JP5524560B2 - ヒータユニット反射板および該反射板を備えたヒータユニット - Google Patents

Description

本発明は、反射率が高いヒータユニット反射板および該反射板を備えたヒータユニットに関する。

半導体製造過程では、ウエハプロセス処理を行う際に、基板加熱用のヒータユニットが用いられる（例えば、特許文献１参照）。このヒータユニットは、円盤状のヒータと、該ヒータの下側に絶縁板を介して配置した反射板とを備えている。

特開２００５−１６６８３０号公報

しかしながら、特許文献１に記載された反射板は、炭化ケイ素を含む材料で単層構造に形成されているため、熱容量は小さい一方、反射率が低いという問題があった。そこで、本発明は、簡単な構造で、反射率が高いヒータユニット反射板および該反射板を備えたヒータユニットを提供することを目的とする。

上述した課題を解決するため、本発明は、次のような特徴を有する。本発明の第１の特徴は、半導体基板を加熱処理するヒータユニット（ヒータユニット１）に用いられるヒータユニット反射板（ヒータユニット反射板４）であって、炭化ケイ素からなる第１層（第１層７）と、ステンレスからなる第２層（第２層８）とが積層されていることを要旨とする。

本発明に係るヒータユニット反射板は、炭化ケイ素からなる第１層と、ステンレスからなる第２層とが積層されているため、熱容量が小さく、反射率が高い。

第１層は、炭化ケイ素からなるため、熱容量が小さい。熱容量が小さいと、ヒータユニット反射板における熱ロスが小さくなるため、ヒータユニットの電力消費量を抑制することができる。その一方、炭化ケイ素は、熱伝導率が高いため、炭化ケイ素を反射板に用いた場合、反射板自体の輻射が大きいため、反射率が低く、断熱性が低下する。

これに対して、第２層がステンレスから形成される。ステンレスの熱容量は小さく、熱伝導率も低い。また、反射率も高い。従って、第１層と第２層とを積層させることによって、熱容量が小さく、反射率が高いヒータユニット反射板を得ることができる。

本発明の他の特徴は、通電によって加熱されるヒータ（ヒータ２）と、該ヒータの下側に配設される反射板とを備え、半導体基板を加熱処理するヒータユニット（ヒータユニット１）であって、前記反射板は、炭化ケイ素からなる第１層とステンレスからなる第２層とを積層したヒータユニット反射板（ヒータユニット反射板４）であることを要旨とする。

本発明によれば、簡単な構造で、反射率が高いヒータユニット反射板および該反射板を備えたヒータユニットを提供することができる。

図１は、本発明の実施形態によるヒータユニットの分解斜視図である。 図２は、図１の断面図である。 図３は、図２のヒータユニット反射板を拡大した断面図である。 図４は、従来例によるヒータユニットの断面図である。 図５は、比較例によるヒータユニットの断面図である。

本発明に係るヒータユニットおよびヒータユニット反射板の実施形態について、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、同一または類似の部分には、同一または類似の符号を付している。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。したがって、具体的な寸法などは以下の説明を参酌して判断すべきものである。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。

図１は本発明の実施形態によるヒータユニットの分解斜視図、および、図２は図１の断面図であり、電極は省略している。図１，２に示すように、本実施形態によるヒータユニット１は、最も上側に配置されたヒータ２と、該ヒータ２の下側にヒータ２に当接した状態で配置された絶縁板３と、該絶縁板３の下側に所定間隔をおいて配置されたヒータユニット反射板４と、を備えており、半導体基板（図示せず）を加熱処理する際に用いられる。これらのヒータ２、絶縁板３およびヒータユニット反射板４は、ともに同心円状に形成された円板状部材である。

ヒータ２は、炭化ケイ素からなり、円板状に形成されている。ヒータ２は、通電によって加熱され、表面および裏面の双方から熱を発する。ヒータ２に載置されるウエハを効率的に加熱するためには、ヒータ２の裏面側から発生した熱をヒータ２の表面側へ戻すことが望ましい。そのため、ヒータユニット１のヒータ２の裏面側には、反射率の高いヒータユニット反射板４が設けられている。ヒータ２の厚さは、例えば２ｍｍが好ましい。また、ヒータ２の下面から下方に向けて一対の電極５，５が延びている。

絶縁板３は、不透明石英などから形成することが望ましい。絶縁板３の厚さは、例えば４ｍｍが好ましい。絶縁板３は、ヒータ２の裏面に当接または近接させた状態で配設することが好ましい。

ヒータユニット反射板４は、絶縁板３の下方に配置されている。ヒータユニット反射板４と絶縁板３との間には、空間６が介在している。ヒータユニット反射板４と絶縁板３との間の所定距離は、例えば、２ｍｍである。

次に、ヒータユニット反射板４について、具体的に説明する。ヒータユニット反射板４は、図３に拡大して示すように、炭化ケイ素からなる第１層７と、ステンレスからなる第２層８とを有する。本実施形態では、ヒータユニット反射板４において炭化ケイ素からなる第１層７の上側（ヒータ２側）に第２層８が配置される。第１層７は、例えば０．７ｍｍが好ましく、第２層８は、例えば０．３ｍｍが好ましい。

第１層７は、炭化ケイ素からなるため、第１層７の熱容量は小さい。熱容量が小さいと、ヒータ２における熱ロスが小さくなるため、電力消費量を抑制することができる。しかし、その一方、炭化ケイ素は、熱伝導率が高く、反射板自体からの輻射が大きいため、反射率が低く、断熱性も低下する。

ここで、第２層８は、ステンレスから形成されるため、第２層８の熱容量は小さい。また、熱伝導率も低く、反射率も高い。ステンレスの表面には、ステンレスに含有されるクロム（Ｃｒ）が空気中で酸素と結合してできる不動態皮膜が形成されている。このため、耐食性が高いという利点も有する。ステンレス表面に形成される不動態皮膜は、厚さが５ｎｍ程度であり、クロムの水和オキシ酸化物（ＣｒＯ_ｘ（ＯＨ）_２−ｘ・ｎＨ_２Ｏ）を主体として構成されている。

なお、第１層７と第２層８との温度差に起因する応力を緩和するために、第２層８にスリットを形成しても良い。

（作用・効果）
本発明の実施形態による作用効果を説明する。

（１）本実施形態に係るヒータユニット反射板４は、半導体基板を加熱処理するヒータユニット１に用いられるヒータユニット反射板４であって、炭化ケイ素からなる第１層７と、ステンレスからなる第２層８とを積層している。

このように、ヒータユニット反射板４は、炭化ケイ素からなる第１層７と、ステンレスからなる第２層８とが積層されているため、熱容量が小さく、反射率が高い。

第１層７は、炭化ケイ素からなるため、熱容量が小さい。熱容量が小さいと、ヒータユニット反射板４における熱ロスが小さくなるため、ヒータユニット１の電力消費量を抑制することができる。その一方、炭化ケイ素は、熱伝導率が高いため、炭化ケイ素を反射板に用いた場合、反射板自体の輻射が大きいため、反射率が低く、断熱性が低下する。これに対して、本実施形態では、第２層８がステンレスから形成される。ステンレスの熱容量は小さく、熱伝導率も低い。また、反射率も高い。従って、第１層７と第２層８とを積層させることによって、熱容量が小さく、反射率が高いヒータユニット反射板４を得ることができる。

（２）本実施形態に係るヒータユニット１は、通電によって加熱されるヒータ２と、該ヒータ２の下側に配設される反射板と、を備え、半導体基板を加熱処理するヒータユニット１であって、前記反射板は、炭化ケイ素からなる第１層７とステンレスからなる第２層８とを積層したヒータユニット反射板４である。

このヒータユニット１においてもヒータユニット反射板４が配設されているため、熱容量を小さく、反射率を高くすることができる。

以下に、本発明を実施例を通して更に具体的に説明する。下記表１に示すように、従来例に用いるヒータユニットにおける反射板は不透明石英から１層構造に形成し、比較例の反射板はＳｉＣから１層構造に形成し、本発明例の反射板は、ＳｉＣとＳＵＳから２層構造に形成している。

図４に示すように、比較例に係るヒータユニット１０１は、ヒータ２と絶縁板３とヒータユニット反射板１０４とを備えている。これらのヒータ２と絶縁板３とは、本発明の実施形態で説明したヒータ２と絶縁板３と同一であり、それぞれの厚さは２ｍｍ、４ｍｍである。また、ヒータユニット反射板１０４は、不透明石英から形成された一層構造に形成されている。ヒータユニット反射板１０４の厚さは、２ｍｍであり、空間６の上下距離は２ｍｍである。

図５に示すように、比較例にかかるヒータユニット２０１は、ヒータ２と絶縁板３とヒータユニット反射板２０４とを備えている。これらのヒータ２と絶縁板３とは、本発明の実施形態で説明したヒータ２と絶縁板３と同一であり、それぞれの厚さは２ｍｍ、４ｍｍである。また、ヒータユニット反射板２０４は、ＳｉＣから形成された一層構造に形成されており、１ｍｍの厚さであり、空間６の上下距離は２ｍｍである。

図２に示すように、本発明の実施例にかかるヒータユニット１は、ヒータ２と絶縁板３とヒータユニット反射板４とを備えている。これらのヒータ２と絶縁板３とは、本発明の実施形態で説明したヒータ２と絶縁板３と同一であり、それぞれの厚さは２ｍｍ、４ｍｍである。また、ヒータユニット反射板４は、ＳｉＣとＳＵＳから形成された二層構造に形成されており、ＳｉＣの厚さが０．７ｍｍ、ＳＵＳの厚さが０．３ｍｍ、合計の厚さが１ｍｍであり、空間６の上下距離は２ｍｍである。

比較例にかかるヒータユニット１０１，２０１と、実施例のヒータユニット１に電流を流して、制御温度を６７０℃に設定した場合におけるヒータ、反射板およびベースの温度を比較した。結果を表１に示す。

表１に示すように、実施例かかるヒータユニット１のヒータ２の温度は、最も高くなり、効率的に高い温度に加熱することができた。また、反射板の下方に配置されたベースの温度も、本発明例が最も低いため、反射板の断熱効果が最も高いことが判明した。また、本発明例のヒータ２の出力は最も低かった。従って、消費電力も抑制できることが判明した。
以上より、本発明例による反射板およびこれを用いたヒータユニットが最も性能が高いことが判明した。

１…ヒータユニット、 ２…ヒータ、 ４…ヒータユニット反射板、 ７…第１層、８…第２層

Claims (2)

1. 通電によって加熱されるヒータを含み、半導体基板を加熱処理するヒータユニットに用いられるヒータユニット反射板であって、
   炭化ケイ素からなる第１層及びステンレスからなる第２層のみによって構成されており、
   前記第２層は、前記第１層に対して前記ヒータ側に積層されており、
   前記第２層には、スリットが形成されているヒータユニット反射板。
2. 通電によって加熱されるヒータと該ヒータの下側に配設される反射板とを備え、半導体基板を加熱処理するヒータユニットであって、
   前記反射板は、炭化ケイ素からなる第１層及びステンレスからなる第２層のみによって構成されており、
   前記第２層は、前記第１層に対して前記ヒータ側に積層されており、
   前記第２層には、スリットが形成されているヒータユニット。

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