(57)【要約】  ウエーハ加工、例えば薄膜被着等のためのヒーターが第１加熱ユニットと第２加熱ユニットを含んでいる。第１加熱ユニットは、ウエーハ支持用の上面と背面とを有する基材を含んでいる。第２加熱ユニットは、基材背面に接して配置され、好ましくは、反応チャンバ内で第１加熱ユニットを支持する軸の内部空間内に配置される。第１加熱ユニットと第２加熱ユニットとは別個に制御される。第２加熱ユニットは、上面の実温度分布と熱損失に基づいて設計される。したがって、第２加熱ユニットは、熱損失をより効果的に補償でき、それにより上面の温度分布をより一様にすることができる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヒーターにおいて、
基材と基材内に埋め込まれた抵抗加熱素子とから成る第１加熱ユニットが含まれ、該基材が工作物を支持する加熱面と背面とを有しており、また、
基材の背面に接して配置された第２加熱ユニットが含まれ、しかも、
前記第１加熱ユニットと前記第２加熱ユニットとが別個に制御可能である、ヒーター。
【請求項２】
更に、基材背面に接して配置された軸が含まれ、該軸が軸の内側に第２加熱ユニットを収容するための内部空間を画成している、請求項１に記載されたヒーター。
【請求項３】
更に、第１と第２の加熱ユニットのうちの少なくとも１つを電源に電気接続するためのリード線を含み、かつ該リード線が軸の内部空間内に収容されている請求項２に記載されたヒーター。
【請求項４】
前記軸が、窒化アルミニウム（ＡＩＮ）、窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）から成る群から選択されたセラミック材料を包含する材料製である、請求項２に記載されたヒーター。
【請求項５】
前記軸が活性合金ろう付けによって基材に接合されている、請求項２に記載されたヒーター。
【請求項６】
前記軸が、高温での拡散処理による基材・軸間の直接溶接によって基材に接合されている、請求項２に記載されたヒーター。
【請求項７】
前記第２加熱ユニットが基材の背面に接触している、請求項１に記載されたヒーター。
【請求項８】
前記第２加熱ユニットが、ろう付け、ガラス接合、機械式取り付けのいずれかにより基材の背面に接合される、請求項７に記載されたヒーター。
【請求項９】
前記第２加熱ユニットがリング形状を成している、請求項１に記載されたヒーター。
【請求項１０】
更に、第１電源が前記第１加熱ユニットに電気接続され、第２電源が前記第２加熱ユニット電気接続されている、請求項１に記載されたヒーター。
【請求項１１】
前記第１加熱ユニットがホットプレスにより製造される、請求項１に記載されたヒーター。
【請求項１２】
前記第２加熱ユニットが基材内に埋め込まれた抵抗加熱素子を含む、請求項１に記載されたヒーター。
【請求項１３】
第２加熱ユニットの前記抵抗加熱素子が、モリブデン（Ｍｏ）と窒化アルミニウム（ＡＩＮ）とから成る組成物製である、請求項１２に記載されたヒーター。
【請求項１４】
前記基材が窒化アルミニウム（ＡＩＮ）から成る材料製である、請求項１に記載されたヒーター。
【請求項１５】
前記抵抗加熱素子がモリブデン（Ｍｏ）と窒化アルミニウムとから成る（ＡＩＮ）組成物製である、請求項１に記載されたヒーター。
【請求項１６】
ウエーハ加工用ヒーターにおいて、
基材と基材内に埋め込まれた抵抗加熱素子とを含む第１加熱ユニットが含まれ、該基材が上面と背面とを有し、
基材の背面に接して配置された軸が含まれ、該軸が内部空間を画成し、
基材の前記背面に接して前記軸の内部空間内に配置された第２加熱ユニットとが含まれ、しかも、
前記第１加熱ユニットと前記第２加熱ユニットとが別個に制御される、ウエーハ加工用ヒーター。
【請求項１７】
前記基材と前記軸とが窒化アルミニウム（ＡＩＮ）から成る材料製である、請求項１６に記載されたウエーハ加工用ヒーター。
【請求項１８】
前記第２加熱ユニットが基材内に埋め込まれた抵抗加熱素子を含む、請求項１６に記載されたウエーハ加工用ヒーター。
【請求項１９】
前記抵抗加熱素子がＭｏ及び窒化アルミニウム（ＡＩＮ）をから成る組成物製である、請求項１８に記載されたウエーハ加工用ヒーター。
【請求項２０】
ウエーハ加工用ヒーターを操作する方法において、該方法には次の段階、すなわち、
基材と基材内に埋め込まれた第１抵抗加熱素子とから成る第１加熱ユニットを得る段階が含まれ、前記基材が上面と背面とを有し、前記第1抵抗加熱素子が上面に第１温度分布を発生させ、また、
前記基材の背面に接して配置される第２加熱ユニットを得る段階が含まれ、該第２加熱ユニットが基材上面に第２温度分布を発生させ、更に、
基材上面の組み合わせ温度分布を測定する段階が含まれ、該組み合わせ温度分布が、第１温度分布と第２温度分布との組み合わせにより形成され、更にまた、
前記上面に予め定めた組み合わせ温度分布を発生させるために、第２温度分布を調節する段階が含まれる、ウエーハ加工用ヒーターを操作する方法。
【請求項２１】
前記予め定めた組み合わせ温度分布が一様な温度分布である、請求項２０に記載された方法。
【請求項２２】
前記予め定めた組み合わせ温度分布が不一様の温度分布である、請求項２０に記載された方法。
【請求項２３】
更に、前記第１加熱ユニットの上面の実温度分布を決定する段階と、前記第１加熱ユニットの実温度分布に基づいて第２加熱ユニットを設計する段階とを含む、請求項２０に記載された方法。
【請求項２４】
前記第２加熱ユニットが基材背面に接した軸内に配置される、請求項２０に記載された方法。
【請求項２５】
前記第２加熱ユニットが、前記軸に関連する熱損失を補償するための追加熱を供給する、請求項２４に記載された方法。
【請求項２６】
ウエーハ加工用ヒーターを製造する方法において、前記方法に次の段階、すなわち、
第１加熱ユニットをホットプレスにより作製する段階が含まれ、該第１加熱ユニットが基材内に埋め込まれた抵抗加熱素子を含み、また、
第２加熱ユニットをホットプレスにより作製する段階が含まれ、該第２加熱ユニットが基材内に埋め込まれた抵抗加熱素子を含んでおり、更に、
軸を焼結により作製する段階が含まれ、更にまた、
前記軸及び前記第２加熱ユニットを前記第１加熱ユニットの背面に接合する段階が含まれ、該第２加熱ユニットが軸内に配置されている、ウエーハ加工用ヒーターを製造する方法。
【請求項２７】
前記軸が、ろう付け法と拡散溶接法とから成る群から選択した加工方法によって前記第１加熱ユニットに接合される、請求項２６に記載された方法。
【請求項２８】
前記第２加熱ユニットが、ろう付け法によって第１加熱ユニットに接合される、請求項２６に記載された方法。
【請求項２９】
前記抵抗加熱素子がＭｏと窒化アルミニウム（ＡＩＮ）とから成る組成物製である、請求項２６に記載された方法。
【請求項３０】
第１と第２の加熱ユニットの前記基材と前記軸とが酸化アルミニウム（ＡＩＮ）から成る材料で作製される、請求項２６に記載された方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、広くは電気ヒーターであり、より具体的には、加熱／温度分布が改良されたウエーハ加工用電気ヒーターと該電気ヒーターの操作・製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
工作物の熱処理用の、特にウエーハ加工用の電気ヒーターは、技術的に公知である。ウエーハ加工用の典型的な電気ヒーターは、概して、ウエーハを加熱及び支持するための加熱面を有する誘電体基材と、基材内に埋め込まれた抵抗加熱素子とを有している。基材は、概してセラミック材料製だが、これは、とりわけ、セラミック材料の熱伝導率が高いためである。熱伝導率が高いと、抵抗加熱素子から加熱面への、ひいては加熱素子に支持されたウエーハへの熱伝達が容易になる。加工中、ウエーハへの薄膜の被着は、ウエーハがヒーターにより加熱されている時に行わねばならない。加熱面上での加熱／温度分布の一様なことが、ウエーハに被着される薄膜の品質にとって極めて重要なので、基材加熱面の全面にわたって加熱／温度分布の一様性を更に高めるために、さまざまな試みがなされてきた。
【０００３】
高い程度の一様な加熱は、とりわけ次のようにすることにより達せられることが判明した。すなわち、（１）基材の支持面を極度に高い平面度を有するようにすること、（２）高い熱伝導率を有する熱伝導性基材を選択すること、（３）目標平面度及び目標熱伝導率が達成されるような、ねじり剛性（ｒｉｇｉｄｉｔｙ）、曲げ剛性（ｓｔｉｆｆｎｅｓｓ）、熱特性を有する熱伝導性基材を得ること。
【０００４】
前記の試みにも拘わらず、加熱／温度分布の一様性が改善されたヒーターの実現は、依然として困難である。ヒーター、特にセラミック・ヒーターを製造する方法は複雑である。完成したセラミック・ヒーターの性能及び品質に製造時に悪影響を及ぼす要因には、とりわけ、不均質な基材材料と、基材が曝される製造環境内の不一様な温度配分とが含まれる。これらの要因は、セラミック・ヒーターの設計及び製造上の観点を複雑にする。
【０００５】
別の問題は、作業中の熱損失発生がセラミック・ヒーターの設計を難しくしていることである。熱損失は、概して、基材の縁辺部と中心部とに発生し、何らかの具体的な作業温度での熱損失量を予想することが難しい。作業中の実熱損失が設計最大限度を超えた場合、一度ヒーターが完成してしまえば、温度分布をより一様にするように修正するのは、事実上不可能である。結果として、不満足な加熱／温度分布を示すセラミック・ヒーターがスクラップにされることが度々あるため、製造費が増大する。
【０００６】
チェン（Ｃｈｅｎ）ほかの米国特許第６，４２３，９４９号（以下「９４９号特許」と記す）で既に提案されているのは、基材を多くの加熱区域に分割し、それらの加熱区域の温度を別個に制御することで、なんとか作業中の熱損失を補償し、基材の加熱面全面にわたって、より一様な温度を維持することである。しかし、提案されているヒーターでは、個々の加熱素子の温度分布のどれか１つが設計上の要求と著しく外れたような場合には、対処できない。「９４９号特許」の加熱素子は、単一の加熱区域を有するヒーターの場合同様、基材内に埋め込まれているので、ヒーターを破壊せずには除去できない。ヒーターが一度完成してしまえば、多加熱区域の温度分布のいずれか１つが設計上の要求から著しく逸脱しても、より一様な温度を実現するために、事実上何もできない。更に、ホットスポット又は熱損失が発生する正確な位置及び面積並びにそれらの程度を予想することは難しい。結果として、「９４９号特許」に開示されたような多加熱区域を有するヒーターは、設計及び製造が単一加熱区域を有するヒーターより簡単であるとはいえない。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
一好適形式では、ウエーハ加工用ヒーターが、基材と基材に埋め込まれた抵抗加熱素子とから成る第１加熱ユニットを含み、該基材が工作物を支持する加熱面と背面とを有している。ヒーターは、また基材の背面に接して配置された第２加熱ユニットを含み、しかも、第１加熱ユニットと第２加熱ユニットとは別個に制御される。
【０００８】
別の形式では、ウエーハ加工用ヒーターが、基材と基材に埋め込まれた抵抗加熱素子とから成る第１加熱ユニットを含んでいる。基材は加熱上面と背面とを有し、軸が基材背面に接して配置され、該軸が内部空間を画成している。基材の背面に接して、軸の内部空間内には、第２加熱ユニットが配置されており、しかも、第１加熱ユニットと第２加熱ユニットとは別個に制御される。
【０００９】
更に別の形式では、ウエーハ加工用ヒーターを操作する方法が得られ、該方法には、
基材と基材に埋め込まれた第１抵抗加熱素子とから成る第１加熱ユニットを得る段階が含まれ、前記基材が加熱上面と背面とを有し、前記抵抗加熱素子が加熱上面に第１温度分布を発生させ、また、
基材の背面に接して配置された第２加熱ユニットを得る段階が含まれ、該第２加熱ユニットが基材の加熱上面に第２温度分布を発生させ、更に、
前記基材の加熱上面の組み合わせ温度分布を測定する段階が含まれ、該組み合わせ温度分布が、第１温度分布と第２温度分布の組み合わせにより形成され、更にまた、
加熱上面に予め定めた組み合わせ温度分布が実現されるように、第２温度分布を調節する段階が含まれている。
【００１０】
更に別の形式では、ウエーハ加工用ヒーターを製造する方法が得られ、該方法には、
第１加熱ユニットをホットプレスによって成形する段階が含まれ、該第１加熱ユニットが基材内に埋め込まれた抵抗加熱素子を形成し、また、
第２加熱ユニットをホットプレスによって成形する段階が含まれ、該第２加熱ユニットが基材内に埋め込まれた抵抗加熱素子を形成し、更に、
軸を焼結によって形成する段階と、
軸と第２加熱ユニットとを第１加熱ユニットの背面に結合する段階とが含まれ、前記第２加熱ユニットが軸内に配置される。
【００１１】
本発明のこのほかの適用範囲は、以下の詳細な説明で明らかになろう。詳細な説明及び具体例は、本発明の好適実施例を示すものだが、単に説明目的のものであり、本発明を制限する意図のものではないことを理解されたい。
本発明は、詳細な説明及び添付図面により、更に完全に理解されよう。  
【００１２】
以下で、本発明によるヒーターの構造を詳細に説明し、次いでその操作と好ましい製造方法とを説明する。好適実施例についての以下の説明は、もとより説明のためだけのものであり、本発明、その適用、その使用を制限するものではない。
構造
【００１３】
図１及び図２には、本発明によるウエーハ加工用ヒーターが、全体を符号１０で示されている。本発明によるヒーター１０は、主ユニット、すなわち第１加熱ユニット１２と、補助ユニット、すなわち第２加熱ユニット１４とから成っている。第１加熱ユニット１２は、好ましくはプレート形状を有し、基材１６と基材１６内に埋め込まれた抵抗加熱素子１８（図１に破線で示す）とから成っている。基材１６は、その上に配置される工作物又はウエーハ（図示せず）を支持し加熱する上面２０と、上面２０の反対側の背面２２とを有している。第１加熱ユニット１２は、基材１６に支持される工作物又はウエーハを加熱するための主加熱源を構成している。
【００１４】
図２に示すように、第２加熱ユニット１４が基材１６の背面２２に接して配置されている。第２加熱ユニット１４は、セラミック基材２４と、基材２４内に埋め込まれた抵抗加熱素子２６とを含んでいる。第２加熱ユニット１４は、補助加熱源として役立ち、基材１６の上面に生じる熱損失を補償する機能を有している。したがって、第２加熱ユニット１４は、上面２０の全面にわたって温度分布の一様性を改善するのに役立つ。第２加熱ユニット１４の操作による熱損失の補償については、以下で詳述する。
好ましくは、図２に示すように、第２加熱ユニット１４はリング形状を形成している。しかし、第２加熱ユニット１４の基材２４は、上面２０に発生する熱損失の面積と量を補償する寸法及び形状に本発明の範囲内で作ることができる。
【００１５】
第１加熱ユニット１２の基材１６と第２加熱ユニット１４の基材２４は、好ましくはセラミック材料製であり、このセラミック材料には、窒化アルミニウム（ＡＩＮ）、窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）が包含される。しかし、良好な熱伝導率と電気絶縁性を有する材料であれば、どの材料も、本発明の範囲を逸脱することなしに基材として使用できる。第１加熱ユニット１２の抵抗加熱素子１８は、好ましくはＭｏ／ＡＩＮ複合材料製である。しかし、本発明の範囲を逸脱しない限り、具体的な用途の要求に応じて他の材料も使用できると理解されたい。
【００１６】
図２、図３、図４に示すように、第２加熱ユニット１４は、好ましくは、第１加熱ユニット１２の基材１６の背面２２に接して配置されている。必ずそうしなければならないわけではないが、第２加熱ユニット１４は、第２加熱ユニット１４から第１加熱ユニット１２への直接的な最適熱伝達が可能なように、第１加熱ユニット１２に接合するのが好ましい。図３に示されている第２加熱ユニット１４は、第１加熱ユニット１２の背面２２に化学結合法、例えばろう付け又はガラス接合（Ｇｌａｓｓ ｂｏｎｄｉｎｇ） により取り付けられる。この場合、接合層３８が、第１加熱ユニット１２の基材１６と、第２加熱ユニット１２の基材２４との間に形成される。図４では、第２加熱ユニット１４が、第１加熱ユニット１４に機械式の取り付け方法で、例えばリベット、ねじ、ボルト４０等で取り付けられている。機械式の取り付けを利用した場合、第２加熱ユニット１４は、性能が低下した時、又は何らかの理由で第１加熱ユニット１２の熱損失の効果的な補償が不可能になった時、又は上面20の加熱／温度分布の修正が不可能になった時には、交換が可能である。
【００１７】
ヒーター１０は、更に、第１加熱ユニット１２の基材１６の背面２２に結合された軸２８を含んでいる。軸２８は、詳しくは後述するように、好ましくは、直接結合法によって第１加熱ユニット１２の基材１６に結合され、かつ反応チャンバ（図示せず）内のヒーター１０を支持する。軸２８は、好ましくは、第１加熱ユニット及び第２加熱ユニット１２，１４の基材16，24と等しい材料から成っている。本発明の範囲を逸脱しない限り、具体的な用途上の要求に応じて、別の材料を使用してもよいことを理解されたい。
【００１８】
軸２８は、更に、第２加熱ユニット１４を収容する内部空間３０を画成している。この内部空間３０内に第２加熱ユニット１４を配置することの利点は、２つある。第１は、図１及び図２に示すように、軸２８が第１加熱ユニット１２に接合されている中心区域Ｃに、かなりの量の熱損失が発生するので、軸の内部空間３０内に第２加熱ユニット１４を配置することで、熱損失を、より効果的に補償できる点である。第２は、軸２８により、第２加熱ユニット１４が反応チャンバ内のプロセスガスから遮蔽される点である。第２加熱ユニット１４がプロセスガスに曝露されないので、第２加熱ユニットの基材材料として耐食性材料を使用したり、付加的な耐食処理を施したりする必要がないので、製造費が低減される。
【００１９】
図２に示すように、本発明によるヒーター１０は、更に、第１電源３４と第２電源３６とを含み、該電源が、各々第１加熱ユニット１２と第２加熱ユニット１４とにリード線３２を介して別個に給電している。リード線３２は、好ましくは、軸３８の内部空間３０内に収納して、ウエーハ加工チャンバ内のプロセスガスに曝露されないようにする。
操作
【００２０】
以下で、図２及び図５を参照して、本発明の理論によるヒーター１０の操作を詳細に説明する。
最初に、主加熱源として機能する第１加熱ユニット１２が用意される。この第１加熱ユニット１２が操作され、第１加熱ユニット１２が基材１６の上面２０に発生させる温度分布が、当業者の指示に従って測定される。温度分布の測定方法は技術的に周知なので、ここでは説明を省略する。第１加熱ユニット１２が発生させる温度分布に不満の場合、すなわち上面２０全体にわたって一様な温度分布が実現されない場合には、熱損失の生じそうな区域に第２加熱ユニット１４を第１加熱ユニット１２の基材の背面に接して配置する。第２加熱ユニット１４は、温度分布の初期測定の結果、必要とされる熱を上面２０へ追加する。
【００２１】
概して、作業中に最大熱損失を示すのは、ウエーハを支持する上面の、図１及び図２に示した中心区域Ｃであることが判明した。このため、第２加熱ユニット１４は、軸２８が結合されているこの中心区域Ｃに近い、第１加熱ユニット１２の背面に接して配置される。したがって、第２加熱ユニット１４は、第１加熱ユニット１２の基材１６の上面２０に別の加熱／温度分布を発生させる。重要な点は、第２加熱ユニット１４の設計が、第１加熱ユニット１２の測定された実温度分布と発生した実熱損失とに基づいている点である。したがって、第２加熱ユニット１４は、熱損失を、より効果的に補償でき、かつ上面２０の温度分布を、より一様にするのに役立つ。
【００２２】
次に、第１加熱ユニット１２の基材１６の上面２０の全面にわたる組み合わせ加熱／温度分布が測定され、それによって、組み合わせ加熱／温度分布が、予め定めた温度分布、すなわち、第２加熱ユニット１４なしの場合より一様な温度分布を達成するかどうかが決定される。組み合わせ温度分布は、第１加熱ユニット１２が発生させた第１温度分布と、第２加熱ユニット１４が発生させた第２温度分布との組み合わせと定義される。第１加熱ユニット１２と第２加熱ユニット１４とは別個に制御されるので、第２加熱ユニット１４が発生させる第２温度分布は、第１加熱ユニット１２の基材１６の上面２０全面にわたる組み合わせ温度分布が、より一様になるように容易に調節することができる。
【００２３】
この調節段階では、第２加熱ユニット１４は、第１加熱ユニット１２に永久接合はされてない。したがって、第２加熱ユニット１４が、製造偏差のために、熱損失を満足に補償できない場合は、修正した設計仕様を有する別の第２加熱ユニット１４に取り替えて、熱損失を、より効果的に補償することができる。
満足のゆく組み合わせ加熱／温度分布が第１加熱ユニット１２の基材１６の上面２０に実現されてから、第２加熱ユニット１４を、化学的な方法により第１加熱ユニット永久接合するか、又は既述の機械式取り付けによって第１加熱ユニット１２に固定することで、より一様な加熱／温度分布を有するヒーター１０が実現される。
製造方法
【００２４】
以下で、図２と図６とを参照して、本発明によるヒーター１０の１つの好適製造方法を更に詳細に説明する。第１加熱ユニット１２と第２加熱ユニット１４とは、従来の方法、例えばホットプレスにより形成され、基材内には抵抗加熱素子が埋め込まれる。ホットプレスを用いて加熱素子が埋め込まれた加熱ユニットを形成する方法は、ソマ（Ｓｏｍａ）ほかに交付された米国特許第５，２３１，６９０号に記載され、日本のＮＫＧインジュレータ社に譲渡されたもので、該特許は、ここに引用することで、その全体が本明細書に取り入れられる。
【００２５】
抵抗加熱素子１８は、技術的に公知のどの方法及び材料で形成してもよい。より具体的に言えば、抵抗加熱素子１８は、米国特許第５，２３１，６９０号に記載された金属コイル又はワイヤを基材１６内に埋め込むことで作製できる。抵抗加熱素子１８は、また積層技術、とりわけ厚膜、薄膜、溶射、ゾル‐ゲル等によって形成することもできる。抵抗加熱素子を形成する方法は、米国特許第６，２２２，１６６号（厚膜）、第６，８２８，０３２号（厚膜）、第６，２２５，６０８号（薄膜）、第５，０３９，８４０号（溶射）、第５，８８９，２６１号（溶射）、第６，７６２，３９６号（溶射）、第６，７３６，９９７号（ゾル‐ゲル）に記載されており、これらの特許は、ここに引用することで、それらの全体が本明細書に取り入れられる。加熱基材に抵抗加熱素子を埋め込むことは技術的に公知なので、簡略化のために、詳細は省略する。加えて、基材内の抵抗加熱素子のパターンは、加熱のための諸要求に適するように設計でき、図１に示した螺旋状又は円形のパターンに限定されるものではない。
【００２６】
次に、第１加熱ユニット１２を支持するための軸２８が用意さられるが、この軸は従来式の焼結加工によって形成される。軸２８内には内部空間３０が形成され、軸２８は、好ましくは、既述のようにＡＩＮ製である。
次に、軸２８が、第１加熱ユニット１２の基材１６に従来式結合法によって結合される。好ましくは、軸２８は、基材１６に、チェン（Ｃｈｅｎ）ほかに交付され、アプライド・マテリアルズ社に譲渡された米国特許第６，０６６，８３６号に記載された拡散溶接又は活性合金ろう付けによって接合される。該米国特許は、ここに引用することにより、その全体を本明細書に取り入れるものとする。
次に、第２加熱ユニット１４が、軸の内部空間３０内の第１加熱ユニット１２の背面に固定される。第２加熱ユニット１４は、第１加熱ユニット１２に、既述のように、ろう付け、ガラス接合、リベット締め、ボルト締めのいずれかによって固定できる。
【００２７】
第１加熱ユニット１２の抵抗加熱素子１８と第２加熱ユニット１４の抵抗加熱素子２６とに各々接続されたリード線３２が、軸２８の内部空間３０内に収容され、かつ反応チャンバの外部へ延びて、各電源へ接続されている。好ましくは、軸２８の内部空間３０内には、第１加熱ユニット１２の上面２０の温度分布測定用の温度センサ又は熱電対も収容される。温度センサ又は熱電対を加熱基材に接続する方法は、米国特許第６，０６６，８３６号に記載され、技術的に公知なので、簡明化のため、ここでは説明を省略する。
以上、本発明のヒーターを、より一様な加熱／温度分布を実現する観点から説明したが、本発明は、不一様な設計温度分布、すなわち注文に応じた温度分布を有するヒーターを得ることも予想している点に留意されたい。第１と第２の加熱ユニットが別個に制御され、かつ第２加熱ユニットが、実温度分布と第１加熱ユニット上面の熱損失とに基づいて設計されているので、一様な温度分布を生じさせるのと同じ方法を、注文による温度分布を得るのに使用できる。
【００２８】
注意すべき点は、以上に説明し、図示したのは、第２加熱ユニット１４が１つだけの場合だが、本発明は、1つだけの第２加熱ユニットを有するヒーターに限定されているわけではない。本発明の精神及び範囲を逸脱することなしに、２つ以上の第２加熱ユニットを使用して、個別に又は一緒に制御することによって、第１加熱ユニットの基材加熱面の組み合わせ温度分布を、より一様にすることも可能である。また、複数の第２加熱ユニットを使用する場合、それらの第２加熱ユニットの幾つかを第１加熱ユニットの基材背面と直接接触させ、他のユニットを直接接触させないようにすることも、本発明により考えられる。また、予め定めた温度分布（一様又は不一様の）と、熱損失又はホットスポットが実際に発生する区域とに応じて、第２加熱ユニットを、基材１６の中心区域とは別の区域に配置できることにも注目されたい。
本発明の記述は、言うまでもなく、単に説明目的のものなので、本発明の要旨を外れない変化形は、本発明の範囲内に含めるものである。それらの変化形は、本発明の精神と範囲を逸脱したものとは見なされない。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の理論によるヒーターの平面図。（実施例１）
【図２】本発明の理論によるヒーターの側断面図。
【図３】図２のヒーターの部分Ａを拡大した詳細側断面図で、本発明の理論による主加熱ユニット、補助加熱ユニット、軸の間の取り付け関係を示す図。
【図４】図２のヒーターの部分Ａを拡大した詳細側断面図で、本発明の理論による主加熱ユニット、補助加熱ユニット、軸の間の取り付け関係の別の実施例を示す図。（実施例２）
【図５】本発明の理論によるセラミック・ヒーターの操作過程を略示する流れ図。
【図６】本発明の理論によるセラミック・ヒーターの製造過程を略示する流れ図。
【００３０】
１０  ヒーター
１２  第１加熱ユニット
１４  第２加熱ユニット
１６  基材
１８  抵抗加熱素子
２０  基材上面
２２  基材背面
２４  セラミック基材
２６  抵抗加熱素子
２８  軸
３０  軸の内部空間
３２  リード線
【図１】
2008527746.tif 000003
【図２】
2008527746.tif 000004
【図３】
2008527746.tif 000005
【図４】
2008527746.tif 000006
【図５】
2008527746.tif 000007
【図６】
2008527746.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成19年9月20日(2007.9.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヒーターにおいて、
基材と基材内に埋め込まれた抵抗加熱素子とから成る第１加熱ユニットが含まれ、該基材が、工作物を支持する加熱面と、背面と、中心区域とを有し、前記第１加熱ユニットが、ヒーターの操作前に第1温度分布を発生させ、また、
基材の外部に、かつまた基材の背面及び中心区域に接して配置された第２加熱ユニットが含まれ、しかも、
ヒーターの操作前に第２加熱ユニットが第１加熱ユニットの温度分布に基づいて設計されることで、第２加熱ユニットがヒーターの操作前に熱損失を補償するように設計される、ヒーター。
【請求項２】
更に、基材背面に接して配置された軸が含まれ、該軸が軸の内側に第２加熱ユニットを収容するための内部空間を画成している、請求項１に記載されたヒーター。
【請求項３】
更に、第１と第２の加熱ユニットのうちの少なくとも１つを電源に電気接続するためのリード線を含み、かつ該リード線が軸の内部空間内に収容されている請求項２に記載されたヒーター。
【請求項４】
前記軸が、窒化アルミニウム（ＡＩＮ）、窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）から成る群から選択されるセラミック材料を包含する材料製である、請求項２に記載されたヒーター。
【請求項５】
前記軸が活性合金ろう付けによって基材に接合されている、請求項２に記載されたヒーター。
【請求項６】
前記軸が、高温での拡散処理による基材・軸間の直接溶接によって基材に接合されている、請求項２に記載されたヒーター。
【請求項７】
前記第２加熱ユニットが基材の背面に接触している、請求項１に記載されたヒーター。
【請求項８】
前記第２加熱ユニットが、ろう付け、ガラス接合、機械式取り付けのいずれかにより基材の背面に接合される、請求項７に記載されたヒーター。
【請求項９】
前記第２加熱ユニットがリング形状を成している、請求項１に記載されたヒーター。
【請求項１０】
更に、第１電源が前記第１加熱ユニットに電気接続され、第２電源が前記第２加熱ユニット電気接続されている、請求項１に記載されたヒーター。
【請求項１１】
前記第１加熱ユニットがホットプレスにより製造される、請求項１に記載されたヒーター。
【請求項１２】
前記第２加熱ユニットが基材内に埋め込まれた抵抗加熱素子を含む、請求項１に記載されたヒーター。
【請求項１３】
第２加熱ユニットの前記抵抗加熱素子が、モリブデン（Ｍｏ）と窒化アルミニウム（ＡＩＮ）とから成る組成物製である、請求項１２に記載されたヒーター。
【請求項１４】
前記基材が窒化アルミニウム（ＡＩＮ）から成る材料製である、請求項１に記載されたヒーター。
【請求項１５】
前記抵抗加熱素子がモリブデン（Ｍｏ）と窒化アルミニウムとから成る（ＡＩＮ）組成物製である、請求項１に記載されたヒーター。
【請求項１６】
前記基材と前記軸とが窒化アルミニウム（ＡＩＮ）から成る材料製である、請求項２に記載されたウエーハ加工用ヒーター。
【請求項１７】
ウエーハ加工用ヒーターを操作する方法において、該方法には次の段階、すなわち、
基材と基材内に埋め込まれた第１抵抗加熱素子とから成る第１加熱ユニットを得る段階が含まれ、前記基材が上面と、背面と、中心区域とを有し、前記第1抵抗加熱素子が、ヒーターの操作前に上面に第１温度分布を発生させ、また、
前記基材の外部に、かつまた該基材の背面及び中心区域に接して配置される第２加熱ユニットを得る段階が含まれ、該第２加熱ユニットが、ヒーターの操作前に基材上面に第２温度分布を発生させ、更に、
基材上面の組み合わせ温度分布をヒーターの操作前に測定する段階が含まれ、該組み合わせ温度分布が、第１温度分布と第２温度分布との組み合わせにより形成され、更にまた、
前記上面に予め定めた組み合わせ温度分布がヒーターの操作前に発生するように、第２温度分布を調節する段階が含まれる、ウエーハ加工用ヒーターを操作する方法。
【請求項１８】
前記予め定めた組み合わせ温度分布が一様な温度分布である、請求項１７に記載された方法。
【請求項１９】
前記予め定めた組み合わせ温度分布が不一様の温度分布である、請求項１７に記載された方法。
【請求項２０】
更に、前記第１加熱ユニットの上面の実温度分布を決定する段階と、前記第１加熱ユニットの実温度分布に基づいて第２加熱ユニットを設計する段階とを含む、請求項１７に記載された方法。
【請求項２１】
前記第２加熱ユニットが基材背面に接する軸内に配置される、請求項１７に記載された方法。
【請求項２２】
前記第２加熱ユニットが、前記軸に関連する熱損失を補償するための追加熱を供給する、請求項２１に記載された方法。
【請求項２３】
前記第１加熱ユニットをホットプレスにより作製し、
前記第２加熱ユニットをホットプレスにより作製し、
前記軸を焼結により作製し、
前記軸及び前記第２加熱ユニットを前記第１加熱ユニットの背面に接合する方法によって製造され、前記第２加熱ユニットが前記軸内に配置されている、請求項2に記載されたヒーター。
【国際調査報告】
2008527746.tif 000009
2008527746.tif 000010