(57)【要約】【課題】 加熱面の平坦性が確保されるため、半導体ウエハ等の被加熱物とヒータの加熱面との距離を一定にすることができ、半導体ウエハ等の被加熱物を均一に加熱することができる金属ヒータを提供すること。【解決手段】  複数の金属板と発熱体とから構成され、前記金属板の間に前記発熱体が挟持された金属ヒータであって、前記複数の金属板は、同質の材料からなることを特徴とする金属ヒータ。【選択図】          図１
2004200667.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の金属板と発熱体とから構成され、前記金属板の間に前記発熱体が挟持された金属ヒータであって、
前記複数の金属板は、同質の材料からなることを特徴とする金属ヒータ。
【請求項２】
前記複数の金属板は、銅−アルミニウム合金からなる請求項１に記載の金属ヒータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主に半導体産業、光産業等において使用される金属ヒータに関する。
【背景技術】
【０００２】
エッチング装置や、化学的気相成長装置等を含む半導体製造、検査装置等においては、従来、ステンレス鋼やアルミニウム合金などの金属製基材を基板とした金属ヒータが用いられてきた。
図４は、従来から使用されている構成の金属ヒータを模式的に示した断面図である。
【０００３】
この金属ヒータ５０は、特許文献１にあるように、厚さ１５ｍｍのアルミニウム板５１に、ニクロム線５２をシリコンゴム６１で挟持した発熱体が配線されたヒータである。
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−４０３３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、このような構造の金属ヒータ５０では、以下のような問題があった。
金属ヒータ５０に用いられる金属板５１は、ある程度の厚さを有する必要があった。なぜなら、金属板５１が薄い場合には、剛性が小さくなるため、加熱に起因する熱膨張により、金属板５１が周囲より圧迫を受けることや、支持容器６０と金属板５１との熱膨張率の違いに起因して、金属板５１に反り、撓み等が発生してしまうからである。
そして、金属板５１に、このような反りや撓み等が発生した場合には、金属板上に載置した半導体ウエハ５９が均一に加熱されず、温度にばらつきが発生したり、半導体ウエハ５９に傷がついたりしてしまうことがあった。
【０００６】
しかしながら、金属板５１の厚さが厚すぎると、金属板５１の熱容量が大きくなり、被加熱物を加熱、冷却する場合、発熱体に印加する電圧や電流量の変化に対して金属板５１の加熱面の温度が迅速に追従せず、温度制御しにくいという問題があった。
また、金属板５１上に半導体ウエハ５９を載置し、金属板５１の加熱面５１ａの温度が急激に低下した際に、これを元の温度に戻すまでに要する時間（リカバリー時間）が長くなり、生産性が低下するという問題があった。
また、このような金属ヒータ５０では、昇温した場合に、設定温度から一時的に上方に外れるオーバーシュート現象があり、このオーバーシュートが発生した場合には、金属ヒータ５０の加熱面を設定した温度にするために、さらに多くの時間を要していた。
【０００７】
なお、近年の半導体ウエハ等の大口径化等に伴って、より直径の大きい金属ヒータが求められているが、金属板の直径が大きくなるにつれて、金属板自体の温度分布にもばらつきが発生しやすくなるとともに、反りや撓み等も発生しやすくなり、上記した半導体ウエハの温度均一性が益々低下することになる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、上述した問題点に鑑み、昇温速度が比較的速く、リカバリー時間が比較的短く、金属板に反りや撓みが発生することがなく、半導体ウエハ等の被加熱物を均一に加熱することができる金属ヒータを得ることを目的として鋭意研究を行った結果、複数の金属板の間に発熱体を挟持させるとともに、これらの金属板の材質を同じとすることにより、加熱面の平坦性を確保することができるとともに、加熱面を均一な温度とすることができることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００９】
すなわち、本発明の金属ヒータは、複数の金属板と発熱体とから構成され、上記金属板の間に上記発熱体が挟持された金属ヒータであって、上記複数の金属板は、同質の材料からなることを特徴とする。
【００１０】
本発明の金属ヒータは、複数の金属板を有しており、これらの金属板の間には、ヒータが挟持されている。このような構成の金属ヒータでは、一の金属板のみからなり、該金属板の加熱面と反対側の面にヒータが設けられている金属ヒータに比べると、ヒータより加熱面側の金属板の厚さを上記一の金属板より薄くすることができるため、半導体ウエハ等の被加熱物を迅速に加熱することができ、リカバリー時間も短くなる。
【００１１】
さらに、本発明の金属ヒータでは、複数の金属板が同質の材料から構成されているため、金属ヒータの温度を上昇させたり、下降させたりしても、複数の金属板が同じ割合で伸び縮みすることとなる。このため、これらの金属板が固定ネジで固定されていても、ヒータより加熱面側の金属板に反りや撓みは発生せず、加熱時における加熱面の平坦性が維持され、半導体ウエハと加熱面との距離を一定にすることができるため、半導体ウエハ全体を均一に加熱することができる。
【００１２】
本発明の金属ヒータでは、複数の金属板のうち、ヒータより加熱面側の金属板の厚さが反対側の金属板の厚さに比べて厚いことが望ましい。
加熱面側の金属板の厚さが厚い場合、加熱面の反対側の金属板の熱容量は、加熱面側の金属板の熱容量に比べて相対的に小さい。そのため、加熱面の反対側の金属板は、加熱面側の金属板に比べて、熱の蓄積が起こりにくくなる。従って、常温のシリコンウエハを加熱面に順次載置し、連続処理を行う場合であっても、加熱面の反対側の金属板から加熱面側の金属板への熱伝導が起こりにくく、当然、加熱面の反対側の金属板から加熱面側の金属板への熱伝導に起因したオーバーシュート現象による加熱面側の金属板の温度変化も生じにくい。従って、加熱面側の金属板の温度制御が容易であり、加熱処理温度を一定に保つことができる。
【００１３】
本発明の金属ヒータは、金属板に設置された発熱体に、さらに別の金属板を取り付けるような構成、すなわち、２つの金属板の間に発熱体を挟持するような構成としてもよく、また、３以上の金属板の間に発熱体を挟持するような構成としてもよい。
【００１４】
本発明の金属ヒータが、３以上の金属板を有する場合、加熱面側の金属板の厚さとは、最上層のヒータよりも上に存在する金属板（以下、上部金属板ともいう）の厚さをいい、加熱面と反対側の金属板（以下、下部金属板ともいう）の厚さとは、最上層のヒータより下に存在する金属板の厚さの合計のことをいうこととする。
【００１５】
ここで、３つの金属板を有する場合の金属ヒータの構成を図３に示す。なお、図３では、金属板およびヒータのみを図示している。
図３に示すような金属ヒータの場合、上部金属板の厚さとは、最上層のヒータＡよりも上に存在する金属板Ａの厚さａのことをいい、下部金属板の厚さとは、最上層のヒータＡよりも下に存在する金属板Ｂおよび金属板Ｃの厚さの合計ｂ＋ｃのことをいうが、上記上部金属板の厚さは、上記下部金属板の厚さより厚いことが望ましい。
【００１６】
上部金属板の厚さが厚い場合、下部金属板の熱容量は、上部金属板の熱容量に比べて相対的に小さい。そのため、下部金属板は、上部金属板に比べて、熱の蓄積が起こりにくくなる。従って、常温のシリコンウエハを加熱面に順次載置し、連続処理を行う場合であっても、下部金属板から上部金属板への熱伝導が起こりにくく、当然、下部金属板から上部金属板への熱伝導に起因したオーバーシュート現象による上部金属板の温度変化も生じにくい。従って、上部金属板の温度制御が容易であり、加熱処理温度を一定に保つことができる。
【００１７】
以下、本明細書案では、主に２つの金属板にヒータが挟持されている構成の金属ヒータについて説明することとする。
本発明の金属ヒータにおいて、上部金属板の厚さは、その下限が３ｍｍであることが望ましい。
上部金属板の厚さが３ｍｍ未満では、発熱体は加熱面との距離が短すぎるために、加熱面の温度分布に発熱体のパターンが反映されてしまい、その結果、半導体ウエハ等の被加熱物を均一に加熱することができない場合がある。これに対し、上部金属板の厚さが上記範囲にある場合には、加熱面の温度分布に発熱体パターンが反映されることがなく、被加熱物を均一に加熱することができる。
さらに、上部基板の厚さが上記範囲にある場合には、機械的な強度に優れ、該金属板に反りや撓み等が発生しないため、加熱面の平坦性をより確実に確保することができる。
また、上部金属板の厚さの下限は、５ｍｍであることがより望ましい。
【００１８】
上部金属板の厚さの上限は、５０ｍｍであることが望ましい。上部金属板の厚さが５０ｍｍを超えると、発熱体に印加する電圧や電流量の変化に対して金属板の加熱面の温度が追従しにくくなり、半導体ウエハ等の被加熱物を迅速に加熱することができない場合があり、さらに、加熱面に半導体ウエハを載置した際に低下した温度を元に戻すまでの時間（リカバリー時間）が長くなり、これが作業時間の延長、生産性の低下に繋がることがある。
上部金属板の厚さの上限は、３０ｍｍであることがより望ましい。
【００１９】
また、上記構成とした場合の下部金属板の厚さの望ましい上限は、５０ｍｍであり、望ましい下限は、１ｍｍであり、より望ましい上限は、３０ｍｍであり、より望ましい下限は、３ｍｍである。
【００２０】
さらに、上部金属板の厚さと下部金属板の厚さの比（上部金属板の厚さ／下部金属板の厚さ）は、１〜１０であることが望ましい。１未満であると、加熱面に歪みが生じてしまい、被加熱物を均一に加熱することかできなくなることがある。１０を超えると、上部金属板の熱容量が大きくなり過ぎ、被加熱物を迅速に加熱することができなくなることがある。また、上部金属板の熱容量が大きくなり過ぎると、外周部と内周部との温度差が大きくなり、加熱面の温度均一性が低下することがある。特に１を超える場合が最適である。定常状態の加熱面の温度均一性に優れるからである。
【００２１】
本発明の金属ヒータにおいて、上部金属板と下部金属板との間には、ヒータが挟持されており、このヒータの内部には発熱体が形成されているのであるが、この発熱体の回路は、２以上に分割されていることが望ましい。
発熱体の回路が２以上に分割されている場合には、温度が低下しやすい金属ヒータの最外周で細かい温度制御を行うことが可能となり、金属ヒータの温度のばらつきを抑えることができる。
また、本発明の金属ヒータでは、複数の金属板およびヒータの直径が全て同じであることが望ましい。ヒータからの熱を金属板の加熱面に均一に伝達することができるからである。
なお、金属板と支持容器との間に断熱リング等を介設する場合等においては、金属板の直径をそれぞれ異なるものとしてもよい。
【００２２】
本発明の金属ヒータにおける、金属板の直径は、２００ｍｍ以上が望ましい。大きな直径を持つ金属ヒータほど、加熱時に半導体ウエハの温度が不均一化しやすいため、本発明の構成が有効に機能するからである。また、このような大きな直径を持つ基板は、大口径の半導体ウエハを載置することができるからである。
金属板の直径は、特に１２インチ（３００ｍｍ）以上であることが望ましい。次世代の半導体ウエハの主流となるからである。
【００２３】
本発明の金属ヒータを構成する金属板は、その表面における平坦度が５０μｍ以下であることが望ましい。本発明の金属ヒータを用いて半導体ウエハを加熱する場合には、半導体ウエハと金属板との距離をほぼ一定にすることが可能となるため、半導体ウエハの全体が均一となるように加熱することができる。
また、上記金属板は、その表面における平坦度が３０μｍ以下であることがより望ましい。
なお、本明細書において、平坦度とは、金属板の表面における最も高い部分と最も低い部分との差をいうものとする。
【００２４】
このように平坦性に優れる金属ヒータを実現するためには、金属板が熱膨張した際の側面からの圧迫に伴う金属板の湾曲を防止する必要がある。このため、金属板の側面と支持容器（ボトムプレート）との間が密着しないように、スペースを確保することが望ましい。
【００２５】
本発明では、複数の金属板は、同質の材料からなるが、これらの金属板の材料は、熱伝導性に優れるとともに、剛性が高く、熱膨張した際にも、変形しにくいものが望ましく、金属板自体の加工が終了した時点でより平坦度に優れたものとなっていることが望ましい。
【００２６】
本発明の金属ヒータを構成する金属板の材質としては、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金、ステンレス、インコネル、鋼鉄等を使用することができるが、これらのなかでは、アルミニウム合金が望ましく、アルミニウム−銅の合金がより望ましい。アルミニウム−銅の合金は、機械的な強度が高いため、金属板の厚さを薄くしても、加熱により反ったり、歪んだりしない。そのため、金属板を薄くて軽いものとすることができる。また、アルミニウム−銅の合金は、熱伝導率にも優れているため、金属板として使用した場合、発熱体の温度変化に合わせて、加熱面の温度を迅速に追従させることができる。すなわち、電圧、電流値を変えて発熱体の温度を変化させることにより、上部金属板の加熱面温度を制御することができるのである。
【００２７】
上記アルミニウム−銅合金には、アルミニウム、銅のほかに、マグネシウム、マンガン、ケイ素、亜鉛等が添加されていてもよい。加工性、耐食性、低膨張性等の諸機能を向上させることができるからである。
【００２８】
上記金属板の材質として、アルミニウム、アルミニウム合金等を用いる場合は、金属板の表面にアルマイト処理を施すことが望ましい。アルマイト処理とは、アルミニウムやアルミニウム合金に、電気化学処理（陽極酸化被膜処理）を行い、表面に酸化アルミニウムの薄い被膜を施す処理のことをいう。
このような処理を行うことにより、金属板の耐食性が向上するとともに、表面が硬くなるため、金属板に傷等が付きにくくなる。また、実際の半導体製造・検査工程で使用する場合であっても、金属板がレジスト液や腐食性ガス等によって腐食されにくくなる。
さらに、通常のアルマイト処理よりも低温度、高電圧、高電流密度で陽極酸化被膜処理を行うことにより、硬質アルマイト処理とすることができる。このような硬質アルマイト処理では、より硬質で厚い被膜を得ることが可能となる。
なお、上記被膜の厚さとしては、１μｍ以上が望ましいが、上記硬質アルマイト処理では、被膜の厚さを３μｍ以上とすることができる。
【００２９】
本発明の金属ヒータでは、発熱体が形成されている領域の外縁は、金属板の外周から金属板の直径の２５％以内の位置に存在していることが望ましい。通常、金属板の外周部分では、金属板の外縁部からの放熱が発生するため、金属板の中心部分よりも低温となり、その結果、加熱面の温度が不均一になりやすいが、本発明の金属ヒータでは、このような外周部分にも発熱体が配設されているため、被加熱物である半導体ウエハ等を温度のばらつきなく、均一に加熱することができる。
【００３０】
また、上記発熱体は、２以上に分割されていることが望ましい。
発熱体が２以上に分割されている場合には、それぞれの発熱体について別々に温度制御することにより、加熱面の温度をより均一にすることができるからである。具体的には、例えば、最外周に形成された発熱体パターンを、複雑に分割されたパターンとすることで、温度が低下しやすい金属ヒータの最外周で細かい温度制御を行うことが可能となり、加熱面の温度のばらつきを抑えることができる。
【００３１】
本発明の金属ヒータでは、その金属板の側面、または、当該金属板の加熱面の外縁もしくは表面に、ウエハガイドリングが設けられていてもよい。
上記金属ヒータを支持容器に取り付けて使用する場合などに、金属板の側方から、金属ヒータに載置した半導体ウエハに向かって流れる気流が発生し、この気流によって、半導体ウエハの温度の均一性が確保できなくなることがあるが、上記ウエハガイドリングを設けることにより、半導体ウエハに向かって流れる気流を阻止することができるため、半導体ウエハの温度の均一性をより一層確保することができる。
【００３２】
さらに、本発明の金属ヒータでは、金属板の被加熱物と対向する加熱面に、発熱体が形成された領域に対応して、被加熱物を支持するための凸部が設けられていることが望ましい。これにより、被加熱物である半導体ウエハ等に撓みが発生しにくくなるので、半導体ウエハ等と金属板の加熱面との距離を一定にすることができ、半導体ウエハ全体を均一に加熱することができる。
【００３３】
本発明において、「発熱体が形成された領域に対応して、被加熱物を支持するための凸部が設けられている」とは、金属板の発熱体が形成された領域の大きさや、加熱する半導体ウエハの大きさに合わせて、適切な数の凸部が、金属板の加熱面の適切な位置に設けられていることをいう。
なお、「発熱体が形成された領域」とは、金属板に形成された発熱体パターンを垂直に金属板の加熱面に移行した際に、上記発熱体パターン部分を全て含む最小円の内部領域のことをいう。
【００３４】
上記凸部の数としては、上記発熱体が形成された領域の直径が２５０ｍｍ以上、３００ｍｍ未満の場合、６以上が望ましい。このような場合に、凸部の数が６未満では凸部同士の間隔が広くなり過ぎ、半導体ウエハに撓みが発生し、その結果、半導体ウエハと金属板との距離にばらつきが発生し、半導体ウエハの全体を均一に加熱することが困難になる。また、上記発熱体が形成された領域の直径が２００ｍｍ以上、２５０ｍｍ未満の場合、上記凸部の数は、５以上が望ましく、上記発熱体が形成された領域の直径が３００ｍｍ以上の場合、７以上が望ましい。
【００３５】
なお、金属板の加熱面に設置する凸部の数の上限は、特に限定されるものではないが、上記発熱体が形成された領域の直径が２５０ｍｍ以上、３００ｍｍ未満の場合、２０以下が望ましい。製造工程の煩雑さを避け、製造コストを抑え、かつ、加熱面の温度をより均一にするという観点からである。また、上記発熱体が形成された領域の直径が２００ｍｍ以上、２５０ｍｍ未満の場合、上記凸部の数は、１５以下が望ましい。
【００３６】
また、上記凸部を設置する位置については、例えば、金属板の比較的外周部となる領域で、金属板と同心円の円周上に、複数個の凸部を等間隔で設け、金属板の中心部に支持ピンを１個設ける配置、金属板の比較的外周部となる領域で、金属板と同心円の円周上、および、その内周になる同心円の円周上に、それぞれ複数個の支持ピンを等間隔で設け、金属板の中心部に支持ピンを１個設ける配置等が挙げられる。
【００３７】
さらに、上記凸部を設置する位置については、金属板上に広く分散させ、かつ、中心に対して回転対象となる位置に設けられていることが望ましい。このような位置に凸部を設けることにより、半導体ウエハを加熱する際、半導体ウエハに撓みが生じず、半導体ウエハと金属板との距離が均一となり、半導体ウエハを均一に加熱することができるからである。
一方、凸部が金属板上に偏在している場合および／または不規則な間隔で設けられている場合、凸部同士の間隔が広い箇所ができ、その箇所において、半導体ウエハに撓みが発生し、その結果、半導体ウエハと金属板との距離が不均一となり、半導体ウエハを均一に加熱することが困難となる。
【００３８】
また、上記凸部は、例えば、金属板の加熱面に凹部を形成し、該凹部に支持ピンを挿入、固定するか、または、金属板に貫通孔を形成し、該貫通孔に支持ピンを挿入、固定すること等により、金属板の加熱面に設置することができる。なお、支持ピン用貫通孔と凹部とを併用して設けてもよい。
このような方法を用いることにより、比較的容易に支持ピンを金属板に固定することができるからである。
さらに、上記支持ピンを凹部に固定する方法としては、例えば、釘のように頭部を有する支持ピンを、該頭部が金属板側となるように、金属板の加熱面に形成された円柱状の空洞部からなる凹部に挿入し、Ｃ字形状のばねを支持ピンを囲み凹部に当接するように嵌め込んで、ばねの力により固定する方法等が挙げられる。
このような方法を用いることにより、支持ピンが金属板から脱落することなく、確実に固定される。
【００３９】
本発明の金属ヒータとしては、上記発熱体が形成された領域が２５０ｍｍ以上の直径であり、金属板の加熱面上に６つ以上の支持ピンが設けられたものが最適である。また、上記発熱体が形成された領域の中心には、少なくとも１つの支持ピンが設けられていることが望ましい。
【００４０】
上記支持ピンの形状としては、例えば、先端が円錐の尖塔状、角錘の尖塔状または半球状のもの等が望ましい。支持ピン上に半導体ウエハを載置すると、該半導体ウエハと点接触となり、半導体ウエハにホットスポット等が形成されないからである。
【００４１】
上記支持ピンの先端部以外の形状が円柱状である場合、その直径は、１〜１０ｍｍであることが望ましい。１ｍｍ未満では半導体ウエハを載置した際、支持ピン自身の安定した支持性能が損なわれるおそれがあり、１０ｍｍを超えると半導体ウエハにホットスポット等が形成される場合があるからである。
また、上記支持ピンの円柱状部分の高さは、１〜１０ｍｍであることが望ましい。１ｍｍ未満では支持ピンを金属板の加熱面に確実に固定できないおそれがあり、１０ｍｍを超えると半導体ウエハを均一に加熱することができない場合があるからである。
さらに、上記支持ピンが釘のように頭部を有する形状である場合には、上記頭部は、凹部に嵌合することができる形状や大きさであることが望ましい。凹部の大きさに比べて頭部が小さすぎると、支持ピンが安定しないからである。
【００４２】
上記支持ピンは、セラミック製であることが望ましく、熱変形が比較的少なくシリコンウエハに対して磨耗しにくい点、生産性、コスト等を考慮すると、アルミナ、シリカ等の酸化物セラミックであることが望ましい。
【００４３】
上記金属ヒータにおいて、支持ピンは、金属板の加熱面から同じ高さで突出していることが望ましい。支持ピンの突出している高さが全て同じであると、半導体ウエハを載置した際、半導体ウエハは金属板の加熱面と平行となり、また、全ての支持ピンが半導体ウエハを支持するため、撓みが発生しない。その結果、半導体ウエハと金属板との距離が均一となり、半導体ウエハを均一に加熱することが可能となる。一方、支持ピンの突出している高さが異なる場合、半導体ウエハが傾いてしまい、また、高さの低い支持ピンが半導体ウエハと接触せず、撓みが生じる。その結果、半導体ウエハと金属板との距離にばらつきが発生し、半導体ウエハを均一に加熱することが困難となる。
【００４４】
上記支持ピンが金属板の加熱面から突出する高さは、５〜５０００μｍであること、すなわち、被加熱物を金属板の加熱面から５〜５０００μｍ離間した状態で保持することが望ましい。５μｍ未満では、金属板の温度分布の影響をうけて半導体ウエハの温度が不均一になると共にウエハが金属板に接触する可能性がある。５０００μｍを超えると、半導体ウエハの温度が上昇しにくくなり、特に、半導体ウエハの外周部分の温度が低くなってしまうからである。
被加熱物と金属板の加熱面とは５〜５００μｍ離間することがより望ましく、２０〜２００μｍ離間することが更に望ましい。
【００４５】
上記支持ピンを設置する凹部および支持ピン用貫通孔の直径は１〜１０ｍｍが望ましい。１ｍｍ未満では、支持ピンを確実に固定することができず、１０ｍｍを超えるとクーリングスポットが発生するからである。
また、凹部の深さは、１〜１０ｍｍであることが望ましい。１ｍｍ未満であると、支持ピンが外れてしまうおそれがあり、１０ｍｍを超えるとクーリングスポットが発生するからである。
【発明の効果】
【００４６】
本発明の金属ヒータは、一の金属板のみからなり、該金属板の加熱面と反対側の面にヒータが設けられている金属ヒータに比べ、半導体ウエハ等の被加熱物を迅速に加熱することができる。
【００４７】
さらに、本発明の金属ヒータでは、金属ヒータを構成する複数の金属板は、同質の材料からなるため、加熱時における加熱面の平坦性が向上することとなり、半導体ウエハ等の被加熱物との距離を一定に保つことができるため、半導体ウエハ等を均一に加熱することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４８】
本発明の金属ヒータは、複数の金属板と発熱体とから構成され、上記金属板の間に上記発熱体が挟持された金属ヒータであって、上記複数の金属板は、同質の材料からなることを特徴とする。
【００４９】
本発明の金属ヒータの一例として、２つの金属板の間にヒータが挟持されている構成の金属ヒータについて、図面を用いて説明する。
図１（ａ）は、このような金属ヒータを模式的に示す断面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）に示す金属ヒータにおいて発熱体と導電線とを接合用の箔を介してかしめにより接合する方法を模式的に示す図である。また、図２は、図１に示す金属ヒータの一部であるヒータを模式的に示す水平断面図である。
【００５０】
この金属ヒータ１０では、円板形状の上部金属板１１と下部金属板２１との間に、ヒータ１２が挟持されており、上部金属板１１とヒータ１２と下部金属板２１とは、金属板固定ネジ１７により固定されるとともに、締め付けられ、ヒータ１２の熱が上部金属板１１に良好に伝達されるように構成されている。
また、上部金属板１１の厚さは、下部金属板２１の厚さよりも厚くなっている。従って、既に説明したように、加熱面の平坦性が確保されるとともに、加熱面の温度が均一になり、被加熱物を均一に加熱することできる。
また、金属板固定ネジ１７で固定することにより、実質的な金属板の厚さが厚くなるため、加熱面の平坦性が、さらに向上する。
【００５１】
金属板固定ネジ１７により固定された上部金属板１１とヒータ１２と下部金属板２１とは、有底円筒形状の支持容器２０の底面に設けられた支持板２５により支持されており、支持板２５と接触している部分以外は、支持容器２０と接触しない構造となっている。また、支持容器２０の下には、熱を遮蔽するための遮熱板２３が設けられている。また、支持容器２０の外周縁部には、障壁リング３２が設けられている。障壁リング３２を設けることにより、外部からの気体の流入を阻止し、加熱面１１ａの温度変化を防止することができる。
【００５２】
本発明の金属ヒータ１０では、上記構造をとることにより、上部金属板１１の加熱面１１ａにおける平坦度５０μｍ以下を実現することが可能である。このような平坦度を実現することにより、半導体ウエハを加熱する際、半導体ウエハと金属板との距離をほぼ一定にすることが可能となり、半導体ウエハの全体が均一な温度となるように加熱することができる。
本発明の金属ヒータ１０においては、加熱面１１ａの周縁部に周辺からの気体の流入による温度の変化を防止するために、ウエハガイドリングを設けてもよい。
【００５３】
本発明の金属ヒータ１０は、上部金属板１１、ヒータ１２および下部金属板２１の側面が支持容器２０と密着しておらず、非接触の状態で固定されており、また、下部金属板２１も支持容器２０の底面と直接接触しておらず、支持板２５により支持されている。このように、上部金属板１１、ヒータ１２および下部金属板２１の側面と支持容器２０とを非接触とすることにより、上部金属板１１が熱膨張した際の側面からの圧迫に伴う湾曲を防止することができる。また、上部金属板１１、ヒータ１２および下部金属板２１が支持板２５のみを介して支持され、他の部分と接触していない構造とすることにより、被加熱物を加熱する際に、上部金属板１１、ヒータ１２および下部金属板２１の側面が支持容器２０と密着する場合と比べて、金属板等からの熱の逃散が少なく、被加熱物を迅速に加熱することができる。この場合、空気層が断熱層として機能する。
なお、支持容器２０の底面に支持板２５を設けず、上部金属板１１、ヒータ１２および下部金属板２１等を支持容器２０の底面にそのまま載置してもよい。
【００５４】
なお、加熱の後、上部金属板１１、ヒータ１２および下部金属板２１を迅速に冷却する必要が生ずる場合があるが、例えば、支持容器２０の底板に冷却管等を接続し、冷却した空気等を支持容器２０内に導入することにより、迅速に冷却することができる。
【００５５】
また、金属ヒータ１０は、金属板固定ネジ１７が支持容器２０を貫通せず、上部金属板１１、ヒータ１２および下部金属板２１のみを貫通して、これらを固定している。このような構成とすることにより、上部金属板１１と支持容器２０との間の熱膨張率の差に起因する上部金属板１１の変形を防止することができるとともに、被加熱物を加熱する際に、上部金属板１１等からの熱の逃散が少なく、被加熱物を迅速に加熱することができる。
【００５６】
さらに、支持容器２０の底部には、遮熱板２３が設置されており、上部金属板１１および下部金属板２１からの熱が装置に伝熱することを防止できるような構成となっている。
【００５７】
また、金属ヒータ１０には、有底孔１４が形成され、有底孔１４には、上部金属板１１の温度を測定するための測温素子１６が埋め込まれている。
【００５８】
さらに、金属ヒータ１０では、加熱面に先端が尖塔状の支持ピン１８が設けられており、この支持ピン１８を介して半導体ウエハ１９を支持することにより、半導体ウエハ１９を、上部金属板１１の加熱面より一定距離離間させた状態で支持し加熱することができる。
【００５９】
なお、本発明の金属ヒータにおいて、支持ピンの数は特に限定されるものではないが、例えば、金属板の直径が１２インチ（３００ｍｍ）以上の場合には、支持ピンの数は６本以上であることが望ましい。支持ピンの本数が６本以上であると、加熱面と半導体ウエハとのクリアランスが正確に保持されるため、過渡時に加熱面の温度の均一性を確保する確保しやすくなる。
【００６０】
また、金属ヒータ１０には、上部金属板１１、ヒータ１２、下部金属板２１および支持容器２０を貫通する貫通孔１５も設けられており、貫通孔１５に柱状のリフターピン等を挿通することによっても、被加熱物である半導体ウエハ１９を上部金属板１１の加熱面１１ａより一定距離離間させた状態で支持し半導体ウエハ１９を搬送することができるようになっている。
【００６１】
そして、ヒータ１２は導電線２４と接続されており、導電線２４は、支持容器２０および遮熱板２３に形成された貫通孔から外部に引き出され、電源等（図示せず）と接続されている。
なお、図１に示す金属ヒータ１０では、下部金属板２１に貫通孔を形成し、この貫通孔に導電線２４を挿通するような構成となっているが、導電線２４はヒータ３２の側面においてヒータの内部に設置された発熱体と接続することとしてもよい。
【００６２】
また、金属ヒータ１０では、上部金属板１１とヒータ１２と下部金属板２１とが、金属板固定ネジ１７により固定されている。なお、金属板固定ネジ１７は、ヒータ１２と下部金属板２１とは貫通し、上部金属板１１は貫通しないように取り付けられている。
このように、金属板固定ネジ１７によって、上部金属板１１等が固定されている場合、金属板固定ネジ１７の上部金属板１１に挿入された部分の長さは、上部金属板の厚さの３／４以下であることが望ましい。
金属板固定ネジ１７の上部金属板１１に挿入された部分の長さが、上部金属板１１の厚さの３／４よりも長くなると、金属板の加熱面のうち、金属板固定ネジ１７の直上部分の温度がその周囲の温度に比べて高くなり、被加熱物を均一に加熱することができないことがある。
【００６３】
また、図２に示したように、ヒータ１２は、上部金属板１１および下部金属板２１と同様に平面視円形状であり、上部金属板１１の加熱面１１ａ全体の温度が均一になるように加熱するため、ヒータ１２の内部には、閉回路からなる発熱体２５ａ、２５ｂが配置されている。
【００６４】
ヒータ１２に関しては、ヒータ１２の外周部に屈曲線が円環状に繰り返して閉回路が形成されたパターンからなる発熱体２５ｂが配置され、その内部に同心円の一部を描くようにして繰り返した閉回路が形成されたパターンからなる発熱体２５ａが配置されている。
さらに、図示はしていないが、ヒータ１２は、２枚のマイカ板で発熱体を挟持し、固定した構成となっており、通電時は発熱体がマイカ板を加熱して、マイカ板の２次輻射によって被加熱物を加熱することができるようになっている。発熱体はステンレス箔により構成されていてもよい。
【００６５】
本発明の金属ヒータ１０では、ヒータ１２の内部に形成された発熱体２５の外縁が金属板１１の外周から金属板１１の直径の２５％以内の位置に存在していることが望ましい。通常、金属板１１の外周部分では、金属板１１の外周部分の表面からの放熱により、温度が不均一になりやすいが、本発明の金属ヒータ１０では、このような外周部分にも発熱体が配設されているため、被加熱物である半導体ウエハ等を温度のばらつきなく、均一に加熱することができるからである。
【００６６】
次に、本発明を構成する金属ヒータの材質や形状等について、さらに詳しく説明する。
【００６７】
本発明の金属ヒータにおいて、金属板には、被加熱物を載置する加熱面の反対側から加熱面に向けて有底孔を設けるとともに、有底孔の底を発熱体よりも相対的に加熱面に近く形成し、この有底孔に熱電対等の測温素子（図示せず）を設けることが望ましい。
【００６８】
また、有底孔の底と加熱面との距離は、０．１ｍｍ〜金属板の厚さの１／２であることが望ましい。
これにより、測温場所が発熱体よりも加熱面に近くなり、より正確な半導体ウエハの温度の測定が可能となるからである。
【００６９】
有底孔の底と加熱面との距離が０．１ｍｍ未満では、放熱してしまい、加熱面に温度分布が形成され、厚さの１／２を超えると、発熱体の温度の影響を受けやすくなり、温度制御できなくなり、やはり加熱面に温度分布が形成されてしまうからである。
【００７０】
有底孔の直径は、０．３ｍｍ〜５ｍｍであることが望ましい。これは、大きすぎると放熱性が大きくなり、また小さすぎると加工性が低下して加熱面との距離を均等にすることができなくなるからである。
【００７１】
上記測温素子としては、例えば、熱電対、白金測温抵抗体、サーミスタ等が挙げられる。
また、上記熱電対としては、例えば、ＪＩＳ−Ｃ−１６０２（１９８０）に挙げられるように、Ｋ型、Ｒ型、Ｂ型、Ｓ型、Ｅ型、Ｊ型、Ｔ型熱電対等が挙げられるが、これらのなかでは、Ｋ型熱電対が好ましい。
【００７２】
上記熱電対の接合部の大きさは、素線の径と同じが、または、それよりも大きく、０．５ｍｍ以下であることが望ましい。これは、接合部が大きい場合は、熱容量が大きくなって応答性が低下してしまうからである。なお、素線の径より小さくすることは困難である。
【００７３】
上記測温素子は、金ろう、銀ろうなどを使用して、有底孔の底に接着してもよく、有底孔に挿入した後、耐熱性樹脂で封止してもよく、両者を併用してもよい。
上記耐熱性樹脂としては、例えば、熱硬化性樹脂、特にはエポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ビスマレイミド−トリアジン樹脂などが挙げられる。これらの樹脂は、単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
【００７４】
上記金ろうとしては、３７〜８０．５重量％Ａｕ−６３〜１９．５重量％Ｃｕ合金、８１．５〜８２．５重量％：Ａｕ−１８．５〜１７．５重量％：Ｎｉ合金から選ばれる少なくとも１種が望ましい。これらは、溶融温度が、９００℃以上であり、高温領域でも溶融しにくいためである。
銀ろうとしては、例えば、Ａｇ−Ｃｕ系のものを使用することができる。
【００７５】
上記ヒータとしては、図２に示すようなマイカヒータ、シリコンラバーヒータ等を用いることができる。また、単に絶縁性のシールに発熱線を形成したものヒータとして使用することもできる。
上記マイカヒータとしては、任意のパターンに形成したニクロム線等の発熱体を絶縁体であるマイカ板で挟持したものを使用することができる。
また、上記シリコンラバーヒータとしては、任意のパターンに形成したニクロム線等の発熱体を絶縁体であるシリコンラバーで挟持したものを使用することができる。
【００７６】
上記ヒータを加熱するための発熱体については、電圧を印加した場合に発熱するものであれば、上述したニクロム線に限られず、タングステン線やモリブデン線等の他の金属線等であってもよい。
また、発熱体としては、金属線の他に金属箔を使用することもできる。上記金属箔としては、ニッケル箔、ステンレス箔をエッチング等でパターン形成して発熱体としたものが望ましい。パターン化した金属箔は、樹脂フィルム等ではり合わせてもよい。
さらに、発熱体を被覆する絶縁体についても、短絡を防止することができ、高温にも耐え得る材質のものであれば、上述したマイカ板やシリコンラバーに限られず、例えば、フッ素樹脂、ポリイミド樹脂、ポリベンゾイミダゾール（ＰＢＩ）等であってもよく、セラミック等からなる繊維をマット状にしたものを用いてもよい。
【００７７】
上記金属ヒータがヒータを金属板で挟持した形状である場合には、上記ヒータを複数設けてもよい。この場合は、各層のパターンは、相互に補完するようにどこかの層に発熱体が形成され、加熱面の上方から見ると、どの領域にもパターンが形成されている状態が望ましい。このような構造としては、例えば、互いに千鳥の配置になっている構造が挙げられる。
【００７８】
また、本発明の金属ヒータにおける発熱体のパターンとしては、図２に示したようなパターンに限られず、例えば、同心円状のパターン、渦巻き状のパターン、偏心円状のパターン等も用いることができる。また、これらを組み合わせたパターンであってもよい。
また、上記発熱体は、上述したように２以上に分割されていることが望ましい。
【００７９】
また、上記発熱体の面積抵抗率は、０．１〜１０Ω／□が好ましい。面積抵抗率が１０Ω／□を超えると、所望の発熱量を確保するために、発熱体の直径を非常に細くしなければならず、このため、わずかな欠け等で断線したり、抵抗値が変動したりするからである。また、面積抵抗率が０．１Ω／□未満の場合、発熱体の直径を大きくしなければ、発熱量を確保できず、その結果、発熱体パターン設計の自由度が低下し、加熱面の温度を均一にすることが困難となるからである。
【００８０】
発熱体と電源とを接続するための手段としては、図１で示すように、金属箔からなる発熱体の一部を露出させて接続用箔とし、該接続用箔により導電線の一端を包み、その部分にかしめ部を有する取付部材を取り付け、上記かしめ部をかしめることにより接続してもよく、導電線を半田等で発熱体の両端部に取り付け、この導電線を介して電源等と接続することとしてもよく、発熱体の両端部に端子を取り付け、この端子を介して電源等と接続することとしてもよい。
また、上記端子は、半田、ろう材、圧着、かしめ等により発熱体に取り付けることが望ましい。半田を介して端子を取り付けることが望ましい理由は、ニッケルは、半田の熱拡散を防止するからである。接続端子としては、例えば、コバール製の外部端子が挙げられる。
【００８１】
接続端子を接続する場合、半田としては、銀−鉛、鉛−スズ、ビスマス−スズなどの合金を使用することができる。なお、半田層の厚さは、０．１〜５０μｍが好ましい。半田による接続を確保するのに充分な範囲だからである。
【００８２】
また、本発明の金属ヒータでは、金属板とヒータとの間に中プレートを介設することとしてもよい。このような中プレートを介設することにより、発熱体で発生させた熱をより均一化した状態で金属板に伝達することができる。上記中プレートの材質としては、熱伝導性に優れる金属が望ましく、例えば、銅、銅合金等を使用することができる。
【００８３】
また、図１に示す金属ヒータでは、金属板の側面と支持容器とが非接触となっているが、これらが接触しているような構成である場合には、金属板の側面と支持容器との間に断熱リングを介設することが望ましい。金属板の外周部において、熱が逃散することにより、金属板の加熱面に温度のばらつきが発生することを防止できる。
【００８４】
上記支持容器および上記遮熱板は、一体化されていてもよく、遮熱板が支持容器に連結固定されていてもよいが、支持容器と遮熱板とが、一体的に形成されていることが望ましい。金属ヒータ全体の強度を確保することができるからである。
【００８５】
上記支持容器は、円筒形状であることが望ましく、上記遮熱板は、円板形状であることが望ましい。
また、上記支持容器および上記遮熱板の厚さは、０．１〜５ｍｍであることが望ましい。０．１ｍｍ未満では、強度に乏しく、５ｍｍを超えると熱容量が大きくなるからである。
【００８６】
上記支持容器および上記遮熱板は、加工等が容易で機械的特性に優れるとともに、金属ヒータ全体の強度を確保できるように、ＳＵＳ、アルミニウム、インコネル（クロム１６％、鉄７％を含むニッケル系の合金）等の金属により構成されることが望ましい。
なお、上記支持容器と上記遮熱板とが、一体化されていない場合、上記遮熱板としては、遮熱性に優れるように、例えば、耐熱性樹脂、セラミック板、これらに耐熱性の有機繊維や無機繊維が配合された複合板等、余り熱伝導率が大きくなく、かつ、耐熱性に優れたものを用いることも可能である。
【００８７】
また、支持容器または遮熱板には、冷媒導入管を取り付けることとしてもよい。金属ヒータを冷却するための強制冷却用の冷媒等を導入することにより、金属ヒータを迅速に降温させることができるからである。さらに、支持容器または遮熱板には、導入した強制冷却用の冷媒等を排出するための貫通孔が形成されていることとしてもよい。
【００８８】
次に、本発明に係る金属ヒータの製造方法の一例として、図１に示す金属ヒータ１０の製造方法について説明することとする。
【００８９】
（１）金属板の作製工程
アルミニウム−銅合金等からなる板状体に、ＮＣ旋盤を用いて外径加工を行い、円板形状とした後、この板状体に端面加工、表面加工および裏面加工を順に行う。
このとき、上部金属板となる板状体の厚さを、下部金属板となる板状体の厚さよりも厚くすることが望ましい。なお、本発明では、上部金属板と下部金属板とを同質の材料により構成する。
【００９０】
次に、マシニングセンタ（MC）等を用いて、半導体ウエハを支持するためのリフターピンを挿入する貫通孔となる部分、支持ピンを設置するための凹部、熱電対などの測温素子を埋め込むための有底孔となる部分を形成する。また、同様にして所定の位置に有底孔を形成した後、この有底孔にネジ溝を形成することにより、金属板固定用ネジを挿通するためのネジ穴を形成する。
【００９１】
そして、上部金属板となる板状体にロータリー研削盤を用いて表面研削処理を施すことにより、上部金属板および下部金属板を製造する。この表面研削処理を施すことにより、金属板の表面の平坦度を２０〜３０μｍ程度にすることができる。
また、上部金属板の側面、または、当該金属板の加熱面の外縁もしくは表面には、必要に応じて、雰囲気ガス（例えば、空気等）の流動を抑制するウエハガイドリングを形成してもよい。上記ウエハガイドリングは、例えば、アルミニウム−銅合金、ＳＵＳ等により形成することができる。また、同様の目的で、支持容器の最上部に障壁リングを設けてもよい。
上記ウエハガイドリングや上記障壁リングを設けることにより、加熱領域の内外の雰囲気ガスの流動が阻害され、その結果、被加熱物を均一に加熱することができる。
【００９２】
次に、上部金属板および下部金属板にアルマイト処理を施し、上部金属板および下部金属板の表面に酸化被膜を形成する。このような処理を行うことにより、金属板の耐食性が向上するとともに、表面が硬くなるため、金属板に傷等が付きにくくなる。また、実際の半導体製造・検査工程で使用する場合であっても、金属板がレジスト液や腐食性ガス等によって腐食されるにくくなる。
なお、上記アルマイト処理（陽極酸化被膜処理）としては、例えば、硫酸法、シュウ酸法等を用いることができるが、表面ピンホールの生成を防止できるため、シュウ酸法を用いることが望ましい。
【００９３】
（２）ヒータの設置
所定のパターンに加工したニクロム線、金属箔、ステンレス箔等の発熱体をマイカ等のセラミック板で挟持したヒータを、上部金属板と下部金属板の間に設置し、下部金属板およびヒータに設けられたネジ孔に金属板固定用ネジを挿通した後、締め付けて下部金属板とヒータとを一体化する。
なお、発熱体は、ヒータ全体を均一な温度にする必要があることから、屈曲線が円環状に繰り返しや同心円の一部を描くようにして繰り返しを基本にしたパターン等とすることが好ましい。
また、金属板とヒータとの間には、銅等のように熱伝導性に優れる材料からなる中プレートを挟持させることとしてもよい。これにより、ヒータから放射される熱をより均一化した状態で上部金属板に伝達することができる。
【００９４】
（３）支持容器の取り付け
そして、このように金属板とヒータとを一体化させたものを、図１に示したような円筒形状の支持容器の支持板２５上に設置し、固定する。
なお、支持容器には、その底面に支持容器と同様の材質により構成される遮熱板を設置するとともに、測温素子、導電線等を挿通できるような貫通孔を形成しておく。
【００９５】
本発明の金属ヒータにおいては、図１に示すように、金属板およびヒータの側面と支持容器とが非接触の状態で支持、固定されていることが望ましい。
金属板およびヒータの側面から熱が逃散することにより、金属板の加熱面の外周部が低温となる場合があるからである。
なお、金属板およびヒータの側面と支持容器とが接触した状態で支持、固定されている場合には、金属板と支持容器との間にポリイミド樹脂、フッ素樹脂等からなる断熱リングを介設することが望ましい。
【００９６】
（４）電源等への接続
ヒータに設けられた発熱体の両端部に電源との接続のための端子（外部端子）を半田、ろう材などで取り付けるか、または、圧着、ねじ込み、かしめなどの機械的な取付方法（取付手段）で取り付け、外部の電源等に接続し、金属ヒータの製造を終了する。
【実施例】
【００９７】
以下、本発明を実施例によりさらに詳細に説明する。
本実施例では、半導体ウエハを加熱する金属ヒータを例に示すが、本発明は、光導波路の温度調整用ヒータとしても使用することができる。
【００９８】
（実施例１）
金属ヒータ（図１、２参照）の製造
（１）アルミニウム−銅合金（Ａ２２１９（ＪＩＳ−Ｈ４０００））からなる板状体にＮＣ旋盤（ワシノ機械社製）を用いて外径加工を行い、円板形状とした後、この円板体に端面加工、表面加工および裏面加工を施すことにより、上部金属板用の円板体および下部金属板用の円板体を製造した。
【００９９】
次に、マシニングセンタ（日立精機社製）を用いて、これらの円板体に半導体ウエハ１９を支持するためのリフターピンを挿入する貫通孔１５となる部分、支持ピン１８を設置するための凹部、測温素子１６を埋め込むための有底孔１４となる部分を形成した。
なお、貫通孔１５は３箇所に形成し、支持ピン１８を設置するための凹部は９箇所に形成した。
【０１００】
また、同様にして所定の位置に有底孔または貫通孔を形成した後、これらの有底孔または貫通孔にネジ溝を形成することにより、円板体に金属板固定用ネジ１７を挿通するためのネジ穴を形成した。
なお、上部金属板と板状体には、その厚さの３／４の深さを有するネジ穴を形成した。
【０１０１】
（２）次に、（１）の工程で製造された上部金属板用の円板体の加熱面側表面に、ロータリー研削盤（岡本工作機械製作所製）を用いて表面研削処理を施し、厚さ１５ｍｍ、直径３３０ｍｍの上部金属板１１および厚さ５ｍｍ、直径３３０ｍｍの下部金属板２１を得た。
【０１０２】
さらに、上部金属板１１の側面に、下記の方法を用いて被加熱物であるウエハの障壁リングを設けた。
すなわち、上部金属板の加熱面上面より、支持容器の外周縁部の高さを高くすることにより障壁リングを設けた。
なお、本実施例では、上部金属板１１の厚さが下部金属板２１の厚さよりも厚いものとなっている。
【０１０３】
（３）次に、上部金属板１１および下部金属板２１を電解液  １０％Ｈ２ＳＯ４、電圧  １０Ｖ、電流密度  ０．８Ａ／ｄｍ２、液温  ２０℃の条件でアルマイト処理を行い、上部金属板１１および下部金属板２１の表面に厚さ１５μｍの酸化被膜を形成した。
【０１０４】
（４）そして、図２に示すような屈曲線が円環状に繰り返したパターンおよび同心円の一部を描くようにして繰り返したパターンに加工した厚さ２００μｍのステンレス箔からなる発熱体を厚さ０．３ｍｍの２枚のマイカ板で挟持し、直径３３０ｍｍのヒータ１２を得た。
なお、ヒータ１２では、発熱体の外縁が、上部金属板１１の外周から上部金属板１１の直径の２５％以内の位置となるように発熱体を形成し、発熱体の回路の総数は４とした。
また、マイカ板２６には、貫通孔１５となる部分、有底孔１４となる部分および金属板固定ネジ１７を挿通するためのネジ孔となる部分を予め形成しておいた。
【０１０５】
その後、（１）〜（３）の工程で製造した上部金属板１１および下部金属板２１でヒータ１２を挟み込み、下部金属板２１およびヒータ１２に設けられたネジ孔に金属板固定用ネジ１７を挿通した後、これを締め付けることにより、上部金属板１１、下部金属板２１およびヒータ１２を一体化した。
【０１０６】
（５）次に、図１に示したような有底円筒形状でＳＵＳ製の支持容器２０を製造し、この支持容器２０の底面に支持板２５を設けるとともに、貫通孔１５となる部分、有底孔１４となる部分および導電線２４を挿通するための貫通孔を形成し、その後、支持容器２０の底部に円板形状でＳＵＳ製の遮熱板２３を設置した。
そして、遮熱板２３が設置された支持容器２０の内部に、（４）で製造したヒータ１２および下部金属板２１が取り付けられた上部金属板１１を支持板２５を介して載置し、上部金属板１１、ヒータ１２および下部金属板２１の側面と支持容器２０とが非接触となるようにしっかりと固定した。
【０１０７】
（６）温度制御のための白金測温抵抗体からなる測温素子１６を有底孔１４に挿入した後、封止材として無機接着剤（東亞合成社製、アロンセラミック）を用いて有底孔１４を封止した。また、上部金属板１１の加熱面に形成された凹部に支持ピン１８を設置した。
【０１０８】
（７）次いで、ヒータ１２に設けられた発熱体であるステンレス箔２９から取り出された接続用のステンレス箔３０によって導電線２４を包んで、さらに、取付部材３１をはめた状態でこれらをかしめることにより、接続用のステンレス箔３０に導電線２４を取り付け、外部の電源等と接続し、金属ヒータ１０を得た。
【０１０９】
（実施例２）
金属ヒータの製造
上部金属板１１の厚さを２０ｍｍとし、下部金属板２１の厚さを５ｍｍとした以外は、実施例１と同様にして、金属ヒータを製造した。
【０１１０】
（実施例３）
金属ヒータの製造
上部金属板１１の厚さを２５ｍｍとし、下部金属板２１の厚さを１０ｍｍとした以外は、実施例１と同様にして、金属ヒータを製造した。
【０１１１】
（実施例４）
金属ヒータの製造
上部金属板１１の厚さを４０ｍｍとし、下部金属板２１の厚さを５ｍｍとした以外は、実施例１と同様にして、金属ヒータを製造した。
【０１１２】
（試験例１）
実施例１の（５）の工程で、支持容器２０の内径を上部金属板１１の直径（３３０ｍｍ）と略同じとして支持容器２０を製造し、上部金属板１１、ヒータ１２および下部金属板１１を、それらの側面と支持容器２０とが密着するように、支持容器２０の内部に設置し、固定した以外は、実施例１と同様にして金属ヒータを製造した。
【０１１３】
（比較例１）
下部金属板を銅製とした以外は、実施例２と同様にして金属ヒータを製造した。なお、本比較例では、上部金属板の厚さが下部金属板の厚さよりも厚いものとなっている。
【０１１４】
（比較例２）
金属板の底面に銅製の中プレートおよびヒータが設置された金属ヒータを製造した。なお、金属板の厚さは５５ｍｍであり、発熱体のパターンは実施例１と同様とした。
【０１１５】
実施例１〜４、試験例１および比較例１、２に係る金属ヒータに通電することにより昇温し、（１）定常時における面内温度均一性、（２）過渡時における面内温度均一性、（３）平坦度の測定、（４）オーバーシュート量の評価を行った。その結果を表１に示す。
なお、それぞれの評価は、下記の方法を用いて行った。
【０１１６】
（１）定常時における面内温度均一性
金属ヒータを１４０℃まで昇温した後、熱電対を備えた温度センサ付ウエハを金属ヒータの加熱面に載置し、加熱面の温度分布を測定した。温度分布は、昇温中における最高温度と最低温度との温度差の最大値で示す。
【０１１７】
（２）過渡時における面内温度均一性
金属ヒータにより、温度センサ付ウエハを常温〜１４０℃までの加熱した時の温度センサ付ウエハ面内の温度分布を測定した。温度分布は、１００℃、１２０℃および１３０℃において測定し、最高温度と最低温度との温度差の最大値で示す。
【０１１８】
（３）平坦度の測定
金属ヒータを常温〜１４０℃まで昇温した。その際、常温および１４０℃における、上部金属板の加熱面の平坦度をレーザ変位計（キーエンス社製）を用いて測定した。
【０１１９】
（４）オーバーシュート量
１４０℃で２０枚のシリコンウエハを処理したときのオーバーシュート量（処理中における最高温度から設定温度を引いた値）を測定した。
なお、（３）の平坦度の測定の評価について、常温における実施例１に係る金属ヒータ加熱面の一部の三次元形状を図５に示し、１４０℃における実施例１に係る金属ヒータ加熱面の一部の三次元形状を図６に示し、１４０℃における比較例１に係る金属ヒータ加熱面の一部の三次元形状を図７に示す。
【０１２０】
【表１】
2004200667.tif 000003
【０１２１】
表１に提示するように、実施例１〜４に係る金属ヒータは、定常時および過渡時における上部金属板の加熱面の温度が均一であった。これは、加熱面側とその反対側の金属板の材質が同じであるため、熱膨張係数が等しく、温度上昇してもそりが発生しないので、ウエハと加熱面との距離にばらつきが発生せず、均一に加熱できたためと考えられる。
【０１２２】
これに対して、比較例１に係る金属ヒータでは、上部金属板と下部金属板の材質が異なるため、熱膨張係数が異なっていたので、加熱時に変形が生じ、加熱面の温度が不均一であった。
【０１２３】
さらに、比較例２に係る金属ヒータでは、金属板が温度上昇によって変形してしまったため、加熱面の温度が不均一であった。
【０１２４】
また、試験例１に係る金属ヒータは、金属板の側面と支持容器とが密着しているため、金属板が熱膨張した際の側面からの圧迫に伴って金属板が湾曲することにより、加熱面の平坦性が低下し、その結果、加熱面での温度が不均一になったものと考えられる。
【０１２５】
オーバーシュート量については、実施例、試験例及び比較例に係る金属ヒータについて、その測定結果はいずれも略同一であった。
【図面の簡単な説明】
【０１２６】
【図１】（ａ）は、本発明に係る金属ヒータの一例を模式的に示す断面図である。（ｂ）は、図１（ａ）に示した金属ヒータにおいて発熱体と導電線とを接合用の箔を介してかしめにより接合する方法を模式的に示す図である。
【図２】図１に示した金属ヒータの一部を構成するヒータの水平断面図である。
【図３】本発明に係る金属ヒータの金属板およびヒータを模式的に示す断面図である。
【図４】従来の金属ヒータの一例を模式的に示す断面図である。
【図５】常温における実施例１に係る金属ヒータ加熱面の一部の三次元形状を示す図である。
【図６】１４０℃における実施例１に係る金属ヒータ加熱面の一部の三次元形状を示す図である。
【図７】１４０℃における比較例１に係る金属ヒータ加熱面の一部の三次元形状を示す図である。
【符号の説明】
【０１２７】
１０  金属ヒータ
１１  上部金属板
１１ａ  加熱面
１２  ヒータ
１４  有底孔
１５  貫通孔
１６  測温素子
１７  金属板固定用ネジ
１８  支持ピン
１９  半導体ウエハ
２０  支持容器
２１  下部金属板
２２  押え板
２３  遮熱板
２４  導電線
２５  支持板
２９  ステンレス箔
３０  接続用のステンレス箔
３１  取付部材
３２  障壁リング
【図１】
2004200667.tif 000004
【図２】
2004200667.tif 000005
【図３】
2004200667.tif 000006
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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