(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】
(24)【登録日】2024-11-06
(45)【発行日】2024-11-14
(54)【発明の名称】ウエハ載置台
(51)【国際特許分類】
H01L 21/683 20060101AFI20241107BHJP
H01L 21/31 20060101ALI20241107BHJP
H01L 21/3065 20060101ALI20241107BHJP
C23C 16/458 20060101ALI20241107BHJP
【ＦＩ】
H01L21/68 N
H01L21/31 C
H01L21/302 101G
C23C16/458
【請求項の数】
6
(21)【出願番号】P 2023525984
(86)(22)【出願日】2022-11-11
(86)【国際出願番号】 JP2022042044
(87)【国際公開番号】W WO2024100876
(87)【国際公開日】2024-05-16
【審査請求日】2023-04-27
(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】弁理士法人アイテック国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】田村 隆二
(72)【発明者】
【氏名】森岡 育久
(72)【発明者】
【氏名】杉本 博哉
(72)【発明者】
【氏名】峯 慶太
【審査官】渡井 高広
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１５－０３５４４６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１６－１３６５５２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１０－１２３８０９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２００４－５２５５１３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１９－１４０２１１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平１１－２６５９３１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特許第６７０３６４６（ＪＰ，Ｂ２）
【文献】米国特許出願公開第２０１８／０２９４１９７（ＵＳ，Ａ１）
【文献】特開２００３－３０９１６７（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１３／１３６４１１（ＷＯ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０１Ｌ ２１／６８３
Ｈ０１Ｌ ２１／３１
Ｈ０１Ｌ ２１／３０６５
Ｃ２３Ｃ １６／４５８
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
上面にウエハ載置部を有し、電極を内蔵するセラミックプレートと、前記セラミックプレートの下面に接合され、冷媒流路を有する冷却プレートと、
前記冷却プレートの上面と前記冷媒流路との間に設けられたスペース層と、
前記冷却プレートのうち前記スペース層を取り囲むスペース層形成部と、
を備え、
前記スペース層形成部は、繋ぎ目を有し、
前記繋ぎ目は、シール部材を介在させることなく金属接合によって形成されている、
ウエハ載置台。
【請求項2】
前記スペース層は、平面視で前記冷媒流路の全体を覆っている、請求項１に記載のウエハ載置台。
【請求項3】
前記スペース層には、前記スペース層形成部の天井面と底面とを繋ぐ複数の柱状部材が設けられている、請求項１又は２に記載のウエハ載置台。
【請求項4】
前記冷却プレートのうち前記柱状部材の直上又は直下には、前記スペース層とは別の空洞部が設けられている、請求項３に記載のウエハ載置台。
【請求項5】
前記スペース層には、前記スペース層形成部の天井面及び底面の少なくとも一方に高さが前記スペース層の厚みよりも短い複数の凸部が設けられている、請求項１又は２に記載のウエハ載置台。
【請求項6】
請求項１又は２に記載のウエハ載置台であって、前記スペース層に接続され、前記スペース層に対して流体の供給と排出を切り替え可能な流体切替機構
を備えたウエハ載置台。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ウエハ載置台に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、上面にウエハ載置部を有し、電極を内蔵するセラミックプレートと、セラミックプレートの下面側に配置され、冷媒流路を有する冷却プレートとを備えたウエハ載置台が知られている。この種のウエハ載置台において、特許文献１には、セラミックプレートと冷却プレートとの間にスペース層（熱伝達層）を設けることが記載されている。スペース層は、セラミックプレートと冷却プレートとの間に熱伝達流体を収容する熱伝達空間を提供する。スペース層は、環状のアウターシールによって取り囲まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開２０２１－１８０３０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、特許文献１では、スペース層がアウターシールによって囲まれているため、長期にわたって使用していると、アウターシールが劣化して熱伝達流体の漏れが発生するおそれがあった。
【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、スペース層からの流体の漏れを防止することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
［１］本発明のウエハ載置台は、
上面にウエハ載置部を有し、電極を内蔵するセラミックプレートと、
前記セラミックプレートの下面に接合され、冷媒流路を有する冷却プレートと、
前記冷却プレートの上面と前記冷媒流路との間に設けられたスペース層と、
前記冷却プレートのうち前記スペース層を取り囲むスペース層形成部と、
を備え、
前記スペース層形成部は、繋ぎ目を有し、
前記繋ぎ目は、シール部材を介在させることなく金属接合によって形成されている、
ものである。
上面にウエハ載置部を有し、電極を内蔵するセラミックプレートと、
前記セラミックプレートの下面に接合され、冷媒流路を有する冷却プレートと、
前記冷却プレートの上面と前記冷媒流路との間に設けられたスペース層と、
前記冷却プレートのうち前記スペース層を取り囲むスペース層形成部と、
を備え、
前記スペース層形成部は、繋ぎ目を有し、
前記繋ぎ目は、シール部材を介在させることなく金属接合によって形成されている、
ものである。
【0007】
このウエハ載置台では、冷却プレートのうちスペース層を取り囲むスペース層形成部は、繋ぎ目を有しているが、その繋ぎ目は、シール部材を介在させることなく金属接合によって形成されている。そのため、このウエハ載置台を長期にわたって使用したとしても、スペース層形成部の繋ぎ目から流体が漏れ出すのを防止することができる。
【0008】
なお、本明細書では、上下、左右、前後などを用いて本発明を説明することがあるが、上下、左右、前後は、相対的な位置関係に過ぎない。そのため、ウエハ載置台の向きを変えた場合には上下が左右になったり左右が上下になったりすることがあるが、そうした場合も本発明の技術的範囲に含まれる。また、「流体」は、気体であってもよいし液体であってもよい。
【0009】
［２］上述したウエハ載置台（前記［１］に記載のウエハ載置台）において、前記スペース層は、平面視で前記冷媒流路の全体を覆っていてもよい。こうすれば、スペース層が平面視で冷媒流路の一部を覆っている場合に比べて、冷媒流路の冷却効率をスペース層によって調整しやすい。
【0010】
［３］上述したウエハ載置台（前記［１］又は［２］に記載のウエハ載置台）において、前記スペース層には、前記スペース層形成部の天井面と底面とを繋ぐ複数の柱状部材が設けられていてもよい。こうすれば、こうした柱状部材がない場合に比べて、スペース層の上下方向の熱抵抗が小さくなり、ウエハの熱を効率よく冷媒流路に逃がすことができる。
【0011】
［４］上述したウエハ載置台（前記［３］に記載のウエハ載置台）において、前記冷却プレートのうち前記柱状部材の直上又は直下には、前記スペース層とは別の空洞部が設けられていてもよい。柱状部材はスペース層形成部の天井面と底面とを繋ぐものであるため、ウエハのうち柱状部材の直上に相当する部分は冷却され過ぎるおそれがある。しかし、ここでは、冷却プレートのうち柱状部材の直上又は直下にスペース層とは別の空洞部が設けられているため、ウエハのうち柱状部材の直上に相当する部分が冷却され過ぎるのを、空洞部の断熱効果により抑えることができる。
【0012】
［５］上述したウエハ載置台（前記［１］又は［２］に記載のウエハ載置台）において、前記スペース層には、前記スペース層形成部の天井面及び底面の少なくとも一方に高さが前記スペース層の厚みよりも短い複数の凸部が設けられていてもよい。こうすれば、こうした凸部がない場合に比べて、スペース層の上下方向の熱抵抗が小さくなり、ウエハの熱を効率よく冷媒流路に逃がすことができる。一方、凸部はスペース層形成部の天井面と底面とを繋ぐものではないため、スペース層を真空雰囲気（減圧雰囲気を含む、以下同じ）としたときのスペース層の断熱効果も十分得られる。
【0013】
［６］上述したウエハ載置台（前記［１］～［５］のいずれかに記載のウエハ載置台）は、前記スペース層に接続され、前記スペース層に対して流体の供給と排出を切り替え可能な流体切替機構を備えていてもよい。こうすれば、スペース層への流体の供給及びスペース層からの流体の排出を切り替えることにより、スペース層の熱抵抗を小さくしたり大きくしたりすることができる。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【図1】ウエハ載置台１０の縦断面図。
【図4】冷却プレート３０の製造工程図。
【図5】強プラズマ発生時におけるウエハ載置台１０の使用例を示す説明図。
【図6】弱プラズマ発生時におけるウエハ載置台１０の使用例を示す説明図。
【図7】上述した実施形態に柱状部材３６ｅを設けた場合の説明図。
【図8】上述した実施形態に柱状部材３６ｅ及び空洞部３５を設けた場合の説明図。
【図9】上述した実施形態に凸部３６ｆを設けた場合の説明図。
【図10】ウエハＷを処理するプロセス中の時間とウエハＷの温度との関係を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【0015】
次に、本発明の好適な実施形態について、図面を用いて説明する。図１はウエハ載置台１０の縦断面図（ウエハ載置台１０の中心軸を含む面でウエハ載置台１０を切断したときの断面図）、図２は図１の部分Ａの拡大図、図３は図１のＢ－Ｂ断面図である。
【0016】
ウエハ載置台１０は、ウエハＷにプラズマを利用してＣＶＤやエッチングなどを行うために用いられるものである。ウエハ載置台１０は、セラミックプレート２０と、冷却プレート３０と、接合層４０とを備えている。
【0017】
セラミックプレート２０は、アルミナ、窒化アルミニウムなどに代表されるセラミック材料で形成され、上面に円形のウエハ載置部２２を有する。ウエハ載置部２２には、ウエハＷが載置される。ウエハ載置部２２には、図示しないが、セラミックプレート２０の上面の外縁に沿ってシールバンドが形成され、シールバンドの内側の全面に複数の扁平な円形小突起が形成されている。シールバンド及び円形小突起は同じ高さであり、その高さは例えば数μｍ～数１０μｍである。セラミックプレート２０には、静電電極２４とヒータ電極２６とが埋設されている。
【0018】
静電電極２４は、セラミックプレート２０の上面のほぼ全体に対応する領域に埋設された平面状のメッシュ電極であり、直流電圧を印加可能となっている。静電電極２４に直流電圧が印加されると、ウエハＷは静電吸着力によりウエハ載置部２２（具体的にはシールバンドの上面及び円形小突起の上面）に吸着固定され、直流電圧の印加を解除するとウエハＷのウエハ載置部２２への吸着固定が解除される。ヒータ電極２６は、セラミックプレート２０の上面のほぼ全体に対応する領域に、一端から他端まで一筆書きの要領で形成された抵抗発熱体である。ヒータ電極２６は、図示しないヒータ電源からの電力を供給可能となっている。
【0019】
冷却プレート３０は、アルミニウム、アルミニウム合金などに代表される金属で形成された円板部材である。冷却プレート３０は、内部に冷媒が循環可能な冷媒流路３２を備えている。冷媒流路３２は、セラミックプレート２０の上面のほぼ全体に対応する領域に、一端（入口）から他端（出口）まで一筆書きの要領で形成されている。本実施形態では、冷媒流路３２は、図３に示すように、平面視で渦巻き状に形成されている。冷媒は、図示しない冷媒循環装置から冷媒流路３２の一端（入口）に供給され、冷媒流路３２を通過したあと冷媒流路３２の他端（出口）から排出されて冷媒循環装置に戻る。冷媒循環装置は冷媒を所望の温度に調節することができる。冷媒は、液体が好ましく、電気絶縁性の液体であることが好ましい。電気絶縁性の液体としては、例えばフッ素系不活性液体などが挙げられる。
【0020】
接合層４０は、セラミックプレート２０の下面と冷却プレート３０の上面とを接合する。本実施形態では、接合層４０は、樹脂接着層である。樹脂接着層としては、例えば両面に有機接着剤が塗布された接着シートをセラミックプレート２０の下面と冷却プレート３０の上面との間に挟んで硬化させたものなどが挙げられる。
【0021】
冷却プレート３０は、スペース層３４を有している。スペース層３４は、冷却プレート３０の上面と冷媒流路３２との間に設けられている。スペース層３４は、平面視で冷媒流路３２の全体を覆うように設けられている。冷却プレート３０のうちスペース層３４を取り囲む部分をスペース層形成部３６と称する。スペース層形成部３６は、底面３６ａ、天井面３６ｂ及び側壁３６ｃで構成されている。底面３６ａ及び天井面３６ｂは平面視で円形の面であり、側壁３６ｃは円筒の側面である。スペース層３４の厚み（底面３６ａと天井面３６ｂとの間の距離）は、０．１ｍｍ以上１ｍｍ以下が好ましく、０．１ｍｍ以上０．２ｍｍ以下がより好ましい。冷却プレート３０には、冷却プレート３０の下面からスペース層形成部３６の底面３６ａに至るようにガス供給通路３８及びガス排出通路３９が設けられている。ガス供給通路３８は、ガスをスペース層３４へ供給する通路であり、ガス排出通路３９は、スペース層３４内のガスを排出する通路である。本実施形態では、ガス供給通路３８とガス排出通路３９はそれぞれ１つずつ設けられている。ガス供給通路３８とガス排出通路３９は、流体切替機構６０に接続されている。
【0022】
スペース層形成部３６は、図２に示すように、繋ぎ目３６ｄを有している。繋ぎ目３６ｄは、天井面３６ｂと側壁３６ｃの上面との境界である。この繋ぎ目３６ｄは、Ｏリングなどのシール部材を介在させることなく金属接合によって形成されている。金属接合としては、例えば溶接、ロウ接合、拡散接合、ＴＣＢ（Ｔｈｅｒｍａｌ ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ ｂｏｎｄｉｎｇ）などが挙げられる。ＴＣＢとは、接合対象の２つの部材の間に金属接合材を挟み込み、金属接合材の固相線温度以下の温度に加熱した状態で２つの部材を加圧接合する公知の方法をいう。
【0023】
流体切替機構６０は、ガス供給通路３８を介してスペース層３４にガス（例えばＨｅガスなどの熱伝導ガス）を供給したり、ガス排出通路３９を介してスペース層３４内のガスを排出したりする。流体切替機構６０は、ガス供給通路３８からスペース層３４にガスを供給したあとガス供給通路３８及びガス排出通路３９を閉じることにより、スペース層３４内にガスを封入することができる。また、流体切替機構６０は、ガス供給通路３８を閉じた状態でガス排出通路３９からガスを排出することにより、スペース層３４を真空雰囲気にすることもできる。更に、流体切替機構６０は、ガスをガス供給通路３８からスペース層３４に供給し続けると共にガス排出通路３９から排出し続けることにより、ガスをスペース層３４に流すこともできる。
【0024】
次に、ウエハ載置台１０のうち冷却プレート３０の製造例について図４を用いて説明する。まず、金属円板である冷却プレート第１層３０１を用意し、冷却プレート第１層３０１の上面に冷媒流路溝３２１を形成すると共に、冷却プレート第１層３０１を厚さ方向に貫通する２つの貫通孔３８１，３９１を形成する（図４Ａ）。これと並行して、金属円板である冷却プレート第２層３０２を用意し、冷却プレート第２層３０２の下面に冷媒流路溝３２２を形成すると共に、冷却プレート第２層３０２を厚さ方向に貫通する２つの貫通孔３８２，３９２を形成する（図４Ａ）。
【0025】
続いて、冷却プレート第１層３０１の上面と冷却プレート第２層３０２の下面とが互いに接触するように両者を積層し、得られた積層体に上下方向から圧力を加えつつ両者の母材の融点以下の所定の温度で加熱し、冷却プレート第１層３０１と冷却プレート第２層３０２とを拡散接合する（図４Ｂ）。これにより、冷却プレート第１層３０１と冷却プレート第２層３０２との接触面は金属が原子レベルで接合されて、冷却プレート下層３０Ｌが得られる（図４Ｃ）。冷却プレート下層３０Ｌは、２つの冷媒流路溝３２１，３２２により冷媒流路３２が形成され、２つの貫通孔３８１，３８２によりガス供給通路３８が形成され、２つの貫通孔３９１，３９２によりガス排出通路３９が形成される。
【0026】
続いて、金属円板である冷却プレート上層３０Ｕを用意し、冷却プレート上層３０Ｕの下面に平面視で円形の凹溝３４１を形成する（図４Ｄ）。そして、冷却プレート下層３０Ｌの上面と冷却プレート上層３０Ｕの下面とが互いに接触するように両者を積層し、得られた積層体に上下方向から圧力を加えつつ両者の母材の融点以下の所定の温度で加熱し、冷却プレート下層３０Ｌと冷却プレート上層３０Ｕとを拡散接合する。これにより、冷却プレート下層３０Ｌと冷却プレート上層３０Ｕとの接触面は金属が原子レベルで接合されて、冷却プレート３０が得られる（図４Ｅ）。冷却プレート３０には、凹溝３４１と冷却プレート下層３０Ｌの上面によりスペース層３４が形成される。また、繋ぎ目３６ｄは、金属接合によって形成される。
【0027】
このようにして得られた冷却プレート３０の上面に、別途作製したセラミックプレート２０の下面を接着シートを介して接合することにより、ウエハ載置台１０を得る。
【0028】
次に、ウエハ載置台１０の使用例について説明する。半導体プロセス用のチャンバ（図示せず）の内部に、ウエハ載置台１０を固定する。ウエハ載置部２２には、ウエハＷが載置される。この状態で、静電電極２４に直流電圧を印加してウエハＷをウエハ載置部２２に吸着させる。それと共に、冷媒流路３２に冷媒を流通させる。また、ヒータ電極２６に電力を供給してヒータ電極２６を発熱させてウエハＷを加熱する。そして、チャンバの内部を所定の真空雰囲気になるように設定し、チャンバの天井部に設けられたシャワーヘッドからプロセスガスを供給しながら、冷却プレート３０にＲＦ電圧を印加する。すると、ウエハＷとシャワーヘッドとの間でプラズマが発生する。そして、そのプラズマを利用してウエハＷにＣＶＤ成膜を施したりエッチングを施したりする。スペース層３４に熱伝導ガスを封入して熱抵抗を低くするか、スペース層３４を真空雰囲気にして熱抵抗を高くするかは、状況に応じて適宜切り替える。
【0029】
例えば、図５に示すように、ウエハＷの上方で発生するプラズマが強プラズマの場合、スペース層３４に熱伝導ガスが封入されるように流体切替機構６０を調整する。これにより、冷却プレート３０の上面と冷媒流路３２との間の熱抵抗が低くなる。このとき、ウエハＷには強プラズマから比較的大きな入熱がある。そのため、冷媒流路３２を流れる冷媒によってウエハＷの温度が所定温度になるように冷却する必要があるが、冷却プレート３０の上面と冷媒流路３２との間の熱抵抗が低くなっているため、スムーズにウエハＷを冷却することができる。なお、冷媒による温度調整は応答性がよくないため、ウエハＷが所定温度を下回る場合にはヒータ電極２６によってウエハＷが所定温度になるように微調整する。
【0030】
一方、図６に示すように、ウエハＷの上方で発生するプラズマが弱プラズマの場合、スペース層３４が真空雰囲気になるように流体切替機構６０を調整する。これにより、冷却プレート３０の上面と冷媒流路３２との間の熱抵抗が高くなる。このとき、ウエハＷには弱プラズマから比較的小さな入熱がある。そのため、冷媒流路３２を流れる冷媒によってウエハＷの温度が所定温度になるように冷却する必要があるが、冷媒による温度調整は応答性がよくないためウエハＷが冷えすぎるおそれがある。ここでは、冷却プレート３０の上面と冷媒流路３２との間の熱抵抗が高くなっているため、ウエハＷの温度は冷媒によって下がり過ぎることはない。この場合も、ヒータ電極２６によってウエハＷが所定温度になるように微調整するが、ヒータ電極２６の発熱量はスペース層３４が設けられていない場合に比べて少なくて済む。
【0031】
以上説明したウエハ載置台１０では、冷却プレート３０のうちスペース層３４を取り囲むスペース層形成部３６は、繋ぎ目３６ｄを有しているが、その繋ぎ目３６ｄは、シール部材を介在させることなく金属接合によって形成されている。そのため、このウエハ載置台１０を長期にわたって使用したとしても、スペース層形成部３６の繋ぎ目３６ｄからガスが漏れ出すのを防止することができる。
【0032】
また、スペース層３４は、平面視で冷媒流路３２の全体を覆っている。そのため、スペース層３４が平面視で冷媒流路３２の一部を覆っている場合に比べて、冷媒流路３２の冷却効率をスペース層３４によって調整しやすい。
【0033】
更に、流体切替機構６０を用いてスペース層３４へのガスの供給及びスペース層３４からのガスの排出を切り替えることにより、スペース層３４の熱抵抗を小さくしたり大きくしたりすることができる。
【0034】
更にまた、ウエハＷの上方で発生するプラズマが強プラズマの場合、スペース層３４を熱伝導ガスで充填するため、冷媒によるウエハＷの冷却効率が向上する。一方、ウエハＷの上方で発生するプラズマが弱プラズマの場合、スペース層３４を真空雰囲気にするため、冷媒によるウエハＷの冷却が抑制され、少ないヒータ電極２６の発熱量でウエハＷを所定の温度に調整することができる。そのため、無駄な電力消費を抑えることができる。
【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】
上述した実施形態において、図７に示すように、スペース層３４には、スペース層形成部３６の天井面３６ｂと底面３６ａとを繋ぐ複数の柱状部材３６ｅが設けられていてもよい。図７Ａはこのウエハ載置台の縦断面図、図７Ｂは図７ＡのＣ－Ｃ断面図である。図７では、上述した実施形態と同じ構成要素には同じ符号を付した。こうすれば、上述した実施形態（柱状部材３６ｅがない場合）に比べて、スペース層３４の上下方向の熱抵抗が小さくなり、ウエハＷの熱を効率よく冷媒流路３２に逃がすことができる。柱状部材３６ｅの熱伝導率の方が熱伝導ガスの熱伝導率よりも高いからである。この場合、平面視でスペース層３４に占めるすべての柱状部材３６ｅの面積率が５０％以下であることが好ましい。この面積率が５０％を超えると、スペース層３４を真空雰囲気にしたときの断熱効果（熱抵抗を高める効果）が十分得られないおそれがあるからである。
【0037】
上述した実施形態において、柱状部材３６ｅを備えるようにした場合、図８に示すように、冷却プレート３０のうち柱状部材３６ｅの直下には、スペース層３４とは別の空洞部３５が設けられていてもよい。図８Ａはこのウエハ載置台の縦断面図、図８Ｂは図８ＡのＤ－Ｄ断面図である。図８では、上述した実施形態と同じ構成要素には同じ符号を付したが、流体切替機構６０の図示は省略した。柱状部材３６ｅはスペース層形成部３６の天井面３６ｂと底面３６ａとを繋ぐものであるため、ウエハＷのうち柱状部材３６ｅの直上に相当する部分は冷却され過ぎるおそれがある。しかし、ここでは、冷却プレート３０のうち柱状部材３６ｅの直下にスペース層３４とは別の空洞部３５（平面視で円形の空洞）が設けられているため、ウエハＷのうち柱状部材３６ｅの直上に相当する部分が冷却され過ぎるのを、空洞部３５の断熱効果により抑えることができる。図８Ａの部分拡大図は、模式的に熱の流れを矢印で示したものであり、熱の流れは空洞部３５によって遮られる。なお、空洞部３５を冷却プレート３０のうち柱状部材３６ｅの直下に設ける代わりに、柱状部材３６ｅの直上に設けてもよい。
【0038】
上述した実施形態において、図９に示すように、スペース層３４には、スペース層形成部３６の底面３６ａに高さがスペース層３４の高さ（厚み）よりも低い複数の凸部３６ｆが設けられていてもよい。図９Ａはこのウエハ載置台の縦断面図、図９Ｂは図９ＡのＥ－Ｅ断面図である。図９では、上述した実施形態と同じ構成要素には同じ符号を付した。こうすれば、上述した実施形態（こうした凸部３６ｆがない場合）に比べて、スペース層３４の上下方向の熱抵抗が小さくなり、ウエハＷの熱を効率よく冷媒流路３２に逃がすことができる。一方、凸部３６ｆはスペース層形成部３６の天井面３６ｂと底面３６ａとを繋ぐものではないため、スペース層３４を真空雰囲気としたときのスペース層３４の断熱効果も十分得られる。なお、凸部３６ｆを底面３６ａに設ける代わりに、天井面３６ｂに設けてもよい。
【0039】
上述した実施形態では、プラズマの強弱に応じてスペース層３４に熱伝導ガスを封入するか真空雰囲気にするかを切り替える例を示したが、特にこれに限定されない。例えば、ウエハＷを処理するプロセスでは、ウエハＷの温度の昇降を繰り返し行うが、昇温のタイミングでスペース層３４を真空雰囲気にしてもよい。図１０は、ウエハＷを処理するプロセスにおける時間とウエハＷの温度との関係を示すグラフである。この場合、プロセスを開始した時点でスペース層３４を真空雰囲気に設定し、ウエハＷの温度がＴ１に上昇するまでスペース層３４を真空雰囲気のまま維持し、ウエハＷの温度がＴ１に達した時点でスペース層３４に熱伝導ガスを供給し封入する。そして、ウエハＷの温度をＴ１で所定時間保持したあとＴ２（＜Ｔ１）に降下させ、その後、温度Ｔ２で所定時間保持するまでの間、スペース層３４に熱伝導ガスを封入した状態を維持する。その後、スペース層３４を真空雰囲気に設定し、ウエハＷの温度がＴ２からＴ１に昇温するまで、スペース層３４を真空雰囲気に維持する。図１０の折れ線グラフのうち太線部分（昇温区間）では、スペース層３４を真空雰囲気に設定する。こうすることにより、ウエハＷを昇温する際に冷媒流路３２に熱が奪われにくくなるため、速やかにウエハＷを昇温させることができる。
【0040】
上述した実施形態では、スペース層３４にガスを供給可能としたが、ガスの代わりに液体を供給可能としてもよい。液体としては、例えば冷媒流路３２に流す冷媒と同じものを用いることができる。
【0041】
上述した実施形態において、スペース層３６に熱伝導ガスを封入した状態における、スペース層３６の上下方向の熱抵抗を、接合層４０の上下方向の熱抵抗よりも高くなるようにしてもよい。こうすれば、スペース層３６に熱伝導ガスを封入して冷却プレート３０の上面と冷媒流路３２との熱伝導を促進させたい場合であっても、過剰な熱伝導を抑えることができる。特に接合層４０として金属接合層や高熱伝導接着層を採用した場合にこうした構成を適用するのが好ましいことがある。あるいは、スペース層３６に熱伝導ガスを封入した状態における、スペース層３６の上下方向の熱抵抗を、接合層４０の上下方向の熱抵抗よりも低くなるようにしてもよい。こうすれば、スペース層３６に熱伝導ガスを封入して冷却プレート３０の上面と冷媒流路３２との熱伝導を促進させたい場合に、熱伝導をより促進させることができる。
【0042】
上述した実施形態では、冷却プレート３０にガス供給通路３８とガス排出通路３９をそれぞれ１つずつ設けたが、特にこれに限定されない。例えば、ガス供給通路３８を冷却プレート３０と同心円となる円周に沿って複数設けてもよい。こうすれば、スペース層３４にガスを均一に供給しやすくなる。
【0043】
上述した実施形態において、ウエハＷを効率よく冷却したい場合にはスペース層３６に熱伝導ガスを流通させてもよい。こうすれば、スペース層３６を一種の冷媒流路として用いることができる。
【0044】
上述した実施形態では、冷却プレート３０として金属で形成された円板部材を例示したが、特にこれに限定されない。例えば、冷却プレート３０は、金属とセラミックとの複合材料で形成された円板部材であってもよい。金属とセラミックとの複合材料としては、金属マトリックス複合材料（ＭＭＣ）やセラミックマトリックス複合材料（ＣＭＣ）などが挙げられる。こうした複合材料の具体例としては、Ｓｉ，ＳｉＣ及びＴｉを含む材料、ＳｉＣ多孔質体にＡｌ及び／又はＳｉを含浸させた材料、Ａｌ2Ｏ3とＴｉＣとの複合材料などが挙げられる。
【0045】
上述した実施形態では、冷媒流路３２を平面視で渦巻き状に形成したが、特にこれに限定されない。例えば、冷媒流路３２を平面視でジグザグ状に形成してもよい。
【0046】
上述した実施形態において、セラミックプレート２０に内蔵される電極として、静電電極とヒータ電極を例示したが、特にこれに限定されない。例えば、これらの電極に加えてＲＦ電極を内蔵してもよい。
【0047】
上述した実施形態において、ウエハ載置台１０には、ウエハＷをウエハ載置部２２から持ち上げるためのリフトピンを挿通可能なリフトピン穴が形成されていてもよいし、ウエハＷの裏面にバックサイドガスを供給するガス穴が形成されていてもよい。
【0048】
上述した実施形態では、ヒータ電極２６をセラミックプレート２０の上面のほぼ全体に対応する領域に設けたが、セラミックプレート２０の上面のほぼ全体に対応する領域を複数のゾーンに分け、ゾーンごとにヒータ電極を設けてもよい。
【産業上の利用可能性】
【0049】
本発明は、例えばウエハをプラズマ処理する装置に利用可能である。
【符号の説明】
【0050】
１０ ウエハ載置台、２０ セラミックプレート、２２ ウエハ載置部、２４ 静電電極、２６ ヒータ電極、３０ 冷却プレート、３０Ｌ 冷却プレート下層、３０Ｕ 冷却プレート上層、３２ 冷媒流路、３４ スペース層、３５ 空洞部、３６ スペース層形成部、３６ａ 底面、３６ｂ 天井面、３６ｃ 側壁、３６ｄ 繋ぎ目、３６ｅ 柱状部材、３６ｆ 凸部、３８ ガス供給通路、３９ ガス排出通路、４０ 接合層、６０ 流体切替機構、３０１ 冷却プレート第１層、３０２ 冷却プレート第２層、３２１，３２２ 冷媒流路溝、３４１ 凹溝、３８１，３８２，３９１，３９２ 貫通孔、Ｗ ウエハ。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】