半導体製造装置用保持体
【課題】 被処理物保持面の加工が安価で部品コストの低減を図ることができ、且つ被処理物保持面における均熱性に優れ、必要に応じて急速昇温及び急速冷却が可能な半導体製造装置用の保持体を提供する。
【解決手段】 抵抗発熱体７を有する板状でＡｌＮ等からなるセラミックスヒータ５の上に、被処理物９を保持するＡｌ等からなる金属製保持部１０を備えている。金属製保持部１０内には、冷却媒体が中央付近から放射状に移動し、外周縁に排気されるように流路１２が形成されている。この保持体１０は、コータデベロッパでのフォトリソグラフィー用樹脂の加熱硬化又は半導体絶縁膜の加熱焼成に用いられる。
【解決手段】 抵抗発熱体７を有する板状でＡｌＮ等からなるセラミックスヒータ５の上に、被処理物９を保持するＡｌ等からなる金属製保持部１０を備えている。金属製保持部１０内には、冷却媒体が中央付近から放射状に移動し、外周縁に排気されるように流路１２が形成されている。この保持体１０は、コータデベロッパでのフォトリソグラフィー用樹脂の加熱硬化又は半導体絶縁膜の加熱焼成に用いられる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体製造装置用の保持体に関するものであり、特にコータデベロッパでのフォトリソグラフィー用樹脂膜の加熱硬化や、Ｌｏｗ−ｋ膜のような低誘電率の絶縁膜の加熱焼成に用いられる保持体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造において、シリコンウエハ上のＡｌ回路やＣｕ回路はＡｌスパッタやＣｕメッキ等によって形成するが、近年の半導体の高集積化や小型化に伴って配線幅及び配線間幅は年々細くなってきている。
【０００３】
ＡｌやＣｕの配線パターンはフォトリングラフィー技術により形成される。例えばＡｌ膜上に樹脂を均一に塗布した後、ステッパと呼ばれる露光装置で樹脂膜にパターンが刷り込まれ、樹脂膜を加熱硬化させて不要部分を除去することにより、配線用のＡｌ膜上に抜きパターン樹脂膜を形成する。その後、エッチング装置で抜きパターン部分に沿ってＡｌ膜をエッチングし、樹脂膜を除去することでパターン化されたＡｌ配線が得られる。
【０００４】
また、配線同士が近づくと配線間の信号の相互作用が生じるため、配線間や積層した層間は低誘電率の絶縁材料で埋めることにより、配線間の相互作用を無くすことが必要である。従来このための絶縁材料として酸化ケイ素が用いられていたが、更に誘電率の低い絶縁膜としてＬｏｗ−ｋと呼ばれる材料が用いられるようになってきた。Ｌｏｗ−ｋの絶縁膜は、その材料を溶剤に溶いてスラリー状にし、これをスピンコートして均一膜を形成し、上記と同様にフォトリソグラフィー技術によりパターン形成した後、ヒータで加熱焼成して固化させる方法により形成されている。
【０００５】
上記のようなフォトリソグラフィー用樹脂膜の加熱硬化や、Ｌｏｗ−ｋ膜のような低誘電率の絶縁膜の加熱焼成は、コータデベロッパと呼ばれる装置において行われるが、そのヒータとして従来は抵抗発熱体であるＳＵＳ箔を石英板でサンドイッチしたヒータを用いていた。このヒータの裏面に抵抗発熱体の電極端子を設け、引出線を接続して系外の電源装置から電力を供給していた。
【０００６】
一方、熱伝導率が高いセラミックス中に抵抗発熱体を埋設したヒータを用いると、抵抗発熱体で発生した熱がセラミックス内で拡散し、ウエハ保持面において均熱性が確保できる。また、更に耐熱性の高いセラミックスを用いると、耐久性の優れたヒータを構成できる。そのため、ＣＶＤ装置においては、高熱伝導率で高耐食性のＡｌＮやＳｉ３Ｎ４中にＭｏコイルを埋設したセラミックスヒータを用いて、ウエハを保持して直接加熱する保持体としていた。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
近年では、半導体製造におけるコスト低減のためＳｉウエハの大型化が進められており、８インチから１２インチへと移行しつつある。そのため、フォトリソグラフィー用樹脂の加熱硬化やＬｏｗ−ｋの加熱焼成に用いるコータデベロッパでは、ウエハを保持して加熱する保持体に対して、更なる均熱性の向上が要望されている。これらの用途に対する保持体の被処理物保持面における均熱性は、±１.０％以内が必要とされ、更に望むらくは±０.５％以内が要求されている。
【０００８】
また、被処理物のスループットを向上させることも求められている。しかし、従来のセラミックスヒータからなる保持体では、抵抗発熱体で発生した熱をできるだけ水平方向に拡散させて被処理物保持面での均熱を上げるために、保持体を厚く形成していた。そのためセラミックス製の保持部の熱容量が大きく、急速昇温及び急速冷却ができなかった。無理やり高電力を供給して急速昇温したり、冷却装置を用いて急速冷却しようとすると、保持体に熱応力が掛かって脆性材料であるセラミックスが割れるというトラブルが発生していた。
【０００９】
更に、セラミックスヒータからなる保持体の被処理物保持面には、各種の加工が行われている。例えば、ウエハ等の被処理物を置いて均一に加熱するため、被処理物を置く際ずれないように、被処理物保持面と保持体をチャンバーに支持している支持部材端面との平行度が必要である。そのため、セラミックスからなる保持体の被処理物保持面を高精度に平面加工していた。被処理物のずれ防止のために、被処理物保持面の外周縁に厚さ０.４〜０.８ｍｍ程度のマウントを設ける加工も行っていた。
【００１０】
また、ウエハ等の被処理物の表面が貼り付いて脱粒を起こす等の問題が発生することを防ぐために、被処理物保持面にディンプル加工など、セラミックスの加工としては非常に難しく高価な加工を施していた。このような保持体の被処理物保持面の加工は、セラミックスであるため難しく且つ加工費が非常に高価であり、部品コストの中でかなりの比重を占めていた。そのため、これらの被処理物保持面の加工を安価に行う方法も求められていた。
【００１１】
本発明は、このような従来の事情に鑑み、被処理物保持面の加工が安価で、部品コストの低減を図ることができ、且つ被処理物保持面における均熱均熱性に優れ、スループットを上げるため急速昇温及び急速冷却が可能な半導体製造装置用の保持体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するため、本発明が提供する半導体製造装置用保持体は、抵抗発熱体を有する板状のセラミックスヒータの上に、被処理物を保持する金属製保持部を備えたことを特徴とする。
【００１３】
上記本発明の半導体製造装置用保持体においては、前記セラミックスヒータが、ＡｌＮ、ＳｉＣ、Ａｌ２Ｏ３、Ｓｉ３Ｎ４から選ばれたセラミックスで構成されていることを特徴とする。また、前記金属製保持部が、熱伝導率５０Ｗ／ｍＫ以上の金属で構成されていることを特徴とする。
【００１４】
また、上記本発明の半導体製造装置用保持体においては、前記金属製保持部の表面に、耐熱及び耐食性のコート層を有することを特徴とする。前記コート層は、ダイヤモンド状炭素、酸化物、窒化物、炭化物から選ばれた少なくとも１種を含むことが好ましい。
【００１５】
更に、上記本発明の半導体製造装置用保持体においては、前記金属製保持部内に冷却媒体を流す流路が形成されていることを特徴とする。前記冷却媒体は金属製保持部内の中央付近に供給され、金属製保持部内を放射状に延びる複数の放射流路に添って移動し、外周縁に排気されることが好ましい。
【００１６】
上記本発明の半導体製造装置用保持体は、コータデベロッパでのフォトリソグラフィー用樹脂の加熱硬化又は半導体絶縁膜の加熱焼成に用いられることを特徴とするものである。また、本発明は、上記本発明の半導体製造装置用保持体を用いた半導体製造装置を提供するものである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、被処理物保持面の加工が安価であって部品コストの低減を図ることができ、しかも被処理物保持面における均熱性に優れ、必要に応じて冷却媒体用の流路を設けることができ、急速昇温及び急速冷却が可能な半導体製造装置用の保持体を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明における金属製保持部の作製に用いる冷却媒体用の流路を設けた２枚の金属板を示す概略の斜視図である。
【図２】図１の２枚の金属板を接合した状態を示す概略の斜視図である。
【図３】図１の２枚の金属板を接合し、流路の出入口にパイプを取り付けた本発明における金属製保持部の一具体例を示す概略の斜視図である。
【図４】本発明における金属製保持部をセラミックスヒータ上に載せる状態を示す概略の斜視図である。
【図５】本発明による別の金属製保持部を用いた半導体製造装置用保持体を示す概略の断面図である。
【図６】本発明による別の金属製保持部を示す概略の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
一般に、絶縁性のセラミックス中に抵抗発熱体を埋設し、裏面にヒータ回路を形成するセラミックスヒータの場合、抵抗発熱体で発生した熱は被処理物までの間で平面方向に拡散して均一化する。このような均熱を必要とするのは被処理物保持面であるため、被処理物保持面は高熱伝導率の材料にする必要がある。
【００２０】
しかし、Ａｌ２Ｏ３やＳｉ３Ｎ４の熱伝導率は２０Ｗ／ｍＫ程度であり、高熱伝導率タイプのＳｉ３Ｎ４でも１００Ｗ／ｍＫ程度、高熱伝導率のセラミックスとされるＡｌＮやＳｉＣでも１００〜２００Ｗ／ｍＫ程度である。このため、被処理物保持表面をセラミックスで構成すると、セラミックスの熱伝導率が律速となり、被処理物保持面の均熱性に限界があった。
【００２１】
一方、金属においては、Ｃｕが４０３Ｗ／ｍＫ、Ａｌが２３６Ｗ／ｍＫと、安価な金属がＡｌＮ等の高熱伝導率セラミックスを凌駕する高熱伝導率を有している。そこで、本発明においては、熱を発生する部分には抵抗発熱体を有するセラミックスヒータを用い、その上に熱媒体として高熱伝導率の金属板の保持体を載置することによって、簡単に且つ安価に被処理物保持面を構成することができ、その被処理物保持面の均熱性を向上させ得ることを見出した。
【００２２】
セラミックスヒータを構成するセラミックスは、耐熱性、耐食性、熱伝導率の観点から、ＡｌＮ、ＳｉＣ、Ｓｉ３Ｎ４、Ａｌ２Ｏ３が好ましく、その中でもＡｌＮが最も好ましい。また、セラミックスヒータに設ける抵抗発熱体としては、耐熱性や発熱効率等を考えると、Ｗ、Ｍｏ、Ｐｔ、Ａｇ、Ｐｄ、Ｎｉ、Ｃｒから選ばれた少なくとも１種の金属を主成分とすることが好ましい。
【００２３】
セラミックスヒータ上に設ける金属製保持部は、被処理物保持面の均熱性を高める点から、熱伝導率５０Ｗ／ｍＫ以上の金属で構成することが好ましい。具体的には、Ｃｕ、Ａｌ、Ｗ、Ｍｏ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｆｅ、Ｃｏから選ばれた少なくとも１種が好ましい。
【００２４】
本発明に係わる金属製保持部は半導体製造装置全般に用いられるが、比較的高熱伝導率タイプの金属を腐食するような反応ガスは用いられないコータデベロッパやＬｏｗ−ｋ膜の熱処理等において、特に好適である。高熱伝導率の金属が不純物として嫌われる反応装置への適用は難しいが、不純物とならない耐熱及び耐食性のコート層を設ければ、適用が可能である。このようなコート層としては、ダイヤモンド状炭素（ＤＬＣ）、酸化物、窒化物、炭化物、フッ化物から選ばれた少なくとも１種がある。
【００２５】
従来のセラミックスのみで構成した保持体の場合、セラミックスは複雑な加工を行うことが難しいので、被処理物保持面等の加工が高価であった。また、セラミックスは脆性材料であるため、急速な昇温や冷却を行うと熱応力で割れてしまうという問題がある。このため、被処理物の急速冷却を行うことが難しく、スループットを上げることが困難であった。
【００２６】
これに対して本発明では、被処理物の保持体を金属で構成するため、被処理物保持面の面加工や外周部のマウント加工やディンプル等の複雑な加工が簡単であるばかりか、金属はセラミックスに比べはるかに靭性が高いため、冷却媒体を流して強制冷却しても割れることがないため、被処理物を急速冷却することが可能となり、スループットを上げることができる。また、冷却媒体の流路を断面方向で被処理物保持面の近くに設けることにより、セラミックスヒータへの熱応力負荷を少なくしながら効率的に被処理物を冷却することができる。しかも、被処理物を冷却してもセラミックスヒータは未だ蓄熱しているので、次に昇温する際のラグタイムが少なくて済む等の利点がある。
【００２７】
また、被処理物の加熱を均一に行うためには、セラミックスヒータの抵抗発熱体で発生した熱が、被処理物に達するまでの間にできるだけ水平方向に拡散することが望ましい。そのためにはセラミックスを厚くする必要があるが、その場合には熱容量が大きくなるため、なかなかヒータが冷めず急速冷却が困難であった。また、セラミックスを厚くして急速な昇温や冷却を行うと、セラミックスに大きな熱勾配ができてしまうため割れが発生しやすかった。
【００２８】
本発明では、抵抗発熱体を設けるセラミックスヒータはできるだけ薄くし、好ましくは１０ｍｍ以下の厚みとすることにより、急速冷却を行っても熱勾配がつき難くなるため、急速な昇温や冷却によってもセラミックスが割れ難くなる。しかも、熱の水平方向への拡散は金属製保持部内で行うことができるため、被処理物の均一加熱と急速冷却を同時に実現することができる。また、高価なセラミックスを小さくすることができるため、コストも低く抑えられる。
【００２９】
スループットを改善する観点から、金属製保持部は１０℃／分以上の速度で昇温又は冷却可能であることが好ましい。このような被処理物の急速冷却のため、金属製保持部に冷却媒体を流すための流路を形成することができる。流路の形成は、簡単な貫通穴ならドリルで穴開けしたり、半割状の溝を加工した板を２枚あるいは溝加工した板に平板を溶接して貼り合わせたり、パイプを差し込んだりして、簡単に作製することができる。
【００３０】
例えば、図１に示すように、２枚の金属板１ａ、１ｂの片面に冷却媒体を流すための連続した流路２を形成し、外周面に流路２の出入口となる開口３ａ、３ｂを設ける。この２枚の金属板１ａ、１ｂを、図２に示すように、重ね合わせて接合する。更に、図３に示すように、外周面の出入口３にパイプ４を連結して、内部に流路を有する金属製保持部１とする。この金属製保持部１は、図４に示すように、筒状支持部材６に支持されたセラミックスヒータ５の上に載置される。尚、効率良く急速冷却を行うためには、図１に示すように、被処理物保持面を構成する方の金属板１ｂを薄くして、その被処理物保持面の近くに流路２を配置することが好ましい。
【００３１】
特に、冷却が効率的で製作が容易な構造として、図５及び図６のような金属製保持部が好ましい。即ち、この金属保持体は２枚に分けて作製する。片方の金属保持体１１ａ（又は他方の金属保持体１１ｂ）に、中央部から放射状に延びる複数の放射流路１２を形成し、この金属保持体１１ａ上に他方の金属保持体１１ｂを載置する。冷却媒体は、チャンバー８の底部、セラミックスヒータ５及び金属保持体１１ａの中央付近を貫通したパイプ１３を通して、金属製保持部１１ａと金属製保持部１１ｂの間に供給され、複数の放射状流路１２に添って移動し、外周縁から排出される。尚、図５の９は被処理物である。
【００３２】
通路に流す冷却媒体は、ガスであっても、液体であっても良い。しかし、金属製保持部を高温で使用しながら冷却する場合には、液体は突沸して不安定になる場合があるから、冷却媒体はガスである方が好ましい。一方、冷却媒体が液体である方が、冷却効率はより高くなる。冷却媒体としてのガスは、冷却効率、安定性、コストの観点から、空気、Ｎ２、Ａｒ、Ｈｅガスから選ばれた少なくとも１種であることが望ましい。また、冷却媒体としての液体としては、水、ハロゲン化カーボン等を使用することができる。
【００３３】
金属製保持部を高熱伝導率の金属で構成したり、金属製保持部を厚く形成したりすることにより、被処理物保持面の均熱性を向上させることができ、特に±１.０％以下の均熱性になるようにすると、被処理物上での反応や熱処理が均一に行えるため好ましい。また、セラミックスヒータに埋設する抵抗発熱体を２ゾーン以上に分割し、ＴＣで適時温度測定しながら場所毎に個別に温度制御すれば、場所による温度ばらつきを補正できるため好ましい。
【００３４】
金属製保持部とセラミックスヒータを接合しないことによって、金属とセラミックスの熱膨張率差に基づく熱応力が発生せず、セラミックスヒータの割れ等の発生を防止することができる。また、金属製保持部とセラミックスヒータの接触面をそれぞれ鏡面に磨いて接触させることにより、断熱層がなくなり、熱伝達が良くなるので、熱応答性が向上する。更に、金属製保持部とセラミックスヒータの間にガスを流せる機構を備えることにより、減圧下での昇温時に断熱層を作ることがなく、被処理物保持面を急速昇温することができる。
【００３５】
上記した本発明の金属製保持部は、ウエハ等の被処理物を保持すると同時に、急速な加熱昇温と急速な冷却が可能であり、高い均熱性を有するため、高性能な半導体製造装置用保持体として好適である。特に、コータデベロッパでのフォトリソグラフィー用樹脂の加熱硬化、又は半導体絶縁膜の加熱焼成に用いられる半導体製造装置用保持体として極めて有効である。
【実施例】
【００３６】
［実施例１］
窒化アルミニウム（ＡｌＮ）粉末に、焼結助剤として０.５重量％のイットリア（Ｙ２Ｏ３）と有機バインダーを添加して分散混合した後、スプレードライにより造粒した。この造粒粉末を、焼結後に直径３５０ｍｍ×厚さ２.５ｍｍの円板状となる寸法に、一軸プレスにより２枚成形した。
【００３７】
これら２枚の円板状の成形体を９００℃の窒素気流中で脱脂し、更に窒素気流中にて１９００℃で５時間燒結した。得られたＡｌＮ焼結体の熱伝導率は１８０Ｗ／ｍＫであった。これらの焼結体の全表面をダイヤモンド砥粒で研磨した。
【００３８】
Ｗ粉末に焼結助剤とエチルセルロース系のバインダーを添加混練したＷスラリーを用いて、円板状のＡｌＮ焼結体の片方に抵抗発熱体回路を印刷した。ヒータゾーンは１ゾーン制御用の回路とした。これを９００℃の窒素気流中で脱脂した後、１８５０℃で１時間加熱して焼き付けた。
【００３９】
残りの円板状の焼結体上には、接合用のガラスにエチルセルロース系のバインダーを添加混練したスラリーを塗布し、９００℃の窒素気流中で脱脂した。この接合用ガラス面と上記焼結体の抵抗発熱体面とを重ね合わせ、ずれ防止のために５０ｇ／ｃｍ２の荷重を掛けた状態で、１８００℃で２時間加熱して接合することにより、内部に抵抗発熱体が埋設されたセラミックスヒータ（直径３５０ｍｍ×厚さ５ｍｍ）を作製した。
【００４０】
このセラミックスヒータの裏面に、抵抗発熱体のＷ電極端子を接合し、更に系外の電源に接続されるＮｉの引出線を接合した。このセラミックスヒータを、外径１００ｍｍ×内径８０ｍｍ×１００ｍｍのＡｌ２Ｏ３製パイプからなる筒状支持部材上に載せ、チャンバー８内に支持した。Ｗ電極端子及びＮｉ引出線は、この筒状支持部材内に収納した。
【００４１】
一方、直径３５０×厚さ１０ｍｍの２枚のＡｌ板に、図１に示すように、冷却媒体を流すための流路を形成した後、２枚のＡｌ板を溶接して金属製保持部とした。このＡｌからなる金属製保持部を、上記のＡｌＮ製のセラミックスヒータ上に接合することなく載置した。
【００４２】
チャンバー内をＮ２雰囲気で０.１ｔｏｒｒの減圧とし、系外からセラミックスヒータに２００Ｖの電圧で電力を供給し、その被処理物保持面を５００℃まで昇温した。被処理物保持面全面の均熱性を測定したところ、５００℃±０.４０％であった。その後、電源をＯＦＦにし、金属製保持部の流路に空気を流して冷却したところ、冷却速度２０℃／分で降温し、且つセラミックスヒータに割れ等の問題は全く生じなかった。
【００４３】
上記試料１と同じＡｌＮ製のセラミックスヒータと筒状支持部材を用い、その上に上記試料１と同じ構造の金属製保持部を載置したが、試料ごとに金属製保持部の材質をＡｌ、Ｃｕ、Ｗ、Ｍｏ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｔｉ、ＳＵＳ、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｆｅ、Ｚｒ、Ｃｏにそれぞれ変更した。各試料について上記と同じ評価を行った結果を、試料１の結果と併せて下記表１に示した。
【００４４】
【表１】
【００４５】
［実施例２］
上記実施例１と同じＡｌＮ製のセラミックスヒータと、Ａｌ２Ｏ３製の筒状支持部材を用い、その上に載置する金属製保持部はＡｌ製で実施例１と同じ構造を有するが、その表面上にそれぞれＤＬＣ、Ａｌ２Ｏ３、ＡｌＮ、ＡｌＦ３を蒸着してコート層を形成した。
【００４６】
各試料について、金属製保持部の流路に空気を流して冷却したところ、冷却速度２０℃／分で降温し、且つセラミックスヒータに割れ等の問題は全く生じなかった。また、上記実施例１と同じ評価を行うと共に、加熱における被処理物保持面の表面粗さＲａを測定し、その結果を試料１の場合と共に下記表２に示した。
【００４７】
【表２】
【００４８】
［実施例３］
上記実施例１と同じＡｌＮ製のセラミックスヒータを用いたが、その厚みをそれぞれ２、７、１０ｍｍに変化させた。各セラミックスヒータは、実施例１と同じＡｌ２Ｏ３製の筒状支持部材で支持し、その上にＡｌ製で実施例１と同じ構造を有する金属製保持部を載置した。
【００４９】
各試料について、金属製保持部の流路に空気を流して冷却したところ、冷却速度は下記表３のとおりであったが、セラミックスヒータに割れ等の問題は全く生じなかった。また、実施例１と同じ評価を行い、その結果を試料１（セラミックスヒータの厚さ５ｍｍ）の場合と共に下記表３に示した。
【００５０】
【表３】
【００５１】
［実施例４］
炭化ケイ素（ＳｉＣ）粉末に、焼結助剤として２重量％の炭化ホウ素（Ｂ４Ｃ）を加えて分散混合した後に、スプレードライにより造粒した。この造粒粉末を、焼結後に直径３５０ｍｍ×厚さ２.５ｍｍとなる寸法に一軸プレスにより２枚成形した。これをアルゴン中にて８００℃で脱脂し、更にアルゴン中にて２０００℃で６時間焼結した。得られたＳｉＣ焼結体の熱伝導率は１５０Ｗ／ｍＫであった。これを用いて、実施例１と同様に、試料２２のセラミックスヒータを作製した。
【００５２】
次に、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）粉末に、焼結助剤として２重量％のイットリア（Ｙ２Ｏ３）と１重量％のアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）を加えて分散混合した後、スプレードライにより造粒した。この造粒粉末を、焼結後に直径３５０ｍｍ×厚さ２.５ｍｍとなる寸法に一軸プレスにより２枚成形した。これをＮ２中にて９００℃で脱脂後、Ｎ２中にて１６５０℃で５時間焼結した。得られたＹ２Ｏ３焼結体の熱伝導率は３０Ｗ／ｍＫであった。これを用いて、Ｗ焼成の焼結助剤に低融点のものを用いて１６００℃で焼成した以外は、実施例１と同様に、試料２３のセラミックスヒータを作製した。
【００５３】
更に、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）粉末に、焼結助剤として２重量％のマグネシア（ＭｇＯ）を加えて分散混合した後、スプレードライにより造粒した。この造粒粉末を、焼結後に直径３５０ｍｍ×厚さ２.５ｍｍとなる寸法に、一軸プレスにより２枚成形した。これを大気中にて１５００℃で３時間焼結した。得られたＡｌ２Ｏ３焼結体の熱伝導率は２０Ｗ／ｍＫであった。これを用いて、Ｗ焼成の焼結助剤に低融点のものを用いて１４５０℃で焼成した以外は、実施例１と同様に、試料２４のセラミックスヒータを作製した。
【００５４】
これらの試料２２〜２４のセラミックスヒータを用い、また上記実施例１と同じＡｌの金属製保持部を使用して、実施例１と同様の評価を行った。その結果を、試料１の場合と共に下記表４に示した。
【００５５】
【表４】
【００５６】
［実施例５］
実施例１と同じ方法でＡｌＮ焼結体を製造した。その上に、それぞれＭｏ、Ｐｔ、Ａｇ−Ｐｄ、Ｎｉ−Ｃｒを金属主成分とし、焼結助剤とバインダーを添加したスラリーを用いて回路を形成し、窒素中にて８００℃で脱脂後、それぞれ窒素中にて１５００℃、８９０℃、８５０℃、８００℃で焼成して、抵抗発熱体を形成した。
【００５７】
上記以外は実施例１と同じ方法でセラミックスヒータを作製し、金属製保持部は実施例１と同じ構造でＡｌを用いて作製した。各試料について、実施例１と同じ評価を行ったところ、下記表５に示す結果が得られた。
【００５８】
【表５】
【００５９】
［実施例６］
上記実施例１と同じＡｌＮ製のセラミックスヒータ、及びＡｌからなる金属製保持部を用いた。実施例１と同様にして評価を行ったが、その際の冷却媒体としてＮ２、Ａｒ、Ｈｅ、水、ガルデンを用いた。得られた結果を、試料１の場合と共に、下記表６に示した。
【００６０】
【表６】
【００６１】
［実施例７］
抵抗発熱体のヒータゾーン、金属製保持部の材質、冷却媒体用の流路の有無、セラミックスヒータと金属製保持部の接合の有無等を変えた以外は上記実施例１と同様にして、下記試料３４〜３７の保持体を作製した。
【００６２】
即ち、試料３４では、実施例１と同じＡｌＮ製のセラミックスヒータを用い、金属保持部は実施例１と同じ構造であるがＷで作製した。これらのセラミックスヒータと金属製保持部を、ガラスを塗布して窒素中にて７００℃で脱脂した後、窒素中にて８００℃で接合した。
【００６３】
試料３５では、実施例１と同じＡｌＮ製のセラミックスヒータを用い、金属保持部は実施例１と同じ構造でＡｌ製であるが、冷却媒体用の流路を形成しなかった。また、試料３６は、抵抗発熱体を２ゾーンにし、それぞれで制御できるようにした以外は、実施例１と同じＡｌＮ製のセラミックスヒータを製造した。金属製保持部は実施例１と同じ構造でＡｌ製とした。
【００６４】
更に、試料３７では、実施例１と同じＡｌＮ製のセラミックスヒータを用いた。金属製保持部は図５に示すように２枚セットになったＡｌ製であり、片方に図６に示す放射状流路を形成し、これら２枚を図５に示すように接合することなく載置して保持体とした。
【００６５】
これらの各試料について、実施例１と同様の評価を行った。ただし、流路を有しない試料３５では冷却媒体での冷却を行わず、その他の流路を有する試料では冷却媒体として空気を用いて冷却した。得られた結果を下記表７に示した
【００６６】
【表７】
【符号の説明】
【００６７】
１ 金属製保持部
１ａ、１ｂ、１１ａ、１１ｂ 金属板
２、１２ 流路
４ パイプ
５ セラミックスヒータ
６ 筒状支持部材
７ 抵抗発熱体
８ チャンバー
９ 被処理物
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体製造装置用の保持体に関するものであり、特にコータデベロッパでのフォトリソグラフィー用樹脂膜の加熱硬化や、Ｌｏｗ−ｋ膜のような低誘電率の絶縁膜の加熱焼成に用いられる保持体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造において、シリコンウエハ上のＡｌ回路やＣｕ回路はＡｌスパッタやＣｕメッキ等によって形成するが、近年の半導体の高集積化や小型化に伴って配線幅及び配線間幅は年々細くなってきている。
【０００３】
ＡｌやＣｕの配線パターンはフォトリングラフィー技術により形成される。例えばＡｌ膜上に樹脂を均一に塗布した後、ステッパと呼ばれる露光装置で樹脂膜にパターンが刷り込まれ、樹脂膜を加熱硬化させて不要部分を除去することにより、配線用のＡｌ膜上に抜きパターン樹脂膜を形成する。その後、エッチング装置で抜きパターン部分に沿ってＡｌ膜をエッチングし、樹脂膜を除去することでパターン化されたＡｌ配線が得られる。
【０００４】
また、配線同士が近づくと配線間の信号の相互作用が生じるため、配線間や積層した層間は低誘電率の絶縁材料で埋めることにより、配線間の相互作用を無くすことが必要である。従来このための絶縁材料として酸化ケイ素が用いられていたが、更に誘電率の低い絶縁膜としてＬｏｗ−ｋと呼ばれる材料が用いられるようになってきた。Ｌｏｗ−ｋの絶縁膜は、その材料を溶剤に溶いてスラリー状にし、これをスピンコートして均一膜を形成し、上記と同様にフォトリソグラフィー技術によりパターン形成した後、ヒータで加熱焼成して固化させる方法により形成されている。
【０００５】
上記のようなフォトリソグラフィー用樹脂膜の加熱硬化や、Ｌｏｗ−ｋ膜のような低誘電率の絶縁膜の加熱焼成は、コータデベロッパと呼ばれる装置において行われるが、そのヒータとして従来は抵抗発熱体であるＳＵＳ箔を石英板でサンドイッチしたヒータを用いていた。このヒータの裏面に抵抗発熱体の電極端子を設け、引出線を接続して系外の電源装置から電力を供給していた。
【０００６】
一方、熱伝導率が高いセラミックス中に抵抗発熱体を埋設したヒータを用いると、抵抗発熱体で発生した熱がセラミックス内で拡散し、ウエハ保持面において均熱性が確保できる。また、更に耐熱性の高いセラミックスを用いると、耐久性の優れたヒータを構成できる。そのため、ＣＶＤ装置においては、高熱伝導率で高耐食性のＡｌＮやＳｉ３Ｎ４中にＭｏコイルを埋設したセラミックスヒータを用いて、ウエハを保持して直接加熱する保持体としていた。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
近年では、半導体製造におけるコスト低減のためＳｉウエハの大型化が進められており、８インチから１２インチへと移行しつつある。そのため、フォトリソグラフィー用樹脂の加熱硬化やＬｏｗ−ｋの加熱焼成に用いるコータデベロッパでは、ウエハを保持して加熱する保持体に対して、更なる均熱性の向上が要望されている。これらの用途に対する保持体の被処理物保持面における均熱性は、±１.０％以内が必要とされ、更に望むらくは±０.５％以内が要求されている。
【０００８】
また、被処理物のスループットを向上させることも求められている。しかし、従来のセラミックスヒータからなる保持体では、抵抗発熱体で発生した熱をできるだけ水平方向に拡散させて被処理物保持面での均熱を上げるために、保持体を厚く形成していた。そのためセラミックス製の保持部の熱容量が大きく、急速昇温及び急速冷却ができなかった。無理やり高電力を供給して急速昇温したり、冷却装置を用いて急速冷却しようとすると、保持体に熱応力が掛かって脆性材料であるセラミックスが割れるというトラブルが発生していた。
【０００９】
更に、セラミックスヒータからなる保持体の被処理物保持面には、各種の加工が行われている。例えば、ウエハ等の被処理物を置いて均一に加熱するため、被処理物を置く際ずれないように、被処理物保持面と保持体をチャンバーに支持している支持部材端面との平行度が必要である。そのため、セラミックスからなる保持体の被処理物保持面を高精度に平面加工していた。被処理物のずれ防止のために、被処理物保持面の外周縁に厚さ０.４〜０.８ｍｍ程度のマウントを設ける加工も行っていた。
【００１０】
また、ウエハ等の被処理物の表面が貼り付いて脱粒を起こす等の問題が発生することを防ぐために、被処理物保持面にディンプル加工など、セラミックスの加工としては非常に難しく高価な加工を施していた。このような保持体の被処理物保持面の加工は、セラミックスであるため難しく且つ加工費が非常に高価であり、部品コストの中でかなりの比重を占めていた。そのため、これらの被処理物保持面の加工を安価に行う方法も求められていた。
【００１１】
本発明は、このような従来の事情に鑑み、被処理物保持面の加工が安価で、部品コストの低減を図ることができ、且つ被処理物保持面における均熱均熱性に優れ、スループットを上げるため急速昇温及び急速冷却が可能な半導体製造装置用の保持体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するため、本発明が提供する半導体製造装置用保持体は、抵抗発熱体を有する板状のセラミックスヒータの上に、被処理物を保持する金属製保持部を備えたことを特徴とする。
【００１３】
上記本発明の半導体製造装置用保持体においては、前記セラミックスヒータが、ＡｌＮ、ＳｉＣ、Ａｌ２Ｏ３、Ｓｉ３Ｎ４から選ばれたセラミックスで構成されていることを特徴とする。また、前記金属製保持部が、熱伝導率５０Ｗ／ｍＫ以上の金属で構成されていることを特徴とする。
【００１４】
また、上記本発明の半導体製造装置用保持体においては、前記金属製保持部の表面に、耐熱及び耐食性のコート層を有することを特徴とする。前記コート層は、ダイヤモンド状炭素、酸化物、窒化物、炭化物から選ばれた少なくとも１種を含むことが好ましい。
【００１５】
更に、上記本発明の半導体製造装置用保持体においては、前記金属製保持部内に冷却媒体を流す流路が形成されていることを特徴とする。前記冷却媒体は金属製保持部内の中央付近に供給され、金属製保持部内を放射状に延びる複数の放射流路に添って移動し、外周縁に排気されることが好ましい。
【００１６】
上記本発明の半導体製造装置用保持体は、コータデベロッパでのフォトリソグラフィー用樹脂の加熱硬化又は半導体絶縁膜の加熱焼成に用いられることを特徴とするものである。また、本発明は、上記本発明の半導体製造装置用保持体を用いた半導体製造装置を提供するものである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、被処理物保持面の加工が安価であって部品コストの低減を図ることができ、しかも被処理物保持面における均熱性に優れ、必要に応じて冷却媒体用の流路を設けることができ、急速昇温及び急速冷却が可能な半導体製造装置用の保持体を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明における金属製保持部の作製に用いる冷却媒体用の流路を設けた２枚の金属板を示す概略の斜視図である。
【図２】図１の２枚の金属板を接合した状態を示す概略の斜視図である。
【図３】図１の２枚の金属板を接合し、流路の出入口にパイプを取り付けた本発明における金属製保持部の一具体例を示す概略の斜視図である。
【図４】本発明における金属製保持部をセラミックスヒータ上に載せる状態を示す概略の斜視図である。
【図５】本発明による別の金属製保持部を用いた半導体製造装置用保持体を示す概略の断面図である。
【図６】本発明による別の金属製保持部を示す概略の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
一般に、絶縁性のセラミックス中に抵抗発熱体を埋設し、裏面にヒータ回路を形成するセラミックスヒータの場合、抵抗発熱体で発生した熱は被処理物までの間で平面方向に拡散して均一化する。このような均熱を必要とするのは被処理物保持面であるため、被処理物保持面は高熱伝導率の材料にする必要がある。
【００２０】
しかし、Ａｌ２Ｏ３やＳｉ３Ｎ４の熱伝導率は２０Ｗ／ｍＫ程度であり、高熱伝導率タイプのＳｉ３Ｎ４でも１００Ｗ／ｍＫ程度、高熱伝導率のセラミックスとされるＡｌＮやＳｉＣでも１００〜２００Ｗ／ｍＫ程度である。このため、被処理物保持表面をセラミックスで構成すると、セラミックスの熱伝導率が律速となり、被処理物保持面の均熱性に限界があった。
【００２１】
一方、金属においては、Ｃｕが４０３Ｗ／ｍＫ、Ａｌが２３６Ｗ／ｍＫと、安価な金属がＡｌＮ等の高熱伝導率セラミックスを凌駕する高熱伝導率を有している。そこで、本発明においては、熱を発生する部分には抵抗発熱体を有するセラミックスヒータを用い、その上に熱媒体として高熱伝導率の金属板の保持体を載置することによって、簡単に且つ安価に被処理物保持面を構成することができ、その被処理物保持面の均熱性を向上させ得ることを見出した。
【００２２】
セラミックスヒータを構成するセラミックスは、耐熱性、耐食性、熱伝導率の観点から、ＡｌＮ、ＳｉＣ、Ｓｉ３Ｎ４、Ａｌ２Ｏ３が好ましく、その中でもＡｌＮが最も好ましい。また、セラミックスヒータに設ける抵抗発熱体としては、耐熱性や発熱効率等を考えると、Ｗ、Ｍｏ、Ｐｔ、Ａｇ、Ｐｄ、Ｎｉ、Ｃｒから選ばれた少なくとも１種の金属を主成分とすることが好ましい。
【００２３】
セラミックスヒータ上に設ける金属製保持部は、被処理物保持面の均熱性を高める点から、熱伝導率５０Ｗ／ｍＫ以上の金属で構成することが好ましい。具体的には、Ｃｕ、Ａｌ、Ｗ、Ｍｏ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｆｅ、Ｃｏから選ばれた少なくとも１種が好ましい。
【００２４】
本発明に係わる金属製保持部は半導体製造装置全般に用いられるが、比較的高熱伝導率タイプの金属を腐食するような反応ガスは用いられないコータデベロッパやＬｏｗ−ｋ膜の熱処理等において、特に好適である。高熱伝導率の金属が不純物として嫌われる反応装置への適用は難しいが、不純物とならない耐熱及び耐食性のコート層を設ければ、適用が可能である。このようなコート層としては、ダイヤモンド状炭素（ＤＬＣ）、酸化物、窒化物、炭化物、フッ化物から選ばれた少なくとも１種がある。
【００２５】
従来のセラミックスのみで構成した保持体の場合、セラミックスは複雑な加工を行うことが難しいので、被処理物保持面等の加工が高価であった。また、セラミックスは脆性材料であるため、急速な昇温や冷却を行うと熱応力で割れてしまうという問題がある。このため、被処理物の急速冷却を行うことが難しく、スループットを上げることが困難であった。
【００２６】
これに対して本発明では、被処理物の保持体を金属で構成するため、被処理物保持面の面加工や外周部のマウント加工やディンプル等の複雑な加工が簡単であるばかりか、金属はセラミックスに比べはるかに靭性が高いため、冷却媒体を流して強制冷却しても割れることがないため、被処理物を急速冷却することが可能となり、スループットを上げることができる。また、冷却媒体の流路を断面方向で被処理物保持面の近くに設けることにより、セラミックスヒータへの熱応力負荷を少なくしながら効率的に被処理物を冷却することができる。しかも、被処理物を冷却してもセラミックスヒータは未だ蓄熱しているので、次に昇温する際のラグタイムが少なくて済む等の利点がある。
【００２７】
また、被処理物の加熱を均一に行うためには、セラミックスヒータの抵抗発熱体で発生した熱が、被処理物に達するまでの間にできるだけ水平方向に拡散することが望ましい。そのためにはセラミックスを厚くする必要があるが、その場合には熱容量が大きくなるため、なかなかヒータが冷めず急速冷却が困難であった。また、セラミックスを厚くして急速な昇温や冷却を行うと、セラミックスに大きな熱勾配ができてしまうため割れが発生しやすかった。
【００２８】
本発明では、抵抗発熱体を設けるセラミックスヒータはできるだけ薄くし、好ましくは１０ｍｍ以下の厚みとすることにより、急速冷却を行っても熱勾配がつき難くなるため、急速な昇温や冷却によってもセラミックスが割れ難くなる。しかも、熱の水平方向への拡散は金属製保持部内で行うことができるため、被処理物の均一加熱と急速冷却を同時に実現することができる。また、高価なセラミックスを小さくすることができるため、コストも低く抑えられる。
【００２９】
スループットを改善する観点から、金属製保持部は１０℃／分以上の速度で昇温又は冷却可能であることが好ましい。このような被処理物の急速冷却のため、金属製保持部に冷却媒体を流すための流路を形成することができる。流路の形成は、簡単な貫通穴ならドリルで穴開けしたり、半割状の溝を加工した板を２枚あるいは溝加工した板に平板を溶接して貼り合わせたり、パイプを差し込んだりして、簡単に作製することができる。
【００３０】
例えば、図１に示すように、２枚の金属板１ａ、１ｂの片面に冷却媒体を流すための連続した流路２を形成し、外周面に流路２の出入口となる開口３ａ、３ｂを設ける。この２枚の金属板１ａ、１ｂを、図２に示すように、重ね合わせて接合する。更に、図３に示すように、外周面の出入口３にパイプ４を連結して、内部に流路を有する金属製保持部１とする。この金属製保持部１は、図４に示すように、筒状支持部材６に支持されたセラミックスヒータ５の上に載置される。尚、効率良く急速冷却を行うためには、図１に示すように、被処理物保持面を構成する方の金属板１ｂを薄くして、その被処理物保持面の近くに流路２を配置することが好ましい。
【００３１】
特に、冷却が効率的で製作が容易な構造として、図５及び図６のような金属製保持部が好ましい。即ち、この金属保持体は２枚に分けて作製する。片方の金属保持体１１ａ（又は他方の金属保持体１１ｂ）に、中央部から放射状に延びる複数の放射流路１２を形成し、この金属保持体１１ａ上に他方の金属保持体１１ｂを載置する。冷却媒体は、チャンバー８の底部、セラミックスヒータ５及び金属保持体１１ａの中央付近を貫通したパイプ１３を通して、金属製保持部１１ａと金属製保持部１１ｂの間に供給され、複数の放射状流路１２に添って移動し、外周縁から排出される。尚、図５の９は被処理物である。
【００３２】
通路に流す冷却媒体は、ガスであっても、液体であっても良い。しかし、金属製保持部を高温で使用しながら冷却する場合には、液体は突沸して不安定になる場合があるから、冷却媒体はガスである方が好ましい。一方、冷却媒体が液体である方が、冷却効率はより高くなる。冷却媒体としてのガスは、冷却効率、安定性、コストの観点から、空気、Ｎ２、Ａｒ、Ｈｅガスから選ばれた少なくとも１種であることが望ましい。また、冷却媒体としての液体としては、水、ハロゲン化カーボン等を使用することができる。
【００３３】
金属製保持部を高熱伝導率の金属で構成したり、金属製保持部を厚く形成したりすることにより、被処理物保持面の均熱性を向上させることができ、特に±１.０％以下の均熱性になるようにすると、被処理物上での反応や熱処理が均一に行えるため好ましい。また、セラミックスヒータに埋設する抵抗発熱体を２ゾーン以上に分割し、ＴＣで適時温度測定しながら場所毎に個別に温度制御すれば、場所による温度ばらつきを補正できるため好ましい。
【００３４】
金属製保持部とセラミックスヒータを接合しないことによって、金属とセラミックスの熱膨張率差に基づく熱応力が発生せず、セラミックスヒータの割れ等の発生を防止することができる。また、金属製保持部とセラミックスヒータの接触面をそれぞれ鏡面に磨いて接触させることにより、断熱層がなくなり、熱伝達が良くなるので、熱応答性が向上する。更に、金属製保持部とセラミックスヒータの間にガスを流せる機構を備えることにより、減圧下での昇温時に断熱層を作ることがなく、被処理物保持面を急速昇温することができる。
【００３５】
上記した本発明の金属製保持部は、ウエハ等の被処理物を保持すると同時に、急速な加熱昇温と急速な冷却が可能であり、高い均熱性を有するため、高性能な半導体製造装置用保持体として好適である。特に、コータデベロッパでのフォトリソグラフィー用樹脂の加熱硬化、又は半導体絶縁膜の加熱焼成に用いられる半導体製造装置用保持体として極めて有効である。
【実施例】
【００３６】
［実施例１］
窒化アルミニウム（ＡｌＮ）粉末に、焼結助剤として０.５重量％のイットリア（Ｙ２Ｏ３）と有機バインダーを添加して分散混合した後、スプレードライにより造粒した。この造粒粉末を、焼結後に直径３５０ｍｍ×厚さ２.５ｍｍの円板状となる寸法に、一軸プレスにより２枚成形した。
【００３７】
これら２枚の円板状の成形体を９００℃の窒素気流中で脱脂し、更に窒素気流中にて１９００℃で５時間燒結した。得られたＡｌＮ焼結体の熱伝導率は１８０Ｗ／ｍＫであった。これらの焼結体の全表面をダイヤモンド砥粒で研磨した。
【００３８】
Ｗ粉末に焼結助剤とエチルセルロース系のバインダーを添加混練したＷスラリーを用いて、円板状のＡｌＮ焼結体の片方に抵抗発熱体回路を印刷した。ヒータゾーンは１ゾーン制御用の回路とした。これを９００℃の窒素気流中で脱脂した後、１８５０℃で１時間加熱して焼き付けた。
【００３９】
残りの円板状の焼結体上には、接合用のガラスにエチルセルロース系のバインダーを添加混練したスラリーを塗布し、９００℃の窒素気流中で脱脂した。この接合用ガラス面と上記焼結体の抵抗発熱体面とを重ね合わせ、ずれ防止のために５０ｇ／ｃｍ２の荷重を掛けた状態で、１８００℃で２時間加熱して接合することにより、内部に抵抗発熱体が埋設されたセラミックスヒータ（直径３５０ｍｍ×厚さ５ｍｍ）を作製した。
【００４０】
このセラミックスヒータの裏面に、抵抗発熱体のＷ電極端子を接合し、更に系外の電源に接続されるＮｉの引出線を接合した。このセラミックスヒータを、外径１００ｍｍ×内径８０ｍｍ×１００ｍｍのＡｌ２Ｏ３製パイプからなる筒状支持部材上に載せ、チャンバー８内に支持した。Ｗ電極端子及びＮｉ引出線は、この筒状支持部材内に収納した。
【００４１】
一方、直径３５０×厚さ１０ｍｍの２枚のＡｌ板に、図１に示すように、冷却媒体を流すための流路を形成した後、２枚のＡｌ板を溶接して金属製保持部とした。このＡｌからなる金属製保持部を、上記のＡｌＮ製のセラミックスヒータ上に接合することなく載置した。
【００４２】
チャンバー内をＮ２雰囲気で０.１ｔｏｒｒの減圧とし、系外からセラミックスヒータに２００Ｖの電圧で電力を供給し、その被処理物保持面を５００℃まで昇温した。被処理物保持面全面の均熱性を測定したところ、５００℃±０.４０％であった。その後、電源をＯＦＦにし、金属製保持部の流路に空気を流して冷却したところ、冷却速度２０℃／分で降温し、且つセラミックスヒータに割れ等の問題は全く生じなかった。
【００４３】
上記試料１と同じＡｌＮ製のセラミックスヒータと筒状支持部材を用い、その上に上記試料１と同じ構造の金属製保持部を載置したが、試料ごとに金属製保持部の材質をＡｌ、Ｃｕ、Ｗ、Ｍｏ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｔｉ、ＳＵＳ、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｆｅ、Ｚｒ、Ｃｏにそれぞれ変更した。各試料について上記と同じ評価を行った結果を、試料１の結果と併せて下記表１に示した。
【００４４】
【表１】
【００４５】
［実施例２］
上記実施例１と同じＡｌＮ製のセラミックスヒータと、Ａｌ２Ｏ３製の筒状支持部材を用い、その上に載置する金属製保持部はＡｌ製で実施例１と同じ構造を有するが、その表面上にそれぞれＤＬＣ、Ａｌ２Ｏ３、ＡｌＮ、ＡｌＦ３を蒸着してコート層を形成した。
【００４６】
各試料について、金属製保持部の流路に空気を流して冷却したところ、冷却速度２０℃／分で降温し、且つセラミックスヒータに割れ等の問題は全く生じなかった。また、上記実施例１と同じ評価を行うと共に、加熱における被処理物保持面の表面粗さＲａを測定し、その結果を試料１の場合と共に下記表２に示した。
【００４７】
【表２】
【００４８】
［実施例３］
上記実施例１と同じＡｌＮ製のセラミックスヒータを用いたが、その厚みをそれぞれ２、７、１０ｍｍに変化させた。各セラミックスヒータは、実施例１と同じＡｌ２Ｏ３製の筒状支持部材で支持し、その上にＡｌ製で実施例１と同じ構造を有する金属製保持部を載置した。
【００４９】
各試料について、金属製保持部の流路に空気を流して冷却したところ、冷却速度は下記表３のとおりであったが、セラミックスヒータに割れ等の問題は全く生じなかった。また、実施例１と同じ評価を行い、その結果を試料１（セラミックスヒータの厚さ５ｍｍ）の場合と共に下記表３に示した。
【００５０】
【表３】
【００５１】
［実施例４］
炭化ケイ素（ＳｉＣ）粉末に、焼結助剤として２重量％の炭化ホウ素（Ｂ４Ｃ）を加えて分散混合した後に、スプレードライにより造粒した。この造粒粉末を、焼結後に直径３５０ｍｍ×厚さ２.５ｍｍとなる寸法に一軸プレスにより２枚成形した。これをアルゴン中にて８００℃で脱脂し、更にアルゴン中にて２０００℃で６時間焼結した。得られたＳｉＣ焼結体の熱伝導率は１５０Ｗ／ｍＫであった。これを用いて、実施例１と同様に、試料２２のセラミックスヒータを作製した。
【００５２】
次に、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）粉末に、焼結助剤として２重量％のイットリア（Ｙ２Ｏ３）と１重量％のアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）を加えて分散混合した後、スプレードライにより造粒した。この造粒粉末を、焼結後に直径３５０ｍｍ×厚さ２.５ｍｍとなる寸法に一軸プレスにより２枚成形した。これをＮ２中にて９００℃で脱脂後、Ｎ２中にて１６５０℃で５時間焼結した。得られたＹ２Ｏ３焼結体の熱伝導率は３０Ｗ／ｍＫであった。これを用いて、Ｗ焼成の焼結助剤に低融点のものを用いて１６００℃で焼成した以外は、実施例１と同様に、試料２３のセラミックスヒータを作製した。
【００５３】
更に、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）粉末に、焼結助剤として２重量％のマグネシア（ＭｇＯ）を加えて分散混合した後、スプレードライにより造粒した。この造粒粉末を、焼結後に直径３５０ｍｍ×厚さ２.５ｍｍとなる寸法に、一軸プレスにより２枚成形した。これを大気中にて１５００℃で３時間焼結した。得られたＡｌ２Ｏ３焼結体の熱伝導率は２０Ｗ／ｍＫであった。これを用いて、Ｗ焼成の焼結助剤に低融点のものを用いて１４５０℃で焼成した以外は、実施例１と同様に、試料２４のセラミックスヒータを作製した。
【００５４】
これらの試料２２〜２４のセラミックスヒータを用い、また上記実施例１と同じＡｌの金属製保持部を使用して、実施例１と同様の評価を行った。その結果を、試料１の場合と共に下記表４に示した。
【００５５】
【表４】
【００５６】
［実施例５］
実施例１と同じ方法でＡｌＮ焼結体を製造した。その上に、それぞれＭｏ、Ｐｔ、Ａｇ−Ｐｄ、Ｎｉ−Ｃｒを金属主成分とし、焼結助剤とバインダーを添加したスラリーを用いて回路を形成し、窒素中にて８００℃で脱脂後、それぞれ窒素中にて１５００℃、８９０℃、８５０℃、８００℃で焼成して、抵抗発熱体を形成した。
【００５７】
上記以外は実施例１と同じ方法でセラミックスヒータを作製し、金属製保持部は実施例１と同じ構造でＡｌを用いて作製した。各試料について、実施例１と同じ評価を行ったところ、下記表５に示す結果が得られた。
【００５８】
【表５】
【００５９】
［実施例６］
上記実施例１と同じＡｌＮ製のセラミックスヒータ、及びＡｌからなる金属製保持部を用いた。実施例１と同様にして評価を行ったが、その際の冷却媒体としてＮ２、Ａｒ、Ｈｅ、水、ガルデンを用いた。得られた結果を、試料１の場合と共に、下記表６に示した。
【００６０】
【表６】
【００６１】
［実施例７］
抵抗発熱体のヒータゾーン、金属製保持部の材質、冷却媒体用の流路の有無、セラミックスヒータと金属製保持部の接合の有無等を変えた以外は上記実施例１と同様にして、下記試料３４〜３７の保持体を作製した。
【００６２】
即ち、試料３４では、実施例１と同じＡｌＮ製のセラミックスヒータを用い、金属保持部は実施例１と同じ構造であるがＷで作製した。これらのセラミックスヒータと金属製保持部を、ガラスを塗布して窒素中にて７００℃で脱脂した後、窒素中にて８００℃で接合した。
【００６３】
試料３５では、実施例１と同じＡｌＮ製のセラミックスヒータを用い、金属保持部は実施例１と同じ構造でＡｌ製であるが、冷却媒体用の流路を形成しなかった。また、試料３６は、抵抗発熱体を２ゾーンにし、それぞれで制御できるようにした以外は、実施例１と同じＡｌＮ製のセラミックスヒータを製造した。金属製保持部は実施例１と同じ構造でＡｌ製とした。
【００６４】
更に、試料３７では、実施例１と同じＡｌＮ製のセラミックスヒータを用いた。金属製保持部は図５に示すように２枚セットになったＡｌ製であり、片方に図６に示す放射状流路を形成し、これら２枚を図５に示すように接合することなく載置して保持体とした。
【００６５】
これらの各試料について、実施例１と同様の評価を行った。ただし、流路を有しない試料３５では冷却媒体での冷却を行わず、その他の流路を有する試料では冷却媒体として空気を用いて冷却した。得られた結果を下記表７に示した
【００６６】
【表７】
【符号の説明】
【００６７】
１ 金属製保持部
１ａ、１ｂ、１１ａ、１１ｂ 金属板
２、１２ 流路
４ パイプ
５ セラミックスヒータ
６ 筒状支持部材
７ 抵抗発熱体
８ チャンバー
９ 被処理物
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２ゾーン以上に分割された抵抗発熱体を有する板状のセラミックスヒータの上に、耐熱性及び耐食性を有するコート層が被覆された、被処理物を保持する金属製保持部を備えたことを特徴とする半導体製造装置用保持体。
【請求項２】
前記金属製保持部が銅またはアルミニウムからなり、前記セラミックスヒータの厚みが１０ｍｍ以下であることを特徴とする、請求項１に記載の半導体製造装置用保持体。
【請求項３】
請求項１または２に記載の半導体製造装置用保持体を用いたことを特徴とする半導体製造装置。
【請求項１】
２ゾーン以上に分割された抵抗発熱体を有する板状のセラミックスヒータの上に、耐熱性及び耐食性を有するコート層が被覆された、被処理物を保持する金属製保持部を備えたことを特徴とする半導体製造装置用保持体。
【請求項２】
前記金属製保持部が銅またはアルミニウムからなり、前記セラミックスヒータの厚みが１０ｍｍ以下であることを特徴とする、請求項１に記載の半導体製造装置用保持体。
【請求項３】
請求項１または２に記載の半導体製造装置用保持体を用いたことを特徴とする半導体製造装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１０−２８３３６４（Ｐ２０１０−２８３３６４Ａ）
【公開日】平成２２年１２月１６日（２０１０．１２．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１６１０９７（Ｐ２０１０−１６１０９７）
【出願日】平成２２年７月１５日（２０１０．７．１５）
【分割の表示】特願２００６−３０３５４３（Ｐ２００６−３０３５４３）の分割
【原出願日】平成１４年３月２２日（２００２．３．２２）
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１２月１６日（２０１０．１２．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年７月１５日（２０１０．７．１５）
【分割の表示】特願２００６−３０３５４３（Ｐ２００６−３０３５４３）の分割
【原出願日】平成１４年３月２２日（２００２．３．２２）
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【Ｆターム（参考）】
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