JP3567855B2

JP3567855B2 - 半導体製造装置用ウェハ保持体

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Publication number: JP3567855B2
Application number: JP2000160366A
Authority: JP
Inventors: 啓柊平; 博彦仲田
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2000-01-20
Filing date: 2000-05-30
Publication date: 2004-09-22
Anticipated expiration: 2020-05-30
Also published as: EP1119026A2; JP2001274230A; KR100438881B1; US6554906B1; TW557531B; CA2326575C; CA2326575A1; EP1119026A3; KR20010076379A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体製造装置用ウェハ保持体に関し、特に、ウェハを加熱するためのヒータ、ウェハを静電力によって保持するための静電チャック用電極、またはその両方の機能を有する半導体製造装置用ウェハ保持体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体ウェハの表面をエッチングしたり成膜したりする際、ウェハをラックに多数個保持して、バッチ式でエッチングや成膜用のガスを流し、必要に応じて外周からヒータで加熱する（ホットウォール式）という手法が用いられていた。
【０００３】
しかし近年、半導体に対する高集積化、高速化の要求が厳しくなるに従い、装置内の場所による温度やガスの流れの不均一に起因するエッチングや形成される膜の品質のばらつきが問題になってきた。そこで、複数のエッチング装置や成膜装置を並べて、それら装置間をローダを用いてウェハを自動送りで１枚ずつ処理する枚葉式に切換わりつつある。その際、ローダでエッチング装置や成膜装置チャンバ内の保持体にウェハを載せて、保持体に静電チャックで固定するか、または保持体のウェハ支持面の面精度を上げて静置密着させた状態で保持体から熱を直接与えてウェハを均一に加熱する方法が採られている。したがって、保持体は少なくともウェハに接する部分において、腐食性の高いハロゲンガスなどのガスに対する耐食性と高い熱伝導率を有する材料で構成され、かつ保持体自身に静電チャック機能や機械固定機能、およびヒータ機能を付与する必要がある。
【０００４】
そこで、保持体の材料としては、耐食性、高熱伝導率を有する窒化アルミニウムが注目されてきた。窒化アルミニウム粉末からなる成形体間にＭｏなどの高融点金属のコイルやワイヤーを挟み込んで、これらをホットプレス焼結することによりヒータや静電チャック用の導電層を埋設するという手法が用いられていた。たとえば、ヒータを埋込んだものとして、特許公報第２６０４９４４号には、発熱面で、より均熱化を図るための埋設ヒータ構造が開示されている。またたとえば導電層を形成するには、窒化アルミニウム成形体の表面にＷやＭｏを含んだペーストを印刷し、成形体を重ねて窒化アルミニウムを焼結することにより導電層が埋設積層された保持体を得るという方法が採られていた。
【０００５】
このような保持体構造の場合、ヒータあるいは静電チャック用の電力は、図１８に示す保持体１１０のように、セラミックス基材１０４の裏側にパイプ１０６を接合して、その中に収納された引出線１０７Ａ、１０７Ｂを通じて系外からヒータあるいは静電チャック用電極となる導電層１０１、１０２の各々に供給されていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし図１８に示す構造では、保持体１１０の裏側にパイプ１０６を接合するため、その構造は立体構造にならざるを得なかった。それゆえ、円板状の保持体と引出線収納用のパイプ１０６とを別々に製造しなければならず、またそれらを接合用ガラスなどを塗布した後に拡散接合などを用いて接合するという手間のかかる手順が必要であった。
【０００７】
また、保持体１１０の裏面にパイプ１０６を接合すると、表面と裏面とで熱の逃げ量が異なるため、表と裏で温度に差が生じ、加熱したり冷却したりすると歪みを生じてしまう。ウェハは保持体１１０に密着させて伝熱効率を上げて加熱しているが、保持体１１０が歪むとそれらの間に隙間が生じて伝熱が不均一になり、ウェハ表面の温度がばらついてエッチングや成膜の速度むらが面内で生じてしまう。そこで、反り難くするため保持体も５ｍｍ以上の厚板にする必要があり、原料コストを押し上げてしまう。
【０００８】
さらに、パイプ１０６を接合することで熱容量が大きくなってしまい、保持体１１０にヒータ機能を持たせた場合に加熱や冷却に時間がかかってしまう。またパイプを製造する場合、パイプ成形後にバインダーを加熱除去する際、バインダーが抜けにくく、脱バインダー時に割れが生じたり、焼結時に焼結むらや変形が生じやすくなるため時間をかけて除去する必要があったり、焼結チャージ量が少なくなったりして生産コストが顕著に高くなっていた。
【０００９】
さらにこの構造の場合、パイプ１０６の端部で接合するため、耐リーク性を保持するために接合部の面積を稼ぐ必要があり、パイプ１０６の径は太くならざるを得なかった。また保持体１１０をこのパイプ１０６で支えることも兼ねさせようとすると、太いパイプ１０６にせざるを得ず、上記と同じ問題を抱えていた。
【００１０】
そこで、パイプ１０６の端部だけ広げたフランジ構造とすることも考えられるが、この場合には押出成形で太目のパイプ１０６を押出してフランジ部以外の部分を削って捨てるという手法をとる必要があった。
【００１１】
さらにこの構造では、パイプ１０６を接合する形態上、接合工程後の搬送時の損傷や接合時の炉内チャージ量低下も避けられず、いずれも生産コストアップの要因となっていた。
【００１２】
それゆえ、本発明の目的は、加熱・冷却による歪を抑制でき、かつ製造が容易な半導体製造装置用ウェハ保持体を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の一の局面に従う半導体製造装置用ウェハ保持体は、導電層と、導電層を挟み込む１対のセラミックス基材とを含み、かつ半導体製造装置の真空容器内に設置されるものであり、導電層は、セラミックス基材のウェハ保持面に対面する本体部分と、外部との接続のために本体部分から真空容器の外へ導電層を引き出すための引出部分とを有し、本体部分と引出部分とは実質的に同一の平面上に配置されている。
【００１４】
本発明の一の局面に従う半導体製造装置用ウェハ保持体では、導電層の本体部分と引出部分とは同一平面上に形成されているため、双方を平板よりなる１対のセラミックス基材で挟み込んで保護することが可能となる。このため、従来例のように引出部分を保護するためのパイプは不要となる。よって、パイプを接合する工程が不要となるため製造は容易となり、パイプ設置による歪の発生もない。
【００１５】
本発明の他の局面に従う半導体製造装置用ウェハ保持体は、セラミックス基材と、そのセラミックス基材上に形成された導電層と、導電層を被覆する保護層とを含み、かつ半導体製造装置の真空容器内に設置されるものであり、導電層は、セラミックス基材のウェハ保持面に対面する本体部分と、外部との接続のために本体部分から真空容器の外へ導電層を引き出すための引出部分とを有し、本体部分と引出部分とは実質的に同一の平面上に配置されている。
【００１６】
本発明の他の局面に従う半導体製造装置用ウェハ保持体では、導電層の本体部分と引出部分とは同一平面上に形成されているため、保護層で被覆することにより導電層を保護することが可能となる。このため、従来例のように引出部分を保護するためのパイプは不要となる。よって、パイプを接合する工程が不要となるため製造は容易となり、パイプ設置による歪の発生もない。
【００１７】
上記の半導体製造装置用ウェハ保持体において好ましくは、セラミックス基材の材質は、窒化アルミニウム、窒化珪素、酸窒化アルミニウムおよび酸化アルミニウムよりなる群から選ばれる１種以上よりなる。
【００１８】
これにより、セラミックス基材として、耐食性および高熱伝導率を有する材質を適切に選択することができる。
【００１９】
上記の半導体製造装置用ウェハ保持体において好ましくは、セラミックス基材の熱伝導率が１００Ｗ／ｍＫ以上である。
【００２０】
これにより、均熱性を向上できるため、ウェハの処理速度を向上することができる。
【００２１】
上記の半導体製造装置用ウェハ保持体において好ましくは、セラミックス基材の材質は、窒化アルミニウム、窒化珪素、酸窒化アルミニウムおよび酸化アルミニウムよりなる群から選ばれる１種以上よりなり、導電層とセラミックス基材との間には介在層があり、介在層の材質は、熱膨張係数が３×１０^-6／℃以上８×１０^-6／℃以下のガラスおよび熱膨張係数が３×１０^-6／℃以上６×１０^-6／℃以下の非酸化物セラミックスの少なくともいずれかを含む。
【００２２】
これにより、介在層とセラミックス基材との熱膨張係数差に基づく歪の発生を防止することができる。また、室温から６００℃までの昇温時間には３０分以内が要求されているが、熱膨張係数がこの範囲内であれば、この要求を達成することができる。また、非酸化物セラミックスを含むことにより、高温で、しかも高電圧を印可して用いるウェハ保持体において、良好な耐熱性、耐食性、耐電圧を得ることができる。
【００２３】
上記の半導体製造装置用ウェハ保持体において好ましくは、非酸化物セラミックスは、窒化アルミニウムまたは窒化珪素を５０質量％以上含む。
【００２４】
このように非酸化物セラミックスとして窒化アルミニウムまたは窒化珪素を選ぶことにより、高温で、しかも高電圧を印可して用いるウェハ保持体において、耐熱性、耐食性、耐電圧をより一層良好にすることができる。
【００２５】
上記の半導体製造装置用ウェハ保持体において好ましくは、介在層の材質は、イッテルビウム（Ｙｂ）とネオジウム（Ｎｄ）とカルシウム（Ｃａ）とを含む酸化物、または加熱によりイッテルビウムとネオジウムとカルシウムとを含む酸化物を生ずる化合物を含む。
【００２６】
これにより、基材が窒化アルミニウムの場合に、介在層の濡れ性と接着性とを良好にすることができる。
【００２７】
上記の半導体製造装置用ウェハ保持体において好ましくは、介在層の材質は、イットリウム（Ｙ）とアルミニウム（Ａｌ）とを含む酸化物、または加熱によりイットリウムとアルミニウムとを含む酸化物を生ずる化合物を含む。
【００２８】
これにより、基材が窒化珪素の場合に、介在層の濡れ性と接着性とを良好にすることができる。
【００２９】
上記の半導体製造装置用ウェハ保持体において好ましくは、セラミックス基材の材質は、窒化アルミニウム、窒化珪素、酸窒化アルミニウムおよび酸化アルミニウムよりなる群から選ばれる１種以上よりなり、保護層の材質は、熱膨張係数が３×１０^-6／℃以上８×１０^-6／℃以下のガラスおよび熱膨張係数が３×１０^-6／℃以上６×１０^-6／℃以下の非酸化物セラミックスの少なくともいずれかを含む。
【００３０】
これにより、保護層とセラミックス基材との熱膨張係数差に基づく歪の発生を防止することができる。また、室温から６００℃までの昇温時間には３０分以内が要求されているが、熱膨張係数がこの範囲内にあれば、この要求を達成することができる。また、非酸化物セラミックスを含むことにより、高温で、しかも高電圧を印可して用いるウェハ保持体において、良好な耐熱性、耐食性、耐電圧を得ることができる。
【００３１】
上記の半導体製造装置用ウェハ保持体において好ましくは、非酸化物セラミックスは、窒化アルミニウムまたは窒化珪素を５０質量％以上含む。
【００３２】
このように非酸化物セラミックスとして窒化アルミニウムまたは窒化珪素を選ぶことにより、高温で、しかも高電圧を印可して用いるウェハ保持体において、耐熱性、耐食性、耐電圧をより一層良好にすることができる。
【００３３】
上記の半導体製造装置用ウェハ保持体において好ましくは、保護層の材質は、イッテルビウムとネオジウムとカルシウムとを含む酸化物、または加熱によりイッテルビウムとネオジウムとカルシウムとを含む酸化物を生ずる化合物を含む。
【００３４】
これにより、基材が窒化アルミニウムの場合に、保護層の濡れ性と接着性とを良好にすることができる。
【００３５】
上記の半導体製造装置用ウェハ保持体において好ましくは、保護層の材質は、イットリウムとアルミニウムとを含む酸化物、または加熱によりイットリウムとアルミニウムとを含む酸化物を生ずる化合物を含む。
【００３６】
これにより、基材が窒化珪素の場合に、保護層の濡れ性と接着性とを良好にすることができる。
【００３７】
上記の半導体製造装置用ウェハ保持体において好ましくは、セラミックス基材中には温度検知部を配置するための穴部が形成されている。
【００３８】
これにより、処理すべきウェハの表面温度を温度検知部により検知することが可能となる。この穴部は、側板部から本体部分の所定の位置まで温度検知部を導入するため細長い穴になるが、製造時は片側あるいは両側の基板に溝を形成して貼り合せることにより容易に形成できる。
【００３９】
上記の半導体製造装置用ウェハ保持体において好ましくは、１対のセラミックス基材の各々は、本体部分を挟み込むウェハ保持部と、ウェハ保持部の側面から延びかつ引出部分を挟み込む側板部とを有し、側板部の幅はウェハ保持部の幅よりも小さい。
【００４０】
これにより、ウェハ保持部の熱が側板部へ逃げるのを防止できるため、ウェハ保持部の加熱を即座に行なうことができ、ウェハの処理速度が向上する。
【００４１】
上記の半導体製造装置用ウェハ保持体において好ましくは、導電層は、少なくとも本体部分の材質がＷ、Ｍｏ、Ａｇ、Ｐｄ、Ｐｔ、ＮｉおよびＣｒよりなる群から選ばれる１種以上よりなるよう形成されている。
【００４２】
これにより、製造に適した導電層の材質を適切に選択することができる。
上記の半導体製造装置用ウェハ保持体において好ましくは、導電層は、ヒータ、プラズマ発生用電極および静電チャック用電極のいずれかである。
【００４３】
これにより、ヒータ、プラズマ発生用電極および静電チャック用電極のいずれにおいても、パイプを用いることなく引出部分を保護することが可能となる。
【００４４】
上記の半導体製造装置用ウェハ保持体において好ましくは、全体の厚みが５ｍｍ以下である。
【００４５】
これにより、ウェハの加熱・冷却速度が向上できるため、ウェハの処理速度が向上する。
【００４６】
上記の半導体製造装置用ウェハ保持体において好ましくは、導電層はワイヤーである。
【００４７】
このようにワイヤーに関しても本発明の構成を適用することができる。
上記の半導体製造装置用ウェハ保持体において好ましくは、引出部分を挟む１対のセラミックス基材の側板部と真空容器との間にＯリングが配置されている。
【００４８】
これにより、保持体を半導体製造装置に取付けた場合の真空容器内の真空を保つことが可能となる。
【００４９】
上記の半導体製造装置用ウェハ保持体において好ましくは、１対のセラミックス基材の少なくとも一方の側板部には、断熱用のくびれ部が設けられている。
【００５０】
これにより、側板部が断熱効果を持つため、ウェハ保持部から側板部への熱の逃げが防止できる。このため、均熱性を向上でき、かつ側板部に取付けたＯリングの熱による劣化を防止でき、かつ側板部の長さを短くすることもできる。
【００５１】
上記の半導体製造装置用ウェハ保持体において好ましくは、導電層はヒータであり、かつウェハ保持面に対面する部分と側板部の１対のセラミックス基材に挟まれる領域とに発熱領域を有している。
【００５２】
これにより、熱の逃げやすい側板部からも発熱できるため、側板部付近での温度の低下を防止することができる。
【００５３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図に基づいて説明する。
【００５４】
図１は本発明の一実施の形態におけるウェハ保持体を備えた半導体製造装置の構成を示す概略断面図であり、図２は図１の２００−２００線に沿う概略断面図である。
【００５５】
図１および図２を参照して、半導体製造装置では、たとえば真空容器５０内に、ウェハ保持体１０と、プラズマ発生用の上部電極３０と、ガスシャワー体４０とが主に設けられている。ウェハ保持体１０は、ウェハ２０を保持するものであり、ウェハ２０を加熱するためのヒータ１と、プラズマ発生用の下部電極２と、ウェハ２０を保持するための静電チャック用電極３とを主に有している。
【００５６】
このウェハ保持体１０は、支持部５１上に載置保持されている。この支持部５１は、真空容器５０の内壁面全周にわたって設けられた、たとえばドーナツ形状を有している。
【００５７】
ウェハ保持体１０は、図３の斜視図に示すようにたとえば略円形のウェハ保持部と、ウェハ保持部側面から延びる側板部とを有している。また側板部の端部は、図１および図２に示すように真空容器５０の外側へ突出しており、外部と電気的に接続される部分である。また、真空容器５０内の真空を保つため、側板部と真空容器５０との間にはＯリング１１が配置されている。
【００５８】
次に、ウェハ保持体１０の具体的な構成について説明する。
図４は本発明の一実施の形態におけるウェハ保持体の構成を概略的に示す平面図であり、図５は図４の５００−５００線に沿う概略断面図である。
【００５９】
また図６は図５の矢印６００方向から見た静電チャック用電極の平面図であり、図７は図５の矢印７００方向から見たプラズマ発生用下部電極の平面図であり、図８は図５の矢印８００方向から見たヒータの平面図であり、図９は図５の矢印９００方向から見た熱電対挿入用溝の平面図である。
【００６０】
図４と図５とを参照して、ウェハ保持体１０は、ヒータ１とプラズマ発生用下部電極２と静電チャック用電極３との各々をセラミックス基材４で挟んで積層した構成を有している。また各セラミックス基材４は、接着層５により接着されている。この接着層５は、たとえばガラス層等の酸化物層よりなっている。
【００６１】
また側板部の端部は階段状になっており、ヒータ１とプラズマ発生用下部電極２と静電チャック用電極３との各パッド部１Ｂ、２Ｂ、３Ｂが露出するよう構成されている。この露出したパッド部１Ｂ、２Ｂ、３Ｂを介して、ヒータ１、プラズマ発生用下部電極２および静電チャック用電極３の各々が外部と電気的に接続されることになる。
【００６２】
またウェハの表面温度を測定するための熱電対を外部から挿入するための穴部である溝４Ａがセラミックス基材４に設けられている。
【００６３】
図６を参照して、静電チャック用電極３は、ウェハ保持部のほぼ全面に形成された本体部分３Ａと、パッド部３Ｂと、これらを接続するための引出部３Ｃとを有しており、各部３Ａ、３Ｂ、３Ｃは実質的に同一の平面上に形成されている。
【００６４】
図７を参照して、プラズマ発生用下部電極２は、ウェハ保持部のほぼ全体に形成された本体部分２Ａと、パッド部２Ｂと、これらを接続するための引出部２Ｃとを有しており、各部２Ａ、２Ｂ、２Ｃは実質的に同一の平面上に形成されている。
【００６５】
図８を参照して、ヒータ１は、ウェハ保持部において複数の円弧状パターンからなる本体部分１Ａと、パッド部１Ｂと、これらを接続するための引出部１Ｃとを有しており、各部１Ａ、１Ｂ、１Ｃは実質的に同一平面上に形成されている。このヒータ１は、本体部分１Ａにおいてウェハを均等に加熱するため、たとえば５つの領域に電気的に分割された５ゾーン型のものであり、各ゾーンごとに２つずつのパッド１Ｂが必要であるため計１０個のパッド１Ｂを有している。なお、ヒータ１は５ゾーン型に限られるものではない。
【００６６】
図９を参照して、熱電対挿入用溝４Ａは、ウェハの中心部と外周部との温度を検知すべくたとえば２個設けられている。
【００６７】
このウェハ保持体１０の各セラミックス基材４の材質は、耐熱性ならびにハロゲンを含むガスプラズマに対する耐食性の観点から、窒化アルミニウム、窒化珪素、酸窒化アルミニウムおよび酸化アルミニウムよりなる群から選ばれる１種以上よりなることが好ましく、特に窒化アルミニウムであることが好ましい。また各セラミックス基材４の熱伝導率は１００Ｗ／ｍＫ以上であることが好ましい。
【００６８】
また接着層となるガラス層５は、その熱膨張係数が３×１０^−６／℃以上８×１０^−６／℃以下のガラスおよび熱膨張係数が３×１０^−６／℃以上６×１０^−６／℃以下の非酸化物セラミックスの少なくともいずれかを含む材質であることが好ましい。
【００６９】
また、上記の非酸化物セラミックスは、窒化アルミニウムあるいは窒化珪素を５０質量％以上含むことが好ましい。
【００７０】
セラミック基材４の材質が窒化アルミニウムよりなる場合には、接着層５の材質は、イッテルビウムとネオジウムとカルシウムとを含む酸化物、または加熱によりイッテルビウムとネオジウムとカルシウムとを含む酸化物を生ずる化合物を含むことが好ましい。また、セラミック基材４の材質が窒化珪素よりなる場合には、接着層５の材質は、イットリウムとアルミニウムとを含む酸化物、または加熱によりイットリウムとアルミニウムとを含む酸化物を生ずる化合物を含むことが好ましい。
【００７１】
また図４に示すように側板部の引出方向に直交する方向の幅Ｗ２は、ウェハ保持部の幅Ｗ１よりも小さいことが好ましい。
【００７２】
またヒータ１、プラズマ発生用下部電極２および静電チャック用電極３の少なくとも本体部分１Ａ、２Ａ、３Ａの材質はＷ、Ｍｏ、Ａｇ、Ｐｄ、Ｐｔ、ＮｉおよびＣｒよりなる群から選ばれる１種以上よりなることが好ましい。
【００７３】
また図５に示すようにウェハ保持体１０の全体の厚みＴは５ｍｍ以下であることが好ましい。
【００７４】
またヒータ１、プラズマ発生用下部電極２および静電チャック用電極３の各々は、ワイヤーであってもよい。またウェハ保持体１０の側板部には、たとえば溝よりなるくびれ部１０Ａが設けられることが好ましい。またこのくびれ部１０Ａは、溝だけに限られず、側板部の幅の絞り込みにより形成されていてもよい。
【００７５】
またウェハ保持体１０を保持する支持部５１は、真空容器５０の内壁全周から突出している必要はなく、図１０に示すように部分的に突出した構成であってもよい。
【００７６】
また上記においては、ヒータ１とプラズマ発生用下部電極２と静電チャック用電極３とのすべてを設けた場合について説明したが、導電層は、図１１に示すようにヒータ１とプラズマ発生用電極２もしくは静電チャック用電極３とからなる２層構造であってもよい。またこの場合、１つの導電層がプラズマ発生用下部電極２と静電チャック用電極３とを兼用していてもよい。
【００７７】
また導電層は、図１２に示すようにヒータ１、プラズマ発生用下部電極２および静電チャック用電極３のいずれか１つよりなる単層構造であってもよい。
【００７８】
またウェハ保持体１０の側板部の端部は図５に示すように階段状になっていてもよいが、図１３に示すようにつら面を構成してもよい。この場合、側板部の端面からヒータ１、プラズマ発生用下部電極２および静電チャック用電極３の各々が露出することになる。
【００７９】
また図５では、ヒータ１、プラズマ発生用下部電極２および静電チャック用電極３の各々とセラミックス基材４との間に接着層５が介在する構成について説明したが、図１４に示すようにヒータ１などの導電層のパターン間のみに接着層５が設けられていてもよい。
【００８０】
また図１５に示すようにヒータ１の発熱領域である本体部分（ハッチング領域）１Ａは、ウェハ保持部のみならず側板部にまで形成されていてもよい。
【００８１】
またウェハ保持部の形状は、平面形状が円形のものだけでなく、図１６に示すように多角形（たとえば四角形）の形状を有していてもよい。
【００８２】
また図１においては、プラズマ発生用電極を備えた半導体製造装置について説明したが、図１７に示すようにプラズマ発生用電極のない半導体製造装置に本実施の形態のウェハ保持体１０が適用されてもよい。この場合、ウェハ保持体１０には、プラズマ発生用下部電極を設ける必要はない。
【００８３】
次に、本実施の形態のウェハ保持体の製造方法について説明する。
セラミックス基材４は、従来の手法で製造することができ、セラミック粉末に必要により焼結用の助剤を添加し、さらには必要に応じてバインダーを添加し、その成形体を焼結することによって製造することができる。セラミックス基材４の材質としては、上述したように耐熱性ならびにハロゲンを含むガスプラズマに対する耐食性に優れた窒化アルミニウムなどの材質が好ましい。
【００８４】
この焼結体は、ドクターブレード、押出、プレスなどの公知のシート成形手法を用いて成形される。セラミックス基材４には、上記耐食性の観点から上記主成分以外の従成分の少ないものが望ましいため、その場合での緻密化のためホットプレスが用いられても構わない。
【００８５】
成形、乾燥後に焼結時の収縮率を勘案した形状となるように打抜きあるいは切断が施される。形状は円板（あるいは角板）の横に角板（側板）を接合した図３に示すような形状とされる。円板部はウェハを載せて加熱する部分になり、側板部はヒータ１やプラズマ発生用下部電極２や静電チャック用電極３に電力を供給する引出線をフッ素系や塩素系のガスから保護する役割を持つ。
【００８６】
これを脱バインダーした後に焼結が施される。焼結は常圧焼結が望ましいが特に制限はない。焼結体は、必要であれば研磨や切断の加工を施されてもよいし、寸法や反りが所定範囲内に収まっていればそのままでもよい。この焼結体上にヒータ１やプラズマ発生用下部電極２や静電チャック用電極３に相当する電極を形成するため、Ｗ、Ｍｏなどの高融点金属またはこれらの混合物、あるいはＡｇ、Ａｇ−Ｐｄ、Ｎｉ−Ｃｒなどの発熱抵抗物質を含むペーストが塗布されて同ペースト中の揮発成分の脱バインダー後に焼付けが行なわれる。
【００８７】
上記においてはポストメタライズ手法について説明したが、シートの上にヒータ１やプラズマ発生用下部電極２や静電チャック用電極３に相当する電極を形成するために、Ｗ、Ｍｏなどの高融点金属またはこれらの混合物を印刷して、脱バインダー後に窒化アルミニウムの焼結と高融点金属の焼付けとを同時に行なうコファイヤー法が用いられても構わない。
【００８８】
上記メタライズ基板同士あるいはメタライズ基板と非メタライズ基板とが、接着成分が塗布された後に重ね合されて接合される。あるいはヒータ層とする場合には、これらの発熱物質からなるワイヤーを挟み込んで接着することもできる。その場合は、ヒータ層の厚みは、可能な限り薄くすることが望ましい。
【００８９】
接合に用いられる接着成分は、製品の使用環境（温度、雰囲気ガスなど）に合せて決めればよい。比較的低温では有機系の接着剤が用いられても構わないが、高温で使用する場合には使用温度より高い耐熱性を有する無機系ガラスあるいは非酸化物セラミックスなどが好ましい。接合後の熱応力を少なくするためには、ガラスの熱膨張係数もセラミックス基材４とほぼ同等であることが好ましい。たとえばセラミックス基材４が窒化アルミニウムや窒化珪素を主成分とするものであれば、接合温度にもよるが熱膨張係数は３．０×１０^−６／℃以上６．０×１０^−６／℃以下が望ましく、またたとえば酸化アルミニウムや酸窒化アルミニウムを主成分とするものであれば、６．０×１０^−６／℃以上８．０×１０^−６／℃以下であることが好ましい。
【００９０】
引出線の端部を外部配線と接合するために露出させるには、積層するセラミックス基材４の片側の側板部の長さを短くして接合するだけでよい。配線の端部にパッド部を形成すると配線接合が行ないやすくなる。
【００９１】
側板部から熱が逃げてウェハ保持部の均熱がとり難くなることに対しては図１５に示すように側板部の一部までヒータ１の本体部分（ハッチング領域）１Ａを作製して、ウェハ保持部の均熱をとり、その本体部分１Ａより端部側に図４に示すような溝１０Ａを作ったり、幅を絞り込んだりして熱の拡散ができるだけ起こらないようにすることが好ましい。
【００９２】
また上記の実施の形態においては、ヒータ１、下部電極２および静電チャック用電極３などの導電層が、１対のセラミック基材４に挟み込まれた構成について説明したが、導電層１、２、３はセラミックス基材４に挟み込まれていなくとも、セラミックス基材４上に形成されかつ保護層により被覆されていてもよい。
【００９３】
本実施の形態では、導電層１、２、３の本体部分と引出部分とは同一平面上に形成されているため、保護層で被覆することにより導電層１、２、３を保護することが可能となる。このため、従来例のように引出部分を保護するためのパイプは不要となる。よって、パイプを接合する工程が不要となるため製造は容易となり、パイプ設置による歪の発生もない。
【００９４】
この保護層の材質は、熱膨張係数が３×１０^−６／℃以上８×１０^−６／℃以下のガラスおよび熱膨張係数が３×１０^−６／℃以上６×１０^−６／℃以下の非酸化物セラミックスの少なくともいずれかを含むことが好ましい。また、この非酸化物セラミックスは、窒化アルミニウムあるいは窒化珪素を５０質量％以上含む材質であることが好ましい。
【００９５】
また、セラミック基材４の材質が窒化アルミニウムよりなる場合には、保護層の材質は、イッテルビウムとネオジウムとカルシウムとを含む酸化物、または加熱によりイッテルビウムとネオジウムとカルシウムとを含む酸化物を生ずる化合物を含むことが好ましい。また、セラミック基材４の材質が窒化珪素よりなる場合には、保護層の材質は、イットリウムとアルミニウムとを含む酸化物、または加熱によりイットリウムとアルミニウムとを含む酸化物を生ずる化合物を含むことが好ましい。
【００９６】
【実施例】
（実施例１）
窒化アルミニウム粉末に焼結助剤としてＹ_２Ｏ_３を５質量％とバインダーとを添加して分散混合し、焼結上がりで１．０ｍｍの厚みになるようにドクターブレード成形をした。これを乾燥させた後、焼結上がりで円板部（ウェハ保持部）φ３００ｍｍ＋側板部５０ｍｍ幅×１００ｍｍ長さのうちわ状（図３の形状）になるように金型で２枚打ち抜いた。これらを８００℃の窒素気流中で脱脂し、１８００℃で４時間焼結した。得られた焼結体の上下面をダイヤモンド砥粒にて研磨した。窒化アルミニウム焼結体の熱伝導率は１７５Ｗ／ｍＫで、熱膨張係数は４．５×１０^−６／℃であった。
【００９７】
Ｗ粉末と焼成助剤をバインダーにて混練して１枚の基板上に印刷した。印刷パターンは、Ｗライン幅０．５ｍｍ、ライン間隔０．５ｍｍのラインパターンであり、これを渦巻状に円板部に形成し、側板部を通して外部電極と接合するように設計した。これを窒素中８００℃で脱脂し、窒素中１６００℃にて焼付けた。また、もう１枚の焼結体上に熱膨張係数が５．０×１０^−６／℃のガラス粉末を印刷した。これを５００℃で脱脂した後、電極を形成した焼結体と重ねて、Ｍｏ製の治具で固定し、重しを載せて６５０℃にて窒素中で接合した。
【００９８】
このようにして得られたウェハ保持体の構造と、均熱性、降温速度、耐腐食性およびヒートサイクル（Ｈ／Ｃ）の結果とを表１に示す。なお、以下に説明する実施例２〜１５の結果についても、併せて表１に示す。
【００９９】
【表１】

【０１００】
側板の端部に形成した電極端子から２００Ｖの電圧で電流を流すことによって円板部表面を７００℃まで昇温した。ウェハ保持部である円板部の温度分布は±０．５℃であった。またフッ素ガス中７００℃で１０００時間曝したが腐食は見られなかった。
【０１０１】
また電源ＯＦＦ後に３０℃以下までの降温に要した時間は２分であった。
また室温（ＲＴ）から８００℃のヒートサイクルテストを行なったが、３００回以上でも割れやクラックは見られなかった。
【０１０２】
（実施例２）
窒化アルミニウム粉末に、焼結助剤としてＹ_２Ｏ_３を５質量％とＣａＯを１質量％添加し、さらにバインダーを添加して分散混合し、焼結上りの厚みが１．０ｍｍになるようにドクターブレード成形をした。これを乾燥させた後、焼結上がりで円板部（ウェハ保持部）φ３００ｍｍ＋側板部５０ｍｍ幅×１００ｍｍ長さのうちわ状になるように金型で２枚打ち抜いた。
【０１０３】
１枚の成形体上にＷ粉末と焼成助剤とをバインダーにて混練して印刷した。印刷パターンは、焼き上がりでＷライン幅０．５ｍｍ、ライン間隔０．５ｍｍのラインパターンであり、これを渦巻状に円板部に形成し、側板部を通して外部電極と接合するように設計した。この上にもう１枚の成形体を重ねて熱圧着した。これらを８００℃の窒素気流中で脱脂し、１８００℃で４時間同時焼結した。焼結体の熱伝導率は１７５Ｗ／ｍＫであった。
【０１０４】
側板の端部に形成した電極端子から２００Ｖの電圧で電流を流すことによって円板部表面を７００℃まで昇温した。ウェハ保持部である円板部の温度分布は±１．０℃であった。またフッ素ガス中７００℃で１０００時間曝したが腐食は見られなかった。
【０１０５】
また電源ＯＦＦ後に３０℃以下までの降温に要した時間は２分であった。
また室温から８００℃のヒートサイクルテストを行なったが、３００回以上でも割れやクラックは見られなかった。
【０１０６】
（実施例３）
実施例１と同じ方法で焼結体を作製した。
【０１０７】
Ａｇ−Ｐｄ粉末と焼成助剤とをバインダーにて混練して１枚の基板上に印刷した。印刷パターンは、Ｗライン幅０．５ｍｍ、ライン間隔０．５ｍｍのラインパターンであり、これを渦巻状に円板部に形成し、側板部を通して外部電極と接合するように設計した。これを大気中５００℃で脱脂し、窒素中８００℃にて焼き付けた。また、もう１枚の焼結体上に熱膨張係数が５．０×１０^−６／℃のガラス粉末を印刷した。これを５００℃で脱脂した後、電極を形成した焼結体と重ねて、Ｍｏ製の治具で固定し、重しを載せて６５０℃にて窒素中で接合した。
【０１０８】
側板の端部に形成した電極端子から２００Ｖの電圧で電流を流すことによって円板部表面を７００℃まで昇温した。ウェハ保持部である円板部の温度分布は±１．５℃であった。またフッ素ガス中７００℃で１０００時間曝したが腐食は見られなかった。
【０１０９】
また電源ＯＦＦ後に３０℃以下までの降温に要した時間は４分であった。
また室温から８００℃のヒートサイクルテストを行なったが、３００回以上でも割れやクラックは見られなかった。
【０１１０】
（実施例４）
実施例１と同じ方法で接合体を作製した。接合に用いたガラスの熱膨張係数だけが２．０×１０^−６／℃と異なるものを用いた。
【０１１１】
側板の端部に形成した電極端子から２００Ｖの電圧で電流を流すことによって円板部表面を７００℃まで昇温した。ウェハ保持部である円板部の温度分布は±０．７℃であった。またフッ素ガス中７００℃で１０００時間曝したが腐食は見られなかった。
【０１１２】
また電源ＯＦＦ後に３０℃以下までの降温に要した時間は５分であった。
また室温から８００℃のヒートサイクルテストを行なったが、１００回まで割れやクラックは見られなかった。
【０１１３】
（実施例５）
実施例１と同じ方法で接合体を作製した。接合に用いたガラスの熱膨張係数だけが９．０×１０^−６／℃と異なるものを用いた。
【０１１４】
側板の端部に形成した電極端子から２００Ｖの電圧で電流を流すことによって円板部表面を７００℃まで昇温した。ウェハ保持部である円板部の温度分布は±０．５℃であった。またフッ素ガス中７００℃で１０００時間曝したが腐食は見られなかった。
【０１１５】
また電源ＯＦＦ後に３０℃以下までの降温に要した時間は４分であった。
また室温から８００℃のヒートサイクルテストを行なったが、１００回まで割れやクラックは見られなかった。
【０１１６】
（実施例６）
実施例１と同じ方法でＷメタライズ基板を１枚、非メタライズ基板を５枚作製した。Ｗメタライズ基板をはさんで非メタライズ基板を上に３枚と下に２枚とを重ね合せて、実施例１と同じ手法で接合した。
側板の端部に形成した電極端子から２００Ｖの電圧で電流を流すことによって円板部表面を７００℃まで昇温した。ウェハ保持部である円板部の温度分布は±０．６℃であった。またフッ素ガス中７００℃で１０００時間曝したが腐食は見られなかった。
【０１１７】
また電源ＯＦＦ後に３０℃以下までの降温に要した時間は９分であった。
また室温から８００℃のヒートサイクルテストを行なったが、３００回以上でも割れやクラックは見られなかった。
【０１１８】
（実施例７）
窒化珪素粉末に焼結助剤としてＹ_２Ｏ_３を５質量％とＡｌ_２Ｏ_３を２質量％添加し、さらにバインダーを添加して分散混合し、焼結上りで１．０ｍｍの厚みになるようにドクターブレード成形をした。これを乾燥させた後、焼結上がりで円板部（ウェハ保持部）φ３００ｍｍ＋側板部５０ｍｍ幅×１００ｍｍ長さのうちわ状になるように金型で２枚打ち抜いた。これらを８００℃の窒素気流中で脱脂し、１７５０℃で４時間焼結した。得られた焼結体の上下面をダイヤモンド砥粒にて研磨した。得られた焼結体の熱伝導率は３０Ｗ／ｍＫ、熱膨張係数は３．０×１０^−６／℃であった。
【０１１９】
Ｗ粉末と焼成助剤をバインダーにて混練して１枚の基板上に印刷した。印刷パターンは、Ｗライン幅０．５ｍｍ、ライン間隔０．５ｍｍのラインパターンであり、これを渦巻状に円板部に形成し、側板部を通して外部電極と接合するように設計した。これを窒素中８００℃で脱脂し、窒素中１６００℃にて焼付けた。また、もう１枚の焼結体上に熱膨張係数が５．０×１０^−６／℃のガラス粉末を印刷した。これを５００℃で脱脂した後、電極を形成した焼結体と重ねて、Ｍｏ製の治具で固定し、重しを載せて６５０℃にて窒素中で接合した。
【０１２０】
側板の端部に形成した電極端子から２００Ｖの電圧で電流を流すことによって円板部表面を７００℃まで昇温した。ウェハ保持部である円板部の温度分布は±４．０℃であった。またフッ素ガス中７００℃で１０００時間曝したが腐食は見られなかった。
【０１２１】
また電源ＯＦＦ後に３０℃以下までの降温に要した時間は７分であった。
また室温から８００℃のヒートサイクルテストを行なったが、３００回以上でも割れやクラックは見られなかった。
【０１２２】
（実施例８）
酸窒化アルミニウム（ＡＬＯＮ）粉末に焼結助剤としてＭｇＯを２質量％添加し、バインダーを添加して分散混合し、１．２ｍｍの厚みになるようにドクターブレード成形をした。これを乾燥させた後、焼結上がりで円板部（ウェハ保持部）φ３００ｍｍ＋側板部５０ｍｍ幅×１００ｍｍ長さのうちわ状になるように金型で２枚打ち抜いた。これらを８００℃の窒素気流中で脱脂し、１７７０℃で４時間焼結した。得られた焼結体の上下面をダイヤモンド砥粒にて研磨した。得られた焼結体の熱伝導率は５０Ｗ／ｍＫ、熱膨張係数は５．０×１０^−６／℃であった。
【０１２３】
Ｗ粉末と焼成助剤をバインダーにて混練して１枚の基板上に印刷した。印刷パターンは、Ｗライン幅０．５ｍｍ、ライン間隔０．５ｍｍのラインパターンであり、これを渦巻状に円板部に形成し、側板部を通して外部電極と接合するように設計した。これを窒素中８００℃で脱脂し、窒素中１６００℃にて焼付けた。また、もう１枚の焼結体上に熱膨張係数が５．０×１０^−６／℃のガラス粉末を印刷した。これを５００℃で脱脂した後、電極を形成した焼結体と重ねて、Ｍｏ製の治具で固定し、重しを載せて６５０℃にて窒素中で接合した。
【０１２４】
側板の端部に形成した電極端子から２００Ｖの電圧で電流を流すことによって円板部表面を７００℃まで昇温した。ウェハ保持部である円板部の温度分布は±５．０℃であった。またフッ素ガス中７００℃で１０００時間曝したが腐食は見られなかった。
【０１２５】
また電源ＯＦＦ後に３０℃以下までの降温に要した時間は８分であった。
室温から８００℃のヒートサイクルテストを行なったが、３００回以上でも割れやクラックは見られなかった。
【０１２６】
（実施例９）
ＺｒＯ_２粉末に焼結助剤としてＹ_２Ｏ_３を２質量％とＣａＯを１質量％添加し、さらにバインダーを添加して分散混合し、焼結上りで１．０ｍｍの厚みになるようにドクターブレード成形をした。これを乾燥させた後、焼結上がりで円板部（ウェハ保持部）φ３００ｍｍ＋側板部５０ｍｍ幅×１００ｍｍ長さのうちわ状になるように金型で２枚打ち抜いた。これらを８００℃の窒素気流中で脱脂し、１４５０℃で４時間焼結した。得られた焼結体の上下面をダイヤモンド砥粒にて研磨した。焼結体の熱伝導率は１０Ｗ／ｍＫ、熱膨張係数は８．５×１０^−６／℃であった。
【０１２７】
Ｗ粉末と焼成助剤をバインダーにて混練して１枚の基板上に印刷した。印刷パターンは、Ｗライン幅０．５ｍｍ、ライン間隔０．５ｍｍのラインパターンであり、これを渦巻状に円板部に形成し、側板部を通して外部電極と接合するように設計した。これを窒素中８００℃で脱脂し、窒素中１６００℃にて焼付けた。また、もう１枚の焼結体上に、熱膨張係数が５．０×１０^−６／℃のガラス粉末を印刷した。これを５００℃で脱脂した後、電極を形成した焼結体と重ねて、Ｍｏ製の治具で固定し、重しを載せて６５０℃にて窒素中で接合した。
【０１２８】
側板の端部に形成した電極端子から２００Ｖの電圧で電流を流すことによって円板部表面を７００℃まで昇温した。ウェハ保持部である円板部の温度分布は±７．０℃であった。
【０１２９】
また電源ＯＦＦ後に３０℃以下までの降温に要した時間は１０分であった。
また室温から８００℃のヒートサイクルテストを行なったが、３００回以上でも割れやクラックは見られなかった。
【０１３０】
（実施例１０）
窒化アルミニウム粉末に焼結助剤としてＹ_２Ｏ_３を５質量％添加し、さらにバインダーを添加して分散混合して乾燥させた後、焼結上がりで円板部（ウェハ保持部）φ３００＋側板部５０ｍｍ幅×１００ｍｍ長さのうちわ状になるように金型プレスで２枚成形した。０．５ｍｍ深さで１．５ｍｍ幅の溝を２ｍｍピッチで渦巻状に形成した。２枚の成形体の渦巻は各々、逆巻で形成し、成形体同士を重ね合せると渦巻パターンが合うようにした。片方の成形体の溝に０．５ｍｍφでコイル巻径１．０ｍｍφのＭｏを渦巻状に這わせて、もう片方の成形体を被せ、１８５０℃にてホットプレス焼結して厚み４ｍｍの焼結体が出来た。焼結体の熱伝導率は１７３Ｗ／ｍＫ、熱膨張係数は４．５×１０^−６／℃であった。
【０１３１】
側板の端部に形成した電極端子から２００Ｖの電圧で電流を流すことによって円板部表面を７００℃まで昇温した。ウェハ保持部である円板部の温度分布は±９．０℃であった。またフッ素ガス中７００℃で１０００時間曝したが腐食は見られなかった。
【０１３２】
また電源ＯＦＦ後に３０℃以下までの降温に要した時間は１５分であった。
また室温から８００℃のヒートサイクルテストを行なったが、１００回までは割れやクラックは見られなかった。
【０１３３】
（実施例１１）
実施例１と同じ方法でＷメタライズ基板を１枚、非メタライズ基板を１枚作製した。Ｗメタライズ基板をはさんで非メタライズ基板とを重ね合せて、ＡｌＮにＹ−Ｃａ−Ｏを３％添加した層を塗布して基板を重ね合わせ、Ｎ_２中で１６００℃で焼成して接合した。メタライズの裏面をウェハ保持面として加熱したところウェハ保持面は７００℃±２．０℃であった。またフッ素ガス中７５０℃で１０００時間曝したが腐食は見られなかった。
【０１３４】
また電源ＯＦＦ後に３０℃以下までの降温に要した時間は２分であった。
また室温から８００℃のヒートサイクルテストを行なったが、３００回までは割れやクラックは見られなかった。
【０１３５】
（実施例１２）
実施例１と同じ方法でＷメタライズ基板を１枚作製した。ＡｌＮにＹｂ−Ｎｄ−Ｃａ−Ｏを３％添加したペーストを塗布し、Ｎ_２中で１６００℃で焼成して保護層を形成した。メタライズの裏面をウェハ保持面として加熱したところウェハ保持面は７００℃±２．５℃であった。またフッ素ガス中７５０℃で１０００時間曝したが腐食は見られなかった。
【０１３６】
また電源ＯＦＦ後に３０℃以下までの降温に要した時間は２分であった。
また室温から８００℃のヒートサイクルテストを行なったが、３００回までは割れやクラックは見られなかった。
【０１３７】
（実施例１３）
実施例１と同じ方法で焼結体を２枚作製した。１枚の焼結体にＭｏペーストを線幅と線間が０．５ｍｍ、０．５ｍｍのパターンとなるように塗布して、窒素（Ｎ_２）中で焼き付けて導電層を形成した以外は、実施例１と同一の条件でウェハ保持体を作製した。このウェハ保持体において、実施例１と同一の条件でウェハ表面の温度分布を測定したところ７００℃±３℃となった。またフッ素ガス中７００℃で１０００時間曝したが腐食は見られなかった。
【０１３８】
また電源ＯＦＦ後に３０℃以下までの降温に要した時間は２分であった。
また室温から８００℃のヒートサイクルテストを行なったが、３００回までは割れやクラックは見られなかった。
【０１３９】
（実施例１４）
実施例１と同じ方法で焼結体を２枚作製した。１枚の焼結体にＡｇ−Ｐｄペーストを線幅と線間が０．５ｍｍ、０．５ｍｍのパターンとなるように塗布して、窒素（Ｎ_２）中で焼き付けて導電層を形成した以外は、実施例１と同一の条件でウェハ保持体を作製した。このウェハ保持体において、実施例１と同一の条件でウェハ表面の温度分布を測定したところ７００℃±５℃となった。またフッ素ガス中７００℃で１０００時間曝したが腐食は見られなかった。
【０１４０】
また電源ＯＦＦ後に３０℃以下までの降温に要した時間は２分であった。
また室温から８００℃のヒートサイクルテストを行なったが、３００回までは割れやクラックは見られなかった。
【０１４１】
（実施例１５）
実施例１と同じ方法で焼結体を２枚作製した。１枚の焼結体にＮｉ−Ｃｒペーストを線幅と線間が０．５ｍｍ、０．５ｍｍのパターンとなるように塗布して、窒素（Ｎ_２）中で焼き付けて導電層を形成した以外は、実施例１と同一の条件でウェハ保持体を作製した。このウェハ保持体において、実施例１と同一の条件でウェハ表面の温度分布を測定したところ７００℃±４℃となった。またフッ素ガス中７００℃で１０００時間曝したが腐食は見られなかった。
【０１４２】
また電源ＯＦＦ後に３０℃以下までの降温に要した時間は２分であった。
また室温から８００℃のヒートサイクルテストを行なったが、３００回までは割れやクラックは見られなかった。
【０１４３】
（実施例１６）〜（実施例２０）
実施例１と同じ方法で、１枚の焼結体と、線幅と線間が０．５ｍｍ、０．５ｍｍのＷのパターンを有する１枚のＷメタライズ基板とを作製した。この焼結体とＷメタライズ基板とを、それぞれ熱膨張係数が２．５×１０^−６／℃、３．０×１０^−６／℃、５．０×１０^−６／℃、７．９×１０^−６／℃、１０×１０^−６／℃のガラスにより、窒素（Ｎ_２）中にて７００℃で接合した。昇温速度目標は３０分／６００℃以内であったが、表２に示すように、それぞれ３５分で割れ、６分で割れ、６分以下で割れ無し、８分で割れ、８０分で割れるという結果が得られた。
【０１４４】
【表２】

【０１４５】
（比較例１）
窒化アルミニウム粉末に焼結助剤としてＹ_２Ｏ_３を５質量％添加し、さらにバインダーを添加して分散混合して乾燥させた後、焼結上がりでφ３００×５ｍｍｔの円板になるように金型プレスで２枚成形した。この上に０．５ｍｍφでコイル巻径５ｍｍφのＭｏを１０ｍｍピッチの渦巻状に這わせて１８５０℃にてホットプレス焼結した。焼結体の熱伝導率は１７３Ｗ／ｍＫ、熱膨張係数は４．５×１０^−６／℃であった。
【０１４６】
円板裏側に８０ｍｍφで肉厚５ｍｍの窒化アルミニウムパイプを拡散接合した。Ｍｏ製の配線をパイプ内に通しＭｏコイルの電極端子に銀ロウ付けした。
【０１４７】
電極端子から２００Ｖの電圧で電流を流すことによって円板部表面を７００℃まで昇温した。ウェハ保持部である円板部の温度分布は±１２．０℃であった。またフッ素ガス中７５０℃で１０００時間曝したが腐食は見られなかった。
【０１４８】
また電源ＯＦＦ後に３０℃以下までの降温に要した時間は４０分であった。
また室温から８００℃のヒートサイクルテストを行なったが、７５回でパイプ接合部にクラックが入っていた。
【０１４９】
このようにして得られたウェハ保持体の構造と、均熱性、降温速度、耐腐食性およびヒートサイクル（Ｈ／Ｃ）の結果とを表３に示す。なお、以下に説明する比較例２および３の結果についても、併せて表３に示す。
【０１５０】
【表３】

【０１５１】
（比較例２）
窒化アルミニウム粉末に焼結助剤としてＹ_２Ｏ_３を５質量％添加し、バインダーを添加して分散混合して焼結上りで１．０ｍｍの厚みになるようにドクターブレード成形をした。これを乾燥させた後、焼結上がりでφ３００ｍｍの円板になるように金型で２枚打ち抜いた。これらを８００℃の窒素気流中で脱脂し、１８００℃で４時間焼結した。得られた焼結体の上下面をダイヤモンド砥粒にて研磨した。焼結体の熱伝導率は１７５Ｗ／ｍＫ、熱膨張係数は４．５×１０^−６／℃であった。
【０１５２】
Ｗ粉末と焼成助剤をバインダーにて混練して１枚の基板上に印刷した。印刷パターンは、Ｗライン幅０．５ｍｍ、ライン間隔０．５ｍｍのラインパターンであり、これを渦巻状に円板部に形成し、中央部裏側に電極端子が来るパターンにした。円板裏側に８０ｍｍφで肉厚５ｍｍのパイプを熱膨張係数が５．０×１０^−６／℃のガラスで接合した。Ｍｏ製の配線をパイプ内に通しＷメタライズの電極端子に銀ロウ付けした。
【０１５３】
電極端子から２００Ｖの電圧で電流を流すことによって円板部表面を７００℃まで昇温した。ウェハ保持部である円板部の温度分布は±１０．０℃であった。またフッ素ガス中７００℃で１０００時間曝したが腐食は見られなかった。
【０１５４】
また電源ＯＦＦ後に３０℃以下までの降温度に要した時間は２０分であった。また室温から８００℃のヒートサイクルテストを行なったが、９０回でパイプ接合部にクラックが入っていた。
【０１５５】
（比較例３）
比較例２と同じ方法で円板接合体を作製した。
【０１５６】
円板裏側に８０ｍｍφで肉厚５ｍｍのＳＵＳ３１０製のパイプを銀ロウで接合付けし、同時にＭｏ製の配線をパイプ内に通しＷメタライズの電極端子に銀ロウ付けした。
【０１５７】
電極端子から２００Ｖの電圧で電流を流すことによって円板部表面を７００℃まで昇温した。ウェハ保持部である円板部の温度分布は±１０．０℃であった。またフッ素ガス中７００℃で１０００時間曝したが腐食は見られなかった。
【０１５８】
また電源ＯＦＦ後に３０℃以下までの降温に要した時間は２５分であった。
また上記降温を１回行なっただけで窒化アルミニウム円板とパイプ接合部にクラックが入っていた。
【０１５９】
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【０１６０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の一および他の局面に従う半導体製造装置用ウェハ保持体では、導電層の本体部分と引出部分とは実質的に同一の平面上に形成されているため、双方を平板よりなる１対のセラミックス基材で挟み込むことで保護することが可能となる、または保護層で被覆することにより導電層を保護することが可能となる。このため、従来例のように引出部分を保護するためにパイプを用いる必要はなくなる。よって、パイプを接合する工程が不要となるため製造が容易となり、パイプ設置による歪の発生もなくなる。
【０１６１】
これにより大口径化して均一加熱が必要なエッチングや成膜用の半導体製造装置のウェハ保持体として、ヒータ機能や静電チャック機能を併せ持つとともに、均熱性が高く、反りが少なく、安価で量産性に優れた製品を製造できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態におけるウェハ保持体を備えた半導体製造装置の構成を概略的に示す断面図である。
【図２】図１の２００−２００線に沿う概略断面図である。
【図３】本発明の一実施の形態におけるウェハ保持体の構成を概略的に示す斜視図である。
【図４】本発明の一実施の形態におけるウェハ保持体の構成を概略的に示す平面図である。
【図５】図４の５００−５００線に沿う概略断面図である。
【図６】図５の矢印６００方向から見た静電チャック用電極の平面図である。
【図７】図５の矢印７００方向から見たプラズマ発生用下部電極の平面図である。
【図８】図５の矢印８００方向から見たヒータの概略平面図である。
【図９】図５の矢印９００方向から見た熱電対挿入用の溝の平面図である。
【図１０】ウェハ保持体の他の支持方法を説明するための断面図である。
【図１１】導電層が２層の場合のウェハ保持体の構成を示す概略断面図である。
【図１２】導電層が１層である場合のウェハ保持体の構成を示す概略断面図である。
【図１３】側板部の端面がつら面であることを説明するための概略断面図である。
【図１４】ガラス層がパターン間にのみ形成された構成を示す概略断面図である。
【図１５】ヒータの発熱部が側板部にまで形成された構成を示す平面図である。
【図１６】ウェハ保持部が多角形状を有していることを説明するための斜視図である。
【図１７】本発明の一実施の形態におけるウェハ保持体を用いた半導体製造装置の他の例を示す概略断面図である。
【図１８】従来のウェハ保持体の構成を示す概略断面図である。
【符号の説明】
１ヒータ、２プラズマ発生用下部電極、３静電チャック用電極、４セラミックス基材、５ガラス層、１０ウェハ保持体。

Claims

導電層と、前記導電層を挟み込む１対のセラミックス基材とを含む、半導体製造装置の真空容器内に設置される半導体製造装置用ウェハ保持体であって、
前記導電層は、前記セラミックス基材のウェハ保持面に対面する本体部分と、外部との接続のために前記本体部分から前記真空容器の外へ前記導電層を引き出すための引出部分とを有し、
前記本体部分と前記引出部分とが実質的に同一の平面上に配置されている、半導体製造装置用ウェハ保持体。
セラミックス基材と、前記セラミックス基材上に形成された導電層と、前記導電層を被覆する保護層とを含む、半導体製造装置の真空容器内に設置される半導体製造装置用ウェハ保持体であって、
前記導電層は、前記セラミックス基材のウェハ保持面に対面する本体部分と、外部との接続のために前記本体部分から前記真空容器の外へ前記導電層を引き出すための引出部分とを有し、
前記本体部分と前記引出部分とが実質的に同一の平面上に配置されている、半導体製造装置用ウェハ保持体。
前記セラミックス基材の材質は、窒化アルミニウム、窒化珪素、酸窒化アルミニウムおよび酸化アルミニウムよりなる群から選ばれる１種以上よりなる、請求項１または２に記載の半導体製造装置用ウェハ保持体。
前記セラミックス基材の熱伝導率が１００Ｗ／ｍＫ以上である、請求項３に記載の半導体製造装置用ウェハ保持体。
前記セラミックス基材の材質は、窒化アルミニウム、窒化珪素、酸窒化アルミニウムおよび酸化アルミニウムよりなる群から選ばれる１種以上よりなり、
前記導電層と前記セラミックス基材との間には介在層があり、前記介在層の材質は、熱膨張係数が３×１０^-6／℃以上８×１０^-6／℃以下のガラスおよび熱膨張係数が３×１０^-6／℃以上６×１０^-6／℃以下の非酸化物セラミックスの少なくともいずれかを含む、請求項１に記載の半導体製造装置用ウェハ保持体。
前記非酸化物セラミックスは、窒化アルミニウムまたは窒化珪素を５０質量％以上含む、請求項５に記載の半導体製造装置用ウェハ保持体。
前記介在層の材質は、イッテルビウムとネオジウムとカルシウムとを含む酸化物、または加熱によりイッテルビウムとネオジウムとカルシウムとを含む酸化物を生ずる化合物を含む、請求項５または６に記載の半導体製造装置用ウェハ保持体。
前記介在層の材質は、イットリウムとアルミニウムとを含む酸化物、または加熱によりイットリウムとアルミニウムとを含む酸化物を生ずる化合物を含む、請求項５または６に記載の半導体製造装置用ウェハ保持体。
前記セラミックス基材の材質は、窒化アルミニウム、窒化珪素、酸窒化アルミニウムおよび酸化アルミニウムよりなる群から選ばれる１種以上よりなり、
前記保護層の材質は、熱膨張係数が３×１０^-6／℃以上８×１０^-6／℃以下のガラスおよび熱膨張係数が３×１０^-6／℃以上６×１０^-6／℃以下の非酸化物セラミックスの少なくともいずれかを含む、請求項２に記載の半導体製造装置用ウェハ保持体。
前記非酸化物セラミックスは、窒化アルミニウムまたは窒化珪素を５０質量％以上含む、請求項９に記載の半導体製造装置用ウェハ保持体。
前記保護層の材質は、イッテルビウムとネオジウムとカルシウムとを含む酸化物、または加熱によりイッテルビウムとネオジウムとカルシウムとを含む酸化物を生ずる化合物を含む、請求項９または１０に記載の半導体製造装置用ウェハ保持体。
前記保護層の材質は、イットリウムとアルミニウムとを含む酸化物、または加熱によりイットリウムとアルミニウムとを含む酸化物を生ずる化合物を含む、請求項９または１０に記載の半導体製造装置用ウェハ保持体。
前記セラミックス基材中には温度検知部を配置するための穴部が形成されている、請求項１〜１２のいずれかに記載の半導体製造装置用ウェハ保持体。
前記１対のセラミックス基材の各々は、前記本体部分を挟み込むウェハ保持部と、前記ウェハ保持部の側面から延びかつ前記引出部分を挟み込む側板部とを有し、前記側板部の幅は、前記ウェハ保持部の幅よりも小さい、請求項１に記載の半導体製造装置用ウェハ保持体。
前記導電層は、少なくとも前記本体部分の材質がＷ、Ｍｏ、Ａｇ、Ｐｄ、Ｐｔ、ＮｉおよびＣｒよりなる群から選ばれる１種以上よりなるよう形成されている、請求項１〜１４のいずれかに記載の半導体製造装置用ウェハ保持体。
前記導電層は、ヒータ、プラズマ発生用電極および静電チャック用電極のいずれかである、請求項１に記載の半導体製造装置用ウェハ保持体。
全体の厚みが５ｍｍ以下である、請求項１〜１６のいずれかに記載の半導体製造装置用ウェハ保持体。
前記導電層はワイヤーである、請求項１７に記載の半導体製造装置用ウェハ保持体。
前記引出部分を挟む前記１対のセラミックス基材の側板部と前記真空容器との間にＯリングが配置されている、請求項１に記載の半導体製造装置用ウェハ保持体。
前記引出部分を挟む前記１対のセラミックス基材の少なくとも一方の側板部には、断熱用のくびれ部が設けられている、請求項１に記載の半導体製造装置用ウェハ保持体。
前記導電層はヒータであり、かつ前記ウェハ保持面に対面する部分と前記側板部の前記１対のセラミックス基材に挟まれる領域とに発熱領域を有する、請求項１６に記載の半導体製造装置用ウェハ保持体。