JP2017152537A - ヒータ及び静電チャック並びにプラズマ発生用部材 - Google Patents

Abstract

【課題】ヒータの平面方向おける均熱化を向上できるヒータ、及びそのヒータを用いた静電チャック並びにプラズマ発生用部材を提供すること。
【解決手段】静電チャック１のセラミックスヒータ９では、外側発熱ライン４５のうち、分離領域Ｂに隣り合う第１部分４７の単位面積当たりの発熱量は、一対の発熱ライン４１に隣り合う第２部分４９の単位面積当たりの発熱量より大である。よって、セラミックスヒータ９の平面方向（即ちセラミックスヒータ９の表面に沿った方向）における均熱性を高めることができる。
【選択図】図４

Description

本発明は、例えば半導体ウェハ等を製造する半導体製造プロセスなどに用いることができるヒータ、及びそのヒータを用いた静電チャック並びにプラズマ発生用部材に関する。

従来、半導体製造装置では、半導体ウェハ（例えばシリコンウェハ）に対し、ＣＶＤ等の方法（例えばプラズマＣＶＤ）を用いてシランガス等の原料ガスから半導体薄膜を形成する工程が行われる。そのため、半導体製造装置は、半導体薄膜を形成する際にその基板となる半導体ウェハを加熱する加熱装置を備えている。

この種の加熱装置としては、線状の発熱体が設けられたヒータが知られている。例えば、特許文献１には、図１７に示すように、ほぼ同一線幅を有する円弧状の発熱パターン（即ち発熱ライン）Ｐ１と直線状の発熱ラインＰ２とによって発熱体Ｐ３を構成するとともに、同心状に配置した複数の円弧状の発熱ラインＰ１を直線状の発熱ラインＰ２で折り返すようにしたヒータＰ４が開示されている。

この技術では、隣接する円弧状の発熱ラインＰ１間の間隔よりも対向する直線状の発熱ラインＰ２間の間隔を狭くして、ヒータＰ４の平面方向における均熱化を図っている。

特開平１１−１９１５３５号公報

しかしながら、上述した従来技術でも、ヒータＰ４の平面方向における均熱化を十分に実現することは容易ではなく、一層の改善が求められていた。
詳しくは、従来技術では、対向する直線状の発熱ラインＰ２間の分離領域Ｐ５に対して、その径方向における両側の側方領域（図１７の左右方向の灰色部分）Ｐ６の温度が低下する傾向にあるので、ヒータＰ４の均熱化は容易ではなかった。

本発明は、かかる背景に鑑みてなされたものであり、ヒータの平面方向における均熱化を向上できるヒータ、及びそのヒータを用いた静電チャック並びにプラズマ発生用部材を提供するものである。

（１）本発明の第１局面は、基板の内部又は表面に発熱体を備えるとともに、前記基板を厚み方向から見た平面視で、前記発熱体は線状の発熱ラインが所定の配列方向に沿って複数並んで配置された構成を有するヒータに関するものである。

本第１局面では、前記平面視で、前記発熱体は、隣り合う一対の前記発熱ラインを有し、前記一対の発熱ラインは、該一対の発熱ラインの長手方向にて所定の分離領域を挟んで離れて配置された第１発熱ライン対と第２発熱ライン対とを有する。更に、前記発熱体は、前記第１発熱ライン対を構成する各発熱ラインの前記分離領域側の端部同士を接続する第１折返部と、前記第２発熱ライン対を構成する各発熱ラインの前記分離領域側の端部同士を接続する第２折返部と、前記一対の発熱ライン及び前記分離領域に対して、前記配列方向における両側又は一方の側に配置された外側発熱ラインと、を有する。しかも、前記外側発熱ラインのうち、前記分離領域に隣り合う第１部分の単位面積当たりの発熱量は、前記一対の発熱ラインに隣り合う第２部分の単位面積当たりの発熱量より大である。

このように、本第１局面では、外側発熱ラインのうち、分離領域に（配列方向にて）隣り合う第１部分の単位面積当たりの発熱量は、一対の発熱ラインに（配列方向にて）隣り合う第２部分の単位面積当たりの発熱量より大であるので、ヒータの平面方向（即ち基板の表面に沿った方向）における均熱性を高めることができる。

つまり、発熱体が折り返すことによって発熱体が配置されない部分の近傍、詳しくは、分離領域の配列方向における外側（側方領域）は、温度が低下する傾向にあるが、本第１局面では、その側方領域の外側（即ち分離領域側と逆の方向）にある外側発熱ラインの第１部分の単位面積当たりの発熱量を、他の第２部分の単位面積当たりの発熱量よりも多くしている。よって、温度が低くなり易い部分が第１部分によって効果的に温められるので、ヒータの均熱性を高めることができる。

（２）本発明の第２局面では、前記第１部分と前記第２部分とは、前記各単位面積当たりの発熱量の大小関係となるように、線幅、厚み、材料のうち、少なくとも１種が設定されている。

本第２局面では、上述した発熱量の大小関係を設定する手法を例示したものである。
例えば、第１部分の線幅を、第２部分の線幅より細くしてもよい。また、第１部分の厚みを、第２部分の厚みより薄くしてもよい。さらに、第１部分の材料の抵抗値を、第２部分の材料の抵抗値より大としてもよい。

（３）本発明の第３局面では、前記外側発熱ラインは、前記第１部分の少なくとも一部にて前記分離領域側に突出するように配置されている。
本第３局面では、外側発熱ラインは、平面視で、分離領域側に突出しているので、好適に側方領域を加熱でき、よってヒータの均熱化を図ることができる。

（４）本発明の第４局面では、前記外側発熱ラインに対して、前記分離領域の反対側に、前記外側発熱ラインと並んで他の外側発熱ラインが配置されているとともに、前記他の外側発熱ラインのうち、前記第１部分と対向する外側第１部分の単位面積当たりの発熱量は、前記第２部分と対向する外側第２部分の単位面積当たりの発熱量より小である。

外側発熱ラインの第１部分は発熱量が多いので、この第１部分より外側（分離領域より遠い側）は温度が上昇し易い。そこで、本第４局面では、平面視で、この第１部分より外側の他の外側発熱ラインの外側第１部分の発熱量を少なくしているので、ヒータの一層の均熱化を図ることができる。

（５）本発明の第５局面では、前記第１折返部にて接続された第１発熱ライン対と前記第２折返部にて接続された第２発熱ライン対とが前記分離領域を介して配置されたライン構造が、前記配列方向に沿って複数並んで配置された構成を有し、前記複数のライン構造の分離領域は、前記発熱ラインの長手方向において位置をずらして配置されている。

本第５局面では、平面視で、発熱体の折り返し部分（従って分離領域）が前記配列方向に複数ある場合には、その分離領域を長手方向（例えば周方向）にずらすように配置しているので、ヒータの一層の均熱化を図ることができる。

（６）本発明の第６局面では、隣り合う前記発熱ライン間の間隔は、４．５ｍｍ〜７．５ｍｍである。
このように、平面視で、発熱ライン間の間隔（距離）を設定することにより、後述する実験例からも明らかなように、ヒータの均熱化を容易に実現することができる。

（７）本発明の第７局面では、前記基板は、セラミックスを主成分とするセラミックス基板である。
本第７局面は、好ましい基板を例示している。

（８）本発明の第８局面は、前記第１〜第７局面のいずれかのヒータに、吸着用電極を備えた静電チャックである。
本第８局面は、ヒータの好適な適用例を示している。

（９）本発明の第９局面は、前記第１〜第７局面のいずれかのヒータに、ＲＦ電極を備えたプラズマ発生用部材である。
本第９局面は、ヒータの好適な適用例を示している。このヒータは、例えば、化学的気相成長法（Chemical Vapor Deposition）にて加工を行う際に用いられるＣＶＤヒータである。

なお、ＲＦ電極とは、周知の高周波（例えば１０ｋＨｚ〜１００ＧＨｚの高周波）が印加される電極である。
＜以下に、本発明の各構成について説明する＞
・基板とは板状の部材であり、基板の材料としては、セラミックスや樹脂等を採用できる。

セラミックスとしては、アルミナ、窒化アルミニウム、ジルコニア、炭化ケイ素等を主成分（セラミックス中で５０質量％以上）とする材料が挙げられる。なお、前記主成分以外に、例えば希土類化合物を添加することもできる。

樹脂としては、ポリイミド、フッ素系樹脂等を採用できる。
・吸着用電極やＲＦ電極の材料としては、タングステン、モリブデン等が挙げられる。
・発熱体は、通電によって発熱する抵抗発熱体であり、この発熱体（その各発熱ライン）の材料としては、タングステン、タングステンカーバイド、モリブデン、モリブデンカーバイド、タンタル、白金等が挙げられる。

発熱体の厚みとしては、０．０１ｍｍ〜０．１ｍｍの範囲を採用できる。発熱体が線状である場合には、その平面視（厚み方向から見た場合）での幅（線幅）としては、０．１ｍｍ〜３．０ｍｍの範囲を採用できる。

・ここで、発熱ラインとは、発熱体のうちの線状の部分であり、一対の発熱ラインとは、配列方向にて隣り合う一対の発熱ラインである。
第１発熱ライン対と第２発熱ライン対とは、一対の発熱ラインが、（発熱体が形成されない領域である）分離領域にて分離されたものであり、それぞれ２本の発熱ラインから構成されている。

第１折返部は、第１発熱ライン対の分離領域側の端部同士を接続し、第２折返部は、第２発熱ライン対の分離領域側の端部同士を接続するものである。なお、第１折返部と第２折返部との間に分離領域がある。

第１部分は、外側発熱ラインのうち分離領域に隣り合う領域であり、第２部分は、外側発熱ラインのうち第１部分とは異なる領域（即ち一対の発熱ラインに隣り合う領域）である。

第１実施形態の静電チャックを示す斜視図である。 第１実施形態の静電チャックを厚み方向に破断しその一部を示す断面図である。 セラミックスヒータにおける発熱体の平面形状を示す（即ち厚み方向から見た平面視の形状を示す）説明図である。 セラミックスヒータの発熱体の折返領域ＯＲを拡大して示す平面図である。 （ａ）は変形例のセラミックスヒータの発熱体の折返領域ＯＲを拡大して示す平面図、（ｂ）は（ａ）のＡーＡ断面にて変形例１の外側発熱ラインの縦断面を示す断面図、（ｃ）は（ａ）のＡーＡ断面にて変形例２の外側発熱ラインの縦断面を示す断面図である。 第２実施形態におけるセラミックスヒータの発熱体の折返領域ＯＲを拡大して示す平面図である。 第３実施形態におけるセラミックスヒータの発熱体の折返領域ＯＲを拡大して示す平面図である。 第４実施形態におけるセラミックスヒータの発熱体の折返領域ＯＲを拡大して示す平面図である。 第５実施形態におけるセラミックスヒータの発熱体の折返領域ＯＲを拡大して示す平面図である。 第６実施形態のＣＶＤヒータを軸方向に沿って破断した断面を示す断面図である。 第７実施形態のセラミックスヒータを厚み方向に沿って破断した断面を示す断面図である。 比較例のセラミックスヒータの発熱体の折返領域ＯＲを拡大して示す平面図である。 実験例１のコンピュータのシミュレーションによる実験結果（発熱体に通電した場合のセラミックスヒータの表面における温度分布）を示し、（ａ）〜（ｃ）は試料１〜試料３における温度分布を示し、（ｄ）は温度と画像の濃さとの関係を示す説明図である。 実験例２の発熱ラインの間隔Ｓを説明する説明図である。 実験例２の実験結果を示し、パターン間距離（間隔Ｓ）と折り返し部周辺（折返領域ＯＲ）における最高温度と最低温度との温度差ΔＴとの関係を示すグラフである。 本発明例の場合（調整有り）と比較例（調整無し）の場合のセラミックスヒータの表面の温度分布の違いを示す説明図である。 従来技術の説明図である。

［１．第１実施形態］
ここでは、第１実施形態として、例えば半導体ウェハを吸着保持できる静電チャックを例に挙げる。
［１−１．構成］
まず、第１実施形態の静電チャックの構造について説明する。

図１に示す様に、第１実施形態の静電チャック１は、図１の上側にて半導体ウェハ３を吸着する装置であり、第１主面（吸着面）５及び第２主面７を有する円盤状のセラミックスヒータ９と、円盤状の金属ベース（クーリングプレート）１１とを、例えばインジウムからなる接合層１３によって接合したものである。

また、静電チャック１には、リフトピン（図示せず）が挿入されるリフトピン孔１５が、静電チャック１を厚み方向に貫くように、複数箇所に設けられている。この貫通孔であるリフトピン孔１５は、半導体ウェハ３を冷却するために吸着面５側に供給される冷却用ガスの流路（冷却用ガス孔）としても用いられる。なお、冷却用ガス孔は、リフトピン孔１５とは別に設けられていてもよい。

更に、金属ベース１１には、セラミックスヒータ９（従って半導体ウェハ３）を冷却するために、冷却用流体が流される冷却路１７が設けられている。
以下、各構成について説明する。

＜セラミックスヒータ９＞
図２に示すように、セラミックスヒータ９は、発熱体１９等を備えたセラミックス基板２１から構成されている。

前記セラミックス基板２１は、複数のセラミック層（図示せず）が積層されたものであり、アルミナを主成分とするアルミナ質焼結体である。なお、アルミナ質焼結体は、絶縁体（誘電体）である。

このセラミックス基板２１には、吸着面５の（図２の）下方に、一対の吸着用電極２３（２３ａ、２３ｂ）が設けられている。更に、吸着用電極２３の下方に、発熱体１９が設けられている。

また、セラミックス基板２１の内部には、ビア２５、内部導電層２７が設けられており、セラミックス基板２１の第２主面７側に設けられた孔部である凹部２９には、メタライズ層３１、内部接続端子３３が設けられている。

よって、発熱体１９は、ビア２５、内部導電層２７、メタライズ層３１、内部接続端子３３等を介して、給電用の端子ピン３５に接続されている。なお、図２では、吸着用電極２３に給電する構成は省略してある。

＜吸着用電極２３＞
吸着用電極２３は、例えばタングステンからなる電極であり、例えば平面形状が半円状の一対の電極２３ａ、２３ｂ（図１参照）から構成されている。

この吸着用電極２３とは、静電チャック１を使用する場合には、両電極２３ａ、２３ｂの間に、直流高電圧を印加し、これにより、半導体ウェハ３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３を吸着して固定するものである。なお、吸着用電極２３については、これ以外に、周知の各種の構成を採用できる。

＜発熱体１９＞
発熱体１９は、通電により発熱する抵抗発熱体であり、例えばタングステンから構成されている。

この発熱体１９は、図３に示すように、セラミックスヒータ９を厚み方向（図２の上下方向）から見た平面視で、例えば、中心側から外周側に向かって広がるような略渦巻き状に形成されている。

つまり、発熱体１９は、線状の発熱ライン３７が渦巻き状に配置されるとともに、その一部（折返領域ＯＲ）にて折り返すように形成されている。
なお、発熱体１９は、例えば厚み０．０１ｍｍ×線幅０．５ｍｍの線状の発熱ライン３７により構成されている。また、隣り合う発熱ライン３７間の間隔（幅の中央における間隔）は、配列方向及び長手方向とも、例えば５．０ｍｍである。

ここで、発熱ライン３７の厚みの範囲としては、０．０１ｍｍ〜０．１ｍｍの範囲を採用でき、線幅としては、０．１ｍｍ〜３．０ｍｍの範囲を採用でき、発熱ライン３７の間隔としては４．５ｍｍ〜７．５ｍｍの範囲を採用できる。

以下、詳細に説明する。
前記発熱体１９は、平面視で、線状の発熱ライン３７が所定の配列方向（ここでは径方向）に沿って複数並んで配置された構成を有する。

図４に折返領域ＯＲを示すように、発熱体１９は、隣り合う一対の発熱ライン４１を有する。この一対の発熱ライン４１は、一対の発熱ライン４１の長手方向（ここでは図４の上下方向である周方向）にて所定の分離領域Ｂを挟んで離れて配置された第１発熱ライン対４１ａと第２発熱ライン対４１ｂとを有している。

なお、分離領域Ｂとは、発熱体１９が形成されていない領域であり、その周方向における寸法としては、２．０ｍｍ〜７．５ｍｍの範囲を採用できる。
また、一対の発熱ライン４１は、第１発熱ライン対４１ａを構成する各発熱ライン３７の分離領域Ｂ側の端部同士を接続する第１折返部４３ａと、第２発熱ライン対４１ｂを構成する各発熱ライン３７の分離領域Ｂ側の端部同士を接続する第２折返部４３ｂとを有している。

さらに、発熱体１９は、一対の発熱ライン４１及び分離領域Ｂに対して、前記配列方向における両側に配置された一対の外側発熱ライン４５（４５ｉ、４５ｏ）を有している。
そして、両外側発熱ライン４５のうち、分離領域Ｂに対して径方向にて隣り合う第１部分４７の単位面積当たりの発熱量は、一対の発熱ライン４１に対して径方向にて隣り合う第２部分４９の単位面積当たりの発熱量より大となるように構成されている。

具体的には、両外側発熱ライン４５の第１部分４７の線幅は、第２部分４９の線幅より細くなるように設定されており、これにより、第１部分４７の抵抗値が第２部分４９の抵抗値より大きくなるように設定されている。例えば外側発熱ライン４５の第１部分４７の線幅が第２部分４９の線幅の１／２となるように設定されている。

つまり、この線幅の規定によって、第１部分４７の単位面積当たりの発熱量が、第２部分４９の単位面積当たりの発熱量より大きくなるように設定されている。
なお、発熱量（Ｗ）は、周知のように、Ｗ＝Ｉ^２Ｒの計算式から分かるように、抵抗を上昇させることにより増加する（Ｉは電流値、Ｒは抵抗値）。

また、抵抗値は、下記の式（１）、（２）により算出することができる。
Ｒ＝ρ＊Ｌ／Ａ ・・（１）
Ｒ：抵抗値［Ω］
ρ：電気抵抗率［Ωｍ］
Ｌ：長さ［ｍ］
Ａ：面積［ｍ^２］
Ｒ＝ρ＊Ｌ／（ｗ＊ｔ） ・・（２）
ｗ：幅［ｍ］
ｔ：厚さ［ｍ］
［１−２．製造方法］
次に、第１実施形態の静電チャック１の製造方法について、簡単に説明する。

(1)セラミックス基板２１の原料として、主成分であるＡｌ_２Ｏ_３：９２重量％、ＭｇＯ：１重量％、ＣａＯ：１重量％、ＳｉＯ_２：６重量％の各粉末を混合して、ボールミルで、５０〜８０時間湿式粉砕した後、脱水乾燥する。

(2)次に、この粉末に溶剤等を加え、ボールミルで混合して、スラリーとする。
(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、（各セラミック層に対応する）各アルミナグリーンシートを作製する。

(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、スラリー状にして、メタライズインクとする。
(5)そして、吸着用電極２３、発熱体１９等を形成するために、前記メタライズインクを用いて、アルミナグリーンシート上に、通常のスクリーン印刷法により、各パターンを印刷する。

(6)次に、各アルミナグリーンシートを熱圧着し、積層シートを形成する。
(7)次に、熱圧着した積層シートを、所定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℃の範囲（例えば、１５５０℃）にて５時間焼成（本焼成）し、アルミナ質焼結体を作製する。

(9)そして、焼成後に、適宜必要箇所を削って寸法を調整する。これによって、セラミックス基板２１を作成する。
(10)次に、セラミックス基板２１（即ちセラミックスヒータ９）と金属ベース１１とを接合して一体化する。これにより、静電チャック１が完成する。
［１−３．効果］
次に、第１実施形態の効果について説明する。

第１実施形態の静電チャック１では、図４に示すように、外側発熱ライン４５のうち、分離領域Ｂに隣り合う第１部分４７の単位面積当たりの発熱量は、一対の発熱ライン４１に隣り合う第２部分４９の単位面積当たりの発熱量より大であるので、セラミックスヒータ９の平面方向（即ちセラミックス基板２１の表面に沿った方向）における均熱性を高めることができる。

つまり、分離領域Ｂの配列方向（径方向）における外側（側方領域Ｓ）は、発熱体１９が無い分離領域Ｂの側方であるので、温度が低下する傾向にある（図４の左右の低温領域Ｌ参照）。

しかし、第１実施形態では、その側方領域Ｓの外側（即ち分離領域Ｂ側と逆の方向）にある左右両側の外側発熱ライン４５において、その第１部分４７の線幅を第２部分４９の線幅よりも狭くして（厚みは同じ）、第１部分４７の抵抗値を第２部分４９の抵抗値より大きくしている。

これにより、外側発熱ライン４５の第１部分４７の単位面積当たりの発熱量を、第２部分４９の単位面積当たりの発熱量よりも多くしている。
その結果、図４の左右の高温領域Ｈの温度は、前記低温領域Ｌの温度よりも高くなり易くなり、全体として、高温領域Ｈにおける温度と低温領域Ｌにおける温度が均一化される。これにより、セラミックスヒータ９の平面方向における均熱性を高めることができる。
［１−４．変形例］
次に、第１実施形態の変形例について説明する。

ａ）変形例１
前記第１実施形態では、外側発熱ライン４５の第１部分４７の線幅を第２部分４９の線幅より細くしたが、変形例１では、図５（ａ）に示すように、外側発熱ライン４５の線幅は同じとして、その厚みを変更する。

詳しくは、図５（ｂ）に示すように、外側発熱ライン４５の第１部分４７の厚みｔ１を第２部分４９の厚みｔ２より薄くする。
これによって、第１部分４７の抵抗値を第２部分４９の抵抗値より大きくできるので、第１実施形態と同様な効果を奏する。

ｂ）変形例２
変形例２では、外側発熱ライン４５の第１部分４７と第２部分４９との線幅及び厚みを同じにするが、使用する材料を変更する。

詳しくは、図５（ｃ）に示すように、外側発熱ライン４５の第１部分４７の材料を第２部分４９の材料よりも抵抗値が大きな材料を使用する。例えば第１部分４７の材料をモリブデンとする場合には、第２部分４９の材料をタングステンとする。

これによって、第１部分４７の抵抗値を第２部分４９の抵抗値より大きくできるので、第１実施形態と同様な効果を奏する。
なお、前記第１実施形態と前記変形例１、２との構成を組み合わせてもよい。

つまり、第１部分４７と第２部分４９とは、各単位面積当たりの発熱量が上述した大小関係となるように、線幅、厚み、材料のうち、少なくとも１種を組み合わせてもよい。
ｃ）変形例３
第１実施形態では、一対の発熱ライン４１及び分離領域Ｂに対して、前記配列方向（図４の左右方向）の両側に外側発熱ライン４５を配置した例に挙げたが、配列方向の一方の側のみに外側発熱ライン４５を設けてもよい。

例えば一対の発熱ライン４１を、平面視で最外周に設ける場合には、内周側にのみ、外側発熱ライン４５を設ける。
［２．第２実施形態］
次に、第２実施形態について説明するが、第１実施形態と同様な内容の説明は省略又は簡易化して説明する。

図６に示すように、第２実施形態のセラミックスヒータ５１では、外側発熱ライン５３は、第１部分５５の少なくとも一部にて、分離領域Ｂ側に突出するように形成されている。

詳しくは、分離領域Ｂに対して径方向（図６の左右方向）における両側に、第１部分５５が設けられており、各第１部分５５は、第２部分５７から分離領域Ｂ側に突出する一対の脚部５９と、脚部５９の先端部同士を接続する細径部６０とから構成されている。

このうち、脚部５９の線幅は第２部分５７の線幅と同じであり（細くしてもよい）、細径部６０の線幅は第２部分５７より細く設定されている。
なお、第１部分５５と第２部分５７は、厚みや材料は同じである。

この構成によって、第１部分５５（特に細径部６０）の抵抗値は第２部分５７の抵抗値より大きく設定されている。
第２実施形態は、前記第１実施形態と同様な効果を奏する。

また、第２実施形態では、第１部分５５（特に細径部６０）によって高温となる高温領域Ｈは前記低温領域Ｌに近づくので、第１実施形態よりも、一層均熱性が向上するという利点がある。
［３．第３実施形態］
次に、第３実施形態について説明するが、第１実施形態と同様な内容の説明は省略又は簡易化して説明する。

図７に示すように、第３実施形態のセラミックスヒータ６１では、上述した外側発熱ライン６３に対して、前記分離領域Ｂの反対側（図７の左右の外側）に、外側発熱ライン６３と並んで他の外側発熱ライン６５が配置されている。

そして、他の外側発熱ライン６５のうち、（外側発熱ライン６３の）第１部分６７と対向する外側第１部分６９の単位面積当たりの発熱量は、（外側発熱ライン６３の）第２部分７１と対向する外側第２部分７３の単位面積当たりの発熱量より小となるように設定されている。

具体的には、外側発熱ライン６３の第１部分６７の線幅は第２部分７１の線幅より細いが（即ち抵抗値が大きいが）、それとは逆に、他の外側発熱ライン６５の外側第１部分６９の線幅は外側第２部分７３の線幅より太く（即ち抵抗値が小さく）設定されている。

なお、外側発熱ライン６３の第２部分７１の線幅と他の外側発熱ライン６５の外側第２部分７３の線幅は同じである。つまり、第１部分６７及び外側第２部分６９以外の発熱ライン７５の線幅は同じである。

また、外側発熱ライン６３と他の外側発熱ライン６５とは、厚み及び材料は同じである。
第３実施形態は、前記第１実施形態と同様な効果を奏する。

また、第１実施形態のように、第１部分６７の線幅を細くするとその部分での発熱量が増加するので、第１部分６７の外側部分（外側第１部分６９側）の温度が上昇しやすい。
それに対して、第３実施形態では、第１部分６７の外側の外側第１部分６９における線幅を太くして、その部分における抵抗値を下げて発熱量を小さくしている（図７の高温領域Ｈ、低温領域Ｌ参照）。

よって、第１実施形態よりも、一層均熱性が向上するという利点がある。
［４．第４実施形態］
次に、第４実施形態について説明するが、第１実施形態と同様な内容の説明は省略又は簡易化して説明する。

図８に示すように、第４実施形態のセラミックスヒータ８１では、発熱体８３は、第１折返部８５にて接続された第１発熱ライン対８７と第２折返部８９にて接続された第２発熱ライン対９１とが分離領域Ｂを介して配置されたライン構造ＬＫを有するとともに、そのライン構造ＬＫが、配列方向に沿って（中心側から外周側に向かって）複数並んで配置されている。

さらに、複数のライン構造ＬＫの分離領域Ｂは、発熱ライン９３の長手方向（図８の上下方向：周方向）において位置をずらして配置されている。
詳しくは、各ライン構造ＬＫの位置をずらすことにより、各分離領域Ｂの径方向における一方又は両方（図８の左右方向）に、他のライン構造ＬＫの第２折返部８９及びその近傍が配置されている。

この第２折返部８９では（第１折返部８５側も同様）、発熱ライン９３が集まっているので（密となっているので）、高温領域Ｈとなる。従って、分離領域Ｂの側方の低温領域Ｌに隣接して高温領域Ｈが配置されるので、均熱性が向上することになる。

このように、第４実施形態は、第１実施形態と同様な効果を奏する。また、この第４実施形態では、上述のように複数のライン構造ＬＫが配置されているので、例えば径方向に一列に（即ち半径方向の直線上に）並んだもの（図１０参照）に比べて、均熱性に優れているという利点がある。

なお、ここでは、分離領域Ｂの側方の発熱ライン９３等が、第１実施形態の外側発熱ラインとしての機能（即ち分離領域Ｂの側方の温度を上昇させる機能）を有する。
［５．第５実施形態］
次に、第５実施形態について説明するが、第１、第４実施形態と同様な内容の説明は省略又は簡易化して説明する。

図９に示すように、第５実施形態のセラミックスヒータ１０１では、基本的に、第４実施形態と同様に、複数のライン構造ＬＫの分離領域Ｂは、発熱ライン１０３の長手方向（図９の上下方向：周方向）において位置をずらして配置されている。

特に、第５実施形態では、第４実施形態に比べて、各ライン構造ＬＫが周方向に大きくずれているので、各分離領域Ｂの径方向における両方（図９の左右方向）には、第２折返部１０５ではなく、径方向にて隣り合う発熱ライン１０３が外側発熱ライン１０６として配置されている構造となっている。

そして、この外側発熱ライン１０６は、前記第１実施形態と同様に、分離領域Ｂの側方に、抵抗値の大きな第１部分１０７を備えるとともに、第１部分１０７以外に抵抗値の小さな第２部分１０９を備えている。

従って、第５実施形態においても、第１実施形態と同様に、均熱性に優れているという効果を奏する。
［６．第６実施形態］
次に、第６実施形態について説明するが、第１実施形態と同様な内容の説明は省略する。

第６実施形態は、半導体製造用部品であるプラズマ発生用部材に関するものである。
具体的には、図１０に示すように、第６実施形態のプラズマ発生用部材は、ＣＶＤヒータ１１１である。

このＣＶＤヒータ１１１は、円盤形状のセラミックスヒータ（保持体）１１３の一方の表面（図１０の下面側の表面）に、円筒形状のシャフト（支持体）１１５を接合したものである。

この保持体１１３は、窒化アルミニウム製のセラミックス基板１１６に、前記第１〜第５実施形態の構成を有する発熱体１１７や、周知の高周波電極（ＲＦ電極）１１９等が配置されている。

この第６実施形態においても、保持体１１３の平面方向における均熱化を向上できるという利点がある。
［７．第７実施形態］
次に、第７実施形態について説明するが、第１実施形態と同様な内容の説明は省略する。

図１１に示すように、第７実施形態のセラミックスヒータ１２１は、第１実施形態の静電チャックのセラミックスヒータと同様な構成を備えている。なお、金属ベースは備えていない。

具体的には、アルミナを主成分とするセラミックス基板１２３に、第１実施形態と同様は発熱体１２５を備えたものである。
第７実施形態は、第１実施形態と同様に、平面方向における高い均熱性を有する。
［８．実験例］
次に、本発明の効果を確認するために行った実験例について説明する。

<実験例１>
実験例１では、本発明の範囲のセラミックスヒータの試料（試料１、２）や比較例の試料（試料３）に対して、その折返領域ＯＲにおける発熱体の構成を変更し、それによる発熱状態を調べた。

なお、実験は、基本的な構成は第１実施形態と同様として、有限要素法を用いたコンピュータシミュレーションにより行った。また、折返領域ＯＲの範囲は、分離領域Ｂを中心とし、分離領域Ｂを挟む一対の発熱ライン、その左右の外側発熱ラインを含む前記図３の枠内の範囲（例えば縦２５．０ｍｍ×横２５．０ｍｍ）とした。

試料１では、第４実施形態と同様な折返領域ＯＲを有する発熱体（図８参照）を備えたセラミックスヒータとした。そして、下記の条件で発熱体に通電して加熱させて、そのときの表面温度の分布を調べた。

（実験条件例）
印加電圧：約８０．０Ｖ
電流 ：約２．０Ａ
その結果を、図１３（ａ）に示すが、表面温度の分布については、最高温度と最低温度との温度差ΔＴは、０．９４℃と小さかった。よって、均熱性に優れているので好適であった。なお、図１３（ｄ）に、図面の表示（濃さ）と温度との関係を示す。

試料２では、第５実施形態と同様な折返領域ＯＲを有する発熱体（図９参照）を備えたセラミックスヒータとした。そして、前記実験条件で発熱体を加熱させて、そのときの表面温度の分布を調べた。

その結果を、図１３（ｂ）に示すが、表面温度の分布については、前記温度差ΔＴは、０．８２℃と、試料１よりも小さかった。よって、一層均熱性に優れているので好適であった。

試料３では、図１２に示すような折返領域ＯＲを有する発熱体１３１を備えたセラミックスヒータ１３３とした。つまり、複数の分離領域Ｂが径方向に直線状に配置されており、低温領域Ｌの側方に高温領域Ｈがないものである。

そして、前記実験条件で発熱体を加熱させて、そのときの表面温度の分布を調べた。
その結果を、図１３（ｃ）に示すが、表面温度の分布については、前記温度差ΔＴは、１．１０℃と、試料１より大きかった。よって、均熱性が低く好ましくない。

<実験例２>
実験例２では、第１実施形態と同様な発熱体（即ち抵抗の大きな第１部分）を有するセラミックスヒータ（調整有りの試料）と、第１部分を有しない従来の発熱体を有するセラミックスヒータ（調整無しの試料）とに対して、発熱体の発熱ラインの間隔（パターン間距離Ｓ：図１４参照）を変更し、そのときの、折り返し部周辺（即ち折返領域ＯＲ）の表面温度の分布（即ち前記温度差ΔＴ）を調べた。

詳しくは、各試料に対して、発熱ラインの線幅を０．５８ｍｍ、厚みを０．０５ｍｍとした状態で、発熱ライン間の間隔Ｓを、４．０〜８．０ｍｍの間で、０．５ｍｍ間隔で変更し、前記実験条件にて加熱を行った。なお、前記間隔Ｓとは、発熱ラインの中心間の距離である。

そして、そのときの各試料における温度差ΔＴを求めた。その結果を、下記表１及び図１５に記す。
また、図１６（ａ）に調整無しの試料の温度分布を示し、図１６（ｂ）に調整有の試料の温度分布を示す。

この表１、図１５、図１６から明らかなように、本発明の範囲内の調整有りの試料では、間隔Ｓを変更した場合でも温度差ΔＴ（ΔＴ２）が小さく好適であった。それに対して、比較例の調整無しの試料では、温度差ΔＴ（ΔＴ１）が大きく好ましくない。

また、前記表１及び図１５から明らかなように、発熱ラインの間隔Ｓとしては、４．５ｍｍ〜７．５ｍｍの範囲が好ましい。
つまり、発熱ラインの間隔Ｓが４ｍｍと４．５ｍｍの間では、折り返し部を調整しない（即ち第１部分の発熱量を大きくしない）場合でも、温度差ΔＴ２は変わらない。また、間隔Ｓが４．５ｍｍ以下の場合は、調整が無い場合でも温度差ΔＴ２は小さいため、間隔Ｓの下限としては４．５ｍｍが好ましい。

一方、発熱ラインの間隔Ｓが７．５ｍｍでは、折り返し部を調整する（即ち第１部分の発熱量を多くする）ことで、温度差ΔＴ１を１．０℃以下にすることができる。しかし、間隔Ｓが７．５ｍｍを超えると、調整しても温度差ΔＴ１が１．０℃を超えてしまう。そのため、間隔Ｓの上限としては、７．５ｍｍが好ましい。

尚、本発明は前記実施形態や実験例になんら限定されるものではなく、本発明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、発熱体は、基板の内部以外に、基板の表面（例えば第２主面）に設けてもよい。

（２）基板の材料としては、セラミックスに限らず、例えばポリイミド等の樹脂などを採用できる。
（３）また、前記分離領域に、リフトピン孔１５や冷却用ガス孔等の孔（例えば貫通孔）を設けてもよい。

（４）各実施形態の構成を適宜組み合わせることができる。

１…静電チャック
９、５１、６１、８１、１０１、１１３、１２１、１３３…セラミックスヒータ
１９、８３、１１７、１２５、１３１…発熱体
２１、１１６、１２３…セラミックス基板
２３…吸着用電極
３７、７５、９３、１０３…発熱ライン
４１…一対の発熱ライン
４１ａ、８７…第１発熱ライン対
４１ｂ、９１…第２発熱ライン対
４３ａ、８５…第１折返部
４３ｂ、８９、１０５…第２折返部
４５、５３、６３、１０６…外側発熱ライン
４７、５５、６７、１０７…第１部分
４９、５７、７１、１０９…第２部分
６５…他の外側発熱ライン
６９…外側第１部分
７３…外側第２部分
１１９…ＲＦ電極
１１１…ＣＶＤヒータ
Ｂ…分離領域
ＬＫ…ライン構造
ＯＲ…折返領域

Claims (9)

1. 基板の内部又は表面に発熱体を備えるとともに、前記基板を厚み方向から見た平面視で、前記発熱体は線状の発熱ラインが所定の配列方向に沿って複数並んで配置された構成を有するヒータにおいて、
   前記平面視で、
   前記発熱体は、前記配列方向にて隣り合う一対の前記発熱ラインを有し、
   前記一対の発熱ラインは、該一対の発熱ラインの長手方向にて所定の分離領域を挟んで離れて配置された第１発熱ライン対と第２発熱ライン対とを有し、
   更に、前記発熱体は、
   前記第１発熱ライン対を構成する各発熱ラインの前記分離領域側の端部同士を接続する第１折返部と、
   前記第２発熱ライン対を構成する各発熱ラインの前記分離領域側の端部同士を接続する第２折返部と、
   前記一対の発熱ライン及び前記分離領域に対して、前記配列方向における両側又は一方の側に配置された外側発熱ラインと、
   を有し、
   前記外側発熱ラインのうち、前記分離領域に隣り合う第１部分の単位面積当たりの発熱量は、前記一対の発熱ラインに隣り合う第２部分の単位面積当たりの発熱量より大であることを特徴とするヒータ。
2. 前記第１部分と前記第２部分とは、前記各単位面積当たりの発熱量の大小関係となるように、線幅、厚み、材料のうち、少なくとも１種が設定されていることを特徴とする請求項１に記載のヒータ。
3. 前記外側発熱ラインは、前記第１部分の少なくとも一部にて前記分離領域側に突出するように配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のヒータ。
4. 前記外側発熱ラインに対して、前記分離領域の反対側に、前記外側発熱ラインと並んで他の外側発熱ラインが配置されているとともに、
   前記他の外側発熱ラインのうち、前記第１部分と対向する外側第１部分の単位面積当たりの発熱量は、前記第２部分と対向する外側第２部分の単位面積当たりの発熱量より小であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のヒータ。
5. 前記第１折返部にて接続された第１発熱ライン対と前記第２折返部にて接続された第２発熱ライン対とが前記分離領域を介して配置されたライン構造が、前記配列方向に沿って複数並んで配置された構成を有し、
   前記複数のライン構造の分離領域は、前記発熱ラインの長手方向において位置をずらして配置されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のヒータ。
6. 隣り合う前記発熱ライン間の間隔は、４．５ｍｍ〜７．５ｍｍであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のヒータ。
7. 前記基板は、セラミックスを主成分とするセラミックス基板であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のヒータ。
8. 前記請求項１〜７のいずれか１項に記載のヒータに、吸着用電極を備えたことを特徴とする静電チャック。
9. 前記請求項１〜７のいずれか１項に記載のヒータに、ＲＦ電極を備えたことを特徴とするプラズマ発生用部材。