【００８０】
ヒータ基板の冷却モジュールとの当接面の平面度と、冷却モジュールのヒータ基板との当接面の平面度のいずれか一方だけを平坦にしても、上記効果は得られない。両者の平面度の合計が０．８ｍｍ以下にすることによって、上記効果を得ることができる。
【００８１】
ヒータ基板と冷却モジュールのそれぞれの当接面を平坦にするには、公知のラップ研磨法や、砥石による研削などの加工方法を取ることができる。加工後の表面の面粗さは、Ｒａで５μｍ以下であることが好ましい。ヒータ基板と冷却モジュールそれぞれの当接面の面粗さをＲａで５μｍ以下にすることによって、ヒータ基板と冷却モジュールの密着性が向上し、ヒータ基板の温度分布の均一性と冷却速度が向上する。
【００８２】
特に、ヒータ基板の当接面の面粗さを良くして、鏡面状態に近づけると、その面の輻射率が低下する。輻射率が低下すると、その面からの放熱量が減少するので、ヒータ基板を加熱するための電力の省エネルギー化になるので好ましい。また、ヒータ基板がセラミックスの場合、表面粗さが粗いと、冷却モジュールと当接したときの摩擦などによって、セラミックス粒子の脱落が多くなり、これがパーティクルとなって、被加熱物の品質に悪影響を与える。このため表面粗さＲａは、１μｍ以下であれば更に好ましい。
【００８３】
また、裏面に発熱体回路と該発熱体回路を保護する絶縁層が形成された加熱体の場合、冷却モジュールとの当接面を平坦化するために、加工しすぎると、絶縁層の厚みが薄くなり、場合によっては、発熱体回路が露出して、短絡事故を起こす可能性がある。これを防ぐためには、絶縁層の厚みを厚くすればよいが、絶縁層は、熱伝導率が低いことが多いので、厚みが厚いと熱抵抗が増大し、冷却速度が遅くなる。そこで、絶縁層の厚みは、平坦化後で、１５μｍ以上、５００μｍ以下にすることが好ましい。
【００８４】
また、平坦化後の絶縁層の厚みにバラツキがあると、前記熱抵抗が変化して、冷却速度がばらつくので、ヒータ基板の温度分布が不均一になりやすくなる。従って、平坦化後の絶縁層の厚みは、均一であることが望ましく、絶縁層の厚みの最大値と最小値の差は、２００μｍ以下であることが好ましい。
【００８５】
例えば、冷却モジュールは、エアーシリンダなどの昇降手段７によって容器内に設置され、必要に応じて加熱体に当接および分離ができるようになっている。この冷却モジュールには、給電のための電極４や温度測定手段５などの挿入物を貫通するための貫通孔が設けられている。
【００８６】
前記均熱板に加熱機能が付加されていることが好ましい。加熱機能を付加することにより、均熱板自身の温度ばらつきを矯正することが可能となる。加熱機能が、均熱板の外周部の発熱量が、大きくなるように設計されていることにより外周からの熱の逃げによる温度ばらつきを矯正できる。
【００８７】
また、これら加熱体と冷却モジュールは、金属製の容器に収容されていることが好ましい。このように容器に収容されることによって、加熱体の加熱面の温度分布が気流等の影響によって乱されることがなくなり、より均一な温度分を実現できるため好ましい。またこのとき、収容する金属容器と、加熱体の距離は、できるだけ一定に保たれていることが好ましい。なぜなら、加熱体が容器に近づけば、容器に対する熱伝達量が相対的に増大し、相対的に加熱面の温度を低下させるため好ましくない。
【００８８】
またこれらの加熱体、冷却モジュールを備えた加熱装置は、加熱面に置ける温度分布が均一にできるため、特に半導体ウェハを加熱処理する半導体製造装置に好ましく使用することができる。例えば、ウェハ上に形成された樹脂膜を硬化させるためのヒータや、半導体を検査するためのヒータ、あるいは成膜やエッチング、アッシング装置などにも使用することができる。
【実施例１】
【００８９】
１００重量部の窒化アルミニウム粉末と０．６重量部のステアリン酸イットリウム粉末を混合し、ポリビニルブチラールをバインダー、ジブチルフタレートを溶剤として、それぞれ１０重量部、５重量部混合して、スプレードライにより顆粒を作成後、プレス成形し、７００℃窒素雰囲下で脱脂し、窒素雰囲気中、１８５０℃で焼結し、窒化アルミニウム焼結体を作成した。なお、窒化アルミニウム粉末は、平均粒径０．６μｍ、比表面積３．４ｍ２／ｇのものを使用した。前記窒化アルミニウム焼結体を加工し、直径３４０ｍｍ、厚み１５ｍｍとした。
【００９０】
また、平均粒径が２．０μｍのＷ粉末を１００重量部として、Ｙ２Ｏ３を１重量部と、５重量部のバインダーであるエチルセルロースと、溶剤としてブチルカルビトールを用いてＷペーストを作製した。混合にはポットミルと三本ロールを用いた。このＷペーストをスクリーン印刷で、前記加工した窒化アルミニウム焼結体上に、３ゾーンの発熱体回路パターンを形成した。その後、９００℃、窒素雰囲気中で脱脂し、窒素雰囲気中１８００℃で焼成した。発熱体回路パターンを形成した面に、ＺｎＯ−Ｂ２Ｏ３−Ａｌ２Ｏ３系のガラスペーストを用いて、給電部を除いて１００μｍの厚さに塗布し、窒素雰囲気中７００℃で焼成した。また、給電部には、金ロウでタングステン端子を取付け、タングステン端子にニッケル電極をネジ止めし、ヒータ基板を完成させた。
【００９１】
次に、冷却モジュールとして、直径３４０ｍｍ、厚み５ｍｍの純アルミニウム板を２枚用意した。純アルミニウム板の熱伝導率は、２００Ｗ／ｍＫである。１枚のアルミニウム板に、幅５ｍｍ、深さ３ｍｍの冷却媒体を流すための流路を機械加工により形成した。さらにこの流路の外周に、Ｏ−リングを挿入するための、幅２ｍｍ、深さ１ｍｍの溝を形成した。また冷却媒体の出入り口に貫通孔を形成した。これら２枚のアルミニウム板をＯ−リングを挿入して、ネジ止めにて固定した。これらのアルミニウム板には、給電用電極４や熱電対５が貫通するように、貫通孔を３ヶ所形成した。
【００９２】
また、表１に示す厚みの直径３４０ｍｍの銅製の均熱板を用意し、図２に示すようにヒータ基板１と均熱板２と冷却モジュール３を組み立て加熱体とした。この加熱体をステンレス製の容器に取り付け、発熱抵抗体に通電することにより、ヒータを１３０℃に加熱し、常温の直径３００ｍｍのウェハ温度計を加熱面に搭載し、搭載後３０秒後、６０秒後、５分後の温度を測定した。ウェハ温度計の測定温度の最高温度と最低温度の差を温度分布として、表１に示す。
【００９３】
【表１】
2006135130.tif 000003
【００９４】
表１から判るように、均熱板を付けると、温度分布は良くなるが、特に均熱板の厚みが、５ｍｍから２０ｍｍの範囲で温度分布が特に優れている。
【実施例２】
【００９５】
均熱板を表２に示す厚みのアルミニウム製に変更したこと以外は、実施例１と同様に加熱体を組立、実施例１と同様に温度分布を測定した。その結果を表２に示す。
【００９６】
【表２】
2006135130.tif 000004
【００９７】
均熱板の材質をアルミニウムにしても、均熱板の厚みが５ｍｍから２０ｍｍの範囲内であれば、温度分布が特に優れることが判る。
【実施例３】
【００９８】
均熱板を表３に示す厚みのリン青銅製に変更したこと以外は、実施例１と同様に加熱体を組立、実施例１と同様に温度分布を測定した。その結果を表３に示す。
【００９９】
【表３】
2006135130.tif 000005
【０１００】
均熱板の材質をリン青銅にしても、均熱板の厚みが５ｍｍから２０ｍｍの範囲内であれば、温度分布が特に優れることが判る。
【実施例４】
【０１０１】
均熱板を表４に示す厚みのアルミニウムとシリコンの合金製に変更したこと以外は、実施例１と同様に加熱体を組立、実施例１と同様に温度分布を測定した。その結果を表４に示す。
【０１０２】
【表４】
2006135130.tif 000006
【０１０３】
均熱板の材質をアルミニウムとシリコンの合金にしても、均熱板の厚みが５ｍｍから２０ｍｍの範囲内であれば、温度分布が特に優れることが判る。
【実施例５】
【０１０４】
ヒータ基板の材質をアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）とし、発熱体回路をＡｇ−Ｐｄとしたこと以外は、実施例１と同様にして加熱体を組み立て、実施例１と同様に温度分布を測定した。なお、Ｃｕ製の均熱板の厚みは、１５ｍｍとした。その結果を表５に示す。
【０１０５】
【表５】
2006135130.tif 000007
【０１０６】
温度分布は、ヒータ材質の熱伝導率に依存して居ることが判る。
【実施例６】
【０１０７】
実施例１で用いたＡｌＮ製のヒータ基板で、発熱体回路のゾーン数を表６に示すように変更したこと以外は、実施例１と同様に加熱体を組立、実施例１と同様に温度分布を測定した。その結果を表６に示す。なお、均熱板の厚みは１５ｍｍとした。
【０１０８】
【表６】
2006135130.tif 000008
【０１０９】
複数ゾーン制御にすることによって、温度分布が向上することが判る。
【実施例７】
【０１１０】
実施例６で用いた３ゾーンの発熱体回路のヒータ基板を用いて、ヒータ基板の温度を１５０℃まで加熱し、冷却モジュールを押し当てて、１分後のウェハの温度を測定した。更にそのときのウエハの温度分布を測定し、最終的にウエハの平均温度が７０℃に到達するまでの時間を測定した。冷却モジュールには、冷却水を流した場合と流さない場合とを測定した。また、比較のために冷却モジュールを押し当てない場合も測定した。その結果を表７に示す。
【０１１１】
【表７】
2006135130.tif 000009
【０１１２】
冷却モジュールを押し当てることにより、急速にウェハの温度を冷却することができ、冷却モジュールに冷却水を流すことによって、より効率的に冷却することができることが判る。
【実施例８】
【０１１３】
実施例１で用いたＡｌＮ製のヒータ基板と、厚み５ｍｍ並びに１５ｍｍのＣｕ製均熱板と冷却モジュールを金属容器内に設置し、フォトリソグラフ処理を行った。用いたレジストは、波長２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザステッパ用超高解像度レジストで、１３０℃９０秒のプリベークおよび１３０℃９０秒の露光ベークを行い、１３０ｎｍノードの線幅バラツキ（３σ）を測定した。その結果を表８に示す。
【０１１４】
【表８】
2006135130.tif 000010
【０１１５】
均熱板の厚みが厚い程均熱性が良くなり、レジストのパターン精度が向上する。そのため、本発明の加熱体は、コータデベロッパ用のホットプレートとして適していることが判る。
【実施例９】
【０１１６】
実施例１のＡｌＮ製のヒータ基板と、厚さ１５ｍｍのＣｕ製均熱板と冷却モジュールを用い、均熱板の背面にＳＵＳ打ち抜き発熱体を２枚のマイカシートで挟み込んだ均熱板加熱体を配置した。ＳＵＳ打ち抜き発熱体は、Ｃｕ製の均熱板の外周部の温度低下を補うように、外周部の発熱量を多くするようにした。これらを実施例８と同様に金属容器内に設置して、レジストのパターン精度を測定した。その結果を表９に示す。
【０１１７】
【表９】
2006135130.tif 000011
【０１１８】
均熱板を加熱する均熱板加熱体を配置した方が、温度分布が向上し、パターン精度もよくなることが判る。
【実施例１０】
【０１１９】
実施例９のＣｕ均熱板と同様の均熱板の表面に、Ｎｉメッキ、並びにＮｉメッキ後Ａｕメッキを施した均熱板を用意した。これらを実施例９と同様に金属容器内に設置し、ヒータ基板を室温（２５℃）から２００℃に加熱し、冷却モジュールを押し当てて室温まで冷却し、再び２００℃まで加熱するというサイクルを２０００回行った。２０００回後のＣｕ均熱板の表面状態を観察した結果を表１０に示す。なお、表１０に示す温度分布は、２０００回目の温度分布を示す。
【０１２０】
【表１０】
2006135130.tif 000012
【０１２１】
ＮｉメッキやＮｉメッキ後にＡｕメッキを施したものは、表面からの剥離が無い。それに対してメッキを行わなかったものは、Ｃｕの表面に薄く酸化銅が形成され、これが剥離し、パーティクルが発生していることが分かる。
【産業上の利用可能性】
【０１２２】
本発明によれば、加熱体に対して均熱板を配置することで、加熱体の温度分布をより均一にすることができ、特に過渡期の温度分布を均一にすることができる。また定常状態においても均一な温度分布を実現することができる。このような加熱体を搭載した半導体製造・検査装置、あるいはフラットディスプレイパネルの製造・検査装置、またはフォトレジスト加熱処理装置は、従来の装置よりも加熱体の温度分布がより均一になるので、半導体やフラットディスプレイパネルの特性や歩留り、信頼性あるいは集積度や画像品質の向上が図れる。
【図面の簡単な説明】
【０１２３】
【図１】本発明の加熱体の一例を示す断面模式図である。
【図２】本発明の加熱体の他の一例を示す断面模式図である。
【符号の説明】
【０１２４】
１    ヒータ基板
２    均熱板
３    冷却モジュール
４    給電用電極
５    温度測定手段
７    昇降手段
９    ボルト
【図１】
2006135130.tif 000013
【図２】
2006135130.tif 000014