(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の面を基板加熱面とする、抵抗発熱体が埋設された板状の基体を形成する工程と、
管状部材を形成する工程と、
前記基体の他方の面に管状部材を接合する工程と、
前記抵抗発熱体に給電し、前記基板加熱面の温度分布を測定する工程と、
前記測定の結果に基づく研削条件で、前記管状部材の外周面を研削する工程とを有し、
前記管状部材を接合する工程後、温度分布を測定する工程前に、
前記抵抗発熱体の端子に給電部材を接合する工程を有し、前記給電部材は、前記管状部材内に収納され得るものであり、
前記管状部材の研削加工後、最終的な前記基体と前記管状部材とが、Ｄｓを前記基体と前記管状部材との接合部外径（ｍｍ）とし、ｔ１を研削加工後の前記管状部材の厚み（ｍｍ，ただし、接合領域を除く）としたときに以下の式（１）の関係を有し、
前記研削加工前の前記管状部材の厚みｔ0と、前記研削加工後の前記管状部材の厚みｔ1は、以下の条件式（２）を満たすことを特徴とする基板加熱装置の製造方法。
１０ ≦ Ｄｓ/ｔ１ ≦ ９０  …  式（１）
ｔ0−ｔ1≦４ｍｍ かつ t1≧０．５ｍｍ  …  式（２）
【請求項２】
前記研削条件は、
前記測定の結果より得られた、前記基板加熱面の温度分布のばらつき幅を減少させる研削条件である請求項１に記載の基板加熱装置の製造方法。
【請求項３】
前記研削条件は、
前記管状部材の研削工程を複数回に分け、各研削工程終了の度に前記基体表面の温度分布を測定し、研削量と温度分布変化の関係から決定することを特徴とする請求項１又は２に記載の基板加熱装置の製造方法。
【請求項４】
前記研削は、前記管状部材の外周面を均等に研削することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の基板加熱装置の製造方法。
【請求項５】
前記研削は、前記管状部材の少なくとも外周面の一部で不均等になるよう、研削することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の基板加熱装置の製造方法。
【請求項６】
前記基体は、アルミナ、窒化アルミニウム、窒化珪素、炭化珪素、サイアロンからなる群より選択された一のセラミックス、もしくは前記群より選択された少なくとも二以上のセラミックスの複合材を主成分とすることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の基板加熱装置の製造方法。
【請求項７】
前記管状部材は、前記基体と同一種の材料で形成されていることを特徴とする請求項６に記載の基板加熱装置の製造方法。
【請求項８】
一方の面に基板加熱面を備える、抵抗発熱体が埋設された板状の基体と、
前記基体の他方の面に接合され、外周面に研削加工がなされており、前記研削加工によって、前記基体からの伝熱量が調整されている管状部材とを有し、
前記管状部材の研削加工後、最終的な前記基体と前記管状部材とが、Ｄｓを前記基体と前記管状部材との接合部外径（ｍｍ）とし、ｔ１を研削加工後の前記管状部材の厚み（ｍｍ，ただし、接合領域を除く）としたときに以下の式（１）の関係を有し、
前記研削加工前の前記管状部材の厚みｔ0と、前記研削加工後の前記管状部材の厚みｔ1は、以下の条件式（２）を満たすことを特徴とする基板加熱装置。
１０ ≦ Ｄｓ/ｔ１ ≦ ９０  …  式（１）
ｔ0−ｔ1≦４ｍｍ かつ t1≧０．５ｍｍ  …  式（２）
【請求項９】
前記研削加工後の前記管状部材の厚みｔ1は、前記研削加工により、場所によって均一になるよう調整されていることを特徴とする請求項８に記載の基板加熱装置。
【請求項１０】
前記研削加工後の前記管状部材の厚みｔ1は、前記研削加工により、場所によって異なるよう調整されていることを特徴とする請求項８に記載の基板加熱装置。
【請求項１１】
前記基体は、アルミナ、窒化アルミニウム、窒化珪素、炭化珪素、サイアロンからなる群より選択された一のセラミックス、もしくは前記群より選択された少なくとも二以上のセラミックスの複合材を主成分とすることを特徴とする請求項８〜１０のいずれか１項に記載の基板加熱装置。
【請求項１２】
前記管状部材は、前記基体と同一種の材料で形成されていることを特徴とする請求項１１に記載の基板加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体製造工程に用いられる半導体ウエハや液晶基板等を加熱する基板加熱装置に関し、特に、セラミックスやメタル等の基体に抵抗発熱体を配設した基板加熱装置とその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造装置で使用されている基板加熱装置としては、円盤状のセラミックスやメタル製の基体中に抵抗発熱体を埋設したヒータが広く使用されている。
【０００３】
例えば抵抗発熱体をセラミックス基体中に埋設したセラミックスヒータは、基体が耐腐食性の高いセラミックスで形成されており、かつ抵抗発熱体が外部に露出していないため、腐食性ガスを使用することが多いＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）装置やドライエッチング装置等で、基板加熱装置として用いられている。又、これらの基板加熱装置では、抵抗発熱体の端子を腐食性ガスに露出することなく外部に取り出すため、セラミックス基体中央下部に管状部材であるシャフトが接合され、このシャフト内に抵抗発熱体の端子及びこれに接続される給電棒等の給電部材を収納する構造が採用される場合が多い。
【０００４】
半導体製造装置で使用されるセラミックスヒータは、その用途により室温から５００℃以上の高温まで、幅広い温度範囲で用いられているが、製品の歩留まりを上げるためには基板温度の均一性を確保することが求められている。このため、基板加熱装置も基板載置面すなわち基板加熱面における高い均熱性が求められている。
【０００５】
一方、シャフト付のセラミックスヒータでは、セラミックス基体に接合されたシャフトから伝熱により熱が逃げやすいため、一般に加熱面中央の温度が周辺部に較べ低下しやすい。
【０００６】
そこで、所定の均熱性を得るために、従来は、予めセラミックス基体中に埋設される螺旋状の抵抗発熱体の螺旋のピッチや形状を場所を調整したり（特許文献１）、シャフトの形状や材質を調整することで、基板加熱面の均熱化を図っていた。
【特許文献１】特許第２５２７８３６号（第１図、第３図等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来、基板加熱装置の均熱化評価は、電気的接続が可能となる完成体において評価されていた。上述する従来の均熱化方法では、ある程度の均熱化を達成することはできても、製造条件ごとの微妙な条件の相違に基づく製品ロット間の均熱性のばらつきが存在していた。
【０００８】
しかしながら、昨今では、求められる基板均熱性のレベルも向上し、２００〜３００ｍｍ径の大型基板において温度ばらつきを０℃〜２℃以下に抑えたいという要望もでている。このような極めて高いレベルの均熱性を得るためには、従来のような抵抗発熱体やシャフト形状の設計事項のみでは、微妙な温度分布の相違を是正することは容易ではない。
【０００９】
さらに、基板加熱装置は、それが使用される環境の相違でも使用時に得られる基板温度分布が異なってくるため、製品完成後に、使用条件に合わせて微妙な温度分布の修正を加えたいという要望もある。また、これらの修正は製品外観に影響を与えない方法で行うことが望ましい。
【００１０】
本発明は、上述する従来の課題に鑑み、製品ロットごとの微妙な均熱分布の相違を是正できるとともに、完成体作製後に使用環境に合わせた温度分布の修正を図ることが可能な基板加熱装置の製造方法及びこの製造方法で作製した基板加熱装置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】
【００１１】
本発明の基板加熱装置の製造方法は、一方の面を基板加熱面とする、抵抗発熱体が埋設された板状の基体を形成する工程と、管状部材を形成する工程と、基体の他方の面に管状部材を接合する工程と、抵抗発熱体に給電し、基板加熱面の温度分布を測定する工程と、測定の結果に基づく研削条件で管状部材の外周面を研削する工程とを有することを特徴とする。
【００１２】
上記本発明の特徴によれば、実際の使用条件と同様の条件下での基板温度分布測定結果に基づき管状部材の外周面を研削することで、管状部材からの伝熱量を調整し、基板温度分布の修正を行うことができるため、製造条件の違い等で生じる製造ロット間のばらつき等の微妙な温度分布の修正を行うことができる。したがって、より精度の高い温度分布の調整ができる。また、管状部材の研削による調整は、製品外観を損なうことがない。
【００１３】
なお、本発明の上記基板加熱方法において、管状部材を接合する工程後、温度分布を測定する工程前に、抵抗発熱体の端子に給電部材を接合する工程を有してもよい。
【００１４】
また、上記研削条件は、測定の結果より得られた、基板加熱面の温度分布のばらつき幅を減少させる研削条件であることが好ましい。
【００１５】
さらに、上記研削条件は、管状部材の研削工程を複数回に分け、各研削工程終了の度に基体表面の温度分布を測定し、研削量と温度分布変化の関係から求めてもよい。研削量と温度分布の変化は、各製品ごとにばらつきがあるため、上記方法によれば、各製品ごとに研削量と温度分布変化の関係を求め、このデータから研削量を決定するため、各製品ごとに、精度の高い温度調整を行うことができる。
【００１６】
なお、管状部材の研削工程後、最終的な基体と管状部材とが、以下の関係を有することが好ましい。
【００１７】
１０  ≦  Ｄｓ/ｔ1  ≦  ９０・・・（１）
ここで、    Ｄｓ：基体と管状部材との接合部外径（ｍｍ）
ｔ1：研削後の管状部材の厚み（ただし、接合領域を除く）（ｍｍ）
基体と管状部材との接合部外径Ｄｓと管状部材の厚みｔ１の比を上記範囲に設定することで管状部材の機械的強度を維持するとともに、基体から管状部材への熱流出を抑制できる。なお、管状部材の厚みｔ１とは、基体と管状部材との接合領域の局部的に厚みを持つ部分を除く領域の管状部材の厚みをいう。
【００１８】
なお、管状部材の研削は、管状部材の外周面を均等に研削してもよく、温度条件に応じて不均一に研削してもよい。外周面を均一に研削する場合は、研削量のばらつきに基づく応力
集中の発生を抑制できる。また、不均等に研削する場合は、温度分布の調整をさらに高い精度で行うことができる。
【００１９】
なお、研削前の管状部材の厚みｔ0と、研削後の記管状部材の厚みｔ1は、以下の条件式を満たすことが好ましい。
【００２０】
ｔ0−ｔ1≦４ｍｍかつ  t1≧０．５ｍｍ
研削量に相当する（t0−t1）が４ｍｍを超えると研削工程の負担が増えるため好ましくなく、研削後の管状部の厚みt1が０．５ｍｍ未満では、実用上の管状部の強度が不十分となるからである。なお、研削前の管状部材の厚みｔ0とは、基体と管状部材との接合領域の局部的に厚みを持つ部分を除く領域の管状部材の厚みをいう。
【００２１】
本発明の基板加熱装置は、一方の面に基板加熱面を備える、抵抗発熱体が埋設された板状の基体と、基体の他方の面に接合され、外周面に研削加工がなされており、前記研削加工によって、基体からの伝熱量が調整されている管状部材とを有することを特徴とする。
【００２２】
上記本発明の基板加熱装置によれば、管状部材の外周面が研削加工され、その研削加工により、管状部材からの伝熱量が調整されているため、基板加熱面において、精度の高い所望の温度分布を得ることができる。
【００２３】
上記本発明の基板加熱装置において、基体と管状部材は、以下の関係を有することが好ましい。
【００２４】
１０  ≦  Ｄｓ/ｔ1  ≦  ９０
ここで、Ｄｓ：基体と管状部材との接合部外径（ｍｍ）
ｔ1：管状部材の厚み（ただし、接合領域を除く）（ｍｍ）。
【００２５】
基体と管状部材との接合部外径Ｄｓと管状部材の厚みｔ１の比を上記範囲に設定することで管状部材の機械的強度を維持するとともに、基体から管状部材への熱流出を抑制できる。
【００２６】
さらに、管状部材の厚みｔ1は、研削加工により、場所によってほぼ均一になるよう調整されていてもよいし、場所によって異なるよう調整されていてもよい。管状部材の厚みｔ１が場所によってほぼ均一なときは、応力集中の発生を抑制し、機械的強度を維持できる。また、管状部材の厚みを場所により異なるよう調整する場合は、温度分布の調整をさらに高い精度で行うことができる。
【００２７】
上記管状部材は、場所により厚みが異なっていてもよい。なお、管状部の強度を維持するためには、管状部材の厚みｔ1は、０．５ｍｍ以上であることが好ましい。
【００２８】
上記本発明の基板加熱装置及びその製造方法において、基体は、アルミナ、窒化アルミニウム、窒化珪素、炭化珪素、サイアロンからなる群より選択された一のセラミックス、もしくは上記群より選択された少なくともニ以上のセラミックスの複合材を主成分とすることが好ましい。耐熱性及び耐腐食性に優れた基体を提供できるからである。
【００２９】
さらに、上記本発明の基板加熱装置及びその製造方法において、管状部材は、基体と同一種の材料で形成されていることが好ましい。基体と管状部材として同一種の材料を使用することで、基体と管状部材との接合部における熱膨張係数の相違等による応力発生等を防止できるからである。
【発明の効果】
【００３０】
本発明の基板加熱装置及びその製造方法によれば、装置外観を損なうことなく、精度の高い基板温度分布調整を行うことができる。また、製品ロット間の製造条件の相違による温度分布ばらつきを是正できるとともに、各種基板加熱装置の使用条件に適した温度分布を有する基板加熱装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態に係る基板加熱装置とその製造方法について説明する。
【００３２】
本発明の実施の形態にかかる基板加熱装置１の断面構造を図１（ａ）に示す。本実施の形態に係る基板加熱装置１は、管状部材（シャフト）３０付きの基板加熱装置である。
【００３３】
図１に示すように、基板加熱装置１は、板状の基体１０と基体１０に埋設された抵抗発熱体２０とを有している。基体１０の一方の面（表面）が基板加熱面であり、半導体ウエハやガラス基板等の基板５０は、この基板加熱面上に載置される。
【００３４】
図１（ｂ）は、基体１０の基板加熱面における平面図である。抵抗発熱体２０は、Ｍｏ，Ｗ，ＷＣ等の高融点材料からなる金属バルク体である線状体を、例えば図１（ｂ）に示すように、中央に２つの抵抗発熱体端子６０がくるように、折り返し加工されている。
【００３５】
管状部材であるシャフト３０は、図１（ａ）に示すように、基体１０の他方の面（裏面）の中央に接合されており、シャフト３０の円筒内には、抵抗発熱体２０に電力を供給する給電部材４０が収納されている。給電部材４０は、端部で抵抗発熱体２０の端子にろう付け等により接続されている。
【００３６】
本実施の形態に係る基板加熱装置１は、後述する本実施の形態に係る製造方法によって得られたものであり、基体１０とシャフト３０とを接合した後に、基板加熱面上の均熱分布を測定し、所望の均熱分布を得られるよう、シャフト３０の外周面を所定量研削したものである。すなわち、図１（ａ）に示すように、研削前において初期のシャフト３０の厚みｔ0を有していたものを研削によってｔ1としたものである。
【００３７】
一般に、シャフト３０付きの基板加熱装置１は、シャフト３０への伝熱による熱の散逸のため、基板加熱面中央部で温度が上がりにくい傾向があり、基板中央部のみ周囲に較べ低温になる温度分布を示す。シャフト３０からの温度の散逸は、シャフト３０と基体１０との接合部の断面積、すなわちシャフト３０の厚みに依存する。したがって、シャフト３０の外周面を最適量削ることで、シャフト３０の厚みを減らし、シャフト３０からの伝熱による過剰な温度の散逸を防ぎ、基板加熱面中央における温度の低下を防止し、基板加熱面における所望の均熱分布を得ることができる。
【００３８】
なお、最終的に、研削後に得られる本実施の形態に係る基板加熱装置１は、基板加熱面の所望の均熱性が求められる場合において、使用温度が５０℃〜８００℃の条件では、基体と管状部材の接合部外径Dsと最終的な研削後のシャフト３０の厚みｔ１との間に以下の関係を有することが好ましい。
【００３９】
１０  ≦  Ｄｓ/ｔ１  ≦  ９０
ここで、Ｄｓ：基体とシャフトとの接合部外径（ｍｍ）
ｔ１：シャフトの厚み（ｍｍ）
基体とシャフトとの接合部外径Ｄｓと管状部材の厚みｔ１の比Ｄｓ/ｔ１を９０以下とすることで、使用温度５０℃〜８００℃の幅広い温度域において、接合部における熱応力を２０Kgf/mm2以下に抑制し、基体を保持するために十分な機械的強度を維持できる。また、Ｄｓ/ｔ１を１０以上とすることで、基体からシャフト３０への熱伝導により熱流出を低減することが可能になる。なおここで、シャフトの厚みｔ１とは、基体とシャフトの接合部を除く、円筒部の中心軸に垂直な断面における厚みｔ１を意味する。図１（ａ）に示すように、一般に接合部ではシャフトの外径が広くなっていることが多く、一方シャフト内径は一定であるため、接合部およびその周辺（「接合領域」という）では局部的にシャフトの厚みが厚くなっているが、シャフトの厚みｔ１とは、このような接合領域での局部的に厚い領域を除いたシャフトの厚みをいうものとする。
【００４０】
より好ましくは
１５  ≦  Ｄｓ/ｔ１  ≦  ８０
さらに好ましくは、
２０  ≦  Ｄｓ/ｔ１  ≦  ６０
と設定する。
【００４１】
また、管状部の強度を維持するためには、シャフト３０の厚みｔ1は、０．５ｍｍ以上であることが好ましい。
【００４２】
研削加工は、所望の温度分布を得るため、シャフト３０の外周面を研削して、シャフト３０の断面積を減らし、基体からの伝熱による熱の流出を抑制することにより行う。シャフト３０の機械的強度を高く維持するためには、シャフトの厚みが場所により均等になるような研削加工を行うことが好ましいが、シャフト３０の円筒部に部分的に深い研削を行ったり、円筒部を回転させながら研削する際に、回転中心軸をシャフト３０の中心軸とずらして、偏心加工を行い、シャフトの特定箇所のみを研削することで、より精度の高い伝熱量の調整を行うことができる。
【００４３】
上述する基板加熱装置１の基体１０の材質は特に限定されないが、セラミックスもしくはメタルを使用できる。セラミックス材としては、アルミナ、窒化アルミニウム、窒化珪素、炭化珪素、サイアロン等を挙げることができる。また、メタル材料としては、アルミニウム、アルミニウム合金、及びステンレススチール等を挙げることができる。このうち、セラミックス材料を使用する場合は、耐熱性、耐腐食性にすぐれた基板加熱装置を提供できる。特に、窒化アルミニウムを使用する場合は、高い熱伝導性が得られるため、熱伝導効率が良好であり、基板加熱面での均熱性をより高めることができる。
【００４４】
シャフト３０の材質も特に限定されないが、基体１０と同一材料で作製すれば、接合部において、熱膨張係数の相違等による熱応力の発生を防止し、良好な接合特性を得ることができる。好ましくは、窒化アルミニウム、窒化珪素、アルミナ等を使用することが望ましい。
【００４５】
次に、本実施の形態に係る基板加熱装置の製造方法について図２のフローチャートを参考に説明する。なお、ここでは、基体１０およびシャフト３０としてセラミックス材料を用いたものを説明する。
【００４６】
フローチャートに沿って、本実施の形態に係る基板加熱装置の製造方法の概略工程手順を説明する。まず、抵抗発熱体が埋設されたセラミックス焼結体からなる基体を作製する（Ｓ１００）とともに、セラミックス焼結体からなるシャフトを作製する（Ｓ２００）。次に、セラミックス基体とシャフトとを接合する（Ｓ３００）。給電部材抵抗発熱体端子と給電部材との接合を行い（Ｓ４００）抵抗発熱体への給電が可能な予備完成体とする。この予備完成体において、基板加熱面の均熱性評価を行う（Ｓ５００）。この均熱性評価結果に基づき、シャフトの研削すべき量（厚み）を割り出す。こうして、シャフト外周面の研削加工を行う（Ｓ６００）。この後、研削加工後の基板加熱面の均熱性評価を行い（Ｓ７００）、完成させる（Ｓ８００）。
【００４７】
本実施の形態に係る基板加熱装置の製造方法は、一旦基板加熱動作が可能な予備完成体を作製し、基板加熱面における均熱性評価を行った後にこの評価結果に基づき基板温度分布を修正するためシャフト外周面の研削加工を行うことを特徴とする。微妙な均熱性の調整が可能になるとともに、製造工程上の種々の条件の相違によって生じる製品ロットごとの温度分布の相違を是正することができる。
【００４８】
最終的に得ようとする基板加熱面における温度分布は、使用条件によっても異なるが、基板加熱面の均熱性が求められる場合、研削前の予備完成体においても十分な均熱性、例えば基板加熱面中央部の温度Ｔｃと基体の外周部の温度Ｔoとの差（Ｔ0−Ｔc）が所望の温度差TＴ(To-Tc)(target)に対し０℃以上１０℃以下、より好ましくは０℃以上５℃以下となるよう基体の形状、材質および抵抗発熱体の設計、さらにはシャフトの形状、材質を定めることが望ましい。シャフトの研削加工により行う温度調整は、シャフトへの伝熱による放熱量を抑制する調整であるため、Ｔ(To-Tc)(target)が１０℃以上では研削加工の負担が大きすぎるからである。なお、所望の温度差は必ずしも０℃に限られず、基板加熱装置の使用用途や固定装置の環境に合わせて、決定される。
【００４９】
研削工程後の最終的な完成体の段階で、基体との接合部におけるシャフトの外径Dsとシャフトの肉厚ｔ１とは、以下の関係を有することが望ましい。
【００５０】
１０＜  Ｄｓ/ｔ１  ＜  ９０
ここで、Ｄｓ：基体と管状部材との接合部外径（ｍｍ）
ｔ１：管状部材の厚み（ｍｍ）
９０以上の場合、シャフトの肉厚が薄くなり過ぎるためシャフトの強度が不足し、１０以下の場合、基体からシャフトへの熱流出増加に伴い所望の均熱分布が得られなくなる。なお、より好ましくは
１５＜  Ｄｓ/ｔ1  ＜８０
さらに好ましくは、
２０  ＜  Ｄｓ/ｔ1  ＜  ６０
と設定する。
【００５１】
なお、予備完成体において行う均熱性評価は、後述する実施例に示すように、赤外線放射温度計を用いた温度分布評価を行う。基板加熱面中央部の温度Ｔｃと基体の外周部の温度Ｔoとの差（T0−Tc）と所望の温度差Ｔ(To-Tc)(target)との差が大きい程、シャフトの研削量を増加させる必要がある。
【００５２】
研削量の決定は、例えば予め完成品サンプルを用いて、基板加熱面における温度差（T0−Tc）とシャフトの厚みｔとの関係から求めた校正表のようなデータを準備しておき、予備完成体における均熱性評価結果から得られた基板加熱面における温度差（T0−Tc）から、研削すべきシャフトの厚みｔを求める。
【００５３】
あるいは、予備完成体における均熱性評価結果後、複数回に分けて少量の研削を行い、各研削工程後に、均熱性評価の測定を行い、これらの複数回データから最終的な研削量を決定する方法を採用することもできる。この場合は、個別の製品ごとのデータに基づき必要な研削量を決定するので、各製品特有の条件を反映し、正確な研削量の決定を行うことができる。
【００５４】
なお、シャフトの研削は、加熱面の温度分布を所定の温度分布とするため、場所により不均一な研削を行ってもよい。例えば、シャフトを回転させながらシャフト外周面の研削を行う場合は、回転軸をずらして、偏心加工することで、シャフトの外周面の一部のみを研削することができる。こうして、研削した部位に対応する基体上の温度の低下を抑制し、基体上の均熱化を図ることができる。
【００５５】
なお、予備完成体において、シャフトが接合された基体の中心部の温度が低い、ほぼ同心円状の温度分布を有する場合は、シャフト全体に均一な研削を行うことで、基体上の均熱化を図ることができる。また、シャフト外周面に均一な研削を行う場合は、シャフトの機械的強度を維持しやすい。局所的に薄い部分が存在すると、その部分に応力集中が起こり破損しやすくなるからである。
【００５６】
また、シャフトをセラミックス材料で作製する場合は、研削後のシャフトの厚みは最も薄い部分でも０．５ｍｍ以上、好ましくは１ｍｍ以上とすることが好ましい。十分な強度を維持するためである。また、研削前のシャフトの厚みｔ０と研削後のシャフトの厚みｔ１の差（ｔ０−ｔ１）、即ち研削量は４ｍｍ以下が好ましい。さらに好ましくは２ｍｍ以下とする。研削量が４ｍｍを超えると、研削時間がかかり、加工負担が大きいからである。
【００５７】
なお、最終的に求める基板加熱面における温度分布は、必ずしも基板加熱面の中央部と外周部の温度差のないものに限らず、ユーザの使用環境に合わせて、所定の温度分布をあえて設定する場合も含まれる。
【００５８】
以下、本発明の実施の形態に係る基板加熱装置の製造方法における各工程についてより具体的に説明する。
【００５９】
まず、セラミックス基体作製工程（Ｓ１００）では、セラミックス基体の成形を行い、抵抗発熱体を配設したセラミックス基体成形体を作製する（Ｓ１０１）。次いで、得られた成形体を焼成し（Ｓ１０２）、さらに焼成により得られた焼結体を加工する（Ｓ１０３）。
【００６０】
セラミックス原料粉としては、ＡｌＮ、ＳｉＣ、ＳｉＮｘ、サイアロン等の主原料にＹ2Ｏ3等の希土類酸化物を焼結助剤として添加する。抵抗発熱体をセラミックス基体内に埋設する場合は、セラミックス基体成形工程（Ｓ１０１）において、セラミックス原料粉と焼結助剤を金型に充填してプレスし、予備成形体を作製した後、抵抗発熱体をその上に載せ、その上からセラミックス原料粉を充填し、プレスを行う。なお、抵抗発熱体を載置する際には、予備成形体の抵抗発熱体載置位置に予め溝を形成してもよい。こうして、図３（ａ）に示すような抵抗発熱体と静電チャック用電極が埋設されたセラミックス基体の成形体を形成する。
【００６１】
なお、抵抗発熱体の埋設形態は、図３（ａ）に示すような基板加熱面に略平行な面状に抵抗発熱体２１を配設する場合のみならず、図３（ｂ）に示すように複数の抵抗発熱体２１Ａ、２１Ｂを層状に抵抗発熱体を埋設してもよい。なお、抵抗発熱体の埋設位置は、基板加熱面に平行に限られるわけではなく、図３（ｃ）および図３（ｄ）に示すように、抵抗発熱体２２、及び２３を基板加熱面に対しテーパ状、あるいは逆テーパ状になるよう配置してもよい。複数の抵抗発熱体を層状に埋設する場合は、上記成型工程を複数回繰り返せばよい。
【００６２】
なお、抵抗発熱体の材質としては、モリブデン、タングステン、タングステン/モリブデン化合物等を使用できる。使用する抵抗発熱体は、線状のものに限らず、メッシュ状、コイルスプリング状、シート状、膜状等種々の形態を採用することができる。
【００６３】
次に、セラミックス基体焼成工程（Ｓ１０２）では、上記成形工程で得られた成形体を例えばホットプレス法もしくは常圧焼結法を用いて焼成する。セラミックス原料粉として窒化アルミニウム粉を使用した場合は、窒素中で１７００℃〜２０００℃の温度で約１時間〜１０時間焼成する。ホットプレス時の圧力は、２０kg/ｃｍ2〜１０００kg/ｃｍ2以上、より好ましく１００kg/ｃｍ2〜４００kg/ｃｍ2とする。ホットプレス法を用いた場合は焼結時に一軸方向に圧力がかかるため、抵抗発熱体及び静電チャック電極と周囲のセラミックス基体との密着性を良好にできる。また、抵抗発熱体として金属バルク体電極を使用した場合はホットプレス焼成時にかかる圧力で変形することがない。
【００６４】
セラミックス基体加工工程（Ｓ１０３）では、X線撮影等を用いて抵抗発熱体の中心を割り出した後、角部の面取り加工や焼成後のセラミックス基体に電極端子引き出し用の孔を開口する加工を行う。また、セラミックス基体表面に、サンドブラスト法等を用いてエンボスを形成したり、基板を載置するための溝を形成したり、基板加熱面へ流すパージガス用の孔や溝、或いは図１（ｂ）に示すような基板を持ち上げるためのリフトピン等の孔を必要に応じて形成する。
【００６５】
なお、このセラミックス基体加工工程は、完全に焼成後に行うのでなく、最終的な焼成温度よりやや低い温度で焼成するか、短時間焼成することにより得た仮焼成体を用いて行ってもよい。完全に焼成が終了する前に加工を行うことでより加工を容易にすることができる。仮焼成体に加工を施した場合は、加工後再び焼成を行う。
【００６６】
一方、シャフト作製工程（Ｓ２００）では、まずセラミックス原料粉を用いてシャフトの成形体を作製する（Ｓ２０１）。次いで、得られた成形体を焼成し（Ｓ２０２）、さらに焼成により得られた焼結体を加工する（Ｓ２０３）。
【００６７】
シャフト成形工程（Ｓ２０１）では、セラミックス基体と良好な接合を得るため、セラミックス原料粉として、セラミックス基体と同質のセラミックス原料粉を使用することが望ましい。成形方法としては、種々の方法を使用できるが、比較的複雑な形状の成形に適した、ＣＩＰ（Cold Isostatic Pressing）法やスリップキャスト等を使用することが好ましい。
【００６８】
シャフト焼成工程（Ｓ２０２）では、上述する成形工程で得られた成形体を焼成するが、成形体形状が複雑なため、常圧焼成法を用いて焼成することが望ましい。セラミックス原料としてＡｌＮを使用する場合は、窒素中で１７００℃〜２０００℃の温度で、約１時間〜１０時間焼成する。
【００６９】
シャフト加工工程（Ｓ２０３）では、焼結体表面及び接合面のラッピング加工等を行う。
【００７０】
次に、上述する方法で得られたセラミックス基体とシャフトの接合を行う（Ｓ３００）。この接合工程（Ｓ３００）では、接合面のいずれか一方もしくは両方に、接合剤として希土類化合物を塗布した後、互いに接合面を貼り合わせ、窒素雰囲気中で１７００℃〜１９００℃の温度で熱処理を行う。必要に応じて接合面と垂直な方向から一軸加圧し、所定の圧力を加えてもよい。こうして、セラミックス基体及びシャフトとの固相接合を行う。
【００７１】
なお、基体とシャフトの接合は、上述する固相接合以外にもろう付けやＯリング、メタルパッキング等を用いたシール材を挟んだ機械的接合を行ってもよい。
【００７２】
さらに、シャフト内に給電部材を挿入し、抵抗発熱体の電極端子とシャフト内に挿入した給電部材とを接合し、端子の接合（Ｓ４００）を行う。なお、給電部材としては、Ｎｉ等の導電材料をロッド形状、ワイヤ形状等に加工したものを使用できる。給電部材と抵抗発熱体との接合は、ろう付けのほか、給電ロッド外周にネジ溝を切り、セラミックス基体にもネジ溝を切り、給電棒をネジ込みにより電極端子との接合を行ってもよく、さらに、かしめ、嵌合、溶接、共晶等を利用した固相接合を採用してもよい。
【００７３】
こうして、抵抗発熱体の端子と給電部材との接合を行うことにより、予備完成体が得られたら、抵抗発熱体に給電を行い抵抗発熱体を加熱する。実際の作動条件のもと、セラミックス基体の基板加熱面の温度分布を赤外放射温度計を用いて測定する（Ｓ５００）。
【００７４】
測定結果より上述する方法等を用いて研削すべきシャフトの研削量を求める。すなわち、基板加熱面の均熱性が求められている場合は、均熱性が改善するために必要な研削量を予め用意した校正データ等を用いて求める。あるいは次の工程であるシャフトの研削と基板加熱面の温度分布評価を複数回繰り返し、個々の製品ごとに最適な研削量を求め、研削加工（Ｓ６００）が終了したら、最後に再度均熱性評価行い、基板加熱面の最終的な均熱性の確認を行い（Ｓ７００）、完成に達する（Ｓ８００）。
【００７５】
以上に説明するように、本実施の形態に係る基板加熱装置の製造方法によれば、基板加熱面における高い均熱性を得ることができる。また、使用環境に合わせて所定の温度分布を設定することもできる。また、製品ロット間の温度分布特性のばらつきを是正し、製品間の品質を安定させることができる。
【００７６】
上記本実施の形態に係る基板加熱装置の製造方法では、基体およびシャフトをセラミックスで形成した場合の例について説明したが、これらの材質はセラミックスに限られず、アルミニウム等のメタル材料を使用してもよい。この場合は、研削加工やプレス加工を用いて基体およびシャフトの成型を行うことができる。ただし、腐食性ガスを使用する環境下で用いる場合には、表面に酸化被膜を形成することが好ましい。
【００７７】
さらに、本実施の形態に係る基板加熱装置は、抵抗発熱体のみならず、静電チャック電極を埋設し、静電チャック機能を付加することもできる。
【実施例】
【００７８】
以下、本発明の実施例１及び２について説明する。
【００７９】
＜実施例１＞
以下の条件で、抵抗発熱体が埋設されたセラミックス基体を作製した。還元窒化法によって得られたＡｌＮ粉末に５％Ｙ2Ｏ3を加えたセラミックス混合粉にアクリル系樹脂バインダを添加し、噴霧造粒法により造粒顆粒を作製した。この造粒顆粒を金型に充填してプレスし、予備成形体を作製した後、転写型で抵抗発熱体を埋設する位置に溝を形成し、ここへ、図１（ｂ）に示す巻回体に加工した直径０.５ｍｍの線状のＭｏ抵抗発熱体を置き、この上にセラミックス原料粉を充填し全体を再度一軸方向にプレスした。プレス圧は２００kg/ｃｍ2とした。こうして、抵抗発熱体と静電チャック用電極が埋設されたセラミックス基体の成形体を形成した。
【００８０】
成形体を取り出し、ホットプレス焼成炉で成形体の焼成を行った。焼成条件は、窒素ゲージ圧を０．５kg/cm2とする雰囲気下で、１８６０℃を６時間保持する条件とした。得られた焼結体のサイズは、外径約３３０ｍｍ、厚さ約１７ｍｍであった。また、抵抗発熱体は、加熱面表面から８.５ｍｍの深さに埋設した。
【００８１】
得られた焼結体に、リフトピン及びパージガス用孔を形成するとともに、ダイヤモンド研磨紙と砥石を用いてロータリー平面研削盤を用いて加熱面となるセラミックス基体表面に平坦化加工を行った。
【００８２】
一方、シャフトは次の条件で作製した。還元窒化法によって得られたＡｌＮ粉末に５％Ｙ2Ｏ3を加えたセラミックス混合粉にアクリル系樹脂バインダを添加し、噴霧造粒法により造粒顆粒を作製した。この造粒顆粒を用いて、ＣＩＰ法を使用して成形体を作製した。
【００８３】
次に、常圧焼成法を用いてシャフト成形体を焼成した。焼成は、窒素雰囲気中で、焼成温度１８５０℃を３時間保持する条件とした。焼結後得られたシャフトの接合部外径は７０ｍｍ、シャフト軸中間部におけるシャフト外径φ３７ｍｍおよびシャフト肉厚は４．０ｍｍ、シャフト長さは１８０ｍｍであった。
【００８４】
シャフトの表面および基体との接合面をラッピングし、セラミックス基体とシャフトとの各接合面にイットリウム濃度が２．６×１０-6mol/ｃｃの硝酸イットリウム水溶液を塗布し、両者を貼り合わせ、窒素雰囲気中１８００℃２時間の条件で熱処理し、基体の裏面中央にシャフトを接合した。
【００８５】
接合後、セラミックス基体中に埋設された抵抗発熱体、及び静電チャック電極の各端子にＮｉ製の給電棒をろう付け接合し、予備完成体を得た。
【００８６】
この予備完成体の抵抗発熱体に給電し、基板加熱面温度を約６１０℃に設定し、基板加熱面の温度分布を測定した。測定結果を図４（ａ）に示す。同図左側に、基板加熱面における温度分布を示す。基板加熱面中央と基体加熱面における基体周縁部では基板加熱面中央で温度が低く、その温度差（Ｔｅ−Ｔｃ）は約３．２℃であった。また、同図に示すｘ線軸上では、約２．８℃の温度差が生じていた。
【００８７】
次に、上記予備完成体のシャフト外周面の研削加工を行い、シャフト外径を研削前の３７ｍｍから３５ｍｍとした。研削前のシャフト肉厚は、４ｍｍであり、０．６ｍｍ研削し、研削後のシャフト肉厚を３．４ｍｍとした。
【００８８】
シャフトの研削加工後、再び基板加熱面の温度分布を測定した。測定結果を図４（ｂ）に示す。基板加熱面中央と基体加熱面における基体周縁部と基板加熱面中央部での温度差は、で温度が低く、その温度差（Ｔｅ−Ｔｃ）は１．８℃に改善された。また、ｘ線軸上の温度差は、１．６℃に改善された。
【００８９】
このように、シャフトの研削加工により、約６００℃を超える高温条件において、温度ばらつきが２℃以内の、極めて高い均熱性を備えた基板加熱装置を得ることができた。
【００９０】
＜実施例２＞
窒化アルミニウム製の基体およびシャフトからなる基板加熱装置の予備完成体を作製した。基体の大きさは外径３４０ｍｍ、厚み１５ｍｍとした。また、基体内に２種の抵抗発熱体を基板加熱面に平行に２層構造となるように埋設した。上層の抵抗発熱体は、基板加熱面から６．５ｍｍの深さに埋設し、下層の抵抗発熱体は、基板加熱面から１２ｍｍの深さに埋設した。また、焼結後得られるシャフトの接合部外径は９０ｍｍ、シャフト軸中間部におけるシャフト外径およびシャフト肉厚はそれぞれ５８ｍｍ、３．５ｍｍ、シャフト長さは２２０ｍｍであった。それ以外の製造条件は、実施例１と同様の条件を用いた。
【００９１】
この予備完成体の抵抗発熱体に給電し、基板加熱面温度を約６１０℃に設定し、基板加熱面の温度分布を測定した。基板加熱面の温度分布を測定した。測定結果を図５（ａ）に示す。同図左側の等温分布図に示すように、基板加熱面中央と基体加熱面における基体周縁部では基板加熱面中央で温度が低く、その温度差（Ｔｅ−Ｔｃ）は約５．２℃であった。また、同図に示すｘ線軸上では、約５．０℃の温度差が生じていた。
【００９２】
次に、上記予備完成体のシャフト外周面の研削加工を行い、シャフト軸中間部でのシャフト外径を、研削前の５８ｍｍから５６ｍｍとした。研削前のシャフト肉厚は、３．５ｍｍであり、１．０ｍｍ研削し、研削後のシャフト肉厚を２．５ｍｍとした。
【００９３】
シャフトの研削加工後、再び基板加熱面の温度分布を測定した。測定結果を図５（ｂ）に示す。基板加熱面中央と基体加熱面における基体周縁部と基板加熱面中央部での温度差（Ｔｅ−Ｔｃ）は３．６℃に改善された。また、ｘ線軸上の温度差は、３．１℃に改善された。
【００９４】
以上、実施の形態および実施例に沿って本発明の基板加熱装置及びその製造方法について説明したが、本発明はこれらの実施の形態および実施例の記載に限定されるものでない。種々の改良および変更が可能なことは当業者には明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００９５】
【図１】本発明の実施の形態に係る基板加熱装置の構造を示す装置断面図と平面図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る基板加熱装置の製造方法を示すフローチャートである。
【図３】本発明の実施の形態に係る基体中に埋設される抵抗発熱体の態様を示す基体の部分断面図および断面図である。
【図４】本発明の実施例１における予備完成体である基板加熱装置の基板加熱面における温度分布と、研削加工後の基板加熱面における温度分布を示す図である。
【図５】本発明の実施例２における予備完成体である基板加熱装置の基板加熱面における温度分布と、研削加工後の基板加熱面における温度分布を示す図である。
【符号の説明】
【００９６】
１    基板加熱装置
１０  基体
２０  抵抗発熱体
３０  管状部材（シャフト）
４０  給電部材
５０  基板
６０  抵抗発熱体端子
７０  リフトピン用孔
【図１】
0004662725.tif 000002
【図２】
0004662725.tif 000003
【図３】
0004662725.tif 000004
【図４】
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【図５】
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