WO2023166866A1 - ウエハ載置台 - Google Patents

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WO2023166866A1
WO2023166866A1 PCT/JP2023/000925 JP2023000925W WO2023166866A1 WO 2023166866 A1 WO2023166866 A1 WO 2023166866A1 JP 2023000925 W JP2023000925 W JP 2023000925W WO 2023166866 A1 WO2023166866 A1 WO 2023166866A1
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WO
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wafer mounting
hole
coolant
mounting table
wafer
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Application number
PCT/JP2023/000925
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English (en)
French (fr)
Inventor
育久 森岡
達也 久野
靖也 井上
Original Assignee
日本碍子株式会社
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/306—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
    • H01L21/3065—Plasma etching; Reactive-ion etching
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping

Definitions

  • the present invention relates to a wafer mounting table.
  • Patent Literatures 1 and 2 describe the use of a cooling base made of a metal matrix composite material having a coefficient of linear thermal expansion similar to that of a ceramic base in such a wafer mounting table.
  • a terminal hole for inserting a power supply terminal for supplying power to the electrode, a gas hole for supplying He gas to the back surface of the wafer, and a lift pin for inserting a lift pin for lifting the wafer from the wafer mounting surface are provided. A point for providing a hole is described.
  • the area around the terminal hole, the gas hole, and the lift pin hole has poor heat removal ability, so the area directly above such a hole in the wafer sometimes becomes a so-called hot spot where the temperature is higher than other areas. .
  • the present invention has been made to solve such problems, and its main purpose is to suppress the occurrence of hot spots on the wafer.
  • the wafer mounting table of the present invention is a ceramic substrate having a wafer mounting surface on its upper surface and containing an electrode; a cooling base bonded to the lower surface of the ceramic base for cooling the ceramic base; with
  • the cooling base includes, as coolant channels, a wide-area coolant channel formed over the entire area corresponding to the wafer mounting surface and a predetermined local region. and a local coolant flow path to be supplied.
  • wide-area coolant channels are formed over the entire area corresponding to the wafer-mounting surface, and local coolant channels are formed in predetermined local regions and supplied with coolant independently of the wide-area coolant channels. and have.
  • the predetermined local area is an area likely to become a hot spot, for example, an area around a terminal hole, a gas hole, or a lift pin hole.
  • the diameter of the local region may be 1/5 or less or 1/10 or less of the diameter of the wafer mounting surface.
  • the center of the local region may be shifted from the center of the wafer mounting surface, for example.
  • the local refrigerant flow path to which the refrigerant is supplied to such a local area independently of the wide area refrigerant flow path is provided, the local area can be cooled intensively. Therefore, it is possible to suppress the occurrence of hot spots on the wafer.
  • the local coolant channel is supplied with the coolant at a higher flow rate than the wide-area coolant channel. may be used. In this way, the high flow rate of the coolant facilitates heat removal from the local area.
  • the volume ratio of the coolant flow path in the local region of the cooling base material is It may be larger than the volume ratio of the coolant channel in an area outside the local area. In this way, since the coolant channels are arranged in the local area at high density, heat removal from the local area is promoted. In addition to the case where only the local coolant channel is formed in the local area, there are cases where not only the local coolant channel but also the wide area coolant channel are formed. In that case, the volume ratio of the coolant channel in the local area may be the total volume ratio of the local coolant channel and the wide area coolant channel in the local region. On the other hand, since no local coolant channel is formed in the region outside the local region, the volume ratio of the coolant channel in the region outside the local region does not match the volume ratio of the wide-area coolant channel in the region outside the local region. Just do it.
  • the local coolant flow path is configured such that the coolant flowing through the local coolant flow path and the wafer mounting table
  • a heat exchange promoting structure for promoting heat exchange with a wafer placed on the surface may be provided.
  • the heat exchange promoting structure improves the heat transfer coefficient in the local refrigerant flow path, and promotes heat removal from the local region.
  • the heat exchange promoting structure may be a fin provided on the inner surface of the local coolant channel, or may be a narrow portion in which the channel is narrowed in the middle of the local coolant channel.
  • the local coolant channel has a thermal conductivity higher than that of the wide-area coolant channel. A large amount of the refrigerant may be supplied. In this way, the heat removal from the local area is facilitated by the coolant with high thermal conductivity.
  • the local coolant channel has a larger specific heat than the wide-area coolant channel.
  • a coolant may be supplied. By doing so, the temperature rise of the coolant is suppressed, so heat removal from the local region is promoted.
  • the wide area cooling medium flow path and the local cooling medium flow path are formed on the wafer mounting surface. They may be formed on the same parallel plane. In this way, both flow paths can be formed more easily than in the case of forming multiple stages so that one is on the upper side and the other is on the lower side across a plane parallel to the wafer mounting surface.
  • the wide area cooling medium flow path and the local cooling medium flow path are formed on the wafer mounting surface. It may be formed in multiple stages so that one is on the upper side and the other is on the lower side across a parallel plane. By doing so, it is possible to increase the degree of freedom in arranging the two flow paths, rather than forming them on the same plane.
  • the local refrigerant flow path may be formed above the wide area refrigerant flow path.
  • the wafer mounting table of the present invention (the wafer mounting table according to any one of [1] to [9]) includes a plurality of holes vertically penetrating the cooling substrate, wherein the local region is , a peripheral region of at least one of the plurality of holes. In general, areas of the wafer directly above such holes are likely to become hot spots. Therefore, it is highly significant to apply the present invention.
  • the wafer mounting table of the present invention (the wafer mounting table according to any one of [1] to [10]) includes a plurality of holes vertically penetrating the cooling base, wherein the local region is and a peripheral region of at least one of the plurality of holes, wherein the hole is a power supply member provided downward from the electrode in the wafer mounting table and through which a power supply member for supplying power to the electrode is inserted.
  • an insertion hole a lift pin hole that vertically penetrates the wafer mounting table and into which a lift pin is inserted, a gas hole that vertically penetrates the wafer mounting surface and supplies gas to the wafer mounting surface, and the cooling base It may be at least one temperature-measuring hole that penetrates in the vertical direction and through which the temperature-measuring member is inserted.
  • hot spots are likely to occur in areas of the wafer directly above the feed member insertion holes, the lift pin holes, the gas holes, and the temperature measurement holes. Therefore, it is highly significant to apply the present invention.
  • FIG. 4 is a longitudinal sectional view of the wafer mounting table 10 installed in the chamber 94;
  • FIG. 2 is a plan view of the wafer mounting table 10;
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the wafer mounting table 10 cut along a horizontal plane passing through the wide area coolant channel 32 and the hole coolant channel 36 ;
  • FIG. 4 is an enlarged sectional view showing a longitudinal section around lift pin holes 44;
  • 4A to 4C are manufacturing process diagrams of the wafer mounting table 10;
  • FIG. 11 is an enlarged cross-sectional view showing another vertical cross-section of the coolant channel 36 for holes;
  • FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view showing a horizontal cross-section of another example of the coolant channel 36 for holes;
  • FIG. 11 is an enlarged cross-sectional view showing another vertical cross-section of the coolant channel 36 for holes;
  • FIG. 4 is a horizontal sectional view showing another example of the wafer mounting table 10;
  • FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view showing a horizontal cross-section of another example of the coolant channel 36 for holes;
  • FIG. 5 is a longitudinal sectional view showing another example of the wafer mounting table 10;
  • FIG. 12 is a cross-sectional view of the wafer mounting table 10 of FIG. 11 taken along a horizontal plane passing through the wide-area coolant channel 32;
  • FIG. 12 is a cross-sectional view of the wafer mounting table 10 of FIG. 11 taken along a horizontal plane passing through the hole coolant flow path 36;
  • the predetermined local region is the peripheral region of at least one of the holes penetrating the cooling substrate in the vertical direction
  • the local coolant channel is the hole coolant channel provided in the peripheral region of the hole.
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view of the wafer mounting table 10 installed in the chamber 94 (a sectional view taken along a plane including the central axis of the wafer mounting table 10)
  • FIG. 2 is a plan view of the wafer mounting table 10
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of the wafer mounting table 10 taken along a horizontal plane passing through the wide area coolant channel 32 and the hole coolant channel 36, and
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view of the wafer mounting table 10 installed in the chamber 94 (a sectional view taken along a plane including the central axis of the wafer mounting table 10)
  • FIG. 2 is a plan view of the wafer mounting table 10
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of the wafer mounting table 10 taken along a horizontal plane passing through the
  • the wafer mounting table 10 is used to perform CVD, etching, etc. on the wafer W using plasma, and is fixed to a mounting plate 96 provided inside a chamber 94 for semiconductor processing.
  • the wafer mounting table 10 includes a ceramic substrate 20 , a cooling substrate 30 and a metal bonding layer 40 .
  • the ceramic substrate 20 has an outer peripheral portion 24 having an annular focus ring mounting surface 24a on the outer periphery of a central portion 22 having a circular wafer mounting surface 22a.
  • the focus ring may be abbreviated as "FR”.
  • a wafer W is mounted on the wafer mounting surface 22a, and a focus ring 78 is mounted on the FR mounting surface 24a.
  • the ceramic substrate 20 is made of a ceramic material typified by alumina, aluminum nitride, and the like.
  • the FR mounting surface 24a is one step lower than the wafer mounting surface 22a.
  • the central portion 22 of the ceramic base material 20 incorporates a wafer chucking electrode 26 on the side closer to the wafer mounting surface 22a.
  • the wafer chucking electrode 26 is made of a material containing W, Mo, WC, MoC, or the like, for example.
  • the wafer chucking electrode 26 is a disk-shaped or mesh-shaped unipolar electrostatic chucking electrode.
  • a layer of the ceramic substrate 20 above the wafer chucking electrode 26 functions as a dielectric layer.
  • a wafer chucking DC power supply 52 is connected to the wafer chucking electrode 26 via a power supply terminal 54 (corresponding to a power supply member of the present invention).
  • the power supply terminal 54 is inserted through a terminal hole 51 provided between the lower surface of the wafer chucking electrode 26 and the lower surface of the cooling substrate 30 of the wafer mounting table 10 .
  • the power supply terminal 54 passes through an insulating tube 55 arranged in a through-hole vertically penetrating the cooling base material 30 and the metal bonding layer 40 in the terminal hole 51 , and feeds the wafer adsorption electrode from the lower surface of the ceramic base material 20 . 26.
  • a low-pass filter (LPF) 53 is provided between the DC power supply 52 for wafer attraction and the electrode 26 for wafer attraction.
  • the wafer mounting surface 22a is provided with a seal band 22b along the outer edge and a plurality of small protrusions 22c formed on the entire surface.
  • the seal band 22b and the plurality of small projections 22c are formed on the reference surface 22d of the wafer mounting surface 22a.
  • the small projection 22c is a flat columnar projection in this embodiment.
  • the top surface of the seal band 22b and the top surfaces of the plurality of small protrusions 22c are positioned on the same plane.
  • the height of the seal band 22b and the small projection 22c (that is, the distance from the reference surface 22d to their top surfaces) is several ⁇ m to several tens of ⁇ m.
  • the wafer W is mounted on the wafer mounting surface 22a while being in contact with the top surface of the seal band 22b and the top surfaces of the plurality of small projections 22c.
  • the cooling base material 30 is a disk member made of metal matrix composite material (also called metal matrix composite (MMC)).
  • MMC metal matrix composite
  • the cooling base material 30 cools the ceramic base material 20, and is provided with coolant channels (wide-area coolant channels 32 and hole coolant channels 36) in which coolant can circulate.
  • the wide-area refrigerant flow path 32 is connected to a wide-area refrigerant supply device 33 and the refrigerant is supplied from the wide-area refrigerant supply device 33 .
  • the hole coolant flow path 36 is connected to a hole coolant supply device 37 , and the coolant is supplied from the hole coolant supply device 37 independently of the wide area coolant flow channel 32 .
  • the wide-area refrigerant supply device 33 may be configured to adjust the temperature of the refrigerant discharged from the wide-area refrigerant flow path 32 and then supply the refrigerant to the refrigerant flow path 32 again.
  • the hole coolant supply device 37 is also the same.
  • the coolant flowing through the wide-area coolant channel 32 and the coolant channel for holes 36 is preferably liquid and preferably electrically insulating.
  • electrically insulating liquids include fluorine-based inert liquids.
  • MMC include materials containing Si, SiC and Ti, and materials obtained by impregnating SiC porous bodies with Al and/or Si.
  • SiSiCTi A material containing Si, SiC and Ti is referred to as SiSiCTi
  • AlSiC a material obtained by impregnating a porous SiC body with Al
  • SiSiC a material obtained by impregnating a porous SiC body with Si
  • the MMC used for the cooling base material 30 is preferably AlSiC, SiSiCTi, or the like, which have a coefficient of thermal expansion close to that of alumina.
  • Cooling substrate 30 is connected to RF power supply 62 via power supply terminal 64 .
  • a high pass filter (HPF) 63 is arranged between the cooling substrate 30 and the RF power supply 62 .
  • the cooling base material 30 has a flange portion 34 on the lower surface side thereof, which is used for clamping the wafer mounting table 10 to the mounting plate 96 .
  • the metal joining layer 40 joins the lower surface of the ceramic base 20 and the upper surface of the cooling base 30 .
  • the metal bonding layer 40 may be, for example, a layer made of solder or brazing metal.
  • the metal bonding layer 40 is formed by TCB (Thermal Compression Bonding), for example.
  • TCB is a known method in which a metal bonding material is sandwiched between two members to be bonded, and the two members are pressure-bonded while being heated to a temperature below the solidus temperature of the metal bonding material.
  • the side surface of the outer peripheral portion 24 of the ceramic substrate 20, the outer periphery of the metal bonding layer 40, and the side surface of the cooling substrate 30 are covered with an insulating film 42.
  • an insulating film 42 for example, a sprayed film such as alumina or yttria can be used.
  • the wafer mounting table 10 has a plurality of holes penetrating the wafer mounting table 10 in the vertical direction. As such holes, as shown in FIG. 2, a plurality of gas holes 44 opened in the reference surface 22d of the wafer mounting surface 22a and lift pins 49 for moving the wafer W up and down with respect to the wafer mounting surface 22a are inserted. There are lift pin holes 48 . A plurality of gas holes 44 are provided at appropriate positions on the reference surface 22d when the wafer mounting surface 22a is viewed from above. Gas holes 44 are supplied with a heat transfer gas such as He gas from an external gas supply source 46 (see FIG. 1).
  • a heat transfer gas such as He gas from an external gas supply source 46 (see FIG. 1).
  • a plurality of lift pin holes 48 are provided at equal intervals along the concentric circle of the wafer mounting surface 22a when the wafer mounting surface 22a is viewed from above. In this embodiment, three gas holes 44 and three lift pin holes 48 are provided alternately along the concentric circle of the wafer mounting surface 22a when the wafer mounting surface 22a is viewed from above.
  • the wide area coolant channel 32 and the hole coolant channel 36 provided inside the cooling base material 30 are formed on the same plane parallel to the wafer mounting surface 22a of the cooling base material 30 .
  • both the wide area coolant channels 32 and the hole coolant channels 36 are formed at positions where they appear.
  • the wide-area coolant channel 32 is located on the wafer mounting surface of the cooling substrate 30 when a cross-section cut along a horizontal plane passing through the wide-area coolant channel 32 and the hole-use coolant channel 36 is viewed from above.
  • the entire area corresponding to 22a is formed in a single stroke from the entrance 32p to the exit 32q.
  • the wide-area coolant channel 32 is spirally formed.
  • the wide area refrigerant supply device 33 is connected to the inlet 32p and the outlet 32q of the wide area refrigerant channel 32 .
  • the hole coolant flow path 36 is formed in an annular shape around each gas hole 44 and each lift pin hole 48 (area surrounded by two-dot chain lines in FIGS. 2 and 3) so as to surround the entire periphery of each hole.
  • the coolant channels 36 for each hole branch at an inlet 36p and join at an outlet 36q on the opposite side of the ring.
  • the hole coolant flow paths 36 are all connected in series via a connection flow path 38, and auxiliary flow paths 39 are connected to both ends thereof.
  • the hole coolant channel 36, the connecting channel 38, and the auxiliary channel 39 are formed in a C shape as a whole.
  • the hole coolant supply device 37 is connected to an inlet 39p provided in the upstream auxiliary flow path 39 and an outlet 39q provided in the downstream auxiliary flow path 39. are connected to all the hole coolant flow paths 36 via the .
  • Such a wafer mounting table 10 is attached to an installation plate 96 provided inside the chamber 94 using clamp members 70 .
  • the clamp member 70 is an annular member having a substantially inverted L-shaped cross section, and has an inner peripheral stepped surface 70a.
  • the wafer mounting table 10 and the installation plate 96 are integrated by the clamp member 70 .
  • the bolt 72 is inserted from the upper surface of the clamp member 70 and provided on the upper surface of the installation plate 96. is screwed into a threaded hole.
  • the bolts 72 are attached to a plurality of locations (for example, 8 or 12 locations) provided at regular intervals along the circumferential direction of the clamp member 70 .
  • the clamp member 70 and the bolt 72 may be made of an insulating material, or may be made of a conductive material (such as metal).
  • FIG. 5A a disk-shaped ceramic sintered body 120, which is the base of the ceramic base material 20, is produced by hot-press firing a compact of ceramic powder (FIG. 5A).
  • the ceramic sintered body 120 incorporates the wafer adsorption electrode 26 .
  • a terminal hole upper portion 151a is formed between the lower surface of the ceramic sintered body 120 and the wafer adsorption electrode 26, and a gas hole upper portion 144a penetrating the ceramic sintered body 120 in the vertical direction and a lift pin hole are formed at predetermined positions. Open top 148a (FIG. 5B).
  • the power supply terminal 54 is inserted into the upper portion 151a of the terminal hole, and the power supply terminal 54 and the wafer attracting electrode 26 are joined together (FIG. 5C).
  • the upper MMC disk member 131 is provided with a terminal hole intermediate portion 151b, a gas hole intermediate portion 144b, and a lift pin hole intermediate portion 148b.
  • the lower MMC disk member 136 is provided with a terminal hole lower portion 151c, a gas hole lower portion 144c, and a lift pin hole lower portion 148c.
  • the MMC disk members 131 and 136 are preferably made of SiSiCTi or AlSiC. This is because the thermal expansion coefficient of alumina is approximately the same as that of SiSiCTi and AlSiC.
  • a disk member made of SiSiCTi can be produced, for example, as follows. First, silicon carbide, metal Si, and metal Ti are mixed to prepare a powder mixture. Next, the obtained powder mixture is uniaxially pressed to form a disk-shaped molded body, and the molded body is hot-press sintered in an inert atmosphere to obtain a disk member made of SiSiCTi. .
  • a metal bonding material is arranged between the lower surface of the upper MMC disk member 131 and the upper surface of the lower MMC disk member 136, and a metal bonding material is arranged on the upper surface of the upper MMC disk member 131. do.
  • Each metal bonding material is provided with a through hole at a position facing each hole. Then, the power supply terminal 54 of the ceramic sintered body 120 is inserted into the terminal hole intermediate portion 151b and the terminal hole lower portion 151c, and the ceramic sintered body 120 is placed on the metal bonding material arranged on the upper surface of the upper MMC disk member 131.
  • a laminate is obtained in which the lower MMC disk member 136, the metal bonding material, the upper MMC disk member 131, the metal bonding material, and the ceramic sintered body 120 are stacked in this order from the bottom.
  • a joined body 110 is obtained (FIG. 5F).
  • the bonded body 110 is obtained by bonding a ceramic sintered body 120 to the upper surface of an MMC block 130 that is the base of the cooling base material 30 via a metal bonding layer 40 .
  • the MMC block 130 is formed by joining an upper MMC disk member 131 and a lower MMC disk member 136 with a metal bonding layer 135 interposed therebetween.
  • the MMC block 130 has a wide area coolant channel 32, a hole coolant channel 36, a connecting channel 38 (not shown), an auxiliary channel 39 (not shown), a terminal hole 51, a gas hole 44, and a lift pin hole. 48.
  • the terminal hole 51 is a hole in which a terminal hole upper portion 151a, a terminal hole intermediate portion 151b, and a terminal hole lower portion 151c are connected.
  • the lift pin hole 48 is a hole in which a lift pin hole upper portion 148a, a lift pin hole intermediate portion 148b, and a lift pin hole lower portion 148c are connected.
  • TCB is performed as follows. That is, the laminate is pressurized and bonded at a temperature below the solidus temperature of the metal bonding material (for example, the temperature obtained by subtracting 20° C. from the solidus temperature and below the solidus temperature), and then returned to room temperature. As a result, the metal bonding material becomes a metal bonding layer.
  • the metal bonding material at this time an Al--Mg system bonding material or an Al--Si--Mg system bonding material can be used.
  • the laminated body is pressed while being heated in a vacuum atmosphere. It is preferable to use a metal bonding material having a thickness of about 100 ⁇ m.
  • the ceramic base material 20 having the central portion 22 and the outer peripheral portion 24 is formed.
  • the cooling base material 30 having the flange portion 34 is formed.
  • an insulating tube 55 through which the power supply terminal 54 is inserted is arranged in the terminal hole 51 from the lower surface of the ceramic base 20 to the lower surface of the cooling base 30 .
  • the side surface of the outer peripheral portion 24 of the ceramic substrate 20, the periphery of the metal bonding layer 40, and the side surface of the cooling substrate 30 are thermally sprayed using ceramic powder to form an insulating film 42 (FIG. 5G).
  • the seal band 22b and the small projections 22c are formed by, for example, blasting.
  • cooling base material 30 in FIG. 1 is described as a one-piece product, it may have a structure in which two members are joined by a metal joining layer as shown in FIG. A structure joined by a joining layer may be used.
  • the wafer mounting table 10 is fixed to the installation plate 96 of the chamber 94 by the clamp members 70 as described above.
  • a shower head 98 is arranged on the ceiling of the chamber 94 to discharge the process gas into the chamber 94 from many gas injection holes.
  • a focus ring 78 is mounted on the FR mounting surface 24a of the wafer mounting table 10, and a disk-shaped wafer W is mounted on the wafer mounting surface 22a.
  • the focus ring 78 has a step along the inner circumference of the upper end so as not to interfere with the wafer W.
  • the DC voltage of the wafer chucking DC power source 52 is applied to the wafer chucking electrode 26 to chuck the wafer W onto the wafer mounting surface 22a.
  • the inside of the chamber 94 is set to a predetermined vacuum atmosphere (or reduced pressure atmosphere), and the RF voltage from the RF power supply 62 is applied to the cooling substrate 30 while supplying the process gas from the shower head 98 .
  • Plasma is then generated between the wafer W and the shower head 98 .
  • the wafer W is subjected to CVD film formation or etching.
  • the focus ring 78 is also worn out as the wafer W is processed with plasma. However, since the focus ring 78 is thicker than the wafer W, the focus ring 78 is replaced only after a plurality of wafers W are processed. will be
  • the metal bonding layer 40 with high thermal conductivity is used as the bonding layer between the ceramic substrate 20 and the cooling substrate 30, instead of the resin layer with low thermal conductivity. Therefore, the ability to remove heat from the wafer W (heat removal ability) is high. In addition, since the difference in thermal expansion between the ceramic substrate 20 and the cooling substrate 30 is small, even if the stress relaxation property of the metal bonding layer 40 is low, no problem is likely to occur.
  • the hole coolant channels 36 to which the coolant is supplied independently of the wide area coolant channels 32 are formed in the peripheral regions of each gas hole 44 and each lift pin hole 48, the hole coolant channels 36 can be cooled by temperature control independent of the surroundings of the wide-area coolant channel 32 .
  • At least one of the holes (three gas holes 44 and three lift pin holes 48 in the present embodiment) of the holes penetrating the cooling substrate 30 in the vertical direction is A hole coolant channel 36 to which coolant is supplied independently of the wide area coolant channel 32 is provided in the peripheral region.
  • a hole coolant channel 36 to which coolant is supplied independently of the wide area coolant channel 32 is provided in the peripheral region.
  • hot spots are likely to occur in the wafer W in the areas directly above these holes. Since it can be cooled by independent temperature control, it is possible to intensively cool this portion. For example, if the hole coolant channel 36 is supplied with a coolant having a temperature lower than that of the wide-area coolant channel 32 (for example, a temperature lower than that of the wide-area coolant channel 32 by 10° C.
  • the low-temperature coolant causes the area around the hole to be Promotes heat removal. Also, if the coolant is supplied to the hole coolant channel 36 at a flow rate higher than that of the wide-area coolant channel 32, the temperature rise of the coolant is small, and the heat removal from the peripheral region of the hole is facilitated. Further, if the coolant is supplied to the hole coolant flow channel 36 so as to have a flow velocity higher than that of the wide area coolant flow channel 32, the high flow velocity coolant promotes heat removal from the area surrounding the hole.
  • the coolant having a higher thermal conductivity facilitates heat removal from the region surrounding the holes.
  • the temperature rise of the coolant is small, and heat removal from the area around the holes is facilitated.
  • a coolant having a viscosity lower than that of the wide-area coolant channel 32 is supplied to the hole coolant channel 36, the flow tends to become turbulent, and heat removal from the area around the holes is facilitated. Therefore, occurrence of hot spots on the wafer W can be suppressed.
  • the volume ratio of the coolant channel (hole coolant channel 36) in the peripheral region of the hole is larger than the volume ratio of the coolant channel (wide-area coolant channel 32) in the region outside the hole peripheral region, Since the coolant passages are densely arranged in the area around the hole, heat removal from the area around the hole is facilitated.
  • the wide-area coolant flow path 32 and the hole coolant flow path 36 are formed on the same plane parallel to the wafer mounting surface 22a, as shown in FIG. 132 and the groove 137 may be formed collectively, and both flow paths are formed more simply than forming in multiple stages so that one is on the upper side and the other is on the lower side across a plane parallel to the wafer mounting surface 22a. can.
  • the hole coolant flow path 36 may have a heat exchange promoting structure.
  • fins 36a may be provided on the inner surface of the hole coolant flow path 36 in the peripheral region of the gas hole 44 as a heat exchange promoting structure.
  • the coolant flowing through the hole coolant flow path 36 provided with the fins 36a tends to be turbulent compared to when the fins 36a are not provided. Therefore, heat removal from the peripheral region of the gas hole 44 is facilitated.
  • the number and length of the fins 36a may be appropriately set according to the desired heat removal amount.
  • a similar structure may be adopted for the hole coolant flow path 36 that passes through the peripheral region of the lift pin hole 48 .
  • a narrow portion 36b with a narrowed flow path may be provided as a heat exchange promoting structure in the middle of the hole coolant flow path 36 in the peripheral region of the gas hole 44.
  • the coolant flowing through the hole coolant channel 36 provided with the narrowed portion 36b has a high flow velocity at the narrowed portion 36b and tends to become turbulent. Therefore, heat removal from the peripheral region of the gas hole 44 is facilitated.
  • a similar structure may be adopted for the hole coolant flow path 36 that passes through the peripheral region of the lift pin hole 48 .
  • a wall surface of the hole coolant channel 36 may have a rougher surface than that of the wide-area coolant channel 32, or the wall surface may be provided with unevenness. good too.
  • the coolant flowing through the hole coolant flow channel 36 having a rough wall surface or uneven wall surface is more likely to be turbulent than when the wall surface is smooth. Therefore, heat removal from the area around the hole is facilitated.
  • the hole coolant flow path 36 may meander to form a heat exchange promoting structure. Turbulent flow is likely to occur by meandering the hole coolant flow path 36 . Therefore, heat removal from the area around the hole is facilitated.
  • the coolant flowing through the hole coolant channels 36 has a smaller thermal resistance between the coolant and the wafer W than the coolant flowing through the wide area coolant channels 32 . Therefore, heat removal from the peripheral region of the gas hole 44 is facilitated.
  • the length of the hole coolant channel 36 in the vertical direction is longer than that of the wide area coolant channel 32 , but it may be the same length as the wide area coolant channel 32 .
  • a similar structure may be employed for the peripheral region of the lift pin holes 48 as well.
  • all of the plurality of hole coolant flow paths 36 are connected by the connection flow path 38, but all or part of them may not be connected by the connection flow path 38.
  • all of the plurality of hole coolant channels 36 may be made independent, and the connecting channel 38 may not be used.
  • a coolant supply device may be individually connected to each of the hole coolant channels 36 .
  • the auxiliary channel 39 may be connected to at least one of the upstream side (inlet 36p) and the downstream side (outlet 36q) of each hole coolant channel 36 .
  • a plurality of hole coolant flow paths 36 are divided into a plurality of groups, and only a group including two or more hole coolant flow paths 36 is connected by a connecting flow path 38.
  • a refrigerant supply device may be connected individually for each group, and the auxiliary flow path 39 may be connected to at least one of the upstream side and the downstream side of each group. Note that at least one of the auxiliary flow paths 39 may be omitted in the above-described embodiment.
  • the hole coolant flow path 36 in the peripheral region of the gas hole 44 is formed in a ring shape so as to surround the entire circumference of the gas hole 44, branches at the inlet 36p, and exits at the outlet 36q on the opposite side of the ring.
  • the shape and arrangement of the inlet/outlet are not particularly limited.
  • it may be formed in a C shape so as to surround the gas hole 44 .
  • an inlet 36p at one end of the C shape and an outlet 36q at the other end are formed without branching.
  • the hole coolant channel 36 in the peripheral region of the gas hole 44 may be annular in shape, the inlet 36p and the outlet 36q may be arranged in the same manner as in FIG. 10, and the inlet 36p to the outlet 36q may be formed without branching.
  • the hole coolant flow path 36 in the peripheral region of the gas hole 44 may be formed in a spiral shape so as to surround the gas hole 44 .
  • the hole coolant flow path 36 in the peripheral region of the gas hole 44 may be formed so as to surround more than half the circumference of the hole. A structure similar to these may also be adopted for the peripheral region of the lift pin hole 48 .
  • the wide area coolant channel 32 and the hole coolant channel 36 are formed on the same plane. may be formed in multiple stages so that the . For example, as shown in FIG. 11, it may be formed in multiple stages (two stages in FIG. 11) so that the hole refrigerant flow path 36 is on the upper side and the wide area refrigerant flow path 32 is on the lower side. By doing so, it is possible to increase the degree of freedom in arranging both flow paths compared to forming both flow paths on the same plane.
  • the wide-area refrigerant flow path 32 can also be arranged in the area around the hole to further promote heat removal in the area around the hole.
  • the coolant channel 36 for holes is arranged on the upper side, the distance d1 from the wafer W to the ceiling surface of the coolant channel 36 for holes is the same as described with reference to FIG. Since it is shorter than the distance d2 to the ceiling surface of the flow path 32, heat removal from the area around the hole is facilitated.
  • An entrance 32p to an exit 32q are formed in a single stroke over the entire area corresponding to the mounting surface 22a.
  • the wide-area coolant flow path 32 is also arranged in the peripheral region of the gas hole 44 and the peripheral region of the lift pin hole 48 .
  • the wafer mounting table 10 of FIG. 11 as shown in FIG.
  • the shape of the hole coolant channel 36 when viewed from above the cross section cut along the horizontal plane passing through the hole coolant channel 36 is the same as that of the above embodiment.
  • the shape of the hole coolant flow path 36 is formed in the same shape as the shape when the cross section of FIG. 3 is viewed from above. In this way, if the wide-area refrigerant flow path 32 is also arranged in the area around the gas hole 44 and the area around the lift pin hole 48, the volume ratio of the refrigerant flow path in the area around the hole is reduced to the area around the hole. The number can be increased by the refrigerant flow path 32 . At this time, it is preferable that the volume ratio of the coolant channel in the region around the hole is higher than the volume ratio of the coolant channel in the region other than the region around the hole. By doing so, the heat removal from the area around the hole is further facilitated.
  • the hole coolant flow paths 36 are provided in the peripheral regions of all the gas holes 44 and all the lift pin holes 48, but the present invention is not particularly limited to this.
  • the hole coolant channels 36 may be provided in peripheral regions of some of these holes (for example, regions particularly susceptible to hot spots).
  • hole coolant channels may be provided in peripheral regions of holes penetrating the cooling substrate 30 in the vertical direction, such as terminal holes 51 and temperature measurement holes (not shown).
  • a temperature measuring hole is a hole through which a temperature measuring member such as a thermocouple is inserted.
  • each aspect described in the hole coolant channel 36 may be employed.
  • the hole coolant flow path 36 is provided in the peripheral region of the hole vertically penetrating the cooling base material, such as the gas hole 44 and the lift pin hole 48, but it is not particularly limited to this, and hot spots are provided.
  • a local coolant flow path may be provided in a predetermined local region that is likely to become brittle.
  • a local coolant channel may be provided in a region where the heat removal capacity tends to be locally inferior to that in the surroundings, such as near a coolant outlet where the coolant temperature is high.
  • the local coolant flow path may be provided in a region where the heat removal capacity tends to be locally inferior to that of the surrounding area due to the structure or material being different from that of the surrounding area.
  • the cooling base material 30 is made of MMC in the above-described embodiment, it is not particularly limited to this.
  • the cooling substrate 30 may be made of metal (eg, aluminum, titanium, molybdenum, tungsten, and alloys thereof).
  • the cooling substrate 30 may also be made of a ceramic matrix composite (CMC). Both MMC and CMC are composite materials of metal and ceramic. Examples of CMC include materials containing Si, SiC and Ti, materials obtained by impregnating SiC porous bodies with Al and/or Si, and the like.
  • the ceramic substrate 20 and the cooling substrate 30 are bonded via the metal bonding layer 40, which has a high thermal conductivity and a high effect of the invention, but it is not particularly limited to this.
  • a resin bonding layer may be used instead of the metal bonding layer 40.
  • the wide-area refrigerant flow path 32 has a spiral shape when viewed from above, but it is not particularly limited to this.
  • the wide-area coolant flow path 32 may have a zigzag shape when viewed from above.
  • an inlet and an outlet are provided at two points near the periphery of the cooling base material 30 symmetrically about the center of the cooling base material 30 in a plan view, and the wide area refrigerant is arranged in a zigzag manner from the inlet to the outlet in a single stroke.
  • a channel 32 may be formed.
  • the wafer attracting electrode 26 is built in the central portion 22 of the ceramic base material 20.
  • an RF electrode for plasma generation may be built in, or a heater electrode ( resistance heating element) may be incorporated.
  • a focus ring (FR) adsorption electrode may be incorporated in the outer peripheral portion 24 of the ceramic substrate 20, or an RF electrode and a heater electrode may be incorporated.
  • the ceramic sintered body 120 of FIG. 5A was produced by hot-press firing a compact of ceramic powder.
  • it may be produced by a mold casting method, or may be produced by compacting ceramic powder.
  • the wafer mounting table of the present invention is used, for example, in semiconductor manufacturing equipment.

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Abstract

ウエハ載置台１０は、セラミック基材２０と、冷却基材３０と、複数の穴（例えばガス穴４４やリフトピン穴４８）とを備える。セラミック基材２０は、上面にウエハを載置可能なウエハ載置面２２ａを有し、ウエハ吸着用電極２６を内蔵する。冷却基材３０は、セラミック基材２０の下面に接合され、広域冷媒流路３２を有する。ガス穴４４や端子穴５１は、冷却基材３０を上下方向に貫通する。これらの穴の周辺領域には、広域冷媒流路３２とは独立して冷媒が供給される穴用冷媒流路３６が形成されている。

Description

ウエハ載置台
　本発明は、ウエハ載置台に関する。
　従来、ウエハ載置面を有し電極を内蔵するセラミック基材と、冷媒流路を有する冷却基材と、セラミック基材と冷却基材とを接合する接合層とを備えたウエハ載置台が知られている。例えば、特許文献１，２には、こうしたウエハ載置台において、冷却基材として、線熱膨張係数がセラミック基材と同程度の金属マトリックス複合材料で作製されたものを用いる点が記載されている。また、ウエハ載置台に、電極に給電するための給電端子を挿通する端子穴やウエハの裏面にＨｅガスを供給するためのガス穴やウエハをウエハ載置面から持ち上げるリフトピンを挿通するためのリフトピン穴を設ける点が記載されている。
特許第５６６６７４８号公報 特許第５６６６７４９号公報
　しかしながら、端子穴やガス穴やリフトピン穴の周辺では抜熱能力が劣るため、ウエハのうちこのような穴の直上周辺は他の部分に比べて温度が高くなるいわゆるホットスポットになることがあった。また、これらの穴の周辺以外にも抜熱能力が劣る領域が存在する場合があり、その直上周辺にホットスポットが生じることがあった。
　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、ウエハにホットスポットが発生するのを抑制することを主目的とする。
［１］本発明のウエハ載置台は、
　上面にウエハ載置面を有し、電極を内蔵するセラミック基材と、
　前記セラミック基材の下面に接合され、前記セラミック基材を冷却する冷却基材と、
　を備え、
　前記冷却基材は、冷媒流路として、前記ウエハ載置面に対応する全域にわたって形成された広域冷媒流路と、所定の局所領域に形成され、前記広域冷媒流路とは独立して冷媒が供給される局所冷媒流路と、を有するものである。
　このウエハ載置台では、ウエハ載置面に対応する全域にわたって形成された広域冷媒流路と、所定の局所領域に形成され、広域冷媒流路とは独立して冷媒が供給される局所冷媒流路と、を備えている。所定の局所領域は、ホットスポットになりやすい領域であり、例えば、端子穴やガス穴やリフトピン穴の周辺領域である。局所領域は、例えば、その直径がウエハ載置面の直径の１／５以下でもよく、１／１０以下でもよい。また、局所領域は、例えば、その中心がウエハ載置面の中心からずれていてもよい。本発明ではこうした局所領域に広域冷媒流路とは独立して冷媒が供給される局所冷媒流路が設けられているため、局所領域を重点的に冷却できる。したがって、ウエハにホットスポットが発生するのを抑制することができる。
　なお、本明細書において、「上」「下」は、絶対的な位置関係を表すものではなく、相対的な位置関係を表すものである。そのため、ウエハ載置台の向きによって「上」「下」は「左」「右」になったり「前」「後」になったり「下」「上」になったりする。
［２］本発明のウエハ載置台（前記［１］に記載のウエハ載置台）において、前記局所冷媒流路には、前記広域冷媒流路よりも、低温の前記冷媒が供給されるものとしてもよい。こうすれば、低温の冷媒によって、局所領域の抜熱が促進される。
［３］本発明のウエハ載置台（前記［１］又は［２］に記載のウエハ載置台）において、前記局所冷媒流路には、前記広域冷媒流路よりも、高流量で前記冷媒が供給されるものとしてもよい。こうすれば、高流量の冷媒によって、局所領域の抜熱が促進される。
［４］本発明のウエハ載置台（前記［１］～［３］のいずれかに記載のウエハ載置台）において、前記冷却基材のうち、前記局所領域における前記冷媒流路の体積率は、前記局所領域を外れた領域における前記冷媒流路の体積率よりも大きいものとしてもよい。こうすれば、局所領域に冷媒流路が高密度で配置されるため、局所領域の抜熱が促進される。なお、局所領域には、局所冷媒流路のみが形成されている場合のほか、局所冷媒流路だけでなく広域冷媒流路が形成される場合がある。その場合、局所領域における冷媒流路の体積率は、局所領域における局所冷媒流路及び広域冷媒流路の合計の体積率とすればよい。一方、局所領域を外れる領域には、局所冷媒流路は形成されないので、局所領域を外れた領域における冷媒流路の体積率は、局所領域を外れた領域における広域冷媒流路の体積率とすればよい。
［５］本発明のウエハ載置台（前記［１］～［４］のいずれかに記載のウエハ載置台）において、前記局所冷媒流路は、前記局所冷媒流路を流れる冷媒と前記ウエハ載置面に載置されるウエハとの熱交換を促進する熱交換促進構造を備えているものとしてもよい。こうすれば、熱交換促進構造によって、局所冷媒流路における熱伝達率が向上し、局所領域の抜熱が促進される。前記熱交換促進構造は、前記局所冷媒流路の内面に設けられたフィンとしてもよいし、前記局所冷媒流路の途中で流路が狭くなった狭小部としてもよい。
［６］本発明のウエハ載置台（前記［１］～［５］のいずれかに記載のウエハ載置台）において、前記局所冷媒流路には、前記広域冷媒流路よりも、熱伝導率の大きい前記冷媒が供給されるものとしてもよい。こうすれば、熱伝導率の大きい冷媒によって、局所領域の抜熱が促進される。
［７］本発明のウエハ載置台（前記［１］～［６］のいずれかに記載のウエハ載置台）において、前記局所冷媒流路には、前記広域冷媒流路よりも、比熱の大きい前記冷媒が供給されるものとしてもよい。こうすれば、冷媒の温度上昇が抑制されるため、局所領域の抜熱が促進される。
［８］本発明のウエハ載置台（前記［１］～［７］のいずれかに記載のウエハ載置台）において、前記広域冷媒流路と前記局所冷媒流路とは、前記ウエハ載置面に平行な同一平面上に形成されていてもよい。こうすれば、ウエハ載置面に平行な平面を挟んで一方が上側に他方が下側になるように多段に形成する場合などよりも簡便に両流路を形成できる。
［９］本発明のウエハ載置台（前記［１］～［８］のいずれかに記載のウエハ載置台）において、前記広域冷媒流路と前記局所冷媒流路とは、前記ウエハ載置面に平行な平面を挟んで一方が上側に他方が下側になるように多段に形成されていてもよい。こうすれば、同一平面上に形成するよりも、両流路の配置の自由度を高めることができる。多段に形成されている場合、局所冷媒流路が広域冷媒流路よりも上側に形成されていてもよい。
［１０］本発明のウエハ載置台（前記［１］～［９］のいずれかに記載のウエハ載置台）において、前記冷却基材を上下方向に貫通する複数の穴を備え、前記局所領域は、前記複数の穴のうちの少なくとも１つの穴の周辺領域であるものとしてもよい。一般にウエハのうちこのような穴の直上領域はホットスポットになりやすい。そのため、本発明を適用する意義が高い。
［１１］本発明のウエハ載置台（前記［１］～［１０］のいずれかに記載のウエハ載置台）において、前記冷却基材を上下方向に貫通する複数の穴を備え、前記局所領域は、前記複数の穴のうちの少なくとも１つの穴の周辺領域であり、前記穴は、前記ウエハ載置台のうち前記電極から下方に向かって設けられ前記電極へ給電する給電部材が挿通される給電部材挿通穴、前記ウエハ載置台を上下方向に貫通しリフトピンが挿通されるリフトピン穴、前記ウエハ載置面を上下方向に貫通し前記ウエハ載置面にガスを供給するガス穴及び前記冷却基材を上下方向に貫通し測温部材が挿通される測温穴の少なくとも１つであってもよい。一般にウエハのうち給電部材挿通穴、リフトピン穴、ガス穴及び測温穴の直上領域はホットスポットになりやすい。そのため、本発明を適用する意義が高い。
チャンバ９４に設置されたウエハ載置台１０の縦断面図。 ウエハ載置台１０の平面図。 広域冷媒流路３２及び穴用冷媒流路３６を通る水平面でウエハ載置台１０を切断したときの断面図。 リフトピン穴４４周辺の縦断面を示す拡大断面図。 ウエハ載置台１０の製造工程図。 穴用冷媒流路３６の別例の縦断面を示す拡大断面図。 穴用冷媒流路３６の別例の水平断面を示す拡大断面図。 穴用冷媒流路３６の別例の縦断面を示す拡大断面図。 ウエハ載置台１０の別例を示す水平断面図。 穴用冷媒流路３６の別例の水平断面を示す拡大断面図。 ウエハ載置台１０の別例を示す縦断面図。 広域冷媒流路３２を通る水平面で図１１のウエハ載置台１０を切断したときの断面図。 穴用冷媒流路３６を通る水平面で図１１のウエハ載置台１０を切断したときの断面図。
　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。実施形態では、所定の局所領域が、冷却基材を上下方向に貫通する穴のうち少なくとも１つの周辺領域であり、局所冷媒流路が、穴の周辺領域に設けられた穴用冷媒流路である場合を説明する。図１はチャンバ９４に設置されたウエハ載置台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は広域冷媒流路３２及び穴用冷媒流路３６を通る水平面でウエハ載置台１０を切断したときの断面図、図４はリフトピン穴４４周辺の縦断面を示す拡大断面図である。
　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り、半導体プロセス用のチャンバ９４の内部に設けられた設置板９６に固定されている。ウエハ載置台１０は、セラミック基材２０と、冷却基材３０と、金属接合層４０とを備えている。
　セラミック基材２０は、円形のウエハ載置面２２ａを有する中央部２２の外周に、環状のフォーカスリング載置面２４ａを有する外周部２４を備えている。以下、フォーカスリングは「ＦＲ」と略すことがある。ウエハ載置面２２ａには、ウエハＷが載置され、ＦＲ載置面２４ａには、フォーカスリング７８が載置される。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ている。ＦＲ載置面２４ａは、ウエハ載置面２２ａに対して一段低くなっている。
　セラミック基材２０の中央部２２は、ウエハ載置面２２ａに近い側に、ウエハ吸着用電極２６を内蔵している。ウエハ吸着用電極２６は、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。ウエハ吸着用電極２６は、円板状又はメッシュ状の単極型の静電吸着用電極である。セラミック基材２０のうちウエハ吸着用電極２６よりも上側の層は誘電体層として機能する。ウエハ吸着用電極２６には、ウエハ吸着用直流電源５２が給電端子５４（本発明の給電部材に相当）を介して接続されている。給電端子５４は、ウエハ載置台１０のうちウエハ吸着用電極２６の下面と冷却基材３０の下面との間に設けられた端子穴５１に挿通されている。給電端子５４は、端子穴５１のうち冷却基材３０及び金属接合層４０を上下方向に貫通する貫通穴に配置された絶縁管５５を通過して、セラミック基材２０の下面からウエハ吸着用電極２６に至るように設けられている。ウエハ吸着用直流電源５２とウエハ吸着用電極２６との間には、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）５３が設けられている。
　ウエハ載置面２２ａには、図２に示すように、外縁に沿ってシールバンド２２ｂが形成され、全面に複数の小突起２２ｃが形成されている。シールバンド２２ｂ及び複数の小突起２２ｃは、ウエハ載置面２２ａの基準面２２ｄに形成されている。小突起２２ｃは、本実施形態では扁平な円柱突起である。シールバンド２２ｂの頂面及び複数の小突起２２ｃの頂面は、同一平面上に位置している。シールバンド２２ｂ及び小突起２２ｃの高さ（つまり基準面２２ｄからこれらの頂面までの距離）は数μｍ～数１０μｍである。ウエハＷは、シールバンド２２ｂの頂面及び複数の小突起２２ｃの頂面に接触した状態でウエハ載置面２２ａに載置される。
　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、セラミック基材２０を冷却するものであり、内部に冷媒が循環可能な冷媒流路（広域冷媒流路３２及び穴用冷媒流路３６）を備えている。広域冷媒流路３２は、広域冷媒供給装置３３に接続されており、この広域冷媒供給装置３３から冷媒が供給される。穴用冷媒流路３６は、穴用冷媒供給装置３７に接続されており、この穴用冷媒供給装置３７から、広域冷媒流路３２とは独立して冷媒が供給される。なお、広域冷媒供給装置３３は、広域冷媒流路３２から排出された冷媒を温度調整したあと、再び冷媒流路３２に供給するように構成されていてもよい。穴用冷媒供給装置３７も同様である。広域冷媒流路３２や穴用冷媒流路３６を流れる冷媒は、液体が好ましく、電気絶縁性であることが好ましい。電気絶縁性の液体としては、例えばフッ素系不活性液体などが挙げられる。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。セラミック基材２０がアルミナ基材の場合、冷却基材３０に用いるＭＭＣとしては熱膨張係数がアルミナに近いＡｌＳｉＣやＳｉＳｉＣＴｉなどが好ましい。冷却基材３０は、ＲＦ電源６２に給電端子６４を介して接続されている。冷却基材３０とＲＦ電源６２との間には、ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）６３が配置されている。冷却基材３０は、下面側にウエハ載置台１０を設置板９６にクランプするのに用いられるフランジ部３４を有する。
　金属接合層４０は、セラミック基材２０の下面と冷却基材３０の上面とを接合する。金属接合層４０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。金属接合層４０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。
　セラミック基材２０の外周部２４の側面、金属接合層４０の外周及び冷却基材３０の側面は、絶縁膜４２で被覆されている。絶縁膜４２としては、例えばアルミナやイットリアなどの溶射膜が挙げられる。
　ウエハ載置台１０は、ウエハ載置台１０を上下方向に貫通する穴を複数有している。こうした穴としては、図２に示すように、ウエハ載置面２２ａの基準面２２ｄに開口する複数のガス穴４４やウエハ載置面２２ａに対してウエハＷを上下させるリフトピン４９を挿通させるためのリフトピン穴４８がある。ガス穴４４は、ウエハ載置面２２ａを平面視したときに基準面２２ｄの適当な位置に複数個設けられている。ガス穴４４には、外部のガス供給源４６（図１参照）からＨｅガスのような熱伝導ガスが供給される。ウエハ載置面２２ａにウエハＷが載置された状態でガス穴４４に熱伝導ガスが供給されると、ウエハＷとシールバンド２２ｂと小突起２２ｃと基準面２２ｄとによって囲まれた空間が熱伝導ガスによって充填される。熱伝導ガスは、真空に比べると熱伝導率が高いため、ウエハＷとセラミック基材２０との間の熱伝導を良好にする役割を果たす。リフトピン穴４８は、ウエハ載置面２２ａを平面視したときにウエハ載置面２２ａの同心円に沿って等間隔に複数個設けられている。なお、本実施形態では、ガス穴４４及びリフトピン穴４８は、ウエハ載置面２２ａを平面視したときにウエハ載置面２２ａの同心円に沿って交互に等間隔に３個ずつ設けられている。
　冷却基材３０の内部に設けられた広域冷媒流路３２及び穴用冷媒流路３６は、冷却基材３０のうちウエハ載置面２２ａに平行な同一平面上に形成されている。つまり、冷却基材３０をウエハ載置面２２ａに平行な平面で切断したいずれかの断面において、広域冷媒流路３２及び穴用冷媒流路３６の両方が現れる位置に形成されている。広域冷媒流路３２は、図３に示すように、広域冷媒流路３２及び穴用冷媒流路３６を通る水平面で切断した断面を上からみたときに、冷却基材３０のうちウエハ載置面２２ａに対応する全域にわたって入口３２ｐから出口３２ｑまで一筆書きの要領で形成されている。本実施形態では、広域冷媒流路３２は渦巻き状に形成されている。広域冷媒供給装置３３は、広域冷媒流路３２の入口３２ｐ及び出口３２ｑに接続されている。穴用冷媒流路３６は、各ガス穴４４及び各リフトピン穴４８の周辺領域（図２及び図３において２点鎖線で囲った領域）にそれぞれ穴の全周を囲うように環状に形成されている。各穴用冷媒流路３６は、入口３６ｐで分岐し環の反対側にある出口３６ｑで合流するようになっている。穴用冷媒流路３６は、連結流路３８を介して全てが直列に連結され、その両端には補助流路３９が接続されている。穴用冷媒流路３６、連結流路３８及び補助流路３９は、全体としてＣ字状に形成されている。穴用冷媒供給装置３７は、上流側の補助流路３９に設けられた入口３９ｐ及び下流側の補助流路３９に設けられた出口３９ｑに接続されており、補助流路３９及び連結流路３８を介して全ての穴用冷媒流路３６に接続されている。
　こうしたウエハ載置台１０は、チャンバ９４の内部に設けられた設置板９６にクランプ部材７０を用いて取り付けられる。クランプ部材７０は、断面が略逆Ｌ字状の環状部材であり、内周段差面７０ａを有する。ウエハ載置台１０と設置板９６とは、クランプ部材７０によって一体化されている。ウエハ載置台１０の冷却基材３０のフランジ部３４に、クランプ部材７０の内周段差面７０ａを載置した状態で、クランプ部材７０の上面からボルト７２が差し込まれて設置板９６の上面に設けられたネジ穴に螺合されている。ボルト７２は、クランプ部材７０の円周方向に沿って等間隔に設けられた複数箇所（例えば８箇所とか１２箇所）に取り付けられる。クランプ部材７０やボルト７２は、絶縁材料で作製されていてもよいし、導電材料（金属など）で作製されていてもよい。
　次に、ウエハ載置台１０の製造例を図５を用いて説明する。図５はウエハ載置台１０の製造工程図である。まず、セラミック基材２０の元となる円板状のセラミック焼結体１２０を、セラミック粉末の成形体をホットプレス焼成することにより作製する（図５Ａ）。セラミック焼結体１２０は、ウエハ吸着用電極２６を内蔵している。次に、セラミック焼結体１２０の下面からウエハ吸着用電極２６までの間に端子穴上部１５１ａを形成すると共に、所定位置にセラミック焼結体１２０を上下方向に貫通するガス穴上部１４４ａやリフトピン穴上部１４８ａをあける（図５Ｂ）。そして、端子穴上部１５１ａに給電端子５４を挿入して給電端子５４とウエハ吸着用電極２６とを接合する（図５Ｃ）。
　これと並行して、２つのＭＭＣ円板部材１３１，１３６を作製する（図５Ｄ）。そして、両方のＭＭＣ円板部材１３１，１３６に上下方向に貫通する複数の穴をあける（図５Ｅ）。具体的には、上側のＭＭＣ円板部材１３１に、端子穴中間部１５１ｂ、ガス穴中間部１４４ｂ及びリフトピン穴中間部１４８ｂをあける。また、下側のＭＭＣ円板部材１３６に、端子穴下部１５１ｃ、ガス穴下部１４４ｃ及びリフトピン穴下部１４８ｃをあける。また、上側のＭＭＣ円板部材１３１の下面に最終的に広域冷媒流路３２となる溝１３２、穴用冷媒流路３６となる溝１３７、連結流路３８となる溝（図示せず）及び補助流路３９となる溝（図示せず）を形成する（図５Ｅ）。セラミック焼結体１２０がアルミナ製の場合、ＭＭＣ円板部材１３１，１３６はＳｉＳｉＣＴｉ製かＡｌＳｉＣ製であることが好ましい。アルミナの熱膨張係数とＳｉＳｉＣＴｉやＡｌＳｉＣの熱膨張係数とは、概ね同じだからである。
　ＳｉＳｉＣＴｉ製の円板部材は、例えば以下のように作製することができる。まず、炭化珪素と金属Ｓｉと金属Ｔｉとを混合して粉体混合物を作製する。次に、得られた粉体混合物を一軸加圧成形により円板状の成形体を作製し、その成形体を不活性雰囲気下でホットプレス焼結させることにより、ＳｉＳｉＣＴｉ製の円板部材を得る。
　次に、上側のＭＭＣ円板部材１３１の下面と下側のＭＭＣ円板部材１３６の上面との間に金属接合材を配置すると共に、上側のＭＭＣ円板部材１３１の上面に金属接合材を配置する。各金属接合材には、各穴に対向する位置に貫通穴を設けておく。そして、セラミック焼結体１２０の給電端子５４を端子穴中間部１５１ｂ及び端子穴下部１５１ｃに挿入し、セラミック焼結体１２０を上側のＭＭＣ円板部材１３１の上面に配置された金属接合材の上に載せる。これにより、下側のＭＭＣ円板部材１３６と金属接合材と上側のＭＭＣ円板部材１３１と金属接合材とセラミック焼結体１２０とを下からこの順に積層した積層体を得る。この積層体を加熱しながら加圧することにより（ＴＣＢ）、接合体１１０を得る（図５Ｆ）。接合体１１０は、冷却基材３０の元となるＭＭＣブロック１３０の上面に、金属接合層４０を介してセラミック焼結体１２０が接合されたものである。ＭＭＣブロック１３０は、上側のＭＭＣ円板部材１３１と下側のＭＭＣ円板部材１３６とが金属接合層１３５を介して接合されたものである。ＭＭＣブロック１３０は、内部に広域冷媒流路３２、穴用冷媒流路３６、連結流路３８（図示せず）、補助流路３９（図示せず）、端子穴５１、ガス穴４４及びリフトピン穴４８を有する。端子穴５１は、端子穴上部１５１ａと端子穴中間部１５１ｂと端子穴下部１５１ｃとが連なった穴であり、ガス穴４４は、ガス穴上部１４４ａとガス穴中間部１４４ｂとガス穴下部１４４ｃとが連なった穴である。リフトピン穴４８は、リフトピン穴上部１４８ａとリフトピン穴中間部１４８ｂとリフトピン穴下部１４８ｃとが連なった穴である。
　ＴＣＢは、例えば以下のように行われる。すなわち、金属接合材の固相線温度以下（例えば、固相線温度から２０℃引いた温度以上固相線温度以下）の温度で積層体を加圧して接合し、その後室温に戻す。これにより、金属接合材は金属接合層になる。このときの金属接合材としては、Ａｌ－Ｍｇ系接合材やＡｌ－Ｓｉ－Ｍｇ系接合材を使用することができる。例えば、Ａｌ－Ｓｉ－Ｍｇ系接合材を用いてＴＣＢを行う場合、真空雰囲気下で加熱した状態で積層体を加圧する。金属接合材は、厚みが１００μｍ前後のものを用いるのが好ましい。
　続いて、セラミック焼結体１２０の外周を切削して段差を形成することにより、中央部２２と外周部２４とを備えたセラミック基材２０とする。また、ＭＭＣブロック１３０の外周を切削して段差を形成することにより、フランジ部３４を備えた冷却基材３０とする。また、端子穴５１のうちセラミック基材２０の下面から冷却基材３０の下面まで、給電端子５４を挿通する絶縁管５５を配置する。更に、セラミック基材２０の外周部２４の側面、金属接合層４０の周囲及び冷却基材３０の側面を、セラミック粉末を用いて溶射することにより絶縁膜４２を形成する（図５Ｇ）。シールバンド２２ｂや小突起２２ｃは例えばブラスト加工により形成する。これにより、ウエハ載置台１０を得る。
　なお、図１の冷却基材３０は、一体品として記載したが、図５Ｇに示すように２つの部材が金属接合層で接合された構造であってもよいし、３つ以上の部材が金属接合層で接合された構造であってもよい。
　次に、ウエハ載置台１０の使用例について図１を用いて説明する。チャンバ９４の設置板９６には、上述したようにウエハ載置台１０がクランプ部材７０によって固定されている。チャンバ９４の天井面には、プロセスガスを多数のガス噴射孔からチャンバ９４の内部へ放出するシャワーヘッド９８が配置されている。
　ウエハ載置台１０のＦＲ載置面２４ａには、フォーカスリング７８が載置され、ウエハ載置面２２ａには、円盤状のウエハＷが載置される。フォーカスリング７８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、ウエハ吸着用電極２６にウエハ吸着用直流電源５２の直流電圧を印加してウエハＷをウエハ載置面２２ａに吸着させる。そして、チャンバ９４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、シャワーヘッド９８からプロセスガスを供給しながら、冷却基材３０にＲＦ電源６２からのＲＦ電圧を印加する。すると、ウエハＷとシャワーヘッド９８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。なお、ウエハＷがプラズマ処理されるのに伴ってフォーカスリング７８も消耗するが、フォーカスリング７８はウエハＷに比べて厚いため、フォーカスリング７８の交換は複数枚のウエハＷを処理したあとに行われる。
　ハイパワープラズマでウエハＷを処理する場合には、ウエハＷを効率的に冷却する必要がある。ウエハ載置台１０では、セラミック基材２０と冷却基材３０との接合層として、熱伝導率の低い樹脂層ではなく、熱伝導率の高い金属接合層４０を用いている。そのため、ウエハＷから熱を引く能力（抜熱能力）が高い。また、セラミック基材２０と冷却基材３０との熱膨張差は小さいため、金属接合層４０の応力緩和性が低くても、支障が生じにくい。更に、各ガス穴４４及び各リフトピン穴４８の周辺領域に、広域冷媒流路３２とは独立して冷媒が供給される穴用冷媒流路３６が形成されているため、穴用冷媒流路３６の周辺を、広域冷媒流路３２の周辺とは独立した温度制御で冷却できる。
　以上説明した本実施形態のウエハ載置台１０では、冷却基材３０を上下方向に貫通する穴のうち少なくとも１つ（本実施形態では、３個のガス穴４４及び３個のリフトピン穴４８）の周辺領域に、広域冷媒流路３２とは独立して冷媒が供給される穴用冷媒流路３６が設けられている。一般にウエハＷのうちこうした穴の直上周辺はホットスポットになりやすいが、本実施形態ではこうした穴の周辺領域に穴用冷媒流路３６が形成されていて、穴の周辺領域から外れた領域とは独立した温度制御で冷却できるため、この部分を重点的に冷却することが可能である。例えば、穴用冷媒流路３６に、広域冷媒流路３２よりも低温（例えば、広域冷媒流路３２よりも１０℃以上低温）の冷媒を供給すれば、低温の冷媒によって、穴の周辺領域の抜熱が促進される。また、穴用冷媒流路３６に、広域冷媒流路３２よりも高流量で冷媒を供給すれば、冷媒の温度上昇が少なく、穴の周辺領域の抜熱が促進される。また、穴用冷媒流路３６に、広域冷媒流路３２よりも高流速となるように冷媒を供給すれば、高流速の冷媒によって、穴の周辺領域の抜熱が促進される。また、穴用冷媒流路３６に、広域冷媒流路３２よりも熱伝導率の大きい冷媒を供給すれば、熱伝導率の大きい冷媒によって、穴の周辺領域の抜熱が促進される。また、穴用冷媒流路３６に、広域冷媒流路３２よりも比熱の大きい冷媒を供給すれば、冷媒の温度上昇が少なく、穴の周辺領域の抜熱が促進される。また、穴用冷媒流路３６に、広域冷媒流路３２よりも粘性が低い冷媒を供給すれば、乱流になりやすく、穴の周辺領域の抜熱が促進される。したがって、ウエハＷにホットスポットが発生するのを抑制することができる。また、穴の周辺領域における冷媒流路（穴用冷媒流路３６）の体積率を、穴の周辺領域を外れた領域における冷媒流路（広域冷媒流路３２）の体積率よりも大きくすれば、穴の周辺領域に冷媒流路が高密度に配置されるため、穴の周辺領域の抜熱が促進される。
　また、広域冷媒流路３２と穴用冷媒流路３６とは、ウエハ載置面２２ａに平行な同一平面上に形成されているため、図５Ｅに示すように１つのＭＭＣ円板部材１３１に溝１３２及び溝１３７をまとめて形成すればよいなど、ウエハ載置面２２ａに平行な平面を挟んで一方が上側に他方が下側になるように多段に形成するよりも簡便に両流路を形成できる。
　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。
　上述した実施形態において、穴用冷媒流路３６は、熱交換促進構造を備えていてもよい。例えば、図６の拡大断面図に示すように、ガス穴４４の周辺領域の穴用冷媒流路３６の内面に、熱交換促進構造として、フィン３６ａを設けてもよい。フィン３６ａが設けられた穴用冷媒流路３６を流れる冷媒は、フィン３６ａが設けられていない場合に比べて乱流になりやすい。そのため、ガス穴４４の周辺領域の抜熱が促進される。なお、フィン３６ａの数や長さは、希望する抜熱量に応じて適宜設定すればよい。リフトピン穴４８の周辺領域を通過する穴用冷媒流路３６についても、これと同様の構造を採用してもよい。あるいは、図７の拡大断面図に示すように、ガス穴４４の周辺領域の穴用冷媒流路３６の途中に、熱交換促進構造として、流路が狭くなった狭小部３６ｂを設けてもよい。狭小部３６ｂが設けられた穴用冷媒流路３６を流れる冷媒は、狭小部３６ｂで流速が速くなり、乱流になりやすい。そのため、ガス穴４４の周辺領域の抜熱が促進される。リフトピン穴４８の周辺領域を通過する穴用冷媒流路３６についても、これと同様の構造を採用してもよい。また、穴用冷媒流路３６の壁面（側面でも上下面でもよい）に、熱交換促進構造として、広域冷媒流路３２よりも表面粗さの粗い壁面を採用したり、壁面に凹凸を設けてもよい。壁面の表面粗さが粗い又は壁面に凹凸が設けられた穴用冷媒流路３６を流れる冷媒は、壁面が平滑な場合に比べて乱流になりやすい。そのため、穴の周辺領域の抜熱が促進される。また、穴用冷媒流路３６を蛇行させ、これを熱交換促進構造としてもよい。穴用冷媒流路３６を蛇行させることで、乱流になりやすい。そのため、穴の周辺領域の抜熱が促進される。
　上述した実施形態において、図８の拡大断面図に示すように、ガス穴４４の周辺領域におけるウエハＷから穴用冷媒流路３６の天井面までの距離ｄ１が、ウエハＷから広域冷媒流路３２の天井面までの距離ｄ２よりも短くなるようにしてもよい。こうすれば、穴用冷媒流路３６を流れる冷媒は、広域冷媒流路３２を流れる冷媒に比べて冷媒とウエハＷとの間の熱抵抗が小さくなる。そのため、ガス穴４４の周辺領域の抜熱が促進される。なお、図８では、穴用冷媒流路３６の上下方向の長さを広域冷媒流路３２よりも長くしたが、広域冷媒流路３２と同じ長さにしてもよい。リフトピン穴４８の周辺領域についても、これと同様の構造を採用してもよい。
　上述した実施形態では、複数ある穴用冷媒流路３６の全てを連結流路３８で連結したが、その全部又は一部を連結流路３８で連結しなくてもよい。例えば、図９に示すように、複数ある穴用冷媒流路３６の全てを独立させ、連結流路３８を用いなくてもよい。この場合、穴用冷媒流路３６のそれぞれに個別に冷媒供給装置を接続すればよい。また、この場合、各穴用冷媒流路３６の上流側（入口３６ｐ）及び下流側（出口３６ｑ）の少なくとも一方に補助流路３９を接続してもよい。あるいは、複数ある穴用冷媒流路３６を複数のグループに分け、２個以上の穴用冷媒流路３６を含むグループのみ、グループ内の穴用冷媒流路３６を連結流路３８で連結してもよい。この場合、グループごとに個別に冷媒供給装置を接続してもよく、各グループの上流側及び下流側の少なくとも一方に補助流路３９を接続してもよい。なお、上述した実施形態において、補助流路３９のうちの少なくとも一方を省略してもよい。
　上述した実施形態では、ガス穴４４の周辺領域の穴用冷媒流路３６は、ガス穴４４の全周を囲うように環状に形成し、入口３６ｐで分岐して環の反対側にある出口３６ｑで合流するようにしたが、ガス穴４４の周辺領域に形成されていればよく、その形状や出入口の配置は特に限定されない。例えば、図１０に示すように、ガス穴４４の周囲を囲うようにＣ字状に形成してもよい。図１０では、Ｃ字の一端にある入口３６ｐから他端にある出口３６ｑまで分岐なしで形成されている。また、ガス穴４４の周辺領域の穴用冷媒流路３６は形状を環状とし、入口３６ｐ及び出口３６ｑの配置を図１０と同様とし、入口３６ｐから出口３６ｑまで分岐なしで形成してもよい。また、ガス穴４４の周辺領域の穴用冷媒流路３６は、ガス穴４４の周囲を囲うように渦巻き状に形成してもよい。ガス穴４４の周辺領域の穴用冷媒流路３６は、穴の周囲の半周以上を囲うように形成されているものとしてもよい。リフトピン穴４８の周辺領域についても、これらと同様の構造を採用してもよい。
　上述した実施形態では、広域冷媒流路３２及び穴用冷媒流路３６は、同一平面上に形成されているものとしたが、ウエハ載置面２２ａに平行な平面を挟んで一方が上側に他方が下側になるように多段に形成されていてもよい。例えば、図１１に示すように、穴用冷媒流路３６が上側に、広域冷媒流路３２が下側になるように多段（図１１では２段）に形成されていてもよい。こうすれば、両流路を同一平面上に形成するよりも、両流路の配置の自由度を高めることができる。例えば、穴の周辺領域にも広域冷媒流路３２を配置して、穴の周辺領域の抜熱をより促進させることもできる。また、穴用冷媒流路３６が上側に配置されているため、図８で説明したのと同様に、ウエハＷから穴用冷媒流路３６の天井面までの距離ｄ１が、ウエハＷから広域冷媒流路３２の天井面までの距離ｄ２よりも短くなるため、穴の周辺領域の抜熱が促進される。図１１のウエハ載置台１０では、広域冷媒流路３２は、図１２に示すように、広域冷媒流路３２を通る水平面で切断した断面を上から見たときに、冷却基材３０のうちウエハ載置面２２ａに対応する全域にわたって入口３２ｐから出口３２ｑまで一筆書きの要領で形成されている。ここでは、広域冷媒流路３２は、ガス穴４４の周辺領域及びリフトピン穴４８の周辺領域にも配置した。図１１のウエハ載置台１０では、穴用冷媒流路３６は、図１３に示すように、穴用冷媒流路３６を通る水平面で切断した断面を上から見たときの形状が、上述した実施形態の穴用冷媒流路３６について図３の断面を上から見たときの形状と同形状に形成されている。このように、広域冷媒流路３２をガス穴４４の周辺領域及びリフトピン穴４８の周辺領域にも配置すれば、穴の周辺領域における冷媒流路の体積率を穴の周辺領域に配置された広域冷媒流路３２の分だけ増やすことができる。このとき、穴の周辺領域における冷媒流路の体積率が、穴の周辺領域を外れた領域における冷媒流路の体積率よりも大きくなるようにすることが好ましい。こうすれば、穴の周辺領域の抜熱がより促進される。
　上述した実施形態では、ガス穴４４の全て及びリフトピン穴４８の全ての周辺領域に穴用冷媒流路３６を設けたが、特にこれに限定されない。例えば、これらの穴のうちの一部の穴の周辺領域（例えば特にホットスポットになりやすい領域）に穴用冷媒流路３６を設けてもよい。また、これらに代えて又はこれらに加えて、端子穴５１や、図示しない測温穴など、冷却基材３０を上下方向に貫通する穴の周辺領域に穴用冷媒流路を設けてもよい。測温穴は、熱電対などの測温部材が挿通される穴である。なお、端子穴５１の周辺領域の穴用冷媒流路や測温穴の周辺領域の穴用冷媒流路について、穴用冷媒流路３６で説明した各態様を採用してもよい。
　上述した実施形態では、ガス穴４４やリフトピン穴４８といった、冷却基材を上下方向に貫通する穴の周辺領域に穴用冷媒流路３６を設けたが、特にこれに限定されず、ホットスポットになりやすい所定の局所領域に局所冷媒流路を設けてもよい。例えば、冷媒温度が高くなる冷媒出口近傍など、抜熱能力が周辺よりも局所的に劣る傾向のある領域に局所冷媒流路を設けてもよい。また、構造や材質が周辺と異なることなどにより、抜熱能力が周辺よりも局所的に劣る傾向にある領域に局所冷媒流路を設けてもよい。
　上述した実施形態では、冷却基材３０をＭＭＣで作製したが、特にこれに限定されない。冷却基材３０を金属（例えばアルミニウムやチタン、モリブデン、タングステン及びそれらの合金）で作製してもよい。また、冷却基材３０をセラミックマトリックス複合材料（ＣＭＣ）で作製してもよい。なお、ＭＭＣもＣＭＣも金属とセラミックとの複合材料である。ＣＭＣ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。
　上述した実施形態では、セラミック基材２０と冷却基材３０とを熱伝導率が良く発明の効果が高い金属接合層４０を介して接合したが、特にこれに限定されない。例えば、金属接合層４０の代わりに、樹脂接合層を用いてもよい。
　上述した実施形態では、広域冷媒流路３２を平面視したときの形状を渦巻き状としたが、特にこれに限定されない。例えば、広域冷媒流路３２を平面視したときの形状をジグザグ状としてもよい。具体的には、平面視で冷却基材３０の中心を対称中心とする点対称の外周付近の２点に入口と出口を設け、入口から出口まで一筆書きの要領でジグザグになるように広域冷媒流路３２を形成してもよい。
　上述した実施形態では、セラミック基材２０の中央部２２にウエハ吸着用電極２６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し、ヒータ電極（抵抗発熱体）を内蔵してもよい。また、セラミック基材２０の外周部２４にフォーカスリング（ＦＲ）吸着用電極を内蔵してもよいし、ＲＦ電極やヒータ電極を内蔵してもよい。
　上述した実施形態では、図５Ａのセラミック焼結体１２０はセラミック粉末の成形体をホットプレス焼成することにより作製したが、そのときの成形体は、テープ成形体を複数枚積層して作製してもよいし、モールドキャスト法によって作製してもよいし、セラミック粉末を押し固めることによって作製してもよい。
　本出願は、２０２２年３月１日に出願された日本国特許出願第２０２２－３０７９０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。
　本発明のウエハ載置台は、例えば半導体製造装置に用いられる。
１０　ウエハ載置台、２０　セラミック基材、２２　中央部、２２ａ　ウエハ載置面、２２ｂ　シールバンド、２２ｃ　小突起、２２ｄ　基準面、２４　外周部、２４ａ　フォーカスリング載置面、２６　ウエハ吸着用電極、３０　冷却基材、３２　広域冷媒流路、３２ｐ　入口、３２ｑ　出口、３３　広域冷媒供給装置、３４　フランジ部、３６　穴用冷媒流路、３６ａ　フィン、３６ｂ　狭小部、３６ｐ　入口、３６ｑ　出口、３７　穴用冷媒供給装置、３８　連結流路、３９　補助流路、３９ｐ　入口、３９ｑ　出口、４０　金属接合層、４２　絶縁膜、４４　ガス穴、４６　ガス供給源、４８　リフトピン穴、５１　端子穴、５２　ウエハ吸着用直流電源、５３　ローパスフィルタ（ＬＰＦ）、５４　給電端子、５５　絶縁管、６２　ＲＦ電源、６３　ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）、６４　給電端子、７０　クランプ部材、７０ａ　内周段差面、７２　ボルト、７８　フォーカスリング、９４　チャンバ、９６　設置板、９８　シャワーヘッド、１１０　接合体、１２０　セラミック焼結体、１３０　ＭＭＣブロック、１３１　ＭＭＣ円板部材、１３２　溝、１３５　金属接合層、１３６　ＭＭＣ円板部材、１３７　溝、１４４ａ　ガス穴上部、１４４ｂ　ガス穴中間部、１４４ｃ　ガス穴下部、１４８ａ　リフトピン穴上部、１４８ｂ　リフトピン穴中間部、１４８ｃ　リフトピン穴下部、１５１ａ　端子穴上部、１５１ｂ　端子穴中間部、１５１ｃ　端子穴下部、ｄ１，ｄ２　距離、Ｗ　ウエハ。

Claims (11)

  1. 　上面にウエハ載置面を有し、電極を内蔵するセラミック基材と、
    　前記セラミック基材の下面に接合され、前記セラミック基材を冷却する冷却基材と、
    　を備え、
    　前記冷却基材は、冷媒流路として、前記ウエハ載置面に対応する全域にわたって形成された広域冷媒流路と、所定の局所領域に形成され、前記広域冷媒流路とは独立して冷媒が供給される局所冷媒流路と、を有する、
    　ウエハ載置台。
  2. 　前記局所冷媒流路には、前記広域冷媒流路よりも、低温の前記冷媒が供給される、
    　請求項１に記載のウエハ載置台。
  3. 　前記局所冷媒流路には、前記広域冷媒流路よりも、高流量で前記冷媒が供給される、
    　請求項１又は２に記載のウエハ載置台。
  4. 　前記冷却基材のうち、前記局所領域における前記冷媒流路の体積率は、前記局所領域を外れた領域における前記冷媒流路の体積率よりも大きい、
    　請求項１又は２に記載のウエハ載置台。
  5. 　前記局所冷媒流路は、前記局所冷媒流路を流れる冷媒と前記ウエハ載置面に載置されるウエハとの熱交換を促進する熱交換促進構造を備えている、
    　請求項１又は２に記載のウエハ載置台。
  6. 　前記局所冷媒流路には、前記広域冷媒流路よりも、熱伝導率の大きい前記冷媒が供給される、
    　請求項１又は２に記載のウエハ載置台。
  7. 　前記局所冷媒流路には、前記広域冷媒流路よりも、比熱の大きい前記冷媒が供給される、
    　請求項１又は２に記載のウエハ載置台。
  8. 　前記広域冷媒流路と前記局所冷媒流路とは、前記ウエハ載置面に平行な同一平面上に形成されている、
    　請求項１又は２に記載のウエハ載置台。
  9. 　前記広域冷媒流路と前記局所冷媒流路とは、前記ウエハ載置面に平行な平面を挟んで一方が上側に他方が下側になるように多段に形成されている、
    　請求項１又は２に記載のウエハ載置台。
  10. 　前記冷却基材を上下方向に貫通する複数の穴を備え、
    　前記局所領域は、前記複数の穴のうちの少なくとも１つの穴の周辺領域である、
    請求項１又は２に記載のウエハ載置台。
  11. 　前記冷却基材を上下方向に貫通する複数の穴を備え、
    　前記局所領域は、前記複数の穴のうちの少なくとも１つの穴の周辺領域であり、
    　前記穴は、前記ウエハ載置台のうち前記電極から下方に向かって設けられ前記電極へ給電する給電部材が挿通される給電部材挿通穴、前記ウエハ載置台を上下方向に貫通しリフトピンが挿通されるリフトピン穴、前記ウエハ載置面を上下方向に貫通し前記ウエハ載置面にガスを供給するガス穴及び前記冷却基材を上下方向に貫通し測温部材が挿通される測温穴の少なくとも１つである、
    　請求項１又は２に記載のウエハ載置台。
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