ウェハ支持部材
【課題】 ウェハ支持部材の温度がばらつき、必要な均熱性や温度応答性が得られないという課題があった。
【解決手段】 厚みが２〜５ｍｍで１００〜２００℃のヤング率が２００〜４５０ＭＰａである板状セラミックス体の一方の主面にＡｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｄ、ＰｔおよびＲｈの少なくとも一種の金属粒子とガラスと金属酸化物とからなる抵抗発熱体を備え、他方の主面にウェハ加熱面を備えたウェハ支持部材であって、前記抵抗発熱体に電力を供給する給電部と、該給電部を囲む金属ケースとを有し、該金属ケースの開口部の外周に接触部材を介して前記板状セラミックス体の周辺部を接続してあり、前記板状セラミックス体の外周部に位置する前記抵抗発熱体は同心円状の円弧状パターンを有し、前記抵抗発熱体の外接円の直径を前記板状セラミックス体の直径の９２〜９５％とする。
【解決手段】 厚みが２〜５ｍｍで１００〜２００℃のヤング率が２００〜４５０ＭＰａである板状セラミックス体の一方の主面にＡｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｄ、ＰｔおよびＲｈの少なくとも一種の金属粒子とガラスと金属酸化物とからなる抵抗発熱体を備え、他方の主面にウェハ加熱面を備えたウェハ支持部材であって、前記抵抗発熱体に電力を供給する給電部と、該給電部を囲む金属ケースとを有し、該金属ケースの開口部の外周に接触部材を介して前記板状セラミックス体の周辺部を接続してあり、前記板状セラミックス体の外周部に位置する前記抵抗発熱体は同心円状の円弧状パターンを有し、前記抵抗発熱体の外接円の直径を前記板状セラミックス体の直径の９２〜９５％とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主にウェハを加熱する際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板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際に好適なウェハ支持部材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造装置の製造工程における、半導体薄膜の成膜処理、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）を加熱するためのウェハ支持部材が用いられている。
【０００３】
従来の半導体製造装置は、複数のウェハを一括して加熱するバッチ式と、１枚ずつ加熱する枚様式とがあり、枚葉式には、温度制御性に優れているので、半導体素子の配線の微細化とウェハ熱処理温度の精度向上が要求されるに伴い、ウェハ支持部材が広く使用されている。
【０００４】
このようなウェハ支持部材として、例えば特許文献１や特許文献２には、図６に示すようなウェハ支持部材が提案されている。
【０００５】
このウェハ支持部材７１は、板状セラミック体７２、金属ケース７９、を主要な構成要素としたもので、アルミニウム等の金属からなる有底状の金属ケース７９の開口部に、窒化物セラミックスや炭化物セラミックスからなる板状セラミック体７２を樹脂製の断熱性の接続部材７４を介してボルト８０で固定され、その上面をウェハＷを載せる載置面７３とするとともに、板状セラミック体７２の下面に、例えば図７に示すような同心円状の抵抗発熱体７５を備えるようになっていた。
【０００６】
さらに、抵抗発熱体７５の端子部には、給電端子７７がロウ付けされており、この給電端子７７が金属ケース７９の底部７９ａに形成されたリード線引出用の孔７６に挿通されたリード線７８と電気的に接続されるようになっていた。
【０００７】
ところで、このようなウェハ支持部材７１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、ウェハの温度分布を均一にすることが重要である。その為、これまでウェハの面内の温度差を小さくするため、抵抗発熱体７５の抵抗値分布を調整したり、抵抗発熱体７５の温度を分割制御することが行われている。また、熱引きを発生し易い構造の特許文献３や特許文献４に記載のウェハ支持部材では、ウェハＷの周辺域の発熱域を増大させる等の提案がなされていた。
【０００８】
しかし、いずれも非常に複雑な構造、微妙な制御が必要になるという課題があり、簡単な構造で温度分布を更に均一に加熱できるようなウェハ支持部材が求められていた。
【特許文献１】特開２００１−２０３１５６号公報
【特許文献２】特開２００１−３１３２４９号公報
【特許文献３】特開２００２−７６１０２号公報
【特許文献４】特許第２５２７８３６号公報
【特許文献５】特開平１１−０７４０６４号公報
【特許文献６】特開平１１−１９１５３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
近年生産効率の向上の為、ウェハサイズの大型化が進んでいるが、半導体素子自体も多様化し、必ずしも大判ウェハで製造することが生産効率の向上にはつながらず、ひとつの装置で、多種多様のウェハサイズや熱処理条件に対応可能な装置が望まれている。
【００１０】
更に、半導体素子の配線微細化に伴い使用され始めた化学増幅型レジストにおいては、ウェハの温度の均一性は勿論のこと、ウェハを熱処理装置に載置した瞬間から離脱し熱処理を終了させるまでの過渡的な温度履歴も極めて重要となり、ウェハ載置直後から概ね６０秒以内にウェハの温度が均一に安定することが望まれている。
【００１１】
しかしながら、特許文献３に紹介されている装置では、板状セラミックス体の抵抗発熱体が形成された領域に相当する表面領域の内側に、半導体ウェハを直接或いは表面から一定の距離離間させて載置する領域が存在するウェハ支持部材が示されているが、ウェハの温度差は０．５〜１℃と大きく、しかも板状セラミックス体の外周の低温領域の影響が大きく温度が安定するまでの応答時間が大きくなる虞があった。
【００１２】
また、特許文献２に記載の図６のウェハ支持部材では板状セラミックス体７２の周辺を係止リング８１、ボルト８０と繊維入り樹脂製の断熱性の接続部材７４で金属ケース７９と接続しているが、樹脂製の接続部材７４が熱サイクルにより変形し板状セラミックス体７２が傾いたり変位したりして位置精度を保持することが難しく、長期間に渡りウェハＷを加熱するとウェハの面内温度差が大きくなるとの虞があった。また、熱が板状セラミックス体７２と接する係止リング８１からボルト８０に流れ金属ケース７９に逃げることから、板状セラミック体の周辺部の温度がバラツキ、板状セラミックス体７２に載せたウェハＷの面内温度差も０．５℃と大きくなるとの虞があった。
【００１３】
更に、ウェハＷを均一に加熱したり、ウェハＷを急速に昇温したり急速に降温させる時間が大きくなる虞があった。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明者等は、上記の課題について鋭意検討した結果、厚みが２〜５ｍｍで１００〜２００℃のヤング率が２００〜４５０ＭＰａである板状セラミックス体の一方の主面にＡｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｄ、ＰｔおよびＲｈの少なくとも一種の金属粒子とガラスと金属酸化物とからなる抵抗発熱体を備え、他方の主面にウェハ加熱面を備えたウェハ支持部材であって、前記抵抗発熱体に電力を供給する給電部と、該給電部を囲む金属ケースとを有し、該金属ケースの開口部の外周に接触部材を介して前記板状セラミックス体の周辺部を接続してあり、前記板状セラミックス体の外周部に位置する前記抵抗発熱体は同心円状の円弧状パターンを有し、前記抵抗発熱体の外接円の直径を前記板状セラミックス体の直径の９２〜９５％であるものとする。
【００１５】
また、前記抵抗発熱体は、前記外接円に接する円弧状パターンと、該円弧状パターンに連続して繋がった連結パターンとを備え、前記外接円の一部に前記円弧状パターンのない空白域が存在し、この空白域の間隔を、前記板状セラミックス体の直径と前記外接円の直径との差より小さくする。
【００１６】
更に、前記円弧状パターンの線幅を、前記円弧状パターンに繋がる前記連結パターンの線幅と、同等或いは小さくする。また、前記板状セラミックス体の厚みが２〜５ｍｍで、前記抵抗発熱体の厚みが５〜７０μｍであるとともに、前記抵抗発熱体の外接円の面積に対する抵抗発熱体の面積の比率を５〜５０％であるものとする。
【００１７】
そして、上記抵抗発熱体と、上記板状セラミック体との熱膨張係数の差を３．０×１０−６／℃以下とするとウェハの面内温度差を小さくでき好ましい。
【発明の効果】
【００１８】
以上のように、本発明によれば、厚みが２〜５ｍｍで１００〜２００℃のヤング率が２００〜４５０ＭＰａである板状セラミックス体の一方の主面にＡｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｄ、ＰｔおよびＲｈの少なくとも一種の金属粒子とガラスと金属酸化物とからなる抵抗発熱体を備え、他方の主面にウェハ加熱面を備えたウェハ支持部材であって、板状セラミックス体の外周部に位置する前記抵抗発熱体は同心円状の円弧状パターンを有し、前記抵抗発熱体に電力を供給する給電部と、該給電部を囲む金属ケースとからなり、該金属ケースの開口部の外周に接触部材を介して前記板状セラミックス体の周辺部を接続してあり、前記板状セラミックス体の外周部に位置する前記抵抗発熱体は同心円状の円弧状パターンを有し、前記抵抗発熱体の外接円の直径を前記板状セラミックス体の直径の９２〜９５％とすることによりウェハ面内の温度差が小さく温度応答特性の優れたウェハ支持部材が得られる。
【００１９】
更に、前記ウェハ支持部材において、前記外接円と接する円弧状パターンと、該円弧状パターンと連続して繋がった連結パターンとを備え、前記外接円の一部に前記円弧状のパターンのない空白域の間隔が、前記板状セラミックス体と前記外接円の直径との差より小さくすることでウェハの均熱性の高いウェハ支持部材が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
【００２１】
図１は本発明のウェハ支持部材１の１例を示す断面図で、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板状セラミックス体２の一方の主面を、ウェハＷを載せる載置面３とするとともに、他方の主面に抵抗発熱体５を形成し、該抵抗発熱体５に電気的に接続する給電部６を具備し、給電部６に給電端子１１が接続している。これらの給電部６を囲む金属ケース１９が接続部材１７を介して板状セラミックス体２の周辺部に固定されている。
【００２２】
また、ウェハリフトピン２５は板状セラミック体２を貫通する孔を通してウェハＷを上下に移動させウェハＷを載置面３に載せたり降ろしたりすることができる。そして、給電部６に給電端子１１が接続し外部から電力が供給され、測温素子２７で板状セラミックス体２の温度を測定しながらウェハＷを加熱することができる。
【００２３】
尚、ウェハＷは、ウェハ支持ピン８により載置面３から浮かした状態で保持され、ウェハＷの片当たり等による温度バラツキを防止するようにしている。また、抵抗発熱体５を複数のブロックに分割する場合、それぞれのブロックの温度を独立に制御することにより、載置面３上のウェハＷを均一に加熱することが好ましい。
【００２４】
図２は本発明のウェハ支持部材の他の実施例を示す断面図で、図１と異なり、板状セラミックス体の外周面１３に接続部材１７を介して金属ケースと固定してある。
【００２５】
図３は抵抗発熱体５のパターン形状の１例を示し、抵抗発熱体５の周辺部は同心円状をした円弧状パターン５ａとこれらと連続して繋がっている連結パターン５ｂからなり、板状セラミックス体２の外周部に位置する前記抵抗発熱体５は同心状の円弧状パターン５ａを有することが好ましく、載置面３を均一に加熱できるパターン形状であれば良い。また、均熱性を改善するため、抵抗発熱体５を周辺部に４個と中心部に２個の合計６個のパターンに分割している。またパターンの線幅や粗密を調整し、発熱量の密度に分布をつけて均熱性を改善しても良い。
【００２６】
本発明のウェハ支持部材１は、板状セラミックス体２の一方の主面において、前記抵抗発熱体５の外接円Ｃの直径ＤＣが前記板状セラミックス体２の直径Ｄの９２〜９５％であることを特徴とする。
【００２７】
抵抗発熱体５の外接円Ｃの直径ＤＣが板状セラミックス体２の直径Ｄの９０％より小さいと、ウェハを急速に昇温したり急速に降温させる時間が大きくなりウェハＷの温度応答特性が劣る。また、板状セラミックス体２の直径Ｄが大きくなり、均一に加熱できるウェハＷの大きさが板状セラミックス体２の直径Ｄに比較して小さくなり、ウェハＷを加熱する電力に対するウェハ加熱効率が悪くなる。更に、板状セラミックス体２が大きくなることからウェハ製造装置の設置面積が大きくなり、最小の設置面積で最大の生産を行う必要がある半導体製造装置の設置面積に対する稼働率を低下させ好ましくない。
【００２８】
抵抗発熱体５の外接円Ｃの直径ＤＣが板状セラミックス体２の直径Ｄの９９％より大きいと接触部材１７と抵抗発熱体５の外周との間隔が小さく抵抗発熱体５の外周部から熱が接触部材１７に不均一に流れ、特に、外周部の円弧状パターン５ａが存在しない部分からも熱が流れ、外周部の円弧状パターン５ａが板状セラミックス体２の中心部へ曲がっていることから抵抗発熱体５を囲む外接円Ｃに沿って円弧状パターン５ａが欠落する部分Ｐの温度が低下しウェハＷの面内温度差を大きくする。
【００２９】
より好ましくは、抵抗発熱体５の外接円Ｃの直径ＤＣが板状セラミックス体２の直径Ｄの９２〜９７％である。
【００３０】
特に、板状セラミックス体２と金属ケース１９の外形が略同等で、板状セラミックス体２を下から金属ケース１９が支える図１のウェハ支持部材１の場合、ウェハＷの面内の温度差を小さくするには、抵抗発熱体５の外接円Ｃの直径ＤＣが板状セラミックス体２の直径Ｄの９２〜９５％であり、更に好ましくは９３〜９５％である。
【００３１】
一方、板状セラミックス体２の外周面１３を覆うように金属ケース１９が接続した図２のウェハ支持部材の場合には、抵抗発熱体５の外接円Ｃの直径ＤＣが板状セラミックス体２の直径Ｄの９５〜９８％が好ましく、更に好ましくは９６〜９７％である。
【００３２】
尚、本発明のウェハ支持部材１は板状セラミックス体２の周辺部下面に金属ケース１９を接続したり、板状セラミックス体２の外周面１３で金属ケースと接続した例で説明したが、周辺部下面と外周面との両方同時に金属ケース１９と接続したウェハ支持部材１も含まれることは当然である。
【００３３】
更に、本発明のウェハ支持部材１において、抵抗発熱体５の外接円Ｃと接する円弧状パターン５ａと、該円弧状パターンと連続して繋がった連結パターン５ｂとを備え、前記外接円Ｃの一部に前記円弧状のパターンのない空白域Ｐが存在し、この空白域Ｐの間隔Ｓが、前記板状セラミックス体の直径Ｄと前記外接円Ｃの直径ＤＣとの差（以下、Ｌと略する）より小さいことが好ましい。
【００３４】
間隔ＳがＬより大きいと空白域Ｐの熱が板状セラミックス体の周辺部へ流れ空白域Ｐの温度が下がる虞がある。しかし、間隔ＳがＬより小さいと空白域Ｐの温度が下がり難く板状セラミックス体２の載置面３に載せたウェハＷの周辺部の一部の温度が低下せずウェハＷ面内の温度差が小さくなり好ましい。
【００３５】
上記空白域Ｐの温度を下げないためには、空白域の温度を上げる必要があり、空白域を加熱する連結パターン５ｂの抵抗を同等か或いは大きくして発熱量を増大すると、空白域Ｐの温度が下がる虞が小さくなり、ウェハＷの面内温度が均一となり好ましい。印刷法等で作成した抵抗発熱体５が面状の場合、円弧状パターン５ａの線幅Ｗｐより連結パターン５ｂの線幅Ｗｓを小さくすることで連結パターン５ｂの抵抗を大きくすることができ、連結パターン５ｂの温度を円弧状パターン５ａの温度より高めることでウェハＷの面内温度を均一とすることができる。
【００３６】
また、板状セラミックス体２の厚みは１〜７ｍｍで、上記抵抗発熱体５の厚みは５〜７０μｍであるとともに、上記抵抗発熱体を囲む外接円Ｃの面積に対し、上記外接円Ｃに占める抵抗発熱体５の面積の比率が５〜５０％であることが好ましい。
【００３７】
即ち、抵抗発熱体５を囲む外接円Ｃの面積に対し、抵抗発熱体５の面積の比率を５％未満とすると、抵抗発熱体５の相対向する対向領域において、対向領域の対向間隔Ｓ１が大きくなり過ぎることから、抵抗発熱体５のない間隔Ｓ１に対応した載置面３の表面温度が他の部分と比較して小さくなり、載置面３の温度を均一にすることが難しい。
【００３８】
逆に抵抗発熱体５を囲む外接円Ｃの面積に対し、外接円Ｃ内に占める抵抗発熱体５の面積の比率が５０％を超えると、板状セラミック体２と抵抗発熱体５との間の熱膨張差を３．０×１０−６／℃以下に近似させたとしても、両者の間に作用する熱応力が大きすぎること、板状セラミック体２は変形し難いセラミック焼結体からなるものの、その板状セラミック体２の厚みｔが１ｍｍ〜７ｍｍと薄いことから抵抗発熱体５を発熱させると、載置面３側が凹となるように板状セラミック体２に反りが発生し、その結果、ウェハＷの中心部の温度が周縁よりも小さくなり、温度バラツキが大きくなる虞がある。
【００３９】
なお、好ましくは、抵抗発熱体５を囲む外接円Ｃの面積に対し、外接円Ｃ内に占める抵抗発熱体５の面積の比率を１０％〜３０％、さらには１５％〜２５％とすることが好ましい。
【００４０】
より具体的には、抵抗発熱体５は外周部に相対向する対向領域を有し、上記対向領域の間隔Ｓ１が０．５ｍｍ以上で、上記板状セラミックス体２の板厚の３倍以下であることが好ましい。上記対向領域の間隔Ｓ１が０．５ｍｍ以下では抵抗発熱体５を印刷し形成する際に抵抗発熱体５の対向領域でひげ状の突起が発生しその部分が短絡する虞がある。また、上記対向領域の間隔Ｓ１が板状セラミックス体２の厚みの３倍を超えると、対向領域Ｓ１に対応するウェハＷの表面にクールゾーンが発生しウェハＷの面内温度差を大きくする虞があるからである。
【００４１】
さらに、このような効果を効率良く発現させるには、抵抗発熱体５の膜厚を５〜７０μｍとすることが好ましい。
【００４２】
抵抗発熱体５の膜厚が５μｍを下回ると、抵抗発熱体５をスクリーン印刷法で膜厚を均一に印刷することが困難となるからであり、また、抵抗発熱体５の厚みが７０μｍを超えると、外接円Ｐ１に対し、抵抗発熱体５の占める面積の比率を５０％以下としても抵抗発熱体５の厚みが大きく、抵抗発熱体５の剛性が大きくなり、板状セラミック体２の温度変化により抵抗発熱体５の伸び縮みによる影響で板状セラミック体２が変形する虞がある。また、スクリーン印刷で均一の厚みに印刷することが難しくウェハＷの表面の温度差が大きくなったりする虞があるからである。なお、好ましい抵抗発熱体５の厚みは１０〜３０μｍとすることが良い。
【００４３】
次に、更に詳細な他の構成や製法について説明する。
【００４４】
本発明のウェハ支持部材の板状セラミックス体２の厚みｔは１〜７ｍｍで、１００〜２００℃のヤング率が２００〜４５０ＭＰａである板状セラミック体２からなることが好ましい。
【００４５】
１００〜２００℃のヤング率が２００〜４５０ＭＰａである板状セラミック体２の材質としては、炭化珪素、アルミナ、窒化珪素、サイアロン、窒化アルミニウムを用いることができ、この中でも特に窒化アルミニウムは５０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上、さらには１００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上の高い熱伝導率を有するとともに、フッ素系や塩素系等の腐食性ガスに対する耐蝕性や耐プラズマ性にも優れることから、板状セラミック体２の材質として好適である。
【００４６】
尚、板状セラミックス体２の厚みは、２〜５ｍｍとすると更に好ましい。板状セラミックス体２の厚みが２ｍｍより薄いと、板状セラミックス体２の強度が弱くなり抵抗発熱体５の発熱による加熱時、ガス噴射口２４からの冷却エアーを吹き付けた際に、冷却時の熱応力に耐えきれず、板状セラミックス体２にクラックが発生する虞があるからである。また、板状セラミックス体２の厚みが５ｍｍを超えると、板状セラミックス体２の熱容量が大きくなるので加熱および冷却時の温度が安定するまでの時間が長くなる虞がある。
【００４７】
有底の金属ケース１９は側壁部２２と底面２１を有し、板状セラミックス体２はその有底の金属ケース１９の開口部を覆うように設置してある。また、有底の金属ケース１９には冷却ガスを排出するための孔２３が施されており、板状セラミックス体２の抵抗発熱体５に給電するための給電部６に導通するための給電端子１１，板状セラミックス体２を冷却するためのガス噴射口２４、板状セラミックス体２の温度を測定するための測温素子２７を設置してある。
【００４８】
なお、有底の金属ケース１９の深さは１０〜５０ｍｍで、底面２１は、板状セラミックス体２から１０〜５０ｍｍの距離に設置することが望ましい。更に好ましくは２０〜３０ｍｍである。これは、板状セラミックス体２と有底の金属ケース１９相互の輻射熱により載置面３の均熱化が容易となると同時に、外部との断熱効果があるので、載置面３の温度が一定で均一な温度となるまでの時間が短くなるためである。
【００４９】
板状セラミックス体２は、有底の金属ケース１９の開口部の外周にボルト１６を貫通させ、板状セラミックス体２と有底の金属ケース１９が直接当たらないように、リング状の接触部材１７を介在させ、有底の金属ケース１９側より弾性体１８を介在させてナット２０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、板状セラミックス体２の温度が変動した場合に有底の金属ケース１９が変形しても、上記弾性体１８によってこれを吸収し、これにより板状セラミックス体２の反りを抑制し、ウェハ表面に、板状セラミックス体２の反りに起因する温度ばらつきが発生することを防止できるようになる。
【００５０】
リング状の接触部材１７の断面は多角形や円形の何れでも良いが、板状セラミックス体２と接触部材１７が平面で接触する場合において、板状セラミックス体２と接触部材１７の接する接触部の幅は０．１ｍｍ〜１３ｍｍであれば、板状セラミックス体２の熱が接触部材１７を介して有底の金属ケース１９に流れる量を小さくすることができる。そして、ウェハＷの面内の温度差が小さくウェハＷを均一に加熱することができる。更に好ましくは０．１〜８ｍｍである。接触部材１７の接触部の幅が０．１ｍｍ以下では、板状セラミックス体２と接触固定した際に接触部が変形し、接触部材が破損する虞がある。また、接触部材１７の接触部の幅が１３ｍｍを超える場合には、板状セラミックス体２との熱が接触部材に流れ、板状セラミックス体２の周辺部の温度が低下しウェハＷを均一に加熱することが難しくなる。好ましくは接触部材１７と板状セラミックス体２との接触部の幅は０．１ｍｍ〜８ｍｍであり、更に好ましくは０．１〜２ｍｍである。
【００５１】
また、接触部材１７の熱伝導率は板状セラミックス体２の熱伝導率より小さいことが好ましい。接触部材１７の熱伝導率が板状セラミックス体２の熱伝導率より小さければ板状セラミックス体２に載せたウェハＷ面内の温度分布を均一に加熱することができると共に、板状セラミックス体２の温度を上げたり下げたりする際に、接触部材１７との熱の伝達量が小さく有底の金属ケース１９との熱的干渉が少なく、迅速に温度を変更することが容易となる。
【００５２】
接触部材１７の熱伝導率が板状セラミックス体２の熱伝導率の１０％より小さいウェハ支持部材１では、板状セラミックス体２の熱が有底の金属ケース１９に流れ難く、板状セラミックス体２から有底の金属ケース１９に熱が、雰囲気ガス（ここでは空気）による伝熱や輻射伝熱により流れる熱が多くなり逆に効果が小さい。
【００５３】
接触部材１７の熱伝導率が板状セラミックス体２の熱伝導率より大きい場合には、板状セラミックス体２の周辺部の熱が接触部材１７を介して有底の金属ケース１９に流れ、有底の金属ケース１９を加熱すると共に、板状セラミックス体２の周辺部の温度が低下しウェハＷ面内の温度差が大きくなり好ましくない。また、有底の金属ケース１９が加熱されることからガス噴射口２４からエアを噴射し板状セラミックス体２を冷却しようとしても有底の金属ケース１９の温度が高いことから冷却する時間が大きくなったり、一定温度に加熱する際に一定温度になるまでの時間が大きくなる虞があった。
【００５４】
一方、前記接触部材１７を構成する材料としては、小さな接触部を保持するために、接触部材のヤング率は１ＧＰａ以上が好ましく、更に好ましくは１０ＧＰａ以上である。このようなヤング率とすることで、接触部の幅が０．１ｍｍ〜８ｍｍと小さく、板状セラミックス体２を有底の金属ケース１９に接触部材１７を介してボルト１６で固定しても、接触部材１７が変形することが無く、板状セラミックス体２が位置ズレしたり平行度が変化したりすることなく、精度良く保持することができる。尚、前記接触部材１７は、フッ素系に樹脂やガラス繊維を添加した樹脂からなる接触部材では得られない精度を達成することができる。
【００５５】
前記接触部材１７の材質としては鉄とカーボンからなる炭素鋼やニッケル、マンガン、クロムを加えた特殊鋼等の金属がヤング率が大きく好ましい。また、熱伝導率の小さな材料としては、ステンレス鋼やＦｅ―Ｎｉ−Ｃｏ系合金の所謂コバールが好ましく、板状セラミックス体２の熱伝導率より小さくなるように接触部材１７の材料を選択することが好ましい。
【００５６】
更に、接触部材１７と板状セラミックス体２との接触部を小さく、且つ接触部が小さくても接触部が欠損しパーティクルを発生する虞が小さく安定な接触部を保持できるために、板状セラミックス体２に垂直な面で切断した接触部材１７の断面は多角形より円形が好ましく、断面の直径１ｍｍ以下の円形のワイヤを接触部材１７として使用すると板状セラミックス体２と有底の金属ケース１９の位置が変化することなくウェハＷの表面温度を均一にしかも迅速に昇降温することが可能である。
【００５７】
次に、ウェハ支持部材１をレジスト膜形成用として使用する場合のウェハ支持部材１の製法と構成に付いて述べる。
【００５８】
板状セラミックス体２の主成分を炭化珪素にすると、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、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。この際、焼結助剤に水と反応してアンモニアやアミンを形成する可能性のある窒化物を含まないようにすることが必要である。
【００５９】
なお、板状セラミックス体２を形成する炭化珪素質焼結体は、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）を添加したり、もしくはアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）イットリア（Ｙ２Ｏ３）のような金属酸化物を添加して十分混合し、平板状に加工したのち、１９００〜２１００℃で焼成することにより得られる。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。
【００６０】
炭化珪素質焼結体を板状セラミックス体２として使用する場合、半導電性を有する板状セラミックス体２と抵抗発熱体５との間の絶縁を保つ絶縁層としては、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４００μｍを超えると、板状セラミックス体２を形成する炭化珪素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として機能しなくなる。その為、絶縁層としてガラスを用いる場合、絶縁層４の厚みは１００〜４００μｍの範囲で形成することが好ましく、望ましくは２００μｍ〜３５０μｍの範囲とすることが良い。
【００６１】
さらに、板状セラミックス体２の載置面３と反対側の主面は、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。
【００６２】
一方、板状セラミックス体２を、窒化アルミニウムを主成分とする焼結体で形成する場合は、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。板状セラミックス体２に対する抵抗発熱体５の密着性を向上させるために、ガラスからなる絶縁層を形成することもある。ただし、抵抗発熱体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。
【００６３】
この絶縁層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、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板状セラミックス体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、板状セラミックス体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クラックや剥離等の欠陥が生じ易いからである。
【００６４】
なお、ガラスからなる絶縁層を板状セラミックス体２上に被着する手段としては、前記ガラスペーストを板状セラミックス体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、ガラスペーストを６００℃以上の温度で焼き付けすれば良い。また、絶縁層としてガラスを用いる場合、予め炭化珪素質焼結体又は窒化アルミニウム質焼結体からなる板状セラミックス体２を８５０〜１３００℃程度の温度に加熱し、絶縁層を被着する表面を酸化処理しておくことで、ガラスからなる絶縁層との密着性を高めることができる。
【００６５】
図４は本発明のウェハ支持部材における抵抗発熱体５のパターン形状の他の例を示す。抵抗発熱体５は周辺部に４個と中心部に１個の合計５個のパターンに分割された例を示す。
【００６６】
また、図５は抵抗発熱体５が１個のパターン形状からなる他の例を示す。
【００６７】
図７に示すように、板状セラミック体２２の中心から放射方向に見て、抵抗発熱体２５の間隔が密な部分と粗な部分が交互に現れる抵抗発熱体パターンでは、粗な部分に対応するウェハＷの表面温度は小さく、密な部分に対応するウェハＷの温度は大きくなり、ウェハＷの表面の全面を均一に加熱することが難しいことから好ましくない。
【００６８】
抵抗発熱体５は、導電性の金属粒子にガラスフリットや金属酸化物を含む電極ペーストを印刷法で板状セラミック体２に印刷、焼き付けしたもので、金属粒子としては、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｄ、ＰｔおよびＲｈの少なくとも一種の金属を用いることが好ましく、またガラスフリットとしては、Ｂ、Ｓｉ、Ｚｎを含む酸化物からなり、板状セラミック体２の熱膨張係数より小さな４．５×１０−６／℃以下の低膨張ガラスを用いることが好ましく、さらに金属酸化物としては、酸化珪素、酸化ホウ素、アルミナ、チタニアから選ばれた少なくとも一種を用いることが好ましい。
【００６９】
ここで、抵抗発熱体５を形成する金属粒子として、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｄ、ＰｔおよびＲｈの少なくとも一種の金属を用いるのは、電気抵抗が小さいからである。
【００７０】
抵抗発熱体５を形成するガラスフリットとして、Ｂ、Ｓｉ、Ｚｎを含む酸化物からなり、抵抗発熱体５を構成する金属粒子の熱膨張係数が板状セラミック体２の熱膨張係数より大きいことから、抵抗発熱体５の熱膨張係数を板状セラミック体２の熱膨張係数に近づけるには、板状セラミック体２の熱膨張係数より小さな４．５×１０−６／℃以下の低膨張ガラスを用いることが好ましいからである。
【００７１】
また、抵抗発熱体５を形成する金属酸化物としては、酸化珪素、酸化ホウ素、アルミナ、チタニアから選ばれた少なくとも一種を用いるのは、抵抗発熱体５の中の金属粒子と密着性が優れ、しかも熱膨張係数が板状セラミック体２の熱膨張係数と近く、板状セラミック体２との密着性も優れるからである。
【００７２】
ただし、抵抗発熱体５に対し、金属酸化物の含有量が８０％を超えると、板状セラミック体２との密着力は増すものの、抵抗発熱体５の抵抗値が大きくなり好ましくない。その為、金属酸化物の含有量は６０％以下とすることが良い。
【００７３】
そして、導電性の金属粒子とガラスフリットや金属酸化物からなる抵抗発熱体５は、板状セラミック体２との熱膨張差が３．０×１０−６／℃以下であるものを用いることが好ましい。
【００７４】
即ち、抵抗発熱体５と板状セラミック体２との熱膨張差を０．１×１０−６／℃とすることは製造上難しく、逆に抵抗発熱体５と板状セラミック体２との熱膨張差が３．０×１０−６／℃を超えると、抵抗発熱体５を発熱させた時、板状セラミック体２との間に作用する熱応力によって、載置面３側が凹状に反る虞があるからである。
【００７５】
さらに、絶縁層上に被着する抵抗発熱体５の材料としては、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、パラジウム（Ｐｄ）等の金属単体を、蒸着法やメッキ法にて直接被着するか、あるいは前記金属単体や酸化レニウム（Ｒｅ２Ｏ３）、ランタンマンガネート（ＬａＭｎＯ３）等の導電性の金属酸化物や上記金属材料を樹脂ペーストやガラスペーストに分散させたペーストを用意し、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して、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。
【００７６】
ただし、抵抗発熱体５材料に銀（Ａｇ）又は銅（Ｃｕ）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、抵抗発熱体５を覆うように絶縁層と同一の材質からなるコート層を４０〜４００μｍ程度の厚みで被覆しておけば良い。
【００７７】
更に、抵抗発熱体５への給電方法については、抵抗発熱体５に金や銀、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に給電端子１１を接触させることにより、導通が確保されている。給電端子１１と給電部６とは、導通が確保できる方法で有れば、はんだ付け、ロー付け等の手法を用いてもよいが、有底の金属ケース１９に設置した給電端子１１を板状セラミックス体２の表面に形成した給電部６にバネ（不図示）で押圧することにより接続を確保し給電することが好ましい。これは、１〜７ｍｍの厚みの板状セラミックス体２に金属からなる端子部を埋設して形成すると、該端子部の熱容量により均熱性が悪くなるからである。そのため、給電端子１１をバネで押圧して電気的接続を確保することにより、板状セラミックス体２とその有底の金属ケース１９の間の温度差による熱応力を緩和し、高い信頼性で電気的導通を維持できる。さらに、接点が点接触となるのを防止するため、弾性のある導体を中間層として挿入しても構わない。この中間層は単に箔状のシートを挿入するだけでも効果がある。そして、給電端子１１の給電部６側の径は、１．５〜５ｍｍとすることが好ましい。
【００７８】
また、板状セラミックス体２の温度は、板状セラミックス体２にその先端が埋め込まれた熱電対等の測温素子２７により測定する。測温素子２７としては、その応答性と保持の作業性の観点から、外径０．８ｍｍ以下のシース型の熱電対を使用することが好ましい。この熱電対の先端部は、板状セラミックス体２に孔が形成され、この中に設置された固定部材により孔の内壁面に押圧固定することが測温の信頼性を向上させるために好ましい。同様に素線の熱電対やＰｔ等の測温抵抗体を埋設して測温を行うことも可能である。
【００７９】
また、板状セラミック体２の他方の主面３に抵抗発熱体５のみを備えたウェハ支持部材１について示したが、本発明は、主面３と抵抗発熱体５との間に静電吸着用やプラズマ発生用としての電極を埋設したものであっても良いことは言うまでもない。
【実施例１】
【００８０】
まず、窒化アルミニウム粉末に対し、重量換算で１．０質量％の酸化イットリウムを添加し、さらにイソプロピルアルコールとウレタンボールを用いてボールミルにより４８時間混練することにより窒化アルミニウムのスラリーを製作した。
【００８１】
次に、窒化アルミニウムのスラリーを２００メッシュに通し、ウレタンボールやボールミル壁の屑を取り除いた後、防爆乾燥機にて１２０℃で２４時間乾燥した。
【００８２】
次いで、得られた窒化アルミニウム粉末にアクリル系のバインダーと溶媒を混合して窒化アルミニムのスリップを作製し、ドクターブレード法にて窒化アルミニムのグリーンシートを複数枚製作した。
【００８３】
そして、得られた窒化アルミニムのグリーンシートを複数枚積層熱圧着にて積層体を形成した。
【００８４】
しかる後、積層体を非酸化性ガス気流中にて５００℃の温度で５時間脱脂を施した後、非酸化性雰囲気にて１９００℃の温度で５時間の焼成を行い各種の熱伝導率を有する板状セラミックス体を製作した。
【００８５】
そして、窒化アルミニウム焼結体に研削加工を施し、板厚３ｍｍ、直径３１５ｍｍ〜３４５ｍｍの円盤状をした板状セラミックス体２を複数枚製作し、更に中心から６０ｍｍの同心円上に均等に３箇所貫通孔を形成した。貫通口径は、４ｍｍとした。
【００８６】
次いで板状セラミックス体２の上に抵抗発熱体５を被着するため、導電材としてＡｕ粉末とＰｄ粉末と、前記同様の組成からなるバインダーを添加したガラスペーストを混練して作製した導電体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、１５０℃に加熱して有機溶剤を乾燥させ、さらに５５０℃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５０μｍの抵抗発熱体５を形成した。抵抗発熱体５のパターン配置は、中心部から放射状に円と円環状に分割し、中心部に円形の１つにパターンを形成し、その外側の円環状の部分に２つにパターンを形成し、更にその外側に４つのパターン、最外周に８つのパターンの計１５個のパターン構成とした。そして、最外周の８つのパターンの外接円Ｃの直径を３１０ｍｍとして、板状セラミックスの直径を変えて作製した。しかるのち抵抗発熱体５に給電部６をロウ付けし固着させることにより、板状セラミックス体２を製作した。
【００８７】
また、有底の金属ケースの底面の厚みは２．０ｍｍのアルミニウムと側壁部を構成する厚み１．０ｍｍのアルミニウムからなり、底面に、ガス噴射口、熱電対、導通端子を所定の位置に取り付けた。また、底面から板状セラミックス体までの距離は２０ｍｍとした。
【００８８】
その後、前記有底の金属ケースの開口部に、板状セラミックス体を重ね、その外周部にボルトを貫通させ、板状セラミックス体と有底の金属ケースが直接当たらないように、リング状の接触部材を介在させ、接触部材側より弾性体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することによりウェハ支持部材とした。
【００８９】
また、板状セラミックス体の周辺部下面を支持する支持構造Ａと、板状セラミックス体の外周面を支持する支持構造Ｂとの２つの構造でウェハ支持部材を作製した。尚、支持構造Ａでは、板状セラミックス体の直径と金属ケースの外径である直径を同じとした。
【００９０】
尚、接触部材１７の断面は円形状で、リング状とした。円形状の断面の大きさは、直径１ｍｍとした。また、接触部材の材質はＳＵＳ３０４、炭素鋼を用いた。作製した各種のウェハ支持部材を試料Ｎｏ．１〜１１とした。
【００９１】
作製したウェハ支持部材の評価は、測温抵抗体が２９箇所に埋設された直径３００ｍｍの測温用ウェハを用いて行った。夫々のウェハ支持部材に電源を取り付け２５℃から２００℃まで５分間でウェハＷを昇温し、ウェハＷの温度を２００℃に設定してからウェハＷの平均温度が２００℃±０．５℃の範囲で一定となるまでの時間を応答時間として測定した。また、３０℃から２００℃に５分で昇温し５分間保持した後、３０分間冷却する温度サイクルを１０００サイクル繰り返した後、室温から２００℃に設定し１０分後のウェハ温度の最大値と最小値の差をウェハＷの温度差として測定した。
【００９２】
それぞれの結果は表１に示す通りである。
【表１】
【００９３】
表１の試料Ｎｏ．１は、板状セラミックス体の直径に対する抵抗発熱体の外接円の比率が８５％と小さくウェハの面内温度差は０．５℃と大きく、特に応答時間が６３秒と大きく好ましくなかった。
【００９４】
試料Ｎｏ．１１は板状セラミックス体の直径に対する抵抗発熱体の外接円の比率が９９．５％と大きくウェハの面内温度差は２．１８℃と大きく、応答時間も７２秒と大きく好ましくなかった。
【００９５】
これらに対し、試料Ｎｏ．２〜１０はウェハの面内の温度差が０．５℃未満と小さく、しかも応答時間も４０秒未満と小さく優れていることから、板状セラミックス体の直径に対する抵抗発熱体の外接円の比率は、９０〜９９％が優れたウェハ支持部材であることが分る。
【００９６】
更に、板状セラミックス体の外周部下面で金属ケースと接触部材を介して接続した支持構造Ａでは、試料Ｎｏ．３〜５に示すように板状セラミックス体の直径に対する抵抗発熱体の外接円の比率が９２〜９５％で、ウェハの面内温度差が０．４０℃以下で且つ応答時間が３５秒以下と優れている。試料Ｎｏ．４，５は面内温度差が０．３５℃以下で応答時間も３４秒以下と小さいことから、板状セラミックス体の直径に対する抵抗発熱体の外接円の比率が９３〜９５％であることがさらに好ましいことが分る。
【００９７】
一方、板状セラミックス体の外周部側面で金属ケースと接触部材を介して接続した支持構造Ｂでは、試料Ｎｏ．６〜９に示すように板状セラミックス体の直径に対する抵抗発熱体の外接円の比率が９５％〜９８％で、ウェハの面内温度差が０．４４℃以下で且つ応答時間は３４秒以下と優れていた。試料Ｎｏ．７，８の面内温度差はどちらも０．４０℃で応答時間が３１秒と小さいことから、板状セラミックス体の直径に対する抵抗発熱体の外接円の比率が９６％〜９７％であることがさらに好ましいことが分る。
【実施例２】
【００９８】
実施例１と同様の工程で板状セラミックス体を作製した。そして、板状セラミックス体の主面に実施例１と同様の工程で抵抗発熱体を印刷した。抵抗発熱体のパターンは実施例１と同様の構成として、抵抗発熱体として最外周の８つのパターンに接する外接円の一部に円弧状パターンのない空白域Ｐの間隔Ｓと、前記抵抗発熱体に接する外接円の直径を３１０ｍｍとして板状セラミックス体の直径を変えたウェハ支持部材を作製した。
【００９９】
また、板状セラミックス体に上記接触部材を介してアルミニウム製の有底の金属ケースを取り付けウェハ支持部材を作製した。
【０１００】
そして、実施例１と同様に評価した。その結果を表２に示す。
【表２】
【０１０１】
板状セラミックス体の直径と抵抗発熱体の外接円の直径との差Ｌが、空白域の間隔Ｓより大きい試料Ｎｏ．２１、２５、２７は、ウェハの温度差はそれぞれ０．４７、０．４６、０．４６℃で応答時間は３８、３６、３４秒とやや大きかった。
【０１０２】
これらに対し、試料Ｎｏ．２２、２３，２４、２６、２８の空白域の間隔Ｓは差Ｌより小さく、ウェハの温度差は０．２９℃以下で、しかも応答時間は２９秒以下と優れた特性を示すことが判明した。
【実施例３】
【０１０３】
実施例２の試料Ｎｏ．２３と同様の構成で、抵抗発熱体の外周部の円弧状パターンの線幅とこれに繋がる連結パターンの線幅を変えたウェハ支持部材を作製し実施例２と同様の評価を行った。その結果を表３に示す。
【表３】
【０１０４】
連結パターンの線幅が円弧状パターンの線幅と同等或いは小さい試料Ｎｏ．３２、３３、３５、３６のウェハの温度差は０．２８℃以下と小さく、しかも応答時間が２８秒以下と優れている事が判明した。
【０１０５】
更に、連結パターンの線幅が円弧状のパターンの線幅より小さい試料Ｎｏ．３３、３６のウェハの温度差は０．１８℃、０．１９℃と小さく、しかも応答時間が２１秒以下と極めて優れている事が判明した。
【０１０６】
これらに対して、試料Ｎｏ．３０、３１、３４はウェハの温度差が０．２９℃以下で応答時間も３１〜３８秒と大きく劣っていた。
【０１０７】
従って、ウェハ支持部材において、前記円弧状パターンの線幅は、前記円弧状パターンと繋がる前記連結パターンの線幅と、同等或いは小さいことによりウェハの温度差が小さく応答時間の小さい優れたウェハ支持部材を提供できることが判明した。
【実施例４】
【０１０８】
実施例１と同様に板状セラミックス体を作製した。
【０１０９】
ただし、ペーストの印刷厚みは２０μｍとし、また、抵抗発熱体を囲む外接円に対し、抵抗発熱体の占める面積の比率を異ならせたものを用意した。
【０１１０】
そして、実施例１と同様に評価した。その結果を表４に示す。
【表４】
【０１１１】
この結果、試料Ｎｏ．４０のように、抵抗発熱体を囲む外接円に対し、抵抗発熱体の占める面積の比率が５％を下回る試料は、ウェハの面内の温度差が０．３９℃とやや大きかった。また、試料Ｎｏ．４９のように、抵抗発熱体を囲む外接円に対し、抵抗発熱体の占める面積の比率が５０％を超えると、ウェハの一部に温度の高いホットエリアが現れ、ウェハの面内温度差が０．４１℃と大きかった。
【０１１２】
これに対し、試料Ｎｏ．４１〜４８に示すように、抵抗発熱体の外接円に対して、抵抗発熱体の占める面積の比率を５〜５０％とした試料は、ウェハの面内温度差を０．２９℃以下と小さくすることができ、優れていた。
【０１１３】
また、試料Ｎｏ．４２〜４６のように、抵抗発熱体の外接円に対して、抵抗発熱体の占める面積の比率を１０〜３０％とすることで、ウェハの面内の温度差を０．２３℃以内とすることができ、さらには試料Ｎｏ．４３〜４５のように、抵抗発熱体の外接円に対して、抵抗発熱体の占める面積の比率を１５〜２５％とすることでウェハの面内の温度差を０．１６℃以内にまで低減することができ、特に優れていた。
【実施例５】
【０１１４】
実施例１と同様に板状セラミック体を作製し、抵抗発熱体となるペーストとして種種の金属とガラス成分や金属酸化物を混合しペースト状に作製したのちスクリーン印刷しウェハ支持部材を作製した。
【０１１５】
作製したウェハ支持部材にウェハを載せ抵抗発熱体に通電し、そして、実施例１と同様に評価した。その結果を表５に示す。
【表５】
【０１１６】
試料Ｎｏ.５１〜５９は、焼結した抵抗発熱体の熱膨張係数と板状セラミック体との熱膨張係数の差が３×１０−６／℃以下と小さいことからウェハの表面の温度差が０．４℃以下と小さく、好ましいことがわかった。
【０１１７】
しかし、試料Ｎｏ．５０，５９は抵抗発熱体の熱膨張係数が３×１０−６／℃を超えて大きくウェハの温度差も０．４８℃、０．４７℃と大きかった。
【図面の簡単な説明】
【０１１８】
【図１】本発明のウェハ支持部材の一例を示す断面図である。
【図２】本発明の他のウェハ支持部材の一例を示す断面図である。
【図３】本発明のウェハ支持部材における抵抗発熱体の形状を示す概略図である。
【図４】本発明のウェハ支持部材における他の抵抗発熱体の形状を示す概略図である。
【図５】本発明のウェハ支持部材における他の抵抗発熱体の形状を示す概略図である。
【図６】従来のウェハ支持部材の一例を示す断面図である。
【図７】従来のウェハ支持部材における抵抗発熱体の形状を示す概略図である。
【符号の説明】
【０１１９】
１、７１：ウェハ支持部材
２、７２：板状セラミックス体
３、７３：載置面
５、７５：抵抗発熱体
６：給電部
８：支持ピン
１０：ガイド部材
１１、７７：給電端子
１３：外周面
１６：ボルト
１７：接触部材
１８：弾性体
１９、７９：金属ケース
２０：ナット
２１：底面
２３：孔
２４：ガス噴射口
２５：ウェハリフトピン
２６：貫通孔
２７：測温素子
２８：従来のガイド部材
Ｗ：半導体ウェハ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主にウェハを加熱する際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板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際に好適なウェハ支持部材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造装置の製造工程における、半導体薄膜の成膜処理、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）を加熱するためのウェハ支持部材が用いられている。
【０００３】
従来の半導体製造装置は、複数のウェハを一括して加熱するバッチ式と、１枚ずつ加熱する枚様式とがあり、枚葉式には、温度制御性に優れているので、半導体素子の配線の微細化とウェハ熱処理温度の精度向上が要求されるに伴い、ウェハ支持部材が広く使用されている。
【０００４】
このようなウェハ支持部材として、例えば特許文献１や特許文献２には、図６に示すようなウェハ支持部材が提案されている。
【０００５】
このウェハ支持部材７１は、板状セラミック体７２、金属ケース７９、を主要な構成要素としたもので、アルミニウム等の金属からなる有底状の金属ケース７９の開口部に、窒化物セラミックスや炭化物セラミックスからなる板状セラミック体７２を樹脂製の断熱性の接続部材７４を介してボルト８０で固定され、その上面をウェハＷを載せる載置面７３とするとともに、板状セラミック体７２の下面に、例えば図７に示すような同心円状の抵抗発熱体７５を備えるようになっていた。
【０００６】
さらに、抵抗発熱体７５の端子部には、給電端子７７がロウ付けされており、この給電端子７７が金属ケース７９の底部７９ａに形成されたリード線引出用の孔７６に挿通されたリード線７８と電気的に接続されるようになっていた。
【０００７】
ところで、このようなウェハ支持部材７１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、ウェハの温度分布を均一にすることが重要である。その為、これまでウェハの面内の温度差を小さくするため、抵抗発熱体７５の抵抗値分布を調整したり、抵抗発熱体７５の温度を分割制御することが行われている。また、熱引きを発生し易い構造の特許文献３や特許文献４に記載のウェハ支持部材では、ウェハＷの周辺域の発熱域を増大させる等の提案がなされていた。
【０００８】
しかし、いずれも非常に複雑な構造、微妙な制御が必要になるという課題があり、簡単な構造で温度分布を更に均一に加熱できるようなウェハ支持部材が求められていた。
【特許文献１】特開２００１−２０３１５６号公報
【特許文献２】特開２００１−３１３２４９号公報
【特許文献３】特開２００２−７６１０２号公報
【特許文献４】特許第２５２７８３６号公報
【特許文献５】特開平１１−０７４０６４号公報
【特許文献６】特開平１１−１９１５３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
近年生産効率の向上の為、ウェハサイズの大型化が進んでいるが、半導体素子自体も多様化し、必ずしも大判ウェハで製造することが生産効率の向上にはつながらず、ひとつの装置で、多種多様のウェハサイズや熱処理条件に対応可能な装置が望まれている。
【００１０】
更に、半導体素子の配線微細化に伴い使用され始めた化学増幅型レジストにおいては、ウェハの温度の均一性は勿論のこと、ウェハを熱処理装置に載置した瞬間から離脱し熱処理を終了させるまでの過渡的な温度履歴も極めて重要となり、ウェハ載置直後から概ね６０秒以内にウェハの温度が均一に安定することが望まれている。
【００１１】
しかしながら、特許文献３に紹介されている装置では、板状セラミックス体の抵抗発熱体が形成された領域に相当する表面領域の内側に、半導体ウェハを直接或いは表面から一定の距離離間させて載置する領域が存在するウェハ支持部材が示されているが、ウェハの温度差は０．５〜１℃と大きく、しかも板状セラミックス体の外周の低温領域の影響が大きく温度が安定するまでの応答時間が大きくなる虞があった。
【００１２】
また、特許文献２に記載の図６のウェハ支持部材では板状セラミックス体７２の周辺を係止リング８１、ボルト８０と繊維入り樹脂製の断熱性の接続部材７４で金属ケース７９と接続しているが、樹脂製の接続部材７４が熱サイクルにより変形し板状セラミックス体７２が傾いたり変位したりして位置精度を保持することが難しく、長期間に渡りウェハＷを加熱するとウェハの面内温度差が大きくなるとの虞があった。また、熱が板状セラミックス体７２と接する係止リング８１からボルト８０に流れ金属ケース７９に逃げることから、板状セラミック体の周辺部の温度がバラツキ、板状セラミックス体７２に載せたウェハＷの面内温度差も０．５℃と大きくなるとの虞があった。
【００１３】
更に、ウェハＷを均一に加熱したり、ウェハＷを急速に昇温したり急速に降温させる時間が大きくなる虞があった。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明者等は、上記の課題について鋭意検討した結果、厚みが２〜５ｍｍで１００〜２００℃のヤング率が２００〜４５０ＭＰａである板状セラミックス体の一方の主面にＡｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｄ、ＰｔおよびＲｈの少なくとも一種の金属粒子とガラスと金属酸化物とからなる抵抗発熱体を備え、他方の主面にウェハ加熱面を備えたウェハ支持部材であって、前記抵抗発熱体に電力を供給する給電部と、該給電部を囲む金属ケースとを有し、該金属ケースの開口部の外周に接触部材を介して前記板状セラミックス体の周辺部を接続してあり、前記板状セラミックス体の外周部に位置する前記抵抗発熱体は同心円状の円弧状パターンを有し、前記抵抗発熱体の外接円の直径を前記板状セラミックス体の直径の９２〜９５％であるものとする。
【００１５】
また、前記抵抗発熱体は、前記外接円に接する円弧状パターンと、該円弧状パターンに連続して繋がった連結パターンとを備え、前記外接円の一部に前記円弧状パターンのない空白域が存在し、この空白域の間隔を、前記板状セラミックス体の直径と前記外接円の直径との差より小さくする。
【００１６】
更に、前記円弧状パターンの線幅を、前記円弧状パターンに繋がる前記連結パターンの線幅と、同等或いは小さくする。また、前記板状セラミックス体の厚みが２〜５ｍｍで、前記抵抗発熱体の厚みが５〜７０μｍであるとともに、前記抵抗発熱体の外接円の面積に対する抵抗発熱体の面積の比率を５〜５０％であるものとする。
【００１７】
そして、上記抵抗発熱体と、上記板状セラミック体との熱膨張係数の差を３．０×１０−６／℃以下とするとウェハの面内温度差を小さくでき好ましい。
【発明の効果】
【００１８】
以上のように、本発明によれば、厚みが２〜５ｍｍで１００〜２００℃のヤング率が２００〜４５０ＭＰａである板状セラミックス体の一方の主面にＡｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｄ、ＰｔおよびＲｈの少なくとも一種の金属粒子とガラスと金属酸化物とからなる抵抗発熱体を備え、他方の主面にウェハ加熱面を備えたウェハ支持部材であって、板状セラミックス体の外周部に位置する前記抵抗発熱体は同心円状の円弧状パターンを有し、前記抵抗発熱体に電力を供給する給電部と、該給電部を囲む金属ケースとからなり、該金属ケースの開口部の外周に接触部材を介して前記板状セラミックス体の周辺部を接続してあり、前記板状セラミックス体の外周部に位置する前記抵抗発熱体は同心円状の円弧状パターンを有し、前記抵抗発熱体の外接円の直径を前記板状セラミックス体の直径の９２〜９５％とすることによりウェハ面内の温度差が小さく温度応答特性の優れたウェハ支持部材が得られる。
【００１９】
更に、前記ウェハ支持部材において、前記外接円と接する円弧状パターンと、該円弧状パターンと連続して繋がった連結パターンとを備え、前記外接円の一部に前記円弧状のパターンのない空白域の間隔が、前記板状セラミックス体と前記外接円の直径との差より小さくすることでウェハの均熱性の高いウェハ支持部材が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
【００２１】
図１は本発明のウェハ支持部材１の１例を示す断面図で、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板状セラミックス体２の一方の主面を、ウェハＷを載せる載置面３とするとともに、他方の主面に抵抗発熱体５を形成し、該抵抗発熱体５に電気的に接続する給電部６を具備し、給電部６に給電端子１１が接続している。これらの給電部６を囲む金属ケース１９が接続部材１７を介して板状セラミックス体２の周辺部に固定されている。
【００２２】
また、ウェハリフトピン２５は板状セラミック体２を貫通する孔を通してウェハＷを上下に移動させウェハＷを載置面３に載せたり降ろしたりすることができる。そして、給電部６に給電端子１１が接続し外部から電力が供給され、測温素子２７で板状セラミックス体２の温度を測定しながらウェハＷを加熱することができる。
【００２３】
尚、ウェハＷは、ウェハ支持ピン８により載置面３から浮かした状態で保持され、ウェハＷの片当たり等による温度バラツキを防止するようにしている。また、抵抗発熱体５を複数のブロックに分割する場合、それぞれのブロックの温度を独立に制御することにより、載置面３上のウェハＷを均一に加熱することが好ましい。
【００２４】
図２は本発明のウェハ支持部材の他の実施例を示す断面図で、図１と異なり、板状セラミックス体の外周面１３に接続部材１７を介して金属ケースと固定してある。
【００２５】
図３は抵抗発熱体５のパターン形状の１例を示し、抵抗発熱体５の周辺部は同心円状をした円弧状パターン５ａとこれらと連続して繋がっている連結パターン５ｂからなり、板状セラミックス体２の外周部に位置する前記抵抗発熱体５は同心状の円弧状パターン５ａを有することが好ましく、載置面３を均一に加熱できるパターン形状であれば良い。また、均熱性を改善するため、抵抗発熱体５を周辺部に４個と中心部に２個の合計６個のパターンに分割している。またパターンの線幅や粗密を調整し、発熱量の密度に分布をつけて均熱性を改善しても良い。
【００２６】
本発明のウェハ支持部材１は、板状セラミックス体２の一方の主面において、前記抵抗発熱体５の外接円Ｃの直径ＤＣが前記板状セラミックス体２の直径Ｄの９２〜９５％であることを特徴とする。
【００２７】
抵抗発熱体５の外接円Ｃの直径ＤＣが板状セラミックス体２の直径Ｄの９０％より小さいと、ウェハを急速に昇温したり急速に降温させる時間が大きくなりウェハＷの温度応答特性が劣る。また、板状セラミックス体２の直径Ｄが大きくなり、均一に加熱できるウェハＷの大きさが板状セラミックス体２の直径Ｄに比較して小さくなり、ウェハＷを加熱する電力に対するウェハ加熱効率が悪くなる。更に、板状セラミックス体２が大きくなることからウェハ製造装置の設置面積が大きくなり、最小の設置面積で最大の生産を行う必要がある半導体製造装置の設置面積に対する稼働率を低下させ好ましくない。
【００２８】
抵抗発熱体５の外接円Ｃの直径ＤＣが板状セラミックス体２の直径Ｄの９９％より大きいと接触部材１７と抵抗発熱体５の外周との間隔が小さく抵抗発熱体５の外周部から熱が接触部材１７に不均一に流れ、特に、外周部の円弧状パターン５ａが存在しない部分からも熱が流れ、外周部の円弧状パターン５ａが板状セラミックス体２の中心部へ曲がっていることから抵抗発熱体５を囲む外接円Ｃに沿って円弧状パターン５ａが欠落する部分Ｐの温度が低下しウェハＷの面内温度差を大きくする。
【００２９】
より好ましくは、抵抗発熱体５の外接円Ｃの直径ＤＣが板状セラミックス体２の直径Ｄの９２〜９７％である。
【００３０】
特に、板状セラミックス体２と金属ケース１９の外形が略同等で、板状セラミックス体２を下から金属ケース１９が支える図１のウェハ支持部材１の場合、ウェハＷの面内の温度差を小さくするには、抵抗発熱体５の外接円Ｃの直径ＤＣが板状セラミックス体２の直径Ｄの９２〜９５％であり、更に好ましくは９３〜９５％である。
【００３１】
一方、板状セラミックス体２の外周面１３を覆うように金属ケース１９が接続した図２のウェハ支持部材の場合には、抵抗発熱体５の外接円Ｃの直径ＤＣが板状セラミックス体２の直径Ｄの９５〜９８％が好ましく、更に好ましくは９６〜９７％である。
【００３２】
尚、本発明のウェハ支持部材１は板状セラミックス体２の周辺部下面に金属ケース１９を接続したり、板状セラミックス体２の外周面１３で金属ケースと接続した例で説明したが、周辺部下面と外周面との両方同時に金属ケース１９と接続したウェハ支持部材１も含まれることは当然である。
【００３３】
更に、本発明のウェハ支持部材１において、抵抗発熱体５の外接円Ｃと接する円弧状パターン５ａと、該円弧状パターンと連続して繋がった連結パターン５ｂとを備え、前記外接円Ｃの一部に前記円弧状のパターンのない空白域Ｐが存在し、この空白域Ｐの間隔Ｓが、前記板状セラミックス体の直径Ｄと前記外接円Ｃの直径ＤＣとの差（以下、Ｌと略する）より小さいことが好ましい。
【００３４】
間隔ＳがＬより大きいと空白域Ｐの熱が板状セラミックス体の周辺部へ流れ空白域Ｐの温度が下がる虞がある。しかし、間隔ＳがＬより小さいと空白域Ｐの温度が下がり難く板状セラミックス体２の載置面３に載せたウェハＷの周辺部の一部の温度が低下せずウェハＷ面内の温度差が小さくなり好ましい。
【００３５】
上記空白域Ｐの温度を下げないためには、空白域の温度を上げる必要があり、空白域を加熱する連結パターン５ｂの抵抗を同等か或いは大きくして発熱量を増大すると、空白域Ｐの温度が下がる虞が小さくなり、ウェハＷの面内温度が均一となり好ましい。印刷法等で作成した抵抗発熱体５が面状の場合、円弧状パターン５ａの線幅Ｗｐより連結パターン５ｂの線幅Ｗｓを小さくすることで連結パターン５ｂの抵抗を大きくすることができ、連結パターン５ｂの温度を円弧状パターン５ａの温度より高めることでウェハＷの面内温度を均一とすることができる。
【００３６】
また、板状セラミックス体２の厚みは１〜７ｍｍで、上記抵抗発熱体５の厚みは５〜７０μｍであるとともに、上記抵抗発熱体を囲む外接円Ｃの面積に対し、上記外接円Ｃに占める抵抗発熱体５の面積の比率が５〜５０％であることが好ましい。
【００３７】
即ち、抵抗発熱体５を囲む外接円Ｃの面積に対し、抵抗発熱体５の面積の比率を５％未満とすると、抵抗発熱体５の相対向する対向領域において、対向領域の対向間隔Ｓ１が大きくなり過ぎることから、抵抗発熱体５のない間隔Ｓ１に対応した載置面３の表面温度が他の部分と比較して小さくなり、載置面３の温度を均一にすることが難しい。
【００３８】
逆に抵抗発熱体５を囲む外接円Ｃの面積に対し、外接円Ｃ内に占める抵抗発熱体５の面積の比率が５０％を超えると、板状セラミック体２と抵抗発熱体５との間の熱膨張差を３．０×１０−６／℃以下に近似させたとしても、両者の間に作用する熱応力が大きすぎること、板状セラミック体２は変形し難いセラミック焼結体からなるものの、その板状セラミック体２の厚みｔが１ｍｍ〜７ｍｍと薄いことから抵抗発熱体５を発熱させると、載置面３側が凹となるように板状セラミック体２に反りが発生し、その結果、ウェハＷの中心部の温度が周縁よりも小さくなり、温度バラツキが大きくなる虞がある。
【００３９】
なお、好ましくは、抵抗発熱体５を囲む外接円Ｃの面積に対し、外接円Ｃ内に占める抵抗発熱体５の面積の比率を１０％〜３０％、さらには１５％〜２５％とすることが好ましい。
【００４０】
より具体的には、抵抗発熱体５は外周部に相対向する対向領域を有し、上記対向領域の間隔Ｓ１が０．５ｍｍ以上で、上記板状セラミックス体２の板厚の３倍以下であることが好ましい。上記対向領域の間隔Ｓ１が０．５ｍｍ以下では抵抗発熱体５を印刷し形成する際に抵抗発熱体５の対向領域でひげ状の突起が発生しその部分が短絡する虞がある。また、上記対向領域の間隔Ｓ１が板状セラミックス体２の厚みの３倍を超えると、対向領域Ｓ１に対応するウェハＷの表面にクールゾーンが発生しウェハＷの面内温度差を大きくする虞があるからである。
【００４１】
さらに、このような効果を効率良く発現させるには、抵抗発熱体５の膜厚を５〜７０μｍとすることが好ましい。
【００４２】
抵抗発熱体５の膜厚が５μｍを下回ると、抵抗発熱体５をスクリーン印刷法で膜厚を均一に印刷することが困難となるからであり、また、抵抗発熱体５の厚みが７０μｍを超えると、外接円Ｐ１に対し、抵抗発熱体５の占める面積の比率を５０％以下としても抵抗発熱体５の厚みが大きく、抵抗発熱体５の剛性が大きくなり、板状セラミック体２の温度変化により抵抗発熱体５の伸び縮みによる影響で板状セラミック体２が変形する虞がある。また、スクリーン印刷で均一の厚みに印刷することが難しくウェハＷの表面の温度差が大きくなったりする虞があるからである。なお、好ましい抵抗発熱体５の厚みは１０〜３０μｍとすることが良い。
【００４３】
次に、更に詳細な他の構成や製法について説明する。
【００４４】
本発明のウェハ支持部材の板状セラミックス体２の厚みｔは１〜７ｍｍで、１００〜２００℃のヤング率が２００〜４５０ＭＰａである板状セラミック体２からなることが好ましい。
【００４５】
１００〜２００℃のヤング率が２００〜４５０ＭＰａである板状セラミック体２の材質としては、炭化珪素、アルミナ、窒化珪素、サイアロン、窒化アルミニウムを用いることができ、この中でも特に窒化アルミニウムは５０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上、さらには１００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上の高い熱伝導率を有するとともに、フッ素系や塩素系等の腐食性ガスに対する耐蝕性や耐プラズマ性にも優れることから、板状セラミック体２の材質として好適である。
【００４６】
尚、板状セラミックス体２の厚みは、２〜５ｍｍとすると更に好ましい。板状セラミックス体２の厚みが２ｍｍより薄いと、板状セラミックス体２の強度が弱くなり抵抗発熱体５の発熱による加熱時、ガス噴射口２４からの冷却エアーを吹き付けた際に、冷却時の熱応力に耐えきれず、板状セラミックス体２にクラックが発生する虞があるからである。また、板状セラミックス体２の厚みが５ｍｍを超えると、板状セラミックス体２の熱容量が大きくなるので加熱および冷却時の温度が安定するまでの時間が長くなる虞がある。
【００４７】
有底の金属ケース１９は側壁部２２と底面２１を有し、板状セラミックス体２はその有底の金属ケース１９の開口部を覆うように設置してある。また、有底の金属ケース１９には冷却ガスを排出するための孔２３が施されており、板状セラミックス体２の抵抗発熱体５に給電するための給電部６に導通するための給電端子１１，板状セラミックス体２を冷却するためのガス噴射口２４、板状セラミックス体２の温度を測定するための測温素子２７を設置してある。
【００４８】
なお、有底の金属ケース１９の深さは１０〜５０ｍｍで、底面２１は、板状セラミックス体２から１０〜５０ｍｍの距離に設置することが望ましい。更に好ましくは２０〜３０ｍｍである。これは、板状セラミックス体２と有底の金属ケース１９相互の輻射熱により載置面３の均熱化が容易となると同時に、外部との断熱効果があるので、載置面３の温度が一定で均一な温度となるまでの時間が短くなるためである。
【００４９】
板状セラミックス体２は、有底の金属ケース１９の開口部の外周にボルト１６を貫通させ、板状セラミックス体２と有底の金属ケース１９が直接当たらないように、リング状の接触部材１７を介在させ、有底の金属ケース１９側より弾性体１８を介在させてナット２０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、板状セラミックス体２の温度が変動した場合に有底の金属ケース１９が変形しても、上記弾性体１８によってこれを吸収し、これにより板状セラミックス体２の反りを抑制し、ウェハ表面に、板状セラミックス体２の反りに起因する温度ばらつきが発生することを防止できるようになる。
【００５０】
リング状の接触部材１７の断面は多角形や円形の何れでも良いが、板状セラミックス体２と接触部材１７が平面で接触する場合において、板状セラミックス体２と接触部材１７の接する接触部の幅は０．１ｍｍ〜１３ｍｍであれば、板状セラミックス体２の熱が接触部材１７を介して有底の金属ケース１９に流れる量を小さくすることができる。そして、ウェハＷの面内の温度差が小さくウェハＷを均一に加熱することができる。更に好ましくは０．１〜８ｍｍである。接触部材１７の接触部の幅が０．１ｍｍ以下では、板状セラミックス体２と接触固定した際に接触部が変形し、接触部材が破損する虞がある。また、接触部材１７の接触部の幅が１３ｍｍを超える場合には、板状セラミックス体２との熱が接触部材に流れ、板状セラミックス体２の周辺部の温度が低下しウェハＷを均一に加熱することが難しくなる。好ましくは接触部材１７と板状セラミックス体２との接触部の幅は０．１ｍｍ〜８ｍｍであり、更に好ましくは０．１〜２ｍｍである。
【００５１】
また、接触部材１７の熱伝導率は板状セラミックス体２の熱伝導率より小さいことが好ましい。接触部材１７の熱伝導率が板状セラミックス体２の熱伝導率より小さければ板状セラミックス体２に載せたウェハＷ面内の温度分布を均一に加熱することができると共に、板状セラミックス体２の温度を上げたり下げたりする際に、接触部材１７との熱の伝達量が小さく有底の金属ケース１９との熱的干渉が少なく、迅速に温度を変更することが容易となる。
【００５２】
接触部材１７の熱伝導率が板状セラミックス体２の熱伝導率の１０％より小さいウェハ支持部材１では、板状セラミックス体２の熱が有底の金属ケース１９に流れ難く、板状セラミックス体２から有底の金属ケース１９に熱が、雰囲気ガス（ここでは空気）による伝熱や輻射伝熱により流れる熱が多くなり逆に効果が小さい。
【００５３】
接触部材１７の熱伝導率が板状セラミックス体２の熱伝導率より大きい場合には、板状セラミックス体２の周辺部の熱が接触部材１７を介して有底の金属ケース１９に流れ、有底の金属ケース１９を加熱すると共に、板状セラミックス体２の周辺部の温度が低下しウェハＷ面内の温度差が大きくなり好ましくない。また、有底の金属ケース１９が加熱されることからガス噴射口２４からエアを噴射し板状セラミックス体２を冷却しようとしても有底の金属ケース１９の温度が高いことから冷却する時間が大きくなったり、一定温度に加熱する際に一定温度になるまでの時間が大きくなる虞があった。
【００５４】
一方、前記接触部材１７を構成する材料としては、小さな接触部を保持するために、接触部材のヤング率は１ＧＰａ以上が好ましく、更に好ましくは１０ＧＰａ以上である。このようなヤング率とすることで、接触部の幅が０．１ｍｍ〜８ｍｍと小さく、板状セラミックス体２を有底の金属ケース１９に接触部材１７を介してボルト１６で固定しても、接触部材１７が変形することが無く、板状セラミックス体２が位置ズレしたり平行度が変化したりすることなく、精度良く保持することができる。尚、前記接触部材１７は、フッ素系に樹脂やガラス繊維を添加した樹脂からなる接触部材では得られない精度を達成することができる。
【００５５】
前記接触部材１７の材質としては鉄とカーボンからなる炭素鋼やニッケル、マンガン、クロムを加えた特殊鋼等の金属がヤング率が大きく好ましい。また、熱伝導率の小さな材料としては、ステンレス鋼やＦｅ―Ｎｉ−Ｃｏ系合金の所謂コバールが好ましく、板状セラミックス体２の熱伝導率より小さくなるように接触部材１７の材料を選択することが好ましい。
【００５６】
更に、接触部材１７と板状セラミックス体２との接触部を小さく、且つ接触部が小さくても接触部が欠損しパーティクルを発生する虞が小さく安定な接触部を保持できるために、板状セラミックス体２に垂直な面で切断した接触部材１７の断面は多角形より円形が好ましく、断面の直径１ｍｍ以下の円形のワイヤを接触部材１７として使用すると板状セラミックス体２と有底の金属ケース１９の位置が変化することなくウェハＷの表面温度を均一にしかも迅速に昇降温することが可能である。
【００５７】
次に、ウェハ支持部材１をレジスト膜形成用として使用する場合のウェハ支持部材１の製法と構成に付いて述べる。
【００５８】
板状セラミックス体２の主成分を炭化珪素にすると、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、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。この際、焼結助剤に水と反応してアンモニアやアミンを形成する可能性のある窒化物を含まないようにすることが必要である。
【００５９】
なお、板状セラミックス体２を形成する炭化珪素質焼結体は、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）を添加したり、もしくはアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）イットリア（Ｙ２Ｏ３）のような金属酸化物を添加して十分混合し、平板状に加工したのち、１９００〜２１００℃で焼成することにより得られる。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。
【００６０】
炭化珪素質焼結体を板状セラミックス体２として使用する場合、半導電性を有する板状セラミックス体２と抵抗発熱体５との間の絶縁を保つ絶縁層としては、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４００μｍを超えると、板状セラミックス体２を形成する炭化珪素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として機能しなくなる。その為、絶縁層としてガラスを用いる場合、絶縁層４の厚みは１００〜４００μｍの範囲で形成することが好ましく、望ましくは２００μｍ〜３５０μｍの範囲とすることが良い。
【００６１】
さらに、板状セラミックス体２の載置面３と反対側の主面は、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。
【００６２】
一方、板状セラミックス体２を、窒化アルミニウムを主成分とする焼結体で形成する場合は、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。板状セラミックス体２に対する抵抗発熱体５の密着性を向上させるために、ガラスからなる絶縁層を形成することもある。ただし、抵抗発熱体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。
【００６３】
この絶縁層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、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板状セラミックス体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、板状セラミックス体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クラックや剥離等の欠陥が生じ易いからである。
【００６４】
なお、ガラスからなる絶縁層を板状セラミックス体２上に被着する手段としては、前記ガラスペーストを板状セラミックス体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、ガラスペーストを６００℃以上の温度で焼き付けすれば良い。また、絶縁層としてガラスを用いる場合、予め炭化珪素質焼結体又は窒化アルミニウム質焼結体からなる板状セラミックス体２を８５０〜１３００℃程度の温度に加熱し、絶縁層を被着する表面を酸化処理しておくことで、ガラスからなる絶縁層との密着性を高めることができる。
【００６５】
図４は本発明のウェハ支持部材における抵抗発熱体５のパターン形状の他の例を示す。抵抗発熱体５は周辺部に４個と中心部に１個の合計５個のパターンに分割された例を示す。
【００６６】
また、図５は抵抗発熱体５が１個のパターン形状からなる他の例を示す。
【００６７】
図７に示すように、板状セラミック体２２の中心から放射方向に見て、抵抗発熱体２５の間隔が密な部分と粗な部分が交互に現れる抵抗発熱体パターンでは、粗な部分に対応するウェハＷの表面温度は小さく、密な部分に対応するウェハＷの温度は大きくなり、ウェハＷの表面の全面を均一に加熱することが難しいことから好ましくない。
【００６８】
抵抗発熱体５は、導電性の金属粒子にガラスフリットや金属酸化物を含む電極ペーストを印刷法で板状セラミック体２に印刷、焼き付けしたもので、金属粒子としては、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｄ、ＰｔおよびＲｈの少なくとも一種の金属を用いることが好ましく、またガラスフリットとしては、Ｂ、Ｓｉ、Ｚｎを含む酸化物からなり、板状セラミック体２の熱膨張係数より小さな４．５×１０−６／℃以下の低膨張ガラスを用いることが好ましく、さらに金属酸化物としては、酸化珪素、酸化ホウ素、アルミナ、チタニアから選ばれた少なくとも一種を用いることが好ましい。
【００６９】
ここで、抵抗発熱体５を形成する金属粒子として、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｄ、ＰｔおよびＲｈの少なくとも一種の金属を用いるのは、電気抵抗が小さいからである。
【００７０】
抵抗発熱体５を形成するガラスフリットとして、Ｂ、Ｓｉ、Ｚｎを含む酸化物からなり、抵抗発熱体５を構成する金属粒子の熱膨張係数が板状セラミック体２の熱膨張係数より大きいことから、抵抗発熱体５の熱膨張係数を板状セラミック体２の熱膨張係数に近づけるには、板状セラミック体２の熱膨張係数より小さな４．５×１０−６／℃以下の低膨張ガラスを用いることが好ましいからである。
【００７１】
また、抵抗発熱体５を形成する金属酸化物としては、酸化珪素、酸化ホウ素、アルミナ、チタニアから選ばれた少なくとも一種を用いるのは、抵抗発熱体５の中の金属粒子と密着性が優れ、しかも熱膨張係数が板状セラミック体２の熱膨張係数と近く、板状セラミック体２との密着性も優れるからである。
【００７２】
ただし、抵抗発熱体５に対し、金属酸化物の含有量が８０％を超えると、板状セラミック体２との密着力は増すものの、抵抗発熱体５の抵抗値が大きくなり好ましくない。その為、金属酸化物の含有量は６０％以下とすることが良い。
【００７３】
そして、導電性の金属粒子とガラスフリットや金属酸化物からなる抵抗発熱体５は、板状セラミック体２との熱膨張差が３．０×１０−６／℃以下であるものを用いることが好ましい。
【００７４】
即ち、抵抗発熱体５と板状セラミック体２との熱膨張差を０．１×１０−６／℃とすることは製造上難しく、逆に抵抗発熱体５と板状セラミック体２との熱膨張差が３．０×１０−６／℃を超えると、抵抗発熱体５を発熱させた時、板状セラミック体２との間に作用する熱応力によって、載置面３側が凹状に反る虞があるからである。
【００７５】
さらに、絶縁層上に被着する抵抗発熱体５の材料としては、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、パラジウム（Ｐｄ）等の金属単体を、蒸着法やメッキ法にて直接被着するか、あるいは前記金属単体や酸化レニウム（Ｒｅ２Ｏ３）、ランタンマンガネート（ＬａＭｎＯ３）等の導電性の金属酸化物や上記金属材料を樹脂ペーストやガラスペーストに分散させたペーストを用意し、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して、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。
【００７６】
ただし、抵抗発熱体５材料に銀（Ａｇ）又は銅（Ｃｕ）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、抵抗発熱体５を覆うように絶縁層と同一の材質からなるコート層を４０〜４００μｍ程度の厚みで被覆しておけば良い。
【００７７】
更に、抵抗発熱体５への給電方法については、抵抗発熱体５に金や銀、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に給電端子１１を接触させることにより、導通が確保されている。給電端子１１と給電部６とは、導通が確保できる方法で有れば、はんだ付け、ロー付け等の手法を用いてもよいが、有底の金属ケース１９に設置した給電端子１１を板状セラミックス体２の表面に形成した給電部６にバネ（不図示）で押圧することにより接続を確保し給電することが好ましい。これは、１〜７ｍｍの厚みの板状セラミックス体２に金属からなる端子部を埋設して形成すると、該端子部の熱容量により均熱性が悪くなるからである。そのため、給電端子１１をバネで押圧して電気的接続を確保することにより、板状セラミックス体２とその有底の金属ケース１９の間の温度差による熱応力を緩和し、高い信頼性で電気的導通を維持できる。さらに、接点が点接触となるのを防止するため、弾性のある導体を中間層として挿入しても構わない。この中間層は単に箔状のシートを挿入するだけでも効果がある。そして、給電端子１１の給電部６側の径は、１．５〜５ｍｍとすることが好ましい。
【００７８】
また、板状セラミックス体２の温度は、板状セラミックス体２にその先端が埋め込まれた熱電対等の測温素子２７により測定する。測温素子２７としては、その応答性と保持の作業性の観点から、外径０．８ｍｍ以下のシース型の熱電対を使用することが好ましい。この熱電対の先端部は、板状セラミックス体２に孔が形成され、この中に設置された固定部材により孔の内壁面に押圧固定することが測温の信頼性を向上させるために好ましい。同様に素線の熱電対やＰｔ等の測温抵抗体を埋設して測温を行うことも可能である。
【００７９】
また、板状セラミック体２の他方の主面３に抵抗発熱体５のみを備えたウェハ支持部材１について示したが、本発明は、主面３と抵抗発熱体５との間に静電吸着用やプラズマ発生用としての電極を埋設したものであっても良いことは言うまでもない。
【実施例１】
【００８０】
まず、窒化アルミニウム粉末に対し、重量換算で１．０質量％の酸化イットリウムを添加し、さらにイソプロピルアルコールとウレタンボールを用いてボールミルにより４８時間混練することにより窒化アルミニウムのスラリーを製作した。
【００８１】
次に、窒化アルミニウムのスラリーを２００メッシュに通し、ウレタンボールやボールミル壁の屑を取り除いた後、防爆乾燥機にて１２０℃で２４時間乾燥した。
【００８２】
次いで、得られた窒化アルミニウム粉末にアクリル系のバインダーと溶媒を混合して窒化アルミニムのスリップを作製し、ドクターブレード法にて窒化アルミニムのグリーンシートを複数枚製作した。
【００８３】
そして、得られた窒化アルミニムのグリーンシートを複数枚積層熱圧着にて積層体を形成した。
【００８４】
しかる後、積層体を非酸化性ガス気流中にて５００℃の温度で５時間脱脂を施した後、非酸化性雰囲気にて１９００℃の温度で５時間の焼成を行い各種の熱伝導率を有する板状セラミックス体を製作した。
【００８５】
そして、窒化アルミニウム焼結体に研削加工を施し、板厚３ｍｍ、直径３１５ｍｍ〜３４５ｍｍの円盤状をした板状セラミックス体２を複数枚製作し、更に中心から６０ｍｍの同心円上に均等に３箇所貫通孔を形成した。貫通口径は、４ｍｍとした。
【００８６】
次いで板状セラミックス体２の上に抵抗発熱体５を被着するため、導電材としてＡｕ粉末とＰｄ粉末と、前記同様の組成からなるバインダーを添加したガラスペーストを混練して作製した導電体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、１５０℃に加熱して有機溶剤を乾燥させ、さらに５５０℃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５０μｍの抵抗発熱体５を形成した。抵抗発熱体５のパターン配置は、中心部から放射状に円と円環状に分割し、中心部に円形の１つにパターンを形成し、その外側の円環状の部分に２つにパターンを形成し、更にその外側に４つのパターン、最外周に８つのパターンの計１５個のパターン構成とした。そして、最外周の８つのパターンの外接円Ｃの直径を３１０ｍｍとして、板状セラミックスの直径を変えて作製した。しかるのち抵抗発熱体５に給電部６をロウ付けし固着させることにより、板状セラミックス体２を製作した。
【００８７】
また、有底の金属ケースの底面の厚みは２．０ｍｍのアルミニウムと側壁部を構成する厚み１．０ｍｍのアルミニウムからなり、底面に、ガス噴射口、熱電対、導通端子を所定の位置に取り付けた。また、底面から板状セラミックス体までの距離は２０ｍｍとした。
【００８８】
その後、前記有底の金属ケースの開口部に、板状セラミックス体を重ね、その外周部にボルトを貫通させ、板状セラミックス体と有底の金属ケースが直接当たらないように、リング状の接触部材を介在させ、接触部材側より弾性体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することによりウェハ支持部材とした。
【００８９】
また、板状セラミックス体の周辺部下面を支持する支持構造Ａと、板状セラミックス体の外周面を支持する支持構造Ｂとの２つの構造でウェハ支持部材を作製した。尚、支持構造Ａでは、板状セラミックス体の直径と金属ケースの外径である直径を同じとした。
【００９０】
尚、接触部材１７の断面は円形状で、リング状とした。円形状の断面の大きさは、直径１ｍｍとした。また、接触部材の材質はＳＵＳ３０４、炭素鋼を用いた。作製した各種のウェハ支持部材を試料Ｎｏ．１〜１１とした。
【００９１】
作製したウェハ支持部材の評価は、測温抵抗体が２９箇所に埋設された直径３００ｍｍの測温用ウェハを用いて行った。夫々のウェハ支持部材に電源を取り付け２５℃から２００℃まで５分間でウェハＷを昇温し、ウェハＷの温度を２００℃に設定してからウェハＷの平均温度が２００℃±０．５℃の範囲で一定となるまでの時間を応答時間として測定した。また、３０℃から２００℃に５分で昇温し５分間保持した後、３０分間冷却する温度サイクルを１０００サイクル繰り返した後、室温から２００℃に設定し１０分後のウェハ温度の最大値と最小値の差をウェハＷの温度差として測定した。
【００９２】
それぞれの結果は表１に示す通りである。
【表１】
【００９３】
表１の試料Ｎｏ．１は、板状セラミックス体の直径に対する抵抗発熱体の外接円の比率が８５％と小さくウェハの面内温度差は０．５℃と大きく、特に応答時間が６３秒と大きく好ましくなかった。
【００９４】
試料Ｎｏ．１１は板状セラミックス体の直径に対する抵抗発熱体の外接円の比率が９９．５％と大きくウェハの面内温度差は２．１８℃と大きく、応答時間も７２秒と大きく好ましくなかった。
【００９５】
これらに対し、試料Ｎｏ．２〜１０はウェハの面内の温度差が０．５℃未満と小さく、しかも応答時間も４０秒未満と小さく優れていることから、板状セラミックス体の直径に対する抵抗発熱体の外接円の比率は、９０〜９９％が優れたウェハ支持部材であることが分る。
【００９６】
更に、板状セラミックス体の外周部下面で金属ケースと接触部材を介して接続した支持構造Ａでは、試料Ｎｏ．３〜５に示すように板状セラミックス体の直径に対する抵抗発熱体の外接円の比率が９２〜９５％で、ウェハの面内温度差が０．４０℃以下で且つ応答時間が３５秒以下と優れている。試料Ｎｏ．４，５は面内温度差が０．３５℃以下で応答時間も３４秒以下と小さいことから、板状セラミックス体の直径に対する抵抗発熱体の外接円の比率が９３〜９５％であることがさらに好ましいことが分る。
【００９７】
一方、板状セラミックス体の外周部側面で金属ケースと接触部材を介して接続した支持構造Ｂでは、試料Ｎｏ．６〜９に示すように板状セラミックス体の直径に対する抵抗発熱体の外接円の比率が９５％〜９８％で、ウェハの面内温度差が０．４４℃以下で且つ応答時間は３４秒以下と優れていた。試料Ｎｏ．７，８の面内温度差はどちらも０．４０℃で応答時間が３１秒と小さいことから、板状セラミックス体の直径に対する抵抗発熱体の外接円の比率が９６％〜９７％であることがさらに好ましいことが分る。
【実施例２】
【００９８】
実施例１と同様の工程で板状セラミックス体を作製した。そして、板状セラミックス体の主面に実施例１と同様の工程で抵抗発熱体を印刷した。抵抗発熱体のパターンは実施例１と同様の構成として、抵抗発熱体として最外周の８つのパターンに接する外接円の一部に円弧状パターンのない空白域Ｐの間隔Ｓと、前記抵抗発熱体に接する外接円の直径を３１０ｍｍとして板状セラミックス体の直径を変えたウェハ支持部材を作製した。
【００９９】
また、板状セラミックス体に上記接触部材を介してアルミニウム製の有底の金属ケースを取り付けウェハ支持部材を作製した。
【０１００】
そして、実施例１と同様に評価した。その結果を表２に示す。
【表２】
【０１０１】
板状セラミックス体の直径と抵抗発熱体の外接円の直径との差Ｌが、空白域の間隔Ｓより大きい試料Ｎｏ．２１、２５、２７は、ウェハの温度差はそれぞれ０．４７、０．４６、０．４６℃で応答時間は３８、３６、３４秒とやや大きかった。
【０１０２】
これらに対し、試料Ｎｏ．２２、２３，２４、２６、２８の空白域の間隔Ｓは差Ｌより小さく、ウェハの温度差は０．２９℃以下で、しかも応答時間は２９秒以下と優れた特性を示すことが判明した。
【実施例３】
【０１０３】
実施例２の試料Ｎｏ．２３と同様の構成で、抵抗発熱体の外周部の円弧状パターンの線幅とこれに繋がる連結パターンの線幅を変えたウェハ支持部材を作製し実施例２と同様の評価を行った。その結果を表３に示す。
【表３】
【０１０４】
連結パターンの線幅が円弧状パターンの線幅と同等或いは小さい試料Ｎｏ．３２、３３、３５、３６のウェハの温度差は０．２８℃以下と小さく、しかも応答時間が２８秒以下と優れている事が判明した。
【０１０５】
更に、連結パターンの線幅が円弧状のパターンの線幅より小さい試料Ｎｏ．３３、３６のウェハの温度差は０．１８℃、０．１９℃と小さく、しかも応答時間が２１秒以下と極めて優れている事が判明した。
【０１０６】
これらに対して、試料Ｎｏ．３０、３１、３４はウェハの温度差が０．２９℃以下で応答時間も３１〜３８秒と大きく劣っていた。
【０１０７】
従って、ウェハ支持部材において、前記円弧状パターンの線幅は、前記円弧状パターンと繋がる前記連結パターンの線幅と、同等或いは小さいことによりウェハの温度差が小さく応答時間の小さい優れたウェハ支持部材を提供できることが判明した。
【実施例４】
【０１０８】
実施例１と同様に板状セラミックス体を作製した。
【０１０９】
ただし、ペーストの印刷厚みは２０μｍとし、また、抵抗発熱体を囲む外接円に対し、抵抗発熱体の占める面積の比率を異ならせたものを用意した。
【０１１０】
そして、実施例１と同様に評価した。その結果を表４に示す。
【表４】
【０１１１】
この結果、試料Ｎｏ．４０のように、抵抗発熱体を囲む外接円に対し、抵抗発熱体の占める面積の比率が５％を下回る試料は、ウェハの面内の温度差が０．３９℃とやや大きかった。また、試料Ｎｏ．４９のように、抵抗発熱体を囲む外接円に対し、抵抗発熱体の占める面積の比率が５０％を超えると、ウェハの一部に温度の高いホットエリアが現れ、ウェハの面内温度差が０．４１℃と大きかった。
【０１１２】
これに対し、試料Ｎｏ．４１〜４８に示すように、抵抗発熱体の外接円に対して、抵抗発熱体の占める面積の比率を５〜５０％とした試料は、ウェハの面内温度差を０．２９℃以下と小さくすることができ、優れていた。
【０１１３】
また、試料Ｎｏ．４２〜４６のように、抵抗発熱体の外接円に対して、抵抗発熱体の占める面積の比率を１０〜３０％とすることで、ウェハの面内の温度差を０．２３℃以内とすることができ、さらには試料Ｎｏ．４３〜４５のように、抵抗発熱体の外接円に対して、抵抗発熱体の占める面積の比率を１５〜２５％とすることでウェハの面内の温度差を０．１６℃以内にまで低減することができ、特に優れていた。
【実施例５】
【０１１４】
実施例１と同様に板状セラミック体を作製し、抵抗発熱体となるペーストとして種種の金属とガラス成分や金属酸化物を混合しペースト状に作製したのちスクリーン印刷しウェハ支持部材を作製した。
【０１１５】
作製したウェハ支持部材にウェハを載せ抵抗発熱体に通電し、そして、実施例１と同様に評価した。その結果を表５に示す。
【表５】
【０１１６】
試料Ｎｏ.５１〜５９は、焼結した抵抗発熱体の熱膨張係数と板状セラミック体との熱膨張係数の差が３×１０−６／℃以下と小さいことからウェハの表面の温度差が０．４℃以下と小さく、好ましいことがわかった。
【０１１７】
しかし、試料Ｎｏ．５０，５９は抵抗発熱体の熱膨張係数が３×１０−６／℃を超えて大きくウェハの温度差も０．４８℃、０．４７℃と大きかった。
【図面の簡単な説明】
【０１１８】
【図１】本発明のウェハ支持部材の一例を示す断面図である。
【図２】本発明の他のウェハ支持部材の一例を示す断面図である。
【図３】本発明のウェハ支持部材における抵抗発熱体の形状を示す概略図である。
【図４】本発明のウェハ支持部材における他の抵抗発熱体の形状を示す概略図である。
【図５】本発明のウェハ支持部材における他の抵抗発熱体の形状を示す概略図である。
【図６】従来のウェハ支持部材の一例を示す断面図である。
【図７】従来のウェハ支持部材における抵抗発熱体の形状を示す概略図である。
【符号の説明】
【０１１９】
１、７１：ウェハ支持部材
２、７２：板状セラミックス体
３、７３：載置面
５、７５：抵抗発熱体
６：給電部
８：支持ピン
１０：ガイド部材
１１、７７：給電端子
１３：外周面
１６：ボルト
１７：接触部材
１８：弾性体
１９、７９：金属ケース
２０：ナット
２１：底面
２３：孔
２４：ガス噴射口
２５：ウェハリフトピン
２６：貫通孔
２７：測温素子
２８：従来のガイド部材
Ｗ：半導体ウェハ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
厚みが２〜５ｍｍで１００〜２００℃のヤング率が２００〜４５０ＭＰａである板状セラミックス体の一方の主面にＡｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｄ、ＰｔおよびＲｈの少なくとも一種の金属粒子とガラスと金属酸化物とからなる抵抗発熱体を備え、他方の主面にウェハ加熱面を備えたウェハ支持部材であって、前記抵抗発熱体に電力を供給する給電部と、該給電部を囲む金属ケースとを有し、該金属ケースの開口部の外周に接触部材を介して前記板状セラミックス体の周辺部を接続してあり、前記板状セラミックス体の外周部に位置する前記抵抗発熱体は同心円状の円弧状パターンを有し、前記抵抗発熱体の外接円の直径が前記板状セラミックス体の直径の９２〜９５％であることを特徴とするウェハ支持部材。
【請求項２】
前記抵抗発熱体は、前記外接円に接する円弧状パターンと、該円弧状パターンに連続して繋がった連結パターンとを備え、前記外接円の一部に前記円弧状パターンのない空白域が存在し、この空白域の間隔が、前記板状セラミックス体の直径と前記外接円の直径との差より小さいことを特徴とする請求項１記載のウェハ支持部材。
【請求項３】
前記円弧状パターンの線幅は、前記円弧状パターンに繋がる前記連結パターンの線幅と、同等或いは小さいことを特徴とする請求項２に記載のウェハ支持部材。
【請求項４】
前記板状セラミックス体の厚みが２〜５ｍｍで、前記抵抗発熱体の厚みが５〜７０μｍであるとともに、前記抵抗発熱体の外接円の面積に対する抵抗発熱体の面積の比率が５〜５０％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ウェハ支持部材。
【請求項５】
上記抵抗発熱体と、上記板状セラミック体との熱膨張係数の差が３．０×１０−６／℃以下であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のウェハ支持部材。
【請求項１】
厚みが２〜５ｍｍで１００〜２００℃のヤング率が２００〜４５０ＭＰａである板状セラミックス体の一方の主面にＡｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｄ、ＰｔおよびＲｈの少なくとも一種の金属粒子とガラスと金属酸化物とからなる抵抗発熱体を備え、他方の主面にウェハ加熱面を備えたウェハ支持部材であって、前記抵抗発熱体に電力を供給する給電部と、該給電部を囲む金属ケースとを有し、該金属ケースの開口部の外周に接触部材を介して前記板状セラミックス体の周辺部を接続してあり、前記板状セラミックス体の外周部に位置する前記抵抗発熱体は同心円状の円弧状パターンを有し、前記抵抗発熱体の外接円の直径が前記板状セラミックス体の直径の９２〜９５％であることを特徴とするウェハ支持部材。
【請求項２】
前記抵抗発熱体は、前記外接円に接する円弧状パターンと、該円弧状パターンに連続して繋がった連結パターンとを備え、前記外接円の一部に前記円弧状パターンのない空白域が存在し、この空白域の間隔が、前記板状セラミックス体の直径と前記外接円の直径との差より小さいことを特徴とする請求項１記載のウェハ支持部材。
【請求項３】
前記円弧状パターンの線幅は、前記円弧状パターンに繋がる前記連結パターンの線幅と、同等或いは小さいことを特徴とする請求項２に記載のウェハ支持部材。
【請求項４】
前記板状セラミックス体の厚みが２〜５ｍｍで、前記抵抗発熱体の厚みが５〜７０μｍであるとともに、前記抵抗発熱体の外接円の面積に対する抵抗発熱体の面積の比率が５〜５０％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ウェハ支持部材。
【請求項５】
上記抵抗発熱体と、上記板状セラミック体との熱膨張係数の差が３．０×１０−６／℃以下であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のウェハ支持部材。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００７−１６５９０１（Ｐ２００７−１６５９０１Ａ）
【公開日】平成１９年６月２８日（２００７．６．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３３５５７９（Ｐ２００６−３３５５７９）
【出願日】平成１８年１２月１３日（２００６．１２．１３）
【分割の表示】特願２００２−１５２８９１（Ｐ２００２−１５２８９１）の分割
【原出願日】平成１４年５月２７日（２００２．５．２７）
【出願人】（０００００６６３３）京セラ株式会社 (13,660)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年６月２８日（２００７．６．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１２月１３日（２００６．１２．１３）
【分割の表示】特願２００２−１５２８９１（Ｐ２００２−１５２８９１）の分割
【原出願日】平成１４年５月２７日（２００２．５．２７）
【出願人】（０００００６６３３）京セラ株式会社 (13,660)
【Ｆターム（参考）】
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