JP6341457B1 - 静電チャック - Google Patents

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Abstract

【課題】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静電チャックを提供することを目的とする。【解決手段】処理対象物が載置される第１主面を有するセラミック誘電体基板と、セラミック誘電体基板に設けられた電極層と、セラミック誘電体基板を支持するベースプレートと、ベースプレートと第１主面との間に設けられたヒータプレートと、を備え、ヒータプレートは、電流が流れることにより発熱する第１のヒータエレメントと、電流が流れることにより発熱する第２のヒータエレメントと、を有し、第１主面に対して垂直な方向に沿って見たときに、第１のヒータエレメントの折れ曲がりは、第２のヒータエレメントの折れ曲がりよりも多く、第１のヒータエレメントは、第２のヒータエレメントの隙間に位置する部分を有することを特徴とする静電チャックが提供される。【選択図】図５

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。
近年、トランジスタなどの半導体素子を含むＩＣチップにおいて、小型化や処理速度の向上が求められている。これに伴い、ウェーハ上において半導体素子を形成する際に、エッチングなどの加工の精度を高めることが求められている。エッチングの加工精度とは、ウェーハの加工によって、設計通りの幅や深さを有するパターンを形成することができるかどうかを示す。エッチングなどの加工精度を高めることによって、半導体素子を微細化することができ、集積密度を高くすることができる。すなわち、加工精度を高めることによって、チップの小型化及び高速度化が可能となる。
エッチングなどの加工精度は、加工時のウェーハの温度に依存することが知られている。そこで、静電チャックを有する基板処理装置においては、加工時におけるウェーハの温度を安定して制御することが求められる。例えば、ウェーハ面内の温度分布を均一にする性能（温度均一性）が求められる。また、ウェーハ面内において温度に意図的に差をつける性能（温度制御性）が求められる。ウェーハの温度を制御する方法として、ヒータ（発熱体）や冷却板を内蔵する静電チャックを用いる方法が知られている（特許文献１）。
特開２０１０−４０６４４号公報
静電チャックに内蔵されるヒータには、平面形状のパターンが設けられる。これにより、例えば必要に応じた出力を実現することができる。このパターンは、例えば、ヒータとなる金属箔の一部をウェットエッチング等によって除去したり、ヒータとなる金属箔をセラミックシートに印刷したりすることによって形成される。ウェットエッチング等を用いる場合、除去されずに残った金属箔が、電圧の印加により発熱するヒータとなる。すなわち、静電チャックは、発熱するヒータが設けられた部分と、ヒータが設けられていない部分とを有する。
このため、静電チャックには、ヒータのパターンに応じて温度ムラ（温度の凹凸）が生じる。すなわち、ヒータが設けられた部分は温度が高く、ヒータが設けられていない部分は温度が低い。静電チャックによって温度が制御されるウェーハにおいても、ヒータのパターンに起因してウェーハ面内の温度ムラが生じ、温度分布の均一性が低下する。
また、２種類のヒータが設けられた場合、ヒータ全体の厚さが増加し、ウェーハの温度の応答性（ランプレート）が低下する場合がある。言い換えると、ウェーハの温度の制御に要する時間が長くなってしまう場合がある。
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、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、処理対象物が載置される第１主面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に設けられた電極層と、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、前記ベースプレートと前記第１主面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、電流が流れることにより発熱する第１のヒータエレメントと、電流が流れることにより発熱する第２のヒータエレメントと、を有し、前記第１主面に対して垂直な方向に沿って見たときに、前記第１のヒータエレメントの折れ曲がりは、前記第２のヒータエレメントの折れ曲がりよりも多く、前記第１のヒータエレメントは、前記第２のヒータエレメントの隙間に位置する部分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、第２のヒータエレメントのパターンに起因して生じる処理対象物の面内の温度ムラ（温度の凹凸）を、第１のヒータエレメントによって抑制することができる。したがって、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２の発明は、第１の発明において、前記ヒータプレートは、複数の第１ヒータ領域と、複数の第２ヒータ領域と、を有し、前記第１のヒータエレメントは、前記複数の第１ヒータ領域において互いに独立して設けられた複数の第１ヒータ電極を有し、前記第２のヒータエレメントは、前記複数の第２ヒータ領域において互いに独立して設けられた複数の第２ヒータ電極を有し、前記第１ヒータ領域の数は、前記第２ヒータ領域の数よりも大き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ヒータ電極及び第２ヒータ電極が複数の領域において互いに独立しているため、処理対象物の面内の温度を領域ごとに独立して制御することができる。また、第１ヒータ電極が設けられる領域が多いことにより、第１ヒータ電極による温度の微調整が可能となる。したがって、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３の発明は、第２の発明において、前記第１ヒータ電極の電気抵抗は、前記第２ヒータ電極の電気抵抗よりも高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ヒータ電極の電気抵抗が比較的高いことにより、第１ヒータ電極の出力を、第２ヒータ電極の出力よりも低くすることができる。第２ヒータ電極のパターンに起因する処理対象物の面内の温度ムラを、第１ヒータ電極によって抑制することができる。したがって、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４の発明は、第１〜第３のいずれか１つの発明において、前記第２のヒータエレメントは、前記第２のヒータエレメントに電力を供給する導電体が接続された接続領域を有し、前記第１主面に対して垂直な方向に沿って見たときに、前記第１のヒータエレメントの少なくとも一部は、前記接続領域と重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２のヒータエレメントの接続領域に起因して生じる処理対象物の面内の温度ムラを、第１のヒータエレメントで抑制することができる。したがって、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２または第３の発明において、前記ヒータプレートは、導電性を有し前記第１のヒータエレメント及び前記第２のヒータエレメントの少なくともいずれかと電気的に接続されたバイパス層をさらに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、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。また、ヒータエレメントに電力を供給する端子の配置の自由度を高くすることができる。これにより、例えば温度の特異点となりやすい端子を分散して配置することができ、特異点の周囲で熱が拡散しやすくなる。したがって、処理対象物の面内の温度分布の均一性をさらに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、前記バイパス層は、前記第１のヒータエレメント及び前記第２のヒータエレメントの両方と電気的に接続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、第１のヒータエレメントへの電力供給及び第２のヒータエレメントへの電力供給に共通のバイパス層が用いることができる。これにより、ヒータプレートの層数の増大を抑えることができ、ヒータプレートの熱容量を小さくすることができる。したがって、温度の応答性（ランプレート）を向上させることができる。
第７の発明は、第５または第６の発明において、前記バイパス層は、複数のバイパス部を有し、前記第１のヒータエレメントと電気的に接続された前記バイパス部の数は、前記第１ヒータ領域の数の２倍以下であ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のヒータエレメントと電気的に接続されたバイパス部の数を第１ヒータ領域の数の２倍以下に抑えることにより、複数のバイパス部に接続される端子の数を減らすことができる。これにより、温度の特異点による処理対象物の面内の温度ムラを抑制することができる。
第８の発明は、第２、第３、第５〜第７のいずれか１つの発明において、前記複数の前記第１ヒータ領域のいずれかには、前記第１ヒータ電極が設けられな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ヒータ電極が設けられない領域において、ヒータプレートの厚さを薄くすることができる。ヒータプレートの熱容量を小さくすることができる。したがって、温度の応答性（ランプレート）を向上させることができる。
第９の発明は、第２、第３、第５〜第７のいずれか１つの発明において、前記複数の前記第１ヒータ領域のいずれかには、前記第１ヒータ電極が設けられず、前記ヒータプレートは、前記第１ヒータ電極が設けられない前記第１ヒータ領域に設けられた導電部を有し、前記導電部は外部から給電されな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ヒータ電極が設けられない領域に導電部が設けられることにより、ヒータプレートの凹凸を改善し、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１０の発明は、第１〜第９のいずれか１つの発明において、前記ヒータプレートは、電流が流れることにより発熱する第３のヒータエレメントをさらに有し、前記第３のヒータエレメントは、前記第１のヒータエレメントが設けられた層及び前記第２のヒータエレメントが設けられた層とは異なる層に設けられ、前記第１主面に対して垂直な方向に沿って見たときに、前記第３のヒータエレメントの折れ曲がりは、前記第２のヒータエレメントの折れ曲がりよりも多く、前記第３のヒータエレメントは、前記第２のヒータエレメントの隙間に位置する部分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、第１及び第２のヒータエレメントのパターンに起因して生じる処理対象物の面内の温度ムラを、第３のヒータエレメントによって抑制することができる。したがって、処理対象物の面内の温度分布の均一性をさらに向上させることができる。
第１１の発明は、第１〜第１０のいずれか１つの発明において、前記第１のヒータエレメントは、前記第１主面と前記第２のヒータエレメン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、第１のヒータエレメントと処理対象物との間の距離は、第２のヒータエレメントと処理対象物との間の距離よりも短い。第１のヒータエレメントが処理対象物に比較的近いことにより、第１のヒータエレメントによって処理対象物の温度を制御しやすくなる。すなわち、第２のヒータエレメントのパターンに起因して生じる処理対象物の面内の温度ムラを、第１のヒータエレメントによって抑制しやすくなる。したがって、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１２の発明は、第１〜第１１のいずれか１つの発明において、前記ヒータプレートは、第１の支持板及び第２の支持板の少なくともいずれかをさらに有し、前記第１の支持板は、前記第１のヒータエレメント及び前記第２のヒータエレメントの上に設けられ、前記第２の支持板は、前記第１のヒータエレメント及び前記第２のヒータエレメントの下に設けられ、前記第１の支持板の熱伝導率は、前記第１のヒータエレメントの熱伝導率よりも高く、前記第２のヒータエレメントの熱伝導率よりも高く、前記第２の支持板の熱伝導率は、前記第１のヒータエレメントの熱伝導率よりも高く、前記第２のヒータエレメントの熱伝導率よりも高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、ヒータプレートが第１の支持板を有する場合、第１及び第２のヒータエレメントのパターンに起因して生じる処理対象物の面内の温度ムラを改善することができる。ヒータプレートが第２の支持板を有する場合、ベースプレートの面内の温度ムラがヒータプレートの温度に与える影響を改善できる。また、第１及び第２の支持板によりヒータプレートの反りを低減することができる。
第１３の発明は、第１２の発明において、前記第１の支持板及び前記第２の支持板の少なくともいずれかは、深さが互いに異なる複数種類の凹部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、複数種類の凹凸のパターンを調整することにより、処理対象物の面内の温度分布を調整することができる。これにより、処理対象物Ｗの面内の温度ムラを改善し、面内の温度分布の均一性を向上させることができる。
第１４の発明は、第１〜第１３のいずれか１つの発明において、前記第１のヒータエレメントは、前記第１のヒータエレメントに電力を供給する導電体が接続された第１接続部を有し、前記第２のヒータエレメントは、前記第２のヒータエレメントに電力を供給する導電体が接続された第２接続部を有し、前記第１接続部の幅は、前記第２接続部の幅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、第１接続部の幅が狭いことにより、第１接続部によって生じる温度分布のムラを抑制することができる。
第１５の発明は、第１〜第１４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接続部材と、前記接続部材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第１のヒータエレメント及び前記第２のヒータエレメントの少なくともいずれかと接合された接合部と、を有し、前記電力を前記第１のヒータエレメント及び前記第２のヒータエレメントの少なくともいずれか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、第１のヒータエレメント及び第２のヒータエレメントの少なくともいずれかと、給電端子と、の接触部における抵抗を、接合部によって低くすることができる。これにより、異常発熱を抑えることができ、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、接続部材が導線部よりも太いため、接続部材は、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、導線部が接続部材よりも細いため、導線部は、接続部材よりも変形しやすく、接続部材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及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、第１のヒータエレメント及び第２のヒータエレメントの少なくともいずれか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及び接合部と接合される場合には、ヒータエレメントと略同じ厚さの接合部を設けることができる。
第１６の発明は、第１〜第１４のいずれか１つの発明において、前記ベースプレートに設けられ、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給電部と、前記給電部と接続され、前記第１のヒータエレメント及び前記第２のヒータエレメントの少なくともいずれかに押圧された端子部と、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、給電端子を溶接などで接合する場合に比べて、給電のために設けられる孔の径を小さくすることができる。給電端子を小さくすることができるため、給電端子の周辺が温度の特異点となることを抑制できる。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。
第１７の発明は、第１〜第１４のいずれか１つの発明において、前記ベースプレートに設けられ、前記ヒータプレートに電力を供給する第１給電端子と、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第２給電端子と、をさらに備え、前記第１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給電部と、前記給電部と接続され、前記第１のヒータエレメントに押圧された端子部と、を有し、電力を前記第１のヒータエレメントに供給し、前記第２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接続部材と、前記接続部材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第２のヒータエレメントと接合された接合部と、を有し、電力を前記第２の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、電力を第１のヒータエレメントに供給する第１給電端子においては、給電端子を溶接などで接合する場合に比べて、給電のために設けられる孔の径を小さくすることができる。給電端子を小さくすることができるため、給電端子の周辺が温度の特異点となることを抑制できる。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。一方、電力を前記第２のヒータエレメントに供給する第２給電端子においては、第２のヒータエレメントと、給電端子と、の接触部における抵抗を、接合部によって低くすることができる。これにより、異常発熱を抑えることができ、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、接続部材が導線部よりも太いため、接続部材は、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、導線部が接続部材よりも細いため、導線部は、接続部材よりも変形しやすく、接続部材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及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、第２の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。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及び接合部と接合される場合には、ヒータエレメント及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。
第１８の発明は、第５〜第７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接続部材と、前記接続部材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第１のヒータエレメント及び前記第２のヒータエレメントの少なくともいずれか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、バイパス層と、給電端子と、の接触部における抵抗を、接合部によって低くすることができる。これにより、異常発熱を抑えることができ、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、接続部材が導線部よりも太いため、接続部材は、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、導線部が接続部材よりも細いため、導線部は、接続部材よりも変形しやすく、接続部材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及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及び接合部と接合される場合には、ヒータエレメント及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。
第１９の発明は、第５〜第７のいずれか１つの発明において、前記ベースプレートに設けられ、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給電部と、前記給電部と接続され、前記バイパス層に押圧された端子部と、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、給電端子を溶接などで接合する場合に比べて、給電のために設けられる孔の径を小さくすることができる。給電端子を小さくすることができるため、給電端子の周辺が温度の特異点となることを抑制できる。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。
第２０の発明は、第５〜第７のいずれか１つの発明において、前記ベースプレートに設けられ、前記ヒータプレートに電力を供給する第１給電端子と、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第２給電端子と、をさらに備え、前記第１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給電部と、前記給電部と接続され、前記バイパス層に押圧された端子部と、を有し、電力を前記第１のヒータエレメントに供給し、前記第２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接続部材と、前記接続部材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電力を前記第２の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、電力を第１のヒータエレメントに供給する第１給電端子においては、給電端子を溶接などで接合する場合に比べて、給電のために設けられる孔の径を小さくすることができる。給電端子を小さくすることができるため、給電端子の周辺が温度の特異点となることを抑制できる。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。一方、電力を前記第２のヒータエレメントに供給する第２給電端子においては、バイパス層と、給電端子と、の接触部における抵抗を、接合部によって低くすることができる。これにより、異常発熱を抑えることができ、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、接続部材が導線部よりも太いため、接続部材は、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、導線部が接続部材よりも細いため、導線部は、接続部材よりも変形しやすく、接続部材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及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及び接合部と接合される場合には、ヒータエレメント及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、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静電チャックが提供される。
本実施形態に係る静電チャックを例示する模式的斜視図である。 図２（ａ）及び図２（ｂ）は、本実施形態に係る静電チャックを例示する模式的断面図である。 本実施形態に係るヒータプレートを例示する模式的斜視図である。 図４（ａ）及び図４（ｂ）は、本実施形態に係るヒータプレートを例示する模式的斜視図である。 本実施形態に係るヒータプレートを例示する模式的分解図である。 本実施形態に係るヒータプレートの変形例を例示する模式的分解図である。 図７（ａ）及び図７（ｂ）は、本実施形態に係るヒータプレートを例示する模式的平面図である。 図８（ａ）〜図８（ｃ）は、計算に用いたモデルを例示する模式図である。 図９（ａ）〜図９（ｃ）は、計算に用いたモデルを例示する模式図である。 処理対象物の温度分布の計算結果を示すグラフ図である。 図１１（ａ）及び図１１（ｂ）は、本実施形態に係る製造方法の一例を例示する模式的断面図である。 本実施形態に係る製造方法の他の一例を例示する模式的断面図である。 本実施形態に係る静電チャックを例示する模式的分解図である。 図１４（ａ）及び図１４（ｂ）は、本実施形態に係るヒータプレートを例示する模式的平面図である。 図１５（ａ）及び図１５（ｂ）は、本実施形態に係るヒータプレートの一部の模式的拡大図である。 図１６（ａ）〜図１６（ｃ）は、本実施形態に係る第２のヒータエレメントを例示する模式的平面図である。 図１７（ａ）〜図１７（ｃ）は、本実施形態に係る第１のヒータエレメントを例示する模式的平面図である。 図１８（ａ）〜図１８（ｆ）は、本実施形態に係るヒータエレメントを説明する模式的平面図である。 図１９（ａ）及び図１９（ｂ）は、本実施形態に係るバイパス層を例示する模式的平面図である。 本実施形態に係るヒータプレートを例示する模式的分解図である。 本実施形態に係るヒータプレートを例示する模式的分解図である。 本実施形態に係るヒータプレートを例示する模式的分解図である。 本実施形態に係るヒータプレートを例示する模式的分解図である。 本実施形態に係るヒータプレートを例示する模式的分解図である。 本実施形態に係るヒータプレートを例示する模式的分解図である。 図２６（ａ）及び図２６（ｂ）は、本実施形態に係るヒータプレートを例示する模式図である。 本実施形態のヒータプレートの変形例を例示する模式的分解図である。 本実施形態のヒータプレートを例示する模式的平面図である。 図２９（ａ）及び図２９（ｂ）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。 本実施形態の給電端子の変形例を表す模式的断面図である。 実施形態に係るウェーハ処理装置を例示する模式的断面図である。 実施形態に係るウェーハ処理装置の変形例を例示する模式的断面図である。 実施形態に係るウェーハ処理装置の変形例を例示する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、本実施形態に係る静電チャックを例示する模式的斜視図である。
図２（ａ）及び図２（ｂ）は、本実施形態に係る静電チャックを例示する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。
本実施形態に係る静電チャック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。
この例では、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。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方向とする。Ｚ方向は、第１主面１０１に対して垂直である。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。本願明細書において、「面内」とは、例えばＸ−Ｙ平面内である。
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。
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。
ヒータプレート２００は、第１主面１０１とベースプレート３００との間に設けられる。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。この例においては、ヒータプレート２００は、セラミック誘電体基板１００と別体であり、セラミック誘電体基板１００とベースプレート３００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。
なお、実施形態において、ヒータプレート２００は、第１主面１０１と、第２主面１０２と、の間に介設されていてもよい。すなわち、ヒータプレート２００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もよい。
図３は、本実施形態に係るヒータプレートを例示する模式的斜視図である。
図４（ａ）及び図４（ｂ）は、本実施形態に係るヒータプレートを例示する模式的斜視図である。
図５は、本実施形態に係るヒータプレートを例示する模式的分解図である。
図６は、本実施形態に係るヒータプレートの変形例を例示する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、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、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２３０ｂと、第３の樹脂層２４５と、バイパス層２５０と、第４の樹脂層２６０と、第２の支持板２７０と、給電端子２８０と、を有する。
第１の支持板２１０は、第１のヒータエレメント２３０ａ、第２のヒータエレメント２３０ｂ、バイパス層２５０等の上に設けられる。第２の支持板２７０は、第１のヒータエレメント２３０ａ、第２のヒータエレメント２３０ｂ、バイパス層２５０等の下に設けられる。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、第１及び第２のヒータエレメント２３０ａ、２３０ｂなどを支持する支持板である。この例において、第１の支持板２１０及び第２の支持板２７０は、第１の樹脂層２２０と、第１のヒータエレメント２３０ａと、第２の樹脂層２４０と、第２のヒータエレメント２３０ｂと、第３の樹脂層２４５と、バイパス層２５０と、第４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。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。このように、第１のヒータエレメント２３０ａは、第１の支持板２１０と重ねて設けられる。第１の樹脂層２２０は、換言すれば、第１の支持板２１０と第１のヒータエレメント２３０ａとの間に設けられる。
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。このように、第２のヒータエレメント２３０ｂは、第１のヒータエレメント２３０ａが設けられた層とは、異なる層に設けられる。第３の樹脂層２４５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２４５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。
第１のヒータエレメント２３０ａは、換言すれば、第１の樹脂層２２０と第２の樹脂層２４０との間に設けられる。第２のヒータエレメント２３０ｂは、換言すれば、第２の樹脂層２４０と第３の樹脂層２４５との間に設けられる。バイパス層２５０は、換言すれば、第３の樹脂層２４５と第４の樹脂層２６０との間に設けられる。
第１のヒータエレメント２３０ａは、例えば、第１の樹脂層２２０及び第２の樹脂層２４０のそれぞれに接触する。第２のヒータエレメント２３０ｂは、例えば、第２の樹脂層２４０及び第３の樹脂層２４５のそれぞれに接触する。バイパス層２５０は、例えば、第３の樹脂層２４５及び第４の樹脂層２６０のそれぞれに接触する。
図６に表したように、バイパス層２５０及び第４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及び第４の樹脂層２６０が設けられていない場合には、第３の樹脂層２４５は、第２のヒータエレメント２３０ｂと、第２の支持板２７０と、の間に設けられる。以下の説明では、ヒータプレート２００がバイパス層２５０及び第４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。例えば、第１の支持板２１０の熱伝導率は、第１のヒータエレメント２３０ａの熱伝導率よりも高く、第２のヒータエレメント２３０ｂの熱伝導率よりも高い。第１の支持板２１０の材料としては、例えばアルミニウム、銅、及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性を向上させる。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、第１及び第２のヒータエレメント２３０ａ、２３０ｂは、高周波の影響を受けて発熱することがある。すると、第１及び第２のヒータエレメント２３０ａ、２３０ｂ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、第１のヒータエレメント２３０ａ、第２のヒータエレメント２３０ｂ及びバイパス層２５０を高周波から遮断する。これにより、第１の支持板２１０は、第１及び第２のヒータエレメント２３０ａ、２３０ｂ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、及び機能は、第１の支持板２１０の材料、厚さ、及び機能とそれぞれ同じである。例えば、第２の支持板２７０の熱伝導率は、第１のヒータエレメント２３０ａの熱伝導率よりも高く、第２のヒータエレメント２３０ｂの熱伝導率よりも高い。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、第１及び第２のヒータエレメント２３０ａ、２３０ｂから供給される熱の熱拡散性を向上させる。第１の支持板２１０によって、第１及び第２のヒータエレメント２３０ａ、２３０ｂのパターンに起因して生じる処理対象物Ｗの面内の温度ムラを改善することができる。第２の支持板２７０によって、ベースプレート３００の面内の温度ムラがヒータプレート２００の温度に与える影響を改善することができる。なお、実施形態においては、第１の支持板２１０及び第２の支持板２７０の少なくともいずれかを省略してもよい。
また、第１の支持板２１０及び第２の支持板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の支持板２１０及び第２の支持板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、第１及び第２のヒータエレメント２３０ａ、２３０ｂに対するＲＦ電圧の影響を抑制する。このように、第１の支持板２１０及び第２の支持板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と第１のヒータエレメント２３０ａとを互いに接合する。第１の樹脂層２２０は、第１の支持板２１０と第１のヒータエレメント２３０ａ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の材料及び厚さは、第１の樹脂層２２０の材料及び厚さとそれぞれ同程度である。第３の樹脂層２４５の材料及び厚さは、第１の樹脂層２２０の材料及び厚さとそれぞれ同程度である。第４の樹脂層２６０の材料及び厚さは、第１の樹脂層２２０の材料及び厚さとそれぞれ同程度である。
第２の樹脂層２４０は、第１のヒータエレメント２３０ａと第２のヒータエレメント２３０ｂとを互いに接合する。第２の樹脂層２４０は、第１のヒータエレメント２３０ａと第２のヒータエレメント２３０ｂ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２４５は、第２のヒータエレメント２３０ｂとバイパス層２５０とを互いに接合する。第３の樹脂層２４５は、第２のヒータエレメント２３０ｂ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３の樹脂層２４５は、電気絶縁の機能と、面接合の機能と、を有する。
第４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４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４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。
第１のヒータエレメント２３０ａ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、及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。第１のヒータエレメント２３０ａ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２のヒータエレメント２３０ｂの材料及び厚さは、第１のヒータエレメント２３０ａの材料及び厚さとそれぞれ同程度である。第１のヒータエレメント２３０ａ及び第２のヒータエレメント２３０ｂは、それぞれ、バイパス層２５０と電気的に接合されている。一方で、第１のヒータエレメント２３０ａ及び第２のヒータエレメント２３０ｂは、それぞれ、第１の支持板２１０及び第２の支持板２７０とは電気的に絶縁されている。第１のヒータエレメント２３０ａとバイパス層２５０との間の電気的な接合、及び、第２のヒータエレメント２３０ｂ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。
第１のヒータエレメント２３０ａ及び第２のヒータエレメント２３０ｂは、それぞれ、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、第１及び第２のヒータエレメント２３０ａ、２３０ｂは、処理対象物Ｗを所定の温度に加熱する。例えば、第１及び第２のヒータエレメント２３０ａ、２３０ｂは、処理対象物Ｗの面内の温度分布を均一にする。例えば、第１及び第２のヒータエレメント２３０ａ、２３０ｂ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、第１のヒータエレメント２３０ａは、帯状の第１ヒータ電極２３９ａを有し、第２のヒータエレメント２３０ｂは、帯状の第２ヒータ電極２３９ｂ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、第１のヒータエレメント２３０ａの面積（第１ヒータ電極２３９ａの面積）よりも広く、第２のヒータエレメント２３０ｂの面積（第２ヒータ電極２３９ｂの面積）よりも広い。
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及び第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２４５の厚さよりも厚い。バイパス層２５０の厚さは、第４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、第１及び第２のヒータエレメント２３０ａ、２３０ｂの材料と同じである。一方で、バイパス層２５０の厚さは、第１のヒータエレメント２３０ａの厚さよりも厚く、第２のヒータエレメント２３０ｂの厚さよりも厚い。そのため、バイパス層２５０の電気抵抗は、第１のヒータエレメント２３０ａの電気抵抗よりも低く、第２のヒータエレメント２３０ｂの電気抵抗よりも低い。これにより、バイパス層２５０の材料が第１及び第２のヒータエレメント２３０ａ、２３０ｂの材料と同じ場合でも、バイパス層２５０が第１及び第２のヒータエレメント２３０ａ、２３０ｂ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、第１及び第２のヒータエレメント２３０ａ、２３０ｂ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、及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を介して第１のヒータエレメント２３０ａ及び第２のヒータエレメント２３０ｂに供給する。給電端子２８０は、例えば、第１のヒータエレメント２３０ａ及び第２のヒータエレメント２３０ｂに直接的に接続されてもよい。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及び矢印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及び矢印Ｃ４のように、バイパス層２５０へ流れた電流は、バイパス層２５０から第１のヒータエレメント２３０ａへ流れる。図５に表した矢印Ｃ５及び矢印Ｃ６のように、第１のヒータエレメント２３０ａへ流れた電流は、第１のヒータエレメント２３０ａの所定のゾーン（領域）を流れ、第１のヒータエレメント２３０ａからバイパス層２５０へ流れる。第１のヒータエレメント２３０ａのゾーン（第１ヒータ領域）の詳細については、後述する。図５に表した矢印Ｃ７及び矢印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。
同様に、矢印Ｃ１１及び矢印Ｃ１２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Ｃ１３及び矢印Ｃ１４のように、バイパス層２５０へ流れた電流は、バイパス層２５０から第２のヒータエレメント２３０ｂへ流れる。図５に表した矢印Ｃ１５及び矢印Ｃ１６のように、第２のヒータエレメント２３０ｂへ流れた電流は、第２のヒータエレメント２３０ｂの所定のゾーン（領域）を流れ、第２のヒータエレメント２３０ｂからバイパス層２５０へ流れる。第２のヒータエレメント２３０ｂのゾーン（第２ヒータ領域）の詳細については、後述する。図５に表した矢印Ｃ１７及び矢印Ｃ１８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Ｃ１９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、第１のヒータエレメント２３０ａとバイパス層２５０との接合部には、電流が第１のヒータエレメント２３０ａに入る部分Ａｉｎと、電流が第１のヒータエレメント２３０ａから出る部分Ａｏｕｔと、が存在する。つまり、第１のヒータエレメント２３０ａとバイパス層２５０との接合部には、ペアが存在する。
同様に、第２のヒータエレメント２３０ｂとバイパス層２５０との接合部には、電流が第２のヒータエレメント２３０ｂに入る部分Ｂｉｎと、電流が第２のヒータエレメント２３０ｂから出る部分Ｂｏｕｔと、が存在する。つまり、第２のヒータエレメント２３０ｂ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。この例では、第１のヒータエレメント２３０ａとバイパス層２５０との接合部のペアの数と、第２のヒータエレメント２３０ｂとバイパス層２５０との接合部のペアの数と、の合計は、４である。例えば、第１のヒータエレメント２３０ａに流れる電流及び第２のヒータエレメント２３０ｂに流れる電流は、別々に制御される。ただし、第１のヒータエレメント２３０ａに接続されるバイパス部２５１と、第２のヒータエレメント２３０ｂに接続されるバイパス部２５１と、を適宜共通としてもよい。
例えば、バイパス層２５０の材料の熱伝導率は、第２の支持板２７０の熱伝導率よりも低い。バイパス層２５０は、第１及び第２のヒータエレメント２３０ａ、２３０ｂ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。
給電端子２８０の周辺は、温度の特異点（温度が周囲の領域と比較的大きく異なる点）となりやすい。これに対して、バイパス層２５０が設けられることで、給電端子２８０の配置の自由度を高くすることができる。例えば、温度の特異点となりやすい給電端子を分散して配置することができ、特異点の周辺で熱が拡散しやすくなる。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。
バイパス層２５０が設けられることで、熱容量が大きい給電端子を第１及び第２のヒータエレメント２３０ａ、２３０ｂ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が設けられることで、比較的薄いヒータエレメント（２３０ａ、２３０ｂ）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）及び図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。
図７（ａ）及び図７（ｂ）は、本実施形態に係るヒータプレートを例示する模式的平面図である。図７（ｂ）は、図７（ａ）に示す領域Ｂ３の模式的拡大図であり、第１のヒータエレメント２３０ａ及び第２のヒータエレメント２３０ｂのみが表示されている。
図７（ｂ）に表したように、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と重なる。第１のヒータエレメント２３０ａの平面形状のパターンは、第２のヒータエレメント２３０ｂの平面形状のパターンと異なる。第１のヒータエレメント２３０ａの帯状の第１ヒータ電極２３９ａの幅Ｄ１は、第２のヒータエレメント２３０ｂの帯状の第２ヒータ電極２３９ｂの幅Ｄ２よりも狭い。幅Ｄ１は、例えば、０．１ｍｍ以上２ｍｍ以下である。幅Ｄ２は、例えば、０．５ｍｍ以上３ｍｍ以下である。なお、帯状の第１ヒータ電極２３９ａの幅、及び、帯状の第２ヒータ電極２３９ｂの幅は、必ずしも面内において一定でなくてもよい。このような場合には、面内（例えば後述する第１ヒータ領域Ｒ１内）における第１ヒータ電極２３９ａの幅の平均値を、上述の幅Ｄ１とすることができる。同様に、面内（例えば後述する第２ヒータ領域Ｒ２内）における第２ヒータ電極２３９ｂの幅の平均値を、上述の幅Ｄ２とすることができる。
図７（ｂ）のようにＺ方向に沿って見たときに、第１のヒータエレメント２３０ａ（第１ヒータ電極２３９ａ）は、折れ曲がり部２１を有する。Ｚ方向に沿って見たときに、第２のヒータエレメント２３０ｂ（第２ヒータ電極２３９ｂ）は折れ曲がり部２２を有する。第１のヒータエレメント２３０ａの折れ曲がり部２１の数は、第２のヒータエレメント２３０ｂの折れ曲がり部２２の数よりも多い。
なお、「折れ曲がり部（折れ曲がり）」とは、ヒータエレメントの延びる方向（電流が流れる方向）が第１の方向から、第１の方向とは異なる第２の方向へ変化する部分をいう。折れ曲がり部においては、ヒータエレメントの延びる方向が不連続に変化していなくてもよい。すなわち、折れ曲がり部の外周は、角が丸まった形状でもよい。一例として、Ｚ方向に沿って見たときに、１０ｍｍ四方程度の範囲内において、ヒータエレメントの延びる方向が６０度以上変化する部分を「折れ曲がり部」とすることができる。
また、例えば、第１のヒータエレメント２３０ａ（第１ヒータ電極２３９ａ）の長さは、第２のヒータエレメント２３０ｂ（第２ヒータ電極２３９ｂ）の長さよりも長い。
第１のヒータエレメント２３０ａの長さとは、第１のヒータエレメント２３０ａに電流が入る部分Ａｉｎから、第１のヒータエレメント２３０ａから電流が出る部分Ａｏｕｔまでの、電流が流れる経路の長さである。すなわち、第１のヒータエレメント２３０ａの長さは、図５の矢印Ｃ５で示す電流の経路の長さである。
同様に、第２のヒータエレメント２３０ｂの長さとは、第２のヒータエレメント２３０ｂに電流が入る部分Ｂｉｎから、第２のヒータエレメント２３０ｂから電流が出る部分Ｂｏｕｔまでの、電流が流れる経路の長さである。すなわち、第２のヒータエレメント２３０ｂの長さは、図５の矢印Ｃ１５で示す電流の経路の長さである。
第１のヒータエレメント２３０ａ（第１ヒータ電極２３９ａ）の電気抵抗は、第２のヒータエレメント２３０ｂ（第２ヒータ電極２３９ｂ）の電気抵抗よりも高い。これにより、第１のヒータエレメント２３０ａの出力（発熱量、消費電力）を、第２のヒータエレメント２３０ｂの出力（発熱量、消費電力）よりも低くすることができる。すなわち、第１のヒータエレメント２３０ａは低出力ヒータであり、第２のヒータエレメント２３０ｂは高出力ヒータである。
なお、第１のヒータエレメント２３０ａの電気抵抗とは、第１のヒータエレメント２３０ａに電流が入る部分Ａｉｎと、第１のヒータエレメント２３０ａから電流が出る部分Ａｏｕｔと、の間の電気抵抗である。すなわち、第１のヒータエレメント２３０ａの電気抵抗は、図５の矢印Ｃ５で示す経路における電気抵抗である。
同様に、第２のヒータエレメント２３０ｂの電気抵抗とは、第２のヒータエレメント２３０ｂに電流が入る部分Ｂｉｎと、第２のヒータエレメント２３０ｂから電流が出る部分Ｂｏｕｔと、の間の電気抵抗である。すなわち、第２のヒータエレメント２３０ｂの電気抵抗は、図５の矢印Ｃ１５で示す経路における電気抵抗である。
また、第１のヒータエレメント２３０ａの電気抵抗を比較的高くする手段は、幅が狭く長い第１ヒータ電極２３９ａを用いることに限らない。例えば、第１ヒータ電極２３９ａに体積抵抗率が比較的高い材料を用いてもよいし、第１ヒータ電極２３９ａの厚さを比較的薄くしてもよい。
Ｚ方向に沿って見たときに、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の隙間に位置する部分を有する。例えば、図７（ｂ）に示す例においては、第２のヒータエレメント２３０ｂは、ヒータプレート２００の径方向Ｄｒにおいて互いに隣り合う部分Ｐ１、Ｐ２を有する。第１のヒータエレメント２３０ａは、Ｚ方向に沿って見たときに、部分Ｐ１と部分Ｐ２との間に位置する部分Ｐ３を有する。Ｚ方向に沿って見たときに、部分Ｐ３は、第２のヒータエレメント２３０ｂと重ならない。
第１のヒータエレメント２３０ａが設けられない場合、第２のヒータエレメント２３０ｂのパターンの直上においては処理対象物Ｗの温度が比較的高くなりやすく、第２のヒータエレメント２３０ｂのパターンが設けられていない部分の直上においては処理対象物の温度が比較的低くなる。すなわち、処理対象物には、第２のヒータエレメント２３０ｂのパターンに対応した温度ムラが生じる。
これに対して、実施形態においては、第１のヒータエレメント２３０ａの折れ曲がりは、第２のヒータエレメント２３０ｂの折れ曲がりよりも多く、第２のヒータエレメント２３０ｂの隙間に配置された第１のヒータエレメント２３０ａが設けられる。これにより、処理対象物Ｗの第２のヒータエレメント２３０ｂによって加熱しにくい部分を第１のヒータエレメント２３０ａによって加熱することができる。すなわち、第２のヒータエレメント２３０ｂのパターンに起因して生じる処理対象物Ｗの面内の温度ムラを、第１のヒータエレメント２３０ａによって抑制することができる。したがって、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。
次に、図８〜図１０を参照して、第１及び第２のヒータエレメント２３０ａ、２３０ｂが設けられた場合の温度分布の計算結果について説明する。
図８（ａ）〜図８（ｃ）及び図９（ａ）〜図９（ｃ）は、計算に用いたモデルを例示する模式図である。
図８（ａ）は、計算に用いた静電チャックのモデルの斜視図である。５０ｍｍ×１００ｍｍの直方体状の領域についての計算を行った。図８（ｂ）は、図８（ａ）に示す切断面Ａ２−Ａ２における模式的断面図である。図８（ｃ）は、図８（ｂ）に示す領域Ｂ４の模式的拡大図である。
なお、図８（ｃ）では、分かりやすさのため便宜的に、第１のヒータエレメント２３０ａと上下の樹脂層との間、及び、第２のヒータエレメント２３０ｂと上下の樹脂層との間に隙間が示されている。但し、計算に用いたモデルでは、第１及び第２のヒータエレメント２３０ａ、２３０ｂのそれぞれは、上下の樹脂層と接している。
図９（ａ）は、第１のヒータエレメント２３０ａ及び第２のヒータエレメント２３０ｂをＺ方向に沿って見たときの平面図である。図９（ａ）は、図８（ａ）に示す領域Ｂ５に対応する。
図９（ｂ）は、図９（ａ）のうち、第２のヒータエレメント２３０ｂのパターンのみを示す。図９（ｃ）は、図９（ａ）のうち、第１のヒータエレメント２３０ａのパターンのみを示す。言い換えれば、図９（ａ）は、図９（ｂ）と図９（ｃ）を重ねた図である。
図９（ａ）〜図９（ｃ）に表したように、第１のヒータエレメント２３０ａの折れ曲がりは、第２のヒータエレメント２３０ｂの折れ曲がりよりも多い。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の隙間に位置する部分を有する。なお、図９（ｂ）に表したように、第２のヒータエレメント２３０ｂには折れ曲がりがなくてもよい。
図１０は、上述のモデルにおける処理対象物Ｗの温度分布の計算結果を示すグラフ図である。
図１０の横軸は、図８（ｂ）に示す断面におけるＹ方向の位置Ｐｘ（ｍｍ）を表し、図１０の縦軸は、処理対象物Ｗの温度Ｔｗ（℃）を表す。図１０の実線は、第２のヒータエレメント２３０ｂのみを用いた場合の処理対象物Ｗの温度分布を表す。図１０の破線は、第１のヒータエレメント２３０ａ及び第２のヒータエレメント２３０ｂの両方を用いた場合の処理対象物Ｗの温度分布を表す。
第２のヒータエレメント２３０ｂのみを用いた場合、処理対象物Ｗの温度ムラ（温度の凹凸）の大きさΔＴ２は、０．２℃程度である。これに対して、第１のヒータエレメント２３０ａ及び第２のヒータエレメント２３０ｂを用いた場合、処理対象物Ｗの温度ムラの大きさΔＴ１＋２は、０．１℃程度に低減される。
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１１（ａ）及び図１１（ｂ）は、本実施形態に係る製造方法の一例を例示する模式的断面図である。
図１２は、本実施形態に係る製造方法の他の一例を例示する模式的断面図である。
図１１（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例示する模式的断面図である。図１１（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例示する模式的断面図である。図１２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。
本実施形態に係る静電チャック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及び第２の支持板２７０を製造する。第１の支持板２１０及び第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、第３の樹脂層２４５及び第４の樹脂層２６０を製造する。第１の樹脂層２２０、第２の樹脂層２４０、第３の樹脂層２４５及び第４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、第１及び第２のヒータエレメント２３０ａ、２３０ｂを製造する。また、第１及び第２のヒータエレメント２３０ａ、２３０ｂの抵抗値の測定などが行われる。
続いて、図１１（ａ）及び図１１（ｂ）に表したように、第１のヒータエレメント２３０ａとバイパス層２５０との接合、及び、第２のヒータエレメント２３０ｂとバイパス層２５０との接合を行う。この接合は、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１１（ａ）に表したように、第２の樹脂層２４０には、孔２４０ａが設けられている。孔２４０ａは、第２の樹脂層２４０を貫通している。第３の樹脂層２４５には、孔２４５ａ及び孔２４５ｂが設けられている。孔２４５ａ及び孔２４５ｂのそれぞれは、第３の樹脂層２４５を貫通している。例えば、図１１（ａ）に表した矢印Ｃ２１、Ｃ２２のように、バイパス層２５０の側からスポット溶接を行う。これにより、第１のヒータエレメント２３０ａとバイパス層２５０とを接合し、第２のヒータエレメント２３０ｂとバイパス層２５０とを接合する。
なお、第１のヒータエレメント２３０ａとバイパス層２５０との接合、及び、第２のヒータエレメント２３０ｂ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、レーザ光を利用した接合、半田付け、ろう付け、あるいは接触などが行われてもよい。
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。以上の工程により、例えば、ヒータプレート２００の各部材には凹凸が形成される。図１１（ｂ）に示す例では、バイパス層２５０及び第３の樹脂層２４５に凹凸が形成されている。第１の支持板２１０、第１の樹脂層２２０、第１のヒータエレメント２３０ａ、第２の樹脂層２４０、第２のヒータエレメント２３０ｂ及び第２の支持板２７０のそれぞれにおいても、凹凸が形成されてもよい。
続いて、図１２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１２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４の樹脂層２６０には、孔２６１が設けられている。孔２６１は、第４の樹脂層２６０を貫通している。図１２に表した矢印Ｃ２３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１３は、本実施形態に係る静電チャックを例示する模式的分解図である。
図１３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、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、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第１のヒータエレメント２３０ａ及び第２のヒータエレメント２３０ｂに流れ、第１のヒータエレメント２３０ａ及び第２のヒータエレメント２３０ｂ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、第１のヒータエレメント２３０ａ及び第２のヒータエレメント２３０ｂ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、本実施形態に係る静電チャック１０では、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、第１及び第２のヒータエレメント２３０ａ、２３０ｂ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、第１及び第２のヒータエレメント２３０ａ、２３０ｂ及びバイパス層２５０を高周波から遮断することができる。これにより、第１及び第２のヒータエレメント２３０ａ、２３０ｂ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１４（ａ）及び図１４（ｂ）は、本実施形態に係るヒータプレートを例示する模式的平面図である。図１４（ａ）は、ヒータプレートを上面から眺めた様子を表し、図１４（ｂ）はヒータプレートを下面から眺めた様子を示す。
図１４（ａ）及び図１４（ｂ）に表したように、第１の支持板２１０は、領域Ｂ１１〜領域Ｂ１４及び領域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、この例では、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。
ヒータプレート２００は、リフトピン孔２０１を有する。図１４（ａ）及び図１４（ｂ）に表した例では、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。
図１５（ａ）及び図１５（ｂ）は、本実施形態に係るヒータプレートの一部の模式的拡大図である。
図１５（ａ）及び図１５（ｂ）は、領域Ｂ３１（領域Ｂ１１）の一例を表す。図１５（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Ａ３−Ａ３を模式的に表す。なお、他の領域Ｂ１２〜領域Ｂ１４及び領域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、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の面積から第１のヒータエレメント２３０ａ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第１のヒータエレメント２３０ａと重ならない領域の面積よりも狭い。接合領域ＪＡの面積は、面２１１の面積から第２のヒータエレメント２３０ｂ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第２のヒータエレメント２３０ｂ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の面積から第１のヒータエレメント２３０ａ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第１のヒータエレメント２３０ａと重ならない領域の面積よりも狭い。接合領域ＪＡの面積は、面２７１の面積から第２のヒータエレメント２３０ｂ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第２のヒータエレメント２３０ｂ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及び領域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）及び図１２参照）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。
図１６（ａ）〜図１６（ｃ）は、本実施形態に係る第２のヒータエレメントを例示する模式的平面図である。図１６（ａ）は、第２のヒータエレメントの領域（第２ヒータ領域）の一例を示す。
ヒータプレート２００は、第２のヒータエレメント２３０ｂに関して複数の領域に分割され、各領域において独立した温度制御が行われる。例えば、図１６（ａ）に示すように、ヒータプレート２００は、複数の第２ヒータ領域Ｒ２を有する。第２ヒータ領域Ｒ２は、略円を描くように配置されている。
この例において、複数の第２ヒータ領域Ｒ２は、領域Ｒ２１、Ｒ２２、Ｒ２３、Ｒ２４を含む。領域Ｒ２１は、ヒータプレート２００の中央部に位置する。領域Ｒ２２は、領域Ｒ２１の外側に位置する。領域Ｒ２３は、領域Ｒ２２の外側に位置する。領域Ｒ２４は、領域Ｒ２３の外側に位置する。なお、第２ヒータ領域Ｒ２の平面形状や数は、任意でよい。例えば、第２ヒータ領域Ｒ２は略扇形であってもよい。
第２のヒータエレメント２３０ｂは、複数の第２ヒータ領域Ｒ２に設けられた複数の第２ヒータ電極２３９ｂを有する。例えば、複数の第２ヒータ領域Ｒ２のそれぞれに、第２ヒータ電極２３９ｂが１つずつ設けられる。
図１６（ｂ）は、図１６（ａ）に示す領域Ｂ６に設けられた第２ヒータ電極２３９ｂを例示する拡大図である。図１６（ｃ）は、図１６（ａ）に示す領域Ｂ７に設けられた第２ヒータ電極２３９ｂを例示する拡大図である。図示を省略するが、図１６（ｂ）に示す第２ヒータ電極２３９ｂ及び図１６（ｃ）に示す第２ヒータ電極２３９ｂのそれぞれは、一続きのパターンである。このように、各第２ヒータ領域Ｒ２に、一続きの帯状の第２ヒータ電極２３９ｂが設けられる。
なお、分割された全ての領域に第２ヒータ電極２３９ｂが設けられていなくてもよい。つまり、複数の第２ヒータ領域Ｒ２のうちのいずれかには、第２ヒータ電極２３９ｂが設けられなくてもよい。１つの第２ヒータ領域Ｒ２に設けられる第２ヒータ電極２３９ｂの数は、１以下である。
複数の第２ヒータ電極２３９ｂは、互いに独立している。例えば、領域Ｒ２１に配置された第２ヒータ電極２３９ｂは、領域Ｒ２２に配置された第２ヒータ電極２３９ｂとは電気的に接続されていない。領域Ｒ２２に配置された第２ヒータ電極２３９ｂは、領域Ｒ２３に配置された第２ヒータ電極２３９ｂとは電気的に接続されていない。領域Ｒ２３に配置された第２ヒータ電極２３９ｂは、領域Ｒ２４に配置された第２ヒータ電極２３９ｂとは電気的に接続されていない。
このように、複数の第２ヒータ電極２３９ｂ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。換言すれば、複数の第２ヒータ電極２３９ｂは、互いに電気的に接続されていない。これにより、第２ヒータ電極２３９ｂごとに電圧を印加することができる。すなわち、処理対象物Ｗの面内の温度を第２ヒータ領域Ｒ２ごとに独立して制御することができる。
図１７（ａ）〜図１７（ｃ）は、本実施形態に係る第１のヒータエレメントを例示する模式的平面図である。図１７（ａ）は、第１のヒータエレメントの領域（第１ヒータ領域）の一例を示す。
ヒータプレート２００は、第１のヒータエレメント２３０ａに関して複数の領域に分割され、各領域において独立した温度制御が行われる。例えば、図１７（ａ）に示すように、ヒータプレート２００は、複数の第１ヒータ領域Ｒ１を有する。
この例において、第１ヒータ領域Ｒ１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。複数の第１ヒータ領域Ｒ１は、領域Ｒ１１〜Ｒ１３２を含む。円周方向に沿って８分割された領域が、径方向に沿ってさらに４分割されている。なお、第１ヒータ領域Ｒ１の平面形状や数は、任意でよい。
第１のヒータエレメント２３０ａは、複数の第１ヒータ領域Ｒ１に設けられた複数の第１ヒータ電極２３９ａを有する。例えば、複数の第１ヒータ領域Ｒ１のそれぞれに、第１ヒータ電極２３９ａが１つずつ設けられる。
図１７（ｂ）は、図１７（ａ）に示す領域Ｂ８に設けられた第１ヒータ電極２３９ａを例示する拡大図である。図１７（ｃ）は、図１７（ａ）に示す領域Ｂ９に設けられた第１ヒータ電極２３９ａを例示する拡大図である。図示を省略するが、図１７（ｂ）に示す第１ヒータ電極２３９ａ及び図１７（ｃ）に示す第１ヒータ電極２３９ａは、それぞれ、一続きのパターンである。このように、各第１ヒータ領域Ｒ１に、一続きの帯状の第１ヒータ電極２３９ａが設けられる。
なお、分割された全ての領域に第１ヒータ電極２３９ａが設けられていなくてもよい。つまり、複数の第１ヒータ領域Ｒ１のうちのいずれかには、第１ヒータ電極２３９ａが設けられなくてもよい。１つの第１ヒータ領域Ｒ１に設けられる第１ヒータ電極２３９ａの数は、１以下である。
複数の第１ヒータ電極２３９ａ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。複数の第１ヒータ電極２３９ａは、互いに電気的に接続されていない。つまり、任意の第１ヒータ領域Ｒ１に配置された第１ヒータ電極２３９ａは、他の第１ヒータ領域Ｒ１に配置された第１ヒータ電極２３９ａとは電気的に接続されていない。これにより、第１ヒータ電極２３９ａごとに電圧を印加することができる。すなわち、処理対象物Ｗの面内の温度を第１ヒータ領域Ｒ１ごとに独立して制御することができる。
また、例えば、第１ヒータ領域Ｒ１の数は、図１６（ａ）に示した第２ヒータ領域Ｒ２の数よりも大きい。第１ヒータ電極２３９ａの数は、第２ヒータ電極２３９ｂの数よりも大きい。このように、第１ヒータ電極２３９ａが設けられる領域の数が多いことにより、第１ヒータ電極２３９ａによる温度の微調整が可能となる。以上により、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。
前述したように、第１のヒータエレメント２３０ａは、低出力ヒータであり、第２のヒータエレメント２３０ｂは、高出力ヒータである。すなわち、独立に制御される１つの第１ヒータ電極２３９ａの電気抵抗（その第１ヒータ電極２３９ａに電力を供給する給電端子間の電気抵抗）は、比較的高い。独立に制御される１つの第２ヒータ電極２３９ｂの電気抵抗（その第２ヒータ電極２３９ｂに電力を供給する給電端子間の電気抵抗）は、比較的低い。
第１のヒータエレメント２３０ａにおける抵抗密度は、第２のヒータエレメント２３０ｂにおける抵抗密度よりも高い。
第１のヒータエレメント２３０ａにおける抵抗密度とは、１つの第１ヒータ領域Ｒ１の面積に対する、その第１ヒータ領域Ｒ１に配置された第１ヒータ電極２３９ａの電気抵抗の比である。すなわち、第１のヒータエレメント２３０ａにおける抵抗密度は、（第１ヒータ電極２３９ａの電気抵抗）／（第１ヒータ領域Ｒ１の面積）により算出される。
同様に、第２のヒータエレメント２３０ｂにおける抵抗密度とは、１つの第２ヒータ領域Ｒ２の面積に対する、その第２ヒータ領域Ｒ２に配置された第２ヒータ電極２３９ｂの電気抵抗の比である。すなわち、第２のヒータエレメント２３０ｂにおける抵抗密度は、（第２ヒータ電極２３９ｂの電気抵抗）／（第２ヒータ領域Ｒ２の面積）により算出される。
第１ヒータ領域Ｒ１の面積及び第２ヒータ領域Ｒ２の面積を算出する際の、各領域の境界について説明する。
図１８（ａ）〜図１８（ｆ）は、本実施形態に係るヒータエレメントを説明する模式的平面図である。
図１８（ａ）に示す例では、ヒータプレート２００は、複数の領域Ｒ（Ｒａ〜Ｒｆ）に分割されている。領域Ｒは、第１ヒータ領域Ｒ１及び第２ヒータ領域Ｒ２のいずれかを表す。複数の領域Ｒには、複数のヒータ電極２３９が設けられる。領域Ｒが第１ヒータ領域Ｒ１である場合は、ヒータ電極２３９は第１ヒータ電極２３９ａとする。領域Ｒが第２ヒータ領域Ｒ２である場合は、ヒータ電極２３９は第２ヒータ電極２３９ｂとする。
図１８（ｂ）は、図１８（ａ）に示す領域Ｂａに設けられたヒータ電極２３９を例示する拡大図である。図１８（ｂ）に示す２つのヒータ電極２３９は、互いに独立している。このとき、領域Ｒの境界Ｅは、互いに独立したヒータ電極２３９の中点を通るように定められる。すなわち、ヒータ電極２３９が設けられた領域Ｒ同士が隣り合う場合、境界Ｅは独立したヒータ電極２３９の中間地点となる。また、図１８（ａ）の例において、境界Ｅは、ヒータプレート２００の中心を含む。なお、ヒータ電極２３９と後述する導電部２３５（図２３参照）とが隣り合う場合は、境界Ｅは、ヒータ電極２３９と導電部２３５との中間地点とすることができる。
図１８（ｃ）は、図１８（ａ）に示す領域Ｂｂに設けられたヒータ電極２３９を例示する拡大図である。例えば、領域Ｒｂにはヒータ電極２３９が設けられ、領域Ｒｃにはヒータ電極２３９が設けられない。このような場合には、領域Ｒの境界Ｅを、ヒータ電極２３９からヒータ電極２３９の幅Ｄだけ離れた位置としてもよい。
図１８（ｄ）は、図１８（ａ）に示す領域Ｂｃに設けられたヒータ電極２３９を例示する拡大図である。ヒータプレート２００の最外周においては、領域Ｒの境界Ｅは、ヒータプレートの最外周となる。
図１８（ｅ）は、別のヒータプレートを例示する模式的平面図である。図１８（ｅ）に示す例では、ヒータプレート２００は、複数の領域Ｒ（Ｒｇ〜Ｒｍ）に分割されている。図１８（ｆ）は、図１８（ｅ）に示す領域Ｂｄに設けられたヒータ電極２３９を例示する拡大図である。この場合も、領域Ｒの境界Ｅは、互いに独立したヒータ電極２３９の中点を通るように定められる。
以上説明したような境界Ｅに囲まれた領域の面積を、領域Ｒ（第１ヒータ領域Ｒ１または第２ヒータ領域Ｒ２）の面積とする。
図１９（ａ）及び図１９（ｂ）は、本実施形態に係るバイパス層を例示する模式的平面図である。
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。この例では、バイパス層２５０に、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。また、図１５（ａ）及び図１５（ｂ）に関して説明した接合領域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。
図１９（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１９（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、第１のヒータエレメント２３０ａの面積（第１ヒータ電極２３９ａの面積）よりも広く、第２のヒータエレメント２３０ｂの面積（第２ヒータ電極２３９ｂの面積）よりも広い。
図１９（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２０は、本実施形態に係るヒータプレートを例示する模式的分解図である。
図２０に表したように、この例において、バイパス層２５０は、第１のヒータエレメント２３０ａ及び第２のヒータエレメント２３０ｂの両方と電気的に接続されている。すなわち、１つのバイパス部２５１が、第１のヒータエレメント２３０ａ（第１ヒータ電極２３９ａ）と接続されており、第２のヒータエレメント２３０ｂ（第２ヒータ電極２３９ｂ）とも接続されている。言い換えると、第１のヒータエレメント２３０ａへの電力供給及び第２のヒータエレメント２３０ｂへの電力供給に共通のバイパス層２５０が用いられている。
実施形態においては、第１のヒータエレメント２３０ａへ電力を供給するバイパス層と、第２のヒータエレメント２３０ｂへ電力を供給するバイパス層と、の２層のバイパス層が設けられてもよい。ただし、図２０に示す例のように共通のバイパス層２５０が用いられることにより、ヒータプレート２００の層の数を抑えることができ、ヒータプレート２００全体の熱容量を小さくすることができる。したがって、温度の応答性（ランプレート）を向上させることができる。
第１のヒータエレメント２３０ａは、第１接続部２３３ａを有する。第１接続部２３３ａは、第１のヒータエレメント２３０ａに電力を供給する導電体（この例ではバイパス層２５０）が接続された部分である。例えば、第１接続部２３３ａは、図１１（ａ）及び図１１（ｂ）に関して説明したような第１のヒータエレメント２３０ａとバイパス層２５０との接合部に対応する。第１接続部２３３ａは、例えばバイパス層２５０と接する部分である。第１接続部２３３ａは、第１のヒータエレメント２３０ａに電流が入る部分Ａｉｎ（図５参照）及び第１のヒータエレメント２３０ａから電流が出る部分Ａｏｕｔ（図５参照）のいずれかである。バイパス層２５０が設けられない場合は、第１接続部２３３ａは、例えば第１のヒータエレメント２３０ａと給電端子との接合部に対応する。
同様に、第２のヒータエレメント２３０ｂは、第２接続部２３３ｂを有する。第２接続部２３３ｂは、第２のヒータエレメント２３０ｂに電力を供給する導電体（この例ではバイパス層２５０）が接続された部分である。例えば、第２接続部２３３ｂは、図１１（ａ）及び図１１（ｂ）に関して説明したような第２のヒータエレメント２３０ｂとバイパス層２５０との接合部に対応する。第２接続部２３３ｂは、例えばバイパス層２５０と接する部分である。第２接続部２３３ｂは、図５に関して説明した、第２のヒータエレメント２３０ｂに電流が入る部分Ｂｉｎ（図５参照）及び第２のヒータエレメント２３０ｂから電流が出る部分Ｂｏｕｔ（図５参照）のいずれかである。バイパス層２５０が設けられない場合は、第２接続部２３３ｂは、例えば第２のヒータエレメント２３０ｂと給電端子との接合部に対応する。
第１接続部２３３ａの面内の方向に沿った幅Ｄ３は、第２接続部２３３ｂの面内の方向に沿った幅Ｄ４よりも狭い。第１接続部２３３ａ及び第２接続部２３３ｂの近傍は、温度の特異点となりやすい。これに対して、処理対象物Ｗに近い第１接続部２３３ａの幅を小さくすることにより、第１接続部２３３ａの影響を抑え、処理対象物Ｗに生じる温度分布のムラを抑制することができる。
さらに、第１のヒータエレメント２３０ａ（第１ヒータ電極２３９ａ）は、第２接続部２３３ｂの少なくとも一部の上を覆う。言い換えれば、第１のヒータエレメント２３０ａの一部は、第２接続部２３３ｂと第１主面１０１との間に位置する。このように、第２接続部２３３ｂの上に第１のヒータエレメント２３０ａを配置することにより、第２接続部２３３ｂの影響を抑え、処理対象物Ｗに生じる温度分布のムラをさらに抑制することができる。
図２１は、本実施形態に係るヒータプレートを例示する模式的分解図である。
１つの第１ヒータ電極２３９ａは、電流の入り口に対応する第１接続部２３３ａ及び電流の出口に対応する第１接続部２３３ａの、２つの第１接続部２３３ａを有する。
２つの第１接続部２３３ａは、それぞれ、互いに異なるバイパス部２５１に接続される。一方は高電位のバイパス部２５１であり、他方は低電位のバイパス部２５１である。複数の第１ヒータ電極２３９ａにおいて、一方のバイパス部２５１（例えば低電位のバイパス部２５１）を共通化してもよい。
より具体的には、例えば、図２１に表したように、複数の第１ヒータ電極２３９ａは、第１ヒータ電極２３９ｐ、２３９ｑを有する。複数のバイパス部２５１は、バイパス部２５１ｐ、２５１ｑ、２５１ｒを有する。第１ヒータ電極２３９ｐは、バイパス部２５１ｐ及びバイパス部２５１ｒと接続されている。第１ヒータ電極２３９ｑは、バイパス部２５１ｑ及びバイパス部２５１ｒと接続されている。すなわち、第１ヒータ電極２３９ｐと第１ヒータ電極２３９ｑは、共通のバイパス部２５１ｒに接続されている。
これにより、第１のヒータエレメント２３０ａと電気的に接続されたバイパス部２５１の数を、第１ヒータ電極２３９ａの数（第１ヒータ領域Ｒ１の数）の２倍以下とすることができる。バイパス部２５１の数を抑えることにより、バイパス部２５１に接続される給電端子２８０の数を減らすことができる。したがって、温度の特異点による処理対象物Ｗの面内の温度ムラを抑制することができる。
図２２及び図２３は、本実施形態に係るヒータプレートを例示する模式的分解図である。図２２の例においては、１つの第１ヒータ領域Ｒ１において、第１ヒータ電極２３９ａが設けられていない。このように、複数の第１ヒータ領域Ｒ１のいずれかには、第１ヒータ電極２３９ａが設けられなくてもよい。これにより、第１ヒータ電極２３９ａが設けられない領域において、ヒータプレート２００を薄くすることができ、ヒータプレート２００の熱容量を小さくすることができる。したがって、処理対象物Ｗの温度の応答性（ランプレート）を向上させることができる。
一方、ヒータプレート２００の薄い部分の厚さと、ヒータプレート２００の厚い部分の厚さと、の差が大きすぎると、ヒータプレート２００の薄い部分の温度と、ヒータプレート２００の厚い部分の温度と、の差が大きくなる場合がある。これに対して、図２３の例においては、ヒータプレート２００は、第１のヒータエレメント２３０ａと同じ層に設けられた導電部（金属箔）２３５を有する。導電部２３５は、第１ヒータ電極２３９ａが設けられない第１ヒータ領域Ｒ１に設けられている。導電部２３５の厚さや材料は、第１のヒータエレメント２３０ａと同様とすることができる。導電部２３５は、第１のヒータエレメント２３０ａ、バイパス層２５０及び給電端子２８０などと絶縁されている。すなわち、導電部２３５は、外部から電力が供給されないダミーのヒータ電極である。
ダミーのヒータ電極を設けることにより、ヒータプレート２００の凹凸を改善し、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。
図２４は、本実施形態に係るヒータプレートを例示する模式的分解図である。
図２４に示した例では、図１〜図２３に関して説明したヒータプレート２００と比べて、第１のヒータエレメント２３０ａと第２のヒータエレメント２３０ｂとの積層順が異なる。図１〜図２３に示した例では、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よりも上方に位置する。換言すれば、第１のヒータエレメント２３０ａは、第１主面１０１と第２のヒータエレメント２３０ｂとの間に設けられる。
これに対して、図２４に示した例では、第２のヒータエレメント２３０ｂは、第１のヒータエレメント２３０ａよりも上方に位置する。換言すれば、第２のヒータエレメント２３０ｂは、第１主面１０１と第１のヒータエレメント２３０ａとの間に設けられる。このように、第１のヒータエレメント２３０ａの位置と第２のヒータエレメント２３０ｂの位置とを入れ替えてもよい。
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よりも上方に位置する場合、第１のヒータエレメント２３０ａと処理対象物Ｗとの間の距離は、第２のヒータエレメント２３０ｂと処理対象物Ｗとの間の距離よりも短い。第１のヒータエレメント２３０ａが処理対象物Ｗに比較的近いことにより、第１のヒータエレメント２３０ａによって処理対象物の温度を制御しやすくなる。すなわち、第２のヒータエレメント２３０ｂのパターンに起因して生じる処理対象物Ｗの面内の温度ムラを、第１のヒータエレメント２３０ａによって抑制しやすくなる。したがって、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。
一方、第２のヒータエレメント２３０ｂが第１のヒータエレメント２３０ａよりも上方に位置する場合、高出力の第２のヒータエレメント２３０ｂが処理対象物Ｗに比較的近い。これにより、処理対象物Ｗの温度の応答性（ランプレート）を向上させることができる。
図２５は、本実施形態に係るヒータプレートを例示する模式的分解図である。
第１の支持板２１０及び第２の支持板２７０の少なくともいずれかには、第１の支持板２１０と第２の支持板２７０との間に設けられた層の厚さに応じて、凹凸が形成される。すなわち、第１の支持板２１０及び第２の支持板２７０の少なくともいずれかは、深さが互いに異なる複数種類の凹部を有する。なお、図示を省略するが、第１の樹脂層２２０、第１のヒータエレメント２３０ａ、第２の樹脂層２４０、第２のヒータエレメント２３０ｂ、第３の樹脂層２４５、バイパス層２５０、及び第４の樹脂層２６０の少なくともいずれかにも、複数種類の凹凸が形成される。
例えば、第１の支持板２１０は、凹部２１３ａ、凹部２１３ｂ及び凹部２１３ｃを有する。言い換えれば、第１の支持板２１０は、Ｚ方向における位置が互いに異なる複数の部分Ｑ１〜Ｑ４を有する。部分Ｑ１は、第１の支持板２１０のうち最も第１主面１０１に近い部分である。部分Ｑ２〜Ｑ４は、それぞれ、凹部２１３ａ〜２１３ｃを形成する。
凹部２１３ａの深さは、部分Ｑ１と部分Ｑ２との間のＺ方向に沿った距離Ｌ１である。凹部２１３ｂの深さは、部分Ｑ１と部分Ｑ３との間のＺ方向に沿った距離Ｌ２である。凹部２１３ｃの深さは、部分Ｑ１と部分Ｑ４との間のＺ方向に沿った距離Ｌ３である。距離Ｌ１、距離Ｌ２及び距離Ｌ３は互いに異なる。
例えば、第２の支持板２７０は、凹部２７３ａ、凹部２７３ｂ及び凹部２７３ｃを有する。言い換えれば、第２の支持板２７０は、Ｚ方向における位置が互いに異なる複数の部分Ｑ５〜Ｑ８を有する。部分Ｑ５は、第２の支持板２７０のうち最も第１主面１０１から遠い部分である。部分Ｑ６〜Ｑ８は、それぞれ、凹部２７３ａ〜２７３ｃを形成する。
凹部２７３ａの深さは、部分Ｑ５と部分Ｑ６との間のＺ方向に沿った距離Ｌ４である。凹部２７３ｂの深さは、部分Ｑ５と部分Ｑ７との間のＺ方向に沿った距離Ｌ５である。凹部２７３ｃの深さは、部分Ｑ５と部分Ｑ８との間のＺ方向に沿った距離Ｌ６である。距離Ｌ４、距離Ｌ５及び距離Ｌ６は互いに異なる。
浅い凹部においてはヒータプレート２００が厚く、深い凹部においてはヒータプレート２００が薄い。例えば、厚い部分は、薄い部分に比べて温度が高くなりやすい。このため、複数種類の凹凸の配置パターンを調整することにより、処理対象物Ｗの面内の温度分布を調整することができる。これにより、処理対象物Ｗの面内の温度ムラを改善し、面内の温度分布の均一性を向上させることも可能である。
図２６（ａ）及び図２６（ｂ）は、本実施形態に係るヒータプレートを例示する模式図である。
図２６（ａ）は、ヒータプレートの模式的分解図である。実施形態においては、低出力ヒータが複数の層に設けられてもよい。例えば、図２６（ａ）に示した例においては、ヒータプレート２００は、第３のヒータエレメント２３０ｃと、樹脂層２４６と、をさらに有する。第３のヒータエレメント２３０ｃは、例えば第１のヒータエレメント２３０ａと同様の低出力ヒータである。なお、この例において、バイパス層２５０及び第４の樹脂層２６０は省略されている。
第３のヒータエレメント２３０ｃは、給電端子２８０またはバイパス層２５０と電気的に接続されており、電流が流れることによって発熱する。第３のヒータエレメント２３０ｃは、第１のヒータエレメント２３０ａが設けられた層及び第２のヒータエレメント２３０ｂが設けられた層とは異なる層に設けられる。この例では、第１の支持板２１０と第１の樹脂層２２０との間に第３のヒータエレメント２３０ｃが設けられ、第３のヒータエレメント２３０ｃと第１の支持板２１０との間に樹脂層２４６が設けられる。
第３のヒータエレメント２３０ｃは、例えば、複数の帯状の第３ヒータ電極２３９ｃを有する。第３のヒータエレメント２３０ｃ（第３ヒータ電極２３９ｃ）の厚さや幅、材料は、第１のヒータエレメント２３０ａと同様とすることができる。
第３のヒータエレメント２３０ｃの電気抵抗は、第２のヒータエレメント２３０ｂの電気抵抗よりも高い。すなわち、１つの第３ヒータ電極２３９ｃの電気抵抗（その第３ヒータ電極２３９ｃに電力を供給する給電端子間の電気抵抗）は、１つの第２ヒータ電極２３９ｂの電気抵抗よりも高い。
図２６（ｂ）は、第２のヒータエレメント２３０ｂ及び第３のヒータエレメント２３０ｃを例示する拡大平面図である。
図２６（ｂ）のようにＺ方向に沿って見たときに、第３のヒータエレメント２３０ｃ（第３ヒータ電極２３９ｃ）は、折れ曲がり部２３を有する。Ｚ方向に沿って見たときに、第３のヒータエレメント２３０ｃの折れ曲がり部２３の数は、第２のヒータエレメント２３０ｂの折れ曲がり部の数よりも多い。
Ｚ方向に沿って見たときに、第３のヒータエレメント２３０ｃは、例えば第４部分Ｐ４を含む。第４部分Ｐ４は、第２のヒータエレメント２３０ｂの互いに離間した部分（Ｐ１、Ｐ２）の間に位置する。すなわち、Ｚ方向に沿って見たときに、第３のヒータエレメント２３０ｃは、第２のヒータエレメント２３０ｂの隙間に位置する部分を有する。また、例えば、第４部分Ｐ４は、Ｚ方向に沿って見たときに、第１のヒータエレメント２３０ａの隙間に位置する。
第１及び第２のヒータエレメント２３０ａ、２３０ｂのパターンに起因して生じる処理対象物Ｗの面内の温度ムラを、第３のヒータエレメント２３０ｃによって抑制することができる。したがって、処理対象物Ｗの面内）温度分布の均一性をさらに向上させることができる。
図２７は、本実施形態のヒータプレートの変形例を例示する模式的分解図である。
図２７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と第１のヒータエレメント２３０ａ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４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（第１及び第２のヒータエレメント２３０ａ、２３０ｂ）との間に設けられてもよい。すなわち、バイパス層２５０は、ヒータエレメント（第１及び第２のヒータエレメント２３０ａ、２３０ｂ）とセラミック誘電体基板１００との間に設けられてもよい。
この場合においても、バイパス層２５０により、第１及び第２のヒータエレメント２３０ａ、２３０ｂ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、処理対象物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と第１のヒータエレメント２３０ａとの間、及び、第２のヒータエレメント２３０ｂと第２の支持板２７０との間の双方に設けられてもよい。すなわち、ヒータプレート２００は、２つのバイパス層２５０を有してもよい。
図２８は、本実施形態のヒータプレートを例示する模式的平面図である。
図２８に表したように、第２のヒータエレメント２３０ｂは、接続領域２３６を有する。接続領域２３６は、第２のヒータエレメント２３０ｂに電力を供給する導電体（この例ではバイパス層２５０）が接続された領域である。接続領域２３６は、上記の第２接続部２３３ｂを含む。接続領域２３６は、第２のヒータエレメント２３０ｂに電流が入る部分Ｂｉｎ（図５参照）及び第２のヒータエレメント２３０ｂから電流が出る部分Ｂｏｕｔ（図５参照）のいずれかを含む。バイパス層２５０が設けられない場合は、接続領域２３６は、例えば第２のヒータエレメント２３０ｂと給電端子との接合部に対応する。
Ｚ方向に沿って見たときに、接続領域２３６は、例えば、略円形である。接続領域２３６の幅（直径）Ｄ９は、第２ヒータ電極２３９ｂの幅Ｄ２よりも大きい。したがって、接続領域２３６は、第２ヒータ電極２３９ｂと比べて発熱が小さい。換言すれば、接続領域２３６は、第２のヒータエレメント２３０ｂにおいて、温度の特異点となりやすい領域である。
この例では、Ｚ方向に沿って見たときに、第１のヒータエレメント２３０ａの少なくとも一部は、接続領域２３６と重なる。換言すれば、第２のヒータエレメント２３０ｂの接続領域２３６の上に、第１のヒータエレメント２３０ａの少なくとも一部が設けられている。これにより、発熱が小さい第２のヒータエレメント２３０ｂの接続領域２３６に起因して生じる処理対象物Ｗの面内の温度ムラを、第１のヒータエレメント２３０ａで抑制することができる。したがって、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。
図２９（ａ）及び図２９（ｂ）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２９（ａ）は、本具体例の給電端子を表す模式的平面図である。図２９（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２９（ａ）及び図２９（ｂ）に表した給電端子２８０は、接続部材２８１と、導線部２８３と、支持部２８５と、接合部２８７と、を有する。接続部材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。この例では、接続部材２８１は、ソケットを接続可能なピン状である。ただし、接続部材２８１の形状は、接続される部材の形状に応じて適宜に変更することができる。例えば、給電端子２８０に接続され外部から電力を供給する部材がピン状の場合には、接続部材２８１は、ピン状の部材を接続可能なソケット状であってもよい。導線部２８３は、接続部材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２９（ｂ）に表した矢印Ｃ１４のように、接合部２８７は、第１のヒータエレメント２３０ａ及び第２のヒータエレメント２３０ｂの少なくともいずれかまたはバイパス層２５０と接合される。これにより、給電端子２８０は、第１のヒータエレメント２３０ａ及び第２のヒータエレメント２３０ｂの少なくともいずれかに電力を供給する。接合部２８７がバイパス層２５０と接合された場合には、給電端子２８０は、バイパス層２５０を介して、第１のヒータエレメント２３０ａ及び第２のヒータエレメント２３０ｂの少なくともいずれかに電力を供給する。
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、接続部材２８１は、ベースプレート３００に固定される。一方で、接合部２８７は、第１のヒータエレメント２３０ａ及び第２のヒータエレメント２３０ｂの少なくともいずれかまたはバイパス層２５０と接合される。ベースプレート３００と、第１のヒータエレメント２３０ａ、第２のヒータエレメント２３０ｂ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、第１のヒータエレメント２３０ａ、第２のヒータエレメント２３０ｂ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、第１のヒータエレメント２３０ａ、第２のヒータエレメント２３０ｂ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。また、第１のヒータエレメント２３０ａ、第２のヒータエレメント２３０ｂまたはバイパス層２５０と、給電端子２８０と、の接触部における抵抗を、接合部２８７によって低くすることができる。これにより、異常発熱を抑えることができ、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。
接続部材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、接続部材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、接続部材２８１の径Ｄ８が導線部２８３の径Ｄ５よりも大きいため、接続部材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が接続部材２８１の径Ｄ８よりも小さいため、導線部２８３は、接続部材２８１よりも変形しやすく、接続部材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及び接合部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、第１のヒータエレメント２３０ａ、第２のヒータエレメント２３０ｂ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３０は、本実施形態の給電端子の変形例を表す模式的断面図である。
この例では、実施形態に係る静電チャックは、前述の給電端子２８０の代わりに給電端子２８０ａを有する。給電端子２８０ａは、給電部（本体部）２８１ａと、端子部２８１ｂと、を有する。給電端子２８０ａは、例えば、コンタクトプローブである。
例えば、ベースプレート３００には、孔３９０が設けられる。筒状のスリーブ２８３ａは、孔３９０に対して固定される。給電端子２８０ａは、スリーブ２８３ａの内部に設けられ、例えば螺合などによりベースプレート３００に対して固定される。
給電部２８１ａには、第１のヒータエレメント２３０ａ及び第２のヒータエレメント２３０ｂの少なくともいずれかに外部から電力を供給するソケット２８５ａを接続することができる。この例では、給電部２８１ａは、ソケット２８５ａを接続可能なピン状である。ただし、給電部２８１ａの形状は、接続される部材の形状に応じて適宜に変更することができる。例えば、給電端子２８０ａに接続され外部から電力を供給する部材がピン状の場合には、給電部２８１ａは、ピン状の部材を接続可能なソケット状であってもよい。
端子部２８１ｂは、給電端子２８０ａの先端に設けられ、第１のヒータエレメント２３０ａ及び第２のヒータエレメント２３０ｂの少なくともいずれかまたはバイパス層２５０に接触する。端子部２８１ｂは、給電部２８１ａに対して摺動可能であり、給電端子２８０ａは伸縮可能である。また、給電端子２８０ａは、給電部２８１ａに対して固定されたバネを内部に有する。端子部２８１ｂは、そのバネにより、給電端子２８０ａが伸びるように付勢されている。
端子部２８１ｂは、ヒータプレート２００（第１のヒータエレメント２３０ａ及び第２のヒータエレメント２３０ｂの少なくともいずれかまたはバイパス層２５０）に押圧される。このとき、給電端子２８０ａは、バネの弾性力に抗して縮んだ状態である。言い換えれば、端子部２８１ｂは、バネの弾性力によって第１のヒータエレメント２３０ａ及び第２のヒータエレメント２３０ｂの少なくともいずれかまたはバイパス層２５０へ向かう方向に付勢され、押し当てられている。これにより、ソケット２８５ａは、給電端子２８０ａを介して、第１のヒータエレメント２３０ａ及び第２のヒータエレメント２３０ｂの少なくともいずれかまたはバイパス層２５０と電気的に接続される。第１のヒータエレメント２３０ａ及び第２のヒータエレメント２３０ｂの少なくともいずれかまたはバイパス層２５０には、給電端子２８０ａ及びソケット２８５ａを介して、外部から電力が供給される。
このような給電端子２８０ａを用いた場合は、給電端子を溶接などで接合する場合に比べて、給電のために設けられる孔（ベースプレート３００の孔３９０や、第２の支持板２７０の孔２７３）の径を小さくすることができる。給電端子を溶接などで接合する場合に比べて、給電端子２８０ａを小さくすることができるため、給電端子２８０ａの周辺が温度の特異点となることを抑制できる。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。
静電チャック１０は、例えば、第１のヒータエレメント２３０ａに電力を供給する第１給電端子と、第２のヒータエレメント２３０ｂに電力を供給する第２給電端子と、を有する。第１給電端子は、例えば、上記の給電端子２８０ａである。給電端子２８０ａの端子部２８１ｂは、例えば、第１のヒータエレメント２３０ａに押圧され、第１のヒータエレメント２３０ａと電気的に接続される。これにより、第１のヒータエレメント２３０ａには、バイパス層２５０を介さずに、外部から電力が供給される。一方、第２給電端子は、例えば、上記の給電端子２８０である。給電端子２８０の接合部２８７は、第２のヒータエレメント２３０ｂと接合され、第２のヒータエレメント２３０ｂと電気的に接続される。これにより、第２のヒータエレメント２３０ｂには、バイパス層２５０を介さずに、外部から電力が供給される。
また、第１給電端子及び第２給電端子は、バイパス層２５０を介して、ヒータプレート２００に電力を供給してもよい。第１給電端子（給電端子２８０ａ）の端子部２８１ｂは、例えば、バイパス層２５０に押圧され、バイパス層２５０と電気的に接続される。バイパス層２５０は、第１のヒータエレメント２３０ａと電気的に接続される。これにより、第１のヒータエレメント２３０ａには、バイパス層２５０を介して、外部から電力が供給される。一方、第２給電端子（給電端子２８０）は、バイパス層２５０と接合され、バイパス層２５０と電気的に接続される。バイパス層２５０は、第２のヒータエレメント２３０ｂと電気的に接続される。これにより、第２のヒータエレメント２３０ｂには、バイパス層２５０を介して、外部から電力が供給される。
このように、第１給電端子及び第２給電端子の一方が、給電端子２８０であり、他方が給電端子２８０ａであってもよい。なお、第１給電端子及び第２給電端子の両方が給電端子２８０であってもよいし、第１給電端子及び第２給電端子の両方が給電端子２８０ａであってもよい。
図３１は、実施形態に係るウェーハ処理装置を例示する模式的断面図である。
本実施形態に係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２７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及び静電チャック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３２は、実施形態に係るウェーハ処理装置の変形例を例示する模式的断面図である。 図３２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されてもよい。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３３は、実施形態に係るウェーハ処理装置の変形例を例示する模式的断面図である。 図３３に表したように、この例では、高周波電源５０４が、第２のヒータエレメント２３０ｂと電気的に接続されている。このように、高周波電圧を、第２のヒータエレメント２３０ｂと上部電極５１０との間に印加してもよい。または、高周波電圧を、第１のヒータエレメント２３０ａ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を介して第１及び第２のヒータエレメント２３０ａ、２３０ｂに電気的に接続される。例えば、高周波電圧を第１のヒータエレメント２３０ａの複数の第１ヒータ領域Ｒ１（複数の第１ヒータ電極２３９ａ）に選択的に印加する。または、高周波電圧を第２のヒータエレメント２３０ｂの複数の第２ヒータ領域Ｒ２（複数の第２ヒータ電極２３９ｂ）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と第１のヒータエレメント２３０ａと第２のヒータエレメント２３０ｂとに電気的に接続されてもよい。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、第１のヒータエレメント２３０ａと上部電極５１０との間、及び、第２のヒータエレメント２３０ｂと上部電極５１０との間のそれぞれに印加されてもよい。
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、静電チャックが備える各要素の形状、寸法、材質、配置、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 静電チャック、 ２１〜２３ 折れ曲がり部、 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 ヒータプレート、 ２０１ リフトピン孔、 ２１０ 第１の支持板、 ２１３ａ〜２１３ｃ 凹部、 ２２０ 第１の樹脂層、 ２３０ａ 第１のヒータエレメント、 ２３０ｂ 第２のヒータエレメント、 ２３０ｃ 第３のヒータエレメント、 ２３３ａ 第１接続部、 ２３３ｂ 第２接続部、 ２３５ 導電部、 ２３６ 接続領域、 ２３９ａ 第１ヒータ電極、 ２３９ｂ 第２ヒータ電極、 ２３９ｃ 第３ヒータ電極、 ２４０ 第２の樹脂層、 ２４５ 第３の樹脂層、 ２４６ 樹脂層、 ２５０ バイパス層、 ２５１ バイパス部、 ２５３ 切り欠き部、 ２６０ 第４の樹脂層、 ２７０ 第２の支持板、 ２７３ａ〜２７３ｃ 凹部、 ２８０、２８０ａ 給電端子、 ２８１ 接続部材、 ２８１ａ 給電部、 ２８１ｂ 端子部、 ２８３ 導線部、 ２８３ａ スリーブ、 ２８５ 支持部、 ２８５ａ ソケット、 ２８７ 接合部、 ３００ ベースプレート、 ３０１ 連通路、 ３０３ 下面、 ３２１ 導入路、 ４０３ 接着剤、 ４１０ 上部電極、 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、 Ｄ、Ｄ１〜Ｄ９ 幅、 Ｅ 境界、 ＪＡ 接合領域、 Ｌ１〜Ｌ６ 距離、 Ｐｘ 位置、 Ｒ１ 第１ヒータ領域、 Ｒ２ 第２ヒータ領域、 Ｔｗ 温度、 Ｗ 処理対象物

Claims (20)

  1. 処理対象物が載置される第１主面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に設けられた電極層と、
    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、
    前記ベースプレートと前記第１主面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、
    電流が流れることにより発熱する第１のヒータエレメントと、
    電流が流れることにより発熱する第２のヒータエレメントと、
    を有し、
    前記第１主面に対して垂直な方向に沿って見たときに、前記第１のヒータエレメントの折れ曲がりは、前記第２のヒータエレメントの折れ曲がりよりも多く、前記第１のヒータエレメントは、前記第２のヒータエレメントの隙間に位置する部分を有することを特徴とする静電チャック。
  2. 前記ヒータプレートは、複数の第１ヒータ領域と、複数の第２ヒータ領域と、を有し、
    前記第１のヒータエレメントは、前記複数の第１ヒータ領域において互いに独立して設けられた複数の第１ヒータ電極を有し、
    前記第２のヒータエレメントは、前記複数の第２ヒータ領域において互いに独立して設けられた複数の第２ヒータ電極を有し、
    前記第１ヒータ領域の数は、前記第２ヒータ領域の数よりも大きい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ヒータ電極の電気抵抗は、前記第２ヒータ電極の電気抵抗よりも高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２のヒータエレメントは、前記第２のヒータエレメントに電力を供給する導電体が接続された接続領域を有し、
    前記第１主面に対して垂直な方向に沿って見たときに、前記第１のヒータエレメントの少なくとも一部は、前記接続領域と重なることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の静電チャック。
  5. 前記ヒータプレートは、導電性を有し前記第１のヒータエレメント及び前記第２のヒータエレメントの少なくともいずれかと電気的に接続されたバイパス層をさらに有することを特徴とする請求項２または３に記載の静電チャック。
  6. 前記バイパス層は、前記第１のヒータエレメント及び前記第２のヒータエレメントの両方と電気的に接続されたことを特徴とする請求項５記載の静電チャック。
  7. 前記バイパス層は、複数のバイパス部を有し、
    前記第１のヒータエレメントと電気的に接続された前記バイパス部の数は、前記第１ヒータ領域の数の２倍以下であることを特徴とする請求項５または６に記載の静電チャック。
  8. 前記複数の前記第１ヒータ領域のいずれかには、前記第１ヒータ電極が設けられないことを特徴とする請求項２、３、５〜７のいずれか１つに記載の静電チャック。
  9. 前記複数の前記第１ヒータ領域のいずれかには、前記第１ヒータ電極が設けられず、
    前記ヒータプレートは、前記第１ヒータ電極が設けられない前記第１ヒータ領域に設けられた導電部を有し、
    前記導電部は、外部から給電されないことを特徴とする請求項２、３、５〜７のいずれか１つに記載の静電チャック。
  10. 前記ヒータプレートは、電流が流れることにより発熱する第３のヒータエレメントをさらに有し、
    前記第３のヒータエレメントは、前記第１のヒータエレメントが設けられた層及び前記第２のヒータエレメントが設けられた層とは異なる層に設けられ、
    前記第１主面に対して垂直な方向に沿って見たときに、前記第３のヒータエレメントの折れ曲がりは、前記第２のヒータエレメントの折れ曲がりよりも多く、前記第３のヒータエレメントは、前記第２のヒータエレメントの隙間に位置する部分を有する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. 前記第１のヒータエレメントは、前記第１主面と前記第２のヒータエレメントとの間に設けられたことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１つに記載の静電チャック。
  12. 前記ヒータプレートは、第１の支持板及び第２の支持板の少なくともいずれかをさらに有し、
    前記第１の支持板は、前記第１のヒータエレメント及び前記第２のヒータエレメントの上に設けられ、
    前記第２の支持板は、前記第１のヒータエレメント及び前記第２のヒータエレメントの下に設けられ、
    前記第１の支持板の熱伝導率は、前記第１のヒータエレメントの熱伝導率よりも高く、前記第２のヒータエレメントの熱伝導率よりも高く、
    前記第２の支持板の熱伝導率は、前記第１のヒータエレメントの熱伝導率よりも高く、前記第２のヒータエレメントの熱伝導率よりも高いことを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１つに記載の静電チャック。
  13. 前記第１の支持板及び前記第２の支持板の少なくともいずれかは、深さが互いに異なる複数種類の凹部を有することを特徴とする請求項１２記載の静電チャック。
  14. 前記第１のヒータエレメントは、前記第１のヒータエレメントに電力を供給する導電体が接続された第１接続部を有し、
    前記第２のヒータエレメントは、前記第２のヒータエレメントに電力を供給する導電体が接続された第２接続部を有し、
    前記第１接続部の幅は、前記第２接続部の幅よりも狭いことを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１つに記載の静電チャック。
  15. 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接続部材と、
    前記接続部材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第１のヒータエレメント及び前記第２のヒータエレメントの少なくともいずれかと接合された接合部と、
    を有し、前記電力を前記第１のヒータエレメント及び前記第２のヒータエレメントの少なくともいずれかに供給することを特徴とする請求項１〜１４のいずれか１つに記載の静電チャック。
  16. 前記ベースプレートに設けられ、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給電部と、
    前記給電部と接続され、前記第１のヒータエレメント及び前記第２のヒータエレメントの少なくともいずれかに押圧された端子部と、
    を有することを特徴とする請求項１〜１４のいずれか１つに記載の静電チャック。
  17. 前記ベースプレートに設けられ、前記ヒータプレートに電力を供給する第１給電端子と、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第２給電端子と、をさらに備え、
    前記第１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給電部と、
    前記給電部と接続され、前記第１のヒータエレメントに押圧された端子部と、
    を有し、電力を前記第１のヒータエレメントに供給し、
    前記第２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接続部材と、
    前記接続部材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第２のヒータエレメントと接合された接合部と、
    を有し、電力を前記第２のヒータエレメントに供給することを特徴とする請求項１〜１４のいずれか１つに記載の静電チャック。
  18. 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接続部材と、
    前記接続部材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第１のヒータエレメント及び前記第２のヒータエレメントの少なくともいずれかに供給することを特徴とする請求項５〜７のいずれか１つに記載の静電チャック。
  19. 前記ベースプレートに設けられ、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給電部と、
    前記給電部と接続され、前記バイパス層に押圧された端子部と、
    を有することを特徴とする請求項５〜７のいずれか１つに記載の静電チャック。
  20. 前記ベースプレートに設けられ、前記ヒータプレートに電力を供給する第１給電端子と、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第２給電端子と、をさらに備え、
    前記第１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給電部と、
    前記給電部と接続され、前記バイパス層に押圧された端子部と、
    を有し、電力を前記第１のヒータエレメントに供給し、
    前記第２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接続部材と、
    前記接続部材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電力を前記第２のヒータエレメントに供給することを特徴とする請求項５〜７のいずれか１つに記載の静電チャック。
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