JP6530701B2 - 静電チャック - Google Patents

Description

本明細書に開示される技術は、静電チャックに関する。

例えば半導体製造装置において、ウェハを静電引力により吸着して固定する静電チャックが用いられる。静電チャックの種類の１つとして、セラミックスにより形成された板状のセラミックス板と、セラミックス板の第１の方向における一方の面側に配置されるベース板とを備える静電チャックが知られている。セラミックス板の第１の方向における一方の面とは反対側の面（以下、「吸着面」という）にウェハが配置される。

セラミックス板には抵抗発熱体で構成されたヒータが設けられており、ヒータによりセラミックス板が温められ、セラミックス板の吸着面に配置されているウェハが温められる。また、セラミックス板の吸着面の温度が面方向において不均一になることを抑制するために、ヒータは、第１の方向視で、セラミックス板の中心と周縁との間に互いに間隔を空けて並べられた複数のヒータ部分を含んでいる。

ベース板の内部には冷媒流路が形成されており、冷媒流路に冷媒が流されることによりベース板が冷却され、ベース板に伝熱可能に配置されたセラミックス板が冷却される。また、ベース板には、第１の方向視で、冷媒流路とは異なる位置に空洞が形成されている。この空洞は、例えば、セラミックス板上に配置されたウェハをセラミックス板から離間させるためのリフトピンが挿入されるピン挿通孔や、ウェハとセラミックス板との間に流してウェハを冷却するための不活性ガス（例えばヘリウムガス）の流路である。

実用新案登録第３１８２１２０号公報

ベース板の空洞には冷媒流路が形成されていないため、セラミックス板の空洞に近い部分では、冷媒による冷却効果が低い。このため、セラミックス板において、空洞に近い部分に、それ以外の部分と同様にヒータ部分を配置すると、空洞に近い部分が高温になり、セラミックス板の吸着面の温度が面方向において不均一になるおそれがある。

本明細書では、上述した課題を解決することが可能な技術を開示する。

本明細書に開示される技術は、以下の形態として実現することが可能である。

（１）本明細書に開示される静電チャックは、抵抗発熱体で構成されたヒータが設けられ、セラミックスにより形成された板状のセラミックス板と、前記セラミックス板の第１の方向における一方の面側に配置され、内部に冷媒流路が形成されたベース板と、を備える静電チャックにおいて、前記ベース板には、前記第１の方向視で、前記冷媒流路とは異なる位置に空洞が形成されており、前記ヒータは、前記第１の方向視で、前記セラミックス板の中心と前記空洞とを通る仮想直線と重なる部分である重複ヒータ部分を複数含み、前記複数の重複ヒータ部分の内、前記第１の方向視で、前記空洞に最も近い第１の重複ヒータ部分を含む第１のヒータ層と、前記第１のヒータ層の少なくとも一部に電気的に接続されるとともに前記一方の面からの距離が前記第１のヒータ層とは異なる第２のヒータ層であって、前記複数の重複ヒータ部分の内、前記第１の方向視で、前記仮想直線と平行な第２の方向において、前記空洞に対して前記第１の重複ヒータ部分と同じ側に位置し、かつ、前記第１の重複ヒータ部分の次に前記空洞に近い第２の重複ヒータ部分を含む第２のヒータ層と、を備える。本静電チャックによれば、ヒータは、セラミックス板の中心と空洞とを通る仮想直線と重なる部分である重複ヒータ部分を複数含み、かつ、空洞に最も近い第１の重複ヒータ部分を含む第１のヒータ層と、空洞に対して第１の重複ヒータ部分と同じ側に位置し、かつ、第１の重複ヒータ部分の次に空洞に近い第２の重複ヒータ部分を含む第２のヒータ層とを備える。そして、第１のヒータ層と第２のヒータ層とは、一方の面からの距離が互いに異なる。これにより、第１のヒータ層と第２のヒータ層とが、一方の面から同じ距離の位置に形成された場合に比べて、第１の重複ヒータ部分と第２の重複ヒータ部分との距離が長くなるため、空洞に近いセラミックス部分の高温化に起因してセラミックス板の温度が不均一になることを抑制することができる。

（２）上記静電チャックにおいて、前記第１のヒータ層は、前記第２のヒータ層に比べて、前記セラミックス板の前記一方の面とは反対側の他方の面から離れている構成としてもよい。本静電チャックによれば、第１のヒータ層が、第２のヒータ層に比べて、セラミックス板の他方の面に近い場合に比べて、セラミックス板において空洞に近い部分が高温になることが抑えられるため、セラミックス板の温度が不均一になることを、より効果的に抑制することができる。

（３）上記静電チャックにおいて、前記第２のヒータ層は、さらに、前記第１の方向視で、前記セラミックス板の中心周りの方向に沿って円弧状に延びている円弧ヒータ部分であって、前記仮想直線に直交する方向において、前記空洞を間に挟んで配置されている一対のヒータ端部を有する円弧ヒータ部分を含み、前記第１の重複ヒータ部分は、前記第１の方向視で、前記空洞を避けつつ前記一対のヒータ端部の一方から他方へと延びており、かつ、前記一対のヒータ端部に電気的に接続されている構成としてもよい。本静電チャックによれば、セラミック絶縁体の中心周りの方向において、第１のヒータ層と隣り合う円弧ヒータ部分が、第２の重複ヒータ部分と同じ第２のヒータ層に含まれている構成としてもよい。このため、円弧ヒータ部分が第１のヒータ層に形成されている場合に比べて、ヒータを空洞から離しつつ、セラミックス板の温度が不均一になることを、より効果的に抑制することができる。

（４）上記静電チャックにおいて、前記セラミックス板には、前記第１の方向に貫通している第１のピン挿通孔が形成され、前記空洞は、前記第１の方向に前記ベース板を貫通しており、前記第１のピン挿通孔に連通している第２のピン挿通孔である構成としてもよい。セラミックス板において、リフトピンのピン挿通孔に近い部分の高温化に起因してセラミックス板の温度が不均一になることを抑制することができる。

（５）上記静電チャックにおいて、前記セラミックス板には、前記第１の方向に沿ってガス排出孔が形成され、前記空洞は、前記第１の方向に前記ベース板を貫通しており、前記ガス排出孔に連通しているガス流路である構成としてもよい。セラミックス板において、ガス流路に近い部分の高温化に起因してセラミックス板の温度が不均一になることを抑制することができる。

（６）上記静電チャックにおいて、さらに、前記セラミックス板の内部に設けられている電極を備え、前記空洞は、前記電極に電気的に接続されている接続端子が収容される収容孔である構成としてもよい。セラミックス板において、接続端子の収容孔に近い部分の高温化に起因してセラミックス板の温度が不均一になることを抑制することができる。

（７）上記静電チャックにおいて、前記第１の方向視で、前記第２のヒータ層は、前記空洞に重ならない構成としてもよい。本静電チャックによれば、第２のヒータ層が空洞に重なる場合に比べて、セラミックス板において、空洞に近い部分の高温化に起因してセラミックス板の温度が不均一になることを抑制することができる。

本明細書によって開示される技術は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、静電チャックのヒータの配置方法および静電チャックを備える半導体装置等の形態で実現することが可能である。

第１実施形態における静電チャック１０の外観構成を示す斜視図である。 静電チャック１０の上側のＸＹ平面構成を示す説明図である。 図２のＩＩＩ−ＩＩＩの位置における静電チャック１０のＸＺ断面構成を示す説明図である。 図３のＩＶ−ＩＶの位置における静電チャック１０のＸＹ断面構成を示す説明図である。 図３のＶ−Ｖの位置における静電チャック１０のＸＹ断面構成を示す説明図である。 図３のＶＩ−ＶＩの位置における静電チャック１０のＸＹ断面構成を示す説明図である。 図３のＶＩＩ−ＶＩＩの位置における静電チャック１０のＸＹ断面構成を示す説明図である。 図３のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩの位置における静電チャック１０のＸＹ断面構成を示す説明図である。 図３のＩＸ−ＩＸの位置における静電チャック１０のＸＹ断面構成を示す説明図である。 図３のＸ−Ｘの位置における静電チャック１０のＸＹ断面構成を示す説明図である。 図２のＸＩ−ＸＩの位置における静電チャック１０のＸＺ断面構成を示す説明図である。 第２実施形態における静電チャック１０ＡのＸＹ断面構成を示す説明図である。

Ａ．第１実施形態：
Ａ−１．静電チャック１０の構成：
図１は、本実施形態における静電チャック１０の外観構成を示す斜視図であり、図２は、静電チャック１０の上側のＸＹ平面構成を示す説明図であり、図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩの位置における静電チャック１０のＸＺ断面構成を示す説明図である。各図には、方向を特定するための互いに直交するＸＹＺ軸が示されている。本明細書では、便宜的に、Ｚ軸正方向を上方向といい、Ｚ軸負方向を下方向というものとするが、静電チャック１０は実際にはそのような向きとは異なる向きで設置されてもよい。図４以降についても同様である。

静電チャック１０は、対象物（例えばウェハＷ）を静電引力により吸着して固定する装置である。静電チャック１０は、セラミックス板１００と、ベース板２００と、接着層３００とを備える。セラミックス板１００とベース板２００とは、所定の配列方向（本実施形態では上下方向（Ｚ軸方向））に並べて配置されている。接着層３００は、セラミックス板１００の下面（以下、「第１の接合面１０２」という）と、ベース板２００の上面（以下、「第２の接合面２０２」という）との間に配置され、セラミックス板１００とベース板２００とを接着している。接着層３００は、例えば熱硬化型接着剤で形成されている。セラミックス板１００のベース板２００とは反対側の表面（上面 以下、「吸着面１０４」という）にウェハＷが配置される。なお、上記配列方向（上下方向）は、特許請求の範囲における第１の方向に相当する。以下、ベース板２００のセラミックス板１００とは反対側の表面（下面）を、「底面２０４」という。

セラミックス板１００は、円形の平板形状部材であり、セラミックス（例えば、アルミナや窒化アルミニウム）により形成されている。セラミックス板１００の内部には、電極４００と、ヒータ５００とが設けられている。電極４００は、例えば、タングステンやモリブデン等により形成されている。電極４００に電源（図示せず）から電圧が印加されると、電極４００に静電引力が発生し、この静電引力によってウェハＷが吸着面１０４に吸着され固定される。ヒータ５００は、例えば、タングステンやモリブデン等の抵抗発熱体で構成されており、ヒータ５００によりセラミックス板１００が温められ、セラミックス板１００の吸着面１０４に配置されているウェハＷが温められる。

ベース板２００は、セラミックス板１００より径が大きい円形の平板形状部材であり、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金等の金属により形成されている。ベース板２００の内部には冷媒流路２１０が形成されており、冷媒流路２１０に冷媒ＣＦが流されることによりベース板２００が冷却され、ベース板２００から接着層３００を介してセラミックス板１００に伝熱されることにより、セラミックス板１００が冷却される。

静電チャック１０には、セラミックス板１００からベース板２００にわたって上下方向に延びている複数（本実施形態では３つ）のピン挿通孔１２が形成されている。各ピン挿通孔１２には、セラミックス板１００上に配置されたウェハＷを押し上げてセラミックス板１００の吸着面１０４から離間させるためのリフトピン（図示せず）が移動可能に挿通される。３つのピン挿通孔１２は、Ｚ方向に平行で静電チャック１０の中心位置を通る中心軸を中心とする仮想円上に等間隔で配列されている。静電チャック１０を構成する各層（セラミックス板１００、ベース板２００、接着層３００）には、上下方向に貫通する３つの孔が形成されており、各層に形成され互いに対応する孔同士は、上下方向に連通し、各ピン挿通孔１２を構成している。以下の説明では、ピン挿通孔１２を構成するために静電チャック１０の各層に形成された孔も、ピン挿通孔１２ということがある。なお、ピン挿通孔１２は、特許請求の範囲における第１のピン挿通孔および第２のピン挿通孔に相当する。

Ａ−２．セラミックス板１００の詳細構成：
図１から図３に示すように、セラミックス板１００は、円盤状の複数（本実施形態では７つ）のセラミックス層１１０〜１７０が上記配列方向に並べて配置されたセラミックス焼結体である。以下、７つのセラミックス層１１０〜１７０を、上から順に、「第１のセラミックス層１１０」「第２のセラミックス層１２０」・・・「第７のセラミックス層１７０」という。

図４は、図３のＩＶ−ＩＶの位置における静電チャック１０のＸＹ断面構成を示す説明図であり、第２のセラミックス層１２０の上面１２１が示されている。図５は、図３のＶ−Ｖの位置における静電チャック１０のＸＹ断面構成を示す説明図であり、第３のセラミックス層１３０の上面１３１が示されている。図６は、図３のＶＩ−ＶＩの位置における静電チャック１０のＸＹ断面構成を示す説明図である。第４のセラミックス層１４０の上面１４１が示されている。図７は、図３のＶＩＩ−ＶＩＩの位置における静電チャック１０のＸＹ断面構成を示す説明図であり、第５のセラミックス層１５０の上面１５１が示されている。図８は、図３のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩの位置における静電チャック１０のＸＹ断面構成を示す説明図であり、第６のセラミックス層１６０の上面１６１が示されている。図９は、図３のＩＸ−ＩＸの位置における静電チャック１０のＸＹ断面構成を示す説明図であり、第７のセラミックス層１７０の上面１７１が示されている。

図２から図５に示すように、セラミックス板１００には、第１のセラミックス層１１０から第３のセラミックス層１３０にわたって上下方向に延びている複数（本実施形態では４つ）の第１のガス孔１４が形成されている。各第１のガス孔１４は、ウェハＷとセラミックス板１００の吸着面１０４との間に流してウェハＷを冷却するための不活性ガス（例えばヘリウムガス）の流路を構成する。４つの第１のガス孔１４は、上述の中心軸を中心とし、３つのピン挿通孔１２が配列された仮想円より径が小さい仮想円上に等間隔で配列されている。各セラミックス層１１０〜１３０には、上下方向に貫通する４つの孔が形成されており、各層に形成され互いに対応する孔同士は、上下方向に連通し、第１のガス孔１４を構成している。以下の説明では、第１のガス孔１４を構成するために各セラミックス層１１０〜１３０に形成された孔も、第１のガス孔１４ということがある。第１のガス孔１４は、特許請求の範囲におけるガス排出孔に相当する。

さらに、セラミックス板１００には、第１のセラミックス層１１０から第３のセラミックス層１３０にわたって上下方向に延びる複数（本実施形態では４つ）の第２のガス孔１６が形成されている。各第２のガス孔１６も、第１のガス孔１４と同様、上述の不活性ガスの流路を構成する。４つの第２のガス孔１６は、上述の中心軸を中心とし、３つのピン挿通孔１２が配列された仮想円より径が大きい仮想円上に等間隔で配列されている。各セラミックス層１１０〜１３０に形成され互いに対応する孔同士は、上下方向に連通し、第２のガス孔１６を構成している。以下の説明では、第２のガス孔１６を構成するために各セラミックス層１１０〜１３０に形成された孔も、第２のガス孔１６ということがある。第２のガス孔１６は、特許請求の範囲におけるガス排出孔に相当する。

図４に示すように、第２のセラミックス層１２０の上面１２１には、平板形状の電極４００が配置されている。電極４００は、上述の中心軸を中心とし、３つのピン挿通孔１２が配列された仮想円より径が大きく、４つの第２のガス孔１６が配列された仮想円より径が小さい円形状である。電極４００には、上下方向に貫通し、第１のガス孔１４およびピン挿通孔１２のそれぞれを構成する孔が形成されている。また、図３から図８に示すように、電極４００の下面には、第２のセラミックス層１２０から第６のセラミックス層１６０にわたって上下方向に貫通する電極用ビア１３２の上端が電気的に接続されている。

図６に示すように、第４のセラミックス層１４０の上面１４１には、Ｚ方向視で、４つの第１のガス孔１４が配列された仮想円に重なる環状の第１のガス溝１４２が形成されており、各第１のガス孔１４に連通している（図３参照）。図３、図６から図９に示すように、第１のガス溝１４２は、第４のセラミックス層１４０から第７のセラミックス層１７０、接着層３００およびベース板２００にわたって上下方向に貫通する第１の第１のガス流入孔１４３に連通している。さらに、第４のセラミックス層１４０の上面１４１には、Ｚ方向視で、４つの第２のガス孔１６が配列された仮想円に重なる環状の第２のガス溝１４４が形成されており、各第２のガス孔１６に連通している（図３参照）。図６から図９に示すように、第２のガス溝１４４は、第４のセラミックス層１４０から第７のセラミックス層１７０、接着層３００およびベース板２００にわたって上下方向に貫通する第２の第２のガス流入孔１４５に連通している。ベース板２００に形成された第１のガス流入孔１４３および第２のガス流入孔１４５は、特許請求の範囲におけるガス流路に相当する。

図７および図８に示すように、第５のセラミックス層１５０および第６のセラミックス層１６０には、ヒータ５００が形成されている。ヒータ５００の構成については後述する。

図３および図９に示すように、第７のセラミックス層１７０、接着層３００およびベース板２００の電極用ビア１３２に対応する位置には、上下方向に貫通する電極用端子孔１７２が形成されている。電極用端子孔１７２内には、電極用端子１７４が収容されており、電極用端子１７４の上端は、第１のメタライズ層１７６を介して電極用ビア１３２の下端に電気的に接続されている。電極用端子孔１７２は、特許請求の範囲における収容孔に相当し、電極用端子１７４は、特許請求の範囲における接続端子に相当する。また、第７のセラミックス層１７０、接着層３００およびベース板２００の後述するヒータ用ビア１５６に対応する位置には、上下方向に貫通するヒータ用端子孔１８２が形成されている。ヒータ用端子孔１８２内には、ヒータ用端子１８４が収容されており、ヒータ用端子１８４の上端は、第２のメタライズ層１８６を介してヒータ用ビア１５６の下端に電気的に接続されている。

Ａ−３．ベース板２００の詳細構成：
図１０は、図３のＸ−Ｘの位置における静電チャック１０のＸＹ断面構成を示す説明図であり、ベース板２００の内部構造が示されている。ベース板２００は、第２の接合面２０２を構成する上壁と、底面２０４を構成する下壁と、環状の周壁２０６とを備える。ベース板２００の上壁と下壁と周壁２０６とによって内部空間が形成されている。ベース板２００の内部空間には、中心位置に位置する支持部２０８と、ベース板２００に貫通形成された各孔１２，１４３，１４５，１７２，１８２（以下、「空洞」という）をそれぞれ構成する複数の筒状部２０９とがベース板２００の上壁から下壁にわたって延びている。周壁２０６と筒状部２０９とによって形成される空間が、冷媒流路２１０である。また、ベース板２００の下壁には、外部から冷媒流路２１０内に冷媒ＣＦを供給する冷媒供給孔２１２と、冷媒流路２１０内から外部に冷媒ＣＦを排出する冷媒排出孔２１４とが形成されている。

Ａ−４．ヒータ５００の詳細構成：
図１１は、図２等のＸＩ−ＸＩの位置における静電チャック１０のＸＺ断面構成を示す説明図である。図７，図８および図１１に示すように、ヒータ５００は、メインヒータ層５１０と、サブヒータ層５２０とを備える。メインヒータ層５１０は、特許請求の範囲における第２のヒータ層に相当し、サブヒータ層５２０は、特許請求の範囲における第１のヒータ層に相当する。図３、図７および図１１に示すように、メインヒータ層５１０は、第５のセラミックス層１５０の上面１５１に配置されている。メインヒータ層５１０は、複数本（本実施形態では、１０本）のメインヒータ線５１２を備える。１０本のメインヒータ線５１２は、第５のセラミックス層１５０の中心側から順に略同心円上に並ぶように配置されている。複数のメインヒータ線５１２は、セラミックス板１００の径方向（以下、単に「径方向」ということがある）において、略同一間隔で並んでいる。なお、径方向は、特許請求の範囲における第２の方向に相当する。また、径方向において互いに隣り合うメインヒータ線５１２同士の距離は、全周にわたって略均一である。また、セラミックス板１００の周方向（以下、単に「周方向」ということがある）において、互いに隣り合うメインヒータ線５１２同士は、間隔を空けて配置されている。以下、１０本のメインヒータ線５１２を、「第１のメインヒータ線５１２Ａ」「第２のメインヒータ線５１２Ｂ」・・・「第１０のメインヒータ線５１２Ｊ」という。なお、メインヒータ線５１２は、特許請求の範囲における重複ヒータ部分、円弧ヒータ部分に相当し、メインヒータ線５１２の両端部が、特許請求の範囲におけるヒータ端部に相当する。

Ｚ方向視で、第５のセラミックス層１５０に形成されている上述の３つのピン挿通孔１２、第１のガス流入孔１４３、第２のガス流入孔１４５および電極用ビア１３２は、周方向において、互いに隣り合うメインヒータ線５１２同士の間に位置している。具体的には、Ｘ軸正方向側に位置するピン挿通孔１２は、第４のメインヒータ線５１２Ｄと第５のメインヒータ線５１２Ｅとの間と、第８のメインヒータ線５１２Ｈと第９のメインヒータ線５１２Ｉとの間とに位置している。Ｙ軸正方向側に位置するピン挿通孔１２は、第２のメインヒータ線５１２Ｂと第３のメインヒータ線５１２Ｃとの間と、第５のメインヒータ線５１２Ｅと第６のメインヒータ線５１２Ｆとの間とに位置している。Ｙ軸負方向側に位置するピン挿通孔１２は、第３のメインヒータ線５１２Ｃと第４のメインヒータ線５１２Ｄとの間と、第７のメインヒータ線５１２Ｇと第８のメインヒータ線５１２Ｈとの間とに位置している。第１のガス流入孔１４３は、第１のメインヒータ線５１２Ａと第２のメインヒータ線５１２Ｂとの間に位置している。第２のガス流入孔１４５は、第９のメインヒータ線５１２Ｉと第１０のメインヒータ線５１２Ｊとの間に位置している。電極用ビア１３２は、第６のメインヒータ線５１２Ｆと第７のメインヒータ線５１２Ｇとの間に位置している。以上のように、メインヒータ線５１２は、各孔１２，１４３，１４５および電極用ビア１３２の形成位置を回避するように配置されている。

また、第１のメインヒータ線５１２Ａの一端と第１０のメインヒータ線５１２Ｊの一端とには、第５のセラミックス層１５０から第６のセラミックス層１６０にわたって上下方向に貫通するヒータ用ビア１５６の上端が電気的に接続されている（図３参照）。

図３、図７、図８および図１１に示すように、サブヒータ層５２０は、第６のセラミックス層１６０の上面１６１に配置されている。サブヒータ層５２０は、複数本（本実施形態では、９本）のサブヒータ線５２２を備える。各サブヒータ線５２２は、Ｚ方向視で、周方向において互いに隣り合うメインヒータ線５１２同士の端を繋ぐとともに、各孔１２，１４３，１４５および電極用ビア１３２の形成位置を回避するように形成されている。以下、９本のサブヒータ線５２２を、「第１のサブヒータ線５２２Ａ」「第２のサブヒータ線５２２Ｂ」・・・「第９のサブヒータ線５２２Ｉ」という。なお、サブヒータ線５２２は、セラミックス板１００の中心と空洞とを通る仮想直線に重なり、かつ、空洞に最も近いため、特許請求の範囲における重複ヒータ部分、第１の重複ヒータ部分に相当する。また、径方向においてサブヒータ線５２２と隣り合うメインヒータ線５１２は、特許請求の範囲における第２の重複ヒータ部分に相当する。

具体的には、第１のガス流入孔１４３の近傍に配置されている第１のサブヒータ線５２２Ａは、第１のメインヒータ線５１２Ａの一端と第２のメインヒータ線５１２Ｂの一端とを繋ぐとともに、第１のガス流入孔１４３を中心に第５のセラミックス層１５０の中心側に突出する円弧状に形成されている。Ｘ軸正方向側に位置するピン挿通孔１２の近傍に位置する第４のサブヒータ線５２２Ｄは、第４のメインヒータ線５１２Ｄの一端と第５のメインヒータ線５１２Ｅの一端とを繋ぐとともに、ピン挿通孔１２を中心に第５のセラミックス層１５０の中央側に突出する円弧状に形成されている。Ｘ軸正方向側に位置するピン挿通孔１２の近傍に位置する第８のサブヒータ線５２２Ｈは、第８のメインヒータ線５１２Ｈの一端と第９のメインヒータ線５１２Ｉの一端とを繋ぐとともに、ピン挿通孔１２を中心に第５のセラミックス層１５０の周縁側に突出する円弧状に形成されている。

Ｙ軸正方向側に位置するピン挿通孔１２の近傍に位置する第２のサブヒータ線５２２Ｂは、第２のメインヒータ線５１２Ｂの一端と第３のメインヒータ線５１２Ｃの一端とを繋ぐとともに、ピン挿通孔１２を中心に第５のセラミックス層１５０の中央側に突出する円弧状に形成されている。Ｙ軸正方向側に位置するピン挿通孔１２の近傍に位置する第５のサブヒータ線５２２Ｅは、第５のメインヒータ線５１２Ｅの一端と第６のメインヒータ線５１２Ｆの一端とを繋ぐとともに、ピン挿通孔１２を中心に第５のセラミックス層１５０の周縁側に突出する円弧状に形成されている。電極用ビア１３２の近傍に配置されている第６のサブヒータ線５２２Ｆは、第６のメインヒータ線５１２Ｆの一端と第７のメインヒータ線５１２Ｇの一端とを繋ぐとともに、電極用ビア１３２を中心に第５のセラミックス層１５０の周縁側に突出する円弧状に形成されている。

Ｙ軸負方向側に位置するピン挿通孔１２の近傍に位置する第３のサブヒータ線５２２Ｃは、第３のメインヒータ線５１２Ｃの一端と第４のメインヒータ線５１２Ｄの一端とを繋ぐとともに、ピン挿通孔１２を中心に第５のセラミックス層１５０の中央側に突出する円弧状に形成されている。Ｙ軸負方向側に位置するピン挿通孔１２の近傍に位置する第７のサブヒータ線５２２Ｇは、第７のメインヒータ線５１２Ｇの一端と第８のメインヒータ線５１２Ｈの一端とを繋ぐとともに、ピン挿通孔１２を中心に第５のセラミックス層１５０の周縁側に突出する円弧状に形成されている。第２のガス流入孔１４５の近傍に配置されている第９のサブヒータ線５２２Ｉは、第９のメインヒータ線５１２Ｉの一端と第１０のメインヒータ線５１２Ｊの一端とを繋ぐとともに、第２のガス流入孔１４５を中心に第５のセラミックス層１５０の周縁側に突出する円弧状に形成されている。

図１１に示すように、各サブヒータ線５２２の両端は、ヒータ用ビア１５６を介して、周方向において隣り合う一対のメインヒータ線５１２のそれぞれに電気的に接続されている。このようにして、メインヒータ線５１２とサブヒータ線５２２とはヒータ用ビア１５６を介して直列に接続されている。具体的には、図１１に示すように、第９のサブヒータ線５２２Ｉの一端は、ヒータ用ビア１５６を介して、第９のメインヒータ線５１２Ｉの一端に電気的に接続され、第９のサブヒータ線５２２Ｉの他端は、ヒータ用ビア１５６を介して、第１０のメインヒータ線５１２Ｊの一端に電気的に接続されている。

Ａ−５．本実施形態の効果：
上述したように、ベース板２００には、空洞（孔１２，１４３，１４５，１７２，１８２）が形成されており、各空洞が形成された部分には冷媒流路２１０を形成することができない。従って、セラミックス板１００において、空洞に近い部分では、冷媒による冷却効果が低い。このため、セラミックス板１００において、空洞に近い部分に、空洞から離れた部分と同様に、ヒータ線を径方向に等間隔に配置すると、空洞に近い部分が高温になり、セラミックス板１００の吸着面１０４の温度が面方向において不均一になるおそれがある。

これに対して、本実施形態によれば、径方向において、空洞に最も近い部分に位置するサブヒータ線５２２は第６のセラミックス層１６０に配置され、当該サブヒータ線５２２の次に空洞に近いメインヒータ線５１２は、第６のセラミックス層１６０とは異なる第５のセラミックス層１５０に配置されている。従って、サブヒータ線５２２とメインヒータ線５１２とが同一層（第５のセラミックス層１５０）に形成されている場合に比べて、サブヒータ線５２２とメインヒータ線５１２との距離が長くなる。また、吸着面１０４からサブヒータ線５２２までの距離と吸着面１０４からメインヒータ線５１２までの距離とが異なるため、サブヒータ線５２２およびメインヒータ線５１２から吸着面１０４への総伝熱量を低減することができる。このため、空洞に近い部分の高温化に起因してセラミックス板１００の温度が不均一になることを抑制することができる。

また、Ｚ方向視で、空洞を回避するようにヒータ５００を配置しようとすると、メインヒータ線５１２とサブヒータ線５２２とが近くなり、高温になるおそれがある。例えば、第８のサブヒータ線５２２Ｈと第９のメインヒータ線５１２Ｉとは、他の部分よりも近くなっている。しかし、本実施形態では、メインヒータ線５１２とサブヒータ線５２２とは、互いに異なる層に配置されている。従って、メインヒータ線５１２とサブヒータ線５２２とが同じ層に配置される場合に比べて、Ｚ方向視でメインヒータ線５１２とサブヒータ線５２２とを近くに配置しつつ、セラミックス板１００が部分的に高温になることを抑制することができる。

また、サブヒータ線５２２に対して、周方向に隣り合うメインヒータ線５１２（円弧ヒータ部分）と径方向に隣り合うメインヒータ線５１２とが、同じ第５のセラミックス層１５０に配置されている。例えば、第６のサブヒータ線５２２Ｆに対して、周方向に隣り合う第６のメインヒータ線５１２Ｆ等と、径方向に隣り合う第９のメインヒータ線５１２Ｉとが第５のセラミックス層１５０に配置されている。このため、円弧ヒータ部分が第１のヒータ層に形成されている場合に比べて、ヒータ５００を空洞から離しつつ、セラミックス板１００の温度が不均一になることを、より効果的に抑制することができる。

さらに、図３および図７に示すように、Ｚ方向視で、メインヒータ線５１２はベース板２００の空洞に重ならない。これにより、メインヒータ線５１２がベース板２００の空洞に重なる場合に比べて、セラミックス板１００において、空洞に近い部分の高温化に起因してセラミックス板１００の温度が不均一になることを抑制することができる。

また、空洞に最も近いサブヒータ線５２２は、当該サブヒータ線５２２の次に空洞に近いメインヒータ線５１２に比べて、吸着面１０４から遠いセラミックス層に配置されている。従って、サブヒータ線５２２が、メインヒータ線５１２に比べて吸着面１０４に近いセラミックス層に配置されている場合に比べて、セラミックス板１００において、空洞に近い部分が高温になることが抑えられるため、セラミックス板１００の温度が不均一になることを、より効果的に抑制することができる。また、Ｚ方向視で、メインヒータ線５１２全体の配置面積は、サブヒータ線５２２全体の配置面積より広い。このため、本実施形態のように、配置面積が相対的に広いメインヒータ線５１２を、配置面積が相対的に狭いサブヒータ線５２２より吸着面１０４に近い位置に配置すれば、ヒータ５００全体の発熱量を効率良く吸着面１０４に伝えることができる。

Ｂ．第２実施形態：
図１２は、第２実施形態の静電チャック１０ＡのＸＹ断面構成を示す説明図である。第２実施形態の静電チャック１０Ａの構成の内、第１実施形態の静電チャック１０と同一の構成については、同一符号を付すことによって、その説明を省略する。

静電チャック１０Ａに備えられているセラミックス板１００Ａの内部にはヒータ５００Ａが設けられており、ヒータ５００は、メインヒータ層５３０と、サブヒータ層５４０とを備える。メインヒータ層５３０は、特許請求の範囲における第２のヒータ層に相当し、サブヒータ層５４０は、特許請求の範囲における第１のヒータ層に相当する。図１２に示すように、メインヒータ層５３０は、第５のセラミックス層１５０Ａの上面１５１Ａに配置されている。メインヒータ層５３０は、互いに電気的に接続されておらず独立に温度制御が可能な複数本（本実施形態では、２本）のメインヒータ線５３２を備える。第５のセラミックス層１５０Ａの周縁側に位置する第１のメインヒータ線５３２Ａの両端のそれぞれは、ヒータ用ビア１５６Ａに電気的に接続されている。また、第５のセラミックス層１５０Ａの中央側に位置する第２のメインヒータ線５３２Ｂの一端も、ヒータ用ビア１５６Ａの上端に電気的に接続されている。

各ヒータ用ビア１５６Ａの下端は、第５のセラミックス層１５０Ａの下に位置する第６のセラミックス層（図示せず）に形成された３本の導通パターン５４４のそれぞれの一端に電気的に接続されている。各導通パターン５４４の他端は、第６のセラミックス層の中央側に位置し、ビア（図示せず）を介して、ベース板２００に形成された４つのヒータ用端子孔５５２の内の１つに収容されたヒータ用端子（図示せず）に電気的に接続されている。なお、４つのヒータ用端子孔５５２は、Ｚ方向視で、上述の中心軸を中心とする仮想円上に等間隔で配列されている。

サブヒータ層５４０は、第６のセラミックス層の上面に配置されているサブヒータ線５４２を備える。サブヒータ線５４２は、Ｚ方向視で、セラミックス板１００Ａの中央側に位置し、４つのヒータ用端子孔５５２を回避するように配置されている。具体的には、サブヒータ線５４２は、４つヒータ用端子孔５５２とメインヒータ線５３２との間の領域に環状に配置されている。サブヒータ線５４２の一端は、ヒータ用ビア１５４Ａを介して第２のメインヒータ線５３２Ｂに電気的に接続されており、他端は、ビア（図示せず）を介して、ヒータ用端子孔５５２内に収容されたヒータ用端子に電気的に接続されている。

以上のように、本実施形態によれば、４つのヒータ用端子孔５５２に最も近いサブヒータ線５４２は第６のセラミックス層に配置され、４つのヒータ用端子孔５５２に次に近い第２のメインヒータ線５３２Ｂは第５のセラミックス層１５０Ａに配置されている。従って、サブヒータ線５４２と第２のメインヒータ線５３２Ｂとが同一層に形成されている場合に比べて、サブヒータ線５４２と第２のメインヒータ線５３２Ｂとの距離が長くなる。また、吸着面１０４からサブヒータ線５４２までの距離と、吸着面１０４から第２のメインヒータ線５３２Ｂまでの距離とが異なるため、サブヒータ線５４２およびメインヒータ線５３２Ｂから吸着面１０４への総伝熱量を低減することができる。このため、４つのヒータ用端子孔５５２に近い部分の高温化に起因してセラミックス板１００の温度が不均一になることを抑制することができる。

Ｃ．変形例：
本明細書で開示される技術は、上述の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の形態に変形することができ、例えば次のような変形も可能である。

上記実施形態では、サブヒータ線５２２は、メインヒータ線５１２に比べて、吸着面１０４から遠いセラミックス層に配置されているとしているが、サブヒータ線５２２が、メインヒータ線５１２に比べて吸着面１０４に近いセラミックス層に配置されているとしてもよい。

上記実施形態において、Ｚ方向視で、メインヒータ線５１２の一部が、ベース板２００の空洞に重なってもよい。

上記実施形態では、ヒータ５００，５００Ａの全体が、セラミックス板１００の内部に設けられているとしているが、ヒータ５１０，５３０の少なくとも一部が、セラミックス板１００の外部（例えばセラミックス板１００の下面）に設けられているとしてもよい。

上記実施形態では、ベース板の空洞として、ベース板２００を貫通する孔（ピン挿通孔１２等）を例示したが、これに限定されず、ベース板２００を貫通しない凹所（有底孔 例えば、温度センサの収容空間）でもよい。

上記実施形態では、セラミックス板１００は、単極方式が採用され、１つの電極４００を備えるとしているが、双極方式が採用され、一対の電極を備えるとしてもよい。

また、上記実施形態において、セラミックス板１００を構成するセラミックス層の個数は、あくまで一例であり、セラミックス層の個数はセラミックス板１００に要求される機能等に応じて適宜決められる。

１０，１０Ａ：静電チャック １２：ピン挿通孔 １４：第１のガス孔 １６：第２のガス孔 １００，１００Ａ：セラミックス板 １０２：接合面 １０４：吸着面 １１０〜１７０：セラミックス層 １３２：電極用ビア １４２：第１のガス溝 １４３：第１のガス流入孔 １４４：第２のガス溝 １４５：第２のガス流入孔 １５４Ａ，１５６，１５６Ａ：ヒータ用ビア １７２：電極用端子孔 １７４：電極用端子 １７６，１８６：メタライズ層 １８２，５５２：ヒータ用端子孔 １８４：ヒータ用端子 ２００：ベース板 ２０２：接合面 ２０４：底面 ２０６：周壁 ２０８：支持部 ２０９：筒状部 ２１０：冷媒流路 ２１２：冷媒供給孔 ２１４：冷媒排出孔 ３００：接着層 ４００：電極 ５００，５００Ａ：ヒータ ５１０，５３０：メインヒータ層 ５１２（５１２Ａ〜５１２Ｊ），５３２（５３２Ａ，５３２Ｂ）：メインヒータ線 ５２０，５４０：サブヒータ層 ５２２（５２２Ａ〜５２２Ｉ），５４２：サブヒータ線 ５４４：導通パターン ＣＦ：冷媒 Ｗ：ウェハ

Claims (7)

1. 抵抗発熱体で構成されたヒータが設けられ、セラミックスにより形成された板状のセラミックス板と、前記セラミックス板の第１の方向における一方の面側に配置され、内部に冷媒流路が形成されたベース板と、を備える静電チャックにおいて、
   前記ベース板には、前記第１の方向視で、前記冷媒流路とは異なる位置に空洞が形成されており、
   前記ヒータは、
   前記第１の方向視で、前記セラミックス板の中心と前記空洞とを通る仮想直線と重なる部分である重複ヒータ部分を複数含み、
   前記複数の重複ヒータ部分の内、前記第１の方向視で、前記空洞に最も近い第１の重複ヒータ部分を含む第１のヒータ層と、
   前記第１のヒータ層の少なくとも一部に電気的に接続されるとともに前記一方の面からの距離が前記第１のヒータ層とは異なる第２のヒータ層であって、前記複数の重複ヒータ部分の内、前記第１の方向視で、前記仮想直線と平行な第２の方向において、前記空洞に対して前記第１の重複ヒータ部分と同じ側に位置し、かつ、前記第１の重複ヒータ部分の次に前記空洞に近い第２の重複ヒータ部分を含む第２のヒータ層と、を備える、ことを特徴とする静電チャック。
2. 請求項１に記載の静電チャックにおいて、
   前記第１のヒータ層は、前記第２のヒータ層に比べて、前記セラミックス板の前記一方の面とは反対側の他方の面から離れている、ことを特徴する静電チャック。
3. 請求項１または請求項２に記載の静電チャックにおいて、
   前記第２のヒータ層は、さらに、前記第１の方向視で、前記セラミックス板の中心周りの方向に沿って円弧状に延びている円弧ヒータ部分であって、前記仮想直線に直交する方向において、前記空洞を間に挟んで配置されている一対のヒータ端部を有する円弧ヒータ部分を含み、
   前記第１の重複ヒータ部分は、前記第１の方向視で、前記空洞を避けつつ前記一対のヒータ端部の一方から他方へと延びており、かつ、前記一対のヒータ端部に電気的に接続されている、ことを特徴とする静電チャック。
4. 請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の静電チャックにおいて、
   前記セラミックス板には、前記第１の方向に貫通している第１のピン挿通孔が形成され、
   前記空洞は、前記第１の方向に前記ベース板を貫通しており、前記第１のピン挿通孔に連通している第２のピン挿通孔である、ことを特徴とする静電チャック。
5. 請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載の静電チャックにおいて、
   前記セラミックス板には、前記第１の方向に沿ってガス排出孔が形成され、
   前記空洞は、前記第１の方向に前記ベース板を貫通しており、前記ガス排出孔に連通しているガス流路である、ことを特徴とする静電チャック。
6. 請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載の静電チャックにおいて、
   さらに、前記セラミックス板の内部に設けられている電極を備え、
   前記空洞は、前記電極に電気的に接続されている接続端子が収容される収容孔である、ことを特徴とする静電チャック。
7. 請求項１から請求項６までのいずれか一項に記載の静電チャックにおいて、
   前記第１の方向視で、前記第２のヒータ層は、前記空洞に重ならない、ことを特徴とする静電チャック。

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