特許 6829091 セラミックスヒータ

(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】6829091

(24)【登録日】2021年1月25日

(45)【発行日】2021年2月10日

(54)【発明の名称】セラミックスヒータ

(51)【国際特許分類】

   H05B 3/10 20060101AFI20210128BHJP

   H05B 3/18 20060101ALI20210128BHJP

   H05B 3/48 20060101ALI20210128BHJP

   H05B 3/74 20060101ALI20210128BHJP

【ＦＩ】

   H05B3/10 C

   H05B3/18

   H05B3/48

   H05B3/74

【請求項の数】8

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2017-16376(P2017-16376)

(22)【出願日】2017年1月31日

(65)【公開番号】特開2018-125160(P2018-125160A)

(43)【公開日】2018年8月9日

【審査請求日】2019年9月17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】徳正 典昭

(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】北林 徹夫

【審査官】 比嘉 貴大

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００７−２３４４２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−１５８２７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−２３７３７５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０５Ｂ ３／１０

Ｈ０５Ｂ ３／１８

Ｈ０５Ｂ ３／４８

Ｈ０５Ｂ ３／７４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

１の面に基板が載置される複数の凸部が形成された基板載置面を有するセラミック基体と、
前記基体に埋設された発熱体と、を有するセラミックスヒータであって、
前記基板載置面は、輻射率の異なる複数の領域を有し、
前記複数の領域は、前記基板載置面の中心を含みかつ第１の輻射率を有する第１の領域と前記第１の領域を囲繞しかつ前記第１の輻射率とは異なる第２に輻射率を有する第２の領域を含み、
前記第２の領域は、前記第１の領域よりも表面粗さRaが大きいことを特徴とするセラミックスヒータ。

【請求項2】

前記複数の領域は、異なる表面粗さRaを有していることを特徴とする請求項１に記載のセラミックスヒータ。

【請求項3】

前記複数の領域は、異なるスキューネスRskを有していることを特徴とする請求項１または２に記載のセラミックスヒータ。

【請求項4】

前記複数の領域は、異なる光沢度を有していることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１つに記載のセラミックスヒータ。

【請求項5】

前記複数の領域は、前記基板載置面上における１の点に対して回転対称であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１つに記載のセラミックスヒータ。

【請求項6】

前記第１の領域は、前記第２の領域よりもスキューネスRskの絶対値が大きいことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１つに記載のセラミックスヒータ。

【請求項7】

前記第２の領域は、前記第１の領域よりも光沢度が小さいことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１つに記載のセラミックスヒータ。

【請求項8】

前記セラミック基体の前記１の面の反対側にある他の面に接続された支持体を含み、前記第１の領域は、前記基板載置面と垂直な方向において前記支持体と前記セラミック基体との接続面と重なっている領域を含むことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１つに記載のセラミックスヒータ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、半導体製造装置向けのセラミックスヒータに関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、例えば、半導体ウェハ（以下、ウェハとも称する）に半導体薄膜等を成膜する際に、ウェハを保持しかつウェハを加熱するセラミックスヒータが用いられている。

【0003】

特許文献１には、発熱体を有するセラミックスヒータの基体のウェハ載置面と反対側の面、すなわち背面の表面粗さを部分的に異ならしめることで、ウェハ加熱時にウェハ載置面（加熱面）に現れるコールドスポットを解消することが開示されている。また、当該背面の表面粗さを部分的に異ならしめることで、ウェハ加熱時のウェハ載置面の面内の温度分布を調整可能であることも開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００３−１５１７２９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、特許文献１に開示の技術のように、ウェハをセラミックスヒータのウェハ載置面に密着させると、ウェハへのパーティクルの付着が発生してしまうという問題があった。また、ウェハとセラミックスヒータのウェハ載置面とを離間させる構成では、固体接触による熱伝導を調整する特許文献１のような制御によるウェハ全体の温度分布制御が困難であり得る。

【0006】

本発明は、以上の従来技術の問題点に鑑みなされたものであり、ウェハ等の基板の加熱時の基板へのパーティクルの付着を防止し、かつ単純な発熱体構成で基板加熱時の基板全体の温度分布の調整が可能なセラミックスヒータ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】

【0007】

本発明の静電セラミックスヒータは、１の面に基板が載置される複数の凸部が形成された基板載置面を有するセラミック基体と、前記基体に埋設された発熱体と、を有するセラミックスヒータであって、前記基板載置面は、輻射率の異なる複数の領域を有することを特徴とする。

【0008】

本発明のセラミックスヒータによれば、基板載置面に複数の凸部を形成し当該凸部上に基板を載置する構造とすることで、基板へのパーティクルの付着を抑制することが可能である。また、基板載置面の表面状態を領域毎に異ならしめることによって、複雑な加熱電極構造に頼らずに容易に基板加熱時の基板の面内における温度分布を制御することが可能である。

【0009】

前記の本発明のセラミックスヒータにおいて、前記複数の領域は、異なる表面粗さRaを有していることが好ましい。

【0010】

前記の本発明のセラミックスヒータにおいて、前記複数の領域は、異なるスキューネスRskを有していることが好ましい。

【0011】

前記の本発明のセラミックスヒータにおいて、前記複数の領域は、異なる光沢度を有していることが好ましい。

【0012】

上記本発明のセラミックスヒータによれば、領域毎に表面状態に関する少なくとも１つのパラメータを異ならしめることによって、容易に基板加熱時の基板面内における温度分布を制御することが可能である。

【0013】

前記の本発明のセラミックスヒータにおいて、前記複数の領域は、前記基板載置面上における１の点に対して回転対称であることが好ましい。

【0014】

上記本発明のセラミックスヒータによれば、表面状態の異なる領域を基板載置面上において回転対称となるように設けることにより、基板加熱時の基板面内において、中心からの距離に応じて回転対称性のある温度分布をもたらすことが可能である。

【0015】

前記の本発明のセラミックスヒータにおいて、前記複数の領域は、前記基板載置面の中心を含みかつ第１の輻射率を有する第１の領域と前記第１の領域を囲繞しかつ前記第１の輻射率とは異なる第２に輻射率を有する第２の領域を含む。

【0016】

上記本発明のセラミックスヒータによれば、基板載置面の中心領域と当該中心領域を囲繞する外側領域とで、基板載置面の表面状態を異ならしめることで、基板加熱時の基板面内の、基板載置面の中心から放射方向における温度分布を容易に調節することが可能である。

【0018】

前記の本発明のセラミックスヒータにおいて、前記第２の領域は、前記第１の領域よりも表面粗さRaが大きい。

【0019】

前記の本発明のセラミックスヒータにおいて、前記第１の領域は、前記第２の領域よりもスキューネスRskの絶対値が大きいことが好ましい。

【0020】

前記の本発明のセラミックスヒータにおいて、前記第２の領域は、前記第１の領域よりも光沢度が小さいことが好ましい。

【0021】

前記の本発明のセラミックスヒータにおいて、前記セラミック基体の前記１の面の反対側にある他の面に接続された支持体を含み、前記第１の領域は、前記基板載置面と垂直な方向において前記支持体と前記セラミック基体との接続面と重なっている領域を含むことが好ましい。

【0022】

上記本発明のセラミックスヒータによれば、基板の加熱時に基体から支持体への熱伝導による熱移動により温度が低下する領域において、輻射率を他の部分よりも高くすることが可能となり、基板載置面上に配される基板の温度分布を均一なものとすることが可能である。

【0023】

上記本発明のセラミックスヒータの製造方法において、前記基板載置面はサンドブラスト法による加工、砥石を用いた研削加工、レーザ加工のうち少なくとも１つの加工方法を用いて形成することが好ましい。特に、レーザ加工を用いた場合には、所定の輻射率を有する基板載置面を形成しつつ、基板へのパーティクルの付着をさらに抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0024】

【図1】本発明の実施形態のセラミックスヒータの平面図である。

【図2】図１の２−２線に沿った断面図である。

【図3】実施例と比較例のセラミックスヒータによって加熱されたシリコンウェハの温度分布を示すグラフである。

【図4】実施例１のセラミックスヒータと実施例２のセラミックスヒータの基体表面のＳＥＭ画像である。

【図5】実施例１のセラミックスヒータと実施例２のセラミックスヒータの基体表面の表面粗さ曲線及び振幅分布曲線である。

【発明を実施するための形態】

【0025】

以下に、本発明の実施例のセラミックスヒータについて、図面を参照しつつ説明する。

【0026】

（構成）
図１は、実施例のセラミックスヒータ１０の平面図である。図２は、図１の２−２線に沿った断面図である。

【0027】

本実施例のセラミックスヒータ１０は、例えば、Ｙ_２Ｏ_３を３％含むＡＩＮのセラミックス焼結体からなる板状の基体１１を有している。基体１１は、直径が３５０ｍｍの円状の平面形状を有し、厚みが２５ｍｍの円板形状を有している。基体１１は、一方の面が基板載置面１１Ｓとなっている。なお、基体１１を形成するセラミックス焼結体の材料としては、上記した窒化アルミニウムの他、窒化珪素、サイアロン、炭化珪素、窒化ホウ素、アルミナ等を使用することも可能である。

【0028】

基体１１の基板載置面１１Ｓには、直径０．５ｍｍの円状の上面を有し、高さ５０μｍの円柱状の凸部１１Ｐが複数形成されている。なお、基板載置面１１Ｓの中央に形成されている凸部１１Ｐは基板載置面１１Ｓの中心Ｃ上に形成されている。よって、図面において、基板載置面１１Ｓの中央に形成されている凸部１１Ｐを中心Ｃとしても示している。

【0029】

凸部１１Ｐは、基板載置面１１Ｓの中心Ｃを中心とする半径１５０ｍｍの円の内部の基板載置領域ＳＲに、正三角形格子状に１２ｍｍの間隔で形成されている。このように円柱状の凸部を配置した場合、基板載置領域ＳＲの面積に対する凸部の上面の面積の比率は、０．１６％となる。なお、凸部１１Ｐは、基板載置面１１Ｓ上において、正三角形格子状以外の三角格子状、正方形格子状等他の態様で規則的に配置されていてもよい。

【0030】

また、円柱状凸部１１Ｐは、基板載置面１１Ｓの中心Ｃを中心とする同心円状に周方向及び径方向に一定の間隔をおいて配置されていてもよい。また、凸部１１Ｐは、基板載置面１１Ｓの中心Ｃを中心とした円の円周方向及び半径方向において、間隔が変化するように配置されてもよい。例えば、半径方向において、基板載置面１１Ｓの中心Ｃから離れるほどピン状凸部１１Ｐの配置間隔が広くなるように配置されていてもよい。

【0031】

基板載置面１１Ｓは、ピン状凸部１１Ｐ以外の表面において、互いに表面粗さ、スキューネスまたは光沢度等の表面状態が異なっている第１の領域Ｒ１及び第２の領域Ｒ２を有している。基板載置面１１Ｓの第１の領域Ｒ１と第２の領域Ｒ２とは、表面状態が異なっていることによって輻射率が異なっている。本実施例において、第１の領域Ｒ１は、中心Ｃを中心とする円状の領域であり、第２の領域Ｒ２は、当該第１の領域Ｒ１を囲繞する円環状すなわちドーナツ状の領域である。

【0032】

また、本実施例において、第１の領域Ｒ１は、中心Ｃを中心とする半径１２０ｍｍの円内の領域であり、第２の領域Ｒ２は、第１の領域Ｒ１の外側でありかつ中心Ｃを中心とする半径１５０ｍｍの円内の環状の領域である。すなわち、本実施例において、第１の領域Ｒ１及び第２の領域Ｒ２は、それぞれ中心Ｃに対して回転対称の形状を有している。

【0033】

図２は、図１の２−２線に沿った断面図である。図２において、基板載置面１１Ｓの中心Ｃを通り、基板載置面１１Ｓに垂直な線を中心線ＣＸとして示す。図２に示すように、凸部１１Ｐは、基板載置面１１Ｓと垂直に基板載置面１１Ｓから垂直に伸長している。基板載置面１１Ｓ上に基板ＳＢ（図２において破線で示す）が載置される場合、基板ＳＢは、円柱形状を有する凸部１１Ｐの上面に接して載置される。

【0034】

セラミックスヒータ１０から基板ＳＢへの伝熱を容易にするため、例えば、基板載置面１１Ｓに開口するガス導入穴（不図示）を設け、基板載置面１１Ｓと基板ＳＢとの間の空間にＮ_２ガス等のガスを流してもよい。その際、基板載置領域ＳＲの外周に凸部１１Ｐと同じ高さまたは凸部１１Ｐよりも低い高さの環状凸部を形成していてもよい。

【0035】

支持体としてのシャフト１３は、外径５０ｍｍ、内径４０ｍｍ、長さ２００ｍｍの円筒状の中空シャフト部材である。シャフト１３は、例えば、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）または窒化ケイ素（Ｓｉ_３Ｎ_４）等のセラミックス焼結体からなっている。

【0036】

シャフト１３には、長さ方向の一方の端部において、外径８０ｍｍ、内径４０ｍｍ、シャフト１３の長さ方向に沿った厚みが１０ｍｍのフランジ部１３Ｆが設けられている。シャフト３０は、当該フランジ部１３Ｆが形成されている一端において、基体１１の下面１１Ｂに取り付けられている。例えば、シャフト１３の基体１１への取付けすなわち接続は、基体１１の下面１１Ｂとフランジ部１３Ｆの表面とを固相接合することによって行われる。

【0037】

なお、シャフト１３は、シャフト１３の円筒形状の中心線が中心線ＣＸと一致するように基体１１に接合されている。よって、基板載置面１１Ｓに垂直な方向から見て、第１の領域Ｒ１は、基体１１とシャフト１３の接続面と重なっている領域を含んでいる。

【0038】

電極１５は、基体１１内に埋設されている発熱抵抗体である。電極１５は、基板載置面１１Ｓと垂直な方向から見て、基板載置領域ＳＲに亘って延在するように埋設されている。また、電極１５は、例えば、基板載置面１１Ｓと垂直な方向から見てメッシュ形状を有している。電極１５は、例えば、モリブデン等の金属材料からなっている。

【0039】

給電ロッド１７は、シャフト１３の中空部分においてシャフト１３の長さ方向に伸長し、かつ一端部が基体１１内まで伸長している棒状の導電部材である。給電ロッド１７は、当該一端部において電極１５と電気的に接触している。すなわち、給電ロッド１７と電極１５とは、電気的に接続されている。また、給電ロッド１７は、他端部において、電源（図示せず）に接続されている。すなわち、電極１５には、給電ロッド１７を介して電源からの電力が供給される。電極１５は、この電力の供給により発熱する発熱体であり、それによって基体全体が加熱される。

【0040】

なお、セラミックスヒータ１０においては、電極１５に電圧が印加されることによって発生するクーロン力によって、基板載置面１１Ｓに基板を吸引する静電チャックとしての機能を有していてもよい。

【0041】

また、電極１５が基板載置面１１Ｓに垂直な方向に複数重なって設けられており、基板載置面１１Ｓに近い電極１５がクーロン力によって基板を吸引する機能を果たし、基板載置面１１Ｓから離れた電極１５が発熱抵抗体として基体１１を加熱する機能を果たす構成となっていてもよい。

【0042】

上記セラミックスヒータ１０においては、基体１１の基板載置面１１Ｓに凸部１１Ｐが形成され、凸部１１Ｐの上面において基板ＳＢが支持される構造となっている。これにより、基体１１に基板ＳＢを載置する際の、基体１１と基板ＳＢとの接触面積が小さくなり、基板ＳＢへのパーティクルの付着を抑制することが可能である。

【0043】

また、上記セラミックスヒータ１０においては、上述のように、基板載置面１１Ｓに凸部１１Ｐが形成されていることにより、基板載置面１１Ｓと基板ＳＢの表面とが離間している。これにより、基体１１と基板ＳＢとの間の熱の移動の多くが放射によってなされる。

【0044】

このように、上記セラミックスヒータ１０においては、基体１１から基板ＳＢへの放射による熱移動が多い構造となっている。また、セラミックスヒータ１０は、基板載置面１１Ｓに、表面状態が異なっていることによって輻射率が異なっている第１の領域Ｒ１及び第２の領域Ｒ２を有している。このことにより、セラミックスヒータ１０によって基板ＳＢを加熱する際に、電極１５の配置または電極１５の制御によらず、輻射率を基板載置面１１Ｓ内の領域によって異ならしめることで、基板載置面１１Ｓ上に配される基板ＳＢの温度分布を所望の温度分布とすることが可能である。

【0045】

また、上記セラミックスヒータ１０においては、基板載置面１１Ｓに垂直な方向から見て、第１の領域Ｒ１が、基体１１とシャフト１３の接続面と重なっている領域を含んでいる。よって、基板の加熱時に基体１１から基体シャフト１３への熱伝導による熱移動により温度が低下する領域において、輻射率を他の部分よりも高くすることが可能となり、基板載置面１１Ｓ上に配される基板ＳＢの温度分布を均一なものとすることが可能である。

【0046】

なお、上述した凸部１１Ｐの各々の形状は、円柱状、角柱状等の柱状のほか、円錐台状、角錐台状等の錘台状であってもよい。また、凸部１１Ｐの形状は、凸部１１Ｐの下部よりも上部の断面積が小さくなるような段差付きの柱状又は錘台状等の形状であってもよい。

【0047】

［セラミックスヒータの製造方法］
セラミックスヒータ１０は、例えば次のような手順で作製される。
（基体１１の製作）
まず、セラミックスヒータ１０用のセラミックス焼結体を用意する。例えば、原料粉末から略円板状の成形体を作製し、この成形体を焼成することで略円板状のセラミックス焼結体を作製する。

【0048】

具体的には、例えば、まず、Ｙ_２Ｏ_３を３％含有させたＡｌＮ粉末によって略円板状の成形体を作製する。この成形体には、電極１５としてモリブデン（Ｍｏ）からなる発熱抵抗体を成形体に内包させる。その後、当該成形体をホットプレス法により１８００℃で焼成することで基体１１の元となるセラミックス焼結体を作製する。なお、このセラミックス焼結体は、ホットプレス法に限らず、グリーンシート積層法による常圧焼結法等で作製することも可能である。

【0049】

セラミックス焼結体の作製後、当該セラミックス焼結体の両主面に対して、平行研削加工及び外周の研削加工を行って、所望の寸法に加工した。この研削加工は、当該加工後におけるセラミックス焼結体の表面粗さがＲａ０．１μｍとなるように行うのが好ましい。

【0050】

次に、ブラスト加工又はミーリング加工、レーザ加工若しくはマシニング加工等の適当な加工法によって、上記基体１１の凸部１１Ｐを形成する。例えば、上記表面仕上げ加工後のセラミックス焼結体の基板載置面１１Ｓとなる表面上に、複数の凸部１１Ｐに対応する所定のレジストパターンを形成し、レジスト非形成部分（露出部）に、サンドブラスト処理を行い、複数の凸部１１Ｐを形成する。その後、レジストを除去する。

【0051】

その後、セラミックス焼結体に、上記セラミックスヒータ１０の基体１１の基板載置面１１Ｓとなる面の全面に表面仕上げ加工を行う。この表面仕上げ加工は、セラミックス焼結体の基板載置面１１Ｓとなる面に対して、例えば、マシニングセンタでの研削加工、サンドブラスト法による加工、バフ研磨等の研磨加工、パルスＣＯ_２レーザ等を用いたレーザ加工を行うことで施すことができる。

【0052】

具体的には、上述した第１の領域と第２の領域とで互いに異なる表面加工を施し、基板載置面１１Ｓにおいて、領域によって異なる表面状態となるようにし、領域によって異なる輻射率となるように加工を行う。当該表面仕上げの後、基体１１が完成する。

【0053】

なお、上記表面仕上げ加工は、後述するシャフト１３を基体１１の下面１１Ｂに接合した後に実施してもよい。

【0054】

（シャフト１３の作製）
基体１１と同様に、原材料粉末から一端にフランジ１３Ｆが設けられた円筒状のシャフトを成型し、その後当該成形体を焼結することで、シャフト１３を製作する。具体的には、例えば、焼結補助剤を含まないＡｌＮ粉末によって成形体を冷間等方圧加圧（ＣＩＰ：Cold Isostatic Pressing）法で成形し、常圧焼結することでシャフト１３を作製する。

【0055】

（基体１１とシャフト１３との接合）
基体１１とシャフト１３との接合は、例えば、基体１１の下面１１Ｂとシャフト１３のフランジ１３Ｆの表面とを固相拡散接合することによって行われる。この接合の後、給電ロッド１７をシャフト１３内に挿入し、電極１５とろう付けして、セラミックスヒータ１０が完成する。

【0056】

［セラミックスヒータ１０の評価実験］
以下に、上記構成のセラミックスヒータ１０について行った評価実験について説明する。以下に説明する実施例１乃至３のセラミックスヒータ１０は、全体的構成は変えずに、基板載置面１１Ｓの凸部１１Ｐが形成されている部分以外の表面状態（以下、単に基板載置面１１Ｓの表面状態ともいう）のみを変えたものである。

【0057】

上述のように、基板載置領域ＳＲを基板載置面１１Ｓの中心Ｃを中心とした半径１５０ｍｍの円状領域とした。また、この基板載置領域ＳＲ内に直径０．５ｍｍ、高さ５０μｍの円柱状の凸部１１Ｐを正三角形格子状に１２ｍｍの間隔で形成した。なお、上述したように、このように円柱状凸部を配置した場合、基板載置領域ＳＲの面積に対する凸部の上面の面積の比率は、０．１６％となる。

【0058】

以下の実験において、基板載置面１１Ｓの表面粗さは、算術平均粗さＲａの測定条件を測定長さ４ｍｍ、カットオフ０．８ｍｍとして測定した。また、算術平均高さＲａは、市販の接触式又は非接触式の表面粗さ計を用いJIS B0601_2001, JIS B0633_2001, JIS B0031-200 付属書Ｇ，Ｆに準拠した方法で測定した。

【0059】

また、スキューネスＲｓｋは、サーフテスト ＳＪ−２１０（ミツトヨ製）を用いて測定した。スキューネスＲｓｋの測定は、JIS B0601_2001に準拠した方法で測定した。

【0060】

また、光沢度Ｇｓは、ハンディ型光沢計ＰＧ−ＩＩ（日本電色製）を用いて測定した。光沢度Ｇｓは、JIS Z8741_1997に準拠し、入射角６０°、受光角６０°として、すなわち光沢度Ｇｓ（６０°）を測定した。

【実施例1】

【0061】

実施例１のセラミックスヒータ１０は、基板載置面１１Ｓの第１の領域Ｒ１（半径ｒ≦１２０ｍｍの領域）を、マニシングセンタを用いて粒度♯８００の砥石で研削加工した。当該加工後の第１の領域Ｒ１は、表面粗さＲａ／μｍが０．４、スキューネスＲｓｋが０．１、光沢度Ｇｓ（６０°）が１８％となった。

【0062】

また、第２の領域Ｒ２（１２０ｍｍ＜ｒ≦１５０ｍｍの領域）を、サンドブラスト法により、ＧＣ砥粒によって加工した。当該加工後の第２の領域Ｒ２は、表面粗さがＲａ／μｍが１．２、Ｒｓｋが０．１、光沢度Ｇｓ（６０°）が８％となった。

【実施例2】

【0063】

実施例２のセラミックスヒータ１０は、基板載置面１１Ｓの第１の領域Ｒ１をパルスＣＯ_２レーザを使用したレーザ加工によって加工した。当該加工後の第１の領域Ｒ１は、表面粗さＲａ／μｍが０．４、スキューネスＲｓｋが−０．９、光沢度Ｇｓ（６０°）が３３％となった。

【0064】

また、第２の領域Ｒ２を、サンドブラスト法により、ＧＣ砥粒によって加工した。当該加工後の第２の領域Ｒ２は、表面粗さがＲａ／μｍが１．２、Ｒｓｋが０．１、光沢度Ｇｓ（６０°）が８％となった。

【実施例3】

【0065】

実施例３のセラミックスヒータ１０は、基板載置面１１Ｓの第１の領域Ｒ１を、パルスＣＯ_２レーザを使用したレーザ加工によって加工した。なお、実施例３のセラミックスヒータ１０のレーザ加工においては、実施例２のセラミックスヒータ１０におけるレーザ加工よりもレーザの出力を高めて加工を行った。当該加工後の第１の領域Ｒ１は、表面粗さＲａ／μｍが０．４、スキューネスＲｓｋが−１．９、光沢度Ｇｓ（６０°）が４５％となった。

【0066】

また、第２の領域Ｒ２を、サンドブラスト法により、ＧＣ砥粒によって加工した。当該加工後の第２の領域Ｒ２は、表面粗さがＲａ／μｍが１．２、Ｒｓｋが０．１、光沢度Ｇｓ（６０°）が８％となった。

【比較例】

【0067】

比較例のセラミックスヒータは、基板載置面１１Ｓの基板載置領域ＳＲの全面をサンドブラスト法により、ＧＣ砥粒によって加工した。当該加工後の基板載置領域ＳＲは、表面粗さＲａ／μｍが１．２、スキューネスＲｓｋが０．１、光沢度Ｇｓ（６０°）が８％となった。すなわち、比較例のセラミックスヒータの基板載置領域は、全面に亘って表面状態が均一となっている。

【0068】

［セラミックスヒータの評価方法］
（温度分布評価）
実施例１乃至３のセラミックスヒータ１０及び比較例のセラミックスヒータを真空チャンバ内に搭載し、基板載置領域ＳＲ上に基板ＳＢとしてシリコンウェハを載置し、シリコンウェハが５００℃となる様に加熱した。シリコンウェハの温度が定常状態になった後に、基板載置面１１Ｓ上から赤外線（ＩＲ）カメラ（検出波長域、約２〜５μｍ）でシリコンウェハの温度分布を観察し、シリコンウェハの半径方向の温度分布を評価した。具体的には、半径方向における最大温度及び最低温度の差を温度差ΔＴ（℃）として算出して評価した。

【0069】

なお、本評価では、ウェハの半径方向の温度分布が一様になることが好ましい、すなわち温度差ΔＴが小さいほど良いという評価を行った。

【0070】

（パーティクル数評価）
上記温度分布評価の後、セラミックスヒータ１０を真空チャンバから取り出して、パーティクルカウンタであるＷＭ１０（トプコンテクノハウス製）を用いて、０．３μｍ以上のパーティクルの数を計測した。

【0071】

［評価結果］
上記評価の結果を以下の表１に示す。また、ウェハの加熱時のウェハの半径方向における温度分布のグラフを図３に示す。

【0072】

【表1】

【0073】

表１及び図３からわかるように、実験の結果、実施例３のセラミックスヒータ１０のΔＴが２．１℃と最も小さく、実施例２のセラミックスヒータ１０のΔＴが３．０℃、実施例１のセラミックスヒータ１０のΔＴが４．２℃となった。また、いずれの実施例のΔＴも表面状態が一様な比較例のΔＴよりも小さくなった。

【0074】

また、図３からわかるように、ウェハの加熱時において、実施例１乃至３のセラミックスヒータ１０は、比較例のセラミックスヒータに比べて、基板載置領域ＳＲの中心Ｃからの距離が５０ｍｍくらいまでの領域の温度低下が減少している。また、基板載置領域ＳＲの中心Ｃからの距離が５０ｍｍから１２０〜１３０ｍｍくらいまでの領域の温度上昇が低減されている。

【0075】

これらのことから、いずれの実施例のセラミックスヒータ１０を用いてシリコンウェハを加熱した場合でも、基板載置領域ＳＲの表面状態が均一な比較例のセラミックスヒータを用いた場合より、シリコンウェハの温度分布が全体として均一となることが表１及び図３の結果から認められる。なお、ウェハに付着したパーティクル数は、実施例１乃至３のセラミックスヒータ１０及び比較例のセラミックスヒータにおいて、９３０以下であり、ウェハとセラミックスヒータ１０の基板載置面１１Ｓとを離間させない場合と比較してパーティクルのウェハへの付着が抑制されていることが確認された。

【0076】

また、比較例のセラミックスヒータでは、パーティクル数が９３０であったが、これに対して実施例１乃至３のセラミックスヒータ１０のパーティクル数は３２０以下であり、基板載置面の全面を均一にブラスト加工する場合と比べてパーティクルの付着が抑制されていることが確認された。

【0077】

さらに、基板載置面１１Ｓに設けたガス導入穴からＮ_２ガスを流した条件においてもパーティクルの数を計測した。その結果、パーティクル数は、実施例１が４６０、実施例２が２５０、実施例３が２６０、比較例１が１１５０であった。Ｎ_２ガスによりパーティクルが巻き上げられることにより、Ｎ_２ガスを流さない場合と比べるとウェハに付着するパーティクル数は増加したものの、基板載置面１１Ｓの少なくとも一部をレーザ加工により形成すると、研削加工やブラスト加工を組み合わせて基板載置面１１Ｓを形成する場合よりも、ウェハへのパーティクルの付着が抑制されることが確認された。

【0078】

比較例のように、基板載置領域ＳＲの表面状態を均一とした場合、基板載置領域ＳＲの輻射率も均一となる。よって、基体１１の温度が領域によって異なることにより、基体１１からウェハへの熱の輻射量が領域によって異なることで、ウェハ内に温度差が生じていると考えられる。

【0079】

例えば、図３から分かるように、比較例のセラミックスヒータでは、基体１１の基板載置領域ＳＲの中で他の部分に対して比較的温度が低くなっている中央部において、基体１１からウェハへの熱の輻射が少なく、ウェハ中央部の温度が低くなっていると考えられる。この中央部における温度低下は、基体１１の下面１１Ｂと接しているシャフト１３への熱伝導による熱移動が一因と考えられる。

【0080】

これに対して、実施例１乃至３のセラミックスヒータ１０においては、基板載置領域ＳＲの中央部を含む第１の領域Ｒ１の表面状態を第２の領域Ｒ２と異ならしめている。具体的には、第１の領域Ｒ１の表面の表面粗さＲａを第２の領域の表面の表面粗さＲａより小さくしている。また、第１の領域Ｒ１の表面の光沢度Ｇｓを第２の領域の表面の光沢度Ｇｓより大きくしている。

【0081】

これにより、第１の領域Ｒ１と第２の領域Ｒ２とで表面の輻射率が変化し、ウェハ内の温度差が小さくなっていると考えられる。具体的には、例えば、第２の領域Ｒ２よりも第１の領域Ｒ１の輻射率を大きくして、ウェハ中央部の温度が周囲の温度より低下してしまうことを防止することで、ウェハ内の温度差を小さくすることができていると考えられる。

【0082】

さらに、実施例２及び３のセラミックスヒータ１０では、第１の領域Ｒ１の表面のスキューネスＲｓｋの絶対値と第２の領域の表面のスキューネスＲｓｋの絶対値とを異ならしめている。具体的には、第１の領域Ｒ１の表面のスキューネスＲｓｋの絶対値を、第２の領域の表面のスキューネスＲｓｋの絶対値より大きくしている。

【0083】

このようにすることで、第１の領域Ｒ１と第２の領域Ｒ２とで表面の輻射率が変化し、ウェハ内の温度差が小さくなっていると考えられる。具体的には、例えば、第２の領域Ｒ２よりも第１の領域Ｒ１の輻射率を大きくして、ウェハ中央部の温度が周囲の温度より低下してしまうことを防止することで、ウェハ内の温度差を小さくすることができていると考えられる。

【0084】

また、実施例２及び３のセラミックスヒータ１０では、実施例１のセラミックスヒータ１０よりも、ウェハ加熱時のウェハ内の温度差を小さくすることができていることが、表１及び図３の結果から認められる。すなわち、第２の領域Ｒ２よりも第１の領域Ｒ１において表面粗さＲａを小さくすることに加えて、スキューネスＲｓｋの絶対値を大きくすることで、ウェハ加熱時のウェハ内の温度差をさらに小さくすることが可能であることが認められる。

【0085】

図４に、マシニングセンタによって研削加工を施した実施例１のセラミックスヒータ１０の第１の領域Ｒ１の表面ＳＥＭ画像（５０００倍）（図４（ａ））及びレーザ加工を施した実施例２のセラミックスヒータ１０の第１の領域Ｒ１の表面のＳＥＭ画像（５０００倍）（図４（ｂ））の画像を示す。

【0086】

また、図５に、マシニングセンタを用いて砥石で研削加工を施した実施例１のセラミックスヒータ１０の第１の領域Ｒ１の表面曲線及び振幅分布曲線（図５（ａ））及びレーザ加工を施した実施例２のセラミックスヒータ１０の第１の領域Ｒ１の表面の粗さ曲線及び振幅分布曲線（図５（ｂ））を示す。

【0087】

図４及び図５からわかるように、図４（ａ）及び図５（ａ）に示すマシニングセンタを用いて砥石で研削加工を施した表面と図４（ｂ）及び図５（ｂ）に示すレーザ加工によって研削を施した表面とは、表面粗さＲａは同程度であるが表面状態が大きく異なっている。具体的には、実施例２のセラミックスヒータ１０では、レーザのスポット領域（数十μm）が溶融して平滑化している。このため、隣り合うスポット領域の間で段差が生じており、これが表面粗さＲａの演算値に影響していることが分かった。

【0088】

このように、表面粗さＲａが同程度であっても、実施例１のセラミックスヒータ１０の第１の領域Ｒ１の表面状態と実施例２のセラミックスヒータ１０の第１の領域Ｒ１の表面状態とは大きく異なっている。具体的には、実施例１のセラミックスヒータ１０の第１の領域Ｒ１の表面より実施例２のセラミックスヒータ１０の第１の領域Ｒ１の表面のスキューネスＲｓｋの絶対値が大きくなっている。

【0089】

このスキューネスＲｓｋの値の違いが、輻射率の差異を生み、実施例１のセラミックスヒータ１０より、実施例２及び３のセラミックスヒータ１０を用いたウェハの加熱時のウェハの温度分布の均一性の向上をもたらしていると考えられる。

【0090】

特に基板載置領域ＳＲのスキューネスＲｓｋの調節にレーザ加工を用いると、輻射率の調節とウェハへのパーティクルの付着の抑制とを同時に行うことができることが分かった。

【0091】

上記評価実験においては、シリコンウェハを５００℃に加熱することとしたが、シリコンの放射熱吸収率は、４７０℃以上で十分大きく、特に５２０℃以上、さらに６００℃以上で非常に大きくなる。そのため、４７０℃以上の温度に加熱する際において、基板載置領域ＳＲの輻射率を変更することによるウェハの温度の制御が非常に容易となり得る。

【0092】

上記実施例においては、ウェハの面内の温度を均一にすべく第１の領域Ｒ１の輻射率を第２の領域の輻射率より大きくした。しかし、ウェハ面内の温度の差異を大きくしたい場合には、第１の領域Ｒ１の輻射率を第２の領域の輻射率より小さくしてもよい。

【0093】

また、上記実施例においては、互いに表面状態が異なることで輻射率が異なる第１の領域Ｒ１と第２の領域Ｒ２との２つの領域を設ける場合を例に説明した。しかし、ウェハ加熱時のウェハの所望の温度分布に応じて、互いに表面状態が異なることで輻射率が異なる３以上の領域を設けることとしてもよい。

【0094】

上記実施例においては、基板載置面１１Ｓに、互いに表面状態の異なることで輻射率の異なる円状の第１の領域Ｒ１及び円環状の第２の領域Ｒ２を設ける場合を例に説明した。しかし、第１の領域Ｒ１が多角形形状の領域であり、第２の領域Ｒ２がこれを囲繞する環状領域となっていてもよい。

【0095】

また、円状の第１の領域の外側に互いに表面状態が異なることで輻射率の異なる２以上の環状の領域を形成してもよい。また、必ずしも第２の領域Ｒ２が第１の領域Ｒ１を囲繞する環状領域である必要はなく、ウェハ加熱時のウェハの所望の温度分布に応じて、様々な形状または配置でありかつ互いに表面状態が異なることで輻射率が異なる２以上の複数の領域を形成することとしてもよい。

【0096】

なお、上記実施例においては、ウェハの温度分布がウェハの面内において対称な温度分布が好ましいとして、第１の領域Ｒ１及び第２の領域Ｒ２の形状が各々回転対称となっている例について説明した。しかし、第１の領域Ｒ１及び第２の領域Ｒ２の各々は、ウェハ加熱時のウェハの所望の温度分布に応じて、回転対称以外の形状を有していてもよい。

【0097】

また、上記した各構成の寸法は一例であり、各寸法は加熱するウェハのサイズ、ウェハ加熱時のウェハの所望の温度分布、または用途等によって変更され得る。

【符号の説明】

【0098】

１０・・・セラミックスヒータ、１１・・・基体、１１Ｂ・・・下面、１１Ｓ・・・基板載置面、ＳＲ・・・基板載置領域、Ｒ１・・・第１の領域、Ｒ２・・・第２の領域、１１Ｐ・・・凸部、１３・・・シャフト、１５・・・電極、１７・・・給電ロッド、ＳＢ・・・基板

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】