JP2023149660A

JP2023149660A - ウエハ載置台

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Publication number: JP2023149660A
Application number: JP2022058341A
Authority: JP
Inventors: 達也久野; Tatsuya Kuno; 靖也井上; Seiya Inoue
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 2022-03-31
Filing date: 2022-03-31
Publication date: 2023-10-13
Also published as: KR20230141459A; TW202403823A; US20230317432A1; CN116895503A

Abstract

【課題】ウエハの均熱性を更に改善する。【解決手段】ウエハ載置台１０は、電極２２を内蔵するセラミックプレート２０の下面側に、冷媒流路３２を有する冷却プレート３０が設けられたものである。水平スペースであるガス中間通路５０は、ウエハ載置台１０の内部のうち冷媒流路３２よりもウエハ載置面２１に近い位置にウエハ載置面２１と平行に設けられ、平面視で冷媒流路３２に沿って冷媒流路と重複する重複部を有する。【選択図】図２

Description

本発明は、ウエハ載置台に関する。

従来、上面にウエハ載置面を有する電極内蔵のセラミックプレートと、セラミックプレートの下面に接合された金属製の冷却プレートとを備えたウエハ載置台が知られている。特許文献１では、こうしたウエハ載置台において、セラミックプレートの内部にウエハ載置面と平行にガス中間通路と、ガス中間通路からウエハ載置面に至る複数のガス供給通路と、冷却プレートを上下方向に貫通してガス中間通路に連通するガス導入通路とを備えたものが開示されている。ガス中間通路に設けられているガス供給通路の数とガス導入通路の数は、ガス導入通路の数の方が少ない。これにより、冷媒流路同士の間を上下方向に通過するガス導入通路の数はガス供給通路の数に比べて少なくなるため、ウエハの均熱性が改善される。

特開２００３－１８８２４７号公報

しかしながら、特許文献１では、ウエハのうち冷媒流路の直上部分はそれ以外の部分に比べて冷媒による冷却効果が高いため低温になりやすいという問題があった。

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、ウエハの均熱性を更に改善することを主目的とする。

［１］本発明のウエハ載置台は、
上面にウエハ載置面を有し電極を内蔵するセラミックプレートの下面側に、冷媒流路を有する冷却プレートが設けられたウエハ載置台であって、
前記ウエハ載置台の内部のうち前記冷媒流路よりも前記ウエハ載置面に近い位置に前記ウエハ載置面と平行に設けられ、平面視で前記冷媒流路に沿って前記冷媒流路と重複する重複部を有する水平スペース
を備えたものである。

このウエハ載置台には、水平スペースが設けられている。水平スペースは、ウエハ載置台の内部のうち冷媒流路よりもウエハ載置面に近い位置にウエハ載置面と平行に設けられ、平面視で冷媒流路に沿って冷媒流路と重複する重複部を有する。水平スペースは空洞なため、水平スペースが形成されている部分は水平スペースが形成されていない部分に比べて熱伝導しにくい。ウエハのうち冷媒流路の直上部分は冷媒によって低温になりやすいが、熱伝導しにくい水平スペースの重複部によって低温化が抑制される。その結果、ウエハの均熱性が向上する。

なお、「水平スペース」は、ウエハ載置台の内部のうち冷媒流路よりもウエハ載置面に近い位置であれば特にどこに設けられていてもよく、例えば、セラミックプレートの内部に設けられていてもよいし、冷却プレートの内部に設けられていてもよいし、セラミックプレートと冷却プレートとの間に設けられていてもよい。また、「平行」とは、完全に平行な場合のほか、完全に平行でなくても許容される誤差（例えば公差）の範囲内であれば平行とみなす。

［２］上述したウエハ載置台（前記［１］に記載のウエハ載置台）において、前記冷媒流路は、平面視で径の異なる複数の仮想円を互いに重ならないように配置した多重円に基づいて、一端から他端までを一筆書きの要領で引き回すように設けられていてもよく、前記水平スペースは、平面視で前記複数の仮想円のいずれかと重複するように円環状に設けられていてもよい。こうすれば、水平スペースの重複部を大きくしやすくなる。

［３］上述したウエハ載置台（前記［２］に記載のウエハ載置台）において、前記水平スペースは、前記複数の仮想円のうち最外周の仮想円とは重複しないようにしてもよい。ウエハをプラズマで処理する際、ウエハの最外周領域は比較的高温になりやすい。そのため、冷媒流路の最外周領域の直上部分には水平スペースを設けないようにして、ウエハの外周領域の熱引きを積極的に行うのが好ましい。

［４］上述したウエハ載置台（前記［１］～［３］のいずれかに記載のウエハ載置台）において、前記水平スペースは、ガスが通過するガス中間通路であってもよい。こうしたウエハ載置台は、前記ガス中間通路から前記ウエハ載置面に至る複数のガス供給通路と、前記冷却プレートの前記冷媒流路同士の間を上下方向に貫通して前記ガス中間通路に連通するように設けられ、前記ガス中間通路に連通している前記ガス供給通路の数よりも少ない数のガス導入通路と、を備えていてもよい。冷却プレートの下面に開口したガス導入通路からガスを導入すると、そのガスはガス中間通路を通って複数のガス供給通路に分配されてウエハの下面に供給される。このウエハ載置台では、冷却プレートを貫通するガス導入通路の数がガス供給通路の数よりも少ない。そのため、冷却プレートを貫通するガス導入通路の数がガス供給通路の数と同じ場合に比べて、ウエハの均熱性が向上する。

［５］上述したウエハ載置台（前記［４］に記載のウエハ載置台）において、前記冷却プレートは、導電性プレートであるか、少なくとも上層に導電性プレートを備えたものであってもよく、前記導電性プレートは、前記セラミックプレートの下面に導電性接合層を介して接合されていてもよく、前記ガス中間通路は、前記導電性接合層と前記導電性プレートとの界面に設けられていてもよい。こうすれば、ガス中間通路の上面をなす導電性接合層と、ガス中間通路の下面をなす導電性プレートとは、当接していて同電位になる。そのため、ガス中間通路の上下で電位勾配が生じることはなく、ガス中間通路内での放電を防止することができる。

［６］上述したウエハ載置台（前記［５］に記載のウエハ載置台）において、前記ガス供給通路は、電気絶縁性の多孔質プラグを有していてもよく、前記多孔質プラグの下端は、前記導電性接合層及び前記導電性プレートの少なくとも一方と接触していてもよい。こうすれば、多孔質プラグの下端は導電性接合層や導電性プレートと同電位になる。そのため、多孔質プラグの下端と導電性接合層との間や多孔質プラグの下端と導電性プレートとの間で電位勾配が生じることがない。したがって、多孔質プラグの下端の周辺で放電が生じるのを抑制することができる。

ウエハ載置台１０の平面図。図１のＡ－Ａ断面図。ガス中間通路５０を通る水平面でウエハ載置台１０を切断した切断面を上から見たときの断面図。冷媒流路３２を通る水平面でウエハ載置台１０を切断した切断面を上から見たときの断面図。ウエハ載置台１０の平面図に冷媒流路３２等を書き込んだ説明図。ウエハ載置台１０の製造工程図。ガス中間通路５０をセラミックプレート２０の内部に設けた例の縦断面図。ガス中間通路５０を冷媒流路３２の最外周と重複させない例の説明図。接合層貫通部５２ａの別例を示す部分拡大断面図。接合層貫通部５２ａの別例を示す部分拡大断面図。ウエハ載置台１１０の縦断面図。ウエハ載置台２１０の縦断面図。

次に、本発明の好適な実施形態について、図面を用いて説明する。図１はウエハ載置台１０の平面図、図２は図１のＡ－Ａ断面図、図３はガス中間通路５０を通る水平面でウエハ載置台１０を切断した切断面を上から見たときの断面図、図４は冷媒流路３２を通る水平面でウエハ載置台１０を切断した切断面を上から見たときの断面図、図５はウエハ載置台１０の平面図に冷媒流路３２等を書き込んだ説明図である。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、ウエハ載置台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。

ウエハ載置台１０は、図２に示すように、セラミックプレート２０と、冷却プレート３０と、導電性接合層４０と、ガス中間通路５０と、ガス供給通路５２と、ガス導入通路５４とを備えている。

セラミックプレート２０は、アルミナ焼結体や窒化アルミニウム焼結体などのセラミック製の円板（例えば直径３００ｍｍ、厚さ５ｍｍ）である。セラミックプレート２０の上面は、ウエハＷを載置するウエハ載置面２１となっている。セラミックプレート２０は、電極２２を内蔵している。セラミックプレート２０のウエハ載置面２１には、図１に示すように、外縁に沿って環状のシールバンド２１ａが形成され、シールバンド２１ａの内側の全面に複数の円形小突起２１ｂが形成されている。シールバンド２１ａ及び円形小突起２１ｂは同じ高さであり、その高さは例えば数μｍ～数１０μｍである。電極２２は、静電電極として用いられる平面状のメッシュ電極であり、図示しない給電部材を介して外部の直流電源に接続されている。給電部材の途中にはローパスフィルタが配置されていてもよい。給電部材は、導電性接合層４０及び冷却プレート３０と電気的に絶縁されている。この電極２２に直流電圧が印加されるとウエハＷは静電吸着力によりウエハ載置面２１（具体的にはシールバンドの上面及び円形小突起の上面）に吸着固定され、直流電圧の印加を解除するとウエハＷのウエハ載置面２１への吸着固定が解除される。なお、ウエハ載置面２１のうちシールバンド２１ａや円形小突起２１ｂの設けられていない部分を、基準面２１ｃと称する。

冷却プレート３０は、熱伝導率の良好な導電性の円板（セラミックプレート２０と同じ直径かそれよりも大きな直径の円板）である。冷却プレート３０の内部には、冷媒が循環する冷媒流路３２が形成されている。冷媒流路３２を流れる冷媒は、液体が好ましく、電気絶縁性であることが好ましい。電気絶縁性の液体としては、例えばフッ素系不活性液体などが挙げられる。冷媒流路３２は、平面視で冷却プレート３０の全体にわたって一端（入口）から他端（出口）まで一筆書きの要領で形成されている。冷媒流路３２は、図４に示すように、平面視で径の異なる複数の仮想円（１点鎖線の円Ｃ１～Ｃ４、ここでは円Ｃ１～Ｃ４は同心円）を互いに重ならないように配置した多重円に基づいて、一端から他端までを一筆書きの要領で引き回すように設けられている。具体的には、一端から他端まで一筆書きの要領で冷媒流路３２を引き回すにあたり、多重円のうち内と外の関係にある２つの仮想円を繋ぎながら仮想円をなぞるようにして引き回されている。冷媒流路３２の一端及び他端には、図示しない外部冷媒装置の供給口及び回収口がそれぞれ接続される。外部冷媒装置の供給口から冷媒流路３２の一端に供給された冷媒は、冷媒流路３２を通過したあと冷媒流路３２の他端から外部冷媒装置の回収口に戻り、温度調整されたあと再び供給口から冷媒流路３２の一端に供給される。冷却プレート３０は、高周波（ＲＦ）電源に接続され、ＲＦ電極としても用いられる。

冷却プレート３０の材料は、例えば、金属材料や金属とセラミックとの複合材料などが挙げられる。金属材料としては、Ａｌ、Ｔｉ、Ｍｏ又はそれらの合金などが挙げられる。金属とセラミックとの複合材料としては、金属マトリックス複合材料（ＭＭＣ）やセラミックマトリックス複合材料（ＣＭＣ）などが挙げられる。こうした複合材料の具体例としては、Ｓｉ，ＳｉＣ及びＴｉを含む材料（ＳｉＳｉＣＴｉともいう）、ＳｉＣ多孔質体にＡｌ及び／又はＳｉを含浸させた材料、Ａｌ₂Ｏ₃とＴｉＣとの複合材料などが挙げられる。冷却プレート３０の材料としては、セラミックプレート２０の材料と熱膨張係数の近いものを選択するのが好ましい。

導電性接合層４０は、例えば金属接合層であり、セラミックプレート２０の下面と冷却プレート３０の上面とを接合している。導電性接合層４０は、例えばＴＣＢ（Ｔｈｅｒｍａｌｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎｂｏｎｄｉｎｇ）により形成される。ＴＣＢとは、接合対象の２つの部材の間に金属接合材を挟み込み、金属接合材の固相線温度以下の温度に加熱した状態で２つの部材を加圧接合する公知の方法をいう。

ガス中間通路５０は、水平スペースであり、ウエハ載置台１０の内部のうち冷媒流路３２よりもウエハ載置面２１に近い位置（ここでは導電性接合層４０と冷却プレート３０との界面）にウエハ載置面２１と平行に設けられている。なお、「平行」とは、完全に平行な場合のほか、完全に平行でなくても許容される誤差（例えば公差）の範囲内であれば平行とみなす。ガス中間通路５０は、冷却プレート３０の上面に設けられた凹溝３１を有し、凹溝３１の上面が導電性接合層４０によって覆われることにより形成されている。ガス中間通路５０は、図５に示すように、平面視で複数の仮想円Ｃ１～Ｃ４のいずれかと重複するように円環状に設けられている。具体的には、３つのガス中間通路５０のうち、ウエハ載置台１０の外周縁から１つめのガス中間通路５０は最も大きな径の仮想円Ｃ１と重複し、２つめのガス中間通路５０は２番目に大きな径の仮想円Ｃ２と重複し、３つめのガス中間通路は３番目に大きな径の仮想円Ｃ３と重複している。各ガス中間通路５０は、平面視で冷媒流路３２に沿って冷媒流路３２と重複する重複部５０ｐ（図５の網掛部分）を有する。尚、冷媒流路３２に沿って冷媒流路３２と重複するとは、必ずしも冷媒流路３２の長さ方向の中心線とガス中間通路５０の長さ方向の中心線が平行に沿っている必要はない。また、冷媒流路３２全体にわたって完全に重複する必要はない。

ガス供給通路５２は、図２に示すように、ガス中間通路５０から導電性接合層４０及びセラミックプレート２０を上下方向に貫通してウエハ載置面２１の基準面２１ｃ（図１）に至る通路である。ガス供給通路５２は、導電性接合層４０を貫通する接合層貫通部５２ａと、セラミックプレート２０を貫通するセラミックプレート貫通部５２ｂとを有している。本実施形態では、接合層貫通部５２ａの径は、セラミックプレート貫通部５２ｂの径と同じかそれよりも大きい。ガス供給通路５２は、１つのガス中間通路５０に対して複数（ここでは１２個）設けられている。ガス供給通路５２は、ガスの流通を許容する電気絶縁性の多孔質プラグ５５を有している。ここでは、多孔質プラグ５５は、ガス供給通路５２のうちセラミックプレート貫通部５２ｂに充填された状態で固定されている。具体的には、多孔質プラグ５５の外周面とセラミックプレート貫通部５２ｂの内周面とが接着されていてもよいし、多孔質プラグ５５の外周面に設けられた雄ネジ部がセラミックプレート貫通部５２ｂの内周面に設けられた雌ネジ部に螺合されていてもよい。多孔質プラグ５５の上面は、ウエハ載置面２１の基準面２１ｃと同じ高さであり、多孔質プラグ５５の下面は、セラミックプレート２０の下面と同じ高さである。多孔質プラグ５５としては、セラミック粉末を用いて焼結することにより得られた多孔質バルク体を用いることができる。セラミックとしては、例えばアルミナや窒化アルミニウムなどを用いることができる。多孔質プラグ５５の気孔率は３０％以上が好ましく、平均気孔径は２０μｍ以上が好ましい。

ガス導入通路５４は、冷却プレート３０を上下方向に貫通し、ガス補助通路５３（図３）を介してガス中間通路５０に連通するように設けられている。ガス補助通路５３は、ガス導入通路５４とガス中間通路５０とを繋ぐ通路であり、導電性接合層４０と冷却プレート３０との界面にウエハ載置面２１と平行に設けられている。１つのガス中間通路５０に対して、ガス供給通路５２は複数設けられているが、ガス導入通路５４はガス供給通路５２の数よりも少ない数（ここでは１つ）設けられている。ガス導入通路５４は、冷却プレート３０の冷媒流路３２同士の間を上下方向に貫通している。

次に、こうして構成されたウエハ載置台１０の使用例について説明する。まず、図示しないチャンバー内にウエハ載置台１０を設置した状態で、ウエハＷをウエハ載置面２１に載置する。そして、チャンバー内を真空ポンプにより減圧して所定の真空度になるように調整し、セラミックプレート２０の電極２２に直流電圧をかけて静電吸着力を発生させ、ウエハＷをウエハ載置面２１（具体的にはシールバンド２１ａの上面や円形小突起２１ｂの上面）に吸着固定する。次に、チャンバー内を所定圧力（例えば数１０～数１００Ｐａ）の反応ガス雰囲気とし、この状態で、チャンバー内の天井部分に設けた図示しない上部電極とウエハ載置台１０の冷却プレート３０との間にＲＦ電圧を印加させてプラズマを発生させる。ウエハＷの表面は、発生したプラズマによって処理される。冷却プレート３０の冷媒流路３２には、冷媒が循環される。ガス導入通路５４には、図示しないガスボンベからバックサイドガスが導入される。バックサイドガスとしては、熱伝導ガス（例えばＨｅガス等）を用いる。ガス導入通路５４に導入されたバックサイドガスは、ガス中間通路５０を通って複数のガス供給通路５２に分配されてウエハＷの裏面とウエハ載置面２１の基準面２１ｃとの間の空間に供給され封入される。このバックサイドガスの存在により、ウエハＷとセラミックプレート２０との熱伝導が効率よく行われる。

次に、ウエハ載置台１０の製造例について図６に基づいて説明する。図６はウエハ載置台１０の製造工程図である。ここでは、冷却プレート３０をＭＭＣで作製する場合を例示する。まず、電極２２を内蔵するセラミックプレート２０を準備する（図６Ａ）。例えば、電極２２を内蔵するセラミック粉末の成形体を作製し、その成形体をホットプレス焼成することにより、セラミックプレート２０を得る。そのセラミックプレート２０に最終的にガス供給通路５２の一部となるセラミックプレート貫通部５２ｂを形成する（図６Ｂ)。セラミックプレート貫通部５２ｂは、電極２２を避けてセラミックプレート２０を上下方向に貫通するように形成する。

これと並行して、２つのＭＭＣ円板部材８１，８２を準備する（図６Ｃ）。そして、マシニング加工により、これらのＭＭＣ円板部材８１，８２に、適宜、溝や穴を形成する（図６Ｄ）。具体的には、上側のＭＭＣ円板部材８１の下面に最終的に冷媒流路３２となる凹溝３２ａを形成し、ＭＭＣ円板部材８１の上面に最終的にガス中間通路５０となる凹溝３１を形成する。また、最終的にガス導入通路５４の一部となる貫通穴５４ａを、凹溝３１からＭＭＣ円板部材８１の下面に至るように形成する。更に、下側のＭＭＣ円板部材８２に最終的にガス導入通路５４の一部となる貫通穴５４ｂを形成する。セラミックプレート２０がアルミナ製の場合、ＭＭＣ円板部材８１，８２はＳｉＳｉＣＴｉ製かＡｌＳｉＣ製であることが好ましい。アルミナの熱膨張係数とＳｉＳｉＣＴｉやＡｌＳｉＣの熱膨張係数とは、概ね同じにすることができるからである。

ＳｉＳｉＣＴｉ製の円板部材は、例えば以下のように作製することができる。まず、炭化珪素と金属Ｓｉと金属Ｔｉとを混合して粉体混合物を作製する。次に、得られた粉体混合物を一軸加圧成形により円板状の成形体を作製し、その成形体を不活性雰囲気下でホットプレス焼結させることにより、ＳｉＳｉＣＴｉ製の円板部材を得る。

続いて、セラミックプレート２０とＭＭＣ円板部材８１とＭＭＣ円板部材８２とをＴＣＢ接合したあと、全体の形状を整え、多孔質プラグ５５を装着することにより、ウエハ載置台１０を得る（図６Ｅ，Ｆ）。具体的には、下側のＭＭＣ円板部材８２の上面と上側のＭＭＣ円板部材８１の下面との間に金属接合材８３を挟み込み、上側のＭＭＣ円板部材８１の上面とセラミックプレート２０の下面との間に金属接合材９０を挟み込むことにより、積層体を得る。金属接合材８３には、最終的にガス導入通路５４の一部となる貫通穴を予め形成しておき、金属接合材９０には、最終的にガス供給通路５２の一部（接合層貫通部５２ａ）となる貫通穴を予め形成しておく。続いて、金属接合材８３，９０の固相線温度以下（例えば、固相線温度から２０℃引いた温度以上固相線温度以下）の温度で積層体を加圧して接合し、その後室温に戻す。これにより、２つのＭＭＣ円板部材８１，８２は金属接合材８３によって接合されて冷却プレート３０になる。また、セラミックプレート２０と冷却プレート３０とは金属接合材９０によって接合される。金属接合材９０は導電性接合層４０になる。金属接合材８３，９０としては、Ａｌ－Ｍｇ系接合材やＡｌ－Ｓｉ－Ｍｇ系接合材を使用することができる。例えば、Ａｌ－Ｓｉ－Ｍｇ系接合材を用いてＴＣＢを行う場合、真空雰囲気下で加熱した状態で積層体を加圧する。金属接合材８３，９０は、厚さが１００μｍ前後のものを用いるのが好ましい。

以上詳述したウエハ載置台１０には、水平スペースであるガス中間通路５０が設けられている。ガス中間通路５０は、ウエハ載置台１０の内部のうち冷媒流路３２よりもウエハ載置面２１に近い位置にウエハ載置面と平行に設けられ、平面視で冷媒流路３２に沿って冷媒流路３２と重複する重複部５０ｐ（図５）を有する。ガス中間通路５０は空洞なため、ガス中間通路５０が形成されている部分はガス中間通路５０が形成されていない部分に比べて熱伝導しにくい。ウエハＷのうち冷媒流路３２の直上部分は冷媒によって低温になりやすいが、熱伝導しにくいガス中間通路５０の重複部５０ｐによって低温化が抑制される。その結果、ウエハＷの均熱性が向上する。

また、冷媒流路３２は、平面視で径の異なる複数の仮想円Ｃ１～Ｃ４を互いに重ならないように配置した多重円に基づいて、一端から他端までを一筆書きの要領で引き回すように設けられ、ガス中間通路５０は、平面視で複数の仮想円Ｃ１～Ｃ４のいずれかと重複するように円環状に設けられている。そのため、ガス中間通路５０の重複部５０ｐを大きくしやすい。

更に、冷却プレート３０の下面に開口したガス導入通路５４からガスを導入すると、そのガスはガス中間通路５０を通って複数のガス供給通路５２に分配されてウエハＷの下面に供給される。このウエハ載置台１０では、冷却プレート３０を貫通するガス導入通路５４の数がガス供給通路５２の数よりも少ない。そのため、冷却プレート３０を貫通するガス導入通路５４の数がガス供給通路５２の数と同じ場合に比べて、ウエハＷの均熱性が向上する。

更にまた、冷却プレート３０は、導電性プレートであり、セラミックプレート２０の下面に導電性接合層４０を介して接合されており、ガス中間通路５０は、導電性接合層４０と冷却プレート３０との界面に設けられている。そのため、ガス中間通路５０の上面をなす導電性接合層４０と、ガス中間通路５０の下面をなす冷却プレート３０とは、当接していて同電位になる。したがって、ガス中間通路５０の上下で電位勾配が生じることはなく、ガス中間通路５０内での放電を防止することができる。

そしてまた、ガス供給通路５２は、電気絶縁性の多孔質プラグ５５を有している。そのため、ガス供給通路５２内での放電を抑制することができる。例えば、多孔質プラグ５５がないと、ガス分子が電離するのに伴って生じた電子が加速して別のガス分子に衝突することによりアーク放電が起きるが、多孔質プラグ５５があると、電子が別のガス分子に衝突する前に多孔質プラグ５５に当たるためアーク放電が抑制される。

そして更に、ガス中間通路５０の幅は１ｍｍ以上が好ましく、ガス中間通路５０の深さは０．１ｍｍ以上が好ましい。ガス中間通路５０の幅が１ｍｍ以上であれば、凹溝３１を形成する際に用いる砥石の径が小さすぎることがないため、加工時間が短くなり、加工コストを低減できる。ガス中間通路５０の深さが０．１ｍｍ以上であれば、ガスがガス中間通路５０を容易に流通する。また、冷却プレート３０のうち冷媒流路３２の上側の部分の厚みは３ｍｍ以下が好ましい。こうすれば、冷却プレート３０のうち冷媒流路３２の上側の部分において上下方向に大きな温度差が生じにくく、その部分に応力が発生しにくいため、その部分が応力によって破損するのを防止することができる。この場合、ガス中間通路５０の深さは０．１ｍｍ以上２ｍｍ以下が好ましい。

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。

上述した実施形態では、水平スペースとしてのガス中間通路５０に連通するガス供給通路５２及びガス導入通路５４を設けたが、特にこれに限定されない。例えば、上述した実施形態において、ガス中間通路５０に連通するガス導入通路５４は設けるが、ガス供給通路５２は設けないようにしてもよい。その場合、ガス導入通路５４からガス中間通路５０にガスを導入したあとガス中間通路５０内にガスを封入し、ガス圧をコントロールすることでウエハの均熱を調整してもよい。あるいは、上述した実施形態において、ガス中間通路５０は設けるが、ガス供給通路５２及びガス導入通路５４は設けないようにしてもよい。その場合、ガス中間通路５０は閉空間になる。

上述した実施形態では、ガス中間通路５０を導電性接合層４０と冷却プレート３０との界面に設けたが、ガス中間通路５０をセラミックプレート２０の内部（静電電極２２の下方）に設けてもよい。その一例を図７に示す。図７では、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た。あるいは、ガス中間通路５０を冷却プレート３０のうち冷媒流路３２の上側の部分に設けてもよい。

上述した実施形態において、ガス中間通路５０は、図８に示すように、複数の仮想円Ｃ１～Ｃ４のうち最外周の仮想円Ｃ１とは重複しないように形成してもよい。図８では、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た。ウエハＷをプラズマで処理する際、ウエハＷの最外周領域は比較的高温になりやすい。そのため、冷媒流路３２の最外周領域の直上部分にガス中間通路５０を設けないようにして、ウエハＷの外周領域の熱引きを積極的に行うのが好ましい。

上述した実施形態において、平面視した際、各ガス中間通路５０の中心線が冷媒流路３２と重複している領域の長さの合計は、各ガス中間通路５０の中心線の長さの合計の７５％の以上であることが好ましい。

上述した実施形態において、多孔質プラグ５５の下端は、導電性接合層４０と接触していてもよい。例えば、図９に示すように、ガス供給通路５２のうち接合層貫通部５２ａの穴径をセラミックプレート貫通部５２ｂの穴径よりも小さくして、多孔質プラグ５５の下端が導電性接合層４０と接触するようにしてもよい。接合層貫通部５２ａの穴径は５ｍｍ以下が好ましい。あるいは、図１０に示すように、ガス供給通路５２のうち接合層貫通部５２ａを、穴径がセラミックプレート貫通部５２ｂの穴径よりも小さい複数の小穴４０ａで構成して、多孔質プラグ５５の下端が導電性接合層４０と接触するようにしてもよい。小穴４０ａの穴径は５ｍｍ以下が好ましい。図９及び図１０では、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た。図９及び図１０のいずれにおいても、多孔質プラグ５５の下端と導電性接合層４０との間や多孔質プラグ５５の下端と冷却プレート３０との間で電位勾配が生じることがない。そのため、多孔質プラグ５５の下端の周辺で放電が生じるのを抑制することができる。また、多孔質プラグ５５をガス供給通路５２に挿入する際、導電性接合層４０の接合層貫通部５２ａの周辺に突き当たるまで挿入するだけで、多孔質プラグ５５の下端と導電性接合層４０とを接触させることができる。

上述した実施形態では、多孔質プラグ５５を、ガス供給通路５２のうちセラミックプレート貫通部５２ｂに充填したが、特にこれに限定されない。例えば、多孔質プラグ５５を、ガス供給通路５２の全体（接合層貫通部５２ａ及びセラミックプレート貫通部５２ｂ）に充填してもよいし、多孔質プラグ５５の下端がガス中間通路５０の下面に到達するようにしてもよい。このようにしても、図７及び図８と同様、多孔質プラグ５５の下端と導電性接合層４０との間や多孔質プラグ５５の下端と冷却プレート３０との間で電位勾配が生じることがない。そのため、多孔質プラグ５５の下端の周辺で放電が生じるのを抑制することができる。

上述した実施形態では、冷却プレート３０として、導電性プレートを例示したが、特にこれに限定されない。例えば、図１１に示すウエハ載置台１１０のように、冷却プレート１３０は、上層として導電性プレート１３１を有し、下層として円形プレート１３６を有していてもよい。図１１では、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た。導電性プレート１３１は、下面に冷媒流路溝１３４を有する。冷媒流路３２は、導電性プレート１３１の下面に配置された円形プレート１３６によって冷媒流路溝１３４の下部開口が閉鎖されることにより形成される。導電性プレート１３１と円形プレート１３６とは、冷媒流路３２から冷媒が外周側に漏れ出さないように液密にシールされた状態で、外周側に設けられた図示しないクランプ機構によって一体化される。ガス導入通路５４は、導電性プレート１３１を通過する部分と円形プレート１３６を通過する部分とで構成されるが、両方の部分の繋ぎ目（導電性プレート１３１と円形プレート１３６との間）は気密にシールされている。導電性プレート１３１と円形プレート１３６とは、共に同じ材料（例えばＭＭＣ）で形成されていてもよいが、導電性プレート１３１を高価な材料（例えばＭＭＣ）で形成し、円形プレート１３６をそれよりも安価な材料（例えばアルミやアルミ合金などの金属、アルミナなどのセラミックなど）で形成してもよい。

あるいは、図１２に示すウエハ載置台２１０のように、冷却プレート２３０は、上層として導電性プレート２３１を有し、下層として円形プレート２３６を有していてもよい。図１２では、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た。導電性プレート２３１は、冷媒流路も冷媒流路溝も有さない。円形プレート２３６は、上面に冷媒流路溝２３４を有する。冷媒流路３２は、冷媒流路溝２３４の上部開口が導電性プレート２３１によって閉鎖されることにより形成される。導電性プレート２３１と円形プレート２３６とは、冷媒流路３２から冷媒が外周側に漏れ出さないように液密にシールされた状態で、外周側に設けられた図示しないクランプ機構によって一体化される。ガス導入通路５４は、導電性プレート２３１を通過する部分と円形プレート２３６を通過する部分とで構成されるが、両方の部分の繋ぎ目（導電性プレート２３１と円形プレート２３６との間）は気密にシールされている。導電性プレート２３１と円形プレート２３６とは、共に同じ材料（例えばＭＭＣ）で形成されていてもよいが、導電性プレート２３１を高価な材料（例えばＭＭＣ）で形成し、円形プレート２３６をそれよりも安価な材料（例えばアルミやアルミ合金などの金属、アルミナなどのセラミックなど）で形成してもよい。

上述した実施形態では、多孔質プラグ５５をガス供給通路５２に配置したが、多孔質プラグ５５をガス供給通路５２に配置しなくてもよい。

上述した実施形態では、ガス中間通路５０は、冷却プレート３０の上面に設けられた凹溝３１（第１凹部）を有し、その凹溝３１の上に導電性接合層４０の下面（平坦面）を配置することにより形成したが、特にこれに限定されない。例えば、ガス中間通路５０は、導電性接合層４０の下面に設けられた凹溝（第２凹部）を有し、その凹溝の下に冷却プレート３０の上面（平坦面）を配置することにより形成してもよい。この場合、導電性接合層４０を上下２層構造とし、下層に最終的にガス中間通路５０となる溝（上下方向に貫通する溝）を設け、上層に上述した接合層貫通部５２ａを設けてもよい。このようにしても、ウエハ載置台１０を比較的容易に製造することができる。

上述した実施形態では、多孔質プラグ５５の上面は、ウエハ載置面２１の基準面２１ｃと同じ高さとしたが、特にこれに限定されない。例えば、ウエハ載置面２１の基準面２１ｃの高さから多孔質プラグ５５の上面の高さを引いた差が０．５ｍｍ以下（好ましくは０．２ｍｍ以下、より好ましくは０．１ｍｍ以下）の範囲になるようにしてもよい。換言すれば、多孔質プラグ５５の上面を、ウエハ載置面２１の基準面２１ｃよりも０．５ｍｍ以下（好ましくは０．２ｍｍ以下、より好ましくは０．１ｍｍ以下）の範囲で低い位置に配置してもよい。このようにしても、ウエハＷの下面と多孔質プラグ５５の上面との間の空間の高さは比較的低く抑えられる。したがって、この空間でアーク放電が発生するのを防止することができる。

上述した実施形態では、セラミックプレート２０に電極２２として静電電極を内蔵したが、これに代えて又は加えて、ヒータ電極（抵抗発熱体）を内蔵してもよい。この場合、ヒータ電極にヒータ電源を接続する。セラミックプレート２０は、電極を１層内蔵していてもよいし、間隔を空けて２層以上内蔵していてもよい。

上述した実施形態において、ウエハ載置台１０を貫通するリフトピン穴を設けてもよい。リフトピン穴は、ウエハ載置面２１に対してウエハＷを上下させるリフトピンを挿通するための穴である。リフトピン穴は、ウエハＷを例えば３本のリフトピンで支持する場合には３箇所に設けられる。リフトピン穴のような貫通穴が存在する場合、そうした貫通穴の周りにおいては、温度が高くなる傾向を示すので、ガス中間通路５０と冷媒流路３２とを重複しないようにしてもよい。

上述した実施形態において、冷媒流路３２のうち冷媒温度が低い入口付近ではガス中間通路５０と重複させ、冷媒温度が高い出口付近ではガス中間通路５０と重複しないようにしてもよい。

上述した実施形態では、セラミックプレート２０はセラミック粉末の成形体をホットプレス焼成することにより作製したが、そのときの成形体は、テープ成形体を複数枚積層して作製してもよいし、モールドキャスト法によって作製してもよいし、セラミック粉末を押し固めることによって作製してもよい。

上述した実施形態では、セラミックプレート２０と冷却プレート３０とを導電性接合層４０で接合したが、特に導電性接合層４０に限定されるものではない。例えば、導電性接合層４０の代わりに樹脂接合層を用いてもよい。樹脂接合層を用いる場合、熱伝導率を高めるために導電性フィラー（例えば金属フィラー）を樹脂に添加してもよい。

上述した実施形態では、冷媒流路３２を一筆書きの要領で形成した例を示したが、特にこれに限定されない。例えば、冷媒流路３２は途中に分岐を有していてもよい。あるいは、冷媒流路３２の一端から他端に向かって複数の並列流路を有していてもよい。また、冷媒流路３２を設ける際に利用する仮想円は、特異点（例えば端子など）を避ける箇所では変形していてもよい。

１０ウエハ載置台、２０セラミックプレート、２１ウエハ載置面、２１ａシールバンド、２１ｂ円形小突起、２１ｃ基準面、２２電極、３０冷却プレート、３１凹溝、３２冷媒流路、３２ａ凹溝、３４，３５冷媒流路溝、３６円形プレート、４０導電性接合層、４０ａ小穴、５０ガス中間通路、５０ｐ重複部、５２ガス供給通路、５２ａ接合層貫通部、５２ｂセラミックプレート貫通部、５３ガス補助通路、５４ガス導入通路、５４ａ貫通穴、５４ｂ貫通穴、５５多孔質プラグ、８１，８２ＭＭＣ円板部材、８３，９０金属接合材。

Claims

上面にウエハ載置面を有し電極を内蔵するセラミックプレートの下面側に、冷媒流路を有する冷却プレートが設けられたウエハ載置台であって、
前記ウエハ載置台の内部のうち前記冷媒流路よりも前記ウエハ載置面に近い位置に前記ウエハ載置面と平行に設けられ、平面視で前記冷媒流路に沿って前記冷媒流路と重複する重複部を有する水平スペース
を備えたウエハ載置台。
前記冷媒流路は、平面視で径の異なる複数の仮想円を互いに重ならないように配置した多重円に基づいて、一端から他端までを一筆書きの要領で引き回すように設けられ、
前記水平スペースは、平面視で前記複数の仮想円のいずれかと重複するように円環状に設けられている、
請求項１に記載のウエハ載置台。
前記水平スペースは、前記複数の仮想円のうち最外周の仮想円とは重複していない、
請求項２に記載のウエハ載置台。
前記水平スペースはガスが通過するガス中間通路である、請求項１～３のいずれか１項に記載のウエハ載置台であって、
前記ガス中間通路から前記ウエハ載置面に至る複数のガス供給通路と、
前記冷却プレートの前記冷媒流路同士の間を上下方向に貫通して前記ガス中間通路に連通するように設けられ、前記ガス中間通路に連通している前記ガス供給通路の数よりも少ない数のガス導入通路と、
を備えたウエハ載置台。
前記冷却プレートは、導電性プレートであるか、少なくとも上層に導電性プレートを備えたものであり、
前記導電性プレートは、前記セラミックプレートの下面に導電性接合層を介して接合され、
前記ガス中間通路は、前記導電性接合層と前記導電性プレートとの界面に設けられている、
請求項４に記載のウエハ載置台。
前記ガス供給通路は、電気絶縁性の多孔質プラグを有し、前記多孔質プラグの下端は、前記導電性接合層及び前記導電性プレートの少なくとも一方と接触している、
請求項５に記載のウエハ載置台。