JP2004071182A

JP2004071182A - 複合ヒータ

Info

Publication number: JP2004071182A
Application number: JP2002225094A
Authority: JP
Inventors: Naotoshi Morita; 森田　直年
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 2002-08-01
Filing date: 2002-08-01
Publication date: 2004-03-04

Abstract

【課題】低コストで、半導体ウェハ等のワークを加熱する面内の温度分布を小さくすることができ、しかも、ワークを速やかに冷却することができる複合ヒータを提供すること。
【解決手段】複合ヒータ（１）は、円盤状のセラミック層（７）と円盤状の金属ベース（９）とを、Ａｌロー材により全面にわたって接合して一体化したものである。セラミック層（７）は、アルミナ質の焼結体からなる絶縁体を基体とし、その内部には、内部電極（１１）、（１３）が配置されている。金属ベース（９）は、アルミニウム及びシリカを主成分とする金属製であり、ベース面（１７）側にはシーズヒータ（２１）がロー付けされている。セラミック層（７）と金属ベース（９）との材料として、上述した各材料を用いることにより、熱膨張差が、５ｐｐｍ／℃以内と非常に小さく設定されている。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば半導体を製造する際などに使用される、ドライエッチング装置、イオン注入装置、電子ビーム露光装置、ＣＶＤ（化学蒸着）装置、ＰＶＤ（物理蒸着）装置などにおいて、そのワークを加熱することができる複合ヒータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、例えば半導体製造装置において、半導体ウェハ（例えばシリコンウェハ）を固定してドライエッチング等の加工を行ったり、半導体ウェハを吸着固定して反りを矯正したり、半導体ウェハを吸着して搬送するなどの目的で、静電チャックが使用されている。
【０００３】
また、この静電チャックには、半導体ウェハを加熱する目的で、（セラミック体の内部に発熱体が埋設された）セラミックヒータを一体にして形成したものが知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前記セラミックヒータとしては、半導体ウェハの加工精度を高めるために、半導体ウェハを加熱する表面における温度分布を、例えば±５℃以下のように小さくすることが要求されている。
【０００５】
そのため、セラミックヒータの材料として、窒化アルミニウム等の熱伝導が良いセラミックが用いられるが、この窒化アルミニウムは、温度分布は均一となり易いが、コストが極めて高いという問題がある。
また、半導体ウェハの製造工程などにおいては、半導体ウェハを加熱することとは逆に、半導体ウェハを速やかに冷却することが求められる場合があるが、その対策が必ずも十分ではない。
【０００６】
本発明は、前記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、低コストで、半導体ウェハ等のワークを加熱する面内の温度分布を小さくすることができ、しかも、ワークを速やかに冷却することができる複合ヒータを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
（１）請求項１の発明（複合ヒータ）では、発熱体を有する金属ベースと、該金属ベースの表面のうち、少なくとも加熱対象（ワーク）側の表面を覆うセラミック層と、を備えたことを特徴としている。
【０００８】
本発明では、（熱伝導率の高い）金属ベースの表面のうち、少なくとも加熱対象（ワーク）側の表面の一部又は全体をセラミック層で覆っているので、発熱体（例えばシーズヒータ）に通電して金属ベースの温度を上昇させる場合に、金属ベース全体、ひいてはセラミック層全体に熱が均一に伝わり易く、セラミック層の面内の温度分布（即ちセラミック層のワーク側の表面の温度分布）を小さくすることができる。
【０００９】
それにより、ワーク全体を均一に加熱することができるので、ワークの加工精度等が向上するという効果がある。
また、発熱体の通電停止後に、（熱伝導率の低い）セラミック層の温度を下げる場合には、セラミック層に接触した（熱伝導率の高い）金属ベースを介して、速やかに放熱することができるという利点がある。
【００１０】
更に、複合ヒータのワーク側は、セラミックであるので耐食性があり、例えば腐食性ガス雰囲気下で使用しても、金属ベースのワーク側の表面が損なわれ難いという効果がある。
（２）請求項２の発明では、前記金属ベースが板状であり、該金属ベースの少なくとも一方の主面側に、前記セラミック層を備えたことを特徴としている。
【００１１】
本発明は、複合ヒータの構成を例示したものである。
本発明では、セラミック層と金属ベースとを、互いの主面側にて全面で（即ち広い面積にて）接合しているので、セラミック層と金属ベースとの間の熱伝導を効率よく行うことができ、前記請求項１の発明の効果（均一な温度分布、高い放熱性）が一層顕著である。
【００１２】
（３）請求項３の発明では、前記セラミック層をセラミック体によって構成し、前記セラミック層と前記金属ベースとを接合により一体化したことを特徴としている。
本発明は、複合ヒータの構成を例示したものである。
【００１３】
本発明は、セラミック層を形成するセラミック体（焼成された部材）と金属ベースとを接合により一体化したものである。
従って、本発明では、セラミック体と金属ベースとを別体に製造することができるので、製造工程に柔軟性があるという利点がある。また、各部材（例えばセラミック体）のみを単体で製造できるので、専用の製造工程にて、例えばセラミック体を、高い精度で効率良く製造できるという効果がある。
【００１４】
（４）請求項４の発明では、前記セラミック層と前記金属ベースとを、ロー付けにより接合したことを特徴としている。
本発明では、セラミック層と金属ベースとがロー付けにより接合されているので、接合強度が高いという利点がある。
【００１５】
（５）請求項５の発明では、前記ロー付けに、Ａｌを主成分としたロー材を用いたことを特徴としている。
本発明は、接合に使用するロー材を例示したものである。このロー材としては、例えばＡｌとＣｕの合金等が挙げられる。
【００１６】
（６）請求項６の発明では、前記セラミック層と前記金属ベースとを、樹脂接着剤を用いて接合したことを特徴としている。
本発明は、接合に使用する接着剤を例示したものである。この樹脂接着剤としては、耐熱性を有するシリコン樹脂製の接着剤を採用できる。
【００１７】
（７）請求項７の発明では、前記複合ヒータは、前記セラミック層の露出面（いわゆるチャック面）側にてワークを吸着するチャック機能を有することを特徴としている。
本発明は、複合ヒータにチャック機能を有している。
【００１８】
これにより、ワークを加熱するだけでなく、ワークを吸着して保持することができるので、高い機能性を有している。
（８）請求項８の発明では、前記セラミック層内に、前記ワークを吸着する吸着用電極を備えたことを特徴としている。
【００１９】
本発明は、チャック機能を実現するための構成を例示したものである。
本発明では、吸着用電極に通電し、それによって発生した静電引力やジャンセン・ラーベック力等に起因する吸着力により、ワークする吸着して保持することができる。つまり、複合ヒータを、いわゆる静電チャックとして用いることができる。
【００２０】
（９）請求項９の発明では、前記セラミック層は、溶射によって形成された層であることを特徴としている。
本発明は、セラミック層を例示したものである。
本発明では、セラミック層は（セラミック材料の）溶射によって形成されているので、セラミック層の形成が容易である。
【００２１】
尚、溶射によって形成されるセラミック層の領域は、金属ベースのワーク側の主面だけでなく、金属ベースの側方が挙げられる。
（１０）請求項１０の発明では、前記セラミック層と前記金属ベースとの熱膨張差が、５ｐｐｍ／℃以内であることを特徴としている。
【００２２】
本発明では、セラミック層と金属ベースとの熱膨張差が、５ｐｐｍ／℃以内と小さいので、例えばセラミック層と金属ベースとの接合をその主面側にて（特に全面で）行った場合でも、接合部分における不具合が生じ難い。
つまり、通常、金属は、セラミックより熱膨張係数が大きいため、セラミック層と金属ベースとを例えば全面の様に広い面積で接合した場合には、温度を上げてゆくと、両部材の熱膨張差により、セラミックが剥がれたり、割れたり、反ったりすることがあるが、本発明では、セラミック層と金属ベースとの熱膨張差が小さいので、その様な問題の発生を防止することができる。
【００２３】
尚、前記熱膨張差とは、熱膨張係数の差のことである。
（１１）請求項１１の発明では、前記セラミック層の主成分が、アルミナであることを特徴としている。
本発明では、セラミック層の主成分が、アルミナであるので、低コストを実現できる。
【００２４】
特に、セラミック層とそれに接合する金属ベースとの熱膨張差を小さくすることにより、アルミナを材料として用いた場合でも、上述した面内温度分布を下げることができ、また、発熱体への通電を切った場合には、複合ヒータの温度を速やかに低下させることができる。
【００２５】
（１２）請求項１２の発明では、前記セラミック層の面内温度分布が、±５％以下であることを特徴としている。
本発明では、セラミック層の面内温度分布が、±５％以下と小さいので、半導体ウェハ等のワークを均一に加熱することができ、それによって、ワークの加工精度を高めることができる。
【００２６】
（１３）請求項１３の発明では、前記金属ベースのＡｌ成分（重量％）が、３０≦Ａｌ≦９０の範囲であることを特徴としている。
本発明は、金属ベースの組成を例示したものである。
本発明の組成を採用することにより、高い熱伝導性及び低い熱膨張性を実現することが可能である。
【００２７】
（１４）請求項１４の発明では、前記金属ベースのＳｉ成分（重量％）が、１０≦Ｓｉ≦７０の範囲であることを特徴としている。
本発明は、金属ベースの組成を例示したものである。
本発明の組成を採用することにより、高い熱伝導性及び低い熱膨張性を実現することが可能である。
【００２８】
（１５）請求項１５の発明では、前記金属ベースは、Ａｌ及びＳｉを主成分とし、その熱膨張係数が、５〜９ｐｐｍ／℃の範囲であることを特徴としている。
本発明では、金属ベースは、Ａｌ及びＳｉを主成分とし、その熱膨張係数が、５〜９ｐｐｍ／℃の範囲であるので、例えばアルミナを主成分とするセラミック層と金属ベースとの接合を主面側の全面で行った場合でも、接合部分における不具合が生じ難い。
【００２９】
つまり、セラミック層と金属ベースとを例えば全面の様に広い面積で接合した場合には、温度を上げてゆくと、熱膨張差により、セラミックが剥がれたり、割れたり、反ったりすることがあるが、本発明では、その様な問題の発生を防止することができる。
【００３０】
（１６）請求項１６の発明では、前記金属ベースの内部に、冷媒及び／又は温媒を流す通路（例えばトンネル）を備えたことを特徴としている。
例えば金属ベースに冷媒を通す通路を設けた場合には、その通路に冷媒を流すことにより、複合ヒータ（ひいてはワーク）を速やかに冷却することができる。また、金属ベースに温媒を通す通路を設けた場合には、その通路に温媒を流すことにより、複合ヒータ（ひいてはワーク）を速やかに加熱することができる。
【００３１】
（１７）請求項の発明では、前記発熱体に電力を供給する電源を備えたことを特徴としている。
本発明では、上述した構成に加えて、発熱体に電力を供給する電源を備えているものである。尚、更に、前記吸着用電極に電力を供給する電源を備えていてもよい。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の複合ヒータの実施の形態の例（実施例）について説明する。
（実施例１）
ここでは、例えば半導体ウェハを吸着保持できる静電チャックとして構成される複合ヒータ、特にセラミック体と金属ベースとを接合した複合ヒータを例に挙げる。
【００３３】
ａ）まず、本実施例の複合ヒータ（静電チャック）の構造について説明する。尚、図１は複合ヒータの一部を破断して示す斜視図である、図２は複合ヒータの図１におけるＡ−Ａ断面を示す説明図である。
図１に示す様に、本実施例の複合ヒータ１は、図１の上方の吸着面（チャック面）３側にて、加熱対象（ワーク）である半導体ウェハ５を吸着できるものであり、（例えば直径３００ｍｍ×厚み３ｍｍの）円盤状のセラミック層７と、（例えば直径３４０ｍｍ×厚み２０ｍｍの）円盤状の金属ベース９とが接合されたものである。
【００３４】
このセラミック層７と金属ベース９とは、（同図上下方向の）互いの主面側にて接合されている。つまり、セラミック層７のチャック面３側と反対側の主面に、金属ベース９の主面が相対するようにして、Ａｌを主成分とするロー材（Ａｌロー材）により全面にわたって接合されて一体化している。
【００３５】
また、前記セラミック層７は、アルミナ質の焼結体からなる絶縁体（セラミック体）からなり、露出する表面側（金属ベース９と反対側）が、前記チャック面３である。このセラミック層７の熱膨張係数は、６〜８ｐｐｍ／℃の範囲（例えば７．６ｐｐｍ／℃）であり、熱伝導率は１８Ｗ／ｍ・Ｋである。
【００３６】
図２に示す様に、セラミック層７の内部には、チャック面３側に、主としてタングステンからなる一対の内部電極１１、１３が配置されており、各内部電極１１、１３は電極用電源１５に接続されている。
一方、前記金属ベース９は、アルミニウム及びシリカを主成分とする金属製であり、セラミック層７の全体を載置するように、セラミック層７より大径とされている。
【００３７】
具体的には、金属ベース９のアルミニウム成分（重量％）が、３０≦Ａｌ≦９０の範囲（例えば３０重量％）であり、且つシリカ成分（重量％）が、１０≦Ｓｉ≦７０の範囲（例えば７０重量％）である。
また、金属ベース９の熱膨張係数は、５〜９ｐｐｍ／℃の範囲（例えば６．９ｐｐｍ／℃）であり、熱伝導率は、１８０Ｗ／ｍ・Ｋであり、前記セラミック層７と比べて高い熱伝導性を有している。
【００３８】
更に、金属ベース９のセラミック層７とは反対側の面（ベース面）１７側には、その全面に溝部１９が設けられ、溝部１９内には、発熱体である長尺のシーズヒータ２１が配置されている。
具体的には、図３にベース面１７側を示す様に、金属ベース９のベース面１７の全体にわたって、渦巻き状に長尺の溝部１９が形成されており、その溝部１９内に（外側表面が金属で覆われた）周知のシーズヒータ２１が、同様に渦巻き状に配置されている。
【００３９】
そして、前記シーズヒータ２１は、ロー付けにより金属ベース９と一体化されており、そのシーズヒータ２１はヒータ用電源２３に接続されている。
特に、本実施例では、セラミック層７と金属ベース９との材料として、上述した組成の材料を用いることにより、熱膨張差が、５ｐｐｍ／℃以内（例えば０．７ｐｐｍ／℃）と非常に小さく設定されている。
【００４０】
尚、図１に示す様に、前記複合ヒータ１には、セラミック層７のチャック面３から金属ベース９のベース面１７に到る冷却用ガス孔２５が設けられている。
そして、上述した構成の複合ヒータ１を使用する場合には、電極用電源１５を用いて、両内部電極１１、１３の間に、直流高電圧を印加し、これにより、半導体ウェハ５を吸着する静電引力（吸着力）を発生させ、この吸着力を用いて半導体ウェハ５を吸着して固定する。
【００４１】
また、例えばＣＶＤの加工を行う場合の様に、半導体ウェハ５を加熱するときには、ヒータ用電源２３を用いて、シーズヒータ２１に電流を流して発熱させ、それによって金属ベースを加熱するとともに、金属ベース９を介してセラミック層７の温度を上昇させ、そのセラミック層７を介して半導体ウェハ５を加熱する。
【００４２】
ｂ）次に、本実施例の複合ヒータ１の製造方法について、図４に基づいて説明する。
（１）原料としては、主成分であるアルミナ粉末：９２重量％に、ＭｇＯ：１重量％、ＣａＯ：１重量％、ＳｉＯ_２：６重量％を混合して、ボールミルで、５０〜８０時間湿式粉砕した後、脱水乾燥する。
【００４３】
（２）次に、この粉末に、メタクリル酸イソブチルエステル：３重量％、ブチルエステル：３重量％、ニトロセルロース：１重量％、ジオクチルフタレート：０．５重量％を加え、更に溶剤として、トリクロール−エチレン、ｎ−ブタノールを加え、ボールミルで混合して、流動性のあるスラリーとする。
【００４４】
（３）次に、このスラリーを、減圧脱泡後平板状に流し出して徐冷し、溶剤を発散させて、厚さ０．８ｍｍの第１〜第６アルミナグリーンシート２７〜３７を形成する。この第１〜第６アルミナグリーンシート２７〜３７には、冷却用ガス孔２３を形成するための貫通孔３９〜４９をそれぞれ６箇所に開ける。
【００４５】
（４）また、前記アルミナグリーンシート用の原料粉末中にタングステン粉末を混ぜて、前記と同様な方法によりスラリー状にして、メタライズインクとする。
（５）そして、前記第２アルミナグリーンシート２９上に、前記メタライズインクを用いて、通常のスクリーン印刷法により、両内部電極１１、１３の（図の斜線で示す）パターン５１、５３を印刷する。
【００４６】
（６）次に、前記第１〜第６アルミナグリーンシート２７〜３７を、各貫通孔３９〜４９により冷却用ガス孔２３が形成されるように位置合わせして、熱圧着し、全体の厚みを約５ｍｍとした積層シートを形成する。
尚、内部電極１１、１３に関しては、図示しないが、スルーホールにより最下層の第６アルミナグリーンシート３７の裏面に引き出して端子を設ける。
【００４７】
（７）次に、熱圧着した積層シートを、所定の円板形状（例えば８インチサイズの円板形状）にカットする。
（８）次に、カットしたシートを、還元雰囲気にて、１４００〜１６００℃にて焼成する。この焼成より、寸法が約２０％小さくなるため、焼成後のセラミック体の厚みは、約４ｍｍとなる。
【００４８】
（９）そして、焼成後に、研磨によって、セラミック体の全厚みを３ｍｍとするとともに、チャック面３の平面度が３０μｍ以下となる加工する。
（１０）次に、端子にニッケルメッキを施し、更にこのニッケル端子をロー付け又は半田付けして、セラミック層７となるセラミック体を完成する。
【００４９】
（１１）一方、上述したセラミック層７の製造工程とは別に、Ａｌ：３０重量％、Ｓｉ：７０重量％の組成の金属ベース９を、周知の合金製造工程にて製造し、前記所定の円盤形状の寸法に加工する。
（１２）次に、金属ベース９のベース面１７に、渦巻き状の溝部１９を切削加工して形成する。
【００５０】
（１３）次に、渦巻き状の溝部１９に、同様の渦巻き状のシーズヒータ２１を嵌め込み、金属ベース９にロー付けする。
（１４）そして、上述したセラミック層７と金属ベース９との間に、即ちセラミック層７の金属ベース９側の主面と金属ベース９のセラミック層７側の主面との間に、ＡｌとＣｕの合金からなるＡｌロー材を配置し、温度６５０℃で加熱した後に冷却することにより、両者をロー付け接合して一体化する。
【００５１】
これにより、複合ヒータ１が完成する。
尚、内部電極１１、１３の端子に取り付けられた一対のリード線（図示せず）は、金属ベース９に開けられたスルーホールにより、金属ベース９のベース面１７側から引き出され、電極用電源１５に接続される。一方、シーズヒータ２１に取り付けられた一対のリード線（図示せず）は、ヒータ用電源２３に接続される。
【００５２】
ｃ）次に、本実施例の効果について説明する。
本実施例の複合ヒータ１は、アルミナを主成分とするセラミック層７と、アルミ及びシリカを主成分とする（アルミナより熱伝導率が高いがアルミナに熱膨張係数が近い）金属ベース９とを、その主面側にて、全面にわたってＡｌロー付け接合して一体化したものであり、セラミック層７と金属ベース９との熱膨張差は、５ｐｐｍ／℃以内と極めて小さい。
【００５３】
そのため、シーズヒータ２１に通電して、金属ベース９を介してセラミック層７の温度を上昇させる場合には、セラミック層７全体に熱が均一に伝わり易くなり、その面内温度分布（ここではチェック面３における温度分布）を小さくすることができる。
【００５４】
それにより、半導体ウェハ５全体を均一に加熱することができるので、半導体ウェハ５の加工精度等が向上するという効果がある。
また、シーズヒータ２１への通電を停止し、セラミック層７の温度を下げる場合には、セラミック層７に接合された金属ベース９を介して、速やかに放熱することができるという利点がある。
【００５５】
更に、本実施例では、セラミック層７と金属ベース９との熱膨張差が小さいので、セラミック層７と金属ベース９との接合を全面で行った場合でも、セラミック層７の温度を上げた際に、セラミックが剥がれたり、割れたり、反ったりすることがないという効果がある。
【００５６】
その上、本実施例では、セラミック層７の材料として、安価なアルミナを用いることができるので、コストダウンに寄与する。
つまり、本実施例の様に、熱伝導性は低いが低コストのアルミナを採用した場合でも、上述した熱膨張係数がアルミナに近い金属ベース７を用いることにより、セラミック層７と金属ベース９とを全面で接合することができ、これにより、（アルミナの熱伝導率の低さに起因する）面内温度分布の上昇の抑制と、（熱膨張差に起因する）セラミックの剥がれ等の不具合を低減することができるという顕著な効果を奏する。
【００５７】
また、複合ヒータ１のチャック面３側は、セラミックであるので耐食性があり、例えば腐食性ガス雰囲気下で使用しても、金属ベース９のチャック面３側が損なわれ難いという利点がある。
（実施例２）
次に、実施例２について説明するが、前記実施例１と同様な箇所の説明は省略する。
【００５８】
本実施例は、前記実施例１とは異なり、静電チャックの機能を有しない複合ヒータである。
図５に示す様に、本実施例の複合ヒータ６１は、円盤状のセラミック層６３と円盤状の金属ベース６５とを接合したものである。
【００５９】
前記セラミック層６３は、前記実施例１と同様に、アルミナ質の焼結体からなる絶縁体（セラミック体）からなり、同様な熱膨張係数を有している。
一方、前記金属ベース６５は、前記実施例１と同様に、アルミニウム及びシリカを主成分とする金属製であり、同様な熱膨張係数を有している。
【００６０】
前記金属ベース６５のベース面６７には、前記実施例１と同様に、渦巻き状の溝部６９が形成されており、この溝部６９内には、同様な渦巻き状のシーズヒータ７１が填め込まれて、ロー付けされている。
特に本実施例では、セラミック層６３と金属ベース６５とは、（同図上下方向の）互いの主面側にて、耐熱性の高いシリコン樹脂により全面にわたって接合されて一体化している。
【００６１】
また、本実施例では、セラミック層６３と金属ベース６５との材料として、上述した各材料を用いることにより、前記実施例１と同様に、熱膨張差が、５ｐｐｍ／℃以内と非常に小さく設定されている。
更に、本実施例では、セラミック層６３の面内温度分布が、±５％以下であり、表面温度が十分に均一である。
【００６２】
そして、本実施例では、例えばセラミック層６３上に載置された半導体ウェハ等のワーク（図示せず）を加熱するときには、ヒータ用電源７３を用いて、シーズヒータ６９に電流を流して、金属ベースタ６５の温度を上昇させ、この金属ベース及びセラミック層６３を介してワークを加熱する。
【００６３】
本発明では、ワークを吸着固定しないこと以外は、前記実施例１と同様な効果を奏するとともに、シリコン樹脂により、セラミック層６３と金属ベース６５とを接合するので、接合作業が容易であるという利点がある。
（実施例３）
次に、実施例３について説明するが、前記実施例２と同様な箇所の説明は省略する。
【００６４】
本実施例は、前記実施例２の構成に加えて、更に、冷媒を流すトンネルを設けた複合ヒータである。
図６に示す様に、本実施例の複合ヒータ８１は、円盤状のセラミック層８３と円盤状の金属ベース８５とを接合したものである。
【００６５】
前記セラミック層８３は、前記実施例２と同様に、アルミナ質の焼結体からなる絶縁体（セラミック体）であり、同様な熱膨張係数を有している。
一方、前記金属ベース８５は、前記実施例１と同様に、アルミニウム及びシリカを主成分とする金属製であり、同様な熱膨張係数を有している。
【００６６】
前記金属ベース８５のベース面８７には、前記実施例１と同様に、渦巻き状の溝部８９が形成されており、この溝部８９内には、同様な渦巻き状のシーズヒータ９１が填め込まれて、ロー付けされている。
特に本実施例では、金属ベース８５の内部には、冷媒を流すためのトンネル９３が配置されており、このトンネル９３は、（シーズヒータ９１と同様に）配置された平面の全面をほぼ均一に覆うように設けられている。
【００６７】
そして、本実施例では、例えばセラミック層８３上に載置された半導体ウェハ等のワーク（図示せず）を加熱するときには、ヒータ用電源９５を用いて、シーズヒータ９１に電流を流して金属ベース８５の温度を上昇させ、その金属ベース８５及びセラミック層８３を介してワークを加熱する。
【００６８】
一方、ワークを冷却するときには、トンネル９３に冷媒を流して、金属ベース８５の温度を低下させて、セラミック層８３の温度を低下させ、そのセラミック層８３を介してワークを冷却する。
本実施例でも、前記実施例２と同様な効果を奏するとともに、金属ベース８５に冷媒を流すトンネル９３を設けているので、そのトンネル９３に冷媒を流すことにより、金属ベース８５（ひいてはセラミック層８３）を介して、ワークの温度を速やかに低下させることができる。
（実施例４）
次に、実施例４について説明するが、前記実施例２と同様な箇所の説明は省略する。
【００６９】
本実施例は、前記実施例１〜３とは異なり、溶射によってセラミック層を形成したものである。
図７に示す様に、本実施例の複合ヒータ１０１は、円盤状の金属ベース１０３の一方の主面（即ちワーク側の面）１０５とその側面１０７とが、溶射によって形成されたセラミック層１０９により覆われたものである。
【００７０】
前記セラミック層１０９は、アルミナを主成分とした層（例えば組成Ａｌ_２Ｏ_３：９９重量％、ＳｉＯ_２：１重量％）であり、前記実施例２のセラミック体と同様な熱膨張係数を有している。
一方、前記金属ベース１０１は、前記実施例２と同様に、アルミニウム及びシリカを主成分とする金属製であり、同様な熱膨張係数を有している。
【００７１】
前記金属ベース１０１のベース面１１１には、前記実施例２と同様に、渦巻き状の溝部１１３が形成されており、この溝部１１３内には、同様な渦巻き状のシーズヒータ１１５が填め込まれて、ロー付けされている。
尚、金属ベース１０１の表面をセラミック層１０９で覆う方法としては、金属ベース１０１を、そのベース面１１１側を同図下方の基台側（図示せず）にして基台上に載置し、ベース面１１１以外の面の全てに、セラミック層１０９の材料の粉末を溶射すればよい。
【００７２】
そして、本実施例では、例えばセラミック層１０９上に載置された半導体ウェハ等のワーク（図示せず）を加熱するときには、ヒータ用電源１１７を用いて、シーズヒータ１１５に電流を流して金属ベース１０３の温度を上昇させ、その金属ベース１０３及びセラミック層１０９を介してワークを加熱する。
【００７３】
本実施例でも、前記実施例２と同様な効果を奏するとともに、溶射によってセラミック層１０９を形成するので、セラミック層１０９の形成が容易である。また、金属ベース１０３の側面１０７もセラミック層１０９で覆うので、前記実施例２と同様な効果を奏するとともに、金属ベース１０３が腐食性ガスにより損なわれ難いという利点がある。
【００７４】
尚、本発明は前記実施例になんら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の態様で実施しうることはいうまでもない。
（１）例えば本発明は、前記実施例１の様なバイポーラ型の静電チャックに限らず、モノポーラ型の静電チャックにも適用できる。
【００７５】
（２）また、前記実施例３では、金属ベースに冷媒を流すトンネルを設けたが、それとは別に（又はそれとともに）温媒を流すトンネルを設けてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１の複合ヒータを一部破断して示す斜視図である。
【図２】実施例１の複合ヒータのＡ−Ａ断面（縦方向の断面）を示す説明図である。
【図３】実施例１の複合ヒータの金属ベースのベース面側を示す斜視図である。
【図４】実施例１におけるセラミックヒータを分解して示す説明図である。
【図５】実施例２の複合ヒータを縦方向に破断して示す断面図である。
【図６】実施例３の複合ヒータを縦方向に破断して示す断面図である。
【図７】実施例４の複合ヒータを縦方向に破断して示す断面図である。
【符号の説明】
１、６１、８１、１０１…複合ヒータ
３…チャック面
５…半導体ウェハ
７、６３、８３、１０９…セラミック層
９、６５、８５、１０３…金属ベース
１１、１３…内部電極
１９、６９、８９、１１３…溝部
２１、７１、９１、１１５…シーズヒータ
２３、７３、９５、１１７…ヒータ用電源
９３…トンネル

Claims

発熱体を有する金属ベースと、
該金属ベースの表面のうち、少なくとも加熱対象側の表面を覆うセラミック層と、
を備えたことを特徴とする複合ヒータ。
前記金属ベースが板状であり、該金属ベースの少なくとも一方の主面側に、前記セラミック層を備えたことを特徴とする前記請求項１に記載の複合ヒータ。
前記セラミック層をセラミック体により構成し、前記セラミック層と前記金属ベースとを接合により一体化したことを特徴とする前記請求項１又は２に記載の複合ヒータ。
前記セラミック層と前記金属ベースとを、ロー付けにより接合したことを特徴とする前記請求項３に記載の複合ヒータ。
前記ロー付けに、Ａｌを主成分とするロー材を用いたことを特徴とする前記請求項４に記載の複合ヒータ。
前記セラミック層と前記金属ベースとを、樹脂接着剤を用いて接合したことを特徴とする前記請求項３に記載の複合ヒータ。
前記複合ヒータは、前記セラミック層の露出面側にてワークを吸着するチャック機能を有することを特徴とする前記請求項３〜６のいずれかに記載の複合ヒータ。
前記セラミック層内に、前記ワークを吸着する吸着用電極を備えたことを特徴とする前記請求項７に記載の複合ヒータ。
前記セラミック層は、溶射によって形成された層であることを特徴とする前記請求項１又は２に記載の複合ヒータ。
前記セラミック層と前記金属ベースとの熱膨張差が、５ｐｐｍ／℃以内であることを特徴とする前記請求項１〜９のいずれかに記載の複合ヒータ。
前記セラミック層の主成分が、アルミナであることを特徴とする前記請求項１〜１０のいずれかに記載の複合ヒータ。
前記セラミック層の面内温度分布が、±５％以下であることを特徴とする前記請求項１〜１１のいずれかに記載の複合ヒータ。
前記金属ベースのＡｌ成分（重量％）が、３０≦Ａｌ≦９０の範囲であることを特徴とする前記請求項１〜１２のいずれかに記載の複合ヒータ。
前記金属ベースのＳｉ成分（重量％）が、１０≦Ｓｉ≦７０の範囲であることを特徴とする前記請求項１〜１３のいずれかに記載の複合ヒータ。
前記金属ベースは、Ａｌ及びＳｉを主成分とし、その熱膨張係数が、５〜９ｐｐｍ／℃の範囲であることを特徴とする前記請求項１〜１４のいずれかに記載の複合ヒータ。
前記金属ベースの内部に、冷媒及び／又は温媒を流す通路を備えたことを特徴とする前記請求項１〜１５のいずれかに記載の複合ヒータ。
前記発熱体に電力を供給する電源を備えたことを特徴とする前記請求項１〜１６のいずれかに記載の複合ヒータ。