JP3808234B2 - ウエハ支持部材 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高温雰囲気下においてウエハを支持する静電チャックやサセプタの如きウエハ支持部材に関するものであり、特に半導体装置や液晶の製造工程における、ＰＶＤ、ＣＶＤ等の成膜装置用やエッチング装置用として好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、半導体装置の製造工程において、半導体ウエハ（以下、ウエハと言う）に成膜を施すＰＶＤ、ＣＶＤ等の成膜装置や、ウエハに微細なエッチング加工を施すドライエッチング装置には、ウエハを支持するために静電チャックやサセプタの如きウエハ支持部材が用いられている。
【０００３】
例えば、図５（ａ）（ｂ）に示すウエハ支持部材３１は、静電チャックと呼ばれるもので、円盤状をした板状セラミック体３２からなり、その上面をウエハＷの載置面３２ａとするとともに、板状セラミック体３２中には載置面３２ａ側から順に、プラズマ発生用電極としての１枚の円板状をした内部電極３３と 静電吸着用電極としての２枚の半円状をした内部電極３４をそれぞれ埋設したもので、これらの内部電極３３，３４は、板状セラミック体３２の下面に開口する下穴３２ｂに銀（Ａｇ）及び／又は銅（Ｃｕ）を主体とするロウ材を用いて接合された金属製の外部端子３５，３６とそれぞれ電気的に接続したものがあった（特開平１１−７４３３６号公報参照）。
【０００４】
なお、図５（ｂ）に示す４１は、ウエハ支持部材３１に備えるプラズマ発生用電極と対をなすもう一方のプラズマ発生用の電極であり、これらの電極３３，４１間に高周波電力を印加することでプラズマを発生させるようになっていた。
【０００５】
そして、このウエハ支持部材３１によりウエハＷを保持するには、載置面３２ａ上にウエハＷを載せたあと、外部端子３６間に通電して誘電分極によるクーロン力や微小な漏れ電流によるジョンソン・ラーベック力などの静電吸着力を発現させることにより、ウエハＷを載置面３２ａ上に吸着固定するようになっていた。
【０００６】
なお、図５（ａ）（ｂ）では、内部電極３３としてプラズマ発生用電極と内部電極３４として静電吸着用電極をそれぞれ備えたウエハ支持部材３１の例を示したが、これ以外に、内部電極としてヒータ用電極を備えたサセプタと呼ばれるウエハ支持部材や、ヒータ用電極とプラズマ発生用電極、あるいは静電吸着用電極とヒータ用電極を備えたウエハ支持部材、さらには静電吸着用電極、プラズマ発生用電極、及びヒータ用電極の３つの内部電極を備えたウエハ支持部材などもあり、いずれの内部電極も、板状セラミック体に銀や銅を主体とするロウ材にて接合された外部端子と電気的に接続されるようになっていた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ウエハＷに成膜処理を施すには、処理温度としてウエハＷを１００℃以上の高温に加熱する必要があり、また、エッチング処理においても１００℃以上の高温に加熱されることがあるため、図５に示すウエハ支持部材３１には室温から処理温度の範囲内で熱サイクルが加わることになる。
【０００８】
ところが、このような高温雰囲気下で静電吸着力を発現させるために外部端子３６間に直流電圧を通電し続けると、外部端子３６を板状セラミック体３２に接合するロウ材の構成成分である銀イオンや銅イオンがマイグレーションを起こし、銀イオンや銅イオンが陽極側から陰極側へ移動するといった課題があった。具体的には、外部端子３６間に２５０Ｖの直流電圧を印加すると、外部端子３６間の距離が約１０ｍｍのときには約１０分程度で、外部端子３６間の距離が約５ｍｍのときには約３０秒程でマイグレーションが発生した。
【０００９】
そして、このマイグレーションによって外部端子３６間が導通されて絶縁性が保てなくなると、静電吸着力を発現させることができなくなり、静電チャックとして機能しなくなるといった課題があった。
【００１０】
また、このマイグレーションの問題は、プラズマ発生用電極をなす内部電極３３と電気的に接続された外部端子３５と、静電吸着用電極をなす内部電極３４と電気的に接続された外部端子３６との間にも発生し、両者間の絶縁性が保てなくなるとプラズマを発生させることができなかった。
【００１１】
一方、このようなマイグレーションを防止する方法として、外部端子３５，３６と板状セラミック体３２との接合部を構成するロウ材層を、絶縁性の樹脂膜やニッケル膜で被覆したり、ロウ材としてイオンマイグレーションを起こし易い銀や銅などを含まないロウ材を用いることが考えられるが、樹脂膜を被覆する方法では耐熱温度が低すぎて使用することができず、ニッケル膜を被覆する方法では板状セラミック体３２との熱膨張差が大きいためにニッケル膜が剥離するといった不都合があり、また、銀や銅を含まないロウ材を用いたものでは、ロウ付け温度が高く、ロウ材の剛性も高いために接合部に発生する応力を緩和できず、板状セラミック体３２を破損させる恐れがある、というように、いずれも実用に供するものではなかった。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明は上記課題に鑑み、ウエハが載置される載置面を有する板状セラミック体中に、少なくとも一つの内部電極を有し、該内部電極と電気的に接続される外部端子を、前記板状セラミック体に銀及び／又は銅を含むロウ材を用いて植設してなるウエハ支持部材において、前記外部端子の外周に、該外部端子よりも熱膨張係数が大きなセラミックス、Ｎｉ又はＮｉ合金、或いはＮｉ、Ａｕ、Ｐｔのいずれかを被覆した金属部材よりなる筒状体を取着するとともに、前記筒状体の端部を、前記板状セラミック体の表面に１００℃以上の高温雰囲気下で、前記筒状体を外部端子よりも大きく熱膨張させて気密に密着することを特徴とする。
【００１３】
また、本発明は、前記板状セラミック体の表面で、筒状体の端部が対向する位置に環状溝を形成し、前記筒状体の端部を、前記環状溝の底面より所定距離離間させた位置に配したことを特徴とする。
【００１４】
さらに、本発明は、前記内部電極として、静電吸着用電極、ヒータ用電極、プラズマ発生用電極として用いたことを特徴とする。
【００１５】
なお、本発明において、所定距離とは、高温雰囲気において、筒状体が外部端子よりも大きく熱膨張して板状セラミック体の表面と当接するとともに、筒状体の押圧力によって外部端子が板状セラミック体より外れない程度に密着させることができる距離のことを言う。また、高温雰囲気とは、ウエハに成膜処理やエッチング処理を施す１００℃以上の処理温度のことを言い、その加熱手段としてはウエハ支持部材を直接発熱させたり、間接的にウエハ支持部材を加熱することを含むものである。
【００１６】
【作用】
本発明のウエハ支持部材によれば、静電吸着用電極、ヒータ用電極、プラズマ発生用電極をなす内部電極と電気的に接続され、板状セラミック体の表面に銀及び／又は銅を含むロウ材にて接合された外部端子の外周に、該外部端子よりも熱膨張係数が大きな筒状体を取着するとともに、前記筒状体の端部を、前記板状セラミック体の表面より所定距離離間させた位置に設け、１００℃以上の高温雰囲気下では、筒状体を外部端子よりも大きく熱膨張させて板状セラミック体と気密に密着するように構成したことから、高温雰囲気下において、内部電極への通電を繰り返すことにより、外部端子を接合するロウ材の銀イオンや銅イオンがマイグレーションを起こしたとしても、前記筒状体によってその移動を防ぎ、閉じ込めることができるため、外部端子同士が導通することがなく絶縁性を保つことができる。
【００１７】
その為、本発明のウエハ支持部材を用いれば、板状セラミック体中に埋設する、静電吸着用電極、ヒータ用電極、プラズマ発生用電極としての内部電極へ安定して通電し続けることができる。
【００１８】
また、室温下では、筒状体の端部を板状セラミック体の表面より離間させてあることから、高温雰囲気下で筒状体が板状セラミック体の表面と密着しても、外部端子のロウ付け部に、ロウ付け強度より大きな引張応力が作用することを防ぎ、外部端子の抜けを防止することができる。
【００１９】
さらに、前記筒状体をセラミックス、Ｎｉ又はＮｉ合金、或いはＮｉ、Ａｕ、Ｐｔのいずれかを被覆した金属部材により形成してあることから、腐食性を有するハロゲンガスやプラズマに曝されたとしてもロウ材層や外部端子の腐食を防ぐことができる。
【００２０】
また、本発明によれば、前記板状セラミック体の表面で、筒状体の端部が対向する位置に環状溝を形成し、前記筒状体の端部を、前記環状溝の底面より所定距離離間させた位置に設置したことから、板状セラミック体と筒状体との接触面積を増やして気密性を高めることができるため、マイグレーションの進行を効果的に防ぐことができるとともに、ハロゲンガス等の腐食性ガスやプラズマからのロウ材層や外部端子の腐食も効果的に防ぐことができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について詳述する。
【００２２】
図１（ａ）は本発明のウエハ支持部材の一例を示す斜視図、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ線断面図であり、図２（ａ）は図１（ｂ）の主要部を拡大した室温下での断面図、（ｂ）は図１（ｂ）の主要部を拡大した高温雰囲気下での断面図である。
【００２３】
このウエハ支持部材１は、静電チャックと呼ばれるもので、円盤状をした板状セラミック体２からなり、その上面をウエハＷの載置面２ａとするとともに、板状セラミック体２中には載置面２ａ側から順に、円板状をしたプラズマ発生用電極としての内部電極３と 静電吸着用電極としての内部電極４をそれぞれ埋設したもので、これらの内部電極３，４は、板状セラミック体２の下面に開口する下穴２ｂに銀（Ａｇ）及び／又は銅（Ｃｕ）を主体とするロウ材を用いて接合した金属製の外部端子５，６と電気的に接続されている。
【００２４】
なお、図１（ｂ）において４１は、ウエハ支持部材１に備える内部電極３と対をなすもう一方のプラズマ発生用の電極であり、これらの電極３，４１間に高周波電力を印加することでプラズマを発生させるようになっている。
【００２５】
板状セラミック体２中に埋設する内部電極４は、図３（ａ）に示すように半円状をした２枚の電極４ａを、円を構成するように配置してあり、内部電極４の最外径がウエハＷの外径とほぼ同等あるいは若干大きくすることにより、ウエハＷの全面を均一に吸着固定することができる。
【００２６】
静電吸着用電極をなす内部電極４のパターン形状としては、図３（ａ）に示すパターン形状以外に、例えば図３（ｂ）に示すような扇状をした電極４ａを円を構成するように配置したものや図３（ｃ）に示すようなリング状をした電極４ａを同心円状に配置したものなど、ウエハＷのほぼ全面を均一な吸着力でもって固定できるようなパターン形状であれば良い。
【００２７】
また、プラズマ発生用電極をなす内部電極３の最外径も、ウエハＷの全面に対して均一な密度のプラズマを発生させるために、ウエハＷの外径とほぼ同等あるいは若干大きくすることが良い。そして、これらの内部電極３，４の形態としては、膜、メッシュ、あるいは箔等のいずれの形態であっても構わない。
【００２８】
さらに、外部端子５，６の外周には、図２（ａ）に示すように、外部端子６，（５）よりも熱膨張係数の大きなセラミックス、Ｎｉ又はＮｉ合金、或いはＮｉ、Ａｕ、Ｐｔのいずれかを被覆した金属部材よりなる筒状体８，（７）を取着してあり、筒状体８，（７）の端部は、成膜やエッチングなどの処理を施す高温雰囲気下では、図２（ｂ）に示すように、筒状体８，（７）と板状セラミック体２との熱膨張差によって筒状体８，（７）の端部が板状セラミック体２の下面と気密に密着する程度の距離ｔだけ離間させてある。
【００２９】
なお、筒状体８，（７）の端部を板状セラミック体２の下面より離間させるとは、筒状体８，（７）の端部全体が板状セラミック体２の下面より離れている必要はなく、部分的に板状セラミック体２と当接していても構わない。
【００３０】
筒状体８，（７）の端部を板状セラミック体２の下面より所定距離離間させるにあたっては、外部端子６，（５）の外周に備えるネジ部６ａ（５ａ）と、筒状体８，（７）の内周に備えるネジ部８ａとを螺合させ、ねじの送り量を調整することにより距離ｔを管理するようにしてある。
【００３１】
そして、このウエハ支持部材１によりウエハＷを吸着固定するには、載置面２ａ上にウエハＷを載せた状態で外部端子６間に直流電圧を印加して誘電分極によるクーロン力や微小な漏れ電流によるジョンソン・ラーベック力などの静電吸着力を発現させることにより、ウエハＷを載置面２ａ上に吸着固定することができ、この状態でヒータやランプ等によりウエハ支持部材１を間接的に加熱し、ディポジッション用ガスやエッチング用ガスを供給することにより、ウエハＷに精度の良い成膜処理やエッチング処理を施すことができる。
【００３２】
この時、ウエハ支持部材１はヒータやランプ等により加熱されることで、外部端子６を接合するロウ材の構成成分である銀イオンや銅イオンがマイグレーションを起こして陽極側から陰極側へ向けて板状セラミック体２の下面を移動することになるが、外部端子６の外周に取着された筒状体８は、図２（ｂ）に示すように、高温雰囲気下では外部端子６より大きく熱膨張するとともに、外部端子６の一端が板状セラミック体２にロウ付け固定されているため、板状セラミック体２の表面と気密に密着し、銀イオンや銅イオンの移動を筒状体８内に閉じ込め、陰極側の外部端子６との導通を阻止することができる。
【００３３】
また、マイグレーションは、プラズマ発生用電極をなす内部電極３と電気的に接続された外部端子５と、静電吸着用電極をなす内部電極４と電気的に接続された外部端子６との間にも発生するが、外部端子５の外周にも図２（ａ）に示す筒状体７を取着してあることから、銀イオンや銅イオンの移動を筒状体７内に閉じ込め、両者間の導通を阻止することができる。
【００３４】
このように、本発明によれば、ウエハ支持部材１が高温雰囲気に曝されることにより、外部端子５，６を接合するロウ材の銀イオンや銅イオンがマイグレーションを起こしたとしても、各外部端子５，６間の絶縁性を維持することができるため、長期間にわたり安定した静電吸着力や均一なプラズマを発生させることができ、長寿命のウエハ支持部材１とすることができる。
【００３５】
ただし、筒状体７，８の端部が、板状セラミック体２の下面と当接した際の気密性を高める観点から、筒状体７，８及び板状セラミック体２の各々の当接面は、中心線平均粗さ（Ｒａ）で０．０１〜０．８μｍの面精度に仕上げておくことが好ましい。
【００３６】
また、成膜装置やエッチング装置の構造によっては、ウエハ支持部材１の外部端子５，６がディポジッション用ガスやエッチング用ガス中のハロゲンガスに曝されたり、プラズマに曝されることもあるが、本発明によれば、耐食性や耐プラズマ性の高いセラミックス、Ｎｉ又はＮｉ合金、或いはＮｉ、Ａｕ、Ｐｔのいずれかを被覆した金属部材よりなる筒状体７，８により外部端子５，６の外周を覆ってあることから、外部端子５，６を接合するロウ材層９や外部端子５，６の腐食摩耗を抑えることがきる。
【００３７】
なお、図２（ａ）（ｂ）では、筒状体８，（７）を外部端子６，（５）の外周に取着する手段として、ねじ止めによるものを示したが、予め処理温度や筒状体８，（７）と外部端子６，（５）の熱膨張の度合いを考慮し、筒状体８，（７）を外部端子６，（５）の外周に一体的に接合しておいても構わない。
【００３８】
ところで、このような板状セラミック体２を形成する材質としては、耐摩耗性、耐熱性、耐熱衝撃性、耐プラズマ性、耐食性に優れたものが良く、アルミナ、窒化珪素、サイアロン、窒化アルミニウム、炭化硼素を主成分とするセラミックスを用いることができ、これらの中でも、アルミナ（Ａ１2 Ｏ3 ）の含有量が９９重量％以上で、他の成分としてシリカ（ＳｉＯ2 ）、マグネシア（ＭｇＯ）、カルシア（ＣａＯ）等の焼結助剤を含有するアルミナセラミックスや、窒化アルミニウム（ＡＩＮ）を主成分とし、周期律表第２ａ，３ａ族元素の酸化物を０．５〜１０重量％の範囲で含有する窒化アルミニウム質セラミックス、あるいは窒化アルミニウム（ＡＩＮ）の含有量が９９．８重量％以上である高純度の窒化アルミニウム質セラミックスは、成膜装置やエッチング装置で使用されるハロゲンガス雰囲気下での耐プラズマ性に優れ、好適である。
【００３９】
また、外部端子５，６を形成する材質としては、板状セラミック体２との熱膨張係数が近似したものがよく、Ｍｏ（５．２〜６．５×１０-6／℃）、Ｆｅ−Ｎｉ合金（５．０〜５．５×１０-6／℃）、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｎｉ合金（４．５〜５．０×１０-6／℃）を用いることができる。
【００４０】
さらに、筒状体７，８の材質としては、前述したように、外部端子５，６よりも大きな熱膨張係数を有するセラミックス、Ｎｉ又はＮｉ合金（１０．０〜１４．０×１０-6／℃）、あるいはＮｉ、Ａｕ、Ｐｔのいずれかを被覆した金属部材の中から適宜選択すれば良く、セラミックスとしては、アルミナセラミックス（７．０〜７．９×１０-6／℃）、窒化アルミニウム質セラミックス（４．２〜５．５×１０-6／℃）、炭化硼素質セラミックス（４．０〜４．５×１０-6／℃）等を用いることができる。また、筒状体７，８の形状としては、断面形状が円形、四角形等の多角形、楕円形など様々な形状をとることができる。
【００４１】
ところで、このような図１（ａ）（ｂ）に示すウエハ支持部材１を製造するには、まず板状セラミック体２を構成する前述したセラミックスの粉末に対してバインダーと溶媒を添加して泥しょうを作製し、ドクターブレード法等のテープ成形法により複数枚のセラミックグリーンシートを形成し、このうち１枚のセラミックグリーンシートに導体ペーストを円板状に印刷するとともに、もう１枚のセラミックグリーンシートに導体ペーストを図３（ａ）に示すパターン形状のように印刷したあと積層し、さらに残りのセラミックグリーンシートを重ねて積層する。次いで得られたセラミック積層体を円盤状に切削したあと、各セラミック粉末を焼結させることができる温度で焼成するか、あるいは前記泥しょうを乾燥造粒して顆粒を製作し、一軸加圧成形法や等加圧成形法にて円板状の成形体を成形したあと、導体ペーストを図３（ａ）に示すパターン形状に印刷するか、あるいは図３（ａ）に示すパターン形状を有する箔板を敷設したあと、顆粒を充填して一軸加圧成形法や等加圧成形法にて成形し、さらに導体ペーストを円板状に印刷するか、あるいは円板状の箔板を敷設したあと、顆粒を充填して一軸加圧成形法や等加圧成形法にて成形し、しかるのち各セラミック粉末を焼結させることができる温度で焼成することにより、プラズマ発生用電極をなす内部電極３と静電吸着用電極をなす内部電極４を埋設してなる板状セラミック体２を製作する。
【００４２】
次に、内部電極３が埋設されている側の板状セラミック体２の主面に研磨加工を施して載置面２ａを形成するとともに、他方の主面には内部電極３，４まで貫通する下孔２ｂを設け、下穴２ｂ内にメタライズ処理を施したあと、外周にネジ部５ａ，６ａを有する外部端子５，６を銀や銅を主体とするロウ材を用いてロウ付け固定する。
【００４３】
そして、上記外部端子５，６より熱膨張係数が大きなセラミックス、Ｎｉ又はＮｉ合金、あるいはＮｉ又はＰｔを被覆した金属部材のいずれかよりなる筒状体７，８を外部端子５，６に螺合し、筒状体７、８の端部が板状セラミック体２の下面より所定距離ｔだけ離間するように設置する。具体的には、外部端子５，６と筒状体７，８との熱膨張差が１０×１０-6／℃程度ある時には、所定距離ｔを１００μｍ以下の範囲で設ければ良い。
【００４４】
かくして、図１（ａ）（ｂ）に示すウエハ支持部材１を得ることができる。
【００４５】
次に、本発明の他の実施形態を図４をもって説明する。
【００４６】
この実施形態は、板状セラミック体２の下面で、筒状体８，（７）の端部と対向する位置に環状溝２ｃを形成し、筒状体８，（７）の端部を前記環状溝２ｃの底面より所定距離ｔ離間させて設置したものである。このような構造とすることで板状セラミック体２と筒状体８，（７）との接触面積を増やすことができるため、気密性をよりいっそう高めることができ、マイグレーションの進行を防ぐことができることは勿論のこと、ハロゲンガス等の腐食性ガスやプラズマによるロウ材層９や外部端子６，（５）の腐食を効果的に防ぐことができる。
【００４７】
なお、本発明は、図２や図４に示した構造だけに限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱しない範囲で改良や設計変更できることは言うまでもない。
【００４８】
また、図１では板状セラミック体２中にプラズマ発生用電極をなす内部電極３と静電吸着用電極をなす内部電極４を埋設したウエハ支持部材１を例にとって説明したが、この構造だけに限定されるものではなく、内部電極がヒータ用電極であって直流電圧を印加して使用するウエハ支持部材にも適用することができ、また、この他に静電吸着用電極とヒータ用電極や、ヒータ用電極とプラズマ発生用電極をなす内部電極を備えたウエハ支持部材、さらには静電吸着用電極、ヒータ用電極、及びプラズマ発生用電極の３つの内部電極を備えたウエハ支持部材にも好適に用いることができることは言うまでもない。
【００４９】
【実施例】
ここで、図１に示す本発明のウエハ支持部材１と図５に示す従来のウエハ支持部材３１を試作し、５５０℃の高温に加熱した状態でシリコンウエハを吸着保持させた時に、イオンマイグレーションによる外部端子５，６，３５，３６間の導通の有無について調べる実験を行った。
【００５０】
本実験にあたり、ウエハ支持部材１，３１を構成する板状セラミック体２，３２及び筒状体７，８は、ＡｌＮ含有量が９９．９重量％である熱膨張係数が５×１０-6／℃の窒化アルミニウム質セラミックスにより形成し、板状セラミック体２，３２中に埋設するプラズマ発生用電極としての内部電極３，３３及び静電吸着用電極としての内部電極４，３４はそれぞれタングステン膜により形成した。ただし、内部電極３は円板状とし、内部電極４は図３（ａ）に示すパターン形状とするとともに、板状セラミック体２，３２の外径は２００ｍｍとした。
【００５１】
また、各内部電極３，４と電気的に接続される外部端子５，６，３５，３６は、熱膨張係数が４．７×１０-6／℃であるＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金により形成し、Ｃｕ−Ａｇ−Ｔｉ系のロウ材を用いて各板状セラミック体２，３２にロウ付け固定するとともに、本発明にあっては、外部端子５，６と筒状体７，８との所定距離ｔを５μｍ程度に設定した。
【００５２】
そして、これらのウエハ支持部材１，３１をＰＶＤ装置の真空処理室内にセットし、ウエハ支持部材１，３１中のプラズマ発生用電極をなす内部電極３，３３とプラズマ発生用の電極４１との間に、１３．５６ＭＨｚの高周波電力を印加してプラズマを発生させた状態でフッ素ガスを供給するとともに、別に設けたヒータでもってウエハ支持部材１，３１を５５０℃に間接的に加熱し、外部端子６，３６間に２５０Ｖの直流電圧を印加して載置面２ａ，３２ａ上に載せたシリコンウエハＷを１時間吸着固定させ、イオンマイグレーションによる外部端子５，６，３５，３６間の導通の有無について調べる実験を行った。
【００５３】
この結果、従来のウエハ支持部材３１では、外部端子３５，３６を覆う筒状体を備えておらず、ロウ材層が大気中に露出しているため、外部端子３６間にＣｕイオンのマイグレーションが発生してＣｕの導体層が形成され、実験後には静電吸着力を発現させることができなかった。
【００５４】
また、プラズマ発生用電極と電気的に接続された外部端子３５と静電吸着用電極と電気的に接続された外部端子３６との間にもＣｕイオンのマイグレーションが見られた。
【００５５】
これに対し、本発明のウエハ支持部材１は、マイグレーションの発生は見られたものの、Ｃｕイオンの移動が板状セラミック体２と密着している筒状体７，８により阻止し、外部端子５，６間の導通を防止することができ、実験後においても安定して静電吸着力を発現させることができた。
【００５６】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、ウエハの載置面を有する板状セラミック体中に、少なくとも一つの内部電極を有し、該内部電極と電気的に接続される外部端子を、前記板状セラミック体に銀及び／又は銅を含むロウ材を用いて植設してなるウエハ支持部材において、前記外部端子の外周に、該外部端子よりも熱膨張係数が大きなセラミックス、Ｎｉ又はＮｉ合金、或いはＮｉ、Ａｕ、Ｐｔのいずれかを被覆した金属部材よりなる筒状体を取着するとともに、前記筒状体の端部を、前記板状セラミック体の表面より所定距離離間させた位置に配し、１００℃以上の高温雰囲気下では、筒状体を外部端子よりも大きく熱膨張させて板状セラミック体と気密に密着するように構成したことから、高温雰囲気下において、外部端子を接合するロウ材の銀イオンや銅イオンがマイグレーションを起こして移動したとしても、板状セラミック体に密着した筒状体によりその移動を阻止することができるため、外部端子間の導通を阻止し、絶縁性を保つことができる。
【００５７】
かくして、内部電極が静電吸着用電極である時には、常に安定した静電吸着力を発現してウエハを載置面に精度良く吸着固定することができ、内部電極がヒータ用電極である時には、載置面上のウエハを常に所定の温度に加熱することができ、さらに内部電極がプラズマ発生用電極である時には、常に均一な密度のプラズマを発生させることができるため、このウエハ支持部材を成膜装置やエッチング装置に用いれば、ウエハに対して精度の良い成膜処理やエッチング処理を施すことができる。
【００５８】
また、本発明によれば、前記板状セラミック体の表面で、筒状体の端部が対向する位置に環状溝を形成し、前記筒状体の端部を、前記板状セラミック体の表面に１００℃以上の高温雰囲気下で、前記筒状体を外部端子よりも大きく熱膨張させて気密に密着することから、板状セラミック体と筒状体との接触面積を増やして気密性を高めることができるため、マイグレーションの進行を効果的に防ぐことができるとともに、ハロゲンガス等の腐食性ガスやプラズマからのロウ材層や外部端子の腐食摩耗も効果的に防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明のウエハ支持部材の一例を示す斜視図、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ線断面図である。
【図２】（ａ）は図１（ｂ）の主要部を拡大した室温下での断面図、（ｂ）は図１（ｂ）の主要部を拡大した高温雰囲気下での断面図である。
【図３】（ａ）〜（ｃ）は静電吸着用電極をなす内部電極のさまざまなパターン形状を示す図である。
【図４】本発明の他のウエハ支持部材における主要部を拡大した室温下での断面図である。
【図５】（ａ）は従来のウエハ支持部材の一例を示す斜視図、（ｂ）は（ａ）のＹ−Ｙ線断面図である。
【符号の説明】
１，３１：ウエハ支持部材 ２，３２：板状セラミック体
３，３３：プラズマ発生用電極をなす内部電極 ３ａ．３３ｂ：載置面
３ｂ，３３ｂ：下穴 ４，３４：静電吸着用電極をなす内部電極
５，６，３５，３６：外部端子 ７，８：筒状体 Ｗ：ウエハ
【発明の属する技術分野】
本発明は、高温雰囲気下においてウエハを支持する静電チャックやサセプタの如きウエハ支持部材に関するものであり、特に半導体装置や液晶の製造工程における、ＰＶＤ、ＣＶＤ等の成膜装置用やエッチング装置用として好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、半導体装置の製造工程において、半導体ウエハ（以下、ウエハと言う）に成膜を施すＰＶＤ、ＣＶＤ等の成膜装置や、ウエハに微細なエッチング加工を施すドライエッチング装置には、ウエハを支持するために静電チャックやサセプタの如きウエハ支持部材が用いられている。
【０００３】
例えば、図５（ａ）（ｂ）に示すウエハ支持部材３１は、静電チャックと呼ばれるもので、円盤状をした板状セラミック体３２からなり、その上面をウエハＷの載置面３２ａとするとともに、板状セラミック体３２中には載置面３２ａ側から順に、プラズマ発生用電極としての１枚の円板状をした内部電極３３と 静電吸着用電極としての２枚の半円状をした内部電極３４をそれぞれ埋設したもので、これらの内部電極３３，３４は、板状セラミック体３２の下面に開口する下穴３２ｂに銀（Ａｇ）及び／又は銅（Ｃｕ）を主体とするロウ材を用いて接合された金属製の外部端子３５，３６とそれぞれ電気的に接続したものがあった（特開平１１−７４３３６号公報参照）。
【０００４】
なお、図５（ｂ）に示す４１は、ウエハ支持部材３１に備えるプラズマ発生用電極と対をなすもう一方のプラズマ発生用の電極であり、これらの電極３３，４１間に高周波電力を印加することでプラズマを発生させるようになっていた。
【０００５】
そして、このウエハ支持部材３１によりウエハＷを保持するには、載置面３２ａ上にウエハＷを載せたあと、外部端子３６間に通電して誘電分極によるクーロン力や微小な漏れ電流によるジョンソン・ラーベック力などの静電吸着力を発現させることにより、ウエハＷを載置面３２ａ上に吸着固定するようになっていた。
【０００６】
なお、図５（ａ）（ｂ）では、内部電極３３としてプラズマ発生用電極と内部電極３４として静電吸着用電極をそれぞれ備えたウエハ支持部材３１の例を示したが、これ以外に、内部電極としてヒータ用電極を備えたサセプタと呼ばれるウエハ支持部材や、ヒータ用電極とプラズマ発生用電極、あるいは静電吸着用電極とヒータ用電極を備えたウエハ支持部材、さらには静電吸着用電極、プラズマ発生用電極、及びヒータ用電極の３つの内部電極を備えたウエハ支持部材などもあり、いずれの内部電極も、板状セラミック体に銀や銅を主体とするロウ材にて接合された外部端子と電気的に接続されるようになっていた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ウエハＷに成膜処理を施すには、処理温度としてウエハＷを１００℃以上の高温に加熱する必要があり、また、エッチング処理においても１００℃以上の高温に加熱されることがあるため、図５に示すウエハ支持部材３１には室温から処理温度の範囲内で熱サイクルが加わることになる。
【０００８】
ところが、このような高温雰囲気下で静電吸着力を発現させるために外部端子３６間に直流電圧を通電し続けると、外部端子３６を板状セラミック体３２に接合するロウ材の構成成分である銀イオンや銅イオンがマイグレーションを起こし、銀イオンや銅イオンが陽極側から陰極側へ移動するといった課題があった。具体的には、外部端子３６間に２５０Ｖの直流電圧を印加すると、外部端子３６間の距離が約１０ｍｍのときには約１０分程度で、外部端子３６間の距離が約５ｍｍのときには約３０秒程でマイグレーションが発生した。
【０００９】
そして、このマイグレーションによって外部端子３６間が導通されて絶縁性が保てなくなると、静電吸着力を発現させることができなくなり、静電チャックとして機能しなくなるといった課題があった。
【００１０】
また、このマイグレーションの問題は、プラズマ発生用電極をなす内部電極３３と電気的に接続された外部端子３５と、静電吸着用電極をなす内部電極３４と電気的に接続された外部端子３６との間にも発生し、両者間の絶縁性が保てなくなるとプラズマを発生させることができなかった。
【００１１】
一方、このようなマイグレーションを防止する方法として、外部端子３５，３６と板状セラミック体３２との接合部を構成するロウ材層を、絶縁性の樹脂膜やニッケル膜で被覆したり、ロウ材としてイオンマイグレーションを起こし易い銀や銅などを含まないロウ材を用いることが考えられるが、樹脂膜を被覆する方法では耐熱温度が低すぎて使用することができず、ニッケル膜を被覆する方法では板状セラミック体３２との熱膨張差が大きいためにニッケル膜が剥離するといった不都合があり、また、銀や銅を含まないロウ材を用いたものでは、ロウ付け温度が高く、ロウ材の剛性も高いために接合部に発生する応力を緩和できず、板状セラミック体３２を破損させる恐れがある、というように、いずれも実用に供するものではなかった。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明は上記課題に鑑み、ウエハが載置される載置面を有する板状セラミック体中に、少なくとも一つの内部電極を有し、該内部電極と電気的に接続される外部端子を、前記板状セラミック体に銀及び／又は銅を含むロウ材を用いて植設してなるウエハ支持部材において、前記外部端子の外周に、該外部端子よりも熱膨張係数が大きなセラミックス、Ｎｉ又はＮｉ合金、或いはＮｉ、Ａｕ、Ｐｔのいずれかを被覆した金属部材よりなる筒状体を取着するとともに、前記筒状体の端部を、前記板状セラミック体の表面に１００℃以上の高温雰囲気下で、前記筒状体を外部端子よりも大きく熱膨張させて気密に密着することを特徴とする。
【００１３】
また、本発明は、前記板状セラミック体の表面で、筒状体の端部が対向する位置に環状溝を形成し、前記筒状体の端部を、前記環状溝の底面より所定距離離間させた位置に配したことを特徴とする。
【００１４】
さらに、本発明は、前記内部電極として、静電吸着用電極、ヒータ用電極、プラズマ発生用電極として用いたことを特徴とする。
【００１５】
なお、本発明において、所定距離とは、高温雰囲気において、筒状体が外部端子よりも大きく熱膨張して板状セラミック体の表面と当接するとともに、筒状体の押圧力によって外部端子が板状セラミック体より外れない程度に密着させることができる距離のことを言う。また、高温雰囲気とは、ウエハに成膜処理やエッチング処理を施す１００℃以上の処理温度のことを言い、その加熱手段としてはウエハ支持部材を直接発熱させたり、間接的にウエハ支持部材を加熱することを含むものである。
【００１６】
【作用】
本発明のウエハ支持部材によれば、静電吸着用電極、ヒータ用電極、プラズマ発生用電極をなす内部電極と電気的に接続され、板状セラミック体の表面に銀及び／又は銅を含むロウ材にて接合された外部端子の外周に、該外部端子よりも熱膨張係数が大きな筒状体を取着するとともに、前記筒状体の端部を、前記板状セラミック体の表面より所定距離離間させた位置に設け、１００℃以上の高温雰囲気下では、筒状体を外部端子よりも大きく熱膨張させて板状セラミック体と気密に密着するように構成したことから、高温雰囲気下において、内部電極への通電を繰り返すことにより、外部端子を接合するロウ材の銀イオンや銅イオンがマイグレーションを起こしたとしても、前記筒状体によってその移動を防ぎ、閉じ込めることができるため、外部端子同士が導通することがなく絶縁性を保つことができる。
【００１７】
その為、本発明のウエハ支持部材を用いれば、板状セラミック体中に埋設する、静電吸着用電極、ヒータ用電極、プラズマ発生用電極としての内部電極へ安定して通電し続けることができる。
【００１８】
また、室温下では、筒状体の端部を板状セラミック体の表面より離間させてあることから、高温雰囲気下で筒状体が板状セラミック体の表面と密着しても、外部端子のロウ付け部に、ロウ付け強度より大きな引張応力が作用することを防ぎ、外部端子の抜けを防止することができる。
【００１９】
さらに、前記筒状体をセラミックス、Ｎｉ又はＮｉ合金、或いはＮｉ、Ａｕ、Ｐｔのいずれかを被覆した金属部材により形成してあることから、腐食性を有するハロゲンガスやプラズマに曝されたとしてもロウ材層や外部端子の腐食を防ぐことができる。
【００２０】
また、本発明によれば、前記板状セラミック体の表面で、筒状体の端部が対向する位置に環状溝を形成し、前記筒状体の端部を、前記環状溝の底面より所定距離離間させた位置に設置したことから、板状セラミック体と筒状体との接触面積を増やして気密性を高めることができるため、マイグレーションの進行を効果的に防ぐことができるとともに、ハロゲンガス等の腐食性ガスやプラズマからのロウ材層や外部端子の腐食も効果的に防ぐことができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について詳述する。
【００２２】
図１（ａ）は本発明のウエハ支持部材の一例を示す斜視図、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ線断面図であり、図２（ａ）は図１（ｂ）の主要部を拡大した室温下での断面図、（ｂ）は図１（ｂ）の主要部を拡大した高温雰囲気下での断面図である。
【００２３】
このウエハ支持部材１は、静電チャックと呼ばれるもので、円盤状をした板状セラミック体２からなり、その上面をウエハＷの載置面２ａとするとともに、板状セラミック体２中には載置面２ａ側から順に、円板状をしたプラズマ発生用電極としての内部電極３と 静電吸着用電極としての内部電極４をそれぞれ埋設したもので、これらの内部電極３，４は、板状セラミック体２の下面に開口する下穴２ｂに銀（Ａｇ）及び／又は銅（Ｃｕ）を主体とするロウ材を用いて接合した金属製の外部端子５，６と電気的に接続されている。
【００２４】
なお、図１（ｂ）において４１は、ウエハ支持部材１に備える内部電極３と対をなすもう一方のプラズマ発生用の電極であり、これらの電極３，４１間に高周波電力を印加することでプラズマを発生させるようになっている。
【００２５】
板状セラミック体２中に埋設する内部電極４は、図３（ａ）に示すように半円状をした２枚の電極４ａを、円を構成するように配置してあり、内部電極４の最外径がウエハＷの外径とほぼ同等あるいは若干大きくすることにより、ウエハＷの全面を均一に吸着固定することができる。
【００２６】
静電吸着用電極をなす内部電極４のパターン形状としては、図３（ａ）に示すパターン形状以外に、例えば図３（ｂ）に示すような扇状をした電極４ａを円を構成するように配置したものや図３（ｃ）に示すようなリング状をした電極４ａを同心円状に配置したものなど、ウエハＷのほぼ全面を均一な吸着力でもって固定できるようなパターン形状であれば良い。
【００２７】
また、プラズマ発生用電極をなす内部電極３の最外径も、ウエハＷの全面に対して均一な密度のプラズマを発生させるために、ウエハＷの外径とほぼ同等あるいは若干大きくすることが良い。そして、これらの内部電極３，４の形態としては、膜、メッシュ、あるいは箔等のいずれの形態であっても構わない。
【００２８】
さらに、外部端子５，６の外周には、図２（ａ）に示すように、外部端子６，（５）よりも熱膨張係数の大きなセラミックス、Ｎｉ又はＮｉ合金、或いはＮｉ、Ａｕ、Ｐｔのいずれかを被覆した金属部材よりなる筒状体８，（７）を取着してあり、筒状体８，（７）の端部は、成膜やエッチングなどの処理を施す高温雰囲気下では、図２（ｂ）に示すように、筒状体８，（７）と板状セラミック体２との熱膨張差によって筒状体８，（７）の端部が板状セラミック体２の下面と気密に密着する程度の距離ｔだけ離間させてある。
【００２９】
なお、筒状体８，（７）の端部を板状セラミック体２の下面より離間させるとは、筒状体８，（７）の端部全体が板状セラミック体２の下面より離れている必要はなく、部分的に板状セラミック体２と当接していても構わない。
【００３０】
筒状体８，（７）の端部を板状セラミック体２の下面より所定距離離間させるにあたっては、外部端子６，（５）の外周に備えるネジ部６ａ（５ａ）と、筒状体８，（７）の内周に備えるネジ部８ａとを螺合させ、ねじの送り量を調整することにより距離ｔを管理するようにしてある。
【００３１】
そして、このウエハ支持部材１によりウエハＷを吸着固定するには、載置面２ａ上にウエハＷを載せた状態で外部端子６間に直流電圧を印加して誘電分極によるクーロン力や微小な漏れ電流によるジョンソン・ラーベック力などの静電吸着力を発現させることにより、ウエハＷを載置面２ａ上に吸着固定することができ、この状態でヒータやランプ等によりウエハ支持部材１を間接的に加熱し、ディポジッション用ガスやエッチング用ガスを供給することにより、ウエハＷに精度の良い成膜処理やエッチング処理を施すことができる。
【００３２】
この時、ウエハ支持部材１はヒータやランプ等により加熱されることで、外部端子６を接合するロウ材の構成成分である銀イオンや銅イオンがマイグレーションを起こして陽極側から陰極側へ向けて板状セラミック体２の下面を移動することになるが、外部端子６の外周に取着された筒状体８は、図２（ｂ）に示すように、高温雰囲気下では外部端子６より大きく熱膨張するとともに、外部端子６の一端が板状セラミック体２にロウ付け固定されているため、板状セラミック体２の表面と気密に密着し、銀イオンや銅イオンの移動を筒状体８内に閉じ込め、陰極側の外部端子６との導通を阻止することができる。
【００３３】
また、マイグレーションは、プラズマ発生用電極をなす内部電極３と電気的に接続された外部端子５と、静電吸着用電極をなす内部電極４と電気的に接続された外部端子６との間にも発生するが、外部端子５の外周にも図２（ａ）に示す筒状体７を取着してあることから、銀イオンや銅イオンの移動を筒状体７内に閉じ込め、両者間の導通を阻止することができる。
【００３４】
このように、本発明によれば、ウエハ支持部材１が高温雰囲気に曝されることにより、外部端子５，６を接合するロウ材の銀イオンや銅イオンがマイグレーションを起こしたとしても、各外部端子５，６間の絶縁性を維持することができるため、長期間にわたり安定した静電吸着力や均一なプラズマを発生させることができ、長寿命のウエハ支持部材１とすることができる。
【００３５】
ただし、筒状体７，８の端部が、板状セラミック体２の下面と当接した際の気密性を高める観点から、筒状体７，８及び板状セラミック体２の各々の当接面は、中心線平均粗さ（Ｒａ）で０．０１〜０．８μｍの面精度に仕上げておくことが好ましい。
【００３６】
また、成膜装置やエッチング装置の構造によっては、ウエハ支持部材１の外部端子５，６がディポジッション用ガスやエッチング用ガス中のハロゲンガスに曝されたり、プラズマに曝されることもあるが、本発明によれば、耐食性や耐プラズマ性の高いセラミックス、Ｎｉ又はＮｉ合金、或いはＮｉ、Ａｕ、Ｐｔのいずれかを被覆した金属部材よりなる筒状体７，８により外部端子５，６の外周を覆ってあることから、外部端子５，６を接合するロウ材層９や外部端子５，６の腐食摩耗を抑えることがきる。
【００３７】
なお、図２（ａ）（ｂ）では、筒状体８，（７）を外部端子６，（５）の外周に取着する手段として、ねじ止めによるものを示したが、予め処理温度や筒状体８，（７）と外部端子６，（５）の熱膨張の度合いを考慮し、筒状体８，（７）を外部端子６，（５）の外周に一体的に接合しておいても構わない。
【００３８】
ところで、このような板状セラミック体２を形成する材質としては、耐摩耗性、耐熱性、耐熱衝撃性、耐プラズマ性、耐食性に優れたものが良く、アルミナ、窒化珪素、サイアロン、窒化アルミニウム、炭化硼素を主成分とするセラミックスを用いることができ、これらの中でも、アルミナ（Ａ１2 Ｏ3 ）の含有量が９９重量％以上で、他の成分としてシリカ（ＳｉＯ2 ）、マグネシア（ＭｇＯ）、カルシア（ＣａＯ）等の焼結助剤を含有するアルミナセラミックスや、窒化アルミニウム（ＡＩＮ）を主成分とし、周期律表第２ａ，３ａ族元素の酸化物を０．５〜１０重量％の範囲で含有する窒化アルミニウム質セラミックス、あるいは窒化アルミニウム（ＡＩＮ）の含有量が９９．８重量％以上である高純度の窒化アルミニウム質セラミックスは、成膜装置やエッチング装置で使用されるハロゲンガス雰囲気下での耐プラズマ性に優れ、好適である。
【００３９】
また、外部端子５，６を形成する材質としては、板状セラミック体２との熱膨張係数が近似したものがよく、Ｍｏ（５．２〜６．５×１０-6／℃）、Ｆｅ−Ｎｉ合金（５．０〜５．５×１０-6／℃）、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｎｉ合金（４．５〜５．０×１０-6／℃）を用いることができる。
【００４０】
さらに、筒状体７，８の材質としては、前述したように、外部端子５，６よりも大きな熱膨張係数を有するセラミックス、Ｎｉ又はＮｉ合金（１０．０〜１４．０×１０-6／℃）、あるいはＮｉ、Ａｕ、Ｐｔのいずれかを被覆した金属部材の中から適宜選択すれば良く、セラミックスとしては、アルミナセラミックス（７．０〜７．９×１０-6／℃）、窒化アルミニウム質セラミックス（４．２〜５．５×１０-6／℃）、炭化硼素質セラミックス（４．０〜４．５×１０-6／℃）等を用いることができる。また、筒状体７，８の形状としては、断面形状が円形、四角形等の多角形、楕円形など様々な形状をとることができる。
【００４１】
ところで、このような図１（ａ）（ｂ）に示すウエハ支持部材１を製造するには、まず板状セラミック体２を構成する前述したセラミックスの粉末に対してバインダーと溶媒を添加して泥しょうを作製し、ドクターブレード法等のテープ成形法により複数枚のセラミックグリーンシートを形成し、このうち１枚のセラミックグリーンシートに導体ペーストを円板状に印刷するとともに、もう１枚のセラミックグリーンシートに導体ペーストを図３（ａ）に示すパターン形状のように印刷したあと積層し、さらに残りのセラミックグリーンシートを重ねて積層する。次いで得られたセラミック積層体を円盤状に切削したあと、各セラミック粉末を焼結させることができる温度で焼成するか、あるいは前記泥しょうを乾燥造粒して顆粒を製作し、一軸加圧成形法や等加圧成形法にて円板状の成形体を成形したあと、導体ペーストを図３（ａ）に示すパターン形状に印刷するか、あるいは図３（ａ）に示すパターン形状を有する箔板を敷設したあと、顆粒を充填して一軸加圧成形法や等加圧成形法にて成形し、さらに導体ペーストを円板状に印刷するか、あるいは円板状の箔板を敷設したあと、顆粒を充填して一軸加圧成形法や等加圧成形法にて成形し、しかるのち各セラミック粉末を焼結させることができる温度で焼成することにより、プラズマ発生用電極をなす内部電極３と静電吸着用電極をなす内部電極４を埋設してなる板状セラミック体２を製作する。
【００４２】
次に、内部電極３が埋設されている側の板状セラミック体２の主面に研磨加工を施して載置面２ａを形成するとともに、他方の主面には内部電極３，４まで貫通する下孔２ｂを設け、下穴２ｂ内にメタライズ処理を施したあと、外周にネジ部５ａ，６ａを有する外部端子５，６を銀や銅を主体とするロウ材を用いてロウ付け固定する。
【００４３】
そして、上記外部端子５，６より熱膨張係数が大きなセラミックス、Ｎｉ又はＮｉ合金、あるいはＮｉ又はＰｔを被覆した金属部材のいずれかよりなる筒状体７，８を外部端子５，６に螺合し、筒状体７、８の端部が板状セラミック体２の下面より所定距離ｔだけ離間するように設置する。具体的には、外部端子５，６と筒状体７，８との熱膨張差が１０×１０-6／℃程度ある時には、所定距離ｔを１００μｍ以下の範囲で設ければ良い。
【００４４】
かくして、図１（ａ）（ｂ）に示すウエハ支持部材１を得ることができる。
【００４５】
次に、本発明の他の実施形態を図４をもって説明する。
【００４６】
この実施形態は、板状セラミック体２の下面で、筒状体８，（７）の端部と対向する位置に環状溝２ｃを形成し、筒状体８，（７）の端部を前記環状溝２ｃの底面より所定距離ｔ離間させて設置したものである。このような構造とすることで板状セラミック体２と筒状体８，（７）との接触面積を増やすことができるため、気密性をよりいっそう高めることができ、マイグレーションの進行を防ぐことができることは勿論のこと、ハロゲンガス等の腐食性ガスやプラズマによるロウ材層９や外部端子６，（５）の腐食を効果的に防ぐことができる。
【００４７】
なお、本発明は、図２や図４に示した構造だけに限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱しない範囲で改良や設計変更できることは言うまでもない。
【００４８】
また、図１では板状セラミック体２中にプラズマ発生用電極をなす内部電極３と静電吸着用電極をなす内部電極４を埋設したウエハ支持部材１を例にとって説明したが、この構造だけに限定されるものではなく、内部電極がヒータ用電極であって直流電圧を印加して使用するウエハ支持部材にも適用することができ、また、この他に静電吸着用電極とヒータ用電極や、ヒータ用電極とプラズマ発生用電極をなす内部電極を備えたウエハ支持部材、さらには静電吸着用電極、ヒータ用電極、及びプラズマ発生用電極の３つの内部電極を備えたウエハ支持部材にも好適に用いることができることは言うまでもない。
【００４９】
【実施例】
ここで、図１に示す本発明のウエハ支持部材１と図５に示す従来のウエハ支持部材３１を試作し、５５０℃の高温に加熱した状態でシリコンウエハを吸着保持させた時に、イオンマイグレーションによる外部端子５，６，３５，３６間の導通の有無について調べる実験を行った。
【００５０】
本実験にあたり、ウエハ支持部材１，３１を構成する板状セラミック体２，３２及び筒状体７，８は、ＡｌＮ含有量が９９．９重量％である熱膨張係数が５×１０-6／℃の窒化アルミニウム質セラミックスにより形成し、板状セラミック体２，３２中に埋設するプラズマ発生用電極としての内部電極３，３３及び静電吸着用電極としての内部電極４，３４はそれぞれタングステン膜により形成した。ただし、内部電極３は円板状とし、内部電極４は図３（ａ）に示すパターン形状とするとともに、板状セラミック体２，３２の外径は２００ｍｍとした。
【００５１】
また、各内部電極３，４と電気的に接続される外部端子５，６，３５，３６は、熱膨張係数が４．７×１０-6／℃であるＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金により形成し、Ｃｕ−Ａｇ−Ｔｉ系のロウ材を用いて各板状セラミック体２，３２にロウ付け固定するとともに、本発明にあっては、外部端子５，６と筒状体７，８との所定距離ｔを５μｍ程度に設定した。
【００５２】
そして、これらのウエハ支持部材１，３１をＰＶＤ装置の真空処理室内にセットし、ウエハ支持部材１，３１中のプラズマ発生用電極をなす内部電極３，３３とプラズマ発生用の電極４１との間に、１３．５６ＭＨｚの高周波電力を印加してプラズマを発生させた状態でフッ素ガスを供給するとともに、別に設けたヒータでもってウエハ支持部材１，３１を５５０℃に間接的に加熱し、外部端子６，３６間に２５０Ｖの直流電圧を印加して載置面２ａ，３２ａ上に載せたシリコンウエハＷを１時間吸着固定させ、イオンマイグレーションによる外部端子５，６，３５，３６間の導通の有無について調べる実験を行った。
【００５３】
この結果、従来のウエハ支持部材３１では、外部端子３５，３６を覆う筒状体を備えておらず、ロウ材層が大気中に露出しているため、外部端子３６間にＣｕイオンのマイグレーションが発生してＣｕの導体層が形成され、実験後には静電吸着力を発現させることができなかった。
【００５４】
また、プラズマ発生用電極と電気的に接続された外部端子３５と静電吸着用電極と電気的に接続された外部端子３６との間にもＣｕイオンのマイグレーションが見られた。
【００５５】
これに対し、本発明のウエハ支持部材１は、マイグレーションの発生は見られたものの、Ｃｕイオンの移動が板状セラミック体２と密着している筒状体７，８により阻止し、外部端子５，６間の導通を防止することができ、実験後においても安定して静電吸着力を発現させることができた。
【００５６】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、ウエハの載置面を有する板状セラミック体中に、少なくとも一つの内部電極を有し、該内部電極と電気的に接続される外部端子を、前記板状セラミック体に銀及び／又は銅を含むロウ材を用いて植設してなるウエハ支持部材において、前記外部端子の外周に、該外部端子よりも熱膨張係数が大きなセラミックス、Ｎｉ又はＮｉ合金、或いはＮｉ、Ａｕ、Ｐｔのいずれかを被覆した金属部材よりなる筒状体を取着するとともに、前記筒状体の端部を、前記板状セラミック体の表面より所定距離離間させた位置に配し、１００℃以上の高温雰囲気下では、筒状体を外部端子よりも大きく熱膨張させて板状セラミック体と気密に密着するように構成したことから、高温雰囲気下において、外部端子を接合するロウ材の銀イオンや銅イオンがマイグレーションを起こして移動したとしても、板状セラミック体に密着した筒状体によりその移動を阻止することができるため、外部端子間の導通を阻止し、絶縁性を保つことができる。
【００５７】
かくして、内部電極が静電吸着用電極である時には、常に安定した静電吸着力を発現してウエハを載置面に精度良く吸着固定することができ、内部電極がヒータ用電極である時には、載置面上のウエハを常に所定の温度に加熱することができ、さらに内部電極がプラズマ発生用電極である時には、常に均一な密度のプラズマを発生させることができるため、このウエハ支持部材を成膜装置やエッチング装置に用いれば、ウエハに対して精度の良い成膜処理やエッチング処理を施すことができる。
【００５８】
また、本発明によれば、前記板状セラミック体の表面で、筒状体の端部が対向する位置に環状溝を形成し、前記筒状体の端部を、前記板状セラミック体の表面に１００℃以上の高温雰囲気下で、前記筒状体を外部端子よりも大きく熱膨張させて気密に密着することから、板状セラミック体と筒状体との接触面積を増やして気密性を高めることができるため、マイグレーションの進行を効果的に防ぐことができるとともに、ハロゲンガス等の腐食性ガスやプラズマからのロウ材層や外部端子の腐食摩耗も効果的に防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明のウエハ支持部材の一例を示す斜視図、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ線断面図である。
【図２】（ａ）は図１（ｂ）の主要部を拡大した室温下での断面図、（ｂ）は図１（ｂ）の主要部を拡大した高温雰囲気下での断面図である。
【図３】（ａ）〜（ｃ）は静電吸着用電極をなす内部電極のさまざまなパターン形状を示す図である。
【図４】本発明の他のウエハ支持部材における主要部を拡大した室温下での断面図である。
【図５】（ａ）は従来のウエハ支持部材の一例を示す斜視図、（ｂ）は（ａ）のＹ−Ｙ線断面図である。
【符号の説明】
１，３１：ウエハ支持部材 ２，３２：板状セラミック体
３，３３：プラズマ発生用電極をなす内部電極 ３ａ．３３ｂ：載置面
３ｂ，３３ｂ：下穴 ４，３４：静電吸着用電極をなす内部電極
５，６，３５，３６：外部端子 ７，８：筒状体 Ｗ：ウエハ
Claims (3)
- ウエハが載置される載置面を有する板状セラミック体中に、少なくとも一つの内部電極を有し、該内部電極と電気的に接続される外部端子を、前記板状セラミック体の表面に銀及び／又は銅を含むロウ材を用いて植設してなるウエハ支持部材において、前記外部端子の外周に、該外部端子よりも熱膨張係数が大きなセラミックス、Ｎｉ又はＮｉ合金、或いはＮｉ、Ａｕ、Ｐｔのいずれかを被覆した金属部材よりなる筒状体を取着するとともに、前記筒状体の端部を、前記板状セラミック体の表面に１００℃以上の高温雰囲気下で、前記筒状体を外部端子よりも大きく熱膨張させて気密に密着することを特徴とするウエハ支持部材。
- 前記板状セラミック体の表面で、筒状体の端部が対向する位置に環状溝が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のウエハ支持部材。
- 前記内部電極が、静電吸着用電極、ヒータ用電極、プラズマ発生用電極のいずれかであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のウエハ支持部材。
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