JP7257211B2

JP7257211B2 - セラミックヒータ

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Publication number: JP7257211B2
Application number: JP2019058269A
Authority: JP
Inventors: 昇平林; 豊海野
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 2019-03-26
Filing date: 2019-03-26
Publication date: 2023-04-13
Anticipated expiration: 2039-03-26
Also published as: JP2020161284A

Description

本発明は、セラミックヒータに関する。

セラミックヒータとしては、ウエハ載置面を有する円盤状のセラミックプレートと、そのセラミックプレートのうちウエハ載置面とは反対側の裏面に接合された筒状シャフトと、セラミックプレートに埋設された抵抗発熱体とを備えたものが知られている。例えば、特許文献１には、大径部と小径部とを有する筒状シャフトのうち大径部の端面がセラミックプレートの裏面に接合されたセラミックヒータが開示されている。このセラミックヒータは、抵抗発熱体の両端のそれぞれに接続される端子を有している。端子は、セラミックプレートの裏面に筒状シャフトを投影したときの小径部に囲まれた円形の中央領域に露出するように設けられている。

特開２０１１－８６６２０号公報

しかしながら、中央領域のみに端子を配置すると、中央領域が特異的に低温になることがあり、ウエハの均熱性を悪化することがあった。特に、セラミックプレートを複数のゾーンに分けてゾーンごとに抵抗発熱体を埋設する場合には、中央領域に多くの端子が配置されるため、それらの端子によってウエハの均熱性が大きく悪化することがあった。

本発明はこのような課題を解決するためになされたものであり、端子による均熱性の悪化を低減することを主目的とする。

本発明のセラミックヒータは、
ウエハ載置面を有する円盤状のセラミックプレートと、
小径部と大径部とを有し、前記セラミックプレートのうち前記ウエハ載置面とは反対側の裏面に前記大径部の端面が接合された筒状シャフトと、
前記セラミックプレートに埋設された第１抵抗発熱体と、
前記第１抵抗発熱体の両端のそれぞれに接続され、前記セラミックプレートの前記裏面に前記筒状シャフトを投影したときの前記小径部と前記大径部とによって囲まれた環状領域に露出するように設けられた一対の第１端子と、
を備えたものである。

このセラミックヒータでは、一対の第１端子は、セラミックプレートの裏面に筒状シャフトを投影したときの小径部と大径部とによって囲まれた環状領域に露出するように設けられている。このように第１抵抗発熱体の一対の第１端子を環状領域に設けることにより、中央領域のみに端子を設ける場合と比較して、端子による均熱性の悪化を低減することができる。

本発明のセラミックヒータにおいて、前記セラミックプレートは、複数のゾーンを有し、前記第１抵抗発熱体は、前記ゾーンごとに設けられていてもよい。こうすれば、第１抵抗発熱体の数に応じた多くの第１端子が環状領域に設けられることになるが、多くの第１端子を中央領域のみに設ける場合と比較して、分散して配置することができるため、端子による均熱性の悪化を抑制することができる。

本発明のセラミックヒータにおいて、前記第１端子は、引き出し線を用いることなく前記第１抵抗発熱体の端部に接続されていてもよい。引き出し線は、通常、第１抵抗発熱体よりも発熱量が小さいものの、発熱が生じる。そのため、第１抵抗発熱体の端部から第１端子までをセラミックプレートに埋設された引き出し線で接続する場合、第１抵抗発熱体による加熱と引き出し線による加熱とのバランスを取るのが難しい。また、引き出し線のスペースを確保するとセラミックプレートが厚くなるなどの問題が生じる。しかし、ここでは、第１端子は、引き出し線を用いることなく第１抵抗発熱体の端部に接続されているため、第１抵抗発熱体による加熱と引き出し線による加熱とのバランスを考慮する必要がない。

本発明のセラミックヒータにおいて、前記大径部の内径は、前記ウエハ載置面に載置されるウエハの直径より大きく、前記第１端子は、前記環状領域のうち前記ウエハの外側に設けられていてもよい。こうすれば、ウエハから筒状シャフトへの抜熱による均熱性の悪化やウエハから第１端子への抜熱による均熱性の悪化を低減することができる。

本発明のセラミックヒータにおいて、前記大径部は、放熱フィンを備えていてもよい。こうすれば、ウエハの熱を筒状シャフトの大径部の放熱フィンから放出することができるため、ウエハから筒状シャフトへの抜熱を大きくしたいときに有用である。

本発明のセラミックヒータは、前記第１端子に接続され、前記筒状シャフトの内部空間を経由して外部に引き出されるフレキシブルな第１端子用給電線を備えていてもよい。こうすれば、第１端子にリジッドな給電棒を接続する場合に比べて、容易に配線することができる。

本発明のセラミックヒータは、前記セラミックプレートに埋設された第２抵抗発熱体と、前記第２抵抗発熱体の両端のそれぞれに接続され、前記セラミックプレートの前記裏面に前記筒状シャフトを投影したときの前記小径部に囲まれた円形領域に露出するように設けられた第２端子と、を備えていてもよい。こうすれば、第１抵抗発熱体の第１端子は環状領域に設けられ、第２抵抗発熱体の第２端子は中央領域に設けられる。すなわち、第１及び第２端子を分散して配置することができる。

こうした本発明のセラミックヒータにおいて、前記第１抵抗発熱体は、前記セラミックプレートの外周側に設けられ、前記第２抵抗発熱体は、前記セラミックプレートの中央部に設けられていてもよい。こうすれば、セラミックプレートの中央部に設けられた第２抵抗発熱体は、中央領域に設けられた第２端子と接続しやすいし、セラミックプレートの外周側に設けられた第１抵抗発熱体は、中央領域の外側の環状領域に設けられた第１端子と接続しやすい。

本発明のセラミックヒータは、前記セラミックプレートの前記環状領域に取り付けられた温度センサと、前記温度センサに接続され、前記筒状シャフトの内部空間を経由して外部に引き出されるフレキシブルな信号線と、を備えていてもよい。従来、セラミックプレートの外周側の温度を測定するには、半径方向に沿って溝又は穴からなる通路を設け、その通路に温度センサを差し込んでいたが、ここでは、環状領域に温度センサを取り付けるため、均熱性を損ねるおそれのある通路が不要になる。そのため、均熱性が向上する。

本発明のセラミックヒータは、直線部と該直線部の先端に設けられたＳ字部とを有する筒状の熱電対ガイドと、前記熱電対ガイドに挿通された熱電対と、を備え、前記熱電対ガイドは、前記小径部の内部に前記直線部が配置され、前記小径部の内部から前記環状領域に向かって前記Ｓ字部が配置され、前記熱電対は、前記セラミックプレートの前記環状領域の温度を測定してもよい。この場合も、セラミックプレートの環状領域の温度を測定するために半径方向に沿って溝又は穴からなる通路を設ける必要がない。そのため、均熱性が向上する。また、熱電対故障時には、故障した熱電対を熱電対ガイドから抜き去り、正常な熱電対を熱電対ガイドに挿通し直せばよいため、容易に対処することができる。

セラミックヒータ１０の斜視図。図１のＡ－Ａ断面図。セラミックプレート２０の裏面図。セラミックヒータ１０の製造工程の一部を示す説明図。温度センサ３６，３８を取り付けたセラミックヒータ１０の縦断面図。熱電対４６及び熱電対ガイド４８を取り付けたセラミックヒータ１０の縦断面図。放熱フィン４０ｃを備えた筒状シャフト４０の縦断面図。セラミックプレート１２０の裏面図。セラミックヒータ２１０の縦断面図。セラミックプレート２２０の裏面図。セラミックヒータ３１０の縦断面図。セラミックヒータ１０の製造工程の一部を示す説明図。

本発明の好適な実施形態を、図面を参照しながら以下に説明する。図１はセラミックヒータ１０の斜視図、図２は図１のＡ－Ａ断面図、図３はセラミックプレート２０の裏面図、図４はセラミックヒータ１０の製造工程の一部を示す説明図である。

セラミックヒータ１０は、エッチングやＣＶＤなどの処理が施されるウエハＷを加熱するために用いられるものであり、真空チャンバ２（図２参照）内に設置される。このセラミックヒータ１０は、ウエハ載置面２０ａを有する円盤状のセラミックプレート２０と、セラミックプレート２０のウエハ載置面２０ａとは反対側の面（裏面）２０ｂに接合された筒状シャフト４０とを備えている。

セラミックプレート２０は、窒化アルミニウムやアルミナなどに代表されるセラミック材料からなる円盤状のプレートである。セラミックプレート２０の直径は特に限定されるものではないが、例えば３００ｍｍ程度である。セラミックプレート２０は、セラミックプレート２０と同心円状の仮想境界Ｂ１（図３参照）によって円環状の外周側ゾーンＺｏと円形の内周側ゾーンＺｉとに分けられている。外周側ゾーンＺｏは、セラミックプレート２０の直径方向の仮想線Ｂ２によって２つの半円環状の小ゾーンＺｓに分けられている。セラミックプレート２０は、外周側ゾーンＺｏの小ゾーンＺｓのそれぞれに対応して埋設された２つの外周側抵抗発熱体（第１抵抗発熱体）２２と、内周側ゾーンＺｉに対応して埋設された内周側抵抗発熱体（第２抵抗発熱体）２４とを備えている。各抵抗発熱体２２，２４は、例えばモリブデン、タングステン又は炭化タングステンを主成分とするコイルで構成されている。また、セラミックプレート２０は、複数のリフトピン穴２６（図３参照）を備えている。リフトピン穴２６は、セラミックプレート２０の裏面２０ｂからウエハ載置面２０ａまで貫通しており、図示しないリフトピンが挿通される。リフトピンは、真空チャンバ２内に設置されたアクチュエータによって上下に駆動され、ウエハ載置面２０ａに載置されたウエハＷを持ち上げる役割を果たす。本実施形態では、リフトピン穴２６は、大径部４０ｂよりも大きな径の円周上に沿って等間隔に３つ設けられている。

筒状シャフト４０は、セラミックプレート２０と同じく窒化アルミニウム、アルミナなどのセラミック材料で形成されている。筒状シャフト４０は、小径部４０ａと大径部４０ｂとを備えている。小径部４０ａは、筒状シャフト４０の下端から所定の高さまでの部分であり、内径ｄ１の筒状部である。大径部４０ｂは、筒状シャフト４０の所定の高さから拡径されたあと筒状シャフト４０の上端までの部分であり、内径ｄ２（＞ｄ１）の筒状部である。内径ｄ１に対する内径ｄ２の比（ｄ２／ｄ１）は、既存のチャンバへのレトロフィットの観点から８．０以下にすることが好ましい。小径部４０ａの高さｈ１は大径部４０ｂの高さｈ２よりも高い（ｈ１＞ｈ２）。高さｈ２についても既存のチャンバへのレトロフィットを考慮すると５０ｍｍ以下にすることが好ましい。筒状シャフト４０は、上端（大径部４０ｂの端面）がセラミックプレート２０に固相接合されている。

外周側抵抗発熱体２２は、図３に示すように、一対の端子(第１端子）２２ａ，２２ｂの一方から端を発し、一筆書きの要領で複数の折り返し部で折り返されつつ小ゾーンＺｓのほぼ全域に配線されたあと一対の端子２２ａ，２２ｂの他方に至るように形成されている。端子２２ａ，２２ｂは、金属（例えばモリブデンやモリブデン合金）製でリベット状の部材である。端子２２ａ，２２ｂは、セラミックプレート２０の裏面２０ｂに筒状シャフト４０を投影したときの小径部４０ａと大径部４０ｂとによって囲まれた環状領域２０ｃ（図３のハッチング領域）に露出するように設けられている。端子２２ａ，２２ｂは、コイル状の外周側抵抗発熱体２２の両端のそれぞれにワイヤ線などの引き出し線を用いることなくろう材などを介して接続されている。端子２２ａ，２２ｂには、それぞれフレキシブルな給電線４２ａ，４２ｂが接続されている。給電線４２ａ，４２ｂは、筒状シャフト４０の内部空間を経由して外部に引き出され、ヒータ電源３２に接続されている。給電線４２ａ，４２ｂとしては、例えば金属線の周りを絶縁膜で被覆したものが挙げられる。２つの外周側抵抗発熱体２２は、それぞれ個別に温度調整できるように別々のヒータ電源３２に接続されている。

内周側抵抗発熱体２４は、図３に示すように、一対の端子（第２端子）２４ａ，２４ｂの一方から端を発し、一筆書きの要領で複数の折り返し部で折り返されつつ内周側ゾーンＺｉのほぼ全域に配線されたあと、一対の端子２４ａ，２４ｂの他方に至るように形成されている。端子２４ａ，２４ｂは、金属（例えばモリブデンやモリブデン合金）製でリベット状の部材である。端子２４ａ，２４ｂは、セラミックプレート２０の裏面２０ｂに筒状シャフト４０を投影したときの小径部４０ａに囲まれた円形の中央領域２０ｄに露出するように設けられている。端子２４ａ，２４ｂは、コイル状の内周側抵抗発熱体２４の両端のそれぞれにワイヤ線などの引き出し線を用いることなくろう材などを介して接続されている。端子２４ａ，２４ｂには、それぞれフレキシブルな給電線４４ａ，４４ｂが接続されている。給電線４４ａ，４４ｂは、筒状シャフト４０の内部空間を経由して外部に引き出され、ヒータ電源３４に接続されている。給電線４４ａ，４４ｂとしては、例えば金属線の周りを絶縁膜で被覆したものが挙げられる。

セラミックプレート２０には、図示しないが、セラミックプレート２０の中央付近の温度を測定するための内周側温度センサやセラミックプレート２０の外周付近の温度を測定するための外周側温度センサも設けられている。

次に、セラミックヒータ１０の製造例について説明する。まず、セラミックプレート２０と筒状シャフト４０をモールドキャスト法により成形したあと焼成することにより作製する。モールドキャスト法は、ゲルキャスト法とも呼ばれる周知の手法（例えば特開２０１３－２２９３１０号公報参照）である。セラミックプレート２０の裏面２０ｂのうち端子２２ａ，２２ｂ，２４ａ，２４ｂを配置する位置には、座繰り穴２８を設けておく（図４（ａ）参照）。座繰り穴２８の底面には、抵抗発熱体２２，２４が露出している。

続いて、セラミックプレート２０と筒状シャフト４０の大径部４０ｂの端面とを固相接合する。固相接合の詳細は、特許第２７８３９８０号、特許第４０７０７５２号、特許第３３１６１６７号等に詳述されている。

続いて、大径部４０ｂのうち環状領域２０ｃに設けられた座繰り穴２８に対向する位置に貫通穴４１を設ける（図４（ａ）参照）。そして、大径部４０ｂの貫通穴４１から環状領域２０ｃに設けられた座繰り穴２８に薄板状のろう材２７と端子２２ａ，２２ｂをこの順に配置する。端子２２ａ，２２ｂには、予め給電線４２ａ，４２ｂを接続しておく。給電線４２ａ，４２ｂは、大径部４０ｂの中に押し込む。このとき、後から給電線４２ａ，４２ｂを筒状シャフト４０の内部空間に引っ張り出しやすくするために、給電線４２ａ，４２ｂの自由端を中央領域２０ｄへ出しておくのが好ましい。これと共に、中央領域２０ｄの座繰り穴２８に薄板状のろう材２７と端子２４ａをこの順に配置する。なお、図示を省略したが、端子２４ｂも端子２４ａと同様に配置する。

続いて、端子２２ａ，２２ｂ，２４ａ，２４ｂをセラミックプレート２０に向かって押圧しつつろう材２７を加熱する。これにより、端子２２ａ，２２ｂは外周側抵抗発熱体２２に接続され、端子２４ａ，２４ｂは内周側抵抗発熱体２４に接続される（図４（ｂ）参照）。その後、セラミックを含有するボンド（セラミックボンド）で大径部４０ｂの貫通穴４１を埋め、そのセラミックボンドを加熱する。これにより、穴埋め部分は有機成分等が気体になって消失するためポーラスになる。その穴埋め部分の表面に緻密なセラミックコーティングを施す。セラミックコーティングには、例えばイットリアなどをコート剤として用いる。これにより、穴埋め部分の孔が目止めされるため穴埋め部分の耐食性が確保される。

最後に、端子２２ａ，２２ｂ，２４ａ，２４ｂに接続された給電線４２ａ，４２ｂ，４４ａ，４４ｂを筒状シャフト４０の内部空間を介して外へ引き出し、ヒータ電源３２，３４に接続する。

次に、セラミックヒータ１０の使用例について説明する。まず、真空チャンバ２内にセラミックヒータ１０を設置し、そのセラミックヒータ１０のウエハ載置面２０ａにウエハＷを載置する。そして、内周側ゾーンＺｉ内の図示しない内周側温度センサによって検出された温度が予め定められた目標温度となるように内周側抵抗発熱体２４に供給する電力を調整する。それと共に、外周側ゾーンＺｏの各小ゾーンＺｓ内の図示しない外周側温度センサによって検出された温度が予め定められた目標温度となるように各外周側抵抗発熱体２２に供給する電力を調整する。これにより、ウエハＷの温度が所望の温度になるように制御される。そして、真空チャンバ２内を真空雰囲気もしくは減圧雰囲気になるように設定し、真空チャンバ２内にプラズマを発生させ、そのプラズマを利用してウエハＷにＣＶＤ成膜を施したりエッチングを施したりする。

以上説明した本実施形態のセラミックヒータ１０では、外周側抵抗発熱体２２の一対の端子２２ａ，２２ｂはセラミックプレート２０の裏面２０ｂに筒状シャフト４０を投影したときの小径部４０ａと大径部４０ｂとによって囲まれた環状領域２０ｃに露出するように設けられている。このように外周側抵抗発熱体２２の一対の端子２２ａ，２２ｂを環状領域２０ｃに設けることにより、中央領域２０ｄのみに端子を設ける場合と比較して、端子による均熱性の悪化を低減することができる。

また、外周側抵抗発熱体２２は、セラミックプレート２０のゾーンに対応して複数（ここでは２つ）設けられている。そのため、外周側抵抗発熱体２２の数に応じた多くの端子２２ａ，２２ｂが環状領域２０ｃに設けられることになるが、これらの端子２２ａ，２２ｂを中央領域２０ｄのみに設ける場合と比較して、分散して配置することができる。そのため、端子による均熱性の悪化を抑制することができる。

更に、端子２２ａ，２２ｂは、ワイヤ線などの引き出し線を用いることなく外周側抵抗発熱体２２に接続されている。引き出し線は、通常、コイル状の外周側抵抗発熱体２２よりも発熱量が小さいものの発熱が生じる。そのため、外周側抵抗発熱体２２の端部から端子２２ａ，２２ｂまでをセラミックプレート２０に埋設された引き出し線で接続する場合、外周側抵抗発熱体２２による加熱と引き出し線による加熱とのバランスを取るのが難しい。また、引き出し線のスペースを確保するとセラミックプレート２０が厚くなるなどの問題が生じる。しかし、ここでは、端子２２ａ，２２ｂは、引き出し線を用いることなく外周側抵抗発熱体２２の端部に接続されているため、外周側抵抗発熱体２２による加熱と引き出し線による加熱とのバランスを考慮する必要がない。なお、端子２４ａ，２４ｂもこれと同様である。

更にまた、端子２２ａ，２２ｂに接続された給電線４２ａ，４２ｂは、筒状シャフト４０の内部空間を経由して外部に引き出されるフレキシブルな電線であるため、端子２２ａ，２２ｂにリジッドな給電棒を接続する場合に比べて、容易に配線することができる。

そしてまた、外周側抵抗発熱体２２の端子２２ａ，２２ｂは環状領域２０ｃに設けられ、内周側抵抗発熱体２４の端子２４ａ，２４ｂは中央領域２０ｄに設けられている。すなわち、端子２２ａ，２２ｂ，２４ａ，２４ｂを分散して配置することができる。また、セラミックプレート２０の中央部に設けられた内周側抵抗発熱体２４は、中央領域２０ｄに設けられた端子２４ａ，２４ｂと接続しやすいし、セラミックプレート２０の外周側に設けられた外周側抵抗発熱体２２は、中央領域２０ｄの外側の環状領域２０ｃに設けられた端子２２ａ，２２ｂと接続しやすい。

なお、本発明は上述した実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。

例えば、上述した実施形態では、内周側温度センサや外周側温度センサの図示を省略したが、例えば図５に示すように、上述した実施形態のセラミックヒータ１０において、外周側温度センサ３６を環状領域２０ｃに配置し、内周側温度センサ３８を中央領域２０ｄに配置し、各温度センサ３６，３８にフレキシブルな信号線５６，５８を接続し、それらの信号線５６，５８を筒状シャフト４０の内部空間を経由して外部に引き出してもよい。図５では、上述した実施形態と同じ構成要素については同じ符号を付したが、端子２２ａ，２２ｂ，２４ａ，２４ｂに接続された給電線やヒータ電源は省略した。従来、セラミックプレートの外周側の温度を測定するには、特開２０１２－８０１０３号公報のように、セラミックプレートの半径方向に沿って溝あるいは穴からなる通路を設け、その通路に温度センサを差し込んでいた。これに対して、図５では、環状領域２０ｃに温度センサ３６を取り付けるため、均熱性を損ねるおそれのある通路が不要になる。そのため、均熱性が向上する。

あるいは、図６に示すように、上述した実施形態のセラミックヒータ１０において、筒状で金属製（例えばステンレス製）の熱電対ガイド４８に熱電対４６を挿通し、熱電対４６の先端をセラミックプレート２０の環状領域２０ｃに接触させ、熱電対４６により環状領域２０ｃの温度（外周側ゾーンＺｏの各小ゾーンＺｓの温度）を測定してもよい。図６では、上述した実施形態と同じ構成要素については同じ符号を付したが、端子２２ａ，２２ｂ，２４ａ，２４ｂに接続された給電線やヒータ電源は省略した。熱電対ガイド４８は、直線部４８ａと、この直線部４８ａの先端に設けられたＳ字部４８ｂとを有する。直線部４８ａは、筒状シャフト４０の小径部４０ａの内部に配置されている。Ｓ字部４８ｂは、小径部４０ａの内部から環状領域２０ｃに向かうように配置され、Ｓ字部４８ｂの先端は、セラミックプレート２０の裏面２０ｂに接合されている。この接合は、例えば上述したセラミックヒータ１０の製造例において図４（ｂ）の貫通穴４１を埋めたあとに行えばよい。図６の場合も、セラミックプレート２０の環状領域２０ｃの温度を測定するために半径方向に沿って溝又は穴からなる通路を設ける必要がない。そのため、均熱性が向上する。また、熱電対４６の故障時には、故障した熱電対４６を熱電対ガイド４８から抜き去り、正常な熱電対４６を熱電対ガイド４８に挿通し直せばよいため、容易に対処することができる。

上述した実施形態の筒状シャフト４０は、大径部４０ｂに図７に示すような放熱フィン４０ｃを設けてもよい。こうすれば、ウエハＷの熱を筒状シャフト４０の大径部４０ｂの放熱フィン４０ｃから放出することができるため、ウエハＷから筒状シャフト４０への抜熱を大きくしたいときに有用である。

上述した実施形態では、外周側ゾーンＺｏを２つの小ゾーンＺｓに分割したが、図８に示すセラミックプレート１２０のように、円環状の外周側ゾーンＺｏを分割せず、１つの外周側抵抗発熱体１２２を外周側ゾーンＺｏの全体にわたって配線してもよい。図８は、セラミックプレート１２０の裏面図である。図８では、上述した実施形態と同じ構成要素については同じ符号を付した。セラミックプレート１２０に埋設された外周側抵抗発熱体１２２は、一対の端子１２２ａ，１２２ｂの一方から端を発し、一筆書きの要領で複数の折り返し部で折り返されつつ外周側ゾーンＺｏのほぼ全域に配線されたあと一対の端子１２２ａ，１２２ｂの他方に至るように形成されている。一対の端子１２２ａ，１２２ｂは環状領域２０ｃに露出するように設けられている。

上述した実施形態では、セラミックプレート２０を外周側ゾーンＺｏと内周側ゾーンＺｉに分割したが、図９及び図１０に示すように、１つの抵抗発熱体２２２をセラミックプレート２２０の全体にわたって配線してもよい。図９はセラミックヒータ２１０の縦断面図、図１０はセラミックプレート２２０の裏面図である。図９及び図１０では、上述した実施形態と同じ構成要素については同じ符号を付した。セラミックプレート２２０に埋設された抵抗発熱体２２２は、一対の端子２２２ａ，２２２ｂの一方から端を発し、一筆書きの要領で複数の折り返し部で折り返されつつセラミックプレート２２０のほぼ全域に配線されたあと一対の端子２２２ａ，２２２ｂの他方に至るように形成されている。一対の端子２２２ａ，２２２ｂは環状領域２０ｃに露出するように設けられている。抵抗発熱体２２２は、端子２２２ａ，２２２ｂに接続されたフレキシブルな給電線を介してヒータ電源２３２に接続されている。

図９及び図１０では、大径部４０ｂの外径をウエハＷの直径よりも小さくしたが、図１１に示すセラミックヒータ３１０のように、筒状シャフト３４０の大径部３４０ｂの内径をウエハＷの直径より大きくし、抵抗発熱体３２２の一対の端子３２２ａ，３２２ｂを環状領域３２０ｃのうちウエハＷの外側に設けてもよい。抵抗発熱体３２２は、一対の端子３２２ａ，３２２ｂの一方から端を発し、一筆書きの要領で複数の折り返し部で折り返されつつセラミックプレート３２０のほぼ全域に配線されたあと一対の端子３２２ａ，３２２ｂの他方に至るように形成されている。抵抗発熱体３２２は、端子３２２ａ，３２２ｂに接続されたフレキシブルな給電線を介してヒータ電源３３２に接続されている。この場合、筒状シャフト３４０や端子３２２ａ，３２２ｂはセラミックプレート２０のうちウエハＷよりも外側の部分から熱を引くため、ウエハＷから筒状シャフト３４０への抜熱による均熱性の悪化やウエハＷから端子３２２ａ，３２２ｂへの抜熱による均熱性の悪化を低減することができる。

上述した実施形態では、端子２２ａ等をセラミックプレート２０に取り付ける方法の一例を図４を用いて説明したが、特にこれに限定されるものではなく、例えば、図１２に示す手順を採用してもよい。図１２では、セラミックプレート２０と筒状シャフト４０の大径部４０ｂの端面とを固相接合した接合体に、貫通穴４１を設けることなく、端子２２ａをセラミックプレート２０に取り付ける。図１２において、上述した実施形態と同じ構成要素については同じ符号を付した。図１２（ａ）では、大径部４０ｂの内部空間の高さは、端子２２ａ等を立てた状態で余裕をもって挿入できるように設計されている。ここでは、Ｌ字状治具６０を用いて、端子２２ａをセラミックプレート２０に取り付ける。端子２２ａは、実際には給電線４２ａを有している（図４参照）が、図１２では給電線４２ａの図示を省略した。Ｌ字状治具６０は、上下方向に延びる垂直部６２と、水平方向に延びる水平部６４とを備える。まず、Ｌ字状治具６０の水平部６４の先端下面に、両面テープで端子２２ａの頭部を貼り付ける。続いて、端子２２ａが貼り付けられた水平部６４の先端を筒状シャフト４０内に挿入し、Ｌ字状治具６０を降下させて端子２２ａをセラミックプレート２０に近づける。続いて、端子２２ａを座繰り穴２８の直上に配置する（図１２（ａ）の１点鎖線参照）。その後、Ｌ字状治具６０を更に降下させて、座探り穴２８に端子２２ａを挿入する（図１２（ｂ）参照）。なお、端子２２ａを座繰り穴２８に挿入する操作を行う前に、予めＬ字状治具６０を用いて薄板状のろう材２７を座繰り穴２８に配置しておく（図１２（ａ）参照）。そして、Ｌ字状治具６０で端子２２ｂをセラミックプレート２０に向かって押圧しつつろう材２７を加熱する。これにより、端子２２ｂは外周側抵抗発熱体２２に接続される。最後に、Ｌ字状治具６０を筒状シャフト４０から抜き出す。端子２２ｂについても、Ｌ字状治具６０を用いて図１２と同じ手順で外周側抵抗発熱体２２に接続する。端子２４ａ，２４ｂについては、図示しない直線状治具（垂直部６２のみの治具）を用いて図１２と同様の手順で、内周側抵抗発熱体２４に接続する。こうすれば、図４の手順に比べて貫通穴４１を設ける必要がないため、貫通穴４１を設ける作業や貫通穴４１を埋める作業を行う必要がない。そのため、セラミックヒータ１０を効率よく作製することができるし、セラミックヒータ１０の耐食性も向上する。

上述した実施形態では、両抵抗発熱体２２，２４をコイル形状としたが、特にコイル形状に限定されるものではなく、例えば印刷パターンであってもよいし、リボン形状やメッシュ形状などであってもよい。

上述した実施形態において、セラミックプレート２０に抵抗発熱体２２，２４に加えて静電電極やＲＦ電極を内蔵してもよい。静電電極が内蔵される場合には、セラミックプレート２０の中央領域２０ｄに静電電極の端子を設けてもよい。ＲＦ電極が内蔵される場合には、セラミックプレート２０の中央領域２０ｄにＲＦ電極の端子を設けてもよい。

上述した実施形態において、外周側ゾーンＺｏを２つの小ゾーンＺｓに分けて小ゾーンＺｓごとに抵抗発熱体を一筆書きの要領で引き回したが、外周側ゾーンＺｏを３つ以上の小ゾーンＺｓに分けて小ゾーンＺｓごとに抵抗発熱体を一筆書きの要領で引き回してもよい。また、内周側ゾーンＺｉを複数の内周側小ゾーンに分けて内周側小ゾーンごとに抵抗発熱体を一筆書きの要領で引き回してもよい。

２真空チャンバ、１０セラミックヒータ、２０セラミックプレート、２０ａウエハ載置面、２０ｂ裏面、２０ｃ環状領域、２０ｄ中央領域、２２外周側抵抗発熱体、２２ａ，２２ｂ端子、２４内周側抵抗発熱体、２４ａ，２４ｂ端子、２６リフトピン穴、２７ろう材、２８座繰り穴、３２，３４ヒータ電源、３６外周側温度センサ、３８内周側温度センサ、４０筒状シャフト、４０ａ小径部、４０ｂ大径部、４０ｃ放熱フィン、４１貫通穴、４２ａ，４２ｂ，４４ａ，４４ｂ給電線、４６熱電対、４８熱電対ガイド、４８ａ直線部、４８ｂＳ字部、５６，５８信号線、６０Ｌ字状治具、６２垂直部、６４水平部、１２０セラミックプレート、１２２外周側抵抗発熱体、１２２ａ，１２２ｂ端子、２１０セラミックヒータ、２２０セラミックプレート、２２２抵抗発熱体、２２２ａ，２２２ｂ端子、２３２ヒータ電源、３１０セラミックヒータ、３２０セラミックプレート、３２０ｃ環状領域、３２２抵抗発熱体、３２２ａ，３２２ｂ端子、３３２ヒータ電源、３４０筒状シャフト、３４０ｂ大径部、Ｂ１仮想境界、Ｂ２仮想線、Ｗウエハ、Ｚｉ内周側ゾーン、Ｚｏ外周側ゾーン、Ｚｓ小ゾーン。

Claims

ウエハ載置面を有する円盤状のセラミックプレートと、
小径部と大径部とを有し、前記セラミックプレートのうち前記ウエハ載置面とは反対側の裏面に前記大径部の端面が接合された筒状シャフトと、
前記セラミックプレートに埋設された第１抵抗発熱体と、
前記第１抵抗発熱体の両端のそれぞれに接続され、前記セラミックプレートの前記裏面に前記筒状シャフトを投影したときの前記小径部と前記大径部とによって囲まれた環状領域に露出するように設けられた一対の第１端子と、
を備え、
前記第１抵抗発熱体は、一対の前記第１端子の一方から端を発し、一筆書きの要領で複数の折り返し部で折り返されつつ前記セラミックプレートのほぼ全域に配線されたあと一対の前記第１端子の他方に至るように形成され、前記第１抵抗発熱体の両端の間には端子を有しておらず、
前記大径部の内径は、前記ウエハ載置面に載置されるウエハの直径より大きく、
一対の前記第１端子は、前記環状領域のうち前記ウエハの外側に設けられ、
前記筒状シャフトは、前記大径部のうち前記第１端子に対向する位置に、貫通穴をセラミックで埋めた穴埋め部を有する、
セラミックヒータ。
前記第１端子は、引き出し線を用いることなく前記第１抵抗発熱体の端部に接続されている、
請求項１に記載のセラミックヒータ。
前記大径部は、放熱フィンを備えている、
請求項１又は２に記載のセラミックヒータ。
請求項１～３のいずれか１項に記載のセラミックヒータであって、
前記第１端子に接続され、前記筒状シャフトの内部空間を経由して外部に引き出されるフレキシブルな第１端子用給電線
を備えたセラミックヒータ。
請求項１～４のいずれか１項に記載のセラミックヒータであって、
前記セラミックプレートの前記環状領域に取り付けられた温度センサと、
前記温度センサに接続され、前記筒状シャフトの内部空間を経由して外部に引き出されるフレキシブルな信号線と、
を備えたセラミックヒータ。
請求項１～４のいずれか１項に記載のセラミックヒータであって、
直線部と該直線部の先端に設けられたＳ字部とを有する筒状の熱電対ガイドと、
前記熱電対ガイドに挿通された熱電対と、
を備え、
前記熱電対ガイドは、前記小径部の内部に前記直線部が配置され、前記小径部の内部から前記環状領域に向かって前記Ｓ字部が配置され、
前記熱電対は、前記セラミックプレートの前記環状領域の温度を測定する、
セラミックヒータ。