説明

基板加熱装置

【課題】
基板温度の上昇時と、基板温度の安定時との両場合で基板の温度均一性を維持することができる基板加熱装置を提供する。
【解決手段】
本発明による基板加熱装置は、板状基材と、板状基材の下面に沿って形成された通電により発熱する帯状抵抗発熱体とを備え、 板状基材の中心部に面する部位の帯状抵抗発熱体における断面S1が板状基材の周辺部に面する部位の帯状抵抗発熱体における断面S2より大きいことを特徴としている。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、板状の基板、例えば、半導体ウエハ、プリント基板、ガラス基板等を加熱する基板加熱装置に関し、更に詳しくは基板を均一に加熱することができる基板加熱装置に関する。
【背景技術】
【0002】
例えば、半導体ウエハの製造においては、CVD膜形成工程、エピタキシャル膜形成工程、酸化膜形成工程、拡散膜形成工程等、熱処理を必要とする工程が数多く存在している。半導体ウエハ等板状の基板を加熱する基板加熱装置の典型例として、下記特許文献1及び2に開示されているものを挙げることができる。これらの基板加熱装置は、板状基材と、板状基材の下面に沿って形成された通電により発熱する帯状抵抗発熱体とを備えている。帯状抵抗発熱体は板状基材の下面側において同心円状乃至渦巻状に形成されている。そして、帯状抵抗発熱体は板状基材のどの部位においても均一の厚さ、均一の幅になるように焼き付けて形成されている。
【特許文献1】特開2001−313249号公報
【特許文献2】特開2001−203156号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
この種の基板加熱装置において、温度均一性は、工程内の温度上昇時及び温度安定時でそれぞれ維持されている必要があるが、基板温度の上昇時の熱移動は主に基板に対して垂直方向に起こり、基板温度の安定時の熱移動は主に基板に対して平行に起こる。そのため、基板温度の上昇時、及び基板温度の安定時のいずれの場合にも基板温度の温度均一性を維持するためには、基板加熱装置に2通り以上の発熱分布を持たせる必要がある。しかし、前記の先行技術による基板加熱装置では、帯状抵抗発熱体が板状基材のどの部位においても均一厚さ、均一幅であるため一通の発熱分布しか形成されない。
【0004】
本発明は、前記の課題に鑑みてなされたものであり、基板温度の上昇時と、基板温度の安定時との両場合で基板の温度均一性を維持することができる基板加熱装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【0005】
前記の目的を達成するために、本発明による基板加熱装置は、板状基材と、板状基材の下面に沿って形成された通電により発熱する帯状抵抗発熱体とを備え、 板状基材の中心部に面する部位の帯状抵抗発熱体における断面S1が板状基材の周辺部に面する部位の帯状抵抗発熱体における断面S2より大きいことを特徴としている。
【0006】
本発明の一実施形態によれば、帯状抵抗発熱体の幅Wが一定であり、 板状基材の周辺部に面する部位に比較して板状基材の中心部に面する部位において帯状抵抗発熱体の厚さDが大きくなるように構成され得る。
【0007】
板状基材の周辺部に面する部位における厚さ前記帯状抵抗発熱体の厚さは前記板状基材の中心部に面する部位における厚さの半分に設定され得、この場合、帯状抵抗発熱体の厚さDが、 板状基材の中心部に面する部位から板状基材の周辺部に面する部位に向って直線状に連続的して或いは階段状に薄くなるように構成され得る。
【0008】
また、本発明による基板加熱装置においては、帯状抵抗発熱体は板状基材の下面に沿って全面に渡って蛇行形状に形成してもよい。
【0009】
さらに、本発明による基板加熱装置においては、板状基材はPBNから構成され得る。
【発明の効果】
【0010】
本発明による基板加熱装置においては、板状基材の中心部に面する部位の帯状抵抗発熱体における断面S1を板状基材の周辺部に面する部位の帯状抵抗発熱体における断面S2より大きいくしたことにより、 板状基材の周辺部に面する部位に比較して前記板状基材の中心部に面する部位において帯状抵抗発熱体の抵抗率を小さくすることができ、その結果、基板加熱装置に2通り以上の発熱分布を持たせることができ、基板温度の上昇時と、基板温度の安定時との両場合において基板の温度均一性を維持することができる。
【0011】
本発明による基板加熱装置において、帯状抵抗発熱体の幅Wを一定とし、板状基材の周辺部に面する部位に比較して板状基材の中心部に面する部位において帯状抵抗発熱体の厚さDを大きく構成した場合には、帯状抵抗発熱体の厚さDを一定とし、板状基材の周辺部に面する部位に比較して板状基材の中心部に面する部位において帯状抵抗発熱体の幅Wを大きくした場合に比較して温度分布の調整及び加工が容易となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0012】
以下添付図面を参照して本発明による基板過熱装置の実施形態について説明する。
【0013】
図1には、本発明の一実施形態による基板加熱装置の要部を概略的に示し、1はヒータハウジングであり、このヒータハウジング1内に第1のヒータリフレクタ2及び第2のヒータリフレクタ3が同心状に配置されている。これら二つのヒータリフレクタ2、3は盆形を成し、それぞれ上面は開口している。第1のヒータリフレクタ2は、ヒータハウジング1との間に絶縁管4を介在させてボルト5及びナット6によりヒータハウジング1に離間して支持されている。なお図面には一組の絶縁管4、ボルト5及びナット6が示されているが、かかる支持手段は当然ヒータリフレクタ2の周囲部に沿って複数設けられる。第2のヒータリフレクタ3は、第1のヒータリフレクタ2との間に絶縁管7を介在させてボルト8及びナット9により第1のヒータリフレクタ2に対して離間して支持されている。絶縁管7、ボルト8及びナット9も図面には一組だけが示されているが、当然複数組設けられる。
【0014】
第2のヒータリフレクタ3上には、絶縁カラー10を介して第1のヒータ押え部材11が配置され、この第1のヒータ押え部材11上に当接して第2のヒータ押え部材12が設けられている。第1のヒータリフレクタ2、第2のヒータリフレクタ3及び第1のヒータ押え部材11は図示したように、互いに所要の間隔をあけてボルト8及びナット9によって相互に組み立てられている。第1のヒータ押え部材11は図示実施形態ではモリブデンで構成され、また第2のヒータ押え部材12は、耐熱性、熱導電性、耐食性に優れた熱分解窒化ホウ素(PBN)で構成されている。
【0015】
第2のヒータ押え部材12上には、均熱板を成す板状基材13の下面に沿って通電により発熱する帯状抵抗発熱体14が形成されている。板状基材13は、第2のヒータ押え部材12と同様に、耐熱性、熱導電性、耐食性に優れた熱分解窒化ホウ素(PBN)で構成されている。また板状基材13の上面には、加熱すべき基板(図示していない)が装着される。帯状抵抗発熱体14は幅Wであり、その全長にわたって一様である。帯状抵抗発熱体14の両端は絶縁管15内にのびるリード線を介して外部電源(図示していない)に接続される。
【0016】
図2〜図4には帯状抵抗発熱体の一実施形態を示す。図2の平面図に示すように、幅Wの帯状抵抗発熱体20は円板状の板状基材(図1参照)の下側面の全領域にわたって帯状抵抗発熱体20の幅Wのほぼ半分の間隔で蛇行形状に配列されている。円21で示す板状基材の中心部に位置する帯状抵抗発熱体20の部位の断面積S1が円21の外側の板状基材の周辺部に位置する帯状抵抗発熱体20の部位の断面積S2より大きくなるように、円21で示す板状基材の中心部に位置する帯状抵抗発熱体20の部位の厚さD1は円21の外側の板状基材の周辺部に位置する帯状抵抗発熱体20の部位の厚さD2のほぼ二倍に形成されている。この構成により、板状基材の周辺部に面する帯状抵抗発熱体20の部位に比較して前記板状基材の中心部に面する帯状抵抗発熱体20の部位における抵抗率は小さくなり、その結果、帯状抵抗発熱体20への通電時による発熱量は、板状基材の中心部に位置する帯状抵抗発熱体20の部位において少なくなり、中心部位と周辺部位とで基板加熱装置に2通り以上の発熱分布が得られ、基板温度の上昇時と、基板温度の安定時との両場合を通して基板における温度分布を均一に維持することができる。
【0017】
図5〜図7には帯状抵抗発熱体の別の実施形態を示す。図5の平面図に示すように、幅Wの帯状抵抗発熱体30は円板状の板状基材(図1参照)の下側面の全領域にわたって帯状抵抗発熱体30の幅Wのほぼ半分の間隔で蛇行形状に配列されている。この場合、帯状抵抗発熱体30の厚さは、板状基材の中心部に対応した部位から板状基材の周辺部に対応した部位へ向って直線的に低減し、板状基材の中心部に位置する帯状抵抗発熱体30の部位の厚さD1は板状基材の周辺部に位置する帯状抵抗発熱体30の部位の厚さD2のほぼ二倍に形成されている。これにより、帯状抵抗発熱体30の断面積は、板状基材の中心部に位置する帯状抵抗発熱体30の部位の断面積S1から板状基材の周辺部に位置する帯状抵抗発熱体30の部位の断面積S2まで外方へ向って漸減している。
【0018】
このように構成したことにより、図5〜図7に示す実施形態の場合と同様に、板状基材の周辺部に面する帯状抵抗発熱体30の部位に比較して前記板状基材の中心部に面する帯状抵抗発熱体30の部位における抵抗率は小さくなり、その結果、帯状抵抗発熱体30への通電時による発熱量は、板状基材の周辺部から中心部へ向って漸減し、中心部位と周辺部位とで基板加熱装置に2通り以上の発熱分布を持たせることができ、基板温度の上昇時と、基板温度の安定時との両場合において基板の温度均一性を維持することができる。
【0019】
前述のように、本発明においては、使用する帯状抵抗発熱体20、30はそれぞれ、幅が一定であり、厚さが周辺部に向って減少するように構成したことにより、帯状抵抗発熱体自体の加工が容易となり、しかも温度分布の調整も容易となる。また一定の幅の帯状抵抗発熱体20、30を一定の間隔で配列して設けているために、従来のように中央部で疎とし、周辺部で密とするような複雑なパターンで構成する必要がなくなり、発熱体の製作、従って基板加熱装置の製造を比較的容易に行なうことができる。
【0020】
本発明において使用する帯状抵抗発熱体20、30の材料としては、Ta、Mo、グラファイトなどを挙げることができる。
【0021】
ところで、図示実施形態では、加熱装置は円形に形成しているが、当然過熱すべき基板の形状に合わせて矩形、長方形などの多角形に構成することも可能である。また、使用する帯状抵抗発熱体も図示実施形態のように断面が四角形である必要はなく四角形以外の多角形や楕円形又は円形のものも使用することができる。
【0022】
図2〜図4に示す実施形態において、中央部から周辺部へ向って二段階以上の段差を持って帯状抵抗発熱体の厚さをD1からD2まで変えるように構成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【0023】
【図1】本発明の一実施形態による基板加熱装置の要部を示す概略断面図。
【図2】図1の装置に使用される帯状抵抗発熱体の一実施形態を示す概略平面図。
【図3】図2の帯状抵抗発熱体の矢印II−IIに沿った概略断面図。
【図4】図2の帯状抵抗発熱体の矢印III−IIIに沿った概略断面図。
【図5】図1の装置に使用される帯状抵抗発熱体の別の実施形態を示す概略平面図。
【図6】図5の帯状抵抗発熱体の矢印IV−IVに沿った概略断面図。
【図7】図5の帯状抵抗発熱体の矢印V−Vに沿った概略断面図。
【符号の説明】
【0024】
1:ヒータハウジング
2:第1のヒータリフレクタ
3:第2のヒータリフレクタ
4:絶縁管
5:ボルト
6:ナット
7:絶縁管
8:ボルト
9:ナット
10:絶縁カラー
11:第1のヒータ押え部材
12:第2のヒータ押え部材
13:板状基材
14:帯状抵抗発熱体
15:絶縁管
20:帯状抵抗発熱体
30:帯状抵抗発熱体

【特許請求の範囲】
【請求項1】
板状基材と、前記板状基材の下面に沿って形成された通電により発熱する帯状抵抗発熱体とを備えた基板加熱装置において、
前記板状基材の中心部に面する部位の帯状抵抗発熱体における断面積S1が前記板状基材の周辺部に面する部位の帯状抵抗発熱体における断面積S2より大きいことを特徴とする基板加熱装置。
【請求項2】
前記帯状抵抗発熱体の幅Wが一定であり、 前記板状基材の周辺部に面する部位に比較して前記板状基材の中心部に面する部位において前記帯状抵抗発熱体の厚さDが大きいことを特徴とする請求項1記載の基板加熱装置。
【請求項3】
前記板状基材の周辺部に面する部位における厚さ前記帯状抵抗発熱体の厚さが前記板状基材の中心部に面する部位における厚さの半分であることを特徴とする請求項1記載の基板加熱装置。
【請求項4】
前記帯状抵抗発熱体の厚さDが、前記板状基材の中心部に面する部位から前記板状基材の周辺部に面する部位に向って直線状に連続的に変化していることを特徴とする請求項2又は請求項3記載の基板加熱装置。
【請求項5】
前記帯状抵抗発熱体の厚さDが、前記板状基材の中心部に面する部位から前記板状基材の周辺部に面する部位に向って階段状に変化していることを特徴とする請求項2又は請求項3記載の基板加熱装置。
【請求項6】
前記帯状抵抗発熱体が前記板状基材の下面に沿って全面に渡って蛇行形状に形成されている請求項1又は請求項2記載の基板加熱装置。
【請求項7】
前記板状基材がPBNから構成されることを特徴とする請求項1〜請求項6いずれか一項 記載の基板加熱装置。

【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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【図6】
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【図7】
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【公開番号】特開2009−123577(P2009−123577A)
【公開日】平成21年6月4日(2009.6.4)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2007−297649(P2007−297649)
【出願日】平成19年11月16日(2007.11.16)
【出願人】(000231464)株式会社アルバック (1,740)
【Fターム(参考)】