特開 2023-180075 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】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023180075

(43)【公開日】2023-12-20

(54)【発明の名称】セラミックスヒータ

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/683 20060101AFI20231213BHJP

   H05B 3/74 20060101ALI20231213BHJP

   H05B 3/20 20060101ALI20231213BHJP

【ＦＩ】

H01L21/68 N

H05B3/74

H05B3/20 301

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022093170

(22)【出願日】2022-06-08

(71)【出願人】

【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】100099793

【弁理士】

【氏名又は名称】川北 喜十郎

(74)【代理人】

【識別番号】100154586

【弁理士】

【氏名又は名称】藤田 正広

(72)【発明者】

【氏名】北林 徹夫

(72)【発明者】

【氏名】下嶋 浩正

【テーマコード（参考）】

3K034

3K092

5F131

【Ｆターム（参考）】

3K034AA02

3K034AA12

3K034AA16

3K034BB06

3K034BB14

3K034FA16

3K034JA02

3K034JA10

3K092PP20

3K092QA05

3K092QB02

3K092QB26

3K092QB30

3K092QB74

3K092RF03

3K092RF11

3K092SS13

3K092VV21

5F131AA02

5F131CA02

5F131CA32

5F131EA04

5F131EB01

5F131EB11

5F131EB78

5F131EB81

5F131EB82

5F131EB84

(57)【要約】

【課題】セラミックス基材の外周部分における加熱、冷却に対する過渡特性を向上させることができるセラミックスヒータを提供する。
【解決手段】
セラミックスヒータ１００は、円板状のセラミックス基材１１０と、セラミックス基材１１０に埋設されたヒータ電極１２２とを備えている。セラミックス基材１１０の、上下方向５の長さＴに対する、中空部分の上下方向５の長さの総和Ｔ１の比Ｔ１／Ｔは０．３５以上にすることができる。
【選択図】 図１０

【特許請求の範囲】

【請求項1】

上面、前記上面と上下方向において対向する下面を有する円板状のセラミックス基材と、
前記セラミックス基材に埋設された、又は前記セラミックス基材の前記下面に配置された発熱体と、を備え、
前記セラミックス基材の、前記上面と前記下面との間の、前記上下方向の長さＴがＴ≧１４ｍｍであり、
前記セラミックス基材の外周部分には中空部分が設けられており、
前記セラミックス基材の前記上下方向の長さＴに対する、前記セラミックス基材の前記中空部分の、前記上下方向の長さの総和Ｔ１の比Ｔ１／Ｔが、Ｔ１／Ｔ≧０．３５であることを特徴とするセラミックスヒータ。

【請求項2】

前記中空部分は、前記セラミックス基材の外側に露出していない内部空間を含む請求項１に記載のセラミックスヒータ。

【請求項3】

前記上下方向に直交する水平方向の第１位置における、前記内部空間の前記上下方向の長さと、前記水平方向の前記第１位置と異なる第２位置における、前記内部空間の前記上下方向の長さとが互いに異なる請求項２に記載のセラミックスヒータ。

【請求項4】

前記セラミックス基材は、前記中空部分の前記内部空間と前記セラミックス基材に隣接する部材に設けられたガス流路とを連通する連通路を含む請求項２に記載のセラミックスヒータ。

【請求項5】

前記セラミックス基材は、前記中空部分の前記第１空間と前記セラミックス基材に隣接する部材に設けられたガス流路とを連通する連通路を含む請求項３に記載のセラミックスヒータ。

【請求項6】

前記中空部分は、前記セラミックス基材の外側に露出した複数の開空間を含み、
前記セラミックス基材は、前記複数の開空間を隔てる少なくとも１つの隔壁を備える請求項１に記載のセラミックスヒータ。

【請求項7】

前記上下方向に直交する水平方向の第１位置における、前記開空間の１つの前記上下方向の長さと、前記水平方向の前記第１位置と異なる第２位置における、前記開空間の１つの前記上下方向の長さとが互いに異なる請求項６に記載のセラミックスヒータ。

【請求項8】

さらに、前記セラミックス基材の前記下面に接合された筒状のシャフトを備える請求項１～７のいずれか一項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、シリコンウェハ等の基板を保持して加熱するセラミックスヒータに関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、ウェハなどの基板を保持して加熱するセラミックスヒータが開示されている。特許文献１に記載のセラミックスヒータは、基板が載置されるセラミックス基材（セラミックプレート）と、セラミックス基材を支持するシャフトと、セラミックス基材の下面から突出してシャフトと接合されるシャフト接合部とを備える。セラミックス基材の下面の外周部分には、環状の溝又は段差を備えた薄肉部が設けられている。薄肉部を設けることにより熱抵抗を大きくすることができ、薄肉部の内側と外側の領域において温度勾配を設けることができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許第６９７９０１６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

近年、半導体製造プロセスで用いられるセラミックスヒータにおいて、加熱プロセスのスループットを向上させるために、特にセラミックス基材の外周部分における加熱、冷却に対する過渡特性を向上させることが望まれている。

【0005】

本発明は、かかる事情を鑑みてなされたものであり、セラミックス基材の外周部分における加熱、冷却に対する過渡特性を向上させることができる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】

【0006】

本発明の態様に従えば、上面、前記上面と上下方向において対向する下面を有する円板状のセラミックス基材と、
前記セラミックス基材に埋設された、又は前記セラミックス基材の前記下面に配置された発熱体と、を備え、
前記セラミックス基材の、前記上面と前記下面との間の、前記上下方向の長さＴがＴ≧１４ｍｍであり、
前記セラミックス基材の外周部分には中空部分が設けられており、
前記セラミックス基材の前記上下方向の長さＴに対する、前記セラミックス基材の前記中空部分の、前記上下方向の長さの総和Ｔ１の比Ｔ１／Ｔが、Ｔ１／Ｔ≧０．３５であることを特徴とするセラミックスヒータが提供される。

【発明の効果】

【0007】

セラミックス基材の外周部分に、比Ｔ１／Ｔが０．３５以上となるような中空部分が設けられている。これにより、外周部分の単位面積当たりの熱容量を、外周部分よりも内側の内周部分の単位面積当たりの熱容量よりも小さくすることができる。その結果、本発明に係るセラミックスヒータにおいては、発熱体に通電を開始してから温度が定常状態になるまでの時間を短縮することができ、ウェハ等の加熱プロセスのプロセス時間を短縮して、プロセスのスループットを向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、セラミックスヒータ１００の斜視図である。

【図2】図２は、セラミックスヒータ１００の概略説明図である。

【図3】図３は、電極１２０の概略説明図である。

【図4】図４は、ヒータ電極１２２の概略説明図である。

【図5】図５は、実施例１のセラミックスヒータ１００の一部拡大図である。

【図6】（ａ）～（ｅ）は、セラミックス基材１１０の製造方法の流れを示す図である。

【図7】（ａ）～（ｄ）は、セラミックス基材１１０の別の製造方法の流れを示す図である。

【図8】図８は、実施例２のセラミックスヒータ１００の一部拡大図である。

【図9】図９は、実施例３のセラミックスヒータ１００の一部拡大図である。

【図10】図１０は、実施例４のセラミックスヒータ１００の一部拡大図である。

【図11】図１１は、実施例５のセラミックスヒータ１００の一部拡大図である。

【図12】図１２は、実施例６のセラミックスヒータ１００の一部拡大図である。

【図13】図１３は、実施例１～６の結果をまとめた表である。

【図14】図１４は、比較例１、２の結果をまとめた表である。

【図15】図１５は、変更形態のセラミックスヒータ１００の一部拡大図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

＜セラミックスヒータ１００＞
本発明の実施形態に係るセラミックスヒータ１００について、図１、２を参照しつつ説明する。本実施形態に係るセラミックスヒータ１００は、シリコンウェハなどの半導体ウェハ（以下、単にウェハ１０という）の加熱に用いられるセラミックスヒータである。なお、以下の説明においては、セラミックスヒータ１００が使用可能に設置された状態（図１の状態）を基準として上下方向５が定義される。図１に示されるように、本実施形態に係るセラミックスヒータ１００は、セラミックス基材１１０と、電極１２０（図２参照）と、シャフト１３０と、給電線１４０、１４１（図２参照）とを備える。

【0010】

セラミックス基材１１０は、直径１２インチ（約３００ｍｍ）の円形の板状の形状を有する部材であり、セラミックス基材１１０の上には加熱対象であるウェハ１０が載置される。セラミックス基材１１０の厚さＴは１４ｍｍである。なお、セラミックス基材１１０の厚さＴは、セラミックス基材１１０の上面１１１から下面１１３までの上下方向５の長さとして定義される。なお、図１では図面を見やすくするためにウェハ１０とセラミックス基材１１０とを離して図示している。図１に示されるように、セラミックス基材１１０の上面１１１には、環状の凸部１５２（以下、単に環状凸部１５２という）と、複数の凸部１５６とが設けられている。なお、図１においては、図面を見やすくするために、図２と比べて複数の凸部１５６の数を減らして図示している。また、図２に示されるように、セラミックス基材１１０の内部には、後述の第１ガス流路１６４が形成されている。セラミックス基材１１０は、例えば、窒化アルミニウム、炭化ケイ素、アルミナ、窒化ケイ素等のセラミックス焼結体により形成することができる。

【0011】

図１、２に示されるように、環状凸部１５２は、セラミックス基材１１０の上面１１１の外周部（外縁部）に配置された円環状の凸部であり、上面１１１から上方に突出している。図２に示されるように、ウェハ１０がセラミックス基材１１０の上に載置されたとき、環状凸部１５２の上面１５２ａはウェハ１０の下面と当接する。つまり、環状凸部１５２は、ウェハ１０がセラミックス基材１１０の上に載置されたときに、上下方向５においてウェハ１０と重なる位置に配置されている。セラミックス基材１１０の上面１１１の、環状凸部１５２の内側には、複数の凸部１５６が設けられている。複数の凸部１５６はいずれも円柱形状を有している。複数の凸部１５６のうちの１つは、上面１１１の略中心に配置されている。残りの凸部１５６は、等間隔に並んだ４重の同心円の円周上に並んでいる。また、各同心円の円周上において、凸部１５６は等間隔で並んでいる。なお、凸部１５６が配置される位置及び／又は数は、用途、作用、機能に応じて適宜設定される。

【0012】

環状凸部１５２の高さは、５μｍ～２ｍｍの範囲にすることができる。同様に、複数の凸部１５６の高さも、５μｍ～２ｍｍの範囲にすることができる。本実施形態において、環状凸部１５２の高さ及び複数の凸部１５６の高さは同じである。なお、本明細書において、環状凸部１５２の高さ及び複数の凸部１５６の高さは、セラミックス基板１１０の上面１１１からの上下方向の長さとして定義される。なお、セラミックス基板１１０の上面１１１が平坦でなく、例えば段差を有している場合には、セラミックス基板１１０の上面１１１のうち、最も高い位置を基準にして、そこからの上下方向の長さとして定義される。

【0013】

環状凸部１５２の上面１５２ａの幅は、一定の幅であることが望ましく、０．１ｍｍ～１０ｍｍにすることができる。環状凸部１５２の上面１５２ａの中心線平均粗さＲａは１．６μｍ以下にすることができる。なお、中心線平均粗さＲａは、表面の凹凸を、その中心線からの偏差の絶対値の平均で表したものである。同様に、複数の凸部１５６の上面１５６ａの中心線平均粗さＲａは１．６μｍ以下にすることができる。なお、環状凸部１５２の上面１５２ａ、及び、複数の凸部１５６の上面１５６ａの中心線平均粗さＲａは０．４μｍ以下であることが好ましく、０．２μｍ以下であることがさらに好ましく、０．１μｍ以下であることがさらに好ましい。

【0014】

複数の凸部１５６の上面１５６ａは、直径０．１ｍｍ～５ｍｍの円形であることが好ましい。また、複数の凸部１５６の、各凸部の離間距離は、１．５ｍｍ～３０ｍｍの範囲にすることができる。

【0015】

上述のように、セラミックス基板１１０の上面１１１において、複数の凸部１５６は４つの同心円の円周上に並んでいる。図２に示されるように、上面１１１の、複数の凸部１５６が配置された最も内側の同心円と内側から２番目の同心円との間には、第１ガス流路１６４の開口１６４ａが開口している。第１ガス流路１６４は、開口１６４ａを備えるガス流路であり、セラミックス基材１１０の内部に形成されている。第１ガス流路１６４は、開口１６４ａから下方に延びている。後述のように、第１ガス流路１６４の下端は、シャフト１３０の内部に形成された第２ガス流路１６８の上端に接合されている。

【0016】

第１ガス流路１６４は、セラミックス基材１１０の上面１１１とウェハ１０の下面とによって画定される空間（間隙）にガスを供給するための流路として用いることができる。例えば、ウェハ１０とセラミックス基材１１０との間の伝熱のための伝熱ガスを供給することができる。伝熱ガスとして、例えば、ヘリウム、アルゴンのような不活性ガスや、窒素ガスなどを用いることができる。伝熱ガスは、第１ガス流路１６４を通じて、１００Ｐａ～４００００Ｐａの範囲内で設定された圧力で供給される。また、環状凸部１５２の上面１５２ａとウェハ１０の下面との隙間から、環状凸部１５２の内側の間隙にプロセスガスが侵入してくる場合には、第１ガス流路１６４を介して、ガスを排気することができる。この際、排気圧を調整することによって間隙の外側の圧力と、間隙の内側の圧力の差圧を調節することができる。これにより、ウェハ１０をセラミックス基材１１０の上面に向けて吸着させることができる。

【0017】

図２に示されるように、セラミックス基材１１０の内部には、電極１２０が埋設されている。電極１２０は、ヒータ電極１２２と、静電吸着用電極１２４とを含んでいる。静電吸着用電極１２４はヒータ電極１２２の上方に埋設されている。

【0018】

図３に示されるように、静電吸着用電極１２４は２つの半円形状の電極１２４ａ、１２４ｂが所定の間隔を隔てて向かい合うように配置されており、全体として略円形の形状を有している。本実施形態において、静電吸着用電極１２４の外径は２９２ｍｍである。静電吸着用電極１２４は、セラミックス基材１１０の上面１１１から深さ１ｍｍの位置に埋設されている。電極１２４ａ及び電極１２４ｂにそれぞれ所定の電圧（例えば、±５００Ｖ）を印加することにより、ウェハ１０を静電吸着することができる。

【0019】

図４に示されるように、ヒータ電極１２２は帯状に裁断された金属製のメッシュや箔である。ヒータ電極１２２の外径は２９８ｍｍである。ヒータ電極１２２はセラミックス基材１１０の上面１１１から深さ２．５ｍｍの位置に埋設されている。ヒータ電極１２０はセラミックス基材１１０の側面から露出しない。ヒータ電極１２０の略中央には、給電線１４０（図１参照）と接続される端子部１２１が設けられている。ヒータ電極１２２はタングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、モリブデン及び／又はタングステンを含む合金のワイヤーを織ったメッシュや箔等の耐熱金属（高融点金属）により形成されている。タングステン、モリブデンの純度は９９％以上であることが好ましい。ヒータ電極１２２の厚さは０．１５ｍｍ以下である。なお、ヒータ電極１２２の抵抗値を高くして、セラミックスヒータ１００の消費電流を低減させるという観点からは、ワイヤーの線径を０．１ｍｍ以下、ヒータ電極１２２の厚さを０．１ｍｍ以下にすることが好ましい。また、帯状に裁断されたヒータ電極１２２の幅は２．５ｍｍ～２０ｍｍであることが好ましく、５ｍｍ～１５ｍｍであることがさらに好ましい。本実施形態においては、ヒータ電極１２２は、図４に示される形状に裁断されているがヒータ電極１２２の形状はこれには限られず、適宜変更しうる。なお、セラミックス基材１１０の内部にはヒータ電極１２２に加えて、あるいは、ヒータ電極１２２に代えて、セラミックス基材１１０の上方にプラズマを発生させるためのプラズマ電極が埋設されていてもよい。

【0020】

図２、５に示されるように、セラミックス基材１１０の側面には、全周にわたって凹部２１１が形成されている。なお、図５においては、図面を簡潔にするため、後述の接合用凸部１１４、環状凸部１５２、複数の凸部１５６、静電吸着用電極１２４等は図示されていない。凹部２１１の深さ（セラミックス基材１１０の側面から中心に向かう径方向の長さ）は５０ｍｍであり、凹部２１１の幅（上下方向５の長さ）は５ｍｍである。セラミックス基材１１０の上面１１１から、凹部２１１の上端までの上下方向５の距離は２ｍｍである。凹部２１１により、セラミックス基材１１０の外周部分１１０Ｐには、上面視で円環形状を有する中空部分が形成されている。なお、本明細書においてセラミックス基材１１０の外周部分１１０Ｐは、セラミックス基材１１０の、径がセラミックス基材１１０の外径Φ_１の２／３倍以上の領域のことである。本実施形態においては、セラミックス基材１１０の外径Φ_１は３００ｍｍである。そのため、外周部１１０Ｐは、セラミックス基材１１０の、径が２００ｍｍ以上３００ｍｍ以下の領域である。また、本明細書においてセラミックス基材１１０の内周部１１０Ｃは、セラミックス基材１１０の、径がセラミックス基材１１０の外径Φ_１の２／３倍未満の領域のことである。本実施形態においては、セラミックス基材１１０の外径Φ_１は３００ｍｍであるので、内周部１１０Ｃは、セラミックス基材１１０の、径が２００ｍｍ未満の領域である。

【0021】

上述のように、セラミックス基材１１０の厚さＴ（セラミックス基材１１０の上面１１１から下面１１３までの上下方向５の長さ）は１４ｍｍである。これに対して、セラミックス基材１１０の、中空部分の上下方向５の長さＴ１（ここでは、凹部２１１の上下方向５の長さ）は５ｍｍである。このとき、セラミックス基材１１０の厚さＴに対する中空部分の上下方向５の長さＴ１の比Ｔ１／Ｔは０．３６となる。

【0022】

図２に示されるように、セラミックス基材１１０の下面１１３に、シャフト１３０との接合のための凸部１１４（以下、接合用凸部１１４と呼ぶ）が設けられている。接合用凸部１１４の形状は、接合されるシャフト１３０の上面の形状と同じであることが好ましく、接合用凸部１１４の直径は１００ｍｍ以下であることが好ましい。接合用凸部１１４の高さ（下面１１３からの高さ）は、０．２ｍｍ以上であればよく、５ｍｍ以上であることが好ましい。特に高さの上限に制限はないが、製作上の容易さを勘案すると、接合用凸部１１４の高さは２０ｍｍ以下であることが好ましい。また、接合用凸部１１４の下面１１４Ｂは、セラミックス基材１００の下面１１３に平行であることが好ましい。接合用凸部１１４の下面１１４Ｂの中心線平均粗さＲａは１．６μｍ以下であればよい。なお、接合用凸部１１４の下面１１４Ｂの中心線平均粗さＲａは０．４μｍ以下であることが好ましく、０．２μｍ以下であることがさらに好ましい。

【0023】

図１、２に示されるように、セラミックス基材１１０の接合用凸部１１４の下面１１４Ｂには、シャフト１３０が接続されている。シャフト１３０は中空の略円筒形状の円筒部１３１と、２つの大径部１３２、１３３とを有する。大径部１３２は円筒部１３１の上方に設けられており（図２参照）、大径部１３３は円筒部１３１の下方に設けられている（図１参照）。大径部１３２、１３３は、円筒部１３１の径よりも大きな径を有している。以下の説明において、円筒部１３１の長手方向をシャフト１３０の長手方向６として定義する。図１に示されるように、セラミックスヒータ１００の使用状態において、シャフト１３０の長手方向６は上下方向５と平行である。

【0024】

なお、シャフト１３０は、セラミックス基材１１０と同じように、窒化アルミニウム、炭化ケイ素、アルミナ、窒化ケイ素等のセラミックス焼結体により形成されてもよい。あるいは、断熱性を高めるために、セラミックス基材１１０より熱伝導率の低い材料で形成されてもよい。

【0025】

図２に示されるように、シャフト１３０は中空の円筒形状を有しており、その内部（内径より内側の領域）には長手方向６（図１参照）に延びる貫通孔が形成されている。シャフト１３０の中空の部分（貫通孔）には、ヒータ電極１２２に電力を供給するための給電線１４０と、静電吸着用電極１２４に電力を供給するための給電線１４１とが配置されている。なお、図２においては、給電線１４０、１４１はそれぞれ１つずつしか図示されていないが、実際には複数の給電線１４０及び複数の給電線１４１が配置されている。給電線１４０の上端は、ヒータ電極１２２の中央に配置された端子部１２１（図４参照）に電気的に接続されている。給電線１４０は、不図示のヒータ用電源に接続される。これにより、給電線１４０を介してヒータ電極１２２に電力が供給される。同様に、給電線１４１を介して、静電吸着用電極１２４に電力が供給される。

【0026】

また、図２に示されるように、シャフト１３０の円筒部１３１には、上下方向５に延びる第２ガス流路１６８が形成されている。上述のように、第２ガス流路１６８の上端は第１ガス流路１６４の下端に接続されている。また、図示はされていないが、シャフト１３０の円筒部１３１には、後述のように、セラミックス基材１１０の内部に形成された連通路２３０（図１２参照）と接続されるガス流路を形成することができる。

【0027】

次に、セラミックスヒータ１００の製造方法について説明する。以下では、セラミックス基材１１０及びシャフト１３０が窒化アルミニウムで形成される場合を例に挙げて説明する。

【0028】

まず、セラミックス基材１１０の製造方法について説明する。なお、説明を簡略化するために、セラミックス基材１１０の内部には、電極１２０としてヒータ電極１２２のみが埋設されているものとする。図６（ａ）に示されるように、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）粉末を主成分とする造粒粉Ｐをカーボン製の有床型５０１に投入し、パンチ５０２で仮プレスする。なお、造粒粉Ｐには、５ｗｔ％以下の焼結助剤（例えば、Ｙ_２Ｏ_３）が含まれることが好ましい。次に、図６（ｂ）に示されるように、仮プレスされた造粒粉Ｐの上に、所定形状に裁断されたヒータ電極１２２を配置する。なお、ヒータ電極１２２は、加圧方向に垂直な面（有床型５０１の底面）に平行になるように配置される。このとき、Ｗのペレット又はＭｏのペレットをヒータ電極１２２の端子１２１（図４参照）の位置に埋設してもよい。

【0029】

図６（ｃ）に示されるように、ヒータ電極１２２を覆うようにさらに造粒粉Ｐを有床型５０１に投入し、パンチ５０２でプレスして成形する。次に、図６（ｄ）に示されるように、ヒータ電極１２２が埋設された造粒粉Ｐをプレスした状態で焼成する。焼成の際に加える圧力は、１ＭＰａ以上であることが好ましい。また、１８００℃以上の温度で焼成することが好ましい。次に、図６（ｅ）に示されるように、端子１２１を形成するために、ヒータ電極１２２までの止まり穴加工を行う。なお、ペレットを埋設した場合には、ペレットまでの止まり穴加工を行えばよい。さらに、第１ガス流路１６４の一部となる貫通孔を形成する。これにより、内部に第１ガス流路１６４が形成されたセラミックス基材１１０を作製することができる。この場合、ヒータ電極１２２が第１ガス流路１６４から露出しないように、予めヒータ電極１２２に所定の開口部を設けることが好ましい。さらに、焼成体の側面に溝加工を行い、凹部２１１となる溝を形成する。

【0030】

なお、セラミックス基材１１０は以下の方法によっても製造することができる。図７（ａ）に示されるように、窒化アルミニウムの造粒粉Ｐにバインダーを加えてＣＩＰ成型し、円板状に加工して、窒化アルミニウムの成形体５１０を作製する。次に、図７（ｂ）に示されるように、成形体５１０の脱脂処理を行い、バインダーを除去する。

【0031】

図７（ｃ）に示されるように、脱脂された成形体５１０に、ヒータ電極１２２を埋設するための凹部５１１を形成する。成形体５１０の凹部５１１にヒータ電極１２２を配置し、別の成形体５１０を積層する。なお、後述のように、セラミックス基材１１０の内部に内部空間ＩＳ１（図１０参照）等を形成する場合には、内部空間ＩＳ１となる凹部を形成した別の成形体５１０をさらに積層することもできる。凹部５１１や、内部空間ＩＳ１を形成するための凹部は、予め成形体５１０に形成しておいてもよい。次に、図７（ｄ）に示されるように、ヒータ電極１２２を挟むように積層された成形体５１０をプレスした状態で焼成し、焼成体を作製する。焼成の際に加える圧力は、１ＭＰａ以上であることが好ましい。また、１８００℃以上の温度で焼成することが好ましい。焼成体を作製した後の工程は、上述の工程と同様であるので、説明を省略する。

【0032】

このようにして形成されたセラミックス基材１１０の上面１１１に対して研削を行い、ラップ加工を行う。さらに、上面１１１に対してサンドブラスト加工を行うことにより、上面１１１に複数の凸部１５６及び環状凸部１５２を形成する。このとき、複数の凸部１５６の高さは同じになるように加工される。また、環状凸部１５２の上面１５２ａも所定の形状に加工される。なお、複数の凸部１５６、環状凸部１５２を形成するための加工方法は、サンドブラスト加工が好適であるが、他の加工方法を用いることもできる。さらに、セラミックス基材１１０の下面１１３に円筒加工を行い、下面１１３から突出した接合用の凸部１１４を形成する。

【0033】

次に、シャフト１３０の製造方法及びシャフト１３０とセラミックス基材１１０との接合方法について説明する。まず、バインダーを数ｗｔ％添加した窒化アルミニウムの造粒粉Ｐを静水圧（１ＭＰａ程度）で成形し、成形体を所定形状に加工する。このとき、成形体に第２ガス流路１６８となる貫通孔を形成する。なお、シャフト１３０の外径は、３０ｍｍ～１００ｍｍ程度である。シャフト１３０の円筒部１３１の端面にはフランジ部１３３がなくてもよい。円筒部１３１の長さは例えば、５０ｍｍ～５００ｍｍにすることができる。成形体を所定形状に加工した後、成形体を窒素雰囲気中で焼成する。例えば、１９００℃の温度で２時間焼成する。そして、焼成後に焼結体を所定形状に加工することによりシャフト１３０が形成される。円筒部１３１の上面とセラミックス基材１１０の接合用凸部１１４とを、１６００℃以上、１ＭＰａ以上の一軸圧力下で、拡散接合により固定することができる。この場合には、セラミックス基材１１０の接合用凸部１１４の下面１１４Ｂの中心線平均粗さＲａは０．４μｍ以下であることが好ましく、０．２μｍ以下であることがさらに好ましい。また、フランジ部１３３の上面と接合用凸部１１４の下面とを、接合剤を用いて接合することもできる。接合剤として、例えば、１０ｗｔ％のＹ_２Ｏ_３を添加したＡｌＮ接合材ペーストを用いることができる。例えば、フランジ部１３３の上面と接合用凸部１１４の下面１１４Ｂとの界面に上記のＡｌＮ接合剤ペーストを１５μｍの厚さで塗布し、上面１１１に垂直な方向（シャフト１３０の長手方向６）に５ｋＰａの力を加えつつ、１７００℃の温度で１時間加熱することにより、接合することができる。あるいは、円筒部１３１の上面と接合用凸部１１４の下面とを、ねじ止め、ろう付け等によって固定することもできる。

【実施例0034】

以下、本発明について実施例１～６を用いて更に説明する。但し、本発明は、以下に説明する実施例に限定されない。なお、図１３、１４には、実施例１～６及び比較例１、２の結果をまとめた表が示されている。

【0035】

［実施例１］
実施例１のセラミックスヒータ１００（図２、５参照）について説明する。実施例１においては、５ｗｔ％の焼結助剤（Ｙ_２Ｏ_３）を添加した窒化アルミニウム（ＡｌＮ）を原料として、上述の作製方法により直径３００ｍｍのセラミックス基材１１０を作製した。セラミックス基材１１０の厚さ（上下方向５の長さＴ）は１４ｍｍである。なお、ヒータ電極１２２として、モリブデンメッシュ（線径０．１ｍｍ、メッシュサイズ＃５０、平織り）を図４の形状に裁断したものを作製し、ヒータ電極１２２をセラミックス基材１１０の上面１１１から深さ２．５ｍｍの位置に埋設した。同様に、図３に示される形状の静電吸着用電極１２４をセラミックス基材１１０の上面１１１から深さ１ｍｍの位置に埋設した。

【0036】

セラミックス基材１１０の上面１１１に、内径２８８ｍｍ、外径２９８ｍｍ、幅５ｍｍの環状凸部１５２を形成した。さらに、セラミックス基材１１０の上面１１１に、直径１ｍｍ、上面１１１からの高さ３０μｍの円柱形状の複数の凸部１５６を形成した。上述のように、複数の凸部１５６は同心円状に配置されており、各凸部間の距離は１０ｍｍ～２０ｍｍの範囲とした。

【0037】

第１ガス流路１６４の開口１６４ａの直径は３ｍｍである。開口１６４ａの中心は、セラミックス基材１１０の中心から３０ｍｍの位置にある。

【0038】

セラミックス基材１１０の側面に、全周にわたって凹部２１１を形成した。凹部２１１の深さ（セラミックス基材１１０の側面から中心に向かう径方向の長さ）は５０ｍｍであり、凹部２１１の上下方向５の長さＴ１は５ｍｍである。また、凹部２１１の上端の、セラミックス基材１１０の上面１１１からの上下方向５の距離は５ｍｍである。セラミックス基材１１０の上下方向５の長さＴに対する、凹部２１１の上下方向５の長さＴ１の比Ｔ１／Ｔは０．３６である。

【0039】

このような形状のセラミックスヒータ１００をプロセスチャンバに設置し、以下の手順でセラミックスヒータ１００の温度評価を行った。セラミックスヒータ１００に温度評価用のシリコンウェハを載置し、セラミックスヒータ１００のヒータ電極１２２に不図示の外部電源を接続した。なお、温度評価用のシリコンウェハは、直径３００ｍｍのシリコンウェハの上面に厚さ３０μｍの黒体膜をコーティングしたものである。黒体膜とは、放射率（輻射率）が９０％以上である膜であり、例えば、カーボンナノチューブを主原料とする黒体塗料をコーティングすることにより成膜することができる。プロセスチャンバ内の圧力を１Ｐａ以下に減圧した後、プロセスチャンバ内の圧力が２００００Ｐａとなるように窒素ガスを流した。定常状態でシリコンウェハの上面の温度が約５００℃となるように外部電源の出力電力を調整した。その後、温度評価用のシリコンウェハの、内周部分１１０Ｃと上下方向５に重なる内側領域と、外周部分１１０Ｐと上下方向に重なる外側領域との温度分布を赤外線カメラで計測した。なお、温度分布の測定は、電力投入後１０分後（過渡状態）及び１時間後（定常状態）に行った。

【0040】

実施例１においては、電力投入から１０分後の内側領域の温度は５００℃であり、外周領域の温度は４９５℃であった。電力投入から１０分後の内側領域と外側領域の温度差Δは５℃であった。また電力投入から１時間後の内側領域の温度は５００℃であり、外周領域の温度は４９８℃であった。電力投入から１時間後の内側領域と外側領域の温度差Δは２℃であった。

【0041】

［実施例２］
実施例２のセラミックスヒータ１００（図８参照）は、凹部２１１に代えて、セラミックス基材１１０の側面に、全周にわたって２つの凹部２１２、２１３を形成したことと、セラミックス基材１１０の上下方向の長さＴを２５ｍｍとしたことを除いて、実施例１のセラミックスヒータ１００と同様である。なお、凹部２１２と凹部２１３との間には、隔壁２２２が設けられている。

【0042】

実施例２において、凹部２１２、２１３の深さ（セラミックス基材１１０の側面から中心に向かう径方向の長さ）はいずれも５０ｍｍであり、凹部２１２、２１３の幅（上下方向５の長さ）はいずれも５ｍｍである。また、凹部２１２の上端の、セラミックス基材１１０の上面１１１からの上下方向５の距離は５ｍｍであり、凹部２１３の上端の、セラミックス基材１１０の上面１１１からの上下方向５の距離は１５ｍｍである。セラミックス基材１１０の上下方向５の長さＴは２５ｍｍであり、凹部２１２、２１３の上下方向５の長さの総和Ｔ１は１０ｍｍである。セラミックス基材１１０の上下方向５の長さＴに対する、凹部２１２、２１３の上下方向５の長さの総和Ｔ１の比Ｔ１／Ｔは０．４０である。

【0043】

このような形状のセラミックスヒータ１００をプロセスチャンバに設置し、実施例１と同様の温度評価用シリコンウェハを載置した。そして、実施例１と同様の手順でセラミックスヒータ１００の温度評価を行った。実施例２においては、電力投入から１０分後の内側領域の温度は５００℃であり、外周領域の温度は４９６℃であった。電力投入から１０分後の内側領域と外側領域の温度差Δは４℃であった。また電力投入から１時間後の内側領域の温度は５００℃であり、外周領域の温度は４９７℃であった。電力投入から１時間後の内側領域と外側領域の温度差Δは３℃であった。

【0044】

［実施例３］
実施例３のセラミックスヒータ１００は、凹部２１１に代えて、セラミックス基材１１０の下面１１３に、同心円状の４つの凹部２１４～２１７を形成したことと、セラミックス基材１１０の上下方向の長さＴを１５ｍｍとしたことを除いて、実施例１のセラミックスヒータ１００と同様である。なお、凹部２１４と凹部２１５との間には隔壁２２４が設けられ、凹部２１５と凹部２１６との間には隔壁２２５が設けられ、凹部２１６と凹部２１７との間には隔壁２２６が設けられている。

【0045】

実施例３において、凹部２１４は内径１１０ｍｍ、外径１１５ｍｍであり、凹部２１４の幅（セラミックス基材１１０の径方向の長さ）は５ｍｍである。凹部２１５は内径１２０ｍｍ、外径１２５ｍｍであり、凹部２１５の幅（セラミックス基材１１０の径方向の長さ）は５ｍｍである。凹部２１６は内径１３０ｍｍ、外径１３５ｍｍであり、凹部２１６の幅（セラミックス基材１１０の径方向の長さ）は５ｍｍである。凹部２１７は内径１４０ｍｍ、外径１４５ｍｍであり、凹部２１７の幅（セラミックス基材１１０の径方向の長さ）は５ｍｍである。凹部２１４～２１７の深さ（セラミックス基材１１０の下面１１３からの上下方向５の長さ）はいずれも１０ｍｍである。また、凹部２１４～２１７の上端の、セラミックス基材１１０の上面１１１からの上下方向５の距離は、いずれも５ｍｍである。セラミックス基材１１０の上下方向５の長さＴは１５ｍｍであり、凹部２１４～２１７の上下方向５の長さＴ１は１０ｍｍである。セラミックス基材１１０の厚さＴに対する、凹部２１４～２１７の上下方向５の長さＴ１の比Ｔ１／Ｔは０．６７である。

【0046】

このような形状のセラミックスヒータ１００をプロセスチャンバに設置し、実施例１と同様の温度評価用シリコンウェハを載置した。そして、実施例１と同様の手順でセラミックスヒータ１００の温度評価を行った。実施例３においては、電力投入から１０分後の内側領域の温度は５００℃であり、外周領域の温度は４９５℃であった。電力投入から１０分後の内側領域と外側領域の温度差Δは５℃であった。また電力投入から１時間後の内側領域の温度は５００℃であり、外周領域の温度は４９６℃であった。電力投入から１時間後の内側領域と外側領域の温度差Δは４℃であった。

【0047】

［実施例４］
実施例４のセラミックスヒータ１００（図１０参照）は、凹部２１１に代えて、セラミックス基材１１０の内部に、内部空間ＩＳ１を形成したことと、セラミックス基材１１０の上下方向の長さＴを２５ｍｍとしたことと、ヒータ電極１２２をセラミックス基材１１０の上面１１１から深さ４ｍｍの位置に埋設したこととを除いて、実施例１のセラミックスヒータ１００と同様である。

【0048】

実施例４において、内部空間ＩＳ１は、上面視で円環形状を有しており、その内径は１００ｍｍであり、外径は１４５ｍｍである。セラミックス基材１１０の内部空間ＩＳ１の上下方向５の長さＴ１は１５ｍｍである。また、内部空間ＩＳ１の上端の、セラミックス基材１１０の上面１１１からの上下方向５の距離は７．５ｍｍである。セラミックス基材１１０の上下方向５の長さＴに対する、内部空間ＩＳ１の上下方向５の長さＴ１の比Ｔ１／Ｔは０．６０である。

【0049】

このような形状のセラミックスヒータ１００をプロセスチャンバに設置し、実施例１と同様の温度評価用シリコンウェハを載置した。そして、プロセスチャンバ内の圧力が１０００Ｐａとなるように窒素ガスを流したことを除いて、実施例１と同様の手順でセラミックスヒータ１００の温度評価を行った。実施例４においては、電力投入から１０分後の内側領域の温度は５００℃であり、外周領域の温度は４９６℃であった。電力投入から１０分後の内側領域と外側領域の温度差Δは４℃であった。また電力投入から１時間後の内側領域の温度は５００℃であり、外周領域の温度は５００℃であった。電力投入から１時間後の内側領域と外側領域の温度差Δは０℃であった。

【0050】

［実施例５］
実施例５のセラミックスヒータ１００（図１１参照）は、凹部２１１に代えて、セラミックス基材１１０の内部に、内部空間ＩＳ２を形成したことと、セラミックス基材１１０の上下方向の長さＴを２５ｍｍとしたことと、ヒータ電極１２２をセラミックス基材１１０の上面１１１から深さ４ｍｍの位置に埋設したこととを除いて、実施例１のセラミックスヒータ１００と同様である。

【0051】

実施例５において、内部空間ＩＳ２は、上面視で円環形状を有しており、その内径は１００ｍｍであり、外径は１４５ｍｍである。セラミックス基材１１０の内部空間ＩＳ２の上下方向５の長さは、径１００ｍｍ～１１０ｍｍの領域では５ｍｍであり、径１１０ｍｍ～１２０ｍｍの領域では１０ｍｍであり、径１２０ｍｍ～１４５ｍｍの領域では１５ｍｍである。このように、内部空間ＩＳ２の上下方向５の長さが一定ではない場合には、上下方向５に垂直な水平方向における内部空間ＩＳ２の最大断面積と同じ底面積を有し、容積が内部空間ＩＳ２と同じであって、且つ、上下方向５の長さが一定である実効内部空間を考える。そして、実効内部空間の上下方向５の長さを、内部空間ＩＳ２の上下方向５の長さＴ１として定義する。実施例５においては、内部空間ＩＳ２の上下方向５の長さＴ１は１２．１ｍｍとなる。セラミックス基材１１０の上下方向５の長さＴに対する、内部空間ＩＳ１の上下方向５の長さＴ１の比Ｔ１／Ｔは０．４８である。なお、内部空間ＩＳ２の最上端の、セラミックス基材１１０の上面１１１からの上下方向５の距離は７．５ｍｍである。

【0052】

このような形状のセラミックスヒータ１００をプロセスチャンバに設置し、実施例１と同様の温度評価用シリコンウェハを載置した。そして、プロセスチャンバ内の圧力が１０００Ｐａとなるように窒素ガスを流したことを除いて、実施例１と同様の手順でセラミックスヒータ１００の温度評価を行った。実施例４においては、電力投入から１０分後の内側領域の温度は５００℃であり、外周領域の温度は４９７℃であった。電力投入から１０分後の内側領域と外側領域の温度差Δは３℃であった。また電力投入から１時間後の内側領域の温度は５００℃であり、外周領域の温度は５００℃であった。電力投入から１時間後の内側領域と外側領域の温度差Δは０℃であった。

【0053】

［実施例６］
実施例６のセラミックスヒータ１００（図１２参照）は、凹部２１１に代えて、セラミックス基材１１０の内部に、内部空間ＩＳ３を形成したことと、内部空間ＩＳ３に連通する連通路２３０を形成したことと、セラミックス基材１１０の上下方向の長さＴを２５ｍｍとしたことと、ヒータ電極１２２をセラミックス基材１１０の上面１１１から深さ４ｍｍの位置に埋設したこととを除いて、実施例１のセラミックスヒータ１００と同様である。

【0054】

実施例６において、内部空間ＩＳ３は、上面視で円環形状を有しており、その内径は１００ｍｍであり、外径は１４５ｍｍである。セラミックス基材１１０の内部空間ＩＳ２の上下方向５の長さは１０ｍｍである。連通路２３０は、内部空間ＩＳ３の下端と、セラミックス基材１１０の下面１１３とを繋いでおり、下面１１３に開口２３１が設けられている。図示はされていないが、開口２２１ａはシャフト１３０に設けられたガス流路に接続されている。実施例６において、セラミックス基材１１０の上下方向５の長さＴに対する、内部空間ＩＳ３の上下方向５の長さＴ１の比Ｔ１／Ｔは０．４０である。なお、内部空間ＩＳ３の上端の、セラミックス基材１１０の上面１１１からの上下方向５の距離は７．５ｍｍである。

【0055】

このような形状のセラミックスヒータ１００をプロセスチャンバに設置し、実施例１と同様の温度評価用シリコンウェハを載置した。そして、プロセスチャンバ内の圧力が１０００Ｐａとなるように窒素ガスを流したことを除いて、実施例１と同様の手順でセラミックスヒータ１００の温度評価を行った。実施例６においては、電力投入から１０分後の内側領域の温度は５００℃であり、外周領域の温度は４９８℃であった。電力投入から１０分後の内側領域と外側領域の温度差Δは２℃であった。また電力投入から１時間後の内側領域の温度は５００℃であり、外周領域の温度は５００℃であった。電力投入から１時間後の内側領域と外側領域の温度差Δは０℃であった。

【0056】

［比較例１］
比較例１のセラミックスヒータは、凹部２１１が設けられていないことを除いて、実施例１のセラミックスヒータ１００と同様である。

【0057】

このような形状のセラミックスヒータをプロセスチャンバに設置し、実施例１と同様の温度評価用シリコンウェハを載置した。そして、実施例１と同様の手順でセラミックスヒータの温度評価を行った。比較例１においては、電力投入から１０分後の内側領域の温度は５００℃であり、外周領域の温度は４８２℃であった。電力投入から１０分後の内側領域と外側領域の温度差Δは１８℃であった。また電力投入から１時間後の内側領域の温度は５００℃であり、外周領域の温度は５００℃であった。電力投入から１時間後の内側領域と外側領域の温度差Δは０℃であった。

【0058】

［比較例２］
比較例２のセラミックスヒータは、凹部２１１が設けられていないことと、セラミックス基材の上下方向の長さを２５ｍｍとしたこととを除いて、実施例１のセラミックスヒータ１００と同様である。

【0059】

このような形状のセラミックスヒータをプロセスチャンバに設置し、実施例１と同様の温度評価用シリコンウェハを載置した。そして、プロセスチャンバ内の圧力が１０００Ｐａとなるように窒素ガスを流したことを除いて、実施例１と同様の手順でセラミックスヒータの温度評価を行った。比較例２においては、電力投入から１０分後の内側領域の温度は５００℃であり、外周領域の温度は４８４℃であった。電力投入から１０分後の内側領域と外側領域の温度差Δは１６℃であった。また電力投入から１時間後の内側領域の温度は５００℃であり、外周領域の温度は５００℃であった。電力投入から１時間後の内側領域と外側領域の温度差Δは０℃であった。

【0060】

＜実施形態の作用効果＞
上記実施形態及び実施例１～６において、セラミックスヒータ１００は、円板状のセラミックス基材１１０と、セラミックス基材１１０に埋設されたヒータ電極１２２とを備えている。セラミックス基材１１０の上面１１１と下面１１３との間の、上下方向５の長さＴは１４ｍｍ以上である。セラミックス基材１１０の外周部分１１０Ｐには、中空部分（凹部２１１～２１７、内部空間ＩＳ１～ＩＳ３）が設けられている。セラミックス基材１１０の、上下方向５の長さＴに対する、中空部分の上下方向５の長さの総和Ｔ１の比Ｔ１／Ｔは０．３５以上にすることができる。

【0061】

実施例１～６と比較例１、２とを比較すると、実施例１～６においては、セラミックス基材１１０の外周部分１１０Ｐに、上述のように比Ｔ１／Ｔが０．３５以上となるような中空部分が設けられている。これにより、外周部分１１０Ｐの単位面積当たりの熱容量を、内周部分１１０Ｃの単位面積当たりの熱容量よりも小さくすることができる。その結果、実施例１～６においては、ヒータ電極１２２に通電を開始してから１０分後の内側領域と外側領域の温度差Δを、比較例１、２の場合よりも小さくすることができた。つまり、実施例１～６においては、比較例１、２と比べて、短時間で外側領域の温度を昇温することができた。これにより、実施例１～６のセラミックスヒータ１００においては、ヒータ電極１２２に通電を開始してから温度が定常状態になるまでの時間を短縮することができ、ウェハの加熱プロセスのプロセス時間を短縮して、プロセスのスループットを向上させることができた。

【0062】

実施例４～６において、セラミックス基材１１０の外周部分１１０Ｐの内部には、セラミックス基材１１０の外側に露出していない内部空間ＩＳ１、ＩＳ２、ＩＳ３が設けられている。内部空間ＩＳ１、ＩＳ２は閉空間であり、内部空間ＩＳ３は、連通路２３０と連通する内部空間であるが、いずれも、セラミックス基材１１０の外側には露出していない。内部空間ＩＳ１、ＩＳ２、ＩＳ３を形成することにより、容易に、外周部分１１０Ｐの単位面積当たりの熱容量を内周部分１１０Ｃの単位面積当たりの熱容量よりも小さくすることができる。また、内部空間ＩＳ１、ＩＳ２はセラミックス基材１１０の内部に形成された閉空間であるため、セラミックス基材１１０の外形は、内部空間ＩＳ１、ＩＳ２が形成されていない従来のセラミックス基材の外形と同じである。そのため、表面からの熱放射の影響を、従来のセラミックス基材と同じにすることができるとともに、従来のセラミックス基材を有するセラミックスヒータと容易に置き換えることができる。

【0063】

実施例５において、内部空間ＩＳ２の上下方向５の長さは、上下方向５に直交する水平方向（例えば、径方向）の位置に応じて異なっている。これにより、外周部分１１０Ｐの単位面積当たりの熱容量を、水平方向の位置に応じて変えることができる。これにより、外周部分１１０Ｐにおける温度制御性を向上させることができる。

【0064】

実施例６において、セラミックス基材１１０の内部には、内部空間ＩＳ３と、内部空間ＩＳ３に連通する連通路２３０とが形成されている。なお、実施例６においては、連通路２３０は、セラミックス基材１１０に隣接するシャフト１３０に設けられた不図示のガス流路に接続される。なお、連通路２３０は、必ずしもシャフト１３０に設けられたガス流路に接続されなくてもよい。例えば、セラミックス基材１１０がシャフト１３０と接合されていない場合には、連通路２３０が、セラミックス基材１１０が載置される金属ベースに設けられたガス流路に接続されていてもよい。内部空間ＩＳ３が連通路２３０に連通しているので、連通路２３０を介して内部空間ＩＳ３の圧力を適宜の圧力に調整することができる。これにより、例えば、プロセスチャンバの圧力と内部空間ＩＳ３の圧力との圧力差を小さくすることができ、圧力差に起因してセラミックス基材１１０が破損することを抑制できる。

【0065】

実施例１においては、セラミックス基材１１０の側面に、全周にわたって凹部２１１が形成されている。実施例２においては、セラミックス基材１１０の側面に、全周にわたって２つの凹部２１２、２１３が形成されている。凹部２１２と凹部２１３との間には隔壁２２２が設けられており、これにより、セラミックス基材１１０の側面には、外部に露出した複数の開空間が形成されている。また、実施例３において、セラミックス基材１１０の下面１１３に、４つの凹部２１４～２１７が形成されている。凹部２１４と凹部２１５との間には隔壁２２４が設けられ、凹部２１５と凹部２１６との間には隔壁２２５が設けられ、凹部２１６と凹部２１７との間には隔壁２２６が設けられている。これにより、セラミックス基材１１０の下面１１３には、外部に露出した複数の開空間が形成されている。

【0066】

実施例１～３では、電力投入から１時間後においても内側領域と比べて外側領域の温度を低くすることができた。これは、凹部２１１～２１７によって形成される中空部分がセラミックス基材１１０の外側に露出した開空間であるため、この開空間を通じて効率よく放熱することができたからであると考えられる。また、実施例１に比べて、実施例２、３では電力投入から１時間後における外側領域の温度をさらに低くすることができた。これは、隔壁２２２及び隔壁２２４～２２６を設けることにより、表面積を大きくすることができたからである、つまり、隔壁２２２及び隔壁２２４～２２６を放熱フィンとして機能させることができたからであると考えられる。隔壁２２２及び隔壁２２４～２２６を設けることは、プロセスチャンバ内の圧力が比較的高い圧力（例えば２００００Ｐａ）であるときには、プロセスガスを通じて効率よく放熱することができるため特に有効である。

【0067】

上記実施形態及び実施例１～６において、セラミックス基材１１０の下面１１３に筒状のシャフト１３０を接合することができる。これにより、セラミックス基材１１０の断熱性が向上する。

【0068】

＜変更形態＞
上述の実施形態は、あくまで例示に過ぎず、適宜変更しうる。例えば、セラミックス基材１１０、シャフト１３０の形状、寸法は上記実施形態のものには限られず、適宜変更しうる。環状凸部１５２の高さ、幅等の寸法、環状凸部１５２の上面１５２ａの断面形状、上面１５２ａの中心線平均粗さＲａの大きさは適宜変更しうる。

【0069】

複数の凸部１５６の高さ、上面１５６ａの形状、上面１５６ａの中心線平均粗さＲａの大きさは適宜変更しうる。例えば、複数の凸部１５６の上面１５６ａの形状は必ずしも円形でなくてもよく、任意の形状にすることができる。なお、その場合においても、直径０．１ｍｍ～５ｍｍの円と同程度の面積を有することが好ましい。また、上記説明において、複数の凸部１５６は同心円状に分布するように配置されていたが、本発明はそのような態様には限られない。例えば、複数の凸部１５６が、正三角形、正四角形の各頂点の位置に分布するように、格子状に連続的に配列されてもよく、複数の凸部１５６がランダムな位置に分布するように配置されていてもよい。その場合であっても、複数の凸部１５６の、各凸部の離間距離は、１．５ｍｍ～３０ｍｍの範囲にあることが好ましい。

【0070】

上記実施形態においては、ヒータ電極１２２として、モリブデン、タングステン、モリブデン及び／又はタングステンを含む合金を用いていたが、本発明はそのような態様には限られない。例えば、モリブデン、タングステン以外の金属又は合金を用いることもできる。また、電極１２０は発熱体としてのヒータ電極１２２を含んでいた。しかしながら、電極１２０は必ずしも発熱体としてのヒータ電極１２２を含む必要は無く、例えば、発熱体として高周波電極を含んでいてもよい。

【0071】

上記実施形態及び実施例１～６において、中空部分として凹部２１１～２１７、内部空間ＩＳ１～ＩＳ３を例に挙げて説明したが、本発明はこのような態様に限られず、中空部分を構成する凹部及び／又は内部空間の形状、数、配置等は適宜変更しうる。例えば、中空部分として、セラミックス基材１１０に凹部と内部空間とを両方設けることもできる。

【0072】

実施例３において、４つの凹部２１４～２１７の上下方向５の長さＴ１はいずれも同じであった。しかしながら、本発明はそのような態様には限られない。例えば、図１５に示されるように、凹部２１４ａ～２１７ａの上下方向の長さが互いに異なっていてもよい。その場合には、凹部２１４ａ～２１７ａの上下方向の長さの平均値を、凹部２１４ａ～２１７ａの上下方向の長さＴ１として採用することができる。また、上記実施形態及び実施例１において、凹部２１１の上面は上下方向５に直交する水平面に平行であり、凹部２１１の上下方向５の長さＴ１は水平方向において一定であった。しかしながら、本発明はそのような態様には限られず、凹部２１１の上下方向の長さＴ１は水平方向において一定でなくてもよい。同様に、凹部２１２～２１７の上下方向５の長さＴ１も、必ずしも水平方向において一定でなくてもよい。凹部２１１の上下方向の長さＴ１が一定でない場合は、以下のような実効空間を想定し、実効空間に基づいて凹部２１１の上下方向５の長さＴ１を定義する。具体的には、実効空間の底面積は、上下方向５に垂直な水平方向における、凹部２１１によって形成された空間の最大断面積と同じであるとする。また、実効空間の容積は凹部２１１によって形成された空間の容積と同じであって、且つ、実効空間の上下方向５の長さが一定であるとする。そして、このような実効空間の上下方向５の長さを、凹部２１１の上下方向５の長さＴ１として定義する。また、凹部２１２、２１３の上下方向の長さＴ１が一定でない場合は、凹部２１１の場合と同様にして、実効空間に基づいて凹部２１２、２１３の上下方向５の長さＴ１を定義する。具体的には、実効空間の底面積は、上下方向５に垂直な水平方向における、凹部２１２、２１３によって形成された空間の最大断面積と同じであるとする。実効空間の容積は、凹部２１２、２１３によって形成された空間の容積の合計と同じであって、且つ、実効空間の上下方向５の長さが一定であるとする。そして、このような実効空間の上下方向５の長さを、凹部２１２、２１３の上下方向５の長さＴ１として定義することができる。

【0073】

上記実施形態においては、セラミックスヒータ１００はセラミックス基材１１０に埋設されたヒータ電極１２２を備えていたが、本発明はそのような態様には限られず、ヒータ電極１２２はセラミックス基材１１０に埋設されていなくてもよい。例えば、ヒータ電極１２２がセラミックス基材１１０の裏面１１３に貼付されていてもよい。あるいは、発熱体として、ヒータ電極１２２に代えて、高周波電極をセラミックス基材１１０の裏面１１３に貼付することができる。

【0074】

上記実施形態においては、シャフト１３０は大径部１３２、１３３を備えていたが、本発明はそのような態様には限られず、必ずしもシャフト１３０は大径部１３２、１３３を備えていなくてもよい。また、シャフト１３０の円筒部１３１に、上下方向５に延びる第２ガス流路１６８が形成されていなくてもよい。例えば、第２ガス流路１６８に代えて、円筒部１３１の中空の領域（給電線１４０が設けられている領域）に、別途ガスの配管を設けることもできる。また、セラミックス基材１１０の下面１１３には、必ずしも接合用凸部１１４が形成されていなくてもよい。例えば、下面１１３にシャフト１３０が接合されていてもよい。

【0075】

以上、発明の実施形態及びその変更形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記の記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に多様な変更または改良を加えることが当業者に明らかである。そのような変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれうることが請求の範囲の記載からも明らかである。

【0076】

明細書、及び図面中において示した製造方法における各処理の実行順序は、特段に順序が明記されておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるので無い限り、任意の順序で実行しうる。便宜上、「まず、」「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するわけではない。

【符号の説明】

【0077】

１００ セラミックスヒータ
１１０ セラミックス基材
１２２ ヒータ電極
１３０ シャフト
１５２ 環状凸部
１５６ 複数の凸部
２１１～２１７ 凹部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】