JP5962833B2 - 静電チャック - Google Patents

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Description

本発明の態様は、一般的に、静電チャックに関する。
エッチング、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）、スパッタリング、イオン注入、アッシングなどを行うプラズマ処理チャンバ内では、半導体ウェーハやガラス基板などの処理対象物を吸着保持する手段として、静電チャックが用いられている。静電チャックは、内蔵する電極に静電吸着用電力を印加し、シリコンウェーハ等の基板を静電力によって吸着するものである。
このような静電チャックを有する基板処理装置においては、歩留まりの向上および品質の向上のために、ウェーハの温度制御が求められている。ウェーハの温度制御には、２種類の性能が求められる。１つの性能は、ウェーハの面内の温度分布を均一にする温度均一性である。もう１つの性能は、ウェーハの面内の温度に意図的に差をつける温度制御性である。ウェーハの温度制御においては、静電チャックに内蔵されるヒータの性能が重要な要素の１つである。一般的に、温度均一性は、温度制御性とトレードオフの関係にある。
基板処理装置においては、高スループット化がさらに求められている。基板処理装置の高スループット化を実現するためには、静電チャックに内蔵されるヒータの熱容量は、比較的小さいことが好ましい。
ウェーハ加工のプロセスでは、ＲＦ（Radio Frequency）電圧（高周波電圧）が印加される。ＲＦ電圧が印加されると、一般的なヒータは、高周波の影響を受けて発熱する。すると、温度制御性が低下する。また、ＲＦ電圧が印加されると、漏れ電流が設備側に流れる。そのため、フィルタなどの機構が設備側に必要となる。
ヒータが静電チャックに内蔵される場合には、ヒータの内蔵方法（例えば接着方法）の信頼性が重要な要素の１つである。
プラズマエッチング装置などにおけるプロセスでは、様々な強度および様々な分布のプラズマがウェーハに照射される。プラズマがウェーハに照射される場合には、ウェーハの温度をプロセスに適した温度に制御することが求められる。また、プラズマがウェーハに照射される場合には、温度均一性および温度制御性が求められる。さらに、生産性を向上させるためには、ウェーハの温度を所定の温度に比較的短い時間で到達させることが求められる。急激な温度変化や、熱の供給や、高周波電圧の印加がある場合でも、静電チャックおよびウェーハには高い信頼性が求められる。このような要求を同時に満足することは、困難である。
特開２０１０−４０６４４号公報
本発明は、かかる課題の認識に基づいてなされたものであり、温度均一性および温度制御性を満足することができる静電チャックを提供することを目的とする。
第１の発明は、処理対象物を載置する第１主面と、前記第１主面とは反対側の第２主面と、を有し、セラミック誘電体基板と、前記セラミック誘電体基板とは離れた位置に設けられ前記セラミック誘電体基板を支持するベースプレートと、前記セラミック誘電体基板と前記ベースプレートとの間に設けられたヒータプレートと、を備え、前記ヒータプレートは、アルミニウムを含む金属からなる第１の支持板と、アルミニウムを含む金属からなる第２の支持板と、前記第１の支持板と前記第２の支持板との間に設けられ電流が流れることにより発熱するヒータエレメントと、前記第１の支持板と前記ヒータエレメントとの間に設けられた第１の樹脂層と、前記第２の支持板と前記ヒータエレメントとの間に設けられた第２の樹脂層と、を有し、前記第１の支持板の上面は、第１の凹凸を有し、前記第２の支持板の下面は、第２の凹凸を有することを特徴とする静電チャックである。
この静電チャックによれば、ヒータエレメントは、第１の支持板と、第２の支持板と、の間に設けられている。これにより、ヒータプレートの面内の温度分布の均一化を向上させ、処理対象物の面内の温度分布の均一性を向上させることができる。また、第１の支持板および第２の支持板は、ヒータエレメントを高周波から遮断し、ヒータエレメントが異常温度に発熱することを抑制することができる。また、第１の支持板の上面が第１の凹凸を有するため、第１の支持板とヒータエレメントとの間の接着面積をより広くすることができ、第１の支持板とヒータエレメントとの間の接着強度を向上させることができる。また、第２の支持板の下面が第２の凹凸を有するため、第２の支持板とヒータエレメントとの間の接着面積をより広くすることができ、第２の支持板とヒータエレメントとの間の接着強度を向上させることができる。さらに、第１の支持板の上面が第１の凹凸を有するため、ヒータエレメントと処理対象物との間の距離をより短くすることができる。これにより、処理対象物の温度を上昇させる速度を向上させることができる。
第２の発明は、第１の発明において、前記第１の支持板は、前記第２の支持板と電気的に接合されたことを特徴とする静電チャックである。
この静電チャックによれば、ヒータエレメントを高周波から遮断することができる。これにより、ヒータエレメントが異常温度に発熱することを抑制することができる。また、ヒータプレートのインピーダンスを抑えることができる。
第３の発明は、第２の発明において、前記第１の支持板が前記第２の支持板と接合された領域の面積は、前記第１の支持板の上面の面積よりも狭く、前記第２の支持板の下面の面積よりも狭いことを特徴とする静電チャックである。
この静電チャックによれば、ヒータエレメントを高周波から遮断することができる。これにより、ヒータエレメントが異常温度に発熱することを抑制することができる。また、ヒータプレートのインピーダンスを抑えることができる。
第４の発明は、第３の発明において、前記第１の支持板が前記第２の支持板と接合された領域の面積は、前記第１の支持板の上面の面積から前記ヒータエレメントの面積を引いた差分の面積よりも狭く、前記第２の支持板の下面の面積から前記ヒータエレメントの面積を引いた差分の面積よりも狭いことを特徴とする静電チャックである。
この静電チャックによれば、例えば、ヒータエレメントから供給された熱が接合部分を介して第２の支持板へ伝わることを抑制することができる。例えば、処理対象物の面内の温度分布の均一性を向上させることができる。
第５の発明は、第１の発明において、第１の凹凸は、前記ヒータエレメントの形状にならい、第２の凹凸は、前記ヒータエレメントの形状にならったことを特徴とする静電チャックである。
この静電チャックによれば、第１の支持板とヒータエレメントとの間の接着面積をより広くすることができ、第１の支持板とヒータエレメントとの間の接着強度を向上させることができる。また、第２の支持板とヒータエレメントとの間の接着面積をより広くすることができ、第２の支持板とヒータエレメントとの間の接着強度を向上させることができる。さらに、ヒータエレメントと処理対象物との間の距離をより短くすることができる。これにより、処理対象物の温度を上昇させる速度を向上させることができる。
第６の発明は、第５の発明において、前記第１の凹凸の凹部と、前記第２の凹凸の凹部と、の間の距離は、前記第１の凹凸の凸部と、前記第２の凹凸の凸部と、の間の距離よりも短いことを特徴とする静電チャックである。
この静電チャックによれば、第１の支持板とヒータエレメントとの間の接着面積をより広くすることができ、第１の支持板とヒータエレメントとの間の接着強度を向上させることができる。また、第２の支持板とヒータエレメントとの間の接着面積をより広くすることができ、第２の支持板とヒータエレメントとの間の接着強度を向上させることができる。さらに、ヒータエレメントと処理対象物との間の距離をより短くすることができる。これにより、処理対象物の温度を上昇させる速度を向上させることができる。
第７の発明は、第１の発明において、前記第１の凹凸の高さは、前記第２の凹凸の高さとは異なることを特徴とする静電チャックである。
この静電チャックによれば、第１の支持板とヒータエレメントとの間の接着面積をより広くすることができ、第１の支持板とヒータエレメントとの間の接着強度を向上させることができる。また、第２の支持板とヒータエレメントとの間の接着面積をより広くすることができ、第２の支持板とヒータエレメントとの間の接着強度を向上させることができる。さらに、ヒータエレメントと処理対象物との間の距離をより短くすることができる。これにより、処理対象物の温度を上昇させる速度を向上させることができる。
第８の発明は、第７の発明において、前記第１の凹凸の高さは、前記第２の凹凸の高さよりも低いことを特徴とする静電チャックである。
この静電チャックによれば、第１の支持板とヒータエレメントとの間の接着面積をより広くすることができ、第１の支持板とヒータエレメントとの間の接着強度を向上させることができる。また、第２の支持板とヒータエレメントとの間の接着面積をより広くすることができ、第２の支持板とヒータエレメントとの間の接着強度を向上させることができる。さらに、ヒータエレメントと処理対象物との間の距離をより短くすることができる。これにより、処理対象物の温度を上昇させる速度を向上させることができる。
第９の発明は、第１〜８のいずれか１つの発明において、前記ヒータエレメントは、帯状のヒータ電極を有し、前記ヒータ電極は、複数の領域において互いに独立した状態で設けられたことを特徴とする静電チャックである。
この静電チャックによれば、ヒータ電極が複数の領域において互いに独立した状態で設けられているため、処理対象物の面内の温度を各領域ごとに独立して制御することができる。これにより、処理対象物の面内の温度に意図的に差をつけることができる（温度制御性）。
第１０の発明は、第１〜９のいずれか１つの発明において、前記ヒータエレメントは、複数設けられ、前記複数の前記ヒータエレメントは、互いに異なる層に独立した状態で設けられたことを特徴とする静電チャックである。
この静電チャックによれば、ヒータエレメントが互いに異なる層に独立した状態で設けられているため、処理対象物の面内の温度を各領域ごとに独立して制御することができる。これにより、処理対象物の面内の温度に意図的に差をつけることができる（温度制御性）。
第１１の発明は、第１〜９のいずれか１つの発明において、前記ヒータエレメントと、前記第２の支持板と、の間に設けられ導電性を有するバイパス層をさらに備えたことを特徴とする静電チャックである。
この静電チャックによれば、ヒータエレメントに電力を供給する端子の配置に対してより大きい自由度を持たせることができる。バイパス層が設けられることで、バイパス層が設けられていない場合と比較して熱容量が大きい端子をヒータエレメントに直接接合させなくともよい。これにより、処理対象物の面内の温度分布の均一性を向上させることができる。また、バイパス層が設けられていない場合と比較して薄いヒータエレメントに端子を接合させなくともよい。これにより、ヒータプレートの信頼性を向上させることができる。
第１２の発明は、第１１の発明において、前記ヒータエレメントは、前記バイパス層と電気的に接合され、前記第１の支持板および前記第２の支持板とは電気的に絶縁されたことを特徴とする静電チャックである。
この静電チャックによれば、バイパス層を介してヒータエレメントに外部から電力を供給することができる。
第１３の発明は、第１１または１２の発明において、前記バイパス層の厚さは、前記第１の樹脂層の厚さよりも厚いことを特徴とする静電チャックである。
この静電チャックによれば、ヒータエレメントに電力を供給する端子の配置に対してより大きい自由度を持たせることができる。また、バイパス層の電気抵抗を抑え、バイパス層の発熱量を抑えることができる。
第１４の発明は、第１１〜１３のいずれか１つの発明において、前記バイパス層の厚さは、前記ヒータエレメントの厚さよりも厚いことを特徴とする静電チャックである。
この静電チャックによれば、ヒータエレメントに電力を供給する端子の配置に対してより大きい自由度を持たせることができる。また、バイパス層の電気抵抗を抑え、バイパス層の発熱量を抑えることができる。
第１５の発明は、第１１〜１４のいずれか１つの発明において、前記バイパス層は、前記ヒータエレメントと、前記ベースプレートと、の間に設けられたことを特徴とする静電チャックである。
この静電チャックによれば、バイパス層は、ヒータエレメントから供給された熱がベースプレートへ伝わることを抑制する。つまり、バイパス層は、バイパス層からみてベースプレートの側に対する断熱効果を有し、処理対象物の面内の温度分布の均一性を向上させることができる。
第１６の発明は、第１〜１５のいずれか１つの発明において、前記ヒータエレメントと、前記セラミック誘電体基板と、の間に設けられた導電性を有するバイパス層をさらに備えたことを特徴とする静電チャックである。
この静電チャックによれば、バイパス層により、ヒータエレメントから供給された熱の拡散性を向上させることができる。すなわち、バイパス層は、処理対称物の面内方向における熱拡散性を向上させる。これにより、例えば、処理対象物の面内の温度分布の均一性を向上させることができる。
第１７の発明は、第１〜１６のいずれか１つの発明において、前記第１の支持板の上面の面積は、前記第２の支持板の下面の面積よりも広いことを特徴とする静電チャックである。
この静電チャックによれば、ヒータエレメントからみて第２の支持板の側において、ヒータエレメントに電力を供給する端子をより容易に接続することができる。
第１８の発明は、第１〜１７のいずれか１つの発明において、前記第１の支持板は、複数の支持部を有し、前記複数の支持部は、互いに独立した状態で設けられたことを特徴とする静電チャックである。
この静電チャックによれば、第１の支持板の面内において意図的に径方向の温度差を設けることができる（温度制御性）。例えば、第１の支持板の面内において中央部から外周部にわたってステップ状に温度差を設けることができる。これにより、処理対象物の面内において意図的に温度差を設けることができる（温度制御性）。
第１９の発明は、第１〜１８のいずれか１つの発明において、前記ヒータプレートから前記ベースプレートに向かって設けられ、前記ヒータプレートに電力を供給する給電端子をさらに備えたことを特徴とする静電チャックである。
この静電チャックによれば、給電端子がヒータプレートからベースプレートへ向かって設けられているため、ベースプレートの下面の側からソケットなどと呼ばれる部材を介して給電端子に電力を供給することができる。これにより、静電チャックが設置されるチャンバ内に給電端子が露出することを抑えつつ、ヒータの配線が実現される。
第２０の発明は、第１９の発明において、前記給電端子は、外部から電力を供給するソケットと接続されるピン部と、前記ピン部よりも細い導線部と、前記導線部と接続された支持部と、前記支持部と接続され前記ヒータエレメントと接合された接合部と、を有することを特徴とする静電チャックである。
この静電チャックによれば、ピン部が導線部よりも太いため、ピン部は、比較的大きい電流をヒータエレメントに供給することができる。また、導線部がピン部よりも細いため、導線部は、ピン部よりも変形しやすく、ピン部の位置を接合部の中心からずらすことができる。これにより、ヒータプレートとは異なる部材（例えばベースプレート）に給電端子を固定することができる。支持部が、例えば、溶接、レーザ光を利用した接合、半田付け、ロウ付けなどにより導線部および接合部と接合される場合には、給電端子にかかる応力を緩和しつつ、ヒータエレメントに対してより広い接触面積を確保することができる。
第２１の発明は、第１１〜１５のいずれか１つの発明において、前記ヒータプレートから前記ベースプレートに向かって設けられ、前記ヒータプレートに電力を供給する給電端子をさらに備え、前記給電端子は、外部から電力を供給するソケットと接続されるピン部と、前記ピン部よりも細い導線部と、前記導線部と接続された支持部と、前記支持部と接続され前記バイパス層と接合された接合部と、を有し、前記バイパス層を介して前記電力を前記ヒータエレメントに供給することを特徴とする静電チャックである。
この静電チャックによれば、ピン部が導線部よりも太いため、ピン部は、比較的大きい電流をヒータエレメントに供給することができる。また、導線部がピン部よりも細いため、導線部は、ピン部よりも変形しやすく、ピン部の位置を接合部の中心からずらすことができる。これにより、ヒータプレートとは異なる部材（例えばベースプレート）に給電端子を固定することができる。支持部が、例えば、溶接、レーザ光を利用した接合、半田付け、ロウ付けなどにより導線部および接合部と接合される場合には、給電端子にかかる応力を緩和しつつ、バイパス層に対してより広い接触面積を確保することができる。また、支持部が、例えば、溶接、レーザ光を利用した接合、半田付け、ロウ付けなどにより導線部および接合部と接合される場合には、ヒータプレートおよびバイパス層と略同じ厚さの接合部を設けることができる。
本発明の態様によれば、温度均一性および温度制御性を満足することができる静電チャックが提供される。
本実施形態にかかる静電チャックを表す模式的斜視図である。 本実施形態にかかる静電チャックを表す模式的断面図である。 本実施形態のヒータプレートを表す模式的斜視図である。 本実施形態のヒータプレートを表す模式的斜視図である。 本実施形態のヒータプレートを表す模式的分解図である。 本実施形態のヒータプレートの変形例を表す模式的分解図である。 本実施形態の製造方法の一例を例示する模式的断面図である。 本実施形態の製造方法の他の一例を例示する模式的断面図である。 本実施形態にかかる静電チャックを表す模式的分解図である。 本実施形態にかかる静電チャックを表す電気回路図である。 本実施形態のヒータプレートの具体例を例示する模式的平面図である。 本具体例のヒータエレメントを例示する模式的平面図である。 本具体例のヒータエレメントを例示する模式的平面図である。 本具体例のバイパス層を例示する模式的平面図である。 本具体例のヒータプレートの一部を模式的に表す拡大図である。 本実施形態のヒータプレートの表面の形状を説明する模式図である。 本実施形態の変形例にかかる静電チャックを表す模式的断面図である。 本実施形態の第１の支持板の変形例を表す模式的平面図である。 本実施形態の第１の支持板の変形例を表す模式的平面図である。 本変形例のヒータプレートを表す模式的断面図である。 本実施形態の給電端子の具体例を表す模式的平面図である。 本実施形態のヒータプレートの変形例を表す模式的分解図である。 本発明の他の実施の形態にかかるウェーハ処理装置を表す模式的断面図である。 本発明の他の実施の形態にかかるウェーハ処理装置の変形例を表す模式的断面図である。 本発明の他の実施の形態にかかるウェーハ処理装置の変形例を表す模式的断面図である。
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。なお、各図面中、同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
図１は、本実施形態にかかる静電チャックを表す模式的斜視図である。
図２は、本実施形態にかかる静電チャックを表す模式的断面図である。
図１では、説明の便宜上、静電チャックの一部において断面図を表している。図２（ａ）は、例えば図１に表した切断面Ａ１−Ａ１における模式的断面図である。図２（ｂ）は、図２（ａ）に表した領域Ｂ１の模式的拡大図である。
本実施形態にかかる静電チャック１０は、セラミック誘電体基板１００と、ヒータプレート２００と、べースプレート３００と、を備える。
セラミック誘電体基板１００は、ベースプレート３００と離れた位置に設けられている。ヒータプレート２００は、ベースプレート３００と、セラミック誘電体基板１００と、の間に設けられている。
ベースプレート３００とヒータプレート２００との間には、接着剤４０３が設けられている。ヒータプレート２００とセラミック誘電体基板１００との間には、接着剤４０３が設けられている。接着剤４０３の材料としては、比較的高い熱伝導性を有するシリコーン等の耐熱性樹脂が挙げられる。接着剤４０３の厚さは、例えば約０．１ミリメートル（ｍｍ）以上、１．０ｍｍ以下程度である。接着剤４０３の厚さは、ベースプレート３００とヒータプレート２００との間の距離、あるいはヒータプレート２００とセラミック誘電体基板１００との間の距離と同じである。
セラミック誘電体基板１００は、例えば多結晶セラミック焼結体による平板状の基材であり、半導体ウェーハ等の処理対象物Ｗを載置する第１主面１０１と、第１主面１０１とは反対側の第２主面１０２と、を有する。
ここで、本実施形態の説明においては、第１主面１０１と第２主面１０２とを結ぶ方向をＺ方向、Ｚ方向と直交する方向の１つをＸ方向、Ｚ方向及びＸ方向に直交する方向をＹ方向ということにする。
セラミック誘電体基板１００に含まれる結晶の材料としては、例えばＡｌ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３及びＹＡＧなどが挙げられる。このような材料を用いることで、セラミック誘電体基板１００における赤外線透過性、絶縁耐性及びプラズマ耐久性を高めることができる。
セラミック誘電体基板１００の内部には、電極層１１１が設けられている。電極層１１１は、第１主面１０１と、第２主面１０２と、の間に介設されている。すなわち、電極層１１１は、セラミック誘電体基板１００の中に挿入されるように形成されている。電極層１１１は、セラミック誘電体基板１００に一体焼結されている。
なお、電極層１１１は、第１主面１０１と、第２主面１０２と、の間に介設されていることに限定されず、第２主面１０２に付設されていてもよい。
静電チャック１０は、電極層１１１に吸着保持用電圧を印加することによって、電極層１１１の第１主面１０１側に電荷を発生させ、静電力によって処理対象物Ｗを吸着保持する。
ヒータプレート２００は、ヒータ用電流が流れることによって発熱し、ヒータプレート２００が発熱しない場合と比較して処理対象物Ｗの温度を上げることができる。
電極層１１１は、第１主面１０１及び第２主面１０２に沿って設けられている。電極層１１１は、処理対象物Ｗを吸着保持するための吸着電極である。電極層１１１は、単極型でも双極型でもよい。また、電極層１１１は、三極型やその他の多極型であってもよい。電極層１１１の数や電極層１１１の配置は、適宜選択される。
セラミック誘電体基板１００は、電極層１１１と第１主面１０１との間の第１誘電層１０７と、電極層１１１と第２主面１０２との間の第２誘電層１０９と、を有する。セラミック誘電体基板１００のうち少なくとも第１誘電層１０７における赤外線分光透過率は、２０％以上であることが好ましい。本実施形態において、赤外線分光透過率は、厚さ１ｍｍ換算での値である。
セラミック誘電体基板１００のうち少なくとも第１誘電層１０７における赤外線分光透過率が２０％以上あることで、第１主面１０１に処理対象物Ｗを載置した状態でヒータプレート２００から放出される赤外線がセラミック誘電体基板１００を効率良く透過することができる。したがって、処理対象物Ｗに熱が蓄積し難くなり、処理対象物Ｗの温度の制御性が高まる。
例えば、プラズマ処理を行うチャンバ内で静電チャック１０が使用される場合、プラズマパワーの増加に伴い処理対象物Ｗの温度は上昇しやすくなる。本実施形態の静電チャック１０では、プラズマパワーによって処理対象物Ｗに伝わった熱がセラミック誘電体基板１００に効率良く伝わる。さらに、ヒータプレート２００によってセラミック誘電体基板１００に伝わった熱が処理対象物Ｗに効率よく伝わる。したがって、処理対象物Ｗを効率良く伝熱して所望の温度に維持しやすくなる。
本実施形態に係る静電チャック１０では、第１誘電層１０７に加え、第２誘電層１０９における赤外線分光透過率も２０％以上あることが望ましい。第１誘電層１０７及び第２誘電層１０９の赤外線分光透過率が２０％以上あることで、ヒータプレート２００から放出される赤外線がさらに効率良くセラミック誘電体基板１００を透過することになり、処理対象物Ｗの温度制御性を高めることができる。
ベースプレート３００は、セラミック誘電体基板１００の第２主面１０２側に設けられ、ヒータプレート２００を介してセラミック誘電体基板１００を支持する。ベースプレート３００には、連通路３０１が設けられている。つまり、連通路３０１は、ベースプレート３００の内部に設けられている。ベースプレート３００の材料としては、例えばアルミニウムが挙げられる。
ベースプレート３００は、セラミック誘電体基板１００の温度調整を行う役目を果たす。例えば、セラミック誘電体基板１００を冷却する場合には、連通路３０１へ冷却媒体を流入し、連通路３０１を通過させ、連通路３０１から冷却媒体を流出させる。これにより、冷却媒体によってベースプレート３００の熱を吸収し、その上に取り付けられたセラミック誘電体基板１００を冷却することができる。
一方、セラミック誘電体基板１００を加熱する場合には、連通路３０１内に加熱媒体を入れることも可能である。または、ベースプレート３００に図示しないヒータを内蔵させることも可能である。このように、ベースプレート３００によりセラミック誘電体基板１００の温度が調整されると、静電チャック１０で吸着保持される処理対象物Ｗの温度を容易に調整することができる。
また、セラミック誘電体基板１００の第１主面１０１側には、必要に応じて凸部１１３が設けられている。互いに隣り合う凸部１１３の間には、溝１１５が設けられている。溝１１５は、互いに連通している。静電チャック１０に搭載された処理対象物Ｗの裏面と、溝１１５と、の間には、空間が形成される。
溝１１５には、ベースプレート３００及びセラミック誘電体基板１００を貫通する導入路３２１が接続されている。処理対象物Ｗを吸着保持した状態で導入路３２１からヘリウム（Ｈｅ）等の伝達ガスを導入すると、処理対象物Ｗと溝１１５との間に設けられた空間に伝達ガスが流れ、処理対象物Ｗを伝達ガスによって直接加熱もしくは冷却することができるようになる。
図３は、本実施形態のヒータプレートを表す模式的斜視図である。
図４は、本実施形態のヒータプレートを表す模式的斜視図である。
図５は、本実施形態のヒータプレートを表す模式的分解図である。
図６は、本実施形態のヒータプレートの変形例を表す模式的分解図である。
図３は、本実施形態のヒータプレートを上面（セラミック誘電体基板１００の側の面）から眺めた模式的斜視図である。図４（ａ）は、本実施形態のヒータプレートを下面（ベースプレート３００の側の面）から眺めた模式的斜視図である。図４（ｂ）は、図４（ａ）に表した領域Ｂ２における模式的拡大図である。
図５に表したように、本実施形態のヒータプレート２００は、第１の支持板２１０と、第１の樹脂層２２０と、ヒータエレメント（発熱層）２３０と、第２の樹脂層２４０と、バイパス層２５０と、第３の樹脂層２６０と、第２の支持板２７０と、給電端子２８０と、を有する。図３に表したように、第１の支持板２１０の面２１１（上面）は、ヒータプレート２００の上面を形成する。図４に表したように、第２の支持板２７０の面２７１（下面）は、ヒータプレート２００の下面を形成する。第１の支持板２１０及び第２の支持板２７０は、ヒータエレメント２３０などを支持する支持板である。この例において、第１支持板２１０及び第２支持板２７０は、第１の樹脂層２２０と、ヒータエレメント２３０と、第２の樹脂層２４０と、バイパス層２５０と、第３の樹脂層２６０と、を挟み、これらを支持する。
第１の樹脂層２２０は、第１の支持板２１０と、第２の支持板２７０と、の間に設けられている。ヒータエレメント２３０は、第１の樹脂層２２０と、第２の支持板２７０と、の間に設けられている。第２の樹脂層２４０は、ヒータエレメント２３０と、第２の支持板２７０と、の間に設けられている。バイパス層２５０は、第２の樹脂層２４０と、第２の支持板２７０と、の間に設けられている。第３の樹脂層２６０は、バイパス層２５０と、第２の支持板２７０と、の間に設けられている。
図６に表したように、バイパス層２５０および第３の樹脂層２６０は、必ずしも設けられていなくともよい。バイパス層２５０および第３の樹脂層２６０が設けられていない場合には、第２の樹脂層２４０は、ヒータエレメント２３０と、第２支持板２７０と、の間に設けられる。以下の説明では、ヒータプレート２００がバイパス層２５０および第３の樹脂層２６０を有する場合を例に挙げる。
第１の支持板２１０は、比較的高い熱伝導率を有する。第１の支持板２１０の材料としては、例えばアルミニウム、銅、およびニッケルの少なくともいずれかを含む金属や、多層構造のグラファイトなどが挙げられる。第１の支持板２１０の厚さ（Ｚ方向の長さ）は、例えば約０．１ｍｍ以上、３．０ｍｍ以下程度である。より好ましくは、第１の支持板２１０の厚さは、例えば０．３ｍｍ以上、１．０ｍｍ以下程度である。第１の支持板２１０は、ヒータプレート２００の面内の温度分布の均一化を向上させる。第１の支持板２１０は、ヒータプレート２００の反りを抑制する。第１の支持板２１０は、ヒータプレート２００とセラミック誘電体基板１００との間の接着の強度を向上させる。
処理対象物Ｗの処理プロセスでは、ＲＦ（Radio Frequency）電圧（高周波電圧）が印加される。高周波電圧が印加されると、ヒータエレメント２３０は、高周波の影響を受けて発熱することがある。すると、ヒータエレメント２３０の温度制御性が低下する。
これに対して、本実施形態では、第１の支持板２１０は、ヒータエレメント２３０およびバイパス層２５０を高周波から遮断する。これにより、第１の支持板２１０は、ヒータエレメント２３０が異常温度に発熱することを抑制することができる。
第２の支持板２７０の材料、厚さ、および機能は、第１の支持板２１０の材料、厚さ、および機能とそれぞれ同じである。第１の支持板２１０は、第２の支持板２７０と電気的に接合されている。ここで、本願明細書において「接合」という範囲には、接触が含まれる。第２の支持板２７０と、第１の支持板２１０と、の間の電気的な接合の詳細については、後述する。
このように、第１の支持板２１０及び第２の支持板２７０は、比較的高い熱伝導率を有する。これにより、第１の支持板２１０及び第２の支持板２７０は、ヒータエレメント２３０から供給される熱の熱拡散性を向上させる。また、第１の支持体２１０及び第２の支持体２７０は、適度な厚さ及び剛性を有することにより、例えば、ヒータプレート２００の反りを抑制する。さらに、第１の支持体２１０及び第２の支持体２７０は、例えば、ウェーハ処理装置の電極などに印加されるＲＦ電圧に対するシールド性を向上させる。例えば、ヒータエレメント２３０に対するＲＦ電圧の影響を抑制する。このように、第１の支持体２１０及び第２の支持体２７０は、熱拡散の機能と、反り抑制の機能と、ＲＦ電圧に対するシールドの機能と、を有する。
第１の樹脂層２２０の材料としては、例えばポリイミドやポリアミドイミドなどが挙げられる。第１の樹脂層２２０の厚さ（Ｚ方向の長さ）は、例えば約０．０１ｍｍ以上、０．２０ｍｍ以下程度である。第１の樹脂層２２０は、第１の支持板２１０とヒータエレメント２３０とを互いに接合する。第１の樹脂層２２０は、第１の支持板２１０とヒータエレメント２３０との間を電気的に絶縁する。このように、第１の樹脂層２２０は、電気絶縁の機能と、面接合の機能と、を有する。
第２の樹脂層２４０の材料および厚さは、第１の樹脂層２２０の材料および厚さとそれぞれ同程度である。第３の樹脂層２６０の材料および厚さは、第１の樹脂層２２０の材料および厚さとそれぞれ同程度である。
第２の樹脂層２４０は、ヒータエレメント２３０とバイパス層２５０とを互いに接合する。第２の樹脂層２４０は、ヒータエレメント２３０とバイパス層２５０との間を電気的に絶縁する。このように、第２の樹脂層２４０は、電気絶縁の機能と、面接合の機能と、を有する。
第３の樹脂層２６０は、バイパス層２５０と第２の支持板２７０とを互いに接合する。第３の樹脂層２６０は、バイパス層２５０と第２の支持板２７０との間を電気的に絶縁する。このように、第３の樹脂層２６０は、電気絶縁の機能と、面接合の機能と、を有する。
ヒータエレメント２３０の材料としては、例えばステンレス、チタン、クロム、ニッケル、銅、およびアルミニウムの少なくともいずれかを含む金属などが挙げられる。ヒータエレメント２３０の厚さ（Ｚ方向の長さ）は、例えば約０．０１ｍｍ以上、０．２０ｍｍ以下程度である。ヒータエレメント２３０は、バイパス層２５０と電気的に接合されている。一方で、ヒータエレメント２３０は、第１の支持板２１０および第２の支持板２７０とは電気的に絶縁されている。ヒータエレメント２３０と、バイパス層２５０と、の間の電気的な接合の詳細については、後述する。
ヒータエレメント２３０は、電流が流れると発熱し、処理対象物Ｗの温度を制御する。例えば、ヒータエレメント２３０は、処理対象物Ｗを所定の温度に加熱する。例えば、ヒータエレメント２３０は、処理対象物Ｗの面内の温度分布を均一にする。例えば、ヒータエレメント２３０は、処理対象物Ｗの面内の温度に意図的に差をつける。
バイパス層２５０は、第１の支持板２１０と略平行に配置され、第２の支持板２７０と略平行に配置されている。バイパス層２５０は、複数のバイパス部２５１を有する。バイパス層２５０は、例えば８つのバイパス部２５１を有する。バイパス部２５１の数は、「８」には限定されない。バイパス層２５０は、板状を呈する。これに対して、ヒータエレメント２３０は、帯状のヒータ電極２３９を有する。バイパス層２５０の面（バイパス部２５１の面２５１ａ）に対して垂直にみたときに、バイパス層２５０の面積は、ヒータエレメント２３０の面積（ヒータ電極２３９の面積）よりも広い。この詳細については、後述する。
バイパス層２５０は、導電性を有する。バイパス層２５０は、第１の支持板２１０および第２の支持板２７０とは電気的に絶縁されている。バイパス層２５０の材料としては、例えばステンレスを含む金属などが挙げられる。バイパス層２５０の厚さ（Ｚ方向の長さ）は、例えば約０．０３ｍｍ以上、０．３０ｍｍ以下程度である。バイパス層２５０の厚さは、第１の樹脂層２２０の厚さよりも厚い。バイパス層２５０の厚さは、第２の樹脂層２４０の厚さよりも厚い。バイパス層２５０の厚さは、第３の樹脂層２６０の厚さよりも厚い。
例えば、バイパス層２５０の材料は、ヒータエレメント２３０の材料と同じである。一方で、バイパス層２５０の厚さは、ヒータエレメント２３０の厚さよりも厚い。そのため、バイパス層２５０の電気抵抗は、ヒータエレメント２３０の電気抵抗よりも低い。これにより、バイパス層２５０の材料がヒータエレメント２３０の材料と同じ場合でも、バイパス層２５０がヒータエレメント２３０のように発熱することを抑えることができる。つまり、バイパス層２５０の電気抵抗を抑え、バイパス層２５０の発熱量を抑えることができる。なお、バイパス層２５０の電気抵抗を抑え、バイパス層２５０の発熱量を抑える手段は、バイパス層２５０の厚さではなく、体積抵抗率が比較的低い材料を用いることで実現されてもよい。すなわち、バイパス層２５０の材料は、ヒータエレメント２３０の材料と異なってもよい。バイパス層２５０の材料としては、例えばステンレス、チタン、クロム、ニッケル、銅、およびアルミニウムの少なくともいずれかを含む金属などが挙げられる。
給電端子２８０は、バイパス層２５０と電気的に接合されている。ヒータプレート２００がベースプレート３００とセラミック誘電体基板１００との間に設けられた状態において、給電端子２８０は、ヒータプレート２００からベースプレート３００へ向かって設けられている。給電端子２８０は、静電チャック１０の外部から供給された電力をバイパス層２５０を介してヒータエレメント２３０に供給する。給電端子２８０は、例えば、ヒータエレメント２３０に直接的に接続してもよい。これにより、バイパス層２５０が省略可能となる。
ヒータプレート２００は、複数の給電端子２８０を有する。図３〜図５に表したヒータプレート２００は、８つの給電端子２８０を有する。給電端子２８０の数は、「８」には限定されない。１つの給電端子２８０は、１つのバイパス部２５１と電気的に接合されている。孔２７３は、第２の支持板２７０を貫通している。給電端子２８０は、孔２７３を通してバイパス部２５１と電気的に接合されている。
図５に表した矢印Ｃ１および矢印Ｃ２のように、電力が静電チャック１０の外部から給電端子２８０に供給されると、電流は、給電端子２８０からバイパス層２５０へ流れる。図５に表した矢印Ｃ３および矢印Ｃ４のように、バイパス層２５０へ流れた電流は、バイパス層２５０からヒータエレメント２３０へ流れる。図５に表した矢印Ｃ５および矢印Ｃ６のように、ヒータエレメント２３０へ流れた電流は、ヒータエレメント２３０の所定のゾーン（領域）を流れ、ヒータエレメント２３０からバイパス層２５０へ流れる。ヒータエレメント２３０のゾーンの詳細については、後述する。図５に表した矢印Ｃ７および矢印Ｃ８のように、バイパス層２５０へ流れた電流は、バイパス層２５０から給電端子２８０へ流れる。図５に表した矢印Ｃ９のように、給電端子２８０へ流れた電流は、静電チャック１０の外部へ流れる。
このように、ヒータエレメント２３０とバイパス層２５０との接合部には、電流がヒータエレメント２３０に入る部分と、電流がヒータエレメント２３０から出る部分と、が存在する。つまり、ヒータエレメント２３０とバイパス層２５０との接合部には、ペアが存在する。図３〜図５に表したヒータプレート２００は８つの給電端子２８０を有するため、ヒータエレメント２３０とバイパス層２５０との接合部には、４つのペアが存在する。
本実施形態によれば、ヒータエレメント２３０は、第１の支持板２１０と、第２の支持板２７０と、の間に設けられている。これにより、ヒータプレート２００の面内の温度分布の均一化を向上させ、処理対象物Ｗの面内の温度分布の均一性を向上させることができる。また、第１の支持板２１０および第２の支持板２７０は、ヒータエレメント２３０およびバイパス層２５０を高周波から遮断し、ヒータエレメント２３０が異常温度に発熱することを抑制することができる。
前述したように、バイパス層２５０は、ヒータエレメント２３０と、第２の支持板２７０と、の間に設けられている。つまり、バイパス層２５０は、ヒータエレメント２３０と、ベースプレート３００と、の間に設けられている。ステンレスの熱伝導率は、アルミニウムの熱伝導率および銅の熱伝導率よりも低い。そのため、バイパス層２５０は、ヒータエレメント２３０から供給された熱が第２の支持板２７０へ伝わることを抑制する。つまり、バイパス層２５０は、バイパス層２５０からみて第２の支持板２７０の側に対する断熱効果を有し、処理対象物Ｗの面内の温度分布の均一性を向上させることができる。
バイパス層２５０は、給電端子２８０の配置に対してより大きい自由度を持たせることができる。バイパス層２５０が設けられることで、バイパス層２５０が設けられていない場合と比較して熱容量が大きい給電端子をヒータエレメント２３０に直接接合させなくともよい。これにより、処理対象物Ｗの面内の温度分布の均一性を向上させることができる。また、バイパス層２５０が設けられていない場合と比較して薄いヒータエレメント２３０に給電端子２８０を接合させなくともよい。これにより、ヒータプレート２００の信頼性を向上させることができる。
前述したように、給電端子２８０は、ヒータプレート２００からベースプレート３００へ向かって設けられている。そのため、ベースプレート３００の下面３０３（図２（ａ）および図２（ｂ）参照）の側からソケットなどと呼ばれる部材を介して給電端子２８０に電力を供給することができる。これにより、静電チャック１０が設置されるチャンバ内に給電端子２８０が露出することを抑えつつ、ヒータの配線が実現される。
次に、本実施形態のヒータプレート２００の製造方法について、図面を参照しつつ説明する。
図７は、本実施形態の製造方法の一例を例示する模式的断面図である。
図８は、本実施形態の製造方法の他の一例を例示する模式的断面図である。
図７（ａ）は、バイパス層とヒータエレメントとを接合する前の状態を表す模式的断面図である。図７（ｂ）は、バイパス層とヒータエレメントとを接合した後の状態を表す模式的断面図である。図８は、バイパス層と給電端子との接合工程の一例を例示する模式的断面図である。
本実施形態にかかる静電チャック１０の製造方法では、例えば、まずアルミニウムの機械加工を行うことで、第１の支持板２１０および第２の支持板２７０を製造する。第１の支持板２１０および第２の支持板２７０の検査は、例えば三次元測定器などを用いて行われる。
次に、例えば、ポリイミドフィルムをレーザ、機械加工、型抜き、あるいは溶解などによりカットすることで、第１の樹脂層２２０、第２の樹脂層２４０、および第３の樹脂層２６０を製造する。第１の樹脂層２２０、第２の樹脂層２４０、および第３の樹脂層２６０の検査は、例えば目視などを用いて行われる。
次に、ステンレスをフォトリソグラフィ技術や印刷技術を利用しエッチング、機械加工、型抜きなどによりカットすることで、ヒータパターンを形成する。これにより、ヒータエレメント２３０を製造する。また、ヒータエレメント２３０の抵抗値の測定などが行われる。
続いて、図７（ａ）および図７（ｂ）に表したように、ヒータエレメント２３０とバイパス層２５０との接合を行う。ヒータエレメント２３０とバイパス層２５０との接合は、はんだ付け、ろう付け、溶接、あるいは接触などにより行われる。図７（ａ）に表したように、第２の樹脂層２４０には、孔２４１が設けられている。孔２４１は、第２の樹脂層２４０を貫通している。例えば、図７（ａ）に表した矢印Ｃ１１のように、バイパス層２５０の側からスポット溶接を行うことで、ヒータエレメント２３０とバイパス層２５０とを接合する。
なお、ヒータエレメント２３０とバイパス層２５０との接合は、溶接には限定されない。例えば、ヒータエレメント２３０とバイパス層２５０との接合は、レーザ光を利用した接合、半田付け、ろう付け、あるいは接触などにより行われてもよい。
続いて、ヒータプレート２００の各部材を積層し、ホットプレス機によりプレスする。
続いて、図８に表したように、給電端子２８０とバイパス層２５０との接合を行う。給電端子２８０とバイパス層２５０との接合は、溶接、レーザ、はんだ付け、あるいはろう付けなどにより行われる。図８に表したように、第２の支持板２７０には、孔２７３が設けられている。孔２７３は、第２の支持板２７０を貫通している。これは、図４（ｂ）に関して前述した通りである。第３の樹脂層２６０には、孔２６１が設けられている。孔２６１は、第３の樹脂層２６０を貫通している。図８に表した矢印Ｃ１３のように、第２の支持板２７０から第１の支持板２１０へ向かって溶接、レーザ、はんだ付け、あるいはろう付けなどを行うことで、給電端子２８０とバイパス層２５０とを接合する。
このようにして、本実施形態のヒータプレート２００が製造される。
なお、製造後のヒータプレート２００に対しては、検査などが適宜行われる。
図９は、本実施形態にかかる静電チャックを表す模式的分解図である。
図１０は、本実施形態にかかる静電チャックを表す電気回路図である。
図１０（ａ）は、第１の支持板と第２の支持板とが電気的に接合された例を表す電気回路図である。図１０（ｂ）は、第１の支持板と第２の支持板とが電気的に接合されていない例を表す電気回路図である。
図９および図１０（ａ）に表したように、第１の支持板２１０は、第２の支持板２７０と電気的に接合されている。第１の支持板２１０と第２の支持板２７０との接合は、例えば、溶接、レーザ光を利用した接合、半田付け、あるいは接触などにより行われる。
例えば、図１０（ｂ）に表したように、第１の支持板２１０が第２の支持板２７０と電気的に確実に接合されていないと、第１の支持板２１０が第２の支持板２７０と電気的に接合されたり、あるいは電気的に接合されなかったりすることがある。すると、プラズマを発生させたときのエッチングレートにばらつきが生ずることがある。また、第１の支持板２１０が第２の支持板２７０と電気的に接合されていなくとも、プラズマを発生させると電流がヒータエレメント２３０に流れ、ヒータエレメント２３０が発熱することがある。言い換えれば、第１の支持板２１０が第２の支持板２７０と電気的に確実に接合されていないと、ヒータエレメント２３０がヒータ用電流以外の電流により発熱することがある。
これに対して、本実施形態にかかる静電チャック１０では、図１０（ａ）に表したように、第１の支持板２１０は、第２の支持板２７０と電気的に接合されている。これにより、電流が第１の支持板２１０から第２の支持板２７０へ流れ、あるいは電流が第２の支持板２７０から第１の支持板２１０へ流れ、プラズマを発生させたときのエッチングレートにばらつきが生ずることを抑えることができる。また、ヒータエレメント２３０がヒータ用電流以外の電流により発熱することを抑えることができる。
さらに、ヒータエレメント２３０およびバイパス層２５０を高周波から遮断することができる。これにより、ヒータエレメント２３０が異常温度に発熱することを抑制することができる。また、ヒータプレート２００のインピーダンスを抑えることができる。
次に、本実施形態のヒータプレート２００の具体例について、図面を参照しつつ説明する。
図１１は、本実施形態のヒータプレートの具体例を例示する模式的平面図である。
図１２及び１３は、本具体例のヒータエレメントを例示する模式的平面図である。
図１４は、本具体例のバイパス層を例示する模式的平面図である。
図１５は、本具体例のヒータプレートの一部を模式的に表す拡大図である。
図１１（ａ）は、本具体例のヒータプレートを上面から眺めた模式的平面図である。図１１（ｂ）は、本具体例のヒータプレートを下面から眺めた模式的平面図である。図１２（ａ）は、ヒータエレメントの領域の一例を例示する模式的平面図である。図１２（ｂ）及び図１３は、ヒータエレメントの領域の他の一例を例示する模式的平面図である。
図１４に表したように、バイパス層２５０の複数のバイパス部２５１のうちの少なくともいずれかは、縁部に切り欠き部２５３を有する。図１３に表したバイパス層２５０では、４個の切り欠き部２５３が設けられている。切り欠き部２５３の数は、「４」には限定されない。
複数のバイパス層２５０のうちの少なくともいずれかが切り欠き部２５３を有するため、第２の支持板２７０は、第１の支持板２１０と接触可能である。
図１１（ａ）および図１１（ｂ）に表したように、第１の支持板２１０は、領域Ｂ１１〜領域Ｂ１４および領域Ｂ３１〜領域Ｂ３４において第２の支持板２７０と電気的に接合されている。なお、領域Ｂ１１〜領域Ｂ１４のそれぞれは、領域Ｂ３１〜領域Ｂ３４のそれぞれと対応している。つまり、図１１（ａ）〜図１３に表した具体例では、第１の支持板２１０は、４つの領域で第２の支持板２７０と電気的に接合されており、８つの領域で第２の支持板２７０と電気的に接合されているわけではない。
図１５（ａ）及び図１５（ｂ）は、領域Ｂ３１（領域Ｂ１１）の一例を表す拡大図である。図１４（ａ）は、領域Ｂ３１の模式的平面図であり、図１５（ｂ）は、領域Ｂ３１の模式的断面図である。図１５（ｂ）は、図１５（ａ）の切断面Ａ２−Ａ２を模式的に表す。なお、他の領域Ｂ１２〜領域Ｂ１４および領域Ｂ３２〜領域Ｂ３４は、領域Ｂ１１、Ｂ３１と同様であるから、詳細な説明は省略する。
図１５（ａ）及び図１５（ｂ）に表したように、領域Ｂ３１には、接合領域ＪＡが設けられている。接合領域ＪＡは、第１の支持板２１０と第２の支持板２７０とを互いに接合する。接合領域ＪＡは、バイパス層２５０の切り欠き部２５３に対応して第１の支持板２１０及び第２の支持板２７０の外縁に設けられる。接合領域ＪＡは、例えば、第２の支持板２７０側からレーザ溶接することによって形成される。これにより、接合領域ＪＡは、スポット状に形成される。接合領域ＪＡは、第１の支持板２１０側から形成してもよい。なお、接合領域ＪＡの形成方法は、レーザ溶接に限ることなく、他の方法でもよい。接合領域ＪＡの形状は、スポット状に限ることなく、楕円状、半円状、または角形状などでもよい。
第１の支持板２１０が第２の支持板２７０と接合された接合領域ＪＡの面積は、第１の支持板２１０の面２１１（図３参照）の面積よりも狭い。接合領域ＪＡの面積は、面２１１の面積からヒータエレメント２３０の面積を引いた差分の面積よりも狭い。換言すれば、接合領域ＪＡの面積は、第１の支持板２１０のうちの面２１１と平行な平面に投影した時にヒータエレメント２３０と重ならない領域の面積よりも狭い。第１の支持板２１０が第２の支持板２７０と接合された接合領域ＪＡの面積は、第２の支持板２７０の面２７１（図４（ａ）参照）の面積よりも狭い。接合領域ＪＡの面積は、面２７１の面積からヒータエレメント２３０の面積を引いた差分の面積よりも狭い。換言すれば、接合領域ＪＡの面積は、第２の支持板２７０のうちの面２７１と平行な平面に投影した時にヒータエレメント２３０と重ならない領域の面積よりも狭い。
スポット状に形成された接合領域ＪＡの直径は、例えば、１ｍｍ（０．５ｍｍ以上３ｍｍ以下）である。一方、第１の支持板２１０及び第２の支持板２７０の直径は、例えば、３００ｍｍである。第１の支持板２１０及び第２の支持板２７０の直径は、保持する処理対象物Ｗに応じて設定される。このように、接合領域ＪＡの面積は、第１の支持板２１０の面２１１の面積及び第２の支持板２７０の面２７１の面積に比べて十分に小さい。接合領域ＪＡの面積は、例えば、面２１１の面積（面２７１の面積）の１／５０００以下である。ここで、接合領域ＪＡの面積とは、より詳しくは、第１の支持板２１０の面２１１と平行な平面に投影した時の面積である。換言すれば、接合領域ＪＡの面積は、上面視における面積である。
この例では、領域Ｂ１１〜領域Ｂ１４および領域Ｂ３１〜領域Ｂ３４に対応した４つの接合領域ＪＡが設けられる。接合領域ＪＡの数は、４つに限らない。接合領域ＪＡの数は、任意の数でよい。例えば、３０°おきに１２個の接合領域ＪＡを第１の支持板２１０及び第２の支持板２７０に設けてもよい。また、接合領域ＪＡの形状は、スポット状に限らない。接合領域ＪＡの形状は、楕円状、角状、または線状などでもよい。接合領域ＪＡは、例えば、第１の支持板２１０及び第２の支持板２７０の外縁に沿う環状に形成してもよい。
第２の支持板２７０は、孔２７３（図４（ｂ）および図８参照）を有する。一方で、第１の支持板２１０は、給電端子２８０を通す孔を有していない。そのため、第１の支持板２１０の面２１１の面積は、第２の支持板２７０の面２７１の面積よりも広い。
ヒータエレメント２３０は、例えば帯状のヒータ電極２３９を有する。図１２（ａ）に表した具体例では、ヒータ電極２３９は、略円を描くように配置されている。ヒータ電極２３９は、第１の領域２３１と、第２の領域２３２と、第３の領域２３３と、第４の領域２３４と、に配置されている。第１の領域２３１は、ヒータエレメント２３０の中央部に位置する。第２の領域２３２は、第１の領域２３１の外側に位置する。第３の領域２３３は、第２の領域２３２の外側に位置する。第４の領域２３４は、第３の領域２３３の外側に位置する。
第１の領域２３１に配置されたヒータ電極２３９は、第２の領域２３２に配置されたヒータ電極２３９とは電気的に接合されていない。第２の領域２３２に配置されたヒータ電極２３９は、第３の領域２３３に配置されたヒータ電極２３９とは電気的に接合されていない。第３の領域２３３に配置されたヒータ電極２３９は、第４の領域２３４に配置されたヒータ電極２３９とは電気的に接合されていない。つまり、ヒータ電極２３９は、複数の領域において互いに独立した状態で設けられている。
図１２（ｂ）に表した具体例では、ヒータ電極２３９は、略扇形の少なくとも一部を描くように配置されている。ヒータ電極２３９は、第１の領域２３１ａと、第２の領域２３１ｂと、第３の領域２３１ｃと、第４の領域２３１ｄと、第５の領域２３１ｅと、第６の領域２３１ｆと、第７の領域２３２ａと、第８の領域２３２ｂと、第９の領域２３２ｃと、第１０の領域２３２ｄと、第１１の領域２３２ｅと、第１２の領域２３２ｆと、に配置されている。任意の領域に配置されたヒータ電極２３９は、他の領域に配置されたヒータ電極２３９とは電気的に接合されていない。つまり、ヒータ電極２３９は、複数の領域において互いに独立した状態で設けられている。図１２（ａ）および図１２（ｂ）に表したように、ヒータ電極２３９が配置される領域は、特には限定されない。
図１３に表した具体例では、ヒータエレメント２３０がさらに多くの領域を有する。図１３のヒータエレメント２３０では、図１２（ａ）で示した第１の領域２３１が、さらに４つの領域２３１ａ〜２３１ｄに分割されている。また、図１２（ａ）で示した第２の領域２３２が、さらに８つの領域２３２ａ〜２３２ｈに分割されている。また、図１２（ａ）で示した第３の領域２３３が、さらに８つの領域２３３ａ〜２３３ｈに分割されている。そして、図１２（ａ）で示した第４の領域２３４が、さらに１６の領域２３４ａ〜２３４ｐに分割されている。このように、ヒータ電極２３９が配置されるヒータエレメント２３０の領域の数及び形状は、任意でよい。
図１４（ａ）に表したように、バイパス層２５０のバイパス部２５１は、扇形を呈する。複数の扇形のバイパス部２５１が互いに離間して並べられ、バイパス層２５０は、全体として略円形を呈する。図１４（ａ）に表したように、隣り合うバイパス部２５１の間の離間部分２５７は、バイパス層２５０の中心２５９から径方向に延在している。言い換えれば、隣り合うバイパス部２５１の間の離間部分２５７は、バイパス層２５０の中心２５９から放射状に延在している。バイパス部２５１の面２５１ａの面積は、離間部分２５７の面積よりも広い。バイパス層２５０の面積（バイパス部２５１の面２５１ａの面積）は、ヒータエレメント２３０の面積（ヒータ電極２３９の面積）よりも広い。
図１４（ｂ）に表したように、バイパス層２５０の複数のバイパス部２５１の形状は、例えば、湾曲した扇形状でもよい。このように、バイパス層２５０に設けられる複数のバイパス部２５１の数及び形状は、任意でよい。
図１１〜図１４に関する以下の説明では、図１２（ａ）に表したヒータエレメント２３０の領域を例に挙げる。ヒータ電極２３９が略円を描くように配置され、複数の扇形のバイパス部２５１が互いに離間して並べられている。そのため、バイパス部２５１の面２５１ａに対して垂直にみたときに、ヒータ電極２３９は、隣り合うバイパス部２５１の間の離間部分２５７と交差する。また、バイパス部２５１の面２５１ａに対して垂直にみたときに、隣り合うヒータエレメント２３０の各領域（第１の領域２３１、第２の領域２３２、第３の領域２３３、および第４の領域２３４）の間の離間部分２３５は、隣り合うバイパス部２５１の間の離間部分２５７と交差する。
図１１（ａ）および図１１（ｂ）に表したように、ヒータエレメント２３０とバイパス層２５０との接合部２５５ａ〜２５５ｈのそれぞれと、ヒータプレート２００の中心２０３と、を結ぶ複数の仮想線は、互いに重ならない。言い換えれば、ヒータエレメント２３０とバイパス層２５０との接合部２５５ａ〜２５５ｈは、ヒータプレート２００の中心２０３からみて互いに異なる方向に配置されている。図１１（ｂ）に表したように、給電端子２８０は、接合部２５５ａ〜２５５ｈのそれぞれと、ヒータプレート２００の中心２０３と、を結ぶ仮想線の上に存在する。
接合部２５５ａ、２５５ｂは、第１の領域２３１に配置されたヒータ電極２３９とバイパス層２５０とを接合する部分である。接合部２５５ａ、２５５ｂは、第１の領域２３１に対応している。接合部２５５ａおよび接合部２５５ｂのいずれか一方は、電流がヒータエレメント２３０に入る部分である。接合部２５５ａおよび接合部２５５ｂのいずれか他方は、電流がヒータエレメント２３０から出る部分である。
接合部２５５ｃ、２５５ｄは、第２の領域２３２に配置されたヒータ電極２３９とバイパス層２５０とを接合する部分である。接合部２５５ｃ、２５５ｄは、第２の領域２３２に対応している。接合部２５５ｃおよび接合部２５５ｄのいずれか一方は、電流がヒータエレメント２３０に入る部分である。接合部２５５ｃおよび接合部２５５ｄのいずれか他方は、電流がヒータエレメント２３０から出る部分である。
接合部２５５ｅ、２５５ｆは、第３の領域２３３に配置されたヒータ電極２３９とバイパス層２５０とを接合する部分である。接合部２５５ｅ、２５５ｆは、第３の領域２３３に対応している。接合部２５５ｅおよび接合部２５５ｆのいずれか一方は、電流がヒータエレメント２３０に入る部分である。接合部２５５ｅおよび接合部２５５ｆのいずれか他方は、電流がヒータエレメント２３０から出る部分である。
接合部２５５ｇ、２５５ｈは、第４の領域２３４に配置されたヒータ電極２３９とバイパス層２５０とを接合する部分である。接合部２５５ｇ、２５５ｈは、第４の領域２３４に対応している。接合部２５５ｇおよび接合部２５５ｈのいずれか一方は、電流がヒータエレメント２３０に入る部分である。接合部２５５ｇおよび接合部２５ｈのいずれか他方は、電流がヒータエレメント２３０から出る部分である。
接合部２５５ａ、２５５ｂは、ヒータプレート２００の中心２０３を中心とし接合部２５５ｃ、２５５ｄを通る円とは異なる円の上に存在する。接合部２５５ａ、２５５ｂは、ヒータプレート２００の中心２０３を中心とし接合部２５５ｅ、２５５ｆを通る円とは異なる円の上に存在する。接合部２５５ａ、２５５ｂは、ヒータプレート２００の中心２０３を中心とし接合部２５５ｇ、２５５ｈを通る円とは異なる円の上に存在する。
接合部２５５ｃ、２５５ｄは、ヒータプレート２００の中心２０３を中心とし接合部２５５ｅ、２５５ｆを通る円とは異なる円の上に存在する。接合部２５５ｃ、２５５ｄは、ヒータプレート２００の中心２０３を中心とし接合部２５５ｇ、２５５ｈを通る円とは異なる円の上に存在する。
接合部２５５ｅ、２５５ｆは、ヒータプレート２００の中心２０３を中心とし接合部２５５ｇ、２５５ｈを通る円とは異なる円の上に存在する。
図１１（ａ）および図１１（ｂ）に表したように、ヒータプレート２００は、リフトピン孔２０１を有する。図１１（ａ）および図１１（ｂ）に表した具体例では、ヒータプレート２００は、３つのリフトピン孔２０１を有する。リフトピン孔２０１の数は、「３」には限定されない。給電端子２８０は、リフトピン孔２０１からみてヒータプレート２００の中心２０３の側の領域に設けられている。
本具体例によれば、ヒータ電極２３９が、複数の領域に配置されているため、処理対象物Ｗの面内の温度を各領域ごとに独立して制御することができる。これにより、処理対象物Ｗの面内の温度に意図的に差をつけることができる（温度制御性）。
図１６は、本実施形態のヒータプレートの表面の形状を説明する模式図である。
図１６（ａ）は、本発明者が第２の支持板２７０の面２７１の形状を測定した結果の一例を例示するグラフ図である。図１６（ｂ）は、本実施形態のヒータプレート２００の表面の形状を説明する模式的断面図である。
図８に関して前述したように、ヒータプレート２００の各部材は、積層された状態でホットプレス機によりプレスされる。このとき、図１６（ｂ）に表したように、第１の支持板２１０の面２１１（上面）には、第１の凹凸が生ずる。および第２の支持板２７０の面２７１（下面）には、第２の凹凸が生ずる。また、第１の支持板２１０の面２１３（下面）には、第３の凹凸が生ずる。第２の支持板２７０の面２７５（上面）には、第４の凹凸が生ずる。
本発明者は、第２の支持板２７０の面２７１の形状を測定した。測定結果の一例は、図１６（ａ）に表した通りである。図１６（ａ）および図１６（ｂ）に表したように、第１の支持板２１０の面２１１（上面）の形状および第２の支持板２７０の面２７１の形状は、ヒータエレメント２３０の形状あるいはヒータエレメント２３０の配置にならっている。ヒータエレメント２３０の形状とは、ヒータエレメント２３０の厚さおよびヒータエレメント２３０の幅（ヒータ電極２３９の幅）をいう。
第１の支持板２１０の面２１１の凹部２１１ａ（第１の凹凸の凹部２１１ａ）と、第２の支持板２７０の面２７１の凹部２７１ａ（第２の凹凸の凹部２７１ａ）と、の間のＺ方向の距離Ｄ１は、第１の支持板２１０の面２１１の凸部２１１ｂ（第１の凹凸の凸部２１１ｂ）と、第２の支持板２７０の面２７１の凸部２７１ｂ（第２の凹凸の凸部２７１ｂ）と、の間のＺ方向の距離Ｄ２よりも短い。
第１の支持板２１０の面２１１の凹部２１１ａと、第１の支持板２１０の面２１１の凸部２１１ｂと、の間のＺ方向の距離Ｄ３（第１の支持板２１０の面２１１の凹凸高さ：第１の凹凸の高さ）は、第２の支持板２７０の面２７１の凹部２７１ａと、第２の支持板２７０の面２７１の凸部２７１ｂと、の間のＺ方向の距離Ｄ４（第２の支持板２７０の面２７１の凹凸高さ：第２の凹凸の高さ）よりも短い。つまり、第１の支持板２１０の面２１１の凹凸高さ（第１の凹凸の高さ）は、第２の支持板２７０の面２７１の凹凸高さ（第２の凹凸の高さ）よりも低い。
第２の支持板２７０の面２７１の凹部２７１ａの幅は、隣り合う２つのヒータ電極２３９の間の領域（ヒータエレメント２３０のスリット部）の幅と同程度である。第２の支持板２７０の面２７１の凹部２７１ａの幅は、例えば、隣り合う２つのヒータ電極２３９の間の領域の幅の０．２５倍以上２．５倍以下である。
第２の支持板２７０の面２７１の凸部２７１ｂの幅は、ヒータ電極２３９の幅と同程度である。第２の支持板２７０の面２７１の凸部２７１ｂの幅は、例えば、ヒータ電極２３０の幅の０．８倍以上１．２倍以下である。
また、第２の支持板２７０の面２７１の凹凸高さＤ４は、ヒータエレメント２３０の厚さ（ヒータ電極２３９の厚さ）と同程度である。第２の支持板２７０の凹凸高さＤ４は、ヒータエレメント２３０の厚さの０．８倍以上１．２倍以下である。
同様に、第１の支持板２１０の面２１１の凹部２１１ａの幅は、隣り合う２つのヒータ電極２３９の間の領域の幅と同程度である。第１の支持板２１０の面２１１の凸部２１１ｂの幅は、ヒータ電極２３９の幅と同程度である。一方、第１の支持板２１０の面２１１の凹凸高さＤ３は、ヒータエレメント２３０の厚さよりも低い。
第２の支持板２７０の面２７１の高さは、凸部２７１ｂから隣接する凹部２７１ａに向かって、なだらかに変化する。第２の支持板２７０の面２７１の高さは、例えば、凸部２７１ｂの幅方向の中心から、隣接する凹部２７１ａの幅方向の中心に向かって連続的に減少する。凸部２７１ｂの幅方向の中心とは、より詳しくは、面２７１のうちのヒータ電極２３９の幅方向の中心とＺ方向において重なる位置である。凹部２７１ａの幅方向の中心とは、より詳しくは、面２７１のうちの隣り合う２つのヒータ電極２３９の間の領域の幅方向の中心とＺ方向において重なる位置である。
このように、第２の支持板２７０の面２７１の高さは、ヒータ電極２３９と重なる部分を頂点とし、ヒータ電極２３９と重ならない部分を最下点とする波状に変化する。同様に、第１の支持板２１０の面２１１の高さは、ヒータ電極２３９と重なる部分を頂点とし、ヒータ電極２３９と重ならない部分を最下点とする波状に変化する。
本実施形態によれば、第１の支持板２１０の面２１１が第１の凹凸を有するため、第１の支持板２１０とヒータエレメント２３０との間の接着面積をより広くすることができ、第１の支持板２１０とヒータエレメント２３０との間の接着強度を向上させることができる。また、第２の支持板２７０の面２７１が第２の凹凸を有するため、第２の支持板２７０とバイパス層２５０との間の接着面積をより広くすることができ、第２の支持板２７０とバイパス層２５０との間の接着強度を向上させることができる。さらに、第１の支持板２１０の面２１１が第１の凹凸を有するため、ヒータエレメント２３０と処理対象物Ｗとの間の距離をより短くすることができる。これにより、処理対象物Ｗの温度を上昇させる速度を向上させることができる。
図１７は、本実施形態の変形例にかかる静電チャックを表す模式的断面図である。
図１７（ａ）は、本実施形態の変形例にかかる静電チャックを表す模式的断面図である。図１７（ｂ）は、本変形例のヒータプレートを表す模式的断面図である。図１７（ａ）および図１７（ｂ）は、例えば図１に表した切断面Ａ１−Ａ１における模式的断面図に相当する。
図１７（ａ）に表した静電チャック１０ａは、セラミック誘電体基板１００と、ヒータプレート２００ａと、べースプレート３００と、を備える。セラミック誘電体基板１００およびべースプレート３００は、図１および図２に関して前述した通りである。
図１７（ｂ）に表したように、本具体例のヒータプレート２００ａは、複数のヒータエレメントを有する。図１７（ｂ）に表したヒータプレート２００ａは、第１の樹脂層２２０と、第１のヒータエレメント（発熱層）２３０ａと、第２の樹脂層２４０と、第２のヒータエレメント（発熱層）２３０ｂと、第３の樹脂層２６０と、バイパス層２５０と、第４の樹脂層２９０と、第２の支持板２７０と、を有する。
第１の樹脂層２２０は、第１の支持板２１０と、第２の支持板２７０と、の間に設けられている。第１のヒータエレメント２３０ａは、第１の樹脂層２２０と、第２の支持板２７０と、の間に設けられている。第２の樹脂層２４０は、第１のヒータエレメント２３０ａと、第２の支持板２７０と、の間に設けられている。第２のヒータエレメント２３０ｂは、第２の樹脂層２４０と、第２の支持板２７０と、の間に設けられている。第３の樹脂層２６０は、第２のヒータエレメント２３０ｂと、第２の支持板２７０と、の間に設けられている。バイパス層２５０は、第３の樹脂層２６０と、第２の支持板２７０と、の間に設けられている。第４の樹脂層２９０は、バイパス層２５０と、第２の支持板２７０と、の間に設けられている。つまり、本具体例では、第１のヒータエレメント２３０ａは、第２のヒータエレメント２３０ｂとは異なる層に独立した状態で設けられている。
第１の支持板２１０と、第１の樹脂層２２０と、第２の樹脂層２４０と、第３の樹脂層２６０と、バイパス層２５０と、第２の支持板２７０と、のそれぞれの材料、厚さ、および機能は、図３〜図５に関して前述した通りである。第１のヒータエレメント２３０ａおよび第２のヒータエレメント２３０ｂのそれぞれの材料、厚さ、および機能は、図３〜図５に関して前述したヒータエレメント２３０と同じである。第４の樹脂層２９０は、図３〜図５に関して前述した第１の樹脂層２２０と同じである。
本変形例によれば、第１のヒータエレメント２３０ａが第２のヒータエレメント２３０ｂとは異なる層において独立して配置されているため、処理対象物Ｗの面内の温度を所定の領域ごとに独立して制御することができる。
図１８及び図１９は、本実施形態の第１の支持板の変形例を表す模式的平面図である。
図２０は、本変形例のヒータプレートを表す模式的断面図である。
図１８（ａ）は、第１の支持板が複数の支持部に分割された一例を表す。図１８（ｂ）及び図１９は、第１の支持板が複数の支持部に分割された他の一例を表す。
図２０では、説明の便宜上、図１８（ａ）に表したヒータプレートと、第１の支持板の上面の温度のグラフ図と、を併せて表している。図２０に表したグラフ図は、第１の支持板の上面の温度の一例である。図２０に表したグラフ図の横軸は、第１の支持板２１０ａの上面の位置を表している。図２０に表したグラフ図の縦軸は、第１の支持板２１０ａの上面の温度を表している。なお、図２０では、説明の便宜上、バイパス層２５０および第３の樹脂層２６０を省略している。
図１８（ａ）および図１８（ｂ）に表した変形例では、第１の支持板２１０ａは、複数の支持部に分割されている。より具体的には、図１８（ａ）に表した変形例では、第１の支持板２１０ａは、同心円状に複数の支持部に分割され、第１の支持部２１６と、第２の支持部２１７と、第３の支持部２１８と、第４の支持部２１９と、を有する。図１８（ｂ）に表した変形例では、第１の支持板２１０ｂは、同心円状かつ放射状に複数の支持部に分割され、第１の支持部２１６ａと、第２の支持部２１６ｂと、第３の支持部２１６ｃと、第４の支持部２１６ｄと、第５の支持部２１６ｅと、第６の支持部２１６ｆと、第７の支持部２１７ａと、第８の支持部２１７ｂと、第９の支持部２１７ｃと、第１０の支持部２１７ｄと、第１１の支持部２１７ｅと、第１２の支持部２１７ｆと、を有する。
図１９に表した変形例において、第１の支持板２１０ｃは、さらに多くの支持部を有する。図１９の第１の支持板２１０ｃでは、図１８（ａ）で示した第１の支持部２１６が、さらに４つの支持部２１６ａ〜２１６ｄに分割されている。また、図１８（ａ）で示した第２の支持部２１７が、さらに８つの支持部２１７ａ〜２１７ｈに分割されている。また、図１８（ａ）で示した第３の支持部２１８が、さらに８つの領域２１８ａ〜２１８ｈに分割されている。そして、図１８（ａ）で示した第４の支持部２１９が、さらに１６の支持部２１９ａ〜２１９ｐに分割されている。このように、第１の支持板２１０に設けられる支持部の数及び形状は、任意でよい。
第１の樹脂層２２０と、ヒータエレメント２３０と、第２の樹脂層２４０と、バイパス層２５０と、第３の樹脂層２６０と、第２の支持板２７０と、給電端子２８０と、のそれぞれは、図３〜図５に関して前述した通りである。
図１８（ａ）〜図２０に関する以下の説明では、図１８（ａ）に表した第１の支持板２１０ａを例に挙げる。図２０に表したように、第１の支持部２１６は、ヒータエレメント２３０の第１の領域２３１の上に設けられ、ヒータエレメント２３０の第１の領域２３１に対応している。第２の支持部２１７は、ヒータエレメント２３０の第２の領域２３２の上に設けられ、ヒータエレメント２３０の第２の領域２３２に対応している。第３の支持部２１８は、ヒータエレメント２３０の第３の領域２３３の上に設けられ、ヒータエレメント２３０の第３の領域２３３に対応している。第４の支持部２１９は、ヒータエレメント２３０の第４の領域２３４の上に設けられ、ヒータエレメント２３０の第４の領域２３４に対応している。
第１の支持部２１６は、第２の支持部２１７とは電気的に接合されていない。第２の支持部２１７は、第３の支持部２１８とは電気的に接合されていない。第３の支持部２１８は、第４の支持部２１９とは電気的に接合されていない。
本変形例によれば、第１の支持板２１０ａ、２１０ｂ、２１０ｃの面内において意図的に径方向の温度差を設けることができる（温度制御性）。例えば図２０に表したグラフ図のように、第１の支持部２１６から第４の支持部２１９にわたってステップ状に温度差を設けることができる。これにより、処理対象物Ｗの面内において意図的に温度差を設けることができる（温度制御性）。
図２１は、本実施形態の給電端子の具体例を表す模式的平面図である。
図２１（ａ）は、本具体例の給電端子を表す模式的平面図である。図２１（ｂ）は、本具体例の給電端子の接合方法を例示する模式的平面図である。
図２１（ａ）および図２１（ｂ）に表した給電端子２８０は、ピン部２８１と、導線部２８３と、支持部２８５と、接合部２８７と、を有する。ピン部２８１は、ソケットなどと呼ばれる部材と接続される。ソケットは、静電チャック１０の外部から電力を供給する。導線部２８３は、ピン部２８１と支持部２８５とに接続されている。支持部２８５は、導線部２８３と接合部２８７とに接続されている。図２１（ｂ）に表した矢印Ｃ１４のように、接合部２８７は、ヒータエレメント２３０またはバイパス層２５０と接合される。
導線部２８３は、給電端子２８０にかかる応力を緩和する。すなわち、ピン部２８１は、ベースプレート３００に固定される。一方で、接合部２８７は、ヒータエレメント２３０またはバイパス層２５０と接合される。ベースプレート３００と、ヒータエレメント２３０またはバイパス層２５０と、の間には、温度差が生ずる。そのため、ベースプレート３００と、ヒータエレメント２３０またはバイパス層２５０と、の間には、熱膨張の差が生ずる。そのため、熱膨張の差に起因する応力が給電端子２８０にかかることがある。熱膨張の差に起因する応力は、例えばベースプレート３００の径方向にかかる。導線部２８３は、この応力を緩和することができる。なお、接合部２８７と、ヒータエレメント２３０またはバイパス層２５０と、の接合は、溶接、レーザ光を利用した接合、半田付け、あるいはろう付けなどにより行われる。
ピン部２８１の材料としては、例えばモリブデンなどが挙げられる。導線部２８３の材料としては、例えば銅などが挙げられる。導線部２８３の径Ｄ５は、ピン部２８１の径Ｄ８よりも小さい。導線部２８３の径Ｄ５は、例えば約０．３ｍｍ以上、２．０ｍｍ以下程度である。支持部２８５の材料としては、例えばステンレスなどが挙げられる。支持部２８５の厚さＤ６（Ｚ方向の長さ）は、例えば約０．５ｍｍ以上、２．０ｍｍ以下程度である。接合部２８７の材料としては、例えばステンレスなどが挙げられる。接合部２８７の厚さＤ７（Ｚ方向の長さ）は、例えば約０．０５ｍｍ以上、０．５０ｍｍ以下程度である。
本具体例によれば、ピン部２８１の径Ｄ８が導線部２８３の径Ｄ５よりも大きいため、ピン部２８１は、比較的大きい電流をヒータエレメント２３０に供給することができる。また、導線部２８３の径Ｄ５がピン部２８１の径Ｄ８よりも小さいため、導線部２８３は、ピン部２８１よりも変形しやすく、ピン部２８１の位置を接合部２８７の中心からずらすことができる。これにより、ヒータプレート２００とは異なる部材（例えばベースプレート３００）に給電端子２８０を固定することができる。
支持部２８５は、例えば、溶接、レーザ光を利用した接合、半田付け、ロウ付けなどにより導線部２８３および接合部２８７と接合されている。これにより、給電端子２８０にかかる応力を緩和しつつ、ヒータエレメント２３０またはバイパス層２５０に対してより広い接触面積を確保することができる。
図２２は、本実施形態のヒータプレートの変形例を表す模式的分解図である。
図２２に表したように、この例では、バイパス層２５０が、第１の支持板２１０とヒータエレメント２３０との間に設けられる。より詳しくは、バイパス層２５０が、第１の支持板２１０と第１の樹脂層２２０との間に設けられ、第３の樹脂層２６０が、第１の支持板２１０とバイパス層２５０との間に設けられる。
このように、バイパス層２５０は、第１の支持板２１０とヒータエレメント２３０との間に設けてもよい。すなわち、バイパス層２５０は、ヒータエレメント２３０とセラミック誘電体基板１００との間に設けてもよい。
この場合においても、バイパス層２５０により、ヒータエレメント２３０から供給された熱の拡散性を向上させることができる。例えば、処理対称物Ｗの面内方向（水平方向）における熱拡散性を向上させることができる。これにより、例えば、処理対象物Ｗの面内の温度分布の均一性を向上させることができる。
なお、バイパス層２５０は、例えば、第１の支持板２１０とヒータエレメント２３０との間、及び、ヒータエレメント２３０と第２の支持板２７０との間の双方に設けてもよい。すなわち、ヒータプレート２００は、第１の支持板２１０とヒータエレメント２３０との間、及び、ヒータエレメント２３０と第２の支持板２７０との間のそれぞれに設けられた２つのバイパス層２５０を有してもよい。
図２３は、本発明の他の実施の形態にかかるウェーハ処理装置を表す模式的断面図である。
本実施形態にかかるウェーハ処理装置５００は、処理容器５０１と、上部電極５１０と、図１〜図２２に関して前述した静電チャック（例えば、静電チャック１０）と、を備えている。処理容器５０１の天井には、処理ガスを内部に導入するための処理ガス導入口５０２が設けられている。処理容器５０１の底板には、内部を減圧排気するための排気口５０３が設けられている。また、上部電極５１０および静電チャック１０には高周波電源５０４が接続され、上部電極５１０と静電チャック１０とを有する一対の電極が、互いに所定の間隔を隔てて平行に対峙するようになっている。
本実施形態にかかるウェーハ処理装置５００において、上部電極５１０と静電チャック１０との間に高周波電圧が印加されると、高周波放電が起こり処理容器５０１内に導入された処理ガスがプラズマにより励起、活性化されて、処理対象物Ｗが処理されることになる。尚、処理対象物Ｗとしては、半導体基板（ウェーハ）を例示することができる。但し、処理対象物Ｗは、半導体基板（ウェーハ）には限定されず、例えば、液晶表示装置に用いられるガラス基板等であってもよい。
高周波電源５０４は、静電チャック１０のベースプレート３００と電気的に接続される。ベースプレート３００には、前述のように、アルミニウムなどの金属材料が用いられる。すなわち、ベースプレート３００は、導電性を有する。これにより、高周波電圧は、上部電極４１０とベースプレート３００との間に印加される。
また、この例のウェーハ処理装置５００では、ベースプレート３００が、第１の支持板２１０及び第２の支持板２７０と電気的に接続されている。これにより、ウェーハ処理装置５００では、第１の支持板２１０と上部電極５１０との間、及び、第２の支持板２７０と上部電極５１０との間にも高周波電圧が印加される。
このように、各支持板２１０、２７０と上部電極５１０との間に高周波電圧を印加する。これにより、ベースプレート３００と上部電極５１０との間のみに高周波電圧を印加する場合に比べて、高周波電圧を印加する場所を処理対象物Ｗにより近付けることができる。これにより、例えば、より効率的かつ低電位でプラズマを発生させることができる。
ウェーハ処理装置５００のような構成の装置は、一般に平行平板型ＲＩＥ（Reactive Ion Etching）装置と呼ばれるが、本実施形態にかかる静電チャック１０は、この装置への適用に限定されるわけではない。例えば、ＥＣＲ(Electron Cyclotron Resonance) エッチング装置、誘電結合プラズマ処理装置、ヘリコン波プラズマ処理装置、プラズマ分離型プラズマ処理装置、表面波プラズマ処理装置、プラズマＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition )装置などのいわゆる減圧処理装置に広く適応することができる。また、本実施形態にかかる静電チャック１０は、露光装置や検査装置のように大気圧下で処理や検査が行われる基板処理装置に広く適用することもできる。ただし、本実施形態にかかる静電チャック１０の有する高い耐プラズマ性を考慮すると、静電チャック１０をプラズマ処理装置に適用させることが好ましい。尚、これらの装置の構成の内、本実施形態にかかる静電チャック１０以外の部分には公知の構成を適用することができるので、その説明は省略する。
図２４は、本発明の他の実施の形態にかかるウェーハ処理装置の変形例を表す模式的断面図である。
図２４に表したように、高周波電源５０４は、第１の支持板２１０と上部電極５１０との間、及び、第２の支持板２７０と上部電極５１０との間のみに電気的に接続してもよい。この場合にも、高周波電圧を印加する場所を処理対象物Ｗに近付け、効率的にプラズマを発生させることができる。
図２５は、本発明の他の実施の形態にかかるウェーハ処理装置の変形例を表す模式的断面図である。
図２５に表したように、この例では、高周波電源５０４が、ヒータエレメント２３０と電気的に接続されている。このように、高周波電圧は、ヒータエレメント２３０と上部電極５１０との間に印加してもよい。この場合にも、高周波電圧を印加する場所を処理対象物Ｗに近付け、効率的にプラズマを発生させることができる。
高周波電源５０４は、例えば、各給電端子２８０を介してヒータエレメント２３０と電気的に接続する。例えば、高周波電圧をヒータエレメント２３０の複数の領域（例えば、図１２（ａ）に表した第１の領域２３１〜第４の領域２３４）に選択的に印加する。これにより、高周波電圧の分布を制御することができる。
高周波電源５０４は、例えば、第１の支持板２１０と第２の支持板２７０とヒータエレメント２３０とに電気的に接続してもよい。高周波電圧は、第１の支持板２１０と上部電極５１０との間、第２の支持板２７０と上部電極５１０との間、及び、ヒータエレメント２３０と上部電極５１０との間のそれぞれに印加してもよい。
以上、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明はこれらの記述に限定されるものではない。前述の実施の形態に関して、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。例えば、ヒータプレート２００、２００ａ、２００ｂなどが備える各要素の形状、寸法、材質、配置などやヒータエレメント２３０、第１のヒータエレメント２３０ａ、第２のヒータエレメント２３０ｂ、およびバイパス層２５０の設置形態などは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。
また、前述した各実施の形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。
１０、１０ａ 静電チャック、 １００ セラミック誘電体基板、 １０１ 第１主面、 １０２ 第２主面、 １０７ 第１誘電層、 １０９ 第２誘電層、 １１１ 電極層、 １１３ 凸部、 １１５ 溝、 ２００、２００ａ、２００ｂ ヒータプレート、 ２０１ リフトピン孔、 ２０３ 中心、 ２１０、２１０ａ 第１の支持板、 ２１１ 面、 ２１１ａ 凹部、 ２１１ｂ 凸部、 ２１３ 面、 ２１６ 第１の支持部、 ２１６ａ 第１の支持部、 ２１６ｂ 第２の支持部、 ２１６ｃ 第３の支持部、 ２１６ｄ 第４の支持部、 ２１６ｅ 第５の支持部、 ２１６ｆ 第６の支持部、 ２１７ａ 第７の支持部、 ２１７ｂ 第８の支持部、 ２１７ｃ 第９の支持部、 ２１７ｄ 第１０の支持部、 ２１７ｅ 第１１の支持部、 ２１７ｆ 第１２の支持部、 ２１７ 第２の支持部、 ２１８ 第３の支持部、 ２１９ 第４の支持部、 ２２０ 第１の樹脂層、 ２３０、２３０ａ、２３０ｂ ヒータエレメント、 ２３１ 第１の領域、 ２３１ａ 第１の領域、 ２３１ｂ 第２の領域、 ２３１ｃ 第３の領域、 ２３１ｄ 第４の領域、 ２３１ｅ 第５の領域、 ２３１ｆ 第６の領域、 ２３２ 第２の領域、 ２３２ａ 第７の領域、 ２３２ｂ 第８の領域、 ２３２ｃ 第９の領域、 ２３２ｄ 第１０の領域、 ２３２ｅ 第１１の領域、 ２３２ｆ 第１２の領域、 ２３３ 第３の領域、 ２３４ 第４の領域、 ２３５ 離間部分、 ２３９ ヒータ電極、 ２４０ 第２の樹脂層、 ２４１ 孔、 ２５０ バイパス層、 ２５１ バイパス部、 ２５１ａ 面、 ２５３ 切り欠き部、 ２５５ａ、２５５ｂ、２５５ｃ、２５５ｄ、２５５ｅ、２５５ｆ、２５５ｇ、２５５ｈ 接合部、 ２５７ 離間部分、 ２５９ 中心、 ２６０ 第３の樹脂層、 ２６１ 孔、 ２７０ 第２の支持板、 ２７１ 面、 ２７１ａ 凹部、 ２７１ｂ 凸部、 ２７３ 孔、 ２７５ 面、 ２８０ 給電端子、 ２８１ ピン部、 ２８３ 導線部、 ２８５ 支持部、 ２８７ 接合部、 ２９０ 第４の樹脂層、 ３００ ベースプレート、 ３０１ 連通路、 ３０３ 下面、 ３２１ 導入路、 ４０３ 接着剤、 ５００ ウェーハ処理装置、 ５０１ 処理容器、 ５０２ 処理ガス導入口、 ５０３ 排気口、 ５０４ 高周波電源、 ５１０ 上部電極

Claims (21)

  1. 処理対象物を載置する第１主面と、前記第１主面とは反対側の第２主面と、を有するセラミック誘電体基板と、
    前記セラミック誘電体基板とは離れた位置に設けられ前記セラミック誘電体基板を支持するベースプレートと、
    前記セラミック誘電体基板と前記ベースプレートとの間に設けられたヒータプレートと、
    を備え、
    前記ヒータプレートは、
    アルミニウムを含む金属からなる第１の支持板と、
    アルミニウムを含む金属からなる第２の支持板と、
    前記第１の支持板と前記第２の支持板との間に設けられ電流が流れることにより発熱するヒータエレメントと、
    前記第１の支持板と前記ヒータエレメントとの間に設けられた第１の樹脂層と、
    前記第２の支持板と前記ヒータエレメントとの間に設けられた第２の樹脂層と、
    を有し、
    前記第１の支持板の上面は、第１の凹凸を有し、
    前記第２の支持板の下面は、第２の凹凸を有することを特徴とする静電チャック。
  2. 前記第１の支持板は、前記第２の支持板と電気的に接合されたことを特徴とする請求項１記載の静電チャック。
  3. 前記第１の支持板が前記第２の支持板と接合された領域の面積は、前記第１の支持板の上面の面積よりも狭く、前記第２の支持板の下面の面積よりも狭いことを特徴とする請求項２記載の静電チャック。
  4. 前記第１の支持板が前記第２の支持板と接合された領域の面積は、前記第１の支持板の上面の面積から前記ヒータエレメントの面積を引いた差分の面積よりも狭く、前記第２の支持板の下面の面積から前記ヒータエレメントの面積を引いた差分の面積よりも狭いことを特徴とする請求項３記載の静電チャック。
  5. 第１の凹凸は、前記ヒータエレメントの形状にならい、
    第２の凹凸は、前記ヒータエレメントの形状にならったことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の静電チャック。
  6. 前記第１の凹凸の凹部と、前記第２の凹凸の凹部と、の間の距離は、前記第１の凹凸の凸部と、前記第２の凹凸の凸部と、の間の距離よりも短いことを特徴とする請求項５記載の静電チャック。
  7. 前記第１の凹凸の高さは、前記第２の凹凸の高さとは異なることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の静電チャック。
  8. 前記第１の凹凸の高さは、前記第２の凹凸の高さよりも低いことを特徴とする請求項７記載の静電チャック。
  9. 前記ヒータエレメントは、帯状のヒータ電極を有し、
    前記ヒータ電極は、複数の領域において互いに独立した状態で設けられたことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１つに記載の静電チャック。
  10. 前記ヒータエレメントは、複数設けられ、
    前記複数の前記ヒータエレメントは、互いに異なる層に独立した状態で設けられたことを特徴とする請求項１〜９のいずれか１つに記載の静電チャック。
  11. 前記ヒータエレメントと、前記第２の支持板と、の間に設けられ導電性を有するバイパス層をさらに備えたことを特徴とする請求項１〜９のいずれか１つに記載の静電チャック。
  12. 前記ヒータエレメントは、前記バイパス層と電気的に接合され、前記第１の支持板および前記第２の支持板とは電気的に絶縁されたことを特徴とする請求項１１記載の静電チャック。
  13. 前記バイパス層の厚さは、前記第１の樹脂層の厚さよりも厚いことを特徴とする請求項１１または１２に記載の静電チャック。
  14. 前記バイパス層の厚さは、前記ヒータエレメントの厚さよりも厚いことを特徴とする請求項１１〜１３のいずれか１つに記載の静電チャック。
  15. 前記バイパス層は、前記ヒータエレメントと、前記ベースプレートと、の間に設けられたことを特徴とする請求項１１〜１４のいずれか１つに記載の静電チャック。
  16. 前記ヒータエレメントと、前記セラミック誘電体基板と、の間に設けられた導電性を有するバイパス層をさらに備えたことを特徴とする請求項１〜１５のいずれか１つに記載の静電チャック。
  17. 前記第１の支持板の上面の面積は、前記第２の支持板の下面の面積よりも広いことを特徴とする請求項１〜１６のいずれか１つに記載の静電チャック。
  18. 前記第１の支持板は、複数の支持部を有し、
    前記複数の支持部は、互いに独立した状態で設けられたことを特徴とする請求項１〜１７のいずれか１つに記載の静電チャック。
  19. 前記ヒータプレートから前記ベースプレートに向かって設けられ、前記ヒータプレートに電力を供給する給電端子をさらに備えたことを特徴とする請求項１〜１８のいずれか１つに記載の静電チャック。
  20. 前記給電端子は、
    外部から電力を供給するソケットと接続されるピン部と、
    前記ピン部よりも細い導線部と、
    前記導線部と接続された支持部と、
    前記支持部と接続され前記ヒータエレメントと接合された接合部と、
    を有することを特徴とする請求項１９記載の静電チャック。
  21. 前記ヒータプレートから前記ベースプレートに向かって設けられ、前記ヒータプレートに電力を供給する給電端子をさらに備え、
    前記給電端子は、
    外部から電力を供給するソケットと接続されるピン部と、
    前記ピン部よりも細い導線部と、
    前記導線部と接続された支持部と、
    前記支持部と接続され前記バイパス層と接合された接合部と、
    を有し、前記バイパス層を介して前記電力を前記ヒータエレメントに供給することを特徴とする請求項１１〜１５のいずれか１つに記載の静電チャック。
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