JP2022131543A - 電極埋設部材、その製造方法、および基板保持部材 - Google Patents

Abstract

【課題】接地特性を向上させ、かつ電極面内のインピーダンスの均一性を向上させることができる電極埋設部材、その製造方法、および基板保持部材を提供する。【解決手段】セラミックス焼結体からなり上面および下面を有する平板状の基体と、ワイヤーが基体の面方向に格子状に第１の方向と第２の方向とに織り込まれたメッシュで形成され、基体に埋設された電極と、電極に電気的に接続され、基体に埋設された複数の接続部材と、を備え、電極は、円板状または円板の外周の一部が突出した形状であり、複数の接続部材は、電極の外周近傍に円周方向に等間隔に配置され、電極の中心および接続部材の中心を結ぶ直線と前記ワイヤーの第１の方向とがなす角度は、接続部材の個数ｎおよび任意の整数ｍに対して、（π／ｎ）×ｍ（ｒａｄ）、かつｎは偶数であり、接続部材は、少なくとも一部が露出している。【選択図】図１

Description

本発明は、電極埋設部材、その製造方法、および基板保持部材に関する。

従来、半導体製造においてプラズマプロセスで基板を処理するための基板載置台として静電チャックやヒーターなどの電極埋設部材が用いられてきた。プラズマプロセスでは高周波（ＲＦ）電流が用いられ、静電チャックやヒーターにはこれらの電極が基板と平行となるように内蔵されている。そして、これらの電極はプロセスの安定化のため接地されるほかプロセスに応じて高周波電源と接続されている。

さらに、高温でのプロセスの場合は、ヒーター等は断熱目的のため、ヒータープレートを円筒状のシャフトでその中央部を支持する構造がとられている。この場合、電極と外部の接地等との接続のための端子はシャフト外径より内側の領域に集約して設けることが一般的であった。また、この電極は誘電体であるセラミックとともに焼結して内蔵されることが多かった。この場合、セラミックと電極の物性の差により両者の密着性が悪いため、電極をメッシュ状にして開口部を設けその開口部でセラミックどうしを結合させて電極を固定し一体化することがあった。これらの使用条件、構造のもとプロセスの安定化のため、例えばチャンバーシールドがヒーターの周りに配置され電極の外周部から高周波電流を接地する手段が行われていた。

特許文献１には、ＲＦ ｒｅｔｕｒｎ ｐａｔｈ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅがｓｕｂｓｔｒａｔｅ ｓｕｐｐｏｒｔの裏面に形成され、外周部側面からｂｏｄｙ、ｂｏｔｔｏｍ ｓｈｉｅｌｄ、ｌｏｗｅｒ ｇｒｏｕｎｄｅｄ ｅｎｃｌｏｓｕｒｅ ｗａｌｌを介して接地されることが示されている。特許文献２では、基板支持体の周囲に配置されたＲＦ接地帰還接点を備えるチャンバーライナが配置されうることが開示されている。

また電極埋設部材の外周部に設けられた端子構造の例として、特許文献３は、プラズマ処理中に自己バイアスをリアルタイムで測定するためにＡＬＮ製サセプタに埋設された電極の外周部にサセプタ外表面に露出した露出電極を設けることが開示されている。特許文献４はヒータの均温性の向上のため給電用端子やリード線をヒータ側面に配置することが開示されている。特許文献５は、ウェハプローバに用いられる検査用ステージであって、配線の複雑さを解消するために外部端子を側面に設けることが開示されている。

さらに、電極埋設部材の表面に導電性膜をコーティングしたものとして、特許文献６は露光機用のマスク保持装置で静電チャック機能を発揮させる場合に、部材の表面に導電性コーティングを行い、電場の漏洩を抑制することが開示されている。

米国特許９４０４１７６号 特表２０１３－５３１３６８号公報 特開２００３－１２４２０１号公報 特開２０１８－３２５７１号公報 特開２００１－２３０２８７号公報 特開平１０－５０５８４号公報

しかし、従来のシャフト付きヒーターでは端子はシャフト外径以内の１か所に配置されるため十分な接地効果が得られない場合があった。また、端子の位置よってプラズマを介して形成されるインピーダンスが面内で均一にならないため、製膜分布やエッチング等のプロセスの均一性が十分に得られなかった。しかも、電極がメッシュである場合は、構成するワイヤーの方向性によって電気伝導性に差が生じ、インピーダンスがさらに面内でばらつく原因の一つになっていた。そこで、高周波電流をセラミック（誘電体）に内蔵される電極から接地に均等に流すことによって、接地特性を改善し、電極の面内位置よるインピーダンスの面内のばらつきを抑制し、製膜分布やエッチングの均一性を改善することができるシャフト付きヒーターが要望されていた。

しかしながら、特許文献１から特許文献６は、いずれも電極面内のインピーダンスの均一性を考慮していない。

本発明者らは、ワイヤーが織り込まれたメッシュで形成された電極をセラミックスに埋設した電極埋設部材において、複数の接続部材を電極の外周付近にワイヤーの方向を考慮した位置に配置することで、接地特性を向上させ、かつ電極面内のインピーダンスの均一性を向上させることができることを見出し、本発明を完成させた。

すなわち、本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、接地特性を向上させ、かつ電極面内のインピーダンスの均一性を向上させることができる電極埋設部材、その製造方法、および基板保持部材を提供することを目的とする。

（１）上記の目的を達成するため、本発明の電極埋設部材は、電極埋設部材であって、セラミックス焼結体からなり上面および下面を有する平板状の基体と、ワイヤーが前記基体の面方向に格子状に第１の方向と第２の方向とに織り込まれたメッシュで形成され、前記基体に埋設された電極と、前記電極に電気的に接続され、前記基体に埋設された複数の接続部材と、を備え、前記電極は、円板状または円板の外周の一部が突出した形状であり、前記複数の接続部材は、前記電極の外周近傍に円周方向に等間隔に配置され、前記電極の中心および前記接続部材の中心を結ぶ直線と前記ワイヤーの第１の方向とがなす角度は、前記接続部材の個数ｎおよび任意の整数ｍに対して、（π／ｎ）×ｍ（ｒａｄ）、かつ前記ｎは偶数であり、前記接続部材は、少なくとも一部が露出していることを特徴としている。

このように、電極埋設部材に埋設される接続部材を複数かつ電極のメッシュを構成するワイヤーに関して対称的に配置することで、従来の接続部材または端子の配置による電極埋設部材と比較して、接地特性を改善することができる。また、電極のインピーダンスの面内のばらつきを抑制することができる。その結果、製膜分布やエッチングの均一性を向上させることができる。

（２）また、本発明の電極埋設部材において、前記接続部材の露出した表面は、導電性膜で覆われていることを特徴としている。

これにより、接続部材がプラズマ環境から保護されると共に、接続部材または端子から接地へと容易に高周波電流を導くことが可能になる。

（３）また、本発明の基板保持部材は、基板保持部材であって、上記（１）または（２）に記載の電極埋設部材と、前記基体の前記下面に接合され、前記電極埋設部材を支持する支持部材と、を備えることを特徴としている。

これにより、支持部材を有する電極埋設部材（基板保持部材）においても、接地特性を改善することができ、また、電極のインピーダンスの面内のばらつきを抑制することができる。

（４）また、本発明の電極埋設部材の製造方法は、電極埋設部材の製造方法であって、複数のセラミックス成形体を準備する成形体準備工程と、複数の接続部材を準備し、ワイヤーが格子状に第１の方向と第２の方向とに織り込まれたメッシュで形成された電極を、前記接続部材および前記電極が所定の配置となるように円板状または円板の外周の一部が突出した形状に加工する電極等準備工程と、前記電極、前記複数の接続部材、および前記複数のセラミックス成形体を組み合わせて、前記電極および前記接続部材が前記所定の配置で埋設され、平板状に形成された電極埋設部材前駆体を形成する前駆体形成工程と、前記電極埋設部材前駆体を焼成して、電極埋設部材を形成する焼成工程と、前記電極埋設部材を加工して、前記接続部材の少なくとも一部を露出させる露出加工工程と、を含み、前記所定の配置は、前記複数の接続部材が前記電極の外周近傍に円周方向に等間隔に配置され、前記電極の中心および前記接続部材の中心を結ぶ直線と前記ワイヤーの前記第１の方向とがなす角度が、前記接続部材の個数ｎおよび任意の整数ｍに対して、（π／ｎ）×ｍ（ｒａｄ）、かつｎは偶数となる位置であることを特徴としている。

このように、セラミックス成形体を用いた製造方法とすることで、電極埋設部材に埋設される複数の接続部材を電極のメッシュを構成するワイヤーに関して対称的に配置することが容易にできる。これにより、従来の接続部材または端子の配置による電極埋設部材と比較して、接地特性を改善することができる。また、電極のインピーダンスの面内のばらつきを抑制することができる。その結果、製膜分布やエッチングの均一性を向上させることができる。

（５）また、本発明の電極埋設部材の製造方法は、前記露出加工工程の後に、露出した前記接続部材の表面に導電性膜をコーティングするコーティング工程をさらに含むことを特徴としている。

これにより、接続部材がプラズマ環境から保護されると共に、接続部材または端子から接地へと容易に高周波電流を導くことが可能になる。

本発明によれば、電極埋設部材または基板保持部材において、接地特性を向上させ、かつ電極面内のインピーダンスの均一性を向上させることができる。

本発明の実施形態に係る電極埋設部材の一例を示す断面図である。 （ａ）、（ｂ）それぞれ電極の形状の一例を示した平面図である。 電極と接続部材の配置の一例を示した模式図である。 電極と接続部材の配置の一例を示した模式図である。 電極と接続部材の配置の一例を示した模式図である。 電極と接続部材の配置の一例を示した模式図である。 本発明の実施形態に係る電極埋設部材の変形例を示す断面図である。 本発明の実施形態に係る電極埋設部材の変形例を示す断面図である。 本発明の実施形態に係る基板保持部材の一例を示す断面図である。 本発明の実施形態に係る電極埋設部材の製造方法の一例を示すフローチャートである。 （ａ）～（ｄ）、それぞれ本発明の実施形態に係る電極埋設部材の製造に使用される複数のセラミックス成形体の形状を示す模式図である。 （ａ）～（ｄ）、それぞれ本発明の実施形態に係る電極埋設部材の製造工程の一段階を模式的に示す断面図である。 本発明の実施形態に係る基板保持部材の製造方法の一例を示すフローチャートである。 （ａ）～（ｃ）、それぞれ本発明の実施形態に係る基板保持部材の製造工程の一段階を模式的に示す断面図である。

次に、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。なお、構成図において、各構成要素の大きさは概念的に表したものであり、必ずしも実際の寸法比率を表すものではない。

［実施形態］
［電極埋設部材の構成］
まず、本発明の実施形態に係る電極埋設部材の構成を説明する。図１は、本発明の実施形態に係る電極埋設部材の一例を示す断面図である。本実施形態に係る電極埋設部材１００は、基体１１０と、電極１２０と、接続部材１３０と、を備える。電極埋設部材１００は、ヒーター、静電チャック等に適用される。

基体１１０は、セラミックス焼結体からなり、平板状に形成され、基板を載置する上面１１２および上面１１２と対向する下面１１４を有する。基体１１０の材質は、用途に応じて様々な材料を使用することができる。例えば、ＡｌＮ、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｓｉ_３Ｎ_４、ＳｉＣなどを使用することができる。また、基体１１０の形状は、埋設される電極１２０の形状が円板状、または円板の外周の一部が突出した形状であるため、これを埋設することのできる形状であればどのようなものでもよいが、円板状であることが好ましい。

図２（ａ）、（ｂ）は、それぞれ電極１２０の形状の一例を示した平面図である。なお、図２（ａ）または（ｂ）の外周の点線は、電極の形状を分かりやすくするために記載したものである。電極１２０は、ワイヤーが格子状に第１の方向と第２の方向とに織り込まれたメッシュで形成され、基体１１０に埋設される。電極１２０の形状は、図２（ａ）または（ｂ）に示されるように、円板状、または円板の外周の一部が突出した形状にすることができる。ワイヤーの第１の方向および第２の方向は、直交することが好ましい。電極１２０の形状が円板状である場合、電極の中心１２２は、円板の中心である。また、電極１２０の形状が円板の外周の一部が突出した形状である場合、電極の中心１２２は、元の円板の中心である。円板の外周の一部が突出した形状の場合、突出した部分の個数および形状は、接続部材１３０の個数および接続部材１３０の少なくとも一部の形状に合わせたものであることが好ましい。

電極１２０は、Ｍｏ、Ｗ、またはこれらの炭化物で構成することができる。電極１２０のメッシュを形成するワイヤーは、線径が０．０２ｍｍ以上０．１５ｍｍ以下であることが好ましい。Ｍｏ、Ｗ、またはこれらの炭化物は融点が高く加工が難しいので、線径が０．０２ｍｍ未満のワイヤーは、製造が困難である。また、線径が０．１５ｍｍより大きいワイヤーを織り込んでメッシュを形成すると、焼結時にワイヤーに圧裂（クラック）が生じる虞が高くなる。また、ワイヤーの交点部分のメッシュの厚みが大きくなり、電極１２０の上部のセラミックスを薄い絶縁層として構成する場合に、絶縁層にクラックを生じさせる虞が増大する。このように、十分に細いワイヤーで電極１２０を構成することで、焼結時にワイヤーに圧裂が生じる虞をより低減することができ、また、電極１２０の上部のセラミックスを薄い絶縁層として構成しても、絶縁層にクラックを生じさせる虞をより低減させることができる。

基体１１０は、複数の電極を備えていてもよい。例えば、ヒーター用電極と静電吸着用電極とを備えることで、電極埋設部材１００は、ヒーター付静電チャックとして使用できる。その場合、少なくとも一方の電極および接続部材の構成が、本発明の電極および接続部材の構成であればよい。２以上の電極および接続部材が本発明の電極および接続部材の構成であってもよい。

接続部材１３０は、基体１１０に複数埋設され、電極１２０に電気的に接続される。これにより、接続部材１３０を介して電極１２０に電気を供給できる。接続部材１３０は、Ｍｏ、Ｗ、またはこれらの炭化物で構成することができる。接続部材１３０の形状は、電極埋設部材の設計に応じて様々な形状とすることができるが、接続部材の中心１３２が定まる形状であり、円板状であることが好ましい。

複数の接続部材１３０は、電極１２０の外周近傍に円周方向に等間隔に配置され、電極の中心１２２、および各々の接続部材の中心１３２を結ぶ直線とワイヤーの第１の方向とがなす角度は、接続部材１３０の個数ｎおよび任意の整数ｍに対して、（π／ｎ）×ｍ（ｒａｄ）を満たす。また、複数の接続部材１３０の個数ｎは、偶数である。

このように、電極埋設部材に埋設される接続部材を複数かつ電極のメッシュを構成するワイヤーに関して対称的に配置することで、従来の接続部材または端子の配置による電極埋設部材と比較して、接地特性を改善することができる。また、電極のインピーダンスの面内のばらつきを抑制することができる。その結果、製膜分布やエッチングの均一性を向上させることができる。接続部材１３０は、一部が電極１２０と接していれば、電極１２０の外周からはみ出して配置されてもよい。なお、上記の条件を満たす接続部材１３０以外に、別の用途の接続部材が上記の条件を満たさない位置に配置されていてもよい。

図３から図６は、それぞれ電極１２０と接続部材１３０の配置の一例を示した模式図である。図３は、接続部材１３０の個数ｎが８であり、接続部材１３０の中心を結ぶ直線とワイヤーの第１の方向とがなす角度が、それぞれπ／８、３π／８、５π／８、７π／８、９π／８、１１π／８、１３π／８、および１５π／８である例を示している。図４は、接続部材１３０の個数ｎが８であり、接続部材１３０の中心を結ぶ直線とワイヤーの第１の方向とがなす角度が、それぞれ０、２π／８、４π／８、６π／８、８π／８、１０π／８、１２π／８、および１４π／８である例を示している。図５は、図４の例において、円板の外周の一部が突出した形状の電極を使用した例を示している。図６は、接続部材１３０の個数ｎが６であり、接続部材１３０の中心を結ぶ直線とワイヤーの第１の方向とがなす角度が、それぞれ０、２π／６、４π／６、６π／６、８π／６、および１０π／６である例を示している。

これらの例に示されるように、複数の接続部材１３０が電極１２０の外周近傍に円周方向に等間隔に配置され、電極の中心１２２、および各々の接続部材の中心１３２を結ぶ直線とワイヤーの第１の方向とがなす角度が、接続部材１３０の個数ｎおよび任意の整数ｍに対して、（π／ｎ）×ｍ（ｒａｄ）を満たす場合、複数の接続部材１３０は、その個数ｎよりも小さな数のグループに分けられ、少なくともそのグループごとにインピーダンスが等しくなる可能性が高くなるため、複数の接続部材１３０をランダムに配置するよりも電極１２０の面内のインピーダンスを均一化しやすくなる。

接続部材１３０は、少なくとも一部が露出している。これにより、外部から接続部材１３０に電気を供給できる。接続部材１３０の厚みは、０．２ｍｍ以上５ｍｍ以下であることが好ましい。０．２ｍｍより小さい場合、接続部材１３０を露出させるために端子穴１４２を設ける際に、破損する虞が増大する。５ｍｍより大きい場合、基体１１０のセラミックスとの焼成時の収縮率の差や使用時の熱膨張率の差によって、基体１１０にクラックが入る虞が増大する。

接続部材１３０には、必要に応じて端子１４０が接続されてもよい。接続部材１３０に端子１４０が接続される場合、接続部材１３０と端子１４０とを合わせて接続部材といってもよい。すなわち、接続部材１３０に端子１４０が電気的に接続される場合、端子１４０の一部が露出していれば接続部材１３０が露出しているとみなすことができる。また、後述する導電性膜１６０を備える場合、接続部材１３０に電気的に接続された端子１４０の露出した表面が導電性膜１６０で覆われていれば接続部材１３０の露出した表面が導電性膜１６０で覆われているとみなすことができる。端子１４０は、接続部材１３０と電気的に接続される。端子１４０は、Ｎｉなどで形成することができる。端子１４０は、接続部材１３０と図示しないＡｕロウなどでロウ付けされる。接続部材１３０と端子１４０との間にコバールなどで形成された中間部材１５０を設けてもよい。

図７は、本発明の実施形態に係る電極埋設部材の変形例を示す断面図である。接続部材１３０の露出した表面は、導電性膜１６０で覆われていることが好ましい。図７は、接続部材１３０に端子１４０が接続されない状態で導電性膜１６０に覆われている様子を示している。これにより、接続部材１３０がプラズマ環境から保護されると共に、接続部材１３０から接地へと容易に高周波電流を導くことが可能になる。導電性膜１６０は複数の接続部材１３０の表面を互いに接続してもよい。

導電性膜１６０は、周期律表４Ａ、５Ａ、６Ａ、７Ａ、８、１Ｂ族の金属で形成されていることが望ましい。特にＴｉ、Ｚｒ等４Ａ族の遷移金属で形成されていることが好ましい。また、電極埋設部材１００が使用されるプロセスによって適宜選択されることが好ましい。導電性膜１６０の厚さは、１μｍ以上５００μｍ以下であることが好ましい。１μｍより薄い場合、高周波電流を流すことによる接地効果が悪化する虞がある。また、５００μｍより厚い場合、膜剥がれの原因となる虞がある。

図８は、本発明の実施形態に係る電極埋設部材の変形例を示す断面図である。図８に示されるように接続部材１３０に端子１４０が接続される場合、端子１４０の露出した表面が導電性膜１６０で覆われていることが好ましい。これにより、接続部材１３０および端子１４０がプラズマ環境から保護されると共に、端子１４０から接地へと容易に高周波電流を導くことが可能になる。導電性膜１６０は複数の接続部材１３０の表面または接続部材１３０に接続した端子１４０の表面を互いに接続してもよい。

本発明の電極埋設部材は、接地特性を向上させ、かつ電極面内のインピーダンスの均一性を向上させることができる。

［基板保持部材の構成］
図９は、本発明の実施形態に係る基板保持部材の一例を示す断面図である。本発明の実施形態に係る基板保持部材２００は、本発明の実施形態に係る電極埋設部材１００と、支持部材２１０とを備える。

支持部材２１０は、基体１１０の下面に接合され、電極埋設部材１００を支持する。支持部材２１０は、円筒状に形成されることが好ましいが、必ずしも端子１４０等を内部に通す必要はないので、円筒状ではない形状をしていてもよい。

本発明の基板保持部材は、接地特性を向上させ、かつ電極面内のインピーダンスの均一性を向上させることができる。

［電極埋設部材の製造方法］
次に、本発明の実施形態に係る電極埋設部材の製造方法を説明する。図１０は、本発明の実施形態に係る電極埋設部材の製造方法の一例を示すフローチャートである。本発明の第１の実施形態に係る電極埋設部材の製造方法は、図１０に示すように、成形体準備工程ＳＴＥＰ１、電極等準備工程ＳＴＥＰ２、前駆体形成工程ＳＴＥＰ３、焼成工程ＳＴＥＰ４、および露出加工工程ＳＴＥＰ５を備えている。なお、以下では特許６１４８８４５号にあるような成形体を積層して製造する成形体ホットプレス法による製造方法を説明するが、型に詰めた粉末原料および電極をホットプレス焼成する粉末ホットプレス法であってもよく、本発明は電極に対する接続部材の配置位置が重要であるため、配置位置を適切に決められる方法であれば、どのような方法に置き換えてもよい。

図１１（ａ）～（ｄ）は、それぞれ本発明の実施形態に係る電極埋設部材の製造に使用される複数のセラミックス成形体１１、１２の形状を示す模式図である。図１１（ａ）および（ｂ）は、それぞれセラミックス成形体１１の模式的な平面図および正面図である。また、図１１（ｃ）および（ｄ）は、それぞれセラミックス成形体１２の模式的な底面図および正面図である。また、図１２（ａ）～（ｄ）は、それぞれ実施形態に係る電極埋設部材の製造工程の一段階を模式的に示す断面図である。図１２（ａ）～（ｄ）は、図１の電極埋設部材を製造する場合について示している。

成形体準備工程ＳＴＥＰ１では、セラミックス原料粉から複数のセラミックス成形体１１、１２を形成し、脱脂や凹部の加工など必要な加工を行なう。なお、図１１ではセラミックス成形体は２の部材に分かれているが、設計に応じて３以上であってもよい。例えば、セラミックス原料粉末にバインダ、可塑剤、分散剤などの添加剤を適宜添加して混合して、スラリーを作製し、スプレードライ法等により顆粒（セラミックス原料粉）を造粒後、加圧成形して複数のセラミックス成形体１１、１２を形成することができる。セラミックス原料粉には、必要に応じて焼結助剤となる粉末が添加されてもよい。

セラミックス原料粉末は、高純度であることが好ましく、その純度は、好ましくは９６％以上、より好ましくは９８％以上である。また、セラミックス原料粉末の平均粒径は、好ましくは０．１μｍ以上１．０μｍ以下である。

混合方法は、湿式、乾式の何れであってもよく、例えばボールミル、振動ミルなどの混合器を用いることができる。また、成形方法としては、例えば、一軸加圧成形や冷間静水等方圧加圧（ＣＩＰ：Cold Isostatic Pressing）法などの公知の方法を用いればよい。なお、セラミックス成形体を形成する方法は、加圧成形に限らず、例えば、グリーンシート積層、または鋳込み成形であっても適用が可能であり、これらを適宜脱脂、またはさらに仮焼する工程により、セラミックス成形体を製造することができる。

複数のセラミックス成形体１１、１２は、成形後、機械加工により成形体の形状が整えられてもよい。また、図１１（ａ）および（ｃ）に示されるように、セラミックス成形体１１の片面（他のセラミックス成形体１２との接合面）に、接続部材１３０の形状に合わせた形状の接続部材用凹部１３が、セラミックス成形体１２の片面（他のセラミックス成形体１１との接合面）に、電極１２０の形状に合わせた形状の電極用凹部１４が形成されてもよい。一方のセラミックス成形体に電極１２０および接続部材１３０の形状に合わせた２段以上の凹部が形成されてもよい。また、これらの凹部の機械加工は、脱脂後に行なってもよい。

脱脂は、複数のセラミックス成形体１１、１２を所定の温度以上、所定の時間以上脱脂処理して複数のセラミックス脱脂体２１、２２を作製する。セラミックス成形体１１、１２は、例えば、４００℃以上８００℃以下の温度で熱処理され、セラミックス脱脂体２１、２２となる。脱脂時間は、１時間以上１２０時間以下であることが好ましい。脱脂には、大気炉または窒素雰囲気炉を用いることができるが、大気炉の方が好ましい。

電極等準備工程ＳＴＥＰ２では、複数の接続部材１３０を準備する。接続部材１３０は、電極埋設部材１００の設計に応じた形状に加工されたものを準備する。また、ワイヤーが格子状に第１の方向と第２の方向とに織り込まれたメッシュで形成された電極１２０を、接続部材１３０および電極１２０が所定の配置となるように円板状または円板の外周の一部が突出した形状に加工する。電極１２０のメッシュを形成するワイヤーの線径は、０．０２ｍｍ以上０．１５ｍｍ以下であることが好ましい。

所定の配置は、複数の接続部材１３０が電極１２０の外周近傍に円周方向に等間隔に配置され、電極の中心１２２および接続部材の中心１３２を結ぶ直線とワイヤーの第１の方向とがなす角度が、接続部材１３０の個数ｎおよび任意の整数ｍに対して、（π／ｎ）×ｍ（ｒａｄ）、かつｎは偶数となる位置である。

前駆体形成工程ＳＴＥＰ３では、準備した電極１２０、複数の接続部材１３０、および複数のセラミックス脱脂体２１、２２を組み合わせて、上面および下面を有する平板状に形成され、電極１２０および複数の接続部材１３０が所定の配置で埋設された電極埋設部材前駆体３０を形成する。

焼成工程ＳＴＥＰ４では、形成された電極埋設部材前駆体３０を、上面に垂直方向に一軸加圧焼成して電極埋設部材１００を得る。加圧する力は、１ＭＰａ以上であることが好ましい。また、焼成温度は、１５００℃以上２０００℃以下であることが好ましい。焼成時間は、１時間以上１２時間以下であることが好ましい。焼成雰囲気は、例えば、窒素や不活性ガス雰囲気であるが、真空などの雰囲気であってもよい。これにより、複数のセラミックス脱脂体２１、２２が焼結してセラミックス焼結体となり、これらが一体化され、電極１２０および複数の接続部材１３０が所定の配置で埋設された電極埋設部材１００が得られる。焼成は、連続して温度を上げることで行なってもよい。

露出加工工程ＳＴＥＰ５では、焼成された電極埋設部材１００の埋設された接続部材１３０の位置に応じて、電極埋設部材１００を加工して、それぞれの接続部材１３０の少なくとも一部を露出させる。

このようにすることで、接地特性を向上させ、かつ電極面内のインピーダンスの均一性を向上させることができる電極埋設部材を製造することができる。

なお、成形体準備工程ＳＴＥＰ１と、前駆体形成工程ＳＴＥＰ３との間に、セラミックス仮焼体作製工程を設けてもよい。セラミックス仮焼体作製工程を設ける場合、セラミックス脱脂体を１２００℃以上１７００℃以下の温度で仮焼してセラミックス仮焼体を作製する。これにより、電極埋設部材の外形や電極および接続部材の埋設位置などの寸法精度をより高くすることができる。仮焼時間は、０．５時間以上１２時間以下であることが好ましい。仮焼雰囲気は、窒素や不活性ガス雰囲気であることが好ましいが、真空などの雰囲気であってもよい。仮焼体作製工程を設ける場合、機械加工は仮焼体作製工程の後に行なってもよい。

また、露出加工工程ＳＴＥＰ５において、露出させた接続部材１３０にロウ材等で端子１４０を接続する工程を設けてもよい。端子１４０は、Ｎｉ等を用いることができる。また、ロウ材はＡｕ系またはＡｇ系のロウ材を用いることができる。接続部材１３０と端子１４０との間にコバールなどで形成された中間部材１５０を配置して、ロウ付けしてもよい。

また、露出加工工程ＳＴＥＰ５の後に、露出した接続部材１３０の表面または接続部材１３０に接続した端子１４０の表面に導電性膜１６０をコーティングするコーティング工程を設けてもよい。また、導電性膜１６０は複数の接続部材１３０の表面または接続部材１３０に接続した端子１４０の表面を互いに接続してもよい。コーティング手法は溶射、ＣＶＤ、またはスパッタリングが好適である。

［基板保持部材の製造方法］
次に、本発明の実施形態に係る基板保持部材の製造方法を説明する。図１３は、本発明の実施形態に係る基板保持部材の製造方法の一例を示すフローチャートである。本発明の実施形態に係る基板保持部材の製造方法は、図１３に示すように、成形体準備工程ＳＴＥＰ１、電極等準備工程ＳＴＥＰ２、前駆体形成工程ＳＴＥＰ３、焼成工程ＳＴＥＰ４、露出加工工程ＳＴＥＰ５、第２の成形体準備工程ＳＴＥＰ６、支持部材焼成工程ＳＴＥＰ７、および接合工程ＳＴＥＰ８を備えている。ＳＴＥＰ１からＳＴＥＰ５までは、上述した電極埋設部材１００の製造方法と同様であるので、ＳＴＥＰ６から説明をする。

図１４（ａ）～（ｃ）は、それぞれ実施形態に係る基板保持部材の製造工程の一段階を模式的に示す断面図である。図１４（ａ）～（ｃ）は、図９の基板保持部材を製造する場合について示している。

第２の成形体準備工程ＳＴＥＰ６では、第２のセラミックス原料粉から第２のセラミックス成形体１５を形成する。第２のセラミックス原料粉は、電極埋設部材１００のセラミックス原料粉と同一の原料を主成分として、焼結助剤を含まないことが好ましい。そして、第２のセラミックス成形体１５を所定の温度以上、所定の時間以上脱脂処理して第２のセラミックス脱脂体２５を作製する。第２のセラミックス原料粉の作製方法や第２のセラミックス成形体１５の成形方法、第２のセラミックス成形体の脱脂条件の数値範囲等は、成形体準備工程ＳＴＥＰ１と同じでよい。なお、第２の成形体準備工程ＳＴＥＰ６の脱脂を、成形体準備工程ＳＴＥＰ１の脱脂と同時に行ってもよい。

支持部材焼成工程ＳＴＥＰ７では、第２のセラミックス脱脂体２５を焼成して電極埋設部材１００を支持する支持部材２１０を焼成する。支持部材２１０の焼成は、常圧焼成であることが好ましい。また、焼成温度は、１５００℃以上２０００℃以下であることが好ましい。焼成時間は、１時間以上１２時間以下であることが好ましい。焼成雰囲気は、例えば、窒素や不活性ガス雰囲気であるが、真空などの雰囲気であってもよい。

接合工程ＳＴＥＰ８では、電極埋設部材１００の基体１１０の下面１１４の接合位置に支持部材２１０を接合する。接合は、接合材を用いた接合方法、および接合材を用いない接合方法のいずれかを用いることができる。この接合工程には、接合前の下面１１４および支持部材２１０の接合面を所定の表面粗さ、平坦度に調整する工程を含む場合がある。なお、電極埋設部材１００に支持部材２１０を接合して基板保持部材２００とする場合は、電極埋設部材１００の露出加工工程ＳＴＥＰ５やコーティング工程は、接合後に行なってもよい。

このようにすることで、接地特性を向上させ、かつ電極面内のインピーダンスの均一性を向上させることができる基板保持部材２００を製造することができる。

［実施例および比較例］
（実施例）
５ｗｔ％Ｙ_２Ｏ_３を添加したＡｌＮを主成分とするセラミックス原料粉を用いて、ＣＩＰ成形(圧力１ｔｏｎ／ｃｍ^２)し、成形体のインゴットを得た。これを機械加工することで、直径３４０ｍｍ、厚み５ｍｍのセラミックス成形体、および直径３４０ｍｍ、厚み３０ｍｍのセラミックス成形体を成形した。そして、厚み３０ｍｍのセラミックス成形体の一方の面に、接続部材が所定の配置となる位置に、接続部材を収納するための直径１０．５ｍｍ、深さ０．６ｍｍの接続部材用凹部を８か所設けた。また、厚み５ｍｍのセラミックス成形体の一方の面に、成形体の中心を共有し、電極を収納するための直径３０２ｍｍ、深さ０．１ｍｍの電極用凹部を設けた。

次に、セラミックス成形体を、５５０℃、１２時間脱脂して、セラミックス脱脂体を作製した。次に、Ｍｏ製のメッシュ（線径０．１ｍｍ、平織り、メッシュサイズ♯５０）を直径３００ｍｍの円板状の形状に裁断し、電極を準備した。また、Ｗ製のペレットからφ１０ｍｍ×０．５ｍｍｔのサイズの接続部材を８つ作製した。次に、接続部材用凹部を設けたセラミックス脱脂体の接続部材用凹部に接続部材を配置し、電極用凹部を設けたセラミックス脱脂体の電極用凹部に電極を載置し、接続部材が電極に対し所定の配置となるように、電極のメッシュの第１の方向を確認しつつ２つのセラミックス脱脂体を組み合わせ、電極埋設部材前駆体を作製した。

次に、電極埋設部材前駆体をホットプレス炉に載置して、電極埋設部材前駆体の上面に垂直な方向に１ＭＰａの力を加えつつ、１８００℃、５時間、１軸ホットプレス焼成した。このようにして、電極埋設部材を焼成した。

その後、基体下面側から接続部材埋設位置に接続部材に到達するまで穴径φ６ｍｍの平底穴加工を行なった。露出した接続部材底面にロウ材を介して直径５ｍｍ、長さ１０ｍｍの円柱状Ｎｉ製給電端子を設置し、真空炉により１０５０℃でＡｕ－Ｎｉ系ロウ材によるロウ付けを行ない、電極埋設部材を作製した。

上記の工程とは別に、焼結助剤を添加しないＡｌＮを主成分とするセラミックス原料粉を用いて、ＣＩＰ成形(圧力１ｔｏｎ／ｃｍ^２)し、外径６５ｍｍ×内径５０ｍｍ、高さ２００ｍｍ、フランジ部直径９０ｍｍ、高さ１５ｍｍの第２のセラミックス成形体を作製した。次に、第２のセラミックス成形体を、５５０℃、１２時間脱脂して、第２のセラミックス脱脂体を作製した。次に、第２のセラミックス脱脂体を炉に載置して、１８００℃、５時間、窒素雰囲気で常圧焼成した。このようにして、支持部材を焼成した。

そして、電極埋設部材の下面の所定の位置および支持部材の接合面を所定の表面粗さ、平坦度に調整してから、電極埋設部材の下面の所定の位置に支持部材を接合材を介さないで配置し、温度１８００℃、２時間、接合面に垂直な方向に１ＭＰａの加圧をすることで、加圧接合した。このようにして、実施例の基板保持部材を作製した。

（比較例）
比較例は、接続部材を１つのみ使用し、埋設位置を支持部材の内面近傍に端子が配置される位置とした。それ以外は実施例と同様の条件で比較例の基板保持部材を作製した。

比較例の基板保持部材は、接地効果が十分に得られなかった。また、これを３５０℃のＴＥＯＳ原料を用いたＳｉＯ_２膜のプラズマＣＶＤ製膜プロセスに使用したときの製膜に使用したときの基板の中央部（半径１００ｍｍ以内の領域）と外周部（半径１００ｍｍから１５０ｍｍの領域）で製膜速度の差が５％となった。また、１００～３５０℃で使用するエッチングに使用した場合のエッチングの均一性は、製膜プロセスの時と同様に評価したところ、エッチングレートの差が６％となった。このように、製膜に使用した場合の製膜分布の均一性や、エッチングに使用した場合のエッチングの均一性は、高いレベルのものではなかった。

これに対し、実施例は、接地効果が十分に得られた。また、これを３５０℃のＴＥＯＳ原料を用いたＳｉＯ_２膜のプラズマＣＶＤ製膜プロセスに使用したときの製膜に使用したときの基板の中央部（半径１００ｍｍ以内の領域）と外周部（半径１００ｍｍから１５０ｍｍの領域）で製膜速度の差が平均２％以下となり、比較例の値５％と比べ均一性が高かった。また、１００～３５０℃で使用するエッチングに使用した場合のエッチングの均一性は、製膜プロセスの時と同様に評価したところ、実施例はエッチングレートの差が２．５％となり、比較例の値６％と比較して改善することができた。これは、複数の接続部材を所定の配置にしたことで、電極面内のインピーダンスの均一性を向上させることができ、その結果、高周波電極の接地性およびバイアスとしての効果が改善されてプラズマが安定したたためと考えられる。

以上のことから、本発明の電極埋設部材および基板保持部材は、接地特性を向上させ、かつ電極面内のインピーダンスの均一性を向上させることができることが確かめられた。また、本発明の製造方法は、このような電極埋設部材を製造できることが確かめられた。

本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の思想と範囲に含まれる様々な変形および均等物に及ぶことはいうまでもない。また、各図面に示された構成要素の構造、形状、数、位置、大きさ等は説明の便宜上のものであり、適宜変更しうる。

１１、１２ セラミックス成形体
１３ 接続部材用凹部
１４ 電極用凹部
１５ 第２のセラミックス成形体
２１、２２ セラミックス脱脂体
２５ 第２のセラミックス脱脂体
３０ 電極埋設部材前駆体
１００ 電極埋設部材
１１０ 基体
１１２ 上面
１１４ 下面
１２０ 電極
１２２ 電極の中心
１３０ 接続部材
１３２ 接続部材の中心
１４０ 端子
１４２ 端子穴
１５０ 中間部材
１６０ 導電性膜
２００ 基板保持部材
２１０ 支持部材

Claims (5)

1. 電極埋設部材であって、
   セラミックス焼結体からなり上面および下面を有する平板状の基体と、
   ワイヤーが前記基体の面方向に格子状に第１の方向と第２の方向とに織り込まれたメッシュで形成され、前記基体に埋設された電極と、
   前記電極に電気的に接続され、前記基体に埋設された複数の接続部材と、を備え、
   前記電極は、円板状または円板の外周の一部が突出した形状であり、
   前記複数の接続部材は、前記電極の外周近傍に円周方向に等間隔に配置され、前記電極の中心および前記接続部材の中心を結ぶ直線と前記ワイヤーの前記第１の方向とがなす角度は、前記接続部材の個数ｎおよび任意の整数ｍに対して、（π／ｎ）×ｍ（ｒａｄ）、かつ前記ｎは偶数であり、
   前記接続部材は、少なくとも一部が露出していることを特徴とする電極埋設部材。
2. 前記接続部材の露出した表面は、導電性膜で覆われていることを特徴とする請求項１に記載の電極埋設部材。
3. 基板保持部材であって、
   請求項１または請求項２に記載の電極埋設部材と、
   前記基体の前記下面に接合され、前記電極埋設部材を支持する支持部材と、を備えることを特徴とする基板保持部材。
4. 電極埋設部材の製造方法であって、
   複数のセラミックス成形体を準備する成形体準備工程と、
   複数の接続部材を準備し、ワイヤーが格子状に第１の方向と第２の方向とに織り込まれたメッシュで形成された電極を、前記接続部材および前記電極が所定の配置となるように円板状または円板の外周の一部が突出した形状に加工する電極等準備工程と、
   前記電極、前記複数の接続部材、および前記複数のセラミックス成形体を組み合わせて、前記電極および前記接続部材が前記所定の配置で埋設され、平板状に形成された電極埋設部材前駆体を形成する前駆体形成工程と、
   前記電極埋設部材前駆体を焼成して、電極埋設部材を形成する焼成工程と、
   前記電極埋設部材を加工して、前記接続部材の少なくとも一部を露出させる露出加工工程と、を含み、
   前記所定の配置は、前記複数の接続部材が前記電極の外周近傍に円周方向に等間隔に配置され、前記電極の中心および前記接続部材の中心を結ぶ直線と前記ワイヤーの前記第１の方向とがなす角度が、前記接続部材の個数ｎおよび任意の整数ｍに対して、（π／ｎ）×ｍ（ｒａｄ）、かつ前記ｎは偶数となる位置であることを特徴とする電極埋設部材の製造方法。
5. 前記露出加工工程の後に、露出した前記接続部材の表面に導電性膜をコーティングするコーティング工程をさらに含むことを特徴とする請求項４に記載の電極埋設部材の製造方法。
   

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