JP6510440B2 - Heater, electrostatic chuck and member for plasma generation - Google Patents
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Description
本発明は、例えば半導体ウェハ等を製造する半導体製造プロセスなどに用いることができるヒータ、及びそのヒータを用いた静電チャック並びにプラズマ発生用部材に関する。 The present invention relates to a heater that can be used, for example, in a semiconductor manufacturing process for manufacturing a semiconductor wafer or the like, an electrostatic chuck using the heater, and a member for generating plasma.
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、ＣＶＤ等の方法（例えばプラズマＣＶＤ）を用いてシランガス等の原料ガスから半導体薄膜を形成する工程が行われる。そのため、半導体製造装置は、半導体薄膜を形成する際にその基板となる半導体ウェハを加熱する加熱装置を備えている。 Conventionally, in a semiconductor manufacturing apparatus, a step of forming a semiconductor thin film from a source gas such as a silane gas is performed on a semiconductor wafer (for example, a silicon wafer) using a method such as CVD (for example, plasma CVD). Therefore, the semiconductor manufacturing apparatus is provided with a heating device for heating a semiconductor wafer to be a substrate when forming a semiconductor thin film.
この種の加熱装置としては、線状の発熱体が設けられたヒータが知られている。例えば、特許文献１には、図１７に示すように、ほぼ同一線幅を有する円弧状の発熱パターン（即ち発熱ライン）Ｐ１と直線状の発熱ラインＰ２とによって発熱体Ｐ３を構成するとともに、同心状に配置した複数の円弧状の発熱ラインＰ１を直線状の発熱ラインＰ２で折り返すようにしたヒータＰ４が開示されている。 As this kind of heating device, a heater provided with a linear heating element is known. For example, in Patent Document 1, as shown in FIG. 17, a heating element P3 is formed by an arc-shaped heating pattern (that is, heating line) P1 having substantially the same line width and a heating line P2 in a linear shape. A heater P4 is disclosed in which a plurality of arc-shaped heating lines P1 arranged in a loop shape are folded back at a linear heating line P2.
この技術では、隣接する円弧状の発熱ラインＰ１間の間隔よりも対向する直線状の発熱ラインＰ２間の間隔を狭くして、ヒータＰ４の平面方向における均熱化を図っている。 In this technique, the space between the facing linear heat generating lines P2 is made narrower than the space between the adjacent arc-shaped heat generating lines P1 to achieve heat equalization in the planar direction of the heater P4.
しかしながら、上述した従来技術でも、ヒータＰ４の平面方向における均熱化を十分に実現することは容易ではなく、一層の改善が求められていた。
詳しくは、従来技術では、対向する直線状の発熱ラインＰ２間の分離領域Ｐ５に対して、その径方向における両側の側方領域（図１７の左右方向の灰色部分）Ｐ６の温度が低下する傾向にあるので、ヒータＰ４の均熱化は容易ではなかった。
However, even in the above-described prior art, it is not easy to sufficiently realize soaking in the planar direction of the heater P4, and further improvement has been required.
More specifically, in the prior art, with respect to the separation region P5 between the opposing linear heating lines P2, the temperature of the side regions (gray portions in the horizontal direction in FIG. 17) on both sides in the radial direction tends to decrease. Therefore, the soaking of the heater P4 was not easy.
本発明は、かかる背景に鑑みてなされたものであり、ヒータの平面方向における均熱化を向上できるヒータ、及びそのヒータを用いた静電チャック並びにプラズマ発生用部材を提供するものである。 The present invention has been made in view of the above background, and provides a heater capable of improving the soaking in the planar direction of the heater, an electrostatic chuck using the heater, and a member for generating plasma.
（１）本発明の第１局面は、基板の内部又は表面に発熱体を備えるとともに、前記基板を厚み方向から見た平面視で、前記発熱体は線状の発熱ラインが所定の配列方向に沿って複数並んで配置された構成を有するヒータに関するものである。 (1) In the first aspect of the present invention, a heating element is provided inside or on the surface of a substrate, and the heating element has linear heating lines in a predetermined arrangement direction in a plan view when the substrate is viewed from the thickness direction. The present invention relates to a heater having a configuration in which a plurality are arranged side by side.
本第１局面では、前記平面視で、前記発熱体は、隣り合う一対の前記発熱ラインを有し、前記一対の発熱ラインは、該一対の発熱ラインの長手方向にて所定の分離領域を挟んで離れて配置された第１発熱ライン対と第２発熱ライン対とを有する。更に、前記発熱体は、前記第１発熱ライン対を構成する各発熱ラインの前記分離領域側の端部同士を接続する第１折返部と、前記第２発熱ライン対を構成する各発熱ラインの前記分離領域側の端部同士を接続する第２折返部と、前記一対の発熱ライン及び前記分離領域に対して、前記配列方向における両側又は一方の側に配置された外側発熱ラインと、を有する。しかも、前記外側発熱ラインのうち、前記分離領域に隣り合う第１部分の単位面積当たりの発熱量は、前記一対の発熱ラインに隣り合う第２部分の単位面積当たりの発熱量より大である。 In the first aspect, in plan view, the heating element has a pair of adjacent heating lines, and the pair of heating lines sandwich a predetermined separation area in the longitudinal direction of the pair of heating lines. And a first heating line pair and a second heating line pair, which are disposed apart from each other. Furthermore, the heating element includes a first turn-up portion connecting ends of the heat generating lines constituting the first heat generating line pair on the separation area side, and heat generating lines constituting the second heat generating line pair. It has the 2nd return part which connects the ends by the side of the separation field, and the outside heating line arranged on the both sides or one side in the arrangement direction to the pair of heating lines and the separation area. . In addition, the calorific value per unit area of the first part adjacent to the separation region among the outside heat generation line is larger than the calorific value per unit area of the second part adjacent to the pair of heat generation lines.
このように、本第１局面では、外側発熱ラインのうち、分離領域に（配列方向にて）隣り合う第１部分の単位面積当たりの発熱量は、一対の発熱ラインに（配列方向にて）隣り合う第２部分の単位面積当たりの発熱量より大であるので、ヒータの平面方向（即ち基板の表面に沿った方向）における均熱性を高めることができる。 Thus, in the first aspect, the calorific value per unit area of the first portion adjacent to the separation region (in the arrangement direction) of the outer heat generation lines is (in the arrangement direction) to the pair of heat generation lines. Since it is larger than the calorific value per unit area of the adjacent second portions, it is possible to improve the heat uniformity in the planar direction of the heater (that is, the direction along the surface of the substrate).
つまり、発熱体が折り返すことによって発熱体が配置されない部分の近傍、詳しくは、分離領域の配列方向における外側（側方領域）は、温度が低下する傾向にあるが、本第１局面では、その側方領域の外側（即ち分離領域側と逆の方向）にある外側発熱ラインの第１部分の単位面積当たりの発熱量を、他の第２部分の単位面積当たりの発熱量よりも多くしている。よって、温度が低くなり易い部分が第１部分によって効果的に温められるので、ヒータの均熱性を高めることができる。 That is, the temperature tends to decrease in the vicinity of the portion where the heating element is not disposed due to folding of the heating element, specifically, the outside (lateral area) in the arrangement direction of the separation area, but in the first aspect, The calorific value per unit area of the first portion of the outer heating line outside the lateral region (that is, in the direction opposite to the separation region side) is made larger than the calorific value per unit area of the other second portion. There is. Therefore, since the portion where the temperature tends to be low is effectively warmed by the first portion, it is possible to improve the heat uniformity of the heater.
（２）本発明の第２局面では、前記第１部分と前記第２部分とは、前記各単位面積当たりの発熱量の大小関係となるように、線幅、厚み、材料のうち、少なくとも１種が設定されている。 (2) In the second aspect of the present invention, the first portion and the second portion have at least one of a line width, a thickness, and a material so as to have a magnitude relationship between the calorific value per each unit area. The species is set.
本第２局面では、上述した発熱量の大小関係を設定する手法を例示したものである。
例えば、第１部分の線幅を、第２部分の線幅より細くしてもよい。また、第１部分の厚みを、第２部分の厚みより薄くしてもよい。さらに、第１部分の材料の抵抗値を、第２部分の材料の抵抗値より大としてもよい。
The second aspect exemplifies a method of setting the magnitude relation of the calorific value described above.
For example, the line width of the first portion may be smaller than the line width of the second portion. Also, the thickness of the first portion may be thinner than the thickness of the second portion. Furthermore, the resistance of the material of the first part may be greater than the resistance of the material of the second part.
（３）本発明の第３局面では、前記外側発熱ラインは、前記第１部分の少なくとも一部にて前記分離領域側に突出するように配置されている。
本第３局面では、外側発熱ラインは、平面視で、分離領域側に突出しているので、好適に側方領域を加熱でき、よってヒータの均熱化を図ることができる。
(3) In the third aspect of the present invention, the outer heat generation line is disposed so as to project toward the separation area side in at least a part of the first portion.
In the third aspect, the outer heating line protrudes to the separation area side in a plan view, so that the side area can be suitably heated, and therefore the heater can be made uniform.
（４）本発明の第４局面では、前記外側発熱ラインに対して、前記分離領域の反対側に、前記外側発熱ラインと並んで他の外側発熱ラインが配置されているとともに、前記他の外側発熱ラインのうち、前記第１部分と対向する外側第１部分の単位面積当たりの発熱量は、前記第２部分と対向する外側第２部分の単位面積当たりの発熱量より小である。 (4) In the fourth aspect of the present invention, another outer heating line is disposed on the opposite side of the separation area with respect to the outer heating line, along with the outer heating line, and the other outer side The calorific value per unit area of the outer first portion facing the first portion among the heating lines is smaller than the calorific value per unit area of the outer second portion facing the second portion.
外側発熱ラインの第１部分は発熱量が多いので、この第１部分より外側（分離領域より遠い側）は温度が上昇し易い。そこで、本第４局面では、平面視で、この第１部分より外側の他の外側発熱ラインの外側第１部分の発熱量を少なくしているので、ヒータの一層の均熱化を図ることができる。 Since the first portion of the outer heating line generates a large amount of heat, the temperature is likely to rise outside the first portion (the side farther from the separation region). Therefore, in the fourth aspect, since the amount of heat generation of the outside first portion of the other outside heat generation line outside the first portion is reduced in plan view, further heat equalization of the heater can be achieved. it can.
（５）本発明の第５局面では、前記第１折返部にて接続された第１発熱ライン対と前記第２折返部にて接続された第２発熱ライン対とが前記分離領域を介して配置されたライン構造が、前記配列方向に沿って複数並んで配置された構成を有し、前記複数のライン構造の分離領域は、前記発熱ラインの長手方向において位置をずらして配置されている。 (5) In the fifth aspect of the present invention, the first heating line pair connected at the first turn-back portion and the second heat generation line pair connected at the second turn-back portion are connected via the separation area. A plurality of arranged line structures are arranged side by side along the arrangement direction, and the separated regions of the plurality of line structures are arranged at positions shifted in the longitudinal direction of the heat generation line.
本第５局面では、平面視で、発熱体の折り返し部分（従って分離領域）が前記配列方向に複数ある場合には、その分離領域を長手方向（例えば周方向）にずらすように配置しているので、ヒータの一層の均熱化を図ることができる。 In the fifth aspect, when there are a plurality of folded portions (therefore separation areas) of the heating element in the arrangement direction in plan view, the separation areas are arranged to be shifted in the longitudinal direction (for example, circumferential direction) Therefore, it is possible to achieve more uniform heating of the heater.
（６）本発明の第６局面では、隣り合う前記発熱ライン間の間隔は、４．５ｍｍ〜７．５ｍｍである。
このように、平面視で、発熱ライン間の間隔（距離）を設定することにより、後述する実験例からも明らかなように、ヒータの均熱化を容易に実現することができる。
(6) In the sixth aspect of the present invention, the distance between the adjacent heat generating lines is 4.5 mm to 7.5 mm.
As described above, by setting the distance (distance) between the heat generating lines in plan view, it is possible to easily realize soaking of the heater as apparent from the experimental examples described later.
（７）本発明の第７局面では、前記基板は、セラミックスを主成分とするセラミックス基板である。
本第７局面は、好ましい基板を例示している。
(7) In the seventh aspect of the present invention, the substrate is a ceramic substrate containing ceramics as a main component.
The seventh aspect exemplifies a preferred substrate.
（８）本発明の第８局面は、前記第１〜第７局面のいずれかのヒータに、吸着用電極を備えた静電チャックである。
本第８局面は、ヒータの好適な適用例を示している。
(8) An eighth aspect of the present invention is an electrostatic chuck provided with a suction electrode in the heater according to any one of the first to seventh aspects.
The eighth aspect shows a preferred application example of the heater.
（９）本発明の第９局面は、前記第１〜第７局面のいずれかのヒータに、ＲＦ電極を備えたプラズマ発生用部材である。
本第９局面は、ヒータの好適な適用例を示している。このヒータは、例えば、化学的気相成長法（Chemical Vapor Deposition）にて加工を行う際に用いられるＣＶＤヒータである。
(9) A ninth aspect of the present invention is a member for plasma generation, wherein the heater according to any one of the first to seventh aspects is provided with an RF electrode.
The ninth aspect shows a preferred application example of the heater. The heater is, for example, a CVD heater used when processing is performed by chemical vapor deposition (Chemical Vapor Deposition).
なお、ＲＦ電極とは、周知の高周波（例えば１０ｋＨｚ〜１００ＧＨｚの高周波）が印加される電極である。
＜以下に、本発明の各構成について説明する＞
・基板とは板状の部材であり、基板の材料としては、セラミックスや樹脂等を採用できる。
The RF electrode is an electrode to which a known high frequency (for example, a high frequency of 10 kHz to 100 GHz) is applied.
Hereinafter, each configuration of the present invention will be described.
The substrate is a plate-like member, and as the material of the substrate, ceramics, resin or the like can be adopted.
セラミックスとしては、アルミナ、窒化アルミニウム、ジルコニア、炭化ケイ素等を主成分（セラミックス中で５０質量％以上）とする材料が挙げられる。なお、前記主成分以外に、例えば希土類化合物を添加することもできる。 Examples of the ceramic include materials containing alumina, aluminum nitride, zirconia, silicon carbide or the like as a main component (50 mass% or more in the ceramic). In addition to the above main components, for example, a rare earth compound can be added.
樹脂としては、ポリイミド、フッ素系樹脂等を採用できる。
・吸着用電極やＲＦ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。
・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（その各発熱ライン）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。
As the resin, polyimide, fluorine-based resin or the like can be adopted.
-As materials for the adsorption electrode and the RF electrode, tungsten, molybdenum and the like can be mentioned.
The heating element is a resistance heating element that generates heat when current is supplied, and examples of the material of the heating element (each heating line thereof) include tungsten, tungsten carbide, molybdenum, molybdenum carbide, tantalum, platinum and the like.
発熱体の厚みとしては、０．０１ｍｍ〜０．１ｍｍの範囲を採用できる。発熱体が線状である場合には、その平面視（厚み方向から見た場合）での幅（線幅）としては、０．１ｍｍ〜３．０ｍｍの範囲を採用できる。 As a thickness of a heat generating body, the range of 0.01 mm-0.1 mm is employable. When the heating element is linear, a range of 0.1 mm to 3.0 mm can be adopted as a width (line width) in a plan view (when viewed from the thickness direction).
・ここで、発熱ラインとは、発熱体のうちの線状の部分であり、一対の発熱ラインとは、配列方向にて隣り合う一対の発熱ラインである。
第１発熱ライン対と第２発熱ライン対とは、一対の発熱ラインが、（発熱体が形成されない領域である）分離領域にて分離されたものであり、それぞれ２本の発熱ラインから構成されている。
Here, the heat generating line is a linear portion of the heat generating element, and the pair of heat generating lines is a pair of heat generating lines adjacent in the arrangement direction.
The first heat generating line pair and the second heat generating line pair are formed by separating a pair of heat generating lines in a separation region (which is a region where no heat generating element is formed), and each of the first heat generating line pair and the second heat generating line pair ing.
第１折返部は、第１発熱ライン対の分離領域側の端部同士を接続し、第２折返部は、第２発熱ライン対の分離領域側の端部同士を接続するものである。なお、第１折返部と第２折返部との間に分離領域がある。 The first turnback portion connects ends of the first heating line pair on the separation region side, and the second turnback portion connects ends of the second heat generation line pair on the separation region side. There is a separation area between the first turnaround and the second turnaround.
第１部分は、外側発熱ラインのうち分離領域に隣り合う領域であり、第２部分は、外側発熱ラインのうち第１部分とは異なる領域（即ち一対の発熱ラインに隣り合う領域）である。 The first part is an area adjacent to the separation area in the outer heating line, and the second part is an area different from the first part in the outer heating line (ie, an area adjacent to the pair of heating lines).
［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。
[1. First embodiment]
Here, as a first embodiment, for example, an electrostatic chuck capable of attracting and holding a semiconductor wafer will be described as an example.
[1-1. Constitution]
First, the structure of the electrostatic chuck of the first embodiment will be described.
図１に示す様に、第１実施形態の静電チャック１は、図１の上側にて半導体ウェハ３を吸着する装置であり、第１主面（吸着面）５及び第２主面７を有する円盤状のセラミックスヒータ９と、円盤状の金属ベース（クーリングプレート）１１とを、例えばインジウムからなる接合層１３によって接合したものである。 As shown in FIG. 1, the electrostatic chuck 1 of the first embodiment is a device for adsorbing the semiconductor wafer 3 on the upper side of FIG. 1, and the first main surface (adsorption surface) 5 and the second main surface 7 are used. The disk-shaped ceramic heater 9 and the disk-shaped metal base (cooling plate) 11 are bonded by a bonding layer 13 made of, for example, indium.
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１５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。この貫通孔であるリフトピン孔１５は、半導体ウェハ３を冷却するために吸着面５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、冷却用ガス孔は、リフトピン孔１５とは別に設けられていてもよい。 Further, lift pin holes 15 into which lift pins (not shown) are inserted are provided in the electrostatic chuck 1 at a plurality of locations so as to penetrate the electrostatic chuck 1 in the thickness direction. The lift pin hole 15 which is the through hole is also used as a flow path (cooling gas hole) of a cooling gas supplied to the side of the adsorption surface 5 to cool the semiconductor wafer 3. The cooling gas holes may be provided separately from the lift pin holes 15.
更に、金属ベース１１には、セラミックスヒータ９（従って半導体ウェハ３）を冷却するために、冷却用流体が流される冷却路１７が設けられている。
以下、各構成について説明する。
Furthermore, the metal base 11 is provided with a cooling passage 17 through which a cooling fluid flows in order to cool the ceramic heater 9 (and thus the semiconductor wafer 3).
Each component will be described below.
＜セラミックスヒータ９＞
図２に示すように、セラミックスヒータ９は、発熱体１９等を備えたセラミックス基板２１から構成されている。
<Ceramics heater 9>
As shown in FIG. 2, the ceramic heater 9 is composed of a ceramic substrate 21 provided with a heating element 19 and the like.
前記セラミックス基板２１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。 The ceramic substrate 21 is formed by laminating a plurality of ceramic layers (not shown), and is an alumina sintered body containing alumina as a main component. The alumina sintered body is an insulator (dielectric).
このセラミックス基板２１には、吸着面５の（図２の）下方に、一対の吸着用電極２３（２３ａ、２３ｂ）が設けられている。更に、吸着用電極２３の下方に、発熱体１９が設けられている。 The ceramic substrate 21 is provided with a pair of suction electrodes 23 (23a, 23b) below the suction surface 5 (in FIG. 2). Further, a heating element 19 is provided below the adsorption electrode 23.
また、セラミックス基板２１の内部には、ビア２５、内部導電層２７が設けられており、セラミックス基板２１の第２主面７側に設けられた孔部である凹部２９には、メタライズ層３１、内部接続端子３３が設けられている。 Further, a via 25 and an internal conductive layer 27 are provided inside the ceramic substrate 21, and a recess 29 which is a hole provided on the second main surface 7 side of the ceramic substrate 21 has a metallized layer 31, An internal connection terminal 33 is provided.
よって、発熱体１９は、ビア２５、内部導電層２７、メタライズ層３１、内部接続端子３３等を介して、給電用の端子ピン３５に接続されている。なお、図２では、吸着用電極２３に給電する構成は省略してある。 Therefore, the heat generating body 19 is connected to the power supply terminal pin 35 via the via 25, the internal conductive layer 27, the metallized layer 31, the internal connection terminal 33 and the like. In FIG. 2, the configuration for feeding power to the adsorption electrode 23 is omitted.
＜吸着用電極２３＞
吸着用電極２３は、例えばタングステンからなる電極であり、例えば平面形状が半円状の一対の電極２３ａ、２３ｂ（図１参照）から構成されている。
<Electrode for adsorption 23>
The adsorption electrode 23 is an electrode made of, for example, tungsten, and is formed of, for example, a pair of electrodes 23a and 23b (see FIG. 1) having a semicircular planar shape.
この吸着用電極２３とは、静電チャック１を使用する場合には、両電極２３ａ、２３ｂの間に、直流高電圧を印加し、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２３については、これ以外に、周知の各種の構成を採用できる。 When this electrostatic chuck 1 is used, a high DC voltage is applied between the two electrodes 23a and 23b, so that the electrostatic attraction (adhesion force) of the semiconductor wafer 3 is adsorbed. And the semiconductor wafer 3 is adsorbed and fixed using this adsorption force. Besides the above, various known configurations can be adopted for the adsorption electrode 23.
＜発熱体１９＞
発熱体１９は、通電により発熱する抵抗発熱体であり、例えばタングステンから構成されている。
<Heating element 19>
The heating element 19 is a resistance heating element that generates heat by energization, and is made of, for example, tungsten.
この発熱体１９は、図３に示すように、セラミックスヒータ９を厚み方向（図２の上下方向）から見た平面視で、例えば、中心側から外周側に向かって広がるような略渦巻き状に形成されている。 As shown in FIG. 3, this heating element 19 is, for example, in a substantially spiral shape spreading from the center side toward the outer peripheral side in a plan view when the ceramic heater 9 is viewed from the thickness direction (vertical direction in FIG. 2). It is formed.
つまり、発熱体１９は、線状の発熱ライン３７が渦巻き状に配置されるとともに、その一部（折返領域ＯＲ）にて折り返すように形成されている。
なお、発熱体１９は、例えば厚み０．０１ｍｍ×線幅０．５ｍｍの線状の発熱ライン３７により構成されている。また、隣り合う発熱ライン３７間の間隔（幅の中央における間隔）は、配列方向及び長手方向とも、例えば５．０ｍｍである。
That is, the heating element 19 is formed so that the linear heating line 37 is disposed in a spiral and is folded back at a part (folded area OR).
The heating element 19 is formed of, for example, a linear heating line 37 having a thickness of 0.01 mm and a line width of 0.5 mm. Further, the distance between the adjacent heat generating lines 37 (the distance at the center of the width) is, for example, 5.0 mm in both the arrangement direction and the longitudinal direction.
ここで、発熱ライン３７の厚みの範囲としては、０．０１ｍｍ〜０．１ｍｍの範囲を採用でき、線幅としては、０．１ｍｍ〜３．０ｍｍの範囲を採用でき、発熱ライン３７の間隔としては４．５ｍｍ〜７．５ｍｍの範囲を採用できる。 Here, a range of 0.01 mm to 0.1 mm can be adopted as the range of the thickness of the heat generation line 37, a range of 0.1 mm to 3.0 mm can be adopted as the line width, and a distance of the heat generation line 37 The range of 4.5 mm-7.5 mm is employable.
以下、詳細に説明する。
前記発熱体１９は、平面視で、線状の発熱ライン３７が所定の配列方向（ここでは径方向）に沿って複数並んで配置された構成を有する。
The details will be described below.
The heating element 19 has a configuration in which a plurality of linear heating lines 37 are arranged along a predetermined arrangement direction (here, a radial direction) in plan view.
図４に折返領域ＯＲを示すように、発熱体１９は、隣り合う一対の発熱ライン４１を有する。この一対の発熱ライン４１は、一対の発熱ライン４１の長手方向（ここでは図４の上下方向である周方向）にて所定の分離領域Ｂを挟んで離れて配置された第１発熱ライン対４１ａと第２発熱ライン対４１ｂとを有している。 As shown in FIG. 4, the heat generating body 19 has a pair of heat generating lines 41 adjacent to each other as shown in FIG. 4. The pair of heat generating lines 41 is a first heat generating line pair 41 a disposed apart from the predetermined separation area B in the longitudinal direction of the pair of heat generating lines 41 (here, the circumferential direction which is the vertical direction in FIG. 4). And a second heating line pair 41b.
なお、分離領域Ｂとは、発熱体１９が形成されていない領域であり、その周方向における寸法としては、２．０ｍｍ〜７．５ｍｍの範囲を採用できる。
また、一対の発熱ライン４１は、第１発熱ライン対４１ａを構成する各発熱ライン３７の分離領域Ｂ側の端部同士を接続する第１折返部４３ａと、第２発熱ライン対４１ｂを構成する各発熱ライン３７の分離領域Ｂ側の端部同士を接続する第２折返部４３ｂとを有している。
The separation region B is a region in which the heating element 19 is not formed, and the dimension in the circumferential direction can be in the range of 2.0 mm to 7.5 mm.
Further, the pair of heat generating lines 41 constitute a first folded portion 43a connecting ends of the heat generating lines 37 constituting the first heat generating line pair 41a on the side of the separation region B and a second heat generating line pair 41b. It has the 2nd return part 43b which connects the end parts by the side of the separation field B of each exothermic line 37. As shown in FIG.
さらに、発熱体１９は、一対の発熱ライン４１及び分離領域Ｂに対して、前記配列方向における両側に配置された一対の外側発熱ライン４５（４５ｉ、４５ｏ）を有している。
そして、両外側発熱ライン４５のうち、分離領域Ｂに対して径方向にて隣り合う第１部分４７の単位面積当たりの発熱量は、一対の発熱ライン４１に対して径方向にて隣り合う第２部分４９の単位面積当たりの発熱量より大となるように構成されている。
Furthermore, the heating element 19 has a pair of outer heating lines 45 (45i, 45o) disposed on both sides in the arrangement direction with respect to the pair of heating lines 41 and the separation area B.
The heat generation amount per unit area of the first portion 47 adjacent to the separation region B in the radial direction of both outer heat generation lines 45 is the second heat generation line adjacent to the pair of heat generation lines 41 in the radial direction. It is configured to be larger than the calorific value per unit area of the two portions 49.
具体的には、両外側発熱ライン４５の第１部分４７の線幅は、第２部分４９の線幅より細くなるように設定されており、これにより、第１部分４７の抵抗値が第２部分４９の抵抗値より大きくなるように設定されている。例えば外側発熱ライン４５の第１部分４７の線幅が第２部分４９の線幅の１／２となるように設定されている。 Specifically, the line width of the first portion 47 of both outer heating lines 45 is set to be smaller than the line width of the second portion 49, whereby the resistance value of the first portion 47 is the second. It is set to be larger than the resistance value of the portion 49. For example, the line width of the first portion 47 of the outer heating line 45 is set to be half the line width of the second portion 49.
つまり、この線幅の規定によって、第１部分４７の単位面積当たりの発熱量が、第２部分４９の単位面積当たりの発熱量より大きくなるように設定されている。
なお、発熱量（Ｗ）は、周知のように、Ｗ＝Ｉ２Ｒの計算式から分かるように、抵抗を上昇させることにより増加する（Ｉは電流値、Ｒは抵抗値）。
That is, by the definition of the line width, the calorific value per unit area of the first portion 47 is set to be larger than the calorific value per unit area of the second portion 49.
As is well known, the calorific value (W) is increased by increasing the resistance (I is the current value, R is the resistance value), as can be seen from the equation of W = I 2 R.
また、抵抗値は、下記の式（１）、（２）により算出することができる。
Ｒ＝ρ＊Ｌ／Ａ ・・（１）
Ｒ：抵抗値［Ω］
ρ：電気抵抗率［Ωｍ］
Ｌ：長さ［ｍ］
Ａ：面積［ｍ２］
Ｒ＝ρ＊Ｌ／（ｗ＊ｔ） ・・（２）
ｗ：幅［ｍ］
ｔ：厚さ［ｍ］
［１−２．製造方法］
次に、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。
Further, the resistance value can be calculated by the following formulas (1) and (2).
R = * * L / A · · · (1)
R: Resistance value [Ω]
ρ: Electric resistivity [Ωm]
L: Length [m]
A: Area [m 2 ]
R = ρ * L / (w * t) ··· (2)
w: Width [m]
t: Thickness [m]
[1-2. Production method]
Next, a method of manufacturing the electrostatic chuck 1 according to the first embodiment will be briefly described.
(1)セラミックス基板２１の原料として、主成分であるＡｌ２Ｏ３：９２重量％、ＭｇＯ：１重量％、ＣａＯ：１重量％、ＳｉＯ２：６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。 (1) As a raw material of the ceramic substrate 21: 92% by weight of Al 2 O 3 as a main component, 1% by weight of MgO, 1% by weight of CaO, 6% by weight of SiO 2 After wet grinding for 50 to 80 hours, it is dewatered and dried.
(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作製する。
(2) Next, a solvent etc. is added to this powder, and it mixes with a ball mill to make a slurry.
(3) Next, the slurry is defoamed under reduced pressure and then poured out in a flat plate shape and gradually cooled to evaporate the solvent, thereby producing alumina green sheets (corresponding to the respective ceramic layers).
(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２３、発熱体１９等を形成するために、前記メタライズインクを用いて、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。
(4) Further, tungsten powder is mixed into the raw material powder for the alumina green sheet to form slurry and metallized ink.
(5) Then, in order to form the adsorption electrode 23, the heating element 19 and the like, each pattern is printed on the alumina green sheet by the usual screen printing method using the metallized ink.
(6)次に、各アルミナグリーンシートを熱圧着し、積層シートを形成する。
(7)次に、熱圧着した積層シートを、所定の円板形状にカットする。
(8)次に、カットしたシートを、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、アルミナ質焼結体を作製する。
(6) Next, each alumina green sheet is thermocompression-bonded to form a laminated sheet.
(7) Next, the thermocompression-bonded laminated sheet is cut into a predetermined disk shape.
(8) Next, the cut sheet is fired (main firing) for 5 hours in a range of 1400 to 1600 ° C. (for example, 1550 ° C.) in a reducing atmosphere to prepare an aluminous sintered body.
(9)そして、焼成後に、適宜必要箇所を削って寸法を調整する。これによって、セラミックス基板２１を作成する。
(10)次に、セラミックス基板２１（即ちセラミックスヒータ９）と金属ベース１１とを接合して一体化する。これにより、静電チャック１が完成する。
［１−３．効果］
次に、第１実施形態の効果について説明する。
(9) Then, after firing, the necessary portions are appropriately cut to adjust the dimensions. Thus, the ceramic substrate 21 is formed.
(10) Next, the ceramic substrate 21 (that is, the ceramic heater 9) and the metal base 11 are bonded and integrated. Thereby, the electrostatic chuck 1 is completed.
[1-3. effect]
Next, the effects of the first embodiment will be described.
第１実施形態の静電チャック１では、図４に示すように、外側発熱ライン４５のうち、分離領域Ｂに隣り合う第１部分４７の単位面積当たりの発熱量は、一対の発熱ライン４１に隣り合う第２部分４９の単位面積当たりの発熱量より大であるので、セラミックスヒータ９の平面方向（即ちセラミックス基板２１の表面に沿った方向）における均熱性を高めることができる。 In the electrostatic chuck 1 of the first embodiment, as shown in FIG. 4, the calorific value per unit area of the first portion 47 adjacent to the separation region B in the outer heating line 45 is the heat generation amount of the pair of heating lines 41. Since the amount of heat generation per unit area of the adjacent second portions 49 is larger, the heat uniformity in the planar direction of the ceramic heater 9 (that is, the direction along the surface of the ceramic substrate 21) can be enhanced.
つまり、分離領域Ｂの配列方向（径方向）における外側（側方領域Ｓ）は、発熱体１９が無い分離領域Ｂの側方であるので、温度が低下する傾向にある（図４の左右の低温領域Ｌ参照）。 That is, since the outer side (side area S) in the arrangement direction (radial direction) of the separation area B is the side of the separation area B without the heating element 19, the temperature tends to decrease (left and right in FIG. Low temperature region L)).
しかし、第１実施形態では、その側方領域Ｓの外側（即ち分離領域Ｂ側と逆の方向）にある左右両側の外側発熱ライン４５において、その第１部分４７の線幅を第２部分４９の線幅よりも狭くして（厚みは同じ）、第１部分４７の抵抗値を第２部分４９の抵抗値より大きくしている。 However, in the first embodiment, the line width of the first portion 47 is set to the second portion 49 in the left and right outer heating lines 45 located outside the side region S (that is, in the direction opposite to the separation region B side). The resistance value of the first portion 47 is made larger than the resistance value of the second portion 49 so as to be narrower than the line width (the thickness is the same).
これにより、外側発熱ライン４５の第１部分４７の単位面積当たりの発熱量を、第２部分４９の単位面積当たりの発熱量よりも多くしている。
その結果、図４の左右の高温領域Ｈの温度は、前記低温領域Ｌの温度よりも高くなり易くなり、全体として、高温領域Ｈにおける温度と低温領域Ｌにおける温度が均一化される。これにより、セラミックスヒータ９の平面方向における均熱性を高めることができる。
［１−４．変形例］
次に、第１実施形態の変形例について説明する。
Thereby, the calorific value per unit area of the first portion 47 of the outer heating line 45 is made larger than the calorific value per unit area of the second portion 49.
As a result, the temperatures of the left and right high temperature regions H in FIG. 4 tend to be higher than the temperature of the low temperature region L, and the temperature in the high temperature region H and the temperature in the low temperature region L are uniformed as a whole. Thereby, the thermal uniformity in the planar direction of the ceramic heater 9 can be improved.
[1-4. Modified example]
Next, a modification of the first embodiment will be described.
ａ）変形例１
前記第１実施形態では、外側発熱ライン４５の第１部分４７の線幅を第２部分４９の線幅より細くしたが、変形例１では、図５（ａ）に示すように、外側発熱ライン４５の線幅は同じとして、その厚みを変更する。
a) Modification 1
In the first embodiment, the line width of the first portion 47 of the outer heating line 45 is smaller than the line width of the second portion 49, but in the first modification, as shown in FIG. 5A, the outer heating line The line width of 45 is the same, and its thickness is changed.
詳しくは、図５（ｂ）に示すように、外側発熱ライン４５の第１部分４７の厚みｔ１を第２部分４９の厚みｔ２より薄くする。
これによって、第１部分４７の抵抗値を第２部分４９の抵抗値より大きくできるので、第１実施形態と同様な効果を奏する。
Specifically, as shown in FIG. 5B, the thickness t1 of the first portion 47 of the outer heating line 45 is made thinner than the thickness t2 of the second portion 49.
As a result, the resistance value of the first portion 47 can be made larger than the resistance value of the second portion 49, so that the same effect as that of the first embodiment can be obtained.
ｂ）変形例２
変形例２では、外側発熱ライン４５の第１部分４７と第２部分４９との線幅及び厚みを同じにするが、使用する材料を変更する。
b) Modification 2
In the second modification, the line width and thickness of the first portion 47 and the second portion 49 of the outer heating line 45 are made the same, but the material used is changed.
詳しくは、図５（ｃ）に示すように、外側発熱ライン４５の第１部分４７の材料を第２部分４９の材料よりも抵抗値が大きな材料を使用する。例えば第１部分４７の材料をモリブデンとする場合には、第２部分４９の材料をタングステンとする。 Specifically, as shown in FIG. 5C, the material of the first portion 47 of the outer heating line 45 is a material having a resistance value larger than that of the second portion 49. For example, when the material of the first portion 47 is molybdenum, the material of the second portion 49 is tungsten.
これによって、第１部分４７の抵抗値を第２部分４９の抵抗値より大きくできるので、第１実施形態と同様な効果を奏する。
なお、前記第１実施形態と前記変形例１、２との構成を組み合わせてもよい。
As a result, the resistance value of the first portion 47 can be made larger than the resistance value of the second portion 49, so that the same effect as that of the first embodiment can be obtained.
The configurations of the first embodiment and the first and second modifications may be combined.
つまり、第１部分４７と第２部分４９とは、各単位面積当たりの発熱量が上述した大小関係となるように、線幅、厚み、材料のうち、少なくとも１種を組み合わせてもよい。
ｃ）変形例３
第１実施形態では、一対の発熱ライン４１及び分離領域Ｂに対して、前記配列方向（図４の左右方向）の両側に外側発熱ライン４５を配置した例に挙げたが、配列方向の一方の側のみに外側発熱ライン４５を設けてもよい。
That is, the first portion 47 and the second portion 49 may be combined with at least one of the line width, the thickness, and the material so that the calorific value per unit area becomes the above-described magnitude relation.
c) Modification 3
In the first embodiment, the outer heat generation lines 45 are arranged on both sides of the arrangement direction (left and right direction in FIG. 4) with respect to the pair of heat generation lines 41 and the separation area B. An outer heating line 45 may be provided only on the side.
例えば一対の発熱ライン４１を、平面視で最外周に設ける場合には、内周側にのみ、外側発熱ライン４５を設ける。
［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。
For example, in the case where the pair of heat generating lines 41 is provided on the outermost periphery in a plan view, the outer heat generating line 45 is provided only on the inner peripheral side.
[2. Second embodiment]
Next, a second embodiment will be described, but the description of the same content as that of the first embodiment will be omitted or simplified.
図６に示すように、第２実施形態のセラミックスヒータ５１では、外側発熱ライン５３は、第１部分５５の少なくとも一部にて、分離領域Ｂ側に突出するように形成されている。 As shown in FIG. 6, in the ceramic heater 51 of the second embodiment, the outer heating line 53 is formed so as to protrude toward the separation region B at least at a part of the first portion 55.
詳しくは、分離領域Ｂに対して径方向（図６の左右方向）における両側に、第１部分５５が設けられており、各第１部分５５は、第２部分５７から分離領域Ｂ側に突出する一対の脚部５９と、脚部５９の先端部同士を接続する細径部６０とから構成されている。 Specifically, the first portions 55 are provided on both sides in the radial direction (left and right direction in FIG. 6) with respect to the separation region B, and each first portion 55 protrudes from the second portion 57 toward the separation region B side And a small diameter portion 60 connecting the tip portions of the leg portions 59 to each other.
このうち、脚部５９の線幅は第２部分５７の線幅と同じであり（細くしてもよい）、細径部６０の線幅は第２部分５７より細く設定されている。
なお、第１部分５５と第２部分５７は、厚みや材料は同じである。
Among these, the line width of the leg portion 59 is the same as the line width of the second portion 57 (it may be thinner), and the line width of the small diameter portion 60 is set smaller than that of the second portion 57.
The first portion 55 and the second portion 57 have the same thickness and material.
この構成によって、第１部分５５（特に細径部６０）の抵抗値は第２部分５７の抵抗値より大きく設定されている。
第２実施形態は、前記第１実施形態と同様な効果を奏する。
By this configuration, the resistance value of the first portion 55 (particularly, the small diameter portion 60) is set larger than the resistance value of the second portion 57.
The second embodiment has the same effect as that of the first embodiment.
また、第２実施形態では、第１部分５５（特に細径部６０）によって高温となる高温領域Ｈは前記低温領域Ｌに近づくので、第１実施形態よりも、一層均熱性が向上す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。
Further, in the second embodiment, the high temperature region H where the temperature is high due to the first portion 55 (in particular, the small diameter portion 60) approaches the low temperature region L, so that the thermal uniformity is further improved compared to the first embodiment. There is.
[3. Third embodiment]
Next, a third embodiment will be described, but the description of the same content as that of the first embodiment will be omitted or simplified.
図７に示すように、第３実施形態のセラミックスヒータ６１では、上述した外側発熱ライン６３に対して、前記分離領域Ｂの反対側（図７の左右の外側）に、外側発熱ライン６３と並んで他の外側発熱ライン６５が配置されている。 As shown in FIG. 7, in the ceramic heater 61 according to the third embodiment, the side opposite to the separation area B (the left and right outside in FIG. 7) of the above-described outside heating line 63 is aligned with the outside heating line 63. And the other outer heating line 65 is disposed.
そして、他の外側発熱ライン６５のうち、（外側発熱ライン６３の）第１部分６７と対向する外側第１部分６９の単位面積当たりの発熱量は、（外側発熱ライン６３の）第２部分７１と対向する外側第２部分７３の単位面積当たりの発熱量より小となるように設定されている。 The heat generation amount per unit area of the outer first portion 69 facing the first portion 67 (of the outer heating line 63) among the other outer heating lines 65 is the second portion 71 (of the outer heating line 63). And the amount of heat generation per unit area of the opposing second outer portion 73.
具体的には、外側発熱ライン６３の第１部分６７の線幅は第２部分７１の線幅より細いが（即ち抵抗値が大きいが）、それとは逆に、他の外側発熱ライン６５の外側第１部分６９の線幅は外側第２部分７３の線幅より太く（即ち抵抗値が小さく）設定されている。 Specifically, although the line width of the first portion 67 of the outer heating line 63 is smaller than the line width of the second portion 71 (that is, the resistance value is large), the other side is the outer side of the other outer heating line 65 The line width of the first portion 69 is set larger (that is, the resistance value is smaller) than the line width of the outer second portion 73.
なお、外側発熱ライン６３の第２部分７１の線幅と他の外側発熱ライン６５の外側第２部分７３の線幅は同じである。つまり、第１部分６７及び外側第２部分６９以外の発熱ライン７５の線幅は同じである。 The line width of the second portion 71 of the outer heating line 63 and the line width of the outer second portion 73 of the other outer heating line 65 are the same. That is, the line widths of the heating lines 75 other than the first portion 67 and the outer second portion 69 are the same.
また、外側発熱ライン６３と他の外側発熱ライン６５とは、厚み及び材料は同じである。
第３実施形態は、前記第１実施形態と同様な効果を奏する。
Also, the outer heating line 63 and the other outer heating line 65 have the same thickness and material.
The third embodiment has the same effect as that of the first embodiment.
また、第１実施形態のように、第１部分６７の線幅を細くするとその部分での発熱量が増加するので、第１部分６７の外側部分（外側第１部分６９側）の温度が上昇しやすい。
それに対して、第３実施形態では、第１部分６７の外側の外側第１部分６９における線幅を太くして、その部分における抵抗値を下げて発熱量を小さくしている（図７の高温領域Ｈ、低温領域Ｌ参照）。
Further, as in the first embodiment, when the line width of the first portion 67 is narrowed, the amount of heat generation at that portion increases, so the temperature of the outer portion (the outer first portion 69 side) of the first portion 67 rises. It's easy to do.
On the other hand, in the third embodiment, the line width of the outer first portion 69 on the outer side of the first portion 67 is increased, and the resistance value at that portion is decreased to reduce the amount of heat generation (high temperature in FIG. 7) Region H, see low temperature region L).
よって、第１実施形態よりも、一層均熱性が向上するという利点がある。
［４．第４実施形態］
次に、第４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。
Therefore, there is an advantage that the thermal uniformity improves more than the first embodiment.
[4. Fourth embodiment]
Next, a fourth embodiment will be described, but the description of the same contents as the first embodiment will be omitted or simplified.
図８に示すように、第４実施形態のセラミックスヒータ８１では、発熱体８３は、第１折返部８５にて接続された第１発熱ライン対８７と第２折返部８９にて接続された第２発熱ライン対９１とが分離領域Ｂを介して配置されたライン構造ＬＫを有するとともに、そのライン構造ＬＫが、配列方向に沿って（中心側から外周側に向かって）複数並んで配置されている。 As shown in FIG. 8, in the ceramic heater 81 according to the fourth embodiment, the heating element 83 is connected to the first heating line pair 87 connected at the first turn-back portion 85 and at the second turn-back portion 89. While having a line structure LK in which two heat generating line pairs 91 are arranged via the separation region B, a plurality of the line structures LK are arranged side by side along the arrangement direction (from the center side toward the outer peripheral side) There is.
さらに、複数のライン構造ＬＫの分離領域Ｂは、発熱ライン９３の長手方向（図８の上下方向：周方向）において位置をずらして配置されている。
詳しくは、各ライン構造ＬＫの位置をずらすことにより、各分離領域Ｂの径方向における一方又は両方（図８の左右方向）に、他のライン構造ＬＫの第２折返部８９及びその近傍が配置されている。
Furthermore, the separation regions B of the plurality of line structures LK are arranged at different positions in the longitudinal direction (vertical direction in FIG. 8: circumferential direction) of the heat generation line 93.
Specifically, by shifting the position of each line structure LK, the second folded portion 89 of the other line structure LK and the vicinity thereof are disposed in one or both of the separation regions B in the radial direction (left and right direction in FIG. 8). It is done.
この第２折返部８９では（第１折返部８５側も同様）、発熱ライン９３が集まっているので（密となっているので）、高温領域Ｈとなる。従って、分離領域Ｂの側方の低温領域Ｌに隣接して高温領域Ｈが配置されるので、均熱性が向上することになる。 In the second folded portion 89 (same as in the first folded portion 85 side), the heat generating lines 93 are gathered (because they are dense), so the high temperature region H is formed. Therefore, since the high temperature area H is disposed adjacent to the low temperature area L on the side of the separation area B, the thermal uniformity is improved.
このように、第４実施形態は、第１実施形態と同様な効果を奏する。また、この第４実施形態では、上述のように複数のライン構造ＬＫが配置されているので、例えば径方向に一列に（即ち半径方向の直線上に）並んだもの（図１０参照）に比べて、均熱性に優れているという利点がある。 Thus, the fourth embodiment has the same effect as that of the first embodiment. Further, in the fourth embodiment, since the plurality of line structures LK are disposed as described above, for example, in comparison with those aligned in a row in the radial direction (that is, on a straight line in the radial direction) (see FIG. 10) It has the advantage of excellent thermal uniformity.
なお、ここでは、分離領域Ｂの側方の発熱ライン９３等が、第１実施形態の外側発熱ラインとしての機能（即ち分離領域Ｂの側方の温度を上昇させる機能）を有する。
［５．第５実施形態］
次に、第５実施形態について説明するが、第１、第４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。
Here, the heat generation line 93 and the like on the side of the separation area B have a function as the outer heat generation line of the first embodiment (that is, a function to raise the temperature on the side of the separation area B).
[5. Fifth embodiment]
Next, a fifth embodiment will be described, but the description of the same contents as those of the first and fourth embodiments will be omitted or simplified.
図９に示すように、第５実施形態のセラミックスヒータ１０１では、基本的に、第４実施形態と同様に、複数のライン構造ＬＫの分離領域Ｂは、発熱ライン１０３の長手方向（図９の上下方向：周方向）において位置をずらして配置されている。 As shown in FIG. 9, in the ceramic heater 101 according to the fifth embodiment, basically, as in the fourth embodiment, the separation regions B of the plurality of line structures LK are the longitudinal direction of the heating line 103 (FIG. In the vertical direction: in the circumferential direction, the positions are shifted.
特に、第５実施形態では、第４実施形態に比べて、各ライン構造ＬＫが周方向に大きくずれているので、各分離領域Ｂの径方向における両方（図９の左右方向）には、第２折返部１０５ではなく、径方向にて隣り合う発熱ライン１０３が外側発熱ライン１０６として配置されている構造となっている。 In particular, in the fifth embodiment, as compared with the fourth embodiment, each line structure LK is largely deviated in the circumferential direction, so both in the radial direction of each separation region B (left and right direction in FIG. 9) Instead of the two-folded portion 105, the heat generation lines 103 adjacent in the radial direction are arranged as the outer heat generation line 106.
そして、この外側発熱ライン１０６は、前記第１実施形態と同様に、分離領域Ｂの側方に、抵抗値の大きな第１部分１０７を備えるとともに、第１部分１０７以外に抵抗値の小さな第２部分１０９を備えている。 Then, as in the first embodiment, the outer heating line 106 is provided with a first portion 107 having a large resistance value on the side of the separation region B, and a second portion having a small resistance value other than the first portion 107. A portion 109 is provided.
従って、第５実施形態においても、第１実施形態と同様に、均熱性に優れているという効果を奏する。
［６．第６実施形態］
次に、第６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する。
Therefore, also in the fifth embodiment, similar to the first embodiment, the effect of excellent thermal uniformity can be obtained.
[6. Sixth embodiment]
Next, a sixth embodiment will be described, but the description of the same content as that of the first embodiment will be omitted.
第６実施形態は、半導体製造用部品であるプラズマ発生用部材に関するものである。
具体的には、図１０に示すように、第６実施形態のプラズマ発生用部材は、ＣＶＤヒータ１１１である。
The sixth embodiment relates to a member for plasma generation which is a component for manufacturing a semiconductor.
Specifically, as shown in FIG. 10, the plasma generation member of the sixth embodiment is a CVD heater 111.
このＣＶＤヒータ１１１は、円盤形状のセラミックスヒータ（保持体）１１３の一方の表面（図１０の下面側の表面）に、円筒形状のシャフト（支持体）１１５を接合したものである。 The CVD heater 111 has a cylindrical shaft (support) 115 joined to one surface (surface on the lower surface side in FIG. 10) of a disk-shaped ceramic heater (support) 113.
この保持体１１３は、窒化アルミニウム製のセラミックス基板１１６に、前記第１〜第５実施形態の構成を有する発熱体１１７や、周知の高周波電極（ＲＦ電極）１１９等が配置されている。 In the holder 113, a heating element 117 having the configuration of the first to fifth embodiments, a known high frequency electrode (RF electrode) 119 and the like are arranged on a ceramic substrate 116 made of aluminum nitride.
この第６実施形態においても、保持体１１３の平面方向における均熱化を向上できるという利点がある。
［７．第７実施形態］
次に、第７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する。
Also in the sixth embodiment, there is an advantage that the heat equalization in the planar direction of the holder 113 can be improved.
[7. Seventh embodiment]
Next, a seventh embodiment will be described, but the description of the same contents as those of the first embodiment will be omitted.
図１１に示すように、第７実施形態のセラミックスヒータ１２１は、第１実施形態の静電チャックのセラミックスヒータと同様な構成を備えている。なお、金属ベースは備えていない。 As shown in FIG. 11, the ceramic heater 121 of the seventh embodiment has the same configuration as the ceramic heater of the electrostatic chuck of the first embodiment. Note that no metal base is provided.
具体的には、アルミナを主成分とするセラミックス基板１２３に、第１実施形態と同様は発熱体１２５を備えたものである。
第７実施形態は、第１実施形態と同様に、平面方向における高い均熱性を有する。
［８．実験例］
次に、本発明の効果を確認するために行った実験例について説明する。
Specifically, as in the first embodiment, the heat generating body 125 is provided on the ceramic substrate 123 mainly composed of alumina.
Similar to the first embodiment, the seventh embodiment has high thermal uniformity in the planar direction.
[8. Experimental example]
Next, experimental examples conducted to confirm the effects of the present invention will be described.
<実験例１>
実験例１では、本発明の範囲のセラミックスヒータの試料（試料１、２）や比較例の試料（試料３）に対して、その折返領域ＯＲにおける発熱体の構成を変更し、それによる発熱状態を調べた。
Experimental Example 1
In Experimental Example 1, the configuration of the heating element in the turnback region OR is changed with respect to the sample (samples 1 and 2) of the ceramic heater within the scope of the present invention and the sample (sample 3) of the comparative example. I examined.
なお、実験は、基本的な構成は第１実施形態と同様として、有限要素法を用いたコンピュータシミュレーションにより行った。また、折返領域ＯＲの範囲は、分離領域Ｂを中心とし、分離領域Ｂを挟む一対の発熱ライン、その左右の外側発熱ラインを含む前記図３の枠内の範囲（例えば縦２５．０ｍｍ×横２５．０ｍｍ）とした。 The experiment was conducted by computer simulation using the finite element method, with the basic configuration being the same as in the first embodiment. Further, the range of the folding area OR is a range within the frame of FIG. 3 including the pair of heat generation lines centering on the separation area B and sandwiching the separation area B, and the outer heat generation lines on the left and right thereof 25.0 mm).
試料１では、第４実施形態と同様な折返領域ＯＲを有する発熱体（図８参照）を備えたセラミックスヒータとした。そして、下記の条件で発熱体に通電して加熱させて、そのときの表面温度の分布を調べた。 Sample 1 was a ceramic heater provided with a heating element (see FIG. 8) having the same folded region OR as in the fourth embodiment. Then, the heating element was energized and heated under the following conditions, and the distribution of the surface temperature at that time was examined.
（実験条件例）
印加電圧：約８０．０Ｖ
電流 ：約２．０Ａ
その結果を、図１３（ａ）に示すが、表面温度の分布については、最高温度と最低温度との温度差ΔＴは、０．９４℃と小さかった。よって、均熱性に優れているので好適であった。なお、図１３（ｄ）に、図面の表示（濃さ）と温度との関係を示す。
(Example of experimental conditions)
Applied voltage: about 80.0 V
Current: about 2.0A
The results are shown in FIG. 13 (a), but for the distribution of surface temperature, the temperature difference ΔT between the maximum temperature and the minimum temperature was as small as 0.94 ° C. Therefore, it is suitable because it is excellent in heat uniformity. FIG. 13D shows the relationship between the display (density) of the drawing and the temperature.
試料２では、第５実施形態と同様な折返領域ＯＲを有する発熱体（図９参照）を備えたセラミックスヒータとした。そして、前記実験条件で発熱体を加熱させて、そのときの表面温度の分布を調べた。 Sample 2 was a ceramic heater provided with a heating element (see FIG. 9) having the same folded region OR as in the fifth embodiment. And a heating element was made to heat on the said experimental conditions, and distribution of the surface temperature at that time was investigated.
その結果を、図１３（ｂ）に示すが、表面温度の分布については、前記温度差ΔＴは、０．８２℃と、試料１よりも小さかった。よって、一層均熱性に優れているので好適であった。 The results are shown in FIG. 13 (b), but the temperature difference ΔT was smaller than that of the sample 1 at 0.82 ° C. for the distribution of the surface temperature. Therefore, it is preferable because the heat uniformity is further excellent.
試料３では、図１２に示すような折返領域ＯＲを有する発熱体１３１を備えたセラミックスヒータ１３３とした。つまり、複数の分離領域Ｂが径方向に直線状に配置されており、低温領域Ｌの側方に高温領域Ｈがないものである。 Sample 3 was a ceramic heater 133 provided with a heating element 131 having a turning area OR as shown in FIG. That is, the plurality of separation regions B are linearly arranged in the radial direction, and there is no high temperature region H on the side of the low temperature region L.
そして、前記実験条件で発熱体を加熱させて、そのときの表面温度の分布を調べた。
その結果を、図１３（ｃ）に示すが、表面温度の分布については、前記温度差ΔＴは、１．１０℃と、試料１より大きかった。よって、均熱性が低く好ましくない。
And a heating element was made to heat on the said experimental conditions, and distribution of the surface temperature at that time was investigated.
The result is shown in FIG. 13C, but the temperature difference ΔT was larger than that of the sample 1 at 1.10 ° C. for the distribution of the surface temperature. Therefore, the temperature uniformity is low, which is not preferable.
<実験例２>
実験例２では、第１実施形態と同様な発熱体（即ち抵抗の大きな第１部分）を有するセラミックスヒータ（調整有りの試料）と、第１部分を有しない従来の発熱体を有するセラミックスヒータ（調整無しの試料）とに対して、発熱体の発熱ラインの間隔（パターン間距離Ｓ：図１４参照）を変更し、そのときの、折り返し部周辺（即ち折返領域ＯＲ）の表面温度の分布（即ち前記温度差ΔＴ）を調べた。
<Experimental Example 2>
In Experimental Example 2, a ceramic heater (a sample with adjustment) having a heating element (that is, a first portion having a large resistance) similar to that of the first embodiment and a ceramic heater having a conventional heating element without the first portion With respect to the sample without adjustment, the spacing of the heating lines of the heating element (inter-pattern distance S: see FIG. 14) is changed, and the distribution of That is, the temperature difference ΔT) was examined.
詳しくは、各試料に対して、発熱ラインの線幅を０．５８ｍｍ、厚みを０．０５ｍｍとした状態で、発熱ライン間の間隔Ｓを、４．０〜８．０ｍｍの間で、０．５ｍｍ間隔で変更し、前記実験条件にて加熱を行った。なお、前記間隔Ｓとは、発熱ラインの中心間の距離である。 Specifically, for each sample, with the line width of the heat generation line being 0.58 mm and the thickness being 0.05 mm, the interval S between the heat generation lines was between 4.0 and 8.0 mm. It changed by 5 mm space | interval and heated on the said experimental condition. The interval S is the distance between the centers of the heat generating lines.
そして、そのときの各試料における温度差ΔＴを求めた。その結果を、下記表１及び図１５に記す。
また、図１６（ａ）に調整無しの試料の温度分布を示し、図１６（ｂ）に調整有の試料の温度分布を示す。
And temperature difference (DELTA) T in each sample at that time was calculated | required. The results are shown in Table 1 below and FIG.
Also, FIG. 16 (a) shows the temperature distribution of the sample without adjustment, and FIG. 16 (b) shows the temperature distribution of the sample with adjustment.
この表１、図１５、図１６から明らかなように、本発明の範囲内の調整有りの試料では、間隔Ｓを変更した場合でも温度差ΔＴ（ΔＴ２）が小さく好適であった。それに対して、比較例の調整無しの試料では、温度差ΔＴ（ΔＴ１）が大きく好ましくない。 As apparent from Table 1, FIG. 15, and FIG. 16, in the sample with adjustment within the scope of the present invention, the temperature difference ΔT (ΔT2) was small and suitable even when the interval S was changed. On the other hand, in the sample without adjustment of the comparative example, the temperature difference ΔT (ΔT1) is large, which is not preferable.
また、前記表１及び図１５から明らかなように、発熱ラインの間隔Ｓとしては、４．５ｍｍ〜７．５ｍｍの範囲が好ましい。
つまり、発熱ラインの間隔Ｓが４ｍｍと４．５ｍｍの間では、折り返し部を調整しない（即ち第１部分の発熱量を大きくしない）場合でも、温度差ΔＴ２は変わらない。また、間隔Ｓが４．５ｍｍ以下の場合は、調整が無い場合でも温度差ΔＴ２は小さいため、間隔Ｓの下限としては４．５ｍｍが好ましい。
Further, as apparent from Table 1 and FIG. 15, the interval S of the heat generation line is preferably in the range of 4.5 mm to 7.5 mm.
That is, when the space S between the heat generating lines is between 4 mm and 4.5 mm, the temperature difference ΔT2 does not change even when the folded portion is not adjusted (that is, the amount of heat generation of the first portion is not increased). When the distance S is 4.5 mm or less, the temperature difference ΔT2 is small even when no adjustment is made, so the lower limit of the distance S is preferably 4.5 mm.
一方、発熱ラインの間隔Ｓが７．５ｍｍでは、折り返し部を調整する（即ち第１部分の発熱量を多くする）ことで、温度差ΔＴ１を１．０℃以下にすることができる。しかし、間隔Ｓが７．５ｍｍを超えると、調整しても温度差ΔＴ１が１．０℃を超えてしまう。そのため、間隔Ｓの上限としては、７．５ｍｍが好ましい。 On the other hand, when the space S between the heat generating lines is 7.5 mm, the temperature difference ΔT1 can be made equal to or less than 1.0 ° C. by adjusting the folded portion (that is, increasing the heat generation amount of the first portion). However, if the distance S exceeds 7.5 mm, the temperature difference ΔT1 exceeds 1.0 ° C. even if adjustment is made. Therefore, as a maximum of interval S, 7.5 mm is preferred.
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、発熱体は、基板の内部以外に、基板の表面（例えば第２主面）に設けてもよい。
The present invention is not limited to the above embodiment and experimental examples, and it goes without saying that the present invention can be practiced in various forms without departing from the present invention.
(1) For example, the heating element may be provided on the surface (for example, the second main surface) of the substrate other than the inside of the substrate.
（２）基板の材料としては、セラミックスに限らず、例えばポリイミド等の樹脂などを採用できる。
（３）また、前記分離領域に、リフトピン孔１５や冷却用ガス孔等の孔（例えば貫通孔）を設けてもよい。
(2) The material of the substrate is not limited to ceramics, and a resin such as polyimide can be used, for example.
(3) In addition, holes (for example, through holes) such as the lift pin holes 15 and the cooling gas holes may be provided in the separation area.
（４）各実施形態の構成を適宜組み合わせることができる。 (4) The configurations of the embodiments can be combined as appropriate.
１…静電チャック
９、５１、６１、８１、１０１、１１３、１２１、１３３…セラミックスヒータ
１９、８３、１１７、１２５、１３１…発熱体
２１、１１６、１２３…セラミックス基板
２３…吸着用電極
３７、７５、９３、１０３…発熱ライン
４１…一対の発熱ライン
４１ａ、８７…第１発熱ライン対
４１ｂ、９１…第２発熱ライン対
４３ａ、８５…第１折返部
４３ｂ、８９、１０５…第２折返部
４５、５３、６３、１０６…外側発熱ライン
４７、５５、６７、１０７…第１部分
４９、５７、７１、１０９…第２部分
６５…他の外側発熱ライン
６９…外側第１部分
７３…外側第２部分
１１９…ＲＦ電極
１１１…ＣＶＤヒータ
Ｂ…分離領域
ＬＫ…ライン構造
ＯＲ…折返領域
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... electrostatic chuck 9, 51, 61, 81, 101, 113, 121, 133 ... ceramic heater 19, 83, 117, 125, 131 ... heating element 21, 116, 123 ... ceramic substrate 23 ... adsorption electrode 37, 75, 93, 103 ... heat generation line 41 ... pair of heat generation lines 41 a, 87 ... first heat generation line pair 41 b, 91 ... second heat generation line pair 43 a, 85 ... first folded portion 43 b, 89, 105 ... second folded portion 45, 53, 63, 106 ... outer heating line 47, 55, 67, 107 ... first part 49, 57, 71, 109 ... second part 65 ... other outer heating line 69 ... outer first part 73 ... outer first 2 parts 119: RF electrode 111: CVD heater B: separation area LK: line structure OR: folded area
Claims (9)
前記平面視で、
前記発熱体は、前記配列方向にて隣り合う一対の前記発熱ラインを有し、
前記一対の発熱ラインは、該一対の発熱ラインの長手方向にて所定の分離領域を挟んで離れて配置された第１発熱ライン対と第２発熱ライン対とを有し、
更に、前記発熱体は、
前記第１発熱ライン対を構成する各発熱ラインの前記分離領域側の端部同士を接続する第１折返部と、
前記第２発熱ライン対を構成する各発熱ラインの前記分離領域側の端部同士を接続する第２折返部と、
前記一対の発熱ライン及び前記分離領域に対して、前記配列方向における両側又は一方の側に配置された外側発熱ラインと、
を有し、
前記外側発熱ラインのうち、前記分離領域に隣り合う第１部分の単位面積当たりの発熱量は、前記一対の発熱ラインに隣り合う第２部分の単位面積当たりの発熱量より大であることを特徴とするヒータ。 A heating element is provided inside or on the surface of the substrate, and the heating element has a configuration in which a plurality of linear heating lines are arranged along a predetermined arrangement direction in a plan view when the substrate is viewed from the thickness direction In the heater
In the plan view,
The heating element has a pair of the heating lines adjacent in the arrangement direction,
The pair of heat generating lines includes a first heat generating line pair and a second heat generating line pair which are disposed apart from each other across a predetermined separation region in the longitudinal direction of the pair of heat generating lines.
Furthermore, the heating element is
A first turn-back portion connecting ends of the heat generating lines constituting the first heat generating line pair on the separation area side;
A second turn-back portion connecting ends of the heat generating lines constituting the second heat generating line pair on the separation area side;
An outer heating line disposed on both sides or one side in the arrangement direction with respect to the pair of heating lines and the separation area;
Have
The calorific value per unit area of the first part adjacent to the separation region among the outside heat generation line is larger than the calorific value per unit area of the second part adjacent to the pair of heat generation lines. And a heater.
前記他の外側発熱ラインのうち、前記第１部分と対向する外側第１部分の単位面積当たりの発熱量は、前記第２部分と対向する外側第２部分の単位面積当たりの発熱量より小であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のヒータ。 Another outer heating line is disposed on the opposite side of the separation area with respect to the outer heating line, along with the outer heating line.
The heat generation amount per unit area of the outer first portion facing the first portion among the other outer heating lines is smaller than the heat generation amount per unit area of the outer second portion facing the second portion. The heater according to any one of claims 1 to 3, wherein the heater is provided.
前記複数のライン構造の分離領域は、前記発熱ラインの長手方向において位置をずらして配置されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のヒータ。 A line structure in which a first heating line pair connected at the first turn-back portion and a second heat generation line pair connected at the second turn-back portion are disposed via the separation region in the arrangement direction It has a configuration arranged side by side along the line,
The heater according to any one of claims 1 to 4, wherein the separation regions of the plurality of line structures are disposed at different positions in the longitudinal direction of the heat generation line.
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