JP6959090B2 - 加熱装置 - Google Patents

Description

本明細書に開示される技術は、加熱装置に関する。

対象物（例えば、半導体ウェハ）を保持しつつ所定の処理温度（例えば、４００〜６５０℃程度）に加熱する加熱装置（「サセプタ」とも呼ばれる）が知られている。加熱装置は、例えば、成膜装置（ＣＶＤ成膜装置やスパッタリング成膜装置等）やエッチング装置（プラズマエッチング装置等）といった半導体製造装置の一部として使用される。

一般に、加熱装置は、保持面を有するセラミックス部材と、セラミックス部材の内部に配置されたヒータとを備える。ヒータに電圧が印加されるとヒータが発熱し、セラミックス部材の保持面上に保持された対象物（例えば、半導体ウェハ）が例えば４００〜６５０℃程度に加熱される（例えば、特許文献１，２参照）。

特開平１０−２４２２５２号公報 特開２０１４−７５５２５号公報

近年、半導体製造プロセスの効率化等を図るため、加熱装置の保持面の温度を所定温度だけ上昇させるのに要する時間（以下、「温度上昇所要時間」という）の短縮化に対する要求が高まっている。ここで、ヒータから保持面に向かう方向（以下、「縦方向」という）に伝達される熱の量（以下、「縦方向の伝熱量」という）が多い程、温度上昇所要時間の短縮化を図ることができる。しかしながら、一般に、セラミックス部材の内部に配置されたヒータは、保持面に直交する方向だけでなく、保持面に平行な方向においても、熱伝導率が比較的に高いセラミックスに隣接している。このため、縦方向だけでなく、保持面に平行な方向（以下、「面方向」という）にも、ヒータから多量の熱が伝達される分だけ、縦方向の伝熱量を十分に確保できず、その結果、温度上昇所要時間の短縮化を図ることができないおそれがある。

本明細書では、上述した課題を解決することが可能な技術を開示する。

本明細書に開示される技術は、例えば、以下の形態として実現することが可能である。

（１）本明細書に開示される加熱装置は、第１の方向に略垂直な略平面状の第１の表面を有するセラミックス部材と、前記セラミックス部材の内部に配置されたヒータと、を備え、前記セラミックス部材の前記第１の表面に配置された対象物を加熱する加熱装置において、前記セラミックス部材の内部には、前記第１の方向に略垂直な方向において、前記セラミックス部材を構成するセラミックス部分と前記ヒータとの間に位置する空隙が存在している。本加熱装置では、セラミックス部材の内部には、第１の方向に略垂直な方向（以下、「面方向」という）において、セラミックス部材を構成するセラミックス部分とヒータとの間に位置する空隙が存在している。空隙内の熱伝導率は、セラミックス部分の熱伝導率より低い。このため、本加熱装置では、面方向においてセラミックス部分とヒータとの間に空隙が存在しない従来の構成に比べて、ヒータからの全発熱量のうち、面方向に伝達される熱の量（以下、「面方向の伝熱量」という）が抑制される分だけ、ヒータから保持面に向かう方向（以下、「縦方向」という）に伝達される熱の量（以下、「縦方向の伝熱量」という）を多く確保できる。その結果、本加熱装置によれば、従来の構成に比べて、加熱装置の保持面（第１の表面）の温度を所定温度だけ上昇させるのに要する時間（以下、「温度上昇所要時間」という）の短縮化を図ることができる。

（２）上記加熱装置において、前記ヒータと前記セラミックス部分との間には、前記ヒータに沿って前記複数の空隙が互いに離間した位置に存在している構成としてもよい。本加熱装置では、ヒータとセラミックス部分との間には、複数の空隙が互いに離間した位置に存在している。すなわち、面方向において、ヒータの全周にわたって空隙が存在しているわけではなく、ヒータの一部分が、空隙を介さずにセラミックス部分に隣接している。縦方向だけでなく、面方向にも熱が伝達されるため、本加熱装置では、第１の表面において、ヒータに対応する領域と、該ヒータの近傍のセラミックス部分に対応する領域との温度差が抑制される。すなわち、本加熱装置によれば、上記従来の構成に比べて、温度上昇所要時間の短縮化を図りつつ、ヒータの全周にわたって空隙が存在している構成に比べて、第１の表面における面方向の均熱性の向上を図ることができる。

（３）上記加熱装置において、前記第１の方向に略垂直な少なくとも１つの方向における前記ヒータの両側のそれぞれに前記空隙が存在している構成としてもよい。本加熱装置では、ヒータの両側に空隙が存在しているため、ヒータの両側において面方向の伝熱量が抑制される。これにより、本加熱装置によれば、ヒータの片側のみ空隙が存在している構成に比べて、縦方向の伝熱量をさらに多く確保できる。

（４）上記加熱装置において、前記ヒータは、線状に延びている線状ヒータ部分を含んでおり、前記空隙は、前記第１の方向に略垂直で、かつ、前記線状ヒータ部分に交差する方向における前記線状ヒータ部分の一方側に存在している第１の空隙と、前記線状ヒータ部分の他方側に存在している第２の空隙とを含んでおり、前記第１の空隙と前記第２の空隙とのそれぞれは、前記線状ヒータ部分に直交する方向において、前記線状ヒータ部分を介して、前記セラミックス部分に対向している構成としてもよい。本加熱装置では、線状ヒータ部分の両側のそれぞれに位置する第１の空隙と第２の空隙とのそれぞれは、線状ヒータ部分に直交する方向において、線状ヒータ部分を介して、セラミックス部分に対向している。すなわち、第１の空隙と第２の空隙とは、線状ヒータ部分に直交する方向において互いに対向しておらず、各空隙に対して線状ヒータ部分を挟んで対向する位置には空隙ではなくセラミックスが存在する。ここで、空隙同士が線状ヒータ部分を挟んで対向する部分は、線状ヒータ部分の両側で面方向の伝熱量が抑制されるため、セラミックス部分同士が線状ヒータ部分を挟んで対向する部分に対して、特に温度差が大きくなる。したがって、本加熱装置によれば、全ての空隙同士が線状ヒータ部分を挟んで対向する構成に比べて、線状ヒータ部分の近傍のセラミックス部分における線状ヒータ部分に沿った方向の均熱性の向上を図ることができる。

（５）上記加熱装置において、前記ヒータは、前記セラミックス部材の少なくとも一部を前記第１の方向に略直交する方向に並ぶ複数のセグメントに仮想的に分割したとき、前記複数のセグメントのうちの第１のセグメント内に配置された第１のヒータと、前記第１のセグメントと隣り合う第２のセグメント内に配置された第２のヒータと、を含んでおり、前記空隙は、前記第１のヒータと前記第２のヒータとの互いに対向する側の少なくとも一方に存在していることを特徴とする構成としてもよい。本加熱装置では、空隙は、第１のヒータと第２のヒータとの互いに対向する側の少なくとも一方に存在している。これにより、本加熱装置によれば、第１のヒータと第２のヒータとの間に空隙が存在しない構成に比べて、第１のセグメントと第２のセグメントとが互いに熱的に影響し合うことを抑制することができる。

なお、本明細書に開示される技術は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、保持装置、加熱装置、半導体製造装置用部品、それらの製造方法等の形態で実現することが可能である。

実施形態における静電チャック１００の外観構成を概略的に示す斜視図である。 実施形態における静電チャック１００のＸＺ断面構成を概略的に示す説明図である。 実施形態における静電チャック１００のＸＹ断面構成を概略的に示す説明図である。 図３におけるセラミックス部材１０のＸ１部分を拡大して示す説明図である。 図３におけるセラミックス部材１０のＸ２部分を拡大して示す説明図である。 パターン１〜４におけるヒータ電極５０からの熱の伝達を模式的に示す説明図である。

Ａ．実施形態：
Ａ−１．静電チャック１００の構成：
図１は、本実施形態における静電チャック１００の外観構成を概略的に示す斜視図であり、図２は、本実施形態における静電チャック１００のＸＺ断面構成を概略的に示す説明図であり、図３は、本実施形態における静電チャック１００のＸＹ断面構成を概略的に示す説明図である。図２には、図３のＩＩ−ＩＩの位置における静電チャック１００のＸＺ断面構成が示されており、図３には、図２のＩＩＩ−ＩＩＩの位置における静電チャック１００のＸＹ断面構成が示されている。各図には、方向を特定するための互いに直交するＸＹＺ軸が示されている。本明細書では、便宜的に、Ｚ軸正方向を上方向といい、Ｚ軸負方向を下方向というものとするが、静電チャック１００は実際にはそのような向きとは異なる向きで設置されてもよい。上下方向（Ｚ軸方向）は、特許請求の範囲における第１の方向に相当する。

静電チャック１００は、対象物（例えばウェハＷ）を静電引力により吸着して保持する装置であり、例えば半導体製造装置の真空チャンバー内でウェハＷを固定するために使用される。静電チャック１００は、所定の配列方向（本実施形態では上下方向（Ｚ軸方向））に並べて配置されたセラミックス部材１０およびベース部材２０を備える。セラミックス部材１０とベース部材２０とは、セラミックス部材１０の下面Ｓ２（図２参照）とベース部材２０の上面Ｓ３とが上記配列方向に対向するように配置される。静電チャック１００は、特許請求の範囲における加熱装置に相当する。

セラミックス部材１０は、例えば円形平面の板状部材であり、セラミックス（例えば、アルミナや窒化アルミニウム等）により形成されている。セラミックス部材１０の直径は例えば５０ｍｍ〜５００ｍｍ程度（通常は２００ｍｍ〜４５０ｍｍ程度）であり、セラミックス部材１０の厚さは例えば１ｍｍ〜１０ｍｍ程度である。

図２に示すように、セラミックス部材１０の内部には、導電性材料（例えば、タングステンやモリブデン等）により形成されたチャック電極４０が設けられている。Ｚ軸方向視でのチャック電極４０の形状は、例えば略円形である。チャック電極４０に電源（図示せず）から電圧が印加されると、静電引力が発生し、この静電引力によってウェハＷがセラミックス部材１０における下面Ｓ２とは反対側の表面（以下、「吸着面Ｓ１」という）に吸着固定される。セラミックス部材１０の吸着面Ｓ１は、上述した配列方向（Ｚ軸方向）に略直交する略平面状の表面である。セラミックス部材１０の吸着面Ｓ１は、特許請求の範囲における第１の表面に相当する。また、本明細書では、Ｚ軸に略直交する方向（すなわち、吸着面Ｓ１に平行な方向）を「面方向」という。

図２および図３に示すように、セラミックス部材１０の内部には、導電性材料（例えば、タングステンやモリブデン等）により形成された抵抗発熱体で構成されたヒータ電極５０が設けられている。ヒータ電極５０に電源（図示せず）から電圧が印加されると、ヒータ電極５０が発熱することによってセラミックス部材１０が温められ、セラミックス部材１０の吸着面Ｓ１に保持されたウェハＷが温められる。これにより、ウェハＷの温度制御が実現される。ヒータ電極５０は、特許請求の範囲におけるヒータに相当する。

本実施形態では、セラミックス部材１０の吸着面Ｓ１の温度制御を精度良く行うため、ヒータ電極５０は、第１のヒータ５０Ｌと第２のヒータ５０Ｒとを含んでいる。第１のヒータ５０Ｌと第２のヒータ５０Ｒとは、Ｚ軸方向に略直交する一の仮想平面（例えば図３のＸＹ平面）上において互いに独立に配置されている。換言すれば、各ヒータ５０Ｌ，５０Ｒは、セラミックス部材１０の少なくとも一部をＺ軸方向に略直交する方向に並ぶ複数のセグメント（領域）に仮想的に分割したときの各セグメント内に配置された発熱用抵抗体である。セグメントの設定態様としては、セラミックス部材１０の全部または一部を、吸着面Ｓ１の中心点を中心とする円周方向に並ぶ複数のセグメントＳＬ，ＳＲに分割する態様が用いられる。各ヒータ５０Ｌ，５０Ｒは、吸着面Ｓ１の中心点を中心とし、互いに径が異なる円弧部分５０Ｃと、円弧部分５０Ｃ同士をつなぐ直線部分５０Ｄとを含んでいる。このような構成によれば、各セグメントＳＬ，ＳＲに配置されたヒータ５０Ｌ，５０Ｒを個別に制御することにより、セグメントＳＬ，ＳＲ毎に温度制御を行うことができ、その結果、セラミックス部材１０の吸着面Ｓ１の温度制御を精度良く行うことができる。円弧部分５０Ｃと直線部分５０Ｄとは、特許請求の範囲における線状ヒータ部分に相当する。

ベース部材２０は、例えばセラミックス部材１０と同径の、または、セラミックス部材１０より径が大きい円形平面の板状部材であり、金属（アルミニウムやアルミニウム合金等）により形成されている。ベース部材２０の直径は例えば２２０ｍｍ〜５５０ｍｍ程度（通常は２２０ｍｍ〜４７０ｍｍ）であり、ベース部材２０の厚さは例えば２０ｍｍ〜４０ｍｍ程度である。

ベース部材２０の内部には冷媒流路２１が形成されている。冷媒流路２１に冷媒（例えば、フッ素系不活性液体や水等）が流されると、ベース部材２０が冷却され、後述する接着層３０を介したベース部材２０とセラミックス部材１０との間の伝熱によりセラミックス部材１０が冷却され、セラミックス部材１０の吸着面Ｓ１に保持されたウェハＷが冷却される。これにより、ウェハＷの温度制御が実現される。

セラミックス部材１０とベース部材２０とは、セラミックス部材１０の下面Ｓ２とベース部材２０の上面Ｓ３との間に配置された接着層３０によって互いに接合されている。接着層３０は、例えばシリコーン系樹脂やアクリル系樹脂、エポキシ系樹脂等の接着材により構成されている。接着層３０の厚さは、例えば０．１ｍｍ〜１ｍｍ程度である。

Ａ−２．ベース部材２０の内部の空隙Ｐについて：
図４は、図３におけるセラミックス部材１０のＸ１部分を拡大して示す説明図であり、図５は、図３におけるセラミックス部材１０のＸ２部分を拡大して示す説明図である。図４および図５に示すように、セラミックス部材１０の内部には、空隙Ｐが存在している。空隙Ｐは、面方向において、セラミックス部材１０を構成するセラミックス部分１１とヒータ電極５０（ヒータ５０Ｌ，５０Ｒ）との間に位置している。換言すれば、空隙Ｐは、面方向において、ヒータ電極５０に隣接している（面方向において、ヒータ電極５０と空隙Ｐとの間にセラミックス部分１１が介在しておらず、両者が直接接している）。なお、空隙Ｐは、Ｚ軸方向に直交する仮想平面上においてヒータ電極５０と隣接していてもよいし、該仮想平面に対して例えば±１０度以下の角度で傾斜している面上においてヒータ電極５０と隣接しているとしてもよい。また、図４および図５に示すように、Ｚ軸方向視で、空隙Ｐの一部がヒータ電極５０の周縁部に重なっていてもよい。また、面方向において、ヒータ電極５０とセラミックス部分１１との間には、ヒータ電極５０に沿って複数の空隙Ｐが互いに離間した位置に存在している。換言すれば、複数の空隙Ｐが、互いに間隔を空けつつ（不連続に）、線状のヒータ電極５０の側辺に沿って並んでいる。

また、Ｚ軸方向視で、ヒータ電極５０に交差する方向の両側のそれぞれに空隙Ｐが存在している。図４では、ヒータ電極５０の円弧部分５０Ｃの延長方向に略垂直な方向において、空隙Ｐ１と空隙Ｐ２とが円弧部分５０Ｃを挟んで対向している。図５では、円弧部分５０Ｃの延長方向に略垂直な方向において、空隙Ｐ３，Ｐ４同士は対向していない。具体的には、円弧部分５０Ｃの一方の側辺に隣接している空隙Ｐ３は、該円弧部分５０Ｃに略垂直な方向において、円弧部分５０Ｃの他方の側辺に隣接しているセラミックス部分１１に対向している。また、円弧部分５０Ｃの他方の側辺に隣接している空隙Ｐ４は、該円弧部分５０Ｃに略垂直な方向において、円弧部分５０Ｃの一方方の側辺に隣接しているセラミックス部分１１に対向している。なお、空隙Ｐ３，Ｐ４は、特許請求の範囲における第１の空隙、第２の空隙に相当する。

また、図５に示すように、第１のヒータ５０Ｌの直線部分５０Ｄと、第２のヒータ５０Ｒの直線部分５０Ｄとは、面方向（Ｘ軸方向）において対向している。第１のヒータ５０Ｌの直線部分５０Ｄのうち、第２のヒータ５０Ｒと対向する側辺側に第５の空隙Ｐ５が隣接している。また、第２のヒータ５０Ｒの直線部分５０Ｄのうち、第１のヒータ５０Ｌと対向する側辺側に第６の空隙Ｐ６が隣接している。なお、図５に示すように、ヒータ電極５０のヒータ部分同士のピッチ間隔が狭いほど、該ヒータ部分に隣接する空隙Ｐの数が多かったり、１つの空隙Ｐの長さが長かったりすることが好ましい。これにより、ヒータ部分が密集する領域において、面方向の伝熱量が抑制され、その結果、ヒータ部分が密集する領域が他の領域に比べて高温になることを抑制することができる。

Ａ−３．静電チャック１００の製造方法：
静電チャック１００の製造方法の一例は次の通りである。はじめに、上述の空隙Ｐが内部に存在しているセラミックス部材１０を作製する。複数のセラミックスグリーンシート（例えばアルミナグリーンシート）を準備し、各セラミックスグリーンシートに、チャック電極４０やヒータ電極５０等を構成するためのメタライズインクの印刷や孔開け加工等を行い、その後、複数のセラミックスグリーンシートを、接着剤を介して積層して熱圧着し、所定の円板形状にカットする。これにより、セラミックス成形体が形成される。次に、セラミックス成形体を焼成することにより、セラミックス部材１０が形成される。

ここで、例えば、セラミックスグリーンシート同士の間に塗布される接着剤の量と、熱圧着時における圧力の大きさと、熱圧着時における加圧時間との少なくとも１つを調整することによって、内部に空隙Ｐが存在するセラミックス部材１０を作製することができる。例えば、セラミックスグリーンシート同士の間に塗布される接着剤の量を少なくしたり、熱圧着時における圧力を小さくしたり、熱圧着時における加圧時間を短くしたりするほど、セラミックス部材１０の内部に空隙Ｐが存在しやすくなる。

次に、ベース部材２０を準備する。ベース部材２０は、例えば、公知の製造方法によって製造可能である。次に、セラミックス部材１０とベース部材２０とを接合する。具体的には、セラミックス部材１０の下面Ｓ２とベース部材２０の上面Ｓ３とを対向させ、セラミックス部材１０とベース部材２０との間を接着層３０によって接合する。以上の工程により、上述した構成の静電チャック１００の製造が完了する。

Ａ−４．本実施形態の効果：
以上説明したように、本実施形態の静電チャック１００では、セラミックス部材１０の内部に空隙Ｐが存在している。空隙Ｐは、面方向において、セラミックス部材１０を構成するセラミックス部分１１とヒータ電極５０との間に位置している。一般に、空隙Ｐ内の熱伝導率（空気の熱伝導率）は、セラミックス部分１１の熱伝導率より低い。このため、本実施形態の静電チャック１００では、面方向においてセラミックス部分１１とヒータ電極５０との間に空隙Ｐが存在しない従来の構成に比べて、ヒータ電極５０からの全発熱量のうち、面方向に伝達される熱の量（以下、「面方向の伝熱量」という）が抑制される分だけ、ヒータ電極５０から吸着面Ｓ１に向かう方向（以下、「縦方向」という）に伝達される熱の量（以下、「縦方向の伝熱量」という）を多く確保できる。その結果、本実施形態の静電チャック１００によれば、従来の構成に比べて、加熱装置の保持面（静電チャック１００の吸着面Ｓ１）の温度を所定温度だけ上昇させるのに要する時間（以下、「温度上昇所要時間」という）の短縮化を図ることができる。

また、本実施形態では、ヒータ電極５０とセラミックス部分１１との間には、複数の空隙Ｐが互いに離間した位置に存在している。すなわち、面方向において、ヒータ電極５０の全周にわたって空隙が存在しているわけではなく、ヒータ電極５０の一部分が、空隙Ｐを介さずにセラミックス部分１１に隣接している。このため、本実施形態では、セラミックス部材１０の吸着面Ｓ１において、ヒータ電極５０の直上に位置する領域と、該ヒータ電極５０の近傍のセラミックス部分の直上に位置する領域との温度差が抑制される。すなわち、本実施形態によれば、上記従来の構成に比べて、温度上昇所要時間の短縮化を図りつつ、ヒータ電極５０の全周にわたって空隙が存在している構成に比べて、吸着面Ｓ１における面方向の均熱性の向上を図ることができる。

また、本実施形態では、ヒータ電極５０の両側に空隙Ｐが存在しているため、ヒータ電極５０の両側において面方向の伝熱量が抑制される。これにより、本実施形態によれば、ヒータ電極５０の片方の側辺のみ空隙が隣接している構成に比べて、縦方向の伝熱量をさらに多く確保できる。

また、本実施形態では、ヒータ電極５０の線状ヒータ部分（例えばヒータ電極５０）の両側のそれぞれに位置する第１の空隙Ｐ３と第２の空隙Ｐ３とのそれぞれは、線状ヒータ部分に直交する方向において、線状ヒータ部分を介して、セラミックス部分１１に対向している。すなわち、第１の空隙Ｐ３と第２の空隙Ｐ４とは、線状ヒータ部分に直交する方向において互いに対向しておらず、各空隙Ｐ３，Ｐ４に対して線状ヒータ部分を挟んで対向する位置には空隙ではなくセラミックス部分１１が存在する。ここで、空隙Ｐ同士が線状ヒータ部分を挟んで対向する部分は、線状ヒータ部分の両側で面方向の伝熱量が抑制されるため、セラミックス部分１１同士が線状ヒータ部分を挟んで対向する部分に対して、特に温度差が大きくなる。したがって、本実施形態によれば、全ての空隙Ｐ同士が線状ヒータ部分を挟んで対向する構成に比べて、線状ヒータ部分に沿った方向における均熱性の向上を図ることができる。

また、本実施形態では、第１のヒータ５０Ｌの直線部分５０Ｄの側辺側に第５の空隙Ｐ５が隣接しており、また、第２のヒータ５０Ｒの直線部分５０Ｄの側辺側に第６の空隙Ｐ６が隣接している。これにより、本実施形態によれば、第１のヒータ５０Ｌと第２のヒータ５０Ｒとの間に空隙が存在しない構成に比べて、第１のセグメントＳＬと第２のセグメントＳＲとが互いに熱的に影響し合うことを抑制することができる。本実施形態のように、第１のセグメントＳＬと第２のセグメントＳＲとが独立に温度制御される場合に特に有効である。

以下、具体的に説明する。図６は、パターン１〜４におけるヒータ電極５０からの熱の伝達を模式的に示す説明図である。図６における上段には、各パターンのセラミックス部材１０のＸＹ断面構成が概略的に示されており、下段には、各パターンのセラミックス部材１０のＸＺ断面構成が概略的に示されている。なお、パターン１〜４は、セラミックス部材の具体的に構成が互いに異なるが、説明の都合上、同じ符号をして説明する。また、Ｚ軸方向視で、ヒータ電極５０の延長方向に沿った一対の側辺のうち、一方側（Ｘ軸負方向側）の側辺を、第１の側辺５２Ｌといい、他方側（Ｘ軸正方向側）の側辺を、第２の側辺５２Ｒという。

図６に示すように、パターン１は、ヒータ電極５０とセラミックス部分１１との間に空隙が存在しない（換言すれば、ヒータ電極５０に空隙が隣接しない）比較例であり、上述の従来の構成に該当する。パターン１では、セラミックス部材１０の吸着面Ｓ１における均熱性は最良「◎」であるが、温度上昇所要時間が長くなり、不良「×」である。パターン１では、ヒータ電極５０は、縦方向（Ｚ軸正方向）と面方向（Ｘ軸方向）との両方において、比較的に熱伝導率が高いセラミックス部分１１が隣接している。このため、縦方向だけでなく、面方向にも、ヒータ電極５０から多量の熱が伝達され、その分だけ、縦方向の伝熱量を十分に確保できず、その結果、温度上昇所要時間が長くなると考えられる。

パターン２は、ヒータ電極５０における面方向（Ｘ軸方向）の両側に空隙Ｐが存在している実施例である。具体的には、ヒータ電極５０の第１の側辺５２Ｌには、複数の第１の空隙ＰＬが隣接しており、複数の第１の空隙ＰＬは、互いに離間し、かつ、該第１の側辺５２Ｌに沿って並んでいる。また、ヒータ電極５０の第２の側辺５２Ｒには、複数の第２の空隙ＰＲが隣接しており、複数の第２の空隙ＰＲは、互いに離間し、かつ、該第２の側辺５２Ｒに沿って並んでいる。また、第１の空隙ＰＬと第２の空隙ＰＲとは、ヒータ電極５０に直交する方向（Ｘ軸方向）において、ヒータ電極５０を介して互いに対向している。なお、ヒータ電極５０の上面には、空隙はほとんど存在しない。パターン２では、セラミックス部材１０の吸着面Ｓ１における均熱性はやや不良「Δ」であり、温度上昇所要時間が短くなっており、良好「○」である。

パターン２では、ヒータ電極５０に空隙ＰＬ，ＰＲが隣接している。このため、ヒータ電極５０に空隙が隣接しないパターン１に比べて、ヒータ電極５０から面方向に伝達される熱の量（以下、「面方向の伝熱量」という）が少なく、その一方で、ヒータ電極５０から縦方向に伝達される熱の量（以下、「縦方向の伝熱量」という）が多い。これにより、パターン２では、パターン１に比べて、温度上昇所要時間が短くなると考えられる。また、パターン２では、ヒータ電極５０の第１の側辺５２Ｌと第２の側辺５２Ｒとの両方にそれぞれ空隙ＰＬ，ＰＲが隣接している。このため、ヒータ電極５０の第１の側辺５２Ｌと第２の側辺５２Ｒとの一方だけに空隙ＰＬ，ＰＲが隣接している構成に比べて、ヒータ電極５０の第１の側辺５２Ｌ側におけるセラミックス部分１１と第２の側辺５２Ｒ側におけるセラミックス部分１１との温度差が生じることが抑制されるため、セラミックス部材１０の吸着面Ｓ１における均熱性が低下することが抑制される。

パターン３は、パターン２に対して、第１の空隙ＰＬと第２の空隙ＰＲとが、ヒータ電極５０に直交する方向（Ｘ軸方向）において、ヒータ電極５０を介して互いに対向していない点で相違する実施例である。すなわち、パターン３では、第１の空隙ＰＬは、ヒータ電極５０に直交する方向において、第２の空隙ＰＲではなく、セラミックス部分１１に対向している。また、第２の空隙ＰＲは、ヒータ電極５０に直交する方向において、第１の空隙ＰＬではなく、セラミックス部分１１に対向している。要するに、ヒータ電極５０は、第１の空隙ＰＬに隣接し、かつ、第２の空隙ＰＲに隣接しない部分と、第２の空隙ＰＲに隣接し、かつ、第１の空隙ＰＬに隣接しない部分とが、該ヒータ電極５０の延長方向に沿って、交互に並んでいる。パターン３では、パターン２と同様に、温度上昇所要時間が短くなっており、良好「○」である。また、パターン３では、パターン２に比べて、セラミックス部材１０の吸着面Ｓ１における均熱性が良好「○」である。

ここで、第１の空隙ＰＬと第２の空隙ＰＲとがヒータ電極５０を挟んで対向する部分は、ヒータ電極５０の両側辺５２Ｌ，５２Ｒ側で面方向の伝熱量が抑制されるため、セラミックス部分１１同士がヒータ電極５０を挟んで対向する部分に対して、特に温度差が大きくなる。これに対して、パターン３では、パターン２に比べて、第１の空隙ＰＬと第２の空隙ＰＲとがヒータ電極５０を挟んで対向する部分と、セラミックス部分１１同士がヒータ電極５０を挟んで対向する部分とが少ない。したがって、パターン３によれば、パターン２に比べて、ヒータ電極５０の近傍のセラミックス部分１１におけるヒータ電極５０に沿った方向の均熱性の向上を図ることができる。

パターン４は、セラミックス部材１０の内部に空隙ＰＬ，ＰＲは存在するが、空隙ＰＬ，ＰＲのいずれもセラミックス部材１０にヒータ電極５０に隣接していない比較例である。パターン４では、セラミックス部材１０の吸着面Ｓ１における均熱性はやや不良「Δ」であるが、温度上昇所要時間が長くなり、不良「×」である。パターン４では、パターン１と同様に、ヒータ電極５０は、縦方向（Ｚ軸正方向）と面方向（Ｘ軸方向）との両方において、比較的に熱伝導率が高いセラミックス部分１１が隣接している。このため、縦方向だけでなく、面方向にも、ヒータ電極５０から多量の熱が伝達され、その分だけ、縦方向の伝熱量を十分に確保できず、その結果、温度上昇所要時間が長くなると考えられる。また、ヒータ電極５０から離れた位置に、比較的に熱伝導率が低い空隙ＰＬ，ＰＲが存在するため、特に、該空隙ＰＬ，ＰＲが存在する部分が他の部分に比べて温度が低くなり、その結果、セラミックス部材１０の吸着面Ｓ１における均熱性が低下すると考えられる。

Ｂ．変形例：
本明細書で開示される技術は、上述の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の形態に変形することができ、例えば次のような変形も可能である。

上記各実施形態における静電チャック１００の構成は、あくまで一例であり、種々変形可能である。例えば、上記実施形態において、ヒータとして、第１のヒータ５０Ｌと第２のヒータ５０Ｒとを含むヒータ電極５０を例示したが、これに限らず、仮想面上において連続的に繋がっている発熱用抵抗体であるとしてもよいし、３つ以上のセグメントのそれぞれに配置された３つ以上の発熱用抵抗体を含むとしてもよい。

また、上記実施形態では、面方向において、ヒータ電極５０とセラミックス部分１１との間に、ヒータ電極５０に沿って複数の空隙Ｐが互いに離間した位置に存在しているとしたが、これに限らず、ヒータ電極５０とセラミックス部分１１との間に、該ヒータ電極５０の全長にわたって連続的に延びている一体の空隙が存在しているとしてもよい。また、上記実施形態では、Ｚ軸方向視で、ヒータ電極５０に交差する方向の両側のそれぞれに空隙Ｐが存在しているとしたが、これに限らず、ヒータ電極５０に交差する方向の一方側だけに空隙Ｐが存在しているとしてもよい。

また、上記実施形態において、第１のヒータ５０Ｌの直線部分５０Ｄの側辺側に第５の空隙Ｐ５が隣接していなくてもよく、また、第２のヒータ５０Ｒの直線部分５０Ｄの側辺側に第６の空隙Ｐ６が隣接していないとしてもよい。要するに、空隙Ｐは、互いに隣り合う第１のヒータ５０Ｌと第２のヒータ５０Ｒとの互いに対向する側の少なくとも一方に存在していればよい。

また、上記実施形態において、セラミックス部材１０とベース部材２０とが、一体の接着層３０ではなく、複数の接合部分によって接合されているとしてもよい。具体的には、セラミックス部材１０とベース部材２０との間に、セラミックス部材１０とベース部材２０との対向方向に直交する一の仮想平面上に配置された複数の接合部分が離散的に形成されているとしてもよい。

また、上記各実施形態では、セラミックス部材１０の内部に１つのチャック電極４０が設けられた単極方式が採用されているが、セラミックス部材１０の内部に一対のチャック電極４０が設けられた双極方式が採用されてもよい。また、上記各実施形態の静電チャック１００における各部材を形成する材料は、あくまで例示であり、各部材が他の材料により形成されてもよい。

また、上記各実施形態における静電チャック１００の製造方法はあくまで一例であり、種々変形可能である。例えば、空隙Ｐが内部に存在しているセラミックス部材１０の作製方法として、セラミックスグリーンシートに印刷されたヒータ電極５０を構成するためのメタライズインクの周縁に、焼成後に空隙Ｐとなる凹所を形成しておく方法や、積層される前のセラミックスグリーンシートに塗布された接着剤（接着層）に、焼成後に空隙Ｐとなる凹所を形成しておく方法などを採用してもよい。

本発明は、静電引力を利用してウェハＷを保持する静電チャック１００に限らず、内部にヒータが配置されたセラミックス部材を備え、セラミックス部材の表面上に対象物を保持する他の加熱装置（例えば、真空チャックやヒータ等）にも適用可能である。

１０：セラミックス部材 １１：セラミックス部分 ２０：ベース部材 ２１：冷媒流路 ３０：接着層 ４０：チャック電極 ５０：ヒータ電極 ５０Ｃ：円弧部分 ５０Ｄ：直線部分 ５０Ｌ：第１のヒータ ５０Ｒ：第２のヒータ ５２Ｌ，５２Ｒ：側辺 １００：静電チャック Ｐ（Ｐ１〜Ｐ６，ＰＬ，ＰＲ）：空隙 Ｓ１：吸着面 Ｓ２：下面 Ｓ３：上面 ＳＬ：第１のセグメント ＳＲ：第２のセグメント Ｗ：ウェハ

Claims (5)

1. 第１の方向に略垂直な略平面状の第１の表面を有するセラミックス部材と、
   前記セラミックス部材の内部に配置されたヒータと、
   を備え、前記セラミックス部材の前記第１の表面に配置された対象物を加熱する加熱装置において、
   前記セラミックス部材の内部には、前記第１の方向に略垂直な方向において、前記セラミックス部材を構成するセラミックス部分と前記ヒータとの間には、前記ヒータに沿って複数の空隙が互いに離間した位置に存在しており、
   前記ヒータから前記第１の方向に前記略垂直な方向に伝達される熱の量より、前記ヒータから前記第１の表面に向かう方向に伝達される熱の量が多いことを特徴とする、加熱装置。
2. 第１の方向に略垂直な略平面状の第１の表面を有するセラミックス部材と、
   前記セラミックス部材の内部に配置されたヒータと、
   を備え、前記セラミックス部材の前記第１の表面に配置された対象物を加熱する加熱装置において、
   前記セラミックス部材の内部には、前記第１の方向に略垂直な方向において、前記セラミックス部材を構成するセラミックス部分と前記ヒータとの間には、前記ヒータに沿って複数の空隙が互いに離間した位置に存在し、かつ、前記ヒータにおける前記第１の表面側の面と前記セラミックス部分との間に前記空隙が存在しないことを特徴とする、加熱装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の加熱装置において、
   前記第１の方向に略垂直な少なくとも１つの方向における前記ヒータの両側のそれぞれに前記空隙が存在していることを特徴とする、加熱装置。
4. 請求項３に記載の加熱装置において、
   前記ヒータは、線状に延びている線状ヒータ部分を含んでおり、
   前記空隙は、前記第１の方向に略垂直で、かつ、前記線状ヒータ部分に交差する方向における前記線状ヒータ部分の一方側に存在している第１の空隙と、前記線状ヒータ部分の他方側に存在している第２の空隙とを含んでおり、
   前記第１の空隙と前記第２の空隙とのそれぞれは、前記線状ヒータ部分に直交する方向において、前記線状ヒータ部分を介して、前記セラミックス部分に対向していることを特徴とする、加熱装置。
5. 請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載の加熱装置において、
   前記ヒータは、前記セラミックス部材の少なくとも一部を前記第１の方向に略直交する方向に並ぶ複数のセグメントに仮想的に分割したとき、前記複数のセグメントのうちの第１のセグメント内に配置された第１のヒータと、前記第１のセグメントと隣り合う第２のセグメント内に配置された第２のヒータと、を含んでおり、
   前記空隙は、前記第１のヒータと前記第２のヒータとの互いに対向する側の少なくとも一方に存在していることを特徴とする、加熱装置。

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