(57)【要約】【課題】  冷却開始から冷却終了までの間の温度分布をより均一にできるセラミックスヒータを提供する。また、ヒータの冷却に用いる冷却モジュールについて、使用時に流体の漏れが起こさず、長期間使用しても冷却能力が低下せずに性能を維持でき、併せて製造コストの低減を図る。【解決手段】  セラミックス製の加熱体と加熱体を冷却する冷却モジュール３とを具備するセラミックスヒータであり、冷却モジュール３が板状構造物４に形成した溝にパイプ７を配置した構造となっている。その溝の深さをパイプ７の外周半径以上とすること、あるいは溝の幅とパイプ７の外径との差を０.２〜１.０ｍｍとすることが好ましい。【選択図】      図３
2007080546.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理物を載置して加熱するセラミックス製の加熱体と、加熱体に接触することで加熱体を冷却する冷却モジュールとを具備し、該冷却モジュールが加熱体に接触する板状構造物と流体を流通できるパイプとを組合せて構成されていることを特徴とするセラミックスヒータ。
【請求項２】
前記冷却モジュールは、前記板状構造物に設けた溝に前記パイプを配置したものであることを特徴とする、請求項１に記載のセラミックスヒータ。
【請求項３】
前記冷却モジュールの板状構造物に形成した溝の深さが、前記パイプの外周半径以上であることを特徴とする、請求項２に記載のセラミックスヒータ。
【請求項４】
前記冷却モジュールの板状構造物に形成した溝の幅と、前記パイプの外径との差が０.２〜１.０ｍｍであることを特徴とする、請求項２又は３に記載のセラミックスヒータ。
【請求項５】
前記冷却モジュールのパイプを金属板で押え、該金属板を前記板状構造物にネジで固定することを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載のセラミックスヒータ。
【請求項６】
前記金属板を固定するネジの締め付けをトルクで管理することを特徴とする、請求項５に記載のセラミックスヒータ。
【請求項７】
前記金属板を固定するネジを３０ｃＮ・ｍ以上のトルクでの締め付けることを特徴とする、請求項６に記載のセラミックスヒータ。
【請求項８】
前記金属板が、ステンレス、銅、アルミニウム、鉄、銅、若しくはこれらを含む合金であることを特徴とする、請求項５〜７のいずれかに記載のセラミックスヒータ。
【請求項９】
前記冷却モジュールの板状構造物とパイプとの接触部分をコーキングすることを特徴とする、請求項１〜８のいずれかに記載のセラミックスヒータ。
【請求項１０】
前記冷却モジュールのパイプが金属製であることを特徴とする、請求項１〜９のいずれかに記載のセラミックスヒータ。
【請求項１１】
前記金属製パイプの先端に、金属製のコネクタをろう付けすることを特徴とする、請求項１０に記載のセラミックスヒータ。
【請求項１２】
前記金属製パイプが、銅、ステンレス、アルミニウム、鉄、若しくはこれらを主成分とする合金であることを特徴とする、請求項１０又は１１に記載のセラミックスヒータ。
【請求項１３】
前記金属製パイプの外周面に、ニッケル、亜鉛、金、リンのいずれかを含むめっきを施すことを特徴とする、請求項１０〜１２のいずれかに記載のセラミックスヒータ。
【請求項１４】
前記冷却モジュールの板状構造物が金属製であることを特徴とする、請求項１〜１３のいずれかに記載のセラミックスヒータ。
【請求項１５】
前記金属製の板状構造物が、アルミニウム、鉄、銅、若しくはこれらを主成分とする合金であることを特徴とする、請求項１４に記載のセラミックスヒータ。
【請求項１６】
前記冷却モジュールの板状構造物がセラミックス製であることを特徴とする、請求項１〜１３のいずれかに記載のセラミックスヒータ。
【請求項１７】
前記加熱体の板状構造物との当接面の平面度と、前記板状構造物の加熱体との当接面の平面度の合計が、０.８ｍｍ以下であることを特徴とする、請求項１〜１６のいずれかに記載のセラミックスヒータ。
【請求項１８】
前記冷却モジュールのパイプが渦巻き状に配置されていることを特徴とする、請求項１〜１７のいずれかに記載のセラミックスヒータ。
【請求項１９】
前記冷却モジュールのパイプが交互に連続したＵ字状に配置されていることを特徴とする、請求項１〜１７のいずれかに記載のセラミックスヒータ。
【請求項２０】
前記加熱体の基材の主成分が、窒化アルミニウム、窒化珪素、炭化珪素、酸化アルミニウム、酸窒化アルミニウムのいずれかであることを特徴とする、請求項１〜１９のいずれかに記載のセラミックスヒータ。
【請求項２１】
前記加熱体の基材の主成分が、窒化アルミニウムであることを特徴とする、請求項２０に記載のセラミックスヒータ。
【請求項２２】
前記加熱体及び／又は冷却モジュールが、金属製の容器に収容されていることを特徴とする、請求項１〜２１のいずれかに記載のセラミックスヒータ。
【請求項２３】
請求項1〜２２のいずれかに記載のセラミックス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、被加熱物を搭載して熱処理するためのセラミックス製の加熱体と、その加熱体を冷却するための板状構造物からなる冷却モジュールとを備えたセラミックスヒータ、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】
従来、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。このような半導体基板に対する処理を行う半導体製造装置では、半導体基板を保持し、加熱するためのセラミックスヒータが用いられている。
【０００３】
例えば、フォトリソグラフィー工程においては、ウェハ上にレジスト膜パターンが形成される。この工程では、ウェハを洗浄後、加熱乾燥し、冷却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セラミックス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では、レジストを乾燥するときの温度が塗膜の品質に大きな影響を与えるので、処理時におけるセラミックスヒータ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。このため、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、分離が可能な板状構造物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、板状構造物に冷却用液体の流路を形成し、冷却速度をさらに向上させるとともに、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ような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】
最近の電子デバイスなどの半導体製造プロセスにおいては、更なるヒータの温度分布の均一性が要求されており、加熱保持中はもちろんのこと、冷却開始から冷却終了までの間においても、ヒータの温度分布の更に高い均一性が要求されている。また、昇温速度や、冷却速度の更なる向上も要求されている。
【０００７】
また、最近の半導体の微細配線化に伴い、フォトリソグラフィー工程の露光にはＫｒＦあるいはＡｒＦが光源として用いられるようになり、レジスト膜には化学増幅膜が用いられている。この工程では露光時に発生した酸が触媒となって、レジスト膜がその後の現像工程で可溶化されて洗い流すことが可能となる。このフォトリソグラフィー工程においては、レジスト膜をスピナーでコートした後、露光前に溶媒を揮散させて粘度を上げることにより露光時の流れを防止するＰＡＢ（Ｐｏｓｔ  Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｂａｋｉｎｇ）工程や、露光後にレジスト膜を硬化させるＰＥＢ（Ｐｏｓｔ  Ｅｘｐｏｓｕｒｅ  Ｂａｋｉｎｇ）工程で、温度ばらつきを厳しく制御することが必要である。
【０００８】
また、これらのＰＡＢ工程やＰＥＢ工程では、ヒータの温度を変えて処理することが多く、例えば、１８０℃での処理後、ヒータの温度を５０℃冷却して、１３０℃で処理するようなことも行われている。この場合も、スループットを上げるために、冷却開始後できるだけ早く、ヒータが均熱になるようにするという要求もあった。
【０００９】
上記した従来の半導体製造装置では、例えば図１に示すように、板状構造物４の内部に冷却用液体の流路５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、ヒータの温度の均一性を保つような冷却モジュールが提案されているが、流路５の作製を機械加工で行う必要があるため高価になってしまい、低コストに提供することができなかった。また、板状構造物の材質によっては流体によって腐食をおこし、流体の漏れが発生するなど信頼性に乏しく、長期的の使用が難しかった。しかし、腐食を起こしにくい材料を板状構造物に適用すると、非常に高価になるという問題があった。
【００１０】
本発明は、このような従来の事情に鑑み、冷却開始から冷却終了までの間の温度分布をより均一にできるセラミックスヒータ及びこれを搭載した半導体製造装置を提供することを目的とする。また、ヒータの冷却に用いる冷却モジュールについて、使用時に流体の漏れが起こさず、長期間使用しても冷却能力が低下せずに性能を維持でき、併せて製造コストの低減を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため、本発明が提供するセラミックスヒータは、被処理物を載置して加熱するセラミックス製の加熱体と、加熱体に接触することで加熱体を冷却する冷却モジュールとを具備し、該冷却モジュールが加熱体に接触する板状構造物と流体を流通できるパイプとを組合せて構成されていることを特徴とする。冷却モジュールを板状構造物と流体を流通できるパイプとを組合せて構成することで、信頼性を高め、且つコストを低減することができる。
【００１２】
上記本発明のセラミックスヒータでは、前記冷却モジュールについて、前記板状構造物に溝を形成し、その溝に前記パイプを配置する構造とすることで、冷却モジュールの冷却能力を高め、セラミックスヒータの冷却速度を高めることができる。また、前記冷却モジュールの板状構造物に形成した溝の深さを、前記パイプの外周半径以上とすることで、冷却モジュールの冷却能力を高め、セラミックスヒータの冷却速度を高めることができる。更に、前記冷却モジュールの板状構造物に形成した溝の幅と、前記パイプの外径との差を０.２〜１.０ｍｍとすることでも、冷却モジュールの冷却能力を高め、セラミックスヒータの冷却速度を高めることができる。
【００１３】
前記冷却モジュールにおいては、前記パイプを金属板で押え、該金属板を前記板状構造物にネジで固定することで、低コストで構成させることができる。また、前記金属板を固定するネジの締め付けをトルクで管理することにより、高い信頼性を得ることができ、特に前記金属板を固定するネジを３０ｃＮ・ｍ以上のトルクでの締め付けることが好ましい。更に、前記金属板として、ステンレス、銅、アルミニウム、鉄、銅、若しくはこれらを含む合金を用いることで、低コストで且つ高い信頼性の冷却モジュールを得ることが可能である。
【００１４】
また、上記本発明のセラミックスヒータでは、前記冷却モジュールについて、前記板状構造物と前記パイプとの接触部分をコーキングすることができる。このコーキングによれば、腐食の原因となる水分が板状構造物とパイプの隙間に入り込むことが抑えられるため、腐食を起こし難くなり、信頼性の高い冷却モジュールを得ることができる。
【００１５】
前記冷却モジュールにおいては、前記パイプを金属製とすることにより、低コストで信頼性の高い冷却モジュールを得ることができる。また、前記金属製パイプの先端に金属製のコネクタをろう付けすることで、低コストで信頼性の高い冷却モジュールを得ることができる。この金属製パイプとしては、銅、ステンレス、アルミニウム、鉄、若しくはこれらを主成分とする合金を用いることで、低コストで冷却能力の高い冷却モジュールを得ることが可能である。更に、前記金属製パイプの外周面に、ニッケル、亜鉛、金、リンのいずれかを含むめっきを施すことにより、より信頼性の高い冷却モジュールを得ることができる。
【００１６】
一方、前記冷却モジュールの板状構造物については、金属製とすることによって、低コストで且つ冷却能力の高い冷却モジュールを提供できる。特に、板状構造物に、アルミニウム、鉄、銅、若しくはこれらを主成分とする合金を適用することで、より低コストに、冷却能力のより高い冷却モジュールを提供できる。また、前記板状構造物をセラミックス製とすることも可能であり、この場合は腐食を回避できるので、信頼性が高く、低コストの冷却モジュールを得ることができる。
【００１７】
上記本発明のセラミックスヒータでは、前記加熱体の板状構造物との当接面の平面度と、前記板状構造物の加熱体との当接面の平面度との合計を、０.８ｍｍ以下とすることで、冷却能力に優れた冷却モジュールを得ることができる。尚、前記冷却モジュールにおいて、前記パイプを渦巻き状に配置すること、あるいは前記パイプを交互に連続したＵ字状に配置することによっても、冷却能力の高い冷却モジュールを得ることができる。
【００１８】
上記本発明のセラミックスヒータでは、前記加熱体の基材の主成分が、窒化アルミニウム、窒化珪素、炭化珪素、酸化アルミニウム、酸窒化アルミニウムのいずれかであることが好ましく、窒化アルミニウムであることがより好ましい。
【００１９】
上記本発明のセラミックスヒータにおいては、前記加熱体及び／又は冷却モジュールが金属製の容器に収容されていることが好ましい。更に、本発明は、上記したセラミックスヒータを搭載した半導体製造装置を提供するものである。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、冷却開始から冷却終了までの間の温度分布をより均一にできるセラミックスヒータ、及びこれを搭載した半導体製造装置を提供することができ、半導体製造プロセス、特にフォトリソグラフィー工程において、高スループットで高品質の生産が可能となる。また、ヒータの冷却に用いる冷却モジュールについて、使用時に流体の漏れが起こさず、長期間使用しても冷却能力が低下せずに性能を維持でき、しかも製造コストの低減を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明のセラミックスヒータについて、図２を参照して説明する。本発明のセラミックスヒータ１は、被処理物である半導体ウェハをウェハ載置面上に載置して加熱する加熱体２と、加熱体２のウェハ載置面と反対側（裏面）に接触することで加熱体２を冷却する冷却モジュール３とを具備している。尚、加熱体２は容器６の開口部に支持足部（図示せず）などにより支持され、冷却モジュール３はエアシリンダなどの昇降手段（図示せず）によって加熱体２と当接又は分離するようになっている。
【００２２】
また、上記セラミックスヒータ１は、半導体製造装置に搭載をすることができる。その場合、図２に示すように、加熱体２と冷却モジュール３は、金属製の容器６に収容支持される。このように加熱体２及び／又は冷却モジュール３が金属製の容器６に収容されていることで、セラミックスヒータ１の温度が外部からの影響を受けることが極めて少なくなり、昇温及び冷却のいずれにおいても温度分布の良好なセラミックスヒータを得ることができる。
【００２３】
一般に半導体製造プロセスにおいて、セラミックスヒータは一定温度に保持して使用することが基本的な使用方法である。このプロセスにおける前記ＰＡＢ工程やＰＥＢ工程では、加熱体の温度を変えて処理することが多く、例えば、１８０℃で処理した後、加熱体の温度を５０℃だけ冷却して、１３０℃で処理するようなことも行われている。このような場合にも、スループットを上げるためには、冷却開始後できるだけ早く加熱体が均熱になることが必要である。
【００２４】
この要求に応えるために、温度を下げる場合には、冷却速度を大きくすることが必要である。そのためには、セラミックスヒータの加熱体に冷却モジュールを接触させ、冷却速度を高めることは非常に有効である。更に、接触前の冷却モジュールの温度を低く保ち、且つ加熱体への接触後の冷却モジュールの温度上昇を抑制するために、冷却モジュールに流体を流通させることが有効である。流体としては、水であってもよいが、他の物質でも構わない。特に０℃以下にするためには、他の流体を使うことが必要である。
【００２５】
このように冷却モジュールに流体を流通させるため、本発明における冷却モジュールは、加熱体に接触する板状構造物に、流体を流通できるパイプを組合せて構成されている。かかる板状構造物とパイプとを組合せて接触させる構造は、従来の板状構造物を加工して内部に流体を流通させる流路を設ける方法に比べて、信頼性の高い冷却モジュールを低コストに製作できる利点がある。
【００２６】
特に、図３に示すように、板状構造物４に溝を形成し、その溝にパイプ７を配置する構造とすることによって、冷却モジュール３の冷却能力を高め、セラミックスヒータの冷却速度を高めることができる。この板状構造物４の溝は、板状構造物４の加熱体２と接触する面と反対側の面に形成することが一般的である。また、板状構造物４に形成する溝の深さは、図３に示すように溝に取り付けるパイプ７の外周半径以上とすることが好ましく、図４に示すようにパイプ７の外周半径とほぼ同一とすることが更に好ましい。その結果、パイプと板状構造物との接触面積を大きくすることができ、板状構造物からパイプへ熱が移動しやすくなり、冷却モジュールの冷却能力を高めることができる。このことから、加熱体の温度を早く冷却することができ、セラミックスヒータの冷却速度を高めることが可能となる。
【００２７】
また、板状構造物に形成した溝の幅とパイプの外径との差は、０.２〜１.０ｍｍとすることが好ましい。これにより、板状構造物からパイプへの熱の移動が更に容易になり、冷却モジュールの冷却能力を高めることができるため、加熱体をより早く冷却して、セラミックスヒータの冷却速度を高めることができる。板状構造物に形成した溝の幅とパイプの外径との差が０.２ｍｍ未満では、クリアランスが不足するためパイプの取り付けが困難であり、パイプの表面を痛める可能性がある。また、その差が１.０ｍｍを超えると、板状構造物とパイプとの隙間が大きくなって接点が不足するため、パイプへの充分な伝熱が得られず、冷却モジュールとしての冷却能力が低下する。
【００２８】
本発明による板状構造物とパイプを組合せて構成した冷却モジュールでは、図５に示すように、パイプ７を金属板８で押え、その金属板８を板状構造物４にネジ９で固定することができる。このパイプを押える金属板の材質としては、ステンレス、銅、アルミニウム、鉄、銅、若しくはこれらを含む合金を用いることが好ましい。この方法を用いることで、低コストで冷却モジュールを構成することができる。
【００２９】
上記のパイプを押える金属板を固定するネジの締め付けは、トルクで管理することが好ましい。ネジの締め付けの程度をトルクで管理をすることにより、パイプと板状構造物の接触を均一且つ強固に行うことができ、更に使用に際してもネジの緩みが抑制され、高い信頼性を得ることができる。このトルクでの管理に際しては、具体的には、金属板を固定するネジを３０ｃＮ・ｍ以上のトルクで締め付けることが好ましい。３０ｃＮ・ｍ未満のトルクでは、使用中にネジの締め付けが緩んでくる可能性がある。また、必要に応じて、ネジ固定用の接着剤を用いることもできる。
【００３０】
また、本発明の板状構造物とパイプを組合せて構成した冷却モジュールでは、図５に示すように、板状構造物４とパイプ７との接触部分にコーキング１０を施すことも有効である。板状構造物とパイプの間をコーキングすることで隙間がなくなり、結露などによる水分の発生を抑えることができるため、異種金属間での腐食が起こり難くなり、信頼性の高い冷却モジュールを得ることができる。
【００３１】
上記冷却モジュールのパイプは、金属製のパイプが好ましい。金属製パイプを用いることで、低コストであるうえ、振動や衝撃に強く且つ耐熱性に対して信頼性の高い冷却モジュールを得ることができる。また、この金属製パイプの先端には、外部から流体を供給する配管と接続するための金属製コネクタをろう付けにより接続することができる。
【００３２】
上記金属製パイプとしては、銅、ステンレス、アルミニウム、鉄、若しくはこれらを主成分とした合金を用いることが好ましい。これらは、低コストに入手することができ、更に曲げを含む加工が可能であり、熱伝導率も高いので、冷却能力の高い冷却モジュールを簡単に作製することができる。更に、金属製パイプの外周面に、ニッケル、亜鉛、金、リンのいずれかを含むめっきを施すことにより、金属製パイプの耐食性を向上させることができる。
【００３３】
上記冷却モジュールの板状構造物については、金属製とすることで、入手及び加工が容易となり、低コストで作製することができる。また、金属は熱伝導率が一般的に高いため、加熱体からの熱が伝達しやすく、冷却モジュールの冷却能力を高めることができる。板状構造物を構成する金属としては、熱伝導率や、調達面及び加工面でのコストなどの点で、アルミニウム、鉄、銅、若しくはこれらを主成分とする合金が好ましい。また、使用環境によっては、板状構造物をセラミックス製とすることもできる。即ち、腐食を起こしやすい環境下で使用する場合には、セラミックス製の板状構造物を用いることにより、腐食を起こし難くなるため、信頼性の面で有効である。
【００３４】
本発明のセラミックスヒータにおいては、加熱体の板状構造物との当接面並びに板状構造物の加熱体との当接面の両方を、同時に平坦化することによって、加熱体と板状構造物が全面に均一に接触できるようになり、また接触しなくても両者の当接面の距離を均一に且つ小さくすることができる。そのため、加熱体と冷却モジュールの板状構造物との密着性がより高まるので、熱伝達率が向上し、冷却モジュールの冷却能力を高めることができる。
【００３５】
具体的には、セラミックス製の加熱体の構造にかかわらず、加熱体の板状構造物との当接面の平面度と、板状構造物の加熱体との当接面の平面度について、両者の合計を０.８ｍｍ以下とすることが好ましく、０.４ｍｍ以下とすることが更に好ましい。このように両方の当接面の平面度を共に高めることで、接触面積が大きくなり、また接触しなくても両者の当接面の距離を均一に且つ小さくすることができる。その結果、冷却モジュールの板状構造物を加熱体に当接させた時、冷却速度が向上すると共に、加熱体の当接面全面が均一に冷却されるため、冷却時における加熱体の温度分布の均一性が向上する。
【００３６】
また、好ましい加熱体は、図６に示すように、セラミックス製の基材２ａと、内部に形成された発熱体回路２ｂと、その上に設けた保護用の絶縁層２ｃとからなり、主面に被加熱物のウェハを搭載して加熱処理する構造のものである。この加熱体の場合でも、上記と同様に、加熱体２の冷却モジュール３の板状構造物との当接面（即ち、絶縁層２ｃの表面）の平面度と、板状構造物の加熱体２との当接面の平面度との合計を０.８ｍｍ以下にすることによって、ヒータの温度分布の均一性と、冷却速度の向上という効果を得ることができる。この場合も、両者の平面度の合計が０.４ｍｍ以下であることが更に好ましい。
【００３７】
加熱体と冷却モジュールのそれぞれの当接面を平坦化するには、公知のラップ研磨法や、砥石による研削などの加工方法を取ることができる。加工後の両者の表面粗さは、それぞれＲａで５μｍ以下であることが好ましい。加熱体と冷却モジュールのそれぞれの当接面について、表面粗さをＲａで５μｍ以下にすることによって、加熱体と冷却ブロックの密着性が向上し、セラミックスヒータの温度分布の均一性と冷却速度が向上する。
【００３８】
特に、加熱体の冷却モジュールとの当接面の表面粗さを良くして、鏡面状態に近づけると、その面の輻射率が低下する。輻射率が低下すると、その面からの放熱量が減少するので、加熱体を加熱するための電力の省エネルギー化を図ることができ好ましい。また、加熱体のセラミックス基材は、表面粗さが粗いと、冷却モジュールと当接したときの摩擦などによって、セラミックス粒子の脱落が多くなり、これがパーティクルとなって被加熱物の品質に悪影響を与える。そのため、加熱体のセラミックス基材の表面粗さは、Ｒａで１μｍ以下であることが更に好ましい。
【００３９】
また、図６に示すように、裏面に発熱体回路２ｂを保護する絶縁層２ｃが形成された加熱体２の場合、冷却モジュール３との当接面を平坦化するために加工しすぎると、絶縁層２ｃの厚みが薄くなり、場合によっては発熱体回路２ｂが露出して短絡事故を起こす可能性がある。これを防ぐためには、絶縁層の厚みを厚くすればよいが、絶縁層は熱伝導率が低いことが多いので、厚みが厚いと熱抵抗が増大し、冷却速度が遅くなる。そこで、絶縁層の厚みは、平坦化後で１５μｍ以上５００μｍ以下とすることが好ましい。更に、平坦化後の絶縁層の厚みにバラツキがあると、熱抵抗が変化して冷却速度がばらつくので、セラミックスヒータの温度分布が不均一になりやすい。従って、平坦化後の絶縁層の厚みは均一であることが望ましく、絶縁層の厚みの最大値と最小値の差は２００μｍ以下であることが好ましい。
【００４０】
冷却モジュールの流体を流通させるパイプの形状に関しては、板状構造物により均一に存在させるために、渦巻き状に曲げて配置することが好ましい。その結果、板状構造物から均一に熱を移動させることができ、均一な冷却が可能な冷却モジュールを作製できる。例えば、図７に示すように、パイプ７の流体用の入口７ａと出口７ｂを近い場所に設置して、流体の流路が板状構造物４内でクロスフローするような渦巻き状に配置にすることにより、均一な冷却能力を実現することができる。また、パイプの配置形状は渦巻き形状に限らず、交互に連続したＵ字状の形状であっても、均一に配置することで均一な冷却能力を実現することができる。
【００４１】
また、本発明におけるセラミックス製の加熱体において、そのセラミックス基材の主成分は、窒化アルミニウム、窒化珪素、炭化珪素、酸化アルミニウム、酸窒化アルミニウムのいずれかであることが好ましい。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。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）が最も好ましい。尚、金属を用いた場合には、ウェハ上にパーティクルが付着するという問題があるため好ましくない。
【００４２】
本発明におけるセラミックスヒータは、その加熱体及び／又は冷却モジュールが金属製の容器に収容支持された状態で、半導体製造装置に搭載される。例えば、図６に示すように、加熱体２は容器６の開口部に設置される。また、冷却モジュール３はエアシリンダなどの昇降手段１１によって容器６内に設置され、必要に応じて加熱体２に当接又は分離ができるようになっている。尚、図６は、冷却モジュール３が加熱体２から分離した状態を示す。また、冷却モジュール３の板状構造物及び容器６には、加熱体２への給電用のリード線や温度測定手段などのリード線類を挿通するための貫通孔（図示せず）が設けられている。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
また、ウェハ載置面の表面粗さは、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】
【００７０】
図６に示すように、セラミックス製の基材２ａ、発熱体回路２ｂ、絶縁層２ｃから構成される加熱体２と、この加熱体２に接触することで加熱体２を冷却する冷却モジュール３とを具備したセラミックスヒータを作製した。
【００７１】
加熱体のセラミックス基材として、直径３３０ｍｍ、厚さ１２ｍｍの窒化アルミニウム（ＡｌＮ）焼結体を用いた。この基材の裏面に、スクリーン印刷により導電ペーストを塗布焼成して発熱体回路を形成し、更に発熱体回路を保護する絶縁層を形成した。導体ペーストは、金属粉末として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粉末を用い、必要に応じて酸化物粉末と、バインダーと溶剤を混合することにより調製した。また、絶縁層については、ガラス粉末に有機溶剤とバインダーを添加したペーストをスクリーン印刷により塗布し、その後焼成して絶縁層とした。
【００７２】
一方、冷却モジュールは、板状構造物とパイプを組み合わせて作製した。板状構造物には、直径３３０ｍｍ、厚さ１０ｍｍのアルミニウム製の円板を用いた。また、パイプとしては、外径６ｍｍ、内径４ｍｍの脱リン酸銅製のパイプを用いた。この銅製パイプは、図７の示すように、渦巻き状に曲げて作製した。即ち、渦巻きの外側から内側に進展し、渦巻きの中心部分でＵ字に曲がり、この中央付近から外側に逆方向にクロスフローとなるように、外側まで進展させた渦巻き状とした。この銅製パイプの両端に、ステンレス製のコネクタをロウ付けした。コネクタは中空になっており、銅製パイプに流体を供給し又は排出できるようになっている。銅製パイプの両端にコネクタをロウ付けした後、銅製パイプの外周、コネクタ及びロウ付け部にニッケル−リン（Ｎｉ−Ｐ）めっきを施した。
【００７３】
上記アルミニウム製円板の板状構造物の裏面に、幅６.５ｍｍ、深さ５ｍｍの溝を、上記銅製パイプの渦巻き形状に沿う軌跡となるように形成させた。溝の底部の形は、銅製パイプの形状に沿うように半径３.３ｍｍとした。この板状構造物の溝内に銅製パイプを取り付けた後、ステンレス板で銅製パイプを押さえ付け、ネジで板状構造物に固定した。ネジの締め付けは１００ｃＮ・ｍのトルクで行った。その後、銅製パイプと板状構造物との接触部分に、コーキング用樹脂を充填塗布することでコーキングを施した。
【００７４】
また、冷却モジュールの板状構造物と当接する加熱体の当接面、即ち発熱体回路を保護する絶縁層からなる裏面の平面度と、加熱体と当接する板状構造物の当接面（表面）の平面度との合計が０.８ｍｍとなるように、加熱体の裏面（絶縁層）と板状構造物の表面（銅製パイプのない面）を加工仕上げした。また、上記板状構造物及び加熱体の当接面の表面粗さをＲａで０.１μｍとし、その当接面の輻射率を０.１以下とした。
【００７５】
上記冷却モジュールと加熱体を、図６に示すように、直径２４０ｍｍ、深さ３５ｍｍのステンレス製の容器内に収容支持した。具体的には、ステンレス製の容器６の底部にエアシリンダ１１を取り付け、そのシリンダー１１の先端に冷却モジュール３を固定した。エアシリンダ１１によって冷却モジュール３を上下移動させ、加熱体２のウェハ載置面と反対側の裏面に当接させ又は分離すことができるようにした。
【００７６】
このセラミックスヒータを用いて、ヒータの冷却試験を行った。ヒータの冷却試験は、（１）２４０℃の加熱体を１５０℃に冷却、（２）１８０℃の加熱体を１２０℃に冷却の２条件で冷却を行い、ヒータ全体の温度分布の幅（均熱性）と冷却に要する時間を測定した。尚、冷却操作は、パイプに２５℃の水を毎分１リットルの流通させた冷却モジュールを加熱体の裏面に押し当てることで行った。均熱性及び冷却の温度の測定は、ヒータの上に測温用の１７点式のウェハを設置して、その測温素子を用いて測定した。即ち、均熱性については、加熱体に冷却モジュールを押し当てて冷却し、（１）１５０℃及び（２）１２０℃に達したときの１７点の温度分布から求めた。また、冷却時の温度は、１７点の温度の平均値を適用した。
【００７７】
上記の冷却モジュール（ＣＰ１）以外にも、各種の条件の冷却モジュールを作製し、併せて冷却試験を行った。以下に、これらの冷却モジュールを用いたセラミックスヒータについて、冷却試験の結果を示す。
【００７８】
［実施例１］
上記冷却モジュール（ＣＰ１）の他に、直径３３０ｍｍ、厚さ１０ｍｍのアルミニウム製円板の板状構造物のみからなる冷却モジュール（ＣＰ２）を準備した。この２種の冷却モジュールを備えたセラミックスヒータについて冷却試験を行い、得られた結果を下記表１に示した。
【００７９】
【表１】
2007080546.tif 000003
【００８０】
［実施例２］
上記冷却モジュール（ＣＰ１）以外に、アルミニウム製円板の板状構造物に形成した溝の深さのみを変えた３種の冷却モジュール（ＣＰ３〜５）作製した。これら４種の冷却モジュールを備えたセラミックスヒータについて冷却試験を行い、得られた結果を下記表２に示した。表２から分かるように、溝の深さをパイプの外周半径（３ｍｍ）以上とした場合に、良好な冷却特性が得られた。
【００８１】
【表２】
2007080546.tif 000004
【００８２】
［実施例３］
上記冷却モジュール（ＣＰ１）以外に、アルミニウム製円板の板状構造物に形成した溝の幅を変えることにより、溝幅とパイプ外径（６ｍｍ）との差のみを変化させた４種の冷却モジュール（ＣＰ６〜９）を作製した。これら５種の冷却モジュールを備えたセラミックスヒータについて冷却試験を行い、得られた結果を下記表３に示した。表３から分かるように、板状構造物の溝幅とパイプ外径との差が０.２〜１.０ｍｍの場合に、良好な冷却特性が得られた。
【００８３】
【表３】
2007080546.tif 000005
【００８４】
［実施例４］
上記冷却モジュール（ＣＰ１）以外に、アルミニウム製円板の板状構造物及び加熱体の互いの当接面を加工して、両者の当接面の平面度の合計のみを変化させた４種の冷却モジュール（ＣＰ１０〜１３）を作製した。これら５種の冷却モジュールを備えたセラミックスヒータについて冷却試験を行い、得られた結果を下記表４に示した。表４から分かるように、両者の当接面の平面度の合計を０.８ｍｍ以下とした場合に、良好な冷却特性が得られた。
【００８５】
【表４】
2007080546.tif 000006
【００８６】
［実施例５］
上記冷却モジュール（ＣＰ１）以外に、銅製パイプの外周面へのＮｉ-Ｐめっきの有無、銅製パイプと板状構造物の隙間へのコーキングの有無、及び銅製パイプの板状構造物への締め付けトルクを変化させて、５種の冷却モジュール（ＣＰ１４〜１８）を作製した。これら６種の冷却モジュールを備えたセラミックスヒータについて冷却試験を行い、半年後と１年後における銅製パイプの外周面の状態を観察し、得られた結果を下記表５に示した。
【００８７】
【表５】
2007080546.tif 000007
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】従来のセラミックスヒータの冷却モジュールを示す概略の断面図である。
【図２】本発明による加熱体と冷却モジュールを備えたセラミックスヒータの具体例を示す概略の断面図である。
【図３】本発明のセラミックスヒータに用いる冷却モジュールを示す概略の断面図である。
【図４】本発明における冷却モジュールの要部の具体例を示す概略の断面図である。
【図５】本発明における冷却モジュールの要部の他の具体例を示す概略の断面図である。
【図６】本発明による加熱体と冷却モジュールを備えたセラミックスヒータの他の具体例を示す概略の断面図である。
【図７】本発明における冷却モジュールのパイプ形状の具体例を示す概略の平面図である。
【符号の説明】
【００８９】
１      セラミックスヒータ
２      加熱体
２ａ    基材
２ｂ    発熱体回路
２ｃ    絶縁層
３      冷却モジュール
４      板状構造物
５      流路
６      容器
７      パイプ
８      金属板
９      ネジ
１０      コーキング
【図１】
2007080546.tif 000008
【図２】
2007080546.tif 000009
【図３】
2007080546.tif 000010
【図４】
2007080546.tif 000011
【図５】
2007080546.tif 000012
【図６】
2007080546.tif 000013
【図７】
2007080546.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】平成19年1月25日(2007.1.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理物を載置して加熱するセラミックス製の加熱体と、加熱体に接触することで加熱体を冷却する冷却モジュールとを具備し、該冷却モジュールは加熱体に接触する板状構造物と流体を流通できるパイプとの組合せからなり、板状構造物に設けた溝にパイプを配置して構成されていることを特徴とするセラミックスヒータ。
【請求項２】
前記冷却モジュールの板状構造物に形成した溝の深さが、前記パイプの外周半径以上であることを特徴とする、請求項１に記載のセラミックスヒータ。
【請求項３】
前記冷却モジュールの板状構造物に形成した溝の幅と、前記パイプの外径との差が０.２〜１.０ｍｍであることを特徴とする、請求項１又は２に記載のセラミックスヒータ。
【請求項４】
前記冷却モジュールのパイプを金属板で押え、該金属板を前記板状構造物にネジで固定することを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載のセラミックスヒータ。
【請求項５】
前記金属板を固定するネジの締め付けをトルクで管理することを特徴とする、請求項４に記載のセラミックスヒータ。
【請求項６】
前記金属板を固定するネジを３０ｃＮ・ｍ以上のトルクでの締め付けることを特徴とする、請求項５に記載のセラミックスヒータ。
【請求項７】
前記金属板が、ステンレス、銅、アルミニウム、鉄、銅、若しくはこれらを含む合金であることを特徴とする、請求項４〜６のいずれかに記載のセラミックスヒータ。
【請求項８】
前記冷却モジュールの板状構造物とパイプとの接触部分をコーキングすることを特徴とする、請求項１〜７のいずれかに記載のセラミックスヒータ。
【請求項９】
前記冷却モジュールのパイプが金属製であることを特徴とする、請求項１〜８のいずれかに記載のセラミックスヒータ。
【請求項１０】
前記金属製パイプの先端に、金属製のコネクタをろう付けすることを特徴とする、請求項９に記載のセラミックスヒータ。
【請求項１１】
前記金属製パイプが、銅、ステンレス、アルミニウム、鉄、若しくはこれらを主成分とする合金であることを特徴とする、請求項９又は１０に記載のセラミックスヒータ。
【請求項１２】
前記金属製パイプの外周面に、ニッケル、亜鉛、金、リンのいずれかを含むめっきを施すことを特徴とする、請求項９〜１１のいずれかに記載のセラミックスヒータ。
【請求項１３】
前記冷却モジュールの板状構造物が金属製であることを特徴とする、請求項１〜１２のいずれかに記載のセラミックスヒータ。
【請求項１４】
前記金属製の板状構造物が、アルミニウム、鉄、銅、若しくはこれらを主成分とする合金であることを特徴とする、請求項１３に記載のセラミックスヒータ。
【請求項１５】
前記冷却モジュールの板状構造物がセラミックス製であることを特徴とする、請求項１〜１２のいずれかに記載のセラミックスヒータ。
【請求項１６】
前記加熱体の板状構造物との当接面の平面度と、前記板状構造物の加熱体との当接面の平面度の合計が、０.８ｍｍ以下であることを特徴とする、請求項１〜１５のいずれかに記載のセラミックスヒータ。
【請求項１７】
前記冷却モジュールのパイプが渦巻き状に配置されていることを特徴とする、請求項１〜１６のいずれかに記載のセラミックスヒータ。
【請求項１８】
前記冷却モジュールのパイプが交互に連続したＵ字状に配置されていることを特徴とする、請求項１〜１６のいずれかに記載のセラミックスヒータ。
【請求項１９】
前記加熱体の基材の主成分が、窒化アルミニウム、窒化珪素、炭化珪素、酸化アルミニウム、酸窒化アルミニウムのいずれかであることを特徴とする、請求項１〜１８のいずれかに記載のセラミックスヒータ。
【請求項２０】
前記加熱体の基材の主成分が、窒化アルミニウムであることを特徴とする、請求項１９に記載のセラミックスヒータ。
【請求項２１】
前記加熱体及び／又は冷却モジュールが、金属製の容器に収容されていることを特徴とする、請求項１〜２０のいずれかに記載のセラミックスヒータ。
【請求項２２】
請求項1〜２１のいずれかに記載のセラミックスヒータを搭載したことを特徴とする半導体製造装置。