JP2017157617A - 加熱部材及び静電チャック - Google Patents

Abstract

【課題】セラミックヒータ等の加熱部材の平面方向における温度分布を均一化することができる加熱部材及び静電チャックを提供すること。
【解決手段】静電チャック１では、各加熱領域３７に対応して配置された各温度検知素子１５の各一方の素子リード部５７ｂの少なくとも一部は、平面方向に沿って配置されており、セラミック基板１７には、各一方の素子リード部５７ｂの温度検知素子１５とは反対側の他端側と接続される端子部６５が設けられている。また、金属ベース７には、金属ベース７を厚み方向に貫くように、端子部６５と電気的に接続されるコネクタ２９の配置用の貫通部３１が設けられている。そのため、貫通孔による温度の特異点の発生を抑制できるので、セラミックヒータ５の平面方向における温度均一性を高めることができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、例えば半導体ウェハ等の被加工物を加熱できるセラミックヒータ等の加熱部材と、その加熱部材を備えた静電チャックに関するものである。

従来、半導体製造装置では、半導体ウェハ（例えばシリコンウェハ）に対して、ドライエッチング（例えばプラズマエッチング）等の処理が行われている。このドライエッチングの精度を高めるためには、半導体ウェハを確実に固定しておく必要があるので、半導体ウェハを固定する固定手段として、静電引力によって半導体ウェハを固定する静電チャックが用いられている。

具体的には、静電チャックでは、例えば、セラミック基板内に吸着用電極を備えており、この吸着用電極に電圧を印加させた際に生じる静電引力を用いて、半導体ウェハをセラミック基板の上面（吸着面）に吸着させる。なお、静電チャックでは、例えば、セラミック基板の下面（接合面）に金属ベースが接合されている。

また、静電チャックには、吸着面に吸着された半導体ウェハの温度を調節（加熱または冷却）する機能を有するものがある。例えば、セラミック基板内に発熱体を配置し、この発熱体によってセラミック基板を加熱することにより、吸着面上の半導体ウェハを加熱する技術がある。さらに、金属ベースに冷却用流体を流す冷却路を設け、この冷却用流体によって、セラミック基板を冷却する技術もある。

近年では、静電チャックの加熱を精密に行うために、セラミック基板を複数の加熱ゾーン（加熱領域）に区分したセラミックヒータも開発されている。具体的には、各加熱ゾーンに各加熱ゾーンを独立して加熱することができる発熱体（部分発熱体）を配置して、セラミック基板の温度調節機能を向上させた多ゾーンヒータ付きセラミックヒータも提案されている（特許文献１、２参照）。

この多ゾーンヒータ付きセラミックヒータを備えた静電チャック（即ちマルチゾーン静電チャック）としては、例えば図１０に示す構造が考えられる。
具体的には、セラミックヒータＰ１に吸着用電極Ｐ２と複数の部分発熱体Ｐ３とが配置されるとともに、金属ベースＰ４に冷却路Ｐ５が設けられた静電チャックＰ６において、各部分発熱体Ｐ３の中心付近の温度を測定するために、金属ベースＰ４に対して平面視で各部分発熱体Ｐ３と重なる位置にそれぞれ貫通孔Ｐ７を設け、各貫通孔Ｐ７にそれぞれ熱電対Ｐ８を配置するものである。

この貫通孔Ｐ７は、接着剤層Ｐ９を貫いてセラミックヒータＰ１の下部に到るように形成されている。

特開２００２−９３６７７号公報 特開２００５−１６６３５４号公報

しかしながら、上述した技術では、熱電対Ｐ８を配置する貫通孔Ｐ７は、金属ベースＰ４の冷却路Ｐ５を避けて設ける必要があるので、貫通孔Ｐ７の直上（吸着面側）は、温度の特異点（即ち周囲と温度が異なる点）になり易くなる。

そのため、セラミックヒータＰ１（従って静電チャックＰ６）の平面方向における温度の均一性が悪くなる恐れがあった。
つまり、静電チャックＰ６の平面方向における温度分布（面内温度）が不均一になり易いという問題があった。

本発明は、前記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、セラミックヒータ等の加熱部材の平面方向における温度分布を均一化することができる加熱部材及び静電チャックを提供することにある。

（１）本発明の第１局面は、通電により発熱する発熱部が配置されたセラミック基板と、セラミック基板とは異なる接合基板と、を含み、セラミック基板の主面と接合基板の主面とが、接合された構成を有するとともに、発熱部は、平面方向に配置された複数の発熱体からなり、該複数の発熱体のそれぞれを含むように設定された複数の加熱領域を備える加熱部材に関するものである。

この加熱部材では、セラミック基板には、発熱部より接合基板側に、平面視で、複数の加熱領域内のそれぞれに温度を検知する温度検知素子が配置され、複数の加熱領域内に配置された複数の温度検知素子には、それぞれリード部が接続されるとともに、リード部はセラミック基板の内部において少なくとも一部が平面方向に沿って配置されている。更に、セラミック基板には、リード部の温度検知素子とは反対側の他端側と接続される端子部が設けられ、接合基板には、接合基板を厚み方向に貫くように、端子部と電気的に接続されるコネクタの配置用の貫通部が設けられている。

このように、第１局面では、各加熱領域に配置された各温度検知素子の各リード部の少なくとも一部は、平面方向に沿って配置されている。そして、セラミック基板には、各リード部の温度検知素子とは反対側の他端側と接続される端子部が設けられ、接合基板には、端子部と電気的に接続されるコネクタの配置用の貫通部が設けられている。

従って、従来のように、接合基板に対して各発熱体の直下（接合基板側）に、それぞれ温度検知素子を配置する貫通孔を設ける必要がない。そのため、貫通孔による温度の特異点の発生を抑制できるので、加熱部材の平面方向における温度均一性を向上することができる。

（２）本発明の第２局面では、複数の温度検知素子から延びる複数のリード部が接続された複数の端子部が、同一のコネクタに接続される所定の位置に配置されている。
第２局面では、複数の端子部が同一のコネクタに接続されるように配置されるので、接合基板を貫通する貫通部の数を少なくすることができる。よって、加熱部材の平面方向における温度均一性を一層向上することができる。

ここで、「所定の位置」とは、複数の端子部が、同一のコネクタに接続できるように配置される位置のことである。
（３）本発明の第３局面では、複数の温度検知素子には、それぞれ一対のリード部が接続されるとともに、複数の温度検知素子に接続される複数の一対のリード部の一方のリード部のそれぞれは、少なくとも平面方向に沿って延びる部分が共通のリード部とされている。

本第３局面では、複数の温度検知素子に接続される複数の一対のリード部の一方のリード部うち、平面方向に沿って延びる部分が共通のリード部とされているので、リード部の構成を簡易化することができる。

（４）本発明の第４局面では、複数の発熱体には、それぞれ一対のリード部が接続されるとともに、複数の発熱体に接続される複数の一対のリード部の一方のリード部のそれぞれは、少なくとも平面方向に沿って延びる部分が共通のリード部とされており、且つ、複数の発熱体に接続される共通のリード部と複数の温度検知素子の共通のリード部とが、同じ共通のリード部とされている。

第４局面では、複数の発熱体に接続される複数の一対のリード部の一方のリード部のうち、平面方向に沿って延びる部分が共通のリード部とされ、その複数の発熱体に接続される共通のリード部と複数の温度検知素子の共通のリード部とが、同じ共通のリード部とされている。よって、リード部の構成をより一層簡易化することができる。

（５）本発明の第５局面では、接合基板は、加熱部材を冷却する冷媒の流路を備えている。
第５局面では、流路を流れる冷媒によって、好適に加熱部材を冷却することができる。

（６）本発明の第６局面では、平面視で、冷媒の流路と重なる位置に、温度検知素子が配置されている。
第６局面では、冷媒の流路と重なる位置に、温度検知素子が配置されているので、温度検知素子の直上が温度の特異点となることを抑制できる。

また、冷媒の流路を、従来のように貫通孔を避けるように設ける必要がないので、最も冷却に好ましい位置（例えばより均等に冷却できる位置）に冷媒の流路を設けることができるという利点がある。

（７）本発明の第７局面では、セラミック基板の接合基板側の表面に凹部を備え、凹部の中に温度検知素子が配置されている。
第７局面では、セラミック基板に凹部を設け、その凹部に温度検知素子を配置するので、セラミック基板と接合基板とを好適に接合することができる。即ち、温度検知素子が接合の支障となりにくいという利点がある。

（８）本発明の第８局面では、凹部に温度検知素子の周囲を埋める充填剤が充填されている。
第８局面では、温度検知素子の周囲に充填剤が充填されているので（即ち隙間がないように充填されるので）、熱伝導性が高く、凹部が温度の特異点となりにくいという利点がある。

（９）本発明の第９局面では、凹部の開口部を閉塞する蓋を備えている。
第９局面では、凹部に蓋がされているので、セラミック基板と接合基板との間に隙間ができにくく、よって好適に接合することができる。

（１０）本発明の第１０局面は、第１〜第９局面のいずれかの加熱部材を備えるとともに、セラミック基板に吸着用電極を備えた静電チャックである。
第１０局面では、静電チャックの平面方向における温度均一性が高いという効果がある。

＜以下に、本発明の各構成について説明する＞
・セラミック基板とは、セラミックを主成分（５０質量％以上）とする基板（板状の部材）である。このセラミックの材料としては、酸化アルミニウム（アルミナ）、窒化アルミニウム、酸化イットリウム（イットリア）等が挙げられる。

なお、静電チャックに用いられるセラミック基板は、電気絶縁性を有するセラミック絶縁板である。
・主面とは、板材（基板）の厚み方向における端部をなす表面のことである。

・発熱部（従って発熱体）は、通電によって発熱する抵抗発熱体であり、この発熱体の材料としては、タングステン、タングステンカーバイド、モリブデン、モリブデンカーバイド、タンタル、白金等が挙げられる。

・加熱領域とは、平面視で、各発熱体を含むようにそれぞれ設定された領域である。
・リード部は、導電性を有する部分であり、その材料としては、タングステン、モリブデン等が挙げられる。

・温度検知素子は、周囲の温度を検出する素子であり、この温度検知素子としては、温度によって抵抗値が変化する測温抵抗体が挙げられる。例えば、サーミスタ、白金測温抵抗体等が挙げられる。

・端子部は、コネクタの導電部分と接続される（セラミック基板上に設けられた）導電部分であり、ピン又はピンが挿入されるピン孔等の構成を採用できる。
・コネクタは、他の部材の導電部分（例えばピン）と接続される導電部分（例えばピン孔）を有する導電部材、即ち、電気的な接続を行う部材である。

・貫通部は、接合基板を厚み方向に貫くように設けられた貫通孔である。
・吸着用電極の材料としては、タングステン、モリブデン等が挙げられる。
・接合基板は、セラミック基板に接合される板材であり、その材料としては、銅、アルミニウム、鉄、チタンなどの金属、それらの金属の合金、セラミックと金属の複合材料（例えばＡｌ−ＳｉＣ）などを挙げることができる。

第１実施形態の静電チャックを示す斜視図である。 第１実施形態の静電チャックを厚み方向に破断しその一部を示す断面図である。 （ａ）はセラミックスヒータの加熱領域の配置を示す平面図、（ｂ）はセラミックヒータの発熱体の配置を示す平面図である。 静電チャックを厚み方向に破断し、凹部に配置された温度検知素子を拡大して示す説明図である。 （ａ）は静電チャックを厚み方向に破断し、コネクタ及びその周囲の構成を拡大して示す説明図、（ｂ）は先端コネクタ部の先端面を示す説明図である。 静電チャックにおけるコネクタ、発熱体、温度検出素子等の位置関係を平面視で示す説明図である。 共通の内部配線層の構成を示す平面図である。 第２実施形態の静電チャックを厚み方向に破断しその一部を示す断面図である。 第３実施形態のセラミックヒータを厚み方向に破断しその一部を示す断面図である。 従来技術の説明図である。

［１．第１実施形態］
ここでは、第１実施形態として、例えば半導体ウェハを吸着保持できる静電チャックを例に挙げる。
［１−１．構成］
まず、第１実施形態の静電チャックの構造について説明する。

図１に示す様に、第１実施形態の静電チャック１は、図１の上側にて被加工物である半導体ウェハ３を吸着する装置であり、セラミックヒータ（加熱部材）５と金属ベース（接合基板）７とが積層されて接着剤層９により接合されたものである。

なお、セラミックヒータ５の図１の上方の面（上面：吸着面）が第１主面Ａであり、下面が第２主面Ｂである。また、金属ベース７の上面が第３主面Ｃであり、下面が第４主面Ｄである。

このうち、セラミックヒータ５は、円盤形状であり、吸着用電極１１、発熱部１３、温度検知素子１５（図２参照）等を備えたセラミック基板１７から構成されている。
金属ベース７は、セラミックヒータ５より大径の円盤形状であり、セラミックヒータ５と同軸に接合されている。この金属ベース７には、セラミック基板１７（従って半導体ウェハ３）を冷却するために、冷却用流体（冷媒）が流される流路（冷却路）１９が設けられている。なお、冷却用流体としては、例えばフッ化液又は純水等の冷却用液体などを用いることができる。

また、静電チャック１には、リフトピン（図示せず）が挿入されるリフトピン孔２１等が、静電チャック１を厚み方向に貫くように、複数箇所に設けられている。このリフトピン孔２１は、半導体ウェハ３を冷却するために第１主面Ａ側に供給される冷却用ガスの流路（冷却用ガス孔）としても用いられる。

なお、リフトピン孔２１とは別に、冷却用ガス孔（図示せず）を設けてもよい。冷却用ガスとしては、例えばヘリウムガスや窒素ガス等の不活性ガスなどを用いることができる。

次に、静電チャック１の各構成について、図２〜図４に基づいて詳細に説明する。
＜セラミックヒータ＞
図２に模式的に示すように、セラミックヒータ５（従ってセラミック基板１７）は、その第２主面Ｂ側が、例えばインジウムからなる接着剤層９により、金属ベース７の第３主面Ｃ側に接合されている。

このセラミック基板１７は、複数のセラミック層（図示せず）が積層されたものであり、アルミナを主成分とするアルミナ質焼結体である。なお、アルミナ質焼結体は、絶縁体（誘電体）である。

セラミック基板１７の内部には、図２の上方より、後に詳述するように、吸着用電極１１、発熱部１３を構成する複数の発熱体２３、複数の温度検知素子１５等が配置されている。

このうち、吸着用電極１１は、電圧を印加する周知の電極用端子（図示せず）に電気的に接続されている。また、各発熱体２３及び温度検知素子１５は、後述するように、内部配線部２５を介して、それぞれ給電用端子２７及びコネクタ２９に電気的に接続されている。

＜金属ベース＞
金属ベース７は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる金属製である。金属ベース７には、前記冷却路１９やリフトピン孔２１以外に、前記電極用端子、給電用端子２７、コネクタ２９等が配置される貫通孔である貫通部３１がそれぞれ形成されている。

なお、静電チャック１の第４主面Ｄ側には、給電用端子２７やコネクタ２９等を収容するために、第４主面Ｄからセラミックヒータ５の内部に到るような内部孔３０が複数設けられており、金属ベース７の貫通部３１は、この内部孔３０の一部を構成している。

また、電極用端子や給電用端子２７を収容する内部孔３０には、各端子２７の外周を囲むように、電気絶縁性を有する絶縁筒３３が配置されている。
＜吸着用電極＞
吸着用電極１１は、例えば平面形状が円形の電極から構成されている。この吸着用電極１１とは、静電チャック１を使用する場合には、直流高電圧が印加され、これにより、半導体ウェハ３を吸着する静電引力（吸着力）を発生させ、この吸着力を用いて半導体ウェハ３を吸着して固定するものである。なお、吸着用電極１１については、これ以外に、周知の各種の構成（単極性や双極性の電極など）を採用できる。なお、吸着用電極１１は、例えばタングステン等の導電材料からなる。

＜発熱体＞
発熱体２３は、電圧が印加されて電流が流れると発熱する金属材料（タングステン等）からなる抵抗発熱体である。

ここで、図３に基づいて、発熱体２３の平面方向における配置を説明する。
図３（ａ）に示すように、セラミック基板１７には、セラミック基板１７の平面方向における各領域をそれぞれ加熱（従って温度調節）できるように、平面視で、同心状に複数の加熱ゾーン３５が設けられている。そして、各加熱ゾーン３５には、それぞれ１又は複数の加熱領域３７が設定されている。

具体的には、セラミック基板１７に設けられた加熱ゾーン３５は、軸中心を含む１つの円形の第１加熱ゾーン３５ａと、第１加熱ゾーン３５ａの外周側を帯状に囲む円環状の第２加熱ゾーン３５ｂと、第２加熱ゾーン３５ｂの外周側を帯状に囲む円環状の第３加熱ゾーン３５ｃと、第３加熱ゾーン３５ｃの外周側を帯状に囲む円環状の第４加熱ゾーン３５ｄとから構成されており、それらは同心状に配置されている。

また、第２加熱ゾーン３５ｂは、同じ中心角（等ピッチ）となるように、３つの加熱領域３７に区分され、第３加熱ゾーン３５ｃは、等ピッチで、同様に３つの加熱領域３７に区分され、第４加熱ゾーン３５ｄ（即ち最外周の加熱ゾーン）は、等ピッチで、８つの加熱領域３７に区分されている。従って、各加熱領域３７の形状は、円形又は湾曲した所定幅の円弧状の領域となっている。

そして、図３（ｂ）に示すように、単一の加熱領域３７である第１加熱ゾーン３５ａと、第２〜第４加熱ゾーン３５ｂ〜３５ｄの加熱領域３７には、それぞれ発熱体２３が配置されている。

なお、図３の破線が各加熱領域３７の境界を示しており、図３（ｂ）では実線で各発熱体２３を示している。
各発熱体２３は、長尺の発熱パターンからなり、各加熱領域３７の形状に合わせて、例えばＵ字状に形成されている。詳しくは、各発熱体２３は、各加熱領域３７の内周や外周の湾曲に沿うように湾曲した形状を有するとともに、周方向の一端にてＵ字状に曲がっている。なお、第１加熱ゾーン３５ａの発熱体２３は、円形の形状に合わせて、長尺の発熱パターンが（一部が切り欠かかれた）円形となっている。

＜温度検知素子＞
温度検知素子１５は、温度によって自身の抵抗値が変化する例えばサーミスタであり、後述するように、平面視で各加熱領域３７や冷却路１９と重なる位置に配置されている。

この温度検知素子１５は、図４に示すように、例えばサーミスタ焼結体３９とサーミスタ焼結体３９から延びる白金からなる一対の電極線４１（４１ａ、４１ｂ）から構成されている。

温度検知素子１５は、セラミック基板１７の接合面である第２主面Ｂに設けられた凹部４３に収容されている。
この凹部４３の底面４３ａ（図４の凹部４３内の上方の表面）には、一対の電極パッド４７が形成されており、この電極パッド４７に電極線４１が例えばろう付により接合されている。

また、凹部４３の内部には、隙間がないように充填剤４９が充填されている。この充填剤４９としては、例えば空気より熱伝導性の高い材料（例えばエポキシ樹脂やシリコーン樹脂等）が用いられる。

さらに、凹部４３の開口部（第２主面Ｂ側の開口部）５１は、開口部５１を塞ぐような例えばセラミック板からなる蓋５３が配置されている。この蓋５３は、その表面（下面）が第２主面Ｂと同じ面となるように配置されている。なお、蓋５３の材料としては、セラミック基板１７と同様な材料を使用できる。
［１−２．発熱体及び温度検知素子の配線構造］
次に、第１実施形態の要部である発熱体２３及び温度検知素子１５の配線構造について、図２に基づいて説明する。

前記図２に示すように、セラミック基板１７の内部において、発熱体２３及び温度検知素子１５に通電するための配線構造として、内部配線部２５が設けられている。
詳しくは、内部配線部２５として、発熱体２３には、一対のリード部（発熱体リード部）５５（５５ａ、５５ｂ）が接続されており、同様に、温度検知素子１５にも、一対のリード部（素子リード部）５７（５７ａ、５７ｂ）が接続されている。

これらのリード部５５、５７は、セラミック基板１７の厚み方向（図２の上下方向）に延びるビア５９や平面方向（厚み方向と垂直方向）に延びる内部配線層６１を備えている。

なお、ここでは、発熱体２３と温度検知素子１５との間に配置されて平面方向に広がる一層の内部配線層６１ａが、一方の発熱体リード部５５ａの一部を構成するとともに、一方の素子リード部５７ａの一部を構成している。つまり、平面視で円形（図７参照）の内部配線層６１ａが共通の配線（即ち共通のリード部）として用いられる。

そして、各発熱体２３の一方の発熱体リード部５５ａは、自身のビア５９及び共通の内部配線層６１ａを介するとともに、内部孔３０の電極パッド６３を介して、共通の給電用端子２７ａに電気的に接続されている。つまり、全ての発熱体２３の一方の発熱体リード部５５ａは、複数の給電用端子２７のうちの単一の共通の給電用端子２７ａに電気的に接続されている。

なお、電極パッド６３は、内部孔３０の底面３０ａ（図２の上方の表面）に設けられており、この電極パッド６３に、給電用端子２７の上部２８が例えばろう付けにより接合されている。

一方、各発熱体２３の他方の発熱体リード部５５ｂは、図示しないが、それぞれ別個の給電用端子（即ち各発熱体２３に設けられた各給電用端子）２７に、別々に電気的に接続されている。

同様に、各温度検知素子１５の一方の素子リード部５７ａは、自身のビア５９及び共通の内部配線層６１ａを介するととともに、前記電極パッド６３を介して、前記共通の給電用端子２７ａに電気的に接続されている。つまり、全ての温度検知素子１５の一方の素子リード部５７ａは、単一の共通の給電用端子２７ａに電気的に接続されている。

一方、各温度検知素子１５の他方の素子リード部５７ｂは、それぞれビア５９や平面方向に延びる（温度検知素子１５用の）内部配線層６１ｂ等から構成されており、このうち、各内部配線層６１ｂは、（コネクタ２９用の）内部孔３０の直上の各ビア５９を介して、それぞれ後述する端子部６５（図５参照）に接続されている。

そして、後述するように、各温度検知素子１５の他方の素子リード部５７ｂは、各端子部６５を介して、それぞれコネクタ２９の各接続部６７（図５参照）に、別々に電気的に接続されている。

なお、各端子部６５及び各接続部６７は、それぞれ各温度検知素子１５に１対１に対応するように設けられている。
＜コネクタ＞
ここで、コネクタ２９及びその周囲の構成について、図５に基づいて詳しく説明する。

図５に示すように、コネクタ２９が配置される内部孔３０の底面３０ｂ（図５の上方の表面）には、内部配線部２５を構成する複数の他方の素子リード部５７ｂやビア５９と接続される複数の電極パッド７１が設けられている。

この電極パッド７１は、各温度検知素子１５の他方の素子リード部５７ｂに対応してそれぞれ設けられており、各電極パッド７１上に、各端子部６５を構成するピン７３が立設されてロウ付けされている。即ち、コネクタ用の内部孔３０の底面３０ｂには、他方の素子リード部５７ｂの個数分のピン７３が立設されている。

コネクタ２９は、内部孔３０の奥（図５（ａ）の上方）に配置される電気絶縁性を有する樹脂製の先端コネクタ部７５と、内部孔３０の開口部分(図５（ａ）の下方)に配置される同様な後端コネクタ部７７と、先端コネクタ部７５と後端コネクタ部７７とを接続するケーブル部７９とから構成されている。

先端コネクタ部７５は、略直方体であり、その先端面８１には、ピン７３が挿入可能な多数のピン孔８３を備えた接続部６７が形成されている（図５（ｂ）参照）。つまり、各ピン孔８３の周囲を構成するとともにケーブル部７９側に延びる導電材によって、接続部６７が形成されている。なお、ピン孔８３の数は、温度検知素子１５の個数以上（例えば同数）に設定されている。

一方、後端コネクタ部７７も先端コネクタ部７５と同様な構成、即ち多数のピン孔８５（従って接続部８７）を有する構成である。
そして、先端コネクタ部７５の各接続部６７と後端コネクタ部７７の各接続部８７とは、ケーブル部７９の各導線８９により、それぞれ電気的に接続されている。

従って、コネクタ２９の先端コネクタ部７５を内部孔３０に押し込むことにより、各端子部６５（即ちピン７３）と各接続部６７（即ちピン孔８３）とを接続させて、導通を得ることができる。

＜コネクタと温度検知素子との位置関係＞
次に、コネクタ２９と温度検知素子１５との位置関係について、図６に基づいて詳細に説明する。

なお、図６では、平面視で、各加熱領域３７毎の略中央の長方形の枠体にて温度検知素子１５を示し、このうち、枠体内の黒丸が（共通の内部配線層６１ａに接続される）一方の電極線４１ａを示し、白丸が他方の電極線４１ｂを示している。

図６に示すように、平面視で、静電チャック１の中心部分にコネクタ２９が配置されている。
また、上述したように、コネクタ２９（詳しくは先端コネクタ部７５）の各接続部６７は、各温度検知素子１５の他方の電極線４１ｂと接続されている。

従って、中央のコネクタ２９とその周囲の各加熱領域３７に配置された各温度検知素子１５の他方の電極線４１ｂ（詳しくは更に電極パッド４７：図４参照）とは、中央から放射状に延びるそれぞれの他方の素子リード部５７ｂにより電気的に接続されている。

これとは別に、一方の電極線４１ａ（図４参照）は、その電極パッド４７から図６の紙面に垂直方向に延びるビア５９（即ち図４の上方に延びるビア５９）により、図４の上方（第１主面Ａ側）に配置された円形の共通の内部配線層６１ａに電気的に接続されている。

つまり、一方の電極線４１ａ及びその電極パッド４７やビア５９は、図７に示す内部配線層６１に対して、黒色の正方形の位置にて電気的に接続されている。
また、図６では、発熱体２３の両端部２３ａ、２３ｂのうち、共通の内部配線層６１ａ（従って共通の給電用端子２７ａ）に接続される端部２３ａを黒丸で示し、個々の給電用端子２７に接続される端部２３ｂを白丸で示す。

従って、図７に示すように、共通の内部配線層６１ａに接続される端部２３ａは、厚み方向に延びるビア５９を介して、図７の黒丸に示す位置（即ち端部２３ａの直下：第２主面Ｂ側）にて、共通の内部配線層６１ａに接続されている。

一方、個々の給電用端子２７に接続される端部２３ｂは、図７の白丸で示す貫通孔９１を介して、個々の給電用端子２７に接続されている。
なお、ここでは、理解を容易にするために、端部２３ｂと同じ位置に貫通孔９１を記載したが、実際には、冷却路１９等を避けるように、他の（平面方向に延びる）内部配線層６１を介して、適切な位置に貫通孔９１が設けられる。

なお、図７では、リフトピン孔２１等のための他の貫通孔は省略してある。
＜その他＞
なお、図示しないが、静電チャック１の吸着用電極１１、発熱体２３、温度検知素子１５には、それぞれを作動させるために電源回路が接続されており、それらの動作は、マイコンを含む電子制御装置によって制御される。

つまり、電子制御装置により、吸着用電極１１の動作を制御（印加電圧などの制御）できる。また、全ての発熱体２３の動作をそれぞれ独立して制御できる。さらに、温度検知素子１５に通電することにより、その抵抗値の変化から各加熱領域３７における温度を検知することができる。

なお、静電チャック１を冷却する場合には、冷却路１９に冷却用流体を流すことによって、セラミックヒータ５（従って半導体ウェハ３）を冷却することができる。
［１−２．製造方法］
次に、本第１実施形態の静電チャック１の製造方法について、簡単に説明する。

(1)セラミック基板１７の原料として、主成分であるＡｌ_２Ｏ_３：９２重量％、ＭｇＯ：１重量％、ＣａＯ：１重量％、ＳｉＯ_２：６重量％の各粉末を混合して、ボールミルで、５０〜８０時間湿式粉砕した後、脱水乾燥する。

(2)次に、この粉末に溶剤等を加え、ボールミルで混合して、スラリーとする。
(3)次に、このスラリーを、減圧脱泡後平板状に流し出して徐冷し、溶剤を発散させて、（各セラミック層に対応する）各アルミナグリーンシートを形成する。

そして、各アルミナグリーンシートに対して、リフトピン孔２１や内部孔３０や凹部４３などとなる空間、更にはビア５９となるスルーホールを、必要箇所に開ける。
(4)また、前記アルミナグリーンシート用の原料粉末中にタングステン粉末を混ぜて、スラリー状にして、メタライズインクとする。

(5)そして、吸着用電極１１、発熱体２３、内部配線層６１等を形成するために、前記メタライズインクを用いて、吸着用電極１１、発熱体２３、内部配線層６１の形成箇所に対応したアルミナグリーンシート上に、通常のスクリーン印刷法により、各パターンを印刷する。なお、ビア５９を形成するために、スルーホールに対して、メタライズインクを充填する。

(6)次に、各アルミナグリーンシートを、リフトピン孔２１等の必要な空間が形成されるように位置合わせして、熱圧着し、積層シートを形成する。
(7)次に、熱圧着した各積層シートを、それぞれ所定の形状（即ち円板形状）にカットする。

(8)次に、カットした各積層シートを、還元雰囲気にて、１４００〜１６００℃の範囲（例えば、１５５０℃）にて５時間焼成（本焼成）し、各アルミナ質焼結体を作製する。
(9)そして、焼成後に、各アルミナ焼結体に対して、例えば第１主面Ａ側の加工など必要な加工を行って、セラミック基板１７を作製する。

(10)次に、セラミック基板１７の必要箇所に、電極パッド４７、６３、７１を形成する。
(11)次に、例えば電極パッド７１にピン７４をろう付けする。また、電極パッド６３に給電用端子２７の上部２８をろう付けする。

(12)これとは別に、金属ベース７を製造する。具体的には、金属板に対して切削加工等を行うことにより、内部孔３０等を備えた金属ベース７を形成する。なお、内部孔３０には絶縁筒３３を配置する。

(13)次に、金属ベース７とセラミック基板１７とを接合して一体化する。
(14)次に、各内部孔３０に対応して、コネクタ２９や給電用端子２７を配置して、静電チャック１を完成する。
［１−３．効果］
次に、本第１実施形態の効果について説明する。

・第１実施形態では、各加熱領域３７に対応して配置された各温度検知素子１５の各他方の素子リード部５７ｂの少なくとも一部（即ち個別の内部配線層６１ｂ）は、平面方向に沿って配置されており、セラミック基板１７には、その他方の素子リード部５７ｂに接続される端子部６５が設けられている。また、金属ベース７には、金属ベース７を厚み方向に貫くように、端子部６５と電気的に接続されるコネクタ２９の配置用の貫通部３１が設けられている。

従って、従来のように、金属ベース７に対して各発熱体２３の直下（金属ベース７側）に、それぞれ温度検知素子１５を配置する貫通孔を設ける必要がない。そのため、貫通孔による温度の特異点の発生を抑制できるので、セラミックヒータ５（従って静電チャック１）の平面方向における温度均一性を高めることができる。

・第１実施形態では、複数の温度検知素子１５から延びる他方の素子リード部５７ｂが接続された各端子部６５は、同一のコネクタ２９に接続される所定の位置（即ちコネクタ用の内部孔３０の底面３０ｂ）に配置されている。

そのため、金属ベース７を貫通する貫通部３１の数を少なくすることができるので、セラミックヒータ５の平面方向における温度均一性を一層高めることができる。
・第１実施形態では、複数の温度検知素子１５の一方の素子リード部５７ａの一部は、平面方向に延びる共通の内部配線層６１ａとなっている。また、発熱体２３の一方の発熱体リード部５５ａの一部も前記共通の内部配線層６１ａとなっている。

従って、セラミックヒータ５内の配線構造を簡易化できるという利点がある。
・第１実施形態では、金属ベース７は、セラミックヒータ５を冷却する冷却路１９を備えているので、好適にセラミックヒータ５を冷却することができる。

・第１実施形態では、平面視で冷却路１９と重なる位置に、温度検知素子１５が配置されているので、温度検知素子１５の直上が温度の特異点となることを抑制できる。
また、冷却路１９を、従来のように貫通孔を避けるように設ける必要がないので、最も冷却に好ましい位置に冷却路１９を設けることができる。

・第１実施形態では、セラミック基板１７の凹部４３に温度検知素子１５を配置するので、セラミック基板１７と金属ベース７とを好適に接合することができる。
・第１実施形態では、凹部４３内にて温度検知素子１５の周囲に充填剤４９が充填されているので、熱伝導性が高く、凹部４３が温度の特異点となりにくいという利点がある。

・第１実施形態では、凹部４３に蓋５３がされているので、セラミック基板１７と金属ベース７との間に隙間ができにくく、よって好適に接合することができる。
［２．第２実施形態］
次に、第２実施形態について説明するが、第１実施形態と同様な内容の説明は省略又は簡易化して説明する。なお、第１実施形態と同様な構成には同様な番号を付す。

図８に示すように、本第２実施形態の静電チャック１０１は、第１実施形態と同様に、セラミックヒータ１０３と金属ベース７とが接合されたものであり、セラミックヒータ１０３のセラミック基板１０５の内部には、複数の発熱体２３と複数の温度検知素子１５が配置されている。

特に、本第２実施形態では、各発熱体２３の一方の発熱体リード部１０７ａは、共通の発熱体用の内部配線層１０９を介して、単一の共通の給電用端子２７に接続されている。なお、各発熱体２３の他方の発熱体リード部１０７ｂは、第１実施形態と同様に、個々の給電用端子（図示せず）に接続されている。

また、各温度検知素子１５の一方の素子リード部１１１ａは、共通の温度検知素子用の内部配線層１１３を介して、単一の共通の給電用端子（図示せず）に接続されている。なお、各温度検知素子１５の他方の素子リード部１１１ｂは、第１実施形態と同様に、単一のコネクタ２９に接続されている。

本第２実施形態は、第１実施形態と同様な効果を奏する。また、発熱体２３の回路と温度検知素子１５の回路とが分離されているので（即ち共通の内部配線層を用いないので）、より精度の高い温度検知や温度制御ができるという利点がある。
［３．第３実施形態］
次に、第３実施形態について説明するが、第２実施形態と同様な内容の説明は省略又は簡易化して説明する。なお、第２実施形態と同様な構成には同様な番号を付す。

図９に示すように、本第３実施形態の加熱部材であるセラミックヒータ１２１は、第２実施形態とほぼ同様なセラミックヒータであるが、第２実施形態のような金属ベースや吸着用電極を備えていない。

このセラミックヒータ１２１のセラミック基板１２３には、第２実施形態と同様に、複数の発熱体２３や複数の温度検知素子１５を備えるとともに、それに接続される各内部配線層１０９、１１３や給電用端子２７やコネクタ２９等を備えている。

なお、ここでは、セラミック基板１２３の第２主面Ｂ側に他のセラミック基板１２５を接合したが、この他のセラミック基板１２５を省略してもよい。
本第３実施形態では、第１実施形態と同様に、セラミックヒータ１２１の平面方向における均熱化を図ることができる。

尚、本発明は前記実施形態や実験例になんら限定されるものではなく、本発明を逸脱しない範囲において種々の態様で実施しうることはいうまでもない。
（１）例えば、複数の温度検知素子の他方の素子リード部を１つのコネクタに集中させる構成以外に、複数のコネクタに分けるようにしてもよい。

或いは、各温度検知素子の各素子リード部に対して、それぞれ１つのコネクタ（従って一つの端子部）を用いてもよい。
（２）複数の素子リード部を集中させるコネクタの配置としては、セラミックヒータの中央に限らず、周辺部分など、適宜配置することができる。

（３）各温度検知素子の各一方の素子リード部として、一部が平面方向に延びる共通のリード部（例えば内部配線層）を用いたが、各温度検知素子の各一方及び他方の素子リード部の一部を、それぞれ平面方向に延びるようにしてもよい。

（４）平面視で、冷媒の流路と重なる位置に、温度検知素子を配置しなくともよい。
（５）凹部に温度検知素子の周囲を埋める充填剤を充填しなくともよい。なお、金属ベースを接着剤で接合する場合には、接着剤が充填剤の機能を有するようにしてもよい。

（６）温度検知素子を収容する凹部に蓋を設けなくてもよい。
（７）各実施形態とは逆に、コネクタを収容する内部孔の底面にピン孔を設け、コネクタ側にピンを設ける構成としてもよい。

（８）各実施形態では、温度検知素子の電極線を電極パッドにろう付けしたが、電極パッド側にピン孔のような構成を設けて、電極線をピン孔に差し込むようにしてもよい。
（９）温度検知素子としては、サーミスタ以外に、白金測温抵抗体等を用いることができる。

（１０）各実施形態の構成を適宜組み合わせることができる。

１、１０１…静電チャック
５、１０３、１２１…セラミックヒータ
７…金属ベース（接合基板）
１１…吸着用電極
１３…発熱部
１５…温度検知素子
１７、１０５、１２３…セラミック基板
１９…冷却路（冷媒の流路）
２３…発熱体
２９…コネクタ
３１…貫通部
３７…加熱領域
４３…凹部
４９…充填剤
５１…開口部
５３…蓋
５５、５５ａ、５５ｂ、１０７ａ、１０７ｂ…発熱体リード部
５７、５７ａ、５７ｂ、１１１ａ、１１１ｂ…素子リード部
６５…端子部

Claims (10)

1. 通電により発熱する発熱部が配置されたセラミック基板と、前記セラミック基板とは異なる接合基板と、を含み、前記セラミック基板の主面と前記接合基板の主面とが、接合された構成を有するとともに、
   前記発熱部は、平面方向に配置された複数の発熱体からなり、該複数の発熱体のそれぞれを含むように設定された複数の加熱領域を備える加熱部材において、
   前記セラミック基板には、前記発熱部より前記接合基板側に、平面視で、前記複数の加熱領域内のそれぞれに温度を検知する温度検知素子が配置され、
   前記複数の加熱領域内に配置された複数の前記温度検知素子にはそれぞれリード部が接続されるとともに、該リード部は前記セラミック基板の内部において少なくとも一部が平面方向に沿って配置され、
   更に、前記セラミック基板には、前記リード部の前記温度検知素子とは反対側の他端側と接続される端子部が設けられ、
   前記接合基板には、前記接合基板を厚み方向に貫くように、前記端子部と電気的に接続されるコネクタの配置用の貫通部が設けられていることを特徴とする加熱部材。
2. 前記複数の温度検知素子から延びる複数の前記リード部が接続された複数の前記端子部が、同一の前記コネクタに接続される所定の位置に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の加熱部材。
3. 前記複数の温度検知素子には、それぞれ一対の前記リード部が接続されるとともに、前記複数の温度検知素子に接続される複数の一対のリード部の一方のリード部のそれぞれは、少なくとも平面方向に沿って延びる部分が共通のリード部とされていることを特徴とする請求項１又は２に記載の加熱部材。
4. 前記複数の発熱体には、それぞれ一対のリード部が接続されるとともに、前記複数の発熱体に接続される複数の一対のリード部の一方のリード部のそれぞれは、少なくとも平面方向に沿って延びる部分が共通のリード部とされており、
   且つ、前記複数の発熱体に接続される共通のリード部と前記複数の温度検知素子の共通のリード部とが、同じ共通のリード部とされていることを特徴とする請求項３に記載の加熱部材。
5. 前記接合基板は、前記加熱部材を冷却する冷媒の流路を備えたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の加熱部材。
6. 前記平面視で、前記冷媒の流路と重なる位置に、前記温度検知素子が配置されていることを特徴とする請求項５に記載の加熱部材。
7. 前記セラミック基板の前記接合基板側の表面に凹部を備え、該凹部の中に前記温度検知素子が配置されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の加熱部材。
8. 前記凹部に前記温度検知素子の周囲を埋める充填剤が充填されていることを特徴とする請求項７に記載の加熱部材。
9. 前記凹部の開口部を閉塞する蓋を備えたことを特徴とする請求項７又は８に記載の加熱部材。
10. 請求項１〜９のいずれか１項に記載の加熱部材を備えるとともに、前記セラミック基板に吸着用電極を備えたことを特徴とする静電チャック。

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