JP2021174586A - セラミックヒータ及びその製法 - Google Patents

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Abstract

【課題】熱電対でウエハの温度の測定を正確に行う。【解決手段】セラミックヒータ１０は、上面にウエハ載置面２０ａを有する円盤状のセラミック基体２０と、セラミック基体２０に埋設された抵抗発熱体２２，２４と、セラミック基体２０を前記セラミック基体２０の下面から支持する筒状シャフト４０と、抵抗発熱体２２，２４とウエハ載置面２０ａとの間に設けられ、セラミック基体２０の内部の中心側の起点位置Ｓから外周側の終端位置Ｅに至る熱電対通路２７と、セラミック基体２０の下面２０ｂのうち筒状シャフト４０に囲まれたシャフト内領域２０ｄに開口し、熱電対通路２７に連通する熱電対挿入穴２６と、を備える。【選択図】図２

Description

本発明は、セラミックヒータ及びその製法に関する。
従来、セラミックヒータとしては、ウエハ載置面を有する円盤状のセラミック基体の内周側と外周側にそれぞれ独立に抵抗発熱体を埋め込んだ２ゾーンヒータと呼ばれるものが知られている。例えば特許文献１には、図９に示すシャフト付きセラミックヒータ４１０が開示されている。このシャフト付きセラミックヒータ４１０は、セラミック基体４２０の外周側の温度を外周側熱電対４５０で測定する。熱電対ガイド４３２は、筒状部材であり、ストレートシャフト４４０の内部で下方から上方にまっすぐ延びたあと円弧状に曲げられて９０°方向転換している。この熱電対ガイド４３２は、セラミック基体４２０の裏面のうちストレートシャフト４４０に囲まれた領域に設けられたスリット４２７ａに取り付けられている。スリット４２７ａは、熱電対通路４２７の入口部分をなす。外周側熱電対４５０は、熱電対ガイド４３２の筒内に挿入されて熱電対通路４２７の終端位置に達している。
特許第５５０１４６７号公報
しかしながら、セラミックヒータ４１０では、ウエハ載置面４２０ａと外周側熱電対４５０とが乖離している。そのため、ウエハを載置した状態で測温したときに、ウエハの実際の温度と外周側熱電対４５０の測温結果とが異なっており、ウエハの温度を外周側熱電対４５０で正確に測定することができていなかった。
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、熱電対でウエハの温度の測定を正確に行うことを主目的とする。
本発明のセラミックヒータは、
上面にウエハ載置面を有する円盤状のセラミック基体と、
前記セラミック基体に埋設された抵抗発熱体と、
前記セラミック基体を前記セラミック基体の下面から支持する筒状シャフトと、
前記抵抗発熱体と前記ウエハ載置面との間に設けられ、前記セラミック基体の内部の中心側の起点位置から外周側の終端位置に至る熱電対通路と、
前記セラミック基体の前記下面のうち前記筒状シャフトに囲まれたシャフト内領域に開口し、前記熱電対通路に連通する熱電対挿入穴と、
を備えたものである。
本発明のセラミックヒータでは、熱電対を用いてウエハの温度を測定する際、熱電対を、熱電対挿入穴の開口から、抵抗発熱体とウエハ載置面との間に設けられた熱電対通路に挿入する。そして、熱電対の測温部（先端）をセラミック基体の外周側の終端位置に配置する。この終端位置は、抵抗発熱体とウエハ載置面との間にある。そのため、従来に比べて熱電対の測温部がウエハの近くに配置される。したがって、熱電対でウエハ温度を正確に測定することができる。
本発明のセラミックヒータにおいて、前記セラミック基体は、上面側に前記ウエハ載置面を有する上側プレートと、前記抵抗発熱体が埋設され前記上側プレートの下面側に設けられた下側プレートとを有し、前記熱電対通路は、前記上側プレートの下面に設けられた上側プレート溝と前記上側プレート溝を覆う前記下側プレートとで形成され、前記熱電対挿入穴は、前記下側プレートを厚さ方向に貫通するように設けられていてもよい。こうすれば、上側プレート溝と熱電対挿入穴と位置を合わせて上側プレートの下面側に下側プレートを設けることで、抵抗発熱体とウエハ載置面との間に熱電対を挿入可能なセラミックヒータを得ることができる。この場合、前記熱電対挿入穴の幅は、前記熱電対通路のうち前記熱電対挿入穴と連通する部分の幅よりも小さくてもよい。こうすれば、上側プレートと下側プレートとを接合する際に、上側プレート溝と熱電対挿入穴との位置のずれを許容することができる。
本発明のセラミックヒータにおいて、前記セラミック基体は、上面側に前記ウエハ載置面を有する上側プレートと、前記抵抗発熱体が埋設され前記上側プレートの下面側に設けられた下側プレートとを有し、前記熱電対通路は、前記下側プレートの上面に設けられた下側プレート溝と前記下側プレートを覆う前記上側プレートとで形成され、前記熱電対挿入穴は、前記熱電対通路に連通するように前記下側プレートを厚さ方向に貫通するように設けられていてもよい。こうすれば、上側プレートの下面側に下側プレートを設けることで抵抗発熱体とウエハ載置面との間に熱電対を挿入可能なセラミックヒータを容易に得ることができる。
本発明のセラミックヒータにおいて、前記抵抗発熱体は、前記セラミック基体の中央部に設けられた一対の端子の一方から複数の折り返し部で折り返されつつ配線されたあと、前記一対の端子の他方に至る形状であり、前記熱電対挿入穴は、前記折り返し部同士が向かい合っている発熱体不存在領域を利用して設けられていてもよい。こうすれば、熱電対挿入穴を設ける際の加工代（しろ）を確保することができる。
本発明のセラミックヒータにおいて、前記抵抗発熱体は、前記セラミック基体の中央部に設けられた一対の端子の一方から前記セラミック基体の外周部に延び出し、前記外周部に配線されたあと、前記外周部から前記一対の端子の他方に至る形状であり、前記熱電対挿入穴は、前記一対の端子のそれぞれから前記外周部に延び出した前記抵抗発熱体のジャンパ同士が向かい合っている発熱体不存在領域を利用して設けられていてもよい。こうすれば、熱電対挿入穴を設ける際の加工代（しろ）を確保することができる。
本発明のセラミックヒータにおいて、前記熱電対通路と前記抵抗発熱体との間隔及び前記熱電対通路と前記抵抗発熱体との間隔は３ｍｍ以上離れていることが好ましい。こうすれば、熱電対通路と抵抗発熱体との間の絶縁性や熱電対挿入穴と抵抗発熱体との間の絶縁性を維持しやすくなる。
本発明のセラミックヒータにおいて、前記熱電対通路に挿入された熱電対を備えていてもよい。こうすれば、熱電対の測温部は、抵抗発熱体とウエハ載置面との間に配置されるため、熱電対でウエハ温度を正確に測定することができる。この場合、前記熱電対挿入穴に取り付けられ、前記熱電対が前記熱電対通路に挿入するのをガイドする熱電対ガイドを備え、前記熱電対は、前記熱電対ガイドにガイドされて前記熱電対通路に挿入されていてもよい。
本発明の第１セラミックヒータの製法は、
（ａ）上面側にウエハ載置面を有する上側プレートの下面に中心側の起点位置から外周側の終端位置まで上側プレート溝を設ける工程と、
（ｂ）抵抗発熱体が埋設された下側プレートを厚さ方向に貫通する熱電対挿入穴を設ける工程と、
（ｃ）前記上側プレート溝と前記熱電対挿入穴とが一致するように前記上側プレートと前記下側プレートとを一体化する工程と、
を含むものである。
第１のセラミックヒータの製法では、上側プレート溝と熱電対挿入穴との位置を合わせて上側プレートと下側プレートを一体化することで、抵抗発熱体とウエハ載置面との間に熱電対を挿入可能なセラミックヒータを製造することができる。なお、「一体化」は、例えば接合、接着、圧着などにより行われる。
本発明の第１のセラミックヒータの製法において、前記工程（ｂ）では、前記熱電対挿入穴の幅は、前記上側プレート溝の幅よりも小さく設けてもよい。こうすれば、上側プレートと下側プレートとを一体化する際に、熱電上側プレート溝と熱電対挿入穴との位置のずれを許容することができる。
本発明の第２のセラミックヒータの製法は、
（ａ）抵抗発熱体が埋設された下側プレートの上面の中心側の起点位置から外周部の終端位置まで下側プレート溝を設ける工程と、
（ｂ）前記熱電対通路に連通するように、前記下側プレートを厚さ方向に貫通する熱電対挿入穴を設ける工程と、
（ｃ）前記下側プレートの上面と、上面にウエハ載置面を有する上側プレートの下面とを一体化する工程と、
を含むものである。
本発明の第２セラミックヒータの製造方法では、上側プレートと下側プレートとを一体化することで、抵抗発熱体とウエハ載置面との間に熱電対を挿入可能なセラミックヒータを製造することができる。
セラミックヒータ１０の斜視図。 図１のＡ−Ａの断面図。 図１のＢ−Ｂの断面図。 図３の部分拡大図。 セラミックヒータ１０の製造方法の一例を示す図。 セラミックヒータ１１０の製造方法の一例を示す図。 セラミックヒータ１１０の断面図。 セラミックヒータ２１０の断面図。 セラミックヒータ４１０の断面図。
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はセラミックヒータ１０の斜視図、図２は図１のＡ−Ａ断面図、図３は図１のＢ−Ｂ断面図である。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、セラミックヒータの向きによって「上」「下」は「左」「右」になったり「前」「後」になったりする。
セラミックヒータ１０は、エッチングやＣＶＤなどの処理が施されるウエハＷを加熱するために用いられるものであり、図示しない真空チャンバ内に設置される。このセラミックヒータ１０は、ウエハ載置面２０ａを有する円盤状のセラミック基体２０と、セラミック基体２０のウエハ載置面２０ａとは反対側の面（下面）２０ｂに接合された筒状シャフト４０とを備えている。
セラミック基体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。セラミック基体２０の直径は特に限定されるものではないが、例えば３００ｍｍ程度である。セラミック基体２０は、セラミック基体２０と同心円状の仮想境界２０ｃ（図３参照）によって小円形の内周側ゾーンＺ１と円環状の外周側ゾーンＺ２とに分けられている。セラミック基体２０の内周側ゾーンＺ１には内周側抵抗発熱体２２が埋設され、外周側ゾーンＺ２には外周側抵抗発熱体２４が埋設されている。抵抗発熱体２２，２４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で構成されている。セラミック基体２０は、図２に示すように、上側プレートＰ１と下側プレートＰ２とを面接合することにより作製されている。この点は後で詳述する。
筒状シャフト４０は、セラミック基体２０と同じく窒化アルミニウム、アルミナなどのセラミックスで形成されている。筒状シャフト４０は、上端のフランジ部４０ａがセラミック基体２０に拡散接合されている。
内周側抵抗発熱体２２は、図３に示すように、一対の端子２２ａ，２２ｂの一方から端を発し、一筆書きの要領で複数の折り返し部で折り返されつつ内周側ゾーンＺ１のほぼ全域に配線されたあと、一対の端子２２ａ，２２ｂの他方に至るように形成されている。一対の端子２２ａ，２２ｂは、シャフト内領域２０ｄ（セラミック基体２０の下面２０ｂのうち筒状シャフト４０の内側領域）に設けられている。一対の端子２２ａ，２２ｂには、それぞれ金属製（例えばＮｉ製）の給電棒４２ａ，４２ｂが接合されている。
外周側抵抗発熱体２４は、図３に示すように、一対の端子２４ａ，２４ｂの一方からセラミック基体２０の外周側ゾーンＺ２に延び出し、一筆書きの要領で複数の折り返し部で折り返されつつ外周側ゾーンＺ２のほぼ全域に配線されたあと、外周側ゾーンＺ２から一対の端子２４ａ，２４ｂの他方に至るように形成されている。一対の端子２４ａ，２４ｂは、セラミック基体２０の下面２０ｂのシャフト内領域２０ｄに設けられている。一対の端子２４ａ，２４ｂには、それぞれ金属製（例えばＮｉ製）の給電棒４４ａ，４４ｂが接合されている。なお、外周側抵抗発熱体２４のうち一対の端子２４ａ，２４ｂのそれぞれから外周側ゾーンＺ２に延び出す部分を、ジャンパ２４ｃ，２４ｄと称することとする。
セラミック基体２０の内部には、図２に示すように、外周側熱電対５０を挿入するための長穴形状の熱電対通路２７が、ウエハ載置面２０ａと抵抗発熱体２２，２４との間にウエハ載置面２０ａと平行に設けられている。また、熱電対通路２７は、セラミック基体２０内部の中心側の起点位置Ｓからセラミック基体２０の外周部の終端位置Ｅに向かって直線的に延びている。セラミック基体２０のうち、シャフト内領域２０ｄから熱電対通路２７に至る部分は、熱電対ガイド３２の湾曲部３４の先端を嵌め込むための長溝形状の熱電対挿入穴２６になっている。熱電対挿入穴２６は、シャフト内領域２０ｄに開口している。熱電対挿入穴２６は、図２〜４に示すように、セラミック基体２０のうち内周側抵抗発熱体２２の折り返し部同士が向かい合っている発熱体不存在領域２５を利用して、シャフト内領域２０ｄの中心側から外周側及びウエハ載置面２０ａに向かって延び、内周側抵抗発熱体２２とウエハ載置面２０ａとの間にある熱電対通路２７に連通している。熱電対挿入穴２６の幅αは、熱電対通路２７のうち熱電対挿入穴２６と連通する部分の幅β（図４参照）よりも小さく形成されている。熱電対挿入穴２６と抵抗発熱体２２，２４との間隔や熱電対通路２７と抵抗発熱体２２，２４との間隔は、絶縁性を維持するために３ｍｍ以上離れていることが好ましい。
熱電対ガイド３２は、図２に示すように、ガイド穴３２ａを備えた金属製（例えばステンレス製）の筒状部材である。熱電対ガイド３２は、ウエハ載置面２０ａに対して垂直方向に延びる垂直部３３と、垂直方向から水平方向に転換する湾曲部３４とを備えている。湾曲部３４の曲率半径は特に限定するものではないが、例えば２０〜４０ｍｍ程度である。熱電対ガイド３２のガイド穴３２ａには、外周側熱電対５０が挿通されている。湾曲部３４の先端は、熱電対挿入穴２６に単に嵌め込まれているだけでもよいし、熱電対挿入穴２６内に接合又は接着されていてもよい。
筒状シャフト４０の内部には、図２〜４に示すように、熱電対ガイド３２のほか、内周側抵抗発熱体２２の一対の端子２２ａ，２２ｂのそれぞれに接続される給電棒４２ａ，４２ｂや外周側抵抗発熱体２４の一対の端子２４ａ，２４ｂのそれぞれに接続される給電棒４４ａ，４４ｂが配置されている。筒状シャフト４０の内部には、セラミック基体２０の中央付近の温度を測定するための内周側熱電対４８やセラミック基体２０の外周付近の温度を測定するための外周側熱電対５０も配置されている。内周側熱電対４８は、セラミック基体２０のシャフト内領域２０ｄに設けられた凹部４９に差し込まれ、先端の測温部４８ａがセラミック基体２０に接触している。凹部４９は、下面２０ｂのうち各端子２２ａ，２２ｂ，２４ａ，２４ｂや熱電対挿入穴２６がない位置に設けられている。外周側熱電対５０は、シース熱電対であり、熱電対ガイド３２のガイド穴３２ａ及び熱電対通路２７を通過するように配置されている。
次に、セラミックヒータ１０の製造方法の一例を説明する。図５は、セラミックヒータ１０の製造方法の一例を示す図である。
まず、上面にウエハ載置面２０ａを有する上側プレートＰ１と、複数の折り返し部で折り返されつつ配線された抵抗発熱体２２，２４が埋設された下側プレートＰ２とを作製する。上側プレートＰ１と下側プレートＰ２とは、例えば、モールドキャスト法によりセラミック成形体を作製し、セラミック成形体を焼成することで得られる。ここで、「モールドキャスト法」とは、セラミック原料粉末とモールド化剤とを含むセラミックスラリーを成形型内に注入し、その成形型内でモールド化剤を化学反応させてセラミックスラリーをモールド化させることにより成形体を得る方法をいう。モールド化剤としては、例えば、イソシアネート及びポリオールを含み、ウレタン反応によりモールド化するものとしてもよい。続いて、図５（ａ）に示すように、上側プレートＰ１の下面に、上側プレート溝２７ａを形成する。具体的には、上側プレートＰ１の下面の中心側の起点位置Ｓから、外周部の終端位置Ｅまで直線状に延びる溝を切削加工やブラスト加工により形成する。
続いて、図５（ｂ）に示すように、下側プレートＰ２の発熱体不存在領域２５に熱電対挿入穴２６を形成する。具体的には、下側プレートＰ２を厚さ方向に貫通する貫通穴を切削加工やブラスト加工により形成する。熱電対挿入穴２６の短手方向の幅αは、上側プレート溝２７ａのうち熱電対挿入穴２６と連通する部分の幅βより小さくする。
続いて、図５（ｃ）に示すように、上側プレートＰ１と下側プレートＰ２とを接合してセラミック基体２０を得る。具体的には、ウエハ載置面２０ａ側からみたとき、熱電対挿入穴２６が上側プレート溝２７ａの内側にくるように上側プレートＰ１と下側プレートＰ２とを重ね合わせたあと、両者を接合する。こうすることで、上側プレート溝２７ａと上側プレート溝２７ａを覆う下側プレートＰ２とによって、抵抗発熱体２２，２４とウエハ載置面２０ａとの間に熱電対通路２７が形成される。
続いて、セラミック基体２０と筒状シャフト４０とを接合する。筒状シャフト４０は、例えば、モールドキャスト法によりセラミック成形体を作製し、セラミック成形体を焼成することで得られる。最後に、シャフト内領域２０ｄのうち端子２２ａ，２２ｂ，２４ａ，２４ｂに対応する位置に貫通穴を設け、端子２２ａ，２２ｂ，２４ａ，２４ｂをシャフト内領域２０ｄに露出させる。そして、端子２２ａ，２２ｂ，２４ａ，２４ｂと給電棒４２ａ，４２ｂ，４４ａ，４４ｂとを、ろう材で接合する。
次に、セラミックヒータ１０の使用例について説明する。まず、図示しない真空チャンバ内にセラミックヒータ１０を設置し、そのセラミックヒータ１０のウエハ載置面２０ａにウエハＷを載置する。そして、内周側熱電対４８によって検出された温度が予め定められた内周側目標温度となるように内周側抵抗発熱体２２に供給する電力を調整すると共に、外周側熱電対５０によって検出された温度が予め定められた外周側目標温度となるように外周側抵抗発熱体２４に供給する電力を調整する。これにより、ウエハＷの温度が所望の温度になるように制御される。そして、真空チャンバ内を真空雰囲気もしくは減圧雰囲気になるように設定し、真空チャンバ内にプラズマを発生させ、そのプラズマを利用してウエハＷにＣＶＤ成膜を施したりエッチングを施したりする。
以上説明した本実施形態のセラミックヒータ１０では、外周側熱電対５０を用いてウエハＷの温度を測定する際、外周側熱電対５０を、熱電対挿入穴２６の開口から、抵抗発熱体２２，２４とウエハ載置面２０ａとの間に設けられた熱電対通路２７に挿入する。そして、外周側熱電対５０の測温部５０ａ（先端）をセラミック基体２０の外周側の終端位置Ｅに配置する。この終端位置Ｅは、抵抗発熱体２２，２４とウエハ載置面２０ａとの間にある。そのため、従来に比べて外周側熱電対５０の測温部５０ａがウエハＷの近くに配置される。したがって、外周側熱電対５０でウエハＷの温度を正確に測定することができる。
また、セラミックヒータ１０では、上側プレート溝２７ａと熱電対挿入穴２６との位置を合わせて上側プレートＰ１の下面側に下側プレートＰ２を設けることで、抵抗発熱体２２，２４とウエハ載置面２０ａとの間に外周側熱電対５０を挿入可能なセラミックヒータを得ることができる。また、熱電対挿入穴２６の幅αは、熱電対通路２７のうち熱電対挿入穴２６と連通する部分の幅βよりも小さいため、上側プレートＰ１と下側プレートＰ２とを接合する際に、上側プレート溝２７ａと熱電対挿入穴２６との位置のずれを許容することができる。なお、熱電対通路２７のうち熱電対挿入穴２６と連通する部分より外周に位置する熱電対通路２７の幅を外周に向けてテーパ状に細くしてもよい。これにより、外周側熱電対５０の蛇行を抑制することができる。
更に、セラミックヒータ１０では、セラミック基体２０のうち内周側抵抗発熱体２２の折り返し部同士が向かい合っている発熱体不存在領域２５を利用して設けられているため、熱電対挿入穴２６を設けるための加工代（しろ）を確保することができる。
そして、セラミックヒータ１０では、熱電対挿入穴２６と抵抗発熱体２２，２４との間隔及び熱電対通路２７と抵抗発熱体２２，２４との間隔は３ｍｍ以上離れているため熱電対通路２７と抵抗発熱体２２，２４との間の絶縁性や熱電対挿入穴２６と抵抗発熱体２２，２４との間の絶縁性を維持しやすくなる。
そしてまた、セラミックヒータ１０は、熱電対通路２７に挿入された外周側熱電対５０を備えている。そのため、外周側熱電対５０の測温部５０ａは、外周側抵抗発熱体２４とウエハ載置面２０ａとの間にあり、外周側熱電対５０でウエハＷの外周の温度を正確に測定することができる。
そして更に、本実施形態のセラミックヒータ１０の製法では、上側プレート溝２７ａと熱電対挿入穴２６との位置を合わせて上側プレートＰ１と下側プレートＰ２とを接合するため、抵抗発熱体２２，２４とウエハ載置面２０ａとの間に外周側熱電対５０を挿入可能なセラミックヒータを製造することができる。
そしてまた更に、工程（ｂ）では、熱電対挿入穴２６の幅は、上側プレート溝２７ａのうち熱電対挿入穴２６と連通する部分の幅よりも小さく設けているため、上側プレートＰ１と下側プレートＰ２とを接合する際に、上側プレート溝２７ａと熱電対挿入穴２６との位置のずれを許容することができる。
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、上側プレート溝２７ａが設けられた上側プレートＰ１と、熱電対挿入穴２６を設けた上側プレートＰ１と、を接合して得られたセラミック基体２０を用いてセラミックヒータ１０を作製したが、これに限られない。例えば、図７に示すセラミックヒータ１１０を製造する方法を、図６を用いて以下に説明する。セラミックヒータ１１０は、上側プレートＰ１に上側プレート溝２７ａを設ける代わりに、下側プレートＰ２に下側プレート溝２７ｂを設けた以外は、セラミックヒータ１０と同様の構成である。まず、上面にウエハ載置面２０ａを有する上側プレートＰ１と、複数の折り返し部で折り返されつつ配線された抵抗発熱体２２，２４が埋設された下側プレートＰ２とを作製する。続いて、図６（ａ）に示すように、下側プレートＰ２の上面に下側プレート溝２７ｂを形成する。具体的には、下側プレートＰ２の上面の中心側の起点位置Ｓから外周側の終端位置Ｅまで直線状に延びる溝を切削加工やブラスト加工により形成する。続いて、図６（ｂ）に示すように、発熱体不存在領域２５に熱電対挿入穴２６を形成する。具体的には、下側プレート溝２７ｂに連通するように、下側プレートＰ２を厚さ方向に貫通する貫通穴を切削加工やブラスト加工により形成する。続いて、図６（ｃ）に示すように、上側プレートＰ１と下側プレートＰ２とを接合してセラミック基体１２０を得る。このようにして得られたセラミック基体１２０を用いて、図７に示すセラミックヒータ１１０を作製してもよい。こうすることで、下側プレート溝２７ｂと下側プレート溝２７ｂを覆う上側プレートＰ１とによって、抵抗発熱体２２，２４とウエハ載置面２０ａとの間に熱電対通路２７が形成される。なお、図６，７では、上述した実施形態と同じ構成要素には同じ符号を付した。
上述した実施形態では、熱電対挿入穴２６は、内周側抵抗発熱体２２の折り返し部同士が向かい合っている発熱体不存在領域２５を利用して設けられているが、これに限られない。例えば、図８に示すセラミックヒータ２１０のように、熱電対挿入穴２６は、発熱体不存在領域２２５を利用して設けられていてもよい。発熱体不存在領域２２５は、図８に示すように、端子２４ａから外周側ゾーンＺ２に延び出すジャンパ２４ｃと端子２４ｂから外周側ゾーンＺ２に延び出すジャンパ２４ｄとが向かい合っている領域である。このようにしても、熱電対挿入穴２６を設けるための加工代（しろ）を確保することができる。なお、図８では、上述した実施形態と同じ構成要素には同じ符号を付した。
上述した実施形態では、上側プレートＰ１と下側プレートＰ２とを接合してセラミックヒータ１０を作製したがこれに限られない。例えば、未焼成の上側プレート成形体及び下側プレート成形体を作製し、加工したあと最後に一体化して焼成してもよい。
上述した実施形態では、抵抗発熱体２２，２４はコイル形状としたがこれに限られない。例えば、抵抗発熱体２２，２４の形状は、リボン形状やメッシュ形状などであってもよい。
上述した実施形態において、セラミック基体２０に抵抗発熱体２２，２４に加えて静電電極及びＲＦ電極の少なくとも一方を内蔵してもよい。静電電極が内蔵されている場合、静電電極に電圧を印加することでウエハＷを吸着保持できる。また、ＲＦ電極が内蔵されている場合、ウエハ載置面２０ａの上方に配置される平行平板電極（図示せず）とＲＦ電極との間に高周波電圧を印加することで、プラズマを発生させることができる。
１０，１１０，２１０ セラミックヒータ、２０，１２０ セラミック基体、２０ａ ウエハ載置面、２０ｂ 下面、２０ｃ 仮想境界、２０ｄ シャフト内領域、２２ 内周側抵抗発熱体、２２ａ，２２ｂ 端子、２４ 外周側抵抗発熱体、２４ａ，２４ｂ 端子、２４ｃ，２４ｄ ジャンパ、２５，２２５ 発熱体不存在領域、２６ 熱電対挿入穴、２７ 熱電対通路、２７ａ 上側プレート溝、２７ｂ 下側プレート溝、３２ 熱電対ガイド、３２ａ ガイド穴、３３ 直線部、３４ 湾曲部、４０ 筒状シャフト、４０ａ フランジ部、４２ａ，４２ｂ，４４ａ，４４ｂ 給電棒、４８ 内周側熱電対、４８ａ 測温部、４９ 凹部、５０ 外周側熱電対、５０ａ 測温部、４１０ セラミックヒータ、４２０ セラミック基体、４２７ 熱電対通路、４２７ａ スリット、４３２ 熱電対ガイド、４４０ 筒状シャフト、４５０ 外周側熱電対、Ｐ１ 上側プレート、Ｐ２ 下側プレート、Ｅ 終端位置、Ｓ 起点位置、Ｗ ウエハ、Ｚ１ 内周側ゾーン、Ｚ２ 外周側ゾーン。
本発明のセラミックヒータにおいて、前記セラミック基体は、上面側に前記ウエハ載置面を有する上側プレートと、前記抵抗発熱体が埋設され前記上側プレートの下面側に設けられた下側プレートとを有し、前記熱電対通路は、前記下側プレートの上面に設けられた下側プレート溝と前記下側プレート溝を覆う前記上側プレートとで形成され、前記熱電対挿入穴は、前記熱電対通路に連通するように前記下側プレートを厚さ方向に貫通するように設けられていてもよい。こうすれば、上側プレートの下面側に下側プレートを設けることで抵抗発熱体とウエハ載置面との間に熱電対を挿入可能なセラミックヒータを容易に得ることができる。
本発明のセラミックヒータにおいて、前記熱電対通路と前記抵抗発熱体との間隔及び前記熱電対挿入穴と前記抵抗発熱体との間隔は３ｍｍ以上離れていることが好ましい。こうすれば、熱電対通路と抵抗発熱体との間の絶縁性や熱電対挿入穴と抵抗発熱体との間の絶縁性を維持しやすくなる。
本発明の第１セラミックヒータの製法は、
（ａ）上面側にウエハ載置面を有する上側プレートの下面の中心側の起点位置から外周側の終端位置まで上側プレート溝を設ける工程と、
（ｂ）抵抗発熱体が埋設された下側プレートを厚さ方向に貫通する熱電対挿入穴を設ける工程と、
（ｃ）前記上側プレート溝と前記熱電対挿入穴とが一致するように前記上側プレートと前記下側プレートとを一体化する工程と、
を含むものである。
本発明の第１のセラミックヒータの製法において、前記工程（ｂ）では、前記熱電対挿入穴の幅は、前記上側プレート溝の幅よりも小さく設けてもよい。こうすれば、上側プレートと下側プレートとを一体化する際に、上側プレート溝と熱電対挿入穴との位置のずれを許容することができる。
本発明の第２のセラミックヒータの製法は、
（ａ）抵抗発熱体が埋設された下側プレートの上面の中心側の起点位置から外周部の終端位置まで下側プレート溝を設ける工程と、
（ｂ）前記下側プレート溝に連通するように、前記下側プレートを厚さ方向に貫通する熱電対挿入穴を設ける工程と、
（ｃ）前記下側プレートの上面と、上面にウエハ載置面を有する上側プレートの下面とを一体化する工程と、
を含むものである。
例えば、上述した実施形態では、上側プレート溝２７ａが設けられた上側プレートＰ１と、熱電対挿入穴２６を設けた下側プレートＰ２と、を接合して得られたセラミック基体２０を用いてセラミックヒータ１０を作製したが、これに限られない。例えば、図７に示すセラミックヒータ１１０を製造する方法を、図６を用いて以下に説明する。セラミックヒータ１１０は、上側プレートＰ１に上側プレート溝２７ａを設ける代わりに、下側プレートＰ２に下側プレート溝２７ｂを設けた以外は、セラミックヒータ１０と同様の構成である。まず、上面にウエハ載置面２０ａを有する上側プレートＰ１と、複数の折り返し部で折り返されつつ配線された抵抗発熱体２２，２４が埋設された下側プレートＰ２とを作製する。続いて、図６（ａ）に示すように、下側プレートＰ２の上面に下側プレート溝２７ｂを形成する。具体的には、下側プレートＰ２の上面の中心側の起点位置Ｓから外周側の終端位置Ｅまで直線状に延びる溝を切削加工やブラスト加工により形成する。続いて、図６（ｂ）に示すように、発熱体不存在領域２５に熱電対挿入穴２６を形成する。具体的には、下側プレート溝２７ｂに連通するように、下側プレートＰ２を厚さ方向に貫通する貫通穴を切削加工やブラスト加工により形成する。続いて、図６（ｃ）に示すように、上側プレートＰ１と下側プレートＰ２とを接合してセラミック基体１２０を得る。このようにして得られたセラミック基体１２０を用いて、図７に示すセラミックヒータ１１０を作製してもよい。こうすることで、下側プレート溝２７ｂと下側プレート溝２７ｂを覆う上側プレートＰ１とによって、抵抗発熱体２２，２４とウエハ載置面２０ａとの間に熱電対通路２７が形成される。なお、図６，７では、上述した実施形態と同じ構成要素には同じ符号を付した。

Claims (12)

  1. 上面にウエハ載置面を有する円盤状のセラミック基体と、
    前記セラミック基体に埋設された抵抗発熱体と、
    前記セラミック基体を前記セラミック基体の下面から支持する筒状シャフトと、
    前記抵抗発熱体と前記ウエハ載置面との間に設けられ、前記セラミック基体の内部の中心側の起点位置から外周側の終端位置に至る熱電対通路と、
    前記セラミック基体の前記下面のうち前記筒状シャフトに囲まれたシャフト内領域に開口し、前記熱電対通路に連通する熱電対挿入穴と、
    を備えたセラミックヒータ。
  2. 前記セラミック基体は、上面側に前記ウエハ載置面を有する上側プレートと、前記抵抗発熱体が埋設され前記上側プレートの下面側に設けられた下側プレートとを有し、
    前記熱電対通路は、前記上側プレートの下面に設けられた上側プレート溝と前記上側プレート溝を覆う前記下側プレートとで形成され、
    前記熱電対挿入穴は、前記下側プレートを厚さ方向に貫通するように設けられている、
    請求項１に記載のセラミックヒータ。
  3. 前記熱電対挿入穴の幅は、前記熱電対通路のうち前記熱電対挿入穴と連通する部分の幅よりも小さい、
    請求項１又は２に記載のセラミックヒータ。
  4. 前記セラミック基体は、上面側に前記ウエハ載置面を有する上側プレートと、前記抵抗発熱体が埋設され前記上側プレートの下面側に設けられた下側プレートとを有し、
    前記熱電対通路は、前記下側プレートの上面に設けられた下側プレート溝と前記下側プレートを覆う前記上側プレートとで形成され、
    前記熱電対挿入穴は、前記熱電対通路に連通するように前記下側プレートを厚さ方向に貫通するように設けられている、
    請求項１に記載のセラミックヒータ。
  5. 前記抵抗発熱体は、前記セラミック基体の中央部に設けられた一対の端子の一方から複数の折り返し部で折り返されつつ配線されたあと、前記一対の端子の他方に至る形状であり、
    前記熱電対挿入穴は、前記折り返し部同士が向かい合っている発熱体不存在領域を利用して設けられている、
    請求項１〜４のいずれか１項に記載のセラミックヒータ。
  6. 前記抵抗発熱体は、前記セラミック基体の中央部に設けられた一対の端子の一方から前記セラミック基体の外周部に延び出し、前記外周部に配線されたあと、前記外周部から前記一対の端子の他方に至る形状であり、
    前記熱電対挿入穴は、前記一対の端子のそれぞれから前記外周部に延び出した前記抵抗発熱体のジャンパ同士が向かい合っている発熱体不存在領域を利用して設けられている、
    請求項１〜４のいずれか１項に記載のセラミックヒータ。
  7. 前記熱電対通路と前記抵抗発熱体との間隔及び前記熱電対通路と前記抵抗発熱体との間隔は３ｍｍ以上離れている、
    請求項１〜６のいずれか１項に記載のセラミックヒータ。
  8. 請求項１〜７のいずれか１項に記載のセラミックヒータであり、
    前記熱電対通路に挿入された熱電対
    を備えたセラミックヒータ。
  9. 請求項８に記載のセラミックヒータであって、
    前記熱電対挿入穴に取り付けられ、前記熱電対が前記熱電対通路に挿入するのをガイドする熱電対ガイド
    を備え、
    前記熱電対は、前記熱電対ガイドにガイドされて前記熱電対通路に挿入されている、
    セラミックヒータ。
  10. （ａ）上面側にウエハ載置面を有する上側プレートの下面に中心側の起点位置から外周側の終端位置まで上側プレート溝を設ける工程と、
    （ｂ）抵抗発熱体が埋設された下側プレートを厚さ方向に貫通する熱電対挿入穴を設ける工程と、
    （ｃ）前記上側プレート溝と前記熱電対挿入穴とが一致するように前記上側プレートと前記下側プレートとを一体化する工程と、
    を含むセラミックヒータの製法。
  11. 前記工程（ｂ）では、前記熱電対挿入穴の幅は、前記上側プレート溝の幅よりも小さく設けられる、
    請求項１０に記載のセラミックヒータの製法。
  12. （ａ）抵抗発熱体が埋設された下側プレートの上面の中心側の起点位置から外周部の終端位置まで下側プレート溝を設ける工程と、
    （ｂ）前記下側プレート溝に連通するように、前記下側プレートを厚さ方向に貫通する熱電対挿入穴を設ける工程と、
    （ｃ）前記下側プレートの上面と、上面にウエハ載置面を有する上側プレートの下面とを一体化する工程と、
    を含むセラミックヒータの製法。
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