JP7411383B2 - 加熱装置 - Google Patents

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Description

本明細書に開示される技術は、ヒータ電極を備える加熱装置に関する。
例えば半導体を製造する際にウェハが配置される装置として、静電チャックが用いられる。静電チャックは、所定の方向（以下、「第１の方向」という）に略垂直な略平面状の表面（以下、「吸着面」という）を有するセラミックス部材と、セラミックス部材の内部に設けられたチャック電極とを備えており、チャック電極に電圧が印加されることにより発生する静電引力を利用して、セラミックス部材の吸着面にウェハを吸着して保持する。
静電チャックの吸着面に保持されたウェハの温度が所望の温度にならないと、ウェハに対する各処理（成膜、エッチング等）の精度が低下するおそれがあるため、静電チャックにはウェハの温度分布を制御する性能が求められる。そのため、例えば、セラミックス部材の内部に、線状の抵抗発熱体であるヒータライン部を有するヒータ電極が設けられている。ヒータ電極に電圧が印加されると、ヒータ電極が発熱することによってセラミックス部材が加熱され、これにより、セラミックス部材の吸着面の温度制御（ひいては、吸着面に保持されたウェハの温度制御）が実現される。
ここで、静電チャックのセラミックス部材には、例えばリフトピン用の貫通孔のように、ヒータ電極のヒータライン部を配置できない特定部が存在する。このため、例えば、第１の方向視で、ヒータ電極が同心円状の複数のヒータライン部を有する構成において、一部のヒータライン部をリフトピン用の貫通孔を避けるように湾曲させて配置する技術が知られている（例えば特許文献１参照）。
実用新案登録第３１８２１２０号公報
ここで、リフトピン用の貫通孔に限られず、例えば、セラミックス部材に形成された孔（例えばガス流路）や、セラミックス部材の内部に配置された導電部（例えば導電パッドやビア）も、セラミックス部材における上記特定部になり得る。このため、第１の方向視で複数の特定部の近くに位置する一のヒータライン部の形状を、該複数の特定部のそれぞれを避けるように複数の湾曲部分を有する形状にすることが想定される。このような構成では、複数のヒータライン部が密集することに起因して高温領域が生じる可能性が高い。しかし、従来、この点について十分に検討されていなかった。
なお、このような課題は、静電引力を利用してウェハを保持する静電チャックに限らず、ヒータ電極を備える加熱装置（半導体製造用部品）一般に共通の課題である。
本明細書では、上述した課題の少なくとも一部を解決することが可能な技術を開示する。
本明細書に開示される技術は、以下の形態として実現することが可能である。
（１）本明細書に開示される加熱装置は、第１の方向に略垂直な第１の表面を有する板状体と、前記板状体の内部に配置されたヒータ電極であって、前記第１の方向視で線状の抵抗発熱体であるヒータライン部を有するヒータ電極と、前記板状体の内部に配置され、前記第１の方向視で、所定の並び方向に並ぶ複数の特定部であって、それぞれ、前記第１の方向に延びている、孔または導電部である複数の特定部と、を備え、前記第１の表面に対象物が配置される加熱装置において、前記ヒータ電極が有する前記ヒータライン部は、前記第１の方向視で、前記並び方向に延びている第１のヒータライン部と、前記並び方向に延び、かつ、前記第１のヒータライン部よりも前記複数の特定部に近い位置に配置された第２のヒータライン部と、を有し、前記複数の特定部のうち、第１の特定部の中心と前記第１のヒータライン部とを最短距離で結ぶ直線を第１の仮想直線とし、前記第１の特定部と隣り合う第２の特定部の中心と前記第１のヒータライン部とを最短距離で結ぶ直線を第２の仮想直線としたときに、前記第２のヒータライン部は、前記第１の方向視で、前記第１の仮想直線を通り、前記第１のヒータライン部側に凸状に曲がっている凸状ライン部分と、前記第２の仮想直線を回避するように延び、前記第１のヒータライン部とは反対側に凹状に曲がっている凹状ライン部分と、を有する。
本加熱装置では、ヒータ電極のヒータライン部は、第１のヒータライン部と第２のヒータライン部とを含んでおり、これらの第１のヒータライン部と第２のヒータライン部とは、いずれも、概ね、複数の特定部の並び方向に延びている。第２のヒータライン部は、第１のヒータライン部よりも複数の特定部に近い位置に配置されており、第１の特定部と第２の特定部とに応じて曲がっている凸状ライン部分と凹状ライン部分とを有する。すなわち、凸状ライン部分は、第１の方向視で、第１の特定部に対して第１のヒータライン部と同じ側に凸状に曲がっている。一方、凹状ライン部分は、第１の方向視で、第２の特定部に対して第１のヒータライン部とは反対側に凹状に曲がっている。このため、例えばヒータ電極のヒータライン部が、互いに隣り合う第１の特定部と第２の特定部との両方に対して同じ側に凸状に曲がっている構成に比べて、第１の方向視で複数の特定部の周辺にヒータライン部が密集することに起因して高温領域が生じることを抑制することができる。
（２）上記加熱装置において、前記第１の特定部と前記第２の特定部との中心間距離は、６０ｍｍ以下である構成としてもよい。本加熱装置によれば、特定部が密集しているため、特に本発明を適用することが有効である。
（３）上記加熱装置において、前記複数の特定部は、前記第１の特定部とは反対側で前記第２の特定部と隣り合う第３の特定部を有し、前記第３の特定部と前記第１のヒータライン部とを最短距離で結ぶ直線を第３の仮想直線とするとき、前記第２のヒータライン部は、さらに、前記第３の仮想直線を通り、前記第１のヒータライン部側に凸状に曲がっている第２の凸状ライン部分を有する構成としてもよい。本加熱装置によれば、例えばヒータ電極のヒータライン部が、互いに隣り合う３つの特定部の全てに対して同じ側に凸状に曲がっている構成に比べて、第１の方向視で複数の特定部の周辺にヒータライン部が密集することに起因して高温領域が生じることを抑制することができる。
（４）上記加熱装置において、前記第１の特定部と前記第２の特定部との中心間距離と、前記第２の特定部と前記第３の特定部との中心間距離とは、いずれも、６０ｍｍ以下である構成としてもよい。本加熱装置によれば、特定部が密集しているため、特に本発明を適用することが有効である。
（５）上記加熱装置において、前記第１のヒータライン部と前記凹状ライン部分に対応する前記特定部との最短距離は、前記第１のヒータライン部と前記凸状ライン部分に対応する前記特定部との最短距離より短い構成としてもよい。本加熱装置によれば、第１のヒータライン部について、凹状ライン部分に対応する特定部付近での無駄な形状変化を抑制しつつ、凸状ライン部分に対応する特定部の周辺にヒータライン部が密集することに起因して高温の温度特異点が生じることを抑制することができる。
（６）上記加熱装置において、前記ヒータ電極が有する前記ヒータライン部は、さらに、前記第１の方向視で、前記並び方向に延び、かつ、前記第２のヒータライン部に対して前記第１のヒータライン部とは反対側に配置されている第３のヒータライン部を含んでおり、前記第３のヒータライン部と前記凸状ライン部分に対応する前記特定部との最短距離は、前記第３のヒータライン部と前記凹状ライン部分に対応する前記特定部との最短距離より短い構成としてもよい。本加熱装置によれば、第３のヒータライン部について、凸状ライン部分に対応する特定部付近での無駄な形状変化を抑制しつつ、第１の方向視で特定部の周辺にヒータライン部が密集することに起因して高温の温度特異点が生じることを抑制することができる。
（７）上記加熱装置において、前記板状体は、前記第１の表面と、前記第１の表面とは反対側の第２の表面と、を有するセラミックス部材と、第３の表面を有し、前記第３の表面が前記セラミックス部材の前記第２の表面側に位置するように配置され、熱伝導率が前記セラミックス部材の熱伝導率より高い材料により形成されたベース部材と、前記セラミックス部材の前記第２の表面と前記ベース部材の前記第３の表面との間に配置され、前記セラミックス部材と前記ベース部材とを接合する接合部と、を備え、前記複数の特定部の少なくとも１つは、前記ベース部材に形成された孔である構成としてもよい。本加熱装置によれば、ベース部材に形成された孔に起因してベース部材の吸引効果がばらつくことを抑制しつつ、第１の方向視で複数の特定部の周辺にヒータライン部が密集することに起因して高温領域が生じることを抑制することができる。
なお、本明細書に開示される技術は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、保持装置、静電チャック、半導体製造用部品、ＣＶＤヒータ等のヒータ装置、真空チャック、その他のヒータ電極を備える加熱装置、それらの製造方法等の形態で実現することが可能である。
実施形態における静電チャック１００の外観構成を概略的に示す斜視図である。 実施形態における静電チャック１００のＸＺ断面構成を概略的に示す説明図である。 実施形態における静電チャック１００のＸＹ平面（上面）構成を概略的に示す説明図である。 図３のＸ１部分におけるヒータ電極５０の配線パターンを示す説明図である。 比較例の静電チャック１００ａにおけるヒータ電極５０ａの配線パターンを示す説明図である。 特定部の中心間距離Ｌと特定部の近傍の相対温度ΔＴ（℃）との関係を示す説明図である。
Ａ．実施形態：
Ａ－１．静電チャック１００の構成：
図１は、本実施形態における静電チャック１００の外観構成を概略的に示す斜視図であり、図２は、本実施形態における静電チャック１００のＸＺ断面構成を概略的に示す説明図であり、図３は、本実施形態における静電チャック１００のＸＹ平面（上面）構成を概略的に示す説明図である。各図には、方向を特定するための互いに直交するＸＹＺ軸が示されている。本明細書では、便宜的に、Ｚ軸正方向を上方向といい、Ｚ軸負方向を下方向というものとするが、静電チャック１００は実際にはそのような向きとは異なる向きで設置されてもよい。
静電チャック１００は、対象物（例えばウェハＷ）を静電引力により吸着して保持する装置であり、例えば半導体製造装置の真空チャンバー内でウェハＷを固定するために使用される。静電チャック１００は、所定の配列方向（本実施形態では上下方向（Ｚ軸方向））に並べて配置されたセラミックス部材１０およびベース部材２０を備える。セラミックス部材１０とベース部材２０とは、セラミックス部材１０の下面Ｓ２（図２参照）とベース部材２０の上面Ｓ３とが上記配列方向に対向するように配置される。静電チャック１００は、特許請求の範囲における板状体に相当し、上下方向は、特許請求の範囲における第１の方向に相当する。
セラミックス部材１０は、上述した配列方向（Ｚ軸方向）に略直交する略円形平面状の上面（以下、「吸着面」という）Ｓ１を有する板状部材であり、セラミックス（例えば、アルミナや窒化アルミニウム等）により形成されている。セラミックス部材１０の直径は例えば５０ｍｍ以上、５００ｍｍ以下程度（通常は２００ｍｍ以上、３５０ｍｍ以下程度）であり、セラミックス部材１０の厚さは例えば１ｍｍ以上、１０ｍｍ以下程度である。本明細書では、Ｚ軸方向に直交する方向を「面方向」といい、図３に示すように、面方向の内、吸着面Ｓ１の中心点Ｐｘを中心とする円周方向を「円周方向ＣＤ」といい、面方向の内、円周方向ＣＤに直交する方向を「径方向ＲＤ」という。吸着面Ｓ１は、特許請求の範囲における第１の表面に相当し、下面Ｓ２は、特許請求の範囲における第２の表面に相当する。
図２に示すように、セラミックス部材１０の内部には、導電性材料（例えば、タングステン、モリブデン、白金等）により形成されたチャック電極４０が配置されている。上下方向視でのチャック電極４０の形状は、例えば略円形である。チャック電極４０に電源（図示しない）から電圧が印加されると、静電引力が発生し、この静電引力によってウェハＷがセラミックス部材１０の吸着面Ｓ１に吸着固定される。
セラミックス部材１０の内部には、また、セラミックス部材１０の吸着面Ｓ１の温度制御（すなわち、吸着面Ｓ１に保持されたウェハＷの温度制御）のためのヒータ電極５０と、ヒータ電極５０への給電のための構成とが配置されている。これらの構成については、後に詳述する。
ベース部材２０は、例えばセラミックス部材１０と同径の、または、セラミックス部材１０より径が大きい円形平面の板状部材であり、例えば金属（アルミニウムやアルミニウム合金等）により形成されている。ベース部材２０の直径は例えば２２０ｍｍ以上、５５０ｍｍ以下程度（通常は２２０ｍｍ以上、３５０ｍｍ以下）であり、ベース部材２０の厚さは例えば２０ｍｍ以上、４０ｍｍ以下程度である。
ベース部材２０は、セラミックス部材１０の下面Ｓ２とベース部材２０の上面Ｓ３との間に配置された接合部３０によって、セラミックス部材１０に接合されている。接合部３０は、例えばシリコーン系樹脂やアクリル系樹脂、エポキシ系樹脂等の接着材により構成されている。接合部３０の厚さは、例えば０．１ｍｍ以上、１ｍｍ以下程度である。上面Ｓ３は、特許請求の範囲における第３の表面に相当する。
ベース部材２０の内部には冷媒流路２１が形成されている。冷媒流路２１に冷媒（例えば、フッ素系不活性液体や水等）が流されると、ベース部材２０が冷却され、接合部３０を介したベース部材２０とセラミックス部材１０との間の伝熱（熱引き）によりセラミックス部材１０が冷却され、セラミックス部材１０の吸着面Ｓ１に保持されたウェハＷが冷却される。これにより、ウェハＷの温度制御が実現される。
Ａ－２．ヒータ電極５０等の構成：
次に、ヒータ電極５０の構成およびヒータ電極５０への給電のための構成について詳述する。
上述したように、静電チャック１００は、ヒータ電極５０を備える（図２参照）。ヒータ電極５０は、導電性材料（例えば、タングステン、モリブデン、白金等）により形成されている。なお、本実施形態では、ヒータ電極５０は、チャック電極４０より下側に配置されている。
ヒータ電極５０は、上下方向視で線状の抵抗発熱体であるヒータライン部５００を有する。ヒータライン部５００は、吸着面Ｓ１の中心点Ｐｘを中心とする同心円状の複数のヒータライン部（例えば後述の図４に示す第１のヒータライン部５１０等）を含んでいる。本実施形態では、図３に示すように、ヒータライン部５００は、上下方向視で中心点Ｐｘを中心として螺旋状に形成された形状になっている。
また、図２に示すように、静電チャック１００は、ヒータ電極５０への給電のための構成を備えている。具体的には、静電チャック１００は、ドライバ電極６０を備える。なお、本実施形態では、ドライバ電極６０は、ヒータ電極５０より下側に配置されている。ドライバ電極６０は、導電性材料（例えば、タングステン、モリブデン、白金等）により形成されている。ドライバ電極６０は、面方向に平行な所定の領域を有するパターンである一対のドライバ電極６１，６２を含んでいる。なお、各ドライバ電極６１，６２は、次の要件を満たすという点で、ヒータ電極５０と相違する。
要件：各ドライバ電極６１，６２の断面積は、ヒータ電極５０の断面積の１０倍以上である。
ヒータ電極５０の一方の端部は、導電性材料により形成された第１のヒータ側ビア７２１を介して、一方の第１のドライバ電極６１に導通しており、ヒータ電極５０の他方の端部は、導電性材料により形成された第２のヒータ側ビア７２２を介して、他方のドライバ電極６２に導通している。
また、図２に示すように、静電チャック１００には、ベース部材２０の下面Ｓ４からセラミックス部材１０の内部に至る複数の端子用孔１２０が形成されている。図２には一対の端子用孔１２０のみ示されており、図３には５つの端子用孔１２０のみ示されている。各端子用孔１２０は、ベース部材２０を上下方向に貫通する貫通孔２２と、接合部３０を上下方向に貫通する貫通孔３２と、セラミックス部材１０の下面Ｓ２側に形成された凹部１２とが、互いに連通することにより構成された一体の孔である。ベース部材２０に形成された貫通孔２２は、特許請求の範囲におけるベース部材に形成された孔に相当する。
複数の端子用孔１２０の１つには、柱状の第１の給電端子７４１が収容されている。また、この１つの端子用孔１２０を構成するセラミックス部材１０の凹部１２の底面には、第１の電極パッド７３１が設けられている。第１の給電端子７４１は、例えばろう付け等により第１の電極パッド７３１に接合されている。また、第１の電極パッド７３１は、第１の給電側ビア７１１を介して、一方のドライバ電極６１に導通している。同様に、複数の端子用孔１２０の別の１つには、柱状の第２の給電端子７４２が収容されている。また、該別の１つの端子用孔１２０を構成するセラミックス部材１０の凹部１２の底面には、第２の電極パッド７３２が設けられている。第２の給電端子７４２は、例えばろう付け等により第２の電極パッド７３２に接合されている。また、第２の電極パッド７３２は、第２の給電側ビア７１２を介して、他方のドライバ電極６２に導通している。なお、給電端子７４１，７４２、電極パッド７３１，７３２、および、給電側ビア７１１，７１２は、すべて、導電性材料により形成されている。
２つの端子用孔１２０のそれぞれに収容された一対の給電端子７４１，７４２は、電源（図示せず）に接続されている。電源からの電圧は、一対の給電端子７４１，７４２、一対の電極パッド７３１，７３２、および、一対の給電側ビア７１１，７１２を介して一対のドライバ電極６１，６２に供給され、さらに、一対のヒータ側ビア７２１，７２２を介してヒータ電極５０に印加される。これにより、各ヒータ電極５０が発熱し、セラミックス部材が加熱され、これにより、セラミックス部材の吸着面の温度制御（ひいては、吸着面に保持されたウェハの温度制御）が実現される。なお、複数の端子用孔１２０は、ヒータ電極５０に限らず、例えば、チャック電極４０や、図示しない熱電対等に導通された給電端子などが収容される。
Ａ－３．静電チャック１００における特定部：
静電チャック１００は、複数の特定部を備える。複数の特定部は、静電チャック１００の内部に配置され、かつ、上下方向視で面方向に並ぶように配置されている。各特定部は、上下方向に延びている孔、または、上下方向に延びている導電部である。特定部は、物理的な理由や静電チャック１００の温度分布上の理由により、ヒータ電極５０のヒータライン部５００の配線パターンに制約を与える。具体的には、特定部の例として、次のものが挙げられる。
＜静電チャック１００の内部に形成された導電部＞
（１）セラミックス部材１０の内部に配置され、ヒータ電極５０が配置された仮想平面上に存在する第１の導電部（ヒータ電極５０と同一層上に存在する導電部）：このような第１の導電部が存在する場合、ヒータ電極５０のヒータライン部５００の上下方向視での形状を、該第１の導電部を避けるように曲がった形状にせざるを得ない。第１の導電部は、例えば、チャック電極４０や熱電対（図示しない）等と端子用孔１２０とを電気的に接続するビア（図示しない）である。
（２）セラミックス部材１０またはベース部材２０の内部に配置され、かつ、上記仮想平面に存在しないが、電流集中等によって高温の温度特異点になり得る第２の導電部：このような第２の導電部が存在する場合、ヒータ電極５０のヒータライン部５００の配線パターンが物理的に制約されることはないが、上下方向視で該第２の導電部の中心に重なるようにヒータライン部５００が配置されると、さらに高温の温度特異点が顕著になる。そこで、このような第２の導電部が存在する場合、ヒータ電極５０のヒータライン部５００の上下方向視での形状を、少なくとも該第２の導電部の中心を避けるように曲がった形状にすることが好ましい。本実施形態では、第２の導電部は、例えば、給電端子７４１，７４２等の端子や給電側ビア７１１，７１２である。
＜静電チャック１００の内部に形成された孔＞
（１）ヒータ電極５０が配置された仮想平面上に存在する第１の孔（ヒータ電極５０と同一層上に存在する孔）：このような第１の孔が存在する場合、ヒータ電極５０のヒータライン部５００の上下方向視での形状を、該第１の孔を避けるように曲がった形状にせざるを得ない。第１の孔は、例えば、静電チャック１００を上下方向に貫通するリフトピン用孔（図示しない）や、セラミックス部材１０の内部に形成されたガス流路のうち上下方向に延びている部分（図示しない）。
（２）セラミックス部材１０、ベース部材２０または接合部３０の内部に配置され、かつ、上記仮想平面に存在しないが、高温の温度特異点になり得る第２の孔：このような第２の孔が存在する場合、ヒータ電極５０のヒータライン部５００の配線パターンが物理的に制約されることはないが、上下方向視で該第２の孔の中心に重なるようにヒータライン部５００が配置されると、さらに高温の温度特異点が顕著になる。そこで、このような第２の孔が存在する場合、ヒータ電極５０のヒータライン部５００の上下方向視での形状を、少なくとも該第２の孔の中心を避けるように曲がった形状にすることが好ましい。本実施形態では、第２の孔は、例えば端子用孔１２０（凹部１２、貫通孔２２，３２）やガス流路である。
Ａ－４．ヒータ電極５０におけるヒータライン部５００の構成：
図４は、図３のＸ１部分におけるヒータ電極５０の配線パターンを示す説明図である。図４には、７つのヒータライン部５００（５１０～５７０）が例示されている。図３および図４に示すように、上下方向視で５つの端子用孔１２０（以下、「端子用孔１２０群」という）が円周方向ＣＤに並ぶように配置されている。円周方向ＣＤに互いに隣り合う端子用孔１２０同士の中心間距離Ｌは、６０ｍｍ以下であり、３０ｍｍ以下であってもよい。なお、特定部（端子用孔１２０）の上下方向視での形状が非円形である場合、特定部の中心は、特定部の上下方向視での形状の外接円の中心である。円周方向ＣＤは、特許請求の範囲における並び方向に相当する。
図４に示すように、７つのヒータライン部５００（５１０～５７０）の上下方向視での形状は、いずれも、全体として、円周方向ＣＤに延びている円弧状である。第１のヒータライン部５１０は、上下方向視で、端子用孔１２０群に対して径方向ＲＤの外側に配置されている。第３のヒータライン部５３０は、上下方向視で、端子用孔１２０群に対して径方向ＲＤの内側に配置されている。第２のヒータライン部５２０は、第１のヒータライン部５１０および第３のヒータライン部５３０よりも端子用孔１２０群に近い位置に配置されている。具体的には、第２のヒータライン部５２０の少なくとも一部（円周方向ＣＤに沿った部分）は、中心点Ｐｘを中心とし、かつ、端子用孔１２０群を通過する仮想円Ｍ上に位置する。
第２のヒータライン部５２０の上下方向視での形状は、第２の凸状ライン部分５２２と第２の凹状ライン部分５２４とが１つずつ交互に並んでいる形状である。第２の凸状ライン部分５２２は、１つの端子用孔１２０に対して第１のヒータライン部５１０と同じ側（径方向ＲＤの外側）に凸状に湾曲している部分である。第２の凹状ライン部分５２４は、１つの端子用孔１２０に対して第３のヒータライン部５３０と同じ側（径方向ＲＤの内側）に凹状に湾曲している部分である。具体的には、一の端子用孔１２０（第１の端子用孔１２１、第３の端子用孔１２３、第５の端子用孔１２５）の中心と第１のヒータライン部５１０とを最短距離で結ぶ直線を第１の仮想直線Ｂ１とする。また、上記一の端子用孔１２０と隣り合う他の端子用孔１２０（第２の端子用孔１２２、第４の端子用孔１２４）の中心と第１のヒータライン部５１０とを最短距離で結ぶ直線を第２の仮想直線Ｂ２とする。第２の凸状ライン部分５２２は、第１の仮想直線Ｂ１を通り、第１のヒータライン部５１０側に凸状に曲がっている部分である。第２の凹状ライン部分５２４は、第２の仮想直線Ｂ２を回避するように延び、第１のヒータライン部５１０とは反対側に凹状に曲がっている部分である。第１の端子用孔１２１と第３の端子用孔１２３と第５の端子用孔１２５とは、特許請求の範囲における第１の特定部、第３の特定部に相当し、第２の端子用孔１２２と第４の端子用孔１２４とは、特許請求の範囲における第２の特定部に相当する。また、第１の仮想直線Ｂ１は、特許請求の範囲における第１の仮想直線と第３の仮想直線とに相当する。
本実施形態では、第２の凸状ライン部分５２２と第２の凹状ライン部分５２４とは、いずれも、上下方向視で、端子用孔１２０の円弧に沿うように配置されている。また、第２の凸状ライン部分５２２と第２の凹状ライン部分５２４との幅は、ヒータライン部５００における他の部分（円周方向ＣＤに沿った部分）の幅より広い。このため、第２の凸状ライン部分５２２と第２の凹状ライン部分５２４との断面積が、ヒータライン部５００における他の部分の断面積より大きくなっており、その結果、第２の凸状ライン部分５２２と第２の凹状ライン部分５２４とにおける発熱による温度上昇が抑制されている。第２の凸状ライン部分５２２は、特許請求の範囲における凸状ライン部分に相当し、第２の凹状ライン部分５２４は、特許請求の範囲における凹状ライン部分に相当する。
第１のヒータライン部５１０の上下方向視での形状は、第２のヒータライン部５２０の第２の凸状ライン部分５２２に対応して径方向ＲＤの外側に凸状に曲がっている第１の凸状ライン部分５１２を有する形状である。第４のヒータライン部５４０は、第１のヒータライン部５１０に対して径方向ＲＤの外側に配置されている。第４のヒータライン部５４０の上下方向視での形状は、第１のヒータライン部５１０と略同一であり、第２の凸状ライン部分５２２に対応して径方向ＲＤの外側に凸状に曲がっている第４の凸状ライン部分５４２を有する形状である。ただし、第１の凸状ライン部分５１２と第４の凸状ライン部分５４２とは、いずれも、第２の凸状ライン部分５２２に比べて、突出度合い小さく、緩やかな曲線になっている。
第５のヒータライン部５５０は、第４のヒータライン部５４０に対して径方向ＲＤの外側に配置されている。第５のヒータライン部５５０の上下方向視での形状は、全長にわたって円周方向ＣＤに沿った円弧状である。なお、第２の凸状ライン部分５２２と第１の凸状ライン部分５１２との最短距離Ｄ１（径方向ＲＤの距離）と、第１の凸状ライン部分５１２と第４の凸状ライン部分５４２との最短距離Ｄ４と、第４の凸状ライン部分５４２と第５のヒータライン部５５０の最短距離Ｄ５とは、互いに略同一である。これらの最短距離Ｄ１，Ｄ４、Ｄ５は、径方向ＲＤに互いに隣り合う２つのヒータライン部５００における径方向ＲＤに沿った部分同士の最短距離Ｄ１０より短い。このため、図４に示すように、第２の凸状ライン部分５２２付近は、ヒータライン部５００が相対的に密集するため、高温の温度特異点ＨＰになりやすい。
第３のヒータライン部５３０の上下方向視での形状は、第２のヒータライン部５２０の第２の凹状ライン部分５２４に対応して径方向ＲＤの内側に凹状に曲がっている第３の凹状ライン部分５３２を有する形状である。第６のヒータライン部５６０は、第３のヒータライン部５３０に対して径方向ＲＤの内側に配置されている。第６のヒータライン部５６０の上下方向視での形状は、第３のヒータライン部５３０と略同一であり、第２の凹状ライン部分５２４に対応して径方向ＲＤの内側に凹状に曲がっている第６の凹状ライン部分５６２を有する形状である。
ただし、第３の凹状ライン部分５３２と第６の凹状ライン部分５６２とは、いずれも、第２の凹状ライン部分５２４に比べて、突出度合い小さく、緩やかな曲線になっている。第７のヒータライン部５７０は、第６のヒータライン部５６０に対して径方向ＲＤの外側に配置されている。第７のヒータライン部５７０の上下方向視での形状は、全長にわたって円周方向ＣＤに沿った円弧状である。なお、第２の凹状ライン部分５２４と第３の凹状ライン部分５３２との最短距離Ｄ３と、第３の凹状ライン部分５３２と第６の凹状ライン部分５６２との最短距離Ｄ６と、第６の凹状ライン部分５６２と第７のヒータライン部５７０の最短距離Ｄ７とは、互いに略同一である。また、これらの最短距離Ｄ３，Ｄ６、Ｄ７は、径方向ＲＤに互いに隣り合う２つのヒータライン部５００（５１０～５７０）における径方向ＲＤに沿った部分同士の上記最短距離Ｄ１０より短い。このため、図４に示すように、第２の凹状ライン部分５２４付近は、ヒータライン部５００が相対的に密集するため、高温の温度特異点ＨＰになりやすい。
第１のヒータライン部５１０と第２の凹状ライン部分５２４に対応する端子用孔１２０（１２２，１２４）との最短距離Ｄ８は、第１のヒータライン部５１０と第２の凸状ライン部分５２２に対応する端子用孔１２０（１２１，１２３，１２５）との最短距離Ｄ１より短い。また、第３のヒータライン部５３０と第２の凸状ライン部分５２２に対応する端子用孔１２０（１２１，１２３，１２５）との最短距離Ｄ９は、第３のヒータライン部５３０と第２の凹状ライン部分５２４に対応する端子用孔１２０（１２２，１２４）との最短距離Ｄ３より短い。
Ａ－５．本実施形態の効果：
以上説明したように、本実施形態に係る静電チャック１００では、ヒータ電極５０のヒータライン部５００は、第１のヒータライン部５１０と第２のヒータライン部５２０とを含んでおり、これらの第１のヒータライン部５１０と第２のヒータライン部５２０とは、いずれも、概ね、複数の端子用孔１２０（特定部）の並び方向に延びている。第２のヒータライン部５２０は、第１のヒータライン部５１０よりも複数の端子用孔１２０に近い位置に配置されており、例えば第３の端子用孔１２３と第２の端子用孔１２２とに応じて曲がっている第２の凸状ライン部分５２２と第２の凹状ライン部分５２４とを有する。すなわち、第２の凸状ライン部分５２２は、上下方向視で、第３の端子用孔１２３に対して第１のヒータライン部５１０と同じ側に凸状に曲がっている。一方、第２の凹状ライン部分５２４は、上下方向視で、第２の端子用孔１２２に対して第１のヒータライン部５１０とは反対側に凹状に曲がっている。このため、例えばヒータ電極５０のヒータライン部５００が、互いに隣り合う第２の端子用孔１２２と第３の端子用孔１２３との両方に対して同じ側に凸状に曲がっている構成に比べて、上下方向視で複数の端子用孔１２０の周辺にヒータライン部５００が密集することに起因して高温の温度特異点ＨＰが密集し、高温領域ＭＰ（図５参照）が生じることを抑制することができる。次に具体的に説明する。
図５は、比較例の静電チャック１００ａにおけるヒータ電極５０ａの配線パターンを示す説明図である。図５に示すように、比較例でも、ヒータ電極５０ａのヒータライン部５００ａは、複数の端子用孔１２０（１２１～１２５）の中心を避けるように曲がった形状になっている。このため、比較例によれば、ベース部材２０において熱引きの効果が低い端子用孔１２０の中心に重なるようにヒータライン部が形成された構成に比べて、端子用孔１２０（特定部）の存在に起因する高温の温度特異点の発生を抑制することができる。
しかし、比較例では、複数の端子用孔１２０の近傍に高温領域ＭＰが発生し易いという問題がある。すなわち、比較例では、ヒータ電極５０ａのヒータライン部５００ａは、複数の端子用孔１２０（５１０～５７０）の全てに対して同じ側に凸状に曲がっている構成である。具体的には、第２のヒータライン部５２０ａは、複数の第２の凸状ライン部分５２２ａを有しているが、上記実施形態の第２の凹状ライン部分５２４に相当する部分を有していない。要するに、ヒータライン部５００ａは、複数の端子用孔１２０の中心を避けるため、全体にわたって、複数の端子用孔１２０に対して径方向ＲＤの外側に曲がった形状になっている。このため、ヒータライン部５００ａの密集に起因する複数の高温の温度特異点ＨＰが、第２のヒータライン部５２０ａの径方向ＲＤの外側に集中する。その結果、複数の端子用孔１２０の近傍に高温領域ＭＰが発生する。
これに対して、図４に示すように、本実施形態では、第２のヒータライン部５２０の上下方向視での形状は、第２の凸状ライン部分５２２と第２の凹状ライン部分５２４とが交互に並んでいる形状である。このため、本実施形態によれば、比較例に比べて、ヒータライン部５００ａの密集に起因する複数の高温の温度特異点ＨＰが分散されるため、複数の端子用孔１２０の近傍に高温領域ＭＰが発生することを抑制できる。
本実施形態では、円周方向ＣＤに互いに隣り合う端子用孔１２０同士の中心間距離Ｌは、６０ｍｍ以下である。このような構成では、特定部が密集しているため、特に本発明を適用することが有効である。ここで、図６は、特定部（端子用孔１２０）の中心間距離Ｌと特定部の近傍の相対温度ΔＴ（℃）との関係を示す説明図である。相対温度は、測定温度から所定の基準温度を引いた温度である。第１のグラフＧ１は、上記実施形態の静電チャック１００について、端子用孔１２０同士の中心間距離Ｌが互いに異なる複数のサンプルについて、ヒータ電極５０の発熱時における端子用孔１２０の近傍の相対温度を示したものである。第２のグラフＧ２は、上記比較例の静電チャック１００ａについて、端子用孔１２０同士の中心間距離Ｌが互いに異なる複数のサンプルについて、ヒータ電極５０ａの発熱時における端子用孔１２０の近傍の相対温度を示したものである。
図６によれば、本実施形態によれば、比較例に比べて、高温領域の発生が抑制され、特定部の近傍の温度上昇を抑制することができることが分かる。また、端子用孔１２０同士の中心間距離Ｌは、３０ｍｍ以下、２０ｍｍ以下、さらには、１０ｍｍ以下になると、実施形態と比較例との効果の差が顕著になる。このため、端子用孔１２０同士の中心間距離Ｌが３０ｍｍ以下の構成、２０ｍｍ以下の構成、さらには、１０ｍｍ以下の構成に本発明を適用することが特に有効であることが分かる。
本実施形態では、第２のヒータライン部５２０の上下方向視での形状は、第２の凸状ライン部分５２２と第２の凹状ライン部分５２４とが交互に並んでいる形状である。これにより、第２のヒータライン部５２０における第２の凸状ライン部分５２２と第２の凹状ライン部分５２４とが不規則に並んでいる構成に比べて、上下方向視で複数の特定部の周辺にヒータライン部５００が密集することに起因して高温領域ＭＰが生じることを、効果的に抑制することができる。
本実施形態では、第１のヒータライン部５１０と第２の凹状ライン部分５２４に対応する端子用孔１２０（１２２，１２４）との最短距離Ｄ８は、第１のヒータライン部５１０と第２の凸状ライン部分５２２に対応する端子用孔１２０（１２１，１２３，１２５）との最短距離Ｄ１より短い。これにより、本実施形態によれば、第１のヒータライン部５１０について、第２の凹状ライン部分５２４に対応する端子用孔１２０（１２２，１２４）付近での無駄な形状変化を抑制しつつ、第２の凸状ライン部分５２２に対応する端子用孔１２０（１２１，１２３，１２５）の周辺にヒータライン部５００が密集することに起因して高温の温度特異点が生じることを抑制することができる。
本実施形態では、第３のヒータライン部５３０と第２の凸状ライン部分５２２に対応する端子用孔１２０（１２１，１２３，１２５）との最短距離Ｄ９は、第３のヒータライン部５３０と第２の凹状ライン部分５２４に対応する端子用孔１２０（１２２，１２４）との最短距離Ｄ３より短い。これにより、本実施形態によれば、第３のヒータライン部５３０について、第２の凸状ライン部分５２２に対応する端子用孔１２０（１２１，１２３，１２５）付近での無駄な形状変化を抑制しつつ、上下方向視で端子用孔１２０の周辺にヒータライン部５００が密集することに起因して高温の温度特異点が生じることを抑制することができる。
本実施形態によれば、ベース部材２０に形成された孔（端子用孔１２０）に起因してベース部材２０の吸引効果がばらつくことを抑制しつつ、上下方向視で複数の特定部（端子用孔１２０）の周辺にヒータライン部５００が密集することに起因して高温領域が生じることを抑制することができる。
Ｂ．変形例：
本明細書で開示される技術は、上述の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の形態に変形することができ、例えば次のような変形も可能である。
上記実施形態における静電チャック１００の構成は、あくまで一例であり、種々変形可能である。静電チャック１００は、第１の方向に略垂直な一の仮想平面上に配置された複数のヒータ電極を備える構成であってもよい。また、静電チャック１００は、上下方向の位置が互いに異なる複数の層のそれぞれにヒータ電極を備える構成であってもよい。具体的には、本実施形態において、ヒータ電極５０の上に、別のヒータ電極（例えば第１の方向に略垂直な一の仮想平面上に配置された複数のヒータ電極）が配置された構成であってもよい。このような構成では、複数のヒータ電極のそれぞれとセラミックス部材１０の下面Ｓ２側に配置された給電端子とを電気的に接続するための複数の導電部（ビア等）によってヒータ電極５０の配線パターンが制約される。これらの複数の導電部は、特許請求の範囲における特定部に相当する。このため、このような構成に本発明を適用することは特に有効である。また、ヒータ電極５０の形状は、螺旋形状に限定されず、環状形状、円弧形状や直線形状等でもよい。
上記実施形態において、第１のヒータライン部５１０から第７のヒータライン部５７０は、１つのヒータ電極５０が有するヒータライン部５００の各部分であったが、互いに別のヒータ電極のヒータライン部であってもよい。また、第２のヒータライン部５２０の上下方向視での形状は、第２の凸状ライン部分５２２と第２の凹状ライン部分５２４とを１つずつ有する形状であってもよいし、第２の凸状ライン部分５２２と第２の凹状ライン部分５２４とが複数個ずつ交互に並んでいる形状であってもよい。また、ヒータライン部５００における凸状ライン部分（第２の凸状ライン部分５２２等）や凹状ライン部分（第２の凹状ライン部分５２４等）の上下方向視での形状は、曲線状に限らず、折れ線状等であってもよい。
上記実施形態において、ベース部材２０に形成された貫通孔２２の数は、５つであったが、これに限定されず、５つ以外の数であってもよい。
上記実施形態において、複数の特定部（端子用孔１２０）の並ぶ方向は、円周方向ＣＤであったが、例えば直線方向であってもよい。また、上記実施形態では、第２の凸状ライン部分５２２と第２の凹状ライン部分５２４とは、上下方向視で、端子用孔１２０の円弧に沿うように配置されていたが、第２の凸状ライン部分５２２や第２の凹状ライン部分５２４の少なくとも一部が、端子用孔１２０と重なるように配置されてもよいし、端子用孔１２０の外側に配置されてもよい。また、第２の凸状ライン部分５２２と第２の凹状ライン部分５２４との幅は、ヒータライン部５００における他の部分の幅と略同一であってもよい。
本実施形態において、第１のヒータライン部５１０と第２の凹状ライン部分５２４に対応する端子用孔１２０（１２２，１２４）との最短距離Ｄ８は、第１のヒータライン部５１０と第２の凸状ライン部分５２２に対応する端子用孔１２０（１２１，１２３，１２５）との最短距離Ｄ１と同じでもよいし、該最短距離Ｄ１より長くてもよい。また、本実施形態において、第３のヒータライン部５３０と第２の凸状ライン部分５２２に対応する端子用孔１２０（１２１，１２３，１２５）との最短距離Ｄ９は、第３のヒータライン部５３０と第２の凹状ライン部分５２４に対応する端子用孔１２０（１２２，１２４）との最短距離Ｄ３と同じでもよいし、該最短距離Ｄ３より長くてもよい。
また、上記実施形態において、各ビアは、単数のビアにより構成されてもよいし、複数のビアのグループにより構成されてもよい。また、上記実施形態において、各ビアは、ビア部分のみからなる単層構成であってもよいし、複数層構成（例えば、ビア部分とパッド部分とビア部分とが積層された構成）であってもよい。
また、上記実施形態では、セラミックス部材１０の内部に１つのチャック電極４０が設けられた単極方式が採用されているが、セラミックス部材１０の内部に一対のチャック電極４０が設けられた双極方式が採用されてもよい。また、上記実施形態の静電チャック１００における各部材を形成する材料は、あくまで例示であり、各部材が他の材料により形成されてもよい。
上記実施形態では、板状部材として、セラミックス部材１０とベース部材２０と接合部３０とを備える静電チャック１００を例示したが、セラミックス部材単体、セラミックス部材と支持部材とを備える加熱装置などでもよい。また、板状部材は、セラミックス以外の材料（例えば金属や樹脂）により形成されたものでもよい。
上記実施形態では、ベース部材として、金属製のベース部材２０を例示したが、熱伝導率がセラミックス部材の熱伝導率より高い材料により形成されたベース部材であればよい。
また、本発明は、セラミックス部材１０とベース部材２０とを備え、静電引力を利用してウェハＷを保持する静電チャック１００に限らず、ヒータ電極を備える板状部材を含むもの（例えば、ＣＶＤヒータ等のヒータ装置、真空チャック等の加熱装置（保持装置、半導体製造装置用部品）にも適用可能である。
１０：セラミックス部材 １２：凹部 ２０：ベース部材 ２１：冷媒流路 ２２，３２：貫通孔 ３０：接合部 ４０：チャック電極 ５０，５０ａ：ヒータ電極 ６０（６１，６２）：ドライバ電極 １００，１００ａ：静電チャック １２０：端子用孔 １２１：第１の端子用孔 １２２：第２の端子用孔 １２３：第３の端子用孔 １２４：第４の端子用孔 １２５：第５の端子用孔 ５００，５００ａ：ヒータライン部 ５１０：第１のヒータライン部 ５１２：第１の凸状ライン部分 ５２０，５２０ａ：第２のヒータライン部 ５２２，５２２ａ：第２の凸状ライン部分 ５２４：第２の凹状ライン部分 ５３０：第３のヒータライン部 ５３２：第３の凹状ライン部分 ５４０：第４のヒータライン部 ５４２：第４の凸状ライン部分 ５５０：第５のヒータライン部 ５６０：第６のヒータライン部 ５６２：第６の凹状ライン部分 ５７０：第７のヒータライン部 ７１１，７１２：給電側ビア ７２１，７２２：ヒータ側ビア ７３１，７３２：電極パッド ７４１，７４２：給電端子 Ｂ１：第１の仮想直線 Ｂ２：第２の仮想直線 ＨＰ：温度特異点 Ｌ：中心間距離 Ｍ：仮想円 ＭＰ：高温領域 Ｓ１：吸着面 Ｗ：ウェハ

Claims (9)

  1. 第１の方向に略垂直な第１の表面を有する板状体と、
    前記板状体の内部に配置されたヒータ電極であって、前記第１の方向視で線状の抵抗発熱体であるヒータライン部を有するヒータ電極と、
    前記板状体の内部に配置され、前記第１の方向視で、所定の並び方向に並ぶ複数の特定部であって、それぞれ、前記第１の方向に延びている、孔または導電部である複数の特定部と、
    を備え、前記第１の表面に対象物が配置される加熱装置において、
    前記ヒータ電極が有する前記ヒータライン部は、前記第１の方向視で、
    前記並び方向に延びている第１のヒータライン部と、
    前記並び方向に延び、かつ、前記第１のヒータライン部よりも前記複数の特定部に近い位置に配置された第２のヒータライン部と、
    前記並び方向に延び、かつ、前記第２のヒータライン部に対して前記第１のヒータライン部とは反対側に配置されている第３のヒータライン部、を有し、
    前記複数の特定部のうち、第１の特定部の中心と前記第１のヒータライン部とを最短距離で結ぶ直線を第１の仮想直線とし、前記第１の特定部と隣り合う第２の特定部の中心と前記第１のヒータライン部とを最短距離で結ぶ直線を第２の仮想直線としたときに、
    前記第２のヒータライン部は、前記第１の方向視で、
    前記第１の仮想直線を通り、前記第１のヒータライン部側に凸状に曲がっている第２の凸状ライン部分と、
    前記第２の仮想直線を回避するように延び、前記第１のヒータライン部とは反対側に凹状に曲がっている第２の凹状ライン部分と、を有し、
    前記第１のヒータライン部の上下方向視での形状は、前記第２のヒータライン部の前記第２の凸状ライン部分と同じ方向側に凸状に曲がっている第１の凸状ライン部分を有する形状であり、
    前記第３のヒータライン部の上下方向視での形状は、前記第２のヒータライン部の前記第２の凹状ライン部分と同じ方向側に凹状に曲がっている第３の凹状ライン部分を有する形状である、
    ことを特徴とする加熱装置。
  2. 請求項１に記載の加熱装置において、
    前記第２のヒータライン部は、前記第２の凸状ライン部分と前記第２の凹状ライン部分とを１組として複数組有し、
    前記第１のヒータライン部は、前記組ごとに、前記第２の凸状ライン部分に対応する前記第１の凸状ライン部分を有し、
    前記第３のヒータライン部は、前記組ごとに前記第２の凹状ライン部分に対応する前記第３の凹状ライン部分を有している、
    ことを特徴とする加熱装置。
  3. 請求項１または請求項２に記載の加熱装置において、
    前記第１の特定部と前記第２の特定部との中心間距離は、６０ｍｍ以下である、
    ことを特徴とする加熱装置。
  4. 請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の加熱装置において、
    前記複数の特定部は、前記第１の特定部とは反対側で前記第２の特定部と隣り合う第３の特定部を有し、
    前記第３の特定部と前記第１のヒータライン部とを最短距離で結ぶ直線を第３の仮想直線とするとき、
    前記第２のヒータライン部は、さらに、前記第３の仮想直線を通り、前記第１のヒータライン部側に凸状に曲がっている第２の凸状ライン部分を有する、
    ことを特徴とする加熱装置。
  5. 請求項４に記載の加熱装置において、
    前記第１の特定部と前記第２の特定部との中心間距離と、前記第２の特定部と前記第３の特定部との中心間距離とは、いずれも、６０ｍｍ以下である、
    ことを特徴とする加熱装置。
  6. 請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載の加熱装置において、
    前記第１のヒータライン部と前記第２の凹状ライン部分に対応する前記特定部との最短距離は、前記第１のヒータライン部と前記第２の凸状ライン部分に対応する前記特定部との最短距離より短い、
    ことを特徴とする加熱装置。
  7. 請求項１から請求項６までのいずれか一項に記載の加熱装置において、
    前記第３のヒータライン部と前記第２の凸状ライン部分に対応する前記特定部との最短距離は、前記第３のヒータライン部と前記第２の凹状ライン部分に対応する前記特定部との最短距離より短い、
    ことを特徴とする加熱装置。
  8. 請求項１から請求項７までのいずれか一項に記載の加熱装置において、
    前記板状体は、前記第１の表面と、前記第１の表面とは反対側の第２の表面と、を有するセラミックス部材と、第３の表面を有し、前記第３の表面が前記セラミックス部材の前記第２の表面側に位置するように配置され、熱伝導率が前記セラミックス部材の熱伝導率より高い材料により形成されたベース部材と、前記セラミックス部材の前記第２の表面と前記ベース部材の前記第３の表面との間に配置され、前記セラミックス部材と前記ベース部材とを接合する接合部と、を備え、
    前記複数の特定部の少なくとも１つは、前記ベース部材に形成された孔である、
    ことを特徴とする加熱装置。
  9. 請求項１から請求項８までのいずれか一項に記載の加熱装置において、
    前記加熱装置は、静電チャックである、
    ことを特徴とする加熱装置。
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