JP4845389B2

JP4845389B2 - ヒータ及びウェハ加熱装置

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Publication number: JP4845389B2
Application number: JP2005050744A
Authority: JP
Inventors: 恒彦中村
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2005-02-25
Filing date: 2005-02-25
Publication date: 2011-12-28
Anticipated expiration: 2025-02-25
Also published as: JP2006237336A

Description

本発明は、主にウェハを加熱する際に用いるヒータ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ヒータ及びウェハ加熱装置に関するものである。

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）を加熱するためのヒータが用いられている。

このようなヒータとして、例えば、特許文献１、特許文献２および特許文献３には、図６に示すようなウェハ加熱装置が提案されている。

このヒータ７１は、板状体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を載せる加熱面７３とするとともに、板状体７２の下面に、例えば図９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。

さらに、抵抗発熱体７５の給電部には、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。

ところで、このようなヒータ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を分割し独立して温度を制御することが行われている。

特許文献４には、温度制御しやすい抵抗発熱体ブロックを複数備えたヒータが開示されている。この抵抗発熱体は図７に示すように中心から放射状に４等分されたブロックを形成している。また、図８に示すように、外周部の抵抗発熱体は４つのブロックに分かれ、中央部の抵抗発熱体は円形のブロックに分かれたヒータが開示されている。

更に、特許文献５には、円形の板状体に複数の抵抗発熱体５０を備え、最外周の抵抗発熱体をサインカーブとした花柄形状のヒータや、特許文献６や特許文献７のように最外周の抵抗発熱体５０を矩形形状としたヒータ５００が開示されていた（図１０、図１１、図１２参照）。そしてこれらの各抵抗発熱体５０は長さや抵抗発熱体の断面積を調整して各抵抗発熱体５０の抵抗値が均一になるように配設されていた。

しかし、いずれも非常に複雑で微妙な構造、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ヒータが求められていた。
特開２００１−２０３１５６号公報特開２００１−３１３２４９号公報特開２００２−７６１０２号公報特開平１１−１２１３８５号公報特開２００２−９３５５２号公報特開２００２−１７５８６７号公報特開２００１−２５７２００号公報

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５０秒以内にウェハの温度が１６０℃で均一に安定して、過渡時のウェハ面内の温度差が６℃以下と小さいことが望まれていた。

しかしながら、特許文献３や特許文献５に紹介されている装置では、板状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距離で離間させて載置する領域が存在するウェハ加熱装置が示されているが、板状体の中央部の抵抗発熱体の抵抗値がその外側の抵抗発熱体の抵抗値と同等であることからウェハの面内の過渡時の温度差は８℃以上と大きく、しかも板状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回復時間が大きくなる虞があった。

また、特許文献４に記載のウェハ加熱装置である図７に示したゾーンでは、ウェハＷの周辺部と中心部の温度差を調整することができない虞があり、図８に示すゾーンでは外周部と中心部の温度差を調整できてもその中間部の温度を調整できない虞があった。

更に、加熱面を室温から１６０℃に昇温させるまでの時間は４０秒以内で面内温度差が５℃以下のヒータが望まれていた。

また、特許文献６や特許文献７に記載の抵抗発熱体は最外周の抵抗発熱体の発熱密度を高めることができても、板状体の中央部において、抵抗発熱体の発熱量が低下してウェハＷの面内温度差を小さくすることができないとの問題があった。

また、上述したウェハ加熱装置では、ヒータに形成された抵抗発熱体の抵抗値が同一になるように設計されていることから、ヒータの中心部は昇温時に周囲から熱供給を受けて中心部の温度が高くなりやすく、昇温過渡時の面内温度差が大きくなるという問題があった。特に、昇温時は供給電力が大きく、効率よく昇温することが必要であった。

本発明のヒータは、板状体と、該板状体の内部または一方の主面の中央部に配設した第１抵抗発熱体と、該第１抵抗発熱体と離間して周囲に設けた環状ゾーン内に配設した第２抵抗発熱体とを具備するとともに、上記環状ゾーンを略同心環状に複数形成し、上記板状体の最も外側に形成された環状ゾーン内に第３抵抗発熱体を配設したヒータであって、上記第１抵抗発熱体の抵抗値が上記第２抵抗発熱体の抵抗値よりも大きく、上記第３抵抗発熱体の抵抗値が上記第２抵抗発熱体の抵抗値より大きいことを特徴とする。
性能化することができる。

また、上記環状ゾーンを略同心環状に複数形成し、上記板状体の最も外側に形成された環状ゾーン内に第３抵抗発熱体を配設し、該第３抵抗発熱体の抵抗値が上記第２抵抗発熱体の抵抗値より大きいことを特徴とする。

また、上記第１抵抗発熱体の抵抗値が上記第２抵抗発熱体の抵抗値の１．０５〜２．０倍であることを特徴とする。

また、上記第３抵抗発熱体の抵抗値が上記第２抵抗発熱体の抵抗値の１．２〜１．５倍であることを特徴とする。

また、上記第１抵抗発熱体を円形状に形成し、該第１抵抗発熱体の外径Ｄ１は、上記板状体の最も外側に形成された環状ゾーンの外径Ｄの２３〜３３％であり、上記抵抗発熱体の外側に設けた第１環状ゾーンの外径Ｄ２は上記外径Ｄの４５〜５５％であり、上記第１環状ゾーンの外側に設けた第２環状ゾーンの外径Ｄ３は上記外径Ｄの６３〜８３％であることを特徴とする。

また、上記第１環状ゾーンの内径Ｄ２２は上記外径Ｄの３４〜４５％であり、上記第２環状ゾーンの内径Ｄ３３は上記外径Ｄの５５〜６５％であり、上記板状体の外周辺に形成された環状ゾーンの内径Ｄ０は上記外径Ｄの８５〜９５％であることを特徴とする。

また、上記板状体の最も外側に形成された環状ゾーンの外径Ｄとし、該外径Ｄの外接円の面積に対し、該外接円内に占める上記抵抗発熱体の面積の比率が５〜３０％であることを特徴とする。

また、本発明のウェハ加熱装置は、請求項１〜７のいずれかに記載のヒータの他方の主面をウェハの加熱面とし、上記板状体の最も外側に形成された環状ゾーンとその内側に設けた環状ゾーンとの間と、上記加熱面の中心部とに被加熱物を支持する支持ピンを備えたことを特徴とする。

また、上記第１抵抗発熱体と上記第１環状ゾーンとの間に上記板状体を貫通する貫通孔を備えることを特徴とする。

以上のように、本発明によれば、板状体の中央部に配設した第１抵抗発熱体の抵抗値を該第１抵抗発熱体と離間して周囲に設けた環状ゾーン内に配設した第２抵抗発熱体の抵抗値よりも大きくしたことにより、ヒータの加熱面を例えば１７０℃にした状態で温度の低いウェハＷを載せると、ウェハＷの表面温度が１７０℃まで表面温度差が６℃以下と小さい状態で、かつ短時間で昇温することができる。

つまり、加熱面を所望の温度にした状態で温度の低いウェハＷを載せるとウェハＷの表面温度を均一に且つ短時間に所望の温度に加熱することができる。

また、上記板状体の最も外側に形成された環状ゾーン内に配設された第３抵抗発熱体の抵抗値を上記第２抵抗発熱体の抵抗値よりも大きくしたことにより、ヒータの中央部と外周辺部の間に大きな電力を供給できることから加熱面内の温度差が小さい状態で室温から所望の温度に昇温することが可能となり、加熱面を所望の温度に達するまでの時間が小さくすることができる。

以下、本発明の実施の形態について説明する。

図１は本発明に係るヒータ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体２の一方の主面を被加熱物である半導体ウェハＷを載せる加熱面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を介して板状体２の他方の主面の周辺部に固定されている。

また、ウェハリフトピン２５は板状体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を加熱面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。

尚、ウェハＷは、ウェハ支持ピン８により加熱面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、図２には板状体２に配設される抵抗発熱体５の態様を示す図であり、（ａ）は抵抗発熱体が配される環状ゾーンを示す平面図であり、（ｂ）は（ａ）で示された環状ゾーン内に対応して配設された抵抗発熱体５を示す平面図である。図２（ａ）に示すように、ウェハＷの加熱面３に対応して中心ゾーン４ａと、その周りに環状ゾーン４ｂ〜４ｈを備えている。これは、円板状のウェハＷの表面を均一に加熱するにはウェハＷ周辺の雰囲気やウェハＷに対抗する壁面やガスの流れの影響を受けるが、円板状のウェハＷの表面温度をばらつかせないために、ウェハＷの周囲や上面の対抗面や雰囲気ガスの流れはウェハＷに対し中心対称となるように設計されているからである。ウェハＷを均一に加熱するにはウェハＷに対し中心対称な上記環境に合わせたウェハ加熱装置１が必要で、加熱面３を中心対称に同心円状に複数の環状ゾーン４を形成することが好ましい。そして、図２（ｂ）に示すように、中心ゾーン４ａ、およびゾーン４内に抵抗発熱体５をそれぞれ配設する。また、後述するが、１つのゾーン４を板状体２の周方向で分割する場合には、抵抗発熱体５もそれに対応してそれぞれ形成すればよい。

特に、３００ｍｍ以上のウェハＷの表面温度を均一に加熱するには、中心ゾーン４ａと、その周りに同心円状の環状ゾーン４が２つ以上であることが好ましい。

次に、図３（ａ）に本発明のゾーン４の一例を示す。ゾーン４は、板状体２の一方の主面の中央部に円形状の中心ゾーン４ａを設け、その周囲から板状体２の外周側に向かって略同心円状に環状ゾーン４ａ、４ｂ、４ｃｄ、４ｅｈのように形成される。ここで、ウェハＷの均熱性を改善するために、図３（ｂ）に示すように、１つの環状ゾーン４ｃｄを板状体２の周方向で２分割した２個の扇型の環状ゾーン４ｃ、４ｄとし、各環状ゾーン４ｃ、４ｄにそれぞれ抵抗発熱体５ｃ、５ｄを形成したり、また、１つの環状ゾーン４ｅｈを、板状体２の周方向で４分割した４個の扇型の環状ゾーン４ｅ、４ｆ、４ｇ、４ｈとし、各環状ゾーン４ｅ、４ｆ、４ｇ、４ｈにそれぞれ独立して抵抗発熱体５ｅ、５ｆ、５ｇ、５ｈを形成することが好ましい。

尚、環状ゾーン４ｃｄ、４ｅｈはそれぞれ放射方向に２分割、４分割したが、これに限るものではない。

図３（ｂ）のゾーン４が２分割された環状ゾーン４ｃ、４ｄの境界線、即ち、抵抗発熱体５ｃ、５ｄの境界線は直線であるが、必ずしも直線である必要はなく、波線であっても良く、環状ゾーン４ｃ、４ｄが中心ゾーン４ａに対して中心対称であることが好ましい。

同様に、環状ゾーンの４ｅと４ｆ、４ｆと４ｇ、４ｇと４ｈ、４ｈと４ｅとのそれぞれの境界線も必ずしも直線である必要はなく、波線で有っても良く、同心円の発熱体ゾーンの中心に対して中心対称であることが好ましい。

そしてまた、環状ゾーン４ｃ、４ｄの境界線と環状ゾーン４ｅ、４ｆ、４ｇ、４ｈの境界線が直線状に位置しないことが好ましい。直線状に位置しないことで境界線付近の低温スポットの発生を防ぐことが可能となるからである。

そして、抵抗発熱体５を複数の環状ゾーンに分割して、それぞれの環状ゾーン４に形成された抵抗発熱体５の温度を独立に制御することにより、各給電部６の給電端子１１に電力を供給し、各測温素子２７の温度が各設定値となるように給電端子１１に加える電力を調整し、加熱面３に載せたウェハＷの表面温度が均一となるようにしている。

抵抗発熱体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。

本発明のヒータ１は、板状体２と、該板状体２の内部または一方の主面の中央部に配設した第１抵抗発熱体５ａと、該第１抵抗発熱体５ａと離間して周囲に設けた環状ゾーン４内に配設した第２抵抗発熱体５ｂとを具備するヒータであり、第１抵抗発熱体５ａの抵抗値が第２抵抗発熱体５ｂの抵抗値よりも大きくしたことにより、各抵抗発熱体５の給電端子１１に電圧を印加して昇温するとウェハＷ面内の温度差が小さい状態で短時間に所望の温度に加熱することができる。また、１００〜２００℃の定常状態に加熱した加熱面３に室温２０℃のウェハＷを載せると加熱面３が冷され温度が低下するが、温度の低下を各抵抗発熱体５に備えた測温素子２７が検出して各抵抗発熱体５の印加電圧を大きくして、短時間でウェハＷの面内温度を均一に加熱することができる。従って、室温のウェハＷを加熱面３に載せてウェハＷが所定の温度に達するまでの回復時間を短時間とすることができる。

ここで、第１抵抗発熱体５ａの抵抗値Ｒａが第２抵抗発熱体５ｂの抵抗値Ｒｂより小さいと、冷えたウェハＷを載せて急激に昇温させる場合、最大電圧を抵抗発熱体に供給しウェハＷを加熱しようとするが、抵抗発熱体５ｂより板状体２の中央に配設されている抵抗発熱体５ａの供給電力が大きくなり加熱面３の中心の温度が高くなる虞があるからである。逆に外側の温度が低くなる虞があるからである。中心部は抵抗発熱体５ａで加熱され容易に温度が上昇し易いが、その外側の抵抗発熱体５ｂは発熱した熱が周囲に流れ易く温度が急激に過渡的な温度上昇がし難いことが原因と思われる。好ましくは、抵抗値Ｒａは抵抗値Ｒｂの１．０５〜２．０倍である。更に好ましくは１．１〜１．６倍である。

尚、抵抗発熱体５ａと抵抗発熱体５ｂを並列接続して、同時に制御する場合は、抵抗発熱体５ａの抵抗値Ｒａと抵抗発熱体５ｂの抵抗値Ｒｂとの平均抵抗値Ｒａｂは抵抗発熱体５ｂが配設されている環状ゾーン４ｂの外側に位置する環状ゾーン４ｃｄに配設されている抵抗発熱体５ｃ、５ｄの各抵抗値Ｒｃ、Ｒｄより大きいと上記と同様にウェハＷ面内温度を均一に短時間で加熱できる。

また、ゾーン４を板状体２の内面または一方の主面に対して略同心環状に複数形成し、板状体２の最も外側に形成された環状ゾーン４ｅｈ内に第３抵抗発熱体５ｅ〜５ｆを配設し、該第３抵抗発熱体５ｅ〜５ｆの抵抗値Ｒｅ〜Ｒｆが第２抵抗発熱体の抵抗値より大きいことが好ましい。これは、第３抵抗発熱体５ｅ〜５ｆの抵抗値Ｒｅ〜Ｒｆの抵抗値が第２抵抗発熱体５ｃ〜５ｄの抵抗値Ｒｃ〜Ｒｄより大きいと、ウェハＷを加熱する際にウェハＷの中心と周辺で供給電力を抑え、その中間域で供給電力を大きくすることができることから、ウェハＷの面内温度差が小さい状態で昇温することができる。逆に第３抵抗発熱体５ｅ〜５ｆの抵抗値Ｒｅ〜Ｒｆが第２抵抗発熱体の抵抗値と同等あるいは小さいと、第２抵抗発熱体への供給電力より第３抵抗発熱体への供給電力が大きくなり昇温過渡時において第３抵抗発熱体に対応するウェハＷ表面の温度が高く第２抵抗発熱体に対応するウェハＷ表面の温度が低くなる虞があるからである。

なお、複数のゾーン４を形成する場合、第２抵抗発熱体とは、中心ゾーン４ａの外側に配設された抵抗発熱体５ｂ、または、中心ゾーン４ａと環状ゾーン４ｅｈ内に配設された第３抵抗発熱体５ｅ〜５ｆとの間に配設された抵抗発熱体を示すものであり、例えば、図２（ｂ）に示された抵抗発熱体の配設態様では、抵抗発熱体５ｂ、５ｃ、５ｄが第２抵抗発熱体となり、図５に示された抵抗発熱体の配設態様では、抵抗発熱体５ｃ、５ｄが第２抵抗発熱体となる。

ここで、より具体的には、第３抵抗発熱体の抵抗値Ｒｅ〜Ｒｈは第２抵抗発熱体５ｃ、５ｄの抵抗値Ｒｃ、Ｒｄの１．１〜２．５倍であることが好ましい。更に好ましくは１．５〜２倍である。

本発明の複数の抵抗発熱体のそれぞれの抵抗値が、請求項１または２に記載の条件を満足することが温度変更や変化に対応して板状体２に各抵抗発熱体から電力を供給しウェハＷの面内温度差を小さく短時間で加熱できる。この点について、その理由を詳細に検討した。

通常半導体製造装置として用いられるヒータは２００Ｖの電圧で加熱制御されている。この電圧でヒータに最大電力を供給するには、抵抗発熱体の抵抗を小さくすることが好ましいが、抵抗値が小さ過ぎると、一定の温度に達した時の定常時の供給電力を絞る際に電圧を極端に低下させる必要があり好ましくない。また、電流値が大きくなり給電部等の負荷が大きくなり信頼性が劣る等の問題が発生する虞があった。

一方、抵抗が大きすぎると供給電力が小さくなり急速に昇温できない。このため、７〜８個の抵抗発熱体に分割したウェハ加熱装置で、２０℃〜１６０℃まで４０秒以内で昇温し、定常時にウェハＷ面内温度差を０．５℃以下に制御するには抵抗発熱体５の抵抗値は１００〜５００Ω程に設定することが好ましいことが実験的にも確認されている。そして、温度の低いウェハＷを加熱面に載せた直後からウェハＷ表面の温度差が小さい状態で加熱するには、中心と外周部の抵抗発熱体の供給電力密度を小さくして加熱するとウェハＷ面内温度差が小さくできることが判明した。逆に中心部や外周部の供給電力密度を大きくして加熱するとウェハＷ面内温度差が大きな状態で昇温することからウェハＷ表面のコート層を均一に加熱処理することができない虞があった。そこで、中心部の供給電力密度を抑え、その周囲の供給電力密度を大きくして加熱すると良いことが分かった。このように加熱電力を供給するには、中心部の抵抗発熱体の抵抗値をその周囲に配設される抵抗発熱体の抵抗値より大きくすることが必要である。また、板状体に配設される抵抗発熱体のうち、板状体の最も外側に配設された抵抗発熱体５ｅ〜５ｈに供給する電力密度は、その内側（板状体の中心側）に位置する抵抗発熱体５ｂ、５ｃ、５ｄ、より小さくすることでウェハＷの面内温度差を小さくすることができることが判明した。そのためには、板状体の最も外側に配設された抵抗発熱体の抵抗値をその内側に位置する抵抗発熱体の抵抗値より大きくすることで対応できる。言い換えれば、加熱面に対向して設けられた抵抗発熱体に供給する電力密度は加熱面に対向して中心部で電力密度を小さく、外周部で電力密度を抑え、その中間部で電力密度を大きくして加熱するとウェハ面内の温度差が小さい状態で加熱することができるとともに、加熱面を室温から所望の温度に加熱する際も加熱面の温度差を小さくすることができることから本発明の構成を発明することに至った。

尚、上記電力密度は供給電圧一定として各抵抗発熱体の電力を算出し、各抵抗発熱体５が加熱する対向面積で除することで求める事ができる。対向面積は最外周の抵抗発熱体を囲む範囲内で、抵抗発熱体の境界はその中間線として求めることができる。

また、本発明のヒータは、図３（ａ）に示すように、中心ゾーン４ａの外径、つまり、環状ゾーン４ａ内で円形状に配設された抵抗発熱体５の外径Ｄ１は、板状体２の最も外側に形成された環状ソーン４ｅｈの外径Ｄの２３〜３３％であり、上記抵抗発熱体５の外側に設けた第１環状ゾーン４ｂの外径Ｄ２は上記外径Ｄの４５〜５５％であり、第１環状ゾーン４ｂの外側に設けた第２環状ゾーン４ｃｄの外径Ｄ３は上記外径Ｄの６３〜８３％とするとウェハＷ加熱時の過渡時の面内温度差を更に小さくすることができるので好ましい。

尚、環状ゾーン４ｅｈの外径Ｄとは、板状体２の他方の主面に平行な投影面でみて、環状ゾーン４ｅｈ内に配設される抵抗発熱体５ｅｈを囲む外接円の直径である。また、同様に、第１環状ゾーン４ｂの外径Ｄ２とは、第１環状ゾーン４ｂ内に配設される抵抗発熱体５ｂに外接する円の直径である。また、第２環状ゾーン４ｃｄの外径Ｄ２とは、第２環状ゾーン４ｃｄ内に配設される抵抗発熱体５ｃ、５ｄに外接する円の直径である。尚、上述した外接円は給電部６に接続する抵抗発熱体５との接続部６ａを除き同心円状の円弧に沿って求めることができる。

外径Ｄ１が外径Ｄの２３％未満では環状ゾーン４ａの外径が小さ過ぎることから環状ゾーン４ａの発熱量を大きくしても、環状ゾーン４ａの中心部の温度が上がらず、板状体２の中心部の温度が低下する虞があるからである。また、外径Ｄ１が３３％を越えると環状ゾーン４ａの外径が大き過ぎることから、中心部の温度を上げた際に環状ゾーン４ａの周辺部の温度も上がり、環状ゾーン４ａの周辺部の温度が高くなり過ぎる虞があるからである。尚、好ましくは、外径Ｄ１は外径Ｄの２５〜３０％であり、更に好ましくは、外径Ｄ１は外径Ｄの２６〜２９％とすることでウェハＷの面内温度差を更に小さくすることができる。

また、外径Ｄ２が外径Ｄの４５％未満では、ヒータ１の周辺部が冷却され易いことから、ウェハＷ周辺の温度の低下を防ぐために第２環状ゾーン４ｃｄの発熱量を増大した際に、ウェハＷの中心に近い第２環状ゾーン４ｃｄの内側の温度が高くなり、ウェハＷの面内温度差が大きくなる虞があった。また、外径Ｄ２が外径Ｄの５５％を越えると、ウェハＷ周辺の温度の低下を防ごうと第２環状ゾーン４ｃｄの発熱量を大きくしても、第２環状ゾーン４ｃｄの温度は上がるが、ウェハＷ周辺の温度の低下の影響が第１環状ゾーン４ｂに達し、第１環状ゾーン４ｂの外側の温度が低くなる虞があった。好ましくは、外径Ｄ２が外径Ｄの４７％〜５３％であり、更に好ましくは４８〜５１％とするとウェハＷの面内温度差は更に小さくできた。

また、外径Ｄ３が外径Ｄの６３％未満では、ヒータ１の周辺部が冷却され易いことから、ウェハＷ周辺の温度の低下を防ぐために、板状体２の最も外側に形成された環状ゾーン４ｅｈの発熱量を増大した際に、ウェハＷの中心に近い環状ゾーン４ｅｈの内側の温度が高くなり、ウェハＷの面内温度差が大きくなる虞があった。また、外径Ｄ３が外径Ｄの８３％を越えると、ウェハＷ周辺の温度の低下を防ごうと環状ゾーン４ｅｈの発熱量を大きくしても、環状ゾーン４ｅｈの温度は上がるが、ウェハＷ周辺の温度の低下の影響が環状ゾーン４ｃｄに達し、環状ゾーン４ｃｄの外側の温度が低くなる虞があった。好ましくは、外径Ｄ３が外径Ｄの６８％〜７８％であり、更に好ましくは７１〜７５％とするとウェハＷの面内温度差は更に小さくできた。

以上、ゾーン４の外径サイズについて詳説したが、ゾーン４からなる構成とする大きな特徴は、複数の抵抗発熱体５を互いに離間して形成することになるため、各環状ゾーン４の間に抵抗発熱体５の存在しない空白域を設けることができる点にある。このように空白域をとることで支持ピン８、貫通孔２６や給電部６を空白域に形成することが可能となり、これらの支持ピン８、貫通孔２６や給電部６による温度バラツキの発生を防止することができる。そして、中心のゾーン４ａの中心側の内径Ｄ１１は、直径Ｄの５〜１０％とすることができることから直径Ｄ１１の範囲に例えば支持ピン８を設けることができ、支持ピン８によるウェハ面内の温度低下等を防止できる。

また、環状ゾーン４ｂの内径Ｄ２２は外径Ｄの３４〜４５％とすることが好ましい。このように設定することで環状ゾーン４ａと環状ゾーン４ｂの間に直径の１〜２２％程度の抵抗発熱体５が配設されていない環状の空白域を設けることができることからこの領域にリフトピン２５等を配設してもウェハ面内の温度低下等を最小限に防止することができる。更に好ましくは内径Ｄ２２が外径Ｄの３６〜４１％である。

また、環状ゾーン４ｃｄの内径Ｄ３３は、外径Ｄの５５〜６５％に設定することが好ましい。そして、環状ゾーン４ｂと環状ゾーン４ｃｄの間に抵抗発熱体５が配設されていない環状の空白域を設けることができる。この環状の空白域に各抵抗発熱体５へ給電する給電部６を設けることができることから給電部６の配設によりウェハＷ表面のクールスポット等の発生を防ぐことができる。更に好ましくは内径Ｄ３３が外径Ｄの５８〜６３％である。

更に、環状ゾーン４ｅｈの内径Ｄ０は、直径Ｄの８５〜９５％とすることが好ましい。これにより、環状ゾーン４ｅｈと環状ゾーン４ｃｄの間に抵抗発熱体５が配設されていない空白域を環状に設けることができる。この環状の空白域にウェハＷ等の被加熱物を支持する支持ピン８や給電部６を設けることでウェハ面内の温度バラツキを大きくすることなくウェハＷを加熱することが容易となる。更に好ましくは、内径Ｄ０は、直径Ｄの９０〜９２％である。

また、上記のように複数の円環状に配設された抵抗発熱体５からなるウェハ加熱装置１において、周囲の環境から生じる左右前後の微妙な非対称性や、帯状の抵抗発熱体の製法上からの制約から例えばスクリーン印刷では大型の抵抗発熱体を印刷すると左右の厚みバラツキが大きくなる虞があった。このような使用環境や製法上の制約から上記の環状のゾーン４を図３（ｂ）に示すように、板状体２の周方向で分割するとウェハの面内温度差がより小さくなり好ましいことが分かった。

また、本発明のヒータ１は、１つの環状ゾーン４内で板状体の円周方向に分割されて、その分割数に応じて抵抗発熱体５が配設されている場合、つまり、各抵抗発熱体５の境界を挟む中心角（α１、α２）、（β１、β２）が環状ゾーン４ｅｈと環状ゾーン４ｃｄとで異なると、境界線付近のウェハＷ面内にクールスポットが発生することがなくウェハ面内の温度差を小さくすることができる。

境界を挟む中心角が異なる点について詳説する。図３（ｂ）に示すように、環状ゾーン４ｃｄを分割する境界Ｚｃｄは、板状体の中心を通る基準線Ｌｓから板状体の中心角α１〜α２に挟まれた領域に存在する。一方環状ゾーン４ｅｈの境界Ｚｅｆは中心角β１〜β２に挟まれた領域に存在する。そして、これらのα１〜α２がβ１〜β２と重ならないことを意味している。つまり、図３（ｂ）のＺｃｄとＺｅｆが直径方向に連続して、α１〜α２とβ１〜β２が重なるとこの領域で環状ゾーン４ｃｄと環状ゾーン４ｅｈの間にクールスポットが発生する虞があるからである。このクールスポットが発生しやすい例として図４（ｂ）のような抵抗発熱体５の配設態様があり、これを防ぐには図４（ａ）のように抵抗発熱体を配設すればよい。

また、１つの環状ゾーン４を分割して複数の抵抗発熱体５が配設されている場合、抵抗発熱体５同士の境界の周方向の間隔Ｌｃｄが、抵抗発熱体５の半径方向の間隔Ｌ６、Ｌ７より小さいことが好ましい。または、Ｌ１がＬ４、Ｌ５より小さいことが好ましい。このように構成することにより境界付近に発生するクールスポットの発生を防止することができるからである。

また、板状体２の最も外側に形成された環状ゾーン４ｅｈの外径Ｄとした外接円の面積に対し、該外接円内に占める抵抗発熱体５の面積の比率が５〜３０％であることが好ましい。

即ち、環状ゾーン４ｅｈの外径Ｄの外接円Ｃの面積（抵抗発熱体５ｅｈを囲む外接円の面積）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でもあるＬ１、Ｌ２、・・・が大きくなり過ぎることから、抵抗発熱体５のない間隔Ｌ１に対応した加熱面３の表面温度が他の部分と比較して小さくなり、加熱面３の温度を均一にすることが難しいからであり、外接円Ｃ内に占める抵抗発熱体５の面積の比率が３０％を超えると、板状体２と抵抗発熱体５との間の熱膨張差を２．０×１０^−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から、板状体２は変形し難いセラミック焼結体により構成されているのでヤング率が大きく好ましいものの、その板厚ｔが１ｍｍ〜７ｍｍと薄いことから抵抗発熱体５を発熱させると、加熱面３側が凹となるように板状体２に反りが発生する虞がある。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。

なお、好ましくは、抵抗発熱体５ｅｈを囲む環状ゾーン４ｅｈの外径Ｄの外接円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７％〜２０％、さらには８％〜１５％とすることが好ましい。

より具体的には、各抵抗発熱体５は外周部に相対向する対向領域を有し、該対向領域の間隔Ｌ１が０．５ｍｍ以上で、上記板状体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Ｌ１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、上記対抗領域の間隔Ｌ１が板状体２の厚みの３倍を越えると、対向領域Ｌ１に対応するウェハＷの表面にクールスポットが発生しウェハＷの面内温度差を大きくする虞があるからである。

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５〜５０μｍとすることが好ましい。

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５０μｍを越えると、外接円ｃに対し、抵抗発熱体５の占める面積の比率を３０％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。

また、本発明の抵抗発熱体５は導電率の小さな銀を主成分として、３０質量％以上含む組成であることが好ましい。より好ましくは４０質量％以上である。このように銀成分は抵抗発熱体の抵抗を小さくすることができることから、抵抗発熱体５の厚みや幅を選択する条件が広がり、板状体２の中央部に配設される第１抵抗発熱体５ａやその周りの抵抗発熱体５をウェハＷ表面温度が小さくなるように配設することができるからである。

次に本発明のヒータのその他の構成について説明する。

上記の各抵抗発熱体５を印刷法等で作製し、抵抗発熱体５の帯は１〜５ｍｍの巾で厚みが５〜５０μｍで形成することが好ましい。一度に印刷する印刷面の最長距離が大きくなると印刷面の左右や前後でスキージとスクリーンとの間の圧力の違いから印刷厚みが一定とならない虞が生じる。特に、抵抗発熱体５の大きさが大きくなると、抵抗発熱体５の左右前後の厚みが異なり設計した発熱量がバラツク虞があった。発熱量がバラツクとウェハＷの面内温度差が大きくなり好ましくない。この抵抗発熱体の厚みのバラツキから生じる温度バラツキを防ぐには、一つの抵抗発熱体からなる外径の大きな個々の抵抗発熱体５を分割することが有効である事が判明した。

そこで、ウェハＷ加熱面３の中心部を除く同心円環状のゾーン４ｃｄは左右に２分割し、更に大きな円環状のゾーン４ｅｈを４分割することでゾーン４にある抵抗発熱体５の印刷する大きさを小さくすることができることから、抵抗発熱体５の各部の厚みを均一にすることができ、更にウェハＷの前後左右の微妙な温度差を補正しウェハＷの表面温度を均一にすることができる。また、更に各抵抗発熱体５の帯の抵抗値を微調整するためには、抵抗発熱体に沿って、レーザ等で長溝を形成し抵抗値を調整することもできる。

尚、図２（ｂ）に示すように、抵抗発熱体５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ、５ｅ、５ｆ、５ｇ、５ｈのパターンは夫々折り返しパターンからなる事が好ましい。

さらに、図２（ｂ）に示すように、板状体２の最も外側に位置する抵抗発熱体５ｅ、５ｆ、５ｇ、５ｈは板状体２の中心から遠い部位は同心円状をした弧状配線部５１とこれらと連続して繋がっている連結パターンである小弧状配線部５２からなることが好ましい。抵抗発熱体５に電力を供給する給電部６と、該給電部６を囲む金属ケース１９とからなり、板状体２の他方の主面にウェハ加熱面を備え、他方の主面に平行な投影面でみて、板状体２の最も外側に設けた環状ゾーン４ｅｈの外径Ｄが板状体２の直径ＤＰの９０〜９７％であることが好ましい。

ここで、板状体２の最も外側に設けた環状ゾーン４ｅｈの外径Ｄが板状体２の直径ＤＰの９０％より小さいと、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りウェハＷの温度応答特性が劣る。また、ウェハＷの周辺部の温度を下げないようウェハＷの表面温度を均一に加熱するには、直径Ｄは被加熱物であるウェハＷの直径の１．０２倍程度が好ましいことから、ウェハＷの大きさに対して板状体２の直径ＤＰが大きくなり、均一に加熱できるウェハＷの大きさが板状体２の直径ＤＰに比較して小さくなり、ウェハＷを加熱する投入電力に対しウェハＷを加熱する加熱効率が悪くなる。更に、板状体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。

一方、板状体２の最も外側に設けた環状ゾーン４ｅｈの外径Ｄが板状体２の直径ＤＰの９７％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、外周部の外接円Ｃに接する円弧状パターン５１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５１が板状体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５１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虞がある。より好ましくは、環状ゾーン４ｅｈの外径Ｄが板状体２の直径ＤＰの９２〜９５％である。

また、図１に示す様に板状体２と金属ケース１９の外径が略同等で板状体２を下から金属ケース１９が支える場合、ウェハＷの面内の温度差を小さくするには、環状ゾーン４ｅｈの外径Ｄが板状体２の直径ＤＰの９１〜９５％であり、更に好ましくは９２〜９４％である。

更に、本発明のヒータ１を用いたウェハ加熱装置において、例えば、図２（ｂ）の抵抗発熱体５ｅｈの外接円Ｃと接する円弧状パターン５１と、該弧状配線部５１と連続して繋がった連結パターンである小弧状配線部５２とを備え、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の間隔Ｌ１が、前記板状体の直径ＤＰと前記外接円Ｃの直径Ｄとの差（以下、ＬＬと略する）より小さいことが好ましい。間隔Ｌ１がＬＬより大きいと空白域Ｐの熱が板状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Ｌ１がＬＬより小さいと空白域Ｐの温度が下がり難く板状体２の加熱面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。

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５２の抵抗を同等か或いは僅かに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、図４（ａ）に示すように、円弧状パターン５１の線巾Ｗｐより連結パターンである小弧状配線部５２の線巾Ｗｓを１〜５％小さくすることで連結パターン５２の抵抗を大きくすることができ、連結パターンである小弧状配線部５２の温度を円弧状パターン５１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。

以下、更に詳細な構成について説明する。

図１は本発明のヒータ１を用いて作製したウェハ加熱装置の一例を示す断面図で、板厚ｔが１〜７ｍｍ、１００〜２００℃のヤング率が２００〜４５０ＭＰａである板状体２の一方の主面を、ウェハＷを載せる加熱面３とするとともに、他方の主面に抵抗発熱体５を形成し、この抵抗発熱体５に電気的に接続する給電部６を備えたものである。

１００〜２００℃のヤング率が２００〜４５０ＭＰａである板状体２の材質としては、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レズマ性にも優れることから、板状体２の材質として好適である。

板状体２の厚みは、２〜５ｍｍとすると更に好ましい。板状体２の厚みが２ｍｍより薄いと、板状体２の強度がなくなり抵抗発熱体５の発熱による加熱時、ガス噴射口２４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、板状体２の厚みが５ｍｍを越えると、板状体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。

板状体２は、有底の金属ケース１９開口部の外周にボルト１６を貫通させ、板状体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、これにより板状体２の反りを抑制し、ウェハ表面に、板状体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。

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、板状体２と接触部材１７が平面で接触する場合において、板状体２と接触部材１７の接する接触部の巾は０．１ｍｍ〜１３ｍｍであれば、板状体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の接触部の巾が０．１ｍｍ以下では、板状体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の接触部の巾が１３ｍｍを越える場合には、板状体２の熱が接触部材に流れ、板状体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と板状体２の接触部の巾は０．１ｍｍ〜８ｍｍであり、更に好ましくは０．１〜２ｍｍである。

また、接触部材１７の熱伝導率は板状体２の熱伝導率より小さいことが好ましい。接触部材１７の熱伝導率が板状体２の熱伝導率より小さければ板状体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。

接触部材１７の熱伝導率が板状体２の熱伝導率の１０％より小さいウェハ加熱装置１では、板状体２の熱が有底の金属ケース１９に流れ難く、板状体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。

接触部材１７の熱伝導率が板状体２の熱伝導率より大きい場合には、板状体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。

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、接触部の巾が０．１ｍｍ〜８ｍｍと小さく、板状体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、特許文献２に記載のような、フッ素系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。

また、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であれば、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。

更に、接触部材１７と板状体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。

次に、有底の金属ケース１９は側壁部２２と底面２１を有し、板状体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，板状体２を冷却するためのガス噴射口２４、板状体２の温度を測定するための測温素子である熱電対２７を設置してある。

なお、有底の金属ケース１９の深さは１０〜５０ｍｍで、底面２１は、板状体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、板状体２と有底の金属ケース１９相互の輻射熱により加熱面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、加熱面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。

そして、有底の金属ケース１９内に昇降自在に設置されたリフトピン２５により、ウェハＷを加熱面３上に載せたり加熱面３より持ち上げたりといった作業がなされる。そして、ウェハＷは、支持ピン８により加熱面３から浮かした状態で保持され、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、このウェハ加熱装置１によりウェハＷを加熱するには、搬送アーム（不図示）にて加熱面３の上方まで運ばれたウェハＷをリフトピン２５にて支持したあと、リフトピン２５を降下させてウェハＷを加熱面３上に載せる。

次に、ウェハ加熱装置１をレジスト膜形成用として使用する場合は、板状体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。

なお、板状体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（Ａｌ_２Ｏ_３）イットリア（Ｙ_２Ｏ_３）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。

一方、炭化珪素質焼結体を板状体２として使用する場合、半導電性を有する板状体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を越えると、板状体２を形成する炭化珪素質焼結体や窒化アルミニウム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。

さらに、板状体２の加熱面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。

また、板状体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Ｙ_２Ｏ_３やＹｂ_２Ｏ_３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。

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。

なお、ガラスからなる絶縁層を板状体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。

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、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。

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、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。

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体２の熱膨張係数に近づけるには、板状体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。

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体２の熱膨張係数と近く、板状体２との密着性も優れるからである。

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。

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。

即ち、抵抗発熱体５と板状体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、板状体２との間に作用する熱応力によって、加熱面３側が凹状に反る恐れがあるからである。

さらに、絶縁層上に被着する抵抗発熱体５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（Ｒｅ_２Ｏ_３）、ランタンマンガネート（ＬａＭｎＯ_３）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。

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恐れがあるため、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。

更に、抵抗発熱体５への給電方法については、有底の金属ケース１９に設置した給電端子１１を板状体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。これは、２〜５ｍｍの厚みの板状体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、本発明のように、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。

また、板状体２の温度は測温素子、例えば、熱電対で測定することができ、板状体２に熱電対２７の先端を埋め込むこむことにより測定する。熱電対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２７を使用することが好ましい。この熱電対２７の先端部は、板状体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、測温素子としては、素線の熱電対やＰｔ等の測温抵抗体を埋設して板状体２の測温を行うことも可能である。

なお、板状体２の一方の主面には、図１に示すように、複数の支持ピン８を設け、板状体２の一方の主面より一定の距離をおいてウェハＷを保持するようにしても構わない。

また、図１では板状体２の一方の主面に抵抗発熱体５を備えたウェハ加熱装置１１１について示したが、本発明は、板状体２の内部に抵抗発熱体５を埋設したものでもよく、さらには、板状体２の一方の主面と抵抗発熱体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。

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。

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。

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。

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。

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体を製作した。

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３３０ｍｍの円盤状をした板状体を複数枚製作し、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。

次いで板状体の上に抵抗発熱体を被着するため、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の抵抗発熱体を形成した。

ゾーンの配置は、図３や図５に示す配置とした。

そして図３のゾーンの配置では、中心部に抵抗発熱体の最大直径Ｄの２５％の円形の１つにゾーンを形成し、その外側に外径がＤの５０％の円環を形成し、その外側に、外径７０％のゾーンを２つのゾーンに分割し、更に最外周のゾーンの内径がＤの９０％の円環を４つのゾーンに分割した計８個のゾーン構成とした。そして、最外周の４つのゾーンの外接円Ｃの直径を３０５ｍｍとして試料を作製した。

また、図５のゾーンの配置では、中心部に抵抗発熱体の最大直径Ｄの３０％の円形の１つにゾーンを形成し、その外側に外径がＤの６０％の円環を２つのゾーンに分割し、更に最外周のゾーンの内径がＤの７０％の円環を４つのゾーンに分割した計７個のゾーン構成とした。そして、最外周の４つのゾーンの外接円Ｃの直径を３４０ｍｍとして試料を作製した。

尚、各抵抗発熱体の抵抗値を調整するために各抵抗発熱体の線幅を変えて表１の抵抗値となるように各種の抵抗発熱体を作製した。

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、板状体２を製作した。尚、本実施例では中央部の抵抗発熱体とその外側の円環状の発熱体は並列接続し同時に加熱制御を行った。

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、底面から板状体までの距離は２０ｍｍとした。

その後、前記有底の金属ケースの開口部に、板状体を重ね、その外周部にボルトを貫通させ、板状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加熱装置とした。

尚、接触部材１７の断面はＬ字形状で、環状とした。Ｌ字形状の段部上面と板状体の下面と円環状に接触し、板状体との接触面の幅は３ｍｍとした。また、接触部材の材質は耐熱性樹脂を用いた。作製した各種のウェハ加熱装置を試料Ｎｏ.１〜７とした。

作製したウェハ加熱装置の評価は、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。夫々のウェハ加熱装置に電源を取り付け２５℃から１６０±０．２５℃までの昇温した時間を昇温時間として求めた。また、昇温時間内のウェハＷ面内温度差の最大値を昇温過渡時のウェハ面内の最大温度差として求めた。

また、ウェハＷの温度を１６０℃に設定してからウェハＷを取り除き、室温の測温ウェハＷを加熱面に載せ、ウェハＷの平均温度が１６０℃±０．１５℃の範囲で一定となるまでの時間を回復時間として測定した。また、回復時間に達するまでのウェハＷ面内の最大温度差を過渡時のウェハＷ面内の最大温度差として求めた。

また、３０℃から２００℃に昇温し５分間保持した後、１０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１６０℃に設定し１０分後のウェハ温度の最大値と最小値の差を定常時のウェハＷの温度差として測定した。それぞれの結果は表１に示す通りである。

表１に示すように、試料Ｎｏ．９は、中央部の第１抵抗発熱体５ａとその周辺に環状の３つのゾーンを備えているが、各抵抗発熱体の抵抗値Ｒｂ〜Ｒｈが約１３０Ωと略同一であることから、過渡時のウェハ面内の最大温度差が８．３℃と大きく定常温度に復帰するまでの回復時間も７２秒と大きく好ましくなかった。また、昇温過渡時のウェハＷ面内の最大温度差が６．５℃と大きく昇温時間も６５秒と大きく好ましくなかった。

また、試料Ｎｏ．１０は、中央部の第１抵抗発熱体５ａとその周りに２つの環状ゾーンを備えたウェハ加熱装置で、各抵抗発熱体の抵抗値Ｒｂ〜Ｒｈが約１１０Ωと略等しく過渡時のウェハ面内の最大温度差が７．９℃と大きく、定常温度に復帰するまでの時間も６５秒と大きく好ましくなかった。また、昇温過渡時のウェハＷ面内の最大温度差が６．２℃と大きく昇温時間も６１秒と大きく好ましくなかった。

一方、板状体と、該板状体の内部または一方の主面の中央部に配設した第１抵抗発熱体５ａと、該第１抵抗発熱体５ａと離間して周囲に設けた環状ゾーン内に配設した第２抵抗発熱体５ｂとを具備するヒータであって、上記第１抵抗発熱体５ａの抵抗値Ｒａが上記第２抵抗発熱体５ｂ、または５ｃ、５ｄの抵抗値Ｒｂ、またはＲｃ、Ｒｄよりも大きい試料Ｎｏ．１〜８は、過渡時のウェハＷ面内の最大温度差は６℃以下と小さく優れていることが分かった。

更に、環状ゾーンを略同心環状に複数形成し、上記板状体の最も外側に形成された環状ゾーン４ｅｈ内に第３抵抗発熱体５ｅ〜５ｆを配設し、上記第２抵抗発熱体の抵抗値が上記第３抵抗発熱体の抵抗値より小さい試料Ｎｏ．５〜８は過渡時のウェハＷ面内の最大温度差が５．４℃以下と更に小さく優れていることが分かった。

また、試料Ｎｏ．１〜４のように、第１抵抗発熱体の抵抗値Ｒａが上記第２抵抗発熱体の抵抗値Ｒｃ、Ｒｄの１．０５〜２倍であると過渡時のウェハＷ面内の最大温度差は６℃以下と小さく、回復時間が４７秒以下で、昇温時のウェハＷ面内の最大温度差が４．９℃以下で、昇温時間が４０秒以下と小さく優れていることが分かった。

また、試料Ｎｏ．２〜３のように、第１抵抗発熱体の抵抗値Ｒａが上記第２抵抗発熱体の抵抗値Ｒｃ、Ｒｄの１．１〜１．６倍であると過渡時のウェハＷ面内の最大温度差は５．３℃以下と小さく、回復時間が４６秒以下で、昇温時のウェハＷ面内の最大温度差が４．６℃以下で、昇温時間が３９秒以下と小さく優れていることが分かった。

また、試料Ｎｏ．５〜８の様に、第３抵抗発熱体の抵抗値Ｒｅ〜Ｒｈが第２抵抗発熱体の抵抗値Ｒｃ、Ｒｄの１．１〜２．５倍であること過渡時のウェハＷ面内の最大温度差は５．４℃以下と小さく、回復時間が４５秒以下で、昇温時のウェハＷ面内の最大温度差が４．５℃以下で、昇温時間が３９秒以下と小さく優れていることが分かった。

更に、試料Ｎｏ．６、７の様に、第３抵抗発熱体の抵抗値Ｒｅ〜Ｒｈが第２抵抗発熱体の抵抗値Ｒｃ，Ｒｄの１．５〜２倍であること過渡時のウェハＷ面内の最大温度差は４．７℃以下と小さく、回復時間が４３秒以下で、昇温時のウェハＷ面内の最大温度差が４．２℃以下で、昇温時間が３６秒以下と小さく優れていることが分かった。

次に、実施例１の試料Ｎｏ．６の抵抗値で作製されたウェハ加熱装置１１１に関し、抵抗発熱体５の配設位置を変化させて、抵抗発熱体５配設態様とウェハＷ面内の温度差との関係について検証した。

具体的には、抵抗発熱体５ａ〜５ｈがそれぞれ配設された環状ゾーン４ａ、４ｂ、４ｃｄ、４ｅｈの外径Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄの大小関係とウェハＷ面内における温度差との関連を検証するため、板状体２の最も外側に形成された環状ゾーン４ｅｈの外径Ｄを基準とし、他の環状ゾーンの外径Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３との比率を変化させ、実施例１と同様の測定方法にてウェハＷ面内における温度差や回復時間を測定した。なお、環状ゾーン４ａに配設されているのは、第１抵抗発熱体５ａであり、環状ゾーン４ａの外径Ｄ１は第１抵抗発熱体５ａの外径Ｄ１となる。結果は表２に示すとおりである。

表２に示すように、試料Ｎｏ．１２〜１６、１９〜２５、２８〜３４は、環状ゾーン４ａの外径Ｄ１は、板状体２の最も外側に形成された環状ゾーン４ｅｈの外径Ｄの長さに対して２３〜３３％であり、外径Ｄ２は外径Ｄの４５〜５５％であり、外径Ｄ３は外径Ｄの６３〜８３％であったため、過渡時のウェハ面内の最大温度差は４．５℃以下で、ウェハＷの温度差は０．４３℃以下と小さく、しかも回復時間は３９秒以下と小さく、更に、昇温過渡時のウェハ面内温度差が４．２℃以下で昇温時間も３９秒以下と小さく優れた特性を示す事が分った。

更に、外径Ｄ１が外径Ｄの長さに対して２５〜３０％であった試料Ｎｏ．１３〜１５は、過渡時のウェハ面内の最大温度差が３．６℃以下でウェハの温度差が０．３３℃以下、回復時間が３４秒以下、昇温過渡時のウェハ面内の最大温度差が３．３℃以下、昇温時間３４秒以下と小さく優れていることが分った。また、外径Ｄ１は外径Ｄの２６〜２９％である試料Ｎｏ．１４のウェハ加熱装置は、過渡時のウェハ面内の最大温度差が３．０℃以下でウェハの温度差が０．３１℃、回復時間が３３秒、昇温過渡時のウェハ面内の最大温度差が２．９℃、昇温時間３０秒と小さく更に好ましいことが分った。

また、外径Ｄ２が外径Ｄの長さに対して４７〜５３％である試料Ｎｏ．２０〜２４は、過渡時のウェハ面内の最大温度差が３．６℃以下でウェハの温度差が０．３９℃以下、回復時間が３４秒以下、昇温過渡時のウェハ面内の最大温度差が３．５℃以下、昇温時間３５秒以下と小さく好ましいことが分った。さらに、外径Ｄ２が外径Ｄの４８〜５１％である試料Ｎｏ．２１〜２３のウェハ加熱装置は、過渡時のウェハ面内の最大温度差が３．２℃以下でウェハの温度差が０．３２℃以下、回復時間が３１秒以下、昇温過渡時のウェハ面内の最大温度差が３．２℃以下、昇温時間３０秒以下と小さく更に好ましいことが分った。

また、外径Ｄ３が外径Ｄの長さに対して外径Ｄの６８〜７８％である試料Ｎｏ．２９〜３３は、過渡時のウェハ面内の最大温度差が３．７℃以下でウェハの温度差が０．３８℃以下、回復時間が３４秒以下、昇温過渡時のウェハ面内の最大温度差が３．７℃以下、昇温時間３４秒以下と小さく好ましいことが分った。また、外径Ｄ３が外径Ｄの７１〜７５％である試料Ｎｏ．３０〜３２のウェハ加熱装置は、過渡時のウェハ面内の最大温度差が３．２℃以下でウェハの温度差が０．３２℃以下、回復時間が３１秒以下、昇温過渡時のウェハ面内の最大温度差が３．３℃以下、昇温時間３２秒以下と小さく更に好ましいことが分った。

具体的には、抵抗発熱体５ａ〜５ｈがそれぞれ配設された環状ゾーン４ｂ、４ｃｄ、４ｅｈの内径Ｄ２２、Ｄ３３、Ｄ０の大小関係とウェハＷ面内における温度差との関連を検証するため、板状体２の最も外側に形成された環状ゾーン４ｅｈの外径Ｄを基準とし、各環状ゾーン４の内径Ｄ２２、Ｄ３３、Ｄ０との長さの比率を変化させ、実施例１と同様の測定方法にてウェハＷ面内における温度差や回復時間を測定した。結果は表３に示すとおりである。

表３に示すように、試料Ｎｏ．４２〜４６、４９〜５３、および５６〜６０は、環状ゾーン４ｂの内径Ｄ２２が板状体２の最も外側に形成された環状ゾーン４ｅｈの外径Ｄの長さに対して３４〜４５％であり、環状ゾーン４ｃｄの内径Ｄ３３が外径Ｄの５５〜６５％であり、環状ゾーン４ｅｈの内径Ｄ０が外径Ｄの８５〜９３％であったため、何れも過渡時の最大温度差が３．９℃以下と小さく、回復時間が３９秒以下と小さく、ウェハの温度差も０．４℃以下と小さくより好ましいことが分かった。更に、昇温過渡時のウェハ面内の最大温度差が３．３℃以下で昇温時間が３３秒以下と小さく優れた特性を示した。

更に、内径Ｄ２２が外径Ｄの３６〜４１％である試料Ｎｏ．４３〜４５や、内径Ｄ３３が外径Ｄの５８〜６３％である試料Ｎｏ．５０〜５２、更に環状ゾーン４ｅｈの内径Ｄ０が外径Ｄの８８〜９３％である試料Ｎｏ．５７〜５９は、何れも過渡時の最大温度差が２．９℃以下と小さく、回復時間が３４秒以下と小さく、ウェハの温度差も０．３４℃以下と小さく、且つ昇温過渡時のウェハ面内の最大温度差が３．１℃以下で、昇温時間が３１秒以下と小さく更に好ましいことが分かった。

更に、内径Ｄ２２が外径Ｄの３７〜４０％である試料Ｎｏ．４４や、内径Ｄ３３が外径Ｄの５９〜６２％である試料Ｎｏ．５１、更に環状ゾーン４ｅｈの内径Ｄ０が外径Ｄの８９〜９２％である試料Ｎｏ，５８は、何れも過渡時の最大温度差が２．３℃以下と小さく、回復時間が３０秒以下と小さく、ウェハの温度差も０．３０℃以下と小さく、昇温時のウェハ面内の最大温度差は２．８℃以下で昇温時間も２５秒以下と最も好ましいことが分かった。

次に、実施例１の試料Ｎｏ．６の抵抗値で作製されたウェハ加熱装置１１１に関し、ヒータ１に配設された抵抗発熱体５の面積と、加熱されるウェハＷ面内の温度差について検証した。

ここでは、板状体２の最も外側に形成された環状ゾーン４ｅｈの外径Ｄの外接円Ｃの面積に対する板状体２に配設されている抵抗発熱体５の面積の比率を変化させて、実施例１と同様の測定方法でウェハＷの温度差を測定した。結果は表４に示すとおりである。

この結果、試料Ｎｏ.７１は、外接円Ｃに対して抵抗発熱体５の占める面積の比率が５％未満であったため、ウェハの面内を高温で加熱する加熱力に乏しかったため、ヒータ１の外周から温度が逃げやすくなり、ウェハの面内の温度差が０．４５℃とやや大きかった。また、試料Ｎｏ.７８のように、外接円Ｃに対して抵抗発熱体５の占める面積の比率が３０％を超えると、ウェハの一部に温度の高い高温領域が現れ、ウェハの面内温度差が０．４６℃とやや大きかった。

これに対し、試料Ｎｏ.７２〜７７に示すように、外接円Ｃに対して抵抗発熱体５の占める面積の比率を５〜３０％とした試料は、ウェハの面内温度差が０．３２℃以下と小さくすることができ、優れていた。

また、試料Ｎｏ．７３〜７６のように、外接円Ｃに対して抵抗発熱体５の占める面積の比率を１０〜２５％とすることで、ウェハの面内の温度差を０．２４℃以内とすることができ、さらには試料Ｎｏ．７４、７５のように、外接円Ｃに対して抵抗発熱体５の占める面積の比率を１５〜２０％とすることでウェハの面内の温度差を０．１７℃以内にまで低減することができ、特に優れることが分かった。

本発明のヒータを用いたウェハ加熱装置の一例を示す断面図である。本発明のヒータに配設された抵抗発熱体の形状を示す平面図であり、（ａ）は抵抗発熱体を配設する環状ゾーンの形状を示す平面図であり、（ｂ）は（ａ）で示された環状ゾーン内に配設された抵抗発熱体の態様を示す平面図である。（ａ）、（ｂ）は、本発明のヒータの環状ゾーンの形状を示す平面図である。（ａ）、（ｂ）は、本発明のヒータの抵抗発熱体の形状を示す平面図である。本発明の他の実施形態の環状ゾーンの形状を示す平面図である。従来のウェハ加熱装置を示す断面図である。従来の他の抵抗発熱体の形状を示す平面図である。従来の他の抵抗発熱体の形状を示す平面図である。従来の他の抵抗発熱体の形状を示す平面図である。従来の他の抵抗発熱体の形状を示す平面図である。従来の他の抵抗発熱体の形状を示す平面図である。従来の他の抵抗発熱体の形状を示す平面図である。

符号の説明

１、７１：ヒータ
１１１：ウェハ加熱装置
２、７２：板状体
３、７３：加熱面
４：ゾーン
４ａ：中心ゾーン
４ｂ〜４ｈ：環状ゾーン
５、７５：抵抗発熱体
５a：第１抵抗発熱体
５ｂ、５ｃ、５ｄ：第２抵抗発熱体
５ｅ〜５ｈ：第３抵抗発熱体
６：給電部
８：支持ピン
１１、７７：給電端子
１２：ガイド部材
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：熱電対
２８：ガイド部材
Ｗ：半導体ウェハ

Claims

板状体と、該板状体の内部または一方の主面の中央部に配設した第１抵抗発熱体と、該第１抵抗発熱体と離間して周囲に設けた環状ゾーン内に配設した第２抵抗発熱体とを具備するとともに、上記環状ゾーンを略同心環状に複数形成し、上記板状体の最も外側に形成された環状ゾーン内に第３抵抗発熱体を配設したヒータであって、上記第１抵抗発熱体の抵抗値が上記第２抵抗発熱体の抵抗値よりも大きく、上記第３抵抗発熱体の抵抗値が上記第２抵抗発熱体の抵抗値より大きいことを特徴とするヒータ。
上記第１抵抗発熱体の抵抗値が上記第２抵抗発熱体の抵抗値の１．０５〜２．０倍であることを特徴とする請求項１に記載のヒータ。
上記第３抵抗発熱体の抵抗値が上記第２抵抗発熱体の抵抗値の１．１〜２．５倍であることを特徴とする請求項１または２に記載のヒータ。
上記第１抵抗発熱体を円形状に形成し、該第１抵抗発熱体の外径Ｄ１は、上記板状体の最も外側に設けた環状ゾーンの外径Ｄの２３〜３３％であり、上記抵抗発熱体の外側に設けた第１環状ゾーンの外径Ｄ２は上記外径Ｄの４５〜５５％であり、上記第１環状ゾーンの外側に設けた第２環状ゾーンの外径Ｄ３は上記外径Ｄの６３〜８３％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ヒータ。
上記第１環状ゾーンの内径Ｄ２２は上記外径Ｄの３４〜４５％であり、上記第２環状ゾーンの内径Ｄ３３は上記外径Ｄの５５〜６５％であり、上記板状体の外周辺に形成された環状ゾーンの内径Ｄ０は上記外径Ｄの８５〜９５％であることを特徴とする請求項４に記載のヒータ。
上記板状体の最も外側に形成された環状ゾーンの外径Ｄとし、該外径Ｄの外接円の面積に対し、該外接円内に占める上記抵抗発熱体の面積の比率が５〜３０％であることを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載のヒータ。
請求項１〜６のいずれかに記載のヒータの他方の主面をウェハの加熱面とし、上記板状体の最も外側に形成された環状ゾーンとその内側に設けた環状ゾーンとの間と、上記加熱面の中心部とに被加熱物を支持する支持ピンを備えたことを特徴とするウェハ加熱装置。
上記第１抵抗発熱体と上記第１環状ゾーンとの間に上記板状体を貫通する貫通孔を備え
ることを特徴とする請求項７に記載のウェハ加熱装置。