(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
円盤状のセラミックスからなる均熱板の一方の主面をウェハ載置面とし、該載置面にウェハを支持するための支持ピンを有し、他方の主面または内部に発熱抵抗体を有するウェハ加熱装置において、前記発熱抵抗体が複数のブロックに分割してあり、前記支持ピンを同心円上に等間隔に配置するとともに、前記均熱板の他方の主面に複数の温度制御用のセンサーを備え、前記載置面から見て前記センサーが各前記ブロックの中心から前記ブロックの周方向の幅の１／４、径方向の幅１／４の範囲の中にあり、且つ前記支持ピンと重ならないように備えたことを特徴とするウェハ加熱装置。
【請求項２】
前記支持ピンの前記載置面からの突出高さが０．０５〜０．５ｍｍであることを特徴とする請求項１記載のウェハ加熱装置。
【請求項３】
前記均熱板が炭化珪素または窒化アルミニウムを主成分とするセラミックスからなることを特徴とする請求項１記載のウェハ加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主にウェハを加熱するのに用いるウェハ加熱装置に関するものであり、例えば、半導体ウェハや液晶装置あるいは回路基盤等のウェハ上に薄膜を形成したり、前記ウェハ上に塗布されたレジスト液を乾燥焼き付けしてレジスト膜を形成するのに好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、半導体製造装置の製造工程における、半導体薄膜の成膜装置、エッチング処理、レジスト膜の焼き付け処理等においては、半導体ウェハ（以下、ウェハと略す）を加熱するためにウェハ加熱装置が用いられている。
【０００３】
従来の半導体製造装置は、まとめて複数のウェハを成膜処理するバッチ式のものが使用されていたが、ウェハの大きさが２００ｍｍから３００ｍｍと大型化するにつれ、処理精度を高めるために、１枚ずつ処理する枚葉式と呼ばれる手法が近年実施されている。しかしながら、枚葉式にすると１回あたりの処理数が減少するため、ウェハの処理時間の短縮が必要とされている。このため、ウェハ支持部材に対して、ウェハの加熱時間の短縮や温度精度の向上が要求されていた。
【０００４】
このうち、半導体ウェハ上へのレジスト膜の形成にあたっては、図５に示すような、炭化珪素、窒化アルミニウムやアルミナ等のセラミックスからなる均熱板３２の一方の主面をウェハＷを載せる載置面とし、他方の主面には酸化膜５３、絶縁層３４を介して発熱抵抗体３５が設置され、さらに前記発熱抵抗体３５に導通端子３７が弾性体３８により固定された構造のウェハ加熱装置３１が用いられていた。そして、前記均熱板３２は、支持体４１にボルト４７で固定され、さらに均熱板３２の内部には、発熱体中心部に温度制御用センサーとして熱電対４０が挿入され、これにより均熱板３２の温度を所定に保つように、導入端子３７から発熱抵抗体３５に供給される電力を調整するシステムとなっていた。また、導入端子３７は、板状構造部４３に絶縁材３９を介して固定されていた。
【０００５】
そして、ウェハ加熱装置３１の載置面３３に、レジスト液が塗布されたウェハＷを載せたあと、発熱抵抗体３５を発熱させることにより、均熱板３２を介して載置面３３上のウェハＷを加熱し、レジスト液を乾燥焼き付けしてウェハＷ上にレジスト膜を形成するようになっていた。
【０００６】
このようなウェハ加熱装置３１において、ウェハＷの表面全体に均質な膜を形成したり、レジスト膜の加熱反応状態を均質にするためには、ウェハＷの温度分布を均一にすることが重要である。ウェハＷの温度分布を小さくするため、加熱用のヒータを内蔵したウェハ加熱装置３１において、発熱抵抗体３５の抵抗分布を調整したり、発熱抵抗体３５の温度を分割制御したり、熱引きを発生したりするような構造部を接続する場合、その接続部の発熱量を増大させる等の提案がされており、前記の分割制御が今後、主流に置き換わろうとしている。
【０００７】
また、別の手法として、ウェハＷの載置面３２からの汚染防止の目的で、均熱板３２の載置面３２に設置されているウェハＷを支持する為の支持ピン４４の高さを調整することにより、ウェハＷと載置面３３との間隔を調整し、ウェハＷの温度を均一にすることが提案されている。
【０００８】
さらに、半導体の設計ルールは年々微細化の方向に進んでおり、より均一な温度分布で加熱できるようなウェハ加熱装置３１が市場より求められている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来のウェハ加熱装置３１では、温度制御用センサーである熱電対４０と支持ピン４４との位置関係が管理されていなかったため、温度バラツキが大きいものであった。
【００１０】
即ち、ウェハＷは大きいもので数百μｍの反りが有り、支持ピン４４より離れた部分ではウェハＷの反りを吸収できず、間隔が狭くなったり、広くなったりする。目的の温度に制御されているウェハ加熱装置３１の載置面３３へ室温に冷やされたウェハＷを載置、加熱処理を行うと、前述の間隔が狭い部分では、ウェハＷからの熱引きの影響が大きく、均熱板３２の温度は急激に下がる。その為、この部分を制御している発熱抵抗体５には大量の電力が供給され、ウェハＷの温度を急激に上昇させてしまう。また逆に間隔が広い部分では、熱引きの影響が小さく、均熱板３２の温度が下がらない。その為、該部分を制御している発熱抵抗体５には、少量の電力しか供給されず、ウェハＷの温度は、ゆっくりと上昇する。この結果、ウェハＷの温度は、昇温時に大きくバラツいてしまうという課題があった。そして、この温度バラツキは、成膜バラツキや、レジスト膜の反応状態を不均一にしてしまうという問題を引き起こした。
【００１１】
また、この問題を解消するために支持ピン４４の数を増やすという手法も考えられるが、実際、支持ピン４４付近のウェハＷの温度は、支持ピン４４との接触による熱伝導の影響を受け、他の部分とは異なり、この部分のレジスト膜の反応状態も異なっている。この為、支持ピン４４の数を増やすことは、レジスト膜の反応不均一部を増やす結果となってしまい、効果的な対策とはなり得ない。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、上記の問題について鋭意検討した結果、円盤状のセラミックスからなる均熱板の一方の主面をウェハ載置面とし、該載置面にウェハを支持するための支持ピンを有し、他方の主面または内部に発熱抵抗体を有するウェハ加熱装置において、前記発熱抵抗体が複数のブロックに分割してあり、前記支持ピンを同心円上に等間隔に配置するとともに、前記均熱板の他方の主面に複数の温度制御用のセンサーを備え、前記載置面から見て前記センサーが各前記ブロックの中心から前記ブロックの周方向の幅の１／４、径方向の幅１／４の範囲の中にあり、且つ前記支持ピンと重ならないように備えることにより、上記課題を解決できることを見出した。さらに、前記支持ピンの前記載置面からの突出高さが０．０５〜０．５ｍｍとすることにより、上記課題を解決できることを見出した。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について説明する。
【００１４】
図１は本発明に係わるウェハ加熱装置１の１例を示す断面図であり、炭化珪素、炭化硼素、窒化硼素、窒化珪素、窒化アルミニウムを主成分とするセラミックスからなる均熱板２の一方の主面を、ウェハＷを載せる載置面３とすると共に、他方の主面に発熱抵抗体５を形成したものである。
【００１５】
また、発熱抵抗体５には、金や銀、パラジウム、白金等の材質からなる給電部６が形成され、該給電部６に導通端子７を押圧して接触させることにより、導通が確保されている。
【００１６】
さらに、均熱板２と支持体１１の外周にボルトを貫通させ、均熱板２側より弾性体８、座金１８を介在させてナットを螺着することにより弾性的に固定している。これにより、均熱板２の温度を変更したり載置面３にウェハを載せ均熱板２の温度が変動した場合に、支持体１１変形が発生しても、上記弾性体８によってこれを吸収し、これにより均熱板２の反りを防止し、ウェハ加熱におけるウェハＷ表面に温度分布が発生することを防止できる。
【００１７】
均熱板２のウェハ載置面３にはウェハを支持するための支持ピン１４が設けられており、該支持ピン１４のウェハ支持部は曲面状としている。これは、ウェハＷの損傷を抑えるのに効果的である。
【００１８】
また、支持体１１は板状構造体１３と側壁部とからなり、該板状構造体１３には発熱抵抗体５に電力を供給するための導通端子７が絶縁材９を介して設置されている。そして、前記導通端子７は、給電部６に弾性体８により押圧される構造となっている。また、前記板状構造体１３は、複数の層から構成されている。
【００１９】
さらに、均熱板２には、温度制御用のセンサー１０として熱電対を設置しており、該センサー１０が検知した温度に適した電力量を、発熱抵抗体５に供給することにより均熱板２の温度を制御する構成となっている。
【００２０】
本発明のウェハ加熱装置１は、前記センサー１０の中心と該センサー１０に最も近い支持ピン１４の中心との距離を３．７〜７５ｍｍの範囲内としてある。これは、図２（ａ）に示すように、前記センサー１０の中心から半径３．７〜７５ｍｍの円内に、最も近い支持ピン１４の中心が含まれることを意味する。
【００２１】
支持ピン１４の中心とセンサー１０の中心の距離が７５ｍｍを越える場合、例えば支持ピン１４の載置面３からの突出高さｈを１００μｍに調整したとしても、支持ピン１４から７５ｍｍ以上離れた部分では、ウェハＷと載置面３との間隔は、７０μｍになったり、１３０μｍになったりと、ウェハＷの反りにより様々な状態になってしまう。このようなウェハＷと載置面３の間隔が様々な状態になるような位置にセンサー１０があると、前述の間隔が狭い場合には、載置面３にウェハＷを載置した際、均熱板２の温度は、熱電対１０の付近のみ、その周囲に比べ温度が下がり過ぎる。その低すぎる温度をセンサー１０が検知し温度制御すると、発熱抵抗体５に必要以上の電力を供給してしまい、温度が高くなりすぎる。また、逆に前記間隔が広い場合は、センサー１０が検知している部分の均熱板２の温度が下がらず、発熱抵抗体５に少量の電力量しか供給されず温度が低くなりすぎ、ウェハＷの昇温過渡時の温度バラツキが大きくなってしまう。その結果、レジストの処理も不均一になってしまう。
【００２２】
また、支持ピン１４の中心とセンサー１０中心との距離が３．７ｍｍ未満となると、支持ピン１４とウェハＷが接触してしまう為、センサー１０が支持ピン１４の熱伝導の影響を大きく受けてしまう。例えば、熱伝導率の高い材料を支持ピン１４に用いた場合、室温に冷えたウェハＷを載置すると支持ピン１４付近の均熱板２の温度は、他の部分に比べ低くなる。また、逆に熱伝導率の低い材料を用いると、逆に温度が高くなる。その為、支持ピン１４の近傍にセンサー１０を設置すると、正確な温度制御が出来なくなり、その結果、温度バラツキが大きくなり、均一なレジストの処理が出来なくなってしまう。
【００２３】
この理由により、センサー１０の中心とこれに最も近い支持ピン１４の中心との距離は、３．７〜７５ｍｍの範囲とする。さらに好ましくは、この距離は３．７〜６７ｍｍの範囲がよい。
【００２４】
また、前記発熱抵抗体５は、複数のブロックに分割してあることが好ましく、その際、複数のセンサー１０は、各ブロックの略中心に取り付けることが好ましい。ここで、略中心とは、発熱抵抗体５のひとつのブロックに対し、前記ブロックの中心から前記ブロックの周方向の幅１／４、径方向の幅１／４の範囲をいう。このセンサー取り付け位置が中心からずれていると、隣の発熱抵抗体５パターンの影響を受けて、本来制御すべき部位の温度を正確に検知できなくなるので、温度制御がばらついてしまう。
【００２５】
また、センサー１０の取り付け深さは、均熱板２の厚みの１／２〜４／５とすることが好ましい。前記深さを均熱板２の厚みの４／５を越える深さとすると、発熱抵抗体５からの熱をセンサー１０が早く検知し過ぎて、発熱抵抗体５への通電が早くカットされてしまい、ウェハＷ全体の温度が目標温度まで到達するのが遅くなってしまう。また、前記深さが均熱板２の厚みの１／２未満とすると、発熱抵抗体５からの熱をセンサー１０が検知するのが遅くなり、ウェハＷの温度がオーバーシフトしてしまうので好ましくない。
【００２６】
また、センサー１０の例としては、線径が１．５ｍｍφ以下のシース型熱電対、素線径が１．０ｍｍ以下の素線の熱電対、白金抵抗素子等を使用することができる。また、熱電対の種類としては、クロメル−アルメル、銅−コンスタンタン、鉄−コンスタンタン、Ｐｔ−Ｒｈ等、用途に応じて色々なものを使用することが可能である。
【００２７】
また、図３に示すように、支持ピン１４は凹部１５に接合せずに単に載置しておくだけでよい。その場合、脱落を防止するために、固定治具２４を凹部１５の上部に設置する。この固定治具２４は、支持ピン１４とは接触しても接触しなくても特に支障はなく、固定治具２４は市販のスナップリングを用いても何ら問題ない。ただし、固定治具２４の材質としては、Ｎｉ、ＳＵＳ３１６、ＳＵＳ６３１、４２アロイ、インコネル、インコロイ等、耐熱金属のものを使用することが好ましい。
【００２８】
そして、支持ピン１４の載置面３からの突出高さｈは、０．０５〜０．５ｍｍに調整することが好ましい。前記突出高さｈが０．０５ｍｍ未満となると、均熱板２の温度を拾いやすくなり昇温過渡時の温度バラツキが大きくなりすぎるので好ましくない。また、前記突出高さｈが０．５ｍｍを越えるとウェハＷ交換後のウェハＷ温度の昇温応答性が悪くなり、ウェハＷの温度が安定するまでの時間が長くなるので好ましくない。これに対し、前記突出高さｈを０．０５〜０．５ｍｍとすると、昇温過渡時の温度バラツキを小さくすることができ、かつウェハＷの温度を速やかに安定させることができる。より好ましくは０．０５〜０．３ｍｍの範囲とする方がよい。
【００２９】
また、前記支持ピン１４の先端は曲面形状をなすとともに、該曲面部分の中心線平均粗さは０．８μｍ以下とすることが好ましい。なぜならば、ウェハＷに対するパーティクル付着を低減させるためには、ウェハＷを支持する部材はウェハＷを傷つけるものであってはならないことはもちろんのこと、ウェハＷに接触する面積は少ない方が良いためである。
【００３０】
また、支持ピン１４は、図２に示すように、同心円上に略等間隔に配置することが好ましい。これにより、ウェハをバランス良く支持することができる。
【００３１】
また、均熱板２を弾性的に支持体１１に保持することにより、支持体１１内の温度分布によって発生する反りを、この弾性的構造で緩和することができるので、均熱板２の平坦度を維持することが可能となる。
【００３２】
ところで、金属製の支持体１１は、側壁部と板状構造体１３を有し、該板状構造体１３には、その面積の５〜５０％にあたる開口部が形成されている。また、該板状構造体１３には、必要に応じて他に、均熱板２の発熱抵抗体５に給電するための給電部６と導通するための導通端子７、均熱板２を冷却するためのガス噴出口、均熱板２の温度を測定するためのセンサー１０を設置する。
【００３３】
また、不図示のリフトピンは支持体１１内に昇降自在に設置され、ウェハＷを載置面３上に載せたり、載置面３より持ち上げるために使用される。そして、このウェハ加熱装置１により半導体ウェハＷを加熱するには、載置面３を所定の温度に加熱しておく。次に不図示の搬送アームにて載置面３の上方まで運ばれたウェハＷをリフトピンにより支持したあと、リフトピンを降下させてウェハＷを載置面３上に載せる。次に、ウェハＷの熱引きによる載置面の温度降下をセンサー１０により検出し、その結果を元に最適な電力を給電部６に通電して発熱抵抗体５を発熱させ、絶縁層４及び均熱板２を介して載置面３上のウェハＷを加熱する。
【００３４】
このとき、本発明によれば、均熱板２を炭化珪素質焼結体、炭化硼素質焼結体、窒化硼素質焼結体、窒化珪素質焼結体、もしくは窒化アルミニウム質焼結体により形成してあることから、熱を加えても変形が小さく、板厚を薄くできるため、所定の処理温度に加熱するまでの昇温時間及び所定の処理温度から室温付近に冷却するまでの冷却時間を短くすることができ、生産性を高めることができるとともに、６０Ｗ／ｍ・Ｋ以上の熱伝導率を有することから、薄い板厚でも発熱抵抗体５のジュール熱を素早く伝達し、載置面３の温度バラツキを極めて小さくすることができる。しかも、大気中の水分等と反応してガスを発生させることもないため、半導体ウェハＷ上へのレジスト膜の貼付に用いたとしても、レジスト膜の組織に悪影響を与えることがなく、微細な配線を高密度に形成することが可能である。
【００３５】
ところで、このような特性を満足するには、均熱板２の板厚を１ｍｍ〜７ｍｍとすると良い。これは、板厚が１ｍｍ未満であると、板厚が薄すぎるために温度バラツキを平準化するという均熱板２としての効果が小さく、発熱抵抗体５におけるジュール熱のバラツキがそのまま載置面３の温度バラツキとして表れるため、載置面３の均熱化が難しいからであり、逆に板厚が７ｍｍを越えると、均熱板２の熱容量が大きくなり過ぎ、所定の処理温度に加熱するまでの昇温時間や温度変更時の冷却時間が長くなり、生産性を向上させることができないからである。
【００３６】
また、均熱板２を形成するセラミックスとしては、炭化珪素、炭化硼素、窒化硼素、窒化珪素、窒化アルミニウムのいずれか１種以上を主成分とするものを使用することができる。
【００３７】
炭化珪素質焼結体としては、主成分の炭化珪素に対し、焼結助剤として硼素（Ｂ）と炭素（Ｃ）を含有した焼結体や、主成分の炭化珪素に対し、焼結助剤としてアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）とイットリア（Ｙ2Ｏ3）を含有し１９００〜２２００℃で焼成した焼結体を用いることができ、また、炭化珪素はα型を主体とするもの、あるいはβ型を主体とするもののいずれであっても構わない。
【００３８】
また、炭化硼素質焼結体としては、主成分の炭化硼素に対し、焼結助剤として炭素を３〜１０重量％混合し、２０００〜２２００℃でホットプレス焼成することにより焼結体を得ることができる。
【００３９】
そして、窒化硼素質焼結体としては、主成分の窒化硼素に対し、焼結助剤として３０〜４５重量％の窒化アルミニウムと５〜１０重量％の希土類元素酸化物を混合し、１９００〜２１００℃でホットプレス焼成することにより焼結体を得ることができる。窒化硼素の焼結体を得る方法としては、他に硼珪酸ガラスを混合して焼結させる方法があるが、この場合熱伝導率が著しく低下するので好ましくない。
【００４０】
また、窒化珪素質焼結体としては、主成分の窒化珪素に対し、焼結助剤として３〜１２重量％の希土類元素酸化物と０．５〜３重量％のＡｌ2Ｏ3、さらに焼結体に含まれるＳｉＯ2量として１．５〜５重量％となるようにＳｉＯ2を混合し、１６５０〜１７５０℃でホットプレス焼成することにより焼結体を得ることができる。ここで示すＳｉＯ2量とは、窒化珪素原料中に含まれる不純物酸素から生成するＳｉＯ2と、他の添加物に含まれる不純物としてのＳｉＯ2と、意図的に添加したＳｉＯ2の総和である。
【００４１】
また、窒化アルミニウム質焼結体としては、主成分の窒化アルミニウムに対し、焼結助剤としてＹ2Ｏ3やＹｂ2Ｏ3等の希土類元素酸化物と必要に応じてＣａＯ等のアルカリ土類金属酸化物を添加して十分混合し、平板状に加工した後、窒素ガス中１９００〜２１００℃で焼成することにより得られる。
【００４２】
これらの焼結体は、その用途により材質を選択して使用する。例えば、レジスト膜の乾燥に使用する場合は、窒化物は水分と反応してアンモニアガスを発生し、これがレジスト膜に悪影響を及ぼすので使用できない。また、８００℃程度の高温で使用する可能性のあるＣＶＤ用のウェハ加熱装置の場合は、ガラスを多く含む窒化硼素系の材料は、均熱板２が使用中に変形してしまい均熱性が損なわれてしまう可能性がある。
【００４３】
さらに、均熱板２の載置面３とは反対側の主面は、ガラスや樹脂からなる絶縁層４との密着性を高める観点から、平面度２０μｍ以下、面粗さを中心線平均粗さ（Ｒａ）で０．１μｍ〜０．５μｍに研磨しておくことが好ましい。
【００４４】
一方、炭化珪素質焼結体を均熱板２として使用する場合、多少導電性を有する均熱板２と発熱抵抗体５との間の絶縁を保つ絶縁層４としては、ガラス又は樹脂を用いることが可能であり、ガラスを用いる場合、その厚みが１００μｍ未満では耐電圧が１．５ｋＶを下回り絶縁性が保てず、逆に厚みが３５０μｍを越えると、均熱板２を形成する炭化珪素質焼結体や窒化アルミニウム質焼結体との熱膨張差が大きくなり過ぎるために、クラックが発生して絶縁層４として機能しなくなる。その為、絶縁層４としてガラスを用いる場合、絶縁層４の厚みは１００μｍ〜３５０μｍの範囲で形成することが好ましく、望ましくは２００μｍ〜３５０μｍの範囲で形成することが良い。
【００４５】
また、均熱板２を、窒化アルミニウムを主成分とするセラミック焼結体で形成する場合は、均熱板２に対する発熱抵抗体５の密着性を向上させるために、ガラスからなる絶縁層４を形成する。ただし、発熱抵抗体５の中に十分なガラスを添加し、これにより十分な密着強度が得られる場合は、省略することが可能である。
【００４６】
次に、絶縁層４に樹脂を用いる場合、その厚みが３０μｍ未満では、耐電圧が１．５ｋＶを下回り、絶縁性が保てなくなるとともに、発熱抵抗体５にレーザ加工等によってトリミングを施した際に絶縁層４を傷つけてしまい、絶縁層４として機能しなくなり、逆に厚みが１５０μｍを越えると、樹脂の焼付け時に発生する溶剤や水分の蒸発量が多くなり、均熱板２との間にフクレと呼ばれる泡状の剥離部ができ、この剥離部の存在により熱伝達が悪くなるため、載置面３の均熱化が阻害される。その為、絶縁層４として樹脂を用いる場合、絶縁層４の厚みは３０μｍ〜１５０μｍの範囲で形成することが好ましく、望ましくは６０μｍ〜１５０μｍの範囲で形成することが良い。
【００４７】
また、絶縁層４を形成する樹脂としては、２００℃以上の耐熱性と、発熱抵抗体５との密着性を考慮すると、ポリイミド樹脂、ポリイミドアミド樹脂、ポリアミド樹脂等が好ましい。
【００４８】
なお、ガラスや樹脂から成る絶縁層４を均熱板２上に被着する手段としては、前記ガラスペースト又は樹脂ペーストを均熱板２の中心部に適量落とし、スピンコーティング法にて伸ばして均一に塗布するか、あるいはスクリーン印刷法、ディッピング法、スプレーコーティング法等にて均一に塗布したあと、ガラスペーストにあっては、６００℃以上の温度で、樹脂ペーストにあっては、３００℃以上の温度で焼き付ければ良い。また、絶縁層４としてガラスを用いる場合、予め炭化珪素質焼結体又は炭化硼素質焼結体から成る均熱板２を１２００℃程度の温度に加熱し、絶縁層４を被着する表面を酸化処理し酸化膜２３を形成することで、ガラスから成る絶縁層４との密着性を高めることができる。
【００４９】
さらに、絶縁層４上に被着する発熱抵抗体５としては、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、白金（Ｐｔ）等の金属を、蒸着法やメッキ法にて直接被着するか、あるいは前記金属や酸化レニウム（Ｒｅ2Ｏ3）、ランタンマンガネート（ＬａＭｎＯ3）等の酸化物を導電材として含む樹脂ペーストやガラスペーストを用意し、所定のパターン形状にスクリーン印刷法等にて印刷したあと焼付けて前記導電材を樹脂やガラスから成るマトリックスで結合すれば良い。マトリックスとしてガラスを用いる場合、結晶化ガラス、非晶質ガラスのいずれでも良いが、熱サイクルによる抵抗値の変化を抑えるために結晶化ガラスを用いることが好ましい。
【００５０】
ただし、発熱抵抗体５に銀又は銅を用いる場合、マイグレーションが発生する恐れがあるため、このような場合には、発熱抵抗体５を覆うように絶縁層４と同一の材質から成る保護膜を３０μｍ程度の厚みで被覆しておけば良い。
【００５１】
また、図示しないが、発熱抵抗体５を内蔵するタイプの均熱板２に関しては、熱伝導率が高く電気絶縁性が高い窒化アルミニウム質焼結体を用いることが好ましい。この場合、窒化アルミニウムを主成分とし焼結助剤を適宜含有する原料を十分混合したのち円盤状に成形し、その表面にＷもしくはＷＣからなるペーストを発熱抵抗体５のパターン形状にプリントし、その上に別の窒化アルミニウム成形体を重ねて密着した後、窒素ガス中１９００〜２１００℃の温度で焼成することにより発熱抵抗体５を内蔵した均熱板２を得ることが出来る。また、発熱抵抗体５からの導通は、窒化アルミニウム質基材にスルーホール１９を形成し、タングステン（Ｗ）もしくはタングステンカーバイド（ＷＣ）からなるペーストを埋め込んだ後焼成するようにして表面に電極を引き出すようにすれば良い。また、給電部６は、ウェハＷの加熱温度が高い場合、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｔ等の貴金属を主成分とするペーストを前記スルーホール１９の上に塗布し９００〜１０００℃で焼き付けすることにより、内部の発熱抵抗体５の酸化を防止することができる。
【００５２】
上記絶縁層４を形成するガラスの特性としては、結晶質又は非晶質のいずれでも良く、例えばレジスト乾燥用に使用する場合、耐熱温度が２００℃以上でかつ０℃〜２００℃の温度域における熱膨張係数が均熱板２を構成するセラミックスの熱膨張係数に対し−５〜＋５×１０-7／℃の範囲にあるものを適宜選択して用いることが好ましい。即ち、熱膨張係数が前記範囲を外れたガラスを用いると、均熱板２を形成するセラミックスとの熱膨張差が大きくなりすぎるため、ガラスの焼付け後の冷却時において、均熱板２に反りが発生したり、クラックや剥離等の欠陥が生じ易いからである。
【００５３】
【実施例】
実施例  １
炭化珪素原料に３重量％のＢ4Ｃと２重量％の炭素を適量のバインダーおよび溶剤を用いて混合し、造粒した後成形圧１００ＭＰａで成形し、１９００〜２１００℃で焼成して、熱伝導率が８０Ｗ以上であり外径が２００ｍｍの円盤状の炭化珪素質焼結体を得た。
【００５４】
この焼結体の両主面に研削加工を施し、板厚４ｍｍ、外径２００ｍｍの円盤状をした均熱板２とし、さらに大気中で１２００℃×１時間の熱処理を施し前記均熱板２の表面に酸化膜を形成した。その後、ガラス粉末に対してバインダーとしてのエチルセルロースと有機溶剤としてのテルピネオールを混練して作製したガラスペーストをスクリーン印刷法にて敷設し、８０℃に加熱して有機溶剤を乾燥させたあと、４５０℃で３０分間脱脂処理を施し、さらに７００〜９００℃の温度で焼き付けを行うことにより、ガラスからなる厚み４００μｍの絶縁層４を形成した。次いで絶縁層４上に発熱抵抗体５を被着するため、導電材としてＡｕ粉末とＰｔ粉末を混合したガラスペーストを、スクリーン印刷法にて所定のパターン形状に印刷したあと、８０℃に加熱して有機溶剤を乾燥させ、さらに４５０℃で３０分間脱脂処理を施したあと、７００〜９００℃の温度で焼き付けを行うことにより、厚みが３０μｍの発熱抵抗体５を形成した。
【００５５】
発熱抵抗体５は図４に示すような中心部と外周部を径方向に２等分し、さらに外周部を周方向に３等分した４パターン構成とした。しかるのち発熱抵抗体５に給電部６を導電性接着剤にて固着させることにより、均熱板２を製作した。
【００５６】
また、支持体１１は、主面の４０％に開口部を形成した厚み２．５ｍｍのＳＵＳ３０４からなる２枚の板状構造体１３を準備し、この内の１枚に、センサー１０である熱電対を各パターン中央（φ１５０周上）に３本、中央に１本の計４本を形成し、８本の導通端子７を所定の位置に形成し、同じくＳＵＳ３０４からなる側壁部とネジ締めにて固定して支持体１１を準備した。
【００５７】
さらに、転写法により金ペーストからなる給電部６を形成し、９００℃で焼き付け処理した。その後、バネを有する導通端子７を装着した支持体１１にその外周部を弾性体８を介してネジ締めすることにより図１に示した本発明のウェハ加熱装置１とした。
【００５８】
また、均熱板２の載置面３の平坦度を４０μｍとした。
【００５９】
また、支持ピン１４の載置面３からの突出高さｈは１００μｍ、数は外周部に３個、中央部に１個の構成とし、支持ピンの配置を、均熱板２と同心のφ１５０ｍｍの周上３等配の位置に、温度センサーからの距離が、０ｍｍ、３．７ｍｍ、２６．２ｍｍ、５１．３ｍｍ、７５ｍｍとなる５種類を、均熱板２と同心のφ１９０ｍｍの周上３等配の位置に、前記距離が、２０ｍｍ、３５．９ｍｍ、６１．３ｍｍ、７４．８ｍｍ、８６．７ｍｍとなる５種類を、中央部支持ピン１４の配置をセンサー１０である熱電対からの距離が０ｍｍ、５ｍｍ、１０ｍｍ、２０ｍｍ、４０ｍｍ、６０ｍｍ、７５ｍｍ、９５ｍｍとなる８種類の計１７サンプル準備した。
【００６０】
そして、このようにして得られたウェハ加熱装置１の導電端子７に通電して２００℃で保持し、載置面３の上に載せたウェハＷ表面の温度分布を、均熱板２の同心円で半径４０ｍｍ、６０ｍｍ、９０ｍｍの円周上の３等分点９点の合計９点の温度バラツキが１℃以内となることを確認した後、さらに、１５０℃に３０分保持し、その後、ウェハＷを載せてウェハＷが１５０℃に保持されるまでのウェハ面内の温度バラツキの過渡特性を、１０枚の異なるウェハを用い１０回評価した。評価結果は、１０回の評価データの内、最も悪い３個のデータを抽出し、その３個のデータの平均値を評価結果として取り扱った。評価基準としては、ウェハＷの昇温過渡時の温度バラツキが１０℃以下のもの、ウェハＷ面の温度上昇時における温度のオーバーシュートが２．０℃以内であるものをＯＫとし、それ以上となるものはＮＧとした。ここでいうオーバーシュート量とは、均熱板２の温度を制御してウェハWの温度を所定の温度に制御する際に、勢い余ってその設定温度より高めになってしまった温度差のことである。
【００６１】
また、ウェハを入れ替えた際の温度が±１．０℃に安定するまでの時間を同時に測定した。これについては、５０秒以内に安定したものを良好とし、これ以上の時間を要するものは、不良として判定した。
【００６２】
結果を表１に示した。
【００６３】
【表１】
0003784253.tif 000002
【００６４】
表１から判るように、温度センサー−支持ピン距離が０ｍｍになるＮｏ．１、２は、支持ピンの影響を受け昇温が遅くなり、昇温過渡時の温度バラツキが１５〜１７℃と大きくなった。また、前記距離が７５ｍｍを越えるＮｏ．９、１７では、載置面３とウェハＷの間隔が不均一となり、昇温過渡時の温度バラツキが１４〜１８℃と大きくなり、オーバーシュートも２．５℃と大きくなった。
【００６５】
これに対し、前記距離が３．７〜７５ｍｍのＮｏ．３〜８、１０〜１６では、温度のオーバーシュート量を２．０℃以下とし、昇温過渡時の温度バラツキが１０℃以下とすることができた。
【００６６】
実施例  ２
ここでは、センサー１０の設置位置とウェハＷ表面の温度バラツキとの関係を調査した。図４に示したように、発熱抵抗体５を外周３分割と内周の４つに分割したウェハ加熱装置１において、センサー１０の取り付け深さを均熱板２の厚みの２／３とし、外周の３分割した発熱抵抗体５のセンサー１０取り付け位置を、図４に示すように、発熱抵抗体５の円周方向中心位置を外周から１／８づつずらした▲１▼〜▲７▼の位置のＮｏ．１〜７と、半径方向中心の同一半径上に発熱抵抗体５幅に対して中心から１／８づつずらした▲８▼〜の位置のＮｏ．８〜１０の各サンプルを作製した。また、取り付け位置▲４▼について、取り付け深さを５／６、４／５、３／４、２／３、１／２、１／４と変更したサンプルＮｏ．１１〜１６を準備して、実施例１と同様な評価をした場合の、オーバーシュートと温度安定時間を調べた。評価方法、評価基準は、実施例１と同様にした。
【００６７】
その他のサンプル作製条件は、実施例１と同様にした。なお、センサー１０と支持ピン１４間の距離は、全て１５ｍｍに固定した。
【００６８】
結果を、表２に示した。
【００６９】
【表２】
0003784253.tif 000003
【００７０】
表２に示したように、センサー１０の取り付け位置を発熱抵抗体５の外周部に設置したＮｏ．１、７、１０は、温度安定時間が５０秒を越えてしまうので好ましくない。また、Ｎｏ．１は、目標のオーバーシュートが２．０℃を越えてしまった。これに対し、センサー１０を発熱抵抗体５の中央部付近に取り付けたＮｏ．２〜６、８，９は、良好な特性を示した。
【００７１】
また、センサー１０の取り付け深さについては、均熱板２の厚みの５／６の深さに取り付けたＮｏ．１１は、オーバーシュートは小さくなったが、温度安定時間が５０秒以上と長くなった。また、前記取り付け深さが１／４のＮｏ．１５は、温度安定時間は、４０秒と早くなったが、オーバーシュートが２．４℃と大きくなった。これに対し、前記埋め込み深さを４／５〜１／２としたＮｏ．１２〜１４は、オーバーシュートおよび温度安定時間ともに、目標をクリアできた。
【００７２】
実施例  ３
ここでは、実施例１のＮｏ．５の条件で、支持ピン２０の載置面３からの突出高さｈを、３０μｍ、５０μｍ、１００μｍ、２００μｍ、３００μｍ、４００μｍ、５００μｍ、６００μｍとし、実施例１と同様にしてサンプルを評価した。
【００７３】
結果を表３に示した。
【００７４】
【表３】
0003784253.tif 000004
【００７５】
表３から判るように、支持ピン２０の載置面３からの突出高さｈが０．０３ｍｍと低いＮｏ．１は、均熱板２からの熱をウェハＷが直接受けるため、温度のオーバーシュートが２．３℃と大きくなった。また、前記突出高さｈを０．６０ｍｍとしたＮｏ．８は、オーバーシュート量は１．０℃と小さくなったが、温度が±１℃の範囲に安定するまでの時間が５５秒と遅くなってしまった。これに対し、前記突出高さｈが０．０５〜０．５ｍｍであるＮｏ．２〜７は、温度のオーバーシュート量を２．０℃以下とし、温度が±１．０℃に安定するまでの時間を５０秒以下とすることができた。
【００７６】
なお、本実験は、φ２００ｍｍ径のウェハＷを用いて行ったが、φ３００ｍｍ径のウェハＷであっても同様の結果であった。
【００７７】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、円盤状のセラミックスからなる均熱板の一方の主面をウェハ載置面とし、該載置面にウェハを支持するための支持ピンを有し、他方の主面または内部に発熱抵抗体を有するウェハ加熱装置において、前記発熱抵抗体が複数のブロックに分割してあり、前記支持ピンを同心円上に等間隔に配置するとともに、前記均熱板の他方の主面に複数の温度制御用のセンサーを備え、前記載置面から見て前記センサーが各前記ブロックの中心から前記ブロックの周方向の幅の１／４、径方向の幅１／４の範囲の中にあり且つ前記支持ピンと重ならないように備えたことにより、ウェハを交換した際のウェハ温度の昇温過渡時のオーバーシュートを１０℃以下に小さくし、オーバーシュート量を小さくするとともに、所定温度±１℃にウェハ温度が安定するまでの時間を短縮することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明のウェハ加熱装置を示す断面図である。
【図２】  （ａ）は、本発明のウェハ加熱装置の均熱板の平面図であり、（ｂ）はそのＸ−Ｘ断面図である。
【図３】  本発明のウェハ加熱装置の支持ピン近傍の拡大断面図である。
【図４】  本発明のウェハ加熱装置の発熱抵抗体パターンの一例を示す図である。
【図５】  従来のウェハ加熱装置の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
１：ウェハ加熱装置
２：均熱板
３：載置面
４：絶縁層
５：発熱抵抗体
６：給電部
７：導通端子
８：弾性体
１０：熱電対
１１：支持体
１４：支持ピン
１５：凹部
２４：固定治具
Ｗ：ウェハ
【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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