(57)【要約】【課題】ヒータ（ヒータ面）の均熱性を向上することを可能とするヒータユニットを提供する。【解決手段】ヒータユニット１００は、ヒータ１１０及び１対の電極１２０を備える。１対の電極１２０のそれぞれは、ヒータ１１０の裏面１１２に対する垂直方向と交差する方向に沿って延びる貫通孔１２３が設けられた貫通孔部位１２２−１を有し、貫通孔部位１２２−１の下端ＢＥは、ヒータ１１０の裏面１１２から３ｍｍ以上３０ｍｍ以下の範囲に設けられる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体ウェハを加熱するヒータユニットであって、
前記半導体ウェハに対向するヒータ面及び前記ヒータ面の反対側に設けられる裏面を有するヒータと、
前記ヒータの前記裏面側に配置されており、前記ヒータに接続される１対の電極とを備え、
前記１対の電極のそれぞれは、前記ヒータの前記裏面に対する垂直方向と交差する方向に沿って延びる貫通孔が設けられた貫通孔部位を有し、
前記貫通孔部位の下端は、前記垂直方向において前記ヒータの前記裏面から３ｍｍ以上３０ｍｍ以下の範囲に設けられることを特徴とするヒータユニット。
【請求項２】
前記貫通孔部位の中心線を通る断面において、前記貫通孔部位の総断面に対して前記貫通孔を除いた部位が占める割合は、５０％以上８０％以下であり、
前記貫通孔部位の中心線は、前記ヒータの前記裏面に沿った断面において前記貫通孔部位の中心を通っており、かつ、前記ヒータの前記裏面に対する垂直方向に沿って延びる直線であることを特徴とする請求項１に記載のヒータユニット。
【請求項３】
前記１対の電極のそれぞれは、前記貫通孔部位よりも前記ヒータ側に設けられる括れ部位を有しており、
前記括れ部位は、前記ヒータの前記裏面に当接しており、
前記括れ部位は、前記ヒータの前記裏面に沿った断面において、前記貫通孔部位の断面積よりも小さい断面積を有することを特徴とする請求項１に記載のヒータユニット。
【請求項４】
前記ヒータ及び前記１対の電極は、炭化ケイ素によって構成されることを特徴とする請求項１に記載のヒータユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウェハを加熱するヒータユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体ウェハを加熱するヒータユニットが提案されている。ヒータユニットは、平板形状を有するヒータと、ヒータに電力を供給するための１対の電極とを有する。ヒータは、半導体ウェハに対向するヒータ面と、ヒータ面の反対側に設けられる裏面とを有する。１対の電極は、ヒータの裏面側に設けられており、ヒータに接続されている（例えば、特許文献１−３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−１２４３６４号公報
【特許文献２】特開２００５−１６６８３０号公報
【特許文献３】特開２０１１−１４６２９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述したヒータユニットでは、高い均熱性が要求される。発明者等は、鋭意検討の結果、ヒータから１対の電極に対する熱逃げが生じることによって、ヒータ（ヒータ面）の均熱性が阻害されていることを見出した。
【０００５】
そこで、本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、ヒータ（ヒータ面）の均熱性を向上することを可能とするヒータユニット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】
【０００６】
第１の特徴は、半導体ウェハを加熱するヒータユニットであって、前記半導体ウェハに対向するヒータ面及び前記ヒータ面の反対側に設けられる裏面を有するヒータと、前記ヒータの前記裏面側に配置されており、前記ヒータに接続される１対の電極とを備え、前記１対の電極のそれぞれは、前記ヒータの前記裏面に対する垂直方向と交差する方向に沿って延びる貫通孔が設けられた貫通孔部位を有し、前記貫通孔部位の下端は、前記垂直方向において前記ヒータの前記裏面から３ｍｍ以上３０ｍｍ以下の範囲に設けられることを要旨とする。
【０００７】
第１の特徴において、前記貫通孔部位の中心線を通る断面において、前記貫通孔部位の総断面に対して前記貫通孔を除いた部位が占める割合は、５０％以上８０％以下であり、前記貫通孔部位の中心線は、前記ヒータの前記裏面に沿った断面において前記貫通孔部位の中心を通っており、かつ、前記ヒータの前記裏面に対する垂直方向に沿って延びる直線である。
【０００８】
第１の特徴において、前記１対の電極のそれぞれは、前記貫通孔部位よりも前記ヒータ側に設けられる括れ部位を有しており、前記括れ部位は、前記ヒータの前記裏面に当接しており、前記括れ部位は、前記ヒータの前記裏面に沿った断面において、前記貫通孔部位の断面積よりも小さい断面積を有する。
【０００９】
第１の特徴において、前記ヒータ及び前記１対の電極は、炭化ケイ素によって構成される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ヒータ（ヒータ面）の均熱性を向上することを可能とするヒータユニットを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、第１実施形態に係るヒータユニット１００を示す図である。
【図２】図２は、第１実施形態に係るヒータユニット１００を示す図である。
【図３】図３は、第１実施形態に係る電極１２０を示す図である。
【図４】図４は、第１実施形態に係る電極１２０を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下において、本発明の実施形態に係るヒータユニットについて、図面を参照しながら説明する。なお、以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には、同一又は類似の符号を付している。
【００１３】
ただし、図面は模式的なものであり、各寸法の比率などは現実のものとは異なることに留意すべきである。従って、具体的な寸法などは以下の説明を参酌して判断すべきである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。
【００１４】
［実施形態の概要］
実施形態に係るヒータユニットは、半導体ウェハを加熱する。ヒータユニットは、前記半導体ウェハに対向するヒータ面及び前記ヒータ面の反対側に設けられる裏面を有するヒータと、前記ヒータの前記裏面側に配置されており、前記ヒータに接続される１対の電極とを備える。前記１対の電極のそれぞれは、前記ヒータの前記裏面に対する垂直方向と交差する方向に沿って延びる貫通孔が設けられた部位（以下、貫通孔部位）を有する。前記貫通孔部位の下端は、前記垂直方向において前記ヒータの前記裏面から３ｍｍ以上３０ｍｍ以下の範囲に設けられる。
【００１５】
実施形態では、１対の電極のそれぞれは、ヒータの裏面に対する垂直方向と交差する方向に沿って延びる貫通孔を有する。従って、電極のうち、貫通孔が設けられた貫通孔部位において通電体積が減少するため、貫通孔部位の発熱量が増加し、ヒータから貫通孔部位に対する熱逃げが抑制される。貫通孔部位の発熱量の増加及び熱逃げの抑制によって、ヒータ（ヒータ面）の均熱性を向上する。
【００１６】
なお、貫通孔は、ヒータの裏面に対する垂直方向と交差する方向に沿って延びるため、ヒータの裏面に対する垂直方向に沿って貫通孔を形成するケースと比べて、貫通孔の長さが短く、貫通孔の加工が容易である。また、ヒータの裏面に沿った断面において電極の断面積を小さくするケースと比べて、電極の強度が十分に保たれる。
【００１７】
また、貫通孔部位の下端は、垂直方向においてヒータの裏面から３ｍｍ以上３０ｍｍ以下の範囲に設けられる。これによって、電極の強度を確保しながらもヒータから電極に対する熱逃げを抑制することができる。
【００１８】
［第１実施形態］
（ヒータユニット）
以下において、第１実施形態に係るヒータユニットについて説明する。図１及び図２は、第１実施形態に係るヒータユニット１００を示す図である。図３及び図４は、第１実施形態に係る電極１２０を示す図である。なお、図４は、図１に示す電極１２０のＰ断面を示す図である。
【００１９】
図１−図４において、Ｘ方向は、棒状のヒータ１１０が延びる方向であり、Ｚ方向は、棒状の電極１２０が延びる方向である。なお、Ｚ方向は、図面の上側を上方向とし、図面の下側を下方向とした上下方向と言い換えることもできる。Ｙ方向は、Ｘ方向及びＺ方向と直交する方向であり、後述する貫通孔１２３が延びる方向である。
【００２０】
図１及び図２に示すように、ヒータユニット１００は、ヒータ１１０と、１対の電極１２０（電極１２０Ａ及び電極１２０Ｂ）を有する。また、図２に示すように、ヒータユニット１００は、支持部材２０上に載置される半導体ウェハ１０を加熱する。
【００２１】
ヒータ１１０は、半導体ウェハ１０（支持部材２０）に対向するヒータ面１１１及びヒータ面１１１の反対側に設けられる裏面１１２を有する。第１実施形態では、ヒータ１１０は、Ｘ方向に沿って延びる棒状の平板形状を有する。ヒータ１１０は、炭化ケイ素によって構成されることが好ましい。
【００２２】
１対の電極１２０のそれぞれは、ヒータ１１０の裏面１１２側に配置されており、ヒータ１１０に接続される。第１実施形態では、１対の電極１２０のそれぞれは、ヒータ１１０の裏面１１２に対する垂直方向（Ｚ方向）に沿って延びる棒状の円柱形状を有する。１対の電極１２０は、炭化ケイ素によって構成されることが好ましい。
【００２３】
詳細には、電極１２０は、図３及び図４に示すように、括れ部位１２１及び本体部位１２２を有する。また、電極１２０は、図４に示すように、ヒータ１１０の裏面１１２に対する垂直方向（Ｚ方向）と交差する方向（例えば、Ｙ方向）に沿って延びる貫通孔１２３を有する。なお、本体部位１２２は、図４に示すように、貫通孔部位１２２−１及び非貫通孔部位１２２−２を有する。
【００２４】
括れ部位１２１は、本体部位１２２（貫通孔部位１２２−１）よりもヒータ１１０側に設けられる部位である。括れ部位１２１は、ヒータ１１０の裏面１１２に当接する。括れ部位１２１は、ヒータ１１０の裏面１１２に沿った断面（すなわち、ＸＹ断面）において、本体部位１２２（貫通孔部位１２２−１）の断面積よりも小さい断面積を有する。
【００２５】
本体部位１２２は、括れ部位１２１に連続する部位であり、上述したように、貫通孔部位１２２−１及び非貫通孔部位１２２−２を有する。貫通孔部位１２２−１は、貫通孔１２３が設けられた部位であり、非貫通孔部位１２２−２は、貫通孔１２３が設けられていない部位である。
【００２６】
第１実施形態において、貫通孔部位１２２−１の中心線（図１に示すＬ）を通る断面（図１に示すＰ断面）において、貫通孔部位１２２−１の総断面に対して貫通孔１２３を除いた部位（図４に示す斜線部分）が占める割合は、５０％以上８０％以下である。なお、貫通孔部位１２２−１の中心線（図１に示すＬ）とは、ヒータ１１０の裏面１１２に沿った断面において貫通孔部位１２２−１の中心を通っており、かつ、ヒータ１１０の裏面１１２に対する垂直方向（Ｚ方向）に沿って延びる直線である。また、貫通孔部位１２２−１の中心線を通る断面（図１に示すＰ断面）とは、貫通孔１２３と直交する断面であることが好ましい。
【００２７】
上述した断面において、貫通孔部位１２２−１の総断面に対して貫通孔１２３を除いた部位が占める割合が５０％以上であることによって、電極１２０の強度が十分に保たれる。一方で、上述した断面において、貫通孔部位１２２−１の総断面に対して貫通孔１２３を除いた部位が占める割合が８０％以下であることによって、貫通孔部位１２２−１の発熱量が増加し、ヒータ１１０から電極１２０に対する熱逃げが抑制される。
【００２８】
第１実施形態において、貫通孔部位１２２−１の下端ＢＥは、ヒータ１１０の裏面１１２から３ｍｍ以上３０ｍｍ以下の範囲に設けられる。これによって、電極１２０の強度を確保しながらもヒータ１１０から電極１２０に対する熱逃げを抑制することができる。
【００２９】
例えば、本体部位１２２がφ１０ｍｍの円柱形状を有する場合において、括れ部位１２１は、φ６ｍｍの円柱形状を有する。ヒータ１１０の裏面１１２に対する垂直方向（図１及び図２に示すＺ方向）において、括れ部位１２１の長さは、１０ｍｍである。このようなケースにおいて、貫通孔１２３は、図１に示すＰ断面において、φ２ｍｍの円形形状を有する。このようなケースにおいて、互いに隣接する貫通孔１２３の中心は、３ｍｍ離れていることが好ましい。
【００３０】
（作用及び効果）
第１実施形態では、１対の電極１２０のそれぞれは、ヒータ１１０の裏面１１２に対する垂直方向と交差する方向に沿って延びる貫通孔１２３を有する。従って、貫通孔部位１２２−１において通電体積が減少するため、貫通孔部位１２２−１の発熱量が増加し、ヒータ１１０から貫通孔部位１２２−１に対する熱逃げが抑制される。貫通孔部位１２２−１の発熱量の増加及び熱逃げの抑制によって、ヒータ１１０（ヒータ面１１１）の均熱性を向上する。
【００３１】
なお、貫通孔１２３は、ヒータ１１０の裏面１１２に対する垂直方向と交差する方向に沿って延びるため、ヒータの裏面に対する垂直方向に沿って貫通孔を形成するケースと比べて、貫通孔１２３の長さが短く、貫通孔１２３の加工が容易である。また、ヒータの裏面に沿った断面において電極の断面積を小さくするケースと比べて、電極１２０の強度が十分に保たれる。
【００３２】
また、貫通孔部位１２２−１の下端ＢＥは、垂直方向においてヒータ１１０の裏面１１２から３ｍｍ以上３０ｍｍ以下の範囲に設けられる。これによって、電極１２０の強度を確保しながらもヒータ１１０から電極１２０に対する熱逃げを抑制することができる。
【００３３】
［評価結果］
以下において、評価結果について説明する。具体的には、ヒータ１１０の裏面１１２に対する垂直方向において、ヒータ１１０の裏面１１２からの貫通孔部位１２２−１の下端ＢＥの位置が異なるサンプル１〜５を準備して、ヒータ１１０（ヒータ面１１１）の温度を測定し、最高温度と最低温度との差異を測定した。さらに電極１２０に０．２ｍｍの変位を与えた際に電極１２０に発生する応力を測定した。
【００３４】
その結果を下記表１に示す。なお、表１では、電極１２０に発生する応力の値が小さいほど、強度が確保され、壊れにくいことを表す。
【００３５】
【表１】
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【００３６】
表１に示すように、本発明に係るサンプル２〜４は、熱逃げを抑制できることが確認された。具体的に、本発明に係るサンプル２〜４は、電極１２０の強度を確保しながらも、熱逃げを抑制できることが確認された。
【００３７】
［その他の実施形態］
本発明は上述した実施形態によって説明したが、この開示の一部をなす論述及び図面は、この発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
【００３８】
実施形態では、ヒータ１１０は、Ｘ方向に沿って延びる棒状の平板形状を有する。しかしながら、実施形態は、これに限定されるものではない。ヒータ１１０は、ＸＹ平面に拡がる円板形状を有していてもよい。
【００３９】
実施形態では、電極１２０は、ヒータ１１０の裏面１１２に対する垂直方向（Ｚ方向）に沿って延びる棒状の円柱形状を有する。しかしながら、実施形態は、これに限定されるものではない。電極１２０は、Ｚ方向に沿って延びる平板形状であってもよく、Ｚ方向に沿って延びる多角柱形状であってもよい。
【符号の説明】
【００４０】
１０…半導体ウェハ、２０…支持部材、１００…ヒータユニット、１１０…ヒータ、１２０…電極、１２１…括れ部位、１２２…本体部位、１２３…貫通孔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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