(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウェハ載置面を有するセラミック基体と、
前記セラミック基体に内蔵され、前記ウェハ載置面の全体にわたって配線された抵抗発熱体と、
前記セラミック基体の内部に形成され、前記ウェハ載置面の全体にわたって冷却ガスが通過するよう形成された冷却通路と、
前記セラミック基体のうち前記ウェハ載置面と反対側の面から前記冷却通路に向かって前記冷却ガスを導入するガス導入路と、
を備えたセラミックヒータであって、
前記ガス導入路には、前記ガス導入路を通過してきた冷却ガスが前記セラミック基体に突き当たるのを回避する回避部が設けられ、
前記回避部は、前記ガス導入路を通過してきた冷却ガスが突き当たる衝突面と、前記衝突面の背面に設けられた段差部とを備え、前記段差部と前記セラミック基体との間にはスペースが形成されている、
セラミックヒータ。
【請求項２】
ウェハ載置面を有するセラミック基体と、
前記セラミック基体に内蔵され、前記ウェハ載置面の全体にわたって配線された抵抗発熱体と、
前記セラミック基体の内部に形成され、前記ウェハ載置面の全体にわたって冷却ガスが通過するよう形成された冷却通路と、
前記セラミック基体のうち前記ウェハ載置面と反対側の面から前記冷却通路に向かって前記冷却ガスを導入するガス導入路と、
を備えたセラミックヒータであって、
前記ガス導入路には、前記ガス導入路を通過してきた冷却ガスが前記セラミック基体に突き当たるのを回避する回避部が設けられ、
前記ガス導入路と前記冷却通路との連結箇所では、前記ガス導入路のガス噴出口の断面積の方が前記冷却通路の断面積よりも小さくなるように形成されている、
セラミックヒータ。
【請求項３】
前記回避部は、前記ガス導入路を前記冷却通路に沿うようにカーブさせることにより形成されている、
請求項２に記載のセラミックヒータ。
【請求項４】
前記冷却通路は、複数の分割通路で構成され、前記回避部は、前記ガス導入路のうち各分割通路と連結する箇所に設けられている、
請求項１〜３のいずれか１項に記載のセラミックヒータ。
【請求項５】
前記分割通路は、前記ウェハ載置面を所定数の扇形領域に等分割したときの各扇形領域に対応して設けられた通路である、
請求項４に記載のセラミックヒータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セラミックヒータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、セラミックヒータとしては、ウェハ載置面を有するセラミック基体と、そのセラミック基体に内蔵された抵抗発熱体と、セラミック基体の内部に形成された冷却通路と、セラミック基体のうちウェハ載置面と反対側の面から冷却通路に向かって冷却ガスを導入するガス導入路とを備えたものが知られている（例えば特許文献１の段落００２４〜００２５参照）。こうしたセラミックヒータは、例えばウェハをプラズマで処理する際に用いられる。プラズマで処理する場合、プラズマからウェハへの入熱によってウェハの温度が上昇するため、抵抗発熱体のオンオフ制御や電流制御だけではウェハを所望の温度に維持することができないことがある。そのような場合、ウェハの温度を低くするために、窒素ガスやアルゴンガスなどの不活性ガスを冷却ガスとしてガス導入路から冷却通路に導入する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−１４２５６４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、上述したセラミックヒータでは、冷却通路に導入した冷却ガスに起因してウェハの温度にムラが生じることがあった。すなわち、上述したセラミックヒータでは、冷却通路は、セラミック基体内でウェハ設置面に沿う方向に形成されているのに対して、ガス導入路は、ウェハ載置面と直交する方向に形成されている。そのため、ガス導入路を通過してきた冷却ガスが冷却通路内の壁面（つまりセラミック基体）に突き当たる。その場合、冷却ガスが突き当たる箇所は他の箇所に比べて過度に冷却され、ウェハの温度にムラが生じる。
【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、ウェハ載置面に大きな温度差を生じさせることなく冷却することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のセラミックヒータは、
ウェハ載置面を有するセラミック基体と、
前記セラミック基体に内蔵され、前記ウェハ載置面の全体にわたって配線された抵抗発熱体と、
前記セラミック基体の内部に形成され、前記ウェハ載置面の全体にわたって冷却ガスが通過するよう形成された冷却通路と、
前記セラミック基体のうち前記ウェハ載置面と反対側の面から前記冷却通路に向かって前記冷却ガスを導入するガス導入路と、
を備えたセラミックヒータであって、
前記ガス導入路には、前記ガス導入路を通過してきた冷却ガスが前記セラミック基体に突き当たるのを回避する回避部が設けられている
ものである。
【０００７】
このセラミックヒータでは、抵抗発熱体によってウェハ載置面に載置されたウェハを加熱し、ガス導入路から冷却通路へ導入される冷却ガスによってウェハ載置面に載置されたウェハを冷却する。ここで、ガス導入路には、ガス導入路を通過してきた冷却ガスがセラミック基体に突き当たるのを回避する回避部が設けられている。冷却ガスがセラミック基体に突き当たると、その突き当たった箇所が過度に冷却されるが、ここでは回避部が設けられているため、そのような過度に冷却される箇所は生じない。したがって、ウェハ載置面に大きな温度差を生じさせることなく冷却することができる。
【０００８】
本発明のセラミックヒータにおいて、前記回避部は、前記ガス導入路を前記冷却通路に沿うようにカーブさせることにより形成されていてもよい。こうすれば、ガス導入路から冷却通路へ導入される冷却ガスが冷却通路内で突き当たることがないため、過度に冷却される箇所が生じにくくなる。
【０００９】
本発明のセラミックヒータにおいて、前記回避部は、前記ガス導入路を通過してきた冷却ガスが突き当たる衝突面と、前記衝突面の背面に設けられた段差部とを備え、前記段差部と前記セラミック基体との間にはスペースが形成されていてもよい。こうすれば、冷却ガスは衝突面に突き当たるため、この衝突面は過度に冷却されることがあるが、その衝突面の背面に設けられた段差部とセラミック基体との間にはスペースが存在するため、衝突面の温度はスペースを介してセラミック基体に伝わる。したがって、セラミック基体は過度に冷却された衝突面の影響を受けにくい。
【００１０】
本発明のセラミックヒータにおいて、前記冷却通路は、複数の分割通路で構成され、前記回避部は、前記ガス導入路のうち各分割通路と連結する箇所に設けられていてもよい。冷却ガスは冷却通路を通過している間に熱を帯びるため、冷却通路の出口付近では、入口と比べて冷却効率が劣る。しかし、ここでは冷却通路を複数の分割通路で構成しているため、各分割通路をみると入口と出口とで温度差が生じるものの、複数に分割されていない場合に比べてその温度差は小さくなる。
【００１１】
こうした場合において、前記分割通路は、前記ウェハ載置面を所定数の扇形領域に等分割したときの各扇形領域に対応して設けられた通路としてもよい。こうすれば、各分割通路は同じ大きさの扇形領域を冷却することになるため、扇形領域ごとに温度差が生じにくい。なお、等分割とは、正確に等しくなるように分割されている場合のほか、社会通念上等しいと考えられる程度に分割されている場合も含む。
【００１２】
本発明のセラミックヒータにおいて、前記ガス導入路と前記冷却通路との連結箇所では、前記ガス導入路のガス噴出口の断面積の方が前記冷却通路の断面積よりも小さくなるように形成されていてもよい。ガス導入路のガス噴出口の断面積が冷却通路の断面積と同じ場合には、ガス導入路から冷却通路に入った途端に冷却ガスが冷却通路の壁に接触しやすいため、連結箇所の温度低下を招きやすい。しかし、ガス導入路のガス噴出口の断面積が冷却通路の断面積より小さい場合には、ガス導入路から冷却通路に入ったとしても冷却ガスは直進性が維持されるため、冷却通路の壁にすぐに接触することはなく、連結箇所の温度低下を招きにくい。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】半導体製造装置用部材１０の縦断面図である。
【図２】Ａ−Ａ断面図である。
【図３】半導体製造装置用部材６０の縦断面図である。
【図４】Ｂ−Ｂ断面図である。
【図５】セラミックディスク７６の下面図である。
【図６】分岐ノズル８８の説明図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）はＣ−Ｃ断面図である。
【図７】第１実施形態の変形例の説明図である。
【図８】第２実施形態の変形例の説明図である。
【図９】実施例１のウェハ載置面の温度分布図である。
【図１０】比較例１の半導体製造装置用部材の縦断面図である。
【図１１】比較例１のウェハ載置面の温度分布図である。
【図１２】実施例２のウェハ載置面の温度分布図である。
【図１３】実施例３のウェハ載置面の温度分布図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
［第１実施形態］
図１は半導体製造装置用部材１０の縦断面図、図２はＡ−Ａ断面図（ガス導入路３４は図示略）である。なお、説明中、上下、左右、前後を用いることがあるが、これは相対的な位置関係を表すのに用いているだけであるから、例えば上を下に、左を右に、前を後に置き換えても構わない。
【００１５】
半導体製造装置用部材１０は、セラミックヒータ２０と、このセラミックヒータ２０の下面に接合された中空のシャフト４０とを備えている。
【００１６】
セラミックヒータ２０は、ウェハ載置面２２ａを有するセラミック基体２２と、このセラミック基体２２に内蔵された抵抗発熱体２８と、セラミック基体２２の内部に形成された冷却通路３０と、冷却通路３０に冷却ガスを導入するガス導入路３４とを備えている。
【００１７】
セラミック基体２２は、窒化アルミニウムやアルミナなどに代表されるセラミック材料からなる円盤状のプレートである。このセラミック基体２２は、一対のセラミックディスク２４，２６を接合したものである。上方のセラミックディスク２４には、抵抗発熱体２８が埋設されている。下方のセラミックディスク２６の上面には、冷却通路用の溝３２が形成されている。この溝３２は、上方のセラミックディスク２４の下面と下方のセラミックディスク２６の上面とが接合されることにより冷却通路３０となる。
【００１８】
抵抗発熱体２８は、一端２８ａから一筆書きの要領でウェハ載置面２２ａの全体にわたって配線されたあと他端２８ｂに至るように形成されている。なお、一端２８ａと他端２８ｂには図示しない給電線を介して電力が供給される。この給電線は、シャフト４０の中空内部に配設される。
【００１９】
冷却通路３０は、ウェハ載置面２２ａの全体にわたって冷却ガスが通過するように形成されている。この冷却通路３０を構成する溝３２は、図２に示す形状に形成されている。すなわち、溝３２は、セラミック基体２２の中心から半径方向に沿って外周の近傍まで延び、そこから周方向に沿って約１周したあとＵターンし、再び周方向に沿って約１周するというパターンを繰り返し、最終的に中心に戻るように形成されている。この溝３２のうちシャフト４０の中空内部に面する中央部３２ｃは、セラミックディスク２６を上下方向に貫通している。この中央部３２ｃは、冷却通路３０を構成しない。図２において、白抜き矢印の部分が冷却通路３０のガス入口３０ａ（つまりガス導入路３４との連結箇所）、黒抜き矢印の部分がガス出口３０ｂになっている。
【００２０】
ガス導入路３４は、シャフト４０の中空内部を下方からセラミック基体２２に向かって伸びるガスパイプ３６と、このガスパイプ３６の先端に設けられたノズル３８とを備えている。こうしたガス導入路３４は、例えばＳＵＳやインコネルによって形成されている。ガスパイプ３６の先端側は、カーブ部分３６ａで冷却通路３０に沿うようにカーブして、方向が約９０°変わっている。このカーブ部分３６ａが存在しているため、ガス導入路３４を通過してきた冷却ガスは、セラミック基体２２に突き当たることが回避される。このカーブ部分３６ａが本発明の回避部に相当する。また、ノズル３８は、冷却通路３０のガス入口３０ａに固定されている。ノズル３８のガス噴出口の断面積は、冷却通路３０の断面積よりも小さくなるように形成されている。
【００２１】
次に、半導体製造装置用部材１０の製造例について説明する。まず、セラミックディスク２４，２６の原料となるセラミック原料粉を用意する。セラミックディスク２４は、金型内で抵抗発熱体２８をセラミック原料粉に埋設し、そのセラミック原料粉を加圧して円盤状のセラミック成形体とし、そのセラミック成形体をホットプレス焼成することにより得られる。あるいは、２枚のセラミック成形体を作製し、その間に抵抗発熱体２８を挟み込んだものをホットプレス焼成してセラミックディスク２４としてもよいし、１枚のセラミック焼結体と１枚のセラミック成形体を作製し、その間に抵抗発熱体２８を挟み込んだものをホットプレス焼成してセラミックディスク２４としてもよい。また、セラミックディスク２６は、セラミック原料粉を円盤状に成形し、それをホットプレス焼成して焼結体としたあと、その上面に研削加工又はブラスト加工で溝３２を形成することにより得られる。続いて、セラミックディスク２４，２６を固相接合することにより、セラミック基体２２を得る（固相接合の詳細は、特開平８−７３２８０号公報を参照）。なお、固相接合だけでなく、ロウ接合（ＴＣＢ接合を含む）も適用できる。続いて、セラミック基体２２の下面中央にシャフト４０を接合する。最後に、先端にノズル３８を有しカーブ部分３６ａが形成されたガスパイプ３６をシャフト４０の中空内部の下方から上に向かって挿入し、ノズル３８を冷却通路３０のガス入口３０ａに差し込んで固定する。
【００２２】
次に、半導体製造装置用部材１０の使用例について説明する。半導体製造装置用部材１０は、例えばウェハをプラズマ処理する際に用いられる。その場合、まず、セラミックヒータ２０のウェハ載置面２２ａにウェハを載置し、ウェハの温度が設定温度（例えば２００〜３００℃）となるように、抵抗発熱体２８への電流を制御したり、冷却通路３０への冷却ガスの供給量を制御したりする。具体的には、抵抗発熱体２８によってウェハ載置面２２ａに載置されたウェハを加熱し、ガス導入路３４から冷却通路３０へ導入される冷却ガスによってウェハ載置面２２ａに載置されたウェハを冷却する。ここで、本実施形態では、ガス導入路３４を構成するガスパイプ３６にカーブ部分３６ａが存在しているため、ガス導入路３４を通過してきた冷却ガスは、セラミック基体２２に突き当たることが回避される。
【００２３】
以上説明した本実施形態の半導体製造装置用部材１０によれば、ガス導入路３４を通過してきた冷却ガスは、セラミック基体２２に突き当たることが回避されているため、ウェハ載置面２２ａに大きな温度差を生じさせることなく冷却することができる。すなわち、冷却ガスがセラミック基体２２に突き当たると、その突き当たった箇所が過度に冷却されるが、ここでは突き当たることが回避されているため、そのような過度に冷却される箇所は生じない。
【００２４】
また、冷却通路３０のガス入口３０ａでは、ガス導入路３４のノズル３８のガス噴出口の断面積は、冷却通路３０の断面積よりも小さいため、この点でもガス入口３０ａでの温度低下を招きにくい。すなわち、両方の断面積の大きさが同じ場合には、冷却ガスはガス導入路３４から冷却通路３０に入った途端に冷却通路３０の壁に接触するため、ガス入口３０ａの温度低下を招きやすい。しかし、本実施形態では、ガス導入路３４のノズル３８のガス噴出口の断面積は、冷却通路３０の断面積よりも小さいため、ガス導入路３４から冷却通路３０に入った冷却ガスは直進性がある程度維持される。そのため、冷却ガスが冷却通路３０の壁にすぐに接触することはなく、ガス入口３０ａでの温度低下を招きにくい。
【００２５】
［第２実施形態］
図３は半導体製造装置用部材６０の縦断面図、図４はＢ−Ｂ断面図（ガス導入路８４は図示略）、図５はセラミックディスク７６の下面図、図６は分岐ノズル８８の説明図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）はＣ−Ｃ断面図である。
【００２６】
半導体製造装置用部材６０は、セラミックヒータ７０と、このセラミックヒータ７０の下面に接合された中空のシャフト９０とを備えている。
【００２７】
セラミックヒータ７０は、ウェハ載置面７２ａを有するセラミック基体７２と、このセラミック基体７２に内蔵された抵抗発熱体７８と、セラミック基体７２の内部に形成された冷却通路８０と、冷却通路８０に冷却ガスを導入するガス導入路８４とを備えている。
【００２８】
セラミック基体７２は、窒化アルミニウムやアルミナなどに代表されるセラミック材料からなる円盤状のプレートである。このセラミック基体７２は、一対のセラミックディスク７４，７６を接合したものである。上方のセラミックディスク７４には、抵抗発熱体７８が埋設されている。下方のセラミックディスク７６の上面には、冷却通路用の溝８２が形成されている。この溝８２は、上方のセラミックディスク７４の下面と下方のセラミックディスク７６の上面とが接合されることにより冷却通路８０となる。
【００２９】
抵抗発熱体７８は、一端７８ａから一筆書きの要領でウェハ載置面７２ａの全体にわたって配線されたあと他端７８ｂに至るように形成されている。なお、一端７８ａと他端７８ｂには図示しない給電線を介して電力が供給される。この給電線は、シャフト９０の中空内部に配設される。
【００３０】
冷却通路８０は、ウェハ載置面７２ａの全体にわたって冷却ガスが通過するように形成されている。この冷却通路８０を構成する溝８２は、図４に示す形状に形成されている。この溝８２のうちシャフト９０の中空内部に面している溝幅の狭い十字状の中央部８２ｃは、分岐ノズル８８が嵌め込まれる箇所であるため、冷却通路８０を構成しない。つまり、冷却通路８０は、溝８２のうち中央部８２ｃを除いた溝幅の広い部分となる。また、冷却通路８０は、ウェハ載置面７２ａを４つの扇形領域に等分割し、各扇形領域に形成された分割通路８１によって構成されている。各分割通路８１は、十字状の中央部８２ｃとの接続箇所８１ａから半径方向に沿って外周の近傍まで延び、そこから周方向に沿って約４分の１周したあとＵターンし、再び周方向に沿って約４分の１周するというパターンを繰り返し、最終的に中心近傍の終端８１ｂに至るように形成されている。十字状の中央部８２ｃは、セラミックディスク７６を上下方向に貫通している（図５参照）。また、各分割通路８１の終端８１ｂも、セラミックディスク７６を上下方向に貫通している（図５参照）。
【００３１】
ガス導入路８４は、シャフト９０の中空内部を下方からセラミック基体７２に向かって直線的に伸びるガスパイプ８６と、このガスパイプ８６の先端に設けられた分岐ノズル８８とを備えている。こうしたガス導入路８４は、例えばＳＵＳやインコネルによって形成されている。分岐ノズル８８は、図６に示すように、上から見た形状が十字状であり、下面中央に上下方向に延びるガスパイプ８６の先端が連結され、そこから前後左右の４方向に分岐している。分岐ノズル８８の上面には、ザグリすなわち段差部８８ａが設けられ、図３の部分拡大図に示すように、段差部８８ａとセラミック基体７２（セラミックディスク７４）との間にはスペースＳが存在している。ガスパイプ８６を下から上へ流れる冷却ガスは、段差部８８ａの内側である衝突面８８ｂに衝突するが、スペースＳが存在しているため、セラミック基体７２に突き当たることが回避される。この段差部８８ａ及び衝突面８８ｂが本発明の回避部に相当する。また、分岐ノズル８８は、溝８２の十字状の中央部８２ｃに嵌め込まれた状態で固定されている。分岐ノズル８８のガス噴出口の断面積は、冷却通路８０の断面積よりも小さくなるように形成されている。
【００３２】
半導体製造装置用部材６０の製造例については、第１実施形態とほぼ同じであるため、ここではその説明を省略する。
【００３３】
次に、半導体製造装置用部材６０の使用例について説明する。半導体製造装置用部材６０は、例えばウェハをプラズマ処理する際に用いられる。その場合、まず、セラミックヒータ７０のウェハ載置面７２ａにウェハを載置し、ウェハの温度が設定温度（例えば２００〜３００℃）となるように、抵抗発熱体７８への電流を制御したり、冷却通路８０への冷却ガスの供給量を制御したりする。具体的には、抵抗発熱体７８によってウェハ載置面７２ａに載置されたウェハを加熱し、ガス導入路８４から冷却通路８０へ導入される冷却ガスによってウェハ載置面７２ａに載置されたウェハを冷却する。ここで、本実施形態のセラミックヒータ７０は、図３の部分拡大図に示すように、ガス導入路８４を通過してきた冷却ガスが突き当たる分岐ノズル８８の衝突面８８ｂと、衝突面８８ｂの背面に設けられた段差部８８ａとを備え、段差部８８ａとセラミック基体７２との間にはスペースＳが形成されている。そして、冷却ガスは、衝突面８８ｂに突き当たったあと冷却通路８０（分割通路８１）へ進入していく。そのため、衝突面８８ｂは過度に冷却されることがあるが、その衝突面８８ｂの背面に設けられた段差部８８ａとセラミック基体７２との間にはスペースＳが存在するため、衝突面８８ｂの温度はスペースＳを介してセラミック基体７２に伝わる。
【００３４】
以上説明した本実施形態の半導体製造装置用部材６０によれば、ガス導入路８４を通過してきた冷却ガスは、セラミック基体７２に突き当たることが回避されているため、ウェハ載置面７２ａに大きな温度差を生じさせることなく冷却することができる。すなわち、冷却ガスは衝突面８８ｂに突き当たるため、この衝突面８８ｂは過度に冷却されることがあるが、段差部８８ａとセラミック基体７２との間にはスペースＳが存在するため、衝突面８８ｂの温度はスペースＳを介してセラミック基体７２に伝わる。したがって、セラミック基体７２は過度に冷却された衝突面８８ｂの影響を受けにくく、ウェハ載置面７２ａに大きな温度差を生じさせることなく冷却することができる。
【００３５】
また、冷却通路８０は、４つの分割通路８１で構成されているため、各分割通路８１をみると入口と出口とで温度差が生じるものの、複数に分割されていない場合に比べてその温度差は小さくなる。
【００３６】
更に、分割通路８１は、ウェハ載置面７２ａを４つの扇形領域に等分割したときの各扇形領域に対応して設けられており、同じ大きさの扇形領域を冷却することになるため、扇形領域ごとに温度差が生じにくい。
【００３７】
更にまた、各分割通路８１と分岐ノズル８８との連結箇所では、分岐ノズル８８のガス噴出口の断面積は、分割通路８１の断面積よりも小さいため、この点でも連結箇所での温度低下を招きにくい。その理由は、第１実施形態で説明した通りである。
【００３８】
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。
【００３９】
例えば、上述した第１実施形態において、ガス導入路３４の代わりに、図７に示すような第２実施形態のガス導入路８４と類似のガス導入路１３４を採用してもよい。この場合、ガスパイプ１３６を下から上へ通過してきた冷却ガスは、ノズル１３８の衝突面１３８ｂに衝突するため衝突面１３８ｂは過度に冷却されやすい。しかし、衝突面１３８ｂの背面に設けられた段差部１３８ａとセラミック基体２２（セラミックディスク２４）との間にはスペースＳが存在している。そのため、衝突面１３８ｂの温度はスペースＳを介してセラミック基体７２のセラミックディスク２４に伝わる。したがって、セラミック基体７２は過度に冷却された衝突面１３８ｂの影響を受けにくい。また、ノズル１３８のガス噴出口の断面積は、冷却通路３０の断面積より小さくなるように形成されているため、この点でも連結箇所での温度低下を招きにくい。
【００４０】
上述した第２実施形態において、ガス導入路８４の代わりに、図８に示すような第１実施形態のガス導入路３４と類似のガス導入路１８４を採用してもよい。この場合、ガス導入路１８４は、シャフト９０の中空内部を下方からセラミック基体２２に向かって伸びて先端側が４つに分岐しているガスパイプ１８６と、このガスパイプ１８６の各先端に設けられたノズル１８８とを備えている。ガスパイプ１８６の各分岐部は、カーブ部分１８６ａで冷却通路８０の各分割通路８１に沿うようにカーブして、方向が約９０°変わっている。このカーブ部分１８６ａが存在しているため、ガス導入路１８４を通過してきた冷却ガスは、セラミック基体２２に突き当たることが回避される。また、ノズル１８８のガス噴出口の断面積は、分割通路８１の断面積より小さくなるように形成されているため、この点でも連結箇所での温度低下を招きにくい。
【００４１】
上述した第１及び第２実施形態では、セラミックヒータ２０，７０のセラミック基体２２，７２に抵抗発熱体２８，７８を内蔵したが、それに加えて、静電チャックとして機能させるための静電電極を内蔵したり、プラズマを発生させるための高周波電極を内蔵したりしてもよい。
【００４２】
上述した第１及び第２実施形態では、抵抗発熱体２８，７８を一筆書きの要領でウェハ載置面２２ａ，７２ａの全面にわたって配線したが、ウェハ載置面２２ａを複数の領域に分割して各領域ごとに一筆書きの要領で抵抗発熱体を配線してもよい。
【実施例】
【００４３】
［実施例１］
第１実施形態の半導体製造装置用部材１０を作製した。セラミック基体２２は、直径が３５０ｍｍ、厚さが２０ｍｍのものを使用し、シャフト４０は、高さが２００ｍｍ、外径が４０ｍｍ、内径が３４ｍｍ、フランジの外径が７０ｍｍのものを使用した。冷却通路３０は、断面が矩形で、幅を１０ｍｍ、深さを５ｍｍとし、ノズル３８は、内径を３ｍｍとした。この半導体製造装置用部材１０において、ウェハ載置面２２ａの表面温度が２００℃になるように抵抗発熱体２８への電流と冷却通路３０への冷却ガスの供給量を制御し、そのときのウェハ載置面２２ａの温度分布を計測した。その結果を図９に示す。図９には、冷却通路３０（溝３２）及びガス入口３０ａも併せて示した。図９から明らかなように、冷却通路３０のガス入口３０ａの周囲は温度が若干低くなる傾向がみられたが、温度レンジは４℃であった。
【００４４】
［比較例１］
第１実施形態の半導体製造装置用部材１０において、ガスパイプ３６及びノズル３８の代わりに、図１０に示すように、冷却通路３０のガス入口３０ａにシャフト４０の周壁の内部を上下方向に貫通するガス導入路２３４を連結し、冷却通路３０のガス出口３０ｂにシャフト４０の周壁の内部を上下方向に貫通するガス排出路２３５を連結したものを用意した。セラミック基体２２やシャフト４０、冷却通路３０の寸法は実施例１と同じとし、ガス導入路２３４は内径を５ｍｍとした。そして、実施例１と同様にして温度分布を計測した。その結果を図１１に示す。図１１にも、冷却通路３０（溝３２）及びガス入口３０ａを併せて示した。図１１から明らかなように、冷却通路３０のうち冷却ガスがセラミック基体に突き当たる部分（ガス入口３０ａの近傍）は、温度が極度に低下した。そのため、温度レンジは７℃であった。
【００４５】
比較例１では、ガス導入路２３４から供給される冷却ガスはセラミック基体２２に突き当たるため、その突き当たった箇所が極度に冷却されてしまい、その結果、温度レンジが大きな値になった。これに対して、実施例１では、ガス導入路３４から供給される冷却ガスはセラミック基体２２に突き当たることがないこと、また、ノズル３８のガス噴出口の断面積は冷却通路３０の断面積よりも小さく、冷却ガスが冷却通路３０の壁にすぐに接触することがないこと等により、温度レンジが小さく抑えられた。
【００４６】
［実施例２］
実施例１と同様にして、第１実施形態の半導体製造装置用部材１０を作製した。但し、ノズルは、内径２ｍｍとした。そして、実施例１と同様にして温度分布を計測した。その結果を図１２に示す。図１２にも、冷却通路３０（溝３２）及びガス入口３０ａを併せて示した。図１２から明らかなように、冷却通路３０のガス入口３０ａの周囲は温度が若干低くなる傾向がみられたが、温度レンジは実施例１よりも小さく、３℃であった。このように実施例１よりも温度レンジが小さくなったのは、ノズル３８のガス噴出口の断面積が一層小さくなったことで、冷却ガスの直進性が顕著となり、冷却ガスが冷却通路３０の壁に接触するまでの区間が伸びたからだと考えられる。
【００４７】
［実施例３］
第２実施形態の半導体製造装置用部材６０を作製した。セラミック基体７２は、直径が３５０ｍｍ、厚さが２０ｍｍのものを使用し、シャフト９０は、高さが２００ｍｍ、外径が４０ｍｍ、内径が３４ｍｍ、フランジの外径が７０ｍｍのものを使用した。冷却通路８０は、断面が矩形で、幅を１０ｍｍ、深さを５ｍｍとし、分岐ノズル８８は、内径を２ｍｍとした。そして、実施例１と同様にして温度分布を計測した。その結果を図１３に示す。図１３には、冷却通路８０（溝８２）、分割通路８１も併せて示した。図１３から明らかなように、各分割通路８１の入口の周囲は温度が若干低くなる傾向がみられたが、温度レンジは実施例１，２よりも小さく、１．２℃であった。その原因は、実施例１，２と同様、ガス導入路８４から供給される冷却ガスはセラミック基体７２に突き当たることがないことや、分岐ノズル８８のガス噴出口の断面積は冷却通路８０の断面積よりも小さく、冷却ガスが冷却通路８０の壁にすぐに接触することがないことにあるが、加えて、以下の原因が考えられる。すなわち、冷却通路８０を４つの分割通路８１に分割したため、冷却ガスの温度が分割通路８１を通過中に上昇しにくくなり、分割通路８１の出口付近での冷却効率が向上したからだと考えられる。なお、実施例３において、ウェハ載置面をイン領域（円盤状のウェハ載置面と中心を共通にする小円領域）とアウト領域（小円領域の外側の環状領域）とに分け、各領域ごとに抵抗発熱体を配線することにより、イン領域とアウト領域とを独立に温度制御できる構造（２ゾーン構造）とした場合、温度レンジは０．８℃となり、均熱性が一層向上した。
【００４８】
［実施例４］
実施例３では、冷却通路８０を４つの分割通路８１に分けて構成したが、実施例４では、冷却通路を６つの分割通路に分けて構成した。具体的には、ウェハ載置面を６つの扇形領域に等分割し、６つの扇形領域のそれぞれに分割通路を設けた。また、分岐ノズルは、６方向に放射状に分岐したものを用いた。そうしたところ、温度分布では、１９０．２℃、１９０．６℃、１９１℃の３つの温度の等高線がウェハ載置面と中心を共通にする同心円状に現れた。温度レンジは０．８℃であり、実施例３に比べて均熱性が更に向上した。なお、実施例４においても、上述した２ゾーン構造とした場合、温度レンジは一層向上する。
【符号の説明】
【００４９】
１０  半導体製造装置用部材、２０  セラミックヒータ、２２  セラミック基体、２２ａ  ウェハ載置面、２４，２６  セラミックディスク、２８  抵抗発熱体、２８ａ  一端、２８ｂ  他端、３０  冷却通路、３０ａ  ガス入口、３０ｂ  ガス出口、３０ｃ  中心部、３２  溝、３４  ガス導入路、３６  ガスパイプ、３６ａ  カーブ部分、３８  ノズル、４０  シャフト、６０  半導体製造装置用部材、７０  セラミックヒータ、７２  セラミック基体、７２ａ  ウェハ載置面、７４，７６  セラミックディスク、７８  抵抗発熱体、７８ａ  一端、７８ｂ  他端、８０  冷却通路、８１  分割通路、８１ａ  接続箇所、８１ｂ  終端、８２  溝、８２ｃ  中央部、８４  ガス導入路、８６  ガスパイプ、８８  分岐ノズル、８８ａ  段差部、８８ｂ  衝突面、９０  シャフト、１３４  ガス導入路、１３６  ガスパイプ、１３８  ノズル、１３８ａ  段差部、１３８ｂ  衝突面、１８４  ガス導入路、１８６  ガスパイプ、１８６ａ  カーブ部分、１８８  ノズル、２３４  ガス導入路、２３５  ガス排出路、Ｓ  スペース
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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