(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一表面にて被処理体の温度制御を行う温度制御装置に適用され、プレート表面に発熱抵抗線状体を所要のパターンをもって敷設すると共に、同発熱抵抗線状体の端部に給電部が配された円盤状ヒータにあって、
前記発熱抵抗線状体による前記パターンが、多数の同心円上に配される多数の円弧部分を含んでなり、
前記円弧部分の表面積が全パターンの表面積の７０％以上であり、
前記円盤状ヒータの外周部には、前記円盤状ヒータにおける熱分布を均一化するための前記円盤状ヒータとは異なる発熱抵抗線状体が敷設された１以上の補助ヒータ部を有してなり、
前記補助ヒータ部は前記円盤状ヒータの全外周の一部に間隙を残して形成され、
前記円盤状ヒータの給電部は、前記補助ヒータ部の前記間隙を通って、前記円盤状ヒータの発熱抵抗線状体の端部に接続されてなる、
ことを特徴とする円盤状ヒータ。
【請求項２】
前記円弧部分の表面積が全パターンの表面積の８５〜９５％である請求項１記載の円盤状ヒータ。
【請求項３】
前記発熱抵抗線状体による前記パターンが、同心円上に配される各円弧部分の一端を中心に向けて配列される円弧部分の一端と順次連結する連結部分とからなる請求項１又は２記載の円盤状ヒータ。
【請求項４】
前記連結部分が各同心円上の異なる直径領域に分散して配されてなる請求項３記載の円盤状ヒータ。
【請求項５】
前記パターンが、前記同心円とは異なる同心円の中心をもつ同心円上の円弧部分との組合せからなる請求項３記載の円盤状ヒータ。
【請求項６】
前記発熱抵抗線状体の長さ当たりの面積が長さ方向にほぼ均等な表面積を有してなり、パターンを構成する発熱抵抗線状体が同一間隔で配されてなる請求項１又は２記載の円盤状ヒータ。
【請求項７】
前記発熱抵抗線状体が上記給電部に並列接続される複数本からなる請求項１又は２記載の円盤状ヒータ。
【請求項８】
前記発熱抵抗線状体の全面積が前記プレートの前記発熱抵抗線状体が配された領域の面積の４５％以上である請求項１記載の円盤状ヒータ。
【請求項９】
前記発熱抵抗線状体が円盤状の絶縁性樹脂フィルム本体上に金属薄膜を介して所定のパターンをもって形成されると共に、前記円盤状の絶縁性樹脂フィルム本体の周縁の一部から所要の幅と長さをもって絶縁性樹脂フィルムからなる給電部形成領域が一体に延設されてなり、上記給電部は同給電部形成領域の略全面にわたり形成され、前記給電部の前記発熱抵抗線状体側の端縁を前記絶縁性樹脂フィルム本体の周縁を越えた内側まで形成すると共に、その端縁の中間に電流経路に沿って延びるスリット状の給電部非形成領域を形成してなる請求項１記載の円盤状ヒータ。
【請求項１０】
前記補助ヒータは実質的に前記円盤状ヒータの全周にわたり形成され、前記円盤状ヒータの上記給電部は、前記補助ヒータ部の表裏いずれかの側に絶縁層を介して配され、前記円盤状ヒータの発熱抵抗線状体の端部に接続されてなる請求項１記載の円盤状ヒータ。
【請求項１１】
発熱抵抗線状体を所要のパターンをもって敷設してなる請求項１〜１０のいずれかに記載の円盤状ヒータが少なくとも一表面に配され、同表面にて被処理体の温度制御を行う温度制御装置であって、
前記円盤状ヒータの表面側及び／又は背面側に、加熱・冷却用流体による加熱・冷却部を有してなることを特徴とする温度制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体の製造工程や液晶表示ディスプレイのガラスプレートに対する各種薄膜や電極パターンの形成工程における加熱と冷却とを交互に繰り返す温度制御装置に組み込まれる円盤状ヒータと、同ヒータを備えた温度制御装置とに関し、具体的には発熱抵抗線状体を一筆書き状のパターン配置にてプレート表面に敷設した円盤状ヒータの発熱面における均熱性を確保すると共に、局部的な過熱部を減少させた円盤状ヒータと、同ヒータを備えた温度制御装置とに関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の円盤状ヒータは、例えば半導体の製造における成膜工程、エッチング工程やフォトレジスト塗布工程、或いは液晶表示ディスプレイの製造における露光工程などに使われる各種の処理装置に適用が可能であり、例えば特開平７−１８３２８１号公報に開示されているごとく、冷却の円滑な制御のためにこの種の円盤状ヒータが使われている。
【０００３】
前記公報に開示された円盤状ヒータは、半導体ウエハの冷熱処理時において冷却温度を制御するために用いられる温調用ヒータであって、この温調用ヒータが適用される従来の低温処理装置は被処理体を載置する載置台の中心部に高周波電力供給、或いはヒータや給電などに用いられる給電パイプが配置されているため、冷却ジャケットからの冷熱が載置台の中心領域には伝熱しにくく、また前記ヒータからの伝熱も周辺部において活発に行われるため、たとえヒータの発熱面からの発熱量が均一となるように設計されているにしても、ヒータの発熱面の全ての領域において均一な発熱が確保できず、ヒータの中心部の温度が周辺部よりも高くなる傾向にあるとの前提に立っている。そのため、前記温調用ヒータの線状発熱体の配置パターンを周辺よりも中心を粗にして、中心部の過熱を防止すると同時に発熱面の全体にわたって均熱性を確保しようとしている。
【０００４】
しかして、この種の装置にあっても、例えば本発明者等が特願平１０−４０７６５号として先に提案した温度制御装置では、必ずしも前述の給電パイプなどを基台の中央部に集約することを要せず、この場合には、この種の円盤状ヒータは相変わらずその発熱面の全体にて均一な発熱がなされることが好ましい。
【０００５】
一方、従来の円盤状ヒータは、例えば特開平５−２１３０８号公報や特開平７−１８３２８１号公報にも開示されているように、発熱体と被処理体との間に肉厚で熱容量の大きい金属板が介装されており、この金属板の介装により局部的な発熱体による熱量を前記金属板を介して被処理体に均一に伝達することができ、発熱体の配置パターンに格別の配慮をする必要がない。
【０００６】
しかし、特に被処理体に加熱と冷却とを交互に繰り返す処理装置にあっては、図１６に示すように予め設定された処理温度まで速やかに昇温させて被処理体を一定時間加熱した後、予め設定された冷却温度へと速やかに降温させることが望ましく、前述のように発熱体と被処理体との間に肉厚で熱容量の大きい金属板を介装する場合には、熱伝達も遅れがちでその制御が難しく、これを実現しようとすれば発熱体を直接被処理物に接触させて加熱と冷却とをすることが理想的である。
【０００７】
実際には、被処理体への影響を考えて発熱体を被処理体に直接接触させることをせず、極めて肉薄で熱伝導率の大きな金属箔、例えば０．５ｍｍのアルミ箔で発熱体表面を被覆している。しかし、こうして熱伝導率の大きな金属箔をもって発熱体を被覆する場合には、被処理体は発熱体の配置パターンに大きく影響されるため、発熱面の均熱性が益々求められるようになり、発熱体の配置パターンが重要な意義をもつようになる。
【０００８】
図１７〜図１９は市販されている均一な発熱量を得ようとして設計された線状発熱体の配置パターン例とその局部的な過熱状態とを示している。これらの図からも理解できるように、発熱抵抗線状体４０による配置パターンは、円盤状ヒータの中央部の径が略１／２の領域では１／２に分離された平行な弦部分からなる多数の直線部４０ｂの隣り合う直線部同士を順次円弧部４０ａ又は短い直線部４０′ｂにより連結し、全体がジグザグ状の繰り返しにより連続的に形成されており、その中央領域の周辺の領域にあっては径方向の２領域に区画され、その中心寄りの領域では同心円上に配された長短様々な多数の円弧部４０ａの径方向に隣り合う円弧部の端部同士が直線部４０′ｂにより連結された配置パターンを呈し、外周寄りの領域にあっては前記領域における端部同士の連結部位の径方向への延長線上で同じく径方向に隣り合う円弧部４０ａの端部同士が直線部４０′ｂにより連結された配置パターンを呈している。かかる複雑な配置パターンは、可能な限り発熱面の均熱性を確保しようとするがために創作されたものである。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
これらの図中、黒く描かれた部分は過熱による焼損部４０ｃを示している。この焼損部４０ｃの分布を見ると、発熱抵抗線状体の屈曲部に集中しており、しかもその隣り合う発熱抵抗線状体との間に放熱のしにくい閉鎖領域が生じている部分に多く存在していることが理解できる。これは、加熱電流が屈曲部においてショートカットし、その屈曲部の内側に集中することから発生するものであり、これらの焼損部４０ｃの存在は、同部分における発熱量が集中し、他の部分に較べて著しく発熱量が増加し、被処理体が局部的に過熱されることを意味し、またその過熱が進むと焼損につながり断線してヒータとしての機能を果たすことができなくなることをも意味している。
【００１０】
また、前記配置パターンを詳細に検討すると、最外周領域に配された発熱抵抗線状体は他の領域の発熱抵抗線状体よりも幅が広く且つ隣接間隔が狭くされている。これは、上記特開平７−１８３２８１号公報に開示された温調ヒータと同様に、ヒータの中央部の加熱密度を粗にして、中央部における過熱を回避すると共に、被処理体の均熱処理を可能にするがためである。しかし、既述したごとく最新の処理装置によれば、必ずしもヒータの中央部に高周波電力供給、あるいはヒータや静電チャックへの給電などに用いられる給電パイプが配置されるとは限らず、しかも被処理体に対して直接的に加熱する場合には、相変わらずヒータの加熱面全体が均等に発熱することが要求される。
【００１１】
本発明は、これらの課題を一挙に解決すべくなされたものであり、その具体的な目的は特に肉薄のプレート表面の加熱面の全てにおいて均一な発熱がなされ、しかも局部的な過熱部を極力少なくした理想的な配置パターンを有する円盤状ヒータと、被処理体の均一な加熱及び冷却が可能となる温度制御装置とを提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段及び作用効果】
これらの目的は、次に述べるごとく本件の請求項１〜１１に係る発明により効果的に達成される。
請求項１に係る発明は、少なくとも一表面にて被処理体の温度制御を行う温度制御装置に適用され、プレート表面に発熱抵抗線状体を所要のパターンをもって敷設すると共に、同発熱抵抗線状体の端部に給電部が配された円盤状ヒータにあって、前記発熱抵抗線状体による前記パターンが、多数の同心円上に配される多数の円弧部分を含んでなり、前記円弧部分の表面積が全パターンの表面積の７０％以上であり、前記円盤状ヒータの外周部には、前記円盤状ヒータにおける熱分布を均一化するための前記円盤状ヒータとは異なる発熱抵抗線状体が敷設された１以上の補助ヒータ部を有してなり、前記補助ヒータ部は前記円盤状ヒータの全外周の一部に間隙を残して形成され、前記円盤状ヒータの給電部は、前記補助ヒータ部の前記間隙を通って、前記円盤状ヒータの発熱抵抗線状体の端部に接続されてなることを特徴としている。
【００１３】
発熱抵抗線状体によるパターンにあって、鋭角に折り返す部分ではその折返点にて過熱することが多い。そこで本発明は、発熱抵抗線状体によるパターンの７０％以上を多数の同心円上に配される多数の円弧部分で構成するようにしたため、局部的な過熱部分が減少し、過熱による焼損や断線がなくなり、耐久性を増加させることができる。しかも、前記円弧部分を同一円周上で適当に分散しながら、隣接する同心円の円周上の円弧部分と僅かな直線で連結するようにしたため、均熱性の付与も容易となる。更に、焼損を少なくするためには、鋭角に折り返す部分を小さな円弧で連結することが好ましく、或いは同折り返し部分にその折り返し形状に沿って数条のスリットを形成すると、同スリットを挟む発熱抵抗線状体部分に均等に電流が流れ、局部的な過熱が発生せず焼損もなくなる。
【００１４】
請求項２に係る発明では、前記円弧部分の全パターンの表面積に対する面積の割合を均熱性の観点からより好ましい範囲に規定しているものであり、その範囲を８５〜９５％としている。
【００１５】
請求項３に係る発明にあっては、前記発熱抵抗線状体による前記パターンが、同心円上に配される各円弧部分の一端を他の同心円の円周上に配される円弧部分の一端と連結部とを順次連結することを規定している。かかる連結により連結部を極力短く設定でき、過熱される限度である折り返し角度であるほぼ９０°の範囲で折り返すことができるため、過熱部の減少につながる。
【００１６】
請求項４に係る発明は、前記連結部分が各同心円上の異なる直径領域に分散して配されることを規定している。しかしながら、前記連結部分は各同心円上の異なる直径領域に分散して配される場合だけではなく、前記連結部が各同心円上の同一直径領域に並列して配される場合もある。一般的に連結部分は過熱しやすいことから各同心円上の異なる直径領域に分散して配されることが望ましいが、各同心円上の同一直径領域に並列して配しても、上記請求項１に係る発明の構成を満足するかぎり、従来のこの種の配置パターンと比較しても格別に不利となることはない。
【００１７】
請求項５に係る発明は、前請求項３に係る発明の前記パターンとして、同請求項３の同心円とは異なる中心をもつ同心円上の円弧部分とを組合せることのあること規定している。かかる構成により、特に中心部のパターンにあって、鋭角の屈曲部を少なくすると共に、並列接続された各パターンにおける発熱抵抗線状体の長さを揃える。
【００１８】
請求項６に係る発明にあって、前記発熱抵抗線状体の単位長さ当たりの面積が長さ方向でほぼ均等な表面積を有しており、パターンを構成する発熱抵抗線状体が同一間隔で配置されていることを規定している。すなわち、発熱抵抗線状体は長さ方向で均等な発熱量になると共に、同発熱抵抗線状体の配列間隔が同一であるためヒータの発熱面では均熱性が確保される。
【００１９】
請求項７に係る発明は、前記発熱抵抗線状体が給電部に並列接続される複数本からなることを規定しており、発熱抵抗線状体を複数並列させて給電部に接続することにより、過熱やその他の原因による焼層や破損による影響を最小限に抑えるようにしている。
【００２０】
請求項８に係る発明は、発熱抵抗線状体の全表面積が前記円盤状プレートの前記発熱抵抗線状体が配された領域の面積の４５％以上であることを規定している。発熱抵抗線状体の全表面積を円盤状プレートの前記発熱抵抗線状体が配された発熱領域の４５％以上とすることにより、被処理体に対して充分な加熱ができると共に、均熱性を確保しやすくなる。
【００２１】
請求項９に係る発明にあっては、前記発熱抵抗線状体が円盤状の絶縁性樹脂フィルム本体上に金属薄膜を介して所定のパターンをもって形成されると共に、前記円盤状の絶縁性樹脂フィルム本体の周縁の一部から所要の幅と長さをもって絶縁性樹脂フィルムからなる給電部形成領域が一体に延設されてなり、上記給電部は同給電部形成領域の略全面にわたり形成され、前記給電部の前記発熱抵抗線状体側の端縁を前記絶縁性樹脂フィルム本体の周縁を越えた内側まで形成すると共に、その端縁の中間に電流経路に沿って延びるスリット状の給電部非形成領域を形成している。
【００２２】
かかる構成を備えた円盤状ヒータは、例えばアルミニウム製の薄板円盤上に溶着シートを介して溶着により固定して使われるが、その溶着に際して前記薄板円盤上に位置合わせして仮固定したり、或いは溶着後に絶縁性フィルムに外力が作用することが多くある。仮に、周方向に所定の幅をもって給電部形成領域に形成される前記給電部の発熱抵抗線状体側の端縁が円盤状の絶縁性樹脂フィルム本体の外周よりも外側に配され、発熱抵抗線状体が鋭角をもって前記給電部の端縁の一部に接続しているような場合には、その接続部分に何らかの外力が作用したとき、アルミニウム製の薄板円盤の外周縁により切断され、断線によるヒータ機能が喪失される場合が多発する。
【００２３】
そこで、本発明にあっては、上述のごとく前記給電部の前記発熱抵抗線状体側の端縁を前記絶縁性樹脂フィルム本体の周縁を越えた内側まで形成する構成を採用することにより、給電部の切断を無くしている。
【００２４】
また、円盤状ヒータをアルミニウム製の薄板円盤上に溶着シートを介して溶着するには、略２００〜３００℃の高温下で溶着がなされる。一方、アルミニウム、絶縁性樹脂フィルム、ステンレス等の金属薄膜及び給電部の構成材料は、それぞれ熱線膨張率が異なるため、その膨張率の差により溶着時に所定の幅と長さをもつ給電部形成領域のほぼ全域にわたって形成された給電部の一部が溶着面から浮き上がり、皺の寄った状態となり、外観ばかりでなく機能面でも様々な影響が生じる。
【００２５】
本発明にあっては、前記給電部の前記発熱抵抗線状体側の端縁の中間に電流経路に沿って延びるスリット状の給電部非形成領域を形成することで、前述のような皺が形成されることがなくなる。
【００２６】
本発明にあっては、前記円盤状ヒータの外周部には、特に前記円盤状ヒータにおける熱分布を均一化するための前記円盤状ヒータとは異なる発熱抵抗線状体が敷設された１以上の補助ヒータ部を有している。
【００２７】
例えば、前記補助ヒータ部は前記円盤状ヒータの全周にわたってリング状に形成されている。円盤状ヒータは、その中心部分と周縁部分とにおける発熱量及び放熱量の相違などによって、中心部分では温度が高くなり周縁部分では温度が低くなるなどの温度勾配が生じる。しかしながら、円盤状ヒータの全周にわたって補助ヒータ部を形成することにより、実質的に被処理体の加熱・ 冷却に関与する円盤状ヒータの中心部分と周縁部分との間の温度勾配を減少させ、円盤状ヒータの全面にわたる均熱性を更に向上させている。
【００２８】
前記補助ヒータ部は前記円盤状ヒータの全外周の一部に間隙を残して形成され、前記円盤状ヒータの給電部は、前記補助ヒータ部の前記間隙を通って、前記円盤状ヒータの発熱抵抗線状体の端部に接続されていることを規定している。ここで間隙とは、発熱抵抗線状体の敷設されていない領域をいう。
【００２９】
このように円盤状ヒータの給電部を前記補助ヒータ部の前記間隙を通すことにより、外周部分から前記補助ヒータに囲まれている円盤状ヒータに給電を行うことができる。従って、同ヒータの下部に給電用の配線を敷設する必要がなく、均熱性が更に向上される。また、前記円盤状ヒータ、補助ヒータ部及びそれらの給電部を同一平面内に形成できるため、前記円盤状ヒータの表裏面を平滑な平面とすることができる。なお、円盤状ヒータと補助ヒータ部とのそれぞれの給電部を近接して位置させることにより、給電用の配線を一箇所にまとめることができるため、より好ましい。
【００３０】
或いは、請求項１０に係る発明のように、前記補助ヒータは実質的に前記円盤状ヒータの全周にわたり形成され、前記円盤状ヒータの給電部は、前記補助ヒータ部の表裏いずれかの側に絶縁層を介して配され、前記円盤状ヒータの発熱抵抗線状体の端部に接続されていることを規定している。上記請求項１に係る発明では、補助ヒータ部に発熱抵抗線状体の形成されていない前記間隙を設けるため、その間隙部分において僅かではあるが均熱性が損なわれることは否めない。しかしながら、請求項１０に係る発明では、補助ヒータ部にそのような間隙を形成することなく、円盤状ヒータの給電部を外周部分に配することができ、更なる均熱性が達成される。なお、給電部は通電しても加熱されることがないため、同給電部が表裏いずれかの側に配されていても、補助ヒータ部の発熱には影響を及ぼすことはない。
【００３１】
更に請求項１１に係る発明は、発熱抵抗線状体を所要のパターンをもって敷設してなる上記円盤状ヒータが少なくとも一表面に配され、同表面にて被処理体の温度制御を行う温度制御装置であって、前記円盤状ヒータの表面側及び／又は背面側に、加熱・冷却用流体による加熱・冷却部を有してなることを特徴とする温度制御装置をその主要な構成としている。
【００３２】
前記温度制御装置は、円盤状ヒータの発熱抵抗線状体に通電することにより同線状体が発熱し、表面に載置された被処理体が加熱される。このとき、前記円盤状ヒータは上述のようなパターンで発熱抵抗線状体が敷設されているため全面にわたって均一に発熱し、被処理体は全体が均一に加熱される。前記発熱抵抗線状体への通電を切って、前記加熱・冷却部に冷却用流体を導入すると、前記表面に載置された被処理体が速やかに冷却される。なお冷却プロセスにおける温度制御を精密に行わなければならない場合には、加熱・冷却部による冷却時に、前記円盤状ヒータの発熱抵抗線状体へ通電して冷却温度を微調整することもできる。更には、前記加熱・冷却部に加熱用流体を導入し、円盤状ヒータによる加熱の微調整を行うこともできる。なお、前記加熱・冷却部には加熱用流体と冷却用流体との導入をバルブを設けて選択的に行い、上述のような加熱及び冷却の両機能をもたせることができ、或いは加熱又は冷却のいずれかの機能を持たせる場合もある。
【００３３】
【発明の実施形態】
一般の半導体の製造工程には、塗布されたレジスト膜に残存する溶剤を取り除くため、基板を加熱するベ一ク等の加熱工程や、加熱した基板を室温レベルまで冷却するクーリング等の冷却工程が含まれている。この半導体の製造工程で用いられる温度制御装置としては、例えば、本発明者等が先に提案した特願平１０−４０７６５号に開示した装置がある。
【００３４】
図１は、前記温度制御装置を模式的に示している。この温度制御装置はユニット化され図示せぬ処理チャンバの内部に設置される。図示例にあって、この温度制御装置１は、中空円筒状の密閉容器からなり、被処理体の載置面に本発明の円盤状ヒータ１０が配され、内部に冷却用流体の給排空間７が形成されている。具体的には、底壁部の周縁部には冷却用流体の排出口３が形成され、同排出口３には排出パイプ２０′が連結されると共に、冷却用流体の供給パイプ２４′が同底壁部の中央部を通り、前記給排空間に冷却用流体の導入口４が開口している。
【００３５】
図２は前記温度制御装置１と冷却用流体の回路を示しており、前記排出口３は前記排出パイプ２０′及び排出通路２０を通って蓄熱タンク２１の返入口２２に接続される  一方、前記導入口４は供給ポンプ２３を備える共通の供給通路２４及び前記供給パイプ２４′を通って前記蓄熱タンク２１の吐出口２５に接続されている。同蓄熱タンク２１は、その内部に温度流体、具体的には、フッ化炭素液、エチレングリコール、オイル、水等の液体や窒素、空気、ヘリウム等の気体の中から制御すべき目標温度に応じて適宜選択したものを貯留し、かつチラータンク２６との間においてこの温度流体を循環させることにより、温度流体を２０℃近傍の温度に調整維持する。なお、図中の符号２７は、供給通路２４に介在させた開閉バルブである。
【００３６】
前記円盤状ヒータ１０は、例えばポリイミド等の絶縁性樹脂１８と一体に構成され、アルミニウムやアルミニウム合金、或いはアルミナ等の熱伝導率の高い材質からなる０．５ｍｍ程度の円形薄板５，６により、その上下面を水平に挟持固定している。前記円盤状ヒータ１０は、相互に重なることなく、一筆書き状の所要の配置パターンをもって上下の上記円形薄板５，６の間に絶縁性樹脂１８を介して配置固定された発熱抵抗線状体３０を有している。図示例における発熱抵抗線状体３０は、ニッケルクロム合金や鉄クロム合金等のように、単位長さあたりの電気抵抗が高い金属又は合金によって構成され、その外周をポリイミド等の絶縁性樹脂１８によって被覆し、その発熱領域が等発熱密度となる本発明に特有の後述する配置パターンを採用している。
【００３７】
また、下方の前記円形薄板６と前記底壁部２との間の給排空間７には、多孔性のユニフォーム部材を介装し、あるいは多数のチューブ状フィンなどの冷却用流体分散部材９を配設している。図１に示す例では、前記冷却用流体分散部材９は天井部９ａ、底部９ｂ及び周壁部９ｃとをもつ中空円筒体からなり、前記天井部９ａと底部９ｂとの間に多数のピン９ｄを配している。前記中空円筒体は前述の円形薄板５，６と同様の材質からなり、前記底部９ｂに導入口４を開口させている。また、前記天井部９ａには多数の冷却用流体噴出口９ｅを開口させ、この冷却用流体噴出口９ｅから噴出する冷却用流体により、前記円形薄板６に対して冷却用流体を均等に接触させるようにしている。
【００３８】
そして、前記円盤状ヒータ１０、底壁部２及び上下円形薄板５，６の各周縁を同様の材質からなる側壁部８により密閉している。この側壁部８の底壁側の一部には冷却用流体の上記排出口３と上記蓄熱タンク２１とを接続する冷却用流体の排出パイプ２０′、及び冷却用流体の上記導入口４と供給ポンプ２３とを接続する供給パイプ２４′の挿通開口８ａ，８ｂを有している。
【００３９】
かかる構成を備えた上記温度制御装置１において、円盤状ヒータ１０の上面にレジストを塗布したウエハＷを載置した状態で発熱抵抗線状体３０に所定の加熱電力を供給し、該発熱抵抗線状体３０を発熱させ、発熱抵抗線状体３０から発生する熱量を上部の円形薄板５を介してウエハＷに伝達させ、該ウエハＷを速やかに所定の温度に昇温させ加熱を維持する。この加熱処理が終了すると、上述した加熱電力の供給を停止するとともに、開閉バルブ２７をＯＮし、蓄熱タンク２１に貯留された２０℃近傍の冷却用流体を、供給通路２４、冷却用流体分散部材９及び排出通路２０を通じて温度制御装置１の給排空間７に循環供給させて、上部の円形薄板５、発熱抵抗線状体３０及び下部の円形薄板６を介してウエハＷの熱を冷却用流体に放熱して、ウエハＷを速やかに２０℃の温度に冷却して維持し、ウエハＷに対するクーリングを行う。
【００４０】
このように前記温度制御装置１を採用すれば、被処理体の加熱工程と冷却工程とが同一位置にて実行できるようになり、省スペース化及び作業効率を著しく向上させることを可能にする。なお、ウエハＷのクーリング温度を精密に制御しなければならない場合には、前記冷却用流体によるクーリング時にも前記円盤状ヒータ１０の発熱抵抗線状体３０へ電力を供給し、同円盤状ヒータ１０により冷却温度を微調整することができる。
【００４１】
ここに例示する温度制御装置１は、半導体製造工程において、プリベーキング＋クーリング、またはポストベーキング＋クーリングの際に用いられ、最初に被処理体であるウエハＷを高温に加熱し（べ一キング）、その後、室温まで冷却する（クーリング）というサイクルをウエハ単位に数十秒間隔で繰り返す制御を行うためのものである。
【００４２】
上述した円盤状ヒータ１０としては、一般に、単一の層状に敷設した発熱抵抗線状体３０の表裏両面をポリイミド等の絶縁性樹脂で被覆し、これを溶着シート等の接着手段によってプレートの上面に接着するか、あるいは溶射や電着によって上記下部の円形薄板６の上面に直接形成したものが用いられる。被処理体に対する均熱処理を実現するためと発熱抵抗線状体３０の焼損を回避するためには、前記発熱抵抗線状体３０をニッケルクロム合金や鉄クロム合金等のように、単位長さあたりの電気抵抗が高い金属、あるいは合金によって構成し、その全領域が等発熱密度となると共に、局部的な過熱部を生じさせない配置パターンで敷設することが望ましい。
【００４３】
さて、以上の説明から、前記発熱抵抗線状体３０の配置パターンは、被処理体に対する加熱時の温度分布を均一化するためと、円盤状ヒータ１０の耐久性を向上させる点で重要な要因をなしていることが理解できよう。本発明者等は、かかる観点から理想的な発熱抵抗線状体３０の配置パターンを開発したものである。
【００４４】
図３は、その代表的な発熱抵抗線状体３０の基本的な配置パターン例を示している。この配置パターン例によると、３本の発熱抵抗線状体３０（30-1〜30-3) の各回路の一端と同回路の他端とを同一位置に隣り合って配された一方の給電部３１と他方の給電部３２とに並列して接続させており、３本の発熱抵抗線状体３０（30-1〜30-3) の一方の端部が単一の給電部３１に接続され、３本が一組となって、３個の同心円の半円上をそれぞれが円弧状に配され、その折り返し部では各発熱抵抗線状体３０を同一径方向に平行して折り返し、中心側の３個の同心円の同じく半円上をそれぞれ円弧状に配され、その折り返し部では各発熱抵抗線状体３０（30-1〜30-3) を同一径方向に平行して折り返し、これを順次繰り返したのち、前記半円側とは反対側の中心に近い３個の半円上を３本が一組となって円弧状に配され、その折り返し部では各発熱抵抗線状体３０を同一径方向に平行して折り返し、これを外径側に順次繰り返しながら、単一の他方の前記給電部３２に３本の発熱抵抗線状体３０（30-1〜30-3) の各出力端を接続させている。
【００４５】
各発熱抵抗線状体３０（30-1〜30-3) の円弧状をなす部分が、本発明における円弧部分３０ａ（30a-1 〜30a-3)であり、折り返す部分が本発明における連結部分３０ｂ（30b-1 〜30b-3)である。かかる発熱抵抗線状体３０の配置パターンを採用することにより、従来のこの種の配置パターンと比較すると、円弧部分（30a-1 〜30a-3)が占める割合を連結部分３０ｂ（30b-1 〜30b-3)と比較して大幅に増加させることができた。
【００４６】
既述したように、円弧部分では過熱することが少なく、連結部分の屈曲部ではその殆どが過熱しやすく、特に鋭角で屈曲する場合には、その屈曲部の内側が過熱しやすいことは図１７〜図１９により明らかであるところ、前述のごとく本発明によれば円弧部分３０ａ（30a-1 〜30a-3)の占める割合を連結部分３０ｂ（30b-1 〜30b-3)よりも大幅に増加させることができることと、鋭角に屈曲する部分を少なくすることができるため、その過熱部位を極端に減少させることが可能となった。
【００４７】
そして、本発明では前述の鋭角に屈曲する部分を更に小さな円弧（アール）を形成し、或いはその屈曲形状に沿って発熱抵抗線状体３０に数条のスリットを形成すると、同屈曲部分を電流が均一に或いは分散して流れるようになり、過熱されることがなく焼損部の発生をなくすことができる。また、図３からも理解できるように、各発熱抵抗線状体３０の長さ当たりの表面の面積を均等にすると共に、その平行に配する間隔を全て同じ間隔とすることにより、円盤状ヒータ１０の全発熱面において均一の発熱量が得られるようになる。
【００４８】
しかも、上記温度制御装置１にあって、かかる配置パターンからなる発熱抵抗線状体３０を備えた円盤状ヒータ１０により被処理体である半導体ウエハＷに対して上部薄板５を介して直接に加熱・冷却を行うと、発熱抵抗線状体３０の発熱時及び発熱停止時の熱伝達が迅速になされるようになり、理想的な加熱・冷却処理が行えるようになる。
【００４９】
図４は、前記温度制御装置１による円盤状ヒータ１０の上部薄板５の温度変化と、対応する時間内でのウエハ温度の変化とを示している。前記上部薄板５は加熱電力の投入により速やかに温度が上昇し、一旦オーバシュートしたのち、所定の設定温度を維持するように制御される。このとき、ウエハ温度もほぼ同時間内に所望の処理温度まで速やかに上昇し、上部薄板５が所定の温度に維持されるとほぼ同時に、ウエハＷも安定した処理温度に維持される。このことは、本実施例による円盤状ヒータ１０の上述の構造から、伝熱と放熱が速やかになされるため、例えば冷却処理にあたっても加熱電力の投入を停止すると速やかに所望の冷却温度まで降下させることができることを意味しており、既述したこの種の温度制御として、他に格別の構造を採用することなく、理想的な制御をなし得ることが理解できよう。
【００５０】
また、上記発熱抵抗線状体３０の配置パターンにあって、上記円弧部分３０ａの総面積が発熱抵抗線状体３０の面積の７０％、好ましくは８５〜９５％であることが、被処理体に対する加熱効率から望ましい。７０％より低いと、全体の均熱性が損なわれる。更に、上記配置パターンにあって発熱抵抗線状体３０の面積が発熱面の総面積の４５％以上であるとパターン上での発熱密度が低く抑えられ、均熱性も確保され、前述の効果的な温度制御が可能となる。
【００５１】
図５〜図１０は、上述した温度制御装置１に適した本発明の円盤状ヒータにおける発熱抵抗線状体３０の他の基本的な配置パターン例を示している。図５に示す配置パターン例は、図２に示すごとく円盤状ヒータ１０に形成され、被処理体を下方から支持して昇降させる後述するサセプタピンの通過孔１０ａを有する例を示しており、同時にこの図示例にあっては前記通過孔１０ａが形成されている同一の円周領域上に、上記円弧部分（30a-1 〜30a-3)同士を連結する連結部分３０ｂの一部を配している例を示している。
【００５２】
図６は上記円弧部分（30a-1 〜30a-3)同士を連結する連結部分３０ｂ（30b-1 〜30b-3)を同心円の同一直径領域上に配線せずに、積極的に異なる直径領域上に分散させた例である。また、同図における配置パターンでは、図５の配置パターンにおける中心部の連結部分における鋭角な連結を避けるべく、異なる位置に中心をもつ２つの円弧部分の連結に分散させて、その各連結を９０°に近づけている。
【００５３】
図７に示す基本的な配置パターン例は、上記円弧部分（30a-1 〜30a-3)同士を連結する連結部分３０ｂ（30b-1 〜30b-3)を同心円の同一直径部上に配線せずに、異なる直径部上に分散させると共に、中心部の配置パターンを調整して、並列接続された３本の発熱抵抗線状体３０の各全長を揃えている。
【００５４】
図５〜図７からも理解できるように、この種のウエハＷの加熱・冷却処理にあたっては、処理チャンバ内へのウエハＷの出し入れはロボットによりなされる。すなわち、被処理体であるウエハＷはロボットにより処理チャンバ内に搬送され、同チャンバ内に設置された前記温度制御装置の上方にて位置決めされる。次いで、前記温度制御装置１の円盤状ヒータ１０を貫通して３本の図示せぬサセプタピンが上部薄板５から上方に突出し、搬送位置決めされた前記ウエハＷを３点で支持してから温度制御装置１の内部に退入して、同ウエハＷを前記上部薄板５の表面に載置する。処理が終了すると、前記サセプタピンが上部薄板５から再度上方に突出し、処理済みのウエハＷを下方から３点で支持して上昇させる。これをロボットが向かい入れ、把持して処理チャンバ外へと搬出する。
【００５５】
３本の前記サセスタピンは温度制御装置１の内部の同一円周上に１２０°の位相差をもって配されている。そのため、この種の円盤状ヒータ１０には、図５〜図７に示すように前記サセプタピンの突出・退入位置に通過孔１０ａが形成されており、通常は発熱抵抗線状体３０が前記ピン通過孔１０ａの周辺を巡るように配される。
【００５６】
図８に示す変形例では、前記サセスタピンの通過孔１０ａを同心円上の異なる円周上に１２０°の位相差をもって形成している。このようにすると、ピン通過孔１０ａの周辺で発熱密度が高くなりやすい発熱抵抗線状体３０が径方向にも分散されることになり、発熱面全体の均熱化を図ると共に、ピン通過孔１０ａの周辺における伝熱が速やかになされるようになり、焼損等による発熱抵抗線状体３０の破損を減少できる。
【００５７】
図９は上記図１の温度制御装置に適用される本発明の他の実施例である円盤状ヒータ１１を示しており、この例では２組の発熱抵抗線状体３０，３０′を使って配置パターンを形成している。すなわち、１組は３本の発熱抵抗線状体３０が１組の給電部３１，３２に並列に接続され、他の１組は２本の発熱抵抗線状体３０′が他の１組の給電部３１′，３２′に並列に接続されている。３本の発熱抵抗線状体３０は、前記円盤状ヒータ１１の中央領域に円盤状ヒータ部１１ａの配置パターンを形成しており、前記２本の発熱抵抗線状体３０′は、前記円盤状ヒータ部１１ａの全外周の一部に、同線状体３０′の敷設されていない領域（間隙）３４を残して、補助ヒータ部１１ｂを形成している。各発熱抵抗線状体３０，３０′の配置パターンは、円弧部分３０ａ，３０′ａ及び連結部分30ｂ，30′ｂが上述の実施例と同様の所定のパターンとして発熱量の均衡を図ると共に、本実施例にあっては、各組の発熱抵抗線状体３０，３０′を個別に制御することにより、円盤状ヒータ１１の内外領域における発熱量の均衡をも図っている。
【００５８】
また、この図９に示す実施例の円盤状ヒータ１１にあっては、前記各発熱抵抗線状体３０，３０′と各給電部３１，３１′；３２，３２′を、一枚のポリイミド樹脂からなる円盤状フィルムの裏面に、例えばステンレス製薄膜を接着し、同薄膜の表面にエッチングにより形成している。かかる構成をもつ円盤状ヒータ１１の各発熱抵抗線状体３０，３０′が形成された円盤状フィルム本体１８ａの部分を、例えばアルミニウム製の薄板円盤Ａｌに溶着シートを介して溶着一体化する。一方、前記各給電部３１，３１′；３２，３２′は、同図からも理解できるように、前記円盤状フィルム本体１８ａの外周の一部から、周方向に所定の幅もち、同じく所定の長さをもって外径方向に延設された絶縁性樹脂フィルムからなる給電部形成領域１８ｂのほぼ全域にわたって形成され、その各給電部３１，３１′；３２，３２′の発熱抵抗線状体３０，３０′側の端縁の一部に前記各発熱抵抗線状体３０，３０′を接続している。
【００５９】
このような構成にあって、仮に前記各発熱抵抗線状体３０，３０′が前記アルミニウム製の薄板円盤Ａｌの周縁を鋭角に跨いで前記各給電部３１，３１′；３２，３２′に接続されている場合には、前記溶着時に、或いはヒータの取付け時に何らかの外力が作用して前記各発熱抵抗線状体３０，３０′の各接続部が切断し断線することが多くなる。また、前記溶着時には各部材共に略３００℃の高温下におかれることになるが、アルミニウム、ポリイミド樹脂、ステンレス、及び給電部３１，３１′；３２，３２′の構成材料の間で熱線膨張率が異なるため、前記高温下では、特に給電部形成領域１８ｂが浮き上がり、皺が発生する。
【００６０】
そこで、本実施例では上記構成に加えて、前記発熱抵抗線状体３０，３０′を円盤状の絶縁性樹脂フィルム本体１８ａ上に金属薄膜を介して所定のパターンをもって形成すると共に、上記給電部３１，３１′；３２，３２′を前記円盤状の絶縁性樹脂フィルム本体１８ａの周縁の一部から所要の幅と長さをもって一体に延設された給電部形成領域１８ｂの略全面にわたり形成するにあたり、前記給電部３１，３１′；３２，３２′の前記発熱抵抗線状体３０，３０′側の端縁を前記絶縁性樹脂フィルム本体１８ａの周縁を越えて内径側まで伸ばすと共に、その端縁の中間に外径方向に直線的に延びるリット状の給電部非形成領域１８ｃを形成している。このことにより、前述のような断線や給電部形成領域１８ｂに皺が発生することがなくなる。なお、前記給電部非形成領域１８ｃの形状は径方向に直線的に延びるリット状に限定されるものではなく、電流の流れる方向、即ち電流経路に沿って、任意の形状をもつスリット状の給電部非形成領域を形成することも可能である。
【００６１】
更に、絶縁性樹脂フィルム本体１８ａと給電部形成領域１８ｂとの境界部分の隅部が直線部同士の交差部である場合には、その隅部でフィルム自体が裂断されやすい。そこで本実施例では、前記隅部を曲線とすると共に、その隅部のフィルム上に発熱抵抗線状体３０，３０′と同様の材料により薄膜３３を形成して補強している。
【００６２】
また、前記補助ヒータ部１１ｂの発熱抵抗線状体３０′は、前記補助ヒータ部１１ｂにより前記円盤状ヒータ部１１ａの全外周を、一部に同線状体３０′の敷設れていない領域である間隙３４を残してとり囲むような配線パターンで敷設されている。この補助ヒータ部１１ｂに形成された間隙３４を通って前記円盤状ヒータ部１１ａの発熱抵抗線状体３０の端部に接続されている。このように、前記間隙３４を通して内部の円盤状ヒータ部１１ａの発熱抵抗線状体３０と外周部分の給電部３１，３２とを接続することにより、円盤状ヒータ部１１ａ、補助ヒータ部１１ｂ及び各給電部３１，３２；３１′，３２′を同一平面内に形成することができ、円盤状ヒータ１１の表裏面を平滑な平面とすることができる。
【００６３】
また、２つのヒータ部１１ａ，１１ｂへの給電部３１，３２；３１′，３２′を外周部分に形成することにより、円盤状ヒータ１１の下方に給電用の配線を敷設する必要がなくなり、前記配線により温度分布が不均一になるといった不都合を回避できる。更に、この場合に、前記円盤状ヒータ部１１ａの給電部３１，３２と、前記補助ヒータ部１１ｂの給電部３１′，３２′とを同図９に示すように近接させて配すると、２組の給電部３１，３２；３１′，３２′への給電用の配線コードを一箇所にまとめて敷設することができるため、好ましい。
【００６４】
図１０は図９に示す円盤状ヒータの変形例を示す。この円盤状ヒータ１１′も図９に示す円盤状ヒータと同様に、中央の円盤状ヒータ部１１′ａとその外周の補助ヒータ部１１′ｂとから構成されている。但し、本変形例による円盤状ヒータ１１′では前記補助ヒータ部１１′ｂが実質的に前記円盤状ヒータ部１１′ａの全外周に形成されており、間隙３４を有していない点で図９に示す実施例とは異なるものである。
【００６５】
即ち、本変形例の円盤状ヒータ１１′は、前記円盤状フィルム本体１８ａの外周の一部から一体に給電部形成領域１８ｂが延出されたシートを２枚形成し、１枚には中央の円盤状ヒータ部１１′ａとその給電部３１，３２を敷設すると共に、他方には外周の補助ヒータ部１１′ｂとその給電部３１′，３２′を敷設して、両者を貼り合わせて一枚の円盤状ヒータ１１′としている。
【００６６】
かかる円盤状ヒータ１１′にあっては、円盤状ヒータ部１１′ａの給電部３１，３２は、図１１に示すように前記補助ヒータ部１１′ｂの表側に、或いは図１２に示すように前記補助ヒータ部１１′ｂの裏側に、絶縁層を介して配され、前記円盤状ヒータ部１１′ａの発熱抵抗線状体３０の端部に接続されている。
【００６７】
このように、前記円盤状ヒータ部１１′ａの給電部３１，３２を前記補助ヒータ部１１′ｂの表裏いずれかの側に絶縁層を介して配することにより、図９に示す実施例のように補助ヒータ部の配線パターンに間隙３４を形成する必要が無く、その間隙部分で僅かに生じる熱の不均一性も回避できるため、更なる均熱性を達成することが可能となる。
【００６８】
なお、本変形例にあっては、円盤状ヒータ１１′の最表層には全面に絶縁性樹脂シート５′を貼着して、その上面に直接、半導体ウエハＷを載置することを可能とし、温度制御装置１における上部円形薄板５を省略可能としている。
【００６９】
また、上記変形例では前記円盤状ヒータ部１１′ａの給電部３１，３２が前記補助ヒータ部１１′ｂの表裏いずれかの側に絶縁層を介して配されていることが重要であり、その要件を満たすものであれば、いかなる変形も可能である。例えば前記円盤状ヒータ部１１′ａ、前記補助ヒータ部１１′ｂ及び同補助ヒータ部１１′ｂの給電部３１′，３２′を一枚の絶縁性樹脂シートに敷設すると共に、円盤状ヒータ部１１′ａの発熱抵抗線状体３０の端部部分において前記シートに貫通孔を設け、同発熱抵抗線状体３０の端部を裏面側へ挿通させ、異なるシートに敷設された前記円盤状ヒータ部１１′ａの給電部３１，３２を裏面側から貼りつけてもよい。
【００７０】
図１３は本発明の円盤状ヒータが適用される半導体ウエハの加熱冷却用の、図１に示す温度制御装置１とは異なる実施形態例による温度制御装置１′の一部を破断して示す斜視図である。なお同温度制御装置１′において上述した図１に示す温度制御装置１と実質的に同一の部材には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００７１】
この温度制御装置１′は、中空円柱部分１′ａの外周の一部に断面が略矩形の矩形部分１′ｂが添設された密閉容器を備えている。この密閉容器の前記円柱部分１′ａ及び前記矩形部分１′ｂの上面に、同密閉容器の上面形状と略同一形状をなす円盤状ヒータ１２が配されており、同円盤状ヒータ１２の前記円柱部分１ａに対応する部分の表面が被処理体 (半導体ウエハＷ）の載置面となっている。
【００７２】
更に、前記円盤状ヒータ１２の下方には、アルミニウムやアルミニウム合金、或いはアルミナ等の熱伝導率の高い材質からなる０．５ｍｍ程度の薄板６が配されており、前記円盤状ヒータ１２及び薄板６の裏面側には冷却部が形成されている。前記円盤状ヒータ１２と薄板６とを重ねた厚みは５ｍｍ以下とすることが好ましく、また、本温度制御装置１′全体の厚みは２ｃｍ以下に設定することが好ましい。
【００７３】
前記冷却部は、前記薄板６と前記円柱部分１′ａの下壁との間に形成された冷却用流体の給排空間７と、同給排空間７への冷却用流体の導入口４及び排出口３とを備えており、本実施形態例にあっては図１の温度制御装置１の冷却用流体分散部材９は有しておらず、前記給排空間７に前記冷却用流体導入口４から直接、冷却用流体を供給し、同給排空間７を冷却用流体により充満させて載置面上の半導体ウエハＷを冷却する。この給排空間への冷却用流体の導入口４及び排出口３は前記矩形部分１′ｂが添設されている円柱部分１′ａの周壁に形成されており、前記冷却用流体導入口４及び排出口３への供給パイプ２４′及び排出パイプ２０′を前記矩形部分１′ｂに配管し、前記給排空間７に冷却用流体を充満させて同流体を導入及び排出する。
【００７４】
図１４及び図１５には、上述した図１３に示す温度制御装置１′に適した本発明の円盤状ヒータ１２における発熱抵抗線状体３０の配置パターンの例を示す。前記円盤状ヒータ１２は上記温度制御装置１′の上面形状と同一の形状をなしており、円形部分の外周の一部に矩形部分が添設された形状をなしている。
【００７５】
図１４に示す円盤状ヒータ１２は、円盤状フィルム本体１８ａの外周の一部から外径方向に矩形領域１８ｄが延設された一枚の絶縁性樹脂シートに、３組の発熱抵抗線状体３０，３０′，３０″を使って配置パターンを形成している。すなわち、１組は３本の発熱抵抗線状体３０が１組の給電部３１，３２に並列に接続され、他の２組は１本の発熱抵抗線状体３０′，３０″が他の２組の給電部31′，３２′；３１″，３２″にそれぞれ接続されている。
【００７６】
３本の発熱抵抗線状体３０は、円盤状フィルム本体１８ａの中央領域に円盤状ヒータ部１２ａの配置パターンを形成している。更に、１本の前記発熱抵抗線状体３０′が前記矩形領域１８ｄに隣接する一部を残して前記円盤状ヒータ部１２ａの外周に配置パターンを形成し第１補助ヒータ部１２ｂを構成すると共に、残った前記一部と前記矩形領域１８ｄとに、他の１本の前記発熱抵抗線状体３０″が配置パターンを形成して第２補助ヒータ部１２ｃを構成している。各発熱抵抗線状体３０，３０′，３０″の配置パターンは、円弧部分30ａ，30′ａ，30″ａ及び連結部分３０ｂ，３０′ｂ，３０″ｂが上述の実施例と同様の所定のパターンとして発熱量の均衡を図っている。
【００７７】
円盤状ヒータ部１２ａ及び第２補助ヒータ部１２ｃの給電部３１，３２；31″，３２″は、前記矩形領域１８ｄの前記第２補助ヒータ部１２ｃを挟んだ両側にそれぞれ形成されている。このとき、前記円盤状ヒータ部１２ａは前記第１補助ヒータ部１２ｂと第２補助ヒータ部１２ｃとにより外周が囲まれているが、前記第１補助ヒータ部１２ｂと第２補助ヒータ部１２ｃとの間に間隙３４を形成し、前記円盤状ヒータ部１２ａの給電部３１，３２は、前記間隙３４を通って、前記円盤状ヒータ部１２ａの発熱抵抗線状体３０の端部に接続することができる。また、円盤状フィルム本体１８ａの前記矩形領域１８ｄに対して１８０°変位させた位置に、所定幅及び所定長さをもって外径方向に給電部形成領域１８ｂを延設している。この給電部形成領域１８ｂには、前記第１補助ヒータ部１２ｂの給電部３１′，３２′が形成されている。
【００７８】
そして更に前記円盤状ヒータ１２では、各組の発熱抵抗線状体３０，３０′，３０″を個別に制御し、前記円形部分では中央領域と周縁領域との放熱量などの差異に基づく温度差をなくすべく円盤状ヒータ部１２ａと第１補助ヒータ部１２ｂとを別個に制御すると共に、更に前記矩形部分の第２補助ヒータ部１２ｃも前記円盤状ヒータ部１２ａ及び第１補助ヒータ部１２ｂとは別個に制御して、冷却用流体の導入口近傍における温度差をなくして、円盤状ヒータ１２の全面にわたって発熱量の均衡を図っている。
【００７９】
図１５は上記円盤状ヒータ１２の変形例による円盤状ヒータ１２′を分解して示す部分平面図である。本変形例による円盤状ヒータ１２′も同様に、３組の発熱抵抗線状体３０，３０′，３０″を使って、円盤状ヒータ部１２′ａ、その外周の第１補助ヒータ部１２′ｂと矩形部分の第２補助ヒータ部１２′ｃとを構成し、各発熱抵抗線状体３０，３０′，３０″の配置パターンは、円弧部分３０ａ，３０′ａ，３０″ａ及び連結部分３０ｂ，３０′ｂ，３０″ｂを上述の実施例と同様の所定のパターンとして発熱量の均衡を図っると共に、各発熱抵抗線状体３０，３０′，３０″を別個に制御して均熱化を図るものである。
【００８０】
しかしながら、同図１５に示す円盤状ヒータ１２′は、円盤状フィルム本体１８ａに円盤状ヒータ部１２′ａと第１補助ヒータ部１２′ｂとを構成し、同円盤状フィルム本体１８ａの外に延設された矩形領域１８ｄには、その全面に前記円盤状ヒータ部１２′ａの給電部３１，３２を形成している。そして、更に前記矩形領域１８ｄと略同一形状の異なる矩形フィルム１８ｅに、第２補助ヒータ部１２′ｃの発熱抵抗線状体３０″とその給電部３１″，３２″とを敷設し、前記矩形領域１８ｄに貼り付けるものである。
【００８１】
このときも上述した図１０に示す変形例と同様に、図１１及び図１２に示すように、前記矩形フィルム１８ｅを前記矩形領域１８ｄの下側から取り付けてもよく、或いは前記矩形領域１８ｄの上側から取り付けてもよい。但しその場合に、前記矩形領域１８ｄに形成されている前記円盤状ヒータ部１２′ａの給電部３１，３２と、前記矩形フィルム１８ｅに敷設されている第２補助ヒータ部１２′ｃの発熱抵抗線状体３０″及び給電部３１″，３２″との間は、絶縁体を介していなければならない。
【００８２】
このように、前記円盤状ヒータ部１２′ａの給電部３１，３２を前記第２補助ヒータ部１２′ｃの表裏いずれかの側に絶縁層を介して配することにより、図１４に示す実施例のように補助ヒータ部の配線パターンに間隙を形成する必要が無く、その間隙部分で僅かに生じる熱の不均一性も回避できるため、更なる均熱性を達成することが可能となる。
【００８３】
なお、上記実施形態例による温度制御装置１，１′にあっては、その表面にのみ円盤状ヒータ１０，１２が配されているが、間に冷却部を介在させて表裏両面に円盤状ヒータ１０，１２を配することもできる。この場合には、両面にて被処理体の加熱及び冷却を行うことができ、また、片面のみで被処理体の加熱及び冷却を行う場合にも、他面を同様に加熱及び冷却することにより、特に加熱と冷却との切換え時に発生しやすい温度制御装置１，１′の反りを防止することができる。
【００８４】
また、側方に冷却用流体の供給パイプ２４′及び排出パイプ２０′を配管した前記温度制御装置１′にあっては、側壁に冷却用流体の導入口４及び排出口３を設けており、この導入口４及び排出口３に対応する部分でウエハＷの加熱が不均一とならないよう、前記矩形部分１′ｂの表面にも円盤状ヒータ１２を配している。そのため、円盤状ヒータ１２は図１４及び図１５に示すように円形部分の外周に矩形部分が添設された形状となっているが、本発明はかかる形状の円盤状ヒータに限定されるものではない。
【００８５】
例えば、前記矩形部分１′ｂを複数設けて複数箇所に冷却用流体の供給パイプ２４′及び排出パイプ２０′を配することができる。その場合にも、複数の矩形部分１′ｂの表面にも円盤状ヒータを配し、この矩形領域においても個々に加熱を制御する。なお、図１に示す温度制御装置１では円盤状ヒータ１０の上面に上部薄板５を配しているが、図１３に示す温度制御装置１′にあってはこの上部薄板５を省略しており、この場合は、円盤状ヒータ１２の最表層の絶縁性フィルム５′上にウエハＷが直接載置されることになる。
【００８６】
更に上述した温度制御装置１，１′にあっては、円盤状ヒータ１０，１２の裏面側に配された給排空間７に冷却用流体を給排して表面に載置された被処理体を冷却するものであるが、冷却用流体に代えて加熱用流体を前記給排空間７に給排することもでき、その場合には同加熱用流体を用いて円盤状ヒータ１０，１２による加熱温度の微調整を行うことができる。或いは、前記冷却用流体の流路に加えて前記給排空間７への加熱用流体の流路を更に配すると共に、同給排空間７へ冷却用流体又は加熱用流体のいずれかを選択的に導入できるようバルブを設けることにより、同温度制御装置１，１′に冷却用流体による冷却機能と加熱用流体による加熱機能とを兼備させることもできる。また、円盤状ヒータ１０，１２を給排空間７の上面及び下面の両方に設けることも可能である。
【００８７】
以上の説明から理解できるように、本発明の円盤状ヒータ１０，１２における発熱抵抗線状体３０，３０′，３０″の配置パターンを同心円上に幾重にも配される円弧部分３０ａを主要なパターンとして、その連結部分３０ｂを極力排除するため、局部的な過熱部が減少されて耐久性が向上するばかりでなく、発熱面の全てにおいて発熱量を均等化できるようになり、しかも被処理体に対する加熱・冷却処理を理想的な処理行程で制御しやすく、この種の加熱装置に限らず、多様な分野の加熱装置に適用が可能である。
【００８８】
なお、上記実施例とその変形例は本発明の理解に供するための典型的な例を挙げているに過ぎず、例えば本発明は加熱・冷却を繰り返し行う上述のごとき処理に限らず、薄板材からなり発熱抵抗線状体がほぼ均等に配された円盤状ヒータ１０，１２を熱容量の小さい上下薄板の間に配して、被処理体に対する加熱と同被処理体からの放熱とを均等な温度分布の下に効率的に行えるため、加熱或いは冷却を単独に行う装置にも適用が可能であり、その他にも当業者であれば本発明の精神を逸脱しない範囲で多様な変更が可能であることは容易に理解できるところであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の円盤状ヒータが適用される半導体ウエハの加熱冷却用の温度制御装置の実施形態例を一部を破断して示す斜視図である。
【図２】前記温度制御装置の制御回路例を概略的に示す回路図である。
【図３】本発明の代表的な実施例である円盤状ヒータにおける発熱抵抗線状体の配置パターンを示す平面図である。
【図４】上記円盤状ヒータの上部薄板の温度変化と、対応する時間内でのウエハ温度の変化とを示す線図である。
【図５】上記実施例の第１変形例を示す発熱抵抗線状体の配置パターンの平面図である。
【図６】上記実施例の第２変形例を示す発熱抵抗線状体の配置パターンの平面図である。
【図７】同第３変形例を示す発熱抵抗線状体の配置パターンの平面図である。
【図８】同第４変形例を示す発熱抵抗線状体の配置パターンの平面図である。
【図９】本発明の他の実施例を示す円盤状ヒータの平面図である。
【図１０】上記実施例の変形例を示す円盤状ヒータの平面図である。
【図１１】図１０に示す円盤状ヒータの一例の要部断面図である。
【図１２】図１０に示す円盤状ヒータの他の例の要部断面図である。
【図１３】本発明の円盤状ヒータが適用される半導体ウエハの加熱冷却用の温度制御装置の他の実施形態例を一部を破断して示す斜視図である。
【図１４】図１３の温度制御装置に適用される代表的な実施例である円盤状ヒータの平面図である。
【図１５】図１３の温度制御装置に適用される他の実施例である円盤状ヒータを分解して示す部分平面図である。
【図１６】この種の処理工程における加熱・冷却の温度サイクルを示す線図である。
【図１７】従来の円盤状ヒータにおける発熱抵抗線状体の配置パターン例を示す平面図である。
【図１８】同図の一部拡大図である。
【図１９】図１８の更に部分拡大図である。
【符号の説明】
１ (1 ′)             温度制御装置
１′ａ                円柱部分
１′ｂ                矩形部分
２                    底壁部
３                    冷却用流体排出口
４                    冷却用流体導入口
５                    上部円形薄板
６                    下部円形薄板
７                    給排空間
８                    側壁部
８ａ，８ｂ          （パイプの）挿通開口
９                    冷却用流体分散部材
９ａ                  天井部
９ｂ                  底部
９ｃ                  周壁部
９ｄ                  ピン
９ｅ                  冷却用流体噴出口
１０                    円盤状ヒータ
１０ａ                  ピン通過孔
１１ (11′)             円盤状ヒータ
１１ａ                  円盤状ヒータ部
１１ｂ                  補助ヒータ部
１２ (12′)             円盤状ヒータ
１２ａ                  円盤状ヒータ部
１２ｂ                  第１補助ヒータ部
１２ｃ                  第２補助ヒータ部
１８                    絶縁性樹脂
１８ａ                  絶縁性樹脂フィルム本体
１８ｂ                  給電部形成領域
１８ｃ                  給電部非形成領域
１８ｄ                  矩形領域
１８ｅ                  矩形フィルム
２０                  （冷却用流体の）排出通路
２０′                （冷却用流体の）排出パイプ
２１                    蓄熱タンク
２２                    返入口
２３                    供給ポンプ
２４                  （冷却用流体の）供給通路
２４′                （冷却用流体の）供給パイプ
２５                  （蓄熱タンクの）吐出口
２６                    チラータンク
２７                    開閉バルブ
３０ (30′，30″)       発熱抵抗線状体
３０ａ (30′a,30″a)    円弧部分
３０ｂ (30′b,30″b)    連結部分
３１ (31′, 31″)       給電部
３２ (32′, 32″)       給電部
３３                    薄膜
３４                    間隙
４０                    発熱抵抗線状体
４０ａ                  円弧部分
４０ｂ (40′b)          直線部
４０ｃ                  焼損部
Ｗ                      半導体ウエハ
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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