JP2023096846A - 保持装置 - Google Patents

Abstract

【課題】対象物を保持する保持面における温度均一性を向上させる保持装置を提供する。【解決手段】保持装置は、保持面と、下面とを備える板状部材１０と、板状部材１０に設けられ、Ｚ軸方向と略直交するＸＹ面上に配置されるヒータ電極５０と、を備える。板状部材１０の保持面上に半導体ウエハＷを保持する静電チャックにおいて、ヒータ電極５０は、一方の端部であるパッド部５０ａを含む第１領域６１に配置され、円弧部５１ａ、５１ｂ、５１ｃを備える第１ヒータパターン５１と、他方の端部であるパッド部５０ｂを含む第１領域６１とは異なる第２領域６２に配置され、円弧部５２ａ，５２ｂ，５２ｃを備える第２ヒータパターン５２と、第２ヒータパターン５２に並列接続される第３ヒータパターン５３と、を有する。第１ヒータパターン５１と第２ヒータパターン５２とは、直列接続される。第３ヒータパターン５３は、第１領域６１に配置されている。【選択図】図３

Description

本開示は、対象物を保持する保持装置に関する。

保持装置では、一般的に、対象物を保持する保持面における温度均一性が要求される。温度が均一でないと半導体ウエハ等の対象物が処理される際に、温度が高い箇所は処理スピード（化学的・物理的な反応）が速く、温度が低い箇所は処理スピードが遅くなるため、対象物が均一に加工出来なくなるからである。そのため、保持装置には、発熱抵抗体が同一の平面に配置されており、発熱抵抗体により保持面を均一に加熱するようになっている（特許文献１参照）

特開２０１７－７６６９１号公報

しかしながら、保持装置に備わる発熱抵抗体は、導電性ペーストをパターン印刷することにより形成されているため、印刷工程において、導電性ペーストの厚み（発熱抵抗体の厚み）にバラツキが生じてしまうことがある。このようなバラツキが生じると、発熱抵抗体の厚さが設計値よりも薄くなってしまう領域ができてしまう。そうすると、発熱抵抗体の厚さが設計値よりも薄くなった領域では、発熱抵抗体の抵抗値が大きくなるため、発熱量が増加して他の領域よりも高温になる。その結果、保持面における面内温度が均一にならず、保持面における温度均一性が低下するおそれがあった。

そこで、本開示は上記した問題点を解決するためになされたものであり、対象物を保持する保持面における温度均一性を向上させることができる保持装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するためになされた本開示の一形態は、
第１の面と、第１の方向にて前記第１の面とは反対方向に設けられる第２の面とを備える板状部材と、
前記板状部材に設けられ、前記第１の方向と略直交する平面上に配置される発熱抵抗体と、を備え、
前記板状部材の前記第１の面上に対象物を保持する保持装置において、
前記発熱抵抗体は、
前記発熱抵抗体の一方の端部を含む第１領域に配置され、円弧部を備える第１ヒータパターンと、
前記発熱抵抗体の他方の端部を含む前記第１領域とは異なる第２領域に配置され、円弧部を備える第２ヒータパターンと、
前記第２ヒータパターンに並列接続される第３ヒータパターンと、を有し、
前記第１ヒータパターンと前記第２ヒータパターンとは直列接続され、
前記第３ヒータパターンは、前記第１領域に配置されていることを特徴とする。

例えば、第１ヒータパターンが配置される第１領域において、ヒータパターンの厚さが設計値よりも薄くなった場合を考えると、第１ヒータパターンの抵抗値が大きくなるため、第１領域における発熱量が増加する。そのため、第１領域が第２領域よりも高温となり、第１領域と第２領域とで温度差が生じて第１の面における温度均一性が悪化する。

そこで、この保持装置では、第２ヒータパターンに並列接続する第３ヒータパターンを設け、第３ヒータパターンを第１領域に配置している。つまり、設計値通りの厚さで印刷された第２ヒータパターンに対して、追加のヒータパターンとなる第３ヒータパターンを設けて並列接続している。

この第２ヒータパターンと第３ヒータパターンとで構成される並列回路では、抵抗値が高い方のヒータパターンでの発熱量が小さくなる。そして、第３ヒータパターンは、第１領域に配置されるため、第１ヒータパターンと同様、抵抗値が大きくなる。そのため、第３ヒータパターンにおける発熱量が減少する。その結果、第１領域では、第１ヒータパターンでの発熱量が増加する一方、第３ヒータパターンでの発熱量が減少するため、領域全体で見れば発熱量の増減がほとんどなくなる。従って、第１領域と第２領域とで温度差がほぼなくなるため、第１の面における温度均一性を向上させることができる。

上記した保持装置において、
前記第３ヒータパターンは、前記第１ヒータパターンに沿って配置されていることが好ましい。

このように、第１領域に配置される第３ヒータパターンを、第１ヒータパターンに沿って配置することにより、第１ヒータパターンにおける発熱量の増加分を、第３ヒータパターンにおける発熱量の減少分によって確実に打ち消すことができる。これにより、第１領域における発熱量の増減をほぼ無くすことができるので、第１領域と第２領域とで温度差がなくなり、第１の面における温度均一性をより向上させることができる。

上記した保持装置において、
前記第３ヒータパターンは、前記第１の方向にて前記発熱抵抗体が配置される平面とは異なる平面上に、前記第１の方向と略直交する第２の方向へ延びるように配置されるドライバ電極を介して、前記第２ヒータパターンに接続されていることが好ましい。

このようにすることにより、第３ヒータパターンの配線自由度、ひいては発熱抵抗体の設計自由度を高めることができる。その結果として、発熱抵抗体の最適な配置パターンを実現し易くなるため、第１の面における温度制御の精度が良くなり、第１の面における温度均一性をより一層向上させることができる。

上記した保持装置において、
前記第１ヒータパターン及び前記第２ヒータパターンのそれぞれは、前記第２の方向へずれて配置される複数の円弧部を備えていることが好ましい。

これにより、発熱抵抗体を略螺旋状のヒータパターンで構成することができる。略螺旋状のヒータパターンとしては、例えば、第１ヒータパターンの円弧部と第２ヒータパターンの円弧部とを交互に接続して螺旋パターンを構成する場合や、第１ヒータパターン及び第２ヒータパターンのそれぞれを折り返しパターンで連続的に形成し、第１ヒータパターンと第２ヒータパターンとを１箇所で接続して螺旋パターンを構成する場合などが挙げられる。

そして、このような略螺旋状のヒータパターンを構成することにより、発熱抵抗体を面内でバランス良く配置することができ、第１の面おける温度均一性を向上させることができる。

上記した保持装置において、
前記発熱抵抗体が配置される加熱ゾーンが複数設けられていることが好ましい。

このように複数の加熱ゾーンを設けることにより、第１の面において温度制御を高精度に行うことができるため、第１の面における温度均一性を更に向上させることができる。

上記した保持装置において、
前記第１ヒータパターン及び前記第２ヒータパターンにおける前記円弧部は、中心角が１８０°～２７０°となる長さを有することが好ましい。

これにより、第１ヒータパターン及び第２ヒータパターンが、第１の面のほぼ全周域に配置される。そのため、第１の面において、局所的ではなく面全体（全周域）で温度均一性を向上させることができる。

本開示によれば、対象物を保持する保持面における温度均一性を向上させることができる保持装置を提供することができる。

第１実施形態の保持装置の概略斜視図である。 板状部材の内部構成を示す断面図である。 ヒータ電極の構成を示す図である。 第２実施形態におけるヒータ電極の構成を示す図である。 第３実施形態におけるヒータ電極の構成を示す図である。 ドライバ電極を介して第３ヒータパターンを第２ヒータパターンに並列接合する構成を模式的に示す図である。 複数の加熱ゾーンを設け場合に接続端子を共通化する構成を模式的に示す図である。

本開示に係る実施形態である保持装置について、図面を参照しながら詳細に説明する。本実施形態では、例えば、成膜装置（ＣＶＤ成膜装置やスパッタリング成膜装置など）やエッチング装置（プラズマエッチング装置など）といった半導体製造装置に使用される静電チャックを例示する。

［第１実施形態］
まず、第１実施形態の静電チャック１について、図１～図３を参照しながら説明する。本実施形態の静電チャック１は、半導体ウエハＷ（対象物）を静電引力により吸着して保持する装置であり、例えば、半導体製造装置の真空チャンバー内で半導体ウエハＷを固定するために使用される。図１に示すように、静電チャック１は、板状部材１０と、ベース部材２０と、板状部材１０とベース部材２０とを接合する接合層３０とを有する。

以下の説明においては、説明の便宜上、図１に示すようにＸＹＺ軸を定義する。ここで、Ｚ軸は、静電チャック１の軸線方向（図１において上下方向）の軸であり、Ｘ軸とＹ軸は、静電チャック１の径方向の軸である。なお、Ｚ軸方向は、本開示の「第１の方向」の一例であり、ＸＹ平面は、本開示の「第１の方向と略直交する平面」の一例である。

板状部材１０は、図１に示すように、円盤状の部材であり、セラミックスにより形成されている。セラミックスとしては、様々なセラミックスが用いられるが、強度や耐摩耗性、耐プラズマ性等の観点から、例えば、酸化アルミニウム（アルミナ、Ａｌ_２Ｏ_３）または窒化アルミニウム（ＡｌＮ）を主成分とするセラミックスが用いられることが好ましい。なお、ここでいう主成分とは、含有割合の最も多い成分（例えば、体積含有率が９０ｖｏｌ％以上の成分）を意味する。

また、板状部材１０の直径は、例えば１５０～３００ｍｍ程度である。板状部材１０の厚さは、例えば２～６ｍｍ程度である。なお、板状部材１０の熱伝導率は、１０～５０Ｗ／ｍＫ（より好ましくは、１８～３０Ｗ／ｍＫ）の範囲内が望ましい。

図１、図２に示すように、板状部材１０は、半導体ウエハＷを保持する保持面１１と、板状部材１０の厚み方向（Ｚ軸方向に一致する方向）について保持面１１とは反対側に設けられる下面１２とを備えている。なお、保持面１１は本開示の「第１の面」の一例であり、下面１２は本開示の「第２の面」の一例である。

板状部材１０の内部には、図２に示すように、チャック電極４０とヒータ電極５０を備えている。チャック電極４０は、Ｚ軸方向視で、例えば略円盤形状をなしており、導電性材料（例えば、タングステンやモリブデン等）により形成されている。ヒータ電極５０は、Ｚ軸方向視で、例えば略螺旋状に延びるパターンを構成しており、導電性材料（例えば、タングステンやモリブデン、白金等）により形成されている。なお、ヒータ電極５０は、本開示の「発熱抵抗体」の一例であり、その詳細については後述する。

そして、チャック電極４０に対して図示しない外部電源から電力が供給されることによって、静電引力（吸着力）が発生し、この静電引力により半導体ウエハＷが板状部材１０の保持面１１に吸着固定される。また、ヒータ電極５０に対して図示しない外部電源から電力が供給されてヒータ電極５０が発熱することによって、保持面１１ひいては半導体ウエハＷが加熱される。

ベース部材２０は、図１に示すように、上面２１と、ベース部材２０の厚さ方向（すなわち、Ｚ軸方向）について上面２１とは反対側に設けられる下面２２とを備え、円柱状に形成されている。このベース部材２０は、金属（例えば、アルミニウムやアルミニウム合金等）により形成されていることが好ましいが、金属以外であってもよい。

ベース部材２０の直径は、例えば１８０ｍｍ～３５０ｍｍ程度である。また、ベース部材２０の厚さ（Ｚ軸方向の寸法）は、例えば２０ｍｍ～５０ｍｍ程度である。なお、ベース部材２０（アルミニウムを想定）の熱伝導率は、板状部材１０よりも大きく、１８０～２５０Ｗ／ｍＫ（好ましくは、２３０Ｗ／ｍＫ程度）の範囲内が望ましい。

なお、ベース部材２０には、冷媒（例えば、フッ素系不活性液体や水等）を流すための冷媒流路（不図示）が形成されており、この冷媒流路内に冷媒を流すことにより、ベース部材２０が冷却され、これにより、接合層３０を介して板状部材１０が冷却されるようになっている。

接合層３０は、図１に示すように、板状部材１０の下面１２とベース部材２０の上面２１との間に配置され、板状部材１０とベース部材２０とを接合している。この接合層３０を介して、板状部材１０の下面１２とベース部材２０の上面２１とが熱的に接続されている。接合層３０は、例えばシリコーン系樹脂やアクリル系樹脂、エポキシ系樹脂等の接着材により構成されており、熱伝導性を有するフィラーを含んでいてもよい。なお、接合層３０の厚さ（Ｚ軸方向の寸法）は、例えば０．１～１．０ｍｍ程度である。また、接合層３０の熱伝導率は、例えば１．０Ｗ／ｍＫである。なお、接合層３０（シリコーン系樹脂を想定）の熱伝導率は、０．１～２．０Ｗ／ｍＫ（好ましくは、０．５～１．５Ｗ／ｍＫ）の範囲内が望ましい。

ここで、板状部材１０に備わるヒータ電極５０について、図２、図３を参照しながら説明する。ヒータ電極５０は、図２に示すように、板状部材１０の内部に設けられている。すなわち、ヒータ電極５０は、板状部材１０内において、チャック電極４０よりベース部材２０側に配置されている。

このヒータ電極５０は、図３に示すように、線状の第１ヒータパターン５１、第２ヒータパターン５２、及び第３ヒータパターン５３を有している。各ヒータパターン５１，５２，５３は、導電性材料（例えば、タングステン、モリブデン、白金など）により形成されている。各ヒータパターン５１，５２，５３の線幅は、例えば、０．１～１０ｍｍ程度、厚さ（Ｚ軸方向の寸法）は、例えば、０．１～３ｍｍ程度である。そして、ヒータ電極５０全体では、Ｚ軸方向視で略螺旋状に延びるパターンを構成している。

第１ヒータパターン５１は、ヒータ電極５０の一方の端部であるパッド部５０ａを含む第１領域６１に配置されている。第１領域６１の詳細については後述する。第１ヒータパターン５１は、複数の円弧部５１ａ，５１ｂ，５１ｃを備えており、円弧部５１ｃの端部にヒータ電極５０のパッド部５０ａが設けられている。パッド部５０ａには、板状部材１０内でＺ軸方向に延設された接続端子７０ａが接続されている（図２参照）。これらの円弧部５１ａ，５１ｂ，５１ｃは、径方向にて隣り合うように外周側から内側に向かって順に配置されている。また、円弧部５１ａ，５１ｂは、後述する第２ヒータパターン５２の円弧部５１ｂ，５１ｃに接続するための接続部５１ａｃ，５１ｂｃを備えている。

そして、円弧部５１ａ，５１ｂ，５１ｃの長さ（円弧長）は、それぞれの中心角が１８０°～２７０°程度となる長さ（本実施形態では、板状部材１０における円周の１／２～３／４程度の長さ）となっている。本実施形態では、円弧部５１ａの長さが、板状部材１０における円周のほぼ１／２（円弧部５１ａの中心角が約１８０°）であり、円弧部５１ａの内側に円弧部５１ｂ，５１ｃが配置されているため、第１領域６１は、図３に示す板状部材１０の面内右半分（半円形）の領域となる。

第２ヒータパターン５２は、ヒータ電極５０の他方の端部であるパッド部５０ｂを含む第２領域６２に配置されている。第２領域６２の詳細については後述する。第２ヒータパターン５２は、複数の円弧部５２ａ，５２ｂ，５２ｃを備えており、円弧部５２ａの端部にパッド部５０ｂが設けられている。パッド部５０ｂには、板状部材１０内でＺ軸方向に延設された接続端子７０ｂが接続されている（図２参照）。これらの円弧部５２ａ，５２ｂ，５２ｃは、径方向にて隣り合うように外周側から内側に向かって順に配置されている。

そして、円弧部５２ａ，５２ｂ，５２ｃの長さ（円弧長）は、それぞれの中心角が１８０°～２７０°程度となる長さ（本実施形態では、板状部材１０における円周の１／２～３／４程度の長さ）となっている。本実施形態では、円弧部５２ａの長さが、板状部材１０における円周のほぼ１／２（円弧部５２ａの中心角が約１８０°）であり、円弧部５２ａの内側に円弧部５２ｂ，５２ｃが配置されているため、第２領域６２は、図３に示す板状部材１０の面内左半分（半円形）の領域となる。

このように、第１ヒータパターン５１が配置される第１領域６１と、第２ヒータパターン５２が配置される第２領域６２とで、板状部材１０の面内のほぼ全域を占めている。そのため、第１ヒータパターン５１及び第２ヒータパターン５２が、板状部材１０の面内において、居所的でなくほぼ全域に配置されている。

そして、第１ヒータパターン５１と第２ヒータパターン５２とは直列接続されている。すなわち、第１ヒータパターン５１の円弧部５１ａ，５１ｂ，５１ｃと第２ヒータパターン５２の円弧部５２ａ，５２ｂ，５２ｃとが交互に接続されている。具体的には、第１ヒータパターン５１の円弧部５１ｃが、第２ヒータパターン５２の円弧部５２ｃに接続している。また、第２ヒータパターン５２の円弧部５２ｃが、接続部５１ｂｃを介して第１ヒータパターン５１の円弧部５１ｂに接続している。また、第１ヒータパターン５１の円弧部５１ｂが、第２ヒータパターン５２の円弧部５２ｂに接続している。また、第２ヒータパターン５２の円弧部５２ｂが、接続部５１ａｃを介して第１ヒータパターン５１の円弧部５１ａに接続している。そして、第１ヒータパターン５１の円弧部５１ａが、第２ヒータパターン５２の円弧部５２ａに接続している。このように第１ヒータパターン５１と第２ヒータパターン５２とが直列接続されて、略螺旋状に延びるヒータパターンが形成されている。

また、第３ヒータパターン５３は、第２ヒータパターン５２に並列接続され、第１領域６１に配置されている。詳細には、第３ヒータパターン５３は、第２ヒータパターン５２の円弧部５２ｃに並列接続されており、第１ヒータパターン５１の円弧部５１ｃに沿うようにして第１領域６１に配置されている。すなわち、第３ヒータパターン５３は、第１ヒータパターン５１及び第２ヒータパターン５２で構成される略螺旋状のヒータパターンの内側に配置されている。これにより、第１、第２、第３ヒータパターン５１，５２，５３で構成されるヒータ電極５０を、板状部材１０の面内でバランス良く配置することができる。

そして、ヒータ電極５０のパッド部５０ａ，５０ｂが、接続端子７０ａ，７０ｂを介して外部電源に接続されており、第１、第２、第３ヒータパターン５１，５２，５３への給電が同一電源で制御される。これにより、ヒータ電極５０が発熱し、保持面１１を加熱して保持面１１の温度制御を行うようになっている。

ここで、ヒータ電極５０は、導電性ペーストをパターン印刷することにより形成されるが、この印刷工程において、導電性ペーストの厚み（最終的にはヒータ電極５０の厚みとなる）にバラツキが生じることがある。そのため、ヒータ電極５０の厚さが設計値よりも薄くなってしまう領域ができてしまうおそれがあった。例えば、印刷時のスキージのセッティングにおいて、小さな傾き（制御できないレベルの傾き）があり、印刷する度にスキージの傾きが少しずつ変化するような場合、スキージが傾いたために、導電性ペーストを強く／弱く押し込む側が生じてしまい、スキージの左右（板状部材１０の面内においては左右や上下）で導電性ペーストの厚みに差が生じることがある。すなわち、第１領域６１と第２領域６２において、ヒータ電極５０の厚さが異なる、つまり第１ヒータパターン５１の厚さと第２ヒータパターン５２の厚さに差が生じてしまうおそれがある。

なお、スキージのセッティングでは、ある箇所は厚く印刷されやすい等の傾向も考慮して予め調整されるが、想定した調整量からずれてしまうことがある。そして、印刷する度に、どのようにずれたかを測定して確認し、それに合わせて調整し直してから次の印刷を行うことは、時間がかかりすぎてしまうため現実的には実施することができない。そのため、スキージは一度調整したら、その調整を変えずに何回も印刷することになるので、板状部材１０の面内においては左右や上下、つまり第１領域６１と第２領域６２において、導電性ペーストの厚みに差が生じてしまうのである。

そして、ヒータ電極５０の厚さが設計値よりも薄くなった領域では、ヒータ電極５０の抵抗値が大きくなるため、発熱量が増加して他の領域よりも高温になってしまう。そうすると、保持面１１における面内温度が均一にならず、保持面１１における温度均一性が低下してしまう。例えば、第１領域６１において、ヒータ電極５０の厚さが設計値よりも薄くなった場合を考えると、第１ヒータパターン５１の抵抗値が大きくなるため、第１領域６１における発熱量が増加する。そのため、第１領域６１が第２領域６２よりも高温となり、第１領域６１と第２領域６２とで温度差が生じて保持面１１における温度均一性が悪化する。

そこで、本実施形態の静電チャック１では、板状部材１０の面内を第１領域６１と第２領域６２とに区分けし、第１領域６１にヒータ電極５０の端部であるパッド部５０ａと第１ヒータパターン５１を配置するとともに、第２領域６２にヒータ電極５０の端部であるパッド部５０ｂと第２ヒータパターン５２を配置している。そして、第１ヒータパターン５１と第２ヒータパターン５２と直列に接続している。また、第２ヒータパターン５２に並列接続する第３ヒータパターン５３を設けて、第３ヒータパターン５３を第１領域６１に配置している。

そのため、印刷工程において、ヒータ電極５０の厚さが設計値よりも薄くなる傾向がある領域を第１領域６１に設定することにより、設計値通りの厚さで印刷される第２領域６２に配置された第２ヒータパターン５２に対して、並列接続された第３ヒータパターン５３が、第１ヒータパターン５１とともに第１領域６１に設けられることになる。

そして、第２ヒータパターン５２と第３ヒータパターン５３とで構成される並列回路では、抵抗値が高い方のヒータパターンでの発熱量が小さくなる。また、第３ヒータパターン５３は、第１領域６１に配置されるため、第１ヒータパターン５１と同様、抵抗値が大きくなる（厚さが設計値よりも薄くなる）。そのため、第３ヒータパターン５３における発熱量が減少する。

その結果として、第１領域６１では、第１ヒータパターン５１での発熱量が増加する一方、第３ヒータパターン５３での発熱量が減少するため、第１領域６１全体で見れば発熱量の増減がほとんどなくなる。従って、第１領域６１と第２領域６２とで温度差がほぼなくなるため、保持面１１における温度均一性を向上させることができる。

また、本実施形態の静電チャック１では、第３ヒータパターン５３を、第１ヒータパターン５１（円弧部５１ｃ）に沿って配置している。そのため、第１ヒータパターン５１における発熱量の増加分を、第３ヒータパターン５３における発熱量の減少分によって確実に打ち消すことができる。従って、第１領域６１における発熱量の増減をほとんどなくすことができ、第１領域６１と第２領域６２とで温度差がほぼなくなるので、保持面１１における温度均一性をより向上させることができる。

また、本実施形態の静電チャック１では、第１ヒータパターン５１及び第２ヒータパターン５２のそれぞれは、径方向へずれて配置された複数の円弧部５１ａ，５１ｂ，５１ｃ及び５２ａ，５２ｂ，５２ｃを備えている。これにより、ヒータ電極５０を略螺旋状のヒータパターンで構成することができる。そのため、ヒータ電極５０を板状部材１０の面内でバランス良く配置することができるので、保持面１１おける温度均一性を向上させることができる。

そして、円弧部５１ａ，５１ｂ，５１ｃ及び５２ａ，５２ｂ，５２ｃは、板状部材１０における円周の１／２～３／４の長さを有している。これにより、第１ヒータパターン５１及び第２ヒータパターン５２が、板状部材１０の面内のほぼ全域に配置される。従って、保持面１１において、局所的ではなく面全域で温度均一性を向上させることができる。

以上のように、本実施形態の静電チャック１によれば、ヒータ電極５０の厚さが設計値よりも薄くなる第１領域６１では、第１ヒータパターン５１での発熱量が増加する一方、第３ヒータパターン５３での発熱量が減少するため、第１領域６１全体で見れば発熱量の増減をほとんどなくすことができる。従って、ヒータ電極５０の厚さが設計値よりも薄くなる第１領域６１と、ヒータ電極５０の厚さがほぼ設計値通りの第２領域６２とにおいて、温度差をほぼなくすことができるため、保持面１１における温度均一性を向上させることができる。

［第２実施形態］
次に、第２実施形態について説明する。第２実施形態では、第１実施形態と基本的な構成は同じであるが、第１ヒータパターン及び第２ヒータパターンの形状が第１実施形態とは異なる。そこで、第１実施形態と同様の構成については同符号を付して説明を適宜省略し、第１実施形態との相違点を中心に説明する。

図４に示すように、本実施形態のヒータ電極１５０は、全体で見ると略螺旋状のヒータパターンを構成している。具体的には、ヒータ電極１５０は、線状の第１ヒータパターン１５１、第２ヒータパターン１５２、及び第３ヒータパターン１５３を有している。各ヒータパターン１５１，１５２，１５３は、導電性材料（例えば、タングステン、モリブデン、白金など）により形成されている。各ヒータパターン１５１，１５２，１５３の線幅や厚さは、第１実施形態と同じである。

第１ヒータパターン１５１は、ヒータ電極１５０の一方の端部であるパッド部１５０ａを含む第１領域６１に配置されている。第１ヒータパターン１５１は、複数の円弧部１５１ａ，１５１ｂ，１５１ｃを備えており、円弧部１５１ｂの端部にヒータ電極１５０のパッド部１５０ａが設けられている。パッド部１５０ａには、第１実施形態と同様、板状部材１０内でＺ軸方向に延設された接続端子が接続されている。これらの円弧部１５１ａ，１５１ｂ，１５１ｃは、径方向にて隣り合うように外周側から内側に向かって順に配置されている。また、円弧部１５１ａ，１５１ｃは、円弧部１５１ｃ，１５１ｂに接続するための接続部１５１ａｃ，１５１ｂｃを備えている。なお、円弧部１５１ａ，１５１ｂ，１５１ｃの長さは、第１実施形態と同様、それぞれの中心角が１８０°～２７０°程度となる長さになっている。

このように、第１ヒータパターン１５１は、パッド部１５０ａから順に、円弧部１５１ｂ，接続部１５１ｂｃ，円弧部１５１ｃ，接続部１５１ａｃ，円弧部１５１ａが配置されている。そして、第１ヒータパターン１５１は、接続部１５１ｂｃと接続部１５１ａｃとが折り返し部となって、第１領域６１において、１本の連続するヒータラインで略渦巻状のパターンを構成している。

第２ヒータパターン１５２は、ヒータ電極１５０の他方の端部であるパッド部１５０ｂを含む第２領域６２に配置されている。第２ヒータパターン１５２は、複数の円弧部１５２ａ，１５２ｂ，１５２ｃを備えており、円弧部１５２ｂの端部にヒータ電極１５０のパッド部１５０ｂが設けられている。パッド部１５０ｂには、第１実施形態と同様、板状部材１０内でＺ軸方向に延設された接続端子が接続されている。これらの円弧部１５２ａ，１５２ｂ，１５２ｃは、径方向にて隣り合うように外周側から内側に向かって順に配置されている。また、円弧部１５２ａ，１５２ｃは、円弧部１５２ｃ，１５２ｂに接続するための接続部１５２ａｃ，１５２ｂｃを備えている。なお、円弧部１５２ａ，１５２ｂ，１５２ｃの長さは、第１実施形態と同様、それぞれの中心角が１８０°～２７０°程度となる長さになっている。

このように、第２ヒータパターン１５２は、パッド部１５０ｂから順に、円弧部１５２ｂ，接続部１５２ｂｃ，円弧部１５２ｃ，接続部１５２ａｃ，円弧部１５２ａが配置されている。そして、第２ヒータパターン１５２は、接続部１５２ｂｃと接続部１５２ａｃとが折り返し部となって、第２領域６２において、１本の連続するヒータラインで略渦巻状のパターンを構成している。

このような構成の第１ヒータパターン１５１と第２ヒータパターン１５２とは、直列接続されている。すなわち、第１ヒータパターン１５１の円弧部１５１ａと第２ヒータパターン１５２の円弧部１５２ａとが接続している。これにより、ヒータ電極１５０全体では、略螺旋状のヒータパターンが形成されている。

そして、第３ヒータパターン１５３は、第２ヒータパターン１５２に並列接続され、第１領域６１に配置されている。詳細には、第３ヒータパターン１５３は、第２ヒータパターン５２の円弧部１５２ｃに並列接続されており、第１ヒータパターン１５１の円弧部１５１ｃに沿うようにして第１領域６１に配置されている。すなわち、第３ヒータパターン１５３は、第１ヒータパターン１５１及び第２ヒータパターン１５２のヒータパターンの内側に配置されている。これにより、第１、第２、第３ヒータパターン１５１，１５２，１５３で構成されるヒータ電極１５０を、板状部材１０の面内でバランス良く配置することができる。

このような構成のヒータ電極１５０のパッド部１５０ａ，１５０ｂは、接続端子を介して外部電源に接続されており、第１、第２、第３ヒータパターン１５１，１５２，１５３への給電が同一電源で制御される。これにより、ヒータ電極１５０が発熱し、保持面１１を加熱して保持面１１の温度制御が実施される。

このような形状のヒータ電極１５０を板状部材１０に設けることにより、第１実施形態と同様に、ヒータ電極１５０の厚さが設計値よりも薄くなる第１領域６１では、第１ヒータパターン１５１での発熱量が増加する一方、第３ヒータパターン１５３での発熱量が減少するため、第１領域６１全体で見れば発熱量の増減をほとんどなくすことができる。従って、ヒータ電極１５０の厚さが設計値よりも薄くなる第１領域６１と、ヒータ電極１５０の厚さがほぼ設計値通りの第２領域６２とにおいて、温度差をほぼなくすことができるため、保持面１１における温度均一性を向上させることができる。

［第３実施形態］
最後に、第３実施形態について説明する。第３実施形態では、第１実施形態と基本的な構成は同じであるが、ヒータ電極により加熱する保持面１１を複数の加熱ゾーンに区分し、加熱ゾーン毎に独立して制御されるヒータ電極を設けている点が第１実施形態とは異なる。そこで、第１実施形態と同様の構成については同符号を付して説明を適宜省略し、第１実施形態との相違点を中心に説明する。なお、本実施形態では、図５に円周状の破線で示す境界にて、保持面１１を内側加熱ゾーンＺ１と外側加熱ゾーンＺ２に区分けし、２つの加熱ゾーンを設けた２ゾーンパターンの場合を例示する。

本実施形態では、図５に示すように、板状部材１０が、ヒータ電極５０に加えて、ヒータ電極２５０を備えている。すなわち、板状部材１０の内側領域に形成される円形状の内側加熱ゾーンＺ１にヒータ電極５０が配置され、板状部材１０の外周領域に形成される円環形状の外側加熱ゾーンＺ２にヒータ電極２５０が配置されている。これらのヒータ電極５０とヒータ電極２５０は、板状部材１０内の同一面に形成されている。これにより、板状部材１０の面内（保持面１１）には、ヒータ電極５０が配置されて主としてヒータ電極５０により加熱される領域である内側加熱ゾーンＺ１と、ヒータ電極２５０が配置されて主としてヒータ電極２５０により加熱される領域である外側加熱ゾーンＺ２との２つの加熱ゾーンが形成される。

そして、ヒータ電極５０とヒータ電極２５０への給電は、それぞれが独立して制御可能となっている。このように、複数の加熱ゾーンＺ１，Ｚ２を設けることにより、保持面１１における温度制御を高精度に行うことができるようになっている。

ここで、外側加熱ゾーンＺ２に配置されるヒータ電極２５０は、線状の第１ヒータパターン２５１、第２ヒータパターン２５２、及び第３ヒータパターン２５３を有している。各ヒータパターン２５１，２５２，２５３は、導電性材料（例えば、タングステン、モリブデン、白金など）により形成されている。各ヒータパターン２５１，２５２，２５３の線幅や厚さは、第１実施形態と同じである。

第１ヒータパターン２５１は、ヒータ電極２５０の一方の端部（例えばＯＵＴ側）であるパッド部２５０ａを含む第１領域６１に配置されている。第１ヒータパターン２５１は、円弧状に形成されており、その端部にヒータ電極２５０のパッド部２５０ａが設けられている。つまり、第１ヒータパターン２５１は円弧部を１つだけ備えている。そして、パッド部２５０ａには、図６に示すように、板状部材１０内でＺ軸方向に延設された接続端子２７０ａが接続されている。なお、図６では、ヒータ電極２５０の接続構造をわかりやすく説明するために、パッド部５０ａ，５０ｂを除き、ヒータ電極５０を省略している。

第２ヒータパターン２５２は、図５に示すように、ヒータ電極２５０の他方の端部（例えばＩＮ側）であるパッド部２５０ｂを含む第２領域６２に配置されている。第２ヒータパターン２５２は、円弧状に形成されており、その端部にヒータ電極２５０のパッド部２５０ｂが設けられている。つまり、第２ヒータパターン２５２は円弧部を１つだけ備えている。そして、パッド部２５０ｂには、図６に示すように、後述するビア２７３及びドライバ電極２５５を介して、板状部材１０内でＺ軸方向に延設された接続端子２７０ｂが接続されている。

これらの第１ヒータパターン２５１と第２ヒータパターン２５２とは直列接続されている。これにより、ヒータ電極２５０全体では、板状部材１０の外周付近に沿うような円周状のヒータパターンが形成されている。

また、第３ヒータパターン２５３は、第２ヒータパターン２５２に並列接続され、第１領域６１に配置されている。詳細には、第３ヒータパターン２５３は、第２ヒータパターン２５２に並列接続されており、第１ヒータパターン２５１に沿うようにして第１領域６１に配置されている。すなわち、第３ヒータパターン１５３は、第１ヒータパターン１５１及び第２ヒータパターン１５２のヒータパターンの内側に配置されている。

ここで、ヒータ電極２５０の内側にヒータ電極５０が配置されているため、第３ヒータパターン２５３を、第１実施形態のように板状部材１０の同一面内において、第２ヒータパターン２５２に並列接続することが困難である。そこで、本実施形態では、図６に示すように、板状部材１０内において、ヒータ電極２５０が形成される平面とは異なる平面内に面方向（ＸＹ面方向）へ延びるドライバ電極２５５を設けている。このドライバ電極２５５は、ヒータ電極２５０よりも断面積が大きくされている（例えば、線幅が太くされている）。そのため、ドライバ電極２５５は、ヒータ電極２５０よりも抵抗値が小さくなるので、あまり発熱しないようになっている。

そして、このドライバ電極２５５を介して、第３ヒータパターン２５３を第２ヒータパターン２５２に並列接続している。なお、ドライバ電極２５５は、接続端子２７０ｂを介して外部電源に接続されている。具体的には、第３ヒータパターン２５３の一方の端部にパッド部２５３ａを形成し、このパッド部２５３ａとドライバ電極２５５をビア２７２にて接続している。そして、ドライバ電極２５５と第２ヒータパターン２５２の端部であるパッド部２５０ｂをビア２７３にて接続している。また、第３ヒータパターン２５３の他方の端部を、ヒータ電極２５０が形成されている面内で第２ヒータパターン２５２に接続している。このように、ビア２７２，２７３を利用し、ドライバ電極２５５を介して、第３ヒータパターン２５３を第２ヒータパターン２５２に並列接続している。

これにより、第３ヒータパターン２５３の配線自由度、ひいてはヒータ電極２５０，５０の設計自由度を高めることができる。特に、本実施形態のように複数の加熱ゾーンＺ１，Ｚ２を設ける場合において、ヒータ電極２５０，５０の最適な配置パターンを実現し易くなる。

なお、内側加熱ゾーンＺ１に配置されるヒータ電極５０の構成は、第１実施形態と同じであるため、ここでは説明を省略する。

そして、ヒータ電極５０のパッド部５０ａ，５０ｂが、接続端子７０ａ，７０ｂを介して外部電源に接続されている。また、ヒータ電極２５０のパッド部２５０ａが接続端子２７０ａを介し、ヒータ電極２５０のパッド部２５０ｂがビア２７３、ドライバ電極２５５、及び接続端子２７０ｂを介して、外部電源に接続されている。そして、ヒータ電極５０，２５０への給電は独立して制御されるため、保持面１１において加熱ゾーンＺ１，Ｚ２がそれぞれ独立して加熱される。

また、ヒータ電極２５０においても、第１実施形態と同様の効果を得ることができるため、ヒータ電極５０，２５０を形成する際、第１領域６１と第２領域６２とにおいて、印刷時の導電性ペーストの厚さにバラツキが生じても、保持面１１における温度均一性を向上させることができる。そして、本実施形態では、複数のヒータ電極５０，２５０を設け、各ヒータ電極で加熱する保持面１１の領域を区分けして、保持面１１における加熱ゾーンを多ゾーン化しているため、保持面１１における温度均一性をより向上させることができる。その結果として、保持面１１における温度制御を精度良く行うことができる。

ここで、本実施形態では、ヒータ電極５０に対して一対の接続端子７０ａ，７０ｂを設けるとともに、ヒータ電極２５０に対して一対の接続端子２７０ａ，２７０ｂを設けている。すなわち、ヒータ電極毎に一対の接続端子を単独で設けているが、接続端子の一部を共通化することもできる。例えば、接続端子７０ａと２７０ａを共通化することができる。具体的には、図７に示すように、接続端子７０ａ（図６参照）の代わりに、パッド部５０ａに接続するビア７４を設ける。また、接続端子２７０ａ（図６参照）の代わりに、パッド部２５０ａに接続するビア２７４を設ける。さらに、ビア７４，２７４に接続するドライバ電極２５７を設ける。そして、このドライバ電極２５７に接続する接続端子７５を設ける。このような接続端子７５により、接続端子７０ａと２７０ａを共通化することができる。なお、図７でも図６と同様、パッド部５０ａ，５０ｂを除いてヒータ電極５０を省略している。

なお、上記の実施形態は単なる例示にすぎず、本開示を何ら限定するものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能であることはもちろんである。例えば、上記の実施形態では、ベース部材を備える静電チャックを例示したが、ベース部材を備えない保持装置（例えば、セラミックヒータなど）にも本開示を適用することができる。このようなベース部材がない保持装置でヒータ電極を備える場合には、ヒータ電極は、板状部材に内蔵されていてもよいし、板状部材に内蔵されずに下面（保持面とは反対側の面）に設けられていてもよい。

また、上記の第１、第２実施形態では、第１ヒータパターン及び第２ヒータパターンとして、それぞれ複数の円弧部を備える場合を例示したが、第１ヒータパターン及び第２ヒータパターンは、それぞれ少なくとも１つの円弧部を備えていればよい。

また、上記の第３実施形態では、加熱ゾーンを２つ設けた２ゾーンパターンを例示しているが、加熱ゾーンを２つより多く設けた多ゾーンパターン（３ゾーンパターンや４ゾーンパターン等）であってもよい。

１ 静電チャック
１０ 板状部材
１１ 保持面
１２ 下面
５０ ヒータ電極
５０ａ パッド部
５０ｂ パッド部
５１ 第１ヒータパターン
５１ａ 円弧部
５１ｂ 円弧部
５１ｃ 円弧部
５２ 第２ヒータパターン
５２ａ 円弧部
５２ｂ 円弧部
５２ｃ 円弧部
５３ 第３ヒータパターン
６１ 第１領域
６２ 第２領域
１５０ ヒータ電極
１５１ 第１ヒータパターン
１５２ 第２ヒータパターン
１５３ 第３ヒータパターン
２５０ ヒータ電極
２５１ 第１ヒータパターン
２５２ 第２ヒータパターン
２５３ 第３ヒータパターン
２５５ ドライバ電極
Ｗ 半導体ウエハ（対象物）
Ｚ１ 内側加熱ゾーン
Ｚ２ 外側加熱ゾーン

Claims (6)

1. 第１の面と、第１の方向にて前記第１の面とは反対方向に設けられる第２の面とを備える板状部材と、
   前記板状部材に設けられ、前記第１の方向と略直交する平面上に配置される発熱抵抗体と、を備え、
   前記板状部材の前記第１の面上に対象物を保持する保持装置において、
   前記発熱抵抗体は、
   前記発熱抵抗体の一方の端部を含む第１領域に配置され、円弧部を備える第１ヒータパターンと、
   前記発熱抵抗体の他方の端部を含む前記第１領域とは異なる第２領域に配置され、円弧部を備える第２ヒータパターンと、
   前記第２ヒータパターンに並列接続される第３ヒータパターンと、を有し、
   前記第１ヒータパターンと前記第２ヒータパターンとは直列接続され、
   前記第３ヒータパターンは、前記第１領域に配置されている
   ことを特徴とする保持装置。
2. 請求項１に記載する保持装置において、
   前記第３ヒータパターンは、前記第１ヒータパターンに沿って配置されている
   ことを特徴とする保持装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載する保持装置において、
   前記第３ヒータパターンは、前記第１の方向にて前記発熱抵抗体が配置される平面とは異なる平面上に、前記第１の方向と略直交する第２の方向へ延びるように配置されるドライバ電極を介して、前記第２ヒータパターンに接続されている
   ことを特徴とする保持装置。
4. 請求項１から請求項３に記載するいずれか１つの保持装置において、
   前記第１ヒータパターン及び前記第２ヒータパターンのそれぞれは、前記第２の方向へずれて配置される複数の円弧部を備えている
   ことを特徴とする保持装置。
5. 請求項１から請求項４に記載するいずれか１つの保持装置において、
   前記発熱抵抗体が配置される加熱ゾーンが複数設けられている
   ことを特徴とする保持装置。
6. 請求項１から請求項５に記載するいずれか１つの保持装置において、
   前記第１ヒータパターン及び前記第２ヒータパターンにおける前記円弧部は、中心角が１８０°～２７０°となる長さを有する
   ことを特徴とする保持装置。

Images