JP4325902B2

JP4325902B2 - ウエハ加熱装置

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Publication number: JP4325902B2
Application number: JP2002078203A
Authority: JP
Inventors: 智田中
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2002-03-20
Filing date: 2002-03-20
Publication date: 2009-09-02
Anticipated expiration: 2022-03-20
Also published as: JP2003282393A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主にウエハを加熱するのに用いるウエハ加熱装置に関するものであり、例えば、半導体ウエハや液晶装置あるいは回路基盤等のウエハ上に薄膜を形成したり、前記ウエ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、半導体ウエハ（以下、ウエハと略す）を加熱するためにウエ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、まとめて複数のウエハを成膜処理するバッチ式のものが使用されていたが、ウエハの大きさが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枚づ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、ウエハの処理時間の短縮が必要とされている。このため、ウエハ支持部材に対して、ウエ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、半導体ウエハ上へのレジスト膜の形成にあたっては、図１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２の一方の主面を、ウエハＷを載せる載置面とし、他方の主面には絶縁層４を介して発熱抵抗体５が設置され、さらに前記発熱抵抗体５に導通端子７が弾性体８により固定された構造のウエハ加熱装置１が用いられていた（特開２００１−１８９２７６号公報参照）。そして、前記均熱板２は、支持体１１にボルト１７で固定され、さらに均熱板２の内部には熱電対１０が挿入され、これにより均熱板２の温度を所定に保つように、導通端子７から発熱抵抗体５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７は、板状構造部３に絶縁層９を介して固定されていた。
【０００５】
そして、ウエハ加熱装置１の載置面３に、レジスト液が塗布されたウエハＷを載せたあと、発熱抵抗体５を発熱させることにより、均熱板２を介して載置面３上のウエハＷを加熱し、レジスト液を乾燥焼き付けしてウエハＷ上にレジスト膜を形成するようになっていた。
【０００６】
発熱抵抗体５としては、特開１９９９−４０３３０号特許に示されているように、金、銀、白金、パラジウム、鉛、タングステン、ニッケル等の金属を用いて厚み１０〜２０μｍとすることが紹介されているが、実際に検討されているのは、銀−鉛系の発熱抵抗体５である。
【０００７】
このようなウエハ加熱装置１において、ウエハ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、ウエハＷの温度分布を均一にすることが重要である。ウエハ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エハ加熱装置１において、発熱抵抗体５の抵抗分布を調整したり、発熱抵抗体５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いた。
【０００８】
また、半導体の設計ルールは年々微細化の方向に進んでおり、配線パターンの微細化のために感光性樹脂をさらに均一な温度分布で加熱できるようなウエハ加熱装置１が求められている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来のウエハ加熱装置では載置面に反りが発生し、載置面上に設置したウエハＷを所定の温度に加熱することができないという問題があった。
【００１０】
原因を調査したところ、発熱抵抗体の形成が反りに影響していることが判った。従来は、均熱板表面の温度分布を一定にするためには、発熱抵抗体を形成する面積を均熱板の主面に対して６０％程度と大きくすることにより、発熱面積を大きくすることが、均熱板表面の温度分布を小さくするのに有効であると考えていたが、均熱板の基材である窒化アルミニウム板を焼成したのち、その一方の主面に発熱抵抗体を形成すると、発熱抵抗体と均熱板の熱膨張率の差により反りが発生し、好ましくないことが判った。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明のウエハ加熱装置は、上記のような課題を解決するために考案したものであり、窒化アルミニウム質セラミックスからなる均熱板の一方の主面をウエハの載置面とし、他方の主面に発熱抵抗体を有するとともに、該発熱抵抗体と電気的に接続される給電部を前記他方の主面に具備してなるウエハ加熱装置において、前記均熱板の一方の主面の面積に対する発熱抵抗体の面積比率をＳ（％）としたとき、１５≦Ｓ≦５０とすることにより、前記載置面が前記均熱板の前記載置面側への反りによって３５〜６０μｍの凸となるように調整することを特徴とする。
【００１２】
また、前記均熱板の外周側に形成される少なくともひとつの発熱抵抗体の線幅が内周側に形成される発熱抵抗体の線幅よりも狭いことを特徴とする。
【００１３】
そして、前記発熱抵抗体の線幅ｗ１とそれに近接する線間距離ｇ１の比ｗ１：ｇ１が０．２：１〜０．８：１であり、且つ線幅ｗ１が４ｍｍ以下であることを特徴とする。
【００１４】
さらに、前記発熱抵抗体が中央部と外周部に分割され、これらのうち外周部に形成されている発熱抵抗体が周方向に４つ以上に分割されており、上記外周部の発熱抵抗体の電力密度が中心部の電力密度に対して１００〜２００％であることを特徴とする。
【００１５】
【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。
【００１６】
図１は本発明に係わるウエハ加熱装置１の１例を示す断面図であり、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、ウエハ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。
【００１７】
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。
【００１８】
さらに、均熱板２と支持体１１の外周にボルト１７を貫通させ、均熱板２側より弾性体、座金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にウエハを載せ、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、ウエハ加熱におけるウエハＷ表面に温度分布が発生することを防止できる。
【００１９】
ウエハＷは、載置面３上に設置された支持ピン１７により、載置面３から１００μｍ程度持ち上げられた状態で保持するようになっており、均熱板２との接触不良による温度分布の発生を防止し、均熱板２からの熱輻射により加熱される構造となっていた。
【００２０】
また、支持体１１は板状構造体と側壁部とからなり、該板状構造体には発熱抵抗体５に電力を供給するための導通端子７が絶縁材を介して設置され、空気噴射口１２や熱電対固定部が形成されている。そして、前記導通端子７は、給電部６にロウ材等の導電性の接合材により固定される構造となっている。
【００２１】
本発明のウエハ加熱装置１は、前記均熱板２の載置面３の面積に対する発熱抵抗体５の面積比率をＳ（％）としたとき、１５≦Ｓ≦５０であることを特徴とする。ここで、発熱抵抗体５の面積とは、導体成分が形成されているパターン部分のみを意味し、パターン間のギャップは含まない。
【００２２】
発熱抵抗体５は、通常、均熱板２と同時焼成せず均熱板２を焼成後、均熱板２の両主面を表面研削加工したのち、発熱抵抗体５をプリント、転写等の手法を用いて形成し、８００〜１２００℃の温度で焼付処理して形成する。発熱抵抗体５の厚みは、通常１０〜２０μｍに調整されている。
【００２３】
発熱抵抗体５としては、通常ガラスフリットを添加したＡｇペーストが使用される。このＡｇペーストの見掛けの熱膨張率は、ガラスフリットとＡｇの体積比率により決まり、熱膨張率は、１５〜１６×１０^-6／℃程度になる。これに対し、均熱板２の熱膨張率は、４．５×１０^-6／℃であり、両者の間には、１２×１０^-6／℃の熱膨張差がある。
【００２４】
この熱膨張率差により、均熱板２には均熱板２の載置面３側が凸になるような反りが発生していた。これまで、均熱板２の表面に発生する温度分布を小さくするために、均熱板２の載置面３の面積に対する発熱抵抗体５の面積比率Ｓについては６０％程度としていたが、この面積比率を大きくすると反りが大きくなり過ぎて好ましくないことが判った。
【００２５】
均熱板２の反りを低減するためには均熱板２の厚みを厚くすれば良いが、均熱板２の厚みを厚くし過ぎると、均熱板２の冷却性能が悪くなってしまう。そこで、均熱板２の厚みは４ｍｍ以下に調整する。また、上記反りを防止するためには均熱板２の厚みは２ｍｍ以上にすることが好ましい。より好ましくは、均熱板２の厚みは３ｍｍ±０．５ｍｍ程度とする。
【００２６】
最近は、１枚１枚のウエハＷを個別に処理する枚葉式の処理時間を短縮することが要求されており、載置面３側に設置されるウエハＷの温度の昇温過渡時の均熱性を向上させることが要求されており、処理後のウエハＷを取り除き新しいウエハＷを設置した後、ウエハＷが１５０±０．３℃に保持されるまでの時間を５０秒以下にすることが要求されている。このためには、載置面３側が３５〜６０μｍ程度凸になるように反りを調整することが好ましい事が判っている。中心部に較べ外周部の温度は上がり難いため、中心部の発熱は外周に較べて小さくなるように調整されている。このため、ウエハＷを載せ替えた際のウエハ中心部の温度は上がり難くなっている。そこで、載置面３の中心部を外周に較べて凸になるように調整する。このためには、均熱板２の載置面３の面積に対する発熱抵抗体５の面積比率Ｓを１５〜５０％とすることが好ましいことが判った。
【００２７】
この面積比率Ｓを１５％未満にすると、均熱板２の均熱性が損なわれ、載置面３に載置したウエハＷの温度分布が、１５０±０．３℃になるまでの時間が長くなってしまうので、好ましくない。
【００２８】
また、この面積比率Ｓを、５０％を越える値にすると、均熱板２の反りが６０μｍを越えてしまい、中心部の昇温が早くなり過ぎてしまうため好ましくない。さらに、面積比率Ｓを１５〜４０％とすることが好ましい。
【００２９】
この面積比率は、載置面の面積と発熱抵抗体の面積の設計値から算出することができる。また、実際の均熱板２から直接測定する場合は、画像解析により算出することができる。
【００３０】
また、図３に示すように、前記発熱抵抗体が複数の線状の発熱抵抗体からなり、前記均熱板２の外周側に形成される少なくともひとつの発熱抵抗体５の線幅ｗ１が内周側に形成される発熱抵抗体５の線幅ｗ２よりも狭くなるように形成することが好ましい。このように外周部の発熱抵抗体５の線幅ｗ１を均熱板２の内周部に形成する発熱抵抗体５の線幅ｗ２よりも狭く形成することにより、発熱抵抗体５の線熱膨張率の差による熱応力を分割することにより、反りの応力が緩和され、反りを小さくすることが可能となる。好ましくは、ｗ１／ｗ２が０．９より小さくなるように調整することが好ましい。外周部の線幅ｗ１を内周部の線幅ｗ２より小さくすることは、熱放散が大きい外周部の温度を有効に上昇させるためにも有効である。もし、発熱抵抗体５が径方向に３つのブロックに分割されている場合は、ｗ１は最外周のブロックの線幅、ｗ２は中央部のブロックの線幅を意味する。また、線幅ｗ１、ｗ２は、それぞれのブロックの線幅の平均である。
【００３１】
そして、前記均熱板の外周部の発熱抵抗体５の線幅ｗ１と、該発熱抵抗体と該抵抗発熱体に近接する発熱抵抗体との線間距離ｇ１との比ｗ１：ｇ１を０．２：１〜０．８：１とし、且つ線幅ｗ１を４ｍｍ以下とすることが好ましい。前記線幅ｗ１を４ｍｍより大きくすると、屈曲部において電流が内側を集中的に流れるようになり、屈曲部の外周部の温度が上がり難くなるため、均熱板２の温度を、±０．３℃に保持することが難しくなる。特に、発熱抵抗体５を複数のブロックに分割した際に、ブロック間の境界付近の温度分布を調整し難くなる。さらに好ましくは、線幅ｗ１を１．０〜２．５ｍｍとすることが好ましい。
【００３２】
また、線幅ｗ１とギャップｇ１の関係ｗ１／ｇ１は、温度分布からすれば、ｗ１／ｇ１を１より大きくする方が発熱面積を大きくして温度分布を小さくするのに有利であるが、発熱抵抗体５の面積を大きくすると均熱板２の反りが大きくなるので、ｗ１：ｇ１を０．２：１〜０．８：１に調整する。さらに好ましくは、ｗ１：ｇ１を０．３：１〜０．６：１にすると良い。
【００３３】
この線幅ｗ１と線間距離ｇ１の関係は、内周部分の線幅ｗ２とギャップｇ２についても同様であるが、特に外周部分の比率が反りに対して重要である。
【００３４】
内周部の発熱抵抗体５の線幅ｗ２と線間距離ｇ２の関係についても同様とすることが好ましい。
【００３５】
さらに、前記発熱抵抗体５が少なくとも中央部と外周部に分割されており、その外周部に形成されている発熱抵抗体５が周方向に４つ以上に分割されており、該外周部の発熱抵抗体５の電力密度が中心部の電力密度に対して１００〜２００％であることが好ましい。電力密度とは、発熱抵抗体５を加熱した際に発熱抵抗体５の導体部の単位面積当りの発熱量を意味する。周方向の温度分布を±０．３℃以内に調整するためには、外周部の発熱抵抗体５を少なくとも４つ以上に分割することが必要である。また、外周部の電力密度を内周部の電力密度に対して、１００〜２００％、さらに好ましくは１３０〜１６０％に調整すると良い。
【００３６】
均熱板２の放熱特性を考慮すると、中心部は外周部からの熱伝導によりさほど大きく加熱しなくても加熱しやすいが、外周部は中心部に較べて放熱量が多いので中心部に較べて、発熱量を多くしないと均熱性が保てない。均熱板２の厚みが２〜４ｍｍと薄い本発明の均熱板２については、均熱板２の熱容量が小さいため、温度分布が発生しやすくなる。このように厚みの薄い均熱板２を用いる場合、温度分布により均熱板２に反りが発生すると、さらに載置面２上に載せたウエハＷの温度分布が大きくなる。
【００３７】
そこで、ウエハＷを交換した時の昇温過渡時の温度分布についても小さくする必要がある。そこで、発熱抵抗体５の抵抗分布について、中心部から外周部に向けて徐々に抵抗値が大きくなるようにし、昇温過渡時から温度分布が小さくなるようにすることが好ましい。
【００３８】
また、発熱抵抗体５の厚みは、１０〜５０μｍにすることが好ましい。該厚みが１０μｍ未満であれば、発熱抵抗体５と均熱板２の間には熱膨張差があるため、昇温降温時の熱サイクルにより、発熱抵抗体５の抵抗値が上昇し、引いては断線に繋がるので好ましくない。また、発熱抵抗体５の厚みが５０μｍを越えると、発熱抵抗体５と均熱板２の熱膨張差による応力が大きくなり、均熱板２の反りが大きくなるので好ましくない。さらに好ましくは、２０〜４０μｍとすると良い。
【００３９】
さらに、本発明のウエハ加熱装置１の構造について、図を用いて説明する。
【００４０】
また、本発明のウエハ加熱装置１は、図２に示すように載置面３には複数の凹部２１が形成されており、該凹部２１の中にウエハＷを支えるための支持ピン１７を配置している。そして、前記支持ピン１７の載置面３からの突出高さは、０．０５〜０．５ｍｍであり、該支持ピン１７はウエハ中心部１点と、さらに少なくとも３点のウエハ径×０．６以上の同心円外周上に配列され、外周上の該支持ピン１７高さのバラツキは１５μｍ以下であり、かつ該中央部の支持ピン１７高さは外周上の支持ピン１７高さより低くなるように調整されている。
【００４１】
前記突出高さが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、前記突出高さが０．５ｍｍを越えるとウエハＷ交換後のウエハＷ温度の昇温応答性が悪くなり、ウエハ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、かつウエハ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。
【００４２】
また、前記支持ピン１７の先端は曲面形状をなすとともに、該曲面部分の表面粗さはＲａ≦０．８μｍでなければならない。なぜならば、ウエハＷに対するパーティクル付着を低減させるためには、ウエハＷを支持する部材はウエハＷを傷つけるものであってはならないことは勿論のこと、ウエハＷに接触する面積は少ない方が良いためである。ウエハＷに接触する面積を極小とするには、前記支持ピン１７の先端は鋭利形状とすべきであるが、逆にウエハＷを削り取りパーティクルを発生させる虞がある。よって、前記支持ピン１７の先端は曲面形状とするとともに、該曲面部分の表面粗さはＲａ≦０．８μｍとして、ウエハＷと摺動してもウエハＷや前記支持ピン１７自身を傷つけないような滑らかな仕上げとしなければならない。
【００４３】
なお、支持ピン１７は凹部２１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、図２に示すように固定治具２４を凹部２１の上部に設置する。この固定治具２４は、支持ピン１７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べきである。
【００４４】
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。
【００４５】
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熱電対１０を設置する。
【００４６】
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、ウエハ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、このウエハ加熱装置１により半導体ウエハＷを加熱するには、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エハ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エハＷを載置面３上に載せる。次に、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上のウエハＷを加熱する。
【００４７】
このとき、本発明によれば、均熱板２を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、１８０Ｗ／（ｍ・Ｋ）と高い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。
【００４８】
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。
【００４９】
さらに、均熱板２の載置面３とは反対側の主面は、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。
【００５０】
ただし、発熱抵抗体５に銀を用いる場合、マイグレーションが発生する虞があるため、このような場合には、発熱抵抗体５を覆うようにマイグレーションを防止するための緻密な被覆を形成すれば良い。
【００５１】
【実施例】
実施例１
窒化アルミニウム原料に３重量％の酸化イットリウム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１８０Ｗ／（ｍ・Ｋ）であり外径が２００ｍｍの円盤状の窒化アルミニウム質焼結体を得た。
【００５２】
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焼結体の表面に酸化膜２４を形成した。次いで酸化皮膜２４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。また、均熱板２の載置面３の面積に対する発熱抵抗体５の面積比率Ｓを１０％、１５％、２５％、３０％、４０％、５０％、６０％と変化させたものを準備した。
【００５３】
発熱抵抗体５は図３に示すような中心部と外周部を径方向に３等分し、さらに外周部を周方向に４等分した６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。
【００５４】
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、熱電対１０、１０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。
【００５５】
その後、前記支持体１１の上に、均熱板２を重ね、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エハ加熱装置１とした。
【００５６】
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エハ加熱装置１とした。
【００５７】
また、支持ピン１７の載置面３からの突出高さは、１００μmとした。
【００５８】
そして、このようにして得られたウエハ加熱装置１の導電端子７に通電して２００℃で保持し、載置面３の上に載せたウエハ表面の温度分布を、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１０点の温度バラツキが±０．３℃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、ウエハＷを載せてウエハＷが１５０℃に保持されるまでのウエハ面内の温度バラツキの過渡特性を評価した。
【００５９】
評価基準としては、ウエハ面の温度上昇時における温度のオーバーシュートが９．０℃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エハ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。
【００６０】
また、ウエハを入れ替えた際の温度が±０．３℃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。
【００６１】
結果を表１に示した。
【００６２】
【表１】

【００６３】
表１から判るように、発熱抵抗体５の面積比率が１０％であるＮｏ．１は、発熱抵抗体５の発熱時に発生する温度分布がなかなか一定にならず、±０．３℃以内にウエハの温度分布が安定するまでの時間が目標の５０秒を越えてしまった。また、発熱抵抗体５の面積を６０％にしたＮｏ．６は、均熱板２の反りが８０μｍと大きくなり、同じく±０．３℃以内にウエハの温度分布が安定するまでの時間が目標の５０秒を越えてしまった。
【００６４】
これに対し、発熱抵抗体５の面積比率が１５〜５０％のＮｏ．２〜５は、前記安定時間が５０秒以内となり良好な昇温特性を示した。
【００６５】
実施例２
ここでは、発熱抵抗体５の外周部の線幅ｗ１と内周部の線幅ｗ２と均熱板２の反りとの関係について調査した。外径が３２０ｍｍφ、厚みが３ｍｍの窒化アルミニウム板を両面研磨機を用いて平面研磨し、２つの主面の平行度を１０μｍ以下となるようにした後、表面に導体成分としてＡｇを結合剤としてガラスを含有する発熱抵抗体５を２０μｍプリント形成し、８００℃で焼付処理したのち、均熱板の反りを評価した。ｗ１：ｗ２を１：１、０．８：１、０．６：１、０．４：１と変更して、均熱板２の反りを確認した。ここで、線幅ｗ１、ｗ２は、最外周のブロックと中央のブロック各々の任意の１０点の線幅の平均値を取った。
【００６６】
結果を表２に示した。
【００６７】
【表２】

【００６８】
表２から判るように、発熱抵抗体５の幅の比率ｗ１：ｗ２を１：１としたＮｏ．１は、均熱板２の反りが５８μｍ発生したが、前記比率ｗ１：ｗ２を１：１より小さくしたＮｏ．２〜４は、前記比率を小さくするにつれ反りが低減する傾向を示した。温度安定時間も、発熱抵抗体５の線幅比率ｗ１：ｗ２を小さくするに従い改善する傾向を示した。
【００６９】
発熱抵抗体５の外周部の線幅ｗ１を内周部の線幅ｗ２に較べて狭くすることにより、均熱板２の反りを低減できることが判った。
【００７０】
実施例３
ここでは、発熱抵抗体５の外周部の線幅ｗ１とそれに近接する線間距離ｇ１との比率ｗ１：ｇ１と、均熱板２の反りとの関係を調査した。ｗ１：ｇ１を１：１、０．８：１、０．６：１、０．５：１、０．４：１、０．３：１、０．２：１、０．１：１と変更して、均熱板２の反りを確認した。また、この均熱板２を支持体１１に組み込んで、実施例１と同様に、ウエハＷを載せ替えた際のウエハＷの温度が均一になるまでの温度安定時間を測定した。発熱抵抗体５としては、Ａｇ７８重量％に低融点ガラスである亜鉛−ホウ珪酸ガラス２２重量％を混合したペーストを４０μｍプリントしたものを用いた。
【００７１】
なお、発熱抵抗体５の配置は、中心部と外周部に分割し、さらに外周の発熱抵抗体５を円周方向に４分割したパターンを用いた。
【００７２】
結果を、表３に示した。
【００７３】
【表３】

【００７４】
表３から判るように、発熱抵抗体５の幅の比率ｗ１：ｇ１を１：１としたＮｏ．１は、均熱板２の反りが５８μｍ発生したが、前記比率ｗ１：ｇ１を１：１より小さくしたＮｏ．２〜７は、前記比率を小さくするにつれ反りが低減する傾向を示した。温度安定時間も、発熱抵抗体５の比率ｗ１：ｇ１を小さくするに従い改善する傾向を示した。しかしながら、比率ｗ１：ｇ１を０．１：１は、線間距離ｇ１に対して線幅ｗ１が狭過ぎるためか、温度安定時間が増加する傾向を示した。そこで、好ましくは比率ｗ１：ｇ１を０．２：１〜０．８：１とするのが良いと判断した。
【００７５】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、窒化アルミニウム質セラミックスからなる均熱板の一方の主面をウエハの載置面とし、他方の主面に発熱抵抗体を有するとともに、該発熱抵抗体と電気的に接続される給電部を前記他方の主面に具備してなるウエハ加熱装置において、前記均熱板の一方の主面の面積に対する発熱抵抗体の面積比率をＳ（％）としたとき、１５≦Ｓ≦５０とすることにより、前記載置面を前記均熱板の前記載置面側への反りによって３５〜６０μｍの凸となるように調整することにより、ウエハを交換した際のウエハ温度の昇温過渡時のオーバーシュートを９℃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±０．３℃に５０秒以下という短時間でウエハ温度を安定させることが可能なウエハ加熱装置を提供できるようになった。
【００７６】
また、発熱抵抗体の線幅を内周部より外周部の方が狭くなるようにすることにより、均熱板の反りを低減することが可能となり、ウエハ交換時の温度回復時間を低減できるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のウエハ加熱装置を示す断面図である。
【図２】本発明のウエハ加熱装置の支持ピン設置部の拡大断面図である。
【図３】本発明のウエハ加熱装置の発熱抵抗体の一例を示す平面図である。
【符号の説明】
１：ウエハ加熱装置
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
２０：支持ピン
２１：凹部
２４：固定治具
Ｗ：ウエハ

Claims

窒化アルミニウム質セラミックスからなる均熱板の一方の主面をウエハの載置面とし、他方の主面に発熱抵抗体を有するとともに、該発熱抵抗体と電気的に接続される給電部を前記他方の主面に具備してなるウエハ加熱装置において、前記均熱板の一方の主面の面積に対する発熱抵抗体の面積比率をＳ（％）としたとき、１５≦Ｓ≦５０とすることにより、前記載置面が前記均熱板の前記載置面側への反りによって３５〜６０μｍの凸となるように調整することを特徴とするウエハ加熱装置。
前記発熱抵抗体が複数の線状の発熱抵抗体からなり、前記均熱板の外周側に形成される少なくともひとつの前記発熱抵抗体の線幅が内周側に形成される前記発熱抵抗体の線幅よりも狭いことを特徴とする請求項１記載のウエハ加熱装置。
前記均熱板の外周部に形成される前記発熱抵抗体の線幅ｗ１と、該発熱抵抗体と該抵抗発熱体に近接する発熱抵抗体との線間距離ｇ１との比１：ｇ１が０．２：１〜０．８：１であり、且つ前記線幅ｗ１が４ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１記載のウエハ加熱装置。
前記発熱抵抗体が前記均熱板の中央部と外周部に分割され、これらのうち外周部に形成されている前記発熱抵抗体が周方向に４つ以上に分割されており、前記外周部の前記発熱抵抗体の電力密度が中心部の電力密度に対して１００〜２００％であることを特徴とする請求項１記載のウエハ加熱装置。