WO2017170374A1 - 静電チャックヒータ - Google Patents

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理俊 金
央史 竹林
夏樹 平田
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日本碍子株式会社
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    • H05B3/20—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater
    • H05B3/22—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater non-flexible
    • H05B3/26—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater non-flexible heating conductor mounted on insulating base

Definitions

  • the present invention relates to an electrostatic chuck heater.
  • Patent Document 1 since the heating member is made of a relatively high-resistance material such as titanium, tungsten, or molybdenum, when the heating member is finely wired, there is a problem that the temperature rises excessively. Therefore, it was necessary to widen the wiring interval of the heating member, but if doing so, there was a problem that the temperature difference between the portion where the heating member exists and the portion where it does not exist spreads, and the temperature uniformity is impaired.
  • a relatively high-resistance material such as titanium, tungsten, or molybdenum
  • the present invention has been made to solve the problems described above, and its main object is to improve the thermal uniformity of a wafer as compared with the prior art.
  • the electrostatic chuck heater of the present invention is An electrostatic chuck heater in which a sheet heater having a heater wire embedded in a resin sheet is disposed between the electrostatic chuck and the support table,
  • the heater wire is provided for each of a plurality of zones of the resin sheet, and is constituted by a copper wire wired so as to extend over the entire zone in a one-stroke manner from one end to the other end. It is a thing.
  • the heater wire provided for each of the multiple zones of the resin sheet is made of copper wire. Copper has a lower electrical resistance than titanium, tungsten, molybdenum and the like. Therefore, even if the heater wires are finely wired, the temperature does not rise excessively and the wire intervals can be narrowed. As a result, the temperature difference between the portion where the heater wire is present and the portion where the heater wire does not exist on the wafer mounting surface of the electrostatic chuck is reduced, and the heat uniformity of the wafer is improved.
  • the electrostatic chuck may be a ceramic sintered body in which an electrostatic electrode is embedded.
  • the support may be made of metal or may have a refrigerant flow path inside.
  • the heater wires may be wired in a width of 1 mm. By so doing, the wiring spacing of the heater wire can be made sufficiently narrow, and the thermal uniformity of the wafer is further improved.
  • One or more heater wires may be wired in a width of 1 mm, but it is preferable to wire five or more.
  • the heater wire may have a thickness of 35 ⁇ m or less. By so doing, the resin sheet can be made thinner, so the thermal resistance between the electrostatic chuck and the support can be reduced.
  • the lower limit value of the thickness of the heater wire is not particularly limited, but may be a production limit value (for example, 4 ⁇ m).
  • the sheet heater has a first electrode area and a second electrode area which are parallel to the surface of the sheet heater and different in height, and the first electrode area is provided with the heater wire.
  • the second electrode region may be a region in which a plurality of jumper wires for supplying power to the heater wires are provided, and the jumper wires may be formed of copper wires.
  • the jumper wire since the power supplied to each heater electrode can be individually controlled, it is easy to achieve high heat uniformity.
  • the jumper wire is formed of a copper wire having a small electric resistance (specific resistance), the jumper wire hardly generates heat even if the cross-sectional area is small. Therefore, the layout can be made with high density.
  • the jumper wire may have nine or more copper wires in a width of 10 mm. Moreover, 20 or less copper wires may be wired in 10 mm width as a jumper wire.
  • the copper wire may have a variation in line width (a value obtained by subtracting the line width of the narrowest portion from the line width of the widest portion) to 4 ⁇ m or less Good. If the shape of the copper wire is produced by wet etching, the variation in the line width of the copper wire can be reduced to 4 ⁇ m or less. In this case, even when the design value of the line-to-line distance is set to 10 to several tens ⁇ m, adjacent lines do not come in contact with each other when the copper line is actually manufactured.
  • the copper wire preferably has a purity of 99.9% by mass or more. In general, the higher the purity of copper, the lower the electric resistance, and therefore, it is suitable for use in the heater wire or jumper wire of the electrostatic chuck heater of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of an electrostatic chuck heater 20.
  • FIG. 2 is a perspective view showing an internal structure of a seat heater 30.
  • FIG. 7 is a plan view of a heater wire 34 provided in zone Z1.
  • FIG. 18 is a manufacturing process diagram of the heater wire 34.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the electrostatic chuck heater 20
  • FIG. 2 is a perspective view showing an internal structure of the seat heater 30, and
  • FIG. 3 is a plan view of a heater wire 34 provided in the zone Z1.
  • the electrostatic chuck heater 20 is a device for attracting and holding the wafer W on the wafer mounting surface 22 a.
  • the electrostatic chuck heater 20 includes an electrostatic chuck 22, a sheet heater 30 and a support 60.
  • the lower surface of the electrostatic chuck 22 and the upper surface 30 a of the sheet heater 30 are adhered to each other via a first bonding sheet 81.
  • the upper surface of the support 60 and the lower surface 30 b of the seat heater 30 are bonded to each other through the second bonding sheet 82.
  • As each bonding sheet 81, 82 a sheet having an acrylic resin layer on both sides of a core made of polypropylene, a sheet having a silicone resin layer on both sides of a core made of polyimide, a sheet of epoxy resin alone, etc. may be mentioned. .
  • the electrostatic chuck 22 is a disk-shaped member, and the electrostatic electrode 24 is embedded in the ceramic sintered body 26.
  • the ceramic sintered body 26 include an aluminum nitride sintered body and an alumina sintered body.
  • the upper surface of the electrostatic chuck 22 is a wafer placement surface 22 a on which the wafer W is placed.
  • the thickness of the ceramic sintered body 26 is not particularly limited, but is preferably 0.5 to 4 mm.
  • the seat heater 30 is a disk-shaped member, and has a heat-resistant resin sheet 32 in which a heater wire 34 and jumper wires 36 and 37 are incorporated.
  • Examples of the material of the resin sheet 32 include polyimide resin and liquid crystal polymer.
  • the seat heater 30 has a first electrode area A1 and a second electrode area A2 (see FIG. 2) which are parallel to the upper surface 30a of the seat heater 30 and differ in height.
  • the first electrode area A1 is divided into a large number of zones Z1 (for example, 100 zones or 300 zones).
  • a heater wire 34 made of a copper wire is wired in a zigzag manner so as to extend over the entire zone Z1 from one end 34a to the other end 34b in a single stroke manner.
  • an imaginary line indicated by a dotted line is drawn in the first electrode region A1, and a portion surrounded by the imaginary line is set as a zone Z1.
  • the heater wire 34 is shown in only one zone Z1, but the same heater wire 34 is provided in the other zone Z1.
  • the outer shape of the seat heater 30 is indicated by an alternate long and short dash line.
  • FIG. 3 is a plan view of the heater wire 34 provided in one zone Z1.
  • the heater wire 34 is preferably a copper wire of high purity (99.9 mass% or more), and preferably 50 or less in a 1 mm width.
  • One or more heater wires 34 may be wired in a width of 1 mm, but five or more wires may be wired.
  • the line width of the heater wire 34 may be 10 ⁇ m or more (preferably 20 to 80 ⁇ m, more preferably 40 to 60 ⁇ m), and the distance between the lines may be 10 ⁇ m or more (preferably 20 to 80 ⁇ m, more preferably 40 to 60 ⁇ m).
  • the line width of the heater wire 34 is 10 ⁇ m and the distance between the wires is 10 ⁇ m
  • 50 heater wires 34 can be wired to a width of 1 mm.
  • the line width of the heater wire 34 is 50 ⁇ m and the distance between the lines is 50 ⁇ m
  • ten heater wires 34 can be wired to a width of 1 mm.
  • the width of the heater wire 34 is 100 ⁇ m and the distance between the wires is 100 ⁇ m
  • five heater wires 34 can be wired to a width of 1 mm.
  • the heater wire 34 may have a thickness of 35 ⁇ m or less.
  • the lower limit of the thickness of the heater wire 34 is not particularly limited, but may be a production limit (for example, 4 ⁇ m).
  • the heater wire 34 may have a variation in line width (a value obtained by subtracting the line width of the narrowest portion from the line width of the widest portion) may be within 4 ⁇ m or less. If the shape of the heater wire 34 is manufactured by wet etching, the variation of the line width can be suppressed to 4 ⁇ m or less.
  • a jumper wire 36 for feeding (the positive electrode side) formed of a copper wire connected to one end 34a of each heater wire 34 and the other end of each heater wire 34 A ground (minus pole) jumper wire 37 formed of a copper wire connected to 34b is provided. Therefore, the number of jumper wires 36 and the number of jumper wires 37 both match the number of heater wires 34.
  • the second electrode area A2 is divided into zones Z2 of which the number is smaller than the number of zones Z1 (for example, 6 zones or 8 zones).
  • an imaginary line indicated by a dotted line is drawn in the second electrode region A2, and a portion surrounded by the imaginary line is set as a zone Z2.
  • the jumper lines 36 and 37 (a part) are shown in only one zone Z2, but similar jumper lines 36 and 37 are provided in the other zone Z2.
  • a plurality of heater wires 34 that fall within the projection area when one zone Z2 is projected onto the first electrode area A1 will be described as belonging to the same group.
  • one end 34a of the heater wire 34 belonging to one set is vertically penetrated between the first electrode area A1 and the second electrode area A2 at the end 36a of the jumper wire 36 in the zone Z2 corresponding to the set Not connected via vias.
  • the other end 36b of the jumper wire 36 is drawn to the outer peripheral area 38 provided in the zone Z2.
  • the other end 34b of the heater wire 34 is connected to one end 37a of the jumper wire 37 in the same zone Z2 through a via (not shown) vertically penetrating between the first electrode area A1 and the second electrode area A2. It is connected.
  • the other end 37b of the jumper wire 37 is drawn out to the outer peripheral area 38 provided in the zone Z2.
  • the other ends 36 b and 37 b of the jumper wires 36 and 37 connected to the heater wires 34 belonging to the same set are collectively arranged in one outer peripheral region 38.
  • the jumper lands 46b and 47b connected with the other ends 36b and 37b of the jumper wires 36 and 37 via vias not shown are arranged side by side. It is done.
  • the jumper lands 46b and 47b are also made of copper.
  • the jumper wire 36 may have nine or more (preferably nine or more and twenty or less) copper wires in a width of 10 mm.
  • the jumper wire 36 may have a thickness of 35 ⁇ m or less.
  • the lower limit value of the thickness of the jumper wire 36 is not particularly limited, but may be a manufacturing limit value (for example, 4 ⁇ m).
  • the jumper line 36 may have a variation in line width within 4 ⁇ m or less. If the shape of the jumper wire 36 is manufactured by wet etching, the variation of the line width can be within the range of 4 ⁇ m or less.
  • the wiring density and thickness of the jumper wire 37, the manufacturing method, and the like are the same as those of the jumper wire 36.
  • the support base 60 is a disk-shaped member made of a metal such as Al or an Al alloy, and a refrigerant flow path 62 is provided inside.
  • a chiller 70 for adjusting the temperature of the refrigerant is connected to the inlet 62 a and the outlet 62 b of the refrigerant flow channel 62.
  • the support base 60 also has a through hole or the like for moving up and down a lift pin for lifting up the wafer W.
  • connection FPC 75 is a cable in which metal wires covered with a resin film are bundled in a band shape.
  • the electrostatic chuck heater 20 is set in a vacuum chamber (not shown), and the wafer W is mounted on the wafer mounting surface 22 a of the electrostatic chuck 22. Then, the inside of the vacuum chamber is depressurized by a vacuum pump and adjusted to a predetermined degree of vacuum, and a direct current voltage is applied to the electrostatic electrode 24 of the electrostatic chuck 22 to generate a Coulomb force or Johnson Rabeck force. W is attracted and fixed to the wafer mounting surface 22 a of the electrostatic chuck 22. Next, the inside of the vacuum chamber is set to a process gas atmosphere at a predetermined pressure (for example, several tens to several hundreds Pa).
  • a predetermined pressure for example, several tens to several hundreds Pa.
  • a controller controls the temperature of the wafer W to be a predetermined target temperature. Specifically, the controller inputs a detection signal from a temperature measuring sensor (not shown) that measures the temperature of wafer W, and each heater wire 34 is set such that the measured temperature of wafer W matches the target temperature. It controls the current supplied and the temperature of the refrigerant circulated in the refrigerant channel 62. In particular, the controller finely controls the current supplied to each heater wire 34 so that the temperature distribution of the wafer W does not occur.
  • the temperature sensor may be embedded in the resin sheet 32 or may be bonded to the surface of the resin sheet 32. In the electrostatic chuck heater 20, since the temperature can be finely controlled for each zone by the large number of heater wires 34, it is possible to achieve high uniformity of heat uniformity.
  • a disk member made of a ceramic molded body or a sintered body is prepared, and the electrostatic electrode 24 is formed on one surface thereof.
  • the electrostatic electrode 24 may be formed by screen printing an electrode paste, or may be formed by PVD, CVD, plating or the like.
  • another disc-like formed body having the same diameter as the disc member is laminated on the surface of the disc member on which the electrostatic electrode 24 is formed to form a laminate.
  • This laminate is hot-press fired to obtain a ceramic sintered body 26 in which the electrostatic electrode 24 is embedded.
  • the ceramic sintered body 26 is adjusted to a desired shape and thickness by processing such as grinding or blasting. Thereby, the electrostatic chuck 22 is obtained.
  • a method of manufacturing the seat heater 30 will be described. First, a first resin layer for forming the space between the upper surface 30a of the seat heater 30 and the first electrode region A1 is prepared, and the heater wire 34 is formed on the surface of the first resin layer by known photolithography. Next, a second resin layer is laminated so as to cover the heater wires 34, and jumper wires 36 and 37 are formed on the surface of the second resin layer by known photolithography. At this time, vias electrically connecting the heater wire 34 and the jumper wires 36 and 37 are also provided to penetrate the second resin layer in the vertical direction.
  • a third resin layer is laminated so as to cover the jumper lines 36 and 37, and jumper lands 46b and 47b are formed on the surface of the third resin layer by known photolithography. At this time, vias electrically connecting the jumper wires 36 and 37 and the jumper lands 46b and 47b are also provided to penetrate the third resin layer in the vertical direction. Thus, the seat heater 30 is obtained.
  • a polyimide resin may be used, or a liquid crystal polymer may be used.
  • a manufacturing example of the heater wire 34 will be described below with reference to FIG.
  • a copper foil 134 is attached to the entire upper surface of the resin layer 110, a resist layer 140 is formed on the entire upper surface of the copper foil 134, and the resist layer 140 is covered with a mask to have the same shape as the heater wire 34 (see FIG. 3). Pattern formation so that the shape remains (see FIG. 4A).
  • the copper foil 134 may be formed by vacuum deposition, sputtering or the like.
  • a portion of the copper foil 134 which is not masked by the resist layer 140 is corroded by wet etching and dissolved in an etching solution (see FIG. 4B).
  • the resist layer 140 is removed with a stripping solution to complete the heater wire 34 (see FIG. 4C).
  • the variation in line width of the heater wire 34 produced by wet etching (the value obtained by subtracting the line width of the narrowest portion from the line width of the widest portion) was measured.
  • the design values of the line width were 50 ⁇ m, 100 ⁇ m, 1000 ⁇ m and 2000 ⁇ m. The results are shown in Table 1.
  • the variation of the line width was 4 ⁇ m or less in any of the design values.
  • wire width was about 60 micrometers.
  • wire width can be 4 micrometers or less by producing the jumper wire 36 also by wet etching.
  • the heater wire 34 embedded in each zone Z1 of the resin sheet 32 is made of a copper wire. Copper has a lower electrical resistance than titanium, tungsten, molybdenum and the like. Therefore, even if the heater wires 34 are finely wired, the temperature does not rise excessively, and the distance between the wires (wire spacing) can be narrowed. As a result, the temperature difference between the portion where the heater wire 34 is present and the portion where the heater wire 34 does not exist in the wafer mounting surface 22 a of the electrostatic chuck 22 is reduced, and the thermal uniformity of the wafer W is improved.
  • the wiring interval of the heater wires 34 can be sufficiently narrowed, so that the thermal uniformity of the wafer W is further improved.
  • the thickness of the heater wire 34 is set to 35 ⁇ m or less, the resin sheet 32 can be thinned, so that the thermal resistance between the electrostatic chuck 22 and the support table 60 can be reduced.
  • the jumper wires 36 and 37 are also made of a copper wire having a small electrical resistance (specific resistance), heat is not easily generated even if the cross-sectional area is small. Therefore, the jumper lines 36 and 37 can be laid out with high density. For example, in the jumper wires 36 and 37, nine or more copper wires may be wired in a width of 10 mm. In addition, 20 or less copper wires may be wired in the 10 mm width of the jumper wires 36 and 37.
  • the copper wires constituting the heater wire 34 and the jumper wires 36 and 37 have a purity of 99.9% by mass or more. In general, the higher the purity of copper, the lower the electrical resistance, and therefore, it is suitable for use as the heater wire 34 or the jumper wires 36, 37 of the electrostatic chuck heater 20.
  • the heater wire 34 is formed in a zigzag shape, but it is not particularly limited to this shape, and any shape may be used as long as it can be drawn in a single-stroke manner.
  • the resin layer is provided on the heater wire 34 as the structure of the seat heater 30, but even if the resin layer is omitted, the heater wire 34 may be exposed on the upper surface 30a of the seat heater 30. Good.
  • the first bonding sheet 81 is disposed to cover the heater wire 34.
  • both of the jumper wire 36 for feeding and the jumper wire 37 for grounding are provided in the same second electrode region A2, but the distance between the second electrode region A2 and the lower surface 30b of the seat heater 30
  • the third electrode area A3 may be provided parallel to the first and second electrode areas A1 and A2, and one may be provided in the second electrode area A2 and the other in the third electrode area A3.
  • first and second electrode regions A1 and A2 are provided one by one, but at least one of the first and second electrode regions A1 and A2 may be multi-layered (multistage).
  • the present invention can be used, for example, in a semiconductor manufacturing apparatus that performs plasma processing on a wafer W.

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Abstract

静電チャックヒータは、静電チャックと支持台との間に、樹脂シート３２にヒータ線３４が埋設されたシートヒータ３０が配置されたものである。ヒータ線３４は、樹脂シート３２の多数のゾーンＺ１ごとに設けられ、一端３４ａから他端３４ｂまで一筆書きの要領でゾーンＺ１の全体に行き渡るように配線された銅線によって構成されている。

Description

静電チャックヒータ
　本発明は、静電チャックヒータに関する。
　静電チャックヒータとしては、静電チャックとベースとの間に、樹脂シートに加熱部材が埋設されたシートヒータが設けられたものが知られている（特許文献１参照）。こうした静電チャックヒータでは、樹脂シートが静電チャックに対して急激な膨張・収縮を緩和する緩衝層として機能し、静電チャックにクラック等が発生するのを防止できる。
特開２０１０－４０６４４号公報
　しかしながら、特許文献１では、加熱部材はチタンやタングステン、モリブデンのような比較的抵抗の高い材料で構成されているため、加熱部材を細かく配線すると温度が上がり過ぎるという問題があった。そのため、加熱部材の配線間隔を広くする必要があったが、そうすると、加熱部材が存在する部分と存在しない部分との温度差が広がり、均熱性を損ねるという問題があった。
　本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、従来に比べてウエハの均熱性を向上させることを主目的とする。
　本発明の静電チャックヒータは、
　静電チャックと支持台との間に、樹脂シートにヒータ線が埋設されたシートヒータが配置された静電チャックヒータであって、
　前記ヒータ線は、前記樹脂シートの多数のゾーンごとに設けられ、一端から他端まで一筆書きの要領で前記ゾーンの全体に行き渡るように配線された銅線によって構成されている、
　ものである。
　この静電チャックヒータでは、樹脂シートの多数のゾーンごとに設けられたヒータ線は銅線によって構成されている。銅は、チタンやタングステン、モリブデンなどと比べて電気抵抗が低い。そのため、ヒータ線を細かく配線したとしても温度が上がり過ぎることはなく、配線間隔を狭くすることができる。その結果、静電チャックのウエハ載置面においてヒータ線が存在する部分と存在しない部分との温度差が小さくなり、ウエハの均熱性が向上する。
　なお、静電チャックは、セラミック焼結体に静電電極が埋設されたものとしてもよい。支持台は、金属製のものとしてもよく、内部に冷媒流路を有するものとしてもよい。
　本発明の静電チャックヒータにおいて、前記ヒータ線は、１ｍｍ幅の中に５０本以下配線されるようにしてもよい。こうすれば、ヒータ線の配線間隔を十分狭くすることができ、ウエハの均熱性がより向上する。ヒータ線は、１ｍｍ幅の中に１本以上配線されていればよいが、５本以上配線されていることが好ましい。
　本発明の静電チャックヒータにおいて、前記ヒータ線は、厚みを３５μｍ以下にしてもよい。こうすれば、樹脂シートを薄くすることができるため、静電チャックと支持台との間の熱抵抗を小さくすることができる。ヒータ線の厚みの下限値は特に限定するものでないが、製造限界値（例えば４μｍ）としてもよい。
　本発明の静電チャックヒータにおいて、前記シートヒータは、前記シートヒータの表面に平行で高さの異なる第１電極領域と第２電極領域を有し、前記第１電極領域は前記ヒータ線が設けられた領域であり、前記第２電極領域は各ヒータ線に給電するジャンパ線が複数設けられた領域であり、前記ジャンパ線は銅線で構成されていてもよい。こうすれば、各ヒータ電極に供給する電力を個別に制御することができるため、高い均熱性を達成しやすい。また、ジャンパ線は電気抵抗（比抵抗）の小さい銅線で構成されているため、断面積が小さくても発熱しにくい。そのため、高密度でレイアウトすることができる。例えば、ジャンパ線は、１０ｍｍ幅の中に銅線が９本以上配線されていてもよい。また、ジャンパ線は、１０ｍｍ幅の中に銅線が２０本以下配線されていてもよい。
　本発明の静電チャックヒータにおいて、前記銅線は、線幅のばらつき（最も幅の広い部分の線幅から最も幅の狭い部分の線幅を差し引いた値）が４μｍ以下となるようにしてもよい。銅線の形状をウェットエッチングで作製すれば、銅線の線幅のばらつきを４μｍ以下に収めることができる。こうすれば、線間距離の設計値を１０～数１０μｍに設定したとしても、実際に銅線を作製したときに隣合う線同士が接触してしまうことがない。
　本発明の静電チャックヒータにおいて、前記銅線は、純度が９９．９質量％以上であることが好ましい。一般に銅の純度が高いほど電気抵抗は低いため、本発明の静電チャックヒータのヒータ線あるいはジャンパ線に用いるのに適している。
静電チャックヒータ２０の概略構成を示す断面図。 シートヒータ３０の内部構造を示す斜視図。 ゾーンＺ１に設けられたヒータ線３４の平面図。 ヒータ線３４の製造工程図。
　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は静電チャックヒータ２０の概略構成を示す断面図、図２はシートヒータ３０の内部構造を示す斜視図、図３はゾーンＺ１に設けられたヒータ線３４の平面図である。
　静電チャックヒータ２０は、ウエハＷをウエハ載置面２２ａに吸着保持する装置である。この静電チャックヒータ２０は、静電チャック２２、シートヒータ３０及び支持台６０を備えている。静電チャック２２の下面とシートヒータ３０の上面３０ａとは第１ボンディングシート８１を介して互いに接着されている。支持台６０の上面とシートヒータ３０の下面３０ｂとは第２ボンディングシート８２を介して互いに接着されている。各ボンディングシート８１，８２としては、ポリプロピレン製の芯材の両面にアクリル樹脂層を備えたシート、ポリイミド製の芯材の両面にシリコーン樹脂層を備えたシート、エポキシ樹脂単独のシートなどが挙げられる。
　静電チャック２２は、円板状の部材であり、セラミックス焼結体２６に静電電極２４が埋設されたものである。セラミックス焼結体２６としては、例えば窒化アルミニウム焼結体やアルミナ焼結体などが挙げられる。静電チャック２２の上面は、ウエハＷを載置するウエハ載置面２２ａとなっている。セラミックス焼結体２６の厚みは、特に限定するものではないが、０．５～４ｍｍが好ましい。
　シートヒータ３０は、円板状の部材であり、耐熱性の樹脂シート３２に、ヒータ線３４及びジャンパ線３６，３７を内蔵したものである。樹脂シート３２の材質としては、例えばポリイミド樹脂や液晶ポリマーなどが挙げられる。シートヒータ３０は、シートヒータ３０の上面３０ａに平行で高さの異なる第１電極領域Ａ１と第２電極領域Ａ２（図２参照）を有している。
　第１電極領域Ａ１は、多数のゾーンＺ１（例えば１００ゾーンとか３００ゾーン）に分けられている。各ゾーンＺ１には、銅線からなるヒータ線３４が一筆書きの要領で一端３４ａから他端３４ｂまでそのゾーンＺ１の全体に行き渡るようにジグザグ状に配線されている。図２では、第１電極領域Ａ１に点線で示す仮想線を引き、その仮想線で囲まれた部分をゾーンＺ１とした。この図２では、便宜上、１つのゾーンＺ１のみにヒータ線３４を示したが、他のゾーンＺ１にも同様のヒータ線３４が設けられている。また、シートヒータ３０の外形を一点鎖線で示した。
　図３は、１つのゾーンＺ１に設けられたヒータ線３４の平面図である。ヒータ線３４は、高純度（９９．９質量％以上）の銅線からなり、１ｍｍ幅の中に５０本以下配線されていることが好ましい。ヒータ線３４は、１ｍｍ幅の中に１本以上配線されていればよいが、５本以上配線されていてもよい。また、ヒータ線３４の線幅を１０μｍ以上（好ましくは２０～８０μｍ、より好ましくは４０～６０μｍ）、線間距離を１０μｍ以上（好ましくは２０～８０μｍ、より好ましくは４０～６０μｍ）としてもよい。ヒータ線３４の線幅を１０μｍ、線間距離を１０μｍとした場合、１ｍｍ幅にヒータ線３４を５０本配線することができる。ヒータ線３４の線幅を５０μｍ、線間距離を５０μｍとした場合、１ｍｍ幅にヒータ線３４を１０本配線することができる。ヒータ線３４の線幅を１００μｍ、線間距離を１００μｍとした場合、１ｍｍ幅にヒータ線３４を５本配線することができる。ヒータ線３４は、厚みを３５μｍ以下にしてもよい。ヒータ線３４の厚みの下限値は特に限定するものでないが、製造限界値（例えば４μｍ）としてもよい。ヒータ線３４は、線幅のばらつき（最も幅の広い部分の線幅から最も幅の狭い部分の線幅を差し引いた値）が４μｍ以下に収まるものとしてもよい。ヒータ線３４の形状をウェットエッチングで作製すれば、線幅のばらつきを４μｍ以下に収めることができる。
　第２電極領域Ａ２には、図２に示すように、各ヒータ線３４の一端３４ａに接続された銅線からなる給電用（＋極側）のジャンパ線３６と、各ヒータ線３４の他端３４ｂに接続された銅線からなるグランド用（－極側）のジャンパ線３７とが設けられている。そのため、ジャンパ線３６の数とジャンパ線３７の数は、いずれもヒータ線３４の数と一致する。第２電極領域Ａ２は、ゾーンＺ１の数よりも少ない数（例えば６ゾーンとか８ゾーン）のゾーンＺ２に分けられている。図２では、第２電極領域Ａ２に点線で示す仮想線を引き、その仮想線で囲まれた部分をゾーンＺ２とした。この図２では、便宜上、１つのゾーンＺ２のみにジャンパ線３６，３７（一部）を示したが、他のゾーンＺ２にも同様のジャンパ線３６，３７が設けられている。本実施形態では、一つのゾーンＺ２を第１電極領域Ａ１に投影したときの投影領域の中に入る複数のヒータ線３４を、同じ組に属するものとして説明する。一つの組に属するヒータ線３４の一端３４ａは、その組に対応するゾーンＺ２内のジャンパ線３６の一端３６ａに、第１電極領域Ａ１と第２電極領域Ａ２との間を上下方向に貫く図示しないビアを介して接続されている。そのジャンパ線３６の他端３６ｂはそのゾーンＺ２に設けられた外周領域３８まで引き出されている。また、そのヒータ線３４の他端３４ｂは、同じゾーンＺ２内のジャンパ線３７の一端３７ａに、第１電極領域Ａ１と第２電極領域Ａ２との間を上下方向に貫く図示しないビアを介して接続されている。そのジャンパ線３７の他端３７ｂはそのゾーンＺ２に設けられた外周領域３８まで引き出されている。その結果、同じ組に属するヒータ線３４に接続されたジャンパ線３６，３７の他端３６ｂ，３７ｂは、一つの外周領域３８にまとめて配置されている。その外周領域３８をシートヒータ３０の下面３０ｂに投影した領域Ｘ内には、ジャンパ線３６，３７の他端３６ｂ，３７ｂと図示しないビアを介して接続されるジャンパランド４６ｂ，４７ｂが並んで配置されている。このジャンパランド４６ｂ，４７ｂも銅製である。
　ジャンパ線３６は、１０ｍｍ幅の中に銅線が９本以上（好ましくは９本以上２０本以下）配線されていてもよい。ジャンパ線３６は、厚みを３５μｍ以下にしてもよい。ジャンパ線３６の厚みの下限値は特に限定するものでないが、製造限界値（例えば４μｍ）としてもよい。ジャンパ線３６は、線幅のばらつきが４μｍ以下に収まるものとしてもよい。ジャンパ線３６の形状をウェットエッチングで作製すれば、線幅のばらつきを４μｍ以下の範囲内に収めることができる。ジャンパ線３７の配線密度や厚み、作製方法等は、ジャンパ線３６と同様である。
　支持台６０は、図１に示すように、Ａｌ又はＡｌ合金などの金属で作製された円板状の部材であり、内部に冷媒流路６２が設けられている。冷媒流路６２の入口６２ａと出口６２ｂには、冷媒の温度を調整するチラー７０が接続されている。冷媒は、チラー７０から冷媒流路６２の入口６２ａに供給されると、支持台６０の全体に行き渡るように設けられた冷媒流路６２を通過し、冷媒流路６２の出口６２ｂからチラー７０へ戻され、チラー７０内で設定温度に冷やされたあと再び冷媒流路６２の入口６２ａに供給される。なお、支持台６０は、その他に、図示しないがウエハＷをリフトアップするリフトピンを上下動するための貫通孔などを有している。
　静電電極２４には、図示しない給電棒を介して直流電源から電力が供給される。ヒータ線３４には、図２に示すように、ジャンパランド４６ｂ，４７ｂに接続された接続用フレキシブルプリント基板（接続用ＦＰＣ）７５を介して電力が供給される。接続用ＦＰＣ７５は、樹脂皮膜で覆われた金属導線を帯状に束ねたケーブルである。
　次に、こうして構成された静電チャックヒータ２０の使用例について説明する。図示しない真空チャンバ内に静電チャックヒータ２０をセットし、ウエハＷを静電チャック２２のウエハ載置面２２ａに載置する。そして、真空チャンバ内を真空ポンプにより減圧して所定の真空度になるように調整し、静電チャック２２の静電電極２４に直流電圧をかけてクーロン力又はジョンソン・ラベック力を発生させ、ウエハＷを静電チャック２２のウエハ載置面２２ａに吸着固定する。次に、真空チャンバ内を所定圧力（例えば数１０～数１００Ｐａ）のプロセスガス雰囲気とする。この状態で、プラズマを発生させてウエハＷの表面をエッチングする。この間、ウエハＷの温度が予め定めた目標温度となるように、図示しないコントローラが制御する。具体的には、コントローラは、ウエハＷの温度を測定する測温センサ（図示せず）からの検出信号を入力し、ウエハＷの測定温度が目標温度に一致するように、各ヒータ線３４へ供給する電流や冷媒流路６２に循環させる冷媒の温度を制御する。特に、コントローラは、ウエハＷの温度分布が発生しないように各ヒータ線３４へ供給する電流を細かく制御する。なお、測温センサは、樹脂シート３２に埋設されていてもよいし、樹脂シート３２の表面に接着されていてもよい。この静電チャックヒータ２０では、多数のヒータ線３４によりゾーンごとに温度を細かく制御することが可能なため、高い精度の均熱性を達成することができる。
　次に、静電チャック２２の製造方法の一例を説明する。まず、セラミックスの成形体又は焼結体の円板部材を準備し、その一方の面に静電電極２４を形成する。静電電極２４は、電極ペーストをスクリーン印刷してもよいし、ＰＶＤやＣＶＤ、メッキ等により形成してもよい。続いて、その円板部材のうち静電電極２４が形成された面に、円板部材と同じ径の別の円板状成形体を積層して積層体とする。この積層体をホットプレス焼成し、静電電極２４が埋設されたセラミックス焼結体２６を得る。このセラミックス焼結体２６を研削又はブラスト等の加工により所望の形状、厚みに調整する。これにより、静電チャック２２が得られる。
　シートヒータ３０の製造方法の一例を説明する。まず、シートヒータ３０の上面３０ａと第１電極領域Ａ１との間を形成する第１樹脂層を用意し、その第１樹脂層の表面にヒータ線３４を周知のフォトリソグラフィにより形成する。次に、ヒータ線３４を覆うように第２樹脂層をラミネートし、その第２樹脂層の表面にジャンパ線３６，３７を周知のフォトリソグラフィにより形成する。このとき、ヒータ線３４とジャンパ線３６，３７とを電気的に接続するビアも、第２樹脂層を上下方向に貫通するように設ける。次に、ジャンパ線３６，３７を覆うように第３樹脂層をラミネートし、その第３樹脂層の表面にジャンパランド４６ｂ，４７ｂを周知のフォトリソグラフィにより形成する。このとき、ジャンパ線３６，３７とジャンパランド４６ｂ，４７ｂとを電気的に接続するビアも、第３樹脂層を上下方向に貫通するように設ける。これにより、シートヒータ３０が得られる。なお、第１～第３樹脂層としては、例えば、ポリイミド樹脂を用いてもよいし、液晶ポリマーを用いてもよい。
　ここで、ヒータ線３４の製造例を図４を用いて以下に説明する。まず、樹脂層１１０の上面全面に銅箔１３４を貼り、銅箔１３４の上面全面にレジスト層１４０を形成し、そのレジスト層１４０にマスクを被せてヒータ線３４の形状（図３参照）と同じ形状が残るようにパターン形成する（図４（ａ）参照）。なお、銅箔１３４は、真空蒸着やスパッタ等により形成してもよい。次に、ウェットエッチングにより銅箔１３４のうちレジスト層１４０でマスクされていない部分を腐食させてエッチング液に溶解させる（図４（ｂ）参照）。最後に、レジスト層１４０を剥離液で除去してヒータ線３４を完成させる（図４（ｃ）参照）。ウェットエッチングで作製したヒータ線３４の線幅のばらつき（最も幅の広い部分の線幅から最も幅の狭い部分の線幅を差し引いた値）を測定した。線幅の設計値は５０μｍ、１００μｍ、１０００μｍ、２０００μｍとした。その結果を表１に示す。いずれの設計値においても、線幅のばらつきは４μｍ以下であった。比較として、従来のＷ系金属ペーストを印刷して作製したヒータ線の線幅のばらつきを測定したところ、表１に示すように、線幅のばらつきは約６０μｍであった。但し、設計値を５０μｍに設定した場合にはヒータ線を製造できなかった。なお、ジャンパ線３６もウェットエッチングで作製することにより線幅のばらつきを４μｍ以下にすることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　以上説明した静電チャックヒータ２０では、樹脂シート３２のゾーンＺ１ごとに埋設されたヒータ線３４は銅線によって構成されている。銅は、チタンやタングステン、モリブデンなどと比べて電気抵抗が低い。そのため、ヒータ線３４を細かく配線したとしても温度が上がり過ぎることはなく、線間距離（配線間隔）を狭くすることができる。その結果、静電チャック２２のウエハ載置面２２ａにおいてヒータ線３４が存在する部分と存在しない部分との温度差が小さくなり、ウエハＷの均熱性が向上する。
　また、ヒータ線３４を１ｍｍ幅の中に５０本以下配線されるようにすれば、ヒータ線３４の配線間隔を十分狭くすることができるため、ウエハＷの均熱性がより向上する。
　更に、ヒータ線３４の厚みを３５μｍ以下にすれば、樹脂シート３２を薄くすることができるため、静電チャック２２と支持台６０との間の熱抵抗を小さくすることができる。
　更にまた、ジャンパ線３６，３７も電気抵抗（比抵抗）の小さい銅線で構成されているため、断面積が小さくても発熱しにくい。そのため、ジャンパ線３６，３７を高密度でレイアウトすることができる。例えば、ジャンパ線３６，３７は、１０ｍｍ幅の中に銅線が９本以上配線されていてもよい。また、ジャンパ線３６，３７は、１０ｍｍ幅の中に銅線が２０本以下配線されていてもよい。
　そしてまた、ヒータ線３４もジャンパ線３６，３７も線幅のばらつきが４μｍ以下であるため、線間距離の設計値を１０～数１０μｍに設定したとしても、実際に銅線を作製したときに隣合う線同士が接触してしまうことがない。
　そして更にまた、ヒータ線３４やジャンパ線３６，３７を構成する銅線は、純度が９９．９質量％以上である。一般に銅の純度が高いほど電気抵抗は低いため、静電チャックヒータ２０のヒータ線３４やジャンパ線３６，３７に用いるのに適している。
　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、ヒータ線３４をジグザグ状に形成したが、特にこの形状に限定されるものではなく、一筆書きの要領で描ける形状であればどのような形状でもよい。
　上述した実施形態では、シートヒータ３０の構造として、ヒータ線３４の上に樹脂層を設けたが、この樹脂層を省略してヒータ線３４がシートヒータ３０の上面３０ａに露出するようにしてもよい。この場合、ヒータ線３４を覆うように第１ボンディングシート８１が配置される。
　上述した実施形態では、給電用のジャンパ線３６及びグランド用のジャンパ線３７の両方を同じ第２電極領域Ａ２に設けたが、第２電極領域Ａ２とシートヒータ３０の下面３０ｂとの間に第１及び第２電極領域Ａ１，Ａ２と平行となるように第３電極領域Ａ３を設け、一方を第２電極領域Ａ２に、他方を第３電極領域Ａ３に設けてもよい。
　上述した実施形態では、第１～第２電極領域Ａ１～Ａ２を一層ずつ設けたが、第１～第２電極領域Ａ１～Ａ２の少なくとも一つを多層（多段）にしてもよい。
　本出願は、２０１６年３月２９日に出願された米国仮出願第６２／３１４，５６４号を優先権主張の基礎としており、引用によりその内容の全てが本明細書に含まれる。
　本発明は、例えばウエハＷにプラズマ処理を施す半導体製造装置に利用可能である。
２０　静電チャックヒータ、２２　静電チャック、２２ａ　ウエハ載置面、２４　静電電極、２６　セラミックス焼結体、３０　シートヒータ、３０ａ　上面、３０ｂ　下面、３２　樹脂シート、３４　ヒータ線、３４ａ　一端、３４ｂ　他端、３６　ジャンパ線、３６ａ　一端、３６ｂ　他端、３７　ジャンパ線、３７ａ　一端、３７ｂ　他端、３８　外周領域、４６ｂ，４７ｂ　ジャンパランド、６０　支持台、６２　冷媒流路、６２ａ　入口、６２ｂ　出口、７０　チラー、７５　接続用ＦＰＣ、８１　第１ボンディングシート、８２　第２ボンディングシート、Ｚ１，Ｚ２　ゾーン、Ａ１～Ａ２　第１～第２電極領域。

Claims (7)

  1. 　静電チャックと支持台との間に、樹脂シートにヒータ線が埋設されたシートヒータが配置された静電チャックヒータであって、
    　前記ヒータ線は、前記樹脂シートの多数のゾーンごとに設けられ、一端から他端まで一筆書きの要領で前記ゾーンの全体に行き渡るように配線された銅線によって構成されている、
    　静電チャックヒータ。
  2. 　前記ヒータ線は、１ｍｍ幅の中に５０本以下配線されている、
    　請求項１に記載の静電チャックヒータ。
  3. 　前記ヒータ線は、厚みが３５μｍ以下である、
    　請求項１又は２に記載の静電チャックヒータ。
  4. 　前記シートヒータは、前記シートヒータの表面に平行で高さの異なる第１電極領域と第２電極領域を有し、前記第１電極領域は前記ヒータ線が設けられた領域であり、前記第２電極領域は各ヒータ線に給電するジャンパ線が複数設けられた領域であり、前記ジャンパ線は銅線で構成されている、
    　請求項１～３のいずれか１項に記載の静電チャックヒータ。
  5. 　前記ジャンパ線は、１０ｍｍ幅の中に前記銅線が９本以上配線されている、
    　請求項４に記載の静電チャックヒータ。
  6. 　前記銅線は、最も幅の広い部分の線幅から最も幅の狭い部分の線幅を差し引いた値であるばらつきが４μｍ以下である、
    　請求項１～５のいずれか１項に記載の静電チャックヒータ。
  7. 　前記銅線は、純度が９９．９質量％以上である、
    　請求項１～６のいずれか１項に記載の静電チャックヒータ。
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