JP3157070U

JP3157070U - セラミックスヒーター

Info

Publication number: JP3157070U
Application number: JP2009008090U
Authority: JP
Inventors: 俊片居木; 博哉杉本; 靖文相原
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 2009-11-12
Filing date: 2009-11-12
Publication date: 2010-01-28
Anticipated expiration: 2019-11-12

Abstract

【課題】貫通孔を有していても良好な均熱性が得られるセラミックスヒーターを提供する。【解決手段】円盤状のセラミックスプレートと、セラミックスプレート内でセラミックスプレートの全面にわたって引き回され、所定位置に穴が開いている帯状の抵抗発熱体と、抵抗発熱体の穴を貫通し且つ前記セラミックスプレートを厚さ方向に貫通する第１貫通孔とを備える。抵抗発熱体は、第１貫通孔の周囲で折り返されることなく前記セラミックスプレートの全面にわたって引き回されている。【選択図】図３

Description

本考案は、セラミックスヒーターに関する。

従来より、半導体ウエハーを加熱するために用いられるセラミックスヒーターが知られている。例えば、特許文献１に記載のセラミックスヒーターは、円盤状のセラミックス基盤と、セラミックス基盤に埋設された抵抗発熱体と、セラミックス基盤を厚さ方向に貫通する複数の貫通孔とを備えている。複数の貫通孔は、ウエハーに冷却ガスを供給するために用いられたり、ウエハーを持ち上げるリフトピンを挿通したりするものである。このセラミックスヒーターでは、貫通孔を避けて抵抗発熱体が埋設されている。具体的には、貫通孔を含む環状の領域には抵抗発熱体が形成されていない。

特開２００２−２３１４２０（図１）

しかしながら、このように貫通孔を避けて抵抗発熱体を埋設すると、抵抗発熱体の形成されていない領域が大きくなるため、セラミックスヒーターの均熱性が悪化してしまうという問題がある。

本考案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、貫通孔を有していても良好な均熱性が得られるセラミックスヒーターを提供することを主目的とする。

本考案のセラミックスヒーターは、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本考案のセラミックスヒーターは、
円盤状のセラミックスプレートと、
前記セラミックスプレート内で前記セラミックスプレートの全面にわたって引き回され、所定位置に穴が開いている帯状の抵抗発熱体と、
前記抵抗発熱体の穴を貫通し且つ前記セラミックスプレートを厚さ方向に貫通する第１貫通孔と、
を備えたものである。

このセラミックスヒーターでは、抵抗発熱体に穴が開いており、第１貫通孔がこの穴を貫通し且つセラミックスプレートを貫通しているので、第１貫通孔を避けて抵抗発熱体が埋設されている場合に比べて、抵抗発熱体が形成されていない領域を小さくすることができる。これにより、第１貫通孔を有していても良好な均熱性が得られる。

本考案のセラミックスヒーターにおいて、前記抵抗発熱体は、前記第１貫通孔の周囲で折り返されることなく前記セラミックスプレートの全面にわたって引き回されているものとしてもよい。こうすれば、抵抗発熱体の折り返し形状に起因する均熱性の悪化を防止できる。具体的には、抵抗発熱体に折り返し形状があると、折り返し形状付近で抵抗発熱体が他より疎となる領域や他より密となる領域ができやすく、前者はクールスポットに、後者はホットスポットになりやすいため、均熱性が悪化しやすいが、そのようなことを防止できる。なお、本考案のセラミックスヒーターでは抵抗発熱体に第１貫通孔が貫通する穴が開いているため、穴の開いていないものと比べて第１貫通孔を避けるための折り返しが不要となり、抵抗発熱体を折り返しのない形状としやすい。

この場合において、前記第１貫通孔よりも大きな径の第２貫通孔、を備え、前記抵抗発熱体は、前記第２貫通孔の周囲でのみ折り返されているものとしてもよい。第１貫通孔よりも大きな径の第２貫通孔については抵抗発熱体を折り返すことでこれを避けているが、第２貫通孔の周囲以外では折り返しがないため、折り返し形状による均熱性の悪化を最小限にできる。

さらに、この場合において、前記第２貫通孔は、前記第１貫通孔よりも前記セラミックスプレートの中心に近い位置に設けられ、前記抵抗発熱体は、前記セラミックスプレートの中心から渦を巻くように引き回されたあと前記第２貫通孔の周辺で折り返されて前記中心と同心の円弧を描くように引き回されてなる中央部と、該中央部の外側で前記中心と同心の渦を巻くように引き回され前記穴が形成された外周部とを備えるものとしてもよい。

上述した第２貫通孔を備えるセラミックスヒーターにおいて、前記第１貫通孔は、前記セラミックスプレートに載置されるウエハーを冷却するための冷却ガスの通路であり、前記第２貫通孔は、前記ウエハーを持ち上げるリフトピンの挿入孔であるものとしてもよい。一般にリフトピンの挿入孔の径は冷却ガスの通路の径よりも大きいことが多いため、抵抗発熱体をリフトピンの挿入孔の周囲でのみ折り返して均熱姓の悪化を最小限にする意義が高い。

本考案のセラミックスヒーターにおいて、前記抵抗発熱体は、前記セラミックスプレートの外周に近い部分ほど幅が小さい傾向にあるものとしてもよい。抵抗発熱体の幅を小さくすることで短い距離であっても抵抗発熱体の抵抗値を大きくすることができ、小さな電流でも大きな発熱量を得ることができる。すなわち、外周に近い部分のみ温度を上げやすくなる。また、電力を供給する電源容量を小さくすることができるので、コスト的に有利となる。

本校案のセラミックスヒーターにおいて、前記セラミックスプレートは、酸化アルミニウムを主成分とし、前記抵抗発熱体は、炭化タングステンと酸化アルミニウム粉末の混合体からなるものとしてもよい。炭化タングステン粉末とアルミナ粉末との混合体は酸化アルミニウムと熱膨張係数が近いため、セラミックスヒーターの加熱冷却のサイクルにおいてクラックが生じにくい。

本実施形態のセラミックスヒーター１０の斜視図である。図１のＡ−Ａ断面図である。抵抗発熱体３０を加熱面１２の方向から見た形状を示す説明図である。比較例１の抵抗発熱体１３０の形状を示す説明図である。評価試験１における実施例１，比較例１の温度マップである。

次に、本考案の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は本実施形態のセラミックスヒーター１０の斜視図、図２は図１のＡ−Ａ断面図、図３は図２の抵抗発熱体３０を加熱面１２の方向から見たときの形状を示す説明図である。

セラミックスヒーター１０は、セラミックスプレート１１と、複数の貫通孔１４と、を備えている。セラミックスプレート１１は、酸化アルミニウムを主成分とするセラミックス製の段差付き円盤状部材であり、図２に示すように、静電電極２０と抵抗発熱体３０とを内蔵している。なお、セラミックスプレート１１のうち静電電極２０よりも上側の部分を誘電体層１１ａ，静電電極２０と抵抗発熱体３０とに挟まれる部分を中間層１１ｂ，抵抗発熱体３０よりも下側の部分を下層１１ｃと表記する。複数の貫通孔１４は、セラミックスプレート１１を厚さ方向に貫通している。貫通孔１４の種類としては、ガス供給孔１４ａと、このガス供給孔１４ａより径の大きいリフトピン孔１４ｂとがある。ガス供給孔１４ａは、セラミックスヒーター１０の下方から冷却ガス（例えばＨｅガス）を供給するための通路であり、図１に示すようにセラミックスプレート１１の計８箇所に設けられている。セラミックスプレート１１の表面である加熱面１２にはウエハーＷが載置されるが、ガス供給孔１４ａに供給される冷却ガスはそのウエハーＷの裏面に吹き付けられてウエハーＷを冷却する。リフトピン孔１４ｂは、図示しないリフトピンを上下動可能に挿入するための孔であり、図１に示すようにセラミックスプレート１１の計３箇所に設けられている。このリフトピンを突き上げることにより加熱面１２に載置されたウエハーＷを持ち上げることが可能となっている。なお、図１に示すように、リフトピン孔１４ｂはガス供給孔１４ａよりもセラミックスプレート１１の中心に近い位置に設けられている。ガス供給孔１４ａの直径は例えば０．５〜１．５ｍｍの間の値であり、リフトピン孔１４ｂの直径は例えば２〜５ｍｍの間の値である。

静電電極２０は円形の薄膜形状に形成された電極である。セラミックスプレート１１の略中央には座繰り孔１６が設けられており、静電電極２０にはこの座繰り孔１６に面する位置に導電性の円盤２２が固着されている。そして、座繰り孔１６を介して図示しない棒状の接続端子が円盤２２に電気的に接続されている。この接続端子を介して静電電極２０とセラミックスプレート１１の加熱面１２に載置されるウエハーＷとの間に電圧を印加すると、加熱面１２とウエハーＷとの間に発生する静電気的な力によってウエハーＷがセラミックスプレート１１に吸着される。なお、静電電極２０には貫通孔１４が設けられる位置に穴が開けられており、貫通孔１４はこの穴の内側を貫通している。

抵抗発熱体３０は、炭化タングステンと酸化アルミニウム粉末の混合体であり、図３（ａ）に示すように、セラミックスプレート１１の全面にわたって引き回されている帯状の部材である。この抵抗発熱体３０は回路３１〜３４の４つの回路で構成されており、回路３１〜３４はそれぞれ一端３１ａ〜３４ａから他端３１ｂ〜３４ｂまで一筆書きの要領でパターン形成されている。回路３１〜３４のうち回路３１はセラミックスプレート１１の最外周に形成され、回路３２，３３の順で回路３１よりもセラミックスプレート１１の中央に近い位置に形成され、回路３４がセラミックスプレート１１の最も中央付近に形成されている。回路３１〜３３はそれぞれ一端３１ａ〜３３ａから他端３１ｂ〜３３ｂまで折り返されることなくセラミックスプレート１１の中心と同心渦巻状に形成されている。回路３３には穴３３ｃが計８箇所開いており、ガス供給孔１４ａがこの穴３３ｃを貫通している。回路３３のうち穴３３ｃ及びその周辺である破線枠３６内の拡大図を図３（ｂ）に示す。回路３４は、セラミックスプレート１１の中心付近に位置する一端３４ａからセラミックスプレート１１の外周に向かって渦を巻くように中間点３４ｃまで引き回されてなる渦巻部３４ｄと、リフトピン孔１４ｂの周辺で折り返されてセラミックスプレート１１の中心と同心の円弧を描くように中間点３４ｃから他端３４ｂまで引き回されてなる折り返し部３４ｅとを有している。回路３１〜３４の幅は例えば１．７〜４．７ｍｍの間の値であり、セラミックスプレート１１の外周に近い部分ほど幅が小さい傾向となっている。また、回路３１〜３４の半径方向に隣り合う帯の間隔は所定の範囲内（例えば２．１〜２．７ｍｍ）となっている。加熱面１２の面積に対する抵抗発熱体３０の面積率は、例えば５５〜６９％の間の値となっている。なお、セラミックスプレート１１のうち回路３１〜３４の一端３１ａ〜３４ａ及び他端３１ｂ〜３４ｂの下側には座繰り孔１７が設けられており、一端３１ａ〜３４ａ及び他端３１ｂ〜３４ｂはこの座繰り孔１７に面する位置に導電性の金属膜３５（例えばニオブ製）が固着されている。そして、座繰り孔１７を介して図示しない棒状の接続端子が金属膜３５に電気的に接続されている。この接続端子を介して一端３１ａ〜３４ａと他端３１ｂ〜３４ｂとの間にそれぞれ電圧を印加すると、回路３１〜３４が発熱してウエハーＷを加熱する。回路３１〜３４はそれぞれ異なる電圧を独立して印加可能であり、これにより回路３１〜３４の発熱量を個別に制御してウエハーＷ内の温度分布を制御することができる。

次に、こうして構成されたセラミックスヒーター１０の使用例について説明する。このセラミックスヒーター１０の加熱面１２にウエハーＷを載置し、静電電極２０とウエハーＷとの間に電圧を印加することによりウエハーＷを静電気的な力によって加熱面１２に吸着する。この状態でウエハーＷにプラズマＣＶＤ成膜を施したりプラズマエッチングを施したりする。このとき、抵抗発熱体３０に電圧を印加して加熱したり、ガス供給孔１４ａへ冷却ガスを供給したりすることにより、ウエハーＷの温度を一定に制御する。そして、ウエハーＷの処理が終了したあと、静電電極２０とウエハーＷとの間の電圧をゼロにして静電気的な力を消失させ、リフトピン孔１４ｂに挿入されているリフトピンを突き上げてウエハーＷを加熱面１２から上方へ持ち上げる。その後、リフトピンに持ち上げられたウエハー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。

ここで、本実施形態の構成要素と本考案の構成要素との対応関係を明らかにする。本実施形態のセラミックスプレート１１が本考案のセラミックスプレートに相当し、抵抗発熱体３０が抵抗発熱体に相当し、ガス供給孔１４ａが第１貫通孔に相当し、リフトピン孔１４ｂが第２貫通孔に相当し、回路３４が中央部に相当し、回路３３が外周部に相当する。

以上詳述した本実施形態のセラミックスヒーター１０によれば、ガス供給孔１４ａが抵抗発熱体３０の回路３３の穴３３ｃを貫通し且つセラミックスプレート１１を貫通しているので、ガス供給孔１４ａを避けて抵抗発熱体３０が埋設されている場合に比べて、抵抗発熱体３０が形成されていない領域を小さくすることができる。これにより、ガス供給孔１４ａを有していても良好な均熱性が得られる。また、抵抗発熱体３０は、ガス供給孔１４ａの周囲で折り返されることなくセラミックスプレート１１の全面にわたって引き回されているため、ガス供給孔１４ａの周囲において折り返し形状に起因する均熱性の悪化を防止できる。さらに、ガス供給孔１４ａよりも大きな径のリフトピン孔１４ｂについては回路３１の折り返し部３４ｅの折り返し形状でこれを避けているが、リフトピン孔１４ｂの周囲以外では折り返しがないため、折り返し形状による均熱性の悪化を最小限にできる。さらにまた、抵抗発熱体３０は、セラミックスプレート１１の外周に近い部分ほど幅が小さい傾向にあるため、抵抗発熱体３０の幅を小さくすることで短い距離であっても抵抗発熱体３０の抵抗値を大きくすることができ、小さな電流でも大きな発熱量を得ることができる。すなわち、セラミックスプレート１１の外周に近い部分のみ温度を上げやすくなる。また、電力を供給する電源容量を小さくすることができるので、コスト的に有利となる。そしてまた、セラミックスプレート１１は酸化アルミニウムを主成分とし、抵抗発熱体３０は炭化タングステンと酸化アルミニウム粉末の混合体からなり、両者は熱膨張係数が近いため、セラミックスヒーター１０の加熱冷却のサイクルにおいてクラックが生じにくい。

なお、本考案は上述した実施形態に何ら限定されることはなく、本考案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、セラミックスプレート１１は酸化アルミニウムを主成分とし、抵抗発熱体３０は炭化タングステンと酸化アルミニウム粉末の混合体からなるものとしたが、これに限らず他の材料からなるものとしてもよい。

上述した実施形態では、抵抗発熱体３０の幅はセラミックスプレート１１の外周に近い部分ほど幅が小さい傾向となっているものとしたが、これに限られず、例えば位置によらず抵抗発熱体３０の幅が全て同じとしてもよい。

上述した実施形態では、抵抗発熱体３０は回路３１〜３４の４つで構成されているものとしたが、５つ以上の回路や３つ以下の回路で構成されていてもよい。また、回路３１は渦巻部３４ｄと折り返し部３４ｅとを有しているものとしたが、渦巻部３４ｄと折り返し部３４ｅとが別の回路であってもよい。

上述した実施形態では、回路３４の折り返し部３４ｅはリフトピン孔１４ｂの周辺で折り返されているものとしたが、回路３４に穴３３ｃと同様の穴を開けておき、リフトピン孔１４ｂがこの穴を貫通し且つセラミックスプレート１１を貫通するものとしてもよい。こうすれば、抵抗発熱体３０を折り返し部３４ｅのような折り返し形状が全くないものとすることができるため、折り返し形状に起因する均熱性の悪化がなくなる。

上述した実施形態では、セラミックスヒーター１０は静電電極２０を備えており、加熱面１２にウエハーＷを吸着する静電チャックとしての機能を有するものとしたが、静電電極２０を備えないものとしてもよい。

［実施例１］
実施例１として、図１〜３に示した実施形態のセラミックスヒーター１０に相当する一具体例を以下の手順により作成した。

はじめに、純度９９．５％の酸化アルミニウム粉末を焼成後密度９９．５％以上とし、研削して、誘電体層１１ａとなる外径３１０ｍｍ、厚さ２ｍｍの円盤状の酸化アルミニウム焼結体を得た。続いて、この酸化アルミニウム焼結体の上に、炭化タングステン粉末を８３ｗｔ％と酸化アルミニウム粉末１７ｗｔ％の混合粉末をテルピネオールに混ぜた印刷ペーストを用いて、スクリーン印刷法で静電電極２０となる導電層を形成した。導電層は直径２９７ｍｍの円であり、後に貫通孔１４が設けられる場所に小孔が開いている。次に、この導電層を乾燥し、窒素１気圧中６００℃で２時間加熱してテルピネオールを分解消失せしめて静電電極２０とした。そして、炭化ニオブ（ＮｂＣ）３０ｗｔ％と酸化アルミニウム７０ｗｔ％との混合粉末の焼結体からなる直径１．５ｍｍ，厚み１ｍｍの円盤２２を静電電極２０の中心に糊で貼り付けた。この静電電極２０を形成した酸化アルミニウム焼結体を金型内に設置し、静電電極２０を形成した面の上に中間層１１ｂとなる純度９９％以上の酸化アルミニウム粉末を３ｍｍ厚みとなるまで充填し、一軸加圧成形を行った。このようにして第１中間体を得た。

続いて、第１中間体とは別に誘電体層１１ａと同様の材料により、下層１１ｃとなる外径３５０ｍｍ，厚さ２ｍｍの円盤状の酸化アルミニウム焼結体を用意しておき、これに導電層と同じ印刷ペーストを用いて図３に示すパターンの抵抗発熱体３０を印刷した。抵抗発熱体３０の印刷厚みは２０μｍであった。なお、抵抗発熱体３０のうち回路３１は、酸化アルミニウム焼結体の中心と同心で内径２８３ｍｍ，外径３０２ｍｍの円環状の第１ゾーン内に位置しており、幅２．７ｍｍで、隣り合う帯の間隔は２．１ｍｍであった。同様に、回路３２は内径２５４ｍｍ，外径２８３ｍｍの第２ゾーン内に位置し幅２．７ｍｍで隣り合う帯の間隔は２．１ｍｍであった。回路３３は内径１８３ｍｍ，外径２５４ｍｍの第３ゾーン内に位置し幅４．４ｍｍで隣り合う帯の間隔は２．７ｍｍであった。回路３４は酸化アルミニウム焼結体の中心と同心で直径１８３ｍｍの第４ゾーン内に位置し幅４．７ｍｍで隣り合う帯の間隔は２．１ｍｍであった。なお、回路３３の所定の８箇所に開けられた穴３３ｃは直径３ｍｍであり、穴３３ｃの開けられた箇所は幅が４．４ｍｍよりも広い７．３ｍｍとなっている。第１〜第４ゾーンにおける抵抗発熱体３０の面積率は、第１ゾーンが６１．８％，第２ゾーンが５５．１％，第３ゾーンが６４．７％，第４ゾーンが６１．８％であった。続いて、回路３１〜３４の一端３１ａ〜３１ｄ及び他端３１ｂ〜３１ｄの一に厚み０．１５ｍｍで直径２ｍｍのニオブ箔を糊で接着して金属膜３５とした。そして、この抵抗発熱体３０を印刷した酸化アルミニウム焼結体を窒素１気圧中６００℃で２時間加熱してテルピネオール及び糊を分解消失する加熱処理を行い、第２中間体を得た。

次に、第１中間体の中間層１１ｂとなる側に第２中間体の抵抗発熱体３０が接するように、且つ静電電極２０に設けられた小孔のうちガス供給孔１４ａが開けられる位置に開けられた小孔と抵抗発熱体３０の穴３３ｃとの位置が一致するように、第１中間体と第２中間体とを積層して、両中間体をホットプレス炉の黒鉛第の中に設置し、窒素１．０２気圧中、温度１５５０℃、一軸加圧圧力２００ｋｇ／ｃｍ²のホットプレス法により２時間加熱焼成した。このようにして、静電電極２０及び抵抗発熱体３０を埋設したセラミックス基体を得た。このセラミックス基体を研削加工し、図１，２のセラミックスプレート１１の形状、具体的には加熱面１２の直径２９９ｍｍ，下層１１ｃの直径３１０ｍｍ，全厚さ３ｍｍの円盤形状とした。このとき、静電電極２０は加熱面１２から０．４ｍｍの深さに位置し、抵抗発熱体３０は加熱面１２から１．８ｍｍの深さに位置した。なお、ウエハーＷの直径は３００ｍｍであり、加熱面１２の直径よりも大きい。そして、セラミックス基体における加熱面１２とは反対の面の中央部から厚さ方向に、静電電極２０の円盤２２に達するまで直径５ｍｍの座繰り孔１６を開けた。また、回路３１〜３４の一端３１ａ〜３４ａ及び他端３１ｂ〜３４ｂの金属膜３５に到達する直径５ｍｍで深さ１．０ｍｍの座繰り孔１７を開けた。そして、座繰り孔１６，１７内にチタンからなる接続端子を挿入し、それぞれ円盤２２，金属膜３５にインジウムでロウ接合した。ロウ接合の温度は２００℃であった。接続端子は直径が座繰り孔１６，１７よりも０．１ｍｍ小さいものを用いた。さらに、セラミックス基体において直径１ｍｍのガス供給孔１４ａ及び直径３ｍｍのリフトピン孔１４ｂを図１，３に示した位置に開けた。以上のようにして実施例１のセラミックスヒーター１０を作製した。

［比較例１］
比較例１のセラミックスヒーター１１０は、抵抗発熱体３０に代えて抵抗発熱体３０とはパターンの異なる図４に示す抵抗発熱体１３０を備えている点以外は、実施例１のセラミックスヒーター１０と同様の構成である。そこで、作製手順については実施例１と同様であるため説明を省略し、抵抗発熱体１３０について説明する。なお、実施例１と同様の構成要素については同じ符号を付して説明する。抵抗発熱体１３０は、回路１３１〜１３４で構成されている。この回路１３１〜１３４は、実施例１の回路３１〜３４と同様に上述した第１〜第４ゾーン内にそれぞれ位置している。回路１３１は幅２．５ｍｍで隣り合う帯の間隔は２．２ｍｍであり、回路１３２は幅２．６ｍｍで隣り合う帯の間隔は２．１ｍｍである。回路１３１，１３２は回路３１，３２とは異なり折り返し形状を有している。回路１３３は幅６．８ｍｍで隣り合う帯の間隔は１．３ｍｍである。なお、回路１３３は、回路３３の穴３３ｃのような穴は設けられておらず、折り返し形状によってガス供給孔１１４ａを避けるように形成されている。そのため、ガス供給孔１１４ａと同心の直径６．９ｍｍの領域には回路３３が形成されていない。回路１３４は幅４．６ｍｍで隣り合う帯の間隔は１．１ｍｍである。回路１３４は回路３４と同様に折り返し形状によってリフトピン孔１４ｂを避けるように形成されている。なお、下層１１ｃの直径と同じ円に対する抵抗発熱体１３０の占める面積率は、５９．８％であった。

［評価試験１］
作製した実施例１のセラミックスヒーター１０及び比較例１のセラミックスヒーター１１０を、それぞれ直径２９９ｍｍのアルミニウム製の冷却盤にシリコーン接合シートを用いて接合し、このセラミックスヒーター１０，１１０をそれぞれ評価用の半導体プロセスチャンバーに設置した。冷却盤には座繰り孔１６，１７に挿入された接続端子と接続するためのコネクターが取り付けられており、一方で半導体プロセスチャンバーに設けられている電力供給用ハーメチックコネクタとも接続して静電電極２０及び抵抗発熱体３０，１３０に電圧を印加できるようになっている。また、冷却盤には内部に水路が設けられており、半導体プロセスチャンバー外から供給される冷却水が循環するようになっている。この冷却水は、冷却盤を一定温度に維持する温度制御装置により水量が制御される。半導体プロセスチャンバーの上蓋には窓が取り付けられており、この窓を通して外部から赤外線放射温度計（ＩＲカメラ）により、加熱面１２の温度分布を測定できるようになっている。そして、この半導体プロセスチャンバー内を減圧してアルゴン置換し、７０Ｐａの雰囲気とした。また、冷却盤には２０℃の冷却水を流しながら抵抗発熱体３０の回路３１〜３４，抵抗発熱体１３０の回路１３１〜１３４のそれぞれに電力を供給し、第１〜第４ゾーンの平均温度（ＩＲカメラの測定値により算出した）が全て６６℃になるように各回路３１〜３４，１３１〜１３４への供給電力を制御した。そして、平均温度が６６℃で安定し温度変化がなくなった時点で、ＩＲカメラで加熱面１２の温度分布を測定した。測定した実施例１の温度分布を示す温度マップを図５（ａ）に、比較例１の温度分布を示す温度マップを図５（ｂ）に示す。

図５（ａ），（ｂ）からわかるように、比較例１では折り返し形状が多いため、ホットスポットやコールドスポットが多数発生している。一方、実施例１では穴３３ｃを設けたことによりガス供給孔１４ａ周辺における抵抗発熱体３０が形成されていない領域が小さく、またリフトピン孔１４ｂ周辺以外には折り返し形状がない。このため、実施例１ではリフトピン孔１４ｂ近傍に一部ホットスポットやコールドスポットが発生しているものの、比較例１に比べるとその数は少ない。

次に、図５（ａ），（ｂ）の温度マップに基づいて実施例１，比較例１の加熱面１２における温度の最大値Ｔｍａｘ，最小値Ｔｍｉｎ，ＴｍａｘとＴｍｉｎとの差ΔＴ，第１〜第４ゾーンの各ゾーンにおける温度の最大値と最小値との差ΔＴ１〜ΔＴ４を算出した。結果を表１に示す。

表１から明らかなように、実施例１は比較例１よりもΔＴが小さく２．０℃となっており、実施例１は加熱面１２における均熱性が実施例１よりも良好であることがわかる。特に、第１〜第３ゾーン内にある回路３１〜３３は折り返し形状がないため、ΔＴ１〜ΔＴ３はいずれも１．５℃以下となっており均熱性が特に良好であることがわかる。ここで、回路３３では第３ゾーン内にガス供給孔１４ａがあり、これを折り返し形状により避けると比較例１のように均熱性が悪化してしまうことになる。しかし、実施例１の回路３３ではガス供給孔１４ａが穴３３ｃを貫通するようにしており、これによりガス供給孔１４ａがあっても回路３３に折り返し形状を設けないようにすることを容易にして、良好な均熱性が得られるようにしている。

１０，１１０セラミックスヒーター、１１セラミックスプレート、１１ａ誘電体層、１１ｂ中間層、１１ｃ下層、１２加熱面、１４貫通孔、１４ａ，１１４ａガス供給孔、１４ｂリフトピン孔、１６，１７座繰り孔、２０静電電極、２２円盤、３０，１３０抵抗発熱体、３１〜３４，１３１〜１３４回路、３１ａ〜３４ａ一端、３１ｂ〜３４ｂ他端、３３ｃ穴、３４ｃ中間点、３４ｄ渦巻部、３４ｅ折り返し部、３５金属膜、３６破線枠、Ｗウエハー。

Claims

円盤状のセラミックスプレートと、
前記セラミックスプレート内で前記セラミックスプレートの全面にわたって引き回され、所定位置に穴が開いている帯状の抵抗発熱体と、
前記抵抗発熱体の穴を貫通し且つ前記セラミックスプレートを厚さ方向に貫通する第１貫通孔と、
を備えたセラミックスヒーター。
前記抵抗発熱体は、前記第１貫通孔の周囲で折り返されることなく前記セラミックスプレートの全面にわたって引き回されている、
請求項１に記載のセラミックスヒーター。
請求項２に記載のセラミックスヒーターであって、
前記第１貫通孔よりも大きな径の第２貫通孔、
を備え、
前記抵抗発熱体は、前記第２貫通孔の周囲でのみ折り返されている、
セラミックスヒーター。
前記第２貫通孔は、前記第１貫通孔よりも前記セラミックスプレートの中心に近い位置に設けられ、
前記抵抗発熱体は、前記セラミックスプレートの中心から渦を巻くように引き回されたあと前記第２貫通孔の周辺で折り返されて前記中心と同心の円弧を描くように引き回されてなる中央部と、該中央部の外側で前記中心と同心の渦を巻くように引き回され前記穴が形成された外周部とを備える、
請求項３に記載のセラミックスヒーター。
前記第１貫通孔は、前記セラミックスプレートに載置されるウエハーを冷却するための冷却ガスの通路であり、
前記第２貫通孔は、前記ウエハーを持ち上げるリフトピンの挿入孔である、
請求項３又は４に記載のセラミックスヒーター。
前記抵抗発熱体は、前記セラミックスプレートの外周に近い部分ほど幅が小さい傾向にある、
請求項１〜５のいずれか１項に記載のセラミックスヒーター。
前記セラミックスプレートは、酸化アルミニウムを主成分とし、
前記抵抗発熱体は、炭化タングステン粉末と酸化アルミニウム粉末の混合体からなる、
請求項１〜６のいずれか１項に記載のセラミックスヒーター。