(57)【要約】【課題】  ヒータが加熱されるときの熱の影響を抑え、ヒータの均熱性に優れ且つ昇降温特性に優れたヒータ用容器、特にフォトリソグラフィー工程で用いるコータデベロッパなどに好適に使用されるヒータ用容器を提供する。【解決手段】  半導体を加熱するためのヒータ２を収容支持する容器１であって、その開口部にヒータ２を設置することができ、容器１の熱容量がヒータ２の熱容量の１.５倍以内である。上記容器１の熱容量は、ヒータ２の熱容量と同じか又はそれ以下であることが好ましく、またヒータ２の熱容量の０.２倍以上であることが好ましい。【選択図】      図１
2007053281.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体を加熱するためのヒータを収容支持する容器であって、その開口部にヒータを設置し、その熱容量が前記ヒータの熱容量の１.５倍以内であることを特徴とする半導体加熱ヒータ用容器。
【請求項２】
前記容器の熱容量が前記ヒータの熱容量と同じか又はそれ以下であることを特徴とする、請求項１に記載の半導体加熱ヒータ用容器。
【請求項３】
前記容器の熱容量が前記ヒータの熱容量の０.２倍以上であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の半導体加熱ヒータ用容器。
【請求項４】
前記容器及びヒータを搭載したことを特徴とする半導体製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体基板（ウェハ）を搭載して熱処理するためのヒータを収容支持する容器、特にフォトリソグラフィー工程で用いるコータデベロッパなどに好適に使用されるヒータ用の容器、及びこれを搭載した半導体製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、半導体の製造工程では、被処理物である半導体基板（ウェハ）に対して、成膜処理やエッチング処理など様々な処理が行われる。このようなウェハに対する処理を行う半導体製造装置においては、ウェハを保持し、加熱するためのヒータが用いられている。
【０００３】
例えば、ウェハ上にレジスト膜パターンを形成するフォトリソグラフィー工程においては、ウェハを洗浄し、加熱乾燥し、冷却した後、ウェハ表面にレジスト膜を塗布し、フォトリソグラフィー処理装置内のヒータ上にウェハを搭載し、乾燥した後、露光、現像などの処理が施される。このフォトリソグラフィー工程においては、レジストを乾燥するときの温度がレジスト膜の品質に大きな影響を与えるので、ヒータによる加熱処理時の温度の均一性が重要である。
【０００４】
また、これらのウェハの処理は、スループットを向上させるために、できるだけ短時間で終わらせることが要求される。そのため、本発明者らは、加熱したヒータを短時間で冷却するために冷却手段を有する半導体製造装置を検討してきた。例えば、特開２００４−０１４６５５号公報では、ヒータのウェハ搭載面とは反対側の面に、当接及び分離が可能な冷却ブロックを備えた半導体製造装置を提案した。また、特開２００５−１５０５０６号公報では、冷却ブロックに冷却用液体の流路を形成し、冷却速度を更に向上させると共に、冷却開始から冷却終了までのヒータの温度の均一性を保つことができる半導体製造装置を提案した。
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−０１４６５５号公報
【特許文献２】特開２００５−１５０５０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記のフォトリソグラフィー工程で用いるコータデベロッパなどに好適に使用されるヒータなど、半導体製造装置に用いるヒータ用の容器は、ヒータと直接的若しくは間接的に接している。そのため、ヒータ用容器は、直接的に接しているヒータからの熱を吸収し、あるいは直接的にヒータに接していなくても対流や輻射によってヒータからの熱を吸収する。このような容器による熱の吸収は、ヒータ及びウェハの均熱性や昇降温速度あるいは容器自体の耐久性に多大な影響を及ぼしている。
【０００７】
本発明は、このような従来の事情に鑑み、ヒータが加熱されるときの熱の影響を抑えて、ヒータ及びウェハの均熱性に優れ且つ昇降温特性に優れたヒータ用容器を提供すること、特にフォトリソグラフィー工程で用いるコータデベロッパなどに好適に使用されるヒータ用容器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】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明者らは、容器によるヒータからの熱の吸収について検討し、従来から検討されてこなかったヒータ用容器の熱容量に着目することにより、ヒータの均熱性及び昇降温特性などが改善向上されることを見出し、本発明に至ったものである。
【０００９】
即ち、本発明が提供する半導体加熱ヒータ用容器は、半導体を加熱するためのヒータを収容支持する容器であって、その開口部にヒータを設置し、その熱容量が前記ヒータの熱容量の１.５倍以内であることを特徴とする。
【００１０】
上記本発明の半導体加熱ヒータ用容器においては、前記容器の熱容量が前記ヒータの熱容量と同じか又はそれ以下であることが好ましい。また、前記容器の熱容量は、前記ヒータの熱容量の０.２倍以上であることが好ましい。
【００１１】
更に、本発明は、上記した本発明の半導体加熱ヒータ用容器及びヒータを搭載したことを特徴とする半導体製造装置を提供するものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれは、ヒータ及びウェハの均熱性に優れ且つ昇降温特性に優れた半導体加熱ヒータ用容器、特にフォトリソグラフィー工程で用いるコータデベロッパなどに好適に使用されるヒータ用容器を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
一般に、コータデベロッパなどの半導体製造装置で使用されるヒータ用容器は、容器上面の開口部にヒータを設置し、ヒータのウェハ載置面を外部に露出させてヒータを収容支持するように形成されている。このようなヒータ用容器においては、ヒータを加熱する際、ヒータから発せられた熱は伝熱、対流、輻射によって容器に伝えられる。そして、ヒータから容器に伝えられた熱は、次第に容器内に伝熱していくことになる。
【００１４】
具体的には、ヒータ用容器は底部と側面を有する有底筒状であり、その開口部にヒータを設置する。このときのヒータの設置方法としては、例えばヒータ用容器の一例を示す図１に図示するように、容器１の側面上部付近に設けた水平支持縁部１ａ上にヒータ２を支持する形態がある。この場合、ヒータ２の端部が容器１に直接接触しているため、ヒータ２の熱は容器１に吸収されて伝熱し、ヒータ２の端部から温度が低下する。尚、ヒータ端部の温度低下を防止するため、容器とヒータとの間に断熱材を挿入することも行われている。
【００１５】
また、別のヒータの設置方法としては、図２に示すように、容器１の底部に垂直支持足部１ｂを立設し、この垂直支持足部１ｂ上にヒータ２を設置することもできる。この場合、ヒータ２は容器１に直接接していないが、垂直支持足部１ｂを通してのヒータ２から容器１への伝熱のほかに、容器１の側面とヒータ２とが接近しているので、ヒータ２からの熱は対流や輻射によっても容器１に吸収され、次第に容器１に伝熱してゆく。
【００１６】
尚、ヒータ用容器には、ヒータに接続される各種リード線類を外部に取り出すための貫通孔を設けることができる。即ち、ヒータのウェハ載置面以外、通常はヒータの下部付近には、ヒータに給電するための電極及びヒータの温度を測定するための測温素子が取り付けられている。この電極のリード線や測温素子のリード線を容器外に取り出すために、ヒータ用容器の底部あるいは側面部に１個又は複数個の貫通孔を形成し、その貫通孔に上記リード線類を通して外部に取り出すことが行われている。
【００１７】
このようなヒータ用容器においては、容器の熱容量が大きいほど、ヒータから発せられた熱が容器側に急速に逃げてゆくことが分かった。即ち、図１〜２に示したように、ヒータ２の外周近傍には容器１の側面が存在するために、どうしてもヒータ２の外周端部の温度が低下すると同時に、ヒータ２からの熱によって容器１が温まる。特に近年の半導体製造プロセスにおいては、スループットを向上させるために、ヒータの昇温時間をできるだけ短くする必要がある。しかし、容器の熱容量が大きいと、ヒータから容器へ逃げる熱の量が大きくなり、ウェハ載置面に搭載されたウェハの均熱性が得られるまでの時間が長くなる。即ち、容器へ伝えられた熱は容器全体に伝わるため、容器全体の温度が平衡に達するまでヒータの均熱性は得られ難い。
【００１８】
この対策として、ヒータの熱容量を大きくして、容器の影響を小さくすることが考えられる。即ち、ヒータの熱容量が大きくなれば、放出される熱量に対して相対的にヒータ内に蓄えられる熱量が大きくなるため、ヒータの均熱性は得られやすくなる。しかしながら、ヒータと容器を含めた全体の熱容量が増加するために、ヒータの消費電力が増大する傾向になるため好ましくない。
【００１９】
本発明においては、容器の熱容量をヒータの熱容量の１.５倍以内とする。これ以上の熱容量を有する容器の場合、ヒータから容器への伝熱によってヒータの温度が平衡に達するまでの時間が長くなり、結果的にスループットが低下するため好ましくない。特に容器の熱容量がヒータの熱容量と同じであるか又は小さい場合には、容器に蓄えられる熱量が小さくなり、容器の温度が平衡に達するまでの時間が短くなるので、特に素早くヒータ温度が平衡に達するため好ましい。特に昇温過程において、容器自身もヒータと同様に素早く昇温することができるため有利である。
【００２０】
容器の熱容量に関しては、上記の現象からすれば、小さければ小さいほど好ましいことになる。しかしながら、実際は、近年の半導体プロセスにおいては、ヒータの降温時においてもヒータの均熱性が求められることがあるため、容器の熱容量が小さ過ぎる場合には、ヒータ降温時の均熱性が低下してしまう。即ち、ヒータへの給電を停止してヒータ温度を下げると、どうしてもヒータ外周部から温度が下がり始める。このとき、容器の熱容量が小さ過ぎると、ヒータと同じように温度が低下するため、ヒータ外周部の均熱性が得られ難い。また、逆に容器の熱容量が大き過ぎると、ヒータそのものの温度が下がり難くなる。
【００２１】
このため、容器の熱容量はヒータの熱容量に比べて小さいほど好ましいが、ヒータ降温時の均熱性が必要な場合には、容器の熱容量はヒータの熱容量の０.２倍以上であることが更に好ましい。尚、ヒータ降温時の均熱性が不要な場合には、容器の熱容量を特に問題にする必要はなく、ヒータを収容支持でき且つ最低限の熱容量を有する容器であればよいことは言うまでもない。
【００２２】
このように熱容量を制御した本発明のヒータ用容器を使用すれば、容器に収容支持したヒータの均熱性及び昇降温特性を改善向上することができる。従って、この容器及び容器に収容支持されたヒータからなるヒータユニットを備えることによって、スループットに優れた半導体製造装置とすることができる。
【００２３】
本発明の容器を形成する材料については、特に制約はないが、コストを考慮すると、耐熱性を有する金属であることが好ましい。耐熱性の金属の場合、容器としてヒータを収容支持することから、ヒータの使用温度範囲内で変質しないものであれば特に制約はなく、例えば、ステンレス、ニッケル、モリブデン、タングステン、アルミニウム、銅などを用いることができる。また、これらの金属材料は、更に耐熱性を向上させるために、ニッケル、金、銀などのメッキ層を表面に形成しても良い。上記の金属材料のうちでは、耐熱性やコストを考慮すると、ステンレスが好ましい。
【００２４】
容器の板厚に関しては、特に制約はないが、ヒータのヒートサイクルによって破損や変形が発生しない程度にする必要がある。例えば、容器がステンレスの場合、支持するヒータの重量にもよるが、近年処理するウェハの口径が８インチ若しくは１２インチであることから、このような大口径のウェハを支持するために少なくとも０.５ｍｍ以上の板厚が必要である。また、容器底部の板厚は、ヒータと容器側面の重量がかかるため、０.８ｍｍ以上であることが好ましい。
【００２５】
一方、ヒータの材質は、金属やセラミックスなどであってよいが、近年における半導体配線の微細化の進展から、パーティクル発生量の少ないセラミックスが好ましい。金属のヒータを用いた場合には、ウェハ上にパーティクルが付着するという問題があるので好ましくない。セラミックスとしては、温度分布の均一性を重視するならば、熱伝導率の高い窒化アルミニウムや炭化珪素が好ましい。また、信頼性を重視するならば、窒化珪素が高強度で熱衝撃にも強いので好ましい。コストを重視するのであれば、酸化アルミニウムが好ましい。これらのセラミックスの中でも、性能とコストのバランスを考慮すれば、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）が特に好適である。
【００２６】
次に、ヒータの製造方法について、ＡｌＮの場合を例に詳述する。ＡｌＮの原料粉末は、比表面積が２.０〜５.０ｍ２／ｇのものが好ましい。比表面積が２.０ｍ２／ｇ未満の場合はＡｌＮの焼結性が低下し、逆に５.０ｍ２／ｇを超えると粉末の凝集が非常に強くなるため取扱いが困難になる。更に、原料のＡｌＮ粉末に含まれる酸素量は、２重量％以下が好ましい。酸素量が２重量％を超えると、焼結体の熱伝導率が低下する。また、原料粉末に含まれるアルミニウム以外の金属不純物量は、２０００ｐｐｍ以下が好ましい。金属不純物量が上記範囲を超えると、焼結体の熱伝導率が低下する。特に、金属不純物として、Ｓｉなどの４族元素や、Ｆｅなどの鉄族元素は、焼結体の熱伝導率を低下させる作用が高いので、その含有量はそれぞれ５００ｐｐｍ以下であることが好ましい。
【００２７】
また、ＡｌＮは難焼結性材料であるので、ＡｌＮ原料粉末に焼結助剤を添加することが好ましい。添加する焼結助剤は、希土類元素化合物が好ましい。希土類元素化合物は、焼結中にＡｌＮ粉末粒子の表面に存在するアルミニウム酸化物あるいはアルミニウム酸窒化物と反応して、ＡｌＮの緻密化を促進すると共に、ＡｌＮ焼結体の熱伝導率を低下させる原因となる酸素を除去する働きもあるので、得られるＡｌＮ焼結体の熱伝導率を向上させることができる。
【００２８】
焼結助剤としての希土類元素化合物の添加量は、０.０１〜５重量％の範囲が好ましい。添加量が０.０１重量％未満では、緻密な焼結体を得ることが困難であると共に、焼結体の熱伝導率が低下する。また、５重量％を超えると、ＡｌＮ焼結体の粒界に焼結助剤が存在することになるので、腐食性雰囲気で使用する場合、この粒界に存在する焼結助剤がエッチングされ、脱粒やパーティクルの原因となる。更に好ましくは焼結助剤の添加量は、１重量％以下である。１重量％以下であれば、粒界の３重点にも焼結助剤が存在しなくなるので、耐食性が向上する。
【００２９】
上記希土類元素化合物の中では、特に酸素を除去する働きが顕著であるイットリウム化合物が好ましい。また、希土類元素化合物は、酸化物、窒化物、フッ化物、ステアリン酸化合物などが使用できる。これらの中で、酸化物は安価で入手が容易であるため好ましい。また、ステアリン酸化合物は、有機溶剤との親和性が高いので、ＡｌＮ原料粉末と焼結助剤などを有機溶剤で混合する場合には、混合性が高くなるので特に好適である。
【００３０】
これらのＡｌＮ原料粉末や焼結助剤粉末に、所定量の溶剤、バインダー、更には必要に応じて分散剤や邂逅剤を添加して、混合する。混合方法は、ボールミル混合や超音波による混合などが可能である。このような混合によって、原料スラリーを得ることができる。得られたスラリーを成形し、焼結することによって、ＡｌＮ焼結体を得ることができる。その際のヒータ作製方法には、コファイアー法とポストメタライズ法の２種類の方法がある。
【００３１】
まず、ポストメタライズ法について説明する。前記スラリーをスプレードライアー等の手法によって、顆粒を作製する。この顆粒を所定の金型に挿入し、プレス成形を施す。この時のプレス圧力は、９.８ＭＰａ未満では成形体の強度が充分に得られないことが多く、ハンドリングなどで破損し易くなるため、９.８ＭＰａ以上であることが望ましい。
【００３２】
成形体の密度は、バインダーの含有量や焼結助剤の添加量によって異なるが、１.５〜２.５ｇ／ｃｍ３であることが好ましい。成形体密度が１.５ｇ／ｃｍ３未満であると、原料粉末粒子間の距離が相対的に大きくなるので、焼結が進行し難くなる。また、成形体密度が２.５ｇ／ｃｍ３を超えると、次工程の脱脂処理で成形体内のバインダーを充分除去することが困難となるため、前述のように緻密な焼結体を得ることが難しくなる。
【００３３】
次に、前記成形体を非酸化性雰囲気中で加熱し、脱脂処理を行う。非酸化性雰囲気ガスとしては、窒素やアルゴンが好ましい。大気等の酸化性雰囲気で脱脂処理を行うと、ＡｌＮ粉末の表面が酸化されるので、焼結体の熱伝導率が低下する。脱脂処理の加熱温度は、５００℃以上１０００℃以下が好ましい。５００℃未満の温度では、バインダーを充分除去することができず、脱脂処理後の成形体中にカーボンが過剰に残存するので、その後の焼結工程での焼結を阻害する。また、１０００℃を超える温度では、残存するカーボンの量が少なくなり過ぎるので、ＡｌＮ粉末表面に存在する酸化被膜の酸素を除去する能力が低下し、焼結体の熱伝導率が低下する。脱脂処理後の成形体中に残存する炭素量は、１.０重量％以下であることが好ましい。１.０重量％を超える炭素が残存していると、焼結を阻害するので、緻密な焼結体を得ることができない。
【００３４】
次いで、成形体の焼結を行う。焼結は、窒素やアルゴンなどの非酸化性雰囲気中において、１７００〜２０００℃の温度で行う。この時、使用する非酸化性雰囲気ガス中に含有される水分は、露点で−３０℃以下であることが好ましい。これ以上の水分を含有する場合、焼結時にＡｌＮが雰囲気ガス中の水分と反応して酸窒化物が形成されるので、熱伝導率が低下する可能性がある。また、雰囲気ガス中の酸素量は、０.００１体積％以下であることが好ましい。酸素量が多いとＡｌＮの表面が酸化して、熱伝導率が低下する可能性がある。
【００３５】
更に、焼結時に使用する治具は、窒化ホウ素（ＢＮ）成形体が好適である。このＢＮ成形体は、前記焼結温度に対し充分な耐熱性を有すると共に、その表面に固体潤滑性があるので、焼結時に成形体が収縮する際の治具と成形体との間の摩擦を小さくすることができるので、歪みの少ない焼結体を得ることができる。
【００３６】
得られた焼結体は、必要に応じて加工を施す。次工程で導電ペーストをスクリーン印刷する場合、焼結体の表面粗さはＲａで５μｍ以下であることが好ましい。表面粗さＲａが５μｍを超えるとスクリーン印刷により回路形成した際に、パターンのにじみやピンホールなどの欠陥が発生しやすくなる。表面粗さはＲａで１μｍ以下であれば更に好適である。
【００３７】
上記表面粗さを得るための研磨加工は、焼結体の両面にスクリーン印刷する場合は当然であるが、片面のみにスクリーン印刷を施す場合でも、スクリーン印刷する面と共に反対側の面も研磨加工を施す方がよい。スクリーン印刷する面のみを研磨加工した場合、スクリーン印刷時には、研磨加工していない面で焼結体を支持することになる。その時、研磨加工していない面には突起や異物が存在することがあるので、焼結体の固定が不安定になり、スクリーン印刷で回路パターンがうまく描けないことがあるからである。
【００３８】
また、焼結体の両加工面の平行度は、０.５ｍｍ以下であることが好ましい。平行度が０.５ｍｍを超えると、スクリーン印刷時に導電ペーストの厚みのバラツキが大きくなることがある。平行度は０.１ｍｍ以下であることが特に好適である。更に、スクリーン印刷する面の平面度は、０.５ｍｍ以下であることが好ましい。平面度が０.５ｍｍを超える場合には、やはり導電ペーストの厚みのバラツキが大きくなることがある。平面度も０.１ｍｍ以下であれば特に好適である。
【００３９】
上記のごとく研磨加工を施した焼結体に、スクリーン印刷により導電ペーストを塗布し、電気回路の形成を行う。導体ペーストは、金属粉末に、必要に応じて酸化物粉末と、バインダー及び溶剤を混合することにより得ることができる。金属粉末としては、セラミックスとの熱膨張係数のマッチングから、タングステンやモリブデンあるいはタンタルが好ましい。また、ＡｌＮとの密着強度を高めるために、酸化物粉末を添加することもできる。酸化物粉末は、２Ａ族元素や３Ａ族元素の酸化物、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２などが好ましい。特に酸化イットリウムは、ＡｌＮに対する濡れ性が非常に良好であるため好ましい。これらの酸化物の添加量は、０.１〜３０重量％が好ましい。０.１重量％未満の場合、形成した電気回路である金属層とＡｌＮとの密着強度が低下する。また、３０重量％を超えると、電気回路である金属層の電気抵抗値が高くなる。
【００４０】
導電ペーストの厚みは、乾燥後の厚みで、５〜１００μｍであることが好ましい。厚みが５μｍ未満の場合は、電気抵抗値が高くなりすぎると共に、密着強度が低下する。また、形成する回路パターンが、ヒータ回路（発熱体回路）の場合は、パターンの間隔は０.１ｍｍ以上とすることが好ましい。０.１ｍｍ未満の間隔では、発熱体に電流を流したときに、印加電圧及び温度によっては漏れ電流が発生し、ショートすることがある。特に、５００℃以上の温度で使用する場合には、パターン間隔は１ｍｍ以上とすることが好ましく、３ｍｍ以上であれば更に好ましい。
【００４１】
次に、導電ペーストを脱脂した後、焼成して電気回路を形成する。導電ペーストの脱脂は窒素やアルゴン等の非酸化性雰囲気中で行う。また、脱脂温度は５００℃以上が好ましい。脱脂温度が５００℃未満では、導電ペースト中のバインダーの除去が不十分なため、金属層内にカーボンが残留し、焼成したときに金属の炭化物を形成するので、金属層の電気抵抗値が高くなる。
【００４２】
また、導電ペーストの焼成は、窒素やアルゴンなどの非酸化性雰囲気中で、１５００℃以上の温度で行うのが好適である。１５００℃未満の温度では、導電ペースト中の金属粉末の粒成長が進行しないので、焼成後の金属層の電気抵抗値が高くなり過ぎる。また、焼成温度はセラミックスの焼結温度を超えない方がよい。セラミックスの焼結温度を超える温度で導電ペーストを焼成すると、セラミックス中に含有される焼結助剤などが揮散しはじめ、更には導電ペースト中の金属粉末の粒成長が促進されてセラミックスと金属層との密着強度が低下する。
【００４３】
次に、形成した金属層の絶縁性を確保するために、金属層の上に絶縁性コートを形成することができる。絶縁性コートの材質は、電気回路との反応性が小さく、ＡｌＮとの熱膨張係数差が５.０×１０−６／Ｋ以下であれば特に制約はない。例えば、結晶化ガラスやＡｌＮ等が使用できる。これらの材料を、例えばペースト状にして、所定の厚みのスクリーン印刷を行い、必要に応じて脱脂を行った後、所定の温度で焼成することにより絶縁性コートを形成することができる。
【００４４】
更に、必要に応じて、セラミックス基板を積層することができる。セラミックス基板の積層は、接合剤を介して行うのが良い。接合剤としては、酸化アルミニウム粉末や窒化アルミニウム粉末に、２Ａ族元素化合物や３Ａ族元素化合物とバインダー及び溶剤を加え、ペースト化したものを接合面にスクリーン印刷等の手法で塗布する。塗布する接合剤の厚みに特に制約はないが、５μｍ以上であることが好ましい。５μｍ未満の厚みでは、接合層にピンホールや接合ムラ等の接合欠陥が生じやすくなる。
【００４５】
接合剤を塗布したセラミックス基板を、非酸化性雰囲気中にて５００℃以上の温度で脱脂する。その後、積層するセラミックス基板を重ね合わせ、所定の荷重を加え、非酸化性雰囲気中で加熱することにより、セラミックス基板同士を接合する。その際の荷重は、５ｋＰａ以上であることが好ましい。５ｋＰａ未満の荷重では、充分な接合強度が得られないか、若しくは前記した接合欠陥が生じやすい。接合するための加熱温度は、セラミックス基板同士が接合層を介して十分密着する温度であれば特に制約はないが、１５００℃以上であることが好ましい。１５００℃未満では十分な接合強度が得られにくく、接合欠陥を生じやすい。前記脱脂並びに接合時の非酸化性雰囲気は、窒素やアルゴンなどを用いることが好ましい。
【００４６】
以上のようにして、ヒータとなるセラミックス積層焼結体を得ることができる。尚、電気回路としては、上述した導電ペーストを用いずに、例えば、ヒータ回路であればモリブデン線（コイル）を使用し、静電吸着用電極やＲＦ電極などの場合にはモリブデンやタングステンのメッシュ（網状体）を用いることも可能である。この場合、ＡｌＮ原料粉末中に上記モリブデンコイルやメッシュを内蔵させ、ホットプレス法により作製することができる。ホットプレスの温度や雰囲気は、前記ＡｌＮの焼結温度及び焼結雰囲気に準ずればよいが、ホットプレス圧力は０.９８ＭＰａ以上加えることが望ましい。０.９８ＭＰａ未満の圧力では、モリブデンコイルやメッシュとＡｌＮの間に隙間が生じ、ヒータやウェハ保持体としての性能が出なくなることがある。
【００４７】
次に、コファイアー法について説明する。まず、前述した原料スラリーをドクターブレード法によりシート成形する。シート成形に関して特に制約はないが、シートの厚みは乾燥後で３ｍｍ以下が好ましい。シートの厚みが３ｍｍを超えると、スラリーの乾燥収縮量が大きくなるので、シートに亀裂が発生する確率が高くなる。
【００４８】
このシート上に、導体ペーストをスクリーン印刷などの手法により塗布することにより、所定形状の電気回路となる金属層を形成する。導電ペーストとしては、上述のポストメタライズ法で説明したものと同じものを用いることができる。ただし、コファイアー法では、導電ペーストに酸化物粉末を添加しなくても支障は少ない。
【００４９】
次に、回路形成を行ったシート及び回路形成をしていないシートを積層する。積層の方法は、各シートを所定の位置にセットし、重ね合わせる。この時、必要に応じて各シート間に溶剤を塗布しておく。シートを重ね合わせた状態で、必要に応じて加熱する。加熱する場合、加熱温度は１５０℃以下であることが好ましい。これを超える温度に加熱すると、積層したシートが大きく変形する。そして、重ね合わせたシートに圧力を加えて一体化する。加える圧力は１〜１００ＭＰａの範囲が好ましい。１ＭＰａ未満の圧力では、シートが充分に一体化せず、その後の工程中に剥離することがある。また、１００ＭＰａを超える圧力を加えると、シートの変形量が大きくなり過ぎるため好ましくない。
【００５０】
このシート積層体を、前述のポストメタライズ法と同様に、脱脂処理並びに焼結を行う。脱脂処理や焼結における温度及び炭素量等は、ポストメタライズ法の場合と同じである。尚、前述した導電ペーストをシートに印刷する際に、複数のシートにそれぞれヒータ回路や静電吸着用電極等を印刷し、それらを積層することによって、複数の電気回路を有するヒータを容易に作製することも可能である。また、発熱体回路などの電気回路が、セラミックス積層体の最外層に形成されている場合には、電気回路の保護と絶縁性の確保のために、前述のポストメタライズ法の場合と同様に、電気回路の上に絶縁性コートを形成することができる。このようにして、ヒータとなるセラミックス積層焼結体を得ることができる。
【００５１】
得られたセラミックス積層焼結体は、必要に応じて加工を施す。通常、焼結した状態では、半導体製造装置で要求される精度に入らないことが多い。加工精度は、例えば、被処理物のウェハを搭載するウェハ載置面の平面度は０.５ｍｍ以下が好ましく、０.１ｍｍ以下が更に好ましい。平面度が０.５ｍｍを超えると、ウェハとヒータとの間に隙間が生じやすくなり、ヒータの熱がウェハに均一に伝わらなくなるため、ウェハの温度ムラが発生しやすくなる。
【００５２】
また、ウェハ載置面の面粗さは、Ｒａで５μｍ以下が好ましい。Ｒａで５μｍを超えると、ヒータと被処理物との摩擦によって、ＡｌＮの脱粒が多くなることがある。この時、脱粒した粒子はパーティクルとなり、ウェハへの成膜やエッチングなどの処理に対して悪影響を与えることになる。表面粗さは、Ｒａで１μｍ以下であれば更に好適である。
【実施例】
【００５３】
［実施例１］
直径３３０ｍｍ、厚み１０ｍｍ、焼結助剤であるイットリウム含有量が酸化物換算で０.６重量％の窒化アルミニウム（ＡｌＮ）基板を準備した。このＡｌＮ基板に、Ｗペーストをスクリーン印刷して発熱体回路を形成した。使用したＷペーストは、Ｗ粉末にイットリア（Ｙ２Ｏ３）を１.０重量％加え、更に有機溶剤とバインダーを加えて、ペースト状にしたものである。これを窒素雰囲気中にて８００℃で脱脂処理した後、窒素雰囲気中にて１８００℃で焼き付け、ヒータ基板を得た。
【００５４】
次に、ＡｌＮ粉末１００重量部に対し１重量部のＹ２Ｏ３を加え、更に有機バインダーと溶剤を加えてペーストを作製した。このペーストを上記ヒータ基板の電極取付部以外に、スクリーン印刷にて１００μｍの厚みになるように塗布し、乾燥した後、窒素雰囲気中にて８００℃で脱脂し、窒素雰囲気中にて１８００℃で焼き付けた。得られたヒータに対して、ウェハ載置面を平面度１０μｍ以下になるように研磨し、プロキシミティが設置できる深さ０.９ｍｍの座繰り加工を１０箇所施し、そこに直径１ｍｍのアルミナボールを設置した。このときのヒータの熱容量は、２０３１Ｊ／Ｋであった。
【００５５】
このヒータに対して、図１に示すステンレス又は銅（表面ニッケルメッキ）からなる容器を、その厚みを変えて作製することにより、各容器の熱容量を変化させた。尚、用いた容器は、高さを４０ｍｍとし、ヒータを支持する水平支持縁部の幅を１０ｍｍとした。容器に収容支持したヒータを１５０℃に昇温し、ウェハが１５０℃に到達した後１分後の均熱性を測定した。更に、ヒータの通電を停止した後５分後のウェハの降温時温度と、その温度分布を測定した。得られた結果を下記表１に示す。
【００５６】
【表１】
2007053281.tif 000003
【００５７】
［実施例２］
次に、上記実施例1で使用したヒータを、図２に示すステンレス又は銅からなる容器に収容支持して、実施例１と同様の実験を行った。尚、用いた容器は、容器側面の高さを４５ｍｍとし、底板の直径を３４０ｍｍとした。得られた結果を下記表２に示す。
【００５８】
【表２】
2007053281.tif 000004
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】ヒータ用容器の一具体例を示す概略の断面図である。
【図２】ヒータ用容器の他の具体例を示す概略の断面図である。
【符号の説明】
【００６０】
１      容器
１ａ    水平支持縁部
１ｂ    垂直支持足部
２      ヒータ
【図１】
2007053281.tif 000005
【図２】
2007053281.tif 000006