(57)【要約】【課題】管状部材が接合された基板加熱装置において、基板表面温度の均熱化を図る。【解決手段】上面に基板を載置する加熱面を有する、抵抗発熱体を埋設した板状のセラミックス基体と、セラミックス基体の下面の中央に接合され、内部に抵抗発熱体端子に接続された給電棒を備えた管状部材とを有する基板加熱装置において、加熱面は中央が最も高く周辺部に近づく程低い凸面形状に加工されている。この加熱面の形状により、中央部での基板への実質的な伝熱効率を上げ、管状部材への伝熱の影響による加熱面中央部の温度低下の影響を補償し、基板表面温度の均熱化を図ることができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の面に基板を載置する加熱面を有する板状のセラミックス基体と、
前記セラミックス基体に埋設された抵抗発熱体と、
前記セラミックス基体の他方の面の中央に接合された管状部材とを有し、
前記加熱面は、中央部が最も高く周辺部へ近づく程低くなる凸面形状を有していることを特徴とする基板加熱装置。
【請求項２】
さらに、
前記セラミックス基体内の加熱面と前記抵抗発熱体との間に埋設された、面状電極を有することを特徴とする請求項１に記載の基板加熱装置。
【請求項３】
前記面状電極は、金属バルク体からなるメッシュ状、もしくは多数の孔の開いた板状電極であることを特徴とする請求項２に記載の基板加熱装置。
【請求項４】
さらに、
前記加熱面に、真空チャック用孔を有し、前記孔を介して、前記基板を前記加熱面に吸着固定可能なことを特徴とする請求項１に記載の基板加熱装置。
【請求項５】
前記加熱面は、前記中央部の高さ（Ｈｃ）と加熱面端部での高さ（Ｈｅ）との差であるΔＨが、５０μｍ以下であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の基板加熱装置。
【請求項６】
前記ΔＨが、１０μｍ以上であることを特徴とする請求項５に記載の基板加熱装置。
【請求項７】
前記セラミックス基体は、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非酸化物セラミックス、もしくは前記群より選択された少なくともニ以上の非酸化物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１〜６のいずれか１項に記載の基板加熱装置。
【請求項８】
前記管状部材は、前記セラミックス基体の主成分と同一材料を主成分とすることを特徴とする請求項７に記載の基板加熱装置。
【請求項９】
抵抗発熱体が埋設された板状のセラミックス基体を形成する工程と、
加熱面となる、前記セラミックス基体の一方の面を、中央部が最も高く周辺部へ近づく程低くなる凸面形状に研削加工する工程と、
前記セラミックス基体の他方の面の中央に、管状部材を接合する工程とを有することを特徴とする基板加熱装置の製造方法。
【請求項１０】
前記セラミックス基体を形成する工程は、さらに面状電極を前記セラミックス板状体中に埋設する工程を含むことを特徴とする請求項９に記載の基板加熱装置の製造方法。
【請求項１１】
前記研削加工する工程では、前記中央部の高さ（Ｈｃ）と加熱面端部での高さ（Ｈｅ）との差であるΔＨが、５０μｍ以下となるように調整することを特徴とする請求項９または１０に記載の基板加熱装置の製造方法。
【請求項１２】
前記ΔＨが、１０μｍ以上であることを特徴とする請求項１１に記載の基板加熱装置の製造方法。
【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、セラミックス基体に抵抗発熱体を埋設した基板加熱装置に関する。
【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基体中に線状の抵抗発熱体を埋設したセラミックスヒータが使用されている。また、抵抗発熱体とともに、基板を吸着固定するための静電チャック用電極を埋設した、静電チャック機能付セラミックスヒータも広く使用されている。
【０００３】
このように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の使用にも適している。
【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重要である。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温度の高い均熱性が求められている。
【０００５】
例えば、従来はセラミックスヒータの加熱面における均熱性を向上させるため、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により調整することにより、加熱面における均熱化を図る方法が提案されている（特許文献１）。
【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】
【０００６】
ＣＶＤ装置やドライエッチング装置等で使用される基板加熱装置では、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を収納する構造が採用される場合が多い。
【０００７】
このような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、加熱面中央部の温度が周辺部に較べ低下しやすい。特に、シャフトとして熱伝導性が高い材料を用いる場合はその傾向が強くなる。
【０００８】
一方、従来のセラミックスヒータの加熱面は、基板との密着性を上げるため、できるだけ平坦化することが要求されておりラッピング加工等により平坦性を確保していた。そして、平坦性の良好な加熱面に載置された基板は、セラミックスヒータの加熱面の温度分布をそのまま反映した温度分布を示し易い。このため、シャフト付セラミックスヒータを使用した場合は、基板表面は中央が外周部より低温となる基板温度分布となり易かった。
【０００９】
基板加熱装置の加熱面における均熱性を上げる方法として、上述するように、抵抗発熱体の螺旋のピッチや形状を調整する方法を使用することもできるが、シャフトの有無や、シャフトの形状により抵抗発熱体の形状を最適化する必要があるため、抵抗発熱体の設計に手間がかかるとともに、抵抗発熱体の加工も複雑である。また、抵抗発熱体が埋設されたセラミックス基体が形成された後には、抵抗発熱体の位置調整等を行うことはできないため、微妙な修正加工は困難である。
【００１０】
本発明の目的は、上述する従来の課題に鑑み、管状部材（シャフト）が接合された基板加熱装置において、簡便な方法で、基板温度分布の均一化を図ることのできる基板加熱装置及びその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の基板加熱装置の第１の特徴は、一方の面に基板を載置する加熱面を有する板状のセラミックス基体と、セラミックス基体に埋設された抵抗発熱体と、セラミックス基体の他方の面の中央に接合された管状部材とを有する基板加熱装置において、上記加熱面が、中央部が最も高く周辺部へ近づく程低くなる凸面形状を有していることである。
【００１２】
上記第１の特徴によれば、加熱面全体が凸面形状を有するため、加熱面上に基板を載置した場合、加熱面中央部で最も基板と加熱面との密着性が上がり、伝熱効率が高くなり、加熱面外周部で相対的に伝熱効率が下がる。このため加熱面自体は、管状部材への伝熱の影響により中央部が外周部より低い状態でも、加熱面上に載置された基板表面温度ではより均一な温度分布を得ることができる。
【００１３】
上記本発明の基板加熱装置の第２の特徴は、上記第１の特徴を有する基板加熱装置において、さらにセラミックス基体内の加熱面と抵抗発熱体との間に埋設された、面状の静電チャック用電極を有することである。この面状電極は、金属バルク体からなるメッシュ状、もしくは多数の孔の開いた板状電極としてもよい。
【００１４】
上記第２の特徴によれば、静電チャックの吸着力により、加熱面中央部での基板と加熱面との密着力がより確実なものとなり、実質的な接触面積が上がる為、より高い伝熱効果を得ることができる。また、静電チャックの吸着力により、基板が安定に保持されるため、加熱面の形状効果をより確実に得られる。
【００１５】
本発明の基板加熱装置の第３の特徴は、上記第１の特徴を有する基板加熱装置において、上記加熱面に、真空チャック用孔を有し、孔を介して、基板を加熱面に吸着固定可能な構造を有することである。
【００１６】
上記第３の特徴によれば、真空チャックの吸着力により、加熱面中央部での基板と加熱面との密着力がより確実なものとなり、実質的な接触面積が上がる為、より高い伝熱効果を得ることができる。また、真空チャックの吸着力により、基板が安定に保持されるため、加熱面の形状効果をより確実に得られる。
【００１７】
本発明の基板加熱装置の第４の特徴は、上記本発明の第２、第３の特徴を有する基板加熱装置において、上記加熱面の中央部の高さ（Ｈｃ）と加熱面端部での高さ（Ｈｅ）との差であるΔＨが５０μｍ以下であることである。
【００１８】
上記第４の特徴によれば、△Ｈが５０μｍ以下であるので、基板周辺部においても静電チャックもしくは真空チャックの吸着力が維持され、基板処理を安定に保持できる。
本発明の基板加熱装置の製造方法の第１の特徴は、抵抗発熱体が埋設された板状のセラミックス基体を形成する工程と、加熱面となる、セラミックス基体の一方の面を、中央部が最も高く、周辺部に近づく程低くなる凸面形状に研削加工する工程と、セラミックス基体の他方の面の中央に、管状部材を接合する工程とを有することである。
【００１９】
上記製造方法の第１の特徴によれば、研削加工によって加熱面全体を凸面形状とする簡便な加工により、加熱面上に基板を載置した場合、基板中央部で最も基板と加熱面との密着性を上げ、伝熱効率を高くできる。よって、加熱面自体は、管状部材への伝熱の影響により中央部が外周部より低いが、加熱面上に載置された基板表面では、より均一な温度分布を得ることができる。
【００２０】
本発明の基板加熱装置の製造方法の第２の特徴は、上記第１の特徴を有する製造方法において、セラミックス基体を形成する工程で、さらに静電チャック用電極をセラミックス基体中に埋設する工程を含むことである。
【００２１】
上記製造方法の第２の特徴によれば、基板加熱装置に静電チャック機能を付加することにより、加熱面中央部での基板と加熱面との密着力がより確実なものとなり、実質的な接触面積が上がる為、より高い伝熱効果を得ることができる。また、静電チャックの吸着力により、基板が安定に保持されるため、加熱面の形状効果がより明確にできる。
【００２２】
本発明の基板加熱装置の製造方法の第３の特徴は、上記本発明の第２の特徴を有する製造方法において、上記加熱面の中央部の高さ（Ｈｃ）と加熱面端部での高さ（Ｈｅ）との差であるΔＨが５０μｍ以下となるように、加熱面を研削加工することである。
【００２３】
上記製造方法の第３の特徴によれば、△Ｈが５０μｍ以下であるので、基板周辺部においても静電チャックの吸着力が維持され、基板処理を安定に保持できる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の基板加熱装置及びその製造方法によれば、簡便な研削加工で形成できる加熱面の凸面化により、管状部材付基板加熱装置においても、加熱面の温度分布に対し、基板面の温度分布をより均熱化できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
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。
本発明の実施の形態にかかる基板加熱装置１の構造を図１（ａ）に示す。同図に示すように、セラミックス基体１０は、例えば略円盤形状のセラミックス焼結体で形成されており、内部に線状の抵抗発熱体２０を埋設している。円盤形状のセラミックス基体１０の一方の面は加熱面Ａであり、被加熱体である半導体基板やガラス基板は加熱面Ａ上に載置される。セラミックス基体１０の他方の面の中央には、管状部材であるシャフト３０が接合されている。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手段である給電棒４０が収納されており、この給電棒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。このように、セラミックス基体１０の他方の面の中央には、シャフト３０が接合されているため、シャフト３０への伝熱により、加熱面Ａの中央部の温度は加熱面Ａの外周部より低くなり易い。
【００２６】
しかしながら、本発明の実施の形態に係る基板加熱装置１は、加熱面Ａが、中央部において最も高く周辺部へ近づく程低くなる、いわゆる凸面形状である点に主たる特徴を有する。このため、図１（ｂ）に示すように、加熱面Ａに基板５０を載置すると、基板５０は加熱面Ａの中央部では自重により密接に加熱面Ａに接触するため、良好な伝熱効率が得られ、基板温度の上昇が効率良く生じるが、基板５０の外周部においては僅かな隙間が加熱面Ａと基板５０との間にできるため、伝熱効率が加熱面Ａ中央部に比べ低下する。すなわち、従来のように加熱面Ａが平坦面であれば、基板５０の基板表面における温度分布は、セラミックス基体１０の加熱面Ａの温度分布をそのまま反映したものになるが、本実施の形態に係る基板加熱装置１の場合は、加熱面Ａの形状が凸面形状であるため、温度の低い加熱面中央では基板への伝熱効率を高く、温度の高い加熱面外周部では基板への伝熱効率を相対的に低くしているので、基板表面における温度分布をより均一なものに補正できる。
【００２７】
なお、加熱面Ａの中央部高さをＨｃとする場合、加熱面端部Ｈｅとの高さの差ΔＨ（＝Ｈｃ−Ｈｅ）は、３０μｍ以下とすることが好ましい。ΔＨが３０μｍを超えると、基板５０の載置状態が不安定になるからである。
【００２８】
一方、基板面における均熱性を確保するためには、加熱面中央部と加熱面外周部での熱伝導率の差をより実効的なものとするためには、△Ｈを１０μｍ以上、より好ましくは２０μｍ以上とする。
【００２９】
図２（ａ）及び図２（ｂ）は、本発明の別の実施形態である基板吸着機能付基板加熱装置２及び３の例の構造を例示する。これらの基板加熱装置は、吸着機能を備えるため、図１（ａ）に示す基板加熱装置に比較し、基板を安定に保持できる。
【００３０】
図２（ａ）に示す基板加熱装置２では、略円盤形状のセラミックス焼結体で形成されたセラミックス基体１２中に抵抗発熱体２２と静電チャック用電極６０が埋設されている。セラミックス基体１２の裏面に接続されるシャフト３２内には、抵抗発熱体２２の端子へ給電する給電棒４２とともに静電チャック用電極５０への給電手段である給電棒６２が収納されている。このように、セラミックス基体１２の裏面中央には、シャフト３２が接合されているため、シャフト３２からの伝熱により加熱面Ａの中央部の温度は低下する傾向がある。
【００３１】
しかしながら、静電チャック付の基板加熱装置２においても加熱面Ａは、図１（ａ）に示す基板加熱装置と同様に、中央部において最も高く周辺部へ近づく程低くなる、いわゆる凸面形状を有している。加熱面Ａが平坦な場合に較べ凸面形状である場合は、加熱面Ａに載置したセラミックス基体１２は何の固定方法もなければ、不安定になりがちであるが、図２（ａ）に示す基板加熱装置２では、静電チャック機能により基板は加熱面Ａにしっかりと吸着固定される。そして、加熱面Ａは中央が中高の凸面形状を有するため、基板は加熱面Ａの中央部では静電チャックの吸着力により密接に加熱面Ａに接触し、実質的な接触面積を広げる結果、高い伝熱効率が得られ、基板温度が効率良く上昇するとともに、基板の外周部においては僅かな隙間が加熱面Ａと基板との間にできるため伝熱効率が低下する。この結果、加熱面Ａに載置した基板表面における均熱性が改善される。
【００３２】
なお、静電チャックの吸着力は、ジョンソンラーベック原理を利用する場合は、加熱面Ａと加熱面Ａ上に載置される基板との距離が吸着力に影響するため、加熱面Ａの中央部高さをＨｃとする場合、加熱面端部におけるＨｅとの高さの差ΔＨ（＝Ｈｃ−Ｈｅ）が５０μｍを超えると、十分な吸着力を得ることができず、基板が浮いた状態となる。したがって、基板の安定な保持を確保するためには、△Ｈを５０μｍ以下にすることが好ましい。
【００３３】
一方、基板表面における均熱性を確保するためには、加熱面Ａの中央部と外周部とでの各熱伝導率の差がより明確となるよう、△Ｈが１０μｍ以上、より好ましくは２０μｍ以上とする。
【００３４】
図２（ｂ）に示す基板加熱装置３は、真空チャック機能を備えたものである。この基板加熱装置３は、吸着機能として真空チャック機能を用いている点で異なるが、それ以外の基本構造は、図２（ａ）に示す真空チャック付基板加熱装置と共通する。
【００３５】
図２（ｂ）に示すように、セラミックス基体１３中には抵抗発熱体２３が埋設されているとともに、真空チャック用吸着孔７３が複数箇所に配設されており、これらの吸着孔７３は排気管７０に接続されている。加熱面Ａ上に載置される基板は、各吸着孔７３を介して基板加熱面Ａに吸着固定される。なお、吸着孔７３の数及びその配設箇所には特に限定はない。
【００３６】
なお、真空性を確保し易くするため、図２（ｂ）に示すように、基板加熱装置３のセラミックス基体１３は、中央に基板を載置する加熱面Ａを有し、その周囲を高さのある枠状部で囲む構成としてもよい。
【００３７】
セラミックス基体１３の裏面に接続されるシャフト３３内には、抵抗発熱体２３の端子へ給電する給電棒４３とともに排気管７０が収納される。シャフト３３からの伝熱により加熱面Ａの中央部の温度は低下する傾向がある。
【００３８】
この基板加熱装置３においても、加熱面Ａは中央が最も高く外周部に近づく程低い凸面構造を有する。加熱面Ａの中央部では真空チャックの吸着力により密接に加熱面Ａに接触し、実質的な接触面積が広がる結果、良好な伝熱効率が得られ、基板温度の上昇が効率良く生じるとともに、基板の外周部においては加熱面Ａと基板との間にできる隙間のため伝熱効率が僅かに低下する。
【００３９】
真空チャックによる基板の吸着力を維持するためには、例えば、加熱面Ａの中央部の最も高い位置をＨｃとし、加熱面Ａで最も低い加熱面端部における高さをＨｅとすると、吸着孔７３と基板との距離が５０μｍを超えると、リークが大きくなり、基板が浮いた状態になるため加熱面Ａとの吸着力を安定に維持することはできない。したがって、基板の安定な保持を確保するためには、高さの差ΔＨ（＝Ｈｃ−Ｈｅ）を５０μｍ以下にすることが好ましい。
【００４０】
一方、基板面における均熱性を確保するためには、加熱面中央部と加熱面外周部での熱伝導率の差をより実効的なものとするためには、△Ｈを１０μｍ以上、より好ましくは２０μｍ以上とする。
【００４１】
次に、図３のフローチャートを参照しながら、本発明の実施の形態に係る基板加熱装置の製造方法について説明する。なお、ここでは、代表的に図２（ａ）に示した静電チャック付基板加熱装置２の製造方法を説明するが、他の基板加熱装置においてもセラミックス基体、抵抗発熱体、及びシャフトの材質は同様の材質のものを使用できる。
【００４２】
図３に示すように、基板加熱装置２を作製するためには、まず、抵抗発熱体および静電チャック用電極が埋設されたセラミックス基体を作製する（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）。シャフト内に必要な端子を接合し（Ｓ４００）、検査工程（Ｓ５００）を経て完成する。
【００４３】
以下、各工程について、より具体的に説明する。
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、抵抗発熱体および静電チャックが埋設され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）。この焼結体の加工工程で、セラミックス基体の加熱面を中央が中高の凸面形状になるよう加工する。
【００４４】
具体的に、セラミックス基体成形工程（Ｓ１０１）では、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。その後、さらに例えばメッシュ状の金属バルク体からなる静電チャック用電極をその上に載せ、続けてセラミックス原料粉を充填した後、全体を再度一軸方向にプレスする。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する。なお、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。
【００４５】
図４（ａ）及び図４（ｂ）は、セラミックス基体中に埋設する抵抗発熱体の平面形状の一例を示すものである。抵抗発熱体２２は、Ｍｏ，Ｗ，ＷＣ等の高融点材料からなる金属バルク体である１本の線状体を図３（ａ）に示すように、中央に２つの抵抗発熱体端子５３がくるように、折り返し加工した巻回体を作製する。巻回体の形状は、種々の変形が可能であり、図３（ａ）に示すように、リフトピン８０の周囲では、一定距離で旋回するように、局所的変形を加えてもよく、図３（ｂ）に示すように、抵抗発熱体２２の折り返し部Ｃをややふくらみを持たせ、隣接する抵抗発熱体間の距離を狭めるような形状にすることによってより加熱面Ａの均熱化を図ってもよい。
【００４６】
なお、静電チャックの電極としては、抵抗発熱体と同様、焼成温度に耐え得る、高融点金属であるＭｏ，Ｗ，ＷＣ等の電極を使用することが好ましい。金属バルク体からなる金網状（メッシュ状）もしくは板状体に多数の孔を開けたパンチングメタル形状の電極も使用できる。これらの金属バルク体を使用する場合は、電極の抵抗を下げられるため、高周波電極として使用することもできる。また、金属バルク体を使用する場合は、焼成工程でホットプレス法を使用できる。
【００４７】
なお、抵抗発熱体及び静電チャック用電極として、印刷体電極を使用することもできる。この場合は、上述する成形工程でセラミックス粉体中に埋設することが困難なため、グリーンシート上に印刷電極を形成し、さらにその上にグリーンシートを積層したものでセラミックス基体の成形体を作製してもよい。
【００４８】
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、金属バルク体電極の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。
【００４９】
セラミックス基体加工工程（Ｓ１０３）では、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や、角部の面取り加工を行うとともに、セラミックス基体表面である加熱面Ａを所定の凸面形状に加工する。セラミックス基体表面の加工は平面研削盤を用いて行うことができる。加熱面Ａの中央部の高さをＨｃ、加熱面Ａの端部の高さをＨｅとすると、その差△Ｈは１０μｍ〜５０μｍ、より好ましくは２０μｍ〜４０μｍとする。
【００５０】
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。
【００５１】
なお、セラミックス基体加工工程（Ｓ１０３）において、セラミックス基体表面に、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように、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９０を形成してもよい。また、パージガス孔９２、パージガス用溝９１、或いはリフトピン等の孔を形成してもよい。
【００５２】
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）。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
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。なお、固相接合以外にもろう付けや機械的接合を行ってもよい。
【００５６】
さらに、シャフト内にＮｉ等からなる給電棒を挿入し、セラミックス基体の電極端子とシャフト内に挿入した給電棒とをロウ付け接合し、端子の接合（Ｓ４００）を行う。なお、給電棒の代わりに、線状の導電材料をロープ状に加工したものや、帯（リボン）状の導電材料等の他の給電手段を使用してもよい。また、給電棒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い。
【００５７】
この後、均熱性及び吸着均一性等の検査を行い（Ｓ５００）、静電チャック付基板加熱装置２が完成する。
セラミックス基体やシャフトの大きさや形状に特に限定はないが、セラミックス基体の記加熱面の直径をＤ１とし、シャフトの断面径をＤ２とする場合、例えば、Ｄ２/Ｄ１は１/２〜１/１０とすることが好ましい。この場合においては、加熱面を凸面形状とする効果をより確実に得ることができる。
【００５８】
なお、セラミックス基体の加熱面の加工は、検査工程（Ｓ５００）後に、その検査の結果を受けて修正加工を施すことも可能である。
なお、図１（ａ）に示す、吸着機能を持たない基板加熱装置１を作製する場合は、上述する工程において、静電チャックの埋設工程を省略できる。また、図２（ｂ）に示す真空チャック付基板加熱装置３を作製する場合は、真空チャック用の排気孔を作製するため、例えばセラミックス基体を複数に分割して、予備成形体を作製し、それぞれに溝を形成し、張り合わせることにより排気孔を形成する。
【００５９】
以上の説明するように、本実施の形態に係る基板加熱装置とその製造方法によれば、加熱面を凸面形状に加工する簡易な工程により、基板温度の均熱化を図ることができる。従来工程に簡便な工程を付加すれば足り、さらに必要に応じてさらに検査後に修正加工を施すことも可能であるため、極めて実用的である。
【実施例】
【００６０】
以下、本発明の実施例１〜７及び比較例について説明する。
実施例１〜７に係る基板加熱装置は、図２（ａ）に示した静電チャック付基板加熱装置であり、セラミックス基体の加熱面の凸状形状の加工条件が異なる以外は、同一条件で作製を行った。以下、具体的に作製条件について説明する。なお、作製条件は図３に示すフローチャートを参照する。
（製造条件）
まず、静電チャック用電極及び抵抗発熱体が埋設されたセラミックス基体を作製した（ｓ１００）。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３（ａ）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プレスを行った後、さらに、直径Φ０．３５ｍｍ、２４メッシュのＭｏ製金網からなる静電チャック用電極を載せ、続けてセラミックス原料粉を充填した後、全体を再度一軸方向にプレスした。各プレス圧は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（Ｓ１０１）。
【００６１】
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時間保持する条件で焼成を行った。得られた焼結体のサイズは、外径約２９０ｍｍ、厚さ約１７ｍｍであった（Ｓ１０２）。また、抵抗発熱体の埋設位置は、加熱面表面から８.５ｍｍの深さに、静電チャック用電極は１.０ｍｍの深さに埋設した。
【００６２】
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、２００メッシュの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を研削加工した。こうして、表１に示すように、加熱面を中央部が最も高く周辺部に近づく程低い、凸面形状に加工した。加熱面中央部の高さをＨｃ、加熱面端部の高さをＨｅとした場合の高さの差△Ｈ（＝Ｈｃ−Ｈｅ）を実施例１〜８では、それぞれ２μｍ、６μｍ、１２μｍ、２７μｍ、２７μｍ、３４μｍ、４２μｍ及び５２μｍに設定した（Ｓ１０３）。
【００６３】
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（Ｓ２０１）。
【００６４】
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（Ｓ２０２）。焼結後得られたシャフトの中間部の直径は約４０ｍｍ、シャフトの長さは約２００ｍｍであった。また、円筒部中部のシャフト肉厚は約３ｍｍであった。シャフトの表面およびセラミックス基体との接合面をラッピングした（Ｓ２０３）。
【００６５】
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た（Ｓ３００）。
【００６６】
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た（Ｓ４００）。
（評価）
こうして作製した実施例１〜８及び比較例の各基板加熱装置を、評価用の密閉可能なチャンバ内に設置し、加熱面上に直径３００ｍｍΦのシリコン基板を載置した。チャンバ内を７７KPaの真空条件に設定し、静電チャック電極に給電し、加熱面に基板を吸着固定した状態で抵抗発熱体に給電した。基板設定温度を４５０℃とする条件で、基板表面の温度分布を測定した。結果を表１に示す。
【００６７】
基板表面温度は熱電対を用いて測定した。表１における「基板外周部の温度」は、半径１４０ｍｍの円周上を四等分した各４点における基板表面温度の平均値である。なお、セラミックス基板の加熱面自体の温度をサーモビュアーで測定したところ、実施例１〜８及び比較例ともにほぼ加熱面中央部での表面温度は４４９℃、加熱面端部での表面温度は４５８℃であり、中央部が９度低い状態であった。
【００６８】
表１に示すように、加熱面を凸面形状とし、中央部と端部の高さの差△Ｈを変えることで、基板表面温度の分布が変化することが確認できた。△Ｈが２μｍ〜５０μｍ近傍に達するまでは、△Ｈが増加する程、基板の均熱性が改善される傾向が見られた。特に実施例７において、△Ｈを４２μmとした場合において、ほぼ基板中央部と基板外周部の温度の差をなくすことができた。なお、△Ｈが５０μｍを超える場合においては、静電チャックによる吸着力が基板周辺部において十分に発揮できず、基板が浮いてしまい、安定保持が困難となった。したがって、良好な均熱性と基板の良好な安定保持を得るためには△Ｈを５０μｍ以下にすることが望ましい。また、４５０℃の設定条件において、△Ｈを２７μｍ以上とすれば基板温度の均熱性を３℃以下に抑えることができ、△Ｈは３４μｍ以上とする場合は、基板温度の均熱性を１℃以下に抑えることができた。
【００６９】
【表１】
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【００７０】
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】
【００７１】
【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である。
【図２】本発明の実施の形態に係る静電チャック付基板加熱装置及び真空チャック付基板加熱装置の構造を示す装置断面図である。
【図３】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４】本発明の実施の形態に係る基板加熱装置に埋設される抵抗発熱体の形状を示す平面図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る基板加熱装置において、加熱面にエンボス加工を施した装置の構造を示す平面図と断面図である。
【符号の説明】
【００７２】
１、２、３    基板加熱装置
１０、１２、１３  セラミックス基体
２０、２２、２３  抵抗発熱体
２５  抵抗発熱体端子
３０、３２、３３  管状部材（シャフト）
４０、４２、４３、６２  給電棒
５０  基板
６０  電極（静電チャック用）
７０  排気管
７３  吸着孔
８０  リフトピン用孔
【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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