JP2020145238A - ウエハ載置装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】ウエハの均熱性及び冷却効率を高める。【解決手段】静電チャックヒータ１０は、上面にウエハ載置面２０ａを有し、ヒータ電極２２及び静電電極２５が内蔵されたセラミックプレート２０と、セラミックプレート２０のウエハ載置面２０ａとは反対側の下面２０ｂに配置され、セラミックプレート２０を冷却する冷却プレート４０と、を備え、冷却プレート４０にはセラミックプレート２０が配置された全域にわたって冷媒流路５０が設けられ、冷媒流路５０は上層流路５２と下層流路５８との２層構造である。【選択図】図２

Description

本発明は、ウエハ載置装置に関する。
ウエハ載置装置としては、上面にウエハ載置面を有するセラミックプレートと、セラミックプレートのウエハ載置面とは反対側の下面に配置されていて冷媒流路を有する冷却プレートと、を備えたものが知られている。冷却プレート内の冷媒流路は、通常単層である。冷媒流路が単層でないものとして、例えば特許文献１には、セラミックプレートが静電電極及びヒータ電極を有し、冷却プレートがヒータ用のシース電極とその上下に設けられた冷媒流路とを有する静電チャックが開示されている。この静電チャックでは、ウエハを昇温させる場合には、シース電極を発熱させ、下層の冷媒流路に冷媒を流通させることで、静電チャックの熱引きを適度に行い、静電チャック全体の温度の安定化を図る。一方、ウエハを降温させる場合には、シース電極の発熱を停止させ、上層の冷媒流路に冷媒を流通させることで、ウエハを迅速に冷却することができ、降温特性を向上させる。
特開２０１８−６７６８号公報
しかしながら、冷媒流路が単層の場合、入口側と出口側で冷媒に温度差があることなどにより、ウエハの均熱性が低いことがあった。また、特許文献１では、冷却プレートが冷却プレート本体よりも熱伝導性の低いシース電極を有するため、冷却効率が低いことがあった。また、シース電極のある部分とない部分との熱引けの違いによりウエハの均熱性が低いことがあった。
本発明はこのような課題を解決するためになされたものであり、ウエハの均熱性及び冷却効率を高めることを主目的とする。
本発明のウエハ載置装置は、
上面にウエハ載置面を有し、静電電極及びヒータ電極の少なくとも一方が内蔵されたセラミックプレートと、
前記セラミックプレートの前記ウエハ載置面とは反対側の下面に配置され、前記セラミックプレートを冷却する冷却プレートと、
を備え、
前記冷却プレートには冷媒流路が設けられ、前記冷媒流路は少なくとも一部が前記ウエハ載置面からの距離の異なる上下２層以上の多層構造である。
このウエハ載置装置では、冷却プレートに設けられた冷媒流路の少なくとも一部が上下２層以上の多層構造であるため、単層の場合よりも流路配置のバリエーションが豊富であるし、１層だけでは冷却が不十分な部分の冷却を他の層で補うこともできる。また、冷却プレートはセラミックプレートを昇温させるのではなく冷却するものであるため、引用文献１のようなシース電極も必要ない。このため、ウエハの均熱性及び冷却効率を高めることができる。
なお、本明細書において、「上」「下」は、絶対的な位置関係を表すものではなく、相対的な位置関係を表すものである。そのため、ウエハ載置装置の向きによって「上」「下」は「左」「右」になったり「前」「後」になったりする。
本発明のウエハ載置装置において、前記冷媒流路のうち前記セラミックプレートに近い層は、前記セラミックプレートから遠い層よりも、流路間距離、流路幅及び流路断面積のうちの１以上が小さいものとしてもよい。冷媒流路のうち、セラミックプレートに近い層は、ウエハの温度に影響しやすいため、温度の微調整に適している。このため、セラミックプレートに近い層の冷媒流路の流路間距離や流路幅、流路断面積のうちの１以上を小さくすれば、温度を微調整しやすく、ウエハの均熱性をより高めることができる。
本発明のウエハ載置装置において、前記冷媒流路のうち前記セラミックプレートに近い層は、前記冷却プレートを複数に分割したゾーンごとに独立して設けられていてもよい。冷媒流路がゾーンごとに独立して設けられていれば、ゾーンごとに個別に温度を調整できる。特に、温度の微調整に適したセラミックプレートに近い層の冷媒流路がゾーンごとに独立しているため、温度を微調整しやすく、ウエハの均熱性をより高めることができる。
本発明のウエハ載置装置において、前記冷却プレートは、上下方向に貫通する貫通孔を有し、 前記貫通孔の周辺において、前記冷媒流路のうち前記セラミックプレートに近い層は、前記セラミックプレートから遠い層よりも前記貫通孔の近くに設けられていてもよい。冷却プレートのうち貫通孔の周辺は他の部分と熱引きが大きく異なるため温度の微調整が難しいが、温度の微調整に適したセラミックプレートに近い層の冷媒流路が貫通孔の近くにあれば、温度を微調整しやく、ウエハの均熱性をより高めることができる。
本発明のウエハ載置装置において、前記冷媒流路は、平面視したときに、前記セラミックプレートに近い層と前記セラミックプレートから遠い層とが交互に配列されていてもよい。こうすれば、ある層に冷媒流路がない部分の冷却を他の層の冷媒流路で補うことができるため、ウエハの均熱性をより高めることができる。
本発明のウエハ載置装置において、前記冷媒流路は、前記冷却プレートを複数に分割したゾーンの境界において、前記境界を挟んだ一方にある前記セラミックプレートに近い層と前記境界を挟んだ他方にある前記セラミックプレートから遠い層とが第１連通部で連通するとともに、前記境界を挟んだ一方にある前記セラミックプレートから遠い層と前記境界を挟んだ他方にある前記セラミックプレートに近い層とが第２連通部で連通して、層の上下が入れ替わるものとしてもよい。冷媒流路のうちセラミックプレートに近い層では、セラミックプレートから遠い層よりも、セラミックプレート側からの入熱が大きいため、冷媒の温度分布が大きくなりやすい。冷媒流路の層の上下を途中で入れ替えた場合には、こうした大きな入熱が複数の流路に分散される。このため、セラミックプレートから遠い層の冷媒の温度分布は層の上下を入れ替えない場合よりも大きくなるものの、ウエハの温度に影響しやすいセラミックプレートから遠い層の冷媒の温度分布は小さくなり、ウエハの均熱性をより高めることができる。
本発明のウエハ載置装置において、前記冷媒流路は、前記冷却プレートを平面視したときに、前記セラミックプレートに近い層の入口側に前記セラミックプレートから遠い層の出口があり、前記セラミックプレートに近い層の出口側に前記セラミックプレートから遠い層の入口があるものとしてもよい。冷媒流路内の冷媒の温度は、入口から出口に向かってセラミックプレート側からの入熱を受けて高くなる傾向にある。このため、例えば、セラミックプレートに近い層の入口が外周部にあり、出口が中央部にある場合、セラミックプレートに近い層では、冷媒は外周部よりも中央部が熱くなり、冷媒による熱引きが中央部で悪くなる。そこで、セラミックプレートから遠い層では、出入口を逆にして外周部よりも中央部の熱引きを良くすることで、セラミックプレートに近い層の中央部での熱引きの悪さを相殺できる。一方、セラミックプレートから遠い層の外周部での熱引きの悪さは、セラミックプレートに近い層の外周部での熱引きの良さで相殺できる。このため、ウエハの均熱性をより高めることができる。
本発明のウエハ載置装置において、前記冷却プレートは、ヒータを有さないものとしてもよい。こうすれば、ヒータ用の部材による冷却効率や均熱性の低下を抑制できる。
静電チャックヒータ１０の斜視図。 図１のＡ−Ａ断面図。 冷媒流路５０を平面視したときの説明図。 静電チャックヒータ１０の別例のＡ−Ａ断面図。 上層流路５２の別例を平面視したときの説明図。 貫通孔２７ｃ周辺の冷媒流路５０の配置を説明する説明図。 冷媒流路５０の別例を平面視したときの説明図。 静電チャックヒータ１０の別例のＡ−Ａ断面図。 第１流路６１を平面視したときの説明図。 上層流路５２の別例を平面視したときの説明図。
本発明の好適な実施形態を、図面を参照しながら以下に説明する。図１は静電チャックヒータ１０の斜視図、図２は図１のＡ−Ａ断面図、図３は冷媒流路５０を平面視したときの説明図である。
静電チャックヒータ１０は、上面にウエハ載置面２０ａを有するセラミックプレート２０と、セラミックプレート２０のウエハ載置面２０ａとは反対側の下面２０ｂに配置された冷却プレート４０とを備えている。セラミックプレート２０と冷却プレート４０とは、絶縁性の接着シート３０を介して接合されている。静電チャックヒータ１０には、上下方向に貫通する孔２７が設けられている。この孔２７に挿入されたリフトピンを突き上げることによりセラミックプレート２０のウエハ載置面２０ａに載置されたウエハＷを持ち上げることが可能となっている。孔２７のうち、冷却プレート４０を貫通する貫通孔２７ｃの表面は、図示しない絶縁材で覆われている。
セラミックプレート２０は、窒化アルミニウムやアルミナなどに代表されるセラミック材料からなる円盤状のプレートである。セラミックプレート２０には、ヒータ電極２２と静電電極２５とが内蔵されている。ヒータ電極２２は、例えば、モリブデン、タングステン又は炭化タングステンを主成分とするコイル又は印刷パターンで作製され、円盤状のセラミックプレート２０の全体に行き渡るように一筆書きの要領で一端から他端まで配線されている。ヒータ電極２２の一端と他端は、冷却プレート４０の下面４０ｂに開口した孔２８から差し込まれた図示しない一対の給電棒に接続されている。静電電極２５は、例えば、モリブデン、タングステン又は炭化タングステンを主成分とするメッシュ又はプレートで作製され、セラミックプレート２０のウエハ載置面２０ａと平行に設けられている。静電電極２５は、孔２９に差し込まれた図示しない給電棒に接続されている。孔２８，２９は、セラミックプレート２０の下面２０ｂの開口からヒータ電極２２又は静電電極２５に至る有底孔と、接着シート３０を貫通する貫通孔と、冷却プレート４０を上下方向に貫通する貫通孔２８ｃ，２９ｃとが連通した孔である。孔２８，２９のうち、冷却プレート４０を貫通する貫通孔２８ｃ，２９ｃの表面は、図示しない絶縁材で覆われている。
冷却プレート４０は、アルミニウムやアルミニウム合金などに代表される金属からなる円盤状のプレートであり、内部には、セラミックプレート２０が配置された全域にわたって冷媒流路５０が設けられている。冷媒流路５０は、上層流路５２と、上層流路５２よりもウエハ載置面２０ａからの距離の遠い下層流路５８とを有する多層構造である。
上層流路５２は、セラミックプレート２０が配置された全域に行き渡るように、一筆書きの要領で設けられている。具体的には、上層流路５２は、外周部に設けられた入口５２ｉから中央部に設けられた出口５２ｏまで渦巻状に設けられている（図３参照）。入口５２ｉ及び出口５２ｏは、図示しない上層冷媒冷却装置に接続されており、出口５２ｏから排出された冷媒は、上層冷媒冷却装置で温度調整されたあと再び入口５２ｉに戻されて上層流路５２内に供給される。
下層流路５８は、セラミックプレート２０が配置された全域に行き渡るように、一筆書きの要領で設けられている。具体的には、下層流路５８は、中央部に設けられた入口５８ｉから外周部に設けられた出口５８ｏまで渦巻状に設けられている（図３参照）。下層流路５８は、入口５８ｉや出口５８ｏが上層流路５２の入口５２ｉや出口５２ｏと干渉しないように構成されている以外は、上層流路５２と流路断面が同形状であり、平面視したときに上層流路５２と重なるように配置されている。下層流路５８の入口５８ｉ及び出口５８ｏは、図示しない下層冷媒冷却装置に接続されており、出口５８ｏから排出された冷媒は、下層冷媒冷却装置で温度調整されたあと再び入口５８ｉに戻されて下層流路５８内に供給される。
次に、本実施形態の静電チャックヒータ１０の使用例について説明する。まず、静電チャックヒータ１０のウエハ載置面２０ａにウエハＷを載置し、静電電極２５に電圧を印加することにより、ウエハＷを静電気的な力によってセラミックプレート２０に吸着する。この状態で、ウエハＷにプラズマＣＶＤ成膜やプラズマエッチングなどの処理を施す。このとき、ヒータ電極２２に電圧を印加してウエハＷを加熱したり、冷却プレート４０の冷媒流路５０に水などの冷媒を循環してウエハＷを冷却したりすることにより、ウエハＷの温度を制御する。なお、冷媒流路５０のうち、上層流路５２と下層流路５８は、各々異なる冷媒冷却装置である上層冷媒冷却装置及び下層冷媒冷却装置に接続されており、各流路５２，５８を循環する冷媒の温度は独立して制御される。ウエハＷの処理が終了したら、静電電極２５とウエハＷとの間の電圧をゼロにして静電気的な力を消失させ、孔２９に挿入されている図示しないリフトピンを突き上げてウエハＷをセラミックプレート２０のウエハ載置面２０ａから上方へリフトピンにより持ち上げる。リフトピンに持ち上げられたウエハＷは、図示しない搬送装置によって別の場所へ搬送される。
以上説明した本実施形態の静電チャックヒータ１０によれば、冷却プレート４０に設けられた冷媒流路５０が上下２層の多層構造である。このため、単層の場合よりも流路配置のバリエーションが豊富であるし、１層だけでは冷却が不十分な部分の冷却を他の層で補うこともできる。また、冷却プレート４０はセラミックプレート２０を昇温させるのではなく冷却するものであるため、ヒータ用のシース電極等も必要ない。このため、多層構造の冷媒流路５０を一体構造の冷却プレート４０内に設けることができ、均熱性がよく、さらにウエハＷの均熱性及び冷却効率を高めることができる。
また、冷媒流路５０は、冷却プレート４０を平面視したときに、上層流路５２の入口５２ｉ側（外周部）に下層流路５８の出口５８ｏがあり、上層流路５２の出口５２ｏ側（中央部）に下層流路５８の入口５８ｉがある。冷媒流路内の冷媒の温度は、入口から出口に向かってセラミックプレート２０側からの入熱（ウエハＷをプラズマ処理する際に発生する熱やヒータ電極２２への通電によって発生する熱）を受けて高くなる傾向にある。このため、上層流路５２では、冷媒は外周部よりも中央部が熱くなり、冷媒による熱引きが中央部で悪くなる。そこで、下層流路５８では、出入口を上層流路５２とは逆にして外周部よりも中央部の熱引きを良くすることで、上層流路５２の中央部の熱引きの悪さを相殺できる。一方、下層流路５８の外周部での熱引きの悪さは、上層流路５２の外周部での熱引きの良さで相殺できる。こうして、冷却プレート４０の面内方向の均熱性をより高めることができるため、ウエハＷの均熱性をより高めることができる。さらに、上層流路５２及び下層流路５８は平面視したときに重なるように配置されており、上層流路５２と下層流路５８の冷媒の向きが全域にわたって逆向きになるため、流路全体にわたってこうした効果が期待できる。
なお、本発明は上述した実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。
例えば、上述した実施形態では、上層流路５２は、下層流路５８と、流路断面が同形状で、流路間距離及び流路幅が同じとしたが、こうしたものに限定されない。例えば、図４に示すように、上層流路５２は、下層流路５８よりも、流路間距離、流路幅及び流路断面積の全てが小さくてもよい。上層流路５２は、下層流路５８よりもウエハＷの温度に影響しやすいため、温度の微調整に適している。このため、上層流路５２の流路間距離や流路幅、流路断面積を下層流路５８よりも小さくすれば、温度を微調整しやすく、ウエハＷの均熱性をより高めることができる。図４では、上層流路５２の流路間距離及び流路幅の両方が下層流路５８よりも小さく、セラミックプレート２０が配置された全域に行き渡るようにきめ細かく配置されている。このため、セラミックプレート２０が配置された全域にわたって温度を微調整しやすい。また、図４では、貫通孔２７ｃの周辺において、上層流路５２は下層流路５８よりも流路間距離が小さくなっており、貫通孔２７ｃの近くに設けられている。冷却プレート４０のうち貫通孔２７ｃの周辺は、他の部分よりも熱引きが悪い場合が多いが、ウエハＷの温度に影響しやすい上層流路５２が貫通孔２７ｃの近くにあり、貫通孔２７ｃの周辺を効率よく冷却できるため、温度を微調整しやすい。貫通孔２８ｃ，２９ｃについても同様である。また、図４では、貫通孔２７ｃの周辺において、上層流路５２は下層流路５８よりも流路幅が小さくなっている。冷却プレート４０のうち貫通孔２７ｃの周辺は、他の部分と熱引きが大きく異なるため温度の微調整が難しいが、温度の微調整に適した上層流路５２の流路幅が小さく、局所的な冷却ができるため、温度を微調整しやすい。貫通孔２８ｃ，２９ｃについても同様である。また、図４では、上層流路５２は下層流路５８よりも流路断面積が小さいため、下層流路５８で主冷却を行い、上層流路５２で副冷却を行うことで、温度を微調整しやすい。上層流路５２は、下層流路５８よりも、流路間距離、流路幅及び流路断面積のうちの１以上が小さくてもよい。
上述した実施形態において、上層流路５２は、冷却プレート４０を複数に分割したゾーンごとに独立して設けられていてもよい。例えば、図５に示すように、円形の内側ゾーンＺ１（図５の境界４０ｄの内側）に内側流路５３が設けられ、内側ゾーンＺ１を取り囲む環状の外側ゾーンＺ２（図５の境界４０ｄの外側）に外側流路５４が設けられていてもよい。内側ゾーンＺ１は、中心が冷却プレート４０と同じで直径が冷却プレート４０よりも小さい円形のゾーンである。内側流路５３は、内側ゾーンＺ１の全域に行き渡るように、一筆書きの要領で設けられている。具体的には、内側流路５３は、外周側の入口５３ｉから中央部の出口５３ｏまで渦巻状に設けられている。また、外側流路５４は、外側ゾーンＺ２の全域に行き渡るように、一筆書きの要領で設けられている。具体的には、外側流路５４は、外周側の入口５４ｉから内周側の出口５４ｏまで渦巻状に設けられている。内側流路５３の入口５３ｉ及び出口５３ｏと、外側流路５４の入口５４ｉ及び出口５４ｏとは、各々異なる冷媒冷却装置に接続されており、各流路５３，５４を循環する冷媒の温度は独立して制御される。このため、ゾーンごとに個別に温度を調整できる。特に、温度の微調整に適した上層流路５２がゾーンごとに独立しているため、温度を微調整しやすく、ウエハＷの均熱性をより高めることができる。なお、図５では、冷却プレート４０を内側ゾーンＺ１と外側ゾーンＺ２の２つに分割して、各ゾーンＺ１，Ｚ２に各流路５３，５４を配置したが、冷却プレート４０を３つ以上に分割して、ゾーンごとに流路を配置してもよい。また、ゾーンの形状は、特に限定されず、円形や環状のほか、半円形、扇形、円弧状などとしてもよい。また、上層流路５２と同様、下層流路５８についても、冷却プレート４０を複数に分割したゾーンごとに独立して設けられていてもよい。なお、温度の微調整に適した上層流路５２のゾーン数ｍ（ｍ≧１）を、下層流路５８のゾーン数ｎ（ｎ≧１）よりも多くすれば、ウエハＷの温度をより細やかに微調整できる。
上述した実施形態において、上層流路５２は、図６に示すように、貫通孔２７ｃの手前の分岐点５２ａで２つに分岐し、貫通孔２７ｃの奥の合流点５２ｂで１つに合流してもよい。図６では、貫通孔２７ｃの両サイドだけでなく、全周にわたって上層流路５２を下層流路５８よりも貫通孔２７ｃに近づけることができる。冷却プレート４０のうち貫通孔２７ｃの周辺は、他の部分と熱引きが大きく異なるため温度の微調整が難しいが、上層流路５２が貫通孔２７ｃの近くにあれば、温度を微調整しやすく、ウエハＷの均熱性をより高めることができる。特に、図６では、貫通孔２７ｃの全周を囲むように上層流路５２が配置されるため、貫通孔２７ｃ周辺の均熱性をより高めることができる。貫通孔２８ｃ，２９ｃについても同様である。なお、下層流路５８も、上層流路５２と同様に、貫通孔の手前の分岐点で２つに分岐し、貫通孔の奥の合流点で１つに合流していてもよい。
上述した実施形態では、上層流路５２及び下層流路５８は、平面視したときに重なるものとしたが、こうしたものに限定されない。例えば、図７に示すように、平面視したときに、上層流路５２と下層流路５８とが交互に配列されていてもよい。上層流路５２がない部分の冷却を下層流路５８で補い、下層流路５８がない部分の冷却を上層流路５２で補うことができるため、ウエハの均熱性を高めることができる。
上述した実施形態では、冷媒流路５０は、セラミックプレート２０に近い上層流路５２と、セラミックプレート２０から遠い下層流路５８を有するものとし、流路の上下は不変としたが、流路の上下が途中で入れ替わってもよい。例えば、図８に示すように、冷媒流路５０は、第１流路６１と第２流路６２とを有し、内側ゾーンＺ１と外側ゾーンＺ２との境界４０ｄで第１流路６１と第２流路６２の上下が入れ替わるものとしてもよい。第１流路６１は、外側ゾーンＺ２ではセラミックプレート２０の近くに配置され（上層６１ｕ）、内側ゾーンＺ１ではセラミックプレート２０から遠くに配置されている（下層６１ｌ）。図９に示すように、第１流路６１は、外周側の入口６１ｉから中央部の出口６１ｏまで、渦巻状に設けられている。上層６１ｕは、平面視したときに図５の外側流路５４と同じになるように配置され、下層６１ｌは、平面視したときに図５の内側流路５３と同じになるように配置され、上層６１ｕの内周側の端と下層６１ｌの外周側の端とが、第１連通部６１ｃで連通している。なお、図９では、下層６１ｌは濃い網掛けで示し、連通部６１ｃは薄い網掛けで示し、上層６１ｕは白で示した。第２流路６２は、外側ゾーンＺ２ではセラミックプレート２０から遠くに配置され（下層６２ｌ）、内側ゾーンＺ１ではセラミックプレート２０の近くに配置されている（上層６２ｕ）。第２流路６２は、中央部の入口６２ｉから外周側の出口６２ｏまで、渦巻状に設けられている。上層６２ｕは、平面視したときに第１流路６１の下層６１ｌと同じになるように配置され、下層６２ｌは、平面視したときに第１流路６１の上層６１ｕと同じになるように配置され、上層６２ｕの外周側の端と下層６２ｌの内周側の端とが、第２連通部で連通している（図示省略）。第２連通部は、第１連通部６１ｃと干渉しないよう、例えば第１連通部６１ｃを迂回するように配置されている。第１流路６１と第２流路６２は、各々異なる冷媒冷却装置である第１冷媒冷却装置及び第２冷媒冷却装置に接続されており、各流路６１，６２を循環する冷媒の温度は独立して制御される。冷媒流路５０のうちセラミックプレート２０に近い層では、セラミックプレート２０から遠い層よりも、セラミックプレート２０側からの入熱が大きいため、流路内の冷媒の温度分布が大きくなりやすい。図８のように冷媒流路５０の層の上下を途中で入れ替えた場合には、こうした大きな入熱が複数の流路に分散される。このため、下層６１ｌ，６２ｌ全体での冷媒の温度分布は層の上下を入れ替えない場合よりも大きくなるものの、ウエハＷの温度に影響しやすい上層６１ｕ，６２ｕ全体での冷媒の温度分布は小さくなり、ウエハＷの均熱性をより高めることができる。なお、図８では、第１流路６１と第２流路６２の流路断面積を同じとしたが、異なるものとしてもよい。こうすれば、流路６１，６２の各流路断面積は略一定として冷媒の流れを円滑に保つとともに、ウエハＷの温度に影響しやすい上層の冷媒流路において内側ゾーンＺ１と外側ゾーンＺ２とでの流路断面積を変えることができる。また、上層流路５２を上層６１ｕ，６２ｕに読み換えたり、下層流路５８を下層６１ｌ，６２ｌに読み替えたりして、本明細書の種々の態様を適用してもよい。
上述した実施形態において、冷却プレート４０の製法は、特に限定されないが、例えば以下のようにしてもよい。まず、金属製（例えばアルミニウム製）の下プレート及び中プレートを用意する。下プレート及び中プレートは、いずれも、平面状の上面に溝が設けられており、下面は平面である。次に、下プレートの溝が塞がれるように、下プレートの上面と中プレートの下面とを拡散接合法やろう接合法などで接合する。これにより、下プレートの溝と中プレートの下面とで囲われた下層流路５８が形成される。続いて、金属製（例えばアルミニウム製）の上プレートを用意する。上プレートは、上面及び下面が平面である。そして、中プレートの溝が塞がれるように、中プレートの上面と上プレートの下面とを拡散接合法やろう接合法などで接合して、一体構造の接合体を得る。これにより、中プレートの溝と上プレートの下面とで囲われた上層流路５２が形成される。最後に、接合体の下面から上層流路５２や下層流路５８に向けて入口５２ｉ，５８ｉや出口５２ｏ，５８ｏを穿設するとともに、上下方向に貫通する貫通孔２７ｃ〜２９ｃを形成して、一体構造の冷却プレート４０を得る。この製法では、樹脂などの熱伝導が悪い材料を用いずに一体構造とすることにより、均熱性や冷却効率の良い冷却プレート４０が得られる。なお、ここでは、下プレートと中プレートとを接合してから上プレートを接合したが、接合順序は特に限定されず、全てのプレートを一度に接合してもよい。セラミックプレート２０の製法は、例えば以下のようにしてもよい。まず、造粒したセラミック材料顆粒（例えばアルミナ顆粒）を所定の厚さになるように金型に敷き詰めて成形し、焼成して平板を得る。得られた平板の上に静電電極２５を印刷により形成し、その上に先程と同様のセラミック材料顆粒を敷き詰めて成形し、焼成して電極内蔵平板を得る。得られた電極内蔵平板の上にヒータ電極２２を配置し又は印刷により形成し、その上に先程と同様のセラミック材料顆粒を敷き詰めて成形し、焼成してセラミックプレート２０を得る。静電チャックヒータ１０は、こうして得られたセラミックプレート２０と冷却プレート４０との間に接着シート３０を挟み、必要に応じて加熱や加圧を行い、セラミックプレート２０と冷却プレート４０とを接着して製造してもよい。
上述した実施形態では、上層流路５２は、外周部に入口５２ｉがあり中央部に出口５２ｏがあるものとしたが、入口と出口が反対でもよい。また、図１１に示すように、外周部に入口５２ｉと出口５２ｏが並んで配置され、入口側の流路と出口側の流路が中央部にある折り返し部まで並走していてもよい。また、上層流路５２は、渦巻状としたが、渦巻状でなくてもよく、ジグザグ状などとしてもよい。下層流路５８や、第１，２流路６１，６２についても同様である。
上述した実施形態では、冷媒流路５０は、セラミックプレート２０が配置された全域にわたって上下２層の多層構造であるものとしたが、一部は単層構造でもよい。例えば外周部のみが多層構造でもよいし、中央部のみが多層構造でもよい。また、上下３層以上の多層構造でもよい。
上述した実施形態において、各冷媒流路は、流路の途中（入口と出口の間）で断面積や断面形状が変化していてもよい。例えば、熱引きを良くしたい部分において、流路断面積を大きくするなどして冷媒を流れやすくすれば、冷媒の流速が早くなるため、熱引きが良くなる。
上述した実施形態において、セラミックプレート２０には、セラミックプレート２０を複数に分割したゾーンごとにヒータ電極２２が埋設されていてもよい。このゾーンは、冷却プレート４０のゾーンと同じとしてもよい。こうすれば、セラミックプレート２０の各ゾーンに適した冷却ができる。
上述した実施形態では、セラミックプレート２０には、ヒータ電極２２と静電電極２５とが内蔵されているものとしたが、静電電極及びヒータ電極の少なくとも一方が内蔵されていればよい。また、セラミックプレート２０にはＲＦ電極が内蔵されていてもよい。
上述した実施形態では、冷却プレート４０は、貫通孔として、貫通孔２７ｃ〜２９ｃを備えているものとしたが、これらのうちの１以上を省略してもよい。また、貫通孔として、セラミックプレート２０の表面にＨｅガスなどを供給するガス孔や、セラミックプレート２０を測温をするセンサの挿入孔などを備えていてもよい。
本発明は、半導体の製造装置などに利用可能である。
１０ 静電チャックヒータ、２０ セラミックプレート、２０ａ ウエハ載置面、２０ｂ 下面、２２ ヒータ電極、２５ 静電電極、２７〜２９ 孔、２７ｃ〜２９ｃ 貫通孔、３０ 接着シート、４０ 冷却プレート、４０ｂ 下面、４０ｄ 境界、５０ 冷媒流路、５２ 上層流路、５２ａ 分岐点、５２ｂ 合流点、５２ｉ 入口、５２ｏ 出口、５３ 内側流路、５３ｉ 入口、５３ｏ 出口、５４ 外側流路、５４ｉ 入口、５４ｏ 出口、５８ 下層流路、５８ｉ 入口、５８ｏ 出口、６１ 第１流路、６１ｃ 第１連通部、６１ｉ 入口、６１ｏ 出口、６１ｌ 下層、６１ｕ 上層、６２ 第２流路、６２ｉ 入口、６２ｏ 出口、６２ｌ 下層、６２ｕ 上層、Ｚ１ 内側ゾーン、Ｚ２ 外側ゾーン。

Claims (8)

  1. 上面にウエハ載置面を有し、静電電極及びヒータ電極の少なくとも一方が内蔵されたセラミックプレートと、
    前記セラミックプレートの前記ウエハ載置面とは反対側の下面に配置され、前記セラミックプレートを冷却する冷却プレートと、
    を備え、
    前記冷却プレートには冷媒流路が設けられ、前記冷媒流路は少なくとも一部が前記ウエハ載置面からの距離の異なる上下２層以上の多層構造である、
    ウエハ載置装置。
  2. 前記冷媒流路のうち前記セラミックプレートに近い層は、前記セラミックプレートから遠い層よりも、流路間距離、流路幅及び流路断面積のうちの１以上が小さい、請求項１に記載のウエハ載置装置。
  3. 前記冷媒流路のうち前記セラミックプレートに近い層は、前記冷却プレートを複数に分割したゾーンごとに独立して設けられている、請求項１又は２に記載のウエハ載置装置。
  4. 前記冷却プレートは、上下方向に貫通する貫通孔を有し、前記貫通孔の周辺において、前記冷媒流路のうち前記セラミックプレートに近い層は、前記セラミックプレートから遠い層よりも前記貫通孔の近くに設けられている、請求項１〜３のいずれか１項に記載のウエハ載置装置。
  5. 前記冷媒流路は、平面視したときに、前記セラミックプレートに近い層と前記セラミックプレートから遠い層とが交互に配列されている、請求項１〜４のいずれか１項に記載のウエハ載置装置。
  6. 前記冷媒流路は、前記冷却プレートを複数に分割したゾーンの境界において、前記境界を挟んだ一方にある前記セラミックプレートに近い層と前記境界を挟んだ他方にある前記セラミックプレートから遠い層とが第１連通部で連通するとともに、前記境界を挟んだ一方にある前記セラミックプレートから遠い層と前記境界を挟んだ他方にある前記セラミックプレートに近い層とが第２連通部で連通して、層の上下が入れ替わる、請求項１〜５のいずれか１項に記載のウエハ載置装置。
  7. 前記冷媒流路は、前記冷却プレートを平面視したときに、前記セラミックプレートに近い層の入口側に前記セラミックプレートから遠い層の出口があり、前記セラミックプレートに近い層の出口側に前記セラミックプレートから遠い層の入口がある、請求項１〜６のいずれか１項に記載のウエハ載置装置。
  8. 前記冷却プレートは、ヒータを有さない、請求項１〜７のいずれか１項に記載のウエハ載置装置。
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