(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
板状セラミックス体の一方の主面に抵抗発熱体を備え、他方の主面にウェハを載せる載置面を備えたウェハ支持部材であって、前記抵抗発熱体に電力を供給する給電部と、該給電部を囲む金属ケースとを有し、前記板状セラミックス体の外周部に位置する前記抵抗発熱体は同心円状のパターンを有し、前記載置面は突出量が５〜９０μｍの凸状で、且つ前記抵抗発熱体の外接円の直径が前記板状セラミックス体の直径の９０〜９９％であり、前記板状セラミックス体の周辺部をリング状に支持して前記金属ケースと接続する接触部材を備え、前記接触部材の断面が円形状で、前記断面の直径が１ｍｍ以下であることを特徴とするウェハ支持部材。
【請求項２】
板状セラミックス体の一方の主面に抵抗発熱体を備え、他方の主面にウェハを載せる載置面を備えたウェハ支持部材であって、前記抵抗発熱体に電力を供給する給電部と、該給電部を囲む金属ケースと、前記載置面に前記ウェハを浮かした状態で保持するウェハ支持ピンとを有し、前記板状セラミックス体の外周部に位置する前記抵抗発熱体は同心円状のパターンを有し、前記載置面と前記ウェハとの間隔が中心部で狭く外周部で広くなるように前記載置面が突出量５〜９０μｍの凸状で、且つ前記抵抗発熱体の外接円の直径が前記板状セラミックス体の直径の９０〜９９％であり、前記板状セラミックス体の周辺部をリング状に支持して前記金属ケースと接続する接触部材を備え、前記接触部材の断面が円形状で、前記断面の直径が１ｍｍ以下であることを特徴とするウェハ支持部材。
【請求項３】
前記接触部材が前記板状セラミックス体と接する巾が０．１〜１３ｍｍであることを特徴とする請求項１または２に記載のウェハ支持部材。
【請求項４】
前記接触部材の熱伝導率が前記板状セラミックス体の熱伝導率より小さいことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のウェハ支持部材。
【請求項５】
前記接触部材のヤング率が１ＧＰａ以上で、前記板状セラミックス体のヤング率より小さいことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のウェハ支持部材。
【請求項６】
前記抵抗発熱体は、前記外接円に接する円弧状パターンと、該円弧状パターンに連続して繋がった連結パターンとを備え、前記外接円の一部に前記円弧状パターンのない空白域が存在し、この空白域の間隔が、前記板状セラミックス体の直径と前記外接円の直径との差より小さいことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のウェハ支持部材。
【請求項７】
前記円弧状パターンの線幅は、前記円弧状パターンに繋がる前記連結パターンの線幅と同等或いは大きいことを特徴とする請求項６に記載のウェハ支持部材。
【請求項８】
前記板状セラミックス体の厚みが１〜７ｍｍで、前記抵抗発熱体の厚みが５〜７０μｍであるとともに、前記抵抗発熱体の外接円の面積に対する前記抵抗発熱体の面積の比率が５〜５０％であることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のウェハ支持部材。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主にウェハを加熱する際に用いるウェハ加熱装置に関するものであり、例えば半導体ウェハや液晶装置あるいは回路基板等のウェハ上に薄膜を形成したり、前記ウェハ上に塗布されたレジスト液を乾燥焼き付けしたりしてレジスト膜を形成する際に好適なウェハ支持部材に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体製造装置の製造工程における、半導体薄膜の成膜処理、エッチング処理、レジスト膜の焼き付け処理等においては、半導体ウェハ（以下、ウェハと略す）を加熱するためのウェハ支持部材が用いられている。
【０００３】
従来の半導体製造装置は、複数のウェハを一括して加熱するバッチ式と、１枚ずつ加熱する枚様式とがあり、枚葉式には、温度制御性に優れているので、半導体素子の配線の微細化とウェハ熱処理温度の精度向上が要求されるに伴い、ウェハ支持部材が広く使用されている。
【０００４】
このようなウェハ支持部材として、例えば特許文献１や特許文献２には、図８に示すようなウェハ支持部材が提案されている。
【０００５】
このウェハ支持部材７１は、板状セラミック体７２、金属ケース７９、を主要な構成要素としたもので、アルミニウム等の金属からなる有底状の金属ケース７９の開口部に、窒化物セラミックスや炭化物セラミックスからなる板状セラミック体７２を樹脂製の断熱性の接続部材７４を介してボルト８０で固定され、その上面をウェハＷを載せる載置面７３とするとともに、板状セラミック体７２の下面に、例えば図９に示すような同心円状の抵抗発熱体７５を備えるようになっていた。
【０００６】
さらに、抵抗発熱体７５の端子部には、給電端子７７がロウ付けされており、この給電端子７７が金属ケース７９の底部７９ａに形成されたリード線引出用の孔７６に挿通されたリード線７８と電気的に接続されるようになっていた。
【０００７】
ところで、このようなウェハ支持部材７１において、ウェハＷの表面全体に均質な膜を形成したり、レジスト膜の加熱反応状態を均質にするためには、ウェハの温度分布を均一にすることが重要である。その為、これまでウェハの面内の温度差を小さくするため、抵抗発熱体７５の抵抗分布を調整したり、抵抗発熱体７５の温度を分割制御することが行われている。また、熱引きを発生し易い構造の特許文献３や特許文献４に記載のウェハ支持部材では、ウェハＷの周辺域の発熱域を増大させる等の提案がなされていた。
【０００８】
近年半導体配線の微細化の為に用いられるようになってきた化学増幅型レジストの熱処理に於いては、ウェハＷを板状セラミックス体７２の上に差し替えした際に温度が安定するまでの過渡時における、ウェハＷ面内の温度バラツキが、露光後のレジストの化学増幅処理に極めて重要であり、従来に増して、緻密かつ応答性の良い温度制御が必要となってきた。
【００１０】
特許文献５には、載置面７３からウェハを浮かせて支持するために３個の支持ピン８２を設置し、この位置を調整することにより、ウェハＷの反りを発生させることにより載置面７３との間隔を調整し、ウェハＷの温度を均一にすることが示されていた。
【００１１】
また、ウェハＷを載せる載置面を凸形状としてウェハＷ面の過渡温度特性を改善したウェハ支持部材が開示されている（特許文献６）。
【００１２】
しかし、いずれも非常に複雑で微妙な構造、制御が必要になるという課題があり、簡単な構造で温度分布を更に均一に加熱できるようなウェハ支持部材が求められていた。
【００１３】
【特許文献１】
特開２００１−２０３１５６号公報
【００１４】
【特許文献２】
特開２００１−３１３２４９号公報
【００１５】
【特許文献３】
特開２００２−７６１０２号公報
【００１６】
【特許文献４】
特許第２５２７８３６号公報
【００１７】
【特許文献５】
特開平１０−２２３６４２号広報
【００１８】
【特許文献６】
特開２００２−８３８５８号公報
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献５に示すウェハ加熱装置は、ウェハを均一に加熱するために、ウェハＷの反りを利用して調整するようにしているが、載置面７３に温度差があり、その温度差は載置面７３内全体に一様でなく、ウェハＷの反りでこの温度差を補正しても十分補正できず温度差がまだ大きいとの課題があった。このようにウェハＷと載置面７３の間の間隔が一定でないと、ウェハＷを載せ替えた際の昇温過渡時に、前記間隔が小さい部分は板状セラミックス体７２の昇温の影響を大きく受けて速やかに温度が高めになり、逆に前記間隔が大きい部分はウェハＷの温度が遅れ気味に上昇するので、両者の間で温度差が大きくなるという問題があった。最近のレジストにおいては、この温度差が成膜バラツキや、レジスト膜の反応状態を不均一にしてしまうという問題があった。
【００２０】
特に、近年、細密化が進み、低温側での温度依存性の高いレジストが普及されており、ウェハが載置面７３へ載置される直後でウェハＷの温度が室温から設定温度に達するまでのウェハＷ面内の最大温度差が６℃以下と小さいことが望まれている。
【００２１】
更に、半導体素子の配線微細化に伴い使用され始めた化学増幅型レジストにおいては、ウェハの温度の均一性は勿論のこと、ウェハを熱処理装置に載置した瞬間から離脱し熱処理を終了させるまでの過渡的な温度履歴も極めて重要となり、ウェハ載置直後から概ね６０秒以内にウェハの温度が均一に安定することが望まれている。
【００２２】
しかしながら、特許文献１や２に紹介されている装置では、樹脂リング７４としてフッ素樹脂が用いられるが、固定ボルト８０による押圧により変形し易く板状セラミックス体７２が傾いたりして位置精度良く設置できないことから過渡時のウェハ面内の温度差が大きいとの課題があった。
【００２３】
また、特許文献６に記載のように載置面を凸形状とてウェハ温度の過渡特性を改善しているが、更なる過渡特性の改善が望まれている。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、上記の課題について鋭意検討した結果、板状セラミックス体の一方の主面に抵抗発熱体を備え、他方の主面にウェハを載せる載置面を備えたウェハ支持部材であって、前記抵抗発熱体に電力を供給する給電部と、該給電部を囲む金属ケースとを有し、前記板状セラミックス体の外周部に位置する前記抵抗発熱体は同心円状のパターンを有し、前記載置面は突出量が５〜９０μｍの凸状で、且つ前記抵抗発熱体の外接円の直径が前記板状セラミックス体の直径の９０〜９９％であり、前記板状セラミックス体の周辺部をリング状に支持して前記金属ケースと接続する接触部材を備え、前記接触部材の断面が円形状で、前記断面の直径が１ｍｍ以下であることを特徴とする。
【００２５】
また、本発明は、板状セラミックス体の一方の主面に抵抗発熱体を備え、他方の主面にウェハを載せる載置面を備えたウェハ支持部材であって、前記抵抗発熱体に電力を供給する給電部と、該給電部を囲む金属ケースと、前記載置面に前記ウェハを浮かした状態で保持するウェハ支持ピンとを有し、前記板状セラミックス体の外周部に位置する前記抵抗発熱体は同心円状のパターンを有し、前記載置面と前記ウェハとの間隔が中心部で狭く外周部で広くなるように前記載置面が突出量５〜９０μｍの凸状で、且つ前記抵抗発熱体の外接円の直径が前記板状セラミックス体の直径の９０〜９９％であり、前記板状セラミックス体の周辺部をリング状に支持して前記金属ケースと接続する接触部材を備え、前記接触部材の断面が円形状で、前記断面の直径が１ｍｍ以下であることを特徴とする。
【００２７】
また、前記接触部材が前記板状セラミックス体と接する巾が０．１〜１３ｍｍであることを特徴とする。
【００２８】
また、前記接触部材の熱伝導率が前記板状セラミックス体の熱伝導率より小さいことを特徴とする。
【００２９】
また、前記接触部材のヤング率が１ＧＰａ以上で、板状セラミックス体のヤング率より小さいことを特徴とする。
【００３２】
また、前記抵抗発熱体は、前記外接円に接する円弧状パターンと、該円弧状パターンに連続して繋がった連結パターンとを備え、前記外接円の一部に前記円弧状パターンのない空白域が存在し、この空白域の間隔が、前記板状セラミックス体の直径と前記外接円の直径との差より小さいことを特徴とする。
【００３３】
また、前記円弧状パターンの線幅は、前記円弧状パターンに繋がる前記連結パターンの線幅と同等或いは大きいことを特徴とする。
【００３４】
また、前記板状セラミックス体の厚みが１〜７ｍｍで、前記抵抗発熱体の厚みが５〜７０μｍであるとともに、前記抵抗発熱体の外接円の面積に対する抵抗発熱体の面積の比率が５〜５０％であることを特徴とする。
【００３５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
【００３６】
図１（ａ）は本発明のウェハ支持部材１の一例を示す断面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）の板状セラミックス体２が凸形状であることを示す模式図である。炭化珪素または窒化アルミニウムを主成分とするセラミックスからなる板状セラミックス体２の一方の主面を、ウェハＷを載せる載置面３とするとともに、他方の主面に抵抗発熱体５を形成し、該抵抗発熱体５に電気的に接続する給電部６を具備したヒータ板１００を備え、給電部６に給電端子１１が接続している。これらの給電部６を囲む金属ケース１９が接続部材１７を介して板状セラミックス体２の他方の主面の周辺部に固定されている。
【００３７】
また、ウェハリフトピン２５は、板状セラミックス体２を貫通する孔を通してウェハＷを上下に移動させて、ウェハＷを載置面３に載せたり降ろしたりすることができる。そして、給電部６に給電端子１１が接続されて外部から電力が供給され、測温素子２７で板状セラミックス体２の温度を測定しながらウェハＷを加熱することができる。
【００３８】
尚、ウェハＷは、ウェハ支持ピン８により載置面３から浮かした状態で保持され、ウェハＷの片当たり等による温度バラツキを防止する。また、抵抗発熱体５を複数のブロックに分割する場合、それぞれのブロックの温度を独立に制御することにより、載置面３上のウェハＷを均一に加熱することが好ましい。
【００３９】
図２は本発明に掛かるウェハ支持部材１の他の実施例を示す断面図で、図１と異なり、板状セラミックス体２の外周面１３に接続部材１７を介して金属ケースと固定してある。
【００４０】
図３は抵抗発熱体５のパターン形状の一例を示し、抵抗発熱体５の周辺部は同心円状をした円弧状パターン５ａと、これらと連続して繋がっている連結パターン５ｂとからなり、板状セラミックス体２の外周部に位置する前記抵抗発熱体５は同心状の円弧状パターン５ａを有することが好ましく、載置面３を均一に加熱できるパターン形状であれば良い。また、均熱性を改善するため、周辺部に４個と中心部に２個の合計６個のパターンに抵抗発熱体５を分割している。また、パターンの線幅や粗密を調整し、発熱量の密度に分布をつけて均熱性を改善しても良い。また、抵抗発熱体５の外接円Ｃの直径ＤＣはウェハＷの直径ＤＷと同等或いは直径ＤＣが直径ＤＷより大きいことが、ウェハＷ面内の温度差を小さくする上で好ましい。
【００４１】
図４は本発明の抵抗発熱体５のパターン形状の他の例を示す。抵抗発熱体５は周辺部に４個と中心部に１個の合計５個のパターンに分割された例を示す。
【００４２】
また、図５は抵抗発熱体５が１個のパターン形状からなる他の例を示す。
【００４３】
本発明のウェハ支持部材１は、板状セラミックス体２の一方の主面にウェハＷを載せる載置面３が凸状で、且つ抵抗発熱体５の外接円Ｃの直径ＤＣが板状セラミックス体２の直径Ｄの９０〜９９％であることが重要である。
【００４４】
載置面３が凸状であると、加熱した板状セラミックス体２に室温に冷えたウェハＷを載せると、ウェハＷ面内の温度差が小さい状態で加熱されることから好ましい。
【００４５】
更に、抵抗発熱体５の外接円Ｃの直径ＤＣが板状セラミックス体２の直径Ｄの９０〜９９％であると、載置面３が凸状による相乗効果が発現し、ウェハＷを載置面３に載せた瞬間からウェハＷが加熱されて温度が一定の温度に達するまでのウェハＷ面内の温度差が小さくなる。その結果、例えばウェハＷ上のレジスト膜の面内での均一性が極めて優れたものとなることが判明した。
【００４６】
載置面３が凸状で抵抗発熱体５の外接円Ｃの直径ＤＣが板状セラミックス体２の直径Ｄの９０％より小さいと、ウェハＷを板状セラミックス体２に載せた瞬間に板状セラミックス体２の熱が奪われるが、板状セラミックス体２の周辺はウェハＷが対向していないことから温度の低下が小さく、ウェハＷの中心より周辺の温度が高い状態で加熱されながら設定温度に収斂する。この理由から、ウェハＷ面内の過渡時の温度差が大きくなる虞があるからである。また、ウェハを急速に昇温したり急速に降温させたりする時間が大きくなりウェハＷの温度応答特性が劣る。更に、板状セラミックス体２の直径Ｄが大きくなり、均一に加熱できるウェハＷの大きさが板状セラミックス体２の直径Ｄに比較して小さくなり、ウェハＷを加熱する電力に対するウェハ加熱効率が悪くなる。
【００４７】
載置面３が凸状で抵抗発熱体５の外接円Ｃの直径ＤＣが板状セラミックス体２の直径Ｄの９９％より大きいと接触部材１７と抵抗発熱体５の外周との間隔が小さく抵抗発熱体５の外周部から熱が接触部材１７に大量に流れるとともにウェハＷと対向しない板状セラミックス体２の周辺部の熱容量が小さいことから、板状セラミックス体２にウェハＷを載せた瞬間、ウェハＷの周辺の温度が下がりすぎてウェハＷ面内の温度差が大きな状態で加熱される虞がある。
【００４８】
また、ウェハＷ温度が定常な状態で、外周部の円弧状パターン５ａが存在しない部分からも熱が流れ、外周部の円弧状パターン５ａが板状セラミックス体２の中心部へ曲がっていることから抵抗発熱体５を囲む外接円Ｃに沿って円弧状パターン５ａが欠落する部分Ｐの温度が低下しウェハＷの面内温度差を大きくする虞があるからである。
【００４９】
より好ましくは、抵抗発熱体５の外接円Ｃの直径ＤＣが板状セラミックス体２の直径Ｄの９２〜９７％である。
【００５０】
特に、板状セラミックス体２と金属ケース１９の外形が略同等で、板状セラミックス体２を下から金属ケース１９が支える図１のウェハ支持部材１の場合、ウェハＷの面内の温度差を小さくするには、抵抗発熱体５の外接円Ｃの直径ＤＣが板状セラミックス体２の直径Ｄの９２〜９５％であり、更に好ましくは９３〜９５％である。
【００５１】
一方、板状セラミックス体２の外周面１３を覆うように金属ケース１９が接続した図２のウェハ支持部材の場合には、抵抗発熱体５の外接円Ｃの直径ＤＣが板状セラミックス体２の直径Ｄの９５〜９８％が好ましく、更に好ましくは９６〜９７％である。
【００５２】
尚、本発明のウェハ支持部材１は板状セラミックス体２の周辺部下面に金属ケース１９を接続したり、板状セラミックス体２の外周面１３で金属ケースと接続した例で説明したが、周辺部下面と外周面との両方同時に金属ケース１９と接続したウェハ支持部材１も含まれることは当然である。
【００５３】
また、凸状の載置面３の突出量ｔoが５〜９０μｍであることが好ましい。
【００５４】
突出量が５μｍを下回ったり、載置面３が凹状であったりすると、ウェハＷの中心部における板状セラミックス体２との距離が周辺部より大きくなり、載置面３からの熱の伝達が遅くなり、載置面３にウェハＷを載せた直後の過渡時のウェハＷの中心部の温度が低くなる虞がある。
【００５５】
また、前記突出量が９０μｍを超えると、板状セラミックス体２の中心部と周辺部の高低差が大きくなり過ぎて、ウェハＷの周辺部と板状セラミックス体２との距離が中心部に比べ大きくなり、中心部に比べ周辺部の温度が低く、温度差が大きな状態で加熱される虞があるからである。
【００５６】
より好ましくは、凸状の載置面３の突出量が２０〜７０μｍであり更に好ましくは３０〜５０μｍである。尚、この突出量はウェハＷサイズにも関連し、概ね直径３００ｍｍ以上大きさのウェハＷでより効果が大きくなることが判明した。
【００５７】
図６は、図1に示すウェハ支持部材１のリング状の接触部材１７付近を示す拡大断面図である。リング状の接触部材１７の断面は多角形や円形の何れでも良いが、板状セラミックス体２と接触部材１７が平面で接触する場合において、板状セラミックス体２と接触部材１７の接する接触部の巾は０．１ｍｍ〜１３ｍｍであれば、板状セラミックス体２の熱が接触部材１７を介して有底の金属ケース１９に流れる量を小さくすることができることからウェハＷの過渡時の温度差が小さくなり好ましい。また、ウェハＷの面内の定常時の温度差が小さくウェハＷを均一に加熱することができる。
【００５８】
接触部材１７の接触部の巾が０．１ｍｍ以下では、板状セラミックス体２と接触固定した際に接触部が変形し、接触部材が破損する虞がある。また、接触部材１７の接触部の巾が１３ｍｍを超える場合には、板状セラミックス体２の熱が接触部材に流れ、板状セラミックス体２の周辺部の温度が低下して、室温に冷えたウェハＷを載置面３に載せた瞬間にウェハＷ周辺部の温度が低く加熱され、ウェハＷを均一に加熱することが難しくなる。好ましくは接触部材１７と板状セラミックス体２の接触部の巾は０．１ｍｍ〜８ｍｍであり、更に好ましくは０．１〜２ｍｍである。
【００５９】
また、接触部材１７の熱伝導率は板状セラミックス体２の熱伝導率より小さいことが好ましい。接触部材１７の熱伝導率が板状セラミックス体２の熱伝導率より小さければ板状セラミックス体２に載せたウェハＷ面内の温度分布を均一に加熱することができると共に、板状セラミックス体２の温度を上げたり下げたりする際に、接触部材１７との熱の伝達量が小さく有底の金属ケース１９との熱的干渉が少なく、過渡時のウェハＷ面内の温度差が小さく迅速に温度を変更することが容易となる。
【００６０】
接触部材１７の熱伝導率が板状セラミックス体２の熱伝導率の１０％より小さいウェハ支持部材１では、接触部材１７を介して板状セラミックス体２の熱が有底の金属ケース１９に流れ難く、ウェハＷを板状セラミックス体２に載せた直後のウェハＷ面内温度差に金属ケース１９の熱引けが悪影響する効果が小さく好ましい。
【００６１】
接触部材１７の熱伝導率が板状セラミックス体２の熱伝導率より大きい場合には、板状セラミックス体２の周辺部の熱が接触部材１７を介して有底の金属ケース１９に流れ、有底の金属ケース１９を加熱すると共に、板状セラミックス体２の周辺部の温度が低下して、ウェハＷ面内の温度差が大きくなり好ましくない。また、有底の金属ケース１９が加熱されることから、ガス噴射口２４からエアを噴射して板状セラミックス体２を冷却しようとしても、有底の金属ケース１９の温度が高いことから冷却する時間が長くなったり、一定温度に加熱する際に一定温度になるまでの時間が長くなったりする虞があった。
【００６２】
一方、接触部材１７を構成する材料としては、小さな接触部を保持するために、接触部材のヤング率は１ＧＰａ以上が好ましく、更に好ましくは１０ＧＰａ以上である。このようなヤング率とすることで、接触部の巾が０．１ｍｍ〜８ｍｍと小さく、板状セラミックス体２を有底の金属ケース１９に接触部材１７を介してボルト１６で固定しても、接触部材１７が変形することがなく、板状セラミックス体２が位置ズレしたり平行度が変化したりすることなく、精度良く保持することができる。
【００６３】
尚、接触部材をフッ素系に樹脂やガラス繊維を添加した樹脂からなる接触部材では得られない精度を達成することができる。
【００６４】
接触部材１７の材質としては、鉄とカーボンとからなる炭素鋼やニッケル、マンガン、クロムを加えた特殊鋼等の金属が、ヤング率が大きく好ましい。また、熱伝導率の小さな材料としては、ステンレス鋼やＦｅ―Ｎｉ−Ｃｏ系合金の所謂コバールが好ましく、板状セラミックス体２の熱伝導率より小さくなるように接触部材１７の材料を選択することが好ましい。
【００６５】
更に、接触部材１７と板状セラミックス体２との接触部を小さく、且つ接触部が小さくても接触部が欠損しパーティクルを発生する虞が小さく安定な接触部を保持できるために、板状セラミックス体２に垂直な面で切断した接触部材１７の断面は多角形より円形が好ましく、断面の直径１ｍｍ以下の円形のワイヤを接触部材１７として使用すると板状セラミックス体２と有底の金属ケース１９の位置が変化することなくウェハＷの表面温度を均一にしかも迅速に昇降温することが可能であるとともにウェハＷの過渡時の面内温度差小さくなり好ましい。
【００６６】
更に、本発明のウェハ支持部材１において、抵抗発熱体５の外接円Ｃと接する円弧状パターン５ａと、この円弧状パターン５ａと連続して繋がった連結パターン５ｂとを備え、外接円Ｃの一部に円弧状のパターンのない空白域Ｐが存在し、この空白域Ｐの間隔Ｓが、板状セラミックス体の直径Ｄと外接円Ｃの直径ＤＣとの差（以下、Ｌと略する）より小さいことが好ましい。特に、ウェハＷを載置面３に載せた直後のウェハＷ面内の温度差を小さくする上で好ましいことが判明した。
【００６７】
間隔ＳがＬより大きいと空白域Ｐの熱が板状セラミックス体の周辺部へ流れ空白域Ｐの温度が下がる虞がある。しかし、間隔ＳがＬより小さいと空白域Ｐの温度が下がり難く板状セラミックス体２の載置面３に載せたウェハＷの周辺部の一部の温度が低下せずウェハＷ面内の温度差が小さくなり好ましい。
【００６８】
そこで、円弧状パターンの線幅は、円弧状パターンに繋がる連結パターンの線幅と同等或いは大きいことが好ましい。
【００６９】
上記空白域Ｐの温度を下げないためには、空白域の温度を上げる必要があり、空白域を加熱する連結パターン５ｂの抵抗を同等か或いは大きくして発熱量を増大すると、空白域Ｐの温度が下がる虞が小さくなり、ウェハＷの面内温度が均一となり好ましい。印刷法等で作成した抵抗発熱体５で断面が面状の場合、円弧状パターン５ａの線幅Ｗｐより連結パターン５ｂの線幅Ｗｓを小さくすることで連結パターン５ｂの抵抗を大きくすることができ、連結パターン５ｂの温度を円弧状パターン５ａの温度より高めることでウェハＷの面内温度を均一とすることができる。
【００７０】
また、板状セラミックス体２の厚みは１〜７ｍｍであり、抵抗発熱体５の厚みは５〜７０μｍであるとともに、抵抗発熱体を囲む外接円Ｃの面積に対し、外接円Ｃに占める抵抗発熱体５の面積の比率が５〜５０％であることが好ましい。
【００７１】
即ち、抵抗発熱体５を囲む外接円Ｃの面積に対し、抵抗発熱体５の面積の比率を５％未満とすると、抵抗発熱体５の相対向する対向領域において、対向領域の対向間隔Ｓ１が大きくなり過ぎることから、抵抗発熱体５のない間隔Ｓ１に対応した載置面３の表面温度が他の部分と比較して小さくなり、載置面３の温度を均一にすることが難しい。
【００７２】
逆に、抵抗発熱体５を囲む外接円Ｃの面積に対し、外接円Ｃ内に占める抵抗発熱体５の面積の比率が５０％を超えると、板状セラミックス体２と抵抗発熱体５との間の熱膨張差を３．０×１０−６／℃以下に近似させたとしても、両者の間に作用する熱応力が大きすぎること、板状セラミックス体２は変形し難いセラミック焼結体からなるものの、その板状セラミックス体２の厚みｔが１ｍｍ〜７ｍｍと薄いことから、抵抗発熱体５を発熱させると、載置面３側が凹となるように板状セラミックス体２に反りが発生し、その結果、ウェハＷの中心部の温度が周縁よりも小さくなり、温度バラツキが大きくなる虞がある。
【００７３】
なお、好ましくは、抵抗発熱体５を囲む外接円Ｃの面積に対し、外接円Ｃ内に占める抵抗発熱体５の面積の比率を１０％〜３０％、さらには１５％〜２５％とすることが好ましい。
【００７４】
より具体的には、抵抗発熱体５は外周部に相対向する対向領域を有し、対向領域の間隔Ｓ１が０．５ｍｍ以上で、板状セラミックス体２の板厚の３倍以下であることが好ましい。対向領域の間隔Ｓ１が０．５ｍｍ以下では、抵抗発熱体５を印刷して形成する際に抵抗発熱体５の対向領域でひげ状の突起が発生し、その部分が短絡する虞がある。また、対向領域の間隔Ｓ１が板状セラミックス体２の厚みの３倍を超えると、対向領域Ｓ１に対応するウェハＷの表面にクールゾーンが発生し、ウェハＷの面内温度差を大きくする虞があるからである。
【００７５】
さらに、このような効果を効率良く発現させるには、抵抗発熱体５の膜厚を５〜７０μｍとすることが好ましい。
【００７６】
抵抗発熱体５の膜厚が５μｍを下回ると、抵抗発熱体５をスクリーン印刷法で膜厚を均一に印刷することが困難となるからであり、また、抵抗発熱体５の厚みが７０μｍを超えると、外接円Ｐ１に対して抵抗発熱体５の占める面積の比率を５０％以下としても、抵抗発熱体５の厚みが大きく、抵抗発熱体５の剛性が大きくなり、板状セラミックス体２の温度変化によって生じる抵抗発熱体５の伸び縮みによる影響で板状セラミックス体２が変形する虞がある。また、スクリーン印刷で均一の厚みに印刷することが難しく、ウェハＷの表面の温度差が大きくなったりする虞があるからである。なお、好ましい抵抗発熱体５の厚みは１０〜３０μｍとすることが良い。
【００７７】
次に、更に詳細な他の構成や製法について説明する。
【００７８】
本発明に係るウェハ支持部材１の板状セラミックス体２の厚みｔは１〜７ｍｍで、１００〜２００℃のヤング率が２００〜４５０ＭＰａである板状セラミックス体２からなることが好ましい。
【００７９】
１００〜２００℃のヤング率が２００〜４５０ＭＰａである板状セラミックス体２の材質としては、炭化珪素、アルミナ、窒化珪素、サイアロン、窒化アルミニウムを用いることができ、この中でも特に窒化アルミニウムは５０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上、さらには１００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上の高い熱伝導率を有するとともに、フッ素系や塩素系等の腐食性ガスに対する耐蝕性や耐プレズマ性にも優れることから、板状セラミックス体２の材質として好適である。
【００８０】
尚、板状セラミックス体２の厚みは、２〜５ｍｍとすると更に好ましい。板状セラミックス体２の厚みが２ｍｍより薄いと、板状セラミックス体２の強度がなくなり抵抗発熱体５の発熱による加熱時、ガス噴射口２４らの冷却エアを吹き付けた際に、冷却時の熱応力に耐えきれず、板状セラミックス体２にクラックが発生する虞があるからである。また、板状セラミックス体２の厚みが５ｍｍを超えると、板状セラミックス体２の熱容量が大きくなるので加熱および冷却時の温度が安定するまでの時間が長くなる虞がある。
【００８１】
有底の金属ケース１９は側壁部２２と底面２１を有し、板状セラミックス体２はその有底の金属ケース１９の開口部を覆うように設置してある。また、有底の金属ケース１９には冷却ガスを排出するための孔２３が施されており、板状セラミックス体２の抵抗発熱体５に給電するための給電部６に導通するための給電端子１１，板状セラミックス体２を冷却するためのガス噴射口２４、板状セラミックス体２の温度を測定するための測温素子２７を設置してある。
【００８２】
なお、有底の金属ケース１９の深さは１０〜５０ｍｍで、底面２１は、板状セラミックス体２から１０〜５０ｍｍの距離に設置することが望ましい。更に好ましくは２０〜３０ｍｍである。これは、板状セラミックス体２と有底の金属ケース１９相互の輻射熱により載置面３の均熱化が容易となると同時に、外部との断熱効果があるので、載置面３の温度が一定で均一な温度となるまでの時間が短くなるためである。
【００８３】
板状セラミックス体２は、有底の金属ケース１９の開口部の外周にボルト１６を貫通させ、板状セラミックス体２と有底の金属ケース１９が直接当たらないように、リング状の接触部材１７を介在させ、有底の金属ケース１９側より弾性体１８を介在させてナット２０を螺着することにより弾性的に固定している。これにより、板状セラミックス体２の温度が変動した場合に有底の金属ケース１９が変形しても、弾性体１８によってこれを吸収し、これにより板状セラミックス体２の反りを抑制し、ウェハ表面に、板状セラミックス体２の反りに起因する温度ばらつきが発生することを防止できるようになる。
【００８４】
さらに、載置面が凸状になるように形成するには、板状セラミックスに抵抗発熱体５を形勢したヒータ板１００を金属ケース１９に接触部材１７を介して固定した後、導通端子１１の押圧力により調整することができる。急速昇温および急速降温を可能にするため、ヒータ板１００の厚みは１〜７ｍｍの範囲に調整されており、その一方、ヒータ板１００の外形は２００ｍｍから３００ｍｍへのウェハＷの大型化に伴い直径２３０ｍｍから３３０ｍｍへと大型化する傾向にある。ヒータ板１００の大面積化と薄肉化により、ヒータ板１００は、導通端子１１の押圧力によって変形するようになってきている。
【００８５】
そこで、この押圧力を利用して、ヒータ板１００の突出量を調整することができる。場合によっては、ヒータ板１００を載置面３側が平坦もしくは凹になるように加工した後、導通端子１１の押圧力によりヒータ板１００の反りを狙いの５〜９０μｍの凸状とすることができる。
【００８６】
また、ヒータ板１００の載置面３側に、ヒータ板１００の熱膨張係数より０．８〜１．８×１０−６／℃大きな熱膨張係数を有するガラス層を４０〜３００μｍ厚み形成することにより、載置面３側が凸になるような反りを生成させても良い。
【００８７】
ガラス層の厚みを４０μｍ未満にすると、反りに対する影響が小さくなるので、所望の効果が期待できなくなる。また、ガラス層の厚みが３００μｍを超える厚みにすると、載置面３側からの熱伝達が遅くなり、ウェハＷの昇温速度が遅くなってしまうので好ましくない。
【００８８】
次に、ウェハ支持部材１をレジスト膜形成用として使用する場合のウェハ支持部材１の製法と構成に付いて述べる。
【００８９】
板状セラミックス体２の主成分を炭化珪素にすると、大気中の水分等と反応してガスを発生させることもないため、ウェハＷ上へのレジスト膜の貼付に用いたとしても、レジスト膜の組織に悪影響を与えることがなく、微細な配線を高密度に形成することが可能である。この際、焼結助剤に水と反応してアンモニアやアミンを形成する可能性のある窒化物を含まないようにすることが必要である。
【００９０】
なお、板状セラミックス体２を形成する炭化珪素質焼結体は、主成分の炭化珪素に対し、焼結助剤として硼素（Ｂ）と炭素（Ｃ）を添加したり、もしくはアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）イットリア（Ｙ２Ｏ３）のような金属酸化物を添加したりして十分混合し、平板状に加工した後、１９００〜２１００℃で焼成することにより得られる。炭化珪素はα型を主体とするもの、あるいはβ型を主体とするもののいずれであっても構わない。
【００９１】
炭化珪素質焼結体を板状セラミックス体２として使用する場合、半導電性を有する板状セラミックス体２と抵抗発熱体５との間の絶縁を保つ絶縁層としては、ガラス又は樹脂を用いることが可能であり、ガラスを用いる場合、その厚みが１００μｍ未満では耐電圧が１．５ｋＶを下回り絶縁性が保てず、逆に厚みが４００μｍを超えると、板状セラミックス体２を形成する炭化珪素質焼結体との熱膨張差が大きくなり過ぎるために、クラックが発生して絶縁層として機能しなくなる。その為、絶縁層としてガラスを用いる場合、絶縁層の厚みは１００〜４００μｍの範囲で形成することが好ましく、望ましくは２００μｍ〜３５０μｍの範囲とすることが良い。
【００９２】
さらに、板状セラミックス体２の載置面３と反対側の主面は、ガラスや樹脂からなる絶縁層との密着性を高める観点から、平面度２０μｍ以下、面粗さを中心線平均粗さ（Ｒａ）で０．１μｍ〜０．５μｍに研磨しておくことが好ましい。
【００９３】
一方、板状セラミックス体２を、窒化アルミニウムを主成分とする焼結体で形成する場合は、主成分の窒化アルミニウムに対し、焼結助剤としてＹ２Ｏ３やＹｂ２Ｏ３等の希土類元素酸化物と必要に応じてＣａＯ等のアルカリ土類金属酸化物を添加して十分混合し、平板状に加工した後、窒素ガス中１９００〜２１００℃で焼成することにより得られる。板状セラミックス体２に対する抵抗発熱体５の密着性を向上させるために、ガラスからなる絶縁層を形成することもある。ただし、抵抗発熱体５の中に十分なガラスを添加し、これにより十分な密着強度が得られる場合は、省略することが可能である。
【００９４】
この絶縁層を形成するガラスの特性としては、結晶質又は非晶質のいずれでも良く、耐熱温度が２００℃以上でかつ０℃〜２００℃の温度域における熱膨張係数が板状セラミックス体２を構成するセラミックスの熱膨張係数に対し＋１×１０−７／℃〜＋６×１０−７／℃の範囲で大きなものを適宜選択して用いることが好ましい。即ち、熱膨張係数が前記範囲を外れたガラスを用いると、板状セラミックス体２を形成するセラミックスとの熱膨張差が大きくなりすぎるため、ガラスの焼付け後の冷却時においてクラックや剥離等の欠陥が生じ易いからであり、載置面３側を凸状に形成することが容易となる。
【００９５】
なお、ガラスからなる絶縁層を板状セラミックス体２上に被着する手段としては、ガラスペーストを板状セラミックス体２の中心部に適量落とし、スピンコーティング法にて伸ばして均一に塗布するか、あるいはスクリーン印刷法、ディッピング法、スプレーコーティング法等にて均一に塗布した後、ガラスペーストを６００℃以上の温度で焼き付ければ良い。また、絶縁層としてガラスを用いる場合は、予め炭化珪素質焼結体又は窒化アルミニウム質焼結体からなる板状セラミックス体２を８５０〜１３００℃程度の温度に加熱し、絶縁層を被着する表面を酸化処理しておくことで、ガラスからなる絶縁層との密着性を高めることができる。
【００９６】
図９に示すように、板状セラミック体７２の中心から放射方向に見て、抵抗発熱体７５の間隔が密な部分と粗な部分とが交互に現れる抵抗発熱体パターンでは、粗な部分に対応するウェハＷの表面温度は小さく、密な部分に対応するウェハＷの温度は大きくなり、ウェハＷの表面の全面を均一に加熱することが難しいことから好ましくない。
【００９７】
抵抗発熱体５は、導電性の金属粒子にガラスフリットや金属酸化物を含む電極ペーストを印刷法で板状セラミックス体２に印刷、焼き付けしたもので、金属粒子としては、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｈの少なくとも一種の金属を用いることが好ましく、またガラスフリットとしては、Ｂ、Ｓｉ、Ｚｎを含む酸化物からなり、板状セラミックス体２の熱膨張係数より小さな４．５×１０−６／℃以下の低膨張ガラスを用いることが好ましく、さらに金属酸化物としては、酸化珪素、酸化ホウ素、アルミナ、チタニアから選ばれた少なくとも一種を用いることが好ましい。
【００９８】
ここで、抵抗発熱体５を形成する金属粒子として、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｈの少なくとも一種の金属を用いるのは、電気抵抗が小さいからである。
【００９９】
抵抗発熱体５を形成するガラスフリットとして、Ｂ、Ｓｉ、Ｚｎを含む酸化物からなり、抵抗発熱体５を構成する金属粒子の熱膨張係数が板状セラミックス体２の熱膨張係数より大きいことから、抵抗発熱体５の熱膨張係数を板状セラミックス体２の熱膨張係数に近づけるには、板状セラミックス体２の熱膨張係数より大きな４．５×１０−６／℃以下の低膨張ガラスを用いることが好ましいからである。
【０１００】
また、抵抗発熱体５を形成する金属酸化物としては、酸化珪素、酸化ホウ素、アルミナ、チタニアから選ばれた少なくとも一種を用いるのは、抵抗発熱体５の中の金属粒子と密着性が優れ、しかも熱膨張係数が板状セラミックス体２の熱膨張係数と近く、板状セラミックス体２との密着性も優れるからである。
【０１０１】
ただし、抵抗発熱体５に対し、金属酸化物の含有量が８０％を超えると、板状セラミックス体２との密着力は増すものの、抵抗発熱体５の抵抗値が大きくなり好ましくない。その為、金属酸化物の含有量は６０％以下とすることが良い。
【０１０２】
そして、導電性の金属粒子とガラスフリットや金属酸化物からなる抵抗発熱体５は、板状セラミックス体２との熱膨張差が３．０×１０−６／℃以下であるものを用いることが好ましい。熱膨張差が３．０×１０−６／℃を超えると、抵抗発熱体５を発熱させた時、板状セラミックス体２との間に作用する熱応力によって、載置面３側が凹状に反る虞があるからである。
【０１０３】
さらに、絶縁層上に被着する抵抗発熱体５材料としては、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、パラジウム（Ｐｄ）等の金属単体を、蒸着法やメッキ法にて直接被着するか、あるいは前記金属単体や酸化レニウム（Ｒｅ２Ｏ３）、ランタンマンガネート（ＬａＭｎＯ３）等の導電性の金属酸化物や金属材料を樹脂ペーストやガラスペーストに分散させたペーストを用意し、所定のパターン形状にスクリーン印刷法等にて印刷した後、焼き付けて、導電材を樹脂やガラスから成るマトリックスで結合すれば良い。マトリックスとしてガラスを用いる場合は、結晶化ガラス、非晶質ガラスのいずれでも良いが、熱サイクルによる抵抗値の変化を抑えるために、結晶化ガラスを用いることが好ましい。
【０１０４】
ただし、抵抗発熱体５材料に銀（Ａｇ）又は銅（Ｃｕ）を用いる場合、マイグレーションが発生する恐れがあるため、このような場合には、抵抗発熱体５を覆うように絶縁層と同一の材質からなるコート層を４０〜４００μｍ程度の厚みで被覆しておけば良い。
【０１０５】
更に、抵抗発熱体５への給電方法については、抵抗発熱体５に金や銀、パラジウム、白金等の材質からなる給電部６が形成され、該給電部６に給電端子１１を接触させることにより、導通が確保されている。給電端子１１と給電部６とは、導通が確保できる方法であれば、はんだ付け、ロウ付け等の手法を用いてもよいが、有底の金属ケース１９に設置した給電端子１１を板状セラミックス体２の表面に形成した給電部６にバネ（不図示）で押圧することにより、載置面３を凸状にするとともに接続を確保して給電することが好ましい。これは、１〜７ｍｍの厚みの板状セラミックス体２に金属からなる端子部を埋設して形成すると、該端子部の熱容量により均熱性が悪くなるからである。そのため、給電端子１１をバネで押圧して電気的接続を確保することにより、板状セラミックス体２とその有底の金属ケース１９との間の温度差による熱応力を緩和し、高い信頼性で電気的導通を維持できる。さらに、接点が点接触となるのを防止するため、弾性のある導体を中間層として挿入しても構わない。この中間層は単に箔状のシートを挿入するだけでも効果がある。そして、給電端子１１の給電部６側の径は、１．５〜５ｍｍとすることが好ましい。
【０１０６】
また、板状セラミックス体２の温度は、板状セラミックス体２にその先端が埋め込まれた熱電対等の測温素子２７により測定する。測温素子２７としては、その応答性と保持の作業性の観点から、外径０．８ｍｍ以下のシース型の熱電対を使用することが好ましい。この熱電対の先端部は、板状セラミックス体２に孔が形成され、この中に設置された固定部材により孔の内壁面に押圧固定することが測温の信頼性を向上させるために好ましい。同様に素線の熱電対やＰｔ等の測温抵抗体を埋設して測温を行うことも可能である。
【０１０７】
また、板状セラミックス体２の他方の主面３に抵抗発熱体５のみを備えたウェハ支持部材１について示したが、本発明は、主面３と抵抗発熱体５との間に静電吸着用やプラズマ発生用としての電極を埋設したものであっても良いことは言うまでもない。
【０１０８】
【実施例】
（実施例  １）
まず、窒化アルミニウム粉末に対し、重量換算で１．0質量％の酸化イットリウムを添加し、さらにイソプロピルアルコールとウレタンボールを用いてボールミルにより４８時間混練することにより窒化アルミニウムのスラリーを製作した。
【０１０９】
次に、窒化アルミニウムのスラリーを２００メッシュに通し、ウレタンボールやボールミル壁の屑を取り除いた後、防爆乾燥機にて１２０℃で２４時間乾燥した。
【０１１０】
次いで、得られた窒化アルミニウム粉末にアクリル系のバインダーと溶媒を混合して窒化アルミニムのスリップを作製し、ドクターブレード法にて窒化アルミニムのグリーンシートを複数枚製作した。
【０１１１】
そして、得られた窒化アルミニムのグリーンシートを複数枚積層熱圧着にて積層体を形成した。
【０１１２】
しかる後、積層体を非酸化性ガス気流中にて５００℃の温度で５時間脱脂を施した後、非酸化性雰囲気にて１９００℃の温度で５時間の焼成を行い各種の熱伝導率を有する板状セラミックス体を製作した。
【０１１３】
そして、窒化アルミニウム焼結体に研削加工を施し、板厚３ｍｍ、直径３１５ｍｍ〜３４５ｍｍの円盤状をした板状セラミックス体２を複数枚製作し、更に中心から６０ｍｍの同心円上に均等に３箇所貫通孔を形成した。貫通口径は、４ｍｍとした。
【０１１４】
次いで板状セラミックス体２の上に抵抗発熱体５を被着するため、導電材としてＡｕ粉末とＰｄ粉末と、前記同様の組成からなるバインダーを添加したガラスペーストを混練して作製した導電体ペーストをスクリーン印刷法にて所定のパターン形状に印刷したあと、１５０℃に加熱して有機溶剤を乾燥させ、さらに５５０℃で３０分間脱脂処理を施したあと、７００〜９００℃の温度で焼き付けを行うことにより、厚みが５０μｍの抵抗発熱体５を形成した。抵抗発熱体５のパターン配置は、中心部から放射状に円と円環状に分割し、中心部に円形の１つにパターンを形成し、その外側の円環状の部分に２つにパターンを形成し、更にその外側に４つのパターンからなる計７個のパターン構成とした。そして、最外周の４つのパターンの外接円Ｃの直径を３１０ｍｍとして、板状セラミックスの直径を変えて作製した。そして抵抗発熱体を覆うようにコート層を形成し、しかるのち抵抗発熱体５に給電部６をロウ付けし固着させることにより、板状セラミックス体２を製作した。
【０１１５】
また、有底の金属ケースの底面の厚みは２．０ｍｍのアルミニウムと側壁部を構成する厚み１．０ｍｍのアルミニウムからなり、底面に、ガス噴射口、熱電対、導通端子を所定の位置に取り付けた。また、底面から板状セラミックス体までの距離は２０ｍｍとした。
【０１１６】
その後、有底の金属ケースの開口部に、板状セラミックス体を重ね、その外周部にボルトを貫通させ、板状セラミックス体と有底の金属ケースが直接当たらないように、リング状の接触部材を介在させ、接触部材側より弾性体を介在させてナットを螺着することにより弾性的に固定することによって、ウェハ支持部材とした。
【０１１７】
尚、凸状の載置面の突出量は、導通端子により板状セラミックス体を押圧する力とコート層の厚みを変えて調整した。
【０１１８】
また、板状セラミックス体の周辺部下面を支持する支持構造▲１▼と、板状セラミックス体の外周面を支持する支持構造▲２▼との２つの構造でウェハ支持部材を作製した。尚、支持構造▲１▼では、板状セラミックス体の直径と金属ケースの外形である直径を同じとした。
【０１１９】
尚、接触部材はリング状でその断面は四角形とした。台形状の断面の大きさは、厚み１ｍｍで幅５ｍｍとした。また、接触部材の材質はＴｉやチタン合金を用いた。作製した各種のウェハ支持部材を試料Ｎｏ.１〜１２とした。
【０１２０】
作製したウェハ支持部材の評価は、測温抵抗体が２９箇所に埋設された直径３００ｍｍの測温用ウェハを用いて行った。夫々のウェハ支持部材に電源を取り付けて２５℃から２００℃まで５分間でウェハＷを昇温し、ウェハＷの温度を２００℃に設定してから、ウェハＷの平均温度が２００℃±０．５℃の範囲で一定となるまで保持した。その後、ウェハＷを取り外した。そして、測温用ウェハＷを用いてウェハＷ面が同じ室温のウェハＷを載置面に載せ、ウェハＷの温度が２００℃に達するまでの各測温抵抗体の温度を測定した。そして、室温２５℃から２００℃±０．５℃の範囲になるまでの時間を応答時間として測定し、それまでの各測温抵抗体の最大温度差を、過渡時のウェハが２００℃に達するまでのウェハ面内の最大温度差（℃）とした。
【０１２１】
また、３０℃から２００℃に５分で昇温し５分間保持した後、３０分間冷却する温度サイクルを１０００サイクル繰り返した後、室温から２００℃に設定し１０分後のウェハ温度の最大値と最小値の差をウェハＷの温度差として測定した。
【０１２２】
それぞれの結果は表１に示す通りである。
【０１２３】
【表１】
0004646502.tif 000002
【０１２４】
表１の試料Ｎｏ．１は、板状セラミックス体の直径に対する抵抗発熱体の外接円の比率が９０％であるが、載置面がー１０μｍの凹面状であることから過渡時のウェハＷ面内の最大温度差が１１．５℃と大きく、また、ウェハの温度差は０．５℃と大きく、特に応答時間が６５秒と大きく何れの特性値も好ましくなかった。
【０１２５】
また、試料Ｎｏ.１２は板状セラミックス体の直径に対する抵抗発熱体の外接円の比率が９９．５％と大きくウェハの面内温度差は２．１℃と大きく、応答時間も６８秒と大きく好ましくなかった。
【０１２６】
これらに対し、載置面が凸状で、且つ抵抗発熱体の外接円の直径が板状セラミックス体の直径の９０〜９９％である試料Ｎｏ.３〜１１はウェハの面内の温度差が０．５℃未満と小さく、しかも応答時間も３８秒以下と小さく優れていることが分かる。
【０１２７】
更に、板状セラミックス体の外周部下面で金属ケースと接触部材を介して接続した支持構造▲１▼では、試料Ｎｏ.４〜６に示すように板状セラミックス体の直径に対する抵抗発熱体の外接円の比率が９２〜９５％で、ウェハ面内の最大温度差が５．５℃以下と小さく、ウェハの面内温度差が０．４０℃以下で且つ応答時間が３４秒以下と優れている。
【０１２８】
また、試料Ｎｏ.５，６は面内温度差が０．３５℃以下で応答時間も３３秒以下と小さいことから、板状セラミックス体の直径に対する抵抗発熱体の外接円の比率が９３〜９５％であるとさらに好ましいことが分る。
【０１２９】
一方、板状セラミックス体の外周部側面で金属ケースと接触部材を介して接続した支持構造▲２▼では、試料Ｎｏ.７〜１０に示すように板状セラミックス体の直径に対する抵抗発熱体の外接円の比率が９５％〜９８％で、ウェハの面内温度差が０．４４℃以下で且つ応答時間は３３秒以下と優れていた。更に、試料Ｎｏ.８，９の面内温度差はどちらも０．４０℃で応答時間が３０秒と小さいことから、板状セラミックス体の直径に対する抵抗発熱体の外接円の比率が９６％〜９７％であることがさらに好ましいことが分った。
【０１３０】
また、載置面の突出量は試料Ｎｏ.３〜１１のように５μｍから９０μｍであると好ましいことが分かった。
【０１３１】
（実施例  ２）
実施例１と同様に板状セラミックス体２を製作した。
【０１３２】
そして、有底の金属ケース１９は、直径３３０ｍｍで底面２１を構成する厚み２．０ｍｍのアルミニウムと側壁部２２を構成する厚み１．０ｍｍのアルミニウムとからなり、底面２１に、ガス噴射口１２、熱電対１３、導通端子１１を所定の位置に取り付けた。また、底面２１から板状セラミックス体２までの距離は２０ｍｍとした。その後、有底の金属ケース１９の開口部に、板状セラミックス体２を重ね、その外周部にボルト１６を貫通させ、板状セラミックス体２と有底の金属ケース１９が直接当たらないように、リング状の接触部材１７を介在させ、接触部材１７側より弾性体１８を介在させて、ナット２０を螺着することにより弾性的に固定して、ウェハ支持部材１とした。接触部材１７の断面は台形状で、板状セラミックス体の周辺部を支持するリング状とした。台形状の断面の大きさは、下辺は４ｍｍで高さ２ｍｍとし、上辺は０．０５〜４ｍｍとして、下辺が１５ｍｍで高さ２ｍｍで上辺を５〜１５ｍｍとした接触部材をそれぞれのウェハ支持部材に取り付けた。また、接触部材の材質はチタンを用いた。作製した各種のウェハ支持部材を試料Ｎｏ.２１〜２９とした。
【０１３３】
尚、載置面３の突出量は４０μｍで一定とし、抵抗発熱体５の外接円の直径が板状セラミックス体２の直径の９５％とした。
【０１３４】
評価は、実施例１と同様に行った。
【０１３５】
それぞれの結果は表２に示す通りである。
【０１３６】
【表２】
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【０１３７】
表１から判るように、試料Ｎｏ．２１は、接触部材１７と板状セラミックス体２との接触部の巾が０．０５ｍｍと小さく応答時間やウェハの温度差は小さかったが、使用中に接触部材のエッジからと思われるパーティクルが発生しウェハ面内の最大温度差が５．６℃とやや大きく好ましくなかった。
【０１３８】
また、試料Ｎｏ.２９は接触部材１７の接触部の巾が１５ｍｍと大きくウェハ面内の最大温度差が６℃とやや大きかった。
【０１３９】
これに対し、試料Ｎｏ.２２〜２８のウェハ支持部材１は接触部材１７が板状セラミックス体２と接触する面積が０．１〜１３ｍｍであることからウェハ面内の最大温度差が４．１℃以下と小さく、ウェハの面内温度差は０．４℃以下であり、応答時間も３８秒以下と小さくより優れた特性を示すことが分かった。
【０１４０】
（実施例  ３）
実施例１と同様の板状セラミックス体２の製造工程において、酸化イットリウムの添加量を０．１〜５質量％の範囲で変化させて板状セラミックス体２を作製した。また、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ４０３、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金（コバール）、炭素鋼、アルミニウムを用いて板状セラミックス体２と接触する接触部の巾が２ｍｍの接触部材を作製した。そして、板状セラミックス体２の熱伝導率と接触部材の熱伝導率の比が１〜１２８％となるように板状セラミックス体と接触部材を組み合わせ板状セラミックス体に上記接触部材を介してアルミニウム製の有底の金属ケースを取り付けウェハ支持部材を作製した。
【０１４１】
尚、試料Ｎｏ．３１〜３８は金属製の接触部材を用い、有底の金属ケースは直径３３０ｍｍで側壁部の板厚が１．０ｍｍ、底面の板厚が２．０ｍｍとし、深さは３０ｍｍとした。また、試料Ｎｏ．３９、４０は樹脂製の接触部材でヤング率が１ＧＰａを下回ることから台形状の接触部材の変形が大きくウェハ支持部材として使用困難であったことから、図４に示すように板状セラミックス体の外周部を覆う構造とし、有底の金属ケースは直径３４０ｍｍで側壁部の厚み１．０ｍｍ、底面の厚み２．０ｍｍとし、深さは３０ｍｍとした。
【０１４２】
そして、実施例１と同様に評価した。
【０１４３】
その結果を表３に示す。
【０１４４】
【表３】
0004646502.tif 000004
【０１４５】
接触部材としてＳＵＳ３０４、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金、ＳＵＳ４０３、炭素鋼を用い、熱伝導率の異なる窒化アルミニウムと組み合わせ、接触部材の熱伝導率が板状セラミックス体の熱伝導率より小さい試料Ｎｏ．３１〜３７のウェハ接触部材は応答時間が３５秒以内でしかもウェハの温度差も０．３５℃以下と優れていることが分った。
【０１４６】
しかし、試料Ｎｏ．３８は接触部材の熱伝導率が板状セラミックス体より大きく、ウェハ面内の最大温度差が５．７℃と大きく、応答時間が５３秒とやや大きく、しかもウェハ面内の温度差が０．５５℃とやや大きかった。
【０１４７】
従って、接触部材の熱伝導率は板状セラミックス体の熱伝導率より小さいウェハ支持部材は応答特性やウェハの温度差が小さく優れた特性を示すことが分った。
【０１４８】
（実施例  ４）
実施例２と同様に板状セラミックス体を作製した。また、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ４０３、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金（コバール）、炭素鋼、アルミニウム、錫、錫鉛合金を用いて板状セラミックス体と接触する接触部材の接触部の巾が０．１ｍｍでヤング率の異なる接触部材を作製した。そして、板状セラミックス体に上記接触部材を介して実施例２と同様にアルミニウム製の有底の金属ケースを取り付けウェハ支持部材を作製した。
【０１４９】
そして、実施例１と同様に評価した。
【０１５０】
その結果を表４に示す。
【０１５１】
【表４】
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【０１５２】
ヤング率が１ＧＰａ以上の接触部材からなる試料Ｎｏ．４１〜４７のウェハ支持部材は、ウェハの最大温度差が４．３℃以下で、ウェハ面内の温度差が０．３５℃以下であり、応答時間が３５秒以下と小さく好ましい特性を示すことが分った。
【０１５３】
しかし、試料Ｎｏ．４８のフッ素樹脂や繊維入り樹脂からなるウェハ支持部材はウェハの最大温度差が６℃で、ウェハ面内の温度差が０．４９℃であり、応答時間が４５秒とやや大きかった。
【０１５４】
従って、接触部材のヤング率は１ＧＰａ以上で３００ＧＰ以下であることが判明した。
【０１５５】
（実施例  ５）
実施例１と同様に板状セラミックス体を作製した。また、接触部材として炭素鋼で断面が台形のウェハ支持部材と、炭素鋼製の接触部材で断面が円形の接触部材を作製し、板状セラミックス体に上記接触部材を介してアルミニウム製の有底の金属ケースを取り付けウェハ支持部材を作製した。
【０１５６】
そして、実施例１と同様に評価した。
【０１５７】
その結果を表５に示す。
【０１５８】
【表５】
0004646502.tif 000006
【０１５９】
試料Ｎｏ．５１、５２の接触部材が台形のウェハ支持部材はウェハ面内の最大温度差が４．５℃、３．２℃で、ウェハ面内の温度差が０．３６℃、０．２６℃と応答時間が３５秒、２９秒であったが、図７に示す構造の試料Ｎｏ．５３，５４のように接触部材の断面が円形であるものは応答時間が２３秒、２１秒と小さく、ウェハの最大温度差も３．１℃、２．８℃と小さく、ウェハの面内温度差は０．２５℃、０．２２℃と小さくより好ましいことが分った。
【０１６０】
特に、接触部材の断面が円形で断面の直径が１ｍｍ以下のウェハ支持部材は応答時間が２１秒で且つウェハの最大温度差が２．８℃、ウェハの面内温度差が０．２２℃と更に優れた特性を示すことが分った。
【０１６１】
（実施例６）
実施例１と同様の工程で板状セラミックス体を作製した。そして、板状セラミックス体の主面に実施例１と同様の工程で抵抗発熱体を印刷した。最外周の抵抗発熱体のパターンは図４に示す最外周のパターンの構成として、抵抗発熱体として最外周の４つのパターンに接する外接円の一部に円弧状パターンのない空白域Ｐの間隔Ｓとし、抵抗発熱体に接する外接円の直径を３１０ｍｍとして、板状セラミックス体の直径を変えたウェハ支持部材を作製した。
【０１６２】
また、板状セラミックス体に上記接触部材を介してアルミニウム製の有底の金属ケースを取り付けウェハ支持部材を作製した。
【０１６３】
そして、実施例１と同様に評価した。その結果を表６に示す。
【０１６４】
【表６】
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【０１６５】
板状セラミックス体の直径と抵抗発熱体の外接円の直径との差Ｌが、空白域の間隔Ｓより大きい試料Ｎｏ.６１、６５、６７は、ウェハの最大温度差はそれぞれ５．５℃、５．４℃、５．７℃で、ウェハの面内温度差は０．４７℃、０．４５℃、０．４８℃であり、応答時間は３８、３７、３８秒とやや大きかった。
【０１６６】
これらに対し、試料Ｎｏ.６２、６３，６４、６６、６８の空白域の間隔Ｓが上記の差Ｌより小さいウェハ支持部材は、ウェハの最大温度差は３．３℃以下で、ウェハの面内温度差は０．２５℃以下と小さく、応答も２９秒以下とより優れた特性を示すことが判明した。
【０１６７】
（実施例  ７）
実施例２の試料Ｎｏ.６３と同様の構成で、抵抗発熱体の外周部の円弧状パターンの線幅とこれに繋がる連結パターンの線幅を変えたウェハ支持部材を作製し実施例２と同様の評価を行った。その結果を表３に示す。
【０１６８】
【表７】
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【０１６９】
連結パターンの線幅が円弧状パターンの線幅と同等或いは大きい試料Ｎｏ.７３，７４、７６、７７のウェハの最大温度差は２．８℃以下と小さく、ウェハの面内温度差は０．２１℃以下と小さく、しかも応答時間が２２秒以下と優れている事が判明した。
【０１７０】
更に、連結パターンの線幅が円弧状のパターンの線幅より小さい試料Ｎｏ.７４、７７のウェハの最大温度差は２．５℃、２．６９℃と小さく、面内温度差が０．２℃と小さく、しかも応答時間が２０秒と極めて優れている事が判明した。
【０１７１】
これらに対して、試料Ｎｏ.７１、７２、７５はウェハの最大温度差が５．１〜５．３℃とやや大きく、ウェハの面内温度差が０．４２〜０．４５℃で応答時間も３３〜３５秒とやや大きかった。
【０１７２】
従って、ウェハ支持部材において、円弧状パターンの線幅は、円弧状パターンと繋がる連結パターンの線幅と、同等或いは大きいことにより、ウェハの温度差が小さく応答時間の小さい優れたウェハ支持部材を提供できることが判明した。
【０１７３】
（実施例  ８）
実施例１と同様に板状セラミックス体を作製した。
【０１７４】
ただし、ペーストの印刷厚みは２０μｍとし、また、抵抗発熱体を囲む外接円に対し、抵抗発熱体の占める面積の比率を異ならせたものを用意した。
【０１７５】
そして、実施例１と同様に評価した。その結果を表８に示す。
【０１７６】
【表８】
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【０１７７】
この結果、試料Ｎｏ.８０のように、抵抗発熱体を囲む外接円に対し、抵抗発熱体の占める面積の比率が５％を下回り３％である試料は、ウェハの面内の最大温度差が５．９℃とやや大きく、ウェハの面内温度差が０．４８℃で応答時間は３９秒とやや大きかった。また、試料Ｎｏ.８９のように、抵抗発熱体を囲む外接円に対し、抵抗発熱体の占める面積の比率が５０％を超え６０％であると、ウェハの一部に温度の高いホットエリアが現れ、ウェハの面内の最大温度差が５．８℃と大きく、ウェハの面内温度差は０．４５℃で、応答時間は３４秒とやや大きかった。
【０１７８】
これに対し、試料Ｎｏ.８１〜８８に示すように、抵抗発熱体の外接円に対して、抵抗発熱体の占める面積の比率が５〜５０％である試料は、ウェハの面内の最大温度差が４．８℃以下と小さく、ウェハの面内温度差が０．３９℃以下と小さく、応答時間も３４秒以下と小さく優れた特性を示した。
【０１７９】
また、試料Ｎｏ．８２〜８６のように、抵抗発熱体の外接円に対して、抵抗発熱体の占める面積の比率を１０〜３０％とすることで、ウェハの面内の最大温度差を３．６℃以内で、ウェハの面内温度差が０．２８以下と小さく、応答時間も２９秒以下と更に優れていることが判明した。
【０１８０】
さらに、試料Ｎｏ．８３〜８５のように、抵抗発熱体の外接円に対して、抵抗発熱体の占める面積の比率を１５〜２５％とすることで、ウェハの面内の最大温度差が１．９℃以内となり、ウェハの面内温度差が０．１７℃以下となり、応答時間が２２秒以下となり、極めて優れていることが分かった。
【０１８１】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、板状セラミックス体の一方の主面に抵抗発熱体を備え、他方の主面にウェハを載せる載置面を備えたウェハ支持部材であって、抵抗発熱体に電力を供給する給電部と、この給電部を囲む金属ケースと、載置面にウェハを浮かした状態で保持するウェハ支持ピンとを有し、板状セラミックス体の外周部に位置する抵抗発熱体は同心円状のパターンを有し、載置面とウェハとの間隔が中心部で狭く外周部で広くなるように載置面が突出量５〜９０μｍの凸状で、且つ抵抗発熱体の外接円の直径が板状セラミックス体の直径の９０〜９９％とし、板状セラミックス体の周辺部をリング状に支持して金属ケースと接続する接触部材を備え、接触部材の断面が円形状で、断面の直径が１ｍｍ以下とすることにより、板状セラミックス体上にウェハを差し替えした直後の温度が安定するまでの過渡時のウェハ面内の温度ばらつきが小さく、ウェハ面内の温度差が小さく温度応答特性の優れたウェハ保持部材が得られる。
【０１８２】
更に、ウェハ支持部材において、外接円と接する円弧状パターンと、この円弧状パターンと連続して繋がった連結パターンとを備え、外接円の一部に円弧状のパターンのない空白域の間隔が、板状セラミックス体と外接円の直径との差より小さいことで、ウェハの均熱性の高いウェハ支持部材が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明のウェハ加熱装置の一例を示す断面図、（ｂ）は板状セラミックス体を示す模式図である。
【図２】本発明の他のウェハ加熱装置の一例を示す断面図である。
【図３】本発明の抵抗発熱体の形状を示す概略図である。
【図４】本発明の他の抵抗発熱体の形状を示す概略図である。
【図５】本発明の他の抵抗発熱体の形状を示す概略図である。
【図６】本発明のウェハ加熱装置の一例を示す断面図であり、接触部材の付近の拡大図を示す。
【図７】本発明のウェハ加熱装置の一例を示す断面図であり、接触部材の付近の拡大図を示す。
【図８】従来のウェハ加熱装置の一例を示す断面図である。
【図９】従来の抵抗発熱体の形状を示す概略図である。
【符号の説明】
１、７１：ウェハ支持部材
２、７２：板状セラミックス体
３、７３：載置面
５、７５：抵抗発熱体
６：給電部
８：支持ピン
１０：ガイド部材
１１、７７：給電端子
１３：外周面
１６：ボルト
１７：接触部材
１８：弾性体
１９、７９：金属ケース
２０：ナット
２１：底面
２３：孔
２４：ガス噴射口
２５：ウェハリフトピン
２６：貫通孔
２７：測温素子
２８：従来のガイド部材
Ｗ：半導体ウェハ
【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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