JP4436575B2 - ウエハ支持部材及びその製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プラズマ発生機構を備えたサセプタや、静電吸着機構を備えた静電チャック等のウエハ支持部材に関するものであり、特に半導体ウエハや液晶用基板などのウエハを保持し、ウエハに成膜処理を施す成膜装置やエッチング処理を施すエッチング装置に好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、半導体装置や液晶装置などの製造工程においては、半導体ウエハや液晶用ガラス基板などのウエハにエッチング処理や成膜処理を施すため、ウエハをウエハ支持部材にて保持することが行われており、このような支持部材としては、ウエハの反りを防ぐために強制的に吸着保持させる静電吸着機構を備えたものや、成膜やエッチング特性を高めるためのプラズマ発生機構を備えたものがあった。
【０００３】
図４（ａ）（ｂ）に従来のウエハ支持部材の一例を示すように、このウエハ支持部材３１は、円盤状をなし、その外周に鍔部を有する板状セラミック体３３の上面を、ウエハＷを載せる載置面３２とするとともに、上記板状セラミック体３３中の載置面３２側近傍には、その平面形状が円形をした内部電極３６を埋設するとともに、上記板状セラミック体３３の鍔部中には、その平面形状がリング形状をした内部電極３７を埋設してあり、各内部電極３６，３７はそれぞれ板状セラミック体３３の下面に接合された給電端子３４，３５と電気的に接続したものがあった。
【０００４】
そして、このウエハ支持部材３１を静電チャックとして用いる場合、設置面３２にウエハＷを載せ、ウエハＷと静電吸着用電極としての内部電極３６との間に直流電圧を印加すると、ウエハＷと内部電極３６との間に誘電分極によるクーロン力や電荷移動によるジョンソン・ラーベック力等の静電吸着力が発現するため、ウエハＷを設置面３２に強制的に吸着固定させることができ、また、内部電極３７にも電圧を引加することにより、静電吸着力によってウエハ支持部材３１の周辺に浮遊しているパーティクルを吸着させ、集塵することができるようになっていた。
【０００５】
また、ウエハ支持部材３１をプラズマ発生機構を備えたサセプタとして用いる場合、載置面３２にウエハＷを載せ、載置面３２の上方に配置された別の上部電極（不図示）と内部電極３６との間に高周波電圧を印加してプラズマを発生させることにより、ウエハＷに対してプラズマを照射するようになっており、また、上部電極と内部電極３７との間にも高周波電極を引加してプラズマを発生させることにより、ウエハＷの外周部で失われがちであったプラズマ密度の不均一を防止し、ウエハＷの全面に対して均一なプラズマ密度を有するプラズマを照射することができるようになっていた。
【０００６】
ところが、このウエハ支持部材３１をチャンバーに組み込む際には、各給電端子３４，３５ごとに真空シールが必要であったり、また、内部電極３７の給電端子３５がウエハ支持部材３１の外周部に位置するため、ウエハ支持部材３１の中央に給電端子３４，３５を集中させた装置には用いることができないといった不都合があった。
【０００７】
そこで、板状セラミック体３２中の内部電極３６と内部電極３７との導通を図り、内部電極３７への通電を内部電極３６の給電端子３４に兼用させることが提案されていた。
【０００８】
例えば、図５に示す構造は、板状セラミック体３３中に埋設された金属メッシュや金属箔からなる内部電極３６と内部電極３７との導通を図るのにワイヤ３８を用いたものである。
【０００９】
また、図６に示す構造は、板状セラミック体３３中に埋設された金属メッシュや金属箔からなる内部電極３６と内部電極３７との導通を図るのに中実の金属棒３９を用いたものである。
【００１０】
さらに、図７に示す構造は、板状セラミック体３３中に、直径５００μｍ以下の複数のビアホール導体４０と、円盤状の導体層からなる電極パッド４１とを交互に積み重ねて形成した導通部を設け、内部電極３６と内部電極３７との導通を図ったものである。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、図５に示す構造を有する板状セラミック体３３を製作するには、ワイヤ３８を介して接続した内部電極３６と内部電極３７を埋設してなるセラミック成形体をホットプレス法等の手段を用いて焼結させることにより製作されるのであるが、加圧時にセラミック粉体が流動することに伴うワイヤ３８の変形や焼成時におけるセラミック粉体の収縮によるワイヤ３８の変形等によってワイヤ３８が断線し、内部電極３７の通電が行えなくなるといった課題があった。
【００１２】
また、図６に示す構造を有する板状セラミック体３３を製作するには、中実の金属棒３９が用いられるため、板状セラミック体３３との熱膨張差の小さな材質を用いたとしても、板状セラミック体３３と金属棒３９との界面に大きな熱応力が発生し易いものであった。しかも、板状セラミック体３３を成形する際には、金属棒３９の周囲が他の部分と比較してセラミックスの充填密度が疎になり易く、金属棒３９周囲の強度が他の部分と比較して低かった。
【００１３】
その為、熱が加わる環境下で使用すると、金属棒３９周囲の強度が低下していることと、熱応力の作用によって板状セラミック体３３が破損するといった恐れがあった。
【００１４】
さらに、図７に示す構造を有する板状セラミック体３３を製作するには、ビアホール導体４０を備えたセラミックグリーンシートと、電極パッド４１を備えたセラミックグリーンシートと、内部電極３６，３７を備えたセラミックグリーンシートと、何も形成されていないセラミックグリーンシートとをそれぞれ図７に示すような構造となるように所定の順序で積み重ねて形成したセラミック成形体を焼成することにより製作するのであるが、ビアホール導体４０と内部電極３６，３７や電極パッド４１との接触面積を大きくすることができないため、例えばプラズマ発生させるために内部電極３６，３７に高周波電力を印加すると、ビアホール導体４０と内部電極３６，３７との接触部や、ビアホール導体４０と電極パッド４１との接触部が発熱したり、高周波により励起されるプラズマが不均一となり、また、静電吸着力を発現させるために内部電極３６，３７に直流電圧を印加すると、内部電極３７によるパーティクルの集塵特性が低下するといった課題があった。
【００１５】
即ち、ビアホール導体４０と内部電極３６，３７や電極パッド４１との接触面積を大きくするためにビアホール導体４０の径を５００μｍ以上にすると、焼成時のビアホール導体４０と板状セラミック体３３の収縮差により欠陥が発生するため、５００μｍ以上の径を有するビアホール導体４０を形成することができず、また、ビアホール導体４０の数を多くすると、導通部周囲のセラミックスの強度が低下するため、熱が加わる環境下で使用すると、導通部周囲の強度低下や熱応力によって板状セラミック体３３が破損するといった恐れがあった。
【００１６】
【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、請求項１に係る発明は、ウエハ支持部材を形成する板状セラミック体の異なる深さに２つ以上の内部電極と、これら内部電極間の導通を図る通電部を埋設し、上記通電部は筒状体とし、この筒状体の両端がそれぞれ内部電極と接して電気的に接続されるようにしたことを特徴とする。
【００１７】
請求項２に係る発明は、上記通電部を形成する筒状体の厚みが５０〜１０００μｍで、かつ内部電極間の抵抗値が０．１Ω以下であることを特徴とする。
【００１８】
請求項３に係る発明は、上記内部電極が、静電吸着用電極及び／又はプラズマ発生用電極であることを特徴とする。
【００１９】
請求項４に係る発明は、板状セラミック成形体の上下面を貫通する貫通孔に導体ペーストを介して上記板状セラミック成形体と同種のセラミックスからなる柱状セラミック成形体を埋入し、次いで上記柱状セラミック成形体を覆うように上記板状セラミック成形体の上下面にそれぞれ内部電極を設けた後、これら内部電極をそれぞれ覆うように上記板状セラミック成形体の上下面に、該板状セラミック成形体と同種のセラミックスからなる薄肉セラミック成形体を積層して焼成一体化することにより、異なる深さに２つ以上の内部電極と、これら内部電極間の導通を図る通電部を埋設した板状セラミック体を製作し、しかる後、上記板状セラミック体の一方の主面を研磨してウエハの載置面を形成することによりウエハ支持部材を製造することを特徴とする。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について説明する。
【００２１】
図１は本発明のウエハ支持部材の一例を示す図で、（ａ）はその斜視図、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ線断面図であり、また、図２は図１（ｂ）のＺ部を拡大した断面図である。
【００２２】
このウエハ支持部材１は、円盤状をなし、その外周に鍔部５を有する板状セラミック体３の上面を、ウエハＷを載せる載置面２とするとともに、上記板状セラミック体３中の載置面２側近傍には、その平面形状が円形をした内部電極６を埋設するとともに、上記板状セラミック体３の鍔部５中には、その平面形状がリング形状をした内部電極７を埋設してあり、内部電極６と内部電極７とは板状セラミック体３中において筒状体をした通電部８と接し電気的に接続されており、また、内部電極６は板状セラミック体３の下面中央に接合された給電端子４と電気的に接続してある。
【００２３】
そして、このウエハ支持部材１を静電チャックとして用いる場合、設置面２にウエハＷを載せ、ウエハＷと静電吸着用電極としての内部電極６との間に直流電圧を印加すると、ウエハＷと内部電極６との間に誘電分極によるクーロン力や電荷移動によるジョンソン・ラーベック力等の静電吸着力が発現するため、ウエハＷを設置面２に強制的に吸着固定させることができ、また、内部電極７にも電圧が引加されるため、静電吸着力によってウエハ支持部材１の周辺に浮遊しているパーティクルを鍔部５の表面に吸着させ、集塵することができ、また、ウエハ支持部材１をプラズマ発生機構を備えたサセプタとして用いる場合、載置面２にウエハＷを載せ、載置面２の上方に配置された別の上部電極（不図示）と内部電極６との間に高周波電圧を印加してプラズマを発生させることにより、ウエハＷに対してプラズマを照射することができ、また、上部電極と内部電極７との間にも高周波電が引加されるためにプラズマを発生させることにより、ウエハＷの外周部で失われがちであるプラズマ密度の不均一を防止し、ウエハＷの全面に対して均一なプラズマ密度を有するプラズマを照射することができる。
【００２４】
そして、本発明のウエハ支持部材１によれば、板状セラミック体３中の異なる深さに埋設された２つの内部電極６，７間の導通を図る通電部８を筒状体とし、その開口端部全体が各内部電極６，７と当接させることができるため、各内部電極６，７との接触面積を大きくすることができるとともに、通電部８をなす筒状体の内側と外側のセラミックスが同種のものであり、また、筒状体からなる通電部８は厚みを薄くすることができるため、焼成時や加熱されるような雰囲気下で使用されたとしても、通電部８と板状セラミック体３との間に作用する応力を抑えることができるため、板状セラミック体３が破損するようなことがなく、簡単な構造で長期間にわたって確実な通電を実現することができる。
【００２５】
ところで、板状セラミック体３を形成する材質としては、アルミナ、窒化珪素、窒化アルミニウムを主成分とするセラミック焼結体を用いることができ、例えば、窒化アルミニウム質焼結体であれば、窒化アルミニウム９０〜９８重量％、Ｙ2Ｏ3に代表される希土類元素酸化物を２〜６重量％、アルミナを０．５〜２重量％、さらにＣａＯを０〜１重量％含有するものを用いれば、優れた熱伝導率を有する板状セラミック体３を得ることができ、また、アルミナ質焼結体であれば、アルミナ９８〜９９．８重量％、ＭｇＯ０．２〜２重量％、ＳｉＯ2０〜１．０重量％を含有するものを用いれば、ハロゲンガスに対する耐食性に優れた板状セラミック体３を得ることができる。
【００２６】
また、内部電極６，７や導通部８は、板状セラミック体３との熱膨張差が近似した材質を用いることが良く、例えば、タングステン、モリブデン、チタン、白金等の金属やその合金を用いることができる。また、内部電極６，７や導通部８は同一材質により形成することが好ましい。
【００２７】
さらに、前述したように、焼成時や加熱されるような雰囲気下で導通部８周辺に発生する熱応力を緩和するためには、導通部８を形成する筒状体の厚みｔを５０〜１０００μｍとすることが重要である。
【００２８】
ここで、通電部８をなす筒状体の厚みｔを５０〜１０００μｍとしたのは、この厚みｔを５０μｍ未満とすることは製造上難しいからであり、逆に厚みｔが１０００μｍを超えると、後述する製造方法との関係により通電部８周辺に未焼結部が生じて部分的に強度が低下したり、通電部８の比抵抗が上昇して電極としての信頼性が低下するからである。
【００２９】
即ち、通電部８は、図３（ｂ）に示すように、未焼成の板状セラミック成形体２０に貫通孔２１を形成し、この貫通孔２１の内壁面に導体ペースト２２を塗布した後、貫通孔２１に上記板状セラミック成形体２０と同種のセラミックスからなる未焼成の柱状セラミック成形体１９を挿入し、貫通孔２１と柱状セラミック成形体１９との隙間に充填された導体ペースト２４を焼結させることにより製造するのであるが、導体ペースト２２中には有機成分が含有されており、この有機成分は焼成時に貫通孔２１周囲のセラミック中に拡散し、通電部８をなす筒状体の厚みｔが厚くなると、その分セラミック中に拡散する有機成分の量も増加することになる。そして、通電部８をなす筒状体の厚みｔが１０００μｍを超えると、通電部８周囲のセラミック中には多量の有機成分が拡散することになるために未焼結部分として残ってしまうとともに、通電部８の比抵抗が上昇してしまうからである。
【００３０】
また、内部電極６，７に高周波電力や直流電圧を安定して印加するには、内部電極６，７と通電部８間の抵抗値を０．１Ω以下とすることが必要であり、上記寸法範囲の通電部８を前述した材料にて形成することにより得ることができる。
【００３１】
なお、本実施形態では、通電部８の形状として筒状体をしたものを用いたが、その平面形状については特に限定するものではなく、円形、楕円形、多角形などさまざまな平面形状をとることができる。
【００３２】
次に、図１及び図２に示すウエハ支持部材の製造方法について説明する。
【００３３】
まず、未焼成の板状セラミック成形体２０を用意し、その主面より切削バイトを用いたヘリカル加工にて、図３（ａ）に示すような貫通孔２１を穿孔する。ここで、貫通孔２１の平面形状としては特に限定するものではなく、円形や楕円形あるいは多角形をしたものでも構わない。また、後述するように、貫通孔２１中への柱状セラミック成形体１９の挿入を容易するため、貫通孔２１の開口部にテーパーを設けても構わない。
【００３４】
次に、この貫通孔２１に通電部８となる導体ペースト２２を塗布あるいは充填したあと、図３（ｂ）に示すように、板状セラミック成形体２０と同種のセラミックスからなる柱状セラミック成形体１９を挿入する。この時、柱状セラミック成形体１９の寸法は、貫通孔２１より小径とし、焼成後においては、貫通孔２１と柱状セラミック成形体１９との間隔、即ち焼成後における筒状体の厚みｔが５０〜１０００μｍとなるようにしておく。
【００３５】
なお、柱状セラミック成形体１９を貫通孔２１に挿入するにあたり、柱状セラミック成形体１９と貫通孔２１との間隔を一定にするため、該間隔に相当する複数本のピンを柱状セラミック成形体１９と貫通孔２１との隙間に挿入するか、あるいは他の方法として、貫通孔２１の内壁面あるいは柱状セラミック成形体１９の外壁面に、間隔に相当する複数の突起を形成しておいても構わない。
【００３６】
しかる後、図３（ｃ）に示すように、板状セラミック成形体２０の表面に、導体ペースト膜２５を内部電極６，７の形状に敷設するか、あるいはメッシュやパンチングメタル等のバルク体を配置し、バルク体と貫通孔２１中の導体ペーストとの接点に、導体ペーストを塗布して接触させ、その後、図３（ｄ）に示すように、板状セラミック成形体２０と同質のセラミックスからなる薄肉セラミック成形体２３を重ねてゴム型でくるみ、冷間静水圧プレスを施したあと焼成するか、あるいはホットプレスすることにより、図１に示すように、内部電極６，７と筒状体をした通電部８を埋設してなり、通電部８の開口端部が内部電極６，７と接した状態で電気的に接続された板状セラミック体３を製作する。
【００３７】
その後、内部電極６が埋設されている側の板状セラミック体３の表面を研磨してウエハＷの設置面２を形成し、該設置面２と内部電極６との距離を０．１〜１．５ｍｍとすることにより本発明のウエハ支持部材１を得ることができる。
【００３８】
以上のような方法にて製造することにより、通電部８周囲のセラミックスは他の部分と同程度に充分に緻密化されていることから、焼成後において通電部８周囲の強度低下を生じることがなく、また簡単な構造で内部電極６，７間の導通を確実にとることができる通電部を容易に製造することができる。
【００３９】
【実施例】
（実施例１）
図２に示す通電部８を有する本発明のウエハ支持部材１と、図５，６，７に示す通電部を有する従来のウエハ支持部材３１とをそれぞれ２０個ずつ用意し、熱サイクル試験を行った後、各通電部８にて接続された内部電極６，７，３６，３７間の抵抗値の劣化状況について調べる実験を行った。
【００４０】
まず、各ウエハ支持部材１，３１の製法について説明する。
【００４１】
図２に示す通電部８を有する本発明のウエハ支持部材は、外径２５０ｍｍ、厚み１５．５ｍｍの窒化アルミニウムからなる板状セラミック成形体２０に、直径５ｍｍ、深さ５ｍｍの貫通孔２１を穿孔し、この貫通孔２１の内壁面にタングステンの導体ペースト２２を塗布した後、外径５．０ｍｍ、長さ４．７５ｍｍの窒化アルミニウムからなる柱状セラミック成形体１９を貫通孔２１の内壁面と接触しないように挿入し、溢れ出た導体ペースト２２を除去した。次に、貫通孔２１を覆うように板状セラミック成形体２０の表面に、導体ペースト２５を０．０５ｍｍの厚みにスクリーン印刷したあと、外径２５０ｍｍ、厚み１０ｍｍの窒化アルミニウムからなる薄肉セラミック成形体２３を２枚、表裏から重ね、静水圧プレスを施すことにより一体化し、一体化した薄肉セラミック成形体の表面を切削加工して全体厚みを２８ｍｍとした後、１９００℃の窒素雰囲気中で焼結することにより、外径２００ｍｍ、厚み１７．８ｍｍの円盤状をなし、内部に内部電極６，７と、筒状体をした通電部８を埋設してなる板状セラミック体３を製作した。また、この板状セラミック体３を切断し、内部に埋設されている筒状の通電部８の寸法を測定したところ、外径が約４ｍｍ、高さが約４ｍｍ、厚みが約０．２５ｍｍであった。
【００４２】
次いで、内部電極６が埋設されている側の板状セラミック体３の表面に研削加工を施して設置面２を形成し、設置面２から内部電極６までの距離を０．５ｍｍとすることにより本発明のウエハ支持部材１，３１を製作した。
【００４３】
また、図５，６に示す通電部を有する従来のウエハ支持部材３１は、モリブデン製のメッシュからなる内部電極３６，３７と、線径が０．５ｍｍ、長さが６ｍｍのモリブデン製のワイヤ３８からなる通電部を用いたもの（図５）と、外径２ｍｍ、長さが５ｍｍのモリブデン製の中実金属棒３９で接続したもの（図６）を型の所定位置にセットし、型内に窒化アルミニウム粉末を充填した後、ホットプレスにて焼成することにより、外径２００ｍｍ、厚み１７．８ｍｍの円盤状をなし、内部に内部電極３６，３７と、ワイヤ３８又は金属棒３９を埋設してなる板状セラミック体３３を製作した。
【００４４】
次いで、内部電極３６が埋設されている側の板状セラミック体３３の表面に研削加工を施して設置面３２を形成し、設置面３２から内部電極３６までの距離を０．５ｍｍとすることにより従来のウエハ支持部材３１を製作した。
【００４５】
さらに、図７に示す通電部を有する従来のウエハ支持部材３１は、ビアホール導体４０を備えた窒化アルミニウムのグリーンシートと、電極パッド４１を備えた窒化アルミニウムのグリーンシートと、内部電極３６，３７を備えた窒化アルミニウムのグリーンシートと、何も形成されていない窒化アルミニウムのグリーンシートとをそれぞれ図７に示すような構造となるように所定の順序で積み重ねて形成した積層体を、１９００℃の窒素雰囲気下で焼結することにより、外径２００ｍｍ、厚み１７．８ｍｍの円盤状をなし、内部に内部電極３６，３７と、ビアホール導体４０及び電極パッド４１とからなる通電部を埋設してなる板状セラミック体３３を製作した。なお、内部電極３６，３７、ビアホール導体４０、パッド４１はいずれもタングステンを用いた。
【００４６】
次いで、内部電極３６が埋設されている側の板状セラミック体３３の表面に研削加工を施して設置面３２を形成し、設置面３２から内部電極３６までの距離を０．５ｍｍとすることにより従来のウエハ支持部材３１を製作した。
【００４７】
そして、これらのウエハ支持部材１，３１を給電端子４，３４の接合部の温度が６００℃となるように外部熱源で加熱した後、６００℃の温度で１０分間保持し、冷風機で常温まで急冷させるサイクルを１サイクルとする熱サイクル試験を施し、５０サイクル及び２００サイクル後の内部電極６，７，３６，３７間の抵抗変化を測定した。
【００４８】
その結果を表１に示す。
【００４９】
【表１】
【００５０】
この結果、図５，６に示す通電部を有する従来のウエハ支持部材３１は、ワイヤ３８や金属棒３９の接続部が、内部電極３６を貫通しているため、図５のウエハ支持部材３１においては２０個中４個が、図６のウエハ支持部材３１においては２０個中６個において、ワイヤ３８や金属棒３９の接続部が載置面３２より露出し、載置面３２と内部電極３６の絶縁を保てなかった。
【００５１】
また、熱サイクル試験前における内部電極３６，３７間の抵抗値が０．１Ωを超えたものは、図５のウエハ支持部材３１が４個、図６のウエハ支持部材３１が７個も発生し、２０サイクル後における抵抗値の変動が１０％以下であったものは、図５のウエハ支持部材３１で４個、図６のウエハ支持部材３１で９個しか残らなかった。
【００５２】
また、図７に示す通電部を有する従来のウエハ支持部材３１では、２０個全てが載置面３２から内部電極３６までの良好な絶縁を示したが、熱サイクル試験前の内部電極３６，３７間の抵抗値が０．１Ωを超えたものが１個発生し、２０サイクル後における抵抗値の変動が１０％以下であったものは１６個であった。
【００５３】
これに対し、図２に示す通電部８を有するウエハ支持部材１は、２０個全ての試料において載置面２から内部電極６までの良好な絶縁が得られ、内部電極６，７間の抵抗値も０．１Ωを超えるものはなく、また２０サイクルの熱サイクル試験後でも内部電極６，７間の抵抗値が０．１Ωを超えるものはなく、歩留り良く製造でき、信頼性の点で優れていた。
（実施例２）
そこで、実施例１における本発明のウエハ支持部材１において、通電部８をなす筒状体の厚みｔを異ならせた時の板状セラミック体３の破損の有無について調べる実験を行った。
【００５４】
結果を表２に示した。
【００５５】
【表２】
【００５６】
この結果、通電部８をなす筒状体の厚みｔが１０００μｍを超えると、通電部８周囲のセラミックスにクラックが発生したのに対し、通電部８をなす筒状体の厚みｔを５０〜１０００μｍの範囲で形成したものでは、板状セラミック体３に破損は見られなかった。
【００５７】
この結果、通電部８をなす筒状体の厚みｔは５０〜１０００μｍの範囲で形成することが良いことが判る。
【００５８】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、ウエハ支持部材を形成する板状セラミック体の異なる深さに２つ以上の内部電極と、これら内部電極間の導通を図る通電部を埋設し、上記通電部は筒状体とし、この筒状体の両端がそれぞれ内部電極と接して電気的に接続されるようにしたことによって、通電部周囲のセラミックスの強度劣化を抑えることができるとともに、通電部とセラミックスとの接合部における熱応力の発生を抑えることができるため、熱応力が作用するような環境下で使用しても通電部周囲のセラミックスにクラック等の破損を生じることがなく、また、内部電極と通電部との間の電気の流れを阻害することなく確実に接続することができ、通電部を介した内部電極間の抵抗値を常に０．１Ω以下に保つことができるため、長期間にわたり安定して内部電極に通電することができる。
【００５９】
その為、内部電極を静電吸着用電極として用いれば、均一な吸着力を発現させ、反りのあるようなウエハを確実に設置面にならって保持させることができ、さらに、ウエハ支持部材周囲に浮遊するパーティクルを効果的に吸着させて集塵することができ、また、内部電極をプラズマ発生用電極として用いれば、ウエハの外周部においても均一なプラズマを発生させることができるため、載置面に保持したウエハ上への成膜やエッチング速度を向上させることができる。
【００６０】
また、本発明によれば、板状セラミック成形体の上下面を貫通する貫通孔に導体ペーストを介して上記板状セラミック成形体と同種のセラミックスからなる柱状セラミック成形体を埋入し、次いで上記柱状セラミック成形体を覆うように上記板状セラミック成形体の上下面にそれぞれ内部電極を設けた後、これら内部電極をそれぞれ覆うように上記板状セラミック成形体の上下面に、該板状セラミック成形体と同種のセラミックスからなる薄肉セラミック成形体を積層して焼成一体化することにより、異なる深さに２つ以上の内部電極と、これら内部電極間の導通を図る通電部を埋設した板状セラミック体を製作し、しかる後、上記板状セラミック体の一方の主面を研磨してウエハの載置面を形成することによりウエハ支持部材を製造するようにしたことから、通電部の周囲の強度低下を生じることなく、簡単な構造で確実に内部電極間の導通を図ることができるため、ウエハ支持部材を歩留り良く簡単に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のウエハ支持部材の一例を示す図で、（ａ）はその斜視図、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ線断面図である。
【図２】図１（ｂ）のＺ部を拡大した断面図である。
【図３】（ａ）〜（ｄ）は本発明に係るウエハ支持部材の製造方法を説明するための模式図である。
【図４】従来のウエハ支持部材の一例を示す図で、（ａ）はその斜視図、（ｂ）は（ａ）のＹ−Ｙ線断面図である。
【図５】従来のウエハ支持部材における内部電極間の通電構造を部分的に拡大した断面図である。
【図６】従来のウエハ支持部材における内部電極間の他の通電構造を部分的に拡大した断面図である。
【図７】従来のウエハ支持部材における内部電極間のさらに他の通電構造を部分的に拡大した断面図である。
【符号の説明】
１，３１：ウエハ支持部材
２，３２：載置面
３，３３：板状セラミック体
４，３４，３５：給電端子
５：鍔部
６，３６：内部電極
７，３７：内部電極
８：通電部
１９：柱状セラミック成形体
２０：板状セラミック成形体
２１：貫通孔
２２：導体ペースト
２３：薄肉セラミック成形体
２４：導体ペースト
４０：ビアホール導体
４１：電極パッド
【発明の属する技術分野】
本発明は、プラズマ発生機構を備えたサセプタや、静電吸着機構を備えた静電チャック等のウエハ支持部材に関するものであり、特に半導体ウエハや液晶用基板などのウエハを保持し、ウエハに成膜処理を施す成膜装置やエッチング処理を施すエッチング装置に好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、半導体装置や液晶装置などの製造工程においては、半導体ウエハや液晶用ガラス基板などのウエハにエッチング処理や成膜処理を施すため、ウエハをウエハ支持部材にて保持することが行われており、このような支持部材としては、ウエハの反りを防ぐために強制的に吸着保持させる静電吸着機構を備えたものや、成膜やエッチング特性を高めるためのプラズマ発生機構を備えたものがあった。
【０００３】
図４（ａ）（ｂ）に従来のウエハ支持部材の一例を示すように、このウエハ支持部材３１は、円盤状をなし、その外周に鍔部を有する板状セラミック体３３の上面を、ウエハＷを載せる載置面３２とするとともに、上記板状セラミック体３３中の載置面３２側近傍には、その平面形状が円形をした内部電極３６を埋設するとともに、上記板状セラミック体３３の鍔部中には、その平面形状がリング形状をした内部電極３７を埋設してあり、各内部電極３６，３７はそれぞれ板状セラミック体３３の下面に接合された給電端子３４，３５と電気的に接続したものがあった。
【０００４】
そして、このウエハ支持部材３１を静電チャックとして用いる場合、設置面３２にウエハＷを載せ、ウエハＷと静電吸着用電極としての内部電極３６との間に直流電圧を印加すると、ウエハＷと内部電極３６との間に誘電分極によるクーロン力や電荷移動によるジョンソン・ラーベック力等の静電吸着力が発現するため、ウエハＷを設置面３２に強制的に吸着固定させることができ、また、内部電極３７にも電圧を引加することにより、静電吸着力によってウエハ支持部材３１の周辺に浮遊しているパーティクルを吸着させ、集塵することができるようになっていた。
【０００５】
また、ウエハ支持部材３１をプラズマ発生機構を備えたサセプタとして用いる場合、載置面３２にウエハＷを載せ、載置面３２の上方に配置された別の上部電極（不図示）と内部電極３６との間に高周波電圧を印加してプラズマを発生させることにより、ウエハＷに対してプラズマを照射するようになっており、また、上部電極と内部電極３７との間にも高周波電極を引加してプラズマを発生させることにより、ウエハＷの外周部で失われがちであったプラズマ密度の不均一を防止し、ウエハＷの全面に対して均一なプラズマ密度を有するプラズマを照射することができるようになっていた。
【０００６】
ところが、このウエハ支持部材３１をチャンバーに組み込む際には、各給電端子３４，３５ごとに真空シールが必要であったり、また、内部電極３７の給電端子３５がウエハ支持部材３１の外周部に位置するため、ウエハ支持部材３１の中央に給電端子３４，３５を集中させた装置には用いることができないといった不都合があった。
【０００７】
そこで、板状セラミック体３２中の内部電極３６と内部電極３７との導通を図り、内部電極３７への通電を内部電極３６の給電端子３４に兼用させることが提案されていた。
【０００８】
例えば、図５に示す構造は、板状セラミック体３３中に埋設された金属メッシュや金属箔からなる内部電極３６と内部電極３７との導通を図るのにワイヤ３８を用いたものである。
【０００９】
また、図６に示す構造は、板状セラミック体３３中に埋設された金属メッシュや金属箔からなる内部電極３６と内部電極３７との導通を図るのに中実の金属棒３９を用いたものである。
【００１０】
さらに、図７に示す構造は、板状セラミック体３３中に、直径５００μｍ以下の複数のビアホール導体４０と、円盤状の導体層からなる電極パッド４１とを交互に積み重ねて形成した導通部を設け、内部電極３６と内部電極３７との導通を図ったものである。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、図５に示す構造を有する板状セラミック体３３を製作するには、ワイヤ３８を介して接続した内部電極３６と内部電極３７を埋設してなるセラミック成形体をホットプレス法等の手段を用いて焼結させることにより製作されるのであるが、加圧時にセラミック粉体が流動することに伴うワイヤ３８の変形や焼成時におけるセラミック粉体の収縮によるワイヤ３８の変形等によってワイヤ３８が断線し、内部電極３７の通電が行えなくなるといった課題があった。
【００１２】
また、図６に示す構造を有する板状セラミック体３３を製作するには、中実の金属棒３９が用いられるため、板状セラミック体３３との熱膨張差の小さな材質を用いたとしても、板状セラミック体３３と金属棒３９との界面に大きな熱応力が発生し易いものであった。しかも、板状セラミック体３３を成形する際には、金属棒３９の周囲が他の部分と比較してセラミックスの充填密度が疎になり易く、金属棒３９周囲の強度が他の部分と比較して低かった。
【００１３】
その為、熱が加わる環境下で使用すると、金属棒３９周囲の強度が低下していることと、熱応力の作用によって板状セラミック体３３が破損するといった恐れがあった。
【００１４】
さらに、図７に示す構造を有する板状セラミック体３３を製作するには、ビアホール導体４０を備えたセラミックグリーンシートと、電極パッド４１を備えたセラミックグリーンシートと、内部電極３６，３７を備えたセラミックグリーンシートと、何も形成されていないセラミックグリーンシートとをそれぞれ図７に示すような構造となるように所定の順序で積み重ねて形成したセラミック成形体を焼成することにより製作するのであるが、ビアホール導体４０と内部電極３６，３７や電極パッド４１との接触面積を大きくすることができないため、例えばプラズマ発生させるために内部電極３６，３７に高周波電力を印加すると、ビアホール導体４０と内部電極３６，３７との接触部や、ビアホール導体４０と電極パッド４１との接触部が発熱したり、高周波により励起されるプラズマが不均一となり、また、静電吸着力を発現させるために内部電極３６，３７に直流電圧を印加すると、内部電極３７によるパーティクルの集塵特性が低下するといった課題があった。
【００１５】
即ち、ビアホール導体４０と内部電極３６，３７や電極パッド４１との接触面積を大きくするためにビアホール導体４０の径を５００μｍ以上にすると、焼成時のビアホール導体４０と板状セラミック体３３の収縮差により欠陥が発生するため、５００μｍ以上の径を有するビアホール導体４０を形成することができず、また、ビアホール導体４０の数を多くすると、導通部周囲のセラミックスの強度が低下するため、熱が加わる環境下で使用すると、導通部周囲の強度低下や熱応力によって板状セラミック体３３が破損するといった恐れがあった。
【００１６】
【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、請求項１に係る発明は、ウエハ支持部材を形成する板状セラミック体の異なる深さに２つ以上の内部電極と、これら内部電極間の導通を図る通電部を埋設し、上記通電部は筒状体とし、この筒状体の両端がそれぞれ内部電極と接して電気的に接続されるようにしたことを特徴とする。
【００１７】
請求項２に係る発明は、上記通電部を形成する筒状体の厚みが５０〜１０００μｍで、かつ内部電極間の抵抗値が０．１Ω以下であることを特徴とする。
【００１８】
請求項３に係る発明は、上記内部電極が、静電吸着用電極及び／又はプラズマ発生用電極であることを特徴とする。
【００１９】
請求項４に係る発明は、板状セラミック成形体の上下面を貫通する貫通孔に導体ペーストを介して上記板状セラミック成形体と同種のセラミックスからなる柱状セラミック成形体を埋入し、次いで上記柱状セラミック成形体を覆うように上記板状セラミック成形体の上下面にそれぞれ内部電極を設けた後、これら内部電極をそれぞれ覆うように上記板状セラミック成形体の上下面に、該板状セラミック成形体と同種のセラミックスからなる薄肉セラミック成形体を積層して焼成一体化することにより、異なる深さに２つ以上の内部電極と、これら内部電極間の導通を図る通電部を埋設した板状セラミック体を製作し、しかる後、上記板状セラミック体の一方の主面を研磨してウエハの載置面を形成することによりウエハ支持部材を製造することを特徴とする。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について説明する。
【００２１】
図１は本発明のウエハ支持部材の一例を示す図で、（ａ）はその斜視図、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ線断面図であり、また、図２は図１（ｂ）のＺ部を拡大した断面図である。
【００２２】
このウエハ支持部材１は、円盤状をなし、その外周に鍔部５を有する板状セラミック体３の上面を、ウエハＷを載せる載置面２とするとともに、上記板状セラミック体３中の載置面２側近傍には、その平面形状が円形をした内部電極６を埋設するとともに、上記板状セラミック体３の鍔部５中には、その平面形状がリング形状をした内部電極７を埋設してあり、内部電極６と内部電極７とは板状セラミック体３中において筒状体をした通電部８と接し電気的に接続されており、また、内部電極６は板状セラミック体３の下面中央に接合された給電端子４と電気的に接続してある。
【００２３】
そして、このウエハ支持部材１を静電チャックとして用いる場合、設置面２にウエハＷを載せ、ウエハＷと静電吸着用電極としての内部電極６との間に直流電圧を印加すると、ウエハＷと内部電極６との間に誘電分極によるクーロン力や電荷移動によるジョンソン・ラーベック力等の静電吸着力が発現するため、ウエハＷを設置面２に強制的に吸着固定させることができ、また、内部電極７にも電圧が引加されるため、静電吸着力によってウエハ支持部材１の周辺に浮遊しているパーティクルを鍔部５の表面に吸着させ、集塵することができ、また、ウエハ支持部材１をプラズマ発生機構を備えたサセプタとして用いる場合、載置面２にウエハＷを載せ、載置面２の上方に配置された別の上部電極（不図示）と内部電極６との間に高周波電圧を印加してプラズマを発生させることにより、ウエハＷに対してプラズマを照射することができ、また、上部電極と内部電極７との間にも高周波電が引加されるためにプラズマを発生させることにより、ウエハＷの外周部で失われがちであるプラズマ密度の不均一を防止し、ウエハＷの全面に対して均一なプラズマ密度を有するプラズマを照射することができる。
【００２４】
そして、本発明のウエハ支持部材１によれば、板状セラミック体３中の異なる深さに埋設された２つの内部電極６，７間の導通を図る通電部８を筒状体とし、その開口端部全体が各内部電極６，７と当接させることができるため、各内部電極６，７との接触面積を大きくすることができるとともに、通電部８をなす筒状体の内側と外側のセラミックスが同種のものであり、また、筒状体からなる通電部８は厚みを薄くすることができるため、焼成時や加熱されるような雰囲気下で使用されたとしても、通電部８と板状セラミック体３との間に作用する応力を抑えることができるため、板状セラミック体３が破損するようなことがなく、簡単な構造で長期間にわたって確実な通電を実現することができる。
【００２５】
ところで、板状セラミック体３を形成する材質としては、アルミナ、窒化珪素、窒化アルミニウムを主成分とするセラミック焼結体を用いることができ、例えば、窒化アルミニウム質焼結体であれば、窒化アルミニウム９０〜９８重量％、Ｙ2Ｏ3に代表される希土類元素酸化物を２〜６重量％、アルミナを０．５〜２重量％、さらにＣａＯを０〜１重量％含有するものを用いれば、優れた熱伝導率を有する板状セラミック体３を得ることができ、また、アルミナ質焼結体であれば、アルミナ９８〜９９．８重量％、ＭｇＯ０．２〜２重量％、ＳｉＯ2０〜１．０重量％を含有するものを用いれば、ハロゲンガスに対する耐食性に優れた板状セラミック体３を得ることができる。
【００２６】
また、内部電極６，７や導通部８は、板状セラミック体３との熱膨張差が近似した材質を用いることが良く、例えば、タングステン、モリブデン、チタン、白金等の金属やその合金を用いることができる。また、内部電極６，７や導通部８は同一材質により形成することが好ましい。
【００２７】
さらに、前述したように、焼成時や加熱されるような雰囲気下で導通部８周辺に発生する熱応力を緩和するためには、導通部８を形成する筒状体の厚みｔを５０〜１０００μｍとすることが重要である。
【００２８】
ここで、通電部８をなす筒状体の厚みｔを５０〜１０００μｍとしたのは、この厚みｔを５０μｍ未満とすることは製造上難しいからであり、逆に厚みｔが１０００μｍを超えると、後述する製造方法との関係により通電部８周辺に未焼結部が生じて部分的に強度が低下したり、通電部８の比抵抗が上昇して電極としての信頼性が低下するからである。
【００２９】
即ち、通電部８は、図３（ｂ）に示すように、未焼成の板状セラミック成形体２０に貫通孔２１を形成し、この貫通孔２１の内壁面に導体ペースト２２を塗布した後、貫通孔２１に上記板状セラミック成形体２０と同種のセラミックスからなる未焼成の柱状セラミック成形体１９を挿入し、貫通孔２１と柱状セラミック成形体１９との隙間に充填された導体ペースト２４を焼結させることにより製造するのであるが、導体ペースト２２中には有機成分が含有されており、この有機成分は焼成時に貫通孔２１周囲のセラミック中に拡散し、通電部８をなす筒状体の厚みｔが厚くなると、その分セラミック中に拡散する有機成分の量も増加することになる。そして、通電部８をなす筒状体の厚みｔが１０００μｍを超えると、通電部８周囲のセラミック中には多量の有機成分が拡散することになるために未焼結部分として残ってしまうとともに、通電部８の比抵抗が上昇してしまうからである。
【００３０】
また、内部電極６，７に高周波電力や直流電圧を安定して印加するには、内部電極６，７と通電部８間の抵抗値を０．１Ω以下とすることが必要であり、上記寸法範囲の通電部８を前述した材料にて形成することにより得ることができる。
【００３１】
なお、本実施形態では、通電部８の形状として筒状体をしたものを用いたが、その平面形状については特に限定するものではなく、円形、楕円形、多角形などさまざまな平面形状をとることができる。
【００３２】
次に、図１及び図２に示すウエハ支持部材の製造方法について説明する。
【００３３】
まず、未焼成の板状セラミック成形体２０を用意し、その主面より切削バイトを用いたヘリカル加工にて、図３（ａ）に示すような貫通孔２１を穿孔する。ここで、貫通孔２１の平面形状としては特に限定するものではなく、円形や楕円形あるいは多角形をしたものでも構わない。また、後述するように、貫通孔２１中への柱状セラミック成形体１９の挿入を容易するため、貫通孔２１の開口部にテーパーを設けても構わない。
【００３４】
次に、この貫通孔２１に通電部８となる導体ペースト２２を塗布あるいは充填したあと、図３（ｂ）に示すように、板状セラミック成形体２０と同種のセラミックスからなる柱状セラミック成形体１９を挿入する。この時、柱状セラミック成形体１９の寸法は、貫通孔２１より小径とし、焼成後においては、貫通孔２１と柱状セラミック成形体１９との間隔、即ち焼成後における筒状体の厚みｔが５０〜１０００μｍとなるようにしておく。
【００３５】
なお、柱状セラミック成形体１９を貫通孔２１に挿入するにあたり、柱状セラミック成形体１９と貫通孔２１との間隔を一定にするため、該間隔に相当する複数本のピンを柱状セラミック成形体１９と貫通孔２１との隙間に挿入するか、あるいは他の方法として、貫通孔２１の内壁面あるいは柱状セラミック成形体１９の外壁面に、間隔に相当する複数の突起を形成しておいても構わない。
【００３６】
しかる後、図３（ｃ）に示すように、板状セラミック成形体２０の表面に、導体ペースト膜２５を内部電極６，７の形状に敷設するか、あるいはメッシュやパンチングメタル等のバルク体を配置し、バルク体と貫通孔２１中の導体ペーストとの接点に、導体ペーストを塗布して接触させ、その後、図３（ｄ）に示すように、板状セラミック成形体２０と同質のセラミックスからなる薄肉セラミック成形体２３を重ねてゴム型でくるみ、冷間静水圧プレスを施したあと焼成するか、あるいはホットプレスすることにより、図１に示すように、内部電極６，７と筒状体をした通電部８を埋設してなり、通電部８の開口端部が内部電極６，７と接した状態で電気的に接続された板状セラミック体３を製作する。
【００３７】
その後、内部電極６が埋設されている側の板状セラミック体３の表面を研磨してウエハＷの設置面２を形成し、該設置面２と内部電極６との距離を０．１〜１．５ｍｍとすることにより本発明のウエハ支持部材１を得ることができる。
【００３８】
以上のような方法にて製造することにより、通電部８周囲のセラミックスは他の部分と同程度に充分に緻密化されていることから、焼成後において通電部８周囲の強度低下を生じることがなく、また簡単な構造で内部電極６，７間の導通を確実にとることができる通電部を容易に製造することができる。
【００３９】
【実施例】
（実施例１）
図２に示す通電部８を有する本発明のウエハ支持部材１と、図５，６，７に示す通電部を有する従来のウエハ支持部材３１とをそれぞれ２０個ずつ用意し、熱サイクル試験を行った後、各通電部８にて接続された内部電極６，７，３６，３７間の抵抗値の劣化状況について調べる実験を行った。
【００４０】
まず、各ウエハ支持部材１，３１の製法について説明する。
【００４１】
図２に示す通電部８を有する本発明のウエハ支持部材は、外径２５０ｍｍ、厚み１５．５ｍｍの窒化アルミニウムからなる板状セラミック成形体２０に、直径５ｍｍ、深さ５ｍｍの貫通孔２１を穿孔し、この貫通孔２１の内壁面にタングステンの導体ペースト２２を塗布した後、外径５．０ｍｍ、長さ４．７５ｍｍの窒化アルミニウムからなる柱状セラミック成形体１９を貫通孔２１の内壁面と接触しないように挿入し、溢れ出た導体ペースト２２を除去した。次に、貫通孔２１を覆うように板状セラミック成形体２０の表面に、導体ペースト２５を０．０５ｍｍの厚みにスクリーン印刷したあと、外径２５０ｍｍ、厚み１０ｍｍの窒化アルミニウムからなる薄肉セラミック成形体２３を２枚、表裏から重ね、静水圧プレスを施すことにより一体化し、一体化した薄肉セラミック成形体の表面を切削加工して全体厚みを２８ｍｍとした後、１９００℃の窒素雰囲気中で焼結することにより、外径２００ｍｍ、厚み１７．８ｍｍの円盤状をなし、内部に内部電極６，７と、筒状体をした通電部８を埋設してなる板状セラミック体３を製作した。また、この板状セラミック体３を切断し、内部に埋設されている筒状の通電部８の寸法を測定したところ、外径が約４ｍｍ、高さが約４ｍｍ、厚みが約０．２５ｍｍであった。
【００４２】
次いで、内部電極６が埋設されている側の板状セラミック体３の表面に研削加工を施して設置面２を形成し、設置面２から内部電極６までの距離を０．５ｍｍとすることにより本発明のウエハ支持部材１，３１を製作した。
【００４３】
また、図５，６に示す通電部を有する従来のウエハ支持部材３１は、モリブデン製のメッシュからなる内部電極３６，３７と、線径が０．５ｍｍ、長さが６ｍｍのモリブデン製のワイヤ３８からなる通電部を用いたもの（図５）と、外径２ｍｍ、長さが５ｍｍのモリブデン製の中実金属棒３９で接続したもの（図６）を型の所定位置にセットし、型内に窒化アルミニウム粉末を充填した後、ホットプレスにて焼成することにより、外径２００ｍｍ、厚み１７．８ｍｍの円盤状をなし、内部に内部電極３６，３７と、ワイヤ３８又は金属棒３９を埋設してなる板状セラミック体３３を製作した。
【００４４】
次いで、内部電極３６が埋設されている側の板状セラミック体３３の表面に研削加工を施して設置面３２を形成し、設置面３２から内部電極３６までの距離を０．５ｍｍとすることにより従来のウエハ支持部材３１を製作した。
【００４５】
さらに、図７に示す通電部を有する従来のウエハ支持部材３１は、ビアホール導体４０を備えた窒化アルミニウムのグリーンシートと、電極パッド４１を備えた窒化アルミニウムのグリーンシートと、内部電極３６，３７を備えた窒化アルミニウムのグリーンシートと、何も形成されていない窒化アルミニウムのグリーンシートとをそれぞれ図７に示すような構造となるように所定の順序で積み重ねて形成した積層体を、１９００℃の窒素雰囲気下で焼結することにより、外径２００ｍｍ、厚み１７．８ｍｍの円盤状をなし、内部に内部電極３６，３７と、ビアホール導体４０及び電極パッド４１とからなる通電部を埋設してなる板状セラミック体３３を製作した。なお、内部電極３６，３７、ビアホール導体４０、パッド４１はいずれもタングステンを用いた。
【００４６】
次いで、内部電極３６が埋設されている側の板状セラミック体３３の表面に研削加工を施して設置面３２を形成し、設置面３２から内部電極３６までの距離を０．５ｍｍとすることにより従来のウエハ支持部材３１を製作した。
【００４７】
そして、これらのウエハ支持部材１，３１を給電端子４，３４の接合部の温度が６００℃となるように外部熱源で加熱した後、６００℃の温度で１０分間保持し、冷風機で常温まで急冷させるサイクルを１サイクルとする熱サイクル試験を施し、５０サイクル及び２００サイクル後の内部電極６，７，３６，３７間の抵抗変化を測定した。
【００４８】
その結果を表１に示す。
【００４９】
【表１】
この結果、図５，６に示す通電部を有する従来のウエハ支持部材３１は、ワイヤ３８や金属棒３９の接続部が、内部電極３６を貫通しているため、図５のウエハ支持部材３１においては２０個中４個が、図６のウエハ支持部材３１においては２０個中６個において、ワイヤ３８や金属棒３９の接続部が載置面３２より露出し、載置面３２と内部電極３６の絶縁を保てなかった。
【００５１】
また、熱サイクル試験前における内部電極３６，３７間の抵抗値が０．１Ωを超えたものは、図５のウエハ支持部材３１が４個、図６のウエハ支持部材３１が７個も発生し、２０サイクル後における抵抗値の変動が１０％以下であったものは、図５のウエハ支持部材３１で４個、図６のウエハ支持部材３１で９個しか残らなかった。
【００５２】
また、図７に示す通電部を有する従来のウエハ支持部材３１では、２０個全てが載置面３２から内部電極３６までの良好な絶縁を示したが、熱サイクル試験前の内部電極３６，３７間の抵抗値が０．１Ωを超えたものが１個発生し、２０サイクル後における抵抗値の変動が１０％以下であったものは１６個であった。
【００５３】
これに対し、図２に示す通電部８を有するウエハ支持部材１は、２０個全ての試料において載置面２から内部電極６までの良好な絶縁が得られ、内部電極６，７間の抵抗値も０．１Ωを超えるものはなく、また２０サイクルの熱サイクル試験後でも内部電極６，７間の抵抗値が０．１Ωを超えるものはなく、歩留り良く製造でき、信頼性の点で優れていた。
（実施例２）
そこで、実施例１における本発明のウエハ支持部材１において、通電部８をなす筒状体の厚みｔを異ならせた時の板状セラミック体３の破損の有無について調べる実験を行った。
【００５４】
結果を表２に示した。
【００５５】
【表２】
この結果、通電部８をなす筒状体の厚みｔが１０００μｍを超えると、通電部８周囲のセラミックスにクラックが発生したのに対し、通電部８をなす筒状体の厚みｔを５０〜１０００μｍの範囲で形成したものでは、板状セラミック体３に破損は見られなかった。
【００５７】
この結果、通電部８をなす筒状体の厚みｔは５０〜１０００μｍの範囲で形成することが良いことが判る。
【００５８】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、ウエハ支持部材を形成する板状セラミック体の異なる深さに２つ以上の内部電極と、これら内部電極間の導通を図る通電部を埋設し、上記通電部は筒状体とし、この筒状体の両端がそれぞれ内部電極と接して電気的に接続されるようにしたことによって、通電部周囲のセラミックスの強度劣化を抑えることができるとともに、通電部とセラミックスとの接合部における熱応力の発生を抑えることができるため、熱応力が作用するような環境下で使用しても通電部周囲のセラミックスにクラック等の破損を生じることがなく、また、内部電極と通電部との間の電気の流れを阻害することなく確実に接続することができ、通電部を介した内部電極間の抵抗値を常に０．１Ω以下に保つことができるため、長期間にわたり安定して内部電極に通電することができる。
【００５９】
その為、内部電極を静電吸着用電極として用いれば、均一な吸着力を発現させ、反りのあるようなウエハを確実に設置面にならって保持させることができ、さらに、ウエハ支持部材周囲に浮遊するパーティクルを効果的に吸着させて集塵することができ、また、内部電極をプラズマ発生用電極として用いれば、ウエハの外周部においても均一なプラズマを発生させることができるため、載置面に保持したウエハ上への成膜やエッチング速度を向上させることができる。
【００６０】
また、本発明によれば、板状セラミック成形体の上下面を貫通する貫通孔に導体ペーストを介して上記板状セラミック成形体と同種のセラミックスからなる柱状セラミック成形体を埋入し、次いで上記柱状セラミック成形体を覆うように上記板状セラミック成形体の上下面にそれぞれ内部電極を設けた後、これら内部電極をそれぞれ覆うように上記板状セラミック成形体の上下面に、該板状セラミック成形体と同種のセラミックスからなる薄肉セラミック成形体を積層して焼成一体化することにより、異なる深さに２つ以上の内部電極と、これら内部電極間の導通を図る通電部を埋設した板状セラミック体を製作し、しかる後、上記板状セラミック体の一方の主面を研磨してウエハの載置面を形成することによりウエハ支持部材を製造するようにしたことから、通電部の周囲の強度低下を生じることなく、簡単な構造で確実に内部電極間の導通を図ることができるため、ウエハ支持部材を歩留り良く簡単に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のウエハ支持部材の一例を示す図で、（ａ）はその斜視図、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ線断面図である。
【図２】図１（ｂ）のＺ部を拡大した断面図である。
【図３】（ａ）〜（ｄ）は本発明に係るウエハ支持部材の製造方法を説明するための模式図である。
【図４】従来のウエハ支持部材の一例を示す図で、（ａ）はその斜視図、（ｂ）は（ａ）のＹ−Ｙ線断面図である。
【図５】従来のウエハ支持部材における内部電極間の通電構造を部分的に拡大した断面図である。
【図６】従来のウエハ支持部材における内部電極間の他の通電構造を部分的に拡大した断面図である。
【図７】従来のウエハ支持部材における内部電極間のさらに他の通電構造を部分的に拡大した断面図である。
【符号の説明】
１，３１：ウエハ支持部材
２，３２：載置面
３，３３：板状セラミック体
４，３４，３５：給電端子
５：鍔部
６，３６：内部電極
７，３７：内部電極
８：通電部
１９：柱状セラミック成形体
２０：板状セラミック成形体
２１：貫通孔
２２：導体ペースト
２３：薄肉セラミック成形体
２４：導体ペースト
４０：ビアホール導体
４１：電極パッド
Claims (4)
- 板状セラミック体の一方の主面をウエハを載せる載置面とし、上記板状セラミック体の異なる深さに２つ以上の内部電極と、これら内部電極間の導通を図る通電部を埋設してなり、上記通電部は筒状体をなし、該筒状体の両端がそれぞれ上記内部電極と接し電気的に接続してあることを特徴とするウエハ支持部材。
- 前記通電部を形成する筒状体の厚みが５０〜１０００μｍで、かつ上記内部電極間の抵抗値が０．１Ω以下であ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、静電吸着用電極及び／又はプラズマ発生用電極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。
- 板状セラミック成形体の上下面を貫通する貫通孔に導体ペーストを介して上記板状セラミック成形体と同種のセラミックスからなる柱状セラミック成形体を埋入し、次いで上記柱状セラミック成形体を覆うように上記板状セラミック成形体の上下面にそれぞれ内部電極を設けた後、これら内部電極をそれぞれ覆うように上記板状セラミック成形体の上下面に、該板状セラミック成形体と同種のセラミックスからなる薄肉セラミック成形体を積層して焼成一体化することにより、異なる深さに２つ以上の内部電極と、これら内部電極間の導通を図る通電部を埋設した板状セラミック体を製作し、しかる後、上記板状セラミック体の一方の主面を研磨してウエハの載置面を形成することを特徴とするウエハ支持部材の製造方法。
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