特許 5987966 静電チャックおよびウェーハ処理装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5987966

(24)【登録日】2016年8月19日

(45)【発行日】2016年9月7日

(54)【発明の名称】静電チャックおよびウェーハ処理装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/683 20060101AFI20160825BHJP

   H02N 13/00 20060101ALI20160825BHJP

   B23Q 3/15 20060101ALN20160825BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/68 R

   H02N13/00 D

   !B23Q3/15 D

【請求項の数】13

【全頁数】26

(21)【出願番号】特願2015-238822(P2015-238822)

(22)【出願日】2015年12月7日

(65)【公開番号】特開2016-115933(P2016-115933A)

(43)【公開日】2016年6月23日

【審査請求日】2015年12月28日

(31)【優先権主張番号】特願2014-249729(P2014-249729)

(32)【優先日】2014年12月10日

(33)【優先権主張国】JP

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000010087

【氏名又は名称】ＴＯＴＯ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100108062

【弁理士】

【氏名又は名称】日向寺 雅彦

(72)【発明者】

【氏名】穴田 和輝

(72)【発明者】

【氏名】吉井 雄一

【審査官】 梶尾 誠哉

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００６−３１０８３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平８−１２５００１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−７１６４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第０１／７８４５５（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／６８３

Ｈ０２Ｎ １３／００

Ｂ２３Ｑ ３／１５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

処理対象物を載置する第１主面と、前記第１主面とは反対側の第２主面と、を有し、多結晶セラミック焼結体であるセラミック誘電体基板と、
前記セラミック誘電体基板に設けられた電極層と、
前記第２主面の側に設けられ前記セラミック誘電体基板を支持するベースプレートと、
前記電極層と前記ベースプレートとの間に設けられたヒータと、
を備え、
前記ベースプレートは、前記ベースプレートを貫通する貫通孔と、前記処理対象物の温度を調整する媒体を通す連通路と、を有し、
前記第１主面に対して垂直な方向にみたときに、前記ヒータのうちの少なくとも一部は、前記貫通孔に最も近接した前記連通路の第１の部分からみて前記貫通孔の側に存在し、
前記第１主面に対して垂直な方向にみたときに、前記ヒータの前記一部、及び、前記連通路の前記第１の部分を含む一部は、それぞれ、前記貫通孔を取り囲む形状を有することを特徴とする静電チャック。

【請求項2】

前記第１主面に対して垂直な方向にみたときに、前記第１の部分と前記貫通孔の中心軸との間の距離は、前記貫通孔に最も近接した前記ヒータの第２の部分と前記貫通孔の中心軸との間の距離よりも大きいことを特徴とする請求項１記載の静電チャック。

【請求項3】

処理対象物を載置する第１主面と、前記第１主面とは反対側の第２主面と、を有し、多結晶セラミック焼結体であるセラミック誘電体基板と、
前記セラミック誘電体基板に設けられた電極層と、
前記第２主面の側に設けられ前記セラミック誘電体基板を支持するベースプレートと、
前記電極層と前記ベースプレートとの間に設けられたヒータと、
を備え、
前記ベースプレートは、前記ベースプレートを貫通する貫通孔と、前記処理対象物の温度を調整する媒体を通す連通路と、を有し、
前記第１主面に対して垂直な方向にみたときに、前記ヒータのうちの少なくとも一部は、前記貫通孔に最も近接した前記連通路の第１の部分からみて前記貫通孔の側に存在し、
前記第１主面に対して垂直な方向にみたときに、前記第１の部分と前記貫通孔の中心軸との間の距離は、前記貫通孔に最も近接した前記ヒータの第２の部分と前記貫通孔の中心軸との間の距離よりも大きく、
前記第１主面に対して垂直な方向にみたときに、前記第１の部分と前記連通路のうちの前記貫通孔の側のいずれか２つの部分とを通る第１の仮想円の中心と、前記第２の部分と前記ヒータのうちの前記貫通孔の側のいずれか２つの部分とを通る第２の仮想円の中心と、の間の距離は、０．２ミリメートル以下であることを特徴とする静電チャック。

【請求項4】

処理対象物を載置する第１主面と、前記第１主面とは反対側の第２主面と、を有し、多結晶セラミック焼結体であるセラミック誘電体基板と、
前記セラミック誘電体基板に設けられた電極層と、
前記第２主面の側に設けられ前記セラミック誘電体基板を支持するベースプレートと、
前記電極層と前記ベースプレートとの間に設けられたヒータと、
を備え、
前記ベースプレートは、前記ベースプレートを貫通する貫通孔と、前記処理対象物の温度を調整する媒体を通す連通路と、を有し、
前記第１主面に対して垂直な方向にみたときに、前記ヒータのうちの少なくとも一部は、前記貫通孔に最も近接した前記連通路の第１の部分からみて前記貫通孔の側に存在し、
前記第１主面に対して垂直な方向にみたときに、前記第１の部分と前記貫通孔の中心軸との間の距離は、前記貫通孔に最も近接した前記ヒータの第２の部分と前記貫通孔の中心軸との間の距離よりも大きく、
前記第１主面に対して垂直な方向にみたときに、前記第１の部分と前記連通路のうちの前記貫通孔の側のいずれか２つの部分とを通る第１の仮想円の中心は、前記第２の部分と前記ヒータのうちの前記貫通孔の側のいずれか２つの部分とを通る第２の仮想円の中心と重なることを特徴とする静電チャック。

【請求項5】

前記第１主面に対して垂直な方向にみたときに、前記第１の部分における前記連通路の幅は、前記第２の部分における前記ヒータの幅よりも広いことを特徴とする請求項２〜４のいずれか１つに記載の静電チャック。

【請求項6】

前記第１主面に対して垂直な方向にみたときに、前記第２の仮想円が前記ヒータと交わる部分の長さは、前記第２の仮想円の円周の長さに対して５０パーセント以上、８０パーセント以下であることを特徴とする請求項３または４に記載の静電チャック。

【請求項7】

前記ヒータは、
第１の方向から前記第１の方向とは異なる第２の方向へ屈曲した第１の折り返し部を有する第１のヒータと、
前記第１のヒータと近接して設けられ第３の方向から前記第３の方向とは異なる第４の方向へ屈曲した第２の折り返し部を有する第２のヒータと、
を有し、
前記第１の折り返し部と前記第２の折り返し部との間の最近接距離は、前記第１の折り返し部のラウンド端部と前記第２の折り返し部のラウンド端部との間の距離に対して５０パーセント以上、１００パーセント未満であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の静電チャック。

【請求項8】

前記第１主面に対して垂直な方向にみたときに、前記セラミック誘電体基板の面積に対する前記ヒータの面積の割合は、２０％以上８０％以下であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載の静電チャック。

【請求項9】

前記第１主面に対して垂直な方向にみたときに、前記セラミック誘電体基板の面積に対する前記連通路の面積の割合は、２０％以上８０％以下であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１つに記載の静電チャック。

【請求項10】

前記第１主面に対して垂直な方向にみたときに、前記連通路の面積に対する前記ヒータの面積の割合は、６０％以上１８０％以下であることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１つに記載の静電チャック。

【請求項11】

前記電極層と前記ベースプレートとの間に設けられ、前記ヒータと電気的に接続された複数のバイパス電極をさらに備え、
前記複数のバイパス電極のうち互いに隣合うバイパス電極同士の間の距離は、０．０５ミリメートル以上１０ミリメートル以下であることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１つに記載の静電チャック。

【請求項12】

前記電極層と前記ベースプレートとの間に設けられ、前記ヒータと電気的に接続された複数のバイパス電極をさらに備え、
前記複数のバイパス電極のうち互いに隣合うバイパス電極同士の間の領域の、前記第１主面に対して垂直な方向に沿った長さは、０．０１ミリメートル以上１ミリメートル以下であることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１つに記載の静電チャック。

【請求項13】

請求項１〜１２のいずれか１つに記載の静電チャックを備えたことを特徴とするウェーハ処理装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の態様は、一般的に、静電チャックおよびウェーハ処理装置に関する。

【背景技術】

【0002】

エッチング、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）、スパッタリング、イオン注入、アッシングなどを行うプラズマ処理チャンバ内では、半導体ウェーハやガラス基板などの処理対象物を吸着保持する手段として、静電チャックが用いられている。

【0003】

静電チャックは、アルミナ等のセラミック基材の間に電極を挟み込み、焼成することで作製される。静電チャックは、内蔵する電極に静電吸着用電力を印加し、シリコンウェーハ等の基板を静電力によって吸着するものである。

【0004】

近年、プラズマを用いたエッチング装置においては、プラズマの高出力化の流れがある。プラズマの高出力化に伴い、ウェーハに供給される熱量が高くなっている。ウェーハに供給される熱量が比較的低い場合には、静電チャックの温度変化が比較的小さく、比較的小型のチラーで対応することができる。また、ウェーハに供給される熱量が比較的低い場合には、プロセスにおいてウェーハを所望の温度にするために、冷媒を必要としない冷却用金属プレートを用いたり、チラーの温度を変更することで十分に対応することができる。

【0005】

しかし、ウェーハに供給される熱量が比較的高くなり、セラミック基材の温度が上昇すると、ウェーハの温度が上昇する。すると、ウェーハの処理に使用できる材料が高耐熱性材料に限定されるという問題がある。
一方で、ウェーハの面内の温度分布を均一化するために、ヒータを内蔵する静電チャックがある。
ウェーハの面内の温度分布の均一化の向上が、望まれている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２００８−３００４９１号公報

【特許文献2】特開２００４−３１２０２６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

本発明は、かかる課題の認識に基づいてなされたものであり、処理対象物の面内の温度分布の均一化を向上させることができる静電チャックおよびウェーハ処理装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

第１の発明は、処理対象物を載置する第１主面と、前記第１主面とは反対側の第２主面と、を有し、多結晶セラミック焼結体であるセラミック誘電体基板と、前記セラミック誘電体基板に設けられた電極層と、前記第２主面の側に設けられ前記セラミック誘電体基板を支持するベースプレートと、前記電極層と前記ベースプレートとの間に設けられたヒータと、を備え、前記ベースプレートは、前記ベースプレートを貫通する貫通孔と、前記処理対象物の温度を調整する媒体を通す連通路と、を有し、前記第１主面に対して垂直な方向にみたときに、前記ヒータのうちの少なくとも一部は、前記貫通孔に最も近接した前記連通路の第１の部分からみて前記貫通孔の側に存在し、前記第１主面に対して垂直な方向にみたときに、前記ヒータの前記一部、及び、前記連通路の前記第１の部分を含む一部は、それぞれ、前記貫通孔を取り囲む形状を有することを特徴とする静電チャックである。

【0009】

この静電チャックによれば、最も熱しにくい箇所と、最も冷却しにくい箇所と、を略同一とすることで、処理対象物の面内の温度調整を制御できない範囲を限定することができる。これにより、貫通孔とは異なる他の領域における処理対象物の面内の温度分布の均一化を向上させることができる。また、貫通孔近傍においても、最も熱しにくいクールスポットの領域と、最も冷却しにくいホットスポットの領域と、が略同一となることで、加熱と冷却の平衡を取り易くなり、処理対象物の面内の温度分布の均一化を向上させることができる。

【0010】

第２の発明は、第１の発明において、前記第１主面に対して垂直な方向にみたときに、前記第１の部分と前記貫通孔の中心軸との間の距離は、前記貫通孔に最も近接した前記ヒータの第２の部分と前記貫通孔の中心軸との間の距離よりも大きいことを特徴とする静電チャックである。

【0011】

この静電チャックによれば、最も熱しにくい箇所と、最も冷却しにくい箇所と、を略同一とすることで、処理対象物の面内の温度調整を制御できない範囲を限定することができる。これにより、貫通孔とは異なる他の領域における処理対象物の面内の温度分布の均一化を向上させることができる。

【0012】

第３の発明は、処理対象物を載置する第１主面と、前記第１主面とは反対側の第２主面と、を有し、多結晶セラミック焼結体であるセラミック誘電体基板と、前記セラミック誘電体基板に設けられた電極層と、前記第２主面の側に設けられ前記セラミック誘電体基板を支持するベースプレートと、前記電極層と前記ベースプレートとの間に設けられたヒータと、を備え、前記ベースプレートは、前記ベースプレートを貫通する貫通孔と、前記処理対象物の温度を調整する媒体を通す連通路と、を有し、前記第１主面に対して垂直な方向にみたときに、前記ヒータのうちの少なくとも一部は、前記貫通孔に最も近接した前記連通路の第１の部分からみて前記貫通孔の側に存在し、前記第１主面に対して垂直な方向にみたときに、前記第１の部分と前記貫通孔の中心軸との間の距離は、前記貫通孔に最も近接した前記ヒータの第２の部分と前記貫通孔の中心軸との間の距離よりも大きく、前記第１主面に対して垂直な方向にみたときに、前記第１の部分と前記連通路のうちの前記貫通孔の側のいずれか２つの部分とを通る第１の仮想円の中心と、前記第２の部分と前記ヒータのうちの前記貫通孔の側のいずれか２つの部分とを通る第２の仮想円の中心と、の間の距離は、０．２ミリメートル以下であることを特徴とする静電チャックである。

【0013】

この静電チャックによれば、最も熱しにくい箇所と、最も冷却しにくい箇所と、を略同一とすることで、処理対象物の面内の温度調整を制御できない範囲を限定することができる。これにより、貫通孔とは異なる他の領域における処理対象物の面内の温度分布の均一化を向上させることができる。

【0014】

第４の発明は、処理対象物を載置する第１主面と、前記第１主面とは反対側の第２主面と、を有し、多結晶セラミック焼結体であるセラミック誘電体基板と、前記セラミック誘電体基板に設けられた電極層と、前記第２主面の側に設けられ前記セラミック誘電体基板を支持するベースプレートと、前記電極層と前記ベースプレートとの間に設けられたヒータと、を備え、前記ベースプレートは、前記ベースプレートを貫通する貫通孔と、前記処理対象物の温度を調整する媒体を通す連通路と、を有し、前記第１主面に対して垂直な方向にみたときに、前記ヒータのうちの少なくとも一部は、前記貫通孔に最も近接した前記連通路の第１の部分からみて前記貫通孔の側に存在し、前記第１主面に対して垂直な方向にみたときに、前記第１の部分と前記貫通孔の中心軸との間の距離は、前記貫通孔に最も近接した前記ヒータの第２の部分と前記貫通孔の中心軸との間の距離よりも大きく、前記第１主面に対して垂直な方向にみたときに、前記第１の部分と前記連通路のうちの前記貫通孔の側のいずれか２つの部分とを通る第１の仮想円の中心は、前記第２の部分と前記ヒータのうちの前記貫通孔の側のいずれか２つの部分とを通る第２の仮想円の中心と重なることを特徴とする静電チャックである。

【0015】

この静電チャックによれば、最も熱しにくい箇所と、最も冷却しにくい箇所と、を略同一とすることで、処理対象物の面内の温度調整を制御できない範囲を限定することができる。これにより、貫通孔とは異なる他の領域における処理対象物の面内の温度分布の均一化を向上させることができる。

【0016】

第５の発明は、第２〜４のいずれか１つの発明において、前記第１主面に対して垂直な方向にみたときに、前記第１の部分における前記連通路の幅は、前記第２の部分における前記ヒータの幅よりも広いことを特徴とする静電チャックである。

【0017】

この静電チャックによれば、最も熱しにくい箇所と、最も冷却しにくい箇所と、を略同一とすることで、処理対象物の面内の温度調整を制御できない範囲を限定することができる。これにより、貫通孔とは異なる他の領域における処理対象物の面内の温度分布の均一化を向上させることができる。

【0018】

第６の発明は、第３または４の発明において、前記第１主面に対して垂直な方向にみたときに、前記第２の仮想円が前記ヒータと交わる部分の長さは、前記第２の仮想円の円周の長さに対して５０パーセント以上、８０パーセント以下であることを特徴とする静電チャックである。

【0019】

この静電チャックによれば、最も熱しにくい箇所と、最も冷却しにくい箇所と、を略同一とすることで、処理対象物の面内の温度調整を制御できない範囲を限定することができる。これにより、貫通孔とは異なる他の領域における処理対象物の面内の温度分布の均一化を向上させることができる。

【0020】

第７の発明は、第１〜６のいずれか１つの発明において、前記ヒータは、第１の方向から前記第１の方向とは異なる第２の方向へ屈曲した第１の折り返し部を有する第１のヒータと、前記第１のヒータと近接して設けられ第３の方向から前記第３の方向とは異なる第４の方向へ屈曲した第２の折り返し部を有する第２のヒータと、を有し、前記第１の折り返し部と前記第２の折り返し部との間の最近接距離は、前記第１の折り返し部のラウンド端部と前記第２の折り返し部のラウンド端部との間の距離に対して５０パーセント以上、１００パーセント未満であることを特徴とする静電チャックである。

【0021】

この静電チャックによれば、複数のヒータの折り返し部が近接した箇所において、空間部の密度を規定するために複数のヒータ同士の間の近接距離を規定することで、処理対象物の温度制御性を向上させることができ、処理対象物の面内の温度分布の均一化を向上させることができる。

【0022】

第８の発明は、第１〜７のいずれか１つの発明において、前記第１主面に対して垂直な方向にみたときに、前記セラミック誘電体基板の面積に対する前記ヒータの面積の割合は、２０％以上８０％以下であることを特徴とする静電チャックである。

【0023】

この静電チャックによれば、ヒータが適切な密度で配置されることにより、処理対象物の面内の温度分布の均一化を向上させることができる。

【0024】

第９の発明は、第１〜８のいずれか１つの発明において、前記第１主面に対して垂直な方向にみたときに、前記セラミック誘電体基板の面積に対する前記連通路の面積の割合は、２０％以上８０％以下であることを特徴とする静電チャックである。

【0025】

この静電チャックによれば、連通路が適切な密度で配置されることにより、処理対象物の面内の温度分布の均一化を向上させることができる。

【0026】

第１０の発明は、第１〜９のいずれか１つの発明において、前記第１主面に対して垂直な方向にみたときに、前記連通路の面積に対する前記ヒータの面積の割合は、６０％以上１８０％以下であることを特徴とする静電チャックである。

【0027】

この静電チャックによれば、連通路及びヒータが共に適切な密度で配置されることにより、処理対象物の面内の温度分布の均一化を向上させることができる。

【0028】

第１１の発明は、第１〜１０のいずれか１つの発明において、前記電極層と前記ベースプレートとの間に設けられ、前記ヒータと電気的に接続された複数のバイパス電極をさらに備え、前記複数のバイパス電極のうち互いに隣合うバイパス電極同士の間の距離は、０．０５ミリメートル以上１０ミリメートル以下であることを特徴とする静電チャックである。

【0029】

この静電チャックによれば、バイパス電極を設けることにより、ヒータの配置の自由度を向上させることができる。さらに、バイパス電極間のギャップ幅を規定することで、バイパス電極間のギャップに起因する、熱伝導の不均一を抑制する。これにより、処理対象物の面内の温度分布の均一化を向上させることができる。

【0030】

第１２の発明は、第１〜１０のいずれか１つの発明において、前記電極層と前記ベースプレートとの間に設けられ、前記ヒータと電気的に接続された複数のバイパス電極をさらに備え、前記複数のバイパス電極のうち互いに隣合うバイパス電極同士の間の領域の、前記第１主面に対して垂直な方向に沿った長さは、０．０１ミリメートル以上１ミリメートル以下であることを特徴とする静電チャックである。

【0031】

この静電チャックによれば、バイパス電極を設けることにより、ヒータの配置の自由度を向上させることができる。さらに、バイパス電極間のギャップ深さを規定することで、バイパス電極間のギャップに起因する、熱伝導の不均一を抑制する。これにより、処理対象物の面内の温度分布の均一化を向上させることができる。

【0032】

第１３の発明は、第１〜１２のいずれか１つの発明に係る静電チャックを備えたことを特徴とするウェーハ処理装置である。

【0033】

このウェーハ処理装置によれば、処理対象物の面内の温度分布の均一化を向上させることができる。

【発明の効果】

【0034】

本発明の態様によれば、処理対象物の面内の温度分布の均一化を向上させることができる静電チャックおよびウェーハ処理装置が提供される。

【図面の簡単な説明】

【0035】

【図1】本実施形態に係る静電チャックの構成を例示する模式的断面図である。

【図2】本実施形態の貫通孔の近傍を表す模式的平面図である。

【図3】本実施形態の貫通孔の近傍を表す模式的平面図である。

【図4】本実施形態のヒータの折り返し部を表す模式的平面図である。

【図5】本実施形態の他の貫通孔の近傍を表す模式的平面図である。

【図6】図６（ａ）及び図６（ｂ）は、本実施形態の他の貫通孔の近傍を表す模式的平面図である。

【図7】図７（ａ）及び図７（ｂ）は、本実施形態の他の貫通孔の近傍を表す模式的平面図である。

【図8】周長の比率と、温度低下率と、の間の関係の一例を例示するグラフ図である。

【図9】温度ばらつきと、ヒータ面積率と、の間の関係の一例を例示するグラフ図である。

【図10】温度ばらつきと、連通路面積率と、の間の関係の一例を例示するグラフ図である。

【図11】温度ばらつきと、連通路の面積に対するヒータの面積の割合と、の関係の一例を例示するグラフ図である。

【図12】図１２（ａ）及び図１２（ｂ）は、ヒータの折り返し部を表す模式的平面図である。

【図13】図１３（ａ）及び図１３（ｂ）は、ヒータの折り返し部を拡大した模式的拡大図である。

【図14】ラウンド端部同士の間の距離に対する最近接距離の比と、処理対象物の面内の温度差と、の関係の一例を例示するグラフ図である。

【図15】ラウンド端部同士の間の距離に対する最近接距離の比と、処理対象物の面内の温度差と、の関係の一例を例示する表である。

【図16】図１６（ａ）〜図１６（ｅ）は、処理対象物の面内の温度分布の一例を例示する模式図である。

【図17】図１７（ａ）及び図１７（ｂ）は、本実施形態に係る他の静電チャックを例示する模式図である。

【図18】温度ばらつきと、バイパス電極のギャップ幅と、の関係の一例を例示するグラフ図である。

【図19】温度ばらつきと、バイパス電極のギャップ深さと、の関係の一例を例示するグラフ図である。

【図20】本発明の他の実施の形態に係るウェーハ処理装置を例示する模式的断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0036】

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。なお、各図面中、同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。

【0037】

図１は、本実施形態に係る静電チャックの構成を例示する模式的断面図である。
図１に表したように、本実施形態に係る静電チャック１００は、セラミック誘電体基板１１と、電極層１２と、ヒータ１３１と、ベースプレート５０と、を備える。セラミック誘電体基板１１は、ベースプレート５０の上に取り付けられている。

【0038】

セラミック誘電体基板１１は、例えば多結晶セラミック焼結体による平板状の基材であり、半導体ウェーハ等の処理対象物Ｗを載置する第１主面１１ａと、第１主面１１ａとは反対側の第２主面１１ｂと、を有する。

【0039】

セラミック誘電体基板１１に含まれる結晶の材料としては、例えばＡｌ_２Ｏ_３、Ｙ_２Ｏ_３及びＹＡＧなどが挙げられる。このような材料を用いることで、セラミック誘電体基板１１における赤外線透過性、絶縁耐性及びプラズマ耐久性を高めることができる。

【0040】

電極層１２は、第１主面１１ａと、第２主面１１ｂと、の間に介設されている。すなわち、電極層１２は、セラミック誘電体基板１１の中に挿入されるように形成される。電極層１２は、セラミック誘電体基板１１に一体焼結されている。静電チャック用基板１１０は、セラミック誘電体基板１１と、セラミック誘電体基板１１に設けられた電極層１２と、を含む板状の構造物である。

【0041】

なお、電極層１２は、第１主面１１ａと、第２主面１１ｂと、の間に介設されていることに限定されず、第２主面１１ｂに付設されていてもよい。そのため、電極層１２は、セラミック誘電体基板１１に一体焼結されていることには限定されない。

【0042】

静電チャック１００は、電極層１２に吸着保持用電圧８０を印加することによって、電極層１２の第１主面１１ａ側に電荷を発生させ、静電力によって処理対象物Ｗを吸着保持する。ヒータ１３１は、ヒータ電極電流導入部１３２を介してヒータ用電流１３３が流れることによって、発熱し処理対象物Ｗの温度を昇温することができる。

【0043】

セラミック誘電体基板１１は、電極層１２と第１主面１１ａとの間の第１誘電層１１１と、電極層１２と第２主面１１ｂとの間の第２誘電層１１２と、を有する。ヒータ１３１は、例えば第２誘電層１１２に内蔵されている。ただし、ヒータ１３１の設置形態は、内蔵型に限定されるものではなく、ヒータ金属を第１誘電層１１１または第２誘電層１１２に凹部を形成して接合したものや、ヒータを内蔵した誘電体を第２誘電層１１２に接合または積層したものでも良い。また、ヒータ電極電流導入部１３２の形状は、金属埋め込みや接合など、特には限定されない。

【0044】

図１に表した静電チャック１００では、ヒータ１３１は、第２主面１１ｂよりも電極層１２の側に設けられている。但し、ヒータ１３１は、第２主面１１ｂと同じ位置に設けられていてもよく、第２主面１１ｂからみて電極層１２とは反対の側に設けられていてもよい。

【0045】

ヒータ１３１は、第２主面１１ｂより電極層１２の側に設けられている場合には、例えばグリーンシートに電極およびヒータを印刷し、積層したグリーンシートを焼成した焼結体内部に内蔵されていてもよい。

【0046】

ヒータ１３１は、第２主面１１ｂと同じ位置に設けられている場合には、例えば第２主面１１ｂにスクリーン印刷などの適切な方法で形成されていても良く、あるいは溶射、ＰＶＤ（Physical Vapor Deposition）、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）などの方法により形成されていてもよい。

【0047】

なお、実施形態において、ヒータ１３１は、処理対象物Ｗの面内温度分布の制御のために用いることができればよく、ヒータ１３１の位置や構造などは、特に限定されない。例えば、ヒータ１３１は、セラミック誘電体基板１１の内部に設けられていてもよいし、セラミック誘電体基板１１とは別部材として設けられていてもよい。ヒータ１３１は、ベースプレート５０とセラミック誘電体基板１１との間に挟まれていてもよい。ヒータ１３１は、導体や絶縁体のプレートや、熱電素子を含むヒータプレートであってもよい。また、ヒータ１３１は、セラミックに内蔵していてもよいし、セラミック誘電体基板１１の第２主面１１ｂ側にコーティングが施されていてもよい。ヒータ１３１の製法は、特に限定されない。

【0048】

ここで、本実施形態の説明においては、第１主面１１ａと第２主面１１ｂとを結ぶ方向をＺ方向、Ｚ方向と直交する方向の１つをＸ方向、Ｚ方向及びＸ方向に直交する方向をＹ方向ということにする。

【0049】

電極層１２は、第１主面１１ａ及び第２主面１１ｂに沿って設けられている。電極層１２は、処理対象物Ｗを吸着保持するための吸着電極である。電極層１２は、単極型でも双極型でもよい。また、電極層１２は、三極型やその他の多極型であってもよい。電極層１２の数や電極層１２の配置は、適宜選択される。図１に表した電極層１２は双極型であり、同一面上に２極の電極層１２が設けられている。

【0050】

セラミック誘電体基板１１のうち少なくとも第１誘電層１１１における赤外線分光透過率は、２０％以上であることが好ましい。本実施形態において、赤外線分光透過率は、厚さ１ｍｍ換算での値である。

【0051】

セラミック誘電体基板１１のうち少なくとも第１誘電層１１１における赤外線分光透過率が２０％以上あることで、第１主面１１ａに処理対象物Ｗを載置した状態でヒータ１３１から放出される赤外線がセラミック誘電体基板１１を効率良く透過することができる。したがって、処理対象物Ｗに熱が蓄積し難くなり、処理対象物Ｗの温度の制御性が高まる。

【0052】

例えば、プラズマ処理を行うチャンバ内で静電チャック１００が使用される場合、プラズマパワーの増加に伴い処理対象物Ｗの温度は上昇しやすくなる。本実施形態の静電チャック１００では、プラズマパワーによって処理対象物Ｗに伝わった熱がセラミック誘電体基板１１に効率良く伝わる。さらに、ヒータ１３１によってセラミック誘電体基板１１に伝わった熱が処理対象物Ｗに効率よく伝わる。したがって、処理対象物Ｗを効率良く伝熱して所望の温度に維持しやすくなる。

【0053】

本実施形態に係る静電チャック１００では、第１誘電層１１１に加え、第２誘電層１１２における赤外線分光透過率も２０％以上あることが望ましい。第１誘電層１１１及び第２誘電層１１２の赤外線分光透過率が２０％以上あることで、ヒータ１３１から放出される赤外線がさらに効率良くセラミック誘電体基板１１を透過することになり、処理対象物Ｗの温度制御性を高めることができる。

【0054】

前述したように、セラミック誘電体基板１１は、ベースプレート５０の上に取り付けられている。セラミック誘電体基板１１をベースプレート５０に取り付けるときには、シリコーン等の耐熱性樹脂、インジウム接合及びろう付などが用いられる。接着材料は、使用温度帯やコスト等の観点から適宜選択されるが、赤外線を透過しやすい材料がより好ましい。

【0055】

ベースプレート５０は、例えば、アルミニウム製の上部５０ａと下部５０ｂとに分けられている。上部５０ａと下部５０ｂとの接続には、ろう付けや電子ビーム溶接や拡散接合等を用いることができる。但し、ベースプレート５０の製造方法は、上記に限定されない。

【0056】

上部５０ａと下部５０ｂとの間の境界の部分には、連通路５５が設けられている。つまり、連通路５５は、ベースプレート５０の内部に設けられている。連通路５５の一端は、入力路５１に接続されている。連通路５５の他端は、出力路５２に接続されている。

【0057】

ベースプレート５０は、セラミック誘電体基板１１の温度調整を行う役目を果たす。例えば、セラミック誘電体基板１１を冷却する場合には、入力路５１を通して連通路５５へ冷却媒体を流入し、連通路５５を通過させ、出力路５２を通して連通路５５から冷却媒体を流出させる。これにより、冷却媒体によってベースプレート５０の熱を吸収し、その上に取り付けられたセラミック誘電体基板１１を冷却することができる。

【0058】

一方、セラミック誘電体基板１１を加熱する場合には、連通路５５内に加熱媒体を入れることも可能である。または、ベースプレート５０にヒータ１３１を内蔵させることも可能である。このように、ベースプレート５０によりセラミック誘電体基板１１の温度が調整されると、静電チャック１００で吸着保持される処理対象物Ｗの温度を容易に調整することができる。

【0059】

また、図１の断面において、連通路５５の横寸法Ｄｈ（後述する幅Ｄ３に相当する）は、連通路５５の縦寸法Ｄｖ（Ｚ方向に沿った長さ）よりも小さい。これにより、温度を調整する媒体が流れる範囲の制御性を向上させつつ、第１主面１１ａに対して垂直な方向に沿って見たときに連通路５５が設けられた領域の割合を高くすることができる。例えば、温度を調整する媒体の圧力損失を抑制しつつ、処理対象物Ｗの温度の面内均一性を向上させることができる。

【0060】

また、セラミック誘電体基板１１の第１主面１１ａ側には、必要に応じて凸部１３が設けられている。互いに隣り合う凸部１３の間には、溝１４が設けられている。溝１４は、互いに連通している。静電チャック１００に搭載された処理対象物Ｗの裏面と、溝１４と、の間には、空間が形成される。

【0061】

溝１４には、ベースプレート５０及びセラミック誘電体基板１１を貫通する導入路５３が接続されている。処理対象物Ｗを吸着保持した状態で導入路５３からヘリウム（Ｈｅ）等の伝達ガスを導入すると、処理対象物Ｗと溝１４との間に設けられた空間に伝達ガスが流れ、処理対象物Ｗを伝達ガスによって直接加熱もしくは冷却することができるようになる。

【0062】

ベースプレート５０には、例えばリフトピン孔やセンサ孔などの貫通孔５７が設けられている。リフトピン孔（図１では導入路５３の右側の貫通孔５７）は、ベースプレート５０及びセラミック誘電体基板１１を貫通する。リフトピン孔には、第１主面１１ａに載置された処理対象物Ｗを静電チャック１００から取り除くピン（図示せず）が挿入される。センサ孔（図１では導入路５３の左側の貫通孔５７）は、ベースプレート５０を貫通する。センサ孔には、セラミック誘電体基板１１の温度を検知するセンサ（図示せず）が設置される。つまり、貫通孔５７は、ベースプレート５０及びセラミック誘電体基板１１を貫通する場合がある一方で、ベースプレート５０を貫通しセラミック誘電体基板１１を貫通しない場合がある。なお、貫通孔５７は、リフトピン孔やセンサ孔などには限定されない。

【0063】

セラミック誘電体基板１１の第２主面１１ｂおよび第２誘電層１１２には、接続部２０が設けられている。接続部２０の位置と対応するベースプレート５０の上部５０ａには、コンタクト電極６１が設けられている。したがって、静電チャック１００をベースプレート５０の上部５０ａに取り付けると、コンタクト電極６１が接続部２０と接触する。これにより、コンタクト電極６１と電極層１２とが、接続部２０を介して電気的に導通することになる。

【0064】

コンタクト電極６１には、例えば可動式プローブが用いられている。これにより、コンタクト電極６１と接続部２０との確実な接触を実現することができる。また、コンタクト電極６１が接続部２０と接触することによる接続部２０のダメージを最小限に抑制することができる。なお、コンタクト電極６１は、上記に限定されず、接続部２０と単に接触するだけの構成や、接続部２０と嵌合または螺合によって接続されるものなど、どのような形態であってもよい。

【0065】

図２は、本実施形態の貫通孔の近傍を表す模式的平面図である。
図２は、静電チャック１００を図１に表した矢印Ａの方向にみたときの模式的平面図である。言い換えれば、図２は、静電チャック１００を第１主面１１ａに対して垂直な方向にみたときの模式的平面図である。なお、図２に表した模式的平面図では、説明の便宜上、ヒータ１３１および連通路５５を破線ではなく実線で表している。

【0066】

図２に表したように、第１主面１１ａに対して垂直な方向にみたときに、ヒータ１３１のうちの少なくとも一部は、貫通孔５７に最も近接した連通路５５の部分（第１の部分）５５ａからみて貫通孔５７の側に存在する。「貫通孔５７に最も近接した部分」とは、例えば、第１主面１１ａに対して垂直な方向にみたときに貫通孔５７の中心軸５７ａに最も近接した部分をいう。図２に表した連通路５５において、貫通孔５７に最も近接した部分は、部分５５ａである。

【0067】

第１主面１１ａに対して垂直な方向にみたときに、貫通孔５７の中心軸５７ａと貫通孔５７に最も近接した連通路５５の部分５５ａとの間の距離Ｄ１は、貫通孔５７の中心軸５７ａと貫通孔５７に最も近接したヒータ１３１の部分（第２の部分）１３１ａとの間の距離Ｄ２よりも長い。

【0068】

第１主面１１ａに対して垂直な方向にみたときに、貫通孔５７に最も近接した連通路５５の部分５５ａにおける連通路５５の幅Ｄ３は、貫通孔５７に最も近接したヒータ１３１の部分１３１ａにおけるヒータ１３１の幅Ｄ４よりも広い。幅Ｄ３は、例えば約５ミリメートル（ｍｍ）以上、１０ｍｍ以下程度である。幅Ｄ４は、例えば約０．５ｍｍ以上、３ｍｍ以下程度である。

【0069】

第１主面１１ａに対して垂直な方向にみたときに、貫通孔５７の径Ｄ７（図３参照）は、例えば、０．０５ｍｍ以上１０ｍｍ以下である。

【0070】

第１主面１１ａに対して垂直方向な方向にみたときに、ヒータ１３１の部分１３１ａを含む一部、及び、連通路５５の部分５５ａを含む一部は、それぞれ、貫通孔５７を取り囲む形状を有することが望ましい。貫通孔５７を取り囲む形状とは、貫通孔５７からみて、外側に凸の形状をいい、貫通孔５７を中心とした略円弧状が望ましい。

【0071】

図２に表したように、第１主面１１ａに対して垂直な方向にみたときに、ヒータ１３１の内側（貫通孔５７の側）の径で近似される円を第２の仮想円Ｃ２とする。あるいは、図２に表したように、第１主面１１ａに対して垂直な方向にみたときに、貫通孔５７に最も近接したヒータ１３１の部分１３１ａと、ヒータ１３１のうちの貫通孔５７の側（内側）のいずれか２つの部分（図２では、部分１３１ｂおよび部分１３１ｃ）と、を通る円を第２の仮想円Ｃ２とする。このとき、第２の仮想円Ｃ２がヒータ１３１と交わる部分（図２では円弧ＣＡ１および円弧ＣＡ２）の長さは、第２の仮想円Ｃ２の円周の長さに対して５０パーセント（％）以上、８０％以下である。

【0072】

連通路５５の位置およびヒータ１３１の位置は、例えばＸ線ＣＴ（Computed Tomography）を用いて測定される。ヒータ１３１の位置だけであれば、例えば超音波探傷器を用いて測定することができる。走査電子顕微鏡（Scanning Electron Microscopy：ＳＥＭ）等の顕微鏡を用いる断面観察などの破壊検査によって、連通路５５の位置およびヒータ１３１の位置を観察することも可能である。

【0073】

本実施形態によれば、最も熱しにくい箇所と、最も冷却しにくい箇所と、を略同一とすることで、処理対象物の面内の温度調整を制御できない範囲を限定することができる。本実施形態において、最も熱しにくい箇所および最も冷却しにくい箇所は、貫通孔５７の近傍の箇所である。これにより、貫通孔５７とは異なる他の領域における処理対象物の面内の温度分布の均一化を向上させることができる。また、貫通孔５７近傍においても、最も熱しにくいクールスポットの領域と、最も冷却しにくいホットスポットの領域と、が略同一となることで、加熱と冷却の平衡を取り易くなり、処理対象物の面内の温度分布の均一化を向上させることができる。

【0074】

図３は、本実施形態の貫通孔の近傍を表す模式的平面図である。
図４は、本実施形態のヒータの折り返し部を表す模式的平面図である。
図３は、静電チャック１００を図１に表した矢印Ａの方向にみたときの模式的平面図である。言い換えれば、図３は、静電チャック１００を第１主面１１ａに対して垂直な方向にみたときの模式的平面図である。なお、図３に表した模式的平面図では、説明の便宜上、ヒータ１３１および連通路５５を破線ではなく実線で表している。

【0075】

図２に表したように、第１主面１１ａに対して垂直な方向にみたときに、連通路５５の内側（貫通孔５７の側）の径で近似される円を第１の仮想円Ｃ１とする。あるいは、図２に表したように、第１主面１１ａに対して垂直な方向にみたときに、貫通孔５７に最も近接した連通路５５の部分５５ａと、連通路５５のうちの貫通孔５７の側（内側）のいずれか２つの部分（図３では、部分５５ｂおよび部分５５ｃ）と、を通る円を第１の仮想円Ｃ１とする。このとき、第１の仮想円Ｃ１の中心５５ｄと、第２の仮想円Ｃ２の中心１３１ｄと、の間の距離Ｄ５は、０．２ｍｍ以内である。このとき、図４に表したように、ヒータ１３１の折り返し部１３１ｅの外側（外周）の部分（ラウンド部）の寸法Ｄ６は、例えば約０．６ｍｍ以上、１ｍｍ以下（Ｒ０．６以上、Ｒ１以下）程度である。

【0076】

第１の仮想円Ｃ１の中心５５ｄと、第２の仮想円Ｃ２の中心１３１ｄと、の間の距離は、０ｍｍであることがより好ましい。つまり、第１の仮想円Ｃ１の中心５５ｄは、第２の仮想円Ｃ２の中心１３１ｄと重なることがより好ましい。

【0077】

図５は、本実施形態の他の貫通孔の近傍を表す模式的平面図である。
図５は、図２および図３と同様に、静電チャック１００を図１に表した矢印Ａの方向にみたときの模式的平面図である。

【0078】

図５に表した貫通孔５７の近傍におけるヒータ１３１の配置パターンは、図２および図３に表した貫通孔５７の近傍におけるヒータ１３１の配置パターンとは異なる。図２および図３に表した貫通孔５７の近傍では、上側のヒータ１３１は、連続している。一方で、図５に表した貫通孔５７の近傍では、上側のヒータ１３１は、連続していない。図２、図３および図５に表したいずれの例の場合でも、第１主面１１ａに対して垂直な方向にみたときに、ヒータ１３１の配置パターンは、貫通孔５７の中心軸５７ａを通る任意の直線５７ｂからみて左右対称である。貫通孔５７がリフトピン孔である場合には、ヒータ１３１の配置パターンが貫通孔５７の中心軸５７ａを通る任意の直線５７ｂからみて左右対称となることが比較的多い。

【0079】

図５に表したヒータ１３１の配置パターンの場合でも、第１主面１１ａに対して垂直な方向にみたときに、ヒータ１３１のうちの少なくとも一部は、貫通孔５７に最も近接した連通路５５の部分５５ａからみて貫通孔５７の側に存在する。また、第２の仮想円Ｃ２がヒータ１３１と交わる部分（図５では円弧ＣＡ１、円弧ＣＡ２および円弧ＣＡ３）の長さは、第２の仮想円Ｃ２の円周の長さに対して５０パーセント（％）以上、８０％以下である。距離Ｄ１、距離Ｄ２、幅Ｄ３、幅Ｄ４、距離Ｄ５および寸法Ｄ６は、図２および図３に関して前述した通りである。

【0080】

図６（ａ）及び図６（ｂ）は、本実施形態の他の貫通孔の近傍を表す模式的平面図である。図６（ａ）及び図６（ｂ）は、図２及び図３と同様に、静電チャック１００を図１に表した矢印Ａの方向にみたときの模式的平面図である。

【0081】

図６（ａ）における上側のヒータ１３１の平面形状の曲率は、図２及び図３に表した貫通孔５７近傍における上側のヒータ１３１の平面形状の曲率よりも大きい。図６（ａ）では、上側のヒータ１３１の一部は、貫通孔５７近傍において、連通路５５の一部とＺ方向において重なっている。図６（ｂ）においては、ヒータ１３１は、Ｘ−Ｙ平面に沿って直線的に延在するパターンにより構成されている。図６（ａ）及び図６（ｂ）に示した例においても、距離Ｄ１、距離Ｄ２、幅Ｄ３、幅Ｄ４及び距離Ｄ５は、図２及び図３に関して前述した通りである。これにより、処理対象物の面内の温度分布の均一化を向上させることができる。

【0082】

図７（ａ）及び図７（ｂ）は、本実施形態の他の貫通孔の近傍を表す模式的平面図である。図７（ａ）及び図７（ｂ）は、本実施形態の他の貫通孔の近傍を表す模式的平面図である。図７（ａ）及び図７（ｂ）は、図２及び図３と同様に、静電チャック１００を図１に表した矢印Ａの方向にみたときの模式的平面図である。

【0083】

図７（ａ）及び図７（ｂ）に表した例では、連通路５５の配置パターンにおいて、図２及び図３に表した例と異なる。図７（ａ）及び図７（ｂ）の例では、連通路５５は、貫通孔５７近傍において、本流路５５１と副流路５５２とに分岐している。図７（ａ）に表したように、副流路５５２の幅Ｄ８ａは、本流路５５１の幅Ｄ３よりも狭い。また、図７（ｂ）に表したように、副流路５５２の幅Ｄ８ｂは、本流路５５１の幅Ｄ３よりも狭い。なお、流路の幅は、第１主面１１ａに対して垂直な方向にみたときに、冷却媒体が流れ込む方向に対して略垂直な方向に沿った流路の長さである。

【0084】

本願明細書において、このように連通路５５が分岐する場合には、「貫通孔５７に最も近接した連通路５５の部分５５ａ」とは、「貫通孔５７に最も接近した本流路５５１の部分」をいう。この場合、図７（ａ）及び図７（ｂ）に示した例においても、距離Ｄ１、距離Ｄ２、幅Ｄ３、幅Ｄ４及び距離Ｄ５は、図２及び図３に関して前述した通りである。

【0085】

図８は、周長の比率と、温度低下率と、の間の関係の一例を例示するグラフ図である。 図８に表したグラフ図の横軸は、第２の仮想円Ｃ２がヒータ１３１と交わる部分の長さと、第２の仮想円Ｃ２の円周の長さと、の間の比（第２の仮想円Ｃ２がヒータ１３１と交わる部分の長さ／第２の仮想円Ｃ２の円周の長さ（％））を表す。図８に表したグラフ図の縦軸は、平均温度に対する温度低下率（％）を表す。

【0086】

図８に表したように、第２の仮想円Ｃ２がヒータ１３１と交わる部分の長さと、第２の仮想円Ｃ２の円周の長さと、の間の比が高くなると、平均温度に対する温度低下率は、低くなる。平均温度に対する温度低下率は、１０％以下であることが好ましい。平均温度に対する温度低下率が１０％よりも高くなると、貫通孔５７の近傍の領域を適切に加熱することが困難となる。

【0087】

つまり、第２の仮想円Ｃ２がヒータ１３１と交わる部分の長さと、第２の仮想円Ｃ２の円周の長さと、の間の比が約５０％未満である場合には、貫通孔５７の近傍におけるヒータ１３１が不足している。そのため、貫通孔５７の近傍の領域を適切に加熱することが困難となる。言い換えれば、貫通孔５７の近傍の領域がクールスポットになることがある。

【0088】

一方で、第２の仮想円Ｃ２がヒータ１３１と交わる部分の長さと、第２の仮想円Ｃ２の円周の長さと、の間の比が８０％よりも高い場合には、貫通孔５７の近傍におけるヒータ１３１が過剰となる。そのため、ヒータ１３１同士の間の絶縁距離を確保できないおそれがある。

【0089】

これによれば、第２の仮想円Ｃ２がヒータ１３１と交わる部分の長さと、第２の仮想円Ｃ２の円周の長さと、の間の比は、５０％以上、８０％以下であることが好ましい。
また、第２の仮想円Ｃ２がヒータ１３１と交わる部分の長さと、第２の仮想円Ｃ２の円周の長さと、の間の比は、７０％以上、８０％以下であることがより好ましい。この場合には、ヒータ１３１同士の間の絶縁距離を確保しつつ、比較的多くのヒータ１３１を貫通孔５７の近傍に設けることができる。

【0090】

図９は、温度ばらつきと、ヒータ面積率と、の関係の一例を例示するグラフ図である。 図９に表したグラフ図の横軸は、ヒータ面積率（％）を表す。ヒータ面積率は、第１主面１１ａに対して垂直な方向にみたときに、セラミック誘電体基板１１の面積に対する、ヒータ１３１の面積の割合である。

【0091】

図９の左縦軸は、静電チャックに載置され、温度が制御された処理対象物Ｗ（例えばウェーハ）の温度ばらつきΔＴ（℃）を表す。温度ばらつきΔＴは、 処理対象物Ｗの面内（Ｘ−Ｙ平面内）において、最高温の箇所と最低温の箇所との温度差である。
図９の右縦軸は、処理対象物Ｗの、基準からの温度ばらつきの比Ｒｔ（％）を表す。例えば、静電チャックによって処理対象物Ｗの温度を温度Ｔ１から温度Ｔ２へ変化させた場合、比Ｒｔ（％）＝（温度ばらつきΔＴ）／（温度Ｔ２−温度Ｔ１）×１００と表される。

【0092】

図９では、図１に関して説明した静電チャックにおいて、ヒータ１３１の幅を変化させたりヒータ１３１を密に配置することでヒータ面積率を変化させることができる。図９に表したように、ヒータ面積率が２０％以下の場合、温度ばらつきΔＴは５℃以上であり、比Ｒｔは１０％以上である。ヒータ面積率がさらに低下すると、温度ばらつきΔＴ及び比Ｒｔは、急峻に増加する。これは、ヒータ１３１が粗の場合、ヒータ１３１から離れた領域は熱しにくいためと考えられる。

【0093】

一方、ヒータ面積率が８０％以上の場合においても、温度ばらつきΔＴは５℃以上であり、比Ｒｔは１０％以上である。ヒータ面積率がさらに増加すると、温度ばらつきΔＴ及び比Ｒｔは、急峻に増加する。これは、例えば、ヒータ１３１が密に配置された領域が熱しやすくなる一方で、ヒータ１３１が配置されていない領域は熱しにくいままであるためと考えられる。このため、温度差が顕著となる。

【0094】

また、ヒータ面積率は、温度ばらつき以外の要因によっても制限される。例えば絶縁距離の確保のため、ヒータ１３１同士の間の最近接距離は、０．２ｍｍ以上５ｍｍ以下であることが望ましく、ヒータ１３１からセラミック誘電体基板１１の外周までの距離は、０．０５ｍｍ以上７ｍｍ以下であることが望ましい。このため、ヒータ面積率は、１００％未満となる。例えば、ヒータ面積率が９０％以上の場合には、ヒータ−ヒータ間の絶縁耐圧が不十分となり、ヒータ面積率が８５％以上の場合には、ヒータ−外周間の絶縁耐圧が不十分となる。

【0095】

以上により、実施形態においては、ヒータ面積率は、２０％以上８０％以下であることが望ましい。これにより、処理対象物の面内の温度分布の均一化を向上させることができる。ヒータ面積率は、４０％以上６０％以下がより望ましい。これにより、温度バラツキΔＴを２℃以下とし、比Ｒｔを４％以下とすることができる。

【0096】

図１０は、温度ばらつきと、連通路面積率と、の関係の一例を例示するグラフ図である。図１０の横軸は、連通路面積率（％）を表す。連通路面積率は、第１主面１１ａに対して垂直な方向にみたときに、セラミック誘電体基板１１の面積に対する、連通路５５の面積の割合である。

【0097】

図１０の左縦軸は、図９の左縦軸と同様の、温度ばらつきΔＴ（℃）を表す。図１０の右縦軸は、図９の右縦軸と同様の、基準からの温度ばらつきの比Ｒｔ（％）を表す。

【0098】

図１０では、図１に関して説明した静電チャックにおいて、連通路５５の幅を変化させたり連通路５５を密に配置することで連通路面積率を変化させることができる。この例では、連通路５５には冷却媒体を通過させている。
図１０に表したように、連通路面積率が２０％以下の場合、温度ばらつきΔＴは５℃以上であり、比Ｒｔは、１０％以上である。連通路面積率がさらに低下すると温度ばらつきΔＴ及び比Ｒｔは、急峻に増加する。これは、例えば、連通路５５が粗の場合、連通路５５から離れた領域がホットスポットとなり易いためと考えられる。

【0099】

一方、連通路面積率が８０％以上の場合においても、温度ばらつきΔＴは５℃以上であり、比Ｒｔは１０％以上である。連通路面積率がさらに増加すると、温度ばらつきΔＴ及び比Ｒｔは、急峻に増加する。これは、例えば、連通路５５が密に配置された領域が冷却されやすくなる一方で、連通路５５が配置されていない領域は冷却されにくいままであるためと考えられる。このため、温度差が顕著となる。

【0100】

連通路面積率は、温度ばらつき以外の要因によっても制限される。例えば強度の確保のため、連通路５５同士の間の最近接距離は、０．３ｍｍ以上１５ｍｍ以下であることが望ましく、連通路５５からベースプレート５０の外周（上部５０ａの外周）までの距離は、０．３ｍｍ以上１０ｍｍ以下であることが望ましい。このため、連通路面積率は１００％未満となる。

【0101】

以上により、実施形態においては、連通路面積率は、２０％以上８０％以下であることが望ましい。これにより、処理対象物の面内の温度分布の均一化を向上させることができる。連通路面積率は、４０％以上６０％以下がより望ましい。これにより、温度バラツキΔＴを２℃以下とし、比Ｒｔを４％以下とすることができる。

【0102】

図１１は、温度ばらつきと、連通路の面積に対するヒータの面積の割合と、の関係の一例を例示するグラフ図である。
図１１の横軸は、連通路面積に対するヒータ面積の割合を表す。これは、（ヒータ面積）／（連通路面積）（％）によって算出される。ヒータ面積は、第１主面１１ａに対して垂直な方向にみた場合における、ヒータ１３１が有する面積である。連通路面積は、第１主面１１ａに対して垂直な方向にみた場合における、連通路５５が有する面積である。

【0103】

図１１の左縦軸は、図９の左縦軸と同様の、温度ばらつきΔＴ（℃）を表す。図１１の右縦軸は、図９の右縦軸と同様の、基準からの温度ばらつきの比Ｒｔ（％）を表す。

【0104】

図１１では、図１に関して説明した静電チャックにおいてヒータ１３１の幅及び連通路５５の幅を変化させたり、ヒータ１３１及び連通路５５を密に配置させることで、連通路の面積に対するヒータの面積の割合を変化させることができる。ここで、ヒータ１３１の幅の最小値は、０．５ｍｍであり、連通路５５の幅の最小値は、１ｍｍである。また、この例では、連通路５５には冷却媒体を通過させている。処理対象物Ｗの温度の制御は、連通路５５に冷却媒体を流しつつ、ヒータ１３１によって熱することによって行われる。

【0105】

図１１に表したように、連通路面積に対するヒータ面積の割合が６０％以下の場合は、温度ばらつきΔＴは５℃以上であり、比Ｒｔは１０％以上である。連通路面積に対するヒータ面積の割合がさらに低下すると温度ばらつきΔＴ及び比Ｒｔは、急峻に増加する。これは、ヒータ１３１に対して連通路５５の密度が高く、クールスポットが発生し易いためと考えられる。

【0106】

一方、連通路面積に対するヒータ面積の割合が１８０％以上の場合においても、温度ばらつきΔＴは５℃以上であり、比Ｒｔは１０％以上である。 連通路面積に対するヒータ面積の割合がさらに増加すると温度ばらつきΔＴ及び比Ｒｔは、急峻に増加する。これは、連通路５５に対してヒータ１３１の密度が高く、ホットスポットが発生し易いためと考えられる。

【0107】

以上より、実施形態においては、ヒータ１３１及び連通路５５が、共に適度に密であることが望ましい。連通路面積に対するヒータ面積の割合は、６０％以上１８０％以下であることが望ましい。これにより、処理対象物の面内の温度分布の均一化を向上させることができる。連通路面積に対するヒータ面積の割合は、１００％以上１４０％以下がより望ましい。これにより、温度バラツキΔＴを２℃以下とし、比Ｒｔを４％以下とすることができる。

【0108】

なお、図９のヒータ面積率、図１０の連通路面積率、および、図１１の連通路面積に対するヒータ面積の割合は、それぞれ、静電チャック１００の吸着面全体に対して算出されてもよいし、静電チャック１００の外周に囲まれた範囲に対して算出されてもよいし、静電チャック１００のうち５０ｍｍ×５０ｍｍ程度の範囲において算出されてもよい。ヒータ面積率、連通路面積率および連通路面積に対するヒータ面積の割合には、それぞれ、複数（３ヶ所程度）の５０ｍｍ×５０ｍｍの範囲から算出された値の平均値を用いてもよい。

【0109】

図１２は、ヒータの折り返し部を表す模式的平面図である。
図１３は、ヒータの折り返し部を拡大した模式的拡大図である。
図１２（ａ）は、本実施形態のヒータの折り返し部を表す模式的平面図である。図１２（ｂ）は、比較例のヒータの折り返し部を表す模式的平面図である。図１３（ａ）は、図１２（ａ）に表した領域ＡＲ１を拡大した模式的拡大図である。図１３（ｂ）は、図１２（ｂ）に表した領域ＡＲ２を拡大した模式的拡大図である。

【0110】

図１２（ａ）は、複数のヒータ１３１の折り返し部１３１ｅが近接した状態を表す。ヒータ１３１の折り返し部１３１ｅは、第１の方向から第１の方向とは異なる第２の方向へ屈曲した部分である。図１２（ｂ）は、複数のヒータ１３４の折り返し部１３４ｅが近接した状態を表す。ヒータ１３４の折り返し部１３４ｅは、第３の方向から第３の方向とは異なる第４の方向へ屈曲した部分である。図１２（ａ）に表したヒータ１３１の配置パターンでは、第１のヒータ１３５は、第２のヒータ１３６に近接する。図１２（ｂ）に表したヒータ１３４の配置パターンでは、第１のヒータ１３７は、第２のヒータ１３８に近接する。

【0111】

第１のヒータ１３５の折り返し部１３１ｅ（第１の折り返し部）と、第２のヒータ１３６の折り返し部１３１ｅ（第２の折り返し部）と、の間の空間部１４１の面積が広いと、処理対象物Ｗの温度制御性が低下し、処理対象物Ｗの面内の温度分布の均一化を向上することが困難となることがある。これに対して、第１のヒータ１３５の折り返し部１３１ｅと、第２のヒータ１３６の折り返し部１３１ｅと、の間の空間部１４１の面積が適切である場合には、処理対象物Ｗの温度制御性を向上させることができ、処理対象物Ｗの面内の温度分布の均一化を向上させることができる。

【0112】

ここで、図１３（ａ）に表したように、本実施形態において、第１のヒータ１３５と第２のヒータ１３６との間の最近接距離を「Ｄ１１」と表すこととする。第１のヒータ１３５の折り返し部１３１ｅのラウンド端部１３１ｆと、第２のヒータ１３６の折り返し部１３１ｅのラウンド端部１３１ｆと、の間の距離を「Ｄ１２」と表すこととする。
本願明細書において「ラウンド端部」とは、ラウンド部と直線部との交点をいうものとする。

【0113】

図１３（ｂ）に表したように、比較例において、第１のヒータ１３７と第２のヒータ１３８との間の最近接距離を「Ｄ１３」と表すこととする。第１のヒータ１３７の折り返し部１３４ｅのラウンド端部１３４ｆと、第２のヒータ１３８の折り返し部１３４ｅのラウンド端部１３４ｆと、の間の距離を「Ｄ１４」と表すこととする。

【0114】

このとき、本実施形態では、最近接距離Ｄ１１と、ラウンド端部１３１ｆ同士の間の距離Ｄ１２と、の間の比（Ｄ１１／Ｄ１２）は、５０％以上、１００％未満である。言い換えれば、最近接距離Ｄ１１は、ラウンド端部１３１ｆ同士の間の距離Ｄ１２に対して５０％以上、１００％未満である。
これに対して、比較例では、最近接距離Ｄ１３と、ラウンド端部１３４ｆ同士の間の距離Ｄ１４と、の間の比（Ｄ１３／Ｄ１４）は、５０％未満である。言い換えれば、最近接距離Ｄ１３は、ラウンド端部１３４ｆ同士の間の距離Ｄ１４に対して５０％未満である。

【0115】

本実施形態によれば、複数のヒータ１３１の折り返し部１３１ｅが近接した箇所において、空間部１４１の密度を規定するために複数のヒータ１３１同士の間の近接距離を規定することで、処理対象物Ｗの温度制御性を向上させることができ、処理対象物Ｗの面内の温度分布の均一化を向上させることができる。

【0116】

ラウンド端部同士の間の距離に対する最近接距離の比について、図面を参照しつつさらに説明する。
図１４は、ラウンド端部同士の間の距離に対する最近接距離の比と、処理対象物の面内の温度差と、の関係の一例を例示するグラフ図である。
図１５は、ラウンド端部同士の間の距離に対する最近接距離の比と、処理対象物の面内の温度差と、の関係の一例を例示する表である。
図１６は、処理対象物の面内の温度分布の一例を例示する模式図である。

【0117】

本発明者は、ラウンド端部同士の間の距離に対する最近接距離の比（最近接距離／ラウンド端部同士の間の距離）と、処理対象物の面内の温度差と、の関係について検討を行った。図１５に表した表のように、本発明者は、ラウンド端部同士の間の距離に対する最近接距離の比が、２２％（Ｃａｓｅ１）、２６％（Ｃａｓｅ２）、３３％（Ｃａｓｅ３）、５０％（ｃａｓｅ４）、６７％（Ｃａｓｅ５）および８０％（Ｃａｓｅ６）の場合について、処理対象物Ｗの面内の温度差の検討を行った。

【0118】

検討の結果の一例は、図１４〜図１６（ｅ）に表した通りである。すなわち、図１４および図１５に表したように、ラウンド端部同士の間の距離に対する最近接距離の比が高くなると、処理対象物Ｗの面内の温度差が低下する。処理対象物Ｗの面内の温度差を１℃以下とする場合には、ラウンド端部同士の間の距離に対する最近接距離の比を５０％以上、１００％未満とする必要がある。図１６（ｃ）〜図１６（ｅ）に表したように、ラウンド端部同士の間の距離に対する最近接距離の比が５０％以上、１００％未満である場合には、第１のヒータ１３５の折り返し部１３１ｅと、第２のヒータ１３６の折り返し部１３１ｅと、の間の空間部１４１における温度の低下が抑えられている。

【0119】

図１７（ａ）及び図１７（ｂ）は、本実施形態に係る他の静電チャックを例示する模式図である。
図１７（ａ）は、実施形態に係る静電チャック１０１の模式的断面図である。図１７（ａ）は、図１に示した断面の一部を拡大した模式的断面図に相当する。
図１７（ａ）に例示する静電チャック１０１は、バイパス電極１３９を有する。これ以外については、静電チャック１０１には、図１に関して説明した静電チャック１００と同様の説明を適用できる。図１７（ａ）に表した例は、ヒータプレート構造であるが、セラミック内部にヒータやバイパス電極を内蔵してもよく、構造や製法を限定するものではない。

【0120】

バイパス電極１３９は、Ｚ方向において、ベースプレート５０と電極層１２との間に設けられる。この例では、バイパス電極１３９は、Ｚ方向においてベースプレート５０とヒータ１３１との間に位置する。但し、バイパス電極１３９の位置は、これに限定されない。例えば、バイパス電極１３９は、Ｚ方向において電極層１２とヒータ１３１との間に位置してもよい。

【0121】

バイパス電極１３９の材料には、例えばステンレス、チタン、クロム、ニッケル、銅、およびアルミニウムの少なくともいずれかを含む金属などが挙げられる。バイパス電極１３９は、ヒータ１３１と電気的に接続されている。また、バイパス電極１３９は、端子６２と電気的に接続されている。端子６２およびバイパス電極１３９を介して、ヒータ１３１にヒータ用電流１３３（図１参照）を流すことができる。このようなバイパス電極１３９を設けることにより、端子６２及びヒータ１３１の配置の自由度をより高くすることができる。また、ヒータ１３１が端子６２と直接接触しないため、ヒータ１３１の損傷を抑制できる。

【0122】

図１７（ｂ）は、本実施形態のバイパス電極を例示する模式的平面図である。
図１７（ｂ）に表したように、静電チャック１０１には、複数のバイパス電極１３９が設けられる。第１主面１１ａに対して垂直な方向にみたときに、第１主面１１ａは略円形であり、複数のバイパス電極１３９は、第１主面１１ａの略全体と重なることが望ましい。この例では、８つのバイパス電極１３９が設けられている。バイパス電極１３９のそれぞれの平面形状は、例えば略扇形である。この扇形は、第１主面１１ａの外周に沿った円弧と、当該円弧の２つの半径と、で囲まれた形状である。ただし、例えばバイパス電極が略櫛歯形状や略円形状であってもよく、バイパス電極の形状を限定するものではない。
また、静電チャック１０１には、ギャップＧ１が設けられている。ギャップＧ１は、互いに隣合う２つのバイパス電極１３９（例えば、第１のバイパス電極１３９ａ、および第２のバイパス電極１３９ｂ）の間の領域である。このように、円を分割するように複数のバイパス電極１３９を設けることにより、例えばヒータ１３１に供給される電流の面内均一性を向上させることができる。

【0123】

図１８は、温度ばらつきと、バイパス電極のギャップ幅と、の関係の一例を例示するグラフ図である。
図１８の横軸は、バイパス電極１３９のギャップ幅Ｄ１５を表す。ギャップ幅Ｄ１５は、図１７（ｂ）に表したギャップＧ１の幅である。言い換えると、ギャップ幅Ｄ１５は、静電チャック１０１の周方向において互いに隣合う２つのバイパス電極１３９間の距離である。図１８の左縦軸は、図９の左縦軸と同様の、温度ばらつきΔＴ（℃）を表す。図１８の右縦軸は、図９の右縦軸と同様の、基準からの温度ばらつきの比Ｒｔ（％）を表す。

【0124】

図１８は、静電チャック１０１において、複数のギャップ幅Ｄ１５を変化させた場合の特性を例示している。図１８に表したように、ギャップ幅Ｄ１５が１０ｍｍ以下のときに、温度ばらつきΔＴは５℃以下となり、比Ｒｔは１０％以下となる。これは、ギャップＧ１が断熱層のように機能しやすいためと考えられる。また、ギャップ幅Ｄ１５が０．０５ｍｍ未満の場合は、バイパス電極１３９間の耐圧が低下することがある。実施形態においては、ギャップ幅Ｄ１５は、０．０５ｍｍ以上１０ｍｍ以下であることが望ましい。これにより、処理対象物の面内の温度分布の均一化を向上させることができる。ギャップ幅Ｄ１５は、より好ましくは０．０５ｍｍ以上７．５ｍｍ以下であり、さらに好ましくは０．０５ｍｍ以上２．０ｍｍ以下である。

【0125】

図１９は、温度ばらつきと、バイパス電極のギャップ深さと、の関係の一例を例示するグラフ図である。
図１９の横軸は、バイパス電極１３９のギャップ深さＤ１６を表す。ギャップ深さＤ１６は、図１７（ａ）に表したギャップＧ１の深さ（第１主面１１ａに対して垂直な方向に沿った長さ）である。言い換えると、ギャップ深さＤ１６は、バイパス電極１３９の厚さに相当する。図１９の左縦軸は、図９の左縦軸と同様の、温度ばらつきΔＴ（℃）を表す。図１９の右縦軸は、図９の右縦軸と同様の、基準からの温度ばらつきの比Ｒｔ（％）を表す。

【0126】

図１９は、静電チャック１０１において、ギャップ深さＤ１６を変化させた場合の特性を例示している。図１９に表したように、ギャップ深さＤ１６が１ｍｍ以下のときに、温度ばらつきΔＴは５℃以下であり、比Ｒｔは１０％以下となる。実施形態においては、ギャップ深さＤ１６は、０．０１ｍｍ以上１ｍｍ以下であることが望ましい。これにより、処理対象物の面内の温度分布の均一化を向上させることができる。ギャップ深さＤ１６は、より好ましくは０．０１ｍｍ以上０．８ｍｍ以下であり、さらに好ましくは０．０１ｍｍ以上０．４ｍｍ以下である。

【0127】

図２０は、本発明の他の実施の形態に係るウェーハ処理装置を例示する模式的断面図である。
本実施形態にかかるウェーハ処理装置５００は、処理容器５０１と、上部電極５１０と、図１〜図１９に関して前述した静電チャック（例えば、静電チャック１００）と、を備えている。処理容器５０１の天井には、処理ガスを内部に導入するための処理ガス導入口５０２が設けられている。処理容器５０１の底板には、内部を減圧排気するための排気口５０３が設けられている。また、上部電極５１０および静電チャック１００には高周波電源５０４が接続され、上部電極５１０と静電チャック１０とを有する一対の電極が、互いに所定の間隔を隔てて平行に対峙するようになっている。

【0128】

本実施形態にかかるウェーハ処理装置５００において、上部電極５１０と静電チャック１０との間に高周波電圧が印加されると、高周波放電が起こり処理容器５０１内に導入された処理ガスがプラズマにより励起、活性化されて、処理対象物Ｗが処理されることになる。尚、処理対象物Ｗとしては、半導体基板（ウェーハ）を例示することができる。但し、処理対象物Ｗは、半導体基板（ウェーハ）には限定されず、例えば、液晶表示装置に用いられるガラス基板等であってもよい。

【0129】

高周波電源５０４は、静電チャック１００のベースプレート５０と電気的に接続される。ベースプレート５０には、前述のように、アルミニウムなどの金属材料が用いられる。すなわち、ベースプレート５０は、導電性を有する。これにより、高周波電圧は、上部電極５１０とベースプレート５０との間に印加される。

【0130】

ウェーハ処理装置５００のような構成の装置は、一般に平行平板型ＲＩＥ（Reactive Ion Etching）装置と呼ばれるが、本実施形態にかかる静電チャック１００は、この装置への適用に限定されるわけではない。例えば、ＥＣＲ(Electron Cyclotron Resonance) エッチング装置、誘電結合プラズマ処理装置、ヘリコン波プラズマ処理装置、プラズマ分離型プラズマ処理装置、表面波プラズマ処理装置、プラズマＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition )装置などのいわゆる減圧処理装置に広く適応することができる。また、本実施形態にかかる静電チャック１００は、露光装置や検査装置のように大気圧下で処理や検査が行われる基板処理装置に広く適用することもできる。ただし、本実施形態にかかる静電チャック１００の有する高い耐プラズマ性を考慮すると、静電チャック１００をプラズマ処理装置に適用させることが好ましい。尚、これらの装置の構成の内、本実施形態にかかる静電チャック１００以外の部分には公知の構成を適用することができるので、その説明は省略する。

【0131】

以上、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明はこれらの記述に限定されるものではない。前述の実施の形態に関して、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。例えば、静電チャック１００、静電チャック用基板１１０およびベースプレート５０などが備える各要素の形状、寸法、材質、配置などやヒータ１３１および貫通孔５７の設置形態などは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。
また、前述した各実施の形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。

【符号の説明】

【0132】

１１ セラミック誘電体基板、 １１ａ 第１主面、 １１ｂ 第２主面、 １２ 電極層、 １３ 凸部、 １４ 溝、 ２０ 接続部、 ５０ ベースプレート、 ５０ａ 上部、 ５０ｂ 下部、 ５１ 入力路、 ５２ 出力路、 ５３ 導入路、 ５５ 連通路、 ５５ａ 、５５ｂ、５５ｃ 部分、 ５５ｄ 中心、 ５７ 貫通孔、 ５７ａ 中心軸、 ５７ｂ 直線、 ６１ コンタクト電極、 ８０ 吸着保持用電圧、 １００、１０１ 静電チャック、 １１０ 静電チャック用基板、 １１１ 第１誘電層、 １１２ 第２誘電層、 １３１ ヒータ、 １３１ａ、１３１ｂ、１３１ｃ 部分、 １３１ｄ 中心、 １３１ｅ 折り返し部、 １３１ｆ ラウンド端部、 １３２ ヒータ電極電流導入部、 １３３ ヒータ用電流、 １３４ ヒータ、 １３４ｅ 折り返し部、 １３４ｆ ラウンド端部、 １３５ 第１のヒータ、 １３６ 第２のヒータ、 １３７ 第１のヒータ、 １３８ 第２のヒータ、 １３９ バイパス電極、 １３９ａ 第１のバイパス電極、 １３９ｂ 第２のバイパス電極、 １４１ 空間部、 ５００ ウェーハ処理装置、 ５０１ 処理容器、 ５０２ 処理ガス導入口、 ５０３ 排気口、 ５０４ 高周波電源、 ５１０ 上部電極、 ５５１ 本流路、 ５５２ 副流路

【図1】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図14】

【図15】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図12】

【図13】

【図16】