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(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】P2024100512
(43)【公開日】2024-07-26
(54)【発明の名称】セラミックスヒーター
(51)【国際特許分類】
H01L 21/683 20060101AFI20240719BHJP
H05B 3/74 20060101ALI20240719BHJP
【ＦＩ】
H01L21/68 N
H05B3/74
【審査請求】未請求
【請求項の数】5
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023004562
(22)【出願日】2023-01-16
(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】100114258
【弁理士】
【氏名又は名称】福地 武雄
(74)【代理人】
【識別番号】100125391
【弁理士】
【氏名又は名称】白川 洋一
(74)【代理人】
【識別番号】100208605
【弁理士】
【氏名又は名称】早川 龍一
(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）】
3K092
5F131
【Ｆターム（参考）】
3K092PP09
3K092QA04
3K092QA05
3K092QB02
3K092QB43
3K092RF11
3K092RF19
3K092RF20
3K092RF26
3K092VV22
5F131AA02
5F131AA03
5F131AA32
5F131BA00
5F131BA03
5F131BA04
5F131BA19
5F131BA23
5F131CA03
5F131CA06
5F131EA03
5F131EA04
5F131EB01
5F131EB11
5F131EB52
5F131EB53
5F131EB54
5F131EB81
(57)【要約】
【課題】半導体プロセスにおいて局所的な領域の基板の温度分布を小さくすることができ、製膜やエッチングプロセスを均質化することができるセラミックスヒーターを提供する。
【解決手段】セラミックス焼結体により形成された基材１１０と、前記基材１１０に埋設された発熱抵抗体１２０と、前記基材１１０の上面１１２から上方に突出して形成された複数の凸部１３０と、を備え、前記基材１１０の上面１１２と前記凸部の上端面１３２との距離を前記凸部１３０の高さｈとし、複数の前記凸部１３０の高さｈの最大値と最小値との差をΔ１、複数の前記凸部１３０の高さｈの代表値をｈＭとしたとき、｜Δ１｜／ｈＭ×１００≦１．５であり、任意の□３０ｍｍの領域に形成されている複数の前記凸部１３０の高さｈの最大値と最小値との差をΔ１ｌｏｃａｌとしたとき、｜Δ１ｌｏｃａｌ｜／ｈＭ×１００≦０．７５である。
【選択図】図１
【解決手段】セラミックス焼結体により形成された基材１１０と、前記基材１１０に埋設された発熱抵抗体１２０と、前記基材１１０の上面１１２から上方に突出して形成された複数の凸部１３０と、を備え、前記基材１１０の上面１１２と前記凸部の上端面１３２との距離を前記凸部１３０の高さｈとし、複数の前記凸部１３０の高さｈの最大値と最小値との差をΔ１、複数の前記凸部１３０の高さｈの代表値をｈＭとしたとき、｜Δ１｜／ｈＭ×１００≦１．５であり、任意の□３０ｍｍの領域に形成されている複数の前記凸部１３０の高さｈの最大値と最小値との差をΔ１ｌｏｃａｌとしたとき、｜Δ１ｌｏｃａｌ｜／ｈＭ×１００≦０．７５である。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
セラミックスヒーターであって、
セラミックス焼結体により形成された基材と、
前記基材に埋設された発熱抵抗体と、
前記基材の上面から上方に突出して形成された複数の凸部と、を備え、
前記基材の上面と前記凸部の上端面との距離を前記凸部の高さｈとし、複数の前記凸部の高さｈの最大値と最小値との差をΔ１、複数の前記凸部の高さｈの代表値をｈＭとしたとき、
｜Δ１｜／ｈＭ×１００≦１．５
であり、
任意の□３０ｍｍの領域に形成されている複数の前記凸部の高さｈの最大値と最小値との差をΔ１ｌｏｃａｌとしたとき、
｜Δ１ｌｏｃａｌ｜／ｈＭ×１００≦０．７５
であることを特徴とするセラミックスヒーター。
セラミックス焼結体により形成された基材と、
前記基材に埋設された発熱抵抗体と、
前記基材の上面から上方に突出して形成された複数の凸部と、を備え、
前記基材の上面と前記凸部の上端面との距離を前記凸部の高さｈとし、複数の前記凸部の高さｈの最大値と最小値との差をΔ１、複数の前記凸部の高さｈの代表値をｈＭとしたとき、
｜Δ１｜／ｈＭ×１００≦１．５
であり、
任意の□３０ｍｍの領域に形成されている複数の前記凸部の高さｈの最大値と最小値との差をΔ１ｌｏｃａｌとしたとき、
｜Δ１ｌｏｃａｌ｜／ｈＭ×１００≦０．７５
であることを特徴とするセラミックスヒーター。
【請求項2】
複数の前記凸部の高さｈが極大となる点が２つ以上存在す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ー。
【請求項3】
前記基材の上面は、凸状または凹状であ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ー。
【請求項4】
セラミックスヒーターであって、
セラミックス焼結体により形成された基材と、
前記基材に埋設された発熱抵抗体と、
前記基材の上面から上方に突出して形成された複数の凸部と、を備え、
前記基材の上面と前記凸部の上端面との距離を前記凸部の高さｈとし、複数の前記凸部の上端面によって画定される基板載置面を近似する回転放物面を基準面として、複数の前記凸部の上端面が前記基準面を鉛直方向に超える値の最大値と下回る値の最小値との差をΔ２、複数の前記凸部の高さｈの代表値をｈＭとしたとき、
｜Δ２｜／ｈＭ×１００≦１．５
であり、
任意の□３０ｍｍの領域に形成されている複数の前記凸部のうち、複数の前記凸部の上端面が前記基準面を鉛直方向に超える値の最大値と下回る値の最小値との差をΔ２ｌｏｃａｌとしたとき、
｜Δ２ｌｏｃａｌ｜／ｈＭ×１００≦０．７５
であることを特徴とするセラミックスヒーター。
セラミックス焼結体により形成された基材と、
前記基材に埋設された発熱抵抗体と、
前記基材の上面から上方に突出して形成された複数の凸部と、を備え、
前記基材の上面と前記凸部の上端面との距離を前記凸部の高さｈとし、複数の前記凸部の上端面によって画定される基板載置面を近似する回転放物面を基準面として、複数の前記凸部の上端面が前記基準面を鉛直方向に超える値の最大値と下回る値の最小値との差をΔ２、複数の前記凸部の高さｈの代表値をｈＭとしたとき、
｜Δ２｜／ｈＭ×１００≦１．５
であり、
任意の□３０ｍｍの領域に形成されている複数の前記凸部のうち、複数の前記凸部の上端面が前記基準面を鉛直方向に超える値の最大値と下回る値の最小値との差をΔ２ｌｏｃａｌとしたとき、
｜Δ２ｌｏｃａｌ｜／ｈＭ×１００≦０．７５
であることを特徴とするセラミックスヒーター。
【請求項5】
前記ｈＭは、１００μｍ以上であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載のセラミックスヒーター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、セラミックスヒーターに関する。
【背景技術】
【0002】
半導体製造装置用部材として、電極（発熱抵抗体）が埋設されたセラミックスヒーターが用いられてきた。セラミックスヒーターは、載置した基板を加熱することができる。
【0003】
特許文献１は、下面に溝を有するプレート部材と、中央が開口し、前記プレート部材の下面の一部に接合された基盤と、前記溝と前記基盤の上面との間に配置された抵抗発熱体と、前記プレート部材の上面に形成され、それぞれの上面が同一の平面を構成する複数の凸部と、を具備することを特徴とするヒータユニットが開示されている。
【0004】
特許文献２は、その表面または内部に抵抗発熱体が形成された半導体製造・検査装置用セラミック基板であって、その外縁部には、半導体ウエハを嵌合させるための突部が形成され、上記突部の内側には、上記半導体ウエハと接触する多数の凸状体が形成されていることを特徴とする半導体製造・検査装置用セラミック基板が開示されている。
【0005】
特許文献３は、セラミックス焼結体により形成された基体と、前記基体に埋設された電極と、前記基体の上面から上方に突出して形成された複数のピン状凸部と、を備え、前記複数のピン状凸部の上端により構成される載置曲面を前記基体の中心軸をＺ軸として前記Ｚ軸を通る断面で切断した断面曲線は、所定の基準面と前記断面との交線をＸ軸としたときに、前記中心軸の近傍でＺの値の最大値をとり前記基体の外周に向かって単調減少する曲線、または前記中心軸の近傍でＺの値の最小値をとり前記基体の外周に向かって単調増加する曲線である電極埋設部材が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開２００９－１４６７９３号公報
【特許文献2】特開２００２－２３７３７５号公報
【特許文献3】特開２０２２－１３１５４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
これまで、セラミックスヒーターの基板載置面は、大域的および局所的に精密に制御された平面や曲面にされることはなかった。これは、基板の温度分布は基板載置面の形状よりも発熱抵抗体の性質のバラツキの影響が大きかったこと、およびセラミックスヒーターの基板載置面を大域的および局所的に精密に制御された平面や曲面にすることがセラミックスヒーターの材質や加工方法では難しかったことからである。しかしながら、近年、半導体プロセスの高精度化に伴い、半導体プロセスにおいて局所的な領域の基板の温度分布を小さくすることができ、製膜やエッチングプロセスを均質化することができるセラミックスヒーターが要望されていた。
【0008】
特許文献１、および特許文献２は、凸部等の高さについての記載はあるものの、ヒーターの全面でのプロセスの均一性やヒーターの使用環境や設置方法によって影響する凸部等の高さのバラツキの影響および凸部の上面によって画定される面の形状に関する記載はない。また、特許文献３は、載置曲面の断面曲線が所定の形状になるように制御しているが、載置曲面全体を大域的および局所的に精密に制御してはいないため、局所的な領域の基板の温度分布を全面にわたり小さくすることができない場合があった。
【0009】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、半導体プロセスにおいて局所的な領域の基板の温度分布を小さくすることができ、製膜やエッチングプロセスを均質化することができるセラミックス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】
【0010】
（１）上記の目的を達成するため、本発明のセラミックスヒーターは、以下の手段を講じた。すなわち、本発明の適用例のセラミックスヒーターは、セラミックスヒーターであって、セラミックス焼結体により形成された基材と、前記基材に埋設された発熱抵抗体と、前記基材の上面から上方に突出して形成された複数の凸部と、を備え、前記基材の上面と前記凸部の上端面との距離を前記凸部の高さｈとし、複数の前記凸部の高さｈの最大値と最小値との差をΔ１、複数の前記凸部の高さｈの代表値をｈＭとしたとき、｜Δ１｜／ｈＭ×１００≦１．５であり、任意の□３０ｍｍの領域に形成されている複数の前記凸部の高さの最大値と最小値との差をΔ１ｌｏｃａｌとしたとき、｜Δ１ｌｏｃａｌ｜／ｈＭ×１００≦０．７５であることを特徴としている。
【0011】
これにより、半導体製造プロセスで基板処理時に局所的な領域の基板の温度分布を小さくすることができ、製膜やエッチングプロセスを均質化することができる。その結果、基板に多数形成されるデバイスの均質化ができ、歩留まりが向上する。
【0012】
（２）また、上記（１）の適用例のセラミックスヒーターにおいて、複数の前記凸部の高さｈが極大となる点が２つ以上存在することを特徴としている。
【0013】
このように、凸部の極大値を２つ以上とすることで、基板の座りをよくすることができ、安定した吸着状態とすることができる。その結果、局所的な領域の基板の温度分布をさらに小さくすることができる。
【0014】
（３）また、上記（１）または（２）の適用例のセラミックスヒーターにおいて、前記基材の上面は、凸状または凹状であることを特徴としている。
【0015】
このように、基材の上面を凸状、凹状にすることによってセラミックスヒーターの構造や使用環境によって生じる基板載置面の半径方向の温度分布を改善することができる。また、基板の座りをよくすることができ、安定した吸着状態とすることができる。その結果、局所的な領域の基板の温度分布をさらに小さくすることができる。
【0016】
（４）また、本発明の適用例のセラミックスヒーターは、セラミックスヒーターであって、セラミックス焼結体により形成された基材と、前記基材に埋設された発熱抵抗体と、前記基材の上面から上方に突出して形成された複数の凸部と、を備え、前記基材の上面と前記凸部の上端面との距離を前記凸部の高さｈとし、複数の前記凸部の上端面によって画定される基板載置面を近似する回転放物面を基準面として、複数の前記凸部の上端面が前記基準面を鉛直方向に超える値の最大値と下回る値の最小値との差をΔ２、複数の前記凸部の高さｈの代表値をｈＭとしたとき、｜Δ２｜／ｈＭ×１００≦１．５であり、任意の□３０ｍｍの領域に形成されている複数の前記凸部のうち、複数の前記凸部の上端面が前記基準面を鉛直方向に超える値の最大値と下回る値の最小値との差をΔ２ｌｏｃａｌとしたとき、｜Δ２ｌｏｃａｌ｜／ｈＭ×１００≦０．７５であることを特徴としている。
【0017】
これにより、半導体製造プロセスで基板処理時に局所的な領域の基板の温度分布を小さくすることができ、製膜やエッチングプロセスを均質化することができる。その結果、基板に多数形成されるデバイスの均質化ができ、歩留まりが向上する。また、基板載置面を回転放物面で近似できる形状にすることで、セラミックスヒーターの構造や使用環境によって生じる半径方向の温度分布を改善することができる。また、基板の座りをよくすることができ、安定した吸着状態とすることができる。
【0018】
（５）また、上記（１）から（４）のいずれかの適用例のセラミックスヒーターにおいて、前記ｈＭは、１００μｍ以上であることを特徴としている。
【0019】
このように、凸部の高さの代表値ｈＭを１００μｍ以上とすることで、凸部の形状や基材の上面からの影響による伝熱の変動を相対的に小さくすることができる。その結果、基板に対する伝熱量をより精密に制御することができ、局所的な領域の基板の温度分布をさらに改善することができる。
【発明の効果】
【0020】
本発明のセラミックスヒーターによれば、半導体プロセスにおいて局所的な領域の基板の温度分布を小さくすることができ、製膜やエッチングプロセスを均質化することができる。
【図面の簡単な説明】
【0021】
【図1】本発明の第１の実施形態に係るセラミックスヒーターの一例を示す模式的な断面図である。
【図2】第１の実施形態に係るセラミックスヒーターの上面の一例を示す模式図である。
【図3】（ａ）、（ｂ）は、それぞれ拡大した凸部を示す模式的な部分断面図である。
【図4】第１の実施形態に係るセラミックスヒーターの変形例を示す模式的な断面図である。
【図5】第１の実施形態に係るセラミックスヒーターの変形例を示す模式的な断面図である。
【図6】発熱抵抗体の平面形状の一例を示す模式図である。
【図7】第１の実施形態に係る支持部材付きセラミックスヒーターの一例を示す模式的な断面図である。
【図8】本発明の第２の実施形態に係るセラミックスヒーターの一例を示した模式的な断面図である。
【図10】第２の実施形態に係るセラミックスヒーターの変形例を示した模式的な断面図である。
【図11】第２の実施形態に係る支持部材付きセラミックスヒーターの一例を示す模式的な断面図である。
【図12】実施例および比較例の形状の特徴および測定結果を示す表である。
【発明を実施するための形態】
【0022】
次に、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。なお、構成図において、各構成要素の大きさは概念的に表したものであり、必ずしも実際の寸法比率を表すものではない。
【0023】
［第１の実施形態］
（セラミックスヒーターの構成）
本発明の第１の実施形態に係るセラミックスヒーターについて、図１および図２を参照して説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係るセラミックスヒーターの一例を示した模式的な断面図である。図２は、第１の実施形態に係るセラミックスヒーターの上面の一例を示した模式図である。本実施形態に係るセラミックスヒーター１００は、基材１１０、発熱抵抗体１２０、および複数の凸部１３０を備えている。
（セラミックスヒーターの構成）
本発明の第１の実施形態に係るセラミックスヒーターについて、図１および図２を参照して説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係るセラミックスヒーターの一例を示した模式的な断面図である。図２は、第１の実施形態に係るセラミックスヒーターの上面の一例を示した模式図である。本実施形態に係るセラミックスヒーター１００は、基材１１０、発熱抵抗体１２０、および複数の凸部１３０を備えている。
【0024】
基材１１０は、セラミックス焼結体により略平板状に形成されている。基材１１０は略円板状のほか、多角形板状または楕円板状などのさまざまな形状であってもよい。なお、略平板状とは、後述する凸形状または凹形状を含む。
【0025】
発熱抵抗体１２０は、基材１１０に埋設されている。発熱抵抗体１２０は、基板（ウエハ）Ｗを加熱するためのヒーター用電極として用いられる。これ以外の用途に用いられる電極、例えば、静電吸着用電極や高周波電極がさらに埋設されていてもよい。
【0026】
凸部１３０は、基材１１０の上面１１２から上方に突出して複数形成される。凸部１３０の形状は、円柱状、角柱状等の柱状、円錐状、角錐状等の錐状、円錐台状、角錐台状等の錐状の上部を切断した形状等から適宜選択される。
【0027】
凸部１３０の配置は特に限定されない。既知の形態またはそれに類似する形態であればよく、例えば、図２に示されるような三角格子状のほか、同心円状、または正方格子状など規則的に配置される。隣接する凸部１３０の中心間の距離（ピッチ）は、４ｍｍ以上２０ｍｍ以下であることが好ましい。凸部の上端面１３２の最大径は、０．５ｍｍ以上５ｍｍ以下であることが好ましい。凸部の上端面１３２の表面粗さは、Ｒａ０．０１μｍ以上０．８μｍ以下であることが好ましい。
【0028】
複数の凸部の上端面１３２は、全体として基板Ｗを載置する所定の形状の平面または曲面（基板載置面１３４）を画定する。これにより、複数の凸部１３０は、基板Ｗを支持する。なお、複数の凸部１３０のうち、上端面が基板Ｗと当接しないものがあってもよい。これは、そのような凸部があっても、周りの凸部１３０の配置によっては、基板Ｗを支持することが可能だからである。なお、図１では、凸部の上端面１３２の全面が基板Ｗと当接しているが、凸部の上端面１３２の一部のみが基板Ｗと当接していてもよい。本実施形態の基板載置面１３４は、基材１１０の上面１１２に沿った平面または曲面となる。
【0029】
基材１１０の上面１１２と凸部の上端面１３２との距離を凸部の高さｈとする。複数の凸部１３０の高さｈの最大値と最小値との差をΔ１、複数の凸部１３０の高さｈの代表値をｈＭとしたとき、｜Δ１｜／ｈＭ×１００≦１．５である。ここで、複数の凸部１３０の高さｈの代表値ｈＭとは、基材１１０の上面１１２に□３０ｍｍの領域（一辺の長さ３０ｍｍの正方形に囲まれた領域）を辺が接するように全面に配置したときの、各々の□３０ｍｍの領域の中心（重心）に最も近い凸部の高さｈの平均値とする。ただし、□３０ｍｍの領域が上面１１２に収まらない領域は、代表値ｈＭを求める際に用いない。また、基材１１０の上面１１２方向から見た任意の□３０ｍｍの領域（一辺の長さ３０ｍｍの正方形に囲まれた領域）に形成されている複数の凸部の高さｈの最大値と最小値との差をΔ１ｌｏｃａｌとしたとき、｜Δ１ｌｏｃａｌ｜／ｈＭ×１００≦０．７５である。
【0030】
このように、大域的な領域内での複数の凸部１３０の高さｈのバラツキを小さくしつつ、局所的な領域内での複数の凸部１３０の高さｈのバラツキをさらに小さくすることにより、半導体製造プロセスで基板処理時に局所的な領域の基板Ｗの温度分布を小さくすることができ、製膜やエッチングプロセスを均質化することができる。その結果、基板Ｗに多数形成されるデバイスの均質化ができ、歩留まりが向上する。
【0031】
凸部１３０の高さｈや凸部の上端面１３２の３次元的な位置は、３次元測定器で測定できる。なお、セラミックスヒーター１００に基板Ｗを載置または吸着したときに基板Ｗが凸部の上端面１３２に十分追従している場合、厚み０．７７５ｍｍ、平坦度（TTV : Total Thickness Variation）がＳＥＭＩ（Semiconductor Equipment and Materials International）やＪＥＩＤＡ（日本電子工業振興協会）の規格より小さい（例えば、平坦度（TTV）１．０μｍ）シリコンウエハを載置または吸着したときの基板載置面１３４と反対側の面（基板Ｗの表面）をレーザー干渉計で測定した平面または曲面を、基板載置面１３４とみなしてもよい。基板Ｗが凸部の上端面１３２に十分追従している場合とは、凸部の上端面１３２が基板Ｗと当接していない凸部１３０が隣接していないことをいう。
【0032】
複数の凸部１３０の高さｈが極大となる点が２つ以上存在することが好ましい。これにより、基板Ｗの座りをよくすることができ、安定した吸着状態とすることができる。その結果、局所的な領域の基板Ｗの温度分布をさらに小さくすることができる。
【0033】
図３（ａ）、（ｂ）は、それぞれ拡大した凸部１３０を示す模式的な部分断面図である。セラミックスヒーター１００の凸部１３０は、加工方法の制約により、裾の形状が基材１１０の上面１１２に対して垂直ではなく一定の広がりを有する。そのため、図３（ａ）と比較して図３（ｂ）のように凸部１３０の高さｈが低いと基材１１０の凸部１３０の裾の形状の影響を受け、凸部の上端面１３２による固体接触による伝熱量が変動する要因となる。また、基材１１０の上面１１２からの輻射による伝熱にも差が生じ、伝熱量が変動する要因となる。
【0034】
上記の理由により、複数の凸部１３０の高さｈの代表値ｈＭは、１００μｍ以上であることが好ましい。また、代表値ｈＭの上限は、加工方法の制約により１０００μｍ以下であることが好ましい。これにより、凸部１３０の形状や基材１１０の上面１１２からの影響による伝熱の変動を相対的に小さくすることができる。その結果、基板Ｗに対する伝熱量をより精密に制御することができ、基板Ｗの局所的な領域の温度分布をさらに改善することができる。
【0035】
セラミックスヒーター１００は、環状凸部１４０を備えていてもよい。環状凸部１４０が備えられる場合、環状凸部１４０の外径は基材１１０の外径と同一かまたは基材１１０の外径より小さく設定される。環状凸部１４０の幅は、０．２ｍｍ以上８ｍｍ以下であることが好ましい。環状凸部１４０の高さは、５０μｍ以上であることが好ましく、１００μｍ以上であることがより好ましい。また、１０００μｍ以下であることが好ましく、５００μｍ以下であることがより好ましい。環状凸部１４０の高さとは、基材１１０の上面１１２と環状凸部の上端面１４２との距離である。環状凸部１４０の高さは、複数の凸部１３０の高さｈと同一高さであることがより好ましい。これにより、ガスを封止することができる。環状凸部の上端面１４２の表面粗さ（中心線平均粗さ）Ｒａは、０．０１μｍ以上１．６μｍ以下であることが好ましい。
【0036】
セラミックスヒーター１００は、端子１５０および端子穴１５２を備えていてもよい。また、セラミックスヒーター１００は、図示しないリフトピン孔、通気孔等を備えていてもよい。
【0037】
図４、または図５は、本発明の第１の実施形態に係るセラミックスヒーターの変形例を示す模式的な断面図である。図４または図５に示されるように、基材１１０の上面１１２は、凸状または凹状であることが好ましい。これにより、セラミックスヒーター１００の構造や使用環境によって生じる基板載置面１３４の半径方向の温度分布を改善することができる。特に、セラミックスヒーター１００をプラズマ環境下で使用する場合、図６のような周方向に延びる複数の環状の電極を組み合わせた発熱抵抗体１２０が埋設されている場合、または基材１１０の下面１１４に後述する支持部材１６０を接合した場合に基板載置面１３４の半径方向の温度分布を改善することができる。図６は、発熱抵抗体１２０の平面形状の一例を示す模式図である。また、基板の座りをよくすることができ、安定した吸着状態とすることができる。その結果、局所的な領域の基板の温度分布をさらに小さくすることができる。
【0038】
基材１１０の上面１１２が凸状または凹状である場合、基板載置面１３４の平坦度は、５０μｍ以下であることが好ましい。または、複数の凸部１３０の高さｈの代表値ｈＭの３０％以下であることが好ましい。これにより、基板Ｗにしわが寄ることなく基板Ｗを載置できる。基板載置面１３４の平坦度とは、基板載置面１３４の全ての点についての鉛直方向の最大値から最小値を引いた差である。なお、平坦度の下限は、基材１１０の径や基板載置面１３４の形状によって異なるが、例えば、５μｍ以上であることが好ましい。
【0039】
基材１１０の上面１１２が凸状または凹状である場合、基材１１０の下面１１４の形状は、基板載置面と略同一の曲面で形成してもよい。よって、基材１１０が略平板状とは、図４または図５のような凸状または凹状、さらに下面１１４が凹状または凸状であるような形状を含むこととする。
【0040】
図７は、本発明の第１の実施形態に係る支持部材付きセラミックスヒーター２００の一例を示す模式的な断面図である。本実施形態に係る支持部材付きセラミックスヒーター２００は、セラミックスヒーター１００と、支持部材１６０と、を備える。セラミックスヒーター１００の基本的構成は、上記のとおりである。
【0041】
支持部材１６０は、セラミックス焼結体からなり、セラミックスヒーター１００を支持する。支持部材１６０は、セラミックスヒーター１００の基材１１０の下面１１４の所定の位置に接合面を介して接合されている。接合は、固相接合であってもよいし、接合材を用いた接合であってもよい。支持部材１６０は、セラミックスヒーター１００の基材１１０と同一の主成分を有するセラミックス焼結体で形成されていることが好ましい。支持部材１６０は、円筒状であることが好ましい。
【0042】
なお、図７は、図１のセラミックスヒーター１００と支持部材１６０を組み合わせた支持部材付きセラミックスヒーター２００の一例であるが、支持部材付きセラミックスヒーター２００は、図４や図５、またはその他の形状のセラミックスヒーター１００と支持部材１６０を組み合わせてもよい。
【0043】
［第２の実施形態］
図８は、本発明の第２の実施形態に係るセラミックスヒーター１００の一例を示す模式的な断面図である。本実施形態に係るセラミックスヒーター１００は、基本的な構成は第１の実施形態に係るセラミックスヒーター１００と同様であるので、以下では、異なる点のみ説明する。
図８は、本発明の第２の実施形態に係るセラミックスヒーター１００の一例を示す模式的な断面図である。本実施形態に係るセラミックスヒーター１００は、基本的な構成は第１の実施形態に係るセラミックスヒーター１００と同様であるので、以下では、異なる点のみ説明する。
【0044】
基材１１０は、基材の中心１１６が自然に定まる形状であることが好ましい。これにより、基材の中心１１６を通る軸を後述する基準面１３６の中心軸とすることができる。
【0045】
複数の凸部の上端面１３２は、全体として基板Ｗを載置する所定の形状の曲面（基板載置面１３４）を画定する。これにより、複数の凸部１３０は、基板Ｗを支持する。なお、複数の凸部１３０のうち、上端面が基板Ｗと当接しないものがあってもよい。これは、そのような凸部があっても、周りの凸部１３０の配置によっては、基板Ｗを支持することが可能だからである。なお、凸部の上端面１３２の全面が基板Ｗと当接していてもよいが、凸部の上端面１３２の一部のみが基板Ｗと当接していてもよい。
【0046】
本実施形態の複数の凸部の上端面１３２によって画定される基板載置面１３４は、それを近似する回転放物面が決定される形状である。図９は、図８のセラミックスヒーター１００の部分拡大図である。基材１１０の上面１１２と凸部の上端面１３２との距離を凸部の高さｈとし、複数の凸部の高さｈの代表値をｈＭとする。代表値ｈＭは、第１の実施形態と同様に定義される。また、基板載置面１３４を近似する回転放物面を基準面１３６として、複数の凸部の上端面１３２が基準面１３６を鉛直方向に超える値の最大値と下回る値の最小値との差をΔ２とする。このとき、｜Δ２｜／ｈＭ×１００≦１．５である。また、基材１１０の上面１１２方向から見た任意の□３０ｍｍの領域に形成されている複数の凸部１３０のうち、複数の凸部の上端面１３２が基準面を鉛直方向に超える値の最大値と下回る値の最小値との差をΔ２ｌｏｃａｌとしたとき、｜Δ２ｌｏｃａｌ｜／ｈＭ×１００≦０．７５である。
【0047】
このように、大域的な領域内での複数の凸部１３０の高さｈの基準面１３６に対するバラツキを小さくしつつ、局所的な領域内での複数の凸部１３０の高さｈの基準面１３６に対するバラツキをさらに小さくすることにより、半導体製造プロセスで基板処理時に局所的な領域の基板Ｗの温度分布を小さくすることができ、製膜やエッチングプロセスを均質化することができる。その結果、基板Ｗに多数形成されるデバイスの均質化ができ、歩留まりが向上する。また、基板載置面１３４を回転放物面で近似できる形状にすることで、セラミックスヒーター１００の構造や使用環境によって生じる半径方向の温度分布を改善することができる。特に、セラミックスヒーター１００をプラズマ環境下で使用する場合、図６のような周方向に延びる複数の環状の電極を組み合わせた発熱抵抗体１２０が埋設されている場合、または基材１１０の下面１１４に支持部材１６０を接合した場合に基板載置面１３４の半径方向の温度分布を改善することができる。また、基板Ｗの座りをよくすることができ、安定した吸着状態とすることができる。
【0048】
基準面１３６となる回転放物面は、基材の中心１１６を通る鉛直方向の軸または基板載置面１３４の極大値を与える点を通る鉛直方向の軸を回転軸とした回転放物面である。凸部１３０の高さｈまたは凸部の上端面１３２の３次元的な位置は、３次元測定器で測定できる。これらを用いて基板載置面１３４を画定することで、基準面１３６を算出することができる。すなわち、基準面１３６は、複数の凸部の上端面１３２の形状（上方から見た形状）の重心位置の半径方向の座標（ｒ座標）と基材１１０の厚み方向の座標（ｚ座標）から算出される。なお、本実施形態でも、セラミックスヒーター１００に基板Ｗを載置または吸着したときに基板Ｗが凸部の上端面１３２に十分追従している場合、厚み０．７７５ｍｍ、平坦度（TTV）がＳＥＭＩやＪＥＩＤＡの規格より小さい（例えば、平坦度（TTV）１．０μｍ）シリコンウエハを載置または吸着したときの基板載置面１３４と反対側の面（基板Ｗの表面）をレーザー干渉計で測定した曲面を、基板載置面１３４とみなしてもよい。
【0049】
基板載置面１３４の平坦度は、５０μｍ以下であることが好ましい。または、複数の凸部１３０の高さｈの代表値ｈＭの３０％以下であることが好ましい。本実施形態においても、基板載置面１３４の平坦度とは、基板載置面１３４の全ての点についての鉛直方向の最大値から最小値を引いた差である。なお、平坦度の下限は、基材１１０の径や基板載置面１３４の形状によって異なるが、例えば、５μｍ以上であることが好ましい。
【0050】
図１０は、第２の実施形態に係るセラミックスヒーター１００の変形例を示す模式的な断面図である。図８のセラミックスヒーター１００は、基板載置面１３４が凸状に形成されていたが、本実施形態に係るセラミックスヒーター１００は、図１０に示されるように、基板載置面１３４が凹状に形成されていてもよい。この場合も、複数の凸部の上端面１３２によって画定される基板載置面１３４は、それを近似する回転放物面が決定される形状である。
【0051】
図１１は、本発明の第２の実施形態に係る支持部材付きセラミックスヒーター２００の一例を示す模式的な断面図である。本実施形態に係る支持部材付きセラミックスヒーター２００は、セラミックスヒーター１００と、支持部材１６０と、を備える。セラミックスヒーター１００の基本的構成は、上記のとおりである。なお、図１１は、図８のセラミックスヒーター１００と支持部材１６０を組み合わせた支持部材付きセラミックスヒーター２００であるが、支持部材付きセラミックスヒーター２００は、図１０、またはその他の形状のセラミックスヒーター１００と支持部材１６０を組み合わせてもよい。
【0052】
［セラミックスヒーターの製造方法］
次に、第１および第２の実施形態に係るセラミックスヒーターの製造方法を説明する。実施形態に係るセラミックスヒーターは、例えば、粉末ホットプレス法によって作製される。粉末ホットプレス法は、セラミックス原料粉と所定の電極を交互に重ねることにより電極をセラミックスの内部に埋設し、それを１軸ホットプレス焼成する方法である。粉末ホットプレス法を採用することで短期間に作製することができる。なお、製法は本方法に限られず、例えば、特許６１４８８４５号で開示されている成形体ホットプレス法や、従前のグリーンシート積層法等であってもよい。
次に、第１および第２の実施形態に係るセラミックスヒーターの製造方法を説明する。実施形態に係るセラミックスヒーターは、例えば、粉末ホットプレス法によって作製される。粉末ホットプレス法は、セラミックス原料粉と所定の電極を交互に重ねることにより電極をセラミックスの内部に埋設し、それを１軸ホットプレス焼成する方法である。粉末ホットプレス法を採用することで短期間に作製することができる。なお、製法は本方法に限られず、例えば、特許６１４８８４５号で開示されている成形体ホットプレス法や、従前のグリーンシート積層法等であってもよい。
【0053】
例えば、セラミックス粉末に焼結助剤、バインダー、可塑剤、分散剤などの添加剤を適宜添加して混合して、セラミックス原料粉（スラリー）を作製し、スプレードライ法等により造粒粉を造粒する。混合方法は、湿式、乾式の何れであってもよく、例えば、ボールミル、振動ミルなどの混合器を用いることができる。原料となるセラミックス粉末としては、炭化珪素、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、窒化珪素などが用いられる。
【0054】
セラミックス粉末は、高純度であることが好ましく、その純度は、好ましくは９６％以上、より好ましくは９８％以上である。また、セラミックス粉末の平均粒径は、原料とするセラミックス粉末の種類によっても異なるが、例えば、ＡｌＮを原料とする場合、０．１μｍ以上１．０μｍ以下であることが好ましく、０．３μｍ以上０．８μｍ以下であることがより好ましい。
【0055】
セラミックス焼結体に埋設される発熱抵抗体の材質は、Ｍｏ、Ｗ、またはこれらの合金を用いることが好ましい。これらの材質のメッシュ、箔、コイル、または薄膜で電極を形成することができる。例えば、Ｍｏメッシュ（線径０．１ｍｍ、５０メッシュ、平織）を所定の形状に裁断して、発熱抵抗体とする。外径は基材の外側面から露出しないように基材外径より小さい。外部電源との接続用の端子が同時に埋設されてもよい。
【0056】
焼結は、一軸ホットプレス焼成や常圧焼成を用いることができる。一軸ホットプレス焼成は、有底のカーボン型に基体を形成する造粒粉を充填し、一軸プレス後に所定形状に裁断された発熱抵抗体を成形体上に配置する。その上に同じ造粒粉を充填しカーボン型のパンチを載せ成形後、所定の焼成条件で焼成する。例えば、ＡｌＮを原料とする場合、１７００℃以上２０００℃以下の温度条件、１ＭＰａ以上２０ＭＰａ以下の圧力条件で、０．１時間以上２０時間以下、ホットプレス焼成することが好ましい。
【0057】
焼成後は、複数の凸部の形成、裏面の加工、端子穴の形成のほか所定の形状に研削や研磨加工を行なう。形成方法としては、ブラスト加工、ミリング加工、レーザー加工等によって形成することが可能である。必要な場合は、通気孔、環状凸部等を形成してもよい。これにより、内部に発熱抵抗体が埋設され一方の主面に複数の凸部が形成された基材を準備することができる。
【0058】
次に、複数の凸部の上端面によって画定される基板載置面の精度を向上させるため、研磨加工を行う。研磨加工は、外周部の複数の凸部（環状凸部が形成されている場合は環状凸部も含む）または中心部の複数の凸部から順に研磨を行う。研磨加工は、基板載置面を精度の高い平面状または所定の回転放物面を基準面とした精度の高い曲面状にする。この場合の精度とは、大域的および局所的な凸部の高さの差または基準面と凸部の差を小さくすることである。研磨途中で３次元測定器やレーザー干渉計による確認を行ってもよい。基板載置面を形成する研磨加工は、複数の凸部を形成する前に行ってもよいが、複数の凸部を形成した後に行う方が微小な研磨量を調整でき、時間短縮にもなるため好ましい。
【0059】
研磨加工後、端子穴にロウ材等で端子を接続する。端子は、Ｎｉ等を用いることができる。また、ロウ材はＡｕロウ等を用いることができる。
【0060】
支持部材付きのセラミックスヒーターとする場合、セラミックス粉末を造粒した造粒粉から、焼成後支持部材となるセラミックス成形体を形成する。セラミックス粉末は、セラミックスヒーター（ヒータープレート）で使用したセラミックス粉末と主成分が同一であることが好ましい。
【0061】
次に、セラミックス成形体を所定の温度以上、所定の時間以上脱脂処理してセラミックス脱脂体を作製する。例えば、ＡｌＮを原料とする場合、４００℃以上８００℃以下の温度で熱処理され、セラミックス脱脂体となる。脱脂時間は、１時間以上１２０時間以下であることが好ましい。脱脂には、大気炉または窒素雰囲気炉を用いることができるが、大気炉の方が好ましい。
【0062】
次に、セラミックス脱脂体を焼成してヒータープレートを支持する支持部材を焼成する。支持部材の焼成は、常圧焼成であることが好ましい。例えば、ＡｌＮを原料とする場合、焼成温度は、１５００℃以上２０００℃以下であることが好ましい。焼成時間は、１時間以上１２時間以下であることが好ましい。焼成雰囲気は、例えば、窒素や不活性ガス雰囲気であるが、真空などの雰囲気であってもよい。
【0063】
そして、ヒータープレートの下面の所定の位置に支持部材を配置し、接合面に垂直方向に加圧しつつ加熱することでヒータープレートと支持部材とを接合する。加圧する力は、１ＭＰａ以上であることが好ましい。また、加熱温度は、１５００℃以上２０００℃以下であることが好ましい。加熱時間は、０．５時間以上５時間以下であることが好ましい。加熱雰囲気は、例えば、窒素や不活性ガス雰囲気であるが、真空などの雰囲気であってもよい。これにより、ヒータープレートと支持部材とが固相接合される。なお、接合手段は固相接合に限られず、無機系の接合材を介在させた手段であってもよい。
【0064】
なお、支持部材付きセラミックスヒーターの凸部の形成や凸部の研磨、研削、端子のロウ付け等は、ヒータープレートと支持部材との接合後に行なうことが好ましい。
【0065】
このようにすることで、本発明の実施形態に係るセラミックスヒーターを製造することができる。
【0066】
［実施例および比較例］
（実施例１）
実施例１は、図１に示されるような、平面状の基板載置面を有するセラミックスヒーターである。径φ３２０ｍｍ、厚さｔ２４ｍｍの略円板状であり、Ｍｏ製の発熱抵抗体が埋設された基材を準備し、ブラスト加工することで、環状凸部および複数の凸部を形成した。基材の材質は、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）に焼結助剤としてＹ２Ｏ３を３ｗｔ％添加したセラミックス焼結体からなる。環状凸部は、外径φ２９８ｍｍ、幅３ｍｍ、基材上面からの高さ約１００μｍで形成した。複数の凸部は、環状凸部の内径より内側にピッチ約１６．７ｍｍの三角格子状にφ２ｍｍ、基材上面からの高さ約１００μｍで形成した。
（実施例１）
実施例１は、図１に示されるような、平面状の基板載置面を有するセラミックスヒーターである。径φ３２０ｍｍ、厚さｔ２４ｍｍの略円板状であり、Ｍｏ製の発熱抵抗体が埋設された基材を準備し、ブラスト加工することで、環状凸部および複数の凸部を形成した。基材の材質は、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）に焼結助剤としてＹ２Ｏ３を３ｗｔ％添加したセラミックス焼結体からなる。環状凸部は、外径φ２９８ｍｍ、幅３ｍｍ、基材上面からの高さ約１００μｍで形成した。複数の凸部は、環状凸部の内径より内側にピッチ約１６．７ｍｍの三角格子状にφ２ｍｍ、基材上面からの高さ約１００μｍで形成した。
【0067】
次に、環状凸部および複数の凸部を研磨加工することで基板載置面の大域的および局所的な精度を高くした。大域的な平面度が１．５μｍ以下、環状凸部および複数の凸部の上端面の表面粗さ（中心線平均粗さ）Ｒａが０．２μｍとなるように研磨加工した。外周部の環状凸部および複数の凸部から順に遊離砥粒によるラップ研磨を行い、基板載置面を精度の高い平面状にした。
【0068】
研磨加工後、基材の上面に□３０ｍｍの領域を設定し、全ての複数の凸部の高さｈを測定し、ｈの代表値ｈＭ、ｈの最大値と最小値との差Δ１、任意の□３０ｍｍの領域に形成されている複数の凸部の高さｈの最大値と最小値との差Δ１ｌｏｃａｌを算出した。また、複数の凸部の高さｈが極大となる点の個数を求めた。ｈＭ＝９９．８μｍ、Δ１＝１．４μｍ、Δ１ｌｏｃａｌ＝０．７μｍであり、複数の凸部の高さｈが極大となる点の個数は２であった。
【0069】
（実施例２）
実施例２のセラミックスヒーターは、複数の凸部を基材上面からの高さ約１５０μｍで形成した以外、実施例１と同様の条件で製造した。研磨加工後算出したｈＭ＝１５０．５μｍ、Δ１＝１．４μｍ、Δ１ｌｏｃａｌ＝０．６μｍであり、複数の凸部の高さｈが極大となる点の個数は３であった。
実施例２のセラミックスヒーターは、複数の凸部を基材上面からの高さ約１５０μｍで形成した以外、実施例１と同様の条件で製造した。研磨加工後算出したｈＭ＝１５０．５μｍ、Δ１＝１．４μｍ、Δ１ｌｏｃａｌ＝０．６μｍであり、複数の凸部の高さｈが極大となる点の個数は３であった。
【0070】
（実施例３）
実施例３のセラミックスヒーターは、複数の凸部を基材上面からの高さ約２００μｍで形成した以外、実施例１と同様の条件で製造した。研磨加工後算出したｈＭ＝２０２．３μｍ、Δ１＝１．３μｍ、Δ１ｌｏｃａｌ＝０．３μｍであり、複数の凸部の高さｈが極大となる点の個数は４であった。
実施例３のセラミックスヒーターは、複数の凸部を基材上面からの高さ約２００μｍで形成した以外、実施例１と同様の条件で製造した。研磨加工後算出したｈＭ＝２０２．３μｍ、Δ１＝１．３μｍ、Δ１ｌｏｃａｌ＝０．３μｍであり、複数の凸部の高さｈが極大となる点の個数は４であった。
【0071】
（実施例４）
実施例４のセラミックスヒーターは、複数の凸部を基材上面からの高さ約１５０μｍで形成した以外、実施例１と同様の条件で製造した。研磨加工後算出したｈＭ＝１５０．７μｍ、Δ１＝１．１μｍ、Δ１ｌｏｃａｌ＝０．３μｍであり、複数の凸部の高さｈが極大となる点の個数は４であった。
実施例４のセラミックスヒーターは、複数の凸部を基材上面からの高さ約１５０μｍで形成した以外、実施例１と同様の条件で製造した。研磨加工後算出したｈＭ＝１５０．７μｍ、Δ１＝１．１μｍ、Δ１ｌｏｃａｌ＝０．３μｍであり、複数の凸部の高さｈが極大となる点の個数は４であった。
【0072】
（実施例５）
実施例５のセラミックスヒーターは、複数の凸部を基材上面からの高さ約２００μｍで形成した以外、実施例１と同様の条件で製造した。研磨加工後算出したｈＭ＝２０４．１μｍ、Δ１＝１．５μｍ、Δ１ｌｏｃａｌ＝０．３μｍであり、複数の凸部の高さｈが極大となる点の個数は４であった。
実施例５のセラミックスヒーターは、複数の凸部を基材上面からの高さ約２００μｍで形成した以外、実施例１と同様の条件で製造した。研磨加工後算出したｈＭ＝２０４．１μｍ、Δ１＝１．５μｍ、Δ１ｌｏｃａｌ＝０．３μｍであり、複数の凸部の高さｈが極大となる点の個数は４であった。
【0073】
（実施例６）
実施例６のセラミックスヒーターは、複数の凸部を基材上面からの高さ約５０μｍで形成した以外、実施例１と同様の条件で製造した。研磨加工後算出したｈＭ＝５１．０μｍ、Δ１＝０．７μｍ、Δ１ｌｏｃａｌ＝０．３μｍであり、複数の凸部の高さｈが極大となる点の個数は２であった。
実施例６のセラミックスヒーターは、複数の凸部を基材上面からの高さ約５０μｍで形成した以外、実施例１と同様の条件で製造した。研磨加工後算出したｈＭ＝５１．０μｍ、Δ１＝０．７μｍ、Δ１ｌｏｃａｌ＝０．３μｍであり、複数の凸部の高さｈが極大となる点の個数は２であった。
【0074】
（実施例７）
実施例７のセラミックスヒーターは、複数の凸部を基材上面からの高さ約９０μｍで形成した以外、実施例１と同様の条件で製造した。研磨加工後算出したｈＭ＝８８．８μｍ、Δ１＝１．３μｍ、Δ１ｌｏｃａｌ＝０．６μｍであり、複数の凸部の高さｈが極大となる点の個数は２であった。
実施例７のセラミックスヒーターは、複数の凸部を基材上面からの高さ約９０μｍで形成した以外、実施例１と同様の条件で製造した。研磨加工後算出したｈＭ＝８８．８μｍ、Δ１＝１．３μｍ、Δ１ｌｏｃａｌ＝０．６μｍであり、複数の凸部の高さｈが極大となる点の個数は２であった。
【0075】
（実施例８）
実施例８のセラミックスヒーターは、研磨方法を変更した以外、実施例１と同様の条件で製造した。研磨加工後算出したｈＭ＝１０６．０μｍ、Δ１＝１．５μｍ、Δ１ｌｏｃａｌ＝０．７μｍであり、複数の凸部の高さｈが極大となる点の個数は１であった。
実施例８のセラミックスヒーターは、研磨方法を変更した以外、実施例１と同様の条件で製造した。研磨加工後算出したｈＭ＝１０６．０μｍ、Δ１＝１．５μｍ、Δ１ｌｏｃａｌ＝０．７μｍであり、複数の凸部の高さｈが極大となる点の個数は１であった。
【0076】
（実施例９）
実施例９は、図５に示されるような、凹状の上面および基板載置面を有するセラミックスヒーターであり、セラミックスヒーターの下面側に支持部材（シャフト）を接合した。シャフトは、焼結助剤を添加していない窒化アルミニウム（ＡｌＮ）により作製した。実施例９のセラミックスヒーターは、基材の上面の断面が２次曲線状の凹状となるように複数の凸部を形成した。基材の上面の中心部と外縁部の高さの差は２７μｍとした。そして、研磨加工後の複数の凸部の基材上面からの高さが約１５０μｍとなるように研磨加工した。それ以外は、実施例１と同様の条件で製造した。研磨加工後算出したｈＭ＝１５２．７μｍ、Δ１＝１．３μｍ、Δ１ｌｏｃａｌ＝１．１μｍであり、複数の凸部の高さｈが極大となる点の個数は２であった。
実施例９は、図５に示されるような、凹状の上面および基板載置面を有するセラミックスヒーターであり、セラミックスヒーターの下面側に支持部材（シャフト）を接合した。シャフトは、焼結助剤を添加していない窒化アルミニウム（ＡｌＮ）により作製した。実施例９のセラミックスヒーターは、基材の上面の断面が２次曲線状の凹状となるように複数の凸部を形成した。基材の上面の中心部と外縁部の高さの差は２７μｍとした。そして、研磨加工後の複数の凸部の基材上面からの高さが約１５０μｍとなるように研磨加工した。それ以外は、実施例１と同様の条件で製造した。研磨加工後算出したｈＭ＝１５２．７μｍ、Δ１＝１．３μｍ、Δ１ｌｏｃａｌ＝１．１μｍであり、複数の凸部の高さｈが極大となる点の個数は２であった。
【0077】
（実施例１０）
実施例１０は、図４に示されるような、凸状の上面および基板載置面を有するセラミックスヒーターであり、セラミックスヒーターの下面側に実施例９と同様のシャフトを接合した。実施例１０のセラミックスヒーターは、基材の上面の断面が２次曲線状の凸状となるように複数の凸部を形成した。基材の上面の中心部と外縁部の高さの差は３５μｍとした。そして、研磨加工後の複数の凸部の基材上面からの高さが約１５０μｍとなるように研磨加工した。それ以外は、実施例１と同様の条件で製造した。研磨加工後算出したｈＭ＝１４８．７μｍ、Δ１＝２．１μｍ、Δ１ｌｏｃａｌ＝１．０μｍであり、複数の凸部の高さｈが極大となる点の個数は３であった。
実施例１０は、図４に示されるような、凸状の上面および基板載置面を有するセラミックスヒーターであり、セラミックスヒーターの下面側に実施例９と同様のシャフトを接合した。実施例１０のセラミックスヒーターは、基材の上面の断面が２次曲線状の凸状となるように複数の凸部を形成した。基材の上面の中心部と外縁部の高さの差は３５μｍとした。そして、研磨加工後の複数の凸部の基材上面からの高さが約１５０μｍとなるように研磨加工した。それ以外は、実施例１と同様の条件で製造した。研磨加工後算出したｈＭ＝１４８．７μｍ、Δ１＝２．１μｍ、Δ１ｌｏｃａｌ＝１．０μｍであり、複数の凸部の高さｈが極大となる点の個数は３であった。
【0078】
（実施例１１）
実施例１１は、図１０に示されるような、平面状の上面および凹状の基板載置面を有するセラミックスヒーターであり、セラミックスヒーターの下面側に実施例９と同様のシャフトを接合した。実施例１１のセラミックスヒーターは、複数の凸部を基材上面からの高さ約２２０μｍで形成した。そして、研磨加工後の複数の凸部の上端面で画定される基板載置面が凹状の回転放物面となるように研磨加工した。基材の上面の中心部の凸部と外縁部の凸部の高さの差は３８μｍとした。それ以外は、実施例１と同様の条件で製造した。
実施例１１は、図１０に示されるような、平面状の上面および凹状の基板載置面を有するセラミックスヒーターであり、セラミックスヒーターの下面側に実施例９と同様のシャフトを接合した。実施例１１のセラミックスヒーターは、複数の凸部を基材上面からの高さ約２２０μｍで形成した。そして、研磨加工後の複数の凸部の上端面で画定される基板載置面が凹状の回転放物面となるように研磨加工した。基材の上面の中心部の凸部と外縁部の凸部の高さの差は３８μｍとした。それ以外は、実施例１と同様の条件で製造した。
【0079】
研磨加工後、全ての複数の凸部の高さｈを測定し、複数の凸部の上端面で画定される基板載置面を近似する回転放物面を算出した。そして、ｈの代表値ｈＭ、算出した回転放物面を基準面として、複数の凸部の上端面が基準面を鉛直方向に超える値の最大値と下回る値の最小値との差Δ２、任意の□３０ｍｍの領域に形成されている複数の凸部のうち、複数の凸部の上端面が基準面を鉛直方向に超える値の最大値と下回る値の最小値との差Δ２ｌｏｃａｌを算出した。ｈＭ＝１２４．４μｍ、Δ２＝１．７μｍ、Δ２ｌｏｃａｌ＝０．８μｍであった。
【0080】
（実施例１２）
実施例１２は、図８に示されるような、平面状の上面および凸状の基板載置面を有するセラミックスヒーターであり、セラミックスヒーターの下面側に実施例９と同様のシャフトを接合した。実施例１２のセラミックスヒーターは、研磨加工後の複数の凸部の上端面で画定される基板載置面が凸状の回転放物面となるように研磨加工し、基材の上面の中心部の凸部と外縁部の凸部の高さの差は３０μｍとした。それ以外は、実施例１０と同様の条件で製造した。研磨加工後算出したｈＭ＝１１９．３μｍ、Δ２＝１．６μｍ、Δ２ｌｏｃａｌ＝０．９μｍであった。
実施例１２は、図８に示されるような、平面状の上面および凸状の基板載置面を有するセラミックスヒーターであり、セラミックスヒーターの下面側に実施例９と同様のシャフトを接合した。実施例１２のセラミックスヒーターは、研磨加工後の複数の凸部の上端面で画定される基板載置面が凸状の回転放物面となるように研磨加工し、基材の上面の中心部の凸部と外縁部の凸部の高さの差は３０μｍとした。それ以外は、実施例１０と同様の条件で製造した。研磨加工後算出したｈＭ＝１１９．３μｍ、Δ２＝１．６μｍ、Δ２ｌｏｃａｌ＝０．９μｍであった。
【0081】
（比較例１）
比較例１のセラミックスヒーターは、研磨加工において、大域的な平面度が２．０μｍ以下となるように加工した以外、実施例１と同様の条件で製造した。研磨加工後算出したｈＭ＝１０１．５μｍ、Δ１＝１．５μｍ、Δ１ｌｏｃａｌ＝０．８μｍであり、複数の凸部の高さｈが極大となる点の個数は１であった。
比較例１のセラミックスヒーターは、研磨加工において、大域的な平面度が２．０μｍ以下となるように加工した以外、実施例１と同様の条件で製造した。研磨加工後算出したｈＭ＝１０１．５μｍ、Δ１＝１．５μｍ、Δ１ｌｏｃａｌ＝０．８μｍであり、複数の凸部の高さｈが極大となる点の個数は１であった。
【0082】
（比較例２）
比較例２のセラミックスヒーターは、複数の凸部を基材上面からの高さ約２００μｍで形成し、研磨加工において、大域的な平面度が３．５μｍ以下となるように加工した以外、実施例１と同様の条件で製造した。研磨加工後算出したｈＭ＝１９８．７μｍ、Δ１＝３．３μｍ、Δ１ｌｏｃａｌ＝１．５μｍであり、複数の凸部の高さｈが極大となる点の個数は１であった。
比較例２のセラミックスヒーターは、複数の凸部を基材上面からの高さ約２００μｍで形成し、研磨加工において、大域的な平面度が３．５μｍ以下となるように加工した以外、実施例１と同様の条件で製造した。研磨加工後算出したｈＭ＝１９８．７μｍ、Δ１＝３．３μｍ、Δ１ｌｏｃａｌ＝１．５μｍであり、複数の凸部の高さｈが極大となる点の個数は１であった。
【0083】
（基板温度分布評価）
セラミックヒーターを減圧チャンバに搭載した。セラミックヒーターの基板載置面に表面を黒体化した温度評価用基板を載置し、基材の温度を４００℃に制御した。チャンバはＡｒガス雰囲気で３０００Ｐａに調整した。環状凸部と基板によって画定される空間を排気することによって、その空間の圧力をＡｒガス雰囲気で５００Ｐａに調節した。その結果、チャンバとの差圧で基板は真空吸着された。基板の温度はサファイアビューポートを介して赤外線カメラを用い、Φ２９８ｍｍ以内の全面の平均温度と任意の□３０ｍｍの領域の温度を測定した。そして、全面の（最高温度－最小温度）を全面の温度分布とした。また、各領域の（最高温度－最小温度）を各領域の温度分布とし、その最大値を算出し、局所的な領域の温度分布とした。
セラミックヒーターを減圧チャンバに搭載した。セラミックヒーターの基板載置面に表面を黒体化した温度評価用基板を載置し、基材の温度を４００℃に制御した。チャンバはＡｒガス雰囲気で３０００Ｐａに調整した。環状凸部と基板によって画定される空間を排気することによって、その空間の圧力をＡｒガス雰囲気で５００Ｐａに調節した。その結果、チャンバとの差圧で基板は真空吸着された。基板の温度はサファイアビューポートを介して赤外線カメラを用い、Φ２９８ｍｍ以内の全面の平均温度と任意の□３０ｍｍの領域の温度を測定した。そして、全面の（最高温度－最小温度）を全面の温度分布とした。また、各領域の（最高温度－最小温度）を各領域の温度分布とし、その最大値を算出し、局所的な領域の温度分布とした。
【0084】
（評価結果）
図１２は、実施例および比較例の形状の特徴および測定結果を示す表である。実施例１～１２は、比較例１、２と比較して、各領域の温度分布が２．２℃以下と温度差が小さくなっている。これにより、｜Δ１｜／ｈＭ×１００≦１．５、かつ｜Δ１ｌｏｃａｌ｜／ｈＭ×１００≦０．７５、または｜Δ２｜／ｈＭ×１００≦１．５、かつ｜Δ２ｌｏｃａｌ｜／ｈＭ×１００≦０．７５を満たす場合、これを満たさない比較例と比較して、各領域の温度分布が小さくなることが確かめられた。
図１２は、実施例および比較例の形状の特徴および測定結果を示す表である。実施例１～１２は、比較例１、２と比較して、各領域の温度分布が２．２℃以下と温度差が小さくなっている。これにより、｜Δ１｜／ｈＭ×１００≦１．５、かつ｜Δ１ｌｏｃａｌ｜／ｈＭ×１００≦０．７５、または｜Δ２｜／ｈＭ×１００≦１．５、かつ｜Δ２ｌｏｃａｌ｜／ｈＭ×１００≦０．７５を満たす場合、これを満たさない比較例と比較して、各領域の温度分布が小さくなることが確かめられた。
【0085】
複数の凸部の高さの代表値ｈＭが１００μｍより小さい実施例６および実施例７は、各領域の温度分布が２．０℃より大きかった。これは、複数の凸部の高さの代表値ｈＭが小さいことにより、凸部から基板または基板から凸部の伝熱に凸部の裾の形状が大きく影響したためと考えられる。そのため、複数の凸部の高さの代表値ｈＭは、１００μｍ以上であることがより好ましいことが確かめられた。
【0086】
基材の上面が凸状または凹状である実施例９および実施例１０は、セラミックヒーターにシャフトが設けられたため、シャフトへの伝熱の影響により基板載置面の半径方向に温度勾配が生じやすくなるが、本発明の構成とすることにより各領域の温度分布を小さく抑制することができた。
【0087】
基材の上面が平面で、基板載置面が回転放物面に十分に近い凸状または凹状である実施例１１および実施例１２は、セラミックヒーターにシャフトが設けられたため、シャフトへの伝熱の影響により基板載置面の半径方向に温度勾配が生じやすくなるが、本発明の構成とすることにより各領域の温度分布を小さく抑制することができた。
【0088】
実施例１および実施例８により、ｈＭ、Δ１、Δ１ｌｏｃａｌは概ね目標とする数値範囲に収めることができ、精度よく加工することができた。
【0089】
以上により、本発明のセラミックスヒーターは、半導体プロセスにおいて局所的な領域の基板の温度分布を小さくすることができ、製膜やエッチングプロセスを均質化することができることが確かめられた。
【0090】
本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の思想と範囲に含まれる様々な変形および均等物に及ぶことはいうまでもない。また、各図面に示された構成要素の構造、形状、数、位置、大きさ等は説明の便宜上のものであり、適宜変更しうる。
【符号の説明】
【0091】
１００ セラミックスヒーター
１１０ 基材
１１２ 上面
１１４ 下面
１１６ 基材の中心
１２０ 発熱抵抗体
１３０ 凸部
１３２ 凸部の上端面
１３４ 基板載置面
１３６ 基準面
１４０ 環状凸部
１４２ 環状凸部の上端面
１５０ 端子
１５２ 端子穴
１６０ 支持部材
２００ 支持部材付きセラミックスヒーター
Ｗ 基板
１１０ 基材
１１２ 上面
１１４ 下面
１１６ 基材の中心
１２０ 発熱抵抗体
１３０ 凸部
１３２ 凸部の上端面
１３４ 基板載置面
１３６ 基準面
１４０ 環状凸部
１４２ 環状凸部の上端面
１５０ 端子
１５２ 端子穴
１６０ 支持部材
２００ 支持部材付きセラミックスヒーター
Ｗ 基板
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
