JP2023088271A - 基板保持部材 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の電極が埋設された基板保持部材において、各電極に電力を供給するための端子の数を少なくすることができる基板保持部材を提供する。【解決手段】基板保持部材１００は、セラミックス基材１１０を備えている。セラミックス基材１１０の内部には、３つの電極１２１～１２３と、３つの導電性部材１３１～１３３と、５つの接続部分１４１～１４５と、４つの端子１５１～１５４とが埋設されている。【選択図】 図２

Description

本発明は、シリコンウェハ等の基板を保持する基板保持部材に関する。

特許文献１には、ウェハなどの基板を保持する基板保持部材の一例として、異なる２つの加熱エリアに対応する２つの発熱抵抗体が埋設されているセラミックスヒータが開示されている。

特開２０１８－５９９９号公報

特許文献１に記載のセラミックスヒータにおいては、２つの発熱抵抗体に対して、それぞれ２つの端子を接続して、２つの発熱抵抗体に電力を供給している。そのため、発熱抵抗体の数の２倍の数の端子が必要となる。

本発明は、かかる事情を鑑みてなされたものであり、複数の電極が埋設された基板保持部材において、各電極に電力を供給するための端子の数を少なくすることができる技術を提供することを目的とする。

本発明の態様に従えば、上面、前記上面と上下方向において対向する下面を有するセラミックス基材と、
前記セラミックス基材に埋設された複数の電極と、
前記セラミックス基材に埋設された少なくとも１つの導電性部材と、
前記少なくとも１つの導電性部材のそれぞれが、前記複数の電極のうちの少なくとも１つの電極と接続されるように、前記複数の電極と前記少なくとも１つの導電性部材とを電気的に接続する複数の接続部分と、
前記複数の電極の少なくとも１つ、又は、前記少なくとも１つの導電性部材に設けられた複数の端子と、を備え、
前記少なくとも１つの導電性部材に接続された接続部分と端子との間の抵抗値が、前記複数の電極の両端間の抵抗値よりも小さく、
前記複数の端子の数は、前記複数の電極の数の２倍よりも少ないことを特徴とする、基板保持部材が提供される。

上記態様においては、複数の端子の数が、電極の数の２倍よりも少ない。これにより、複数の端子を配置するためのスペースを小さくすることができる。また、少なくとも１つの導電性部材の、端子に接続された部分と接続部分との間の抵抗値は、複数の電極の両端の抵抗値よりも小さい。これにより、電極と端子とが、導電性部材及び接続部分を介して接続されている場合であっても、導電性部材における発熱を極力抑えることができる。

図１は、基板保持部材１００の斜視図である。 図２はセラミックス基材１１０の縦断面を模式的に表した図である。 図３（ａ）は、仮想面Ａにおけるセラミックス基材１１０の断面を模式的に表した図であり、図３（ｂ）は、仮想面Ｂにおけるセラミックス基材１１０の断面を模式的に表した図である。 図４は、セラミックス基材１１０の下面１１３に接合用凸部１１４が設けられている場合を示す説明図である。 図５（ａ）～図５（ｅ）は、セラミックス基材１１０の製造方法の流れを示す図である。 図６（ａ）～図６（ｄ）は、セラミックス基材１１０の別の製造方法の流れを示す図である。 図７は４つの電極２２１～２２４が埋設されたセラミックス基材２１０の図２相当図である。 図８（ａ）は４つの電極２２１～２２４が埋設されたセラミックス基材２１０の図３（ａ）相当図であり、図８（ｂ）は、４つの電極２２１～２２４が埋設されたセラミックス基材２１０の図３（ｂ）相当図である。

本発明の実施形態に係る基板保持部材１００について、図１、２を参照しつつ説明する。本実施形態に係る基板保持部材１００は、シリコンウェハなどの半導体ウェハ（以下、単にウェハ１０という）の加熱に用いられるセラミックスヒータである。なお、以下の説明においては、基板保持部材１００が使用可能に設置された状態（図１の状態）を基準として上下方向５が定義される。図１に示されるように、本実施形態に係る基板保持部材１００は、セラミックス基材１１０と、シャフト１６０とを備える。また、図２、３（ａ）、３（ｂ）に示されるように、セラミックス基材１１０には、電極１２１～１２３と、導電性部材１３１～１３３と、接続部分１４１～１４５と、端子１５１～１５４とが埋め込まれている。

＜セラミックス基材１１０＞
セラミックス基材１１０は、直径１２インチ（約３００ｍｍ）、厚さ２５ｍｍの円形の板状の形状を有する部材であり、セラミックス基材１１０の上面１１１には加熱対象であるウェハ１０が載置される。なお、図１では図面を見やすくするためにウェハ１０とセラミックス基材１１０とを離して図示している。セラミックス基材１１０は、例えば、窒化アルミニウム、炭化ケイ素、アルミナ、窒化ケイ素等のセラミックス焼結体により形成することができる。

図２はセラミックス基材１１０の縦断面を模式的に表した図である。図２において点線で示されている仮想面Ａ、Ｂは、いずれも上下方向５に直交する水平面である。仮想面Ａ、Ｂは、上下方向５において、セラミックス基材１１０の上面１１１と下面１１３との間にあり、仮想面Ａは仮想面Ｂの上方に位置している。図３（ａ）は、仮想面Ａにおけるセラミックス基材１１０の断面を模式的に表した図であり、図３（ｂ）は、仮想面Ｂにおけるセラミックス基材１１０の断面を模式的に表した図である。図２、３（ａ）、３（ｂ）に示されるように、セラミックス基材１１０の内部には、３つの電極１２１～１２３と、３つの導電性部材１３１～１３３と、５つの接続部分１４１～１４５と、４つの端子１５１～１５４とが埋設されている。

＜電極１２１～１２３＞
電極１２１～１２３について、図２、３（ａ）、３（ｂ）を参照しつつ説明する。電極１２１～１２３は、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、モリブデン及び／又はタングステンを含む合金のワイヤーを織ったメッシュや箔等の耐熱金属（融点２０００℃以上の高融点金属）を帯状に裁断することにより形成されている。電極１２１～１２３をヒータ電極として使用する場合には、抵抗値を確保するためにメッシュを用いることが好適
である。電極１２１～１２３の抵抗値は、約２Ω～２０Ωであることが好ましい。電極１２１～１２３は、例えば、Ｍｏメッシュ（線径０．１ｍｍ、平織＃５０メッシュ）の素材を所定のパターンに裁断することにより形成することができる。タングステン、モリブデンの純度は９９％以上であることが好ましい。電極１２１～１２３の厚さはワイヤーの交点部分を除き０．０３ｍｍ～０．２ｍｍであることが好ましい。また、帯状に裁断された電極１２１～１２３の幅は２．５ｍｍ～２０ｍｍであることが好ましく、５ｍｍ～１５ｍｍであることがさらに好ましい。本実施形態においては、電極１２１～１２３は、それぞれ、図３（ａ）、３（ｂ）に示される形状に裁断されているが、電極１２１～１２３の形状はこれには限られず、適宜変更しうる。なお、セラミックス基材１１０の内部には電極１２１～１２３に加えて、あるいは、電極１２１～１２３に代えて、ウェハ１０をクーロン力により上面１１１に引き付けるための静電チャック電極及びセラミックス基材１１０の上方にプラズマを発生させるためのプラズマ電極のうち少なくとも一方が埋設されていてもよい。

図３（ａ）に示されるように、電極１２１はセラミックス基材１１０の仮想面Ａの略中央に配置されており、電極１２２は電極１２１の外側を取り囲むように配置されている。電極１２１は、略円環形状のリング部１２１ａと、直線状に延びる２つの直線部１２１ｂとを含んでいる。リング部１２１ａは、図３（ａ）の上側において開いた円環形状を有しており、２つの直線部１２１ｂは、開いた円環状のリング部１２１の両端から図３（ａ）の下方に向かって延びている。電極１２２は、電極１２１のリング部１２１ａの外側を取り囲むように配置された２つの半円の円環形状の内側リング部１２２ａと、２つの内側リング部１２２ａの外側を取り囲むように配置された、略円環形状の外側リング部１２２ｂと、２つの内側リング部１２２ａと外側リング部１２２ｂを繋ぐように直線状に延びる２つの直線部１２２ｃとを含んでいる。外側リング部１２２ｂは、図３（ａ）の左側が開いた円環形状を有している。２つの直線部１２２ｃは、外側リング部１２２ｂの両端と、２つの内側リング部１２２ａとをそれぞれ繋ぐように、図３（ａ）の左右方向に延びている。

図３（ｂ）に示されるように、電極１２３はセラミックス基材１１０の仮想面Ｂの外周部分に配置されている。電極１２３は、図３（ｂ）の上側が開いた略円環形状のリング部１２３ａを含んでいる。仮想面Ａと仮想面Ｂとを重ねた場合において、電極１２３は、電極１２１及び電極１２２の外側に配置されており、電極１２１と電極１２２と電極１２３とは互いに重ならないように同心状に配置されている。つまり、電極１２３の外径は電極１２１、１２２の外径よりも大きい。これにより、セラミックス基材１１０の上面１１１は、電極１２１、電極１２２、電極１２３にそれぞれ対応した３つのゾーン（上下方向において、電極１２１と重なるゾーンと、電極１２２に重なるゾーンと、電極１２３に重なるゾーン）に区分けされる。

＜導電性部材１３１～１３３＞
次に、導電性部材１３１～１３３について、図２、３（ａ）、３（ｂ）を参照しつつ説明する。図３（ｂ）に示されるように、導電性部材１３１～１３３は同一の仮想面Ｂに配置されている。導電性部材１３１～１３３は、電極１２３の内側において略円形の領域を占めるように、互いに重なり合わないように並べられている。導電性部材１３１は略半円形状であり、図３（ｂ）において、電極１２３の内側の領域の左半分を占めている。導電性部材１３１の、右側の略中央部には、矩形状の切り欠き１３１Ｃが形成されている。導電性部材１３２は、中心角が約９０°の扇形形状を有しており、導電性部材１３１の下半分と向かい合うように、導電性部材１３１の右側に配置されている。導電性部材１３３は、中心角が約９０°の扇形形状を有しており、導電性部材１３１の上半分と向かい合うように、導電性部材１３１の右側に配置されている。

導電性部材１３１～１３３の合計面積は、電極１２１～１２３のうち、最も外径の大き
い電極１２３の外径によって規定される仮想円の面積の４０％以上であることが好ましく、５５％以上であることがさらに好ましい。また、導電性部材１３１の面積、導電性部材１３２の面積、及び導電性部材１３３の面積はいずれも、上記仮想円の面積を電極１２１～１２３の数（３つ）で割った面積の４０％以上であることが好ましく、５５％以上であることがさらに好ましい。

導電性部材１３１～１３３は、電極１２１～１２３と同様に、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、モリブデン及び／又はタングステンを含む合金のワイヤーを織ったメッシュや箔等の耐熱金属（融点２０００℃以上の高融点金属）を所定の形状に裁断することにより形成されている。なお、導電性部材１３１～１３３は、電極１２１～１２３と同じ金属材料で形成されることが好ましい。この場合には、製造が容易になるとともに、焼成時の収縮率の違いに起因するひずみを抑制することができる。後述のように、導電性部材１３１は、端子１５２及び接続部分１４４と接続されている（図３（ｂ）参照）。導電性部材１３１の、端子１５２と接続されている部分と接続部分１４４との間の抵抗は約０．０１Ω～１Ωであり、電極１２１～１２３のいずれの抵抗よりも小さい。導電性部材１３２は、端子１５３及び接続部分１４３と接続されている（図３（ｂ）参照）。導電性部材１３２の、端子１５３と接続されている部分と接続部分１４３との間の抵抗は約０．０１Ω～１Ωであり、電極１２１～１２３のいずれの抵抗よりも小さい。導電性部材１３３は、端子１５４及び接続部分１４１、１４２、１４５と接続されている（図３（ｂ）参照）。導電性部材１３３の、端子１５４と接続されている部分と接続部分１４１との間の抵抗、端子１５４と接続されている部分と接続部分１４２との間の抵抗、端子１５４と接続されている部分と接続部分１４５との間の抵抗は、いずれも、約０．０１Ω～１Ωであり、電極１２１～１２３の抵抗よりも小さい。

＜接続部分１４１～１４５＞
次に、接続部分１４１～１４５について、図２、３（ａ）、３（ｂ）を参照しつつ説明する。図２に示されるように、接続部分１４１、１４２は仮想面Ａと仮想面Ｂとの間に配置されている。接続部分１４１、１４２の下端は導電性部材１３３に電気的に接続されている。なお、以下の説明においては、電気的に接続されていることを、単に接続されていると称する。接続部分１４１の上端は電極１２１の直線部１２１ｂに接続され、接続部分１４２の上端は電極１２２のリング部１２２ａに接続されている。接続部分１４３も接続部分１４１、１４２と同様に、仮想面Ａと仮想面Ｂとの間に配置されている（図３（ａ）、３（ｂ）参照）。接続部分１４３の下端は導電性部材１３２に接続され、接続部分１４３の上端は電極１２２のリング部１２２ａに接続されている。これらの接続部分１４１～１４３は、仮想面Ａと仮想面Ｂとを接続するビア構造である。また、図３（ｂ）に示されるように、接続部分１４４、１４５は仮想面Ｂに配置されている。接続部分１４４、１４５の一端（図３（ｂ）の上側の端部）は電極１２３に接続されている。接続部分１４４の他端（図３（ｂ）の下側の端部）は導電性部材１３１に接続され、接続部分１４５の他端（図３（ｂ）の下側の端部）は導電性部材１３３に接続されている。接続部分１４４、１４５は、複数の電極１２１～１２３及び導電性部材１３１～１３３と同じ素材（タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、モリブデン及び／又はタングステンを含む合金のワイヤーを織ったメッシュや箔）により形成されている。これにより、接続部分１４４は導電性部材１３１及び電極１２３と一体化しており、接続部分１４５は導電性部材１３３及び電極１２３と一体化している。

＜端子１５１～１５４＞
次に、端子１５１～１５４について、図２、３（ａ）、３（ｂ）を参照しつつ説明する。図２に示されるように、端子１５１の上端は電極１２１の直線部１２１ｂ（図３（ａ）参照）に接続されている。端子１５１の上端は、電極１２１の直線部１２１ｂと接触していてもよい。あるいは、端子１５１の上端と電極１２１の直線部１２１ｂとが、タングス
テン、モリブデン、又は、これらの少なくとも１つを含む合金によって形成されたペレットを介して接触していてもよい。後述の端子１５２～１５４についても同様である。端子１５１は、電極１２１の直線部１２１ｂから下方に向かって延び、さらに後述のシャフト１６０の中空の円筒部１６１の中空の部分を通って下方に延びている。なお、図３（ｂ）に示されるように、仮想面Ｂに配置されている導電性部材１３１の右側の略中央部には、矩形状の切り欠き１３１Ｃが形成されている。端子１５１は仮想面Ｂの切り欠き１３１Ｃが形成された部分を通って下方に延びているため、端子１５１と導電性部材１３１とは電気的に導通していない。

図２に示されるように、端子１５４の上端は仮想面Ｂに配置された導電性部材１３３に接続されている。端子１５４は、導電性部材１３３から下方に向かって延び、端子１５１と同様に、シャフト１６０の円筒部１６１の中空の部分を通って下方に延びている。同様に、端子１５２の上端は仮想面Ｂに配置された導電性部材１３１に接続されている（図３（ｂ）参照）。端子１５２は、導電性部材１３１から下方に向かって延び、端子１５１と同様に、シャフト１６０の円筒部１６１の中空の部分を通って下方に延びている。また、端子１５３の上端は仮想面Ｂに配置された導電性部材１３２に接続されている（図３（ｂ）参照）。端子１５３は、導電性部材１３２から下方に向かって延び、端子１５１と同様に、シャフト１６０の円筒部１６１の中空の部分を通って下方に延びている。つまり、シャフト１６０の円筒部１６１の中空の部分には、４つの端子１５１～１５４が配置されている。

＜シャフト１６０＞
次にシャフト１６０について、図１、２、４を参照しつつ説明する。図１、２に示されるように、セラミックス基材１１０の下面１１３には、シャフト１６０が接続されている。シャフト１６０は中空の略円筒形状の円筒部１６１と、円筒部１６１の下方に設けられた大径部１６２（図１参照）を有する。大径部１６２は、円筒部１６１の径よりも大きな径を有している。以下の説明において、円筒部１６１の長手方向をシャフト１６０の長手方向６として定義する。図１に示されるように、基板保持部材１００の使用状態において、シャフト１６０の長手方向６は上下方向５と平行である。

図２に示されるように、シャフト１６０の円筒部１６１の内部（内径より内側の領域）には長手方向６（図１参照）に延びる貫通孔が形成されており、上述のように、電極１２１～１２３に電力を供給するための端子１５１～１５４が配置されている。これにより、端子１５１～１５４を介して電極１２１～１２３に電力が供給される。

なお、セラミックス基材１１０の下面１１３に、シャフト１３０との接合のための凸部１１４（以下、接合用凸部１１４と呼ぶ）を設けることができる（図４参照）。接合用凸部１１４の形状は、接合されるシャフト１６０の上面の形状と同じであることが好ましく、接合用凸部１１４の直径は１００ｍｍ以下であることが好ましい。接合用凸部１１４の高さ（下面１１３からの高さ）は、０．２ｍｍ以上であればよく、１ｍｍ以上であることが好ましい。特に高さの上限に制限はないが、製作上の容易さを勘案すると、接合用凸部１１４の高さは２０ｍｍ以下であることが好ましい。また、接合用凸部１１４の下面は、セラミックス基材１００の下面１１３に平行であることが好ましい。接合用凸部１１４の下面の表面粗さＲａは１．６μｍ以下であればよい。なお、接合用凸部１１４の下面の表面粗さＲａは０．４μｍ以下であることが好ましく、０．２μｍ以下であることがさらに好ましい。

円筒部１６１の上面は、セラミックス基材１１０の下面１１３（接合用凸部１１４が設けられている場合には、接合用凸部１１４の下面）に固定されている。なお、シャフト１６０は、セラミックス基材１１０と同じように、窒化アルミニウム、炭化ケイ素、アルミ
ナ、窒化ケイ素等のセラミックス焼結体により形成されてもよい。あるいは、断熱性を高めるために、セラミックス基材１１０より熱伝導率の低い材料で形成されてもよい。また、円筒部１６１の上面に、円筒部１６１の下方に設けられた大径部１６２と同様な拡径部１６３が設けられてもよい。

＜基板保持部材１００の製造方法＞
次に、基板保持部材１００の製造方法について説明する。以下では、セラミックス基材１１０及びシャフト１６０が窒化アルミニウムで形成される場合を例に挙げて説明する。但し、説明を分かりやすくするために、セラミックス基材１１０の中には、導電性部材１３２と接続部材１４３と電極１２２とが埋設されているものとする。

まず、セラミックス基材１１０の製造方法について説明する。図５（ａ）に示されるように、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）粉末を主成分とする造粒粉Ｐをカーボン製の有床型５０１に投入し、パンチ５０２で仮プレスする。なお、造粒粉Ｐには、５ｗｔ％以下の焼結助剤（例えば、Ｙ_２Ｏ_３）が含まれることが好ましい。次に、図５（ｂ）に示されるように、仮プレスされた造粒粉Ｐの上に、所定形状に裁断された導電性部材１３２を配置する。なお、導電性部材１３２は、加圧方向に垂直な面（有床型５０１の底面）に平行になるように配置される。このとき、端子１５３（図３（ｂ）参照）と重なる位置にタングステン、モリブデン、又は、これらの少なくとも１つを含む合金によって形成されたペレットを埋設してもよい。

さらに、図５（ｂ）に示されるように、導電性部材１３２の上にプリフォーム１４３Ｐを配置する。プリフォーム１４３Ｐは、タングステン、モリブデン、又は、これらの少なくとも１つを含む合金によって形成された多孔質材である。

図５（ｃ）に示されるように、導電性部材１３２及びプリフォーム１４３Ｐを覆うようにさらに造粒粉Ｐを有床型５０１に投入して、上述と同様にしてパンチ５０２で仮プレスした後、プリフォーム１４３Ｐの上に電極１２２を配置する。このとき、端子１５３（図３（ｂ）参照）と重なる位置にタングステン、モリブデン、又は、これらの少なくとも１つを含む合金によって形成されたペレットを埋設してもよい。ペレットを埋設した場合には、必要に応じて、導電性部材１３２とペレットとの間、及び、電極１２２とペレットとの間に、タングステン、モリブデン等の高融点金属の粉末をペーストにして塗布してもよい。これにより、導電性部材１３２とペレットとの間、及び、電極１２２とペレットとの間の密着性を高めることができる。

次に、図５（ｄ）に示されるように、電極１２２を覆うようにさらに造粒分Ｐを有床型５０１に投入し、導電性部材１３２、プリフォーム１４３Ｐ及び電極１２２が埋設された造粒粉Ｐをプレスした状態で焼成する。焼成の際に加える圧力は、１ＭＰａ以上であることが好ましい。また、１８００℃以上の温度で焼成することが好ましい。このとき、プリフォーム１４３Ｐに所定の圧力が加えられた状態で焼成されることにより、多孔質のプリフォーム１４３Ｐは緻密なビア構造となって接続部分１４３が形成される。なお、必ずしも多孔質のプリフォーム１４３Ｐを用いなくてもよい。プリフォーム１４３Ｐを配置する位置に所定の穴を形成し、その穴の中にタングステン又はモリブデンを含むペーストを充填して焼成することにより、ビア構造を形成することもできる。次に、図５（ｅ）に示されるように、端子１５３を形成するために、電極１２２までの止まり穴加工を行う。なお、ペレットを埋設した場合には、ペレットまでの止まり穴加工を行えばよい。

なお、セラミックス基材１１０は以下の方法によっても製造することができる。図６（ａ）に示されるように、窒化アルミニウムの造粒粉Ｐにバインダーを加えてＣＩＰ成型し、円板状に加工して、窒化アルミニウムの成形体５１０を作製する。次に、図６（ｂ）に
示されるように、成形体５１０の脱脂処理を行い、バインダーを除去する。

図６（ｃ）に示されるように、脱脂された成形体５１０に、導電性部材１３２及び電極１２２を埋設するための凹部５１１と、プリフォーム１４３Ｐを挿入するための貫通孔を形成する。このとき、端子１５３（図３（ｂ）参照）と重なる位置にタングステン、モリブデン、又は、これらの少なくとも１つを含む合金によって形成されたペレットを埋設してもよい。

成形体５１０の凹部５１１に導電性部材１３２及び電極１２２を配置し、貫通孔にプリフォーム１４３Ｐを配置し、別の成形体５１０を積層する。ペレットを埋設した場合には、必要に応じて、導電性部材１３２とペレットとの間、及び、電極１２２とペレットとの間に、タングステン、モリブデン等の高融点金属の粉末をペーストにして塗布してもよい。これにより、導電性部材１３２とペレットとの間、及び、電極１２２とペレットとの間の密着性を高めることができる。なお、凹部５１１及び貫通孔は予め成形体５１０に形成しておいてもよい。次に、図６（ｄ）に示されるように、積層された複数の成形体５１０をプレスした状態で焼成し、焼成体を作製する。焼成の際に加える圧力は、１ＭＰａ以上であることが好ましい。また、１８００℃以上の温度で焼成することが好ましい。このとき、上述の工程と同様に、プリフォーム１４３Ｐに所定の圧力が加えられた状態で焼成されることにより、多孔質のプリフォーム１４３Ｐは緻密なビア構造となって接続部分１４３が形成される。焼成体を作製した後の工程は、上述の工程と同様であるので、説明を省略する。

このようにして形成されたセラミックス基材１１０の上面１１１に対して外形加工を行う。セラミックス基材１１０の下面１１３には、下面１１３から突出した接合用の凸部１１４（図１０参照）が設けられてもよい。

次に、シャフト１６０の製造方法及びシャフト１６０とセラミックス基材１１０との接合方法について説明する。まず、バインダーを数ｗｔ％添加した窒化アルミニウムの造粒粉Ｐを静水圧（１ＭＰａ程度）で成形し、成形体を所定形状に加工する。なお、シャフト１６０の外径は、３０ｍｍ～１００ｍｍ程度である。シャフト１６０の円筒部１６１の端面には円筒部１６１の外径より大きい径を有するフランジ部１６３が設けられてもよい（図４参照）。円筒部１６１の長さは例えば、５０ｍｍ～５００ｍｍにすることができる。成形体を所定形状に加工した後、成形体を窒素雰囲気中で焼成する。例えば、１９００℃の温度で２時間焼成する。そして、焼成後に焼結体を所定形状に加工することによりシャフト１６０が形成される。円筒部１６１の上面とセラミックス基材１１０の下面１１３とを、１６００℃以上、１ＭＰａ以上の一軸圧力下で、拡散接合により固定することができる。この場合には、セラミックス基材１１０の下面１１３の表面粗さＲａは０．４μｍ以下であることが好ましく、０．２μｍ以下であることがさらに好ましい。また、円筒部１６１の上面とセラミックス基材１１０の下面１１３とを、接合剤を用いて接合することもできる。接合剤として、例えば、１０ｗｔ％のＹ_２Ｏ_３を添加したＡｌＮ接合材ペーストを用いることができる。例えば、円筒部１６１の上面とセラミックス基材１１０の下面１１３との界面に上記のＡｌＮ接合剤ペーストを１５μｍの厚さで塗布し、上面１１１に垂直な方向（シャフト１３０の長手方向６）に５ｋＰａの力を加えつつ、１７００℃の温度で１時間加熱することにより、接合することができる。あるいは、円筒部１６１の上面とセラミックス基材１１０の下面１１３とを、ねじ止め、ろう付け等によって固定することもできる。

＜電極１２１～１２３の給電経路＞
図２、３（ａ）に示されるように、端子１５１は、電極１２１の一端（図３（ａ）の左側の直線部１２１ｂ）と接続されている。電極１２１の他端（図３（ａ）の右側の直線部１２１ｂ）は、接続部分１４１と接続されている。図３（ｂ）に示されるように、接続部分１４１は導電性部材１３３と接続されており、さらに導電性部材１３３は端子１５４と接続されている。これにより、端子１５１から、電極１２１、接続部分１４１、導電性部材１３３を通って端子１５４に至る電気回路が形成される。端子１５４をグランド端子として、端子１５１と端子１５４に外部電源を接続することにより、電極１２１に通電することができる。すなわち導電性部材１３３はグランド接続されている。

図３（ｂ）に示されるように、端子１５３は、導電性部材１３２と接続され、導電性部材１３２は接続部分１４３と接続されている。図３（ａ）に示されるように、接続部分１４３は電極１２２の一端と接続され、電極１２２の他端は接続部分１４２と接続されている。図３（ｂ）に示されるように、接続部分１４２は導電性部材１３３と接続されており、さらに導電性部材１３３は端子１５４と接続されている。これにより、端子１５３から、導電性部材１３２、接続部分１４３、電極１２２、接続部分１４２、導電性部材１３３を通って端子１５４に至る電気回路が形成される。端子１５４をグランド端子として、端子１５３と端子１５４に外部電源を接続することにより、電極１２２に通電することができる。すなわち、導電性部材１３３はグランド接続されている。また導電性部材１３３と同一平面に配置されている導電性部材１３２は外部電源に接続されている。

図３（ｂ）に示されるように、端子１５２は、導電性部材１３１と接続され、導電性部材１３１は接続部分１４４と接続されている。さらに、接続部分１４４は電極１２３の一端と接続され、電極１２３の他端は接続部分１４５と接続されている。接続部分１４５は導電性部材１３３と接続されており、さらに導電性部材１３３は端子１５４と接続されている。これにより、端子１５２から、導電性部材１３１、接続部分１４４、電極１２３、接続部分１４５、導電性部材１３３を通って端子１５４に至る電気回路が形成される。端子１５４をグランド端子として、端子１５３と端子１５４に外部電源を接続することにより、電極１２３に通電することができる。すなわち導電性部材１３３はグランド接続されている。また導電性部材１３３と同一平面に配置されている導電性部材１３１は外部電源に接続されている。

＜実施形態の作用効果＞
上記実施形態において、基板保持部材１００は、セラミックス基材１１０と、電極１２１～１２３と、導電性部材１３１～１３３と、接続部分１４１～１４５と、端子１５１～１５４とを備えている。電極１２１～１２３、導電性部材１３１～１３３、接続部分１４１～１４５はセラミックス基材１１０に埋設されている。また、接続部分１４１は電極１２１と導電性部材１３３とを接続し、接続部分１４２は電極１２２と導電性部材１３３とを接続し、接続部分１４５は電極１２３と導電性部材１３３とを接続している。接続部分１４３は電極１２２と導電性部材１３２とを接続している。接続部分１４４は電極１２３と導電性部材１３１とを接続している。端子１５１は電極１２１に接続され、端子１５２は導電性部材１３１に接続され、端子１５３は導電性部材１３２に接続され、端子１５４は導電性部材１３３に接続されている。

各電極の両端にそれぞれ端子を接続することにより、２つの端子を通じて外部電源から電極に通電することができる。しかしながら、この場合には電極の数の２倍の数の端子が必要となる。これに対して、上記実施形態においては、導電性部材１３３には、電極１２１に接続された接続部分１４１と、電極１２２に接続された接続部分１４２と、電極１２３に接続された接続部分１４５とが接続されている。さらに、導電性部材１３３には端子１５４が接続されている。そのため、複数の電極１２１～１２３が、１つの導電性部材１３３を介して、１つの端子１５４に接続されている。このような構成により、端子１５１～１５４の本数（４つ）を、電極１２１～１２３の数（３つ）の２倍よりも少なくすることができる。これにより、複数の端子を配置するためのスペースを小さくすることができる。また、電極と端子とが、導電性部材及び接続部分を介して接続されているので、電極と端子とが導電性部材又は接続部分を介さずに接続されている場合と比べて、端子の配置の自由度が高くすることができる。例えば、本実施形態のように、全ての端子１５１～１
５４がシャフト１６０の貫通孔を通るように、端子１５１～１５４をセラミックス基材１１０の下面１１３の中央付近に集めることができる。

上述のように、導電性部材１３１の、端子１５２に接続された部分と接続部分１４４との間の抵抗値は、電極１２１～１２３のいずれの抵抗値よりも小さい。導電性部材１３２の、端子１５３に接続された部分と接続部分１４３との間の抵抗値は、電極１２１～１２３のいずれの抵抗値よりも小さい。導電性部材１３３の、端子１５４に接続された部分と接続部分１４１との間の抵抗値と、端子１５４に接続された部分と接続部分１４２との間の抵抗値と、端子１５４に接続された部分と接続部分１４５との間の抵抗値とは、いずれも、電極１２１～１２３の抵抗値よりも小さい。これにより、電極と端子とが、導電性部材及び接続部分を介して接続されている場合であっても、導電性部材における発熱を極力抑えることができる。

上記実施形態において、導電性部材１３１には切り欠き１３１Ｃが設けられており、端子１５１は導電性部材１３１と接触しないように、切り欠き１３１Ｃが設けられた領域を通って上方に延びている。これにより、端子を、当該端子と電気的に接続しない導電性部材と重なる位置に配置することができ、端子の配置の自由度を高めることができる。また、セラミックス基材１１０の内部に埋設された接続部材を介さずに端子と電極とを接続できるので、セラミックス基材１１０の内部における接続不良のリスクを低減させることができる。

上記実施形態において、導電性部材１３１～１３３の合計面積は、電極１２１～１２３のうち、最も径の大きい電極１２３の外径によって規定される仮想円の面積の４０％以上である。この場合には、導電性部材１３１～１３３の合計面積が比較的大きいため、導電性部材１３１～１３３に接続される端子及び／又は接続部材の配置の自由度を高くすることができる。また、導電性部材１３１～１３３の合計面積が比較的大きければ、個々の導電性部材の面積も大きくすることができ、伝熱特性を向上させることができる。すなわち、埋設されている導電性部材の熱反射率が大きいため、電極１２１～１２３から発せられたジュール熱を反射させることができ、シャフト１６０へ向かって熱が逃げることを抑制することができる。

上記実施形態において、導電性部材１３１の面積、導電性部材１３２の面積、及び導電性部材１３３の面積はいずれも、電極１２１～１２３のうち、最も径の大きい電極１２３の外径によって規定される仮想円の面積を電極１２１～１２３の数（３つ）で割った面積の４０％以上である。この場合には、導電性部材１３１～１３３のそれぞれの面積が比較的大きいため、導電性部材１３１～１３３に接続される端子及び／又は接続部材の配置の自由度を高くすることができる。また、導電性部材１３１～１３３のそれぞれの面積を大きくすることができるので、上述のように伝熱特性を向上させることができる。

上記実施形態において、導電性部材１３１～１３３と、電極１２１～１２３とは、同じ素材（タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、モリブデン及び／又はタングステンを含む合金のワイヤーを織ったメッシュや箔）により形成されている。これにより、基板保持部材１００の製造を容易にすることができる。上記実施形態において、接続部分１４１～１４３は仮想面Ａと仮想面Ｂとを接続するビア構造である。また、接続部分１４４、１４５は、電極１２１～１２３及び導電性部材１３１～１３３と同じ素材（タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、モリブデン及び／又はタングステンを含む合金のワイヤーを織ったメッシュや箔）により形成されている。さらに、接続部分１４４は導電性部材１３１及び電極１２３と一体化しており、接続部分１４５は導電性部材１３３及び電極１２３と一体化している。これにより、接続部分を確実に電極及び又は導電性部材に接続することができ、接続不良のリスクを低減させることができる。なお、電極１２１～１２３の素
材は、導電性部材１３１～１３３の素材と異なっていてもよい。その場合には、電極１２１～１２３と、導電性部材１３１～１３３の素材の選択の自由度を増やすことができる。例えば、電極１２１～１２３は、面積を小さくすることにより抵抗値を高くして、発熱量を大きくするために、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、モリブデン及び／又はタングステンを含む合金のワイヤーを織ったメッシュにより形成することができる。そして、導電性部材１３１～１３３は、面積を大きくすることにより抵抗値を低くして、発熱量を抑えるために、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、モリブデン及び／又はタングステンを含む合金の箔により形成することができる。

上記実施形態において、セラミックス基材１１０の下面１１３に、筒状のシャフト１６０が設けられている。そして、端子１５１～１５４は、シャフト１６０の外径よりも内側に配置されている。この場合には、筒状のシャフト１６０の内側と外側を気密封止することにより、端子１５１～１５４をシャフト１６０の外部環境から保護することができる。また、筒状のシャフト１６０を設けることにより、セラミックス基材１１０が外部の装置等と直接接触することを避けることができる。これにより、セラミックス基材１１０を周囲から断熱することができ、セラミックス基材１１０の均熱性を高めることができる。

＜変更形態＞
上述の実施形態は、あくまで例示に過ぎず、適宜変更しうる。例えば、セラミックス基材１１０、シャフト１６０の形状、寸法は上記実施形態のものには限られず、適宜変更しうる。また、セラミックス基材１１０に埋設される電極、導電性部材、接合部分、端子の形状、寸法、数等は適宜変更しうる。

上記実施形態においては、電極１２１～１２３として、モリブデン、タングステン、モリブデン及び／又はタングステンを含む合金を用いていたが、本発明はそのような態様には限られない。例えば、モリブデン、タングステン以外の金属又は合金を用いることもできる。

上記実施形態においては、基板保持部材１００はセラミックス基材１１０に埋設された３つの電極１２１～１２３を備えていたが、本発明はそのような態様には限られず、基板保持部材１００のセラミックス基材１１０に埋設されている電極の数は、２つ又は４つ以上であってもよい。例えば、図７、８（ａ）、８（ｂ）に示されるように、セラミックス基材２１０に４つの電極２２１～２２４が埋設されていてもよい。

図７、図８（ａ）、８（ｂ）に示されるように、セラミックス基材２１０の仮想面Ａには４つの電極２２１～２２４が配置され、仮想面Ｂには４つの導電性部材２３１～２３４が配置されている。電極２２１～２２４の素材は上述の電極１２１～１２３と同じであり、導電性部材２３１～２３４の素材は上述の導電性部材１５１～１５３と同じであるので、説明を省略する。

図７、８（ａ）に示されるように、端子２５１は、電極２２１の一端と接続されている。電極２２１の他端は、接続部分２４１と接続されている。図８（ｂ）に示されるように、接続部分２４１は導電性部材２３４と接続されており、さらに導電性部材２３４は端子２５４と接続されている。これにより、端子２５１から、電極２２１、接続部分２４１、導電性部材２３４を通って端子２５４に至る電気回路が形成される。端子２５４をグランド端子として、端子２５１と端子２５４に外部電源を接続することにより、電極２２１に通電することができる。

図８（ｂ）に示されるように、端子２５３は、導電性部材２３３に接続されており、さらに導電性部材２３３は接続部分２４３と接続されている。接続部分２４３は電極２２２
の一端と接続されている。電極２２２の他端は、接続部分２４２と接続されている。図８（ｂ）に示されるように、接続部分２４２は導電性部材２３４と接続されており、さらに導電性部材２３４は端子２５４と接続されている。これにより、端子２５１から、導電性部材２３３、接続部分２４３、電極２２２、接続部分２４２、導電性部材２３４を通って端子２５４に至る電気回路が形成される。端子２５４をグランド端子として、端子２５３と端子２５４に外部電源を接続することにより、電極２２２に通電することができる。

図８（ｂ）に示されるように、端子２５５は、導電性部材２３１に接続されており、さらに導電性部材２３１は接続部分２４６と接続されている。接続部分２４６は電極２２３の一端と接続されている。電極２２３の他端は、接続部分２４７と接続されている。図８（ｂ）に示されるように、接続部分２４７は導電性部材２３４と接続されており、さらに導電性部材２３４は端子２５４と接続されている。これにより、端子２５５から、導電性部材２３１、接続部分２４６、電極２２３、接続部分２４７、導電性部材２３４を通って端子２５４に至る電気回路が形成される。端子２５４をグランド端子として、端子２５５と端子２５４に外部電源を接続することにより、電極２２３に通電することができる。

図８（ｂ）に示されるように、端子２５２は、導電性部材２３２に接続されており、さらに導電性部材２３２は接続部分２４５と接続されている。接続部分２４５は電極２２４の一端と接続されている。電極２２４の他端は、接続部分２４４と接続されている。図８（ｂ）に示されるように、接続部分２４４は導電性部材２３４と接続されており、さらに導電性部材２３４は端子２５４と接続されている。これにより、端子２５２から、導電性部材２３２、接続部分２４５、電極２２４、接続部分２４４、導電性部材２３４を通って端子２５４に至る電気回路が形成される。端子２５４をグランド端子として、端子２５２と端子２５４に外部電源を接続することにより、電極２２４に通電することができる。

このように、セラミックス基材１１０に、４つの電極２２１～２２４が埋設されている場合においても、上述の基板保持部材１００と同様の作用効果を奏することができる。

上記実施形態においては、基板保持部材１００はシャフト１６０を備えていたが、本発明はそのような態様には限られず、基板保持部材１００は必ずしもシャフト１６０を備えていなくてもよい。

以上、発明の実施形態及びその変更形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記の記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に多様な変更または改良を加えることが当業者に明らかである。そのような変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれうることが請求の範囲の記載からも明らかである。

明細書、及び図面中において示した製造方法における各処理の実行順序は、特段に順序が明記されておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるので無い限り、任意の順序で実行しうる。便宜上、「まず、」「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するわけではない。

本開示は、以下の形態としても実現することが可能である。
［適用例１］
上面、前記上面と上下方向において対向する下面を有するセラミックス基材と、
前記セラミックス基材に埋設された複数の電極と、
前記セラミックス基材に埋設された少なくとも１つの導電性部材と、
前記少なくとも１つの導電性部材のそれぞれが、前記複数の電極のうちの少なくとも１つの電極と接続されるように、前記複数の電極と前記少なくとも１つの導電性部材とを電気的に接続する複数の接続部分と、
前記複数の電極の少なくとも１つ、又は、前記少なくとも１つの導電性部材に設けられた複数の端子と、を備え、
前記少なくとも１つの導電性部材に接続された接続部分と端子との間の抵抗値が、前記複数の電極の両端間の抵抗値よりも小さく、
前記複数の端子の数は、前記複数の電極の数の２倍よりも少ないことを特徴とする、基板保持部材。
［適用例２］
前記複数の電極及び前記少なくとも一つの導電性部材の少なくとも一部は、タングステン、モリブデン、及び、モリブデン及び／又はタングステンを含む合金から選択される少なくとも一種の金属のワイヤーを織ったメッシュであることを特徴とする、適用例１に記載の基板保持部材。
［適用例３］
前記複数の電極及び前記導電性部材の厚さは、前記ワイヤーの交点を除き０．０３ｍｍ～０．２ｍｍであることを特徴とする適用例１又は適用例２に記載の基板保持部材。
［適用例４］
前記少なくとも１つの導電性部材のうち、１つの導電性部材には、開口部分または切欠き部分が設けられており、
前記複数の端子の少なくとも１つは、前記開口部分または前記切欠き部分に配置されている適用例１～適用例３のいずれか一つの適用例に記載の基板保持部材。
［適用例５］
前記セラミックス基材は円板状の形状を有し、
前記導電性部材の面積の和は、前記複数の電極のうち外径が最も大きい最大電極の外径によって画定する半径を有する仮想円の面積の４０％以上の大きさである、適用例１～適用例４のいずれか一つの適用例に記載の基板保持部材。
［適用例６］
前記セラミックス基材は円板状の形状を有し、
前記少なくとも１つの導電性部材の面積は、前記複数の電極のうち外径が最も大きい最大電極の外径によって画定する半径を有する仮想円の面積を前記複数の電極の数で割った値の４０％以上の大きさである、適用例１～適用例５のいずれか一つの適用例に記載の基板保持部材。
［適用例７］
前記複数の電極の素材は、前記少なくとも１つの導電性部材の素材と同じ素材である、適用例１～適用例６のいずれか一つの適用例に記載の基板保持部材。
［適用例８］
前記接続部分はビア構造である、又は、前記同じ素材であって、前記複数の電極及び前記少なくとも１つの導電性部材と一体化した構造である、適用例７に記載の基板保持部材。
［適用例９］
前記複数の電極の素材は、前記少なくとも１つの導電性部材の素材と異なる素材である、適用例１～適用例８のいずれか一つの適用例に記載の基板保持部材。
［適用例１０］
さらに、前記セラミックス基材の前記下面に接合された筒状のシャフトを備え、
前記端子は、前記シャフトの外径よりも内側に配置されている適用例１～適用例９のいずれか一つの適用例に記載の基板保持部材。

１００ 基板保持部材
１１０ セラミックス基材
１２１～１２３、２２１～２２４ 電極
１３１～１３３、２３１～２３４ 導電性部材
１４１～１４５、２４１～２４７ 接続部分
１５１～１５４、２５１～２５５ 端子
１６０ シャフト

Claims (10)

1. 上面、前記上面と上下方向において対向する下面を有するセラミックス基材と、
   前記セラミックス基材に埋設された複数の電極と、
   前記セラミックス基材に埋設された少なくとも１つの導電性部材と、
   前記少なくとも１つの導電性部材のそれぞれが、前記複数の電極のうちの少なくとも１つの電極と接続されるように、前記複数の電極と前記少なくとも１つの導電性部材とを電気的に接続する複数の接続部分と、
   前記複数の電極の少なくとも１つ、又は、前記少なくとも１つの導電性部材に設けられた複数の端子と、を備え、
   前記少なくとも１つの導電性部材に接続された接続部分と端子との間の抵抗値が、前記複数の電極の両端間の抵抗値よりも小さく、
   前記複数の端子の数は、前記複数の電極の数の２倍よりも少ないことを特徴とする、基板保持部材。
2. 前記複数の電極及び前記少なくとも一つの導電性部材の少なくとも一部は、タングステン、モリブデン、及び、モリブデン及び／又はタングステンを含む合金から選択される少なくとも一種の金属のワイヤーを織ったメッシュであることを特徴とする、請求項１に記載の基板保持部材。
3. 前記複数の電極及び前記導電性部材の厚さは、前記ワイヤーの交点を除き０．０３ｍｍ～０．２ｍｍであることを特徴とする請求項２に記載の基板保持部材。
4. 前記少なくとも１つの導電性部材のうち、１つの導電性部材には、開口部分または切欠き部分が設けられており、
   前記複数の端子の少なくとも１つは、前記開口部分または前記切欠き部分に配置されている請求項１～３のいずれか一項に記載の基板保持部材。
5. 前記セラミックス基材は円板状の形状を有し、
   前記導電性部材の面積の和は、前記複数の電極のうち外径が最も大きい最大電極の外径によって画定する半径を有する仮想円の面積の４０％以上の大きさである、請求項１～３のいずれか一項に記載の基板保持部材。
6. 前記セラミックス基材は円板状の形状を有し、
   前記少なくとも１つの導電性部材の面積は、前記複数の電極のうち外径が最も大きい最大電極の外径によって画定する半径を有する仮想円の面積を前記複数の電極の数で割った値の４０％以上の大きさである、請求項１～３のいずれか一項に記載の基板保持部材。
7. 前記複数の電極の素材は、前記少なくとも１つの導電性部材の素材と同じ素材である、請求項１～３のいずれか一項に記載の基板保持部材。
8. 前記接続部分はビア構造である、又は、前記同じ素材であって、前記複数の電極及び前記少なくとも１つの導電性部材と一体化した構造である、請求項７に記載の基板保持部材。
9. 前記複数の電極の素材は、前記少なくとも１つの導電性部材の素材と異なる素材である、請求項１～３のいずれか一項に記載の基板保持部材。
10. さらに、前記セラミックス基材の前記下面に接合された筒状のシャフトを備え、
    前記端子は、前記シャフトの外径よりも内側に配置されている請求項１～３のいずれか一項に記載の基板保持部材。
    
    

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