特許 6150557 セラミックヒーター

(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】6150557

(24)【登録日】2017年6月2日

(45)【発行日】2017年6月21日

(54)【発明の名称】セラミックヒーター

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/02 20060101AFI20170612BHJP

   H05B 3/06 20060101ALI20170612BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/02 Z

   H05B3/06 B

【請求項の数】5

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2013-36813(P2013-36813)

(22)【出願日】2013年2月27日

(65)【公開番号】特開2014-165416(P2014-165416A)

(43)【公開日】2014年9月8日

【審査請求日】2016年1月7日

(73)【特許権者】

【識別番号】000004547

【氏名又は名称】日本特殊陶業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000800

【氏名又は名称】特許業務法人創成国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】北林 徹夫

(72)【発明者】

【氏名】梅木 俊哉

(72)【発明者】

【氏名】土田 淳

(72)【発明者】

【氏名】深澤 健一

(72)【発明者】

【氏名】石田 弘徳

【審査官】 ▲高▼須 甲斐

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１３−０１２４１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−０１６３９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１６５８９１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／０２

Ｈ０５Ｂ ３／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ウェハが載置されるヒータープレートと、前記ヒータープレートと接続する支持部材とを備えるセラミックヒーターであって、
前記ウェハが載置される面と反対側の面であり、前記支持部材が接続される前記ヒータープレートのヒータープレート端面と、
前記ヒータープレート端面に対して接続される前記支持部材の第１端面と、
前記ヒータープレート端面側において前記ヒータープレートに形成され、環状の開口外縁が前記ヒータープレートと前記支持部材との接続領域の内側に位置するヒータープレート凹部、及び、前記第１端面側において前記支持部材に形成され、環状の開口外縁が前記接続領域の内側に位置し、前記ウェハが載置される面の上方から臨んだときに円形をなす第１凹部のうち少なくとも前記第１凹部とを備え、
前記支持部材は、円柱部分と前記円柱部分よりも前記第１端面側に、前記第１凹部の周りを囲む環板状のフランジ部とを備え、
前記第１凹部の半径Ｒ１と前記円柱部分の半径Ｒ２と前記フランジ部の半径Ｒ３とが、Ｒ２≦Ｒ１＜Ｒ３の関係式を満たすことを特徴とするセラミックヒーター。

【請求項2】

請求項１記載のセラミックヒーターにおいて、
前記フランジ部の前記支持部材の軸方向の厚さは、前記第１端面から前記第１凹部の底部までの深さと等しい又は前記深さより大きいことを特徴とするセラミックヒーター。

【請求項3】

請求項１または２記載のセラミックヒーターにおいて、
前記支持部材は、前記第１端面と反対側の第２端面と、前記第２端面側において前記支持部材に形成され、開口の外縁が環状かつ有底の第２凹部とを備えることを特徴とするセラミックヒーター。

【請求項4】

請求項３記載のセラミックヒーターにおいて、前記第１端面から前記第１凹部の底部までの深さが前記第２端面から前記第２凹部の底面までの深さより小さいか、または前記第１凹部と前記第２凹部との開口の半径が異なることを特徴とするセラミックヒーター。

【請求項5】

前記ヒータープレートと前記支持部材とを不活性ガス雰囲気の真空炉中にいれて接合することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のセラミックヒーターの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、半導体ウェハ等を処理するセラミックヒーターに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、半導体ウェハ等を処理するための載置ステージとして使用されるセラミックヒーターであって、高周波電極とヒーター電極を有するヒータープレートと、ヒーターの電力を供給する端子等に接続される導体が内部に挿通され、円筒状に形成された支持部材とを備えるセラミックヒーター（例えば、特許文献１)が知られている。また、円柱状の支持部材で前記導体を挿通する貫通孔が形成された支持部材を備えるセラミックヒーター（例えば、特許文献２）が知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１１−０４９４２８号公報

【特許文献2】特開２０１２−０５９８３７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献１に記載されたセラミックヒーターは、支持部材の軸方向に円筒状であり、また、特許文献２に記載されたセラミックヒーターは、支持部材の軸方向に支持部材を貫通する複数の貫通孔を有する円柱状であるため、支持部材の軸方向の任意の位置における支持部材の断面の面積が一様である。そのため、支持部材における軸方向の熱の伝達態様が一様であることから、ヒータープレートに載置されるウェハに対して所望の温度分布の形成が困難な場合がある。

【0005】

そこで、本発明は、ヒータープレートに載置されるウェハに対して所望の温度分布の形成の容易化を図ることができるセラミックヒーター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】

【0006】

本発明のセラミックヒーターは、ウェハが載置されるヒータープレートと、前記ヒータープレートと接続する支持部材とを備えるセラミックヒーターであって、前記ウェハが載置される面と反対側の面であり、前記支持部材が接続される前記ヒータープレートのヒータープレート端面と、前記ヒータープレート端面に対して接続される前記支持部材の第１端面と、前記ヒータープレート端面側において前記ヒータープレートに形成され、環状の開口外縁が前記ヒータープレートと前記支持部材との接続領域の内側に位置するヒータープレート凹部、及び、前記第１端面側において前記支持部材に形成され、環状の開口外縁が前記接続領域の内側に位置し、前記ウェハが載置される面の上方から臨んだときに円形をなす第１凹部のうち少なくとも前記第１凹部とを備え、前記支持部材は、円柱部分と前記円柱部分よりも前記第１端面側に、前記第１凹部の周りを囲む環板状のフランジ部とを備え、前記第１凹部の半径Ｒ１と前記円柱部分の半径Ｒ２と前記フランジ部の半径Ｒ３とが、Ｒ２≦Ｒ１＜Ｒ３の関係式を満たすことを特徴とする。

【0007】

本発明のセラミックヒーターによれば、ヒータープレート凹部及び第１凹部の少なくともいずれか一方の凹部を備え、いずれの凹部もヒータープレートと支持部材との接続領域の内側に環状の開口外縁を有するので、凹部の内側の空間において温度の不均一性が緩和される。また、いずれか一方の凹部の内側の空間とセラミックヒーター外部とが連通した場合に生じる、当該凹部の内側の空間からセラミックヒーター外部への熱放出が回避され、ヒータープレートにおける局部的な温度低下が抑制される。

【0008】

さらに、ヒータープレート凹部及び第１凹部の少なくともいずれか一方を備えるので、ヒータープレートと支持部材との接続領域の面積がヒータープレートと支持部材との接続領域に凹部を有さない場合の当該接続領域の面積より小さくなり、当該接続領域を介した熱の伝達経路が狭くなり、熱の伝達が制限される。また、当該接続領域の形状により、支持部材を介したヒータープレートからの熱の伝達態様が変化する。

【0009】

本発明のヒータープレートは、支持部材とヒータープレートとの接続領域の面積及び形状が調節されることにより、ヒータープレートと支持部材との接続領域に凹部を設けないセラミックヒーターと比較して、支持部材を介したヒータープレートからの熱の伝達態様を変化させることができる。

【0010】

従って、本発明のセラミックヒーターは、支持部材を介したヒータープレートからの熱の伝達態様を変化させることにより、ヒータープレートと支持部材との接続領域に凹部を有さないセラミックヒーターと比較して、ヒータープレートに載置されるウェハに対して、所望の温度分布の形成の容易化を図ることができる。

【0011】

尚、本明細書において、「所望の温度分布の形成」とは、ヒータープレートに載置されるウェハに対して、均一な温度分布を形成することに限らず、単調減少又は単調増加するように緩やかに温度が変化する温度分布を形成することも意味する。

【0013】

本発明によれば、ヒータープレートと接続する支持部材の第１端面側に第１凹部を少なくとも備えることから、支持部材の軸方向の任意の位置における支持部材の断面の面積が一様で、支持部材における熱の伝達態様が一様なセラミックヒーターと比較して、ヒータープレートに載置されるウェハに対して所望の温度分布の形成の容易化を図ることができる。

【0015】

フランジ部を備えることにより、フランジ部が設けられない支持部材と比較して、支持部材とヒータープレートとの接続領域の面積を大きくするように調節できる。従って、本発明のヒータープレートは、フランジ部が設けられないヒータープレートと比較して、当該接続領域の面積を調整することにより、直接支持部材を介した熱の伝達態様を変化させ、効果的にヒータープレートに載置されるウェハに対して所望の温度分布の形成の容易化を図ることができる。尚、前記フランジ部の前記支持部材の軸方向の厚さは、前記第１端面から前記第１凹部の底部までの深さと等しい又は前記深さより大きいことが好ましい。

【0016】

また、本発明において、前記支持部材は、前記第１端面と反対側の第２端面と、前記第２端面側において前記支持部材に形成され、開口の外縁が環状かつ有底の第２凹部とを備えることが好ましい。

【0017】

第２凹部を備えることにより、第２端面に接続される部材と支持部材との接続領域の面積及び形状が調節されることにより、第２端面に接続される部材と支持部材との接続領域に凹部を設けないセラミックヒーターと比較して、支持部材から支持部材に接続される部材への熱の伝達態様を変化させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本発明の実施形態のセラミックヒーターの断面図。

【図2】図１のセラミックヒーターの概要断面図。

【図3】セラミックヒーターのヒーターパターンとウェハ載置面の温度分布の変化を示す図。

【図4】セラミックヒーターの他のヒーターパターンとウェハ載置面のその温度分布の変化を示す図。

【図5】本発明の他の実施形態のセラミックヒーターの断面図。

【図6】本発明のさらなる他の実施形態のセラミックヒーターの支持部材を示す断面図。

【図7】本発明のさらなる他の実施形態のセラミックヒーターの支持部材を示す断面図。

【図8】従来のセラミックヒーターを示す概要断面図。

【発明を実施するための形態】

【0019】

（本実施形態の構成）
図１に示されるように、セラミックヒーター１は、支持部材１００と、ヒータープレート２００とを備える。支持部材１００は、支持部材１００と接続するヒータープレート２００のヒータープレート端面２０２の略中央部において接続されている。

【0020】

セラミックヒーター１は、ウェハ４００をヒータープレート２００上に保持する。セラミックヒーター１は、プロセスチャンバー（図示せず）の中に入れられ、ウェハ４００を保持した状態でフッ素ガス等の各プロセスに応じたプロセスガス雰囲気に置かれる。プロセスガスは、供給経路（図示せず）を通してチャンバー内部に所定の圧力で供給される。

【0021】

支持部材１００は、ウェハ４００が載置されるヒータープレート２００の載置面と反対側のヒータープレート端面２０２に対して接続される第１端面１１０と、第１端面１１０と反対側の第２端面１２０と、第１端面１１０側において支持部材１００に形成され、円環状の開口外縁が支持部材１００とヒータープレート２００との接続領域３００の内側に位置する有底の第１凹部１３０、及び、第２端面１２０側において支持部材１００に形成され、開口外縁が円環状かつ有底の第２凹部１３２とを備える。第１凹部１３０と第２凹部１３２の円環状の開口は同一半径になるように形成されている。

【0022】

支持部材１００は、ＡｌＮ、ＳｉＣ、Ｓｉ_３Ｎ_４、ＭｇＡｌ_２Ｏ_４、Ａｌ_２Ｏ_３等を原料としたセラミックによって、第１端面１１０側に開口の外縁が円環状かつ有底の第１凹部１３０と、第２端面１２０側に開口の外縁が円環状かつ有底の第２凹部１３２とを備える略円柱状に形成される。

【0023】

特に、ＡｌＮは、セラミックとしては熱伝導性が高いため、ヒータープレート２００を均温化するのに優れている点で好ましい。ヒータープレート２００に給電端子を設けると、給電端子が設けられた部分が加熱され、当該部分の温度が高くなる場合がある。これに対し、支持部材１００の原料にＡｌＮを用いることにより、支持部材１００を介して当該部分の熱を伝達させることができるので、ウェハ４００の表面の温度分布を所望の温度分布に形成しやすい。

【0024】

また、支持部材１００には、ヒーター端子２１２に接続する金属製（例えばＮｉ製）の棒状電極２１４が挿通される第１貫通孔１４０と、高周波端子２２２に接続する金属製の棒状電極２２４が挿通される第２貫通孔１４２と、熱電対２１６が挿通される第３貫通孔１４４とが設けられている。

【0025】

尚、本実施形態のセラミックヒーター１は、支持部材１００に第１凹部１３０を備えることから、各端子が挿通される貫通孔１４０，１４２，１４４の配置が支持部材１００の中心軸に対して非対称な配置であっても、第１凹部１３０の内側の空間において温度の不均一性が緩和される。従って、ヒータープレート２００に載置されるウェハ４００に対して所望の温度分布の形成の容易化を図ることができる。

【0026】

支持部材１００の第１端面１１０及び第２端面１２０は、互いに平行になるように、円環状で同一形状に形成されている。尚、第２端面１２０の形状を、第１端面１１０の面積より大きな面積を有した相似形状に形成してもよい。

【0027】

また、支持部材１００の第１凹部１３０及び第２凹部１３２の支持部材の軸方向の深さは、ヒータープレート２００からの熱の伝達量と、支持部材１００における熱の伝達態様とによって定められるウェハの温度分布に応じて任意に選択できる。セラミックヒーター１の強度の観点から、第１凹部１３０及び第２凹部１３２の深さの合計値は第１端面１１０から第２端面１２０までの支持部材１００の長さの９５％以下にすることが好ましい。

【0028】

尚、支持部材１００の第１凹部１３０の深さは、第１凹部１３０の底部とヒータープレート２００との直接接触が回避できれば十分である。

【0029】

支持部材１００は、第１端面１１０側に、第１凹部１３０の周りを囲み、支持部材１００の径方向に延出する第１フランジ部１５０と、第２端面１２０側に、第２凹部１３２の周りを囲み、支持部材１００の径方向に延出する環板状の第２フランジ部１５２とが形成されている。尚、第１フランジ部１５０は、第１端面１１０側に、第１凹部１３０の周りを囲み、支持部材１００の径方向に延出するように環板状に形成してもよい。

【0030】

第１フランジ部１５０の支持部材１００の軸方向の厚さＨ１は、第１端面１１０から第１凹部１３０の底部までの深さＬ１より大きくなるように形成されている。尚、第１フランジ部１５０の厚さＨ１は、第１凹部１３０の深さＬ１と等しくなるように形成されてもよい。

【0031】

Ｈ１＜Ｌ１の場合、第１凹部１３０を含む支持部材１００部分において、第１フランジ部１５０を含む支持部材１００の環状断面の面積が、第１フランジ部１５０を含まない支持部材１００の環状断面の面積と比較して大きくなる。このような形状のセラミックヒーター１を加熱した場合、第１フランジ部１５０において第１端面１１０から第２端面１２０の方向に向かって急激な温度変化が生じ、ヒータープレート２００と支持部材１００の接続部近傍で割れの危険性が高まる。これに対して、Ｈ１≧Ｌ１の関係を満たす本実施形態のセラミックヒーター１は、支持部材１００の第１端面１１０から第２端面１２０の方向に向かって第１フランジ部１５０において急激な温度変化が生じることを低減するので、第１フランジ部１５０において破壊の原因となる熱応力の低減を図ることができる。

【0032】

ヒータープレート２００は、ＡｌＮ、ＳｉＣ、ＭｇＡｌ_２Ｏ_４、Ａｌ_２Ｏ_３等を原料としたセラミックによって厚み一定の略円盤状に形成されている。特に、ＡｌＮは、セラミックとしては熱伝導性が高いため、ヒータープレート２００を均温化するのに優れている点で好ましい。さらに、Ｙ_２Ｏ_３を添加することより均温性をさらに向上させることができる。尚、ヒータープレート２００の形状は、三角板状、四角板状等であってもよい。

【0033】

ヒータープレート２００は、ヒータープレート２００と支持部材１００の熱膨張係数が大きく異なる場合、ヒータープレート２００と支持部材１００の接続部分で破損が生じる可能性があることから、熱膨張係数が支持部材１００と同程度のものを使用することが望ましい。

【0034】

ヒータープレート２００には、ヒーター２１０が埋設されている。また、電極２２０が、ヒータープレート端面２０２と対向するウェハ４００を保持する載置面に近い位置に埋設されている。

【0035】

ヒーター２１０は、発熱抵抗体であり、例えば、面状、螺旋状等であり、電流を流すことによってジュール熱を発生する。ヒーター２１０の両端部には、略有底筒状のヒーター端子２１２が、ヒータープレート端面２０２において、例えば、ロウ付けによりそれぞれ接続固定されている。そして、ヒーター端子２１２の筒状の穴には、第１貫通孔１４０を通じて、金属製の棒状電極２１４がロウ付けによりそれぞれ接続固定されている。金属製の棒状電極２１４は、それぞれヒーター電源（図示せず）に接続されており、これを作動させることにより、ヒーター２１０を発熱させることができる。

【0036】

ヒーター２１０は、耐熱性に優れ、熱膨張係数がヒータープレート２００を形成するセラミックの熱膨張係数に近い金属（例えば、Ｍｏ、Ｗ、Ｐｔ等）を原料として製造されることが好ましい。また、ヒーター端子２１２は、コバール、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｃｕ等を使用することができる。

【0037】

電極２２０は、プラズマ処理をウェハ４００に施すときに使用する高周波電極である。電極２２０は、高周波端子２２２が固定されており、高周波端子２２２の筒状の穴には、第２貫通孔１４２を通じて金属製（例えば、Ｎｉ製）の棒状電極２２４に接続固定されている。

【0038】

また、第３貫通孔１４４には、ウェハ４００の温度を測定するために、熱電対２１６が挿入される。

【0039】

なお、ヒータープレート２００は、他にＥＳＣ電極を内蔵していてもよい。

【0040】

支持部材１００とヒータープレート２００との接続は、接合材を用いた接合、耐熱性に優れたＡｕ系やＡｇ系の活性金属ロウを用いたろう付け、拡散接合、ボルト固定等の機械固定等の公知の方法を用いて行うことができる。尚、接合材を用いた接合の場合、支持部材１００、ヒータープレート２００の成分を含有する接合材を用いることが好ましい。

【0041】

（セラミックヒーター１の製造方法）
次に、本発明の実施形態のセラミックヒーター１の製造方法について説明する。

【0042】

まず、ヒータープレート２００として、ヒーター２１０等を内部に埋設した円板状のセラミックス焼結体（例えば、窒化アルミニウム製の焼結体）を準備する。

【0043】

次に、ヒータープレート２００において、ウェハ４００の載置面と反対側の支持部材１００と接続する面を、所定の表面粗さＲａ（例えば、１．０μｍ）となるように研磨加工する。一方、第１端面１１０側において形成された開口の外縁が円環状かつ有底の第１凹部１３０と、第２端面１２０側において形成された開口の外縁が円環状かつ有底の第２凹部１３２とが形成された円柱状の支持部材１００（例えば、窒化アルミニウム製支持部材）を作製する。そして、支持部材１００の第１端面１１０を、所定の表面粗さＲａ（例えば、１．０μｍ）となるように研磨加工する。

【0044】

次に、支持部材１００の第１端面１１０及びヒータープレート２００の面に、接合材となるＡｌ−Ｙ−Ｏ系のペーストを塗布し、乾燥させる。

【0045】

そして、接合材を塗布した部位同士を合わせ、不活性ガス雰囲気（例えば、窒素ガス雰囲気、減圧１００Ｐａ以下）の真空炉中に入れ、接合を行い、セラミックヒーター１を製造する。

【0046】

（ヒーター２１０の形状パターンとヒータープレート載置面の温度分布）
図２〜図４を参照して、本実施形態のセラミックヒーター１及び円筒状に形成された支持部材を備える従来のセラミックヒーター１’において、発熱抵抗体であるヒーター２１０の形状パターンと、ウェハ４００が載置されるヒータープレート２００の載置面の温度分布との関係を説明する。図２は本実施形態のセラミックヒーター１を示す断面図であり、図８は円筒状に形成された支持部材１００’を備える従来例のセラミックヒーター１’を示す断面図である。

【0047】

図２に示されるように、本実施形態の支持部材１００は、第１凹部１３０の内壁１３０Ａと、第１フランジ部１５０の外壁１５０Ａとを備える。また、図８に示されるように、円筒状の従来例の支持部材１００’は、支持部材１００’の内壁１３０Ａ’と、第１フランジ部１５０’の外壁１５０Ａ’とを備える。図２と図８とにおいて、支持部材１００（１００’）とヒータープレート２００との接続部分における接続面積は同じである。

【0048】

図３（Ａ）及び図４（Ａ）は、セラミックヒーター１，１’を載置面上方から臨んだセラミックヒーター１，１’に用いられるヒーター２１０のパターンを示した図である。破線は支持部材１００（１００’）がヒータープレート２００に接続する接続領域３００の内周を表す第１凹部１３０の内壁１３０Ａ（支持部材１００’の内壁１３０Ａ’）の位置を示し、一点鎖線は接続領域３００の外周を表す支持部材１００の外壁１５０Ａ（支持部材１００’の外壁１５０Ａ’）の位置を示す。

【0049】

ここで、図３（Ａ）に示されるように、破線で囲まれた円形領域をＵ１、破線及び一点鎖線で囲まれた円環状領域をＵ２、そして、ヒータープレート２００の外縁と一点鎖線で囲まれた円環状領域をＵ３と表す。第１凹部１３０の円環状の開口外縁は円形領域Ｕ１の外周に位置し、支持部材１００がヒータープレート２００に接続する接続領域３００は円環状領域Ｕ２に対応する。従って、第１凹部１３０の円環状の開口外縁は円環状領域Ｕ２が対応する接続領域３００の内側に位置することがわかる。

【0050】

また、図３（Ａ）のヒーター２１０のパターンは、円形領域Ｕ１のヒーター２１０の密度が円環状領域Ｕ２のヒーター２１０の密度に対して小さくなるように形成されている。また、円環状領域Ｕ３のヒーター２１０の密度が領域Ｕ１及びＵ２に比較して最も小さくなるように形成されている。

【0051】

図３（Ｂ）は、図２の本実施形態のセラミックヒーター１を使用した場合における、図３（Ａ）のヒーター２１０のパターンを有するヒータープレート２００の載置面の中心Ｏから径方向（Ｘ方向）の位置に対する温度（Ｔ）の分布を示す。図３（Ｃ）は、図８の従来例のセラミックヒーター１’を使用した場合における、図３（Ａ）のヒーター２１０のパターンを有するヒータープレート２００の載置面の中心Ｏから径方向（Ｘ方向）の位置に対する温度（Ｔ）の分布を示す。図４（Ｂ）は、図２の本実施形態のセラミックヒーター１を使用した場合における、図４（Ａ）のヒーター２１０のパターンを有するヒータープレート２００の載置面の中心Ｏから径方向（Ｘ方向）の位置に対する温度（Ｔ）の分布を示す。図４（Ｃ）は、図８の従来例のセラミックヒーター１’を使用した場合における、図４（Ａ）のヒーター２１０のパターンを有するヒータープレート２００の載置面の中心Ｏから径方向（Ｘ方向）の位置に対する温度（Ｔ）の分布を示す。

【0052】

円筒状の支持部材１００’を備える従来のセラミックヒーター１’の場合、温度分布は、支持部材１００’が円筒状であるため、支持部材１００’を介した伝熱量が制限される。そのため、図３（Ｃ）に示されるように、温度分布は、ヒーター２１０の密度が最も大きい円環状領域Ｕ２において温度ピークを有する、中心Ｏに対して略対称な温度分布に形成される。

【0053】

これに対して、図３（Ｂ）に示されるように、本実施形態のセラミックヒーター１の場合、支持部材１００は円柱状であるので十分に支持部材１００を介した熱の伝達が可能となり、さらに、第１凹部１３０を備えるので第１凹部１３０の内側の空間において温度の不均一性が緩和される。従って、載置面の温度分布は、均一な温度分布に形成される。

【0054】

図４（Ａ）のヒーター２１０のパターンは、円形領域Ｕ１、円環状領域Ｕ２、及び円環状領域Ｕ３のヒーター２１０の密度が均等になるように形成されている。

【0055】

円筒状の支持部材１００’を備える従来のセラミックヒーター１’の場合、ヒータープレート２００が厚み一定であり、円形領域Ｕ１の面積が円環状領域Ｕ２，Ｕ３の面積と比較して最も小さい。従って、図４（Ｃ）に示されるように、載置面の温度分布は、円形領域Ｕ１で急峻な温度変化を示す曲線を有し、中心Ｏで低温ピークを有する、中心Ｏに対して略対称な温度分布に形成される。

【0056】

これに対して、図４（Ｂ）に示されるように、本実施形態のセラミックヒーター１の場合、内側に空間を有する第１凹部１３０を備える。従って、載置面の温度分布は、緩やかに温度が変化する曲線を有し、中心Ｏで低温ピークを有する、中心Ｏに対して略対称な分布に形成される。

【0057】

従って、ヒーター２１０のパターンに応じて、ヒータープレート端面２０２と支持部材１００との接続部分の面積及び形状を調整することにより、ヒータープレート２００に載置されるウェハ４００に対して、均一な温度分布、緩やかに温度が変化する温度分布等の所望の温度分布の形成の容易化を図ることができる。

【0058】

尚、本実施形態のヒータープレート２００は厚み一定に形成されているが、ヒーター２１０の形状パターンを変更することなく、ヒータープレート２００の厚みをヒーター２１０の形状パターンに応じて変更させることにより、図４（Ｂ）の温度分布を図３（Ｂ）のような均一な温度分布に、また、図３（Ｂ）の温度分布を図４（Ｂ）のような緩やかに温度が変化する温度分布に調整することができる。

【0059】

（他の実施形態）
本実施形態のセラミックヒーター１の支持部材１００は、第１凹部１３０を備える。図５に示されるように、第１凹部１３０に代えて、ヒータープレート端面２０２側においてヒータープレート２００Ｃに形成され、円環状の開口外縁が支持部材１００Ｃとヒータープレート２００Ｃとの接続領域３００の内側に位置する有底のヒータープレート凹部２０４を備えるセラミックヒーター１Ｃとすることもできる。また、第１凹部１３０と、ヒータープレート凹部２０４とを共に備えることもできる。尚、ヒータープレート凹部２０４の開口の外縁は、三角形環状、四角形環状等の環状に形成されてもよい。

【0060】

ヒータープレート凹部２０４を備え、ヒータープレート２００Ｃと支持部材１００Ｃとの接続領域３００の面積を調整することにより、支持部材１００Ｃを介したヒータープレート２００Ｃからの熱の伝達態様を変化させることができる。従って、ヒータープレートに載置されるウェハに対して所望の温度分布の形成の容易化を図ることができる。

【0061】

また、本実施形態のセラミックヒーター１の支持部材１００は、第１凹部１３０と第２凹部１３２とを備える。支持部材１００は、ヒータープレート２００からの熱の伝達量と、支持部材における熱の伝達態様とによって定められるウェハ４００の温度分布に応じて、第１凹部１３０及び第２凹部１３２の一方を設けるように形成することもできる。

【0062】

図６に、第１端面１１０側に第１凹部１３０を設け、第２端面１２０側に凹部を設けない支持部材１００Ａを示す。また、図７に、第１端面１１０側に凹部を設けず、第２端面１２０側に第２凹部１３２を設けた支持部材１００Ｂを示す。支持部材１００Ａ及び１００Ｂは、第１端面１１０及び第２端面１２０のいずれか一方に凹部を設けないことから、支持部材を介した熱の伝達態様を変化させ、ヒータープレート２００に載置されるウェハ４００に対して所望の温度分布の形成の容易化を図るとともに、支持部材の強度の向上を図ることができる。

【0063】

尚、第１端面１１０側に第１凹部１３０を設けた支持部材１００Ａ（図６）は、第２端面１２０側に第２凹部１３２を設けた支持部材１００Ｂ（図７）と比較して、支持部材１００とヒータープレート２００との接続部分の面積を調節できる。従って、支持部材１００Ａ（図６）を備えるセラミックヒーターは、支持部材１００Ｂ（図７）を備えるセラミックヒーターと比較して、直接支持部材を介した熱の伝達態様を変化させ、効果的にヒータープレート２００に載置されるウェハ４００に対して所望の温度分布の形成の容易化を図ることができる。

【0064】

また、本実施形態のセラミックヒーター１の支持部材１００は、第１端面１１０側に開口の外縁が円環状かつ有底の第１凹部１３０と、第２端面１２０側に開口の外縁が円環状かつ有底の第２凹部１３２とを備える。ウェハ４００の温度分布に応じて、第１凹部１３０及び第２凹部１３２は、開口の外縁が三角形環状、四角形環状等の環状に形成されてもよい。

【0065】

また、本実施形態のセラミックヒーター１の支持部材１００は、図１に示されるように、支持部材１００の軸方向における第１端面１１０から第１凹部１３０の底部までの深さＬ１は、第２端面１２０から第２凹部１３２の底部までの深さＬ２より小さくなるように、すなわち、０＜Ｌ１／Ｌ２＜１の関係式が満たされるように形成されている。ウェハ４００に対して要求される温度分布に応じて、セラミックヒーターは、第１凹部１３０の深さＬ１が第２凹部１３２の深さＬ２と同じ又は深さＬ２より大きくなるように、すなわち、Ｌ１／Ｌ２≧１の関係式が満たされるように形成されてもよい。

【0066】

また、本実施形態のセラミックヒーター１の支持部材１００は、図１に示されるように、第１凹部１３０の半径Ｒ１が支持部材１００の円柱部分の半径Ｒ２より小さくなるように、すなわち、Ｒ１＜Ｒ２の関係式がみたされるように形成されている。ウェハ４００に対して要求される温度分布に応じて、セラミックヒーターは、第１凹部１３０の半径Ｒ１の大きさが支持部材１００の円柱部分の半径Ｒ２の大きさ以上であって、第１フランジ部１５０の半径Ｒ３の大きさより小さくなるように、すなわち、Ｒ２≦Ｒ１＜Ｒ３の関係式が満たされるように形成されてもよい。

【0067】

また、本実施形態のセラミックヒーター１の支持部材１００は、第１凹部１３０と第２凹部１３２の円環状の開口が同一半径になるように形成されている。支持部材１００は、ウェハ４００に対して要求される温度分布に応じて、第１凹部１３０と第２凹部１３２の円環状の開口の半径が異なるように形成されてもよい。

【0068】

また、本実施形態の支持部材１００は、ヒータープレート２００に載置されるウェハ４００に対して等方的な温度分布を形成するために、ヒータープレート端面２０２の略中央部において接続されている。支持部材１００は、ウェハ４００に対して要求される温度分布に応じて、ヒータープレート端面２０２の中央部以外の位置（例えば、ヒータープレート端面２０２の外縁と中心との間）でヒータープレート２００と接続されてもよい。

【0069】

さらに、本実施形態のセラミックヒーター１は、支持部材１００がヒータープレート２００の中央部一箇所において接続されている。セラミックヒーターは、ウェハ４００に対して要求される温度分布に応じて、複数の支持部材が設けられ、複数の支持部材が複数位置でヒータープレート２００と接続するように形成されてもよい。複数の支持部材が設けられた場合、セラミックヒーターは、複数の支持部材同士が離間するように、あるいは複数の支持部材の全部又は一部が隣接するように形成されてもよい。

【符号の説明】

【0070】

１，１’１Ｃ…セラミックヒーター、１００，１００Ａ，１００Ｂ…支持部材、１１０…第１端面、１２０…第２端面、１３０…第１凹部、１３２…第２凹部、１５０…第１フランジ部、１５２…第２フランジ部、２００，２００Ｃ…ヒータープレート、２０２…ヒータープレート端面、２０４…ヒータープレート凹部、２１０…ヒーター、３００…接続領域、４００…ウェハ。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】