JP7496343B2 - ウエハ載置台 - Google Patents
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Description
本発明は、ウエハ載置台に関する。
従来より、ウエハにプラズマを利用してＣＶＤやエッチングなどを行うためにウエハ載置台が用いられている。ウエハ載置台は、ウエハをウエハ載置面に吸着固定するための静電チャックと、この静電チャックを冷却する冷却基材とを備えている。ウエハ載置面の外周には、フォーカスリングを設置することがある。フォーカスリングは、ウエハ載置面よりも低位のフォーカスリング載置面に載置され、ウエハの外周縁までプラズマを安定に発生させる役割や、ウエハの外周縁の温度をコントロールする役割を有する。ウエハ載置面及びフォーカスリング載置面の温度を個別に制御するため、冷却基材の内部にウエハ用の中央冷媒流路とフォーカスリング用の外周冷媒流路とを設け、各冷媒流路に流す冷媒の温度を個別に調整することもある。こうしたウエハ載置台として、静電チャックを、ウエハ載置面を有する中央セラミック基材と、フォーカスリング載置面を有する外周セラミック基材とに分離すると共に、冷却基材の上面に開口する上溝を、中央セラミック基材と外周セラミック基材との境界に沿って環状に１つ設けたものが知られている（例えば特許文献１～４）。
しかしながら、上述した上溝を１つ設けた冷却基材では、冷却基材の中央部と外周部とを連結する連結部において、上溝の底のみが伝熱経路となっているため、冷却基材の中央部と外周部との間で温度差が生じるとその温度差による熱応力が上溝の底にかかって連結部が破損するおそれがあった。
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、ウエハ載置面とフォーカスリング載置面とを有する一体型のウエハ載置台において、熱応力による破損を防止することを主目的とする。
本発明のウエハ載置台は、
上面にウエハ載置面を有し、電極を内蔵する中央セラミック基材と、
上面にフォーカスリング載置面を有し、前記中央セラミック基材の外周に前記中央セラミック基材とは離間して配置された環状の外周セラミック基材と、
前記中央セラミック基材の下面に中央部が接合され、前記外周セラミック基材の下面に外周部が接合され、前記中央部と前記外周部とを連結する連結部を有する冷却基材と、
を備え、
前記冷却基材は、前記中央部に設けられた中央冷媒流路と、前記外周部に設けられた外周冷媒流路と、を有し、
前記連結部は、前記中央冷媒流路の最外縁よりも外周側で前記外周冷媒流路の最内縁よりも内周側の部分に設けられ、上面に開口し環状の上溝と、下面に開口し天井面が前記上溝の底面よりも高い環状の下溝と、をそれぞれ１つ以上有するものである。
上面にウエハ載置面を有し、電極を内蔵する中央セラミック基材と、
上面にフォーカスリング載置面を有し、前記中央セラミック基材の外周に前記中央セラミック基材とは離間して配置された環状の外周セラミック基材と、
前記中央セラミック基材の下面に中央部が接合され、前記外周セラミック基材の下面に外周部が接合され、前記中央部と前記外周部とを連結する連結部を有する冷却基材と、
を備え、
前記冷却基材は、前記中央部に設けられた中央冷媒流路と、前記外周部に設けられた外周冷媒流路と、を有し、
前記連結部は、前記中央冷媒流路の最外縁よりも外周側で前記外周冷媒流路の最内縁よりも内周側の部分に設けられ、上面に開口し環状の上溝と、下面に開口し天井面が前記上溝の底面よりも高い環状の下溝と、をそれぞれ１つ以上有するものである。
このウエハ載置台では、上面に開口した上溝だけでなく、下面に開口した下溝を有し、下溝の天井面が上溝の底面よりも高いため、中央部と外周部との間の連結部における伝熱経路は上下方向の経路が加わり長くなる。それにより、連結部での温度勾配が小さくなり、連結部に発生する熱応力が低減されるため、熱応力による破損が抑制される。また、このウエハ載置台は、一体型のため中央部と外周部とが別体の場合に比べて取り扱いが容易である。
なお、本明細書では、上下、左右、前後などを用いて本発明を説明することがあるが、上下、左右、前後は、相対的な位置関係に過ぎない。そのため、ウエハ載置台の向きを変えた場合には上下が左右になったり左右が上下になったりすることがあるが、そうした場合も本発明の技術的範囲に含まれる。
本発明のウエハ載置台において、前記中央冷媒流路と前記外周冷媒流路とは、それぞれ独立して冷媒が供給されるものとしてもよい。こうすれば、中央冷媒流路の上方に設けられたウエハ載置面及び外周冷媒流路の上方に設けられたフォーカスリング載置面の温度を独立して制御できる。
本発明のウエハ載置台において、前記中央冷媒流路及び前記外周冷媒流路のうちの少なくとも一方の隣には、前記上溝が設けられ、前記上溝の底面は、前記中央冷媒流路の底面及び前記外周冷媒流路の底面と同じ高さかそれよりも低いものとしてもよい。こうすれば、冷媒で冷却されて温度が安定した部分に上溝の底面が配置されるため、これよりも上の部分に上溝の底面を配置するよりも熱応力による破損をより抑制できる。
本発明のウエハ載置台において、前記連結部は、前記上溝と前記下溝とを１つずつ有するものとしてもよい。こうすれば、上溝の数と下溝の数が最小であるため、加工コストの増加を抑制できる。また、冷媒流路を配置できない部分を少なくできるため、冷媒流路の配置の自由度を高めることができる。
本発明のウエハ載置台において、前記連結部は、前記上溝を２つ有し、前記下溝を１つ有し、前記上溝と前記した溝とが交互に配置されているものとしてもよい。こうすれば、上溝と下溝とを１つずつ有する場合よりも連結部を長くでき、連結部に発生する熱応力をより低減できる。また、中央冷媒流路及び外周冷媒流路の両方の隣に上溝を設けた構造であるため、一方又は両方の隣を下溝とするよりも、冷媒で冷却されて温度が比較的安定した低位の部分同士で中央部と外周部とを連結できる。このため、熱応力による破損をより抑制できる。
本発明のウエハ載置台において、前記冷却基材は、金属マトリックス複合材料製であるものとしてもよい。本発明のウエハ載置台は、熱応力による破損を抑制できるため、金属マトリックス複合材料のような脆い材料を用いた場合に特に有効である。金属マトリックス複合材料製の冷却基材は、セラミック基材を構成するセラミック材料と線熱膨張係数が近いため、セラミック基材と冷却基材とを接合する際、両者の間の膨張係数差の影響を緩和する層（例えば樹脂接合層）を用いる必要がなく、金属接合層を用いることができる。金属接合層は、樹脂接合層に比べて熱伝導率が高いため、ハイパワープラズマでウエハを処理する場合に要求される抜熱能力を実現することができる。
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はウエハ載置台１０の縦断面図（ウエハ載置台１０の中心軸を含む面で切断したときの断面図）、図２はウエハ載置台１０の平面図、図３はウエハ載置台１０の横断面図（冷媒流路３２，３７を通過する水平面でウエハ載置台１０を切断した断面を上からみたときの断面図）、図４は中央部３１と外周部３５との間の連結部４０における伝熱経路Ｘの説明図である。
ウエハ載置台１０は、ウエハＷにプラズマを利用してＣＶＤやエッチングなどを行うために用いられるものである。ウエハ載置台１０は、中央セラミック基材２０と、外周セラミック基材２５と、冷却基材３０とを備えている。中央セラミック基材２０は中央接合層５０を介して、外周セラミック基材２５は外周接合層５５を介して、それぞれ冷却基材３０の上面に接合されており、一体型のウエハ載置台１０を構成している。
中央セラミック基材２０は、アルミナ、窒化アルミニウムなどに代表されるセラミック材料で形成された円板状のプレートである。中央セラミック基材２０は、ウエハＷが載置されるウエハ載置面２０ａを上面に有している。中央セラミック基材２０は、ウエハ載置面２０ａに近い側に、中央電極２２を内蔵している。中央電極２２は、円形で板状又はメッシュ状の単極型の静電吸着用電極であり、例えばＷ、Ｍｏ、ＷＣ、ＭｏＣなどを含有する材料によって形成されている。中央セラミック基材２０のうち中央電極２２よりも上側の層は誘電体層として機能する。中央電極２２には、図示しない直流電源が給電端子６０を介して接続されている。給電端子６０は、冷却基材３０及び中央接合層５０を上下方向に貫通する貫通穴に配置された絶縁管６１を通過して、中央セラミック基材２０の下面から中央電極２２に至るように設けられている。
外周セラミック基材２５は、アルミナ、窒化アルミニウムなどに代表されるセラミック材料で形成された円環状のプレートである。外周セラミック基材２５は、フォーカスリングＦＲが載置されるフォーカスリング載置面２５ａを上面に有している。外周セラミック基材２５は、中央セラミック基材２０の外周に配置されており、フォーカスリング載置面２５ａはウエハ載置面２０ａより低位になっている。外周セラミック基材２５は、フォーカスリング載置面２５ａに近い側に、外周電極２７を内蔵している。外周電極２７は、円環形で板状又はメッシュ状の単極型の静電吸着用電極であり、例えばＷ、Ｍｏ、ＷＣ、ＭｏＣなどを含有する材料によって形成されている。外周セラミック基材２５のうち外周電極２７よりも上側の層は誘電体層として機能する。外周電極２７には、図示しない直流電源が給電端子６５を介して接続されている。給電端子６５は、冷却基材３０及び外周接合層５５を上下方向に貫通する貫通穴に配置された絶縁管６６を通過して、外周セラミック基材２５の下面から外周電極２７に至るように設けられている。
冷却基材３０は、金属マトリックス複合材料（メタル・マトリックス・コンポジット（ＭＭＣ）ともいう）製の円板部材である。冷却基材３０は、内部に冷媒が循環可能な中央冷媒流路３２及び外周冷媒流路３７を備えている。中央冷媒流路３２は、中央セラミック基材２０が配置された全域に行き渡るように、入口３３から出口３４まで渦巻状に設けられている。中央冷媒流路３２の入口３３及び出口３４は、図示しない中央冷媒冷却装置に接続されており、出口３４から排出された冷媒は、中央冷媒冷却装置で温度調整されたあと再び入口３３に戻されて中央冷媒流路３２内に供給される。外周冷媒流路３７は、外周セラミック基材２５が配置された全域に行き渡るように入口３８から出口３９まで渦巻状に設けられている。外周冷媒流路３７の入口３８と出口３９は、中央冷媒冷却装置とは異なる図示しない外周冷媒冷却装置に接続されており、出口３９から排出された冷媒は、外周冷媒冷却装置で温度調整された後再び入口３８に戻されて外周冷媒流路３７内に供給される。このように、中央冷媒流路３２及び外周冷媒流路３７は、それぞれ異なる冷媒冷却装置に接続されており、それぞれ独立して冷媒が供給される。これにより、冷却基材３０の中央部３１及び外周部３５の温度はそれぞれ独立して制御され、ひいてはウエハ載置面２０ａ及びフォーカスリング載置面２５ａの温度がそれぞれ独立して制御される。冷却基材３０は、プラズマ発生用の高周波（ＲＦ）電極としても機能し、図示しないＲＦ電源に給電端子７０を介して接続されている。給電端子７０は、冷却基材３０の下面に接合されている。
冷却基材３０は、中央冷媒流路３２の最外縁よりも外周側で外周冷媒流路３７の最内縁よりも内周側の部分に連結部４０を有している。連結部４０は、上面に開口した上溝４２と、下面に開口した下溝４４とを有している。上溝４２は、中央冷媒流路３２と隣合う位置（つまり下溝４４よりも内周側）に、冷却基材３０の上面から中央冷媒流路３２の底面３２ｂ及び外周冷媒流路３７の底面３７ｂと同じ高さかそれよりも低い底面４２ｂに至るまで、環状に設けられている。下溝４４は、外周冷媒流路３７と隣合う位置（つまり上溝４２よりも外周側）に、冷却基材３０の下面から、中央冷媒流路３２の天井面３２ｃ及び外周冷媒流路３７の天井面３７ｃと同じ高さかそれよりも高い天井面４４ｃに至るまで、環状に設けられている。本実施形態では、冷却基材３０のうち、上溝４２の内縁よりも内周側の部分が中央部３１であり、下溝４４の外縁よりも外周側の部分が外周部３５であり、その間の部分が連結部４０である。
冷却基材３０に使用するＭＭＣは、中央セラミック基材２０に使用するセラミック材料及び外周セラミック基材２５に使用するセラミック材料と熱膨張係数が近いものであることが好ましい。ＭＭＣとしては、Ｓｉ，ＳｉＣ及びＴｉを含む材料やＳｉＣ多孔質体にＡｌ及び／又はＳｉを含浸させた材料などが挙げられる。Ｓｉ，ＳｉＣ及びＴｉを含む材料をＳｉＳｉＣＴｉといい、ＳｉＣ多孔質体にＡｌを含浸させた材料をＡｌＳｉＣといい、ＳｉＣ多孔質体にＳｉを含浸させた材料をＳｉＳｉＣという。中央セラミック基材２０及び外周セラミック基材２５がアルミナ基材の場合、冷却基材３０に用いるＭＭＣとしてはＡｌＳｉＣやＳｉＳｉＣＴｉなどが好ましい。また、中央セラミック基材２０及び外周セラミック基材２５が窒化アルミニウム基材の場合、冷却基材３０に用いるＭＭＣとしてはＡｌＳｉＣやＳｉＳｉＣなどが好ましい。
中央接合層５０は、中央セラミック基材２０の下面と冷却基材３０の中央部３１の上面とを接合する金属製の接合層である。中央接合層５０は、例えば、はんだや金属ロウ材で形成された層であってもよい。中央接合層５０は、例えばＡｌ－Ｍｇ系の接合材や、Ａｌ－Ｓｉ－Ｍｇ系の接合材で形成された層であってもよい。中央接合層５０の厚みは、例えば１００μｍ前後とすることが好ましい。中央接合層５０は、例えばＴＣＢ（Ｔｈｅｒｍａｌ ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ ｂｏｎｄｉｎｇ）により形成される。ＴＣＢとは、接合対象の２つの部材の間に金属接合材を挟み込み、金属接合材の固相線温度以下の温度に加熱した状態で２つの部材を加圧接合する公知の方法をいう。
外周接合層５５は、外周セラミック基材２５の下面と冷却基材３０の外周部３５の上面とを接合する金属製の接合層である。外周接合層５５は、例えば、はんだや金属ロウ材で形成された層であってもよい。外周接合層５５は、例えばＡｌ－Ｍｇ系の接合材や、Ａｌ－Ｓｉ－Ｍｇ系の接合材で形成された層であってもよい。外周接合層５５の厚みは、例えば１００μｍ前後とすることが好ましい。外周接合層５５は、例えばＴＣＢにより形成される。
次に、ウエハ載置台１０の使用例について説明する。まず、図示しないチャンバー内にウエハ載置台１０を設置した状態で、ウエハ載置面２０ａにウエハＷを載置し、フォーカスリング載置面２５ａにフォーカスリングＦＲを載置する。フォーカスリングＦＲは、ウエハＷと干渉しないように上端部の内周に沿って段差を備えている。この状態で、中央電極２２及び外周電極２７にそれぞれ直流電圧を印加して、ウエハＷをウエハ載置面２０ａに吸着させ、フォーカスリングＦＲをフォーカスリング載置面２５ａに吸着させる。そして、チャンバーの内部を所定の真空雰囲気（又は減圧雰囲気）になるように設定し、チャンバー内の天井部分に設けた図示しないシャワーヘッドからプロセスガスを供給しながら、冷却基材３０にＲＦ電圧を印加する。すると、ウエハＷとシャワーヘッドとの間でプラズマが発生する。そして、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。
プラズマを利用してウエハＷを処理している間、中央冷媒流路３２には中央冷媒冷却装置から、外周冷媒流路３７には外周冷媒冷却装置から、それぞれ独立して冷媒を供給する。これにより、中央冷媒流路３２の上方に設けられたウエハ載置面２０ａ及び外周冷媒流路３７の上方に設けられたフォーカスリング載置面２５ａの温度を独立して制御（冷却）する。このとき、冷却基材３０では、中央冷媒流路３２が設けられた中央部３１と外周冷媒流路３７が設けられた外周部３５とが連結部４０で連結されているため、連結部４０を介して中央部３１と外周部３５との間で熱移動が生じる。図４に、中央部３１と外周部３５との間の連結部４０（一点鎖線で囲われた部分）における伝熱経路Ｘを概念的に示す（破線参照）。伝熱経路Ｘは、中央部３１の外縁下部から、上溝４２の底（底面４２ｂから下の部分）を通る水平方向の経路、上溝４２と下溝４４との間の壁を通る上下方向の経路、下溝４４の天井（天井面４４ｃから上の部分）を通る水平方向の経路を経て、外周部３５の内縁上部に至る経路（逆向きでもよい）である。ここで、仮に下溝４４を省略すると、連結部４０における伝熱経路は上溝４２の底を通る水平方向の経路のみとなり短くなる。この状態で、中央部３１と外周部３５との温度差が大きくなると（例えば、中央冷媒流路３２に供給する冷媒と外周冷媒流路３７に供給する冷媒との温度差が大きくなると）、連結部４０での温度勾配が大きくなり、連結部４０が熱応力で破損するおそれがある。これに対して、本実施形態のウエハ載置台１０では、上述した通り、連結部４０における伝熱経路Ｘが水平方向の経路だけでなく上下方向の経路を有していて長いため、中央部３１と外周部３５との間の温度差が大きくなっても連結部４０での温度勾配が大きくなりすぎず、熱応力による破損が生じにくい。
以上説明したウエハ載置台１０では、上溝４２だけでなく、下溝４４を有し、下溝４４の天井面４４ｃが上溝４２の底面４２ｂよりも高いため、上述した通り、熱応力による破損が抑制される。また、このウエハ載置台１０は、一体型のため、中央部３１と外周部３５とが別体の場合に比べて取り扱いが容易である。
また、中央冷媒流路３２と外周冷媒流路３７とは、それぞれ独立して冷媒が供給されるため、中央冷媒流路３２の上方に設けられたウエハ載置面２０ａ及び外周冷媒流路３７の上方に設けられたフォーカスリング載置面２５ａの温度を独立して制御できる。
更に、中央冷媒流路３２の隣に上溝４２が設けられていて、上溝４２の底面４２ｂは中央冷媒流路３２の底面３２ｂ及び外周冷媒流路３７の底面３７ｂよりも低い。こうした構成では、冷媒で冷却されて温度が安定した部分に上溝４２の底面４２ｂが配置されているため、これよりも上の部分に上溝４２の底面４２ｂを配置するよりも熱応力による破損を抑制できる。
更にまた、連結部４０には上溝４２が１つ、下溝４４が１つであり、上溝の数と下溝の数が最小であるため、加工コストの増加を抑制できる。また、冷媒流路３２，３７を配置できない部分を少なくできるため、冷媒流路３２，３７の配置の自由度を高めることができる。
そして、冷却基材３０は、中央セラミック基材２０を構成するセラミック材料及び外周セラミック基材２５を構成するセラミック材料と線熱膨張係数が近いＭＭＣ製であるため、中央セラミック基材２０及び外周セラミック基材２５と冷却基材３０とを接合する際、樹脂接合層ではなく金属接合層を用いることができる。金属接合層は、樹脂接合層に比べて熱伝導率が高いため、ハイパワープラズマでウエハを処理する場合に要求される抜熱能力を実現することができる。また、ＭＭＣは導電性を有するため、冷却基材３０をＲＦ電極としても使用でき、別途ＲＦ電極を準備する必要がない。なお、本実施形態では、中央接合層５０や外周接合層５５が金属製であるため、これらをＲＦ電極として用いることもできる。
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、外周セラミック基材２５は、下溝４４の天井の上面にも接合されていたが、下溝４４の天井の上面に接合されていなくてもよい。この場合、下溝４４の天井の上面を、図５のように外周部３５の上面よりも一段低い低位面４４ａとしてもよい。低位面４４ａは、下溝４４に隣合う冷媒流路（外周冷媒流路３７）の天井面（天井面３７ｃ）よりも低位としてもよいし、同位やそれよりも高位としてもよい。
上述した実施形態では、上溝４２を下溝４４よりも内周側に設けたが、図６のように上溝４２を下溝４４よりも外周側に設けてもよい。この場合、冷却基材３０のうち、下溝４４の内縁よりも内周側の部分が中央部３１であり、上溝４２の外縁よりも外周側の部分が外周部３５であり、その間の部分が連結部４０である。こうしても、上述した実施形態と同様の効果が得られる。なお、中央部３１の上面を外周部３５の上面よりも高温にして用いる場合には上溝４２を下溝４４よりも内周側に設け、外周部３５の上面を中央部３１の上面よりも高温にして用いる場合には上溝４２を下溝４４よりも外周側に設けてもよい。こうすれば、連結部４０における伝熱経路の両端の温度差を低減できる。図６において、中央セラミック基材２０は、下溝４４の天井の上面に接合されていなくてもよい。この場合、下溝４４の天井の上面を中央部３１の上面よりも一段低い低位面としてもよい。低位面は、下溝４４に隣合う冷媒流路（中央冷媒流路３２）の天井面（天井面３２ｃ）よりも低位としてもよいし、同位やそれよりも高位としてもよい。
上述した実施形態では、連結部４０には、上溝と下溝とを１つずつ設けたが、上溝及び下溝のうちの少なくとも一方を２つ以上設けてもよい。その場合、上溝と下溝とを交互に配置することが好ましい。例えば、図７のように、下溝４４の外周側に上溝４６を追加し、上溝を２つ（上溝４２，４６）と下溝を１つ（下溝４４）設けてもよい。この場合、上溝４２の内縁よりも内周側の部分が中央部３１であり、上溝４６の外縁よりも外周側の部分が外周部３５であり、その間の部分が連結部４０である。こうすれば、上溝が１つで下溝が１つの場合よりも連結部４０における伝熱経路を長くでき、連結部４０に発生する熱応力をより低減できる。また、中央冷媒流路３２及び外周冷媒流路３７の両方の隣に上溝を設けた構造であるため、一方又は両方の隣を下溝とするよりも、冷媒で冷却されて温度が比較的安定した低位の部分同士で中央部３１と外周部３５とを連結できる。このため、熱応力による破損をより抑制できる。また、上溝４６の底面４６ｂを、中央冷媒流路３２の底面３２ｂ及び外周冷媒流路３７の底面３７ｂと同じ高さかそれよりも低くすれば、温度がより安定した部分に上溝４６の底面４６ｂが配置されるため、熱応力による破損がより生じにくい。なお、図８のように、下溝４４の天井の上面を、中央部３１及び外周部３５のうちの少なくとも一方の上面よりも一段低い低位面４４ａとしてもよい。低位面４４ａは、中央冷媒流路３２及び外周冷媒流路３７のうちの少なくとも一方の天井面よりも低位としてもよいし、同位やそれよりも高位としてもよい。
上述した実施形態では、中央部３１の上面と外周部３５の上面の高さを同じとしたが、中央部３１の上面を高くしてもよいし、外周部３５の上面を高くしてもよい。また、中央冷媒流路３２の底面３２ｂと外周冷媒流路３７の底面３７ｂの高さを同じとしたが、中央冷媒流路３２の底面３２ｂを高くしてもよいし、外周冷媒流路３７の底面３７ｂを高くしてもよい。また、中央冷媒流路３２の天井面３２ｃと外周冷媒流路３７の天井面３７ｃの高さを同じとしたが、中央冷媒流路３２の天井面３２ｃを高くしてもよいし、外周冷媒流路３７の天井面３７ｃを高くしてもよい。
上述した実施形態では、上溝４２の底面４２ｂを、中央冷媒流路３２の底面３２ｂ及び外周冷媒流路３７の底面３７ｂの両方と同じ高さかそれよりも低くしたが、これを満たさなくてもよい。その場合でも、上溝４２の底面４２ｂは、中央冷媒流路３２及び外周冷媒流路３７のうち上溝４２に隣合う冷媒流路の天井面よりは低位とすることが好ましく、上溝４２に隣合う冷媒流路の底面と同じ高さかそれよりも低くすることが好ましい。上溝４６の底面４６ｂも同様である。
上述した実施形態では、下溝４４の天井面４４ｃを、中央冷媒流路３２の天井面３２ｃ及び外周冷媒流路３７の天井面３７ｃの両方と同じ高さかそれよりも高くしたが、これを満たさなくてもよい。その場合でも、下溝４４の天井面４４ｃは、中央冷媒流路３２及び外周冷媒流路３７のうち下溝４４に隣合う冷媒流路の底面よりは高位とすることが好ましく、下溝４４に隣合う冷媒流路の天井面と同じ高さかそれよりも高くすることが好ましい。
上述した実施形態では、冷却基材３０は、ＭＭＣ製としたが、例えばモリブデンやタングステン、アルミニウム、アルミニウム合金、ステンレス鋼（ＳＵＳ材）などの金属材料製としてもよいし、樹脂材料製としてもよい。これらのうち、金属材料は導電性を有するため、冷却基材３０を金属材料製とすれば、冷却基材３０をＲＦ電極としても使用できる。また、モリブデンやタングステンなどの低熱膨張金属材料は、中央セラミック基材２０を構成するセラミック材料及び外周セラミック基材２５を構成するセラミック材料と線熱膨張係数が近いため、冷却基材３０を低熱膨張金属材料製とすれば、中央接合層５０及び外周接合層５５として樹脂接合層ではなく金属接合層を用いることができる。なお、冷却基材３０は、上述の通り金属材料製や樹脂製としてもよいが、本発明のウエハ載置台は、熱応力による破損を抑制できるため、冷却基材３０にＭＭＣのような脆い材料を冷却基材に用いた場合に特に有効である。
上述した実施形態では、中央セラミック基材２０にウエハ吸着用の中央電極２２を内蔵したが、これに代えて又は加えて、プラズマ発生用のＲＦ電極を内蔵してもよい。これを中央ＲＦ電極とも称する。この場合、中央ＲＦ電極に高周波電源を接続する。また、中央セラミック基材２０は、ヒータ電極（抵抗発熱体）を内蔵してもよい。これを中央ヒータ電極とも称する。
上述した実施形態では、外周セラミック基材２５にフォーカスリング吸着用の外周電極２７を内蔵したが、これに代えて又は加えて、プラズマ発生用のＲＦ電極を内蔵してもよい。これを外周ＲＦ電極とも称する。この場合、外周ＲＦ電極に高周波電源を接続する。また、外周セラミック基材２５はヒータ電極（抵抗発熱体）を内蔵してもよい。これを外周ヒータ電極とも称する。外周ヒータ電極は中央ヒータ電極とは独立して温度制御してもよい。こうすれば、ウエハ載置面２０ａ及びフォーカスリング載置面２５ａの温度を、より精度よく制御できる。
上述した実施形態では、中央冷媒流路３２を入口３３から出口３４まで渦巻状に設けたが、中央冷媒流路３２の平面形状は特に限定されない。また、複数の中央冷媒流路３２を設けてもよい。また、中央冷媒流路３２の断面は矩形としたが、中央冷媒流路３２の断面形状は特に限定されない。例えば、中央冷媒流路３２の断面のうち上側の角部をＲ面としてもよい。こうすれば、中央冷媒流路３２の断面のうち上側の角部を起点としてクラックが発生するのを防止することができる。外周冷媒流路３７も同様である。
上述した実施形態では、冷却基材３０は、一部材として記載したが、図９に示すように上側部材１３１と下側部材１３２とが接合層１３５で接合された構造であってもよい。上側部材１３１及び下側部材１３２は、冷却基材３０を冷媒流路３２の天井面を含む水平面で２つに切断した形状である。接合層１３５は、金属接合層であることが好ましい。なお、冷却基材３０は、３つ以上の部材が接合された構造であってもよい。
上述した実施形態において、冷却基材３０の下面からウエハ載置面２０ａに至るようにウエハ載置台１０を貫通する穴を設けてもよい。こうした穴としては、ウエハＷの裏面に熱伝導ガス（例えばＨｅガス）を供給するためのガス供給穴や、ウエハ載置面２０ａに対してウエハＷを上下させるリフトピンを挿通するためのリフトピン穴などが挙げられる。熱伝導ガスは、ウエハ載置面２０ａに設けられた図示しない多数の小突起（ウエハＷを支持する）とウエハＷとによって形成される空間に供給される。リフトピン穴は、ウエハＷを例えば３本のリフトピンで支持する場合には３箇所に設けられる。
１０ ウエハ載置台、２０ 中央セラミック基材、２０ａ ウエハ載置面、２２ 中央電極、２５ 外周セラミック基材、２５ａ フォーカスリング載置面、２７ 外周電極、３０ 冷却基材、３１ 中央部、３２ 中央冷媒流路、３２ｂ 底面、３２ｃ 天井面、３３ 入口、３４ 出口、３５ 外周部、３７ 外周冷媒流路、３７ｂ 底面、３７ｃ 天井面、３８ 入口、３９ 出口、４０ 連結部、４２ 上溝、４２ｂ 底面、４４ 下溝、４４ａ 低位面（上面）、４４ｃ 天井面、４６ 上溝、４６ｂ 底面、５０ 中央接合層、５５ 外周接合層、６０ 給電端子、６１ 絶縁管、６５ 給電端子、６６ 絶縁管、７０ 給電端子、１３１ 上側部材、１３２ 下側部材、１３５ 接合層、Ｗ ウエハ、ＦＲ フォーカスリング、Ｘ 伝熱経路。
Claims (5)
- 上面にウエハ載置面を有し、電極を内蔵する中央セラミック基材と、
上面にフォーカスリング載置面を有し、前記中央セラミック基材の外周に前記中央セラミック基材とは離間して配置された環状の外周セラミック基材と、
前記中央セラミック基材の下面に中央部が接合され、前記外周セラミック基材の下面に外周部が接合され、前記中央部と前記外周部とを連結する連結部を有する冷却基材と、
を備え、
前記冷却基材は、前記中央部に設けられた中央冷媒流路と、前記外周部に設けられた外周冷媒流路と、を有し、
前記連結部は、前記中央冷媒流路の最外縁よりも外周側で前記外周冷媒流路の最内縁よりも内周側の部分に設けられ、上面に開口し環状の上溝と、下面に開口し天井面が前記上溝の底面よりも高い環状の下溝と、をそれぞれ１つ以上有する、
ウエハ載置台。 - 前記中央冷媒流路と前記外周冷媒流路とは、それぞれ独立して冷媒が供給される、
請求項１に記載のウエハ載置台。 - 前記中央冷媒流路及び前記外周冷媒流路のうちの少なくとも一方の隣には、前記上溝が設けられ、前記上溝の底面は、前記中央冷媒流路の底面及び前記外周冷媒流路の底面と同じ高さかそれよりも低い、
請求項１又は２に記載のウエハ載置台。 - 前記連結部は、前記上溝を２つ有し、前記下溝を１つ有し、前記上溝と前記下溝とが交互に配置されている、
請求項１～３のいずれか１項に記載のウエハ載置台。 - 前記冷却基材は、金属マトリックス複合材料製である、
請求項１～４のいずれか１項に記載のウエハ載置台。
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