JP3182120U

JP3182120U - セラミックヒーター

Info

Publication number: JP3182120U
Application number: JP2012007818U
Authority: JP
Inventors: 慎平国田; 謙悟鳥居
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 2012-12-26
Filing date: 2012-12-26
Publication date: 2013-03-07
Anticipated expiration: 2022-12-26

Abstract

【課題】セラミックヒーターにおいて基体貫通穴の周囲の温度を安定化する。
【解決手段】静電チャックヒーター２０は、所定のパターンの抵抗発熱体２６が埋設された静電チャック２２と、静電チャック２２の片面に固着された金属製の冷却板３０とを備えている。静電チャック２２の基体貫通穴２２ａと冷却板３０の冷却板貫通穴３０ａとは中心軸が一致している。抵抗発熱体２６は、回避部２６ａを有している。回避部２６ａは、基体貫通穴２２ａの周囲にて基体貫通穴２２ａを回避するように形成されている。冷却板貫通穴３０ａに挿入された絶縁管３２は、第１部位３２１と第２部位３２２とを備え、第１部位３２１の外径は冷却板貫通穴３０ａの内径と略一致し、第２部位３２２の外周面と冷却板貫通穴３０ａの内周面との間には全周にわたって隙間が形成され、該隙間には接着剤３４が充填されている。
【選択図】図３

Description

本考案は、セラミックヒーターに関する。

従来より、ウエハーを載置可能なセラミックヒーターを半導体製造装置に組み込み、セラミックヒーターによりウエハーを均等に加熱することが行われている。例えば、特許文献１に開示されたセラミックヒーターでは、セラミック基体の内部に抵抗発熱体が埋設されている。この抵抗発熱体は、一方の端子から他方の端子まで一筆書きの要領で同心円状の配線パターンとなるように配設されている。また、セラミック基体は、厚さ方向に基体貫通穴を有している。この基体貫通穴には、リフトピンが挿通される。リフトピンは、ウエハー載置面に載置されたウエハーを上方へ突き上げるときに用いられるものである。抵抗発熱体は、基体貫通穴の周囲では基体貫通穴と同心円の円弧となるように形成されている。こうした円弧状の部位を回避部という。この回避部により、抵抗発熱体と基体貫通穴とが互いに干渉しないようになっている。

特開２００４−１１１１０７号公報

ところで、セラミックヒーターとしては、セラミック基体の裏面に金属製の冷却板を固着したものも知られている。この冷却板は、ウエハーの温度が高くなりすぎたときにウエハーを冷却する役割を果たすものである。そのときの一例を図７に示す。図７は従来のセラミックヒーターの説明図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は部分拡大図、（ｃ）は（ｂ）のＰ−Ｐ断面図である。図７のように、セラミック基体１０２の裏面に冷却板１０６が固着されている場合、冷却板１０６には基体貫通穴１０２ａと対向する位置に冷却板１０６を厚さ方向に貫通する冷却板貫通穴１０６ａが設けられている。冷却板貫通穴１０６ａは、中心軸が基体貫通穴１０２ａと一致しており、径が基体貫通穴１０２ａの径より大きい。この冷却板貫通穴１０６ａには、電気絶縁性を確保するために絶縁管１０８が挿入されている。冷却板貫通穴１０６ａの内周面と絶縁管１０８の外周面との間のクリアランスには接着剤１１２が充填されている。リフトピンは、絶縁管１０８の内部通路及び基体貫通穴１０２ａを貫通するように取り付けられる。なお、セラミック基体１０２には、抵抗発熱体１０４が埋設されている。基体貫通穴１０２ａの周囲では、抵抗発熱体１０４は円弧状の回避部１０４ａとなっている。

冷却板貫通穴１０６ａに絶縁管１０８を接着剤で固定する際、絶縁管１０８の中心軸と冷却板貫通穴１０６ａの中心軸とを一致させることが望ましいが、実際には図８に示すようにずれることがあった。図８は絶縁管１０８の中心軸が冷却板貫通穴１０６ａの中心軸からずれているときの様子を示す説明図であり、（ａ）は平面図の部分拡大図、（ｂ）は（ａ）のＱ−Ｑ断面図である。このように絶縁管１０８の中心軸が冷却板貫通穴１０６ａの中心軸からずれると、絶縁管１０８の中心軸と抵抗発熱体１０４の回避部１０４ａの円弧の中心との距離が一定でなくなるため、回避部周辺で抜熱の度合いが一律でなくなってしまう。例えば、点Ｘでは接着剤１１２を介して熱が冷却板１０６へ逃げやすいため抜熱が大きくて低温になりやすいのに対して、点Ｙでは接着剤１１２がほとんど存在しないため抜熱が小さくて高温になりやすい。

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、セラミックヒーターにおいて基体貫通穴の周囲の温度を安定化することを主目的とする。

本考案の第１のセラミックヒーターは、
セラミック基体と、
前記セラミック基体を厚さ方向に貫通する基体貫通穴と、
前記セラミック基体の内部に所定のパターンとなるように埋設され、前記基体貫通穴の周囲では前記基体貫通穴を回避するように前記基体貫通穴と同心円の円弧状に形成されている抵抗発熱体と、
前記セラミック基体の片面に固着された金属製の冷却板と、
前記冷却板を厚さ方向に貫通し、中心軸が前記基体貫通穴の中心軸と一致する冷却板貫通穴と、
前記冷却板貫通穴に挿入された絶縁管と、
を備えたセラミックヒーターであって、
前記絶縁管は、
前記セラミック基体とは反対側の第１部位と、
前記セラミック基体側の第２部位と、
を備え、
前記第１部位は、外径が前記冷却板貫通穴の内径と略一致し、
前記第２部位は、外周面と前記冷却板貫通穴の内周面との間に全周にわたって隙間が形成され、該隙間に接着剤が充填されている
ものである。

このセラミックヒーターでは、絶縁管は、セラミック基体とは反対側の第１部位と、セラミック基体側の第２部位とを備えている。第１部位は、外径が冷却板貫通穴の内径と略一致しているため、冷却板貫通穴の中心軸と絶縁管の中心軸とはほとんどずれることがない。したがって、絶縁管の中心軸と抵抗発熱体の回避部の円弧の中心との距離が略一定に保たれ、回避部周辺で抜熱の度合いが略一律になる。その結果、セラミック基体の表面全体の均熱性が向上する。また、第２部位は、外周面と前記冷却板貫通穴の内周面との間に全周にわたって隙間が形成され、該隙間に接着剤が充填されているため、絶縁管を冷却板貫通穴にしっかりと固着することができる。更に、基体貫通穴からセラミック基体の裏面を経て冷却板貫通穴の内周面に至る経路の途中に接着剤が存在するため、この経路に沿ってアークが発生するのを防止することもできる。

本考案の第１のセラミックヒーターにおいて、前記冷却板貫通穴を、段差のないストレート形状の穴とし、前記絶縁管を、前記第２部位の外径に比べて前記第１部位の外径が小さい段付きの管としてもよい。こうすれば、従来の絶縁管を加工するだけで本考案を実現することができる。

本考案の第１のセラミックヒーターにおいて、前記絶縁管を、段差のないストレート形状の管とし、前記冷却板貫通穴を、前記第２部位に対向する位置の穴径に比べて前記第１部位に対向する位置の穴径が小さい段付きの穴としてもよい。こうすれば、従来の冷却板貫通穴を加工するだけで本考案を実現することができる。

本考案の第２のセラミックヒーターは、
セラミック基体と、
前記セラミック基体を厚さ方向に貫通する基体貫通穴と、
前記セラミック基体の内部に所定のパターンとなるように埋設され、前記基体貫通穴の周囲では前記基体貫通穴を回避するように前記基体貫通穴と同心円の円弧状に形成されている抵抗発熱体と、
前記セラミック基体の片面に固着された金属製の冷却板と、
前記冷却板を厚さ方向に貫通し、中心軸が前記基体貫通穴の中心軸と一致する冷却板貫通穴と、
前記冷却板貫通穴に挿入された絶縁管と、
を備えたセラミックヒーターであって、
前記絶縁管は、外径が前記冷却板貫通穴の内径と略一致すると共に、外周面に前記絶縁管の一方の端面から他方の端面に至るスリットを３つ以上有し、これらのスリットは、前記絶縁管を平面視したときに回転対称性を持つように配置され、空隙に接着剤が充填されているか、又は、
前記絶縁管は、外径が前記冷却板貫通穴の内径と略一致し、
前記冷却板貫通穴は、内周面に該冷却板貫通穴の一方の端面から他方の端面に至るスリットを３つ以上有し、これらのスリットは、前記冷却板貫通穴を平面視したときに回転対称性を持つように配置され、空隙に接着剤が充填されている
ものである。

このセラミックヒーターでは、絶縁管は、外径が冷却板貫通穴の内径と略一致しているため、冷却板貫通穴の中心軸と絶縁管の中心軸とがほとんどずれることがない。このため、絶縁管の中心軸と抵抗発熱体の回避部の円弧の中心との距離が略一定に保たれる。また、絶縁管の外周面又は冷却板貫通穴の内周面には接着剤が充填された３つ以上のスリットが形成され、これらは絶縁管又は冷却板貫通穴を平面視したときに回転対称を持つように配置されている。このため、回避部周辺で抜熱の度合いが略一律になる。その結果、セラミック基体の表面全体の均熱性が向上する。

プラズマ処理装置１０の構成の概略を示す説明図である。第１実施形態の静電チャックヒーター２０の縦断面図である。静電チャックヒーター２０の説明図で、（ａ）は図１のＡ−Ａ断面図、（ｂ）は（ａ）の部分拡大図、（ｃ）は（ｂ）のＢ−Ｂ断面図である。第２実施形態の静電チャックヒーターの縦断面図である。第３実施形態の静電チャックヒーターの縦断面図である。第４実施形態の静電チャックヒーターの説明図であり、（ａ）は部分拡大図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ断面図である。従来のセラミックヒーターの説明図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は部分拡大図、（ｃ）は（ｂ）のＰ−Ｐ断面図である。従来のセラミックヒーターの説明図であり、（ａ）は平面図の部分拡大図、（ｂ）は（ａ）のＱ−Ｑ断面図である。

［第１実施形態］
次に、本考案のセラミックヒーターの好適な一実施形態である静電チャックヒーター２０について以下に説明する。図１は静電チャックヒーター２０を含むプラズマ処理装置１０の構成の概略を示す説明図、図２は静電チャックヒーター２０の説明図、図３は静電チャックヒーター２０の説明図で、（ａ）は図１のＡ−Ａ断面図、（ｂ）は（ａ）の部分拡大図、（ｃ）は（ｂ）のＢ−Ｂ断面図である。

プラズマ処理装置１０は、図１に示すように、内圧を調整可能な金属製（例えばアルミニウム合金製）の真空チャンバー１２の内部に、静電チャックヒーター２０とプラズマを発生させるときに用いる上部電極７０とが設置されている。上部電極７０のうち静電チャックヒーター２０と対向する面には、反応ガスをウエハー面に供給するための多数の小穴が開いている。真空チャンバー１２は、反応ガス導入路１４から反応ガスを上部電極７０に導入可能であると共に、排気通路１６に接続された真空ポンプによって真空チャンバー１２の内圧を所定の真空度まで減圧可能である。

静電チャックヒーター２０は、図２に示すように、プラズマ処理を施すウエハーＷをウエハー載置面２２ｃに吸着可能な静電チャック２２と、静電チャック２２の裏面に固着された金属製の冷却板３０とを備えている。

静電チャック２２は、セラミック製（例えばアルミナ製とか窒化アルミ製）のプレートであり、本考案のセラミック基体に相当する。この静電チャック２２には、静電電極２４と抵抗発熱体２６とが埋設されている。静電電極２４は、平面状の電極であり、図示しない給電棒を介して直流電圧が印加される。この静電電極２４に直流電圧が印加されるとウエハーＷはクーロン力又はジョンソン・ラーベック力によりウエハー載置面２２ｃに吸着固定され、直流電圧の印加を解除するとウエハーＷのウエハー載置面２２ｃへの吸着固定が解除される。抵抗発熱体２６は、図３に示すように、一方の端子２６ｂから他方の端子２６ｃまで一筆書きの要領で同心円状の配線パターンとなるように配設されている。この抵抗発熱体２６には、図示しない給電棒を介して電力が供給される。静電チャック２２には、静電チャック２２を厚さ方向に貫通する複数の基体貫通穴２２ａが形成されている。基体貫通穴２２ａとしては、ウエハー載置面２２ｃに載置されるウエハーＷを上方へ突き上げるリフトピンを挿通するリフトピン穴やウエハーＷの裏面にガスを供給するガス供給穴などがあるが、図３にはリフトピン穴を例示した。静電電極２４も抵抗発熱体２６も、基体貫通穴２２ａの内周面に露出しないように形成されている。抵抗発熱体２６は、基体貫通穴２２ａの周囲では、基体貫通穴２２ａを回避するように基体貫通穴２２ａと同心円の円弧状に形成されている。こうした円弧状の部位を回避部２６ａという。この回避部２６ａにより、抵抗発熱体２６と基体貫通穴２２ａとが互いに干渉しないようになっている。

冷却板３０は、金属アルミニウムやアルミニウム合金などの金属からなり、冷却板３０を厚さ方向に貫通する冷却板貫通穴３０ａを備えている。冷却板貫通穴３０ａの中心軸は、基体貫通穴２２ａの中心軸と一致している。冷却板貫通穴３０ａの内径は、基体貫通穴２２ａの内径よりも大きい。冷却板貫通穴３０ａには、冷却板３０が電気導電性を有するため、絶縁管３２が挿入されている。絶縁管３２の内部通路は、基体貫通穴２２ａに通じている。冷却板３０の内部には、図示しないが、冷媒が循環する冷媒通路が形成されている。

絶縁管３２は、外周面に段差を備えたセラミック製（例えばアルミナ製）の管であり、静電チャック２２とは反対側の第１部位３２１と、静電チャック２２側の第２部位３２２とを備えている。第１部位３２１は外径の大きな大径部分、第２部位３２２は外径の小さな小径部分である。絶縁管３２の内径は、第１部位３２１も第２部位３２２も同じである。第１部位３２１では、絶縁管３２の外周面と冷却板貫通穴３０ａの内周面とが略一致している。ここで、「略一致」とは、冷却板貫通穴３０ａに絶縁管３２を挿入する際に、絶縁管３２の外周面が冷却板貫通穴３０ａの内周面を摺動する程度に設計されていることをいう。例えば、絶縁管３２の第１部位３２１の外径と冷却板貫通穴３０ａの内径との差が０．２ｍｍ程度であれば、「略一致」に該当する。また、第２部位３２２では、絶縁管３２の外周面と冷却板貫通穴３０ａの内周面との間に全周にわたって隙間が形成されている。この隙間には、接着剤３４が充填されている。接着剤３４は、例えばシリコーン樹脂製である。

次に、こうして構成された静電チャックヒーター２０の使用例について説明する。まず、真空チャンバー１２内に静電チャックヒーター２０を設置した状態で、ウエハーＷを静電チャック２２のウエハー載置面２２ｃに載置する。そして、真空チャンバー１２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、静電チャック２２の静電電極２４に直流電圧をかけてクーロン力又はジョンソン・ラーベック力を発生させ、ウエハーＷを静電チャック２２のウエハー載置面２２ｃに吸着固定する。次に、真空チャンバー１２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、真空チャンバー１２内の上部電極７０と静電チャック２２の静電電極２４との間に高周波電圧を印加し、プラズマを発生させる。なお、静電電極２４には静電気力を発生させるための直流電圧と高周波電圧の両方が印加されるものとしたが、高周波電圧は静電電極２４の代わりに冷却板３０に印加されるものとしてもよい。そして、発生したプラズマによってウエハーＷの表面がエッチングされる。抵抗発熱体２６には、ウエハーＷの温度が予め設定された目標温度となるように電力が供給される。

以上詳述した静電チャックヒーター２０によれば、絶縁管３２の第１部位３２１は、外径が冷却板貫通穴３０ａの内径と略一致しているため、冷却板貫通穴３０ａの中心軸と絶縁管３２の中心軸とはほとんどずれることがない。したがって、絶縁管３２の中心軸と抵抗発熱体２６の回避部２６ａの円弧の中心との距離が略一定に保たれ、回避部２６ａ周辺で抜熱の度合いが略一律になる。その結果、静電チャック２２の表面全体の均熱性が向上する。

また、絶縁管３２の第２部位３２２は、その外周面と冷却板貫通穴３０ａの内周面との間に全周にわたって隙間が形成され、該隙間に接着剤３４が充填されているため、絶縁管３２を冷却板貫通穴３０ａにしっかりと固着することができる。

更に、基体貫通穴２２ａから静電チャック２２の裏面を経て冷却板貫通穴３０ａの内周面に至る経路の途中に接着剤３４が存在するため、この経路に沿ってアークが発生するのを防止することもできる。

更にまた、冷却板貫通穴３０ａは、従来通り段差のないストレート形状の穴とし、絶縁管３２は、第２部位３２２の外径に比べて第１部位３２１の外径が小さい段付きの管としたため、従来の絶縁管を加工するだけで本考案を容易に実現することができる。

［第２実施形態］
図４は、第２実施形態の静電チャックヒーターの冷却板貫通穴４０ａの近傍の縦断面図である。この縦断面図は、図３（ｃ）と同じ箇所の断面図である。第２実施形態の静電チャックヒーターは、ストレート形状の絶縁管４２及び段差付きの冷却板貫通穴４０ａを採用したこと以外は、第１実施形態の静電チャックヒーター２０と同様の構成である。このため、第１実施形態と同じ構成要素については同じ符号を付し、その説明を省略する。

冷却板４０は、金属アルミニウムやアルミニウム合金などの金属からなり、冷却板４０を厚さ方向に貫通する冷却板貫通穴４０ａを備えている。冷却板貫通穴４０ａは、内周面に段差を備えた穴であり、静電チャック２２側が大径部分、静電チャック２２と反対側が小径部分となっている。小径部分も大径部分も基体貫通穴２２ａの内径より大きい。また、冷却板貫通穴４０ａの中心軸は、基体貫通穴２２ａの中心軸と略一致している。冷却板貫通穴４０ａには、冷却板４０が電気導電性を有するため、絶縁管４２が挿入されている。絶縁管４２の内部通路は、基体貫通穴２２ａに通じている。

絶縁管４２は、段差のないストレート形状のセラミック製（例えばアルミナ製）の管であり、冷却板貫通穴４０ａの小径部分に対向する第１部位４２１と、冷却板貫通穴４０ａの大径部分に対向する第２部位４２２とを備えている。第１部位４２１では、絶縁管４２の外周面と冷却板貫通穴４０ａの内周面とが全周にわたって略一致している。また、第２部位４２２では、絶縁管４２の外周面と冷却板貫通穴４０ａの内周面との間に全周にわたって隙間が形成されている。また、この隙間には、接着剤４４（例えばシリコーン樹脂製）が充填されている。

第２実施形態の静電チャックヒーターによれば、絶縁管４２の第１部位４２１は、外径が冷却板貫通穴４０ａの小径部分の内径と略一致しているため、冷却板貫通穴４０ａの中心軸と絶縁管４２の中心軸とはほとんどずれることがない。したがって、上述した第１実施形態と同様の理由により、静電チャック２２の表面全体の均熱性が向上する。

また、絶縁管４２の第２部位４２２は、その外周面と冷却板貫通穴４０ａの大径部分の内周面との間に全周にわたって隙間が形成され、該隙間に接着剤４４が充填されているため、絶縁管４２を冷却板貫通穴４０ａにしっかりと固着することができる。

更に、基体貫通穴２２ａから静電チャック２２の裏面を経て冷却板貫通穴４０ａの内周面に至る経路の途中に接着剤４４が存在するため、この経路に沿ってアークが発生するのを防止することもできる。

更にまた、絶縁管４２は、従来通り段差のないストレート形状の管とし、冷却板貫通穴４０ａは、第２部位４２２に対向する位置の穴径に比べて第１部位に対向する位置の穴径が小さい段付きの穴としたため、従来の冷却板貫通穴を加工するだけで本考案を容易に実現することができる。

［第３実施形態］
図５は、第２実施形態の静電チャックヒーターの冷却板貫通穴５０ａの近傍の縦断面図である。この縦断面図は、図３（ｃ）と同じ箇所の断面図である。第３実施形態の静電チャックヒーターは、段差付きの絶縁管５２及び段差付きの冷却板貫通穴５０ａを採用したこと以外は、第１実施形態の静電チャックヒーター２０と同様の構成である。このため、第１実施形態と同じ構成要素については同じ符号を付し、その説明を省略する。

冷却板５０は、金属アルミニウムやアルミニウム合金などの金属からなり、冷却板５０を厚さ方向に貫通する冷却板貫通穴５０ａを備えている。冷却板貫通穴５０ａは、内周面に段差を備えた穴であり、静電チャック２２側が小径部分、静電チャック２２と反対側が大径部分となっている。小径部分も大径部分も基体貫通穴２２ａの内径より大きい。また、冷却板貫通穴５０ａの中心軸は、基体貫通穴２２ａの中心軸と略一致している。冷却板貫通穴５０ａには、冷却板５０が電気導電性を有するため、絶縁管５２が挿入されている。絶縁管５２の内部通路は、基体貫通穴２２ａに通じている。

絶縁管５２は、外周面に段差を備えたセラミック製（例えばアルミナ製）の管であり、静電チャック２２とは反対側の第１部位５２１と、静電チャック２２側の第２部位５２２とを備えている。第１部位５２１は外径の大きな大径部分、第２部位５２２は外径の小さな小径部分である。絶縁管５２の内径は、第１部位５２１も第２部位５２２も同じである。第１部位５２１では、絶縁管５２の外周面と冷却板貫通穴５０ａの大径部分の内周面とが略一致している。また、第２部位５２２では、絶縁管５２の外周面と冷却板貫通穴５０ａの小径部分の内周面との間に全周にわたって隙間が形成されている。また、この隙間には、接着剤５４（例えばシリコーン樹脂製）が充填されている。

第３実施形態の静電チャックヒーターによれば、絶縁管５２の第１部位５２１は、外径が冷却板貫通穴５０ａの大径部分の内径と略一致しているため、冷却板貫通穴５０ａの中心軸と絶縁管５２の中心軸とはほとんどずれることがない。したがって、上述した第１実施形態と同様の理由により、静電チャック２２の表面全体の均熱性が向上する。

また、絶縁管５２の第２部位５２２は、その外周面と冷却板貫通穴５０ａの小径部分の内周面との間に全周にわたって隙間が形成され、該隙間に接着剤５４が充填されているため、絶縁管５２を冷却板貫通穴３０ａにしっかりと固着することができる。

更に、基体貫通穴２２ａから静電チャック２２の裏面を経て冷却板貫通穴５０ａの内周面に至る経路の途中に接着剤５４が存在するため、この経路に沿ってアークが発生するのを防止することもできる。

［第４実施形態］
図６は、第４実施形態の静電チャックヒーターの冷却板貫通穴５０ａの近傍の説明図であり、（ａ）は横断面の部分拡大図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ断面図である。なお、（ａ）は、図３（ｂ）と同じ箇所の部分拡大図である。第４実施形態の静電チャックヒーターは、スリット付きの絶縁管６２を採用したこと以外は、第１実施形態の静電チャックヒーター２０と同様の構成である。このため、第１実施形態と同じ構成要素については同じ符号を付し、その説明を省略する。

絶縁管６２は、セラミック製（例えばアルミナ製）の管であり、外径が冷却板貫通穴３０ａの内径と略一致する。この絶縁管６２は、外周面に、絶縁管６２の一方の端面から他方の端面に至るスリット６３を３つ有している。これらのスリット６３は、絶縁管６２を平面視したときに回転対称性を持つように円周角１２０°ごとに配置され、空隙に接着剤６４（例えばシリコーン樹脂製）が充填されている。

第４実施形態の静電チャックヒーターによれば、絶縁管６２は、外径が冷却板貫通穴３０ａの内径と略一致しているため、冷却板貫通穴３０ａの中心軸と絶縁管６２の中心軸とがほとんどずれることがない。このため、絶縁管６２の中心軸と抵抗発熱体２６の回避部２６ａの円弧の中心との距離が略一定に保たれる。また、絶縁管６２の外周面には接着剤６４が充填された３つのスリット６３が形成され、これらは絶縁管６２を平面視したときに回転対称を持つように配置されている。このため、回避部周辺で抜熱の度合いが略一律になる。その結果、静電チャック２２のの表面全体の均熱性が向上する。

［その他の実施形態］
第４実施形態では、絶縁管６２に３つのスリットを設けたが、絶縁管６２にスリットを設ける代わりに、冷却板貫通穴３０ａに３つのスリットを設けてもよい。この場合、スリットは、冷却板貫通穴３０ａの一方の端面から他方の端面に至るように形成する。また、３つのスリットは、冷却板貫通穴３０ａを平面視したときに回転対称性を持つように円周角１２０°ごとに配置されるようにし、空隙に接着剤を充填する。このようにしても、第４実施形態と同様の効果が得られる。

上述した各実施形態では、静電チャックヒーターを例示したが、静電電極を省略してもよい。あるいは、プラズマ電極を追加して埋設してもよい。

上述した各実施形態では、抵抗発熱体２６を一筆書きの要領でウエハー載置面２２ｃの全面にわたって配線したが、ウエハー載置面２２ｃを複数の領域に分割して各領域ごとに一筆書きの要領で抵抗発熱体を配線してもよい。

比較例１，２として、図８に示した構造の静電チャックヒーターを作製した。実施例１〜４として、それぞれ第１〜第４実施形態の静電チャックヒーターを作製した。静電チャックはアルミナセラミック製、冷却板はアルミニウム製とした。

比較例１では、冷却板貫通穴の内径を６ｍｍ、絶縁管の外径を５．５ｍｍとし、比較例２では、冷却板貫通穴の内径を６ｍｍ、絶縁管の外径を５．８ｍｍとした。実施例１では、冷却板貫通穴の内径を６ｍｍ、絶縁管の第１部位の外径を５．５ｍｍ、第２部位の外径を５．８ｍｍとした。実施例２では、冷却板貫通穴の大径部分の内径を６．３ｍｍ、小径部分の内径を６ｍｍ、絶縁管の外径を５．８ｍｍとした。実施例３では、冷却板貫通穴の大径部分の内径を７．０ｍｍ、小径部分の内径を６．３ｍｍ、絶縁管の第１部位の外径を６．８ｍｍ、第２部位の外径を５．８ｍｍとした。実施例４では、冷却板貫通穴の内径を６ｍｍ、絶縁管の外径を５．８ｍｍ、スリットの深さを１．０ｍｍとした。なお、その他の条件（静電チャックの寸法や冷却板の寸法、基体貫通穴の内径など）は、すべての実施例、比較例で共通とした。

各比較例、各実施例の静電チャックヒーターは、静電チャックと冷却板とを接着剤で接合したあと、絶縁管の側面にシリコーン製の接着剤を塗布し、その絶縁管を冷却板貫通穴に挿入することにより作製した。そして、各実施例、各比較例につき、絶縁管の中心軸と冷却板貫通穴の中心軸とのずれを測定すると共に、絶縁管のうち静電チャックに近い側の外周面と冷却板貫通穴との間に接着剤が充填されているか否かを調べた。その結果を表１に示す。

各比較例、各実施例の静電チャックヒーターにつき、以下の試験を行った。まず、大気雰囲気下で、冷却板の内部に設けた冷媒通路に冷媒を流し、抵抗発熱体に電力を供給して加熱した。冷媒の温度は２０℃、電力は２０００Ｗとした。次に、この状態で、ウエハー載置面の所定のポイント（基体貫通穴より静電チャックの中心方向に２ｍｍ離れたポイント、絶縁管の上方に相当）に接触式温度計のプローブの中心を合わせて温度を測定し、その温度を絶縁管上温度とした。また、静電チャックの中心の温度を測定し、これを基準点温度とした。そして、絶縁管上温度から基準点温度を差し引いた値△Ｔを求めた。その結果も表１に示す。

比較例１では、絶縁管の中心軸が冷却板貫通穴の中心軸から半径外方向にずれており、絶縁管と冷却板貫通穴との隙間は静電チャックの中心に近い側で大きく遠い側で狭くなっていた。隙間には接着剤が充填されていた。この場合、静電チャックから冷却板への抜熱は、接着剤の多い側つまり静電チャックの中心に近い側で大きく、接着剤の少ない側つまり静電チャックの中心から遠い側で小さくなることから、△Ｔ＝−３．３℃となった。このように、基体貫通穴の周辺で抜熱の度合いが異なるため、基体貫通穴の周辺の温度が安定化せず、基体貫通穴の周辺が特異点となることでウエハー載置面全体の均熱性が悪化する。

比較例２では、絶縁管と冷却板貫通穴との隙間が狭すぎてこの隙間に接着剤が十分充填されず、絶縁管のうち静電チャックに近い側の外周面と冷却板貫通穴との間に接着剤が充填されなかった。このように接着剤が充填されていないと、静電チャックから冷却板への抜熱が悪くなるため、絶縁管上温度は高くなり、ウエハー載置面全体の均熱性が悪化する。△Ｔ＝４．５℃という結果は、このことを裏付けるものである。

実施例１〜３では、絶縁管のうち静電チャックとは反対側の外周面は冷却板貫通穴の内周面との隙間が狭いため、この隙間にはほとんど接着剤は充填されなかったが、絶縁管の中心軸と冷却板貫通穴の中心軸とのずれは０．１０ｍｍと小さかった。また、絶縁管のうち静電チャック側は冷却板貫通穴との隙間が十分あったため、この隙間には接着剤が充填されていた。このように絶縁管の周囲には、全周にわたって接着剤が存在しているため、静電チャックから冷却板への抜熱が良好に起こり、ウエハー載置面全体の均熱性が向上する。△Ｔ＝０．８〜１．１℃という結果は、このことを裏付けるものである。

実施例４では、絶縁管のうちスリットのない部分の外周面は冷却板貫通穴の内周面との隙間が狭いため、絶縁管の中心軸と冷却板貫通穴の中心軸とのずれは０．１０ｍｍと小さかった。スリットのない部分と冷却板貫通穴との隙間にはほとんど接着剤は充填されていなかったが、スリットには接着剤が充填されていた。このため、スリットが設けられている箇所は静電チャックから冷却板への抜熱が良好に起こり、低温化しやすい。また、スリットは絶縁管を平面視したときに回転対称性を持つように配置されている。このため、絶縁管の周囲はおおむね均熱化され、ひいてはウエハー載置面全体の均熱性が向上する。△Ｔ＝２．０℃という結果は、このことを裏付けるものである。

１０プラズマ処理装置、１２真空チャンバー、１４反応ガス導入路、１６排気通路、２０静電チャックヒーター、２２静電チャック、２２ａ基体貫通穴、２２ｃウエハー載置面、２４静電電極、２６抵抗発熱体、２６ａ回避部、２６ｂ，２６ｃ端子、３０冷却板、３０ａ冷却板貫通穴、３２絶縁管、３２１第１部位、３２２第２部位、３４接着剤、４０冷却板、４０ａ冷却板貫通穴、４２絶縁管、４２１部位、４２２部位、４４接着剤、５０冷却板、５０ａ冷却板貫通穴、５２絶縁管、５２１第１部位、５２２第２部位、５４接着剤、６２絶縁管、６３スリット、６４接着剤、７０上部電極、１０２セラミック基体、１０２ａ基体貫通穴、１０４抵抗発熱体、１０４ａ回避部、１０６冷却板、１０６ａ冷却板貫通穴、１０８絶縁管、１１２接着剤。

Claims

セラミック基体と、
前記セラミック基体を厚さ方向に貫通する基体貫通穴と、
前記セラミック基体の内部に所定のパターンとなるように埋設され、前記基体貫通穴の周囲では前記基体貫通穴を回避するように前記基体貫通穴と同心円の円弧状に形成されている抵抗発熱体と、
前記セラミック基体の片面に固着された金属製の冷却板と、
前記冷却板を厚さ方向に貫通し、中心軸が前記基体貫通穴の中心軸と一致する冷却板貫通穴と、
前記冷却板貫通穴に挿入された絶縁管と、
を備えたセラミックヒーターであって、
前記絶縁管は、
前記セラミック基体とは反対側の第１部位と、
前記セラミック基体側の第２部位と、
を備え、
前記第１部位は、外径が前記冷却板貫通穴の内径と略一致し、
前記第２部位は、外周面と前記冷却板貫通穴の内周面との間に全周にわたって隙間が形成され、該隙間に接着剤が充填されている、
セラミックヒーター。
前記冷却板貫通穴は、段差のないストレート形状の穴であり、
前記絶縁管は、前記第２部位の外径に比べて前記第１部位の外径が小さい段付きの管である、
請求項１に記載のセラミックヒーター。
前記絶縁管は、段差のないストレート形状の管であり、
前記冷却板貫通穴は、前記第２部位に対向する位置の穴径に比べて前記第１部位に対向する位置の穴径が小さい段付きの穴である、
請求項１に記載のセラミックヒーター。
セラミック基体と、
前記セラミック基体を厚さ方向に貫通する基体貫通穴と、
前記セラミック基体の内部に所定のパターンとなるように埋設され、前記基体貫通穴の周囲では前記基体貫通穴を回避するように前記基体貫通穴と同心円の円弧状に形成されている抵抗発熱体と、
前記セラミック基体の片面に固着された金属製の冷却板と、
前記冷却板を厚さ方向に貫通し、中心軸が前記基体貫通穴の中心軸と一致する冷却板貫通穴と、
前記冷却板貫通穴に挿入された絶縁管と、
を備えたセラミックヒーターであって、
前記絶縁管は、外径が前記冷却板貫通穴の内径と略一致すると共に、外周面に前記絶縁管の一方の端面から他方の端面に至るスリットを３つ以上有し、これらのスリットは、前記絶縁管を平面視したときに回転対称性を持つように配置され、空隙に接着剤が充填されているか、又は、
前記絶縁管は、外径が前記冷却板貫通穴の内径と略一致し、
前記冷却板貫通穴は、内周面に該冷却板貫通穴の一方の端面から他方の端面に至るスリットを３つ以上有し、これらのスリットは、前記冷却板貫通穴を平面視したときに回転対称性を持つように配置され、空隙に接着剤が充填されている、
セラミックヒーター。