JP3338593B2

JP3338593B2 - 半導体処理装置およびその製造方法

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Publication number: JP3338593B2
Application number: JP26367395A
Authority: JP
Inventors: 和宏 ▲昇▼; 小林　　廣道
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 1995-09-19
Filing date: 1995-09-19
Publication date: 2002-10-28
Anticipated expiration: 2015-09-19
Also published as: JPH0982786A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体ウエハー等の半
導体材料を加熱し、エッチング、半導体膜形成等の処理
を行うための処理装置の製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】セラミックスヒーターとしては、導電性
粉末を含有するペーストをセラミックグリーンシートの
表面に印刷し、焼結することによって発熱性の抵抗膜を
セラミックス基盤上に形成する方法が知られている。し
かし、こうした、いわゆる厚膜手法によって抵抗体を形
成したセラミックスヒーターは、長期間繰り返して使用
するうちに抵抗体の電気抵抗値が上昇したり、あるいは
６００℃といった高温では安定して使用できないという
問題があった。このため、特に半導体製造用の熱ＣＶＤ
装置、プラズマＣＶＤ装置、プラズマエッチング装置等
においては使用できなかった。

【０００３】一方、実開昭６４−１３６８９号公報にお
いては、窒化物系セラミック体中に溝を形成し、この溝
の中に発熱抵抗線を挿入したセラミックスヒーターが開
示されている。このセラミックスヒーターにおいては、
抵抗発熱線とセラミックスとの反応を防止することはで
きる。しかし、これを製造するために一対の窒化物セラ
ミック焼結体を接合する必要があるが、この際には各焼
結体の加工面に、この焼結体と同材質からなるペースト
を塗布して各焼結体を重ね合わせ、この各焼結体の間の
ペーストを焼結させることによって両者を接合してい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、本発明者が更
に研究を進めた結果、この接合面における接合強度を向
上させることは困難であることがわかった。特に窒化ア
ルミニウム、窒化珪素といった窒化物系セラミックスの
場合には、半導体製造装置内の６００℃以上の高温領域
で繰り返して使用したときに、焼結体同士の接合強度を
長期間にわたって維持することは困難であった。また、
セラミック体中の溝に設置された抵抗発熱線が溝中の雰
囲気に触れるが、装置を繰り返して使用するうちに、こ
の雰囲気内の酸素と抵抗発熱線とが反応し、抵抗発熱線
が劣化してその抵抗値が上昇する傾向が見られた。更
に、半導体製造装置内においてはハロゲン系腐食性ガス
を使用するが、長期間使用するうちに、この腐食性ガス
によって抵抗発熱線が腐食を受けることも見られた。

【０００５】本発明の課題は、上記したセラミックヒー
ター等の問題点を改善することである。具体的には、半
導体製造装置内でセラミックスヒーター等を高温で繰り
返して使用したときにも、抵抗発熱体等の抵抗値の上昇
や断線、劣化を防止し、セラミック基材の接合強度の低
下、特にクラックを防止できるようにし、またハロゲン
系腐食性ガスを使用する環境下でも、抵抗発熱体等が腐
食を受けないようにすることである。

【０００６】また、本発明に係る半導体処理装置の製造
方法は、窒化アルミニウムまたは窒化珪素の緻密質セラ
ミックスからなる第一の部材と、窒化アルミニウムまた
は窒化珪素の緻密質セラミックスからなり、凹部が形成
されている第二の部材とを準備し、前記第一の部材と前
記第二の部材との各表面を研磨加工して各加工面を形成
すると共に前記凹部内に金属製のバルク材を収容し、こ
れらの加工面のうち少なくとも一方の上に接合助剤の溶
液を塗布し、次いで各加工面を当接させた状態で前記第
一の部材と第二の部材とを、これらを構成するセラミッ
クス粒子が成長する温度以上で熱処理することによっ
て、前記第一の部材と前記第二の部材との接合界面の両
側に延びるように前記セラミックス粒子を成長させて、
固相接合体からなる基材を製造し、この基材中に前記凹
部からなる密閉空間を形成し、この密閉空間中に前記バ
ルク材を収容する半導体処理装置の製造方法であって、
前記セラミックス粒子が窒化アルミニウムまたは窒化珪
素からなり、前記接合助剤がイットリウム化合物および
イッテルビウム化合物からなる群より選ばれた一種以上
の接合助剤であることを特徴とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明に係る半導体処理
装置の製造方法によって、窒化アルミニウムまたは窒化
珪素の緻密質セラミックスからなり、内部に密閉空間が
形成されている基材と、この密閉空間内に設置されてい
る金属製のバルク材と、このバルク材に対して電気的に
接続されている端子とを備えており、前記基材が固相接
合体からなり、前記固相接合体の接合界面に沿って接合
助剤の原子の豊富な層が存在しており、前記接合界面の
両側に延びるようにセラミックス粒子が粒成長してお
り、前記接合界面は気密性を有しており、前記セラミッ
クス粒子が窒化アルミニウムまたは窒化珪素からなり、
前記接合助剤がイットリウム化合物およびイッテルビウ
ム化合物からなる群より選ばれた一種以上の接合助剤で
あることを特徴とする、ハロゲン系腐食性ガスを使用す
る環境において用いられる半導体処理装置を製造するこ
とができる。

【０００８】本発明者は、前記の第一の部材と第二の部
材との各表面を研磨加工して各加工面を形成し、凹部内
に金属製のバルク材を収容し、これらの加工面のうち少
なくとも一方の上に接合助剤の溶液を塗布し、各加工面
を当接させた状態で第一の部材と第二の部材とを熱処理
することで、バルク材の収容された密閉空間を緻密質セ
ラミックス基材の中に形成することに成功した。そし
て、この基材を高温で繰り返して使用したときにも、第
一の基材の部分と第二の基材の部分とが分離したり、こ
れらの接合界面にクラックが入ったりせず、バルク体の
酸化や腐食を防止できることを確認し、本発明を完成し
た。

【０００９】また，一体焼結によって作成したセラミッ
クスヒーターにおいては、埋設した抵抗発熱体が断線し
た場合に、セラミックスヒーターの基材は既に焼成され
ているので、修理が不可能である。しかし、本願発明を
セラミックスヒーター等に適用した場合には、若干の修
正加工および再接合を行うことによって、修理が可能で
ある。

【００１０】また、一体焼結によって作成したセラミッ
クスヒーターにおいては、抵抵抗発熱体を埋設したとき
に抵抗発熱体の位置ずれが生じ、期待した均熱性が得ら
れない場合があった。本願発明をセラミックスヒーター
等に適用した場合には、上記のヒーターに比べて抵抗発
熱体等の位置ズレという問題は少ない。特に、例えば後
述する図１に示すように、例えばラセン状の抵抗発熱体
と同様の軌跡をセラミックス基材に加工によって設ける
ことで、抵抗発熱体の位置ズレは皆無にできる。更に、
セラミックスヒーターの場合には、用途によっては、リ
フトピンを通すための貫通孔を基材に設ける必要がある
が、一体焼成型のセラミックスヒーターにおいては、焼
成の後に、焼成体の中の抵抗発熱体の位置をＸ線撮影に
よって検出し、この抵抗発熱体を避けるように基材に加
工を施す必要がある。しかし、本願発明を適用した場合
には、抵抗発熱体の位置は正確に判っているので、この
ような処置は不要になる。

【００１１】

【実施例】本発明に係る製造方法において特に好ましく
は、第一の部材の加工面と第二の部材の加工面との中心
線平均粗さ（Ｒａ）を０．２μｍ以下とし、平面度を
０．２μｍ以下とする。また、更に第一の部材と第二の
部材とを、これらを構成するセラミックス粒子が成長す
る温度以上で熱処理することによって、第一の部材と第
二の部材との接合界面の両側に延びるようにセラミック
ス粒子を成長させる。こうした接合の具体的態様につい
ては、後述する。

【００１２】本発明においては、バルク材を収容する凹
部の密封性を顕著に向上させることができる。このた
め、基材中でバルク材を収容する密閉空間中の雰囲気を
不活性ガスとすることによって、特に半導体処理装置を
高温で使用するときにも、バルク材の酸化防止をきわめ
て有効に長期間にわたって維持することができる。

【００１３】また、本発明に係る製造方法によって得る
ことができる半導体処理装置は、特にプラズマＣＶＤ装
置、プラズマエッチング装置におけるエッチングガス、
クリーニングガスのように、ハロゲン系腐食性ガスを使
用する用途において、特に好適である。なぜなら、半導
体処理装置の密閉空間中のバルク材が、気密に封止され
ており、ハロゲン系腐食性ガスに対する接触が防止され
る。

【００１４】ただし、半導体処理装置においては、バル
ク材に対して電力を供給できるようにする必要があり、
このために端子をバルク材に対して電気的に接続する必
要がある。このためには、基材に密閉空間に達する貫通
孔を形成し、この貫通孔に端子を挿入する必要がある。
このときに、密閉空間中のバルク材に対する高度の気密
性を維持するためには、端子の基材に対する気密性を確
保する必要がある。このためには、端子と基材との間を
ロウ材によって気密に接合することが好ましい。この場
合、特に高度の気密性を維持するという観点からは、端
子と基材との接合面積を大きくすることが必要である
が、このためには端子にフランジ部を設け、このフラン
ジ部を基材の背面に対してロウ材によって接合すること
が好ましい。

【００１５】このように密閉空間中の雰囲気を不活性ガ
スとするためには、熱処理を不活性雰囲気中で実施する
ことができる。また、密閉空間中を真空状態とすること
によって、この中のバルク材の酸化を防止することもで
きる。この場合には、密閉空間の真空度を１０^{- 2}トー
ル以下とすることが好ましい。

【００１６】第一の部材の加工面側は、平坦面にするこ
とができるが、こちらにもバルク材を収容するための凹
部を形成してよい。

【００１７】第一の部材と第二の部材とは、それぞれ常
圧焼結法、ホットプレス法、ホットアイソスタティック
プレス法等によって製造することができる。第一の部材
と第二の部材とを接合させる際には、両者の積層体に対
して圧力を加えることができるが、この圧力は必ずしも
必要ない。

【００１８】しかし、本発明の製造方法の一態様におい
ては、第二の部材において、接合面に対して垂直方向に
見た凹部の寸法よりも前記バルク材の寸法を大きくし、
熱処理の際に第一の部材と第二の部材とに対して圧力を
加えることによってバルク材を変形させる。この変形の
過程で、バルク材の形状が、密閉空間の形状に対して追
従する。これによって、バルク材と密閉空間との間の隙
間をほぼ完全に無くすることができ、これによってバル
ク材と密閉空間との間の熱伝達を顕著に向上させること
ができる。これは、特に半導体処理装置を加熱装置とし
て使用するときに、応答性が顕著に向上するという作用
効果をもたらす。しかも、従来のようにバルク材と基材
との間には反応層が生じない。

【００１９】この場合、特にバルク材の体積を密閉空間
の体積と同じになるようにしておけば、バルク材の変形
によって密閉空間をほぼ完全に充填することができる。
つまり、バルク材の形態から見れば、バルク材をセラミ
ックス粉末中に埋設してセラミックス粉末と一体焼結さ
せたときと同様に、バルク材を隙間無くセラミックス基
材中に埋設することができ、しかも両者の間における反
応層が生じないようにすることができる。

【００２０】本発明に係る製造方法によって得ることが
できる半導体処理装置としては、バルク材として高融点
金属からなる抵抗発熱体を使用したセラミックスヒータ
ー、バルク材として静電チャック電極を使用した静電チ
ャックを例示することができる。また、バルク材として
高周波電極を使用した、プラズマを発生させるためのプ
ラズマ発生電極装置を例示することができる。このプラ
ズマ発生電極装置は本出願時には未公開の研究であるた
め、更に後述する。

【００２１】該半導体処理装置を、ハロゲン系腐食性ガ
スを使用する半導体製造装置内に設置する場合には、ハ
ロゲン系腐食性ガスのイオンのアタックによって緻密質
セラミックス基材の表面に反応生成物が生ずるが、この
反応生成物層の厚さは数〜数十μｍに達する。従って、
十分な絶縁性を維持するために、バルク材と表面との間
の厚さの最小値を０．１ｍｍ以上にすることが好まし
く、その平均値を０．５ｍｍ以上にすることが好まし
い。

【００２２】特に相対密度９９％以上の窒化アルミニウ
ムによって基材をを形成した場合には、ハロゲン系腐食
性ガスと基材との反応生成物層として、ＡｌＦ₃からな
るパッシベーション層が生成し、この層が耐蝕作用を有
しているので、この層の内部へと腐食が進行するのを防
止することができる。特に９９％以上の相対密度を有し
た常圧焼結、ホットプレス焼成又は熱ＣＶＤにより製造
した緻密な窒化アルミニウムが好ましい。

【００２３】また、半導体の重金属による汚染を防止す
る必要があるが、特に高密度化の進展によって、重金属
の排除に対する要求が極めて高度になってきている。こ
の観点からは、窒化アルミニウムにおける不純物の含有
量を１％以下に抑制することが好ましい。

【００２４】本発明の製造方法によって得ることができ
る半導体処理装置をプラズマ発生電極装置に対して適用
する場合には、バルク材からなる高周波電極と基材のプ
ラズマ発生側の表面との間に、緻密質セラミックスから
なる電磁波透過層が設けられる。

【００２５】従来、プラズマを発生させるための対向電
極としては、例えばアルマイト電極が知られているが、
この表面上でプラズマシースが安定して生成しないこと
を発見した。通常の常識に従えば、電極の表面を絶縁物
で被覆すると、絶縁物の表面はマイナス電位になるの
で、プラズマシースの領域が大きくなり、安定するはず
である。しかし、アルマイト薄膜の場合には、高温に加
熱したときなどに、表面電位を、十分な大きさの均一な
マイナス電位に保持することができず、均一で十分に安
定したプラズマシースを生成させることができないこと
が判明した。

【００２６】この一方、従来は、絶縁膜の厚さを大きく
すると、プラズマ領域と電極との距離がその分大きくな
り、プラズマ中のイオンの加速が不十分になって、プラ
ズマの放電安定性が損なわれると考えられていた。

【００２７】しかし、バルク材からなる電極を緻密質セ
ラミックス基材の密閉空間中に設置し、この基材のプラ
ズマ発生側の部分からなる電磁波透過層の厚さの最小値
を０．１ｍｍ以上と厚くすると、プラズマシースの領域
が拡大し、均一で安定なプラズマを生成させることがで
きた。しかも、このように電磁波透過層を厚くしても、
この電磁波透過層が緻密質セラミックスからなってお
り、電磁波透過層の誘電率εは、真空の誘電率に比べて
数倍以上大きい。この結果、電極間の電界強度の低下も
なく、プラズマ中のイオンをプラズマシースにおいて十
分に加速することができ、プラズマ放電が安定すること
を確認した。

【００２８】このプラズマ発生電極装置を設置するとき
には、この装置の密閉空間内の電極とほぼ平行に対向電
極を設置し、これらの各電極に高周波電力を供給するこ
とができる。この際、基材内の電極に対して高周波電力
を供給し、対向電極をアースすることもできるし、対向
電極に対して高周波電力を供給し、基材内の電極をアー
スすることもできる。

【００２９】また、電磁波透過層を構成する緻密質セラ
ミックスの誘電率は一般に大きいが、電磁波透過層の厚
さの平均値が大きくなりすぎると、電磁波透過層の誘電
体損失による自己発熱量が大きくなり、プラズマパワー
の効率が低下してくる傾向があった。この観点から、電
磁波透過層の厚さの平均値は、特に５．０ｍｍ以下とす
ることが好ましい。

【００３０】プラズマ発生電極装置においては、面状の
金属バルク体を使用することが好ましい。ここで、面状
の金属バルク材とは、例えば、線体あるいは板体をらせ
ん状、蛇行状に配置することなく、一体の面状として形
成したものをいう。この点に関して更に説明する。現
在、半導体ウエハーの大型化が進行している。この一
方、充分に高周波を伝えるためには、装置のリアクタン
ス成分を低減する必要があり、好ましくは電極の抵抗値
を１Ω以下とする必要がある。このためには、電極の厚
さを十分に大きくすることが必要である。しかし、印刷
電極においては、これは困難である。

【００３１】この点、面状の金属バルク体を使用するこ
とによって、電極の抵抗値を小さくすることが容易であ
る。例えば、スクリーン印刷電極は、厚さが高々数十μ
ｍ程度なので、抵抗値が必然的に大きくなる。例えば電
極がタングステンであり、周波数が１３．５６ＭＨｚの
場合、電極の厚さは２０μｍ以上が望ましい。しかし、
この厚さの電極を、スクリーン印刷法で形成することは
容易ではない。

【００３２】しかも、基材の中に前記したように電極が
気密に封入されているので、高真空等の放電し易い条件
下においても、接合面からの放電、絶縁破壊は生じ得な
い。従って、プラズマ発生電極装置の信頼性が飛躍的に
向上する。

【００３３】本発明に係る半導体処理装置の製造方法に
おいて、基材を構成するセラミックスとしては、窒化珪
素あるいは窒化アルミニウム、窒化ホウ素、サイアロン
等の窒化物系セラミックス、アルミナ−炭化珪素複合材
料とする。本発明者の研究によれば、耐熱衝撃性の観点
からは、窒化珪素が特に好ましく、ハロゲン系腐食性ガ
ス等に対する耐蝕性の点では、前述したように、密度９
９％以上の窒化アルミニウムが特に好ましい。

【００３４】本発明の半導体処理装置を、特に６００°
Ｃ以上の高温にまで温度が上昇する用途に使用するとき
には、電極を高融点金属で形成することが好ましい。こ
うした高融点金属としては、タンタル，タングステン，
モリブデン，白金，レニウム、ハフニウム及びこれらの
合金を例示できる。また、こうした電極や抵抗発熱体を
構成する高融点金属に対して、ＴｉＮやＴｉＣ等の窒化
物や炭化物をコーティングすることが更に好ましく、こ
れによって加熱サイクルに対する耐久性が向上し、即ち
加熱サイクルを加えても断線や抵抗値の上昇が生じにく
くなる。

【００３５】電極の形態は、薄板からなる面状の電極の
他、多数の小孔を有する板状体からなる面状の電極や、
網状の電極を含む。電極が、多数の小孔を有する板状体
である場合、網状である場合には、これらの多数の小孔
や編み目にセラミックス粉末が流動して回り込むので、
面状の電極の両側におけるセラミックスの接合力が大き
くなり、基体の強度が向上する。

【００３６】こうした電極としては、パンチングメタ
ル、金網を例示できる。ただし、電極が高融点金属から
なり、かつパンチングメタルである場合には、金属の硬
度が高いので、高融点金属からなる板に多数の小孔をパ
ンチによって開けることは困難であり、加工コストも非
常に高くなる。

【００３７】この点、電極が網状電極である場合には、
高融点金属からなる線材が容易に入手できるので、この
線材を編組すれば網状電極を製造できる。従って、電極
の製造が容易である。

【００３８】また、電極の形態が薄板である場合には、
電極と基体との熱膨張係数の差によって、電極の周縁部
分に特に大きな応力が加わり、この応力のために基体が
破損することがあった。しかし、電極が、多数の小孔を
有する板状体である場合や網状である場合には、この応
力が多数の小孔によって分散される。更に、網状電極で
は、線材を使用するために、線材の断面が円形となるの
で、この線材の周囲における応力分散の効果が大きい。

【００３９】網状電極のメッシュ形状、線径等は特に限
定しない。しかし、網状電極の線幅が０．８ｍｍ以下で
あり、１インチ当たり８本以上の線交差を有しているこ
とが好ましい。即ち、線幅が０．８ｍｍを越えると、対
向電極で構成したプラズマ発生用空間における電界強度
分布が乱れるため、プラズマの分布が悪化し易い。ま
た、プラズマ発生電極装置を長時間使用したときに，セ
ラミックス中に異物として存在する線体による応力場が
セラミックスの強度を越えることにより、セラミックス
の破損が生じやすい傾向があった。また，１インチ当た
りの線交差が８本未満であると、網状電極全体に均一な
電流が流れにくくなった。

【００４０】実際の製造上の観点から見ると、網状電極
の線幅は０．１ｍｍ以上とすることが好ましく、１イン
チ当たりの線交差の数は１００本以下とすることが好ま
しい。

【００４１】網状電極を構成する線材の幅方向断面形状
は、円形の他、楕円形、長方形等、種々の圧延形状であ
ってよい。

【００４２】プラズマ発生電極装置において、電磁波透
過層を透過する電磁波の周波数領域は、３００ＧＨｚ以
下である。このうち、前記した電磁波透過層が特に有用
であるのは、マイクロ波領域である。マイクロ波の周波
数領域は、３００ＭＨｚ〜３００ＧＨｚである。しか
し、窒化アルミニウムの特性は、１ＭＨｚの領域でも、
１０ＧＨｚの特性と比べてほとんど変化しないため、１
ＭＨｚ〜３００ＭＨｚの周波数領域でも、上記の効果を
奏することができる。

【００４３】以下、図面を参照しつつ、本発明を更に詳
細に説明する。図１（ａ）は、第一の部材１と第一の部
材３とを固相接合する直前の状態を示す断面図であり、
図１（ｂ）は第二の部材３の凹部に抵抗発熱体を設置し
た状態を示す平面図であり、図２（ａ）は、これらの各
部材の固相接合によって得られたセラミックスヒーター
２０を示す断面図であり、図２（ｂ）はこのセラミック
スヒーターの平面図である。第一の部材１は平板形状を
なしており、この部材１の主面１ａに前記溶液の塗布層
２を設けた。部材１の他方の主面１ｂには塗布層は設け
ていない。第二の部材３も平板形状をなしており、この
部材３の一方の主面側には、所定形状の溝ないし凹部３
ａが形成されている。本実施例ではこの凹部の平面形状
は、抵抗発熱体４を収容できる形状となっており、凹部
３の横断面の形状は長方形である。凹部３ａの間には突
起部分が残っている。この凹部３ａと反対側の主面３ｃ
を、半導体ウエハーの加熱面として使用する。

【００４４】抵抗発熱体４は、本実施例では金属箔から
なる箔状の抵抗体であり、平面的に見ると、３列の互い
に直径の異なる同心円状部分４ｂと、これらの各列の同
心円状部分の間を連結している直線部分４ｃとによって
構成されている。これらの各部材１、３の相対向する表
面側を研磨加工し、研磨面１ａおよび３ｂを形成する。
この後は前述した本発明の製造方法に従って、第一の部
材１と第二の部材３とを固相接合し、図２（ａ）、
（ｂ）のセラミックスヒーター２０を得る。

【００４５】セラミックスヒーター２０においては、緻
密質セラミックスからなる基材６の内部に密閉空間７が
形成されており、密閉空間７の中に抵抗発熱体４が収容
されている。６ａはウエハー加熱面であり、６ｂは、端
子を接続するための背面である。端子を抵抗発熱体へと
接続するための好ましい構造は後述する。第一の部材１
と第二の部材３との接合界面２２では、剥離や気体の漏
れ、クラックといった問題は生じない。密閉空間７中で
は、抵抗発熱体４と密閉空間の壁面との間に隙間８、９
が残っている。つまり、抵抗発熱体は密閉空間７中にリ
ジッドに固定されておらず、この中で変形可能な状態と
なっている。

【００４６】図２（ｂ）に示すように、基材６の背面６
ｂ側には端子１３が露出している。この端子１３は、抵
抗発熱体４の外側の末端と内側の末端とにそれぞれ固定
されている。

【００４７】図３（ａ）、（ｂ）は、抵抗発熱体４の両
末端における端子の接合構造を示すものである。抵抗発
熱体４の末端には環状部４ａが形成されており、環状部
４ａの貫通孔５の中にボルト１４が挿入されており、こ
のボルト１４にナット１１が嵌められている。基材６の
背面６ｂ側に端子挿入孔１２が形成されており、この挿
入孔１２に端子１３の本体が挿入されている。端子１３
の雌ねじ１３ａにボルト１４がはめ込まれ、固定されて
いる。この雌ねじ１３ａと反対側に雌ねじ１３ｂが設け
られており、この雌ねじ１３ｂにボルト１０がはめ込ま
れている。端子１３の本体には、横方向へと向かって広
がる円環形状のフランジ部１３ｃが形成されており、こ
のフランジ部１３ｃが背面６ｂにロウ材３０によって接
合されている。

【００４８】第一の部材１と第二の部材３との接合界面
の状態について、更に図４および図５を参照しつつ説明
する。ただし、この接合構造は、他の半導体処理装置に
おいても当てはまるので、図４ではこれらをまとめて説
明する。まず、接合後に半導体処理装置の基材を構成す
る第一の部材７１（図１においては第一の部材１）と第
二の部材７２（図１においては第二の部材３）とを準備
する。第一の部材７１と第二の部材７２とのうち接合す
べき面（図１においては１ａおよび３ｂ）を精密研磨加
工する。この際、加工後において、好ましくは、各加工
面７３、７４の中心線平均粗さ（Ｒａ）を０．２μｍ以
下とし、平面度を０．２μｍ以下とする。次いで、これ
らの各加工面の少なくとも一方の上に、接合助剤を含有
する溶液を塗布し、塗布層を設ける。この際には、この
溶液を、両方の加工面７３、７４に対して塗布すること
ができ、また一方の加工面のみに塗布することもでき
る。次いで、各加工面を隙間なく接触させる。

【００４９】この時点においては、図４（ａ）に模式的
断面図として示すような状態になる。即ち、第一の部材
７１と第二の部材７２との微構造を検討すると、多結晶
構造であり、セラミックス粒子１６、１７が多数存在し
ており、粒子１６、１７の間に粒界層１８が存在してい
る。ここで、加工面７３、７４においては、粒子１６が
切断され、切断面１６ａが露出する。ここで、加工面７
３、７４において、平面度および中心線平均粗さ（Ｒ
ａ）を前記のように小さくすることで、切断面７３と７
４とが完全に密着する。

【００５０】そして、溶液２を切断面７３と７４との間
に介在させて熱処理すると、互いに研磨面で接触してい
た粒子１６同士が、接合助剤の拡散に応じて接合し、図
４（ｂ）に示すように成長し、接合粒子２１が生成す
る。この接合粒子２１は、接合界面２２をまたぐよう
に、接合界面２２の両側に向かって延びる。これによっ
て固相接合体７５が得られる。

【００５１】このように、いったん切断され、この切断
面が研磨された粒子１６同士を密着させ、接合助剤の拡
散の助けによって、粒子１６同士を接合および成長させ
る。この結果、例えば図５に示すように、接合界面２２
に沿って接合助剤の豊富な層８０が生成すると共に、こ
の接合助剤の豊富な層８０において、接合粒子２１が発
生して成長し、接合界面２２の両側に向かって延びる。
この過程において、接合助剤を多量に含む粒界部分１８
が、粒子２１の成長によって接合界面から両側へと向か
って排除されてくる。しかし、この接合助剤の豊富な層
８０は結果的に残留しており、電子顕微鏡によって、明
瞭に確認することができる。

【００５２】ここで、中心線平均粗さが前記の値よりも
大きいと、切断された粒子１６の切断面の間に微小な隙
間が生じるために、粒子の接合が生じにくいものと思わ
れる。また、平面度が上記の値よりも大きい場合にも、
全体として加工面同士が隙間無く密着しないために、粒
子の接合が生じにくいものと思われる。また、接合助剤
は溶解させることが必要であり、接合助剤の粒子を含む
スラリーを使用した場合には、第一の部材と第二の部材
とを良好に接合させることはできなかった。

【００５３】なお、中心線平均粗さ（Ｒａ）とは、粗さ
断面曲線を中心線から折り返し、その粗さ曲線と中心線
とによって得られた面積（折り返し部分を含む）を、長
さＬで除した値である。平面度とは、平面部分の幾何学
的平面からの狂いの大きさを言い、ＪＩＳでは、平面部
分を２つの平行な幾何学的平面で挟んだとき、これらの
両平面の間隔が最小となるときの、両幾何学的平面の間
隔で表す。中心線平均粗さと平面度とは、表面粗さ計お
よびレーザー干渉計で測定することができる。

【００５４】前記加工面の中心線平均粗さは、０．１μ
ｍ以下とすることが一層好ましく、平面度を０．１μｍ
以下とすることが一層好ましい。これらは、切断された
粒子同士の接合を更に容易にするためには、できるだけ
小さくすることが好ましいので、下限を限定する必要は
ない。しかし、本出願時点における加工精度は、中心線
平均粗さが０．０５μｍ程度であり、平面度が０．０７
μｍ程度である。加工面の平面度および中心線平均粗さ
を、前記の値の範囲内にするには、各部材の表面を平面
研削盤および高速ラップ盤で加工することが好ましい。

【００５５】セラミックス粒子の成長は、比較的に低温
でも、ある程度は生ずる。しかし、第一の部材および第
二の部材の焼結温度をＴとしたとき、（Ｔ−５０）℃以
上の温度で熱処理することが、接合強度を特に高くする
という観点から見て好ましい。これによって、一体焼結
によって製造した焼結体とほぼ同等の強度を備えた接合
体を製造できることを、確認した。

【００５６】前記熱処理の温度が焼結温度以下であると
きに、接合体の強度を最大にすることができる。これが
焼結温度よりも高くなると、接合界面における粒子の成
長が十分に行われる間に、他の部分で生ずる異常粒成長
によって、欠陥が発生し、接合界面以外の部分における
強度が低下してくるためである。この意味で、第一およ
び第二の部材の焼結温度をＴとしたとき、（Ｔ＋５０）
℃以下の温度で熱処理することが好ましい。

【００５７】本発明では、第一の部材および第二の部材
を焼結する際に焼結助剤を使用している場合、その焼結
助剤と同一の焼結助剤を使用することが好ましい。

【００５８】本発明ではセラミックス粒子が、窒化アル
ミニウムまたは窒化珪素からなり、イットリウム化合物
およびイッテルビウム化合物からなる群より選ばれた一
種以上の接合助剤を用いるが、イットリウム化合物が特
に好ましい。この場合に、特に顕著な接合強度の増大お
よび耐久性の向上を確認することができた。この場合に
は、水溶性の塩化イットリウム、塩化イットリウム水和
物、硫酸イットリウム、酢酸イットリウムの水溶液や、
塩化イットリウム、塩化イットリウム水和物、酢酸イッ
トリウムのエチルアルコール溶液を、使用することが好
ましい。

【００５９】加熱方法としては、常圧での熱処理、ホッ
トプレス法、プラズマ活性化焼結、レーサーによる局部
加熱法等がある。加熱処理の時間は、焼結体の大きさや
熱処理温度等に応じて、変化させることができる。

【００６０】次に、本発明を静電チャックに対して適用
した実施例を示す。図６（ａ）は、第一の部材２３と第
二の部材２４とを接合する直前の状態を示す断面図であ
り、図６（ｂ）は、これらの固相接合体からなる静電チ
ャック２６を示す断面図である。部材２３、２４は平板
形状をなしている。第一の部材２３の一対の主面２３
ａ、２３ｂは平坦であり、これらの間に貫通孔１２が形
成されている。主面２３ａ上に前記溶液の塗布層２を設
ける。第二の部材２４の一方の主面側には、所定形状の
凹部２４ａが形成されている。本実施例ではこの凹部２
４の平面形状は、半導体ウエハーと同じ形状となってい
る。凹部２４ａと反対側の主面２４ｃを、半導体ウエハ
ーの吸着面として使用する。

【００６１】静電チャック電極２５は、本実施例では平
板形状の金属バルク材であり、端子取り付け用の貫通孔
２５ａが形成されている。これらの各部材２３、２４の
相対向する表面側を研磨加工し、研磨面２３ａおよび２
４ｂを形成する。この後は前述した本発明の製造方法に
従って、部材２３と２４とを固相接合し、図６（ｂ）の
静電チャック２６を得る。

【００６２】静電チャック２６においては、緻密質セラ
ミックスからなる基材２７の内部に密閉空間２８が形成
されており、密閉空間２８の中にバルク材２５が収容さ
れている。２７ａはウエハー吸着面であり、２７ｂは背
面である。端子１３とバルク材２５との接続構造は、図
３に示したものである。部材２３と２４との接合界面２
２では、剥離や気体の漏れ、クラックといった問題は生
じない。密閉空間２８中では、電極２５と密閉空間２８
の壁面との間に隙間８、９が残っている。つまり、電極
２５は密閉空間２８中にリジッドに固定されておらず、
この中で変形可能な状態となっている。電極２５とウエ
ハー吸着面との間には所定厚さの誘電体層２９が形成さ
れる。

【００６３】図７（ａ）は、第一の部材２３と第二の部
材３１とを接合する直前の状態を示す断面図であり、図
６（ｂ）は、これらの固相接合体からなる静電チャック
３３を示す断面図である。部材２３は前述したものであ
る。第二の部材３１の一方の主面側には、所定形状の凹
部３１ａが２箇所に形成されている。本実施例ではこの
凹部３１ｄの平面形状は、いずれも略半円形状となって
いる。凹部３１ａと反対側の主面３１ｃを、半導体ウエ
ハーの吸着面として使用する。

【００６４】静電チャック電極３２は、本実施例では平
板形状の金属バルク材であり、端子取り付け用の貫通孔
３２ａが形成されている。各電極３２は各凹部３１ａ内
に収容されている。これらの各部材２３、３１の相対向
する表面側を研磨加工し、研磨面２３ａおよび３１ｂを
形成する。この後は前述した本発明の製造方法に従っ
て、部材２３と３１とを固相接合し、図７（ｂ）の静電
チャック３３を得る。

【００６５】静電チャック３３においては、緻密質セラ
ミックスからなる基材３５の内部に２箇所に密閉空間３
３が形成されており、密閉空間３３の中にバルク材３２
が収容されている。３５ａはウエハー吸着面であり、３
５ｂは背面である。端子１３とバルク材３２との接続構
造は、図３に示したものである。密閉空間３３中では、
電極３２と密閉空間３３の壁面との間に隙間８、９が残
っており、電極３２は密閉空間３３中にリジッドに固定
されておらず、この中で変形可能な状態となっている。

【００６６】図７（ｃ）は、本発明の実施例に係るヒー
ター付きの静電チャック３４を示す断面図である。静電
チャック３４においては、緻密質セラミックスからなる
基材３６の内部に、前記した抵抗発熱体４と静電チャッ
ク電極２５とが収容されている。即ち、基材３６の背面
３６ｂ側に抵抗発熱体４が収容されており、ウエハー吸
着面３６ａ側に静電チャック電極２５が収容されてい
る。２２Ａ、２２Ｂはそれぞれ固相接合の接合界面であ
る。

【００６７】図８、図９は、本発明をプラズマ発生用の
電極装置に適用した実施例を示すものである。図８
（ａ）は、網状電極３７を示す斜視図であり、図８
（ｂ）は、プラズマ発生用の電極装置を切り欠いて示す
斜視図であり、図９（ａ）は、プラズマ発生電極装置４
１を示す断面図であり、図９（ｂ）は、プラズマ発生電
極装置４１をチャンバー５１内に設置した状態を模式的
に示す部分断面図である。

【００６８】網状電極３７は、全体として円形をなして
おり、円形の線体３７ｂと縦横の線体３７ａとを編組し
たものである。３８は編み目である。基材３９は、緻密
質セラミックスからなり、円盤形状の本体３９ａと、本
体３９ａの背面３９ｂ側で水平方向に延びるように形成
されているフランジ部３９ｃとからなる。基材３９の内
部に密閉空間４０が形成されており、密閉空間４０の中
に網状電極３７が収容されている。３９ｄはウエハー設
置面である。基材３９の背面３９ｂ側には端子１３が露
出している。端子１３と網状電極７とはネジ１４によっ
て接合されている。半導体ウエハー設置面３９ｄ側には
電磁波透過層４２が形成されている。

【００６９】チャンバー５１内に、アーム４８を介して
プラズマ発生電極装置４１が設置されている。この際、
電極３７が上面側となるようにプラズマ発生電極装置を
設置し、設置面３９ｄに半導体ウエハーＷを載置する。
電力供給用のケーブル５２Ｂの一端を端子１３に接続
し、ケーブル５２Ｂの他端をチャンバー５１外へと出
し、高周波電源４９に接続する。電極３７と対向する位
置に、所定間隔を置いて平行に対向電極４７を設置す
る。電力供給用のケーブル５２Ａの一端を対向電極４７
に接続し、ケーブル５２Ａの他端をチャンバー５１外へ
と出し、高周波電源４９及びアース５０へと接続する。

【００７０】この状態で、一対のケーブル５２Ａ、５２
Ｂを介して高周波電力を供給することにより、半導体ウ
エハーＷの上のプラズマ発生領域４６に、プラズマを発
生させることができる。この際、プラズマ発生領域４６
と設置面３９ｄとの間にプラズマシースが発生する。

【００７１】図１０（ａ）は、高周波電極として使用で
きるパンチングメタル５４を示す斜視図である。パンチ
ングメタル５４は円形をしており、円形の平板５５内
に、多数の円形孔５６が碁盤目形状に多数形成されてい
る。

【００７２】図１０（ｂ）は、高周波電極として使用で
きる円形の薄板５７を示す斜視図である。図１０（ｃ）
は、高周波電極として使用できる薄板５８を示す平面図
である。薄板５８内には、細長い直線状の切り込み５９
ｂ、５９ｃが、互いに平行に合計６列形成されている。
このうち、３列の切り込み５９ｂは、図１０（ｃ）にお
いて下側に開口しており、残り３列の切り込み５９ｃは
上側に開口している。切り込み５９ｂと５９ｃとは、交
互に配置されている。こうした形状を採用した結果、薄
板によって細長い導電路が形成されている。従って、こ
の導電路の両端部分５９ａにそれぞれ端子を接続する。

【００７３】図１１は、本発明の他の実施例に従って静
電チャックを製造するプロセスを説明するための図面で
ある。図１１（ａ）は、第一の部材６０と第二の部材２
４とを接合する直前の状態を示す断面図であり、図１１
（ｂ）は、これらの各部材の固相接合によって得られた
静電チャック６１を示す断面図である。第一の部材６０
は平板形状をなしており、この部材６０の主面６０ａに
前記溶液の塗布層２を設け、他方の主面６０ｂには塗布
層を設けていない。第二の部材２４も平板形状をなして
おり、この部材２４の一方の主面側には、所定形状の凹
部２４ａが形成されている。この凹部２４ａと反対側の
主面２４ｃを、半導体ウエハーの吸着面として使用す
る。

【００７４】第二の部材２４の凹部２４ａに金属板７１
を設置する。各部材６０、２４の相対向する表面側を研
磨加工し、研磨面６０ａおよび２４ｂを形成する。この
後は前述した本発明の製造方法に従って、部材６０と２
４とを固相接合する。ただし、この際に、本実施例で
は、金属板７１の高さを凹部２４ａの深さよりも大きく
し、即ち、金属板７１が寸法ｓだけ凹部２４ａから突出
するようにした。この代わりに、金属板７１と凹部２４
の壁面との間に寸法ｔの隙間を設けた。

【００７５】この状態で、金属板７１が加圧下に変形可
能な温度範囲で、部材６０と部材２４との間で図１１
（ａ）において縦方向に圧力を加えることによって、金
属板７１を変形させる。これによって図１１（ｂ）に示
す静電チャックが得られる。基材６２の内部に密閉空間
２８が形成されており、密閉空間２８の中に電極６３が
収容されている。６２ａはウエハー設置面であり、６２
ｂは背面である。ここで、密閉空間２８の形状に沿って
金属板７１を変形させているので、この電極６３が壁面
に対して密着する。

【００７６】図１２（ａ）は、第一の部材１と第二の部
材３とを接合する直前の状態を示す断面図であり、図１
２（ｂ）は、これらの各部材の固相接合によって得られ
たセラミックスヒーター６５を示す断面図である。第二
の部材３の凹部３ａに、抵抗発熱体を構成する金属板６
４を設置する。各部材１、３の相対向する表面側を研磨
加工し、研磨面１ａおよび３ｂを形成する。この後は前
述した本発明の製造方法に従って、部材１と３とを固相
接合する。ただし、この際に、本実施例では、金属板６
４の高さを凹部３ａの深さよりも大きくし、即ち、金属
板６４が寸法ｓだけ凹部３ａから突出するようにした。
この代わりに、金属板６４と凹部３ａの壁面との間に寸
法ｔの隙間を設けた。

【００７７】この状態で、金属板６４が加圧下に変形可
能な温度範囲で、部材１と３との間で、図１２（ａ）に
おいて縦方向に圧力を加えることによって、金属板６４
を変形させる。これによって、基材６の内部に密閉空間
７が形成され、密閉空間７の中に電極６６が収容され
る。６ａはウエハー加熱面であり、６ｂは背面である。
ここで、密閉空間７の形状に沿って金属板６４を変形さ
せているので、この電極６６が壁面に対して密着する。

【００７８】ここで、寸法ｔおよび寸法ｓは、ｓ×金属
板６４の幅×金属板６４の長さ≦２（ｔ×凹部３ａの深
さ×凹部３ａの長さ）の関係を満たすようにすることが
好ましい。また、この金属板の形態は、バルク材である
限りは他の形態のものに変更することができる。

【００７９】以下、更に具体的な実験結果について述べ
る。〔実施例Ａ〕図１〜図５を参照しつつ前述した方法に従
って、セラミックスヒーターを製造した。第一の部材お
よび第二の部材を窒化アルミニウム焼結体によって製造
し、１９００℃で焼結させた。焼結助剤としてイットリ
ウムを使用した。各部材の寸法は、直径２００ｍｍ、厚
さ１０ｍｍの円盤形状とした。この表面を平面研削加工
し、凹部を形成した。この凹部の幅を３ｍｍとし、深さ
を５０μｍとした。次いで、第一の部材および第二の部
材の接合面側をそれぞれラップ装置を使用して鏡面研磨
加工し、各加工面の中心線平均粗さおよび平面度を０．
２μｍとした。厚さ２５μｍのモリブデン箔をエッチン
グ加工することによって所望の平面的パターンの発熱体
を形成し、この発熱体を凹部中に設置した。

【００８０】イットリウム濃度が２．６１×１０^-4ｍｏ
ｌ／ｃｃの硝酸イットリウム溶液水和物：Ｙ（ＮＯ₃）
₂・６Ｈ₂Ｏ水溶液を、第一の部材および第二の部材の
各加工面に塗布した。所定の治具を使用して第一の部材
と第二の部材とを固定し、電気炉を使用して１９００℃
で１時間の間１．５ａｔｍで窒素雰囲気下に加熱し、セ
ラミックスヒーターを得た。次いで、図３に示すように
して、端子を基材に対してロウ接合した。

【００８１】第一の部材と第二の部材との接合界面に
は、欠陥がなく、気密性が良好であった。図１３は、接
合体のセラミックス組織の電子顕微鏡写真（二次電子
像）である。図１４は、接合界面の近辺におけるセラミ
ックス組織の反射電子像の電子顕微鏡写真である。白い
像は、イットリウムを示している。中央部に接合界面が
あるが、この接合界面に沿って、白い線が存在している
のが判る。これは、接合界面に塗布した接合助剤が、熱
処理後において、接合界面付近に残留した状態を示して
いる。図１５は、図１４の中央部分を拡大して撮影し
た、反射電子像の電子顕微鏡写真である。写真の中央部
からやや左側に、白い線が連続しているのが見える。こ
れは、接合助剤であるイットリウムが接合界面に沿って
残留しているからである。図１６は、図１５において、
接合界面付近を更に拡大して撮影した、反射電子像の電
子顕微鏡写真である。

【００８２】図１４〜図１６、特に図１６に示す微構造
は、窒化アルミニウム粒子と、イットリウムを含む粒界
とからなっている。図１６において、白色部分はイット
リウムを示している。粒界には、イットリウム以外の金
属原子は、ほとんど存在していない。濃い灰色に着色し
た粒子は、窒化アルミニウム粒子を示している。窒化ア
ルミニウム粒子の間に、黒色部分が見えるが、これは開
気孔を示している。電子顕微鏡による観察を実施すると
きに、試料の表面を研磨加工したために、試料内部の閉
気孔が、表面に開気孔として現れている。図５に模式的
に示したのは、図１６における左下の中央部分である。
このように、図１６を見ると、接合助剤を含む粒界層
が、成長した粒子によって、移動し、分断されているの
がわかる。

【００８３】〔実施例Ｂ〕図６（ａ）、（ｂ）を参照し
つつ前述した方法に従って、静電チャックを製造した。
第一の部材および第二の部材を窒化アルミニウム焼結体
によって製造し、１９００℃で焼結させた。焼結助剤と
してイットリウムを使用した。各部材の寸法は、直径２
００ｍｍ、厚さ１０ｍｍの円盤形状とした。この表面を
平面研削加工し、円形の凹部を形成した。この凹部の直
径を１９０ｍｍとし、深さを１．０ｍｍとした。直径１
８９．５ｍｍ、厚さ０．８ｍｍのモリブデン板をこの凹
部内に設置した。次いで、第一の部材および第二の部材
の接合面側をそれぞれラップ装置を使用して鏡面研磨加
工し、各加工面の中心線平均粗さおよび平面度を０．２
μｍとした。

【００８４】イットリウム濃度が２．６１×１０^-4ｍｏ
ｌ／ｃｃの硝酸イットリウム溶液水和物：Ｙ（ＮＯ₃）
₂・６Ｈ₂Ｏ水溶液を、第一の部材および第二の部材お
き各加工面に塗布した。所定の治具を使用して第一の部
材と第二の部材とを固定し、電気炉を使用して１９００
℃で１時間の間１．５ａｔｍで窒素雰囲気下に加熱し、
静電チャックを得た。次いで、図３に示すようにして、
端子を基材に対してロウ接合した。

【００８５】第一の部材と第二の部材との接合界面に
は、欠陥がなく、気密性も保持されていた。

【００８６】〔実施例Ｃ〕実験Ａで製造したセラミック
スヒーターについて耐久性を試験した。即ち、室温から
６００℃まで１０℃／分間の温度上昇速度で温度を上
げ、６００℃で１時間維持し、１０℃／分間の温度降下
速度で室温まで温度降下させた。これを１サイクルとし
たところ、１０サイクルの温度抵抗カーブは変化がなか
った。

【００８７】〔実施例Ｄ〕図９および図１０に示すプラ
ズマ発生電極装置を製造した。セラミックス粉末として
窒化アルミニウム粉末を準備し、焼結助剤としてイット
リウムを使用した。これを１９００℃で焼結させること
によって、第一の部材および第二の部材を製造した。各
部材の寸法は、直径２００ｍｍ、厚さ１０ｍｍの円盤形
状とした。この表面を平面研削加工し、円形の凹部を形
成した。この凹部の直径を１９０ｍｍとし、深さを１．
０ｍｍとした。金属モリブデンからなる網状電極を準備
した。網状電極を構成する線体の線径は、０．３５ｍｍ
であり、♯２４（１インチ当たり２４本の交差本数）で
あり、外形はφ１９０ｍｍであった。この網状電極を凹
部内に収容した。第一の部材および第二の部材の接合面
側をそれぞれラップ装置を使用して鏡面研磨加工し、各
加工面の中心線平均粗さおよび平面度を０．２μｍとし
た。

【００８８】イットリウム濃度が２．６１×１０^-4ｍｏ
ｌ／ｃｃの硝酸イットリウム溶液水和物：Ｙ（ＮＯ₃）
₂・６Ｈ₂Ｏ水溶液を、第一の部材および第二の部材お
き各加工面に塗布した。所定の治具を使用して第一の部
材と第二の部材とを固定し、電気炉を使用して１９００
℃で１時間の間１．５ａｔｍで窒素雰囲気下に加熱し、
プラズマ電極発生装置を得た。図３に示すようにして、
端子を基材に対してロウ接合した。

【００８９】このプラズマ発生電極装置の表面に８イン
チウエハーを設置した。チャンバー内にＣＦ₄ガスを導
入し、４００ｍＴｏｒｒで圧力をコントロールできるよ
うに、ガス供給系及びガス排気系を制御した。高周波電
源として、周波数１３．５６ＭＨｚ、２ｋＷのものを使
用した。放電状態を安定にするため、電源と高周波電極
との間のケーブルにはマッチングボックスを挿入した。
この結果、安定したプラズマシースを形成することがで
きた。

【００９０】

【発明の効果】以上述べたように、半導体製造装置内で
セラミックスヒーター等を高温で繰り返して使用したと
きにも、抵抗発熱体等のバルク材の抵抗値の上昇や劣化
を防止し、セラミック基材の接合強度の低下、特にクラ
ックを防止することができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は、第一の部材１と第二の部材３とを固
相接合する直前の状態を示す断面図であり、（ｂ）は、
第二の部材３の凹部に抵抗発熱体を収容した状態を示す
平面図である。

【図２】（ａ）は、セラミックスヒーター２０を示す断
面図であり、（ｂ）は、セラミックスヒーター２０を示
す平面図である。

【図３】（ａ）は、抵抗発熱体の端部にネジを固定した
状態を示す斜視図であり、（ｂ）は、抵抗発熱体の端部
と端子との接合構造の好適例を示す断面図である。

【図４】（ａ）、（ｂ）は、第一の部材と第二の部材と
の接合の進展を説明するための模式的断面図である。

【図５】接合助剤の豊富な層２３において、セラミック
ス粒子２１の成長によって接合助剤が移動した状態を示
す断面図である。

【図６】（ａ）は、第一の部材２３と第二の部材２４と
を接合する直前の状態を示す断面図であり、（ｂ）は、
これによって得られた静電チャック２６を示す断面図で
ある。

【図７】（ａ）は、第一の部材２３と第二の部材３１と
を接合する直前の状態を示す断面図であり、（ｂ）は、
これによって得られた静電チャック３３を示す断面図で
あり、（ｃ）は、ヒーターが一体化された静電チャック
を示す断面図である。

【図８】（ａ）は、網状電極３７を示す斜視図であり、
（ｂ）は、網状電極を内蔵したプラズマ発生電極装置を
示す破断斜視図である。

【図９】（ａ）は、プラズマ発生電極装置を示す断面図
であり、（ｂ）は、プラズマ発生電極装置をプラズマ装
置内に取り付けた状態を示す模式的部分断面図である。

【図１０】（ａ）は、パンチングメタルからなる電極を
示す斜視図であり、（ｂ）は、平板状の金属バルク材か
らなる電極５７を示す斜視図であり、（ｃ）は、切り込
みの入った平板状のバルク材からなる電極５８を示す平
面図である。

【図１１】（ａ）は、第一の部材６０と第二の部材２４
とを接合する直前の状態を示す断面図であり、（ｂ）
は、これによって得られた静電チャック６１を示す断面
図である。

【図１２】（ａ）は、第一の部材１と第二の部材３とを
接合する直前の状態を示す断面図であり、（ｂ）は、こ
れによって得られたセラミックスヒーター６５を示す断
面図である。

【図１３】接合体のセラミックス組織の電子顕微鏡写真
（二次電子像）である。

【図１４】図１３の接合体のセラミックス組織の電子顕
微鏡写真（反射電子像）である。

【図１５】図１４の接合体の中央部分を拡大して撮影し
た、セラミックス組織の電子顕微鏡写真（反射電子像）
である。

【図１６】図１５において、接合界面付近を更に拡大し
て撮影した、セラミックス組織の電子顕微鏡写真（反射
電子像）である。

【符号の説明】

１、２３、６０第一の部材３、２４、３１第二
の部材３ａ、２４ａ、３１ａ凹部４、２５、３２、３
７、５４、５７、５８バルク材１３端子１５
端子の接続構造２２、２２Ａ、２２Ｂ接合界面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平６−268053（ＪＰ，Ａ) 特開昭55−75972（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−286247（ＪＰ，Ａ) 特開平４−300262（ＪＰ，Ａ) 特開平４−209681（ＪＰ，Ａ) 実開昭64−13689（ＪＰ，Ｕ) 実開昭52−79274（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 21/68 C04B 37/00 H01L 21/3065 H05B 3/14 H05B 3/20

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】窒化アルミニウムまたは窒化珪素の緻密
質セラミックスからなる第一の部材と、窒化アルミニウ
ムまたは窒化珪素の緻密質セラミックスからなり、凹部
が形成されている第二の部材とを準備し、前記第一の部
材と前記第二の部材との各表面を研磨加工して各加工面
を形成すると共に前記凹部内に金属製のバルク材を収容
し、これらの加工面のうち少なくとも一方の上に接合助
剤の溶液を塗布し、次いで各加工面を当接させた状態で
前記第一の部材と第二の部材とを、これらを構成するセ
ラミックス粒子が成長する温度以上で熱処理することに
よって、前記第一の部材と前記第二の部材との接合界面
の両側に延びるように前記セラミックス粒子を成長させ
て、固相接合体からなる基材を製造し、この基材中に前
記凹部からなる密閉空間を形成し、この密閉空間中に前
記バルク材を収容する半導体処理装置の製造方法であっ
て、前記セラミックス粒子が窒化アルミニウムまたは窒
化珪素からなり、前記接合助剤がイットリウム化合物お
よびイッテルビウム化合物からなる群より選ばれた一種
以上の接合助剤であることを特徴とする半導体処理装置
の製造方法。
【請求項２】前記第一の部材の前記加工面と前記第二の
部材の前記加工面との中心線平均粗さ（Ｒａ）を０．２
μｍ以下とし、平面度を０．２μｍ以下とすることを特
徴とする、請求項１記載の半導体処理装置の製造方法。
【請求項３】前記熱処理を不活性雰囲気中で実施するこ
とによって前記密閉空間中の雰囲気を不活性ガスとする
ことを特徴とする、請求項１または２に記載の半導体処
理装置の製造方法。
【請求項４】前記加工面に対して垂直方向に見た前記凹
部の寸法よりも前記バルク材の寸法を大きくし、前記熱
処理の際に前記第一の部材と前記第二の部材とに対して
圧力を加えることによって前記バルク材を変形させ、こ
のバルク材を前記密閉空間の形状に対して追従させるこ
とを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一つの請求項
に記載の半導体処理装置の製造方法。