(57)【要約】【課題】  半導体装置やフラットディスプレイパネルの製造・検査装置に使用し、昇温及び冷却の温度変更にかかる所要時間を短縮化すると共に、パーティクルの発生を最小限に抑えることができるヒータユニットを提供する。【解説手段】  被加熱物を搭載して加熱処理するヒータプレート１と、ヒータプレート１に当接して冷却する可動式の冷却プレート２と、これらを収納するための容器３とを備え、可動式の冷却プレート２が最下点において容器３と接触することがないように、冷却プレート２の裏面あるいは容器３の底面に、樹脂やゴム製のＯリングなどの弾力性を有する介在物５が配置されている。【選択図】      図２
2009021460.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
載置面上に被加熱物を搭載して加熱処理するためのヒータプレートと、該ヒータプレートの載置面と反対側の裏面に当接して冷却するための可動式の冷却プレートと、該ヒータプレートと該冷却プレートを収納するための容器とを備えたヒータユニットにおいて、前記可動式の冷却プレートと前記容器との間に弾力性を有する介在物が配置されていることを特徴とするヒータユニット。
【請求項２】
前記可動式の冷却プレートが最下点に位置するとき、該冷却プレートは前記介在物によって前記容器との接触が妨げら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。
【請求項３】
前記介在物は、前記冷却プレートの裏面あるいは前記容器の底面に固定されていることを特徴とする、請求項１又は２に記載のヒータユニット。
【請求項４】
前記介在物の弾性率が１０ＧＰａ以下であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載のヒータユニット。
【請求項５】
前記介在物は樹脂で形成されていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載のヒータユニット。
【請求項６】
前記介在物はフッ素樹脂又はシリコン樹脂で形成されていることを特徴とする、請求項５に記載のヒータユニット。
【請求項７】
前記介在物がＯリングであることを特徴とする、請求項１〜６のいずれかに記載のヒータユニット。
【請求項８】
前記介在物の高さが１.０ｍｍ以上であることを特徴とする、請求項１〜７のいずれかに記載のヒータユニット。
【請求項９】
前記介在物が少なくとも３ヶ所に配置されていることを特徴とする、請求項１〜８のいずれかに記載のヒータユニット。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれかに記載のヒータユニットを搭載したことを特徴とする半導体装置の製造・検査装置。
【請求項１１】
請求項１〜９のいずれかに記載のヒータユニットを搭載したことを特徴とするフラットパネルディスプレイの製造・検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主に半導体基板やフラットディスプレイパネル基板を加熱する際に用いるヒータユニット、特にフォトリソグラフィ工程やプローバ検査工程あるいは最終検査工程で用いるヒータユニット、及びそれを搭載した製造・検査装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
被加熱物を搭載して加熱処理できる装置は数多く開発されており、このうち特に被加熱物の温度分布の均一性（均熱性とも称する）が要求されるものとして、半導体装置やフラットディスプレイパネルの製造又は検査において、半導体基板やガラス基板などの加熱に利用されるヒータユニットがある。このヒータユニットは、例えば、リソグラフィ工程において基板上に塗布したレジスト液を加熱乾燥するために使用されたり、あるいは基板の検査を所望の温度で行うための昇温に使用されたりしている。
【０００３】
これら半導体装置やフラットディスプレイパネルについては、連続操業による大量生産によって製品の低価格化が競われているため、これらの製造・検査装置ではタクトタイムの短縮化が要望されている。このような要望に対して、１台の装置で高いスループットを得るためには、温度維持時間中の被処理物の処理時間はもちろんのこと、処理条件の変更に伴うヒータ温度の変更に要する時間（昇温時間、冷却時間）を短くする必要がある。
【０００４】
このためのヒータユニットとして、特開２００４−０１４６５５号公報には、所望の熱容量を有する冷却プレートを、ヒータプレートに対して移動可能に設置したヒータユニットが記載されている。このヒータユニットは、図１に示すように、ヒータプレート１と、ヒータプレート１を迅速に冷却するための可動式の冷却プレート２と、熱が製造・検査装置に伝わりにくいように遮蔽するためヒータプレート１と冷却プレート２を収納している容器３とからなる。また、ヒータ温度をモニタするため、測温温度計４又は温度センサが接続されている。
【０００５】
上記ヒータプレートは、セラミックスの載置台を含み、その載置台の半導体基板などを搭載する載置面の反対側（裏面）に、ステンレスやニッケル−クロム箔で構成された抵抗発熱体を例えば渦巻状に配設し、その上に電気絶縁膜をコーティングして作製する。あるいは、セラミックスの載置台の裏面に、必要に応じて絶縁シートを介して、抵抗発熱体を押さえ板で機械的に固定する方法で作製する。ヒータプレートには、抵抗発熱体に給電するための配線や、ヒータ温度をモニタするための測温温度計や温度センサが接続されている。
【０００６】
また、上記冷却プレートは金属あるいはセラミックスのブロックからなり、エアシリンダなどからなる昇降機構により上下に駆動して、ヒータプレートに対して当接あるいは分離できるようになっている。また、冷却プレートに冷媒の流路を形成し、この流路に冷媒を流通させることによって、更に冷却効率を高めることができる。
【０００７】
図１に示すように、上記のヒータプレート１と冷却プレート２とを容器３に収容し、容器３に対してヒータプレート１をロッド（図示せず）で支持すると共に、ヒータプレート１の下方にエアシリンダなどで冷却プレート２を上下に移動可能に設置して、ヒータユニットを構成する。尚、冷却プレート２と容器３には、ロッド、給電配線、測温温度計４や温度センサなどを挿通するための貫通孔が設けてある。
【０００８】
このヒータユニットによれば、加熱時には冷却プレート２をヒータプレート１から分離して急速昇温が可能になるようにし、また冷却時には加熱されたヒータプレート１に冷却プレート２を当接することによって、載置面に搭載した被加熱物の温度を短時間で下げることが可能となる。
【特許文献１】特開２００４−０１４６５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記した従来のヒータユニットにおいては、可動式の冷却プレートが最下点に位置する際に、例えば通常の昇温時や輸送時に冷却プレートが容器と接触することがあり、この接触によって金属同士が擦れることにより、多くのパーティクルが発生してしまうという問題があった。
【００１０】
本発明は、上記した従来の問題点に鑑み、昇温・降温時の冷却プレートの昇降動作や、輸送時の冷却プレートの振動に対しても、冷却プレートと容器との接触をなくしてパーティクルの発生を最小限に抑えることができ、且つ急速な昇降温が可能なヒータユニットを提供することを目的とする。
【００１１】
更には、特に半導体装置あるいはフラットディスプレイパネルの製造・検査装置において、昇温と降温の温度条件の変更後すみやかに次条件での加熱プロセスを実施することができ、昇温及び冷却の温度変更にかかる所要時間を短縮化すると共に、パーティクルの発生を最小限に抑えることにより、熱処理工程を経て製造される半導体装置やフラットディスプレイパネルの生産性、性能、歩留まり、信頼性を向上させることを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するため鋭意研究を重ねた結果、冷却プレートと容器の間に弾力性のある介在物を設置し、可動式の冷却プレートの最下点においても、冷却プレートと容器が接触することのないようにすることで、パーティクルの発生を最小限に抑えながら、急速な昇降温を実現することが可能となった。
【００１３】
即ち、本発明が提供するヒータユニットは、載置面上に被加熱物を搭載して加熱処理するためのヒータプレートと、該ヒータプレートの載置面と反対側の裏面に当接して冷却するための可動式の冷却プレートと、該ヒータプレートと該冷却プレートを収納するための容器とを備えたヒータユニットにおいて、前記可動式の冷却プレートと前記容器との間に弾力性を有する介在物が配置されていることを特徴とする。
【００１４】
上記本発明のヒータユニットは、前記可動式の冷却プレートが最下点に位置するとき、該冷却プレートは前記介在物によって前記容器との接触が妨げられることを特徴とする。また、前記介在物は、前記冷却プレートの裏面あるいは前記容器の底面に固定されていることを特徴とする。
【００１５】
上記本発明のヒータユニットにおいて、前記介在物の弾性率が１０ＧＰａ以下であることが好ましい。このような介在物としては樹脂で形成されていることが好ましく、フッ素樹脂又はシリコン樹脂で形成されていることが更に好ましい。また、前記介在物として、Ｏリングを用いることができる。
【００１６】
上記本発明のヒータユニットにおいて、前記介在物の高さが１.０ｍｍ以上であることが好ましい。また、前記介在物は、少なくとも３ヶ所に配置されていることが好ましい。
【００１７】
本発明は、上記したヒータユニットを搭載したことを特徴とする半導体装置の製造・検査装置を提供する。また、本発明は、上記したヒータユニットを搭載したことを特徴とするフラットパネルディスプレイの製造・検査装置を提供するものである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、急速な昇降温が可能であると共に、昇温・降温時の冷却プレートの昇降動作や輸送時の振動に対して、冷却プレートと容器が接触することを防止し、パーティクルの発生を最小限に抑えることが可能なヒータユニットを提供することができる。
【００１９】
従って、本発明のヒータユニットを用いることによって、特に半導体装置あるいはフラットディスプレイパネルの製造・検査プロセスにおいて、昇温と降温との温度条件の変更後すみやかに次条件での加熱プロセスを実施することができ、昇温及び冷却の温度変更にかかる所要時間を短縮化すると同時に、パーティクルの発生を最小限に抑えることができるため、製造される半導体装置やフラットディスプレイパネルの生産性、性能、歩留まり、信頼性を更に向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明のヒータユニットは、図２に具体例を模式的に示すように、載置上に被加熱物を搭載して加熱処理するためのヒータプレート１と、エアシリンダなどの昇降機構により上下に駆動してヒータプレート１の裏面（載置面の反対側の面）に当接または分離でき、ヒータプレート１を冷却するための可動式の冷却プレート２と、ヒータプレート１と冷却プレート２を収納するための容器３とを備えると共に、可動式の冷却プレート２と容器３との間に弾力性を有する介在物５が配置されている。また、ヒータユニットには、ヒータプレート１に給電するための配線や、ヒータ温度をモニタするための測温温度計４や温度センサが接続されている。
【００２１】
本発明のヒータユニットでは、冷却プレート２と容器３の間に、弾力性を有する介在物５を配置してある。そのため、可動式の冷却プレート２が昇降動作において最下点に位置するとき、エアシリンダ等の圧力が加えられていても、冷却プレート２は介在物５によって容器３と接触することが妨げられる。また、例えば輸送時の振動等によって、容器３内で冷却プレート２が激しく上下動した場合でも、冷却プレート２と容器３の接触を避けることができる。このように介在物５により冷却プレート２と容器３の接触を防止することによって、両者の接触で発生するパーティクルや金属コンタミを抑えることができる。
【００２２】
弾力性を有する介在物としては、樹脂や金属発泡体等が考えられるが、パーティクル防止の観点から弾性率の小さなもの、特に弾性率が１０ＧＰａ以下のものが好ましく、その中でも樹脂が好ましい。好適な樹脂としては、テフロン樹脂、シリコン樹脂、ニトリルゴム、ブタジエンゴム、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリエチレンなど多くの種類があるが、耐熱性及び耐久性の観点から、フッ素樹脂（商品名：テフロン）やシリコン樹脂が特に望ましい。また、比較的安価な介在物として、上記樹脂のＯリングを用いることができる。
【００２３】
上記介在物は、冷却モジュールの昇降時においても弾力性を損なうことなく、またパーティクルの発生や経時的な損耗が生じないように十分な強度を有することが望ましい。更に、介在物の高さは、１.０ｍｍ以上であることが好ましい。高さが１.０ｍｍ未満の場合には、介在物が小さすぎるために、冷却モジュールの接触によって介在物が損耗が生じやすいうえ、冷却モジュールと容器が接触してしまうことがある。
【００２４】
介在物の形状については、特に制限されるものではなく、例えば、球形、四角形、Ｏリング形などであってよいが、最も安価に対応するならＯリングを使用することが好ましい。また、介在物の大きさは、Ｏリング形や球形の場合は外径が３ｍｍ以上、四角形の場合には面積が４ｍｍ２以上であることが好ましい。
【００２５】
弾力性を有する介在物は、互いに接触する可能性のある冷却プレートの裏面あるいは容器の底面のいずれか片方又は両方に、外れないように取り付けることが好ましい。また、冷却モジュールが最下点に位置する際に容器を冷却する効果を維持するため、介在物の設置面積が過度に大きくならず且つ冷却プレートと容器の接触を防止できるように、介在物を少なくとも３ヶ所に設置することが好ましい。
【００２６】
介在物の冷却プレート裏面又は容器底面への固定方法は、機械的にネジ止めしても構わないし、物理的に外れないような溝に埋め込んでも良いし、接着剤等を用いて接着しても構わない。更に安価に対応するなら、冷却プレート裏面又は容器底面に予め円形凹部又はリング状溝を掘り込んでおき、この円形凹部又はリング状溝にＯリングを装着すれば良い。また、上記円形凹部の中心に雌ネジを開けておき、Ｏリングを装着した後、テーパ型の雄ネジでＯリングを締め込むこともできる。
【００２７】
介在物の具体的な固定方法を、Ｏリングを容器底面に固定する場合を例に図３に示す。図３（ａ）は、容器底面３ａに円形凹部６ａを設け、この円形凹部６ａにＯリング５ａを嵌め込んだ例である。図３（ｂ）は、容器底面３ａにリング状溝６ｂを設け、このリング状溝６ｂにＯリング５ａを嵌め込んだ例である。また図３（ｃ）は、上記図３（ａ）の円形凹部６ａの中心に雌ネジを設けておき、装着したＯリング５ａをテーパ型の雄ネジ７で締め込んだ例である。更に図３（ｄ）は、容器底面３ａに設けた円形凹部６ａに、Ｏリング５ａを装着して接着剤８で固定した例である。
【００２８】
本発明のヒータユニットに用いるヒータプレートは、被加熱物を載置面に搭載する載置台と、抵抗発熱体とを備えている。表面に抵抗発熱体を有するヒータプレートは、例えば図４（ａ）に示すように、載置台９の被加熱物を搭載する載置面の反対側にある裏面に抵抗発熱体１０の回路を例えば渦巻状に配設し、その上に電気絶縁膜をコーティングして作製される。電気絶縁膜は、ペースト状の膜母材をスクリーン印刷により裏面全面に塗布し、脱脂焼結することによって形成することができる。電気絶縁膜の材質としては、載置台の熱膨張曲線に近似した熱膨張曲線を有する絶縁性の材料、例えば、結晶化ガラスやグレーズガラス、耐熱性を有する有機物などを用いることができる。
【００２９】
また、内部に抵抗発熱体を有するヒータプレートの一般的な構造は、例えば図４（ｂ）に示すように、載置台９の裏面に、必要に応じて絶縁シート１１ａを介在させ、ステンレス箔やニッケル−クロム箔をエッチングして作製した例えば渦巻状の抵抗発熱体１０の回路を配設する。この抵抗発熱体１０の回路の裏面側に、抵抗発熱体１０の熱を拡散できるように必要に応じて柔軟な絶縁シート１１ｂを介在させ、更に比較的強度のある押さえ板１２を配置して、押さえ板１２と載置台９との間で、例えばリベットやボルトナット等を用いて機械的に接合することにより作製される。
【００３０】
ヒータプレートの載置台は、窒化アルミニウム、炭化珪素、酸化アルミニウム、窒化珪素、銅、アルミ、ニッケル、シリコンからなる群から選ばれた少なくとも１種を主成分とすることが好ましい。しかし、金属を用いた場合には、半導体製造の微細加工プロセスで忌避されるパーティクルが発生し、ウエハ上に付着するという問題があるため、セラミックスの使用が好ましい。セラミックスの中では、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、高強度で熱衝撃にも強い窒化珪素が好ましい。更に、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、性能とバランスを考慮すれば、窒化アルミニウムが好適である。
【００３１】
上記冷却プレートは、金属あるいはセラミックスのブロックからなり、エアシリンダなどの昇降機構により上下に駆動して、ヒータプレートの載置面と反対側の裏面に当接あるいは分離できるようになっている。また、冷却プレートには、冷却効率を高めるために、冷媒を流通させる冷媒流路を形成することができる。また、冷却モジュールの主成分は、熱伝導性の良い金属、例えば、銅、アルミ、ニッケル、マグネシウム、チタンからなる群から選ばれた少なくとも１種であることが好ましい。
【００３２】
また、上記ヒータプレートと冷却プレートを収納する容器は、強度のあるステンレスや軽量のアルミニウムを使用することが好ましい。また、互いに対向する冷却プレートの下面と容器の底面の平面度は、３００μｍ以下であることが好ましい。更に、冷却プレート下面又は容器底面からの介在物の飛び出し高さは、冷却プレート下面と容器底面の平面度を考慮して、両者が接触しないよう設定されることが好ましい。
【００３３】
次に、ヒータプレートの載置台の製造方法について、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）の場合を例にして詳述する。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未満では窒化アルミニウムの焼結性が低下し、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。また、原料粉末に含まれる酸素量は２ｗｔ％以下が好ましい。酸素量が２ｗｔ％を超えると、焼結体の熱伝導率が低下する。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２０００ｐｐｍを超えると、焼結体の熱伝導率が低下する。特に、金属不純物としての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ため、いずれも含有量は５００ｐｐｍ以下であることが好ましい。
【００３４】
窒化アルミニウムは難焼結性材料であるため、ＡｌＮ原料粉末に焼結助剤を添加することが好ましい。添加する焼結助剤としては、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、窒化アルミニウムの緻密化を促進すると共に、窒化アルミニウム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、得られる窒化アルミニウム焼結体の熱伝導率を向上させることができる。
【００３５】
また、焼結助剤の希土類元素化合物としては、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、混合性が高くなるため特に好適である。
【００３６】
希土類元素化合物は、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く、その添加量は０.０１〜５ｗｔ％が好ましい。添加量が０.０１ｗｔ％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、添加量が５ｗｔ％を超えると、窒化アルミニウム焼結体の粒界に焼結助剤が存在することになり、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て脱粒やパーティクルの原因となる。更に、好ましい焼結助剤の添加量は１ｗｔ％以下であり、この場合は粒界の３重点にも焼結助剤が存在しなくなるため耐食性が向上する。
【００３７】
次に、これら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などによる混合が可能である。このような混合によって、窒化アルミニウムの原料スラリーを得ることができる。
【００３８】
得られたスラリーを成形し、焼結することによって、窒化アルミニウム焼結体を製造することができる。例えば、スラリーをスプレードライアー等の手法によって顆粒にし、この顆粒を所定の金型に装入してプレス成形を施す。この時のプレス圧力は、９.８ＭＰａ以上であることが望ましい。９.８ＭＰａ未満の圧力では、成形体の強度が充分に得られないことが多く、ハンドリング時などに破損し易くなる。
【００３９】
また、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、１.５ｇ／ｃｍ３以上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、焼結が進行しにくくなる。しかし、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難しく、このため緻密な焼結体を得ることが困難となるため、成形体密度は２.５ｇ／ｃｍ３以下とすることが好ましい。
【００４０】
次に、上記成形体を非酸化性雰囲気中で加熱し、脱脂処理を行う。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、得られる焼結体の熱伝導率が低下する。用いる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。脱脂処理後の成形体中に残存する炭素量は、１.０ｗｔ％以下であることが好ましい。１.０ｗｔ％を超える炭素が残存していると、焼結が阻害されるため、緻密な焼結体を得ることができない。
【００４１】
また、脱脂処理における加熱温度は、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ないため、脱脂処理後の成形体中に炭素が過剰に残存してしまい、その後の焼結工程での焼結が阻害される。また、１０００℃を超える温度では、残存する炭素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、得られる焼結体の熱伝導率が低下する。
【００４２】
その後、脱脂処理した成形体を焼結する。この焼結は、窒素やアルゴンなどの非酸化性雰囲気中にて、１７００〜２０００℃の温度で行う。使用する窒素などの雰囲気ガス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、焼結体の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、０.００１ｖｏｌ％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しやすいからである。
【００４３】
更に、焼結時に使用する治具としては、窒化ホウ素（ＢＮ）成形体が好適である。このＢＮ成形体は、上記した１７００〜２０００℃の焼結温度に対して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ため、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ため、歪みの少ない焼結体を得ることができる。
【００４４】
得られたＡｌＮ焼結体は、必要に応じて加工を施して載置台とする。載置台の被処理物を搭載する載置面の表面粗さは、Ｒａで５μｍ以下が好ましい。表面粗さがＲａで５μｍを超えると、載置面と被処理物の摩擦によりＡｌＮの脱粒が多くなることがある。脱粒した粒子はパーティクルとなり、被処理物上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。また、載置面の表面粗さは、Ｒａで１μｍ以下であれば更に好適である。
【００４５】
次に、本発明のヒータユニットを用いて、被加熱物に対し熱処理を施す手順について述べる。まず、低温状態にあるヒータプレートの抵抗発熱体に通電してヒータプレートを昇温させる。その後、載置面上にウエハ等の被加熱物を搭載し、被加熱物を６０〜１８０秒程度加熱処理する。処理が終わると被加熱物を取り出して、次の被加熱物が載置面上に搭載される。このようにして必要量の加熱処理が終了した後、別プロセスの加熱処理のため温度条件の変更を行う。
【００４６】
温度条件の変更に際して、高い温度側への変更の場合、そのまま通電条件を変更することで簡単に温度変更できる。一方、低い温度側への変更の場合は、ヒータユニットへの通電を一旦停止した後、冷却プレートを上昇させてヒータプレートの裏面に当接させ、ヒータプレートの熱を冷却プレートに逃がすことによって、ヒータプレートひいては被加熱物の温度を急激に低下せしめる。このとき、冷却プレートの冷媒流路に冷却水などの冷媒を流し、冷却プレートに伝わった熱を冷媒に吸収させることにより、ユニット外へ効果的に排熱することができる。
【００４７】
その後、ヒータ制御用の測温温度計や温度センサが概ね設定温度になったことを検知すると、設定温度維持のため再度抵抗発熱体への通電が開始される。このように可動式の冷却プレートを使用して、低い温度側への温度条件の変更を短時間に行うことにより、スループットの向上を図ることができる。
【００４８】
上記した本発明によるヒータユニットは、半導体装置の製造・検査装置、あるいはフラットディスプレイパネルの製造・検査装置に搭載することが好ましい。本発明によるヒータユニットを搭載した製造・検査装置は、安定した均熱性が得られると共に、高速に昇降温させることができ、しかも従来の装置よりもパーティクルの発生を抑えることができるため、半導体装置やフラットディスプレイパネルの性能、歩留まり、信頼性の向上を図ることができる。また、従来の装置よりも熱処理工程の所要時間が短縮化され、半導体装置やフラットディスプレイパネルの生産性向上を図ることができる。
【実施例】
【００４９】
［実施例１］
ＡｌＮ粉末と焼結助剤を混合し、バインダー及び溶剤を混合して、スプレードライにより顆粒を作製した後、プレス成形した。その成形体を窒素雰囲気中で脱脂し、次に窒素雰囲気中において１８５０℃で焼結して焼結体を得た。尚、使用したＡｌＮ粉末は、平均粒径０.６μｍ、比表面積３.４ｍ２／ｇである。得られたＡｌＮ焼結体を加工し、直径３３０ｍｍ、厚さ６ｍｍの載置台とした。
【００５０】
このＡｌＮ製の載置台に対し、ウエハを搭載する載置面の反対側（裏面）に、ＳＵＳ箔で所定回路を形成した抵抗発熱体と、絶縁性シートと、Ｃｕ板の押さえ板をこの順に重ね合わせ、ベアリングを備えたネジにより結合した。また、抵抗発熱体の給電部には、ネジ止めにより熱膨張係数のほぼ等しいコバール端子を取り付け、更に給電配線を接続して通電可能とした。その後、温度をモニタするための温度センサを埋設して、ヒータプレートを作製した。
【００５１】
冷却プレートとしては、直径３３０ｍｍ、厚さ１０ｍｍのアルミニウム合金板を２枚用意し、ヒータプレート側となる１枚の上面及び容器側となる他の１枚の下面を互いの平面度が２００μｍとなるように機械加工した。また、ヒータプレート側となる１枚のアルミニウム合金板の上面には、部分接触を防止して全面に均一に接触するように、厚さ１.５ｍｍのＮｉセルメット（金属発泡体）を設けた。これら２枚のアルミニウム合金板には、給電配線、温度センサ、及びヒータプレートを支持するロッドを挿通するための各貫通孔を形成した。
【００５２】
また、直径６ｍｍ、内径４ｍｍのリン脱酸銅パイプを曲げ加工して、冷却水を流すことができる流路を形成した。流路の両端には、冷却水を供給・排出するための入口及び出口を形成した。このパイプを上記２枚のアルミニウム合金板の間に配置し、ネジ止めにより固定して、内部に流路を有する冷却プレートを作製した。この冷却プレートは、エアシリンダなどからなる昇降機構により上下可動となっており、ヒータプレートに当接・分離させることができる。
【００５３】
容器はステンレス（ＳＵＳ）からなり、側壁は内面高さ３０ｍｍ、内径３３７ｍｍ、厚さ１.５ｍｍであり、底壁は厚さ３ｍｍとした。この容器には、給電配線や温度センサを挿通する開口と、容器に対してヒータプレートを支持するためのロッドを締結する開口が設けてある。容器の底面は、平面度が２００μｍとなるよう機械加工を行った。このＳＵＳ容器内に、上記ヒータプレートと冷却ブロックをロッドや昇降機構などを用いて組み付けて、ヒータユニットを完成させた。
【００５４】
作製したヒータユニットの容器と冷却プレートの間に、各種の介在物を取り付けた。即ち、介在物として下記表１に示す種類と弾性率のＯリングをそれぞれ使用し、ＳＵＳ容器底面又は冷却プレート下面に設けた円形凹部にＯリングを装着し、更に円形凹部の中心の雌ネジにテーパ型の雄ネジをねじ込んで、Ｏリングを締めつけて固定した。尚、介在物のＯリングは、全てＰ−８形状（外径１１.６ｍｍ、内径７.８ｍｍ、リング径１.９ｍｍ）に統一し、容器底面又は冷却プレート下面から０.５ｍｍだけ突き出るように、ＰＣＤ３００ｍｍの位置に１２０°等配となる３ヶ所に取り付けた。
【００５５】
これらのヒータユニットを専用のパーティクル評価装置に設置して、冷却プレートの昇降動作を１００回連続で行った後、ヒータユニット上部に備え付けたパーティクルカウンタでパーティクル量を測定した。また、比較のために、介在物なしの場合についても、同様に実験を行った。得られた結果をあわせて下記表１に示す。パーティクル量は、全て１ＣＦ当たり、０.５μｍ以上を対象とした個数を測定したものである。
【００５６】
【表１】
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【００５７】
冷却プレートとＳＵＳ容器の間に介在物を全く装着しなかった場合、パーティクルの発生が非常に多いことが分る。また、金属やセラミックスの介在物を使用した場合でも、冷却プレートとＳＵＳ容器の全面が接触しないことでパーティクル量は減少するものの、パーティクルの発生は多い状態であった。
【００５８】
一方、樹脂や発泡金属（Ｎｉセルメット）からなり、弾力性を有する介在物を使用すると、パーティクル量は格段に減少することが分った。その中でも、樹脂やゴムの介在物の場合、特にパーティクル量が少なくなった。また、介在物の設置位置に関しては、冷却プレートの下面に設置しても、ＳＵＳ容器の底面に設置した場合でも、ほとんど差は認められなかった。
【００５９】
［実施例２］
上記実施例１で作製したヒータユニットの容器と冷却プレートの間に、球形、四角形、及びＯリング形のテフロン樹脂からなる介在物をそれぞれ取り付けた。その際、介在物の取り付け方法は、全てＳＵＳ容器底面に、ＰＣＤ３００ｍｍの位置に６０°等配となる６ヶ所に取り付け、各介在物を下記表２に示す大きさ及び高さとした以外は、上記実施例１と同様の方法で取り付けた。
【００６０】
これらのヒータユニットを専用のパーティクル評価装置に設置して、上記実施例１と同様にしてパーティクル量を測定した。得られた結果を下記表２に示す。この結果から、球形の介在物の場合、直径（高さ）１.０ｍｍ以上でパーティクル量が少ない値を示すことが分った。また、介在物が直径（高さ）３.０ｍｍ以上の球形、四角形（高さ２.０ｍｍ）及びＯリング形（高さ１.９ｍｍ）の場合は、更にパーティクル量を低減させることができた。
【００６１】
【表２】
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【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】従来のヒータユニットの具体例を模式的に示す断面図である。
【図２】本発明のヒータユニットの具体例を模式的に示す断面図である。
【図３】本発明により介在物のＯリングを固定した容器底部を模式的に示すの断面図であり、（ａ）は円形凹部に嵌め込む方法、（ｂ）はリング状溝に嵌め込む方法、（ｃ）は円形凹部に嵌め込み且つネジ止めする方法、（ｄ）は円形凹部に接着剤で固定する方法である。
【図４】本発明のヒータプレートの具体例を模式的に示す断面図であり、（ａ）は表面に及び（ｂ）は内部に抵抗発熱体を備える例である。
【符号の説明】
【００６３】
１      ヒータプレート
２      冷却プレート
３      容器
３ａ    容器底面
４      測温温度計
５      介在物
５ａ    Ｏリング
６ａ    円形凹部
６ｂ    リング状溝
７      固定ネジ
８      接着剤
９      載置台
１０      抵抗発熱体
１１ａ、１１ｂ    絶縁シート
１２      押さえ板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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