(57)【要約】【課題】加熱装置における保持面の面内均熱性を向上させる。【解決手段】加熱装置は、第１の方向に略直交する第１および第２の表面を有する板状であり、内部に、互いに異なる一対の電極端子に接続される複数の抵抗発熱体を有する保持体と、保持体の第２の表面に接合された柱状支持体とを備え、保持体の第１の表面上に保持された対象物を加熱する。上記複数の抵抗発熱体は、第１の方向視で柱状支持体と重なる領域を含む第１の領域と、第１の方向視で第１の領域の外周側に位置すると共に柱状支持体と重ならない領域を含む第２の領域と、にわたって配置された第１の抵抗発熱体と、第１の領域と第２の領域とにわたって配置され、第１の領域における単位面積あたりの発熱量が第２の領域における単位面積あたりの発熱量より大きい第２の抵抗発熱体とを含む。【選択図】図３
2018056331.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の方向に略直交する第１および第２の表面を有する板状であり、内部に、互いに異なる一対の電極端子に接続される複数の抵抗発熱体を有する保持体と、
前記第１の方向に延びる柱状であり、前記保持体の前記第２の表面に接合された柱状支持体と、
を備え、前記保持体の前記第１の表面上に保持された対象物を加熱する加熱装置において、
前記複数の抵抗発熱体は、
前記第１の方向視で前記柱状支持体と重なる領域を含む第１の領域と、前記第１の方向視で前記第１の領域の外周側に位置すると共に前記柱状支持体と重ならない領域を含む第２の領域と、にわたって配置され、前記第１の領域における単位面積あたりの発熱量が前記第２の領域における単位面積あたりの発熱量と略同一である第１の抵抗発熱体と、
前記第１の方向において前記第１の抵抗発熱体とは異なる位置に配置され、かつ、前記第１の領域と前記第２の領域とにわたって配置され、前記第１の領域における単位面積あたりの発熱量が前記第２の領域における単位面積あたりの発熱量より大きい第２の抵抗発熱体と、
を含むことを特徴とする、加熱装置。
【請求項２】
請求項１に記載の加熱装置において、
前記第２の抵抗発熱体は、前記第１の方向において前記第１の抵抗発熱体より前記第１の表面に近い位置に配置されていることを特徴とする、加熱装置。
【請求項３】
請求項１に記載の加熱装置において、
前記第２の抵抗発熱体は、前記第１の方向において前記第１の抵抗発熱体より前記第１の表面から離れた位置に配置されていることを特徴とする、加熱装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の加熱装置において、
前記第２の抵抗発熱体は、前記第１の方向視で、所定の軸線に沿って延び、前記第１の領域における幅が前記第２の領域における幅より細い形状であることを特徴とする、加熱装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載の加熱装置において、
前記複数の抵抗発熱体は、さらに、前記第１の方向において前記第１の抵抗発熱体と略同一の位置に配置され、かつ、前記第１の方向視で前記第２の領域の外周側に位置する第３の領域のみに配置された第３の抵抗発熱体を含むことを特徴とする、加熱装置。
【請求項６】
請求項５に記載の加熱装置において、
前記第２の抵抗発熱体は、前記第１の領域と前記第２の領域と前記第３の領域とにわたって配置され、前記第１の領域における単位面積あたりの発熱量が前記第２の領域および前記第３の領域における単位面積あたりの発熱量より大きいことを特徴とする、加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書に開示される技術は、加熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
対象物（例えば、半導体ウェハ）を保持しつつ所定の処理温度（例えば、４００〜６５０℃程度）に加熱する加熱装置（「サセプタ」とも呼ばれる）が知られている。加熱装置は、例えば、成膜装置（ＣＶＤ成膜装置やスパッタリング成膜装置等）やエッチング装置（プラズマエッチング装置等）といった半導体製造装置の一部として使用される。
【０００３】
一般に、加熱装置は、所定の方向（以下、「第１の方向」という）に略直交する保持面および裏面を有する板状の保持体と、第１の方向に延びる柱状であり、保持体の裏面に接合された柱状支持体とを備える。保持体の内部には抵抗発熱体が配置されている。抵抗発熱体に電圧が印加されると、抵抗発熱体が発熱し、保持体の保持面上に保持された対象物（例えば、半導体ウェハ）が例えば４００〜６５０℃程度に加熱される（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−２４２２５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年、半導体製造プロセスにおけるパターン微細化や歩留まり向上等を図るため、加熱装置の保持面内の温度の均一性（面内均熱性）の向上に対する要求が高まっている。しかしながら、保持体の内部の抵抗発熱体で発生した熱は、柱状支持体を介して逃げていくため（以下、この現象を「熱逃げ」という）、保持体の保持面の内の第１の方向視で柱状支持体と重なる部分において温度が低くなりやすく、その結果、保持面の面内均熱性が低くなるおそれがある。
【０００６】
本明細書では、上述した課題を解決することが可能な技術を開示する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本明細書に開示される技術は、例えば、以下の形態として実現することが可能である。
【０００８】
（１）本明細書に開示される加熱装置は、第１の方向に略直交する第１および第２の表面を有する板状であり、内部に、互いに異なる一対の電極端子に接続される複数の抵抗発熱体を有する保持体と、前記第１の方向に延びる柱状であり、前記保持体の前記第２の表面に接合された柱状支持体と、を備え、前記保持体の前記第１の表面上に保持された対象物を加熱する加熱装置において、前記複数の抵抗発熱体は、前記第１の方向視で前記柱状支持体と重なる領域を含む第１の領域と、前記第１の方向視で前記第１の領域の外周側に位置すると共に前記柱状支持体と重ならない領域を含む第２の領域と、にわたって配置され、前記第１の領域における単位面積あたりの発熱量が前記第２の領域における単位面積あたりの発熱量と略同一である第１の抵抗発熱体と、前記第１の方向において前記第１の抵抗発熱体とは異なる位置に配置され、かつ、前記第１の領域と前記第２の領域とにわたって配置され、前記第１の領域における単位面積あたりの発熱量が前記第２の領域における単位面積あたりの発熱量より大きい第２の抵抗発熱体と、を含む。このように、本加熱装置では、保持体の内部に、互いに異なる一対の電極端子に接続された複数の抵抗発熱体が設けられており、該複数の抵抗発熱体が、第１の領域と第２の領域とにわたって配置され、第１の領域における単位面積あたりの発熱量が第２の領域における単位面積あたりの発熱量と略同一である第１の抵抗発熱体と、第１の方向において第１の抵抗発熱体とは異なる位置に配置され、かつ、第１の領域と第２の領域とにわたって配置された第２の抵抗発熱体と、を含む。第２の抵抗発熱体は、第１の領域における単位面積あたりの発熱量が第２の領域における単位面積あたりの発熱量より大きい。そのため、本加熱装置では、第１の抵抗発熱体を発熱させることによって保持体における第１の領域および第２の領域を加熱しつつ、それとは独立して、第２の抵抗発熱体を発熱させることによって保持体における第１の領域および第２の領域を加熱することができる。このとき、第２の抵抗発熱体の発熱量は、第２の領域と比較して、第１の領域において大きい。従って、本加熱装置では、第１の領域における第２の抵抗発熱体の大きな発熱量によって、柱状支持体を介した熱逃げの影響による第１の表面の面内均熱性の低下を抑制することができる。
【０００９】
（２）上記加熱装置において、前記第２の抵抗発熱体は、前記第１の方向において前記第１の抵抗発熱体より前記第１の表面に近い位置に配置されている構成としてもよい。本加熱装置によれば、第２の抵抗発熱体を発熱させることによって、第１の表面における第１の領域に属する部分の温度を迅速に高くすることができ、第１の表面の面内均熱性を迅速にかつ高度に向上させることができる。
【００１０】
（３）上記加熱装置において、前記第２の抵抗発熱体は、前記第１の方向において前記第１の抵抗発熱体より前記第１の表面から離れた位置に配置されている構成としてもよい。本加熱装置によれば、第２の抵抗発熱体を発熱させることによって、柱状支持体を介した熱逃げを効果的に抑制することができ、第１の表面の面内均熱性を向上させることができる。
【００１１】
（４）上記加熱装置において、前記第２の抵抗発熱体は、前記第１の方向視で、所定の軸線に沿って延び、前記第１の領域における幅が前記第２の領域における幅より細い形状である構成としてもよい。本加熱装置によれば、簡単な構成で、第１の領域における第２の抵抗発熱体の単位面積あたりの発熱量を第２の領域における第２の抵抗発熱体の単位面積あたりの発熱量より大きくすることができる。
【００１２】
（５）上記加熱装置において、前記複数の抵抗発熱体は、さらに、前記第１の方向において前記第１の抵抗発熱体と略同一の位置に配置され、かつ、前記第１の方向視で前記第２の領域の外周側に位置する第３の領域のみに配置された第３の抵抗発熱体を含む構成としてもよい。本加熱装置によれば、第１の抵抗発熱体や第２の抵抗発熱体を用いた保持体の加熱とは独立して、第３の抵抗発熱体を発熱させることによって保持体における第３の領域を加熱することができる。従って、本加熱装置では、第３の抵抗発熱体を用いた保持体の第３の領域の加熱によって、第１の表面の周縁部の温度を制御することができ、第１の表面の面内均熱性をさらに向上させることができる。
【００１３】
（６）上記加熱装置において、前記第２の抵抗発熱体は、前記第１の領域と前記第２の領域と前記第３の領域とにわたって配置され、前記第１の領域における単位面積あたりの発熱量が前記第２の領域および前記第３の領域における単位面積あたりの発熱量より大きいことを特徴とする構成としてもよい。本加熱装置によれば、第３の領域に、第３の抵抗発熱体に加えて第２の抵抗発熱体も存在するため、第１の表面の周縁部の温度の均一性を効果的に向上させることができる。
【００１４】
なお、本明細書に開示される技術は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、加熱装置、半導体製造装置、それらの製造方法等の形態で実現することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第１実施形態における加熱装置１００の外観構成を概略的に示す斜視図である。
【図２】第１実施形態における加熱装置１００の平面構成を概略的に示す説明図である。
【図３】第１実施形態における加熱装置１００の断面構成（図２，４，５のＩＩＩ−ＩＩＩの位置における断面構成）を概略的に示す説明図である。
【図４】第１実施形態における加熱装置１００の断面構成（図３のＩＶ−ＩＶの位置における断面構成）を概略的に示す説明図である。
【図５】第１実施形態における加熱装置１００の断面構成（図３のＶ−Ｖの位置における断面構成）を概略的に示す説明図である。
【図６】第２実施形態の加熱装置１００ａの断面構成（図７，８のＶＩ−ＶＩの位置における断面構成）を概略的に示す説明図である。
【図７】第２実施形態の加熱装置１００ａの断面構成（図６のＶＩＩ−ＶＩＩの位置における断面構成）を概略的に示す説明図である。
【図８】第２実施形態の加熱装置１００ａの断面構成（図６のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩの位置における断面構成）を概略的に示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
Ａ．第１実施形態：
Ａ−１．加熱装置１００の構成：
図１は、第１実施形態における加熱装置１００の外観構成を概略的に示す斜視図であり、図２は、第１実施形態における加熱装置１００の平面（上面）構成を概略的に示す説明図であり、図３から図５は、第１実施形態における加熱装置１００の断面構成を概略的に示す説明図である。図３には、図２，４，５のＩＩＩ−ＩＩＩの位置における加熱装置１００のＸＺ断面構成が示されており、図４には、図３のＩＶ−ＩＶの位置における加熱装置１００のＸＹ断面構成が示されており、図５には、図３のＶ−Ｖの位置における加熱装置１００のＸＹ断面構成が示されている。各図には、方向を特定するための互いに直交するＸＹＺ軸が示されている。本明細書では、便宜的に、Ｚ軸正方向を上方向といい、Ｚ軸負方向を下方向というものとするが、加熱装置１００は実際にはそのような向きとは異なる向きで設置されてもよい。図６以降についても同様である。
【００１７】
加熱装置１００は、対象物（例えば、半導体ウェハＷ）を保持しつつ所定の処理温度（例えば、４００〜６５０℃程度）に加熱する装置であり、サセプタとも呼ばれる。加熱装置１００は、例えば、成膜装置（ＣＶＤ成膜装置やスパッタリング成膜装置等）やエッチング装置（プラズマエッチング装置等）といった半導体製造装置の一部として使用される。
【００１８】
加熱装置１００は、保持体１０と柱状支持体２０とを備える。
【００１９】
保持体１０は、所定の方向（本実施形態では上下方向、すなわちＺ軸方向）に略直交する保持面Ｓ１および裏面Ｓ２を有する略円板状の部材である。保持体１０は、例えば、ＡｌＮ（窒化アルミニウム）やＡｌ２Ｏ３（アルミナ）を主成分とするセラミックスにより形成されている。なお、ここでいう主成分とは、含有割合（重量割合）の最も多い成分を意味する。保持体１０の直径は、例えば１００ｍｍ以上、５００ｍｍ以下程度であり、保持体１０の厚さ（上下方向における長さ）は、例えば３ｍｍ以上、１０ｍｍ以下程度である。上記所定の方向（上下方向）は、特許請求の範囲における第１の方向に相当し、保持体１０の保持面Ｓ１は、特許請求の範囲における第１の表面に相当し、保持体１０の裏面Ｓ２は、特許請求の範囲における第２の表面に相当する。
【００２０】
柱状支持体２０は、上記所定の方向（上下方向）に延びる略円柱状部材である。柱状支持体２０には、上面Ｓ３から下面Ｓ４まで上下方向に貫通する貫通孔２２が形成されている。柱状支持体２０は、保持体１０と同様に、例えばＡｌＮやＡｌ２Ｏ３を主成分とするセラミックスにより形成されている。柱状支持体２０の外径は、例えば３０ｍｍ以上、９０ｍｍ以下程度であり、柱状支持体２０の高さ（上下方向における長さ）は、例えば１００ｍｍ以上、３００ｍｍ以下程度である。
【００２１】
保持体１０と柱状支持体２０とは、保持体１０の裏面Ｓ２と柱状支持体２０の上面Ｓ３とが上下方向に対向するように配置されている。柱状支持体２０は、保持体１０の裏面Ｓ２の中心部付近に、公知の接合材料により形成された接合層３０を介して接合されている。
【００２２】
図３から図５に示すように、保持体１０の内部には、保持体１０を加熱するヒータとしての３つの抵抗発熱体（第１の抵抗発熱体５１，第２の抵抗発熱体５２，第３の抵抗発熱体５３）が配置されている。各抵抗発熱体５１，５２，５３は、例えば、タングステンやモリブデン等の導電性材料により形成されている。
【００２３】
ここで、本実施形態の加熱装置１００では、保持体１０において、第１の領域Ｒ１と、第２の領域Ｒ２と、第３の領域Ｒ３とが設定されている。第１の領域Ｒ１は、Ｚ軸方向視で柱状支持体２０と重なる略円柱状の領域である。また、第２の領域Ｒ２は、Ｚ軸方向視で第１の領域Ｒ１の外周側に隣接するように位置し、かつ、柱状支持体２０と重ならない略円筒状の領域である。また、第３の領域Ｒ３は、Ｚ軸方向視で第２の領域Ｒ２の外周側に隣接するように位置し、かつ、保持体１０の外周線を含む略円筒状の領域である。すなわち、Ｚ軸方向視で、第１の領域Ｒ１は保持体１０の中心部に位置し、第３の領域Ｒ３は保持体１０の周縁部に位置し、第２の領域Ｒ２は第１の領域Ｒ１と第３の領域Ｒ３との間に位置する。Ｚ軸方向視における第１の領域Ｒ１と第２の領域Ｒ２との境界線Ｂ１の位置は、柱状支持体２０の外周線の位置に相当する。また、Ｚ軸方向視における第２の領域Ｒ２と第３の領域Ｒ３との境界線Ｂ２の位置は、適宜設定される。例えば、境界線Ｂ２の位置は、保持体１０の外周線の位置から、保持体１０の直径の１／５から１／１８程度だけ内側に入った位置に設定される。なお、「Ｚ軸方向視で柱状支持体２０と重なる」とは、Ｚ軸方向視で柱状支持体２０の外周線に囲まれた領域と重なることを意味し、「Ｚ軸方向視で柱状支持体２０と重ならない」とは、Ｚ軸方向視で柱状支持体２０の外周線に囲まれた領域と重ならないことを意味する。
【００２４】
図４に示すように、第１の抵抗発熱体５１は、保持体１０における第１の領域Ｒ１と第２の領域Ｒ２とにわたって配置されている。すなわち、第１の抵抗発熱体５１は、Ｚ軸方向視で保持体１０における周縁部を除く部分に配置されている。また、第３の抵抗発熱体５３は、保持体１０における第３の領域Ｒ３のみに配置されている。すなわち、第３の抵抗発熱体５３は、Ｚ軸方向視で保持体１０における周縁部に配置されている。第３の抵抗発熱体５３の上下方向における位置は、第１の抵抗発熱体５１の上下方向における位置と略同一である。第１の抵抗発熱体５１および第３の抵抗発熱体５３は、Ｚ軸方向視で、所定の軸線に沿って延び、略均等間隔で周回する略螺旋状のパターンを構成している。
【００２５】
一方、図５に示すように、第２の抵抗発熱体５２は、保持体１０における第１の領域Ｒ１と第２の領域Ｒ２と第３の領域Ｒ３とにわたって配置されている。すなわち、第２の抵抗発熱体５２は、Ｚ軸方向視で保持体１０の全体にわたって配置されている。第２の抵抗発熱体５２の上下方向における位置は、第１の抵抗発熱体５１より保持面Ｓ１に近い位置（すなわち、第１の抵抗発熱体５１より上側の位置）である。第２の抵抗発熱体５２は、Ｚ軸方向視で、所定の軸線に沿って延び、略均等間隔で周回する略螺旋状のパターンを構成している。
【００２６】
加熱装置１００は、３つの抵抗発熱体５１，５２，５３のそれぞれに電圧を印加するための構成を備えている。具体的には、柱状支持体２０の貫通孔２２内には、３つの抵抗発熱体５１，５２，５３のそれぞれに対応する一対の電極端子５６が収容されている。第１の抵抗発熱体５１に対応する一対の電極端子５６の内の一方は、保持体１０の裏面Ｓ２側に設けられた受電電極（電極パッド）５４、および、保持体１０の内部に設けられたビア導体５５を介して、第１の抵抗発熱体５１の一方の端部に電気的に接続されている。また、第１の抵抗発熱体５１に対応する一対の電極端子５６の内の他方は、他の受電電極５４およびビア導体５５を介して、第１の抵抗発熱体５１の他方の端部に電気的に接続されている。第２の抵抗発熱体５２に対応する一対の電極端子５６および第３の抵抗発熱体５３に対応する一対の電極端子５６についても、同様に、それぞれ対応する受電電極５４およびビア導体５５を介して、第２の抵抗発熱体５２または第３の抵抗発熱体５３の各端部に電気的に接続されている。
【００２７】
このように、３つの抵抗発熱体５１，５２，５３は、互いに異なる一対の電極端子５６に接続されている。なお、ここで言う「互いに異なる一対の電極端子５６」とは、電極端子５６の組合せが完全同一ではないことを意味する。すなわち、３つの抵抗発熱体５１，５２，５３が互いに異なる一対の電極端子５６に接続されているとは、一の抵抗発熱体（例えば第１の抵抗発熱体５１）に接続された一対の電極端子５６の一方は、他の一の抵抗発熱体（例えば第２の抵抗発熱体５２）に接続されていないが、該一の抵抗発熱体（例えば第１の抵抗発熱体５１）に接続された一対の電極端子５６の他方は、該他の一の抵抗発熱体（例えば第２の抵抗発熱体５２）に接続されている形態を含んでいる。
【００２８】
電源（図示せず）から第１の抵抗発熱体５１に対応する一対の電極端子５６、一対の受電電極５４、および、一対のビア導体５５を介して、第１の抵抗発熱体５１に電圧が印加されると、第１の抵抗発熱体５１が発熱する。第２の抵抗発熱体５２および第３の抵抗発熱体５３についても同様に、電圧が印加されると発熱する。各抵抗発熱体５１，５２，５３が発熱することにより、保持体１０が加熱され、保持体１０の保持面Ｓ１上に保持された対象物（例えば、半導体ウェハＷ）が所定の温度（例えば、４００〜６５０℃程度）に加熱される。上述したように、各抵抗発熱体５１，５２，５３は互いに異なる一対の電極端子５６に接続されているため、各抵抗発熱体５１，５２，５３の発熱制御は個別に実行可能である。
【００２９】
なお、柱状支持体２０の貫通孔２２内には、図示しない熱電対が収容されており、熱電対の上端部は保持体１０の中央部に埋め込まれている。熱電対により保持体１０の温度が測定され、その測定結果に基づき保持体１０の保持面Ｓ１の温度制御が実現される。
【００３０】
Ａ−２．各抵抗発熱体５１，５２，５３の詳細構成：
上述したように、第１の抵抗発熱体５１は、保持体１０における第１の領域Ｒ１と第２の領域Ｒ２とにわたって配置されている。第１の抵抗発熱体５１について、第１の領域Ｒ１における単位面積あたりの発熱量は、第２の領域Ｒ２における単位面積あたりの発熱量と略同一である。本実施形態では、第１の領域Ｒ１における第１の抵抗発熱体５１の線幅Ｗ１１が、第２の領域Ｒ２における第１の抵抗発熱体５１の線幅Ｗ１２と略同一とされている結果、そのような発熱量の関係が実現されている。
【００３１】
一方、第２の抵抗発熱体５２は、保持体１０における第１の領域Ｒ１と第２の領域Ｒ２と第３の領域Ｒ３とにわたって配置されている。第２の抵抗発熱体５２について、第１の領域Ｒ１における単位面積あたりの発熱量は、第２の領域Ｒ２における単位面積あたりの発熱量より大きい。本実施形態では、第１の領域Ｒ１における第２の抵抗発熱体５２の線幅Ｗ２１が、第２の領域Ｒ２における第２の抵抗発熱体５２の線幅Ｗ２２より細くされている結果、そのような発熱量の関係が実現されている。なお、本実施形態では、第２の抵抗発熱体５２について、第３の領域Ｒ３における単位面積あたりの発熱量は、第２の領域Ｒ２における単位面積あたりの発熱量と略同一である。具体的には、第３の領域Ｒ３における第２の抵抗発熱体５２の線幅Ｗ２３は、第２の領域Ｒ２における第２の抵抗発熱体５２の線幅Ｗ２２と略同一とされている。
【００３２】
なお、本実施形態では、保持体１０における第１の領域Ｒ１と第２の領域Ｒ２とを合わせた領域に関し、第２の抵抗発熱体５２の発熱量は、第１の抵抗発熱体５１の発熱量より小さい。すなわち、本実施形態では、第１の抵抗発熱体５１が主たるヒータとして機能し、第２の抵抗発熱体５２は第１の抵抗発熱体５１を補助する補助ヒータとして機能する。
【００３３】
また、本実施形態では、保持体１０における第３の領域Ｒ３のみに配置された第３の抵抗発熱体５３については、全長にわたって線幅は略一定とされている。
【００３４】
Ａ−３．加熱装置１００の製造方法：
加熱装置１００の製造方法は、例えば以下の通りである。初めに、保持体１０と柱状支持体２０とを作製する。
【００３５】
保持体１０の作製方法は、例えば以下の通りである。まず、窒化アルミニウム粉末１００重量部に、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）粉末１重量部と、アクリル系バインダ２０重量部と、適量の分散剤および可塑剤とを加えた混合物に、トルエン等の有機溶剤を加え、ボールミルにて混合し、グリーンシート用スラリーを作製する。このグリーンシート用スラリーをキャスティング装置でシート状に成形した後に乾燥させ、グリーンシートを複数枚作製する。
【００３６】
また、窒化アルミニウム粉末、アクリル系バインダ、テルピネオール等の有機溶剤の混合物に、タングステンやモリブデン等の導電性粉末を添加して混練することにより、メタライズペーストを作製する。このメタライズペーストを例えばスクリーン印刷装置を用いて印刷することにより、特定の各グリーンシートに、後に各抵抗発熱体５１，５２，５３や受電電極５４等となる未焼結導体層を形成する。また、グリーンシートにあらかじめビア孔を設けた状態で印刷することにより、後にビア導体５５となる未焼結導体部を形成する。
【００３７】
次に、これらのグリーンシートを複数枚（例えば２０枚）熱圧着し、必要に応じて外周を切断して、グリーンシート積層体を作製する。このグリーンシート積層体をマシニングによって切削加工して円板状の成形体を作製し、この成形体を脱脂し、さらにこの脱脂体を焼成して焼成体を作製する。この焼成体の表面を研磨加工する。以上の工程により、保持体１０が作製される。
【００３８】
また、柱状支持体２０の作製方法、例えば以下の通りである。まず、窒化アルミニウム粉末１００重量部に、酸化イットリウム粉末１重量部と、ＰＶＡバインダ３重量部と、適量の分散剤および可塑剤とを加えた混合物に、メタノール等の有機溶剤を加え、ボールミルにて混合し、スラリーを得る。このスラリーをスプレードライヤーにて顆粒化し、原料粉末を作製する。次に、貫通孔２２に対応する中子が配置されたゴム型に原料粉末を充填し、冷間静水圧プレスして成形体を得る。得られた成形体を脱脂し、さらにこの脱脂体を焼成する。以上の工程により、柱状支持体２０が作製される。
【００３９】
次に、保持体１０と柱状支持体２０とを接合する。保持体１０の裏面Ｓ２および柱状支持体２０の上面Ｓ３に対して必要によりラッピング加工を行った後、保持体１０の裏面Ｓ２と柱状支持体２０の上面Ｓ３との少なくとも一方に、例えば希土類や有機溶剤等を混合してペースト状にした公知の接合剤を均一に塗布した後、脱脂処理する。次いで、保持体１０の裏面Ｓ２と柱状支持体２０の上面Ｓ３とを重ね合わせ、ホットプレス焼成を行うことにより、保持体１０と柱状支持体２０とを接合する。
【００４０】
保持体１０と柱状支持体２０との接合の後、各電極端子５６を貫通孔２２内に挿入し、各電極端子５６の上端部を各受電電極５４に例えば金ろう材によりろう付けする。また、熱電対を貫通孔２２内に挿入し、熱電対の上端部を埋設固定する。以上の製造方法により、上述した構成の加熱装置１００が製造される。
【００４１】
Ａ−４．第１実施形態の効果：
以上説明したように、本実施形態の加熱装置１００は、Ｚ軸方向に略直交する保持面Ｓ１および裏面Ｓ２を有する板状であり、内部に、互いに異なる一対の電極端子５６に接続される複数の抵抗発熱体を有する保持体１０と、Ｚ軸方向に延びる柱状であり、保持体１０の裏面Ｓ２に接合された柱状支持体２０とを備え、保持体１０の保持面Ｓ１上に保持された半導体ウェハＷ等の対象物を加熱する装置である。
【００４２】
ここで、保持体１０において、Ｚ軸方向視で柱状支持体２０と重なる領域である第１の領域Ｒ１は、柱状支持体２０を介した熱逃げによって温度が低下しやすい領域である。一方、保持体１０において、Ｚ軸方向視で第１の領域Ｒ１の外周側に位置すると共に柱状支持体２０と重ならない領域である第２の領域Ｒ２は、柱状支持体２０を介した熱逃げの影響を受けにくい領域である。そのため、保持面Ｓ１の内の第１の領域Ｒ１に属する部分は、保持面Ｓ１の内の第２の領域Ｒ２に属する部分と比較して温度が低くなりやすく、その結果、保持面Ｓ１の面内均熱性が低くなるおそれがある。
【００４３】
本実施形態の加熱装置１００では、上記複数の抵抗発熱体が、第１の領域Ｒ１と第２の領域Ｒ２とにわたって配置され、第１の領域Ｒ１における単位面積あたりの発熱量が第２の領域Ｒ２における単位面積あたりの発熱量と略同一である第１の抵抗発熱体５１を含む。さらに、上記複数の抵抗発熱体は、Ｚ軸方向において第１の抵抗発熱体５１とは異なる位置に配置され、かつ、第１の領域Ｒ１と第２の領域Ｒ２とにわたって配置された第２の抵抗発熱体５２を含む。第２の抵抗発熱体５２は、第１の領域Ｒ１における線幅Ｗ２１が第２の領域Ｒ２における線幅Ｗ２２より細い形状であるため、第１の領域Ｒ１における単位面積あたりの発熱量が第２の領域Ｒ２における単位面積あたりの発熱量より大きい。また、第２の抵抗発熱体５２は、第１の抵抗発熱体５１に接続される一対の電極端子５６とは異なる一対の電極端子５６に接続されるため、第１の抵抗発熱体５１とは独立して制御され得る。そのため、本実施形態の加熱装置１００では、第１の抵抗発熱体５１を発熱させることによって保持体１０における第１の領域Ｒ１および第２の領域Ｒ２を加熱しつつ、それとは独立して、第２の抵抗発熱体５２を発熱させることによって保持体１０における第１の領域Ｒ１および第２の領域Ｒ２を加熱することができる。このとき、第２の抵抗発熱体５２の発熱量は、第２の領域Ｒ２と比較して、第１の領域Ｒ１において大きい。従って、本実施形態の加熱装置１００では、第１の領域Ｒ１における第２の抵抗発熱体５２の大きな発熱量によって、柱状支持体２０を介した熱逃げの影響による保持面Ｓ１の面内均熱性の低下を抑制することができる。
【００４４】
また、本実施形態の加熱装置１００では、第２の抵抗発熱体５２が、Ｚ軸方向において第１の抵抗発熱体５１より保持面Ｓ１に近い位置に配置されている。そのため、第２の抵抗発熱体５２を発熱させることによって、保持面Ｓ１における第１の領域Ｒ１に属する部分の温度を迅速に高くすることができ、保持面Ｓ１の面内均熱性を迅速にかつ高度に向上させることができる。
【００４５】
また、本実施形態の加熱装置１００では、上記複数の抵抗発熱体が、さらに、Ｚ軸方向において第１の抵抗発熱体５１と略同一の位置に配置され、かつ、Ｚ軸方向視で第２の領域Ｒ２の外周側に位置する第３の領域Ｒ３のみに配置された第３の抵抗発熱体５３を含む。保持体１０における第３の領域Ｒ３は、Ｚ軸方向視で周縁部の領域である。第３の抵抗発熱体５３は、第１の抵抗発熱体５１および第２の抵抗発熱体５２に接続される一対の電極端子５６とは異なる一対の電極端子５６に接続されるため、第１の抵抗発熱体５１および第２の抵抗発熱体５２とは独立して制御され得る。そのため、本実施形態の加熱装置１００では、第１の抵抗発熱体５１や第２の抵抗発熱体５２を用いた保持体１０の加熱とは独立して、第３の抵抗発熱体５３を発熱させることによって保持体１０における第３の領域Ｒ３を加熱することができる。従って、本実施形態の加熱装置１００では、第３の抵抗発熱体５３を用いた保持体１０の第３の領域Ｒ３の加熱によって、保持面Ｓ１の周縁部の温度を制御することができ、保持面Ｓ１の面内均熱性をさらに向上させることができる。また、本実施形態の加熱装置１００では、第３の抵抗発熱体５３が、Ｚ軸方向において第１の抵抗発熱体５１と略同一の位置、すなわち、第２の抵抗発熱体５２と比較して保持面Ｓ１から離れた位置に配置されているため、第３の抵抗発熱体５３から発した熱が保持面Ｓ１に伝わるまでの経路を長くすることができ、保持面Ｓ１における第２の領域Ｒ２と第３の領域Ｒ３との境界付近における温度差を低下させて、保持面Ｓ１の面内均熱性をさらに向上させることができる。
【００４６】
また、本実施形態の加熱装置１００では、第２の抵抗発熱体５２が、第１の領域Ｒ１および第２の領域Ｒ２に加えて、第３の領域Ｒ３にもわたるように配置されており、第１の領域Ｒ１における単位面積あたりの発熱量が第２の領域Ｒ２および第３の領域Ｒ３における単位面積あたりの発熱量より大きくなっている。このように、本実施形態の加熱装置１００では、第３の領域Ｒ３に、第３の抵抗発熱体５３に加えて第２の抵抗発熱体５２も存在するため、保持面Ｓ１の周縁部の温度を精度良く制御することができ、保持面Ｓ１の面内均熱性をさらに向上させることができる。
【００４７】
Ｂ．第２実施形態：
図６から図８は、第２実施形態の加熱装置１００ａの断面構成を概略的に示す説明図である。図６には、図７および図８のＶＩ−ＶＩの位置における加熱装置１００ａのＸＺ断面構成が示されており、図７には、図６のＶＩＩ−ＶＩＩの位置における加熱装置１００ａのＸＹ断面構成が示されており、図８には、図６のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩの位置における加熱装置１００ａのＸＹ断面構成が示されている。以下では、第２実施形態の加熱装置１００ａの構成の内、上述した第１実施形態の加熱装置１００の構成と同一の構成については、同一の符号を付すことによってその説明を適宜省略する。
【００４８】
第２実施形態の加熱装置１００ａは、第１の抵抗発熱体５１および第３の抵抗発熱体５３と第２の抵抗発熱体５２との位置関係の点が、上述した第１実施形態の加熱装置１００と異なっている。具体的には、第２実施形態の加熱装置１００ａでは、第２の抵抗発熱体５２の上下方向における位置は、第１の抵抗発熱体５１および第３の抵抗発熱体５３より保持面Ｓ１から離れた位置（すなわち、第１の抵抗発熱体５１および第３の抵抗発熱体５３より下側の位置）である。第２実施形態の加熱装置１００ａのその他の構成は、上述した第１実施形態の加熱装置１００の構成と同様である。
【００４９】
第２実施形態の加熱装置１００ａでは、上述した第１実施形態の加熱装置１００と同様に、保持体１０の内部に複数の抵抗発熱体が設けられており、該複数の抵抗発熱体が、第１の領域Ｒ１と第２の領域Ｒ２とにわたって配置された第１の抵抗発熱体５１に加えて、第１の領域Ｒ１と第２の領域Ｒ２とにわたって配置され、第１の領域Ｒ１における単位面積あたりの発熱量が第２の領域Ｒ２における単位面積あたりの発熱量より大きい第２の抵抗発熱体５２を含む。そのため、第２の抵抗発熱体５２を用いた保持体１０の加熱によって、柱状支持体２０を介した熱逃げの影響による保持面Ｓ１の面内均熱性の低下を抑制することができる。
【００５０】
また、第２実施形態の加熱装置１００ａでは、第２の抵抗発熱体５２が、Ｚ軸方向において第１の抵抗発熱体５１より保持面Ｓ１から離れた位置、すなわち柱状支持体２０に近い位置に配置されている。そのため、第２の抵抗発熱体５２を発熱させることによって、柱状支持体２０を介した熱逃げを効果的に抑制することができ、保持面Ｓ１の面内均熱性を向上させることができる。
【００５１】
また、第２実施形態の加熱装置１００ａでは、上述した第１実施形態の加熱装置１００と同様に、上記複数の抵抗発熱体が、さらに、Ｚ軸方向において第１の抵抗発熱体５１と略同一の位置に配置され、かつ、Ｚ軸方向視で第２の領域Ｒ２の外周側に位置する第３の領域Ｒ３のみに配置された第３の抵抗発熱体５３を含むため、第３の抵抗発熱体５３を用いた保持体１０の第３の領域Ｒ３の加熱によって、保持面Ｓ１の周縁部の温度を制御することができ、保持面Ｓ１の面内均熱性をさらに向上させることができる。また、第２実施形態の加熱装置１００ａでは、第３の抵抗発熱体５３が、Ｚ軸方向において、第２の抵抗発熱体５２と比較して保持面Ｓ１に近い位置に配置されているため、第３の抵抗発熱体５３を発熱させることによって、保持面Ｓ１における第３の領域Ｒ３に属する部分の温度を迅速に高くすることができ、保持面Ｓ１の面内均熱性を迅速にかつ高度に向上させることができる。
【００５２】
Ｃ．変形例：
本明細書で開示される技術は、上述の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の形態に変形することができ、例えば次のような変形も可能である。
【００５３】
上記実施形態における加熱装置１００の構成は、あくまで例示であり、種々変形可能である。例えば、上記実施形態では、保持体１０および柱状支持体２０のＺ軸方向視の外形が略円形であるとしているが、他の形状であってもよい。また、上記実施形態では、各抵抗発熱体５１，５２，５３のＺ軸方向視の形状が略螺旋状であるとしているが、他の形状であってもよい。
【００５４】
また、上記実施形態では、第１の領域Ｒ１における第２の抵抗発熱体５２の単位面積あたりの発熱量が第２の領域Ｒ２における第２の抵抗発熱体５２の単位面積あたりの発熱量より大きいという関係を、第１の領域Ｒ１における第２の抵抗発熱体５２の線幅Ｗ２１を第２の領域Ｒ２における第２の抵抗発熱体５２の線幅Ｗ２２より細くすることにより実現しているが、他の構成によって上記発熱量の関係を実現するとしてもよい。例えば、第２の抵抗発熱体５２の線幅は一定とし、第１の領域Ｒ１において第２の抵抗発熱体５２の配置密度を高くする（線間の間隔を短くする）ことにより、上記発熱量の関係を実現するとしてもよい。
【００５５】
また、上記実施形態では、保持体１０に設定される第１の領域Ｒ１は、Ｚ軸方向視で柱状支持体２０と重なる領域であるとしているが、第１の領域Ｒ１は、必ずしも全域がＺ軸方向視で柱状支持体２０と重なる領域である必要はなく、Ｚ軸方向視で柱状支持体２０と重なる領域を含む領域であればよい。また、上記実施形態では、保持体１０に設定される第２の領域Ｒ２は、Ｚ軸方向視で柱状支持体２０と重ならない領域であるとしているが、第２の領域Ｒ２は、必ずしも全域がＺ軸方向視で柱状支持体２０と重ならない領域である必要はなく、Ｚ軸方向視で柱状支持体２０と重ならない領域を含む領域であればよい。
【００５６】
また、上記実施形態では、第２の領域Ｒ２は、Ｚ軸方向視で第１の領域Ｒ１の外周側に隣接するとしているが、第２の領域Ｒ２は、Ｚ軸方向視で第１の領域Ｒ１の外周側に位置すればよく、必ずしも第１の領域Ｒ１に隣接する必要はない。また、上記実施形態では、第３の領域Ｒ３は、Ｚ軸方向視で第２の領域Ｒ２の外周側に隣接するとしているが、第３の領域Ｒ３は、Ｚ軸方向視で第２の領域Ｒ２の外周側に位置すればよく、必ずしも第２の領域Ｒ２に隣接する必要はない。
【００５７】
また、上記実施形態では、第１の領域Ｒ１はＺ軸方向視で略円柱形状であり、第２の領域Ｒ２および第３の領域Ｒ３はＺ軸方向視で略円筒形状であるが、各領域Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３の形状は任意に変形可能である。また、上記実施形態では、保持体１０に３つの領域（第１の領域Ｒ１、第２の領域Ｒ２、第３の領域Ｒ３）が設定されているが、必ずしも保持体１０に第３の領域Ｒ３が設定される必要はない。すなわち、必ずしも保持体１０の内部に第３の抵抗発熱体５３が設けられる必要はない。また、必ずしも第２の抵抗発熱体５２が第３の領域Ｒ３まで延びるように配置される必要はない。また、保持体１０の内部に、第１〜３の抵抗発熱体５１，５２，５３以外の抵抗発熱体が設けられているとしてもよい。
【００５８】
また、上記実施形態における加熱装置１００を構成する各部材の形成材料は、あくまで例示であり、各部材が他の材料により形成されてもよい。例えば、上記実施形態における加熱装置１００では、保持体１０および柱状支持体２０は、窒化アルミニウムまたはアルミナを主成分とするセラミックス製であるとしているが、保持体１０と柱状支持体２０との少なくとも一方が、他のセラミックス製であるとしてもよいし、セラミックス以外の材料製（例えば、アルミニウムやアルミニウム合金等の金属製）であるとしてもよい。
【００５９】
また、上記実施形態における加熱装置１００の製造方法はあくまで一例であり、種々変形可能である。
【符号の説明】
【００６０】
１０：保持体  ２０：柱状支持体  ２２：貫通孔  ３０：接合層  ５１：第１の抵抗発熱体  ５２：第２の抵抗発熱体  ５３：第３の抵抗発熱体  ５４：受電電極  ５５：ビア導体  ５６：電極端子  １００：加熱装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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