特許 6397588 静電チャックヒータ

(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】6397588

(24)【登録日】2018年9月7日

(45)【発行日】2018年9月26日

(54)【発明の名称】静電チャックヒータ

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/683 20060101AFI20180913BHJP

   H01L 21/02 20060101ALI20180913BHJP

   H05B 3/74 20060101ALI20180913BHJP

   H05B 3/18 20060101ALI20180913BHJP

   H05B 3/10 20060101ALI20180913BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/68 R

   H01L21/02 Z

   H05B3/74

   H05B3/18

   H05B3/10 A

【請求項の数】4

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2017-564145(P2017-564145)

(86)(22)【出願日】2017年7月11日

(86)【国際出願番号】JP2017025267

(87)【国際公開番号】WO2018016384

(87)【国際公開日】20180125

【審査請求日】2017年12月8日

(31)【優先権主張番号】特願2016-141329(P2016-141329)

(32)【優先日】2016年7月19日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000004064

【氏名又は名称】日本碍子株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000017

【氏名又は名称】特許業務法人アイテック国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】竹林 央史

(72)【発明者】

【氏名】平田 夏樹

(72)【発明者】

【氏名】長谷川 真也

【審査官】 石丸 昌平

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００５−１９７１６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−１２５００１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−１６６３５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１６−１００４７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１６／０８０５０２（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／６８３

Ｈ０１Ｌ ２１／０２

Ｈ０２Ｎ １３／００

Ｈ０５Ｂ ３／１０

Ｈ０５Ｂ ３／１８

Ｈ０５Ｂ ３／７４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

セラミックス焼結体に静電電極が埋設された静電チャックと、
前記セラミックス焼結体の内部又は前記セラミックス焼結体に一体化されたヒータ保持体の内部に設けられ、小ヒータ電極が配線された小ゾーンを複数有する小ゾーン形成領域と、
複数の前記小ヒータ電極が並列接続された電源と、
各小ヒータ電極に対応した供給可能な出力に対する出力割合を利用して所望の電力が各小ヒータ電極へ供給されるように制御する小ゾーン制御装置と、
を備え、
複数の前記小ヒータ電極のうちクールスポットを含む小ゾーンに配線された小ヒータ電極の抵抗値は、他の小ヒータ電極に比べて低く設定されている、
静電チャックヒータ。

【請求項2】

前記クールスポットを含む小ゾーンに配線された小ヒータ電極は、他の小ヒータ電極に比べて線幅が広くなっているか抵抗率の低い材料が用いられている、
請求項１に記載の静電チャックヒータ。

【請求項3】

前記クールスポットを含む小ゾーンは、上下方向の貫通穴又は有底穴が設けられた小ゾーンである、
請求項１又は２に記載の静電チャックヒータ。

【請求項4】

請求項１〜３のいずれか１項に記載の静電チャックヒータであって、
前記セラミックス焼結体の内部又は前記ヒータ保持体の内部に設けられ、大ゾーン電極が配線された大ゾーンを前記小ゾーンの数よりも少ない数有する大ゾーン形成領域と、
各大ゾーン電極への電力供給を制御する大ゾーン制御装置と、
を備えた静電チャックヒータ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、静電チャックヒータに関する。

【背景技術】

【0002】

半導体製造装置においては、ウエハを加熱するためのセラミックヒータが採用されている。こうしたセラミックヒータとしては、いわゆる多ゾーンヒータが知られている。これは、セラミック基体中に、高融点金属からなる内周側ヒータと外周側ヒータとを内側ゾーンと外側ゾーンとにそれぞれ埋設し、各ヒータにそれぞれ独立して電力を供給することにより、各ヒータの発熱を独立して制御するものである（例えば特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００７−８８４８４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

こうした多ゾーンヒータの各ヒータの発熱を独立して制御するにあたり、各ヒータを個別で電力制御することが考えられる。その場合、クールスポットを含むゾーンのヒータの発熱量を他のゾーンのヒータに比べて多くすることで、全体の均熱化を図る必要がある。しかしながら、投入可能な電力はヒータの抵抗値、電源容量の制約より上限があるため、投入可能電力の上限を超えてクールスポットを含むゾーンのヒータに電力を与えることができない。そのため、クールスポットを含むゾーンのヒータの発熱量が不足して均熱化が十分に達成できないことがあった。

【0005】

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、多ゾーンヒータ型の静電チャックヒータにおいて均熱化を十分に達成することを主目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の静電チャックヒータは、
セラミックス焼結体に静電電極が埋設された静電チャックと、
前記セラミックス焼結体の内部又は前記セラミックス焼結体に一体化されたヒータ保持体の内部に設けられ、小ヒータ電極が配線された小ゾーンを複数有する小ゾーン形成領域と、
複数の前記小ヒータ電極が並列接続された電源と、
各小ヒータ電極に対応した供給可能な出力に対する出力割合を利用して所望の電力が各小ヒータ電極へ供給されるように制御する小ゾーン制御装置と、
を備え、
複数の前記小ヒータ電極のうちクールスポットを含む小ゾーンに配線された小ヒータ電極の抵抗値は、他の小ヒータ電極に比べて低く設定されたものである。

【0007】

この静電チャックヒータでは、静電電極が埋設されたセラミックス焼結体の内部かそのセラミックス焼結体に一体化されたヒータ保持体の内部に、小ゾーン形成領域が設けられている。小ゾーン形成領域は、小ヒータ電極が配線された小ゾーンを複数有している。また、複数の小ヒータ電極は電源に並列接続されている。各小ヒータ電極へ供給される電力は、各小ヒータ電極に対応した供給可能な出力に対する出力割合を利用して電源から供給される。こうした出力割合としては、例えば、電圧一定の電源がスイッチを介してヒータに繋がれている場合、ある時間Ｔに対するスイッチがオンとなっている時間τの比τ／Ｔ（デューティ比）が挙げられる。ここで、クールスポットを含む小ゾーンに配線された小ヒータ電極の抵抗値は、他の小ヒータ電極に比べて低く設定されている。複数の小ヒータ電極は電源に並列接続されているため、各小ヒータ電極の発熱可能量は抵抗値が低いほど大きくなる。クールスポットを含むゾーンの小ヒータ電極は、出力割合の上限を超えて電力を供給することはできないが、他のゾーンの小ヒータ電極よりも抵抗値が低いため同じ出力割合であっても発熱量が大きくなる。そのため、クールスポットを含むゾーンの温度をクールスポットを含まないゾーンの温度と同じかほぼ同じにした状態で各小ヒータへの投入可能電力のマージンを確保することができる。したがって、多ゾーンヒータ型の静電チャックヒータにおいて様々な外乱による均熱崩れに対し均熱化を十分に達成することができる。

【0008】

本発明の静電チャックヒータにおいて、前記クールスポットを含む小ゾーンに配線された小ヒータ電極は、他の小ヒータ電極に比べて線幅が広くなっているか抵抗率の低い材料が用いられるようにしてもよい。同じ電極材料であっても線幅が広くなれば抵抗値が低くなる。また、同じ線幅であっても抵抗率の低い材料を用いれば抵抗値が低くなる。したがって、このようにすれば本発明を容易に実現することができる。

【0009】

本発明の静電チャックヒータにおいて、前記クールスポットを含む小ゾーンは、上下方向の貫通穴又は有底穴が設けられた小ゾーンとしてもよい。小ヒータ電極のうち上下方向の貫通穴や有底穴は配線できない部分であるため、クールスポットになりやすい。上下方向の貫通穴としては、例えば、ウエハを持ち上げるためのリフトピンの挿通穴や、ウエハの裏面にＨｅガスを送り込むためのガス供給穴などが挙げられる。また、上下方向の有底穴としては、例えば、静電電極又はヒータ電極に電力を供給するための給電棒を静電チャックヒータの裏面から差し込むための穴や、静電チャックヒータの裏面からウエハ載置面の近傍に向かって温度センサを差し込むための穴などが挙げられる。

【0010】

本発明の静電チャックヒータは、前記セラミックス焼結体の内部又は前記ヒータ保持体の内部に設けられ、大ゾーン電極が配線された大ゾーンを前記小ゾーンの数よりも少ない数有する大ゾーン形成領域と、各大ゾーン電極への電力供給を制御する大ゾーン制御装置と、を備えていてもよい。こうすれば、静電チャックに載置されるウエハの均熱化については基本的に大ゾーン電極を制御することにより行い、更なるウエハの均熱化を小ゾーン電極を制御することにより行うため、均熱化をきめ細かく行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】プラズマ処理装置１０の概略構成を示す断面図。

【図2】シートヒータ３０の内部構造を示す斜視図。

【図3】補正ヒータ電極３４及び基準ヒータ電極４４の電気的接続を示す説明図。

【図4】温度プロファイルを示す説明図。

【発明を実施するための形態】

【0012】

本発明の好適な実施形態を、図面を参照しながら以下に説明する。図１はプラズマ処理装置１０の概略構成を示す断面図、図２はシートヒータ３０の内部構造を示す斜視図である。

【0013】

半導体製造装置であるプラズマ処理装置１０は、図１に示すように、真空チャンバ１２と、シャワーヘッド１４と、静電チャックヒータ２０とを備えている。真空チャンバ１２は、アルミニウム合金等によりボックス状に形成された容器である。シャワーヘッド１４は、真空チャンバ１２の天井面に設けられている。シャワーヘッド１４は、ガス導入管１６から供給されるプロセスガスを多数のガス噴射孔１８から真空チャンバ１２の内部へ放出する。また、シャワーヘッド１４は、プラズマ生成用のカソード板としての役割を果たす。静電チャックヒータ２０は、ウエハＷをウエハ載置面２２ａに吸着保持する装置である。以下、静電チャックヒータ２０について詳細に説明する。

【0014】

静電チャックヒータ２０は、静電チャック２２、シートヒータ３０及び支持台６０を備えている。静電チャック２２の下面とシートヒータ３０の上面３０ａとは第１ボンディングシート８１を介して互いに接着されている。支持台６０の上面とシートヒータ３０の下面３０ｂとは第２ボンディングシート８２を介して互いに接着されている。各ボンディングシート８１，８２としては、ポリプロピレン製の芯材の両面にアクリル樹脂層を備えたシート、ポリイミド製の芯材の両面にシリコーン樹脂層を備えたシート、エポキシ樹脂単独のシートなどが挙げられる。静電チャックヒータ２０には、リフトピン挿通穴２８が上下方向に貫通するように複数（例えば３つ）設けられている。リフトピン挿通穴２８にはウエハをリフトアップするリフトピン（図示せず）が静電チャックヒータ２０の下面側から上下動可能に挿通される。

【0015】

静電チャック２２は、円板状の部材であり、セラミックス焼結体２６に静電電極２４が埋設されたものである。セラミックス焼結体２６としては、例えば窒化アルミニウム焼結体やアルミナ焼結体などが挙げられる。静電チャック２２の上面は、ウエハＷを載置するウエハ載置面２２ａとなっている。セラミックス焼結体２６の厚みは、特に限定するものではないが、０．５〜４ｍｍが好ましい。

【0016】

シートヒータ３０は、円板状の部材であり、耐熱性の樹脂シート３２に、補正ヒータ電極３４、ジャンパ線３６、グランド電極４０及び基準ヒータ電極４４を内蔵したものである。樹脂シート３２の材質としては、例えばポリイミド樹脂や液晶ポリマーなどが挙げられる。シートヒータ３０は、シートヒータ３０の上面３０ａに平行で高さの異なる第１電極領域Ａ１〜第４電極領域Ａ４（図２参照）を有している。上述したリフトピン挿通穴２８は、このシートヒータ３０の上面３０ａから下面３０ｂまでを上下方向に貫通している。

【0017】

第１電極領域Ａ１は、多数のゾーンＺ１（例えば１００ゾーンとか３００ゾーン）に分けられている。各ゾーンＺ１には、補正ヒータ電極３４が一筆書きの要領で一端３４ａから他端３４ｂまでそのゾーンＺ１の全体に行き渡るように配線されている。図２では、第１電極領域Ａ１に点線で示す仮想線を引き、その仮想線で囲まれた部分をゾーンＺ１とした。この図２では、便宜上、１つのゾーンＺ１のみに補正ヒータ電極３４を示したが、他のゾーンＺ１にも同様の補正ヒータ電極３４が設けられている。リフトピン挿通穴２８が配置されるゾーンＺ１では、補正ヒータ電極３４はそのリフトピン挿通穴２８を迂回するように配線されている。シートヒータ３０の外形を一点鎖線で示した。

【0018】

第２電極領域Ａ２には、複数の補正ヒータ電極３４のそれぞれに給電するジャンパ線３６が設けられている。そのため、ジャンパ線３６の数は補正ヒータ電極３４の数と一致する。第２電極領域Ａ２は、ゾーンＺ１の数よりも少ない数（例えば６ゾーンとか８ゾーン）のゾーンＺ２に分けられている。図２では、第２電極領域Ａ２に点線で示す仮想線を引き、その仮想線で囲まれた部分をゾーンＺ２とした。この図２では、便宜上、１つのゾーンＺ２のみにジャンパ線３６（一部）を示したが、他のゾーンＺ２にも同様のジャンパ線３６が設けられている。本実施形態では、一つのゾーンＺ２を第１電極領域Ａ１に投影したときの投影領域の中に入る複数の補正ヒータ電極３４を、同じ組に属するものとして説明する。一つの組に属する補正ヒータ電極３４の一端３４ａは、その組に対応するゾーンＺ２内のジャンパ線３６の一端３６ａに、第１電極領域Ａ１と第２電極領域Ａ２との間を上下方向に貫くビア３５（図１参照）を介して接続されている。そのジャンパ線３６の他端３６ｂはそのゾーンＺ２に設けられた外周領域３８まで引き出されている。その結果、同じ組に属する補正ヒータ電極３４に接続されたジャンパ線３６の他端３６ｂは、一つの外周領域３８にまとめて配置されている。その外周領域３８をシートヒータ３０の下面３０ｂに投影した領域Ｘ内には、各ジャンパ線３６の他端３６ｂとビア４１（図１参照）を介して接続されるジャンパランド４６ａが並んで配置されている。言い換えると、複数のジャンパランド４６ａは、２つ以上がひと組となって同じ領域Ｘに外部に露出するように配置されている。なお、補正ヒータ電極３４の比抵抗はジャンパ線３６の比抵抗以上とするのが好ましい。

【0019】

第３電極領域Ａ３には、複数の補正ヒータ電極３４に共通のグランド電極４０が設けられている。各補正ヒータ電極３４は、第１電極領域Ａ１から第２電極領域Ａ２を経て第３電極領域Ａ３に至るビア４２（図１参照）を介してグランド電極４０に接続されている。また、グランド電極４０は、外周から外側にはみ出した突起４０ａを有している。この突起４０ａは、各外周領域３８の切欠３９と向かい合う位置に設けられている。この突起４０ａは、シートヒータ３０の下面３０ｂに設けられたグランドランド４６ｂにビア４３（図１参照）を介して接続されている。グランドランド４６ｂは、シートヒータ３０の下面３０ｂの領域Ｘ内にジャンパランド４６ａと共に設けられている。

【0020】

第４電極領域Ａ４は、第１電極領域Ａ１に設けられた補正ヒータ電極３４の総数よりも少ない数（例えば４ゾーンとか６ゾーン）のゾーンＺ４に分けられている。各ゾーンＺ４には、補正ヒータ電極３４より高出力の基準ヒータ電極４４が一筆書きの要領で一端４４ａから他端４４ｂまでそのゾーンＺ４の全体に行き渡るように配線されている。リフトピン挿通穴２８を含むゾーンＺ４では、基準ヒータ電極４４は挿通穴迂回部４４１を有している。挿通穴迂回部４４１は、リフトピン挿通穴２８を迂回するように配線されている部分である。図２では、第４電極領域Ａ４に点線で示す仮想線を引き、その仮想線で囲まれた部分をゾーンＺ４とした。この図２では、便宜上、１つのゾーンＺ４のみに基準ヒータ電極４４を示したが、他のゾーンＺ４にも同様の基準ヒータ電極４４が設けられている。各基準ヒータ電極４４の両端４４ａ，４４ｂは、第４電極領域Ａ４からシートヒータ３０の下面３０ｂに至る図示しないビアを介してシートヒータ３０の下面３０ｂに設けられた一対の基準ランド５０ａ，５０ｂに接続されている。

【0021】

支持台６０は、図１に示すように、Ａｌ又はＡｌ合金などの金属で作製された円板状の部材であり、内部に冷媒流路６２が設けられている。冷媒流路６２の入口６２ａと出口６２ｂには、冷媒の温度を調整するチラー７０が接続されている。冷媒は、チラー７０から冷媒流路６２の入口６２ａに供給されると、支持台６０の全体に行き渡るように設けられた冷媒流路６２を通過し、冷媒流路６２の出口６２ｂからチラー７０へ戻され、チラー７０内で設定温度に冷やされたあと再び冷媒流路６２の入口６２ａに供給される。支持台６０は、支持台６０を上下方向に貫通する複数種類の貫通孔６４〜６７を有している。貫通孔６４は、静電電極２４の給電端子２５を外部に露出するための孔である。貫通孔６５は、シートヒータ３０の下面３０ｂの領域Ｘに設けられたランド群（ジャンパランド４６ａとグランドランド４６ｂ、図２参照）を外部に露出するための孔である。貫通孔６６，６７は、基準ヒータ電極４４の基準ランド５０ａ，５０ｂをそれぞれ外部に露出するものである。貫通孔６６，６７には、電気絶縁筒６６ａ，６７ａが挿入されている。

【0022】

プラズマ処理装置１０は、更に、静電チャック電源７２、補正ヒータ電源７４、基準ヒータ電源７６及びＲＦ電源７９を備えている。静電チャック電源７２は、直流電源であり、貫通孔６４に挿入された給電棒７３を介して静電電極２４の給電端子２５に接続されている。補正ヒータ電源７４は、直流電源であり、貫通孔６５に挿入された金属配線集合体である接続用フレキシブルプリント基板（接続用ＦＰＣ）７５を介して補正ヒータ電極３４のジャンパランド４６ａ及びグランドランド４６ｂに接続されている。具体的には、図２に示す同じ組に属するジャンパランド４６ａ及びグランドランド４６ｂは、同じ領域Ｘに並べて設けられているため、一つの接続用ＦＰＣ７５を介して接続されている。接続用ＦＰＣ７５は、樹脂皮膜で覆われた金属配線７５ａ，７５ｂを帯状に束ねたケーブルであり、領域Ｘと対向する端部は各金属配線７５ａ，７５ｂが露出している。金属配線７５ａは、ジャンパランド４６ａを補正ヒータ電源７４のプラス極に接続するための導線であり、金属配線７５ｂは、グランドランド４６ｂを補正ヒータ電源７４のマイナス極に接続するための導線である。基準ヒータ電源７６は、交流電源であり、貫通孔６６に挿入されたケーブル端子７７を介して基準ヒータ電極４４の一方の基準ランド５０ａに接続されると共に、貫通孔６７に挿入されたケーブル端子７８を介して基準ヒータ電極４４の他方の基準ランド５０ｂに接続されている。ＲＦ電源７９は、プラズマ生成用の電源であり、アノード板として機能する支持台６０に高周波電力を供給するように接続されている。なお、カソード板として機能するシャワーヘッド１４は可変抵抗を介して接地されている。

【0023】

ここで、シートヒータ３０の各ゾーンＺ１に配線された補正ヒータ電極３４及び各ゾーンＺ４に配線された基準ヒータ電極４４の制御について説明する。図３は、補正ヒータ電極３４及び基準ヒータ電極４４の電気的接続を示す説明図、図４は、温度プロファイルの一例を示す説明図である。図３及び図４では、説明の便宜上、静電チャックヒータ２０が補正ヒータ電極３４として５つの補正ヒータ電極３４１〜３４５を備え、１つの基準ヒータ電極４４を備えているものとして説明する。

【0024】

基準ヒータ電極４４は、基準ヒータ制御装置９６を介して交流電源である基準ヒータ電源７６に接続されている。基準ヒータ制御装置９６は、基準ヒータ電源７６の電流を制御することにより、基準ヒータ電極４４の発熱量を調整してウエハ載置面２２ａに載置されたウエハＷの温度を制御する。基準ヒータ電極４４のうちリフトピン挿通穴２８を迂回している挿通穴迂回部４４１（図２参照）は他の部分に比べて配線密度が低いため、クールスポットになりやすい。この挿通穴迂回部４４１は、図３では、基準ヒータ電極４４のうち、１点鎖線の四角形の領域（クールスポットを含むゾーン）に囲まれた部分とした。

【0025】

複数の補正ヒータ電極３４１〜３４５は、直流電源である補正ヒータ電源７４に並列接続されている。補正ヒータ電源７４から補正ヒータ電極３４１〜３４５に分岐する分岐線には、補正ヒータ電極３４１〜３４５のそれぞれに対応してソリッドステートリレー（ＳＳＲ）９１〜９５が配置されている。ＳＳＲ９１〜９５は、それぞれ信号源９１ａ〜９５ａに接続されている。信号源９１ａ〜９５ａは、補正ヒータ制御装置８６に接続されている。信号源９１ａ〜９５ａは、補正ヒータ制御装置８６から入力したデューティ比に応じて、対応するＳＳＲ９１〜９５へオンオフ信号であるパルス信号を出力する。図３の吹き出しに示すように、パルス信号のパルス幅τをパルス周期Ｔで割った値τ／Ｔがデューティ比であり、デューティ比の上限値は装置性能等に応じた値（例えば１（１００％）とか０．７５（７５％））に設定されているものとする。デューティ比は各補正ヒータ電極３４１〜３４５に対応して個別に設定される。補正ヒータ電極３４１〜３４５は、運転時の外乱（構造上の特異点やプラズマ入熱）によって均熱崩れが生じたときの温度補正や実際のウエハ温度を目標温度に一致させるための温度補正に用いられる。ここで、補正ヒータ電極３４１〜３４５のうち補正ヒータ電極３４３の配線されたゾーンのみ、リフトピン挿通穴２８が挿通しているゾーン、つまりクールスポットを含むゾーンであるとする。このゾーンに配線された補正ヒータ電極３４３の抵抗値は、他の補正ヒータ電極３４１，３４２，３４４，３４５に比べて低い値に設定されている。補正ヒータ電極３４１〜３４５に同じ電圧が印加された場合、発熱量は抵抗値に反比例することから補正ヒータ電極３４３の発熱量が最も大きくなる。こうした補正ヒータ電極３４３は、他の補正ヒータ電極３４１，３４２，３４４，３４５に比べて、例えば線幅が広くなっているか抵抗率の低い材料が用いられており、それによって抵抗値が低くなっている。

【0026】

さて、ウエハＷの面内で温度を均熱にするにあたっては、まず、プラズマ発生条件を設定し、その条件でプラズマを発生させたときのウエハＷの温度分布を赤外線サーモグラフィで測定する。そして、複数の測定点における温度差が予め定められた許容範囲に収まるように基準ヒータ電極４４の電流を設定すると共に補正ヒータ電極３４１〜３４５のそれぞれのデューティ比を設定する。基準ヒータ制御装置９６は、このように設定された電流が基準ヒータ電源７６から基準ヒータ電極４４に流れるように制御する。補正ヒータ制御装置８６は、各補正ヒータ電極３４１〜３４５に対応して設定されたデューティ比を利用して補正ヒータ電源７４から各補正ヒータ電極３４１〜３４５へ電流が流れるように制御する。

【0027】

このときのウエハＷの面内の温度分布の一例を図４に示す。基準ヒータ電極４４のみを用いて制御すると、図４の点線の温度分布線に示されるように、挿通穴迂回部４４１の周辺で温度低下が見られる。補正ヒータ電極３４１〜３４５のみを用いてデューティ比をすべてｎ％に設定すると、図４の破線の温度分布線に示されるように、クールスポットを含むゾーンの補正ヒータ電極３４３の抵抗値Ｒ２が他の補正ヒータ電極３４１，３４２，３４４，３４５の抵抗値Ｒ１より低いため、補正ヒータ電極３４３の周辺で温度上昇が見られる。そして、基準ヒータ電極４４と補正ヒータ電極３４１〜３４５の両方を用いて制御すると、図４の実線の温度分布線に示されるように、ウエハＷの面内の温度が一定になり、良好な均熱化が図られる。

【0028】

ここで、各補正ヒータ電極３４１〜３４５に同じ電圧Ｅが印加され、各デューティ比が１００％に設定されているとすると、補正ヒータ電極３４１，３４２，３４４，３４５の発熱量Ｐ１はＰ１＝Ｅ²／Ｒ１、補正ヒータ電極３４３の発熱量Ｐ２はＰ２＝Ｅ²／Ｒ２となる。抵抗値Ｒ２は抵抗値Ｒ１より低いため（Ｒ２＜Ｒ１）、発熱量Ｐ２は発熱量Ｐ１より高くなる（Ｐ２＞Ｐ１）。デューティ比の設定範囲が０〜１００％だとすると、補正ヒータ電極３４１，３４２，３４４，３４５の発熱量の設定範囲は０〜Ｐ１、補正ヒータ電極３４３の発熱量の設定範囲は０〜Ｐ２となり、後者の方が広範囲で発熱量の調整ひいては温度調整が可能なことがわかる。

【0029】

なお、図４では、補正ヒータ電極３４１〜３４５のデューティ比がすべて同じ値（ｎ％）の場合を例示したが、これらのデューティ比は各補正ヒータ電極３４１〜３４５の配線されているゾーンの温度が同じ温度になるように設定されるため、必ずしもすべて同じ値になるとは限らず、すべて異なる値になることもある。

【0030】

ここで、本実施形態の構成要素と本発明の構成要素との対応関係を明らかにする。本実施形態の静電チャック２２が本発明の静電チャックに相当し、補正ヒータ電極３４，３４１〜３４５が小ヒータ電極に相当し、第１電極領域Ａ１が小ゾーン形成領域に相当し、補正ヒータ電源７４が電源に相当し、補正ヒータ制御装置８６が小ゾーン制御装置に相当する。また、シートヒータ３０がヒータ保持体に相当し、基準ヒータ電極４４が大ゾーン電極に相当し、第４電極領域Ａ４が大ゾーン形成領域に相当し、基準ヒータ制御装置９６が大ゾーン制御装置に相当する。

【0031】

以上説明した静電チャックヒータ２０によれば、クールスポットを含むゾーンの補正ヒータ電極３４３は、デューティ比の上限を超えて電力を供給することはできないが、他のゾーンの補正ヒータ電極３４１，３４２，３４４，３４５よりも抵抗値が低いため同じデューティ比であっても発熱量が大きくなる。そのため、クールスポットを含むゾーンの温度をクールスポットを含まないゾーンの温度と同じかほぼ同じにした状態で各小ヒータへの投入可能電力のマージンを確保することができる。したがって、多ゾーンヒータ型の静電チャックヒータ２０において様々な外乱による均熱崩れに対し均熱化を十分に達成することができる。

【0032】

また、補正ヒータ電極３４３は、他の補正ヒータ電極３４１，３４２，３４４，３４５に比べて線幅が広くなっているか抵抗率の低い材料が用いられている。同じ電極材料であっても線幅が広くなれば抵抗値が低くなる。また、同じ線幅であっても抵抗率の低い材料を用いれば抵抗値が低くなる。

【0033】

更に、第１電極領域Ａ１のうちクールスポットを含むゾーンとしてリフトピン挿通穴２８が設けられたゾーンを例示したが、リフトピン挿通穴２８は配線できない部分であるためクールスポットになりやすい。

【0034】

更にまた、静電チャック２２に載置されるウエハＷの均熱化については基本的に基準ヒータ電極４４を制御することにより行い、更なるウエハＷの均熱化を補正ヒータ電極３４１〜３４５を制御することにより行うため、均熱化をきめ細かく行うことができる。

【0035】

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。

【0036】

例えば、上述した実施形態において、ウエハＷの温度制御を行うにあたり、ウエハ載置面２２ａのうち各ゾーンＺ１の直上位置に温度センサを設け、各温度センサから検出される温度が目標温度となるように各補正ヒータ電極３４のデューティ比を制御してもよい。

【0037】

上述した実施形態では、クールスポットを含むゾーンとして、リフトピン挿通穴２８を含むゾーンを例示したが、特にこれに限定されるものではない。例えば、クールスポットを含むゾーンは、静電チャックヒータ２０の上下方向を貫通しウエハＷの裏面にＨｅガスを送り込むためのガス供給穴を含むゾーンであってもよい。あるいは、上下方向の有底穴を含むゾーンであってもよい。こうした有底穴としては、静電電極２４に電力を供給するための給電棒７３を静電チャックヒータ２０の裏面から差し込むための穴などが挙げられる。

【0038】

上述した実施形態では、基準ヒータ電極４４の抵抗値について特に言及しなかったが、挿通穴迂回部４４１のヒータ線については抵抗値を大きくして、同じ電流が流れたときでも他の部分と比べて発熱量が大きくなるように設計してもよい。こうすれば、基準ヒータ電極４４によるウエハＷの均熱制御をある程度精度よく行うことができる。そのため、基準ヒータ電極４４と補正ヒータ電極３４，３４１〜３４５の両方を用いたウエハＷの均熱制御をより精度よく行うことができる。

【0039】

上述した実施形態では、静電電極２４が埋設されたセラミックス焼結体２６とは別のシートヒータ３０の内部に補正ヒータ電極３４を形成する領域を設けたが、補正ヒータ電極３４を形成する領域をセラミックス焼結体２６の内部に設けてもよい。基準ヒータ電極４４についても同様である。

【0040】

本出願は、２０１６年７月１９日に出願された日本国特許出願第２０１６−１４１３２９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。

【産業上の利用可能性】

【0041】

本発明は、半導体製造装置の部品として利用可能である。

【符号の説明】

【0042】

１０ プラズマ処理装置、１２ 真空チャンバ、１４ シャワーヘッド、１６ ガス導入管、１８ ガス噴射孔、２０ 静電チャックヒータ、２２ 静電チャック、２２ａ ウエハ載置面、２４ 静電電極、２５ 給電端子、２６ セラミックス焼結体、２８ リフトピン挿通穴、３０ シートヒータ、３０ａ 上面、３０ｂ 下面、３２ 樹脂シート、３４，３４１〜３４５ 補正ヒータ電極、３４ａ 一端、３４ｂ 他端、３５ ビア、３６ ジャンパ線、３６ａ 一端、３６ｂ 他端、３８ 外周領域、３９ 切欠、４０ グランド電極、４０ａ 突起、４１〜４３ ビア、４４ 基準ヒータ電極、４４ａ 一端、４４ｂ 他端、４６ａ ジャンパランド、４６ｂ グランドランド、５０ａ，５０ｂ 基準ランド、６０ 支持台、６２ 冷媒流路、６２ａ 入口、６２ｂ 出口、６４〜６７ 貫通孔、６６ａ，６７ａ 電気絶縁筒、７０ チラー、７２ 静電チャック電源、７３ 給電棒、７４ 補正ヒータ電源、７５ 接続用ＦＰＣ、７５ａ 金属配線、７５ｂ 金属配線、７６ 基準ヒータ電源、７７，７８ ケーブル端子、７９ ＲＦ電源、８１ 第１ボンディングシート、８２ 第２ボンディングシート、８６ 補正ヒータ制御装置、９１〜９５ ＳＳＲ、９１ａ〜９５ａ 信号源、９６ 基準ヒータ制御装置、４４１ 挿通穴迂回部、 Ａ１〜Ａ４ 第１電極領域〜第４電極領域、Ｚ１〜Ｚ４ ゾーン。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】