JP2022122675A - セラミックヒータ - Google Patents

Abstract

【課題】製造時や使用時にセラミック基体にクラックが発生するのを防止する。
【解決手段】セラミックヒータは、セラミック基体の内周側領域に埋設された内周側抵抗発熱体と、セラミック基体の外周側領域に埋設された外周側抵抗発熱体と、外周側抵抗発熱体に給電する外周側給電端子と、外周側抵抗発熱体と外周側給電端子とを接続する金属メッシュ製のジャンパ３６ａ，３６ｂ，３７ａ，３７ｂ，３８ａ，３８ｂとを備える。ジャンパ３６ａ等は、内周側抵抗発熱体が設けられた平面や外周側抵抗発熱体が設けられた平面とは別のジャンパ埋設面に埋設されている。ジャンパ３６ａ等は、ジャンパ埋設面の金属メッシュ円板を複数に分割したメッシュ電極よりなる。
【選択図】図４

Description

本発明は、セラミックヒータに関する。

従来、内周側抵抗発熱体と外周側抵抗発熱体とがセラミック基体の同一の平面に存在しているセラミックヒータが知られている。例えば、特許文献１には、こうしたセラミックヒータにおいて、外周側抵抗発熱体の一端は、セラミック基体の別の平面に設けられて内周側抵抗発熱体と立体交差する第１の導電面を介して一対の外周側給電端子の一方に接続され、外周側抵抗発熱体の他端は、セラミック基体の別の平面に設けられて内周側抵抗発熱体と立体交差する第２の導電面を介して一対の外周側給電端子の他方に接続されたものが開示されている。

特開２０１５－１８７０４号公報

しかしながら、第１及び第２導電面は面で構成されているため、セラミックヒータの製造時や使用時にクラックが発生するおそれがあった。

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、内周側抵抗発熱体と外周側抵抗発熱体とがセラミック基体の同一の平面に存在するセラミックヒータにおいて、製造時や使用時にセラミック基体にクラックが発生するのを防止することを主目的とする。

本発明のセラミックヒータは、
セラミック基体の内周側領域に埋設された内周側抵抗発熱体と前記セラミック基体の外周側領域に埋設された外周側抵抗発熱体とを備えたセラミックヒータであって、
前記セラミック基体の中央領域に設けられ、前記外周側抵抗発熱体に給電する外周側給電端子と、
前記外周側抵抗発熱体と前記外周側給電端子とを接続し、前記内周側抵抗発熱体が設けられた平面及び前記外周側抵抗発熱体が設けられた平面とは別のジャンパ埋設面に埋設された金属メッシュ製のジャンパと、
を備え、
前記ジャンパは、前記ジャンパ埋設面上の金属メッシュ円板を複数に分割したメッシュ電極よりなる、
ものである。

このセラミックヒータでは、ジャンパが金属メッシュ製であるため、ジャンパが一様な金属面である場合と比べるとセラミック基体の伸縮に合わせてジャンパも伸縮し易い。また、ジャンパのメッシュの隙間にセラミックが入り込むため、ジャンパが一様な金属面である場合と比べるとジャンパの熱膨張係数がセラミック基体に近くなる。ジャンパは、ジャンパ埋設面上の金属メッシュ円板を複数に分割したメッシュ電極よりなるため、ジャンパ埋設面はメッシュ電極によってほぼ覆われる。こうしたことから、セラミックヒータの製造時や使用時にセラミックヒータを加熱したり冷却したりしたとしても、セラミック基体にクラックが発生し難くなる。

本発明のセラミックヒータは、前記ジャンパと前記外周側抵抗発熱体とは、金属製の接続部材を介して接続されていてもよく、前記接続部材の形状は、前記ジャンパに接する面の面積が前記外周側抵抗発熱体に接する面の面積よりも大きい形状であってもよい。こうすれば、このセラミックヒータの製法において、セラミック基体（又はその前駆体）に埋め込まれた接続部材のうちジャンパに接続されている面とは反対側の面を研削加工により露出させる工程が含まれていたとしても、その工程で接続部材がセラミック基体（又はその前駆体）から抜けるのを防止することができる。すなわち、こうした研削加工中に接続部材に負荷が加わったとしても、接続部材の側面が、周囲のセラミック基体（又はその前駆体）に引っかかるため、抜け難くなる。この場合、この前記接続部材は金属メッシュが多段に積み重ねられて形成された部材としてもよい。

本発明のセラミックヒータは、前記ジャンパと前記外周側抵抗発熱体とは、金属メッシュ製の接続部材を介して接続されていてもよい。こうすれば、セラミックヒータの製造時及び使用時に接続部材は金属メッシュ製のため伸縮しやすく、メッシュの隙間にセラミックが入り込むため熱膨張係数がセラミック基体に近くなる。そのため、セラミック基体にクラックが発生し難くなる。

本発明のセラミックヒータにおいて、前記内周側領域は、前記セラミック基体と同心円状の円形領域であってもよく、前記外周側領域は、前記円形領域の外側の環状領域であってもよく、前記外周側抵抗発熱体は、前記環状領域を複数に分割した分割領域のそれぞれに設けられているか、又は、前記環状領域に１つ設けられていてもよく、前記ジャンパは、前記外周側抵抗発熱体のそれぞれに対して対をなすように設けられていてもよい。この場合、前記外周側領域は前記環状領域を同心円に分割してもよいし、前記環状領域を半径方向の線分で分割してもよいし、前記環状領域を同心円に分割すると共に半径方向の線分でも分割してもよい。

本発明のセラミックヒータにおいて、前記メッシュ電極同士の間隔は、３ｍｍ以上５ｍｍ以下であってもよい。この間隔が３ｍｍ以上であれば、お互いのメッシュ電極の絶縁を十分確保することができるため好ましい。この間隔が５ｍｍ以下であれば、メッシュ電極が存在しない領域が小さくなりクラック防止の点で有利になるため好ましい。

本発明のセラミックヒータにおいて、前記メッシュ電極の外縁は、前記外周側抵抗発熱体の最外縁よりも内側にあってもよく、前記メッシュ電極は、前記外周側抵抗発熱体と２ｍｍ以上オーバーラップしていてもよい。こうすれば、接続部材による外周側抵抗発熱体とメッシュ電極との電気的接続を確保しやすくなる。また、３ｍｍ以上オーバーラップさせれば、接続部分の面積が大きくなるため、接続部分での発熱を抑制することができる。

本発明のセラミックヒータにおいて、前記分割したメッシュ電極の少なくとも１つは、前記内周側抵抗発熱体と前記外周側抵抗発熱体と電気的に接続されていないダミージャンパであってもよい。

セラミックヒータ１０の平面図。 図１のＡ－Ａ断面図。 図２のＢ－Ｂ断面図。 図２のＣ－Ｃ断面図。 セラミックヒータ１０の製造方法を示す説明図。 セラミックヒータ１０の使用状態を示す説明図。 セラミックヒータ１１０の横断面図。 セラミックヒータ２１０の横断面図。 接続部材１１８ｃの拡大図。 接続部材２１８ｃの拡大図。

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の平面図、図２は図１のＡ－Ａ断面図、図３は、図２のＢ－Ｂ断面図、図４は、図２のＣ－Ｃ断面図である。なお、図３及び図４では、セラミック基体１１のハッチングを省略した。また、本明細書で「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１０の向きによって「上」「下」は「下」「上」になったり「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、セラミック基体１１と、静電電極１２と、内周側抵抗発熱体１５と、外周側抵抗発熱体１９とを備えている。

セラミック基体１１は、セラミック（例えばアルミナセラミックや窒化アルミセラミック）で作製された円盤状の部材である。このセラミック基体１１の上面は、ウエハＷを載置するウエハ載置面１１ａであり、セラミック基体１１の下面は、冷却板３０（図６参照）と接合する冷却板接合面１１ｂである。

静電電極１２は、金属メッシュ製の円形部材である。この静電電極１２には、図示しない給電端子が電気的に接続されている。給電端子は、静電電極１２の下面からセラミック基体１１を経たあと電気的に絶縁された状態で冷却板３０（図６参照）を通って下方に延び出している。セラミック基体１１のうち静電電極１２よりウエハ載置面１１ａの部分は、誘電体層として機能する。

内周側抵抗発熱体１５は、セラミック基体１１の内周側領域Ｚｉｎに埋設されている。ここで、内周側領域Ｚｉｎは、図３中、第１境界Ｂ１の内側の円形領域のことをいう。第１境界Ｂ１は、セラミック基体１１と同心円であり、その直径はセラミック基体１１の直径よりも小さい。この内周側抵抗発熱体１５は、一端１５ａから他端１５ｂまでを一筆書きの要領で内周側領域Ｚｉｎの全域に行き渡るように配線されている。また、内周側抵抗発熱体１５の一端１５ａと他端１５ｂは、それぞれ一方の内周側給電端子２５ａと他方の内周側給電端子２５ｂに接続されている。一対の内周側給電端子２５ａ，２５ｂは、セラミック基体１１の冷却板接合面１１ｂから外部へ露出している。一対の内周側給電端子２５ａ，２５ｂへ電力を供給すると、内周側抵抗発熱体１５に電流が流れて内周側抵抗発熱体１５が発熱する。

外周側抵抗発熱体１９は、セラミック基体１１の外周側領域Ｚｏｕｔに埋設されている。ここで、外周側領域Ｚｏｕｔは、図３中、第１境界Ｂ１よりも外側の環状領域である。具体的には、外周側領域Ｚｏｕｔは、第１境界Ｂ１よりも外側で第２境界Ｂ２よりも内側の環状領域を第１分割領域Ｚｏｕｔ１、第２境界Ｂ２よりも外側で第３境界Ｂ３よりも内側の環状領域を第２分割領域Ｚｏｕｔ２、第３境界Ｂ３よりも外側の環状領域を第３分割領域Ｚｏｕｔ３としたとき、第１～第３分割領域Ｚｏｕｔ１～Ｚｏｕｔ３を合わせた環状領域である。第２境界Ｂ２は、セラミック基体１１と同心円であり、その直径はセラミック基体１１の直径よりも小さく第１境界Ｂ１の直径よりも大きい。第３境界Ｂ３は、セラミック基体１１と同心円であり、その直径はセラミック基体１１の直径よりも小さく第２境界Ｂ２の直径よりも大きい。外周側抵抗発熱体１９は、第１分割領域Ｚｏｕｔ１に設けられた第１外周側抵抗発熱体１６、第２分割領域Ｚｏｕｔ２に設けられた第２外周側抵抗発熱体１７及び第３分割領域Ｚｏｕｔ３に設けられた第３外周側抵抗発熱体１８を備える。第１外周側抵抗発熱体１６は、一端１６ａから他端１６ｂまでを一筆書きの要領で第１分割領域Ｚｏｕｔ１の全域に行き渡るように、且つ、内周側抵抗発熱体１５と同一の平面Ｐ１上に配線されている。第２外周側抵抗発熱体１７は、一端１７ａから他端１７ｂまでを一筆書きの要領で第２分割領域Ｚｏｕｔ２の全域に行き渡るように、且つ、平面Ｐ１上に配線されている。第３外周側抵抗発熱体１８は、一端１８ａから他端１８ｂまでを一筆書きの要領で第３分割領域Ｚｏｕｔ３の全域に行き渡るように、且つ、平面Ｐ１上に配線されている。

第１外周側抵抗発熱体１６の一端１６ａと他端１６ｂとは、図３に示すように、それぞれセラミック基体１１の厚み方向に延びる一方の接続部材１６ｃと他方の接続部材１６ｄに接続されている。接続部材１６ｃ，１６ｄは、図３では第１外周側抵抗発熱体１６から紙面上向きに設けられ、図４ではジャンパ３６ａ，３６ｂから紙面下向きに設けられている。図２に、他方の接続部材１６ｄを示した。また、一対の第１外周側給電端子２６ａ，２６ｂは、内周側領域Ｚｉｎの中央領域にてセラミック基体１１の厚み方向に延びる形状に設けられ、下端がセラミック基体１１の冷却板接合面１１ｂから外部へ露出している。図２に、第１外周側給電端子２６ｂを示した。一方のジャンパ３６ａ及び他方のジャンパ３６ｂは、内周側抵抗発熱体１５と立体交差するように、平面Ｐ１とは別のジャンパ埋設面Ｐ２にそれぞれ独立して埋設されている。図２には、ジャンパ３６ｂを示した。ジャンパ３６ａ，３６ｂは、Ｍｏなどの金属メッシュ製であり、平面視したときに、セラミック基体１１の外周円の半径を持つ中心角４５°の扇形よりも僅かに小さい形状である。ジャンパ埋設面Ｐ２は、平面Ｐ１とウエハ載置面１１ａとの間に位置している。そして、第１外周側抵抗発熱体１６の一端１６ａは、一方の接続部材１６ｃ及び一方のジャンパ３６ａを介して第１外周側給電端子２６ａに接続され、第１外周側抵抗発熱体１６の他端１６ｂは、他方の接続部材１６ｄ及び他方のジャンパ３６ｂを介して第１外周側給電端子２６ｂに接続されている。このため、一対の第１外周側給電端子２６ａ，２６ｂへ電力を供給すると、第１外周側抵抗発熱体１６に電流が流れて第１外周側抵抗発熱体１６が発熱する。

第２外周側抵抗発熱体１７の一端１７ａと他端１７ｂとは、図３に示すように、それぞれセラミック基体１１の厚み方向に延びる一方の接続部材１７ｃと他方の接続部材１７ｄに接続されている。接続部材１７ｃ，１７ｄは、図３では第２外周側抵抗発熱体１７から紙面上向きに設けられ、図４ではジャンパ３７ａ，３７ｂから紙面下向きに設けられている。また、一対の第２外周側給電端子２７ａ，２７ｂは、内周側領域Ｚｉｎの中央領域にてセラミック基体１１の厚み方向に延びる形状に設けられ、下端がセラミック基体１１の冷却板接合面１１ｂから外部へ露出している。一方のジャンパ３７ａ及び他方のジャンパ３７ｂは、内周側抵抗発熱体１５と立体交差するように、ジャンパ埋設面Ｐ２にそれぞれ独立して埋設されている。ジャンパ３７ａ，３７ｂは、Ｍｏなどの金属メッシュ製であり、ジャンパ３６ａ，３６ｂと同形状である。そして、第２外周側抵抗発熱体１７の一端１７ａは、一方の接続部材１７ｃ及び一方のジャンパ３７ａを介して第２外周側給電端子２７ａに接続され、第２外周側抵抗発熱体１７の他端１７ｂは、他方の接続部材１７ｄ及び他方のジャンパ３７ｂを介して第２外周側給電端子２７ｂに接続されている。このため、一対の第２外周側給電端子２７ａ，２７ｂへ電力を供給すると、第２外周側抵抗発熱体１７に電流が流れて第２外周側抵抗発熱体１７が発熱する。

第３外周側抵抗発熱体１８の一端１８ａと他端１８ｂとは、図３に示すように、それぞれセラミック基体１１の厚み方向に延びる一方の接続部材１８ｃと他方の接続部材１８ｄに接続されている。接続部材１８ｃ，１８ｄは、図３では第３外周側抵抗発熱体１８から紙面上向きに設けられ、図４ではジャンパ３８ａ，３８ｂから紙面下向きに設けられている。図２に、一方の接続部材１８ｃを示した。また、一対の第３外周側給電端子２８ａ，２８ｂは、内周側領域Ｚｉｎの中央領域にてセラミック基体１１の厚み方向に延びる形状に設けられ、下端がセラミック基体１１の冷却板接合面１１ｂから外部へ露出している。図２に、第３外周側給電端子２８ａを示した。一方のジャンパ３８ａ及び他方のジャンパ３８ｂは、内周側抵抗発熱体１５と立体交差するように、ジャンパ埋設面Ｐ２にそれぞれ独立して埋設されている。図２には、ジャンパ３８ａを示した。ジャンパ３８ａ，３８ｂは、Ｍｏなどの金属メッシュ製であり、ジャンパ３６ａ，３６ｂと同形状である。そして、第３外周側抵抗発熱体１８の一端１８ａは、一方の接続部材１８ｃ及び一方のジャンパ３８ａを介して第３外周側給電端子２８ａに接続され、第３外周側抵抗発熱体１８の他端１８ｂは、他方の接続部材１８ｄ及び他方のジャンパ３８ｂを介して第３外周側給電端子２８ｂに接続されている。このため、一対の第３外周側給電端子２８ａ，２８ｂへ電力を供給すると、第３外周側抵抗発熱体１８に電流が流れて第３外周側抵抗発熱体１８が発熱する。

内周側抵抗発熱体１５及び第１～第３外周側抵抗発熱体１６～１８は、コイル形状、リボン形状又はメッシュ形状であり、例えばＷ，Ｍｏ，Ｔｉ，Ｓｉ，Ｎｉの単体又は化合物（炭化物など）を主成分とする材料、それらを組み合わせた材料、あるいはそれらとセラミック基体１１の原料との混合材料などによって作製される。

ジャンパ３６ａ，３６ｂ，３７ａ，３７ｂ，３８ａ，３８ｂは、ジャンパ埋設面Ｐ２のほぼ全面を覆う金属メッシュ円板を複数に分割したメッシュ電極よりなる。本実施形態では、金属メッシュ円板は、半径方向の線分によって８つの扇形のメッシュ電極に等分されている。隣合うメッシュ電極の間隔は、３ｍｍ以上５ｍｍ以下であることが好ましい。分割された８つのメッシュ電極のうち、６つがジャンパ３６ａ，３６ｂ，３７ａ，３７ｂ，３８ａ，３８ｂであり、残りの２つがダミージャンパ２３ａ，２３ｂである。ダミージャンパ２３ａ，２３ｂは、ジャンパと同じ材質であり、内周側抵抗発熱体１５とも外周側抵抗発熱体１９とも電気的に接続されていない独立した電極となっている。各メッシュ電極の外縁は、外周側抵抗発熱体１９の最外縁（つまり第３外周抵抗発熱体１８の外縁）よりも僅かに内側にあることが好ましい。その場合、各メッシュ電極は、第３外周側抵抗発熱体１８と２ｍｍ以上オーバーラップしていることが好ましい。

図２の拡大図に示した接続部材１８ｃは、ジャンパ３８ａと接する面の面積が第３外周側抵抗発熱体１８に接する面の面積よりも大きい形状である。接続部材１８ｃの形状は、接続部材１８ｃをジャンパ埋設面Ｐ２に平行な面で切断した時の断面積が、ジャンパ３８ａから第３外周側抵抗発熱体１８に近づくにつれて小さくなる形状、例えば、ジャンパ３８ａ側の面に比べて第３外周側抵抗発熱体１８側の面が小さい円錐台形状であることが好ましい。接続部材１８ｃは、例えば、炭化タングステンにルテニウム合金（例えば、ＲｕＡｌ）を添加した混合材料などによって作製されるバルク体（塊状体）である。接続部材１６ｃ，１６ｄ，１７ｃ，１７ｄ，１８ｄも接続部材１８ｃと同じ材料、同じ形状である。

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説明図である。図５（ａ）～（ｆ）は、図２と同様の切断面で切断したときの断面図であるため、各部材の一部が見えているに過ぎない。

まず、図５（ａ）に示すように、２つの主面５１ａ，５１ｂを有し、同一平面にジャンパ３６ａ，３６ｂ，３７ａ，３７ｂ，３８ａ，３８ｂ及びダミージャンパ２３ａ，２３ｂを埋設し、各ジャンパ３６ａ，３６ｂ，３７ａ，３７ｂ，３８ａ，３８ｂに各接続部材１６ｃ，１６ｄ，１７ｃ，１７ｄ，１８ｃ，１８ｄを接触させた状態で埋設した円盤状のセラミック成形体５１を作製する。セラミック成形体５１は、例えば、モールドキャスト法により作製される。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（ｂ）に示すように、セラミック成形体５１を、厚み方向に圧力を加えながらホットプレス焼成し、２つの主面４１ａ，４１ｂを有する円盤状のセラミック焼成体４１を作製する。続いて、図５（ｃ）に示すように、各接続部材１６ｃ，１６ｄ，１７ｃ，１７ｄ，１８ｃ，１８ｄのうち、各ジャンパ３６ａ，３６ｂ，３７ａ，３７ｂ，３８ａ，３８ｂに接続されている面とは反対側の面が露出するように、セラミック焼成体４１の主面４１ａを研削加工し、セラミック焼成体４１に研削面４１ｃを形成する。こうした研削加工中に接続部材１６ｃ，１６ｄ，１７ｃ，１７ｄ，１８ｃ，１８ｄに負荷が加わったとしても、接続部材１６ｃ，１６ｄ，１７ｃ，１７ｄ，１８ｃ，１８ｄの側面が、周囲のセラミック焼成体４１（セラミック基体１１の前駆体）に引っかかるため、抜け難い。

続いて、図５（ｄ）に示すように、セラミック焼成体４１の研削面４１ｃに内周側抵抗発熱体１５及び第１～第３外周側抵抗発熱体１６～１８を、スクリーン印刷等により形成する。

続いて、図５（ｅ）に示すように、セラミック成形体６２の上面に静電電極１２を配置し、その上にセラミック焼成体４１を抵抗発熱体１５～１８が形成された面が上になるように配置し、その上にセラミック成形体６１を配置することにより、積層体６５を作製する。セラミック成形体６１，６２は、例えば、モールドキャスト法により作成される。

続いて、図５（ｆ）に示すように、積層体６５を、厚み方向に圧力を加えながらホットプレス焼成し、セラミック基体１１を作製する。そして、セラミック基体１１に、適宜穴を設けて各給電端子を取り付けることにより、セラミックヒータ１０を得る。

次に、セラミックヒータ１０の使用方法の一例について説明する。図６は、セラミックヒータ１０の使用状態を示す説明図である。まず、セラミックヒータ１０の冷却板接合面１１ｂ側に冷却板３０を取り付ける。冷却板接合面１１ｂと冷却板３０とは、接着剤を介して接着されていてもよいし、ろう接合剤を介して接合されていてもよいし、Ｏリング（外径がセラミック基体１１の直径よりやや小さい）を介して取り付けられ、Ｏリング内の密閉空間に伝熱ガスが充填されていてもよい。冷却板３０の内部には、冷媒を通過させる冷媒通路３０ａが形成されている。冷媒通路３０ａには、チラーユニット７０を接続する。チラーユニット７０は、冷媒通路３０ａに冷媒を循環させるユニットである。冷却板３０のうち内周側給電端子２５ａ，２５ｂや第１～第３外周側給電端子２６ａ，２６ｂ、２７ａ，２７ｂ、２８ａ，２８ｂと対向する位置には、それぞれ貫通孔３０ｂが厚さ方向に貫通するように設けられている。これらの貫通孔３０ｂを介して、内周側給電端子２５ａ，２５ｂ及び第１～第３外周側給電端子２６ａ，２６ｂ、２７ａ，２７ｂ、２８ａ，２８ｂとヒータ電源８０とを接続する。ヒータ電源８０は、内周側抵抗発熱体１５及び第１～第３外周側抵抗発熱体１６～１８のそれぞれに独立して電力を供給可能となっている。次いで、冷却板３０の下面にパイプ状の支持台６０を取り付ける。その後、冷却板３０及び支持台６０を取り付けたセラミックヒータ１０のウエハ載置面１１ａにウエハＷを載置し、チャンバ６６の内部に配置する。この状態で、チャンバ６６の内部空間を真空にする。なお、支持台６０の内部空間は大気に通じている。次いで、静電電極１２とウエハＷとの間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基体１１に吸着する。そして、ヒータ電源８０から内周側抵抗発熱体１５及び第１～第３外周側抵抗発熱体１６～１８のそれぞれに個別に電力を供給すると共に、チラーユニット７０から冷媒通路３０ａへ冷媒を循環する。ウエハＷの温度は、内周側抵抗発熱体１５及び第１～第３外周側抵抗発熱体１６～１８によって加熱されると共に冷却板３０によって温度が上がり過ぎないように調整されるため、所定の温度に維持することができる。

以上詳述した本実施形態のセラミックヒータ１０によれば、ジャンパ３６ａ，３６ｂ，３７ａ，３７ｂ，３８ａ，３８ｂが金属メッシュ製であるため、ジャンパが一様な金属面である場合と比べるとセラミック基体１１の伸縮に合わせてジャンパ３６ａ，３６ｂ，３７ａ，３７ｂ，３８ａ，３８ｂも伸縮し易い。また、ジャンパ３６ａ，３６ｂ，３７ａ，３７ｂ，３８ａ，３８ｂのメッシュの隙間にセラミックが入り込むため、ジャンパが一様な金属面である場合と比べるとジャンパの熱膨張係数がセラミック基体１１に近くなる。ジャンパ３６ａ，３６ｂ，３７ａ，３７ｂ，３８ａ，３８ｂは、ジャンパ埋設面Ｐ２上の金属メッシュ円板を複数に分割したメッシュ電極よりなるため、ジャンパ埋設面Ｐ２はメッシュ電極によってほぼ覆われる。こうしたことから、セラミックヒータ１０の製造時や使用時にセラミックヒータ１０を加熱したり冷却したりしたとしても、セラミック基体１１にクラックが発生し難くなる。

また、図２に示すように、接続部材１６ｄの形状は、ジャンパ３６ｂに接する面の面積が第１外周側抵抗発熱体１６の他端１６ｂに接する面の面積よりも大きい形状であり、接続部材１８ｃの形状は、ジャンパ３８ａに接する面の面積が第３外周側抵抗発熱体１８の一端１８ａに接する面の面積よりも大きい形状である。そのため、このセラミックヒータ１０の製法において、セラミック焼成体４１に埋め込まれた接続部材１６ｄ，１８ｃのうち、ジャンパ３６ｂ，３８ａに接続されている面とは反対側の面を研削加工により露出させる工程でも、その工程で接続部材１６ｄ，１８ｃがセラミック焼成体４１から抜けるのを防止することができる。すなわち、こうした研削加工中に接続部材１６ｄ，１８ｃに負荷が加わったとしても、接続部材１６ｄ，の側面が、周囲のセラミック焼成体４１に引っかかるため、抜け難くなる。この点は、接続部材１６ｃ，１７ｃ，１７ｄ，１８ｄも同様である。

更に、ジャンパ埋設面Ｐ２のほぼ全面がジャンパ３６ａ，３６ｂ，３７ａ，３７ｂ，３８ａ，３８ｂ及びダミージャンパ２３ａ，２３ｂによってほぼ覆われているため、そのジャンパ埋設面Ｐ２を垂直方向に熱が伝導するときの熱伝導率がほぼ同じになる。したがって、均熱性が向上する。

更にまた、ジャンパ３６ａ，３６ｂ，３７ａ，３７ｂ，３８ａ，３８ｂを構成するメッシュ電極同士の間隔は、３ｍｍ以上５ｍｍ以下であることが好ましい。この間隔が３ｍｍ以上であれば、お互いのメッシュ電極の絶縁を十分確保することができるため好ましい。この間隔が５ｍｍ以下であれば、メッシュ電極が存在しない領域が小さくなりクラック防止の点で有利になるため好ましい。

そしてまた、ジャンパ３８ａ，３８ｂを構成するメッシュ電極は、第３外周側抵抗発熱体１８と２ｍｍ以上オーバーラップしていることが好ましい。こうすれば、接続部材１８ｃ，１８ｄによるジャンパ３８ａ，３８ｂと第３外周側抵抗発熱体１８との電気的接続を確保しやすくなる。また、３ｍｍ以上オーバーラップさせれば、接続部分の面積が大きくなるため、接続部分での発熱を抑制することができる。この点は、ジャンパ３６ａ，３６ｂと第１外周側抵抗発熱体１６、ジャンパ３７ａ，３７ｂと第２外周側抵抗発熱体１７においても同様である。

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、一対（２つ）のダミージャンパ２３ａ，２３ｂ（中心角約４５°の扇形形状）を備えていたが、ダミージャンパの数は２つに限定されない。例えば、図７に示すセラミックヒータ１１０のように、平面視したときに、１つのダミージャンパ１２３（中心角約９０°の扇形形状）が設けられていてもよい。このダミージャンパ１２３は、ダミージャンパ２３ａ，２３ｂの間をなくして一体にした形状である。あるいは、ダミージャンパ１２３を３つ以上に分割してもよい。なお、図７は、セラミックヒータ１１０のセラミック基体１１を、ジャンパ３６ａ，３６ｂ等を通る水平面で切断したときの断面を上から見たときの断面図である。また、図７において、上述した実施形態と同じ構成要素については同じ符号を付して、説明を省略する。

上述した実施形態では、ジャンパ埋設面Ｐ２にダミージャンパ２３ａ，２３ｂが設けられていたが、例えば、図８に示すセラミックヒータ２１０のように、ダミージャンパが設けられていなくてもよい。図８は、セラミックヒータ２１０のセラミック基体１１を、ジャンパ２３６ａ，２３６ｂ等を通る水平面で切断したときの断面を上から見たときの断面図である。また、図８において、上述した実施形態と同じ構成要素については同じ符号を付して、説明を省略する。この場合、ジャンパ２３６ａ，２３６ｂ，２３７ａ，２３７ｂ，２３８ａ，２３８ｂは、ジャンパ埋設面Ｐ２のほぼ全面を覆う金属メッシュ円板をジャンパ総数（ここでは６）に分割したメッシュ電極よりなる。

上述した実施形態では、外周側領域Ｚｏｕｔは、第１～第３分割領域Ｚｏｕｔ１～Ｚｏｕｔ３に分割されていたがこれに限定されない。例えば、外周側領域Ｚｏｕｔは、２つの分割領域に分割されていてもよいし、４つ以上の分割領域に分割されていてもよい。その場合、外周側抵抗発熱体を分割領域ごとに設け、１つの外周側抵抗発熱体に１組のジャンパ組を対応するように設ければよい。また、外周側領域Ｚｏｕｔを分割しなくてもよい。その場合、外周側領域Ｚｏｕｔに１つの外周側抵抗発熱体を設け、その外周側抵抗発熱体に１組のジャンパ組を対応するように設ければよい。

上述した実施形態では、接続部材１６ｃ，１６ｄ，１７ｃ，１７ｄ，１８ｃ，１８ｄとしてバルク体（塊状体）を用いたがこれに限定されない。例えば、接続部材１８ｃの代わりに、図９に示すように、互いに直径の異なる複数枚（ここでは６枚）の金属メッシュＭ１～Ｍ６が、ジャンパ埋設面Ｐ２側から直径の大きい順に積層されて形成された接続部材１１８ｃを用いてもよい。図９において、上述した実施形態と同じ構成要素については同じ符号を付して説明を省略する。他の接続部材１６ｃ，１６ｄ，１７ｃ，１７ｄ，１８ｄも接続部材１１８ｃと同じ構造としてもよい。また、図１０に示すように、互いに直径が等しい円状の金属メッシュＭ７を多段（ここでは、６段）に積層して形成した接続部材２１８ｃを用いてもよい。図１０において、上述した実施形態と同じ構成要素については同じ符号を付して説明を省略する。他の接続部材１６ｃ，１６ｄ，１７ｃ，１７ｄ，１８ｄも接続部材２１８ｃと同じ構造としてもよい。このような接続部材１１８ｃ，２１８ｃを採用すれば、セラミックヒータの製造時及び使用時に接続部材１１８ｃ，２１８ｃは金属メッシュ製のため伸縮しやすく、メッシュの隙間にセラミックが入り込むため熱膨張係数がセラミック基体１１に近くなる。また、接続部材１１８ｃ，２１８ｃの周囲をメッシュでギザギザになるようにすればセラミック基体１１に対してアンカーになる。

上述した実施形態において、セラミック基体１１に静電電極１２、内周側抵抗発熱体１５及び外周側抵抗発熱体１９のほかにＲＦ電極を埋設してもよい。ＲＦ電極は、プラズマを発生する際に利用する電極である。あるいは、静電電極１２を埋設しなくてもよい。

上述した実施形態では、内周側抵抗発熱体１５及び第１～第３外周側抵抗発熱体１６～１８は同一の平面Ｐ１に埋設されていたがこれに限定されない。例えば、内周側抵抗発熱体１５及び第１～第３外周側抵抗発熱体１６～１８は、異なる平面に埋設されていてもよい。

上述した実施形態では、ジャンパ３６ａ，３６ｂ，３７ａ，３７ｂ，３８ａ，３８ｂはジャンパ埋設面Ｐ２のほぼ全面を覆う金属メッシュ円板を等分に分割したメッシュ電極としたが、特にこれに限定されない。例えば、ジャンパ３６ａ，３６ｂ，３７ａ，３７ｂ，３８ａ，３８ｂは金属メッシュ円板を不等分に分割したメッシュ電極としてもよい。

１０，１１０，２１０ セラミックヒータ、１１ セラミック基体、１１ａ ウエハ載置面、１１ｂ 冷却板接合面、１２ 静電電極、１５ 内周側抵抗発熱体、１５ａ，１６ａ，１７ａ，１８ａ 一端、１５ｂ，１６ｂ，１７ｂ，１８ｂ 他端、１６ 第１外周側抵抗発熱体、１６ｃ，１６ｄ，１７ｃ，１７ｄ，１８ｃ，１８ｄ，１１８ｃ，２１８ｃ 接続部材、１７ 第２外周側抵抗発熱体、１８ 第３外周側抵抗発熱体、１９ 外周側抵抗発熱体、２３ａ，２３ｂ，１２３ ダミージャンパ、２５ａ，２５ｂ 内周側給電端子、２６ａ，２６ｂ 第１外周側給電端子、２７ａ，２７ｂ 第２外周側給電端子、２８ａ，２８ｂ 第３外周側給電端子、３０ 冷却板、３０ａ 冷媒通路、３０ｂ 貫通孔、３６ａ，３６ｂ，３７ａ，３７ｂ，３８ａ，３８ｂ，２３６ａ，２３６ｂ，２３７ａ，２３７ｂ，２３８ａ，２３８ｂ ジャンパ、４１ セラミック焼成体、４１ａ，４１ｂ，５１ａ，５１ｂ 主面、４１ｃ 研削面、５１，６１，６２ セラミック成形体、６０ 支持台、６５ 積層体、６６ チャンバ、７０ チラーユニット、８０ ヒータ電源、Ｂ１ 第１境界，Ｂ２ 第２境界，Ｂ３ 第３境界、Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４，Ｍ５，Ｍ６，Ｍ７ 金属メッシュ、Ｐ１ 平面、Ｐ２ ジャンパ埋設面、Ｗ ウエハ、Ｚｉｎ 内周側領域、Ｚｏｕｔ 外周側領域、Ｚｏｕｔ１ 第１分割領域、Ｚｏｕｔ２ 第２分割領域、Ｚｏｕｔ３ 第３分割領域。

Claims (7)

1. セラミック基体の内周側領域に埋設された内周側抵抗発熱体と前記セラミック基体の外周側領域に埋設された外周側抵抗発熱体とを備えたセラミックヒータであって、
   前記セラミック基体の中央領域に設けられ、前記外周側抵抗発熱体に給電する外周側給電端子と、
   前記外周側抵抗発熱体と前記外周側給電端子とを接続し、前記内周側抵抗発熱体が設けられた平面及び前記外周側抵抗発熱体が設けられた平面とは別のジャンパ埋設面に埋設された金属メッシュ製のジャンパと、
   を備え、
   前記ジャンパは、前記ジャンパ埋設面上の金属メッシュ円板を複数に分割したメッシュ電極よりなる、
   セラミックヒータ。
2. 前記ジャンパと前記外周側抵抗発熱体とは、金属製の接続部材を介して接続され、前記接続部材の形状は、前記ジャンパに接する面の面積が前記外周側抵抗発熱体に接する面の面積よりも大きい形状である、
   請求項１に記載のセラミックヒータ。
3. 前記ジャンパと前記外周側抵抗発熱体とは、金属メッシュ製の接続部材を介して接続されている、
   請求項１に記載のセラミックヒータ。
4. 前記内周側領域は、前記セラミック基体と同心円状の円形領域であり、
   前記外周側領域は、前記円形領域の外側の環状領域であり、
   前記外周側抵抗発熱体は、前記環状領域を複数に分割した分割領域のそれぞれに設けられているか、又は、前記環状領域に１つ設けられ、
   前記ジャンパは、前記外周側抵抗発熱体のそれぞれに対して対をなすように設けられている、
   請求項１～３のいずれか１項に記載のセラミックヒータ。
5. 前記メッシュ電極同士の間隔は、３ｍｍ以上５ｍｍ以下である、
   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. 前記メッシュ電極の外縁は、前記外周側抵抗発熱体の最外縁よりも内側にあり、前記メッシュ電極は、前記外周側抵抗発熱体と２ｍｍ以上オーバーラップしている、
   請求項１～５のいずれか１項に記載のセラミックヒータ。
7. 前記分割したメッシュ電極の少なくとも１つは、前記内周側抵抗発熱体と前記外周側抵抗発熱体と電気的に接続されていないダミージャンパである
   請求項１～６のいずれか１項に記載のセラミックヒータ。

Images