(57)【要約】【課題】    高温で使用できかつケミカルな汚染を防止するとともに真空装置に容易にインストールできる構造を提供することである。【解決手段】  抵抗加熱ヒータを石英ガラスで覆ったヒータモジュールであって、各ヒータには給電用の端子が２つ以上あり、その端子に接続された電力導入部材がヒータモジュールの１個所より集中的にまとめて配置することにより半導体ウェハなどのプロセスにおいて処理物を高温に維持できるとともに、個々の抵抗加熱ヒータに近接して設ける温度制御用の熱電対により複数の領域で独立して温度を調節できる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の抵抗加熱ヒータを石英ガラスで覆ったヒータモジュールであって、各ヒータには給電用の端子が２つ以上あり、その端子に接続された電力導入部材がヒータモジュールの１個所より集中的にまとめて配置されたことを特徴とする加熱装置。
【請求項２】
前記複数の抵抗ヒータが熱分解法によるグラファイト層からなりかつヒータの最外層が熱分解法による窒化ホウ素層殻なることを特徴とする請求項１に記載の加熱装置。
【請求項３】
前記ヒータに給電する電力導入部材および制御用温度測定熱電対は円筒状の石英ガラス製シャフト内に集中的にまとめて配置したことを特徴とする請求項１に記載の加熱装置。
【請求項４】
前記円筒状の石英ガラス製シャフト内に集中的に配置される電力導入部材は配置されるヒータの数の２倍より少ないことを特徴とする前記請求項１に記載の加熱装置。
【請求項５】
ウェハ載置面を有する前記請求項１に記載する加熱装置であって、前記円筒状の石英ガラス製シャフトの内径がウェハ載置面の直径の１／７以下であることを特徴とする加熱装置。
【請求項６】
前記円筒状の石英ガラス製シャフトの末端に金属製のフランジを配置し、石英ガラス製シャフイトと金属製フランジの間には気密機構を設けないことを特徴とする請求項１または請求項５に記載の加熱装置。
【請求項７】
前記複数の抵抗過熱ヒータを覆う石英ガラスは融着、溶接により気密処理され、かつ前記円筒状の石英ガラス製シャフトの末端に石英ガラス製のフランジを設け、そのフランジの端面に気密機構を設けることを特徴とする請求項１または請求項５に記載の加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体およびＦＰＤプロセスに係り、均一な温度制御を行うとともに特にプロセス中のケミカル汚染防止に好適な加熱装置に関する発明である。 
【背景技術】
【０００２】
従来の加熱装置は、セラミックス基体内に発熱抵抗体が埋設されプロセス雰囲気が加熱装置の構成部品に直接接していた  このような場合、ケミカルな汚染が起こりうるという問題があった。
【０００３】
また、ヒータの給電端子や熱電対をプロセス雰囲気から守るため絶縁性の筒状構造物で保護し、さらに筒状構造物の内側を大気雰囲気にしているものもある（例えば、特許文献１および特許文献２参照。）。
しかし、この場合もヒータに大気圧が負荷され構造的にリスクがあるなどの問題があった。 
【特許文献１】特公平６−２８２５８号公報
【特許文献２】特開平１０−１８９４９０号公報
【０００４】
また半導体ウェハのプロセスに要求される温度均一性を目的として、加熱装置内に複数のヒータを配置するものが提案されている。
しかし、ヒータを複数配置することは各々に給電用のケーブルが必要となりマルチゾーン化することによって電力線および熱電対などの温度測定部材の配線が非常に多くなり更にケーブル類を限られた空間内に集約することから複雑な構造になるという問題があり、その製造が困難になっていた。
【０００５】
もっとも一般的なヒータとしては焼結材に抵抗加熱体として金属を埋め込んだものが使用されている。しかしながら、両材料間の熱膨張率の差がおおきく、高速加熱や高温での使用に対しては両者の界面付近でクラックを生じるという問題がある事が知られている。
さらに、半導体製造プロセスでは、ウェハを取り扱う部品にはアルカリ金属や重金属の不純物汚染を最小にするため高純度な部材を使用することが求められているが、焼結材及び金属部品では汚染に対して一定の限界がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記問題を解決するためになされたもので、本発明の課題は、高温で使用できかつケミカルな汚染を防止するとともに真空装置に容易にインストールできる構造を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために請求項１記載の発明によれば、複数の抵抗加熱ヒータを石英ガラスで覆ったヒータモジュールであって、各ヒータには給電用の端子が２つ以上あり、その端子に接続された電力導入部材がヒータモジュールの１個所より集中的にまとめて配置することにより半導体ウェハなどのプロセスにおいて処理物を高温に維持できるとともに、個々の抵抗加熱ヒータに近接して設ける温度制御用の熱電対により複数の領域で独立して温度を調節できる。
【０００８】
また、請求項２記載の発明のよれば、加熱材としてグラファイトをヒータ基材に窒化ホウ素という熱膨張率の差の小さい材料を使用することにより高温や高速加熱でも使用できるヒータを供することができる。
また、請求項３ないし５及び６記載の発明のよれば、前記ヒータに給電する電力導入部材温度制御用の熱電対部材は円筒状の石英ガラス製シャフト内に集中的にまとめて配置することができ、多様な半導体製造装置で使用することができる。
さらに、ヒータすべての外表面が石英で構成されることにより、基本的に不純物汚染は半導体プロセスに最も広く使用されている石英部品と同等になることから、信頼度の高いヒータを提供することとなる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、半導体ウェハなどのプロセスにおいて処理物を高温、均一かつ任意に維持できるとともにケミカルな汚染を非常に抑えることができるという効果がある。
また、配線の増加に伴うシャフト部分の断面積を小さくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１に本発明に係る加熱装置の概略断面図を示す。加熱装置には６ケのヒータが配置されている（図中一部省略）。その各々に独立して電流を負荷できるように各々２箇所づつ端子が設けられている。端子はＭｏ、またはＮｉなどの耐熱導電性素材を用いたケーブル、ワイヤー、板、ロッドなどの適切な形状に加工され概ね中心部にあるシャフトの内部を通してフランジを介して各電源に接続されている。
【００１１】
各ヒータは独立して温度制御ができるように熱電対や白金抵抗体などの温度センサが１つ以上設けられ、これらのケーブルや補償導線類もシャフトの内部を通してフランジを介して温度調節機器に接続されている。
【００１２】
抵抗加熱材としてグラファイトを用いヒータ基材に窒化ホウ素を使うことで熱膨張率の差の小さい材料を使用することにより高温や高速加熱でも使用できるヒータを供することができる。
【００１３】
窒化ホウ素基板上にグラファイトをコーティングにより形成することによりグラファイト単体で加熱材を構成するときに比べ加熱材の抵抗を大きくすることができる。その結果電流を少なくすることができ配線部品を細くすることができる。配線部品を細くできることはシャフト内部に多数の配線を配する場合に有効である。
【００１４】
また配線自体の数を減らすため各ヒータに設けられた箇所の端子のうち各々１箇所づつをコモンとしてまとめて結線し１つの配線部品とし、その部品から１本の配線をすることによりシャフト内部を通る配線の数を大幅に減らすことができる。
【００１５】
複数のヒータが埋設されたヒータモジュールでは配線の数が多くなるため配線の太さおよび数はシャフトの内径を制限するため上記の形態はシャフトを細くするには有効な手段である。
【００１６】
このヒータに円板状石英を上下２面、底面に円筒状石英を配置し一体化させてある。石英ガラス自体は融着させて石英ガラス同士を接合し一体化させても良い。
【実施例１】
【００１７】
本実施例１にかかる加熱装置の概略断面を図１に示す。各ヒータの外表面はすべて石英で構成される。
ウェハ載置面の直径は３４０ｍｍ、シャフトの内径はφ４５ｍｍである。シャフトの内径をウェハ載置面の直径に対して１／７より大きくするとシャフト内に配線をするのには有利ではあるがウェハの温度分布が悪くなる。
ヒータ基材は熱分解窒化ホウ素基材上に熱分解グラファイトをコーティングし更にその上に熱分解窒化ホウ素をコーティングしたものである。
ヒータの数は６ケ、ヒータの電力線は各ヒータ端子への給電用に６本とコモン電極の１本の計７本となっている。７本とすることによってシャフト断面に配線スペースができ短絡などの事故を防止することができる。
【００１８】
石英は線膨張も小さく高温になっても変形が小さい。また、化学的に安定でフッ素系以外のガス、液体に対する耐食性は良好である。またクリーニングプラズマに対する耐性も半導体プロセス一般に使用される石英ガラスと同じである。本実施例ではＴ字型をしており、円板状の加熱面を有しシャフト内部に電力線を配線している。
【実施例２】
【００１９】
本実施例２にかかる加熱装置の概略断面を図２に示す。本実施例２では２つの独立した加熱領域を有する単体のヒーターから構成されている。ここでは電力端子に対してはグラファイトのロッドを用いて給電しヒーター中央部の石英内に制御用熱電対端子を埋め込んでいる。これらの配線は先の実施例と同様、中心部にあるシャフトの内部を通してフランジを介して各電源に接続されている。
ウェハの載置面の直径は３５０ｍｍ、シャフト内径は５０ｍｍである。
【００２０】
この実施例では円板状石英を上下２面、底面に円筒状石英を配置し、石英ガラス自体を融着させて石英ガラス同士を接合し一体化させてある。この場合、ヒーター内部は外部の雰囲気から完全に隔離されており、加熱体及び配線部材などからの汚染を最小限にする構造となっている。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施例１を示す概略断面図である。
【図２】本発明の実施例２を示す概略断面図である。
【符号の説明】
【００２２】
１…石英ガラス
２…ヒータ（熱分解窒化ホウ素基材上に熱分解グラファイトをコーティングし更にその上に熱分解窒化ホウ素をコーティングしたもの）
２ｂ・・・ヒータ（グラファイト基材に熱分解窒化ホウ素をコーティングしたもの）
３・・・金属製フランジ
４・・・位置決めピン
５・・・ヒータ給電用電流導入端子
６・・・シース熱電対
７・・・石英シャフト／フランジ固定用ネジ穴
８・・・石英シャフト固定用リング
９・・・金属製フランジ１
１０・・・金属製フランジ２
１１・・・Ｏリング
【図１】
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【図２】
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