(57)【要約】      （修正有）【課題】内周側抵抗発熱体と外周側抵抗発熱体とを備えたセラミックヒーターにおいて、ウエハーを載置してプラズマ処理を実施した場合にウエハーを均熱性よく制御する。【解決手段】静電チャックヒーター２０は、静電チャック２２と、静電チャック２２に埋設された内周側及び外周側抵抗発熱体２６，２８と、静電チャック２２のウエハー載置面２２ａとは反対側の面に配置された冷却板３０と、静電チャック２２と冷却板３０とを接着する接着層４０とを備えている。冷却板３０は、内周側温度センサーＳ１が配置される内周側センサー穴３６と、外周側温度センサーＳ２が配置される外周側センサー穴３８とを有している。接着層４０は、内周側センサー穴３６に連通する内周側連通穴４６と、外周側センサー穴３８に連通する外周側連通穴４８とを有している。そして、外周側連通穴４８の断面が内周側連通穴４６の断面よりも大きくなっている。【選択図】図２
2014132560.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウエハー載置面を備えたセラミック基体と、
前記セラミック基体の内周側に埋設された内周側抵抗発熱体と、
前記セラミック基体の外周側に埋設された外周側抵抗発熱体と、
前記セラミック基体の前記ウエハー載置面とは反対側の面に配置された冷却板と、
前記セラミック基体と前記冷却板とを接着する接着層と、
前記冷却板を厚さ方向に貫通し、前記内周側抵抗発熱体が埋設された内周側ゾーンの温度を検出する内周側温度センサーが配置される内周側センサー穴と、
前記冷却板を厚さ方向に貫通し、前記外周側抵抗発熱体が埋設された外周側ゾーンの温度を検出する外周側温度センサーが配置される外周側センサー穴と、
前記接着層を厚さ方向に貫通し、前記内周側センサー穴に連通する内周側連通穴と、
前記接着層を厚さ方向に貫通し、前記外周側センサー穴に連通する外周側連通穴と、
を備え、
（１）前記外周側連通穴の直径が前記内周側連通穴の直径の１．１〜１．６倍であるか、又は、（２）前記外周側センサー穴の直径が前記内周側センサー穴の直径の１．１〜１．６倍である、
セラミックヒーター。
【請求項２】
前記（１）と前記（２）の両方を満足する、
請求項１に記載のセラミックヒーター。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のセラミックヒーターであって、
前記内周側センサー穴に配置された前記内周側センサーと、
前記外周側センサー穴に配置された前記外周側センサーと、
前記内周側温度センサーの出力値が予め設定された目標温度と一致するように前記内周側抵抗発熱体に電力を供給すると共に、前記外周側温度センサーの出力値が前記目標温度と一致するように前記外周側抵抗発熱体に電力を供給する温度制御手段と、
を備えたセラミックヒーター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セラミックヒーターに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造装置においては、ウエハーを加熱するためのセラミックヒーターが採用されている。こうしたセラミックヒーターとしては、いわゆる２ゾーンヒーターが知られている。これは、セラミック基体中に、高融点金属からなる内周側抵抗発熱体と外周側抵抗発熱体とを埋設し、各抵抗発熱体にそれぞれ独立して電力を供給することにより、各抵抗発熱体からの発熱を独立して制御するものである（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−８８４８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
こうした２ゾーンヒーターとしては、セラミック基体のウエハー載置面に載置されたウエハーを冷却するために、セラミック基体のウエハー載置面とは反対側の面に冷却板が接着されたものも知られている。この２ゾーンヒーターは、内周側抵抗発熱体が埋設されたゾーンの温度を検出する内周側温度検出センサーと、外周側抵抗発熱体が埋設されたゾーンの温度を検出する外周側温度検出センサーとを備えると共に、各温度センサーから出力される出力値が目標温度に一致するように各抵抗発熱体に電力を供給する制御装置を備えている。
【０００５】
上述の２ゾーンヒーターでは、ウエハーを載置していない場合には、ウエハー載置面の全面が目標温度になるように良好に制御することができる。しかしながら、ウエハーを載置してプラズマ処理を行った場合には、プラズマ入熱によりウエハーの外周縁周辺が中央部に比べて高くなるという問題があった。その原因は、ウエハーの径がウエハー載置面の径よりも大きいため、ウエハーのうちウエハー載置面からはみ出した部分の熱が逃げにくく、その結果、ウエハーの外周縁周辺が中央部に比べて高くなったと考えられる。
【０００６】
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、内周側抵抗発熱体と外周側抵抗発熱体とを備えたセラミックヒーターにおいて、ウエハーを載置してプラズマ処理を実施した場合にウエハーを均熱性よく制御することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のセラミックヒーターは、
ウエハー載置面を備えたセラミック基体と、
前記セラミック基体の内周側に埋設された内周側抵抗発熱体と、
前記セラミック基体の外周側に埋設された外周側抵抗発熱体と、
前記セラミック基体の前記ウエハー載置面とは反対側の面に配置された冷却板と、
前記セラミック基体と前記冷却板とを接着する接着層と、
前記冷却板を厚さ方向に貫通し、前記内周側抵抗発熱体が埋設された内周側ゾーンの温度を検出する内周側温度センサーが配置される内周側センサー穴と、
前記冷却板を厚さ方向に貫通し、前記外周側抵抗発熱体が埋設された外周側ゾーンの温度を検出する外周側温度センサーが配置される外周側センサー穴と、
前記接着層を厚さ方向に貫通し、前記内周側センサー穴に連通する内周側連通穴と、
前記接着層を厚さ方向に貫通し、前記外周側センサー穴に連通する外周側連通穴と、
を備え、
（１）前記外周側連通穴の直径が前記内周側連通穴の直径の１．１〜１．６倍であるか、又は、（２）前記外周側センサー穴の直径が前記内周側センサー穴の直径の１．１〜１．６倍である。
【０００８】
このセラミックヒーターを使用する際には、内周側センサー穴及び外周側センサー穴のそれぞれに内周側温度センサー及び外周側温度センサーを配置し、各温度センサー及び各発熱体に制御装置を接続する。制御装置は、各温度センサーからの出力値が予め設定された目標温度と一致するように各抵抗発熱体に供給する電力を制御する。つまり、内周側抵抗発熱体と外周側抵抗発熱体は個別に制御される。ここで、ウエハー載置面にウエハーを載置してプラズマで処理する場合、ウエハーは両発熱体によって加熱されると共にプラズマによっても加熱される（プラズマ入熱）。また、ウエハーの熱はセラミック基体及び接着層を介して冷却板に移動する。通常、ウエハーはウエハー載置面よりもやや大きいため、ウエハーの外周縁周辺はウエハー載置面からはみ出している。このため、ウエハーの外周縁周辺では熱が冷却板に移動しにくく、中央部に比べて高温になりやすい。この点を考慮して、（１）接着層に設けられた外周側連通穴の直径が内周側連通穴の直径の１．１〜１．６倍であるか、あるいは、（２）冷却板に設けられた外周側センサー穴の直径が内周側センサー穴の直径の１．１〜１．６倍となっている。こうすることにより、セラミック基体のうち外周側連通穴に面する部分は、内周側連通穴に面する部分に比べて熱が冷却板へ移動しにくくなる。すると、静電チャックの裏面のうち外周側連通穴に面する部分の温度が内周側連通穴に面する部分より高くなる。このため、外周側温度センサーは、外周側ゾーンの平均温度よりも高めの温度を出力するようになり、外周側抵抗発熱体に供給される電力は、その高めの温度が目標温度と一致するように出力を小さくするように制御される。つまり、外周側ゾーンはプラズマ入熱により内周側ゾーンと比べて高温になりやすいものの、外周側温度センサーがより高い温度を検出するので、外周側抵抗発熱体による外周側ゾーンの加熱は内周側抵抗発熱体による内周側ゾーンの加熱よりも控えめになる。そのため、静電チャック全体としてみたときに温度分布が小さくなり、ウエハーの均熱性が向上する。
【０００９】
本発明のセラミックヒーターにおいて、前記（１）の場合、前記内周側連通穴の直径を５ｍｍ〜１０ｍｍとしてもよく、前記（２）の場合、前記内周側センサー穴の直径を５ｍｍ〜１０ｍｍとしてもよい。こうすれば、本発明の効果を良好に得ることができる。
【００１０】
本発明のセラミックヒーターにおいて、前記（１）と前記（２）の両方を満足するようにしてもよい。前記（１）と前記（２）のいずれか一方だけではウエハーの均熱性が十分に向上しなかった場合には、前記（１）と前記（２）の両方を満たすようにすればウエハーの均熱性が一層向上する。
【００１１】
本発明のセラミックヒーターは、更に、前記内周側センサー穴に配置された前記内周側センサーと、前記外周側センサー穴に配置された前記外周側センサーと、前記内周側温度センサーの出力値が予め設定された目標温度と一致するように前記内周側抵抗発熱体に電力を供給すると共に、前記外周側温度センサーの出力値が前記目標温度と一致するように前記外周側抵抗発熱体に電力を供給する温度制御手段と、を備えていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】プラズマ処理装置１０の構成の概略を示す説明図。
【図２】静電チャックヒーター２０の断面図。
【図３】静電チャックヒーター２０の平面図。
【図４】静電チャックヒーター１２０の平面図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
次に、本発明のセラミックヒーターの好適な一実施形態である静電チャックヒーター２０について以下に説明する。図１は静電チャックヒーター２０を含むプラズマ処理装置１０の構成の概略を示す説明図、図２は静電チャックヒーター２０の断面図、図３は静電チャックヒーター２０の平面図である。
【００１４】
プラズマ処理装置１０は、図１に示すように、内圧を調整可能な金属製（例えばアルミニウム合金製）の真空チャンバー１２の内部に、静電チャックヒーター２０とプラズマを発生させるときに用いる上部電極６０とが設置されている。上部電極６０のうち静電チャックヒーター２０と対向する面には、反応ガスをウエハー面に供給するための多数の小穴が開いている。真空チャンバー１２は、反応ガス導入路１４から反応ガスを上部電極６０に導入可能であると共に、排気通路１６に接続された真空ポンプによって真空チャンバー１２の内圧を所定の真空度まで減圧可能である。
【００１５】
静電チャックヒーター２０は、プラズマ処理を施すウエハーＷをウエハー載置面２２ａに吸着可能な静電チャック２２と、静電チャック２２の裏面に配置された冷却板３０とを備えている。なお、ウエハー載置面２２ａは、全面にわたって高さが数μｍの図示しない突起が多数形成されている。ウエハー載置面２２ａに載置されたウエハーＷは、これら突起の上面に支持される。また、ウエハー載置面２２ａのうち突起が設けられていない平面の数カ所には、プラズマ処理装置１０の外部からＨｅガスが導入されるようになっている。
【００１６】
静電チャック２２は、外径がウエハーＷの外径よりも小さいセラミック製（例えばアルミナ製とか窒化アルミ製）のプレートである。この静電チャック２２には、図２に示すように、静電電極２４と内周側抵抗発熱体２６と外周側抵抗発熱体２８とが埋設されている。静電電極２４は、電源装置５４により直流電圧を印加可能な平面状の電極である。この静電電極２４に直流電圧が印加されるとウエハーＷはクーロン力又はジョンソン・ラーベック力によりウエハー載置面２２ａに吸着固定され、直流電圧の印加を解除するとウエハーＷのウエハー載置面２２ａへの吸着固定が解除される。内周側抵抗発熱体２６は、静電チャック２２と同じ中心を持ち直径が静電チャック２２よりも小さい円形の内周側ゾーンＺ１（図３のハッチング部分参照）に、一筆書きの要領でパターン形成された抵抗線である。その抵抗線の両端に設けられた図示しない端子に電圧を印加すると、内周側抵抗発熱体２６は発熱して内周側ゾーンＺ１を加熱する。外周側抵抗発熱体２８は、内周側ゾーンＺ１を取り囲む環状の外周側ゾーンＺ２（図３のハッチング部分参照）に、一筆書きの要領でパターン形成された抵抗線である。その抵抗線の両端に設けられた図示しない端子に電圧を印加すると、外周側抵抗発熱体２８は発熱して外周側ゾーンＺ２を加熱する。各抵抗発熱体２６，２８は、コイル形状、リボン形状、メッシュ形状、板状又は膜状であり、例えばＷ、ＷＣ、Ｍｏなどによって形成されている。各抵抗発熱体２６，２８の端子には、冷却板３０の裏面から差し込まれた図示しない給電部材によって電圧を印加可能である。
【００１７】
冷却板３０は、金属製（例えばアルミニウム製とかアルミニウム合金製）の部材であり、図２に示すように、静電チャック２２のウエハー載置面２２ａとは反対側の面に接着層４０を介して接着されている。この冷却板３０は、図示しない外部冷却装置で冷却された冷媒（例えば水）が循環する冷媒通路を有している。冷却板３０は、内周側センサー穴３６と外周側センサー穴３８とを備えている。内周側センサー穴３６は、冷却板３０を厚さ方向に貫通し、内周側ゾーンＺ１に向かって開口している。この内周側センサー穴３６には、内周側ゾーンＺ１の温度を検出する内周側温度センサーＳ１が配置される。内周側温度センサーＳ１は、静電チャック２２の裏面のうち内周側センサー穴３６に露出している箇所の温度を検出する。外周側センサー穴３８は、冷却板３０を厚さ方向に貫通し、外周側ゾーンＺ２に向かって開口している。この外周側センサー穴３８には、外周側ゾーンＺ２の温度を検出する外周側温度センサーＳ２が配置される。外周側温度センサーＳ２は、静電チャック２２の裏面のうち外周側センサー穴３８に露出している箇所の温度を検出する。各温度センサーＳ１，Ｓ２は、温度を測定可能なセンサーであれば特に限定されず、例えば、接触温度計（熱電対など）や非接触温度計(蛍光温度計やＩＲセンサーなど)などが挙げられる。このうち、非接触温度計は、自身が被測定部分の熱を奪うことがないため好ましい。
【００１８】
接着層４０は、絶縁性樹脂からなる層であり、静電チャック２２と冷却板３０とを接着する役割を果たしている。この接着層４０は、内周側連通穴４６と外周側連通穴４８とを備えている。内周側連通穴４６は、接着層４０を厚さ方向に貫通する円形の穴であり、内周側センサー穴３６に連通している。外周側連通穴４８は、接着層４０を厚さ方向に貫通する円形の穴であり、外周側センサー穴３８に連通している。外周側連通穴４８の直径は内周側連通穴４６の直径よりも大きい。例えば、内周側連通穴４６の直径が５〜１０ｍｍの場合には、外周側連通穴４８の直径を内周側連通穴４６の直径の１．１〜１．６倍とするのが好ましい。
【００１９】
制御装置５０は、ＣＰＵやＲＯＭ、ＲＡＭなどを備えた周知のマイクロコンピュータを内蔵しており、各温度センサーＳ１，Ｓ２から出力された信号や入力装置５２（キーボードやマウスなど）からオペレータが入力した指令を入力すると共に、各抵抗発熱体２６，２８に電源装置５４を介して電力を出力する。なお、電源装置５４には交流電源と直流電源と高周波電源とが内蔵され、両抵抗発熱体２６，２８には交流電源から交流電圧が印加される。また、電源装置５４は図示しない電力線を介して静電電極２４にも直流・交流の電力を供給可能であり、ウエハー載置面２２ａにウエハーＷを吸着する際には静電電極２４に直流電圧が印加され、プラズマを発生させる際には静電電極２４に高周波電圧が印加される。
【００２０】
次に、こうして構成されたプラズマ処理装置１０の使用例について説明する。まず、真空チャンバー１２内に静電チャックヒーター２０を設置した状態で、ウエハーＷを静電チャック２２のウエハー載置面２２ａに載置する。そして、真空チャンバー１２内を真空ポンプにより減圧して所定の真空度になるように調整し、静電チャック２２の静電電極２４に直流電圧をかけてクーロン力又はジョンソン・ラーベック力を発生させ、ウエハーＷを静電チャック２２のウエハー載置面２２ａに吸着固定する。また、ウエハー載置面２２ａ上の図示しない突起に支持されたウエハーＷとウエハー載置面２２ａとの間にＨｅガスを導入する。次に、真空チャンバー１２内を所定圧力（例えば数１０〜数１００Ｐａ）の反応ガス雰囲気とし、この状態で、真空チャンバー１２内の上部電極６０と静電チャック２２の静電電極２４との間に高周波電圧を印加し、プラズマを発生させる。なお、静電電極２４には静電気力を発生させるための直流電圧と高周波電圧の両方が印加されるものとしたが、高周波電圧は静電電極２４の代わりに冷却板３０に印加されるものとしてもよい。そして、発生したプラズマによってウエハーＷの表面がエッチングされる。制御装置５０には、予めウエハーＷの目標温度Ｔが設定されている。目標温度Ｔは、オペレータが入力装置５２を操作して設定したものである。制御装置５０は、内周側温度センサーＳ１の出力値が目標温度Ｔと一致するように内周側抵抗発熱体２６に電力を供給すると共に、外周側温度センサーＳ２の出力値が目標温度Ｔと一致するように外周側抵抗発熱体２８に電力を供給する。つまり、内周側抵抗発熱体２６と外周側抵抗発熱体２８は個別に制御される。
【００２１】
このようにしてウエハーＷをプラズマで処理する場合、ウエハーＷは両発熱体２６，２８によって加熱されると共にプラズマによっても加熱される（プラズマ入熱）。また、ウエハーＷの熱は静電チャック２２及び接着層４０を介して冷却板３０に移動する。図２に示すように、ウエハーＷはウエハー載置面２２ａよりもやや大きいため、ウエハーＷの外周縁周辺はウエハー載置面Ｗからはみ出している。このため、ウエハーＷの外周縁周辺では熱が冷却板３０に移動しにくく、中央部に比べて高温になりやすい。この点を考慮して、本実施形態では、接着層４０に設けられた外周側連通穴４８の直径を内周側連通穴４６の直径よりも大きくしている。具体的には、外周側連通穴４８の直径を内周側連通穴４６の直径の１．１〜１．６倍となるようにしている。こうすることにより、静電チャック２２のうち外周側連通穴４８に面する部分は、内周側連通穴４６に面する部分に比べて熱が冷却板３０へ移動しにくくなる。すると、静電チャック２２の裏面のうち外周側連通穴４８に面する部分の温度が内周側連通穴４６に面する部分より高くなる。このため、外周側温度センサーＳ２は、外周側ゾーンＺ２の平均温度よりも高めの温度を出力するようになり、外周側抵抗発熱体２８に供給される電力は、その高めの温度が目標温度と一致するように出力を小さくするように制御される。つまり、外周側ゾーンＺ２はプラズマ入熱により内周側ゾーンＺ１と比べて高温になりやすいものの、外周側温度センサーＳ２がより高い温度を検出するので、外周側抵抗発熱体２８による外周側ゾーンＺ２の加熱は内周側抵抗発熱体２６による内周側ゾーンＺ１の加熱よりも控えめになる。そのため、静電チャック全体としてみたときに温度分布が小さくなり、ウエハーＷの均熱性が向上する。
【００２２】
以上詳述した実施形態によれば、内周側抵抗発熱体２６と外周側抵抗発熱体２８とを備えた静電チャックヒーター２０において、ウエハーＷを載置してプラズマ処理を実施した場合にウエハーＷを均熱性よく制御することができる。
【００２３】
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。
【００２４】
例えば、上述した実施形態では、静電チャックヒーター２０を内周側ゾーンＺ１と外周側ゾーンＺ２の２つに分割して各ゾーンＺ１，Ｚ２に各抵抗発熱体２６，２８を配置したが、図４の静電チャックヒーター１２０のように、内周側ゾーンＺ１と中間ゾーンＺ３と外周側ゾーンＺ２の３つに分割して、各ゾーンＺ１〜Ｚ３に抵抗発熱体を配置してもよい。この場合、冷却板３０には内周側センサー穴３６と中間センサー穴３７と外周側センサー穴３８とを形成し、接着層４０には内周側連通穴４６と中間連通穴４７と外周側連通穴４８とを形成する。各センサー穴３６，３７，３８は同じ直径の穴とする。一方、内周側連通穴４６の直径は内周側センサー穴３６と同等とし、中間連通穴４７は内周側連通穴４６の直径と同じか大きくなるようにし、外周側連通穴４８の直径は中間連通穴４７の直径の１．１〜１．６倍となるようにする。こうすれば、３ゾーンに分割された場合でも、ウエハーＷを載置してプラズマ処理を実施した場合にウエハーＷを均熱性よく制御することができる。なお、ゾーンの数は４つ以上でもよい。
【００２５】
上述した実施形態では、外周側連通穴４８の直径が内周側連通穴４６の直径の１．１〜１．６倍となるようにしたが、外周側連通穴４８と内周側連通穴４６の直径を同じ大きさとし、外周側センサー穴３８の直径が内周側センサー穴３６の直径の１．１〜１．６倍となるようにしてもよい。この場合も、静電チャック２２のうち外周側連通穴４８に面する部分は、内周側連通穴４６に面する部分に比べて熱が冷却板３０へ移動しにくくなる。その結果、外周側温度センサーＳ２は、外周側ゾーンＺ２の実際の温度よりも高めの温度を出力するようになり、外周側抵抗発熱体２８に供給される電力は、その高めの温度が目標温度と一致するように制御される。
【００２６】
あるいは、（１）外周側連通穴４８の直径が内周側連通穴４６の直径の１．１〜１．６倍となるようにし、且つ、（２）外周側センサー穴３８の直径が内周側センサー穴３６の直径の１．１〜１．６倍となるようにしてもよい。前記（１），（２）のいずれか一方だけではウエハーＷの均熱性が十分に向上しなかった場合には、前記（１），（２）の両方を採用することによりウエハーの均熱性が一層向上する。
【実施例】
【００２７】
［静電チャックヒーター（比較例１，２及び実施例１〜６）］
比較例１，２及び実施例１〜６（下記表１参照）で用いた静電チャックヒーター２０の具体的構成を以下に示す。なお、静電チャックヒーター２０の製法については、例えば実用新案登録第３１５５８０２号の実施例１を参照。
【００２８】
静電チャック２２として、アルミナセラミック製のプレートに、ＷＣとアルミナの混合物からなる静電電極２４、内周側抵抗発熱体２６及び外周側抵抗発熱体２８を埋設したものを使用した。静電チャック２２のサイズは、直径２９７ｍｍ、厚さ４ｍｍとした。また、内周側ゾーンＺ１は、静電チャック２２と同じ中心を持つ半径１２０ｍｍの円形領域とし、外周側ゾーンＺ２は、静電チャック２２と同じ中心を持つ半径１２０ｍｍの円と半径１４８．５ｍｍの円に囲まれた環状領域とした。
【００２９】
冷却板３０として、アルミニウム製のプレートを使用した。冷却板３０のサイズは、直径３３０ｍｍ、厚さ２０ｍｍとした。また、半径１００ｍｍの円周上の１カ所に直径６ｍｍの内周側センサー穴３６を設け、半径１３５ｍｍの円周上の１カ所に直径６ｍｍの外周側センサー穴３８を設けた。
【００３０】
接着層４０として、絶縁性のシリコーン樹脂層を使用した。接着層４０のサイズは、直径２９７ｍｍ、厚さ０．２ｍｍとした。また、内周側センサー穴３６と対向する位置に直径６ｍｍの内周側連通穴４６を設け、外周側センサー穴３８と対向する位置に外周側連通穴４８を設けた。外周側連通穴４８の直径は、表１に示すように、内周側連通穴４６の直径の１〜１．７倍とした。
【００３１】
［試験方法］
比較例１，２及び実施例１〜６の静電チャックヒーター２０をプラズマ処理装置１０（図１参照）にセットし、ウエハー載置面２２ａに温度測定用ウエハーを載せた。温度測定用ウエハーとしては、直径３００ｍｍのシリコンウエハーの中心点、直径１４５ｍｍの円周上の１２点、直径２９０ｍｍの円周上の１２点に、それぞれ熱電対が埋め込まれたものを用いた。各円周上の複数の測定点は、等間隔に並んでいた。真空チャンバー１２の内圧は１０Ｐａ未満に設定し、冷却板３０の冷媒通路に循環させる冷媒の温度は２０℃に設定した。各ゾーンＺ１，Ｚ２の目標温度は６０℃に設定した。また、ウエハー載置面２２ａに２０ＴｏｒｒのＨｅガスを導入した。ウエハーＷにはプラズマ入熱の代わりにランプで加熱し、１０００Ｗ相当の熱を与えた。制御装置５０により各センサーＳ１，Ｓ２の出力値が目標温度と一致するように各抵抗発熱体２６，２８に供給する電力を制御したときの外周側の平均温度Ｔoutから内周側の平均温度Ｔinを引いた温度差ΔＴ（＝Ｔout−Ｔin）を求めた。その結果を表１に示す。なお、内周側の平均温度Ｔinは、温度測定用ウエハーのうち内周側ゾーンＺ１に設置された熱電対の測定値の平均であり、外周側の平均温度Ｔoutは、外周側ゾーンＺ２に設置された熱電対の測定値の平均である。
【００３２】
【表１】
2014132560.tif 000003
【００３３】
比較例１，２及び実施例１〜６において、プラズマ入熱を疑似したランプ入熱によりウエハーＷが加熱されると、ウエハーＷの外周縁周辺はウエハー載置面２２ａからはみ出しているため熱が逃げにくく、中央部に比べて高温になりやすい。比較例１のように、外周側連通穴４８の直径を内周側連通穴４６の直径と同じにした場合（径の比率＝１）、温度差ΔＴは６．８℃であった。これは、ウエハーＷの外周縁周辺の熱が逃げにくかったことを示している。これに対して、実施例１〜６のように、外周側連通穴４８の直径を内周側連通穴４６の直径よりも大きくした場合（径の比率＝１．１〜１．６）、温度差ΔＴは−５．７〜４．５℃であり、比較例１に比べて均熱性が向上した。その理由は以下のとおりである。すなわち、静電チャック２２のうち外周側連通穴４８に面する部分は、外周側連通穴４８の直径が大きいため、内周側連通穴４６に面する部分に比べて熱が冷却板３０へ移動しにくくなる。すると、外周側温度センサーＳ２は、外周側ゾーンＺ２の実際のウエハー載置面の温度よりも高めの温度を出力するようになり、外周側抵抗発熱体２８に供給される電力は、その高めの温度が目標温度と一致するように制御される。つまり、外周側ゾーンＺ２はランプ入熱により内周側ゾーンＺ１と比べて高温になりやすいものの、外周側温度センサーＳ２がより高い温度を検出するので、外周側抵抗発熱体２８による外周側ゾーンＺ２の加熱は内周側抵抗発熱体２６による内周側ゾーンＺ１の加熱よりも控えめになる。そのため、静電チャックウエハー全体としてみたときに温度分布が小さくなり、ウエハーの均熱性が向上したと考えられる。なお、径の比率が１．３を超えると、外周側の平均温度Ｔoutが内周側の平均温度Ｔinよりも低くなり、温度差ΔＴが負の値になった。また、径の比率が１．１〜１．５の範囲であれば、温度差ΔＴが±５℃の範囲内に収まるため均熱性が高いといえる。比較例２のように径の比率を１．７にした場合には、ウエハーのうち外周側連通穴４８に対向する位置が特異点になってしまい、温度差ΔＴが比較例１よりも悪化した。
【００３４】
［静電チャックヒーター（比較例３及び実施例７〜１２）］
比較例３及び実施例７〜１２で用いた静電チャックヒーター２０の具体的構成は、比較例１の外周側センサー穴３８の直径を、表２に示すように、内周側センサー穴３６の直径の１．１〜１．７倍にした以外は、比較例１と同じである。
【００３５】
［試験方法］
比較例３及び実施例７〜１２についても、上述した試験方法と同様にして温度差ΔＴを求めた。その結果を表２に示す。なお、表２には、便宜上、比較例１の結果も示す。
【００３６】
【表２】
2014132560.tif 000004
表２から明らかなように、実施例７〜１２つまり外周側センサー穴３８の直径が内周側センサー穴３６の直径の１．１〜１．６倍の場合には、比較例１に比べて均熱性が向上した。その理由は、実施例１〜６と同じである。なお、径の比率が１．３を超えると、外周側の平均温度Ｔoutが内周側の平均温度Ｔinよりも低くなり、温度差ΔＴが負の値になった。また、径の比率が１．１〜１．５の範囲であれば、温度差ΔＴが±５℃の範囲内に収まるため均熱性が高いといえる。比較例３のように径の比率を１．７にした場合には、ウエハーのうち外周側センサー穴３８に対向する位置が特異点になってしまい、温度差ΔＴが比較例１よりも悪化した。
【符号の説明】
【００３７】
１０  プラズマ処理装置、１２  真空チャンバー、１４  反応ガス導入路、１６  排気通路、２０  静電チャックヒーター、２２  静電チャック、２２ａ  ウエハー載置面、２４  静電電極、２６  内周側抵抗発熱体、２８  外周側抵抗発熱体、３０  冷却板、３６  内周側センサー穴、３７  中間センサー穴、３８  外周側センサー穴、４０  接着層、４６  内周側連通穴、４７  中間連通穴、４８  外周側連通穴、５０  制御装置、５２  入力装置、５４  電源装置、６０  上部電極、１２０  静電チャックヒーター、Ｚ１  内周側ゾーン、Ｚ２  外周側ゾーン、Ｚ３  中間ゾーン、Ｓ１  内周側温度センサー、Ｓ２  外周側温度センサー。
【図１】
2014132560.tif 000005
【図２】
2014132560.tif 000006
【図３】
2014132560.tif 000007
【図４】
2014132560.tif 000008