(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１ヒータ部と、
前記第１ヒータ部とは独立して制御される第２ヒータ部と、
前記第１ヒータ部と前記第２ヒータ部との間に対応する領域に溝が設けられた基材と、
前記溝の開口端に配置され、前記溝と共に閉空間を提供する蓋部と、
を有し、
前記蓋部は、前記第１ヒータ部と前記基材との間、及び前記第２ヒータ部と前記基材との間に設けられていることを特徴とするヒータユニット。
【請求項２】
前記閉空間は、真空であることを特徴とする請求項１に記載のヒータユニット。
【請求項３】
前記閉空間は、ガスが充填されていることを特徴とする請求項１に記載のヒータユニット。
【請求項４】
前記閉空間は、前記基材より熱伝導率が低い物質が充填されていることを特徴とする請求項１に記載のヒータユニット。
【請求項５】
前記第１ヒータ部及び前記第２ヒータ部を覆う絶縁層と、
前記絶縁層を介して前記基材に取り付けられた静電チャックと、
をさらに有することを特徴とする請求項１に記載のヒータユニット。
【請求項６】
前記第１ヒータ部と前記第２ヒータ部との間に、前記絶縁層が除去された領域が設けられていることを特徴とする請求項５に記載のヒータユニット。
【請求項７】
第１ヒータ部と、
前記第１ヒータ部とは独立して制御される第２ヒータ部と、
前記第１ヒータ部と前記第２ヒータ部との間に対応する領域に溝が設けられた基材と、
前記溝の開口端に配置され、前記溝と共に閉空間を提供する蓋部と、
を有し、
前記溝は、前記基材の平面視においてリング状に設けられ、
前記蓋部は、リング形状であることを特徴とするヒータユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はヒータユニットに関する。特に、半導体製造装置に用いるヒータユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の製造工程では、半導体基板上に薄膜を成膜及び加工することでトランジスタ素子、配線、抵抗素子、容量素子等の機能素子を形成する。半導体基板上に薄膜を形成する方法としては、化学気相成長（ＣＶＤ：Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、物理気相成長（ＰＶＤ：Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、原子層堆積法（ＡＬＤ：Ａｔｏｍｉｃ  Ｌａｙｅｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）などの方法が用いられる。また、薄膜を加工する方法としてはイオン反応性エッチング（ＲＩＥ：Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｉｏｎ  Ｅｔｃｈｉｎｇ）法などの方法が用いられる。また、半導体装置の製造工程では、薄膜の成膜及び加工の他にもプラズマ処理等の表面処理の工程が行われる。
【０００３】
上記の成膜、加工及び表面処理の工程に用いられる装置には、半導体基板を支持するステージが設けられている。当該ステージは単に半導体基板を支持するだけでなく、各処理工程に応じて半導体基板の温度を調節する機能が備えられている。上記のように温度を調節するために、ステージには加熱機構が設けられている。特に、上記の半導体装置においては加熱機構として金属やセラミックスで構成されたセラミックヒータ（ヒータユニット）が広く用いられている。
【０００４】
上記の成膜、加工及び表面処理の工程において、基板の温度によって膜質、加工形状及び表面状態が敏感に変化するため、上記のヒータユニットには温度の高い面内均一性が要求される。上記の工程に用いられる半導体装置は、各々の工程に要求される特徴に応じて異なるチャンバ構造や電極構造を有している。これらの構造の違いによって、チャンバ内に載置された基板からチャンバ雰囲気内への放熱、及び基板から基板を載置するステージに伝達する放熱による影響で基板温度の面内均一性が悪化してしまう。また、プラズマを用いる装置においては、チャンバ内のプラズマ密度の影響で基板温度の面内均一性が悪化してしまう。
【０００５】
上記の基板温度の面内均一性の悪化を改善するために、例えば、特許文献１及び特許文献２では、ヒータユニットに配置された発熱抵抗体（ヒータ部）を複数のゾーンに分けて、各々のヒータ部を独立して制御することで、基板温度の面内均一性を改善する技術が開示されている。特許文献１及び特許文献２に記載されたヒータユニットでは、隣接するゾーン間の基材に凹部を設けることで、隣接するゾーン間を断熱しようとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−２４４３３号公報
【特許文献２】特開２００８−２５１７０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１及び特許文献２に示すように、隣接するゾーン間の凹部はチャンバ内の空間（又は、チャンバ外の大気）とつながっているため、隣接するゾーン間の断熱効率はチャンバ内の空間温度（又は、大気温度）の影響を受けてしまう。その結果、隣接するゾーン間の断熱効率がチャンバ内の空間温度（又は、大気温度）によって変化してしまい、使用環境に依存しない安定した断熱効果を得ることが困難である。また、チャンバ内に存在する加熱されたガスの分布に偏りが生じた場合、基板温度の面内均一性を悪化させる要因となる。
【０００８】
本発明は、そのような課題に鑑みてなされたものであり、温度の面内均一性が高いヒータユニットを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一実施形態によるヒータユニットは、第１ヒータ部と、第１ヒータ部とは独立して制御される第２ヒータ部と、第１ヒータ部と第２ヒータ部との間に対応する領域に溝が設けられた基材と、溝の開口端に配置され、溝と共に閉空間を提供する蓋部と、を有する。
【００１０】
また、閉空間は真空であってもよい。
【００１１】
また、閉空間はガスが充填されていてもよい。
【００１２】
また、閉空間は基材より熱伝導率が低い物質が充填されていてもよい。
【００１３】
また、第１ヒータ部及び第２ヒータ部を覆う絶縁層と、絶縁層を介して基材に取り付けられた静電チャックと、をさらに有してもよい。
【００１４】
また、第１ヒータ部と第２ヒータ部との間に、接着層が除去された領域が設けられていてもよい。
【００１５】
また、溝は、基材の平面視においてリング状に設けられ、蓋部は、リング形状であってもよい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係るヒータユニットによれば、温度の面内均一性が高いヒータユニットを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態に係るヒータユニットの全体構成を示す上面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ’断面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係るヒータユニットの断面図である。
【図４】本発明の一実施形態に係るヒータユニットの断面図である。
【図５】本発明の一実施形態に係るヒータユニットの断面図である。
【図６】本発明の一実施形態に係るヒータユニットの断面図である。
【図７】本発明の一実施形態に係るヒータユニットの断面図である。
【図８】本発明の一実施形態に係るヒータユニットの全体構成を示す上面図である。
【図９】図８のＡ−Ａ’断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照して本発明に係るヒータユニットについて説明する。但し、本発明のヒータユニットは多くの異なる態様で実施することが可能であり、以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。なお、本実施の形態で参照する図面において、同一部分または同様な機能を有する部分には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。また、説明の便宜上、上方又は下方という語句を用いて説明するが、上方又は下方はそれぞれヒータユニットの使用時（装置装着時）における向きを示す。また、図面は説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。
【００１９】
〈第１実施形態〉
図１及び図２を用いて、本発明の第１実施形態に係るヒータユニットの全体構成について説明する。本発明の第１実施形態に係るヒータユニットは、複数のゾーンに分割して独立して制御されるヒータ部を有する。また、第１実施形態に係るヒータユニットは、ＣＶＤ装置、スパッタ装置、蒸着装置、エッチング装置、プラズマ処理装置、測定装置、検査装置、及び顕微鏡等に使用することができる。ただし、第１実施形態に係るヒータユニットは上記の装置に使用するものに限定されず、基板を加熱する必要がある装置に対して使用することができる。
【００２０】
［ヒータユニット１０の構成］
図１は、本発明の一実施形態に係るヒータユニットの全体構成を示す上面図である。図２は、図１のＡ−Ａ’断面図である。図１及び図２に示すように、第１実施形態に係るヒータユニット１０は、カバー部１１０、基材１２０、蓋部１３０、ヒータ部１４０、及び絶縁層１５０を有する。ヒータ部１４０は、それぞれ独立して制御される第１ヒータ部１４２、第２ヒータ部１４４、及び第３ヒータ部１４６を含む。ここで、第１ヒータ部１４２、第２ヒータ部１４４、及び第３ヒータ部１４６を特に区別しないときはヒータ部１４０という。基材１２０には第１ヒータ部１４２と第２ヒータ部１４４との間に設けられた第１の溝１２３、及び第２ヒータ部１４４と第３ヒータ部１４６との間に設けられた第２の溝１２５が設けられている。第１ヒータ部１４２、第２ヒータ部１４４、及び第３ヒータ部１４６は、それぞれ外部接続端子１４２１、１４４１、及び１４６１を介して、異なるヒータコントローラに接続されている。
【００２１】
図２に示すように、ヒータユニット１０はチャンバ１５によって囲まれている。チャンバ１５はカバー部１１０に接続されており、チャンバ内の空間とチャンバ外の大気とを隔離している。カバー部１１０は一部がチャンバ１５内部に配置され、一部がチャンバ１５外部に配置されている。カバー部１１０は中空構造を有しており、カバー部１１０の内部は大気に露出しており、カバー部１１０の外部はチャンバ内の空間に露出している。チャンバ１５とカバー部１１０とは、溶接等により固定されていてもよく、金属製ガスケットや樹脂製Ｏリングなどを介して脱着可能に接続されていてもよい。
【００２２】
基材１２０はカバー部１１０上に配置されている。上記のように基材１２０には、第１ヒータ部１４２と第２ヒータ部１４４との間に対応する領域に第１の溝１２３が設けられ、第２ヒータ部１４４と第３ヒータ部１４６との間に対応する領域に第２の溝１２５が設けられている。第１の溝１２３及び第２の溝１２５は、基材１２０の上面側に開口端を有し、基材１２０の下面側に底部を有する凹部である。第１の溝１２３及び第２の溝１２５の基材１２０に対する深さは基板１２０の表面から５ｍｍ以上（基板１２０の板厚マイナス５ｍｍ以下）である。ここで、第１の溝１２３は基材１２０の第１ゾーン１２２と第２ゾーン１２４との間に設けられており、第２の溝１２５は第２ゾーン１２４と第３ゾーン１２６との間に設けられている、ということもできる。
【００２３】
蓋部１３０は基材１２０上に配置されている。つまり、蓋部１３０は第１の溝１２３及び第２の溝１２５の開口端側に配置されている。蓋部１３０は平板形状を有しており、少なくとも第１の溝１２３及び第２の溝１２５の各々の開口端を塞ぐように配置されている。つまり、蓋部１３０は第１の溝１２３又は第２の溝１２５と共に閉空間を構成する。蓋部１３０は、例えばインジウム（Ｉｎ）、スズ（Ｓｎ）、及びこれらを含む合金などのろう材を介して基材１２０にろう付けされている。これらのろう材は基材１２０の上面において、第１の溝１２３及び第２の溝１２５を除く領域に配置されている。ここで、ろう材が第１の溝１２３及び第２の溝１２５の内部に入り込まないように、第１の溝１２３及び第２の溝１２５に対して十分なオフセットを設けられて基材１２０の上面に配置されてもよい。
【００２４】
絶縁層１５０は蓋部１３０の上方に配置されており、ヒータ部１４０は蓋部１３０と絶縁層１５０との間に配置されている。つまり、ヒータ部１４０は蓋部１３０及び絶縁層１５０によって覆われている。換言すると、ヒータ部１４０は、上面が平坦な蓋部１３０と下面に凹部が設けられた絶縁層１５０とによって覆われている、ということもできる。
【００２５】
ここで、第１の溝１２３内部及び第２の溝１２５内部は真空又は減圧雰囲気である。各々の溝の内部が真空又は減圧雰囲気であることで、基材１２０の第１ゾーン１２２と第２ゾーン１２４との間、第２ゾーン１２４と第３ゾーン１２６との間で熱交換されにくくなり、これらのゾーンを効率よく断熱することができる。第１の溝１２３内部及び第２の溝１２５内部を真空又は減圧雰囲気にするためには、上記のろう付け工程において、真空又は減圧雰囲気の環境下で基材１２０上に蓋部１３０を配置すればよい。
【００２６】
上記では、第１の溝１２３内部及び第２の溝１２５内部が真空又は減圧雰囲気である構成を例示したが、この構成に限定されない。例えば、第１の溝１２３内部及び第２の溝１２５内部にガスが充填されていてもよい。又は、第１の溝１２３内部及び第２の溝１２５内部に基材１２０より熱伝導率が低い物質（充填材）が充填されていてもよい。充填される物質は樹脂材料などの固体であってもよく、オイルなどの液体であってもよい。これらの構成であっても、第１の溝１２３及び第２の溝１２５はチャンバ１５内の空間温度による影響を受けにくくすることができるため、使用環境に依存しない安定した断熱効果を得ることができる。
【００２７】
［ヒータユニット１０の各構成部品の材料］
カバー部１１０としては、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、ステンレス（ＳＵＳ）などの材料を用いることができる。基材１２０としては、金属基材又は半導体基材を用いることができる。金属基材としては、Ａｌ基材、Ｔｉ基材、ＳＵＳ基材などを用いることができる。半導体基材としては、シリコン（Ｓｉ）基材、シリコンカーバイト（ＳｉＣ）基材、ガリウムナイトライド（ＧａＮ）基材などを用いることができる。基材１２０の熱伝導率は、好ましくは１００Ｗ／ｍＫ以上であるとよい。本実施形態では、基材１２０としてＡｌを用いている。
【００２８】
蓋部１３０としては、Ｔｉ、ＳＵＳ、酸化シリコン（ＳｉＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）などを用いることができる。蓋部１３０は基材１２０よりも熱伝導率が低い材料を用いることができ、基材１２０に用いられる材料の熱伝導率に応じて適宜選択することができる。また、蓋部１３０は絶縁層１５０よりも熱伝導率が低い材料を用いることができ、絶縁層１５０に用いられる材料の熱伝導率に応じて適宜選択することができる。本実施形態では、蓋部１３０としてＳＵＳを用いている。
【００２９】
蓋部１３０としてＳＵＳを用いた場合、異なるゾーン間の熱交換による影響を小さくするため、ＳＵＳの厚さは１ｍｍ以下とするとよい。ここで、熱伝導率が低い蓋部１３０を実現するために、蓋部１３０が気孔を有する材料であってもよい。換言すると、蓋部１３０は多孔質（ポーラス）な材料であってもよい。蓋部１３０としてポーラスな材料を用いる場合、気孔の含有率が１％以上２０％以下の蓋部１３０を用いることができる。好ましくは蓋部１３０の気孔の含有率は１０％以上２０％以下であるとよい。なお、蓋部１３０としてポーラスな材料を用いる場合、ガスを透過しない材料を用いることが好ましい。ただし、第１の溝１２３内部及び第２の溝１２５内部における真空又は減圧雰囲気を維持できる範囲であれば、ガスを透過するポーラスな材料を用いてもよい。また、上記溝の内部にガスや充填材が充填されている場合についても、当該充填材を維持できる範囲であれば、ガスを透過するポーラスな材料を用いてもよい。ここで、例えば蓋部１３０としてポーラスなＳＵＳを用いた場合、ポーラスなＳＵＳの熱伝導率はＳＵＳのバルクの熱伝導率（約１６．７Ｗ／ｍＫ）よりも小さくなる。具体的には、ポーラスなＳＵＳの熱伝導率は２Ｗ／ｍＫ以上１６Ｗ／ｍＫ以下である。なお、上記の熱伝導率はレーザフラッシュ法によって測定された２５℃のときの値である。
【００３０】
ポーラスなＳＵＳは、例えばコールドスプレー法で形成することができる。ここでは、板状の蓋部１３０を基材１２０にろう付けするため、基材１２０とは異なる部材上にポーラスな板状のＳＵＳを形成した後に基材１２０にろう付けする。コールドスプレー法とは、材料を溶融またはガス化させることなく、不活性ガスと共に超音速流で固相状態のまま基材に衝突させて皮膜を形成する方法である。例えば、ＳＵＳの厚さを調節するために、ＳＵＳをコールドスプレー法で形成した後に研削することで所望の厚さまで薄膜化することで蓋部１３０を得ることができる。ＳＵＳをコールドスプレー法で形成することで、上記に示すようなポーラスなＳＵＳの層を実現することができる。コールドスプレー法の形成条件を調整することで、ポーラスなＳＵＳの層に対する気孔の含有率を調整することができる。また、ＳＵＳはコールドスプレー法以外の方法で形成してもよい。
【００３１】
上記では、ポーラスなＳＵＳを形成するためにコールドスプレー法を用いてＳＵＳを形成したが、コールドスプレー法以外にも、プラズマ溶射、フレーム溶射、アーク溶射、高速フレーム溶射（ＨＶＯＦ：Ｈｉｇｈ  Ｖｅｌｏｃｉｔｙ  Ｏｘｙｇｅｎ  Ｆｕｅｌ、又はＨＶＡＦ：Ｈｉｇｈ  Ｖｅｌｏｃｉｔｙ  Ａｉｒ  Ｆｕｅｌ）、ウォームスプレー等の方法で形成することができる。一方、気孔を有さない又は気孔の含有率が１％以下のＳＵＳを形成する場合はスパッタリング法、ろう付け、及び拡散接合等の方法を用いることができる。
【００３２】
ヒータ部１４０は、電流によってジュール熱を発生する導電体を用いることができる。ヒータ部１４０としては、タングステン（Ｗ）、タンタル（Ｔａ）、モリブデン（Ｍｏ）、白金（Ｐｔ）などの高融点金属を用いることができる。ただし、ヒータ部１４０は上記の高融点金属以外にも、鉄（Ｆｅ）、クロム（Ｃｒ）、及びＡｌを含む合金や、ニッケル（Ｎｉ）及びＣｒを含む合金や、ＳｉＣ、モリブデンシリサイド、及びカーボン（Ｃ）などの非金属体を用いることができる。本実施形態では、ヒータ部１４０としてＷを用いている。
【００３３】
絶縁層１５０は、ヒータ部１４０が他の部材と電気的に接続されることを抑制するために配置される。つまり、ヒータ部１４０を他の部材から十分に絶縁性させる材料を用いることができる。絶縁層１５０としては、Ａｌ２Ｏ３、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、ＳｉＯ２、窒化シリコン（ＳｉＮ）などを用いることができる。本実施形態では、絶縁層１５０としてＡｌ２Ｏ３を用いている。
【００３４】
図２に示すヒータユニット１０のように、第１の溝１２３の開口端及び第２の溝１２５の開口端が蓋部１３０で塞がれていることで、製造工程において意図しない部材が第１の溝１２３及び第２の溝１２５の内部に入り込むことを防ぐことができる。例えば、基材１２０上にヒータ部１４０及び絶縁層１５０を形成する場合、ヒータ部１４０の材料の一部や絶縁層１５０の材料の一部が第１の溝１２３及び第２の溝１２５の内部に入り込むことを防ぐことができる。また、ヒータ部１４０及び絶縁層１５０を基材１２０に接着する接着剤の一部が第１の溝１２３及び第２の溝１２５の内部に形成されることを防ぐことができる。意図しない部材が第１の溝１２３及び第２の溝１２５の内部に形成されてしまうと、基材に設けられた溝によるゾーン間の断熱効率が悪化してしまうが、ヒータユニット１０の構造によると、ゾーン間の断熱効率の悪化を抑制することができる。また、第１の溝１２３及び第２の溝１２５には、基材１２０の面内において均一に真空が保たれる、又は、ガス、充填材が充填されているため、ゾーン間の断熱性能の面内ばらつきを低減することができる。
【００３５】
図２では、蓋部１３０及び絶縁層１５０によってヒータ部１４０が挟持された構造を例示したが、この構造に限定されない。例えば、絶縁層１５０の内部にヒータ部１４０が埋め込まれていてもよい。
【００３６】
また、図２では、基材１２０と蓋部１３０とが接している構造を例示したが、基材１２０と蓋部１３０との間に他の層が配置されていてもよい。この場合、他の層にはパターンが形成されていてもよく、パターンが形成されていなくてもよい。同様に、図２では、蓋部１３０と絶縁層１５０とが接している構造を例示したが、蓋部１３０と絶縁層１５０との間に他の層が配置されていてもよい。
【００３７】
以上のように、第１実施形態のヒータユニット１０によると、第１の溝１２３及び蓋部１３０によって閉空間が構成されていることで、第１ゾーン１２２と第２ゾーン１２４との間の高い断熱効果を得ることができる。同様に、第２の溝１２５及び蓋部１３０によって閉空間が構成されることで、第２ゾーン１２４と第３ゾーン１２６との間の高い断熱効果を得ることができる。上記の閉空間が構成された溝による断熱効果は使用環境に依存せず、各ゾーンの温度の制御性を高めることができるため、温度の面内均一性が高く、ヒータを設置したゾーン毎に意図的に温度差をつけることが可能なヒータユニットを提供することができる。上記のように、第１実施形態のヒータユニット１０はゾーン毎に意図的に温度差をつけることが可能であるため、使用環境に応じて各ゾーンの温度を正確にコントロールすることができる。
【００３８】
また、当該閉空間が真空であることで、異なるゾーン間のより高い断熱効果を得ることができる。また、当該閉空間がガスや充填材によって充填されている構成によっても、異なるゾーン間のより高い断熱効果を得ることができる。
【００３９】
なお、第１実施形態では、第１ヒータ部１４２、第２ヒータ部１４４、及び第３ヒータ部１４６の３つのヒータ部にそれぞれ対応する第１ゾーン１２２、第２ゾーン１２４、及び第３ゾーン１２６を分離するために、第１の溝１２３及び第２の溝１２５の２つの溝が基材１２０に設けられた構成を例示したが、この構成に限定されない。基材１２０に設けられる溝の数は、分離すべきゾーンの数に応じて適宜設定すればよい。また、第１の溝１２３及び第２の溝１２５が平面視において円形の構成を例示したが、この構成に限定されない。第１の溝１２３及び第２の溝１２５の形状は各ヒータ部の形状に応じて設計することができる。例えば、第１の溝１２３及び第２の溝１２５の形状は矩形であってもよく、矩形以外の多角形であってもよい。また、第２ゾーン１２４が第１ゾーン１２２を囲み、第３ゾーン１２６が第１ゾーン１２２及び第２ゾーン１２４を囲む構成を例示したが、この構成に限定されない。複数のゾーンは上記以外の多様な形状に分割されていてもよい。例えば、複数のゾーンは基材１２０の中心を基準に上下左右に基材１２０を４分割されたゾーンであってもよい。
【００４０】
〈第２実施形態〉
図３を用いて、本発明の第２実施形態に係るヒータユニットの断面構造について説明する。本発明の第２実施形態に係るヒータユニットは、第１実施形態と同様に複数のゾーンに分割して独立して制御されるヒータ部を有する。また、第２実施形態に係るヒータユニットは、ＣＶＤ装置、スパッタ装置、蒸着装置、エッチング装置、プラズマ処理装置、測定装置、検査装置、及び顕微鏡等に使用することができる。ただし、第２実施形態に係るヒータユニットは上記の装置に使用するものに限定されず、基板を加熱する必要がある装置に対して使用することができる。
【００４１】
［ヒータユニット２０の構成］
第２実施形態のヒータユニット２０の上面図は第１実施形態のヒータユニット１０と同様であるので、ここでは説明を省略する。また、ヒータユニット２０の断面図はヒータユニット１０の断面図と類似しているため、ヒータユニット２０の説明において、ヒータユニット１０と同様の構造に関しては説明を省略し、主に相違点について説明する。なお、ヒータユニット２０の蓋部１３０は、例えばＩｎ、Ｓｎ、及びこれらを含む合金などのろう材を介して基材１２０にろう付けされている。
【００４２】
図３は、本発明の一実施形態に係るヒータユニットの断面図である。図３に示すように、ヒータユニット２０の絶縁層１５０には、第１の溝１２３に対応する領域に第３の溝１５３が設けられ、第２の溝１２５に対応する領域に第４の溝１５５が設けられている点において、ヒータユニット１０とは相違する。つまり、ヒータユニット２０では、第１ヒータ部１４２を覆う絶縁層１５０と第２ヒータ部１４４を覆う絶縁層１５０との間に第３の溝１５３が設けられており、第２ヒータ部１４４を覆う絶縁層１５０と第３ヒータ部１４６を覆う絶縁層１５０との間に第４の溝１５５が設けられている。
【００４３】
図３では、第３の溝１５３及び第４の溝１５５は、絶縁層１５０の厚さ方向に絶縁層１５０が全て除去されており、第３の溝１５３及び第４の溝１５５によって蓋部１３０が露出されている。また、第３の溝１５３は第１の溝１２３と同じ領域に設けられており、第４の溝１５５は第２の溝１２５と同じ領域に設けられている。つまり、平面視において、第１の溝１２３と第３の溝１５３とは重畳しており、第２の溝１２５と第４の溝１５５とは重畳している。
【００４４】
以上のように、第２実施形態のヒータユニット２０によると、絶縁層１５０に第３の溝１５３が設けられていることで、第１ヒータ部１４２で発生した熱が第２ヒータ部１４４の領域に伝わりにくくなる。つまり、第１ヒータ部１４２と第２ヒータ部１４４との干渉を抑制することができる。同様に、絶縁層１５０に第４の溝１５５が設けられていることで、第２ヒータ部１４４と第３ヒータ部１４６との干渉を抑制することができる。その結果、各ゾーンの温度制御性を高めることができるため、温度の面内均一性が高いヒータユニットを提供することができる。
【００４５】
なお、第２実施形態では、第３の溝１５３及び第４の溝１５５が、絶縁層１５０の厚さ方向に絶縁層１５０が全て除去された構造を例示したが、この構造に限定されない。例えば、第３の溝１５３及び第４の溝１５５の両方又はいずれか一方が、絶縁層１５０の厚さ方向に絶縁層１５０が一部だけ除去されていてもよい。つまり、第３の溝１５３及び第４の溝１５５の両方又はいずれか一方が、絶縁層１５０に設けられた有底孔であってもよい。
【００４６】
また、第２実施形態では、第３の溝１５３は第１の溝１２３と同じ領域に設けられ、第４の溝１５５は第２の溝１２５と同じ領域に設けられた構造を例示したが、この構造に限定されない。第３の溝１５３は少なくとも第１ヒータ部１４２と第２ヒータ部１４４との間に設けられ、第４の溝１５５は少なくとも第２ヒータ部１４４と第３ヒータ部１４６との間に設けられていればよく、必ずしも第１の溝１２３及び第２の溝１２５と同じ領域に設けられていなくてもよい。
【００４７】
〈第３実施形態〉
図４を用いて、本発明の第３実施形態に係るヒータユニットの断面構造について説明する。本発明の第３実施形態に係るヒータユニットは、第１実施形態と同様に複数のゾーンに分割して独立して制御されるヒータ部を有する。また、第３実施形態に係るヒータユニットは、ＣＶＤ装置、スパッタ装置、蒸着装置、エッチング装置、プラズマ処理装置、測定装置、検査装置、及び顕微鏡等に使用することができる。ただし、第３実施形態に係るヒータユニットは上記の装置に使用するものに限定されず、基板を加熱する必要がある装置に対して使用することができる。
【００４８】
［ヒータユニット３０の構成］
第３実施形態のヒータユニット３０の上面図は第１実施形態のヒータユニット１０と同様であるので、ここでは説明を省略する。また、ヒータユニット３０の断面図はヒータユニット１０の断面図と類似しているため、ヒータユニット３０の説明において、ヒータユニット１０と同様の構造に関しては説明を省略し、主に相違点について説明する。なお、ヒータユニット３０の蓋部１３０は、例えばＩｎ、Ｓｎ、及びこれらを含む合金などのろう材を介して基材１２０にろう付けされている。
【００４９】
図４は、本発明の一実施形態に係るヒータユニットの断面図である。図４に示すように、ヒータユニット３０では、ヒータ部１４０が基材１２０に埋め込まれている点において、ヒータユニット１０とは相違する。具体的には、ヒータユニット３０では、第１ヒータ部１４２が基材１２０の第１ゾーン１２２に埋め込まれており、第２ヒータ部１４４が第２ゾーン１２４に埋め込まれており、第３ヒータ部１４６が第３ゾーン１２６に埋め込まれている。
【００５０】
図４では、第１ヒータ部１４２、第２ヒータ部１４４、及び第３ヒータ部１４６がそれぞれ基材１２０に埋め込まれた構造を例示したが、この構造に限定されない。例えば、第１ヒータ部１４２、第２ヒータ部１４４、及び第３ヒータ部１４６の各々の表面が基材１２０から露出しており、各ヒータ部が蓋部１３０と接触していてもよい。
【００５１】
以上のように、第３実施形態のヒータユニット３０によると、第１ヒータ部１４２、第２ヒータ部１４４、及び第３ヒータ部１４６の各々が基材１２０に埋め込まれており、各ヒータ部の間に閉空間を構成する溝が設けられていることで、異なるゾーン間の高い断熱効果を得ることができる。上記の閉空間が構成された溝による断熱効果は使用環境に依存せず、各ゾーンの温度制御性を高めることができるため、温度の面内均一性が高く、ヒータを設置したゾーン毎に意図的に温度差をつけることが可能なヒータユニットを提供することができる。
【００５２】
〈第４実施形態〉
図５を用いて、本発明の第４実施形態に係るヒータユニットの断面構造について説明する。本発明の第４実施形態に係るヒータユニットは、第１実施形態と同様に複数のゾーンに分割して独立して制御されるヒータ部を有する。また、第４実施形態に係るヒータユニットは、ＣＶＤ装置、スパッタ装置、蒸着装置、エッチング装置、プラズマ処理装置、測定装置、検査装置、及び顕微鏡等に使用することができる。ただし、第４実施形態に係るヒータユニットは上記の装置に使用するものに限定されず、基板を加熱する必要がある装置に対して使用することができる。
【００５３】
［ヒータユニット４０の構成］
第４実施形態のヒータユニット４０の上面図は第１実施形態のヒータユニット１０と同様であるので、ここでは説明を省略する。また、ヒータユニット４０の断面図はヒータユニット１０の断面図と類似しているため、ヒータユニット４０の説明において、ヒータユニット１０と同様の構造に関しては説明を省略し、主に相違点について説明する。なお、ヒータユニット４０の蓋部１３０は、例えばＩｎ、Ｓｎ、及びこれらを含む合金などのろう材を介して基材１２０にろう付けされている。
【００５４】
図５は、本発明の一実施形態に係るヒータユニットの断面図である。図５に示すように、ヒータユニット４０は、絶縁層１５０上に静電チャック部１６０（ＥＳＣ；ＥｌｅｃｔｒｏＳｔａｔｉｃ  Ｃｈｕｃｋ）をさらに有する点において、ヒータユニット１０とは相違する。ここで、静電チャック部１６０は絶縁層１５０を介して基材１２０に取り付けられている、ということもできる。静電チャック部１６０は接着剤を介して絶縁層１５０に接着されている。静電チャックとは、ステージの上に誘電層を設け、ステージと処理基板との間に電圧を印加し、両者の間に発生した力によって処理基板を吸着する機構である。静電チャックは、機械的な保持具を使用しないために処理基板全面を均一に成膜又は加工することができる。
【００５５】
以上のように、第４実施形態のヒータユニット４０によると、第１実施形態と同様の効果を得ることができ、さらに、処理基板の全面を均一に成膜又は加工することができる。また、例えばメカクランプなどの基板保持機構を用いて処理基板を保持する場合、メカクランプと処理基板との接触箇所を介して処理基板の熱がメカクランプに伝達され、接触箇所付近の処理基板の温度が低下し、基板温度の面内均一性が低下してしまうが、静電チャックを用いて処理基板を保持することで、上記の基板温度の面内均一性の低下を抑制することができる。
【００５６】
〈第５実施形態〉
図６を用いて、本発明の第５実施形態に係るヒータユニットの断面構造について説明する。本発明の第５実施形態に係るヒータユニットは、第１実施形態と同様に複数のゾーンに分割して独立して制御されるヒータ部を有する。また、第５実施形態に係るヒータユニットは、ＣＶＤ装置、スパッタ装置、蒸着装置、エッチング装置、プラズマ処理装置、測定装置、検査装置、及び顕微鏡等に使用することができる。ただし、第５実施形態に係るヒータユニットは上記の装置に使用するものに限定されず、基板を加熱する必要がある装置に対して使用することができる。
【００５７】
［ヒータユニット５０の構成］
第５実施形態のヒータユニット５０の上面図は第１実施形態のヒータユニット１０と同様であるので、ここでは説明を省略する。また、ヒータユニット５０の断面図は図３に示すヒータユニット２０の断面図と類似しているため、ヒータユニット５０の説明において、ヒータユニット２０と同様の構造に関しては説明を省略し、主に相違点について説明する。なお、ヒータユニット５０の蓋部１３０は、例えばＩｎ、Ｓｎ、及びこれらを含む合金などのろう材を介して基材１２０にろう付けされている。
【００５８】
図６は、本発明の一実施形態に係るヒータユニットの断面図である。図６に示すように、ヒータユニット５０は、第３の溝１５３及び第４の溝１５５が設けられた絶縁層１５０上に静電チャック部１６０をさらに有する点において、ヒータユニット２０とは相違する。静電チャック部１６０は接着剤を介して絶縁層１５０に接着されている。ヒータユニット２０では、第３の溝１５３及び第４の溝１５５はそれぞれ開口端が閉じておらず、それぞれの溝の内部の空間とチャンバ１５の空間とがつながっていたが、ヒータユニット５０では、第３の溝１５３及び第４の溝１５５は静電チャック部１６０と共に閉空間を構成している。
【００５９】
ここで、第３の溝１５３内部及び第４の溝１５５内部は真空又は減圧雰囲気である。各々の溝の内部が真空又は減圧雰囲気であることで、第１ヒータ部１４２、第２ヒータ部１４４、及び第３ヒータ部１４６の間の干渉を抑制することができる。また、第３の溝１５３内部及び第４の溝１５５内部にガスが充填されていてもよく、基材１２０より熱伝導率が低い物質（充填材）が充填されていてもよい。
【００６０】
以上のように、第５実施形態のヒータユニット５０によると、第３の溝１５３及び静電チャック部１６０によって閉空間が構成されていることで、第１ヒータ部１４２と第２ヒータ部１４４との間の干渉を抑制することができる。同様に、第４の溝１５５及び静電チャック部１６０によって閉空間が構成されていることで、第２ヒータ部１４４と第３ヒータ部１４６との間の干渉を抑制することができる。その結果、各ゾーンの温度制御性を高めることができるため、温度の面内均一性が高く、ヒータを設置したゾーン毎に意図的に温度差をつけることが可能なヒータユニットを提供することができる。また、静電チャックを用いて処理基板を保持することで、上記の基板温度の面内均一性の低下を抑制することができる。
【００６１】
〈第６実施形態〉
図７を用いて、本発明の第６実施形態に係るヒータユニットの断面構造について説明する。本発明の第６実施形態に係るヒータユニットは、第１実施形態と同様に複数のゾーンに分割して独立して制御されるヒータ部を有する。また、第６実施形態に係るヒータユニットは、ＣＶＤ装置、スパッタ装置、蒸着装置、エッチング装置、プラズマ処理装置、測定装置、検査装置、及び顕微鏡等に使用することができる。ただし、第６実施形態に係るヒータユニットは上記の装置に使用するものに限定されず、基板を加熱する必要がある装置に対して使用することができる。
【００６２】
［ヒータユニット６０の構成］
第６実施形態のヒータユニット６０の上面図は第１実施形態のヒータユニット１０と同様であるので、ここでは説明を省略する。また、ヒータユニット６０の断面図は、図４に示すヒータユニット３０の断面図と類似しているため、ヒータユニット６０の説明において、ヒータユニット３０と同様の構造に関しては説明を省略し、主に相違点について説明する。なお、ヒータユニット６０の蓋部１３０は、例えばＩｎ、Ｓｎ、及びこれらを含む合金などのろう材を介して基材１２０にろう付けされている。
【００６３】
図７は、本発明の一実施形態に係るヒータユニットの断面図である。図７に示すように、ヒータユニット６０は、蓋部１３０上に静電チャック部１６０をさらに有する点において、ヒータユニット３０とは相違する。静電チャック部１６０は接着剤を介して蓋部１３０に接着されている。
【００６４】
ここで、静電チャック部１６０を第１の溝１２３及び第２の溝１２５が設けられた基材１２０に直接取り付ける場合、接着剤を用いて基材１２０と静電チャック部１６０とを接着する必要がある。基材１２０と静電チャック部１６０とを直接接着すると、接着剤の一部が第１の溝１２３及び第２の溝１２５の内部に入り込んでしまう。接着剤が第１の溝１２３及び第２の溝１２５の内部に形成されてしまうと、ゾーン間の断熱効率が悪化してしまうという問題がある。
【００６５】
ヒータユニット６０の構造によると、静電チャック部１６０は、第１の溝１２３及び第２の溝１２５の開口端を塞ぐ蓋部１３０の上面に接着されるため、基板に設けられた溝の内部に接着剤が入り込むことを防ぐことができる。これによって、ゾーン間の断熱効率の悪化を抑制することができ、温度の面内均一性が高く、ヒータを設置したゾーン毎に意図的に温度差をつけることが可能なヒータユニットを提供することができる。
【００６６】
〈第７実施形態〉
図８及び図９を用いて、本発明の第７実施形態に係るヒータユニットの断面構造について説明する。本発明の第７実施形態に係るヒータユニットは、第１実施形態と同様に複数のゾーンに分割して独立して制御されるヒータ部を有する。また、第７実施形態に係るヒータユニットは、ＣＶＤ装置、スパッタ装置、蒸着装置、エッチング装置、プラズマ処理装置、測定装置、検査装置、及び顕微鏡等に使用することができる。ただし、第７実施形態に係るヒータユニットは上記の装置に使用するものに限定されず、基板を加熱する必要がある装置に対して使用することができる。
【００６７】
［ヒータユニット７０の構成］
図８は、本発明の一実施形態に係るヒータユニットの全体構成を示す上面図である。図９は、図８のＡ−Ａ’断面図である。また、ヒータユニット７０はヒータユニット１０と類似しているため、ヒータユニット７０の説明において、ヒータユニット１０と同様の構造に関しては説明を省略し、主に相違点について説明する。
【００６８】
図８に示すように、ヒータユニット７０は第１ヒータ部１４２と第２ヒータ部１４４との間に配置された第１蓋部１３３と、第２ヒータ部１４４と第３ヒータ部１４６との間に配置された第２蓋部１３５と、を有する。つまり、ヒータユニット７０において、第１の溝１２３、第２の溝１２５は基材１２０の平面視においてリング状に設けられている。また、第１蓋部１３３及び第２蓋部１３５はリング形状である。第１蓋部１３３は、平面視において第１の溝１２３と重畳するように配置されている。また、第２蓋部１３５は平面視において第２の溝１２５と重畳するように配置されている。第７実施形態は、第１実施形態の蓋部１３０を第１蓋部１３３及び第２蓋部１３５に置き換え、第１の溝１２３及び第２の溝１２５の断面形状を変更した実施形態である。
【００６９】
図９に示すように、第１の溝１２３及び第２の溝１２５は共に基材１２０の表面付近の開口幅が他の箇所よりも大きくなっており、開口幅が大きくなった領域に第１蓋部１３３及び第２蓋部１３５が配置されている。ここで、第１の溝１２３及び第２の溝１２５の基材１２０の表面付近の開口幅は第１蓋部１３３及び第２蓋部１３５の幅よりも大きい。また、第１蓋部１３３及び第２蓋部１３５の上面と基材１２０の上面とは略同一平面である。第１蓋部１３３及び第２蓋部１３５は、例えばＩｎ、Ｓｎ、及びこれらを含む合金などのろう材を介して基材１２０にろう付けされている。ここでは、第１蓋部１３３及び第２蓋部１３５の下面側が基材１２０にろう付けされている。第１蓋部１３３及び第２蓋部１３５としては、蓋部１３０と同様の材料を用いることができる。
【００７０】
なお、第１蓋部１３３の上面及び第２蓋部１３５の上面は基材１２０の上面よりも上方に突出していてもよく、逆に基材１２０の上面よりも基材１２０の内部側（基材１２０の上面よりも下方）に位置していてもよい。また、第１蓋部１３３及び第２蓋部１３５は、各々の蓋部の側面又は各々の蓋部の下面及び側面の両方で基材１２０にろう付けされていてもよい。また、第４実施形態に示すように、絶縁層１５０上に静電チャック部が配置されていてもよい。
【００７１】
以上のように、第７実施形態のヒータユニット７０によると、第１の溝１２３及び第２の溝１２５の開口端部を塞ぐ蓋部の材料費を低減することができるだけでなく、基材１２０に対する第１蓋部１３３及び第２蓋部１３５のアライメントを容易にし、ヒータユニット７０の高さを低減することができる。
【００７２】
なお、本発明は上記の実施形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
【符号の説明】
【００７３】
１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０：ヒータユニット、    １５：チャンバ、    １１０：カバー部、    １２０：基材、    １２２：第１ゾーン、    １２３：第１の溝、    １２４：第２ゾーン、    １２５：第２の溝、    １２６：第３ゾーン、    １３０：蓋部、    １３３：第１蓋部、    １３５：第２蓋部、    １４０：ヒータ部、    １４２：第１ヒータ部、    １４４：第２ヒータ部、    １４６：第３ヒータ部、    １５０：絶縁層、    １５３：第３の溝、    １５５：第４の溝、    １６０：静電チャック部、    １４２１、１４４１、１４６１：外部接続端子
【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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【図９】
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