(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を支持する支持面を上面に有する基材と、
前記基材に埋設された複数の電極と、
前記基材の下面に取り付けられ、断熱性材料からなり、全体として中空部を有する円筒形状である基材支持部材と、
前記基材支持部材の周壁に形成され、それぞれが、上下方向に貫通する１つの貫通孔を挿通して、前記電極と電気的に接続された給電ロッド又は給電ワイヤとを備え、
前記基材支持部の前記中空部の径は前記貫通孔の径よりも大きいことを特徴とする基板支持装置。
【請求項２】
前記基材支持部材の下面に取り付けられ、上下方向に貫通し、前記給電ロッド又は給電ワイヤが挿通された貫通孔を有する蓋部材を備え、
前記給電ロッド又は給電ワイヤと前記蓋部材の貫通孔との隙間、及び、前記基材支持部材と前記蓋部材との隙間が閉塞されていることを特徴とする請求項１に記載の基板支持装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウエハなどの基板を支持する基板支持装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造装置では、セラミックス基材に半導体ウエハを支持して加熱するセラミックスヒータなどの基板支持装置が様々なプロセス処理で用いられる。
【０００３】
半導体レイアウトの微細化に伴い、プロセス温度の厳重な管理が求められ、セラミックス基材に埋設された電極を複数に分割して、独立に流す電流を制御するマルチゾーンヒータが一般化している。そして、近年では、電極を８つに分割した８ゾーンヒータ、電極を１０つに分割した１０ゾーンヒータなども存在している。
【０００４】
このようなセラミックスヒータにおいては、１つの電極に対して、一対の給電ロッドが必要であり、例えば、特許文献１に示されるように、電極に接続固定された端子（接続部材）に給電ロッドがそれぞれ接続され、これら給電ロッドはセラミックス基材の下面に固定された中空のシャフト内を挿通している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−４９４２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、８ゾーンヒータ、１０ゾーンヒータなどのマルチゾーンヒータでは、給電ロッドは、多数となり、シャフト内に互いに接触することなく配置することが困難になっている。
【０００７】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、多数の電極にそれぞれ良好に給電することが可能な給電構造を有する基板支持装置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】
【０００８】
本発明の第１の基板支持装置は、基板を支持する支持面を上面に有する基材と、前記基材に埋設された複数の電極と、前記基材の下面に取り付けられ、断熱性材料からなり、全体として中空部を有する円筒形状である基材支持部材と、前記基材支持部材の周壁に形成され、それぞれが、上下方向に貫通する１つの貫通孔を挿通して、前記電極と電気的に接続された給電ロッド又は給電ワイヤとを備え、前記基材支持部の前記中空部の径は前記貫通孔の径よりも大きいことを特徴とする。
【０００９】
本発明の第１の基板支持装置によれば、給電ロッド又は給電ワイヤは、断熱性材料からなる基材支持部材の周壁に形成された上下方向に貫通する１つの貫通孔にそれぞれ挿通されているので、互いに電気的に接触するおそれがない。よって、電極が多数存在しても、それぞれに給電ロッド又は給電ワイヤを介して良好に給電することが可能となる。
【００１０】
本発明の第１の基板支持装置において、前記基材支持部材の下面に取り付けられ、上下方向に貫通し、前記給電ロッド又は給電ワイヤが挿通された貫通孔を有する蓋部材を備え、前記給電ロッド又は給電ワイヤと前記蓋部材の貫通孔との隙間、及び、前記基材支持部材と前記蓋部材との隙間が閉塞されていることが好ましい。
【００１１】
この場合、給電ロッド又は給電ワイヤと蓋部材の貫通孔との隙間、及び、前記基材支持部材と前記蓋部材との隙間が閉塞されているので、基材支持部材の中空部、貫通孔を外部から遮断することが可能となる。これにより、基材と基材支持部材とを接合することがなくなるため、基材及び基材支持部材の作製が容易となる。
【００１２】
本発明の第１の参考とする基板支持装置は、基板を支持する支持面を上面に有する基材と、前記基材に埋設された電極と、前記基材の下面に取り付けられ、断熱性材料からなる中空の基材支持部材と、前記基材支持部材の内周壁面に上下方向に延在するように形成された１又は電気的に独立した複数の導電性膜と、前記電極と前記導電性膜とを電気的に接続する接続部材とを備えたことを特徴とする。
【００１３】
本発明の第１の参考とする基板支持装置によれば、断熱性材料からなる基材支持部材の内周壁面に上下方向に延在するように所定の位置に形成された１又は電気的に独立した複数の導電性膜が接続部材を介して電極に電気的に接続されるので、導電性膜同士が短絡するおそれがない。よって、電極が多数存在しても、それぞれに導電性膜を介して良好に給電することが可能となる。
【００１４】
本発明の第２の参考とする基板支持装置は、基板を支持する支持面を上面に有する基材と、前記基材に埋設された電極と、前記基材の下面に取り付けられた中空の基材支持部材と、前記基材支持部材の中空内に挿入され、断熱性材料からなる挿入部材と、前記挿入部材の部分の外周壁面に上下方向に延在するように形成された１又は電気的に独立した複数の導電性膜と、前記電極と前記導電性膜とを電気的に接続する接続部材とを備えたことを特徴とする。
【００１５】
本発明の第２の参考とする基板支持装置によれば、断熱性材料からなる挿入部材部材の外周壁面に上下方向に延在するように所定の位置に形成された１又は電気的に独立した複数の導電性膜が接続部材を介して電極に電気的に接続されるので、導電性膜同士が短絡するおそれがない。よって、電極が多数存在しても、それぞれに導電性膜を介して良好に給電することが可能となる。
【００１６】
本発明の第３の参考とする基板支持装置は、基板を支持する支持面を上面に有する基材と、前記基材に埋設された電極と、前記基材の下面に取り付けられた中空の基材支持部材と、前記基材支持部材の中空を挿通し、前記電極と電気的に接続された可撓性を有する給電ワイヤとを備えたことを特徴とする。
【００１７】
本発明の第３の参考とする基板支持装置によれば、上記特許文献１に記載されたように給電ロッドがシャフト内に挿通されている場合と異なり、給電ワイヤがシャフト内を挿通している。そして、可撓性を有する給電ワイヤは給電ロッドよりも細く、互い接触するおそれが低減される。よって、電極が多数存在しても、それぞれに給電ワイヤを介して良好に給電することが可能となる。
【００１８】
本発明の第３の参考とする基板支持装置において、前記電極及び前記給電ワイヤがそれぞれ複数存在し、前記給電ワイヤがそれぞれ接続され、導電性材料からなる複数の接続部材と、前記複数の接続部材を保持し、絶縁性材料からなる保持部材とを備えることを特徴とすることをことが好ましい。
【００１９】
この場合、保持部材が存在することにより、複数の給電ワイヤをそれぞれ電極に電気的に接続する場合と比較して、接続の容易化を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【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の模式断面図。
【図２】本発明の第１の実施形態の変形に係るセラミックスヒータの模式断面図。
【図３】本発明の第１の参考形態に係るセラミックスヒータの模式断面図。
【図４】本発明の第２の参考形態に係るセラミックスヒータの模式断面図。
【図５】本発明の第３の参考形態に係るセラミックスヒータの模式断面図。
【図６】本発明の第３の参考形態の変形に係るセラミックスヒータの模式断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
（第１の実施形態）
本発明の基板支持装置の第１の実施形態に係るセラミックスヒータ１００について、図１を参照して説明する。
【００２２】
セラミックスヒータ１００は、基材１０、電極２０、基材支持部材（シャフト）３０及び給電ロッド４０を備えている。
【００２３】
本実施形態では、セラミックスヒータ１００は、電極２０が発熱抵抗体（ヒータ）として機能し、この発熱抵抗体に給電ロッド４０から電圧が印加されることによって発生する熱により、基材１０の上面である支持面に支持される半導体ウエハ等の基板を加熱する。
【００２４】
ただし、本発明の基板支持装置は、電極２０に給電ロッド４０から電圧が印加されることによって発生するクーロン力により、基材１０の表面に基板を吸引する静電チャックであってもよい。
【００２５】
また、本発明の基板支持装置は、表面に近い電極２０が静電チャック電極として機能し、表面から離れた電極２０が発熱抵抗体として機能するヒータ機能付きの静電チャックであってもよい。
【００２６】
なお、基材１０の表面の上に、保護層などが形成されていてもよい。また、基材１０内に、冷却構造を設けてもよい。
【００２７】
基材１０は、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）又はイットリア（Ｙ２Ｏ３）等のセラミックス焼結体などからなっている。ただし、基材１０は、セラミックスヒータ又は静電チャックの基材の材料として使用される素材からなるものであればよい。
【００２８】
基材１０は、例えば高純度（例えば純度９９．９％以上）の窒化アルミニウム粉末、必要に応じてこれに適量の酸化イットリウム粉末などの焼結助剤が添加された混合原料粉末を成形した成形体をホットプレス焼結することにより形成されたセラミックス焼結体から形成されている。
【００２９】
そして、セラミックス焼結体の間に電極２０を挟んでホットプレスすることにより、メッシュ金属や金属箔からなる電極２０が基材１０中に埋め込まれている。ただし、埋め込みの方法は、これに限定されない。例えば、電極２０の材料となる金属粉末を前記混合原料の間に挟み込んで、全体をホットプレスしてもよい。また、セラミックス焼結体の接合面に凹部を形成して電極２０を埋め込み、その後、セラミックス焼結体同士を接合材で接合してもよい。
【００３０】
電極２０は、タングステン、モリブデン、これら合金、白金、チタンなどの金属からなり、薄板、薄膜、メッシュ状、線状などのものである。
【００３１】
基材支持部材３０は、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）又はイットリア（Ｙ２Ｏ３）等のセラミックス焼結体などの断熱性を有する素材からなり、全体として中空を有する大略円筒形状に形成されている。
【００３２】
本実施形態では、電極２０は、互いに電気的に独立して複数存在している。このような電極２０に供給する電圧を独立して制御することが可能となっており、セラミックスヒータ１００はマルチゾーンヒータとなっている。このように複数の電極２０に供給する電圧をそれぞれ独立して制御するためには、各電極２０に一対の給電構造を設ける必要が生じる。よって、マルチゾーンヒータでは、電気的に独立した電極２０の２倍の数の給電ロッド４０を必要とする。なお、電極２０は、基材１０内の異なる高さに埋設してもよい。
【００３３】
基材支持部材３０は、基材１０の下面に取り付けられている。基材支持部材３０は、中間部３１に比べて拡径した拡径部３２を上端に有している。そして。この拡径部３２の上面と基材１０との下面との接触面を接合面として接合されている。この接合は、セラミック接合材やロウ材などで固定するものであっても、ボルト及びナットなどを用いて締結するものであってもよい。
【００３４】
基材支持部材３０は、接合面の反対側（下側）の端部も、中間部３１に比べて拡径した拡径部３３を有している。そして、Ｏリング５１を介して、蓋部材５０に固定されている。この固定は、例えば、ボルト及びナットなどを用いた締結するものであればよい。これにより、基材支持部材３０外の真空雰囲気を良好に維持することが可能である。
【００３５】
そして、基材支持部材３０は、その周壁３４に、軸線方向（図１の上下方向）に亘って貫通する貫通孔３５が、給電ロッド４０の本数と同じ数だけ互いに離間して形成されている。
【００３６】
給電ロッド４０は、チタン（Ｔｉ）、ニッケル（Ｎｉ）などの耐熱性、耐酸性及び導電性の優れた金属から形成されており、本実施形態では、丸棒状となっている。給電ロッド４０は、その下端側に図示しない電源が電気的に接続されている。
【００３７】
給電ロッド４０は、その先端面が電極２０の裏面と接触した状態でロウ付けなどによって固定され、これらの電気的な接続が図られている。ただし、電極２０と給電ロッド４０の電気的な接続はこれに限定されず、公知のセラミックスヒータで用いられる接続構造であればよい。例えば、電極２０の裏面に端子を固定し、この端子に給電ロッド４０の先端を取り外し可能に固定してもよい。
【００３８】
各給電ロッド４０は、それぞれ１本ずつ、基材支持部材３０の周壁３４に形成された貫通孔３５を挿通している。そのため、給電ロッド４０同士が電気的に接触するおそれがない。よって、電極２０が多数存在し、それに応じて給電ロッド４０が多数本であっても、給電ロッド４０を介して電極２０に良好に給電することが可能となる。
【００３９】
（第１の実施形態の変形）
図２に示すように、セラミックスヒータ１００において、蓋部材５０に上下方向に貫通し、給電ロッド４０が１本ずつそれぞれ挿通される貫通孔５２を形成し、この貫通孔５２と給電ロッド４０との隙間をシール剤などの閉塞部材５３で閉塞させ、拡径部３３と蓋部材５０をＯリング５１を介して固定してもよい。
【００４０】
これにより、基材１０と基材支持部材３０を接合することがなくなるため、基材１０及び基材支持部材３０の作製が容易となり、更には基材支持部材３０外の真空雰囲気を良好に維持することが可能となる。
【００４１】
なお、図示しないが、セラミックスヒータ１００において、給電ロッド４０に代えて、可撓性を有する給電ワイヤを用いてもよい。
【００４２】
（第１の参考形態）
本発明の基板支持装置の第１の参考形態に係るセラミックスヒータ１００Ａについて、図３を参照して説明する。このセラミックスヒータ１００Ａは、上述したセラミックスヒータ１００と類似するので、相違点についてのみ説明する。
【００４３】
セラミックスヒータ１００Ａは、基材１０、電極２０、基材支持部材（シャフト）３０Ａ、導電性膜６０及び接続部材７０を備えている。基材支持部材３０Ａは、基材支持部材３０とは異なり、その周壁３４Ａに貫通孔３５は形成されていない。
【００４４】
導電性膜６０は、基材支持部材３０Ａの内周壁面に上下方向に延在するように、電気的に独立した電極２０の２倍の枚数だけ、電気的に独立して形成されている。導電性膜６０は、チタン（Ｔｉ）、ニッケル（Ｎｉ）などの導電性材料をメッキ法、溶射法などによって形成すればよい。なお、図示しないが、導電性膜６０が形成された基材支持部材３０Ａの内周壁面を全面に亘って、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、石英（ＳｉＯ２）などの絶縁性材料を塗布、溶射などによって覆い、導電性膜６０の保護と電気的な独立の確保を図ることが好ましい。
【００４５】
接続部材７０は、電極２０と導電性膜６０とを電気的に接続するものである。接続部材７０は、例えば、導電性を有するワイヤからなり、電極２０及び導電性膜６０にそれぞれロウ付けなどで固定されたものであってもよい。
【００４６】
セラミックスヒータ１００Ａにおいては、導電性膜６０が接続部材７０を介してそれぞれ電極２０に電気的に接続されるが、導電性膜６０は絶縁性材料からなる基材支持部材３０の内周壁面の所定の位置に形成されるため、隣接する電極同士が接触し短絡するおそれがない。よって、電極２０が多数存在しても、それぞれに導電性膜６０を介して良好に給電することが可能となる。
【００４７】
（第２の参考形態）
本発明の基板支持装置の第２の参考形態に係るセラミックスヒータ１００Ｂについて、図４を参照して説明する。このセラミックスヒータ１００Ｂは、上述したセラミックスヒータ１００，１００Ａと類似するので、相違点についてのみ説明する。
【００４８】
セラミックスヒータ１００Ａは、基材１０、電極２０、基材支持部材（シャフト）３０Ａ、導電性膜６０Ｂ及び挿入部材８０を備えている。
【００４９】
挿入部材８０は、基材支持部材３０と同じ又は同様な断熱性材料からなる略円筒形状であり、基材支持部材３０の中空内に挿入された状態で、基材１０の下面にロウ付けなどによって固定されている。
【００５０】
そして、導電性膜６０Ｂは、挿入部材８０の外周壁面に上下方向に延在するように、電気的に独立した電極２０の２倍の枚数だけ、電気的に独立して形成されている。導電性膜６０Ｂは、導電性膜６０と同様に形成すればよい。また、図示しないが、導電性膜６０Ｂが形成された挿入部材８０の外周壁面を全面に亘って絶縁性材料によって覆い、導電性膜６０Ｂの保護と、電気的な独立の確保を図ることが好ましい。
【００５１】
セラミックスヒータ１００Ｂにおいては、導電性膜６０Ｂが接続部材７０を介してそれぞれ電極２０に電気的に接続されるが、導電性膜６０Ｂは絶縁性材料からなる挿入部材８０の外周壁面の所定の位置に形成されているので、隣接する電極同士が接触し短絡するおそれがない。よって、電極２０が多数存在しても、それぞれに導電性膜６０Ｂを介して良好に給電することが可能となる。
【００５２】
そして、基材支持部材３０Ａの内周壁面に導電性膜６０を形成するよりも、挿入部材８０の外周壁面に導電性膜６０Ｂを形成することのほうが容易である。
【００５３】
（第３の参考形態）
本発明の基板支持装置の第３の参考形態に係るセラミックスヒータ１００Ｃについて、図５を参照して説明する。このセラミックスヒータ１００Ｃは、上述したセラミックスヒータ１００と類似するので、相違点についてのみ説明する。
【００５４】
セラミックスヒータ１００Ｃは、基材１０、電極２０、基材支持部材３０Ａ及び給電ワイヤ９０を備えている。
【００５５】
給電ワイヤ９０は、太いために可撓性を有さない給電ロッド４０とは異なり、例えば直径０．５ｍｍ以上２．０ｍｍ以下と細く、可撓性を有する。
【００５６】
給電ワイヤ９０は、電気的に独立した電極２０の２倍の本数だけ、電気的に独立して存在しており、基材支持部材３０Ａの中空を挿通している。なお、多数のゾーンを有するマルチゾーンヒータの場合、それぞれの電極２０に供給する電力は小さくなり、給電ロッド４０に代えて給電ワイヤ９０を使用することが可能となり得る。また、特定のゾーンの電極２０と電気的に接続される給電ロッド４０のみを給電ワイヤ９０に代えてもよい。
【００５７】
給電ワイヤ９０の先端部は、それぞれ電極２０と電気的に接続されている。本参考形態では、電極２０の裏面にロウ付けなどで固定された端子９１に、それぞれロウ付けなどによって固定されている。ただし、給電ワイヤ９０の先端部と電極２０との電気的な接続構造はこれに限定されない。
【００５８】
セラミックスヒータ１００Ｃにおいては、上記特許文献１に記載されたように給電ロッドが基板支持部材内に挿通されている場合と異なり、給電ワイヤ９０が基材支持部材３０Ａ内を挿通している。そして、給電ワイヤ９０は給電ロッドよりも細いので、互い接触するおそれが低減される。よって、電極２０が多数存在しても、それぞれ給電ワイヤ９０を介して良好に給電することが可能となる。
【００５９】
（第３の参考形態の変形）
図６に示すように、セラミックスヒータ１００Ｃにおいて、給電ワイヤ９０がそれぞれ接続された複数の接続部材９２と、これら接続部材９２を保持する保持部材９３を備えていてもよい。
【００６０】
接続部材９２は、例えば、チタン（Ｔｉ）、ニッケル（Ｎｉ）など金属から形成されている。接続部材９２は、その先端が電極２０の裏面と接触し、その後端部がロウ付けなどによって給電ワイヤ９０の先端部と固定されている。
【００６１】
保持部材９３は、例えば、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、石英（ＳｉＯ２）などのセラミックスからなる絶縁性材料から形成されており、各接続部材９２を保持可能に構成されている。保持部材９３に、各接続部材９２が固定されているものであっても、取り外し可能であってもよい。
【００６２】
このような保持部材９３が存在することにより、複数の給電ワイヤ９０をそれぞれ電極に電気的に接続する場合と比較して、接続の容易化を図ることが可能となる。例えば、保持部材９３を電極２０側に押し付けることにより、ワンタッチで接続部材９２と電極２０とが接触して、この状態が維持されるように構成すればよい。
【符号の説明】
【００６３】
１０…基材、  ２０…電極、  ３０，３０Ａ…基材支持部材、  ３１…中間部、  ３２，３３…拡径部、  ３４，３４Ａ…周壁、  ３５…貫通孔、  ４０…給電ロッド、  ５０…蓋部材、  ５１…Ｏリング、  ５２…貫通孔、  ６０，６０Ｂ…導電性膜、  ７０…接続部材、  ８０…挿入部材、  ９０…給電ワイヤ、  ９１…端子、  ９２…接続部材、  ９３…保持部材、  １００，１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ…セラミックスヒータ（基板支持装置）。
【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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