(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一主面に板状試料を載置する載置面を有するとともに静電吸着用電極を備えた静電チャック部と、
前記静電チャック部に対し前記載置面とは反対側に配置され前記静電チャック部を冷却する温度調節用ベース部と、
前記静電チャック部と前記温度調節用ベース部との間、または静電チャック部の内部に層状に配置されたヒータエレメントと、を備え、
前記温度調節用ベース部は、厚み方向に貫通する複数の貫通孔を有し、
前記ヒータエレメントは、円形領域に配置される帯状の部材であり、円弧状を呈し平面視で前記円形領域の周方向に延在する複数の第１部材と、前記円形領域の径方向に延在し２つの前記第１部材を接続する第２部材と、を有し、
前記複数の貫通孔は、第１の貫通孔を含み、
前記ヒータエレメントのうち前記第１の貫通孔と平面的に重なる前記第２部材は、前記第１部材よりも幅広く設けられている静電チャック装置。
【請求項２】
前記第１の貫通孔の内部に、前記ヒータエレメントの温度を測定する温度センサーが設けられている請求項１に記載の静電チャック装置。
【請求項３】
前記複数の貫通孔は、第２の貫通孔を含み、
前記ヒータエレメントのうち前記第２の貫通孔の開口部を取り囲む部分は、前記開口部側が内側になるように湾曲している請求項１または２に記載の静電チャック装置。
【請求項４】
前記第２の貫通孔の内部に、前記一主面から前記板状試料を持ち上げるリフトピンが挿入される請求項３に記載の静電チャック装置。
【請求項５】
前記ヒータエレメントの端部には給電用端子が設けられ、
前記ヒータエレメントのうち前記給電用端子を取り囲む部分は、前記給電用端子側が内側になるように湾曲している請求項１から４のいずれか１項に記載の静電チャック装置。
【請求項６】
前記ヒータエレメントは、分離された複数の部材からなり、それぞれが個々に温度制御可能である請求項１から５のいずれか１項に記載の静電チャック装置。
【請求項７】
複数の前記第１部材は、前記円形領域において同心円状に複数列配列し、
２つの第１部材と、前記２つの第１部材を接続する前記第２部材と、において、
一方の第１部材と、前記一方の第１部材から径方向に２ｎ＋１番目（ｎ＝１，２…の整数）の列に配置された他方の第１部材とは、互いに周方向の同じ側の端部において前記第２部材で接続され、
一方の第１部材と、前記一方の第１部材から径方向に２ｎ番目（ｎ＝１，２…の整数）の列に配置された他方の第１部材とは、互いに周方向の逆側の端部において前記第２部材で接続されている請求項１から６のいずれか１項に記載の静電チャック装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静電チャック装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
プラズマエッチング装置、プラズマＣＶＤ装置等のプラズマを用いた半導体製造装置においては、従来から、試料台に簡単にウエハを取付け、固定するとともに、このウエハを所望の温度に維持する装置として静電チャック装置が使用されている。
【０００３】
プラズマエッチング装置において、静電チャック装置に固定されたウエハにプラズマを照射すると、ウエハの表面温度が上昇する。この表面温度の上昇を抑えるために、静電チャック装置の温度調節用ベース部に水等の冷却媒体を循環させてウエハを下側から冷却しているが、この際、ウエハの面内で温度差が生じうる。
【０００４】
例えば、ウエハの中心部では温度が高くなり、周縁側では温度が低くなる。更に、プラズマエッチング装置の構造や方式の違い等により、プラズマの生成状態が変化するのでウエハの面内で温度差が生じる。また、ウエハに各種の成膜を行う装置にしても成膜条件や成膜室内の雰囲気制御に影響を受けてウエハの面内で温度差が生じる。
【０００５】
そこで、静電チャック部と温度調節用ベース部との間にヒータ部材を取り付けたヒータ機能付き静電チャック装置が提案されている（特許文献１）。このような静電チャック装置によれば、ウエハの面内において相対的に低温となっている領域を加熱することができるため、ウエハの面内に生じうる温度差を低減することが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−３００４９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述のように、静電チャック装置に載置されたウエハは、プラズマやヒータにより加熱されると共に、温度調節用ベース部により冷却される。しかし、温度調節用ベース部には、例えば、ウエハの載置・離脱に用いるリフトピンが挿入される貫通孔が複数形成されている。温度調節用ベース部において、このような貫通孔が形成された位置では、貫通孔が形成されていない位置と熱の伝わり方が異なる。そのため、ウエハは、温度調節用ベース部の貫通孔と重なる位置において温度差を生じやすかった。
【０００８】
同様に、温度調節用ベース部の形状・設計に起因して、ウエハに温度差を生じやすい位置が複数存在していた。
【０００９】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、ウエハの面内温度差を低減させることが可能な新規な構造の静電チャック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】
【００１０】
上記の課題を解決するため、本発明の一態様は、一主面に板状試料を載置する載置面を有するとともに静電吸着用電極を備えた静電チャック部と、前記静電チャック部に対し前記載置面とは反対側に配置され前記静電チャック部を冷却する温度調節用ベース部と、前記静電チャック部と前記温度調節用ベース部との間、または静電チャック部の内部に層状に配置されたヒータエレメントと、を備え、前記温度調節用ベース部は、厚み方向に貫通する複数の貫通孔を有し、前記ヒータエレメントは、円形領域に配置される帯状の部材であり、円弧状を呈し平面視で前記円形領域の周方向に延在する複数の第１部材と、前記円形領域の径方向に延在し２つの前記第１部材を接続する第２部材と、を有し、前記ヒータエレメントのうち第１の貫通孔と平面的に重なる前記第２部材は、前記第１部材よりも幅広く設けられている静電チャック装置を提供する。
【００１１】
本発明の一態様においては、前記第１の貫通孔の内部に、前記ヒータエレメントの温度を測定する温度センサーが設けられている構成としてもよい。
【００１２】
本発明の一態様においては、前記ヒータエレメントのうち第２の貫通孔の開口部を取り囲む部分は、前記開口部側が内側になるように湾曲している構成としてもよい。
【００１３】
本発明の一態様においては、前記第２の貫通孔の内部に、前記一主面から前記板状試料を持ち上げるリフトピンが挿入される構成としてもよい。
【００１４】
本発明の一態様においては、前記ヒータエレメントの端部には給電用端子が設けられ、前記ヒータエレメントのうち前記給電用端子を取り囲む部分は、前記給電用端子側が内側になるように湾曲している構成としてもよい。
【００１５】
本発明の一態様においては、前記ヒータエレメントは、分離された複数の部材からなり、それぞれが個々に温度制御可能である構成としてもよい。
【００１６】
本発明の一態様においては、複数の前記第１部材は、前記円形領域において同心円状に複数列配列し、２つの第１部材と、前記２つの第１部材を接続する前記第２部材と、において、一方の第１部材と、前記一方の第１部材から径方向に２ｎ＋１番目（ｎ＝１，２…の整数）の列に配置された他方の第１部材とは、互いに周方向の同じ側の端部において前記第２部材で接続され、一方の第１部材と、前記一方の第１部材から径方向に２ｎ番目（ｎ＝１，２…の整数）の列に配置された他方の第１部材とは、互いに周方向の逆側の端部において前記第２部材で接続されている構成としてもよい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、ウエハの面内温度差を低減させることが可能な新規な構造の静電チャック装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態の静電チャック装置を示す断面図である。
【図２】静電チャック装置に設けられるヒータエレメントのパターンの一例を示す平面図である。
【図３】ヒータエレメントを構成する主ヒータについての説明図である。
【図４】温度調節用ベース部について平面視した模式図である。
【図５】設置孔と平面的に重なるヒータの模式図である。
【図６】ヒータの模式図である。
【図７】ピン挿通孔の近傍に配置されたヒータの模式図である。
【図８】湾曲するヒータの発熱の様子を示す説明図である。
【図９】貫通孔の近傍に配置されたヒータの模式図である。
【図１０】貫通孔の近傍に配置されたヒータの模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図１〜図１０を参照しながら、本発明の実施形態に係る静電チャック装置について説明する。なお、以下の全ての図面においては、図面を見やすくするため、各構成要素の寸法や比率などは適宜異ならせてある。
【００２０】
図１は、本発明の第１実施形態の静電チャック装置を示す断面図であり、この形態の静電チャック装置１は、一主面（上面）側を載置面とした円板状の静電チャック部２と、この静電チャック部２の下方に設けられて静電チャック部２を所望の温度に調整する厚みのある円板状の温度調節用ベース部３と、静電チャック部２と温度調節用ベース部３の間に介挿されたヒータエレメント５を備えている。
【００２１】
また、静電チャック部２と温度調節用ベース部３とは、静電チャック部２と温度調節用ベース部３の間に設けられた接着剤層８を介して接着されている。
【００２２】
静電チャック部２は、上面を半導体ウエハ等の板状試料Ｗを載置する載置面１１ａとした載置板１１と、この載置板１１と一体化され該載置板１１の底部側を支持する支持板１２と、これら載置板１１と支持板１２との間に設けられた静電吸着用電極（静電吸着用内部電極）１３および静電吸着用電極１３の周囲を絶縁する絶縁材層１４と、を有している。
【００２３】
載置板１１および支持板１２は、重ね合わせた面の形状を同じくする円板状のものであり、酸化アルミニウム−炭化ケイ素（Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＣ）複合焼結体、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）焼結体、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）焼結体、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）焼結体等の機械的な強度を有し、かつ腐食性ガスおよびそのプラズマに対する耐久性を有する絶縁性のセラミックス焼結体からなる。
【００２４】
載置板１１の載置面１１ａには、直径が板状試料の厚みより小さい突起部１１ｂが複数所定の間隔で形成され、これらの突起部１１ｂが板状試料Ｗを支える。
【００２５】
載置板１１、支持板１２、静電吸着用電極１３および絶縁材層１４を含めた全体の厚み、即ち、静電チャック部２の厚みは一例として０．７ｍｍ以上かつ５．０ｍｍ以下に形成されている。
【００２６】
例えば、静電チャック部２の厚みが０．７ｍｍを下回ると、静電チャック部２の機械的強度を確保することが難しくなる。静電チャック部２の厚みが５．０ｍｍを上回ると、静電チャック部２の熱容量が大きくなり、載置される板状試料Ｗの熱応答性が劣化し、静電チャック部の横方向の熱伝達の増加により、板状試料Ｗの面内温度を所望の温度パターンに維持することが難しくなる。なお、ここで説明した各部の厚さは一例であって、前記範囲に限るものではない。
【００２７】
静電吸着用電極１３は、電荷を発生させて静電吸着力で板状試料Ｗを固定するための静電チャック用電極として用いられるもので、その用途によって、その形状や、ｖ大きさが適宜調整される。
【００２８】
静電吸着用電極１３は、酸化アルミニウム−炭化タンタル（Ａｌ２Ｏ３−Ｔａ４Ｃ５）導電性複合焼結体、酸化アルミニウム−タングステン（Ａｌ２Ｏ３−Ｗ）導電性複合焼結体、酸化アルミニウム−炭化ケイ素（Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＣ）導電性複合焼結体、窒化アルミニウム−タングステン（ＡｌＮ−Ｗ）導電性複合焼結体、窒化アルミニウム−タンタル（ＡｌＮ−Ｔａ）導電性複合焼結体、酸化イットリウム−モリブデン（Ｙ２Ｏ３−Ｍｏ）導電性複合焼結体等の導電性セラミックス、あるいは、タングステン（Ｗ）、タンタル（Ｔａ）、モリブデン（Ｍｏ）等の高融点金属により形成されることが好ましい。
【００２９】
静電吸着用電極１３の厚みは、特に限定されるものではないが、例えば、０．１μｍ以上かつ１００μｍ以下の厚みを選択することができ、５μｍ以上かつ２０μｍ以下の厚みがより好ましい。
【００３０】
静電吸着用電極１３の厚みが０．１μｍを下回ると、充分な導電性を確保することが難しくなる。静電吸着用電極１３の厚みが１００μｍを越えると、静電吸着用電極１３と載置板１１および支持板１２との間の熱膨張率差に起因し、静電吸着用電極１３と載置板１１および支持板１２との接合界面にクラックが入り易くなる。
【００３１】
このような厚みの静電吸着用電極１３は、スパッタ法や蒸着法等の成膜法、あるいはスクリーン印刷法等の塗工法により容易に形成することができる。
【００３２】
絶縁材層１４は、静電吸着用電極１３を囲繞して腐食性ガスおよびそのプラズマから静電吸着用電極１３を保護するとともに、載置板１１と支持板１２との境界部、すなわち静電吸着用電極１３以外の外周部領域を接合一体化するものであり、載置板１１および支持板１２を構成する材料と同一組成または主成分が同一の絶縁材料により構成されている。
【００３３】
静電吸着用電極１３には、静電吸着用電極１３に直流電圧を印加するための給電用端子１５が接続されている。給電用端子１５は、温度調節用ベース部３、接着剤層８、支持板１２を厚み方向に貫通する貫通孔１６の内部に挿入されている。給電用端子１５の外周側には、絶縁性を有する碍子１５ａが設けられ、この碍子１５ａにより金属製の温度調節用ベース部３に対し給電用端子１５が絶縁されている。
【００３４】
図では、給電用端子１５を一体の部材として示しているが、複数の部材が電気的に接続して給電用端子１５を構成していてもよい。給電用端子１５は、熱膨張係数が互いに異なる温度調節用ベース部３および支持板１２に挿入されているため、例えば、温度調節用ベース部３および支持板１２に挿入されている部分について、それぞれ異なる材料で構成することとするとよい。
【００３５】
給電用端子１５のうち、静電吸着用電極１３に接続され、支持板１２に挿入されている部分（取出電極）の材料としては、耐熱性に優れた導電性材料であれば特に制限されるものではないが、熱膨張係数が静電吸着用電極１３および支持板１２の熱膨張係数に近似したものが好ましい。例えば、Ａｌ２Ｏ３−ＴａＣなどの導電性セラミック材料からなる。
【００３６】
給電用端子１５のうち、温度調節用ベース部３に挿入されている部分は、例えば、タングステン（Ｗ）、タンタル（Ｔａ）、モリブデン（Ｍｏ）、ニオブ（Ｎｂ）、コバール合金等の金属材料からなる。
【００３７】
これら２つの部材は、柔軟性と耐電性を有するシリコン系の導電性接着剤で接続するとよい。
【００３８】
温度調節用ベース部３は、静電チャック部２を所望の温度に調整するためのもので、厚みのある円板状のものである。この温度調節用ベース部３としては、例えば、その内部に水を循環させる流路３Ａが形成された水冷ベース等が好適である。
【００３９】
この温度調節用ベース部３を構成する材料としては、熱伝導性、導電性、加工性に優れた金属、またはこれらの金属を含む複合材であれば特に制限はなく、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、アルミニウム合金、銅（Ｃｕ）、銅合金、ステンレス鋼（ＳＵＳ） 等が好適に用いられる。この温度調節用ベース部３の少なくともプラズマに曝される面は、アルマイト処理が施されているか、あるいはアルミナ等の絶縁膜が成膜されていることが好ましい。
【００４０】
また、温度調節用ベース部３は、厚み方向に貫通する複数の貫通孔を有している。貫通孔について、詳しくは後述する。
【００４１】
温度調節用ベース部３の上面側には、接着層６を介して絶縁板７が接着されている。接着層６はポリイミド樹脂、シリコン樹脂、エポキシ樹脂等の耐熱性、および、絶縁性を有するシート状またはフィルム状の接着性樹脂からなる。接着層は例えば厚み５〜１００μｍ程度に形成される。絶縁板７はポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂などの耐熱性を有する樹脂の薄板、シートあるいはフィルムからなる。
【００４２】
なお、絶縁板７は、樹脂シートに代え、絶縁性のセラミック板でもよく、またアルミナ等の絶縁性を有する溶射膜でもよい。
【００４３】
ヒータエレメント５は、図２に示すように、中心部の円環状の領域に配置された第１の主ヒータ５Ａと、この第１の主ヒータ５Ａを順次取り囲むように円環状の領域に配置された第２の主ヒータ５Ｂと、第３の主ヒータ５Ｃと、第４の主ヒータ５Ｄとからなる。図２に示すように第１〜第４の主ヒータ５Ａ〜５Ｄが配置されている領域は、円板状の静電チャック部２と同程度の大きさであることが好ましい。図２に示す円環状の領域全体が、本発明の「円形領域」に該当する。
【００４４】
なお、主ヒータ５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、５Ｄは、図２では平面視単純な円環状に描いたが、各主ヒータ５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、５Ｄは帯状のヒータを蛇行させて図２に示す円環状の領域を占めるように配置されている。このため、図１に示す断面構造では各主ヒータ５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、５Ｄを構成する帯状のヒータを個別に描いた。
【００４５】
図３は、ヒータエレメント５を構成する主ヒータ５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、５Ｄについての説明図である。ここでは、主ヒータ５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、５Ｄについて代表する符号５０を用い、「ヒータ５０」として説明する。
【００４６】
ヒータ５０は、円形領域に配置される帯状の部材であり、円弧状を呈し平面視で円形領域の周方向（図中、符号Ａで示す両矢印方向）に延在する複数の第１部材５１と、円形領域の径方向（図中、符号Ｂで示す両矢印方向）に延在し２つの第１部材５１を接続する第２部材５２と、を有している。また、ヒータ５０は、帯状形状の両末端に図１に示す給電用端子１７が接続されている。複数の第１部材５１は、円形領域において同心円状に複数列配列している。
【００４７】
第２部材５２は、円形領域の中心からの距離が異なる２つの第１部材５１を接続する。例えば、第２部材５２は、円形領域の半径の方向に延在し、２つの第１部材を接続している。なお、第２部材５２が延在する「径方向」とは、円形領域の中心を通る直線の延在方向には限定されない。円形領域の中心からの距離が異なる２つの第１部材５１を接続するならば、第２部材５２の延在方向は、正確に円形領域の半径の方向と一致していなくてもよい。
【００４８】
ヒータ５０は、一例として、厚みが０．２ｍｍ以下、好ましくは０．１ｍｍ程度の一定の厚みを有する非磁性金属薄板、例えばチタン（Ｔｉ）薄板、タングステン（Ｗ）薄板、モリブデン（Ｍｏ）薄板等をフォトリソグラフィー法やレーザー加工により所望のヒータ形状、例えば帯状の導電薄板を蛇行させた形状の全体輪郭を円環状に加工することで得られる。
【００４９】
このようなヒータ５０は、静電チャック部２に非磁性金属薄板を接着した後に、静電チャック部２の表面で加工成型することとしてもよく、静電チャック部２とは異なる位置でヒータ５０を加工成形したものを、静電チャック部２の表面に転写印刷することとしてもよい。
【００５０】
図１に戻り、ヒータエレメント５は、厚みの均一な耐熱性および絶縁性を有するシート状またはフィルム状のシリコン樹脂またはアクリル樹脂からなる接着層４により支持板１２の底面に接着・固定されている。
【００５１】
前述のようにヒータエレメント５は主ヒータ５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、５Ｄからなるが、これら個々の主ヒータ５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、５Ｄに給電するための複数本の給電用端子１７が設けられている。図２では主ヒータ５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、５Ｄの概形のみを示しているが、いずれのヒータであっても電源に接続するための導通部が各ヒータの一端側と他端側に設けられるので、主ヒータ５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、５Ｄに対し２本ずつ、合計８本の給電用端子１７が設けられている。
【００５２】
図１では説明の簡略化のために、ヒータエレメント５に接続された給電用端子１７を１本のみ描いているが、この給電用端子１７は温度調節用ベース部３と絶縁板７とそれらの周囲に存在する接着剤層８をそれらの厚さ方向に部分的に貫通するように配置されている。また、給電用端子１７の外周面には絶縁用の筒型の碍子１８が装着され、温度調節用ベース部３と給電用端子１７が絶縁されている。
【００５３】
給電用端子１７を構成する材料は先の給電用端子１５を構成する材料と同等の材料を用いることができる。
【００５４】
図１では全ての給電用端子１７を描いてはいないが、主ヒータ５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、５Ｄのいずれについても給電用端子１７が２本ずつ接続され、主ヒータ５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、５Ｄの個々に対し２本の給電用端子１７を介し図示略のスイッチ素子と電源装置が接続されて通電制御ができるようになっている。
【００５５】
これらの給電用端子１７は、それぞれ温度調節用ベース部３に形成された貫通孔３ｂを貫通するように設けられ、更に接続する相手が主ヒータ５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、５Ｄの何れかである場合は絶縁板７も貫通するように設けられている。
【００５６】
以上説明の構成により、主ヒータ５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、５Ｄのそれぞれに対し、スイッチ素子と電源の動作に応じ主ヒータ個々の通電発熱制御ができるようになっている。
【００５７】
また、ヒータエレメント５（主ヒータ５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、５Ｄ）の下面側には温度センサー２０が設けられている。図１の構造では温度調節用ベース部３と絶縁板７を厚さ方向に貫通するように設置孔２１が形成され、これらの設置孔２１の最上部に温度センサー２０が設置されている。なお、温度センサー２０はできるだけヒータエレメント５に近い位置に設置することが望ましいので、図１の構造から更に接着剤層８側に突き出るように設置孔２１を延在して形成し、温度センサー２０とヒータエレメント５とを近づけることとしてもよい。
【００５８】
温度センサー２０は一例として石英ガラス等からなる直方体形状の透光体の上面側に蛍光体層が形成された蛍光発光型の温度センサーであり、この温度センサー２０が透光性および耐熱性を有するシリコン樹脂系接着剤等によりヒータエレメント５（主ヒータ５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、５Ｄ）の下面に接着されている。
【００５９】
前記蛍光体層は、主ヒータからの発熱に応じて蛍光を発生する材料からなり、発熱に応じて蛍光を発生する材料であれば多種多様の蛍光材料を選択できるが、一例として、発光に適したエネルギー順位を有する希土類元素が添加された蛍光材料、ＡｌＧａＡｓ等の半導体材料、酸化マグネシウム等の金属酸化物、ルビーやサファイア等の鉱物から適宜選択して用いることができる。
【００６０】
主ヒータ５Ａ、５Ｂ、５Ｄに対応する温度センサー２０はそれぞれ給電用端子などと干渉しない位置であって主ヒータ５Ａ、５Ｂ、５Ｄの下面周方向の任意の位置にそれぞれ設けられている。
【００６１】
これらの温度センサー２０の蛍光から主ヒータ５Ａ〜５Ｄの温度を測定する温度計測部２２は、一例として、図１に示すように温度調節用ベース部３の設置孔２１の外側（下側）に前記蛍光体層に対し励起光を照射する励起部２３と、蛍光体層から発せられた蛍光を検出する蛍光検出器２４と、励起部２３および蛍光検出器２４を制御するとともに前記蛍光に基づき主ヒータの温度を算出する制御部２５とから構成されている。
【００６２】
さらに、静電チャック装置１は、温度調節用ベース部３から載置板１１までをそれらの厚さ方向に貫通するように設けられたピン挿通孔２８を有している。このピン挿通孔２８には、板状試料離脱用のリフトピンが挿通される。ピン挿通孔２８の内周部には筒状の碍子２９が設けられている。
【００６３】
さらに、静電チャック装置１は、温度調節用ベース部３から載置板１１までをそれらの厚さ方向に貫通するように設けられた不図示のガス穴を有している。ガス穴は、例えばピン挿通孔２８と同様の構成を採用することができる。ガス穴には、板状試料を冷却するための冷却ガスが供給される。冷却ガスは、ガス穴を介して載置面１１ａに供給され、板状試料を冷却する。
【００６４】
上述したように、温度調節用ベース部３は複数の貫通孔を有している。このような貫通孔としては、給電用端子１７，２６が設置される貫通孔３ｂ、給電用端子１５が設置される貫通孔１６、温度センサー２０が設置される設置孔２１、リフトピンが挿入されるピン挿通孔２８、不図示のガス穴が挙げられる。さらに、このような貫通孔は、内部に挿入される構成に応じて、静電チャック装置１の厚さ方向のどの位置（厚さ位置）にまで形成されているかが異なる。
【００６５】
図４は、温度調節用ベース部３について平面視した模式図であり、図４（ａ）は、図１における温度調節用ベース部３の上面（温度調節用ベース部３と接着層６との界面）から平面視した図、図４（ｂ）は図１におけるヒータエレメント５の上面から平面視した図である。
【００６６】
例えば、ピン挿通孔２８は、内部に挿通されるリフトピンが載置面１１ａから突出する必要があるため、図４（ａ）の視野および図４（ｂ）の視野の両方において開口している。図示は省略しているが、給電用端子１５が設置される貫通孔１６も同様に、図４（ａ）の視野および図４（ｂ）の視野の両方において開口している。
【００６７】
一方で、温度センサー２０が設置される設置孔２１は、内部に設置される温度センサー２０がヒータエレメント５の下方に位置するため、図４（ａ）の視野では開口しているが、図４（ｂ）の視野においては閉じている。図示は省略しているが、給電用端子１７，２６が設置される貫通孔３ｂも同様に、図４（ａ）の視野では開口しているが、図４（ｂ）の視野においては閉じている。
【００６８】
温度調節用ベース部３は、板状試料から温度調節用ベース部３の厚み方向に伝熱することで板状試料を冷却する機能を有している。しかし、温度調節用ベース部３において貫通孔が設けられている部分では、貫通孔が設けられていない部分と同様に熱を伝えることができない。さらに、図４に示すように、貫通孔の機能に応じて、厚さ方向のどの位置にまで形成されているかが異なっている。
【００６９】
これらのことから、温度調節用ベース部３においては、貫通孔が設けられている部分と、貫通孔が設けられていない部分とで、熱の伝わり方が異なり、板状試料の面内に温度差を生じさせる原因の一つとなっていた。
【００７０】
そこで、本実施形態における静電チャック装置１では、ヒータエレメント（ヒータ）のパターンを工夫することで、例えば、貫通孔の周辺において生じる板状試料の面内温度差を低減することを可能としている。
【００７１】
（設置孔２１近傍）
図５は、設置孔（第１の貫通孔）２１と平面的に重なるヒータの模式図である。図に示すように、設置孔２１と重なるヒータ５０Ａは、一対の第１部材５１Ａと、一対の第１部材５１Ａを接続する第２部材５２Ａとを有している。第１部材５１Ａと第２部材５２Ａとは、多くの位置において同じ幅となるように形成されている。
【００７２】
一対の第１部材５１Ａのうち一方の第１部材５１Ａ（図中、符号αで示す）と、一方の第１部材５１Ａから径方向（図中、符号Ｂで示す）に３番目（２ｎ＋１（ｎ＝１）番目）の列に配置された他方の第１部材５１Ａ（図中、符号βで示す）とは、互いに周方向（図中、符号Ａで示す）の同じ側の端部において第２部材５２Ａで接続されている。なお、類似構成として、上述したｎが１以上の整数であるものも採用可能である。
【００７３】
また、第２部材５２Ａは、設置孔２１と平面的に重なっており、第２部材５２Ａにおいて設置孔２１と重なる部分は、第１部材５１Ａよりも広い幅の拡大部５５が設けられている。
【００７４】
設置孔２１が設けられている部分では、温度調節用ベース部３の厚さ方向に熱が伝わりにくく、板状試料を冷却しにくい。そのため、従来の静電チャック装置においては、設置孔２１と平面的に重なる位置において、板状試料は目標温度よりも高くなり易く、周囲と温度差を生じやすくなっていた。
【００７５】
対して、本実施形態の静電チャック装置１では、設置孔２１と平面的に重なる位置の第２部材５２Ａが周囲の第１部材５１Ａよりも幅広い拡大部５５が形成されている。ヒータは、通電時の抵抗発熱を利用して加熱するものであるため、幅広く形成された拡大部５５においては、周囲の第１部材５１Ａよりも発熱量が小さい。従って、設置孔２１の存在により板状試料を冷却しにくくなっていても、設置孔２１と重なる位置のヒータ５０Ａの発熱量を低減させることにより、過熱されにくく、周囲との温度差を低減することが可能となる。
【００７６】
さらに、ヒータ５０Ａは、第１部材５１Ａと第２部材５２Ａとが接続する角部５４の内側において、ヒータ（導電薄板）側に凹む凹部５４ａが形成されている。角部５４の内側は、凹部５４ａが形成されることにより、凹部５４ａを設けない場合と比べて曲率半径が大きくなっている。また、角部５４の外側は、ヒータ（導電薄板）の外側に張り出す凸部５４ｂが形成されている。
【００７７】
ヒータ５０Ａにおいては、隣り合う角部５４に凸部５４ｂを設けることで、角部５４の近傍でヒータ５０Ａが付されていない箇所を減らし、効率的に加熱することができる。また、凸部５４ｂのみ設けると、角部５４においてヒータ５０Ａの幅が広くなり、角部５４の発熱量が低下することが予想される。しかし、ヒータ５０Ａのように、角部５４においては凸部５４ｂを設けると共に対向位置に凹部５４ａを設けることで、角部５４の発熱量の低下を抑制し、周囲との温度差を低減することが可能となる。
【００７８】
なお、設置孔２１に対し第１部材５１Ａが平面的に重なる配置とし、設置孔２１と重なる部分を幅広く形成することによっても、上述したヒータ５０Ａと同じ効果を得ることができる。しかし、このように第１部材５１Ａの一部を幅広くする構成では、径方向に隣り合う第１部材５１Ａとの間隔を狭めることとなる。すると周囲と第１部材間の間隔が異なる部分では、発熱量に違いが生じ、周囲との温度差が生じる原因となり得る。従って、第１部材５１Ａの一部を幅広くする構成を採用した場合には、第１部材間の間隔を一定にしつつ、第１部材を湾曲させるような設計変更を伴い、発熱量を制御することとなる。
【００７９】
このような設計変更は、径方向に配列する全ての第１部材５１Ａに影響を及ぼし得ることから、設置孔２１の周辺の発熱量を微調整しようとしても、大幅な設計変更が必要となってしまう。
【００８０】
対して、本実施形態のヒータ５０Ａでは、拡大部５５を大きく形成しようとした場合には、周囲の第２部材５２Ｘ，５２Ｙの位置を周方向にずらすことで、拡大部５５の形成箇所の面積を広げ、調節が可能である。したがって、設置孔２１の周辺の発熱量を微調整する場合、設置孔２１の周辺のみ小規模な設計変更で対応可能となる。
【００８１】
また、設置孔２１の周辺の発熱量を微調整する場合、拡大部５５の大きさ、形状を維持したまま、周囲の第２部材５２Ｘ，５２Ｙの位置や幅を調整することとしてもよい。すなわち、設置孔２１の周辺の発熱量は、拡大部５５、第２部材５２Ｘ，５２Ｙについて設計変更することで調節可能である。
【００８２】
以上のようなヒータ５０Ａを有する静電チャック装置１では、板状部材の面内温度差を低減させることが可能となる。
【００８３】
なお、図５においては、拡大部５５が設けられた第２部材５２Ａが、一対の第１部材５１Ａの互いに周方向の同じ側の端部を接続する構成について示したが、他の構成も採用可能である。
【００８４】
例えば、図６に示すヒータ５０Ｂでは、一対の第１部材５１Ｂのうち一方の第１部材５１Ｂ（図中、符号γで示す）と、一方の第１部材５１Ｂから径方向（図中、符号Ｂで示す）に２番目（２ｎ（ｎ＝１）番目）の列に配置された他方の第１部材５１Ｂ（図中、符号δで示す）とは、互いに周方向（図中、符号Ａで示す）の逆側の端部において第２部材５２Ｂで接続している。このようなヒータ５０Ｂにおいて、第２部材５２Ｂを設置孔２１と平面的に重なる位置に設け、さらに第２部材５２Ｂに設置孔２１と平面的に重なる拡大部を設けることとしても構わない。なお、類似構成として、上述したｎが１以上の整数であるものも採用可能である。
【００８５】
なお、図６に示すヒータ５０Ｂにおいても、第１部材５１Ｂと第２部材５２Ｂとが接続する角部５４の内側において、ヒータ（導電薄板）側に凹む凹部５４ａが形成されている。また、角部５４の外側は、ヒータ（導電薄板）の外側に張り出す凸部５４ｂが形成されている。
【００８６】
このように隣り合う角部５４に凸部５４ｂを設けることで、角部５４の近傍でヒータ５０Ｂが付されていない箇所を減らし、効率的に加熱することができる。また、凸部５４ｂのみ設けると、角部５４においてヒータ５０Ｂの幅が広くなり、角部５４の発熱量が低下することが予想される。しかし、ヒータ５０Ｂのように、角部５４においては凸部５４ｂを設けると共に対向位置に凹部５４ａを設けることで、角部５４の発熱量の低下を抑制し、周囲との温度差を低減することが可能となる。
【００８７】
また、図５においては、平面視したとき設置孔２１よりも拡大部５５のほうが小さいように示したが、設置孔２１よりも拡大部５５のほうが大きい構成としてもよい。
【００８８】
（ピン挿通孔２８近傍）
図７は、ピン挿通孔（第２の貫通孔）２８の近傍に配置されたヒータの模式図である。図に示すように、ピン挿通孔２８を囲むように配置されたヒータ５０Ｃは、一対の第１部材５１Ｃと、帯状の導電薄板でありピン挿通孔２８の周囲を取り囲む円弧状の第３部材５３Ｃと、第１部材５１Ｃの端部と第３部材５３Ｃの端部とを接続する第２部材５２Ｃと、を有している。
【００８９】
第１部材５１Ｃと第２部材５２Ｃと第３部材５３Ｃとは、多くの位置において同じ幅となるように形成されている。また、ヒータ５０Ｃにおいて、ピン挿通孔２８の周囲を取り囲む部材は第３部材５３Ｃのみとなっている。
【００９０】
ヒータは、帯状の導電薄板に通電した時の抵抗発熱を利用して加熱するものである。図８に示すヒータ１００のように湾曲していると、通電時に電流は最短経路を伝わるため、ヒータの外側（符号Ｘで示す）よりも、ヒータの内側（符号Ｙで示す）の方が通電しやすく、発熱量が大きくなる。従って、図７で示すヒータ５０Ｃの第３部材５３Ｃでは、内側のほうが外側よりも加熱しやすい。
【００９１】
ピン挿通孔２８が設けられている部分では、ピン挿通孔２８と平面的に重なるようにヒータを配置させることができず、板状試料を加熱しにくい。そのため、従来の静電チャック装置においては、ピン挿通孔２８と平面的に重なる位置において、板状試料は目標温度よりも低くなり易く、周囲と温度差を生じやすくなっていた。
【００９２】
対して、本実施形態の静電チャック装置１では、ピン挿通孔２８の周囲を第３部材５３Ｃで囲む構成のヒータ５０Ｃを採用している。湾曲している第３部材５３Ｃは、内側をピン挿通孔２８に向けて配置している。このようなヒータ５０Ｃに通電した場合、第１部材５１Ｃ、第２部材５２Ｃでは同程度の発熱量となる一方で、同じ通電量でありながら、第３部材５３Ｃの内側、すなわちピン挿通孔２８側の発熱量が大きくなる。従って、ピン挿通孔２８と重なる位置の板状部材を加熱しやすく、周囲との温度差を低減することが可能となる。
【００９３】
また、ヒータ５０Ｃでは、ピン挿通孔２８の周囲を第３部材５３Ｃのみが取り囲む構成となっている。そのため、ピン挿通孔２８の周辺の発熱量を微調整する場合、ピン挿通孔２８を取り囲む第３部材５３Ｃのみの小規模な設計変更で対応可能となる。
【００９４】
以上のようなヒータ５０Ｃを有する静電チャック装置１では、板状部材の面内温度差を低減させることが可能となる。
【００９５】
なお、不図示のガス穴の周囲のヒータも、上述のヒータ５０Ｃと同様の構成とすることで、板状部材の面内温度差を低減させることが可能となる。
【００９６】
（貫通孔１６近傍）
図９は、貫通孔（第２の貫通孔）１６の近傍に配置されたヒータの模式図である。図に示すように、貫通孔１６を囲むように配置されたヒータ５０Ｄは、一対の第１部材５１Ｄと、第１部材５１Ｄの端部同士を接続する第３部材５３Ｄと、を有している。第３部材５３Ｄは、貫通孔１６の周囲を取り囲む円弧状の帯状の導電薄板である。
【００９７】
第１部材５１Ｄと第３部材５３Ｄとは、多くの位置において同じ幅となるように形成されている。また、ヒータ５０Ｄにおいて、貫通孔１６の周囲は、２つの第３部材５３Ｄで取り囲まれている。
【００９８】
貫通孔１６が設けられている部分では、貫通孔１６と平面的に重なるようにヒータを配置させることができず、板状試料を加熱しにくい。そのため、従来の静電チャック装置においては、貫通孔１６と平面的に重なる位置において、板状試料は目標温度よりも低くなり易く、周囲と温度差を生じやすくなっていた。
【００９９】
対して、本実施形態の静電チャック装置１では、貫通孔１６の周囲を第３部材５３Ｄで囲む構成のヒータ５０Ｄを採用している。湾曲している第３部材５３Ｄは、内側を貫通孔１６に向けて配置している。このようなヒータ５０Ｄに通電した場合、第１部材５１Ｄと同じ通電量でありながら、第３部材５３Ｄの内側、すなわち貫通孔１６側の発熱量が大きくなる。従って、貫通孔１６と重なる位置の板状部材を加熱しやすく、周囲との温度差を低減することが可能となる。
【０１００】
また、ヒータ５０Ｄでは、貫通孔１６の周囲を２つの第３部材５３Ｄのみが取り囲む構成となっている。そのため、貫通孔１６の周辺を多数の第１部材、第２部材、第３部材で取り囲む構成と比べ、貫通孔１６の近傍での発熱量を微調整する場合、小規模な設計変更で対応可能となる。
【０１０１】
以上のようなヒータ５０Ｄを有する静電チャック装置１では、板状部材の面内温度差を低減させることが可能となる。
【０１０２】
（貫通孔３ｂ近傍）
図１０は、図１に示す貫通孔（第２の貫通孔）３ｂの近傍に配置されたヒータの模式図である。図に示すように、貫通孔３ｂを囲むように配置されたヒータ５０Ｅは、第１部材５１Ｅと、第１部材５１Ｅの端部に接続された第２部材５２Ｅと、第２部材５２Ｅの端部に接続された第３部材５３Ｅと、を有している。第３部材５３Ｅの第２部材５２Ｅとは反対側の端部には、給電用端子１７が接続されている。第３部材５３Ｅは、給電用端子１７の周囲を取り囲む円弧状の帯状の導電薄板である。
【０１０３】
第１部材５１Ｅと、第２部材５２Ｅと、第３部材５３Ｅとは、多くの位置において同じ幅となるように形成されている。
【０１０４】
ヒータは、帯状の導電薄板に通電した時の抵抗発熱を利用して加熱するものである。対して、導電薄板と接続する給電用端子１７は、抵抗発熱を生じさせず導電薄板に導通させることが求められるため、給電用端子１７の位置では、発熱量が小さくなる。そのため、従来の静電チャック装置においては、給電用端子１７と平面的に重なる位置において、板状試料は目標温度よりも低くなり易く、周囲と温度差を生じやすくなっていた。
【０１０５】
対して、本実施形態の静電チャック装置１では、貫通孔３ｂ（給電用端子１７）の周囲を第３部材５３Ｄで囲む構成のヒータ５０Ｅを採用している。湾曲している第３部材５３Ｅは、内側を給電用端子１７に向けて配置している。このようなヒータ５０Ｅに通電した場合、第１部材５１Ｅ、第２部材５２Ｅと同じ通電量でありながら、第３部材５３Ｅの内側、すなわち給電用端子１７側の発熱量が大きくなる。従って、給電用端子１７と重なる位置の板状部材を加熱しやすく、周囲との温度差を低減することが可能となる。
【０１０６】
また、ヒータ５０Ｅでは、給電用端子１７の周囲を第２部材５２Ｅと第３部材５３Ｅとで取り囲む構成となっている。そのため、給電用端子１７の近傍での発熱量を微調整する場合、小規模な設計変更で対応可能となる。
【０１０７】
以上のようなヒータ５０Ｅを有する静電チャック装置１では、板状部材の面内温度差を低減させることが可能となる。
【０１０８】
以上のような構成の静電チャック装置１では、板状部材（ウエハ）の面内温度差を低減させることが可能な新規な構造の静電チャック装置とすることができる。
【０１０９】
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施の形態例について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【符号の説明】
【０１１０】
１…静電チャック装置、２…静電チャック部、３…温度調節用ベース部、３ｂ，１６…貫通孔（第２の貫通孔）、５…ヒータエレメント、１１ａ…載置面、１３…静電吸着用電極、２０…温度センサー、２１…設置孔（第１の貫通孔）、２８…ピン挿通孔（第２の貫通孔）、５０，５０Ａ〜５０Ｅ，１００…ヒータ、５１，５１Ａ〜５１Ｅ…第１部材、５２，５２Ａ〜５２Ｃ，５２Ｅ…第２部材、Ｗ…板状試料
【図１】
0006278277.tif 000002
【図２】
0006278277.tif 000003
【図３】
0006278277.tif 000004
【図４】
0006278277.tif 000005
【図５】
0006278277.tif 000006
【図６】
0006278277.tif 000007
【図７】
0006278277.tif 000008
【図８】
0006278277.tif 000009
【図９】
0006278277.tif 000010
【図１０】
0006278277.tif 000011