特許 6489717 面状発熱体およびそれを備える半導体製造装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6489717

(24)【登録日】2019年3月8日

(45)【発行日】2019年3月27日

(54)【発明の名称】面状発熱体およびそれを備える半導体製造装置

(51)【国際特許分類】

   H05B 3/20 20060101AFI20190318BHJP

【ＦＩ】

   H05B3/20 377

【請求項の数】6

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2017-504479(P2017-504479)

(86)(22)【出願日】2015年3月10日

(86)【国際出願番号】JP2015056969

(87)【国際公開番号】WO2016143063

(87)【国際公開日】20160915

【審査請求日】2017年5月25日

(73)【特許権者】

【識別番号】000109875

【氏名又は名称】トーカロ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001542

【氏名又は名称】特許業務法人銀座マロニエ特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】山崎 良

(72)【発明者】

【氏名】稲葉 光晴

(72)【発明者】

【氏名】山野 英明

(72)【発明者】

【氏名】田口 研良

【審査官】 小川 恭司

(56)【参考文献】

【文献】 特開平１１−３１７２８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−２０３６６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−２２８２７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−４１４４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−２４６１５５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０５Ｂ ３／０２−３／８６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

抵抗発熱体をパターン状に配置した面状発熱体であって、前記パターン状に配置した抵抗発熱体の屈曲部に、その抵抗発熱体の延在方向に沿って延在する複数本のスリットを設け、前記複数本のスリットのうち、前記屈曲部の内側に配置されたスリットが外側に配置されたスリットより長いことを特徴とする面状発熱体。

【請求項2】

前記スリットが、前記屈曲部の内側の抵抗が外側の抵抗より高くなるように前記抵抗発熱体に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の面状発熱体。

【請求項3】

前記スリットの幅が、前記抵抗発熱体同士の間隔である配線間の距離以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の面状発熱体。

【請求項4】

前記スリットにより分割された、前記屈曲部の内側部分と外側部分との幅が不等幅であり、内側部分の幅が外側部分の幅より狭いことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の面状発熱体。

【請求項5】

前記パターン状の抵抗発熱体が溶射によって形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の面状発熱体。

【請求項6】

ウェーハまたはガラス基板を加熱するために、請求項１〜５のいずれか１項に記載の面状発熱体を備えることを特徴とする半導体製造装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、対象物を加熱するために用いられる、通電することにより発熱する抵抗発熱体をパターン状に配置した面状発熱体および、それを備える半導体製造装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来から、対象物を加熱するために用いられる面状発熱体には、対象物を均一に加熱する能力が必要とされている。例えば、半導体製造装置内でウェーハの加熱に使用される面状発熱体では、ウェーハ上に形成するパターンの微細化を達成するために、ウェーハ面内の温度を均一に加熱できることが非常に重要になっている。その理由は、以下の通りである。すなわち、ウェーハの温度はエッチングレート（エッチング速度）に大きく関係しており、例えば、ウェーハの温度が高いとエッチングが進んで、温度が低い場合と比べてエッチングの深さが深くなる。そのため、ウェーハ面内の温度が均一とならずにばらつくと、ウェーハのエッチングの深さもばらつき、ウェーハをエッチングして作製する製品の品質や生産性が低下する。

【0003】

また、半導体製造プロセス中で加熱や冷却を繰り返して行うような場合には、ウェーハを加熱する面状発熱体の昇温時および降温時の応答性が重要になってくる。すなわち、従来は一種類のエッチング条件でウェーハをエッチングしていたものが、近年は、数種類のエッチング条件に順次に切り替えてウェーハをエッチングするマルチステッププロセスを行うようになってきており、ウェーハの温度を各々のエッチング条件に最適な温度に調整する必要がある。そのため、ウェーハを加熱する面状発熱体の昇温時および降温時の応答性が低いと、ウェーハが所定の温度になるまで待たなければならず、エッチングプロセスのスループットが低下する。

【0004】

ところで、上述した面状発熱体において、パターン状に配置された抵抗発熱体における折り返し部などの屈曲部には、抵抗発熱体に通電すると、屈曲部の内側と外側とで温度分布が生じる。すなわち、抵抗発熱体屈曲部の内側に外側よりも電流が集中するような電流分布となり、屈曲部の内側はより発熱し、屈曲部の外側は発熱しにくくなる。パターン状に配置された抵抗発熱体の線幅が狭い場合には、上述した屈曲部の温度分布は問題になりにくいが、線幅が広い場合には、抵抗発熱体の屈曲部で内側と外側との温度分布が問題となる場合がある。

【0005】

これまで、面状発熱体の面内温度分布の均一化を図る技術として、特許文献１には、ほぼ同心円状に抵抗発熱体を配置した面状発熱体において、温度を均一化するために、抵抗発熱体の折り返し部同士を接近させる構成や、折り返し部を幅広にすることで折り返し部の区間抵抗を下げる構成が開示されている。また、特許文献２には、熱伝導性に優れた均熱層を抵抗発熱体層に重ねて配置することによって、温度の不均一を改善する構成が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開平１１−１９１５３５号公報

【特許文献2】特開２００４−１３４２３８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかしながら、特許文献１に記載の折り返し部を接近させる構成は、パターン化された抵抗発熱体の線幅が広くて線間が狭くなるパターンに適用できず、また、線間が狭いとそれ以上接近させて配置することができない。さらに、折り返し部の区間抵抗を下げるために抵抗発熱体の線幅を広くする構成では、抵抗発熱体の屈曲部の内側の発熱が外側より高くなり、かえって面状発熱体の温度均一性が低下する場合がある。そして、特許文献２の均熱層を設ける構成では、均熱層を加熱するために時間が必要であり、面状発熱体の昇温時および降温時の応答性が悪い。また、柔軟性が低下することから、シリコーンラバーヒーターのような柔軟性面状発熱体としては使いづらいという問題があった。

【0008】

それゆえ本発明は、上述した課題を解決することを目的とし、対象物の加熱時における抵抗発熱体の屈曲部における温度分布が均一で、昇温時および降温時における応答性も良好な面状発熱体および、それを備える半導体製造装置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】

【0009】

本発明の面状発熱体は、上記知見に基づき達成されたものであり、抵抗発熱体をパターン状に配置した面状発熱体であって、前記パターン状に配置した抵抗発熱体の屈曲部に、その抵抗発熱体の延在方向に沿って延在する少なくとも１つのスリットを設けたことを特徴とするものである。

【0010】

本発明の好適例としては、前記スリットが、前記屈曲部の内側の抵抗が外側の抵抗より高くなるように前記抵抗発熱体に設けられていることがある。この場合、抵抗発熱体の屈曲部において内側に集中してしまう電流を外側にも配分することができるため、面状発熱体の温度の均一性をより高めることができる。

【0011】

本発明の他の好適例としては、前記スリットの幅が、前記抵抗発熱体同士の間隔である配線間の距離以下であることがある。この場合、電位差が大きい配線間の絶縁をより十分にとることができる。

【0012】

本発明のさらに他の好適例としては、前記スリットにより分割された、前記屈曲部の内側部分と外側部分との幅が不等幅であり、内側部分の幅が外側部分の幅より狭いことがある。この場合、抵抗発熱体の屈曲部の内側部分と外側部分との温度をより均一にすることができる。

【0013】

本発明のさらに他の好適例としては、前記スリットが、複数本のスリットからなることがある。また、この場合、前記複数本のスリットのうち、前記屈曲部の内側に配置されたスリットが外側に配置されたスリットより長いことがより好ましい。いずれの場合も、抵抗発熱体の屈曲部の内側部分と外側部分との温度をより均一にすることができる。

【0014】

本発明のさらに他の好適例としては、前記パターン状の抵抗発熱体が、溶射によって形成されていることがある。この場合、抵抗発熱体のパターンをより好適に形成することができる。

【0015】

また、本発明の半導体装置は、ウェーハまたはガラス基板を加熱するために、上述した面状発熱体を備えることを特徴とするものである。

【発明の効果】

【0016】

以上説明したように、本発明の面状発熱体によれば、抵抗発熱体の屈曲部にその抵抗発熱体の延在方向に沿って延在する少なくとも１つのスリットを設けることで、対象物の加熱時における抵抗発熱体の屈曲部における温度分布を均一にでき、また、温度分布の均一化のための均熱層を必要としないか、または均熱層を薄くできるため、昇温時および降温時における応答性を良好に維持することができる。また、本発明の半導体製造装置によれば、上記温度分布が均一な面状発熱体を備えているので、それを用いることで製品の歩留まりを良好にすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】（ａ）は、本発明の実施形態に用いる面状発熱体の基本的構成の一例を説明するための分解斜視図であり、（ｂ）は、その面状発熱体の基本的構成を、カバーフィルムを省略した状態で示す平面図である。

【図2】本発明の実施形態に用いる面状発熱体の基本的構成の他の一例を説明するための一部切欠き斜視図である。

【図3】（ａ）〜（ｄ）は、それぞれ、本発明の実施形態の面状発熱体における抵抗発熱体の屈曲部の一例を説明するための図である。

【図4】（ａ）〜（ｆ）は、それぞれ、本発明の実施形態の面状発熱体における抵抗発熱体の屈曲部に設けられたスリットの例を説明するための図であり、（ｇ）は、（ａ）の屈曲部付近のパターンの等価回路を説明するための図である。

【図5】（ａ）〜（ｇ）は、それぞれ、本発明の実施形態の面状発熱体における抵抗発熱体の屈曲部に設けられたスリットの他の例を説明するための図である。

【図6】（ａ）は実施例１における面状発熱体の抵抗発熱体のパターンを示す図であり、（ｂ）はその面状発熱体を使用して被加熱体を加熱したときの温度分布を示す図である。

【図7】（ａ）は比較例１における面状発熱体の抵抗発熱体のパターンを示す図であり、（ｂ）はその面状発熱体を使用して被加熱体を加熱したときの温度分布を示す図である。

【図8】（ａ）は比較例２における面状発熱体の抵抗発熱体のパターンを示す図であり、（ｂ）はその面状発熱体を使用して被加熱体を加熱したときの温度分布を示す図である。

【図9】本発明の面状発熱体を備える本発明の半導体製造装置の実施形態を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

＜本発明の実施形態に用いる面状発熱体の基本的構成について＞
図１（ａ），（ｂ）および図２は、それぞれ、本発明の実施形態に用いる面状発熱体の基本的構成の例としての面状発熱体１、１１を説明するための図である。

【0019】

図１（ａ）は、本発明の実施形態に用いる面状発熱体の基本的構成の一例を説明するための分解斜視図、また図１（ｂ）は、その面状発熱体の基本的構成を、カバーフィルムを省略した状態で示す平面図であり、図１（ａ），（ｂ）に示す例では、まず、ＳＵＳなどの金属箔をエッチングして、パターン化した抵抗発熱体２を得る。次に、得られた抵抗発熱体２を、絶縁物からなるベースフィルム３と絶縁物からなるカバーフィルム４との間に挟み込むことで、面状発熱体１を得ている。

【0020】

図２は、本発明の実施形態に用いる面状発熱体の基本的構成の他の一例を説明するための一部切欠き斜視図であり、図２に示す例では、まず、絶縁物からなる基板１２上にタングステンなどを溶射して、パターン化した抵抗発熱体１３を得る。パターン化した抵抗発熱体１３を得るためには、予めマスキングしてパターン状に溶射しても良いし、基板１２の全面に溶射してから機械加工やブラスト加工によってその溶射層をパターン状に除去しても良い。次に、基板１２および得られた抵抗発熱体１３上に、アルミナなどの絶縁物を溶射して絶縁体溶射皮膜１４を設けることで、面状発熱体１１を得ている。

【0021】

図１（ａ），（ｂ）に示す例では、上述した面状発熱体１の、パターン化された抵抗発熱体２の両端部に形成した端子５、６間に通電して電流を流すことで、また、図２に示す例では、上述した面状発熱体１１の、パターン化された抵抗発熱体１３の両端に接続したリード線１５、１６間に通電して電流を流すことで、面状発熱体１、１１がそれぞれ発熱する。発熱した面状発熱体１、１１により対象物を加熱することができる。

【0022】

＜本発明の実施形態の特徴について＞
本発明の実施形態の特徴は、上述した抵抗発熱体をパターン状に配置した基本的構成の面状発熱体において、パターン状に配置した抵抗発熱体の屈曲部に、その抵抗発熱体の延在方向に概ね沿って延在する少なくとも１つのスリットを設けた点にある。以下、本実施形態の面状発熱体の特徴となる「抵抗発熱体」、「屈曲部」、「スリット」について順に説明する。

【0023】

（１）抵抗発熱体について
本発明の実施形態の面状発熱体においては、通常、金属箔、導電性材料の印刷、導電性材料のコーティングなどの方法を用いることによって、パターン化された抵抗発熱体を作成している。

【0024】

金属箔でパターン化した抵抗発熱体を作製する場合は、金属箔を、機械加工、レーザー加工、エッチング加工、ブラスト加工などによりパターン化すればよい。一般的に、このようにして形成された金属箔からなる抵抗発熱体は、絶縁性シートや板材などで挟み込まれて使用される。金属箔の材料としては、抵抗発熱体として用いられる公知の材料を利用することができ、ステンレス、ニッケル合金、その他適切な体積抵抗率、温度特性、機械的特性を備えた材料を用いることができる。

【0025】

印刷でパターン化した抵抗発熱体を作製する場合は、絶縁性基板に、パターンに応じた版を用いて導電性材料をスクリーン印刷してもよいし、導電性材料をインクジェットやディスペンサーを用いて描画してパターン化してもよい。印刷で用いる導電性材料としては、従来から公知の導電性ペーストなどを用いることができる。

【0026】

コーティングでパターン化した抵抗発熱体を作製する場合は、絶縁性基板に、導電性材料の溶射、ＰＶＤ、ＣＶＤ、めっきなどでパターン化した抵抗発熱体を作製すればよい。パターンは、予めマスキングして導電性材料の溶射などを行うことで形成してもよいし、導電性材料の溶射などにより絶縁性基板の全面に皮膜を形成した後に、皮膜に対して、機械加工、レーザー加工、ブラスト加工などで形成してもよい。溶射などに用いる導電性材料としては、タングステン、ニッケル合金などの金属や、炭化ケイ素などの半導体セラミックスなどの公知の材料を用いることができる。

【0027】

（２）屈曲部について
本発明の実施形態の面状発熱体において、抵抗発熱体の屈曲部とは、抵抗発熱体のパターンのうち、一定の直線状態のパターンが維持されている直線パターンまたは一定の曲率で曲がる状態のパターンが維持されている曲線パターンから、パターンが折れ曲がる部分のことをいう。

【0028】

図３（ａ）〜（ｄ）は、それぞれ、本発明の実施形態の面状発熱体における抵抗発熱体の屈曲部の一例を説明するための図である。図３（ａ）に示す例では、直線パターンからなる抵抗発熱体２１−１が１８０°折り返したパターンにおける屈曲部２２−１（点線で囲んだ部分）を示している。図３（ｂ）に示す例では、曲線パターンからなる抵抗発熱体２１−２が１８０°折り返したパターンにおける屈曲部２２−２（点線で囲んだ部分）を示している。図３（ｃ）に示す例では、直線パターンからなる抵抗発熱体２１−３が９０°円弧状に屈曲するパターンにおける屈曲部２２−３（点線で囲んだ部分）を示している。図３（ｄ）に示す例では、直線パターンからなる抵抗発熱体２１−４が９０°直角に屈曲するパターンにおける屈曲部２２−４（点線で囲んだ部分）を示している。

【0029】

図３（ａ）〜（ｄ）に示した例において、屈曲部の内側の部分をＡとして示し、屈曲部の外側の部分をＢとして示している。なお、上述した例において、屈曲部、屈曲部の内側部分、屈曲部の外側部分として点線で囲った部分は一例を示したものであり、その領域に限定されるものではなく、多少の大きさの大小はここで示す屈曲部、屈曲部の内側部分、屈曲部の外側部分に含まれていることはいうまでもない。

【0030】

（３）スリットについて
本発明の実施形態の面状発熱体におけるスリットは、上述したように面状発熱体にパターン状に配置した抵抗発熱体の屈曲部に、その抵抗発熱体のパターンの延在方向に概ね沿って、少なくとも１つ設けられている。このスリットは、抵抗発熱体をその厚さ方向に貫通する深さのものである。

【0031】

抵抗発熱体の屈曲部にスリットを形成する方法については、予め抵抗発熱体にスリットを形成しておいて、その抵抗発熱体を基板上に設けてもよいし、抵抗発熱体を基板上に設けた後に、抵抗発熱体を部分的に除去してスリットを形成してもよい。また、抵抗発熱体における屈曲部の発熱分布や抵抗分布を確認しながら、スリットを追加したり延長したりしてもよいし、追加コーティングなどでスリットを部分的に埋めてもよい。

【0032】

スリットを１つの屈曲部に１本配置する場合は、屈曲部の内側部分と外側部分とが等幅になるように屈曲部を２分する位置にスリット設けるのではなく、屈曲部の内側部分に寄せた位置にスリットを設けることが好ましい。スリットを屈曲部に複数本配置する場合は、スリットによって分割されたパターンの幅が内側ほど狭くなるよう順次配置することが好ましい。また、屈曲部の内側部分のスリットほど外側部分のスリットより長さが長くなるようスリットを配置することも好ましい。さらに、上述したスリットの形状や配置を組み合わせることも好ましい。

【0033】

スリットの幅は、抵抗発熱体のパターンとパターンとの間隔である線間距離と同じかそれよりも狭いことが好ましい。抵抗発熱体のパターンとパターンとの間の部分は電位差が大きいので、その部分を絶縁するために線間距離を広く取る必要があるが、屈曲部に配置したスリット近傍の電位差はそれよりも小さいためである。スリットの長さ方向の配置は、抵抗発熱体の屈曲部の外縁または内縁に平行でもよいし、そうでなくてもよい。また、１本のスリットにおいて、スリットの幅を等幅で配置してもよいし、そうでなくてもよい。

【0034】

図４（ａ）〜（ｆ）は、それぞれ、本発明の実施形態の面状発熱体における抵抗発熱体の屈曲部に設けられたスリットの例を説明するための図である。図中、符号Ｃはパターンの幅方向中心に位置してパターンに添って延在する中心線を示す。

【0035】

図４（ａ）に示す例では、直線パターンからなる抵抗発熱体３１−１が９０°直角に屈曲するパターンにおける屈曲部において、１本のスリット３２−１（白抜き部分）を、屈曲部の内縁に平行で内側部分寄りに配置している。図４（ｂ）に示す例では、直線パターンからなる抵抗発熱体３１−２が９０°直角に屈曲するパターンにおける屈曲部において、２本のスリット３２−２−１、３２−２−２（白抜き部分）を、屈曲部の内縁に平行に、かつ分割されたパターンの幅が内側ほど狭くなるように配置している。図４（ｃ）に示す例では、直線パターンからなる抵抗発熱体３１−３が９０°直角に屈曲するパターンにおける屈曲部において、２本のスリット３２−３−１、３２−３−２（白抜き部分）を、屈曲部の内縁に平行に、かつ内側部分のスリット３２−３−１の長さが外側部分のスリット３２−３−２の長さよりも長くなるように配置している。

【0036】

図４（ｄ）に示す例では、直線パターンからなる抵抗発熱体３１−４が９０°直角に屈曲するパターンにおける屈曲部において、１本のスリット３２−４（白抜き部分）を、屈曲部の内縁および外縁に非平行で外部部分側に突出するくさび形状となるように配置している。図４（ｅ）に示す例では、直線パターンからなる抵抗発熱体３１−５が９０°直角に屈曲するパターンにおける屈曲部において、１本のスリット３２−５（白抜き部分）を、屈曲部の内縁に平行で内側部分寄りに、かつスリットの中央部分の幅を両端部分の幅よりも広くするように配置している。図４（ｆ）に示す例では、直線パターンからなる抵抗発熱体３１−６が９０°直角に屈曲するパターンにおける屈曲部において、１本のスリット３２−６（白抜き部分）を、スリットの中央部分が円弧状に屈曲して両端部分が屈曲部の内縁に平行になるように、内側部分寄りに配置している。

【0037】

図４（ｇ）は、図４（ａ）の屈曲部付近のパターンの等価回路を示している。図４（ａ）の屈曲部付近のパターン３１−１は、図では上下方向へ延在する入口直線部と、９０°直角に屈曲する屈曲部のうちスリット３２−１の外側の外側屈曲部およびスリット３２−１の内側の内側屈曲部と、図では左右方向へ延在する出口直線部との４つの経路からなり、入口直線部の経路の抵抗をＲＡ、内側屈曲部の経路の抵抗をＲＢ、外側屈曲部の経路の抵抗をＲＣ、出口直線部の経路の抵抗をＲＤとすると、等価回路は図示のように、互いに並列接続された抵抗ＲＢおよび抵抗ＲＣの前後に抵抗ＲＡと抵抗ＲＤとが直列接続されたものになる。ここで、外側屈曲部の経路は、内側屈曲部の経路と比較して長さが長いが幅が十分に広いので、外側屈曲部の経路の抵抗ＲＣより内側屈曲部の経路の抵抗ＲＢの方が抵抗値が高くなり、内側屈曲部の経路より外側屈曲部の経路の方へより多くの電流が流れて、パターンの屈曲部の外側も十分に発熱するようになる。

【0038】

図５（ａ）に示す例では、直線パターンからなる抵抗発熱体３１−７が９０°円弧状に屈曲するパターンにおける屈曲部において、１本のスリット３２−７（白抜き部分）を、屈曲部の内縁に平行で内側部分寄りに配置している。図５（ｂ）に示す例では、直線パターンからなる抵抗発熱体３１−８が９０°円弧状に屈曲するパターンにおける屈曲部において、１本のスリット３２−８（白抜き部分）を、スリットの中央部分が９０°直角に屈曲して両端部分が内縁と平行になるよう配置している。

【0039】

図５（ｃ）に示す例では、直線パターンからなる抵抗発熱体３１−９が１８０°折り返すパターンにおける屈曲部において、内側に長いスリット３２−９−１（白抜き部分）を、外側に短い２本のスリット３２−９−２、３２−９−３（白抜き部分）を、それぞれ屈曲部の内縁に平行に配置している。図５（ｄ）に示す例では、直線パターンからなる抵抗発熱体３１−１０が１８０°折り返すパターンにおける屈曲部において、内側に長いスリット３２−１０−１（白抜き部分）を、外側に短いスリット３２−１０−２（白抜き部分）を、それぞれ屈曲部の内縁に平行に配置している。図５（ｅ）に示す例では、直線パターンからなる抵抗発熱体３１−１１が円弧状に１８０°折り返すパターンにおける屈曲部において、内側に長いスリット３２−１１−１（白抜き部分）を、外側に短いスリット３２−１１−２（白抜き部分）を、それぞれ配置している。

【0040】

図５（ｆ）に示す例では、直線パターンからなる抵抗発熱体３１−１２がクランク状に屈曲するパターンにおける屈曲部において、１本のスリット３２−１２（白抜き部分）を、屈曲部の中心線Ｃ上に配置している。図５（ｇ）に示す例では、直線パターンからなる抵抗発熱体３１−１３がクランク状に屈曲するパターンにおける屈曲部において、２本のスリット３２−１３−１、３２−１３−２（白抜き部分）を、それぞれ屈曲部の内縁に平行で内側部分寄りに配置している。

【0041】

図４（ａ）〜（ｆ）および図５（ａ）〜（ｇ）に示す例は、それぞれ、本発明の実施形態の面状発熱体の抵抗発熱体の屈曲部に設ける少なくとも１つのスリットの一例であり、本発明のスリットは上述したように例示したスリットに限定されるものではない。これらのスリットを設けることで、対象物の加熱時における抵抗発熱体の屈曲部における温度分布を均一にでき、また、温度分布の均一化のための均熱層を必要としないか、またはその均熱層を薄くできるので、昇温時および降温時における応答性を良好に維持することができる。

【実施例】

【0042】

以下、抵抗発熱体の屈曲部にスリットを設けた実施例１、スリットを設けなかった比較例１、特許文献１で示された抵抗発熱体パターンを使用した比較例２について、被加熱体（対象物）の温度分布を求めて比較した。

【0043】

＜実施例１＞
直径１００ｍｍ、厚さ１０ｍｍのアルミニウム合金基材に、所定厚の絶縁溶射皮膜を被覆後、抵抗発熱体としてタングステンを１５０μｍの厚さで溶射してタングステン溶射皮膜を形成した。その後、タングステン溶射皮膜に対し、マスキングしてのブラスト処理を施して、パターンの線幅１０ｍｍ、線間距離２ｍｍで、図６（ａ）に示すように屈曲部のやや内側部分に、タングステン溶射皮膜をその厚さ方向に貫通する０．５ｍｍ幅のスリットＳが形成されるように、抵抗発熱体のパターンＰを形成した。その抵抗発熱体のパターンＰ上に、絶縁溶射皮膜を溶射により形成した後、形成した絶縁溶射皮膜の厚さが５５０μｍになるように平面研削して、実施例１の面状発熱体を得た。

【0044】

得られた面状発熱体の最上部の絶縁溶射皮膜上に、被加熱体として厚さ１ｍｍのシリコン板を載せ、抵抗発熱体のパターンＰの端子Ｔ１、Ｔ２間に１ｋＷの電力を印加して、シリコン板の温度分布を市販の温度分布測定装置を用いて測定した。温度分布の測定結果を図６（ｂ）に示す。

【0045】

＜比較例１＞
実施例１とはスリットＳを設けなかった点以外同じ方法で、図７（ａ）に示すように、比較例１の面状発熱体を得た。そして、実施例１と同様に、得られた面状発熱体の最上部の絶縁溶射皮膜上に、被加熱体として厚さ１ｍｍのシリコン板を載せ、抵抗発熱体のパターンＰの端子Ｔ１、Ｔ２間に１ｋＷの電力を印加して、シリコン板の温度分布を市販の温度分布測定装置を用いて測定した。温度分布の測定結果を図７（ｂ）に示す。

【0046】

＜比較例２＞
特許文献１に準じて、図８（ａ）に示すように、抵抗加熱体のパターンを線幅２ｍｍ、線間距離１０ｍｍ、折り返し部の間隔６ｍｍとし、その他の構成を実施例１と同じ構成として、比較例２の面状発熱体を得た。そして、実施例１と同様に、得られた面状発熱体の最上部の絶縁溶射皮膜上に、被加熱体として厚さ１ｍｍのシリコン板を載せ、抵抗発熱体のパターンＰの端子Ｔ１、Ｔ２間に１ｋＷの電力を印加して、シリコン板の温度分布を市販の温度分布測定装置を用いて測定した。温度分布の測定結果を図８（ｂ）に示す。

【0047】

図６（ｂ）に示す実施例１の温度分布の結果と、図７（ｂ）に示す比較例１および図８（ｂ）に示す比較例２の結果とを比較することで、被加熱体の温度分布において、実施例１が最も温度の均一性が高いことがわかる。このことから、本発明の実施形態に従って抵抗発熱体の屈曲部にスリットを設けることで、被加熱体の温度の均一性を良好にできることがわかる。

【0048】

上述した記載から明らかなように、本発明の実施形態の面状発熱体によれば、対象物の加熱時における抵抗発熱体の屈曲部における温度分布を均一にでき、また、温度分布の均一化のための均熱層を必要としないか、またはその均熱層を薄くできるので、昇温時および降温時における応答性を良好に維持することができる。

【0049】

図９は、本発明の面状発熱体を備える本発明の半導体製造装置の一実施形態を示す断面図である。この実施形態の半導体製造装置は、エッチングチャンバー１０１内の静電チャック１０２上に、上述した本発明の実施形態の抵抗発熱体１０３を持つ面状発熱体１０４を備え、その静電チャック１０２で面状発熱体１０４上に吸着したウェーハ１０５またはガラス基板を、抵抗発熱体１０３で加熱して所定の温度に維持しつつプラズマ１０６でエッチングすることにより、ウェーハ１０５またはガラス基板上に回路パターンを形成して半導体製品を製造するものであり、この実施形態の半導体製造装置によれば、その温度分布が均一な面状発熱体１０４を用いることで、半導体製品の歩留まりを良好にすることができる。なお、上記実施形態の半導体製造装置では、静電チャック１０２上に面状発熱体１０４を備えているが、これらに代えて、面状発熱体１０４と一体化した静電チャック１０２すなわち、ヒーター内蔵静電チャックを用いてもよい。

【産業上の利用可能性】

【0050】

本発明の面状発熱体およびそれを備える半導体製造装置は、被加熱体の温度分布を均一にすることができ、しかも、昇温時および降温時における応答性を良好に維持できるため、面状発熱体を利用する静電チャックやヒーターステージやシリコーンラバーヒーターなどとして、また、それらを組み込んで使用する半導体製造装置として好適に用いることができる。

【符号の説明】

【0051】

１ 面状発熱体
２ 抵抗発熱体
３ ベースフィルム
４ カバーフィルム
５、６ 端子
１１ 面状発熱体
１２ 基板
１３ 抵抗発熱体
１４ 絶縁体溶射皮膜
１５、１６ リード線
２１−１、２１−２、２１−３、２１−４ 抵抗発熱体
２２−１、２２−２、２２−３、２２−４ 屈曲部
３１−１〜３１−１３ 抵抗発熱体
３２−１、３２−４〜３２−８、３２−１２ スリット
３２−２−１、３２−２−２、３２−３−１、３２−３−２、３２−９−１、３２−９−２、３２−９−３、３２−１０−１、３２−１０−２、３２−１１−１、３２−１１−２、３２−１３−１、３２−１３−２ スリット
１０１ エッチングチャンバー
１０２ 静電チャック
１０３ 抵抗発熱体
１０４ 面状発熱体
１０５ ウェーハ
１０６ プラズマ
Ｃ 中心線
Ｐ 抵抗発熱体のパターン
Ｓ スリット
Ｔ１、Ｔ２ 端子

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】