特開 2024-170283 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】P2024170283

(43)【公開日】2024-12-06

(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 20060101AFI20241129BHJP

【ＦＩ】

H01L21/68 N

H01L21/68 R

【審査請求】未請求

【請求項の数】1

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2024024096

(22)【出願日】2024-02-20

(31)【優先権主張番号】P 2023086782

(32)【優先日】2023-05-26

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(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】関谷 秀介

(72)【発明者】

【氏名】三矢 耕平

【テーマコード（参考）】

5F131

【Ｆターム（参考）】

5F131AA02

5F131CA03

5F131DA33

5F131DA42

5F131EA03

5F131EA04

5F131EB11

5F131EB14

5F131EB15

5F131EB16

5F131EB17

5F131EB18

5F131EB52

5F131EB53

5F131EB54

5F131EB72

5F131EB78

5F131EB79

5F131EB81

5F131EB84

(57)【要約】

【課題】セラミックス基材の凸部の配置やセラミックス基材の上面の断面形状に起因して、円周状又は円弧状にヒートスポットが発生することを抑制するための技術を提供する。
【解決手段】
セラミックス基材１１０の上面１１１は、複数の凸部１５６が同心円状に配置されている。セラミックス基材１１０の外径の１５％～８５％の円環状の範囲に設けられた一部の複数の凸部１５６について、上下方向５の座標の平均値をＺ（ｍｍ）とし、同心円の半径をｒ（ｍｍ）とし、隣接する同心円の半径との差をΔｒ（ｍｍ）としたとき、Δ^２Ｚ／（Δｒ）^２の絶対値が１０^－５以下である、または、１０^－４／Δｒ以下である。
【選択図】 図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

上面、及び、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は、
前記セラミックス基材の前記上面よりも上方に突出し、且つ、前記セラミックス基材の前記上面に同心円状に配置された複数の凸部を備え、
前記複数の凸部のうち、前記セラミックス基材の前記上面の、前記セラミックス基材の外径の１５％～８５％の円環状の範囲に設けられた、一部の複数の凸部について、
前記一部の複数の凸部は、前記セラミックス基材の中心側から外周側に向かってｎ個（ｎ≧２）の同心円を有するように配置されており、
第（ｎ－１）番目の同心円における、前記凸部の前記上下方向の座標の平均値をＺ（ｍｍ）、同心円の半径をｒ（ｍｍ）とし、
第ｎ番目の同心円の半径と第（ｎ－１）番目の同心円の半径との差をΔｒ（ｍｍ）としたとき、
前記一部の複数の凸部の、前記平均値Ｚ（ｍｍ）の半径方向の変化率（ΔＺ／Δｒ）の変化率（Δ（ΔＺ／Δｒ）／Δｒ＝Δ^２Ｚ／Δｒ^２）の絶対値が、
１０^－５以下である、又は、１０^－４／Δｒ以下であることを特徴とする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、内部に発熱体が埋設された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の、基板が載置されるセラミックス基材の表面（加熱面）には、基板との接触面積を小さくするためや基板とセラミックス基材の表面によって画定される空間にガスを流す目的のため、複数の凸部（エンボス部）が形成されている。

【0003】

一般に、セラミックスヒータにおいては、載置された基板の一部にヒートスポットが形成されることがある。特許文献１においては、ヒートスポットと重なる領域の複数の凸部の数を減らすことにより、ヒートスポットの抑制を図っていた。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００２－１２４３６７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

複数の凸部が円周状に配置されている場合や、セラミックス基材の上面が凹状や凸状に加工されている場合において、セラミックス基材の凸部の配置やセラミックス基材の上面の断面形状に起因して、円周状又は円弧状にヒートスポットが生じることがある。特許文献１に記載のセラミックスヒータにおいては、このようなヒートスポットの発生を抑制することが困難であった。

【0006】

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凸部の配置やセラミックス基材の上面の断面形状に起因して、円周状又は円弧状にヒートスポットが発生することを抑制するための技術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】

本発明の態様に従えば、上面、及び、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は、
前記セラミックス基材の前記上面よりも上方に突出し、且つ、前記セラミックス基材の前記上面に同心円状に配置された複数の凸部を備え、
前記複数の凸部のうち、前記セラミックス基材の前記上面の、前記セラミックス基材の外径の１５％～８５％の円環状の範囲に設けられた、一部の複数の凸部について、
前記一部の複数の凸部は、前記セラミックス基材の中心側から外周側に向かってｎ個（ｎ≧２）の同心円を有するように配置されており、
第（ｎ－１）番目の同心円における、前記凸部の前記上下方向の座標の平均値をＺ（ｍｍ）、同心円の半径をｒ（ｍｍ）とし、
第ｎ番目の同心円の半径と第（ｎ－１）番目の同心円の半径との差をΔｒ（ｍｍ）としたとき、
前記一部の複数の凸部の、前記平均値Ｚ（ｍｍ）の半径方向の変化率（ΔＺ／Δｒ）の変化率（Δ（ΔＺ／Δｒ）／Δｒ＝Δ^２Ｚ／Δｒ^２）の絶対値が、
１０^－５以下である、又は、１０^－４／Δｒ以下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。なお、ΔＺは、第ｎ番目の同心円における、前記凸部の前記上下方向の座標の平均値から第ｎ―１番目の同心円における、前記凸部の前記上下方向の座標の平均値の差である。また、一部の複数の凸部のうち、第n番目の上下方向の座標が第n―１番目または第n＋１番目の上下方向の座標に対し意図的に５μｍ以上小さく設けられている箇所は除かれる。意図的とはそのように設計されたことをいう。5μｍより小さいと、意図的に小さく設けられた凸部にも基板が接触し、意図しない局所的なホットスポットやコールドスポットが生じる恐れがあるからである。またこの際、Δｒは除外される同心円と隣り合う同心円の半径の差となる。

【発明の効果】

【0008】

上記構成において、セラミックス基材の外径の１５％～８５％の円環状の範囲に設けられた一部の複数の凸部はセラミックス基材の中心側から外周側に向かってｎ個（ｎ≧２）の同心円を有するように配置されている。第（ｎ－１）番目の同心円における、凸部のＺ座標の平均値をＺ（ｍｍ）とし、第（ｎ－１）番目の同心円の半径をｒ（ｍｍ）とし、第ｎ番目の同心円の半径と第（ｎ－１）番目の同心円の半径との差をΔｒ（ｍｍ）としたとき、Δ^２Ｚ／（Δｒ）^２の絶対値が１０^－５以下である、または、１０^－４／Δｒ以下である。このような関係が満たされている場合には、円周状又は円弧状にヒートスポットが発生することを抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】図１は、セラミックスヒータ１００の上面図である。

【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】（ａ）～（ｃ）は、セラミックス基材１１０の断面の概略説明図である。

【図4】（ａ）、（ｂ）は、複数の凸部１５６の頂面の断面の概略説明図である。

【図5】図５は、電極１２０の概略説明図である。

【図6】図６は、ヒータ電極１２２の概略説明図である。

【図7】（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8】（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9】図９は実施例１の結果をまとめた表である。

【図10】図１０は実施例２の結果をまとめた表である。

【図11】図１１は実施例３の結果をまとめた表である。

【図12】図１２は実施例４の結果をまとめた表である。

【図13】図１３は比較例１の結果をまとめた表である。

【図14】図１４は比較例２の結果をまとめた表である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

＜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、例えば、半導体製造装置の内部で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）を保持し加熱するために用いられる。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２の状態）を基準として上下方向５が定義される。図２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と、給電線１４０、１４１とを備える。

【0011】

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の上にはウェハ１０が載置される。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。なお、図２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２においては、図面を見やすくするために、図１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１に示されるように、セラミックス基材１１０の中心には、ガス流路１６４（図２参照）の開口１６４ａが設けられている。開口１６４ａの直径は５ｍｍである。また、セラミックス基材１１０の中心に対して半径８０ｍｍの円を３等配した位置には、それぞれ、リフトピン穴１６６が設けられている。リフトピン穴１６６の直径は５ｍｍである。

【0012】

本実施形態のセラミックス基材１１０の上面１１１は下に凸の凹面形状又は上に凸の凸面形状を有している。例えば、図２に示されるように、セラミックス基材１１０の上面１１１が凹面形状であって、且つ、下面１１３が水平な（上下方向５に垂直な）平面であってもよい。図３（ａ）に示されるように、セラミックス基材１１０の上面１１１及び下面１１３が平行であって、且つ、いずれも凹面形状を有していてもよい。図３（ｂ）に示されるように、セラミックス基材１１０の上面１１１及び下面１１３が平行であって、且つ、いずれも凸面形状を有していてもよい。あるいは、後述の複数の凸部１５６の頂面１５６ａの包絡面が凹面形状（図３（ｃ）参照）又は凸面形状（図示省略）を有していれば、セラミックス基材１１０の上面１１１及び下面１１３がいずれも水平な（上下方向５に垂直な）平面であってもよい。

【0013】

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の頂面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。

【0014】

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、同心円状に配置されている。複数の凸部１５６の頂面１５６ａの形状は上視野で円形である。本明細書において、頂面１５６ａは、凸部１５６の上端面を意味している。なお、複数の凸部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。

【0015】

複数の凸部１５６の頂面１５６ａは、水平面であってもよく（図４（ａ）参照）、水平面でなくてもよい（図４（ｂ）参照）。ウェハ１０との接触圧が緩和されてヒートスポットを抑制できるという観点からは、複数の凸部１５６の頂面１５６ａは曲面であることが好ましい。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。本実施形態において、複数の凸部１５６の高さと環状凸部１５２の高さは、いずれも５μｍ～２ｍｍの範囲にすることができる。

【0016】

環状凸部１５２の頂面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の頂面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の頂面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の頂面１５２ａ及び複数の凸部１５６の頂面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。

【0017】

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。複数の凸部１５６が同心円状に配置されている場合には、半径方向の離間距離は５ｍｍ～２０ｍｍであることが好ましく、周方向の離間距離も５ｍｍ～２０ｍｍであることが好ましい。

【0018】

上述のように、上面１１１の略中心には、ガス流路１６４の開口１６４ａが開口している（図２参照）。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。本実施形態において、ガス流路１６４は、開口１６４ａから下方に延びている。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、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の頂面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、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１１１に向けて吸着させることができる。

【0019】

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。

【0020】

図５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。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。

【0021】

図６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の厚さをワイヤーの交点を除き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６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。

【0022】

図２に示されるように、セラミックスヒータ１００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６参照）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。

【0023】

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。

【0024】

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７（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Ｑをカーボン製の有床型６０１に投入し、パンチ６０２で仮プレスする。なお、造粒粉Ｑ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７（ｂ）に示されるように、仮プレスされた造粒粉Ｑ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６０１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６参照）の位置に埋設してもよい。

【0025】

図７（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Ｑを有床型６０１に投入し、パンチ６０２でプレスして成形する。次に、図７（ｄ）に示されるように、ヒータ電極１２２が埋設された造粒粉Ｑ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７（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、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。

【0026】

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８（ａ）に示されるように、窒化アルミニウムの造粒粉Ｑ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６１０を作製する。次に、図８（ｂ）に示されるように、成形体６１０の脱脂処理を行い、バインダーを除去する。

【0027】

図８（ｃ）に示されるように、脱脂された成形体６１０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６１０の凹部６１１にヒータ電極１２２を配置し、別の成形体６１０を積層する。なお、凹部６１１は予め成形体６１０に形成しておいてもよい。次に、図８（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６１０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。

【0028】

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、研磨加工を行う。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の頂面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。

【実施例0029】

以下、本発明について実施例１～４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９～１２には、実施例１～４の結果を記載した表が示されている。図１３及び１４には、比較例１、２の結果を記載した表が示されている。

【0030】

［実施例１］
実施例１のセラミックスヒータ１００（図２参照）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、厚さ２５ｍｍのセラミックス基材１１０を作製した。実施例１のセラミックス基材１１０は下に凸に湾曲した形状を有している（図３（ａ）参照）。実施例１のセラミックスヒータ１００には、上述の静電吸着用電極１２４は埋設されておらず、図３に示される形状のヒータ電極１２２がセラミックス基材１１０に埋設されている。

【0031】

セラミックス基材１１０の中心には、ガス流路１６４（図２参照）の開口１６４ａを設けた。開口１６４ａの直径は４ｍｍであった。

【0032】

セラミックス基材１１０の上面１１１に、内径２９６ｍｍ、外径３００ｍｍ、幅２ｍｍの環状凸部１５２を形成した。環状凸部１５２の高さは１５０μｍとした。さらに、セラミックス基材１１０の上面１１１に、円柱形状の複数の凸部１５６を形成した。複数の凸部１５６の頂面１５６ａの形状は、直径３ｍｍの円形とした。複数の凸部１５６の高さは１５０μｍとした。複数の凸部１５６は直径２０ｍｍ～１４０ｍｍ、１０ｍｍ間隔の同心円上に、８～１２ｍｍの範囲内において等間隔で並んでいる。なお、環状凸部１５２の頂面１５２ａ及び複数の凸部１５６の頂面１５６ａの中心線平均粗さＲａを、いずれも０．４μｍとした。

【0033】

複数の凸部１５６の頂面１５６ａに、３次元測定器のプローブを当てて、頂面１５２ａの重心位置の半径方向の座標値と上下方向５の座標値を測定した。そして、同一の同心円上に配置された凸部１５６の頂面１５６ａについて、上下方向５の座標値の平均をとり、この同心円に対応する上下方向５の座標値の平均値Ｚを算出した。この場合において、８点以上の平均を取ることが好ましい。また、同一の同心円上に配置された凸部１５６の頂面１５６ａについて、頂面１５６ａの重心位置とセラミックス基材１１０の中心までの距離を求めて、その平均値を同心円の半径ｒとした。また、ある同心円の半径ｒと、その外側に隣接する同心円の半径との差をΔｒとした。これに基づいて、凸部１５６の、平均値Ｚ（ｍｍ）の半径方向の変化率（ΔＺ／Δｒ）の変化率（Δ^２Ｚ／Δｒ^２）（単位：ｍｍ^－１）及び値１０^－４／Δｒ（単位：ｍｍ^－１）を算出した。本明細書においては、このような測定を載置面断面曲線の測定と呼んでいる。頂面１５６ａの中心線平均粗さＲａが０．２μｍ以下である場合には、レーザー干渉計によって載置面断面曲線の測定を行うこともできる。

【0034】

なお、実施例１においては採用していないが、セラミックスヒータ１００にスーパーフラットウェハ（ＴＴＶ＝０．１μｍ以下が好ましい）を載置し、ウェハの表面側の中心を通る放射状の線上のｒ座標、Ｚ座標を測定することもできる。載置面断面曲線の測定には、３次元測定器またはレーザー干渉計を使用できる。この場合には、測定するｒ座標の間隔がΔｒとなる。

【0035】

図９に実施例１のセラミックスヒータ１００についての載置面断面曲線の測定結果をまとめた表を示す。図９の表から読み取れるように、セラミックス基材１１０の外径（実施例１においては、環状凸部１５２の外径と同じ）の１５％～８５％の円環状の範囲内（実施例１においては、環状凸部１５２の外径が３００ｍｍであるので、ｒ＝２５ｍｍ～１２５ｍｍの範囲内）において、Δ^２Ｚ／Δｒ^２の絶対値が、１０^－４／Δｒ（ｍｍ^－１）以下であり、且つ、１０^－５（ｍｍ^－１）以下であった。

【0036】

このような形状のセラミックスヒータ１００を真空チャンバに設置し、セラミックスヒータ１００に直径３００ｍｍの温度評価用のシリコンウェハを載置した。そして、真空チャンバ内のガス圧力をＡｒ２００Ｔｏｒｒに減圧し、ガス流路１６４を不図示の排気装置に接続し、排気装置の排気孔圧力を５０Ｔｏｒｒとした。これにより、差圧（１５０Ｔｏｒｒ）でシリコンウェハを真空吸着した。そして、以下の手順でシリコンウェハの真空吸着時におけるシリコンウェハの温度分布評価を行った。

【0037】

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、定常状態でシリコンウェハの上面の温度が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温度分布を赤外線カメラで計測した。赤外線カメラの温度コンター図（カラーバー）の温度レンジが３℃以下となるように設定し、温度コンター図において、円弧状のヒートスポットの発生の有無を目視で確認した。ヒートスポットが認められた場合はシリコンウェハの中心を通り、かつ、ヒートスポットを通る半径方向の温度分布を測定した。ヒートスポットが認められない場合は任意の半径方向の温度分布を測定し、設定値と実測値の乖離を測定した。セラミックス基材１１０の外径（実施例１においては、環状凸部１５２の外径と同じ）の１５％～８５％の円環状の範囲内（実施例１においては、環状凸部１５２の外径が３００ｍｍであるので、ｒ＝２５ｍｍ～１２５ｍｍの範囲内）の半径方向の任意の距離５０ｍｍあたり１．０℃以上の温度差が現れている箇所がある場合ヒートスポットがあると判定した。すなわち、任意のｒ１～ｒ２（ｒ１とｒ２の離間距離は５０ｍｍ）の範囲で、任意のｒでの実測値－（ｒ１での実測値＋ｒ２での実測値）／２の絶対値が０．５℃以上である場合ヒートスポットがあると判定した。

【0038】

実施例１においては、ヒートスポットが確認されなかった。

【0039】

［実施例２］
実施例２のセラミックスヒータ１００は、実施例１のセラミックスヒータ１００と比べて、複数の凸部１５６の半径方向のピッチを変更した。実施例２のセラミックス基材１１０は下に凸に湾曲した形状を有している（図３（ａ）参照）。

【0040】

このような形状のセラミックスヒータ１００を真空チャンバに設置し、セラミックスヒータ１００に実施例１と同様の温度評価用のシリコンウェハを載置した。そして、実施例１と同様の手順で載置面断面曲線の測定を行い、シリコンウェハの温度分布評価を行った。

【0041】

図１０に実施例２のセラミックスヒータ１００についての測定結果をまとめた表を示す。図１０の表から読み取れるように、セラミックス基材１１０の外径の１５％～８５％の円環状の範囲内においては、Δ^２Ｚ／Δｒ^２の絶対値が１０^－５（ｍｍ^－１）よりも大きかったが、１０^－４／Δｒ（ｍｍ^－１）以下であった。実施例２において、ヒートスポットは確認されなかった。

【0042】

［実施例３］
実施例３のセラミックスヒータ１００は、実施例１のセラミックスヒータ１００と比べて、複数の凸部１５６の半径方向のピッチを変更した。実施例３のセラミックス基材１１０は下に凸に湾曲した形状を有している（図３（ａ）参照）。

【0043】

このような形状のセラミックスヒータ１００を真空チャンバに設置し、セラミックスヒータ１００に実施例１と同様の温度評価用のシリコンウェハを載置した。そして、実施例１と同様の手順で載置面断面曲線の測定を行い、シリコンウェハの温度分布評価を行った。図１１に実施例３のセラミックスヒータ１００についての測定結果をまとめた表を示す。図１１の表から読み取れるように、セラミックス基材１１０の外径の１５％～８５％の円環状の範囲内においては、Δ^２Ｚ／Δｒ^２の絶対値が１０^－４／Δｒ（ｍｍ^－１）よりも大きかったが、１０^－５（ｍｍ^－１）以下であった。実施例３において、ヒートスポットは確認されなかった。

【0044】

［実施例４］
実施例４のセラミックスヒータ１００は、実施例１のセラミックスヒータ１００と比べて、複数の凸部１５６の半径方向のピッチを変更した。実施例４のセラミックス基材１１０は上に凸に湾曲した形状を有している（図３（ｂ）参照）。

【0045】

このような形状のセラミックスヒータ１００を真空チャンバに設置し、セラミックスヒータ１００に実施例１と同様の温度評価用のシリコンウェハを載置した。そして、実施例１と同様の手順で載置面断面曲線の測定を行い、シリコンウェハの温度分布評価を行った。図１２に実施例４のセラミックスヒータ１００についての測定結果をまとめた表を示す。図１２の表から読み取れるように、セラミックス基材１１０の外径の１５％～８５％の円環状の範囲内においては、Δ^２Ｚ／Δｒ^２の絶対値が１０^－４／Δｒ（ｍｍ^－１）以下であり、且つ、１０^－５（ｍｍ^－１）以下であった。実施例４において、ヒートスポットは確認されなかった。

【0046】

［比較例１］
比較例１のセラミックスヒータ１００は、実施例４のセラミックスヒータ１００と比べて、複数の凸部１５６の半径方向のピッチは同じである。比較例１のセラミックス基材１１０は下に凸に湾曲した形状を有している（図３（ａ）参照）。

【0047】

このような形状のセラミックスヒータ１００を真空チャンバに設置し、セラミックスヒータ１００に実施例１と同様の温度評価用のシリコンウェハを載置した。そして、実施例１と同様の手順で載置面断面曲線の測定を行い、シリコンウェハの温度分布評価を行った。図１３に比較例１のセラミックスヒータ１００についての測定結果をまとめた表を示す。図１３の表から読み取れるように、セラミックス基材１１０の外径の１５％～８５％の円環状の範囲内においては、Δ^２Ｚ／Δｒ^２の絶対値が１０^－４／Δｒ（ｍｍ^－１）より大きい箇所、及び、１０^－５（ｍｍ^－１）より大きい箇所が存在し、その近傍でヒートスポットが確認された。

【0048】

［比較例２］
比較例２のセラミックスヒータ１００は、実施例１のセラミックスヒータ１００と比べて、複数の凸部１５６の半径方向のピッチを変更した。比較例２のセラミックス基材１１０は下に凸に湾曲した形状を有している（図３（ａ）参照）。

【0049】

このような形状のセラミックスヒータ１００を真空チャンバに設置し、セラミックスヒータ１００に実施例１と同様の温度評価用のシリコンウェハを載置した。そして、実施例１と同様の手順で載置面断面曲線の測定を行い、シリコンウェハの温度分布評価を行った。図１４に比較例２のセラミックスヒータ１００についての測定結果をまとめた表を示す。図１４の表から読み取れるように、セラミックス基材１１０の外径の１５％～８５％の円環状の範囲内においては、Δ^２Ｚ／Δｒ^２の絶対値が１０^－４／Δｒ（ｍｍ^－１）より大きい箇所、及び、１０^－５（ｍｍ^－１）より大きい箇所が存在し、その近傍でヒートスポットが確認された。

【0050】

＜実施形態の作用効果＞
上記実施形態及び実施例１～４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は、複数の凸部１５６が同心円状に配置されている。複数の凸部１５６のうち、セラミックス基材１１０の上面１１１の、セラミックス基材１１０の外径の１５％～８５％の円環状の範囲に設けられた一部の複数の凸部１５６について、以下の関係が成り立っている。なお、セラミックス基材１１０の外径の１５％～８５％の円環状の範囲は、セラミックス基材１１０の外径の１５％の長さの外径を有する第１仮想円と、セラミックス基材１１０の外径の８５％の長さの外径を有する第２仮想円とに形成される円環状の範囲として定義される。これらの範囲は、凸部１５６が同心円状に半径方向に離間しているためセラミックス基材１１０の中心近傍および外径近傍で凸部１５６の高さの偏差を求めることが困難になるために設けられたものである。また、セラミックス基材１１０の上面１１１に、環状凸部１５２が設けられている場合には、セラミックス基材１１０の外径を、環状凸部１５２の外径として定義してもよい。

【0051】

上記の円環状の範囲に設けられた一部の複数の凸部１５６はセラミックス基材１１０の中心側から外周側に向かってｎ個（ｎ≧２）の同心円を有するように配置されている。第（ｎ－１）番目の同心円における、凸部１５６の上下方向５の座標の平均値をＺ（ｍｍ）とし、第（ｎ－１）番目の同心円の半径をｒ（ｍｍ）とし、第ｎ番目の同心円の半径と第（ｎ－１）番目の同心円の半径との差をΔｒ（ｍｍ）としたとき、Δ^２Ｚ／（Δｒ）^２の絶対値が１０^－５以下である、または、１０^－４／Δｒ以下である。ここで、Δ^２Ｚ／（Δｒ）^２は、凸部１５６のＺ座標の平均値Ｚ（ｍｍ）の半径方向の変化率（ΔＺ／Δｒ）の変化率（Δ（ΔＺ／Δｒ）／Δｒ）を意味している。

【0052】

実施例１～４によれば、上記の円環状の範囲において、Δ^２Ｚ／（Δｒ）^２の絶対値が１０^－５以下である、または、１０^－４／Δｒ以下である箇所が存在しない場合には、ヒートスポットが確認されないことが分かった。これに対して、比較例１、２によれば、Δ^２Ｚ／Δｒ^２の絶対値が１０^－４／Δｒ（ｍｍ^－１）より大きい箇所、及び、１０^－５（ｍｍ^－１）より大きい箇所が存在する場合には、その近傍でヒートスポットが確認された。

【0053】

発明者らの知見によれば、ウェハ１０の温度分布は、特に半径方向の中間部（例えば、直径３００ｍｍの基板サイズに対し、直径５０ｍｍ（半径２５ｍｍ）～直径２５０ｍｍ（半径１２５ｍｍ）の領域）に中心対称にＭ字状、Ｗ字状に分布しやすいと考えられる。このような範囲が、上記の円環状の範囲に対応している。そして、複数の凸部１５６の頂面１５６によって構成される基板載置面（頂面１５６の包絡面）の中心を通る断面形状において、上下方向に急激な変化が生じる箇所があれば、その箇所で該当する凸部１５６とウェハ１０との接触圧力が増大し、その結果、伝熱が過多となり円弧状にヒートスポットが発生すると考えられる。実施例１～４においては、凸部１５６のＺ座標の平均値Ｚ（ｍｍ）の半径方向の変化率（ΔＺ／Δｒ）の変化率Δ^２Ｚ／（Δｒ）^２の絶対値を１０^－５以下、または、１０^－４／Δｒ以下とすることにより、基板載置面（頂面１５６の包絡面）の、上下方向５に急激な変化を抑制することができた。これにより、ヒートスポットの発生を抑制し、ウェハ１０の均熱化ができたと考えられる。

【0054】

＜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の頂面１５２ａの形状、頂面１５２ａの中心線平均粗さＲａの大きさは適宜変更しうる。複数の凸部１５６の高さ、頂面１５６ａの形状、頂面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の頂面１５６ａの形状は必ずしも円形でなくてもよく、例えば、正方形などの適宜の形状にすることができる。

【0055】

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。

【0056】

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はセラミックスヒータ１００のセラミックス基材１１０に埋設されていなくてもよい。例えば、発熱体としてのヒータ電極１２２又は高周波電極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。

【0057】

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。

【0058】

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】

【0059】

１００ 基板保持部材
１１０ セラミックス基材
１２２ ヒータ電極
１４０、１４１ 給電線
１５２ 環状凸部
１５６ 複数の凸部
１６４ ガス流路

【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】