JP7129587B1 - ウエハ支持台及びｒｆロッド - Google Patents

Abstract

ウエハ支持台２０は、ウエハ載置面２１ａを有し、ＲＦ電極２２とヒータ電極２７とがウエハ載置面２１ａ側からこの順に埋設されたセラミック基体２１と、セラミック基体２１のうちウエハ載置面２１ａとは反対側の面からＲＦ電極２２に向けて設けられた穴２１ｃと、高周波電力をＲＦ電極２２へ供給し、先端３０ａが穴２１ｃの底面に露出したＲＦ電極２２と接続している２３と接合されたＲＦロッド３０と、を備える。ＲＦロッド３０は、先端３０ａから所定位置３３までの領域はＮｉ製の第１ロッド部材３２で構成されており、所定位置３３から基端３０ｂまでの領域は非磁性体製の第２ロッド部材３４によって構成されている。

Description

本発明は、ウエハ支持台及びＲＦロッドに関する。

従来、ウエハにプラズマＣＶＤによる成膜処理等を行う際に用いられるセラミック製のウエハ支持台であって、セラミック基体に埋設されたＲＦ電極に接続されたＲＦロッドを備えたものが知られている。例えば、特許文献１には、低熱膨張部材を介してＲＦ電極に接続された導電性部材とＮｉ製のＲＦロッドとを接続することで、部材間の熱膨張差や応力差を緩和して、部材間の剥離が発生し難くするウエハ支持台が記載されている。

特許第３７９００００号公報

しかしながら、近年ＲＦ電極に供給される高周波電力が著しく増大し、それに伴いＲＦロッドに流れる高周波電流も増大している。ウエハ支持台にこのような高周波電力を供給すると、高周波電流によりＲＦロッドが加熱され過ぎることで、ウエハ支持台のＲＦロッド直上の温度が特異的に高くなる。また、ＲＦ電極とＲＦロッドの接続部が高温になることでウエハ支持台内部に埋設されたＲＦ電極と導電性部材との間の熱膨張差や応力差を緩和しきれず、ＲＦ電極と導電性部材とが剥離する等の不具合が発生し、ウエハ支持台を中長期的に使用できない課題があった。

本発明はこのような課題を解決するためになされたものであり、ＲＦロッドの直上の部分の温度が特異的に高温になり難いウエハ支持台を中長期的に使用できるようにすることを主目的とする。

本発明のウエハ支持台は、
ウエハ載置面を有し、ＲＦ電極とヒータ電極とが前記ウエハ載置面側からこの順に埋設されたセラミック基体と、
前記セラミック基体のうち前記ウエハ載置面とは反対側の面から前記ＲＦ電極に向けて設けられた穴と、
高周波電力を前記ＲＦ電極へ供給し、先端が前記穴の底面に露出した前記ＲＦ電極又は前記ＲＦ電極と接続している導電性部材と接合されたＲＦロッドと、
を備え、
前記ＲＦロッドは、前記ＲＦロッドのうち前記先端から前記先端と基端との間に位置する所定位置までの領域を形成するＮｉ製の第１ロッド部材と、前記第１ロッド部材に接合され、前記ＲＦロッドのうち前記所定位置から前記基端までの領域を形成する第２ロッド部材とによって構成されたハイブリッドロッドであり、
前記第２ロッド部材は、非磁性体製である。

本発明のウエハ支持台では、ＲＦロッドの先端から先端と基端との間に位置する所定位置までの領域は、Ｎｉ製の第１ロッド部材で構成されており、ロッドのうち所定位置から基端までの領域は非磁性体製の第２ロッド部材によって構成されたハイブリッドロッドである。第２ロッド部材は非磁性体製であるため、高周波電力を供給しても第２ロッド部材がＮｉ製である場合と比べて発熱し難く、高温になり難い。そのため、ロッドの全体が高温になり難く、セラミック基体の熱を逃がすのを妨げない。したがって、本発明のウエハ支持台によれば、ウエハのうちＲＦ電極に接続されたロッドの直上部分の温度が特異的に高温になり難い。したがって、ＲＦ電極と導電性部材とが剥離し難くなり、中長期間にわたって使用することができる。

本発明のウエハ支持台において、前記所定位置は、前記ハイブリッドロッドの代わりにＮｉ製ロッドを用い、前記ヒータ電極の温度をＴｓ［℃］（但し、ＴｓはＮｉのキュリー温度を超える）、前記Ｎｉ製ロッドの長さをＬ［ｃｍ］、前記Ｎｉ製ロッドの両端部の温度差をΔＴ［℃］、前記Ｎｉ製ロッドの先端から前記所定位置までの長さをｘ［ｃｍ］、前記Ｎｉ製ロッドの前記位置における温度をＴ（ｘ）［℃］としたとき、Ｔ（ｘ）＝Ｔｓ－（ΔＴ／Ｌ）＊ｘで表されるＴ（ｘ）がＮｉのキュリー温度以上で、前記非磁性体の酸化温度以下となるように定められている。ＲＦロッドの先端からこのように定めた所定位置までの領域、すなわち第１ロッド部材はＮｉ製であり、キュリー温度以上では磁性を持たないため、インピーダンスの上昇を抑制することができる。このように定めた所定位置から基端までの領域、すなわち第２ロッド部材は非磁性体製であるためインピーダンスの上昇を抑制することができる。また、温度が非磁性体の酸化温度以下となるため、第２ロッド部材の酸化を防止することができる。

本発明のウエハ支持台において、前記第２ロッド部材の端部には、前記ＲＦロッドの前記基端に近づくにつれて幅が小さくなるテーパ形状の凸部が設けられていてもよく、前記ＲＦロッドは、前記第１ロッド部材の端部に設けられた凹部に、前記第２ロッド部材の前記凸部が嵌め合わされたものであってもよい。こうすれば、加熱や冷却が繰り返されＲＦロッドに負荷が加わったとしても、凸部の側面が凹部の側面に引っかかるため、第１ロッド部材から第２ロッド部材が抜け難くすることができる。

本発明のウエハ支持台において、前記第１ロッド部材の端部には、前記ＲＦロッドの前記先端に近づくにつれて幅が小さくなるテーパ形状の凸部が設けられていてもよく、前記ＲＦロッドは、前記第２ロッド部材の端部に設けられた凹部に、前記第１ロッド部材の前記凸部が嵌め合わされたものであってもよい。こうすれば、加熱や冷却が繰り返されＲＦロッドに負荷が加わったとしても、凸部の側面が凹部の側面に引っかかるため、第１ロッド部材から第２ロッド部材が抜け難くすることができる。

本発明のウエハ支持台において、前記第２ロッド部材はタングステン製であってもよい。こうすれば、Ｎｉのキュリー温度（約３６０℃）以上となった第１ロッド部材からの熱伝導により第２ロッド部材の温度が上昇したとしても、第２ロッド部材は酸化し難いため、酸化によるＲＦロッドの劣化を抑制することができる。

本発明のウエハ支持台において、前記ＲＦロッドには、中空部分が設けられていてもよい。こうすれば、ＲＦロッドが軽量化してハンドリングし易くなる。なお、高周波電流は、表皮効果によって、ＲＦロッドの内周側を流れず外周表面を流れるため、ＲＦロッドに中空部を設けても、インピーダンスは変わらない。また、ＲＦロッドの断面積が小さくなるため、ウエハ支持台からの熱伝導が小さくなる。この場合、前記中空部分は、前記第２ロッド部材に形成されていてもよく、前記中空部分を取り囲む周壁は、タングステンリボン又はタングステンメッシュで形成されていてもよい。こうすれば、ＲＦロッド自体のフレキシブル性が高まる。そのため、ウエハ支持台を使用する際にＲＦロッドを介してセラミック基体に加わる負荷が軽減される。

本発明のウエハ支持台において、前記第１ロッド部材の先端側には、くびれ部が形成されていてもよい。こうすれば、ＲＦロッドのフレキシブル性が高まる。そのため、ウエハ支持台を使用する際にＲＦロッドを介してセラミック基体に加わる負荷が軽減される。なお、ＲＦロッドは、直径が２～１０ｍｍであることが好ましい。

ここで、くびれ部とは、他の部分と比べて径が細い部分である。また、くびれ部は、第１ロッド部材を、中心を通り長手方向に平行な平面で切断したときに、例えば、外周面が円弧をなす形状に形成されている部分である。

本発明のＲＦロッドは、
先端から前記先端と基端との間に位置する所定位置までの領域を形成するＮｉ製の第１ロッド部材と、前記第１ロッド部材に接合され、前記所定位置から前記基端までの領域を形成する第２ロッド部材とによって構成されたハイブリッドロッドであり、
前記第２ロッド部材は、非磁性体製である。

このＲＦロッドは、本発明のウエハ支持台に適用する意義が高い。

プラズマ発生装置１０の斜視図。 図１のＡ－Ａ断面図。 ＲＦロッド３０を長手方向に沿って切断したときの断面図。 図１のＢ－Ｂ断面図。 所定位置３３の設定方法の説明図。 所定位置３３の設定方法の説明図。 ＲＦロッド３０の製造方法の一例を示す説明図。 ＲＦロッド３０の製造方法の一例を示す説明図。 ＲＦロッド３０の製造方法の一例を示す説明図。 ＲＦロッド３０の製造方法の一例を示す説明図。 ＲＦロッド１３０の断面図。 ＲＦロッド２３０の断面図。 ＲＦロッド３３０の断面図。 ＲＦロッド４３０の断面図。 導電性部材２３とＲＦロッド３０との接合の様子を示す断面図。 ＲＦロッド６３０の断面図。 ＲＦロッド７３０の断面図。 ＲＦロッド８３０の断面図。

本発明の好適な実施形態を、図面を参照しながら以下に説明する。図１はプラズマ発生装置１０の斜視図、図２は図１のＡ－Ａ断面図、図３はＲＦロッド３０を長手方向に沿って切断したときの断面図、図４は図１のＢ－Ｂ断面図である。

プラズマ発生装置１０は、図１に示すように、ウエハ支持台２０と、上部電極５０とを備えている。

ウエハ支持台２０は、プラズマを利用してＣＶＤやエッチングなどを行うウエハＷを支持して加熱するために用いられるものであり、図示しない半導体プロセス用のチャンバの内部に取り付けられる。このウエハ支持台２０は、セラミック基体２１と、中空のセラミックシャフト２９とを備えている。

セラミック基体２１は、セラミック製（ここでは窒化アルミニウム製）の円板状部材である。このセラミック基体２１は、ウエハＷを載置可能なウエハ載置面２１ａを備えている。セラミック基体２１のウエハ載置面２１ａとは反対側の面（裏面）２１ｂの中央には、セラミックシャフト２９が接合されている。セラミック基体２１には、図２に示すように、ＲＦ電極２２とヒータ電極２７とが、それぞれ離間した状態で埋設されている。ＲＦ電極２２とヒータ電極２７は、ウエハ載置面２１ａと平行（実質的に平行な場合を含む、以下同じ）であり、ウエハ載置面２１ａに近い方からこの順に埋設されている。セラミック基体２１は、裏面２１ｂからＲＦ電極２２に向けて設けられた穴２１ｃを有している。穴２１ｃの底面には、ＲＦ電極２２と接続された導電性部材２３が露出している。

ＲＦ電極２２は、セラミック基体２１よりもやや小径の円盤状の薄層電極であり、Ｍｏを主成分とする細い金属線を網状に編み込んでシート状にしたメッシュで形成されている。ＲＦ電極２２の中央付近には、円盤状の導電性部材２３が電気的に接続されている。導電性部材２３は、セラミック基体２１の裏面２１ｂに開けられた穴２１ｃの底面に露出している。導電性部材２３の材質は、ＲＦ電極２２と同じくＭｏである。

ヒータ電極２７は、Ｍｏを主成分とするコイルをセラミック基体２１の全面にわたって一筆書きの要領で配線したものである。このヒータ電極２７の両端部２７ａ，２７ｂ（図４参照）には、それぞれヒータロッド（図示せず）が接続されている。これらのヒータロッドは、セラミックシャフト２９の中空内部を通って外部電源（図示せず）に接続されている。

ＲＦ電極２２、導電性部材２３及びヒータ電極２７の材質をＭｏとしたのは、セラミック基体２１の材質（ここではＡｌＮ）と熱膨張係数が近く、セラミック基体２１の製造時にクラックが生じ難いからである。ＲＦ電極２２、導電性部材２３及びヒータ電極２７は、Ｍｏ以外の材質であっても、ＡｌＮと熱膨張係数が近い導電性材料であれば使用することができる。なお、セラミック基体２１の裏面２１ｂのうちセラミックシャフト２９に囲まれた領域には、セラミック基体２１の温度を検出する熱電対（図示せず）が差し込まれている。

セラミックシャフト２９は、セラミック基体２１と同じセラミックからなる円筒状部材である。セラミックシャフト２９の上部端面は、セラミック基体２１の裏面２１ｂに拡散接合やＴＣＢ（Ｔｈｅｒｍａｌ ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ ｂｏｎｄｉｎｇ）により接合されている。ＴＣＢとは、接合対象の２つの部材の間に金属接合材を挟み込み、金属接合材の固相線温度以下の温度に加熱した状態で２つの部材を加圧接合する公知の方法をいう。

ＲＦロッド３０は、ＲＦロッド３０のうち先端３０ａから、先端３０ａと基端３０ｂとの間に位置する所定位置３３までの領域を形成する第１ロッド部材３２と、第１ロッド部材３２に接合されＲＦロッド３０のうち所定位置３３から基端３０ｂまでの領域を形成する第２ロッド部材３４とによって構成された円柱形状のハイブリッドロッドである。なお、所定位置３３の設定方法については後述する。第１ロッド部材３２はＮｉ製の棒状部材である。第２ロッド部材３４はＮｉよりもインピーダンスの小さい非磁性体製、例えば、タングステン製の棒状部材を用いることができる。ＲＦロッド３０は、図３に示すように、第１ロッド部材３２の接合部分３２Ｅに設けられた凹部Ｃ１に、第２ロッド部材３４の接合部分３４Ｅに設けられた凸部Ｃ２が嵌め合わされたものである。凸部Ｃ２は、第２ロッド部材３４の基端３４ｂ（ＲＦロッド３０の基端３０ｂ）に近づくにつれて直径又は幅が小さくなるテーパ形状である。凸部Ｃ２の断面形状は、円形状又は四角形状である。凸部Ｃ２のテーパ角θは、第１ロッド部材３２と第２ロッド部材３４との熱膨張差によって第１ロッド部材３２から第２ロッド部材３４が抜けるのを防止する角度であればよく、例えば１度以下であることが好ましい。また、第１ロッド部材３２と第２ロッド部材３４とを接合した後に、接合が緩むのを防止するために、凸部長さＭは１０ｍｍ以上であることが好ましい。更に、加工を容易にし、第１ロッド部材３２及び第２ロッド部材３４を強固に一体化させるために、凸部長さＭは５０ｍｍ以下であることが好ましい。ＲＦロッド３０の先端３０ａ（つまり第１ロッド部材３２の先端３２ａ）は、図２に示すように、ＲＦ電極２２の導電性部材２３にろう接合部２４を介して接合されている。ＲＦロッド３０の基端３０ｂ（つまり、第２ロッド部材３４の基端３４ｂ）は、ＲＦ電源４０に接続されている。ＲＦ電源４０の高周波電力は、ＲＦロッド３０を介してＲＦ電極２２へ供給される。

上部電極５０は、図１に示すように、セラミック基体２１のウエハ載置面２１ａと対向する上方位置（例えば図示しないチャンバの天井面）に固定されている。この上部電極５０は、グランドに接続されている。

ここで、所定位置３３は、以下のようにして定める。すなわち、図５に示すように、ウエハ支持台２０において、ＲＦロッド３０（ハイブリッドロッド）の代わりにＮｉ製ロッド４２を取り付ける。そして、ヒータ電極２７の温度をＴｓ［℃］（但し、Ｔｓは、Ｎｉのキュリー温度を超える温度）、Ｎｉ製ロッド４２の長さをＬ［ｃｍ］、Ｎｉ製ロッド４２の先端４２ａの温度Ｔａと基端４２ｂの温度Ｔｂとの差をΔＴ（＝Ｔａ－Ｔｂ）［℃］、Ｎｉ製ロッド４２の先端４２ａ（ＲＦ電極２２との接続部）から所定位置３３までの長さをｘ［ｃｍ］、Ｎｉ製ロッド４２の所定位置３３における温度をＴ（ｘ）［℃］とする。このとき、下記式（１）で表されるＴ（ｘ）が、Ｎｉのキュリー温度である３６０℃以上で、非磁性体（タングステン）の酸化温度である４００℃以下となるように、ｘ［ｃｍ］を定める。具体的には、所定位置３３が、図６に示すように、Ｎｉ製ロッド４２の温度がＮｉのキュリー温度（３６０℃）となる第１位置４２ｃからＮｉ製ロッド４２の温度が非磁性体（タングステン）の酸化温度（４００℃）となる第２位置４２ｏまでの間に位置するように、先端４２ａからの長さｘ［ｃｍ］を定める。なお、Ｎｉ製ロッド４２の先端４２ａの温度Ｔａは、ヒータ電極２７の温度Ｔｓと実質的に同じとみなすことができる。
Ｔ（ｘ）＝Ｔｓ－（ΔＴ／Ｌ）＊ｘ …（１）

次に、プラズマ発生装置１０の使用例について説明する。図示しないチャンバ内にプラズマ発生装置１０を配置し、ウエハ載置面２１ａにウエハＷを載置する。そして、ＲＦ電極２２にＲＦ電源４０から高周波電力（例えば、１３～３０Ｍｈｚ）を供給する。こうすることにより、上部電極５０とセラミック基体２１に埋設されたＲＦ電極２２とからなる平行平板電極間にプラズマが発生し、そのプラズマを利用してウエハＷにＣＶＤ成膜を施したりエッチングを施したりする。また、図示しない熱電対の検出信号に基づいてウエハＷの温度を求め、その温度が設定温度（例えば４５０℃とか５００℃とか５５０℃）になるようにヒータ電極２７へ印加する電圧を制御する。ＲＦ電極２２に高周波電力を供給するＲＦロッド３０では、第２ロッド部材３４がタングステン製である。そのため、第１ロッド部材３２からの熱伝導により第２ロッド部材３４の温度が上昇したとしても、例えば、第２ロッド部材３４がＣｕ製である場合と比べると酸化し難い。

また、本実施形態のＲＦロッド３０では、Ｎｉのキュリー温度を上回る温度域となる部分がＮｉ製の第１ロッド部材３２で構成されている。したがって、そのような温度域では、第１ロッド部材３２は磁性を持たないため、インピーダンスの上昇を抑制することができる。また、ＲＦロッド３０が、全てタングステン製であるとするならば、インピーダンスの上昇は抑制することができるが、４００℃以上では酸化してしまう。これに対して、本実施形態のＲＦロッド３０では、タングステンの酸化温度を下回る温度域となる部分が非磁性体製の第２ロッド部材３４で構成されている。したがって、そのような温度域では、第２ロッド部材３４は酸化しないため、第２ロッド部材３４の酸化を抑制することができる。

次に、ウエハ支持台２０の製造例について説明する。まず、ＲＦ電極２２に一方の面が接触した状態の導電性部材２３及びヒータ電極２７を埋設したセラミック成形体を、モールドキャスト法により作製する。ここで、「モールドキャスト法」とは、セラミック原料粉末とモールド化剤とを含むセラミックスラリーを成形型内に注入し、その成形型内でモールド化剤を化学反応させてセラミックスラリーをモールド化させることにより成形体を得る方法をいう。次に、セラミック成形体をホットプレス焼成し、セラミック基体２１を得る。次に、研削加工により、導電性部材２３のうちＲＦ電極２２に接触している面とは反対側の面が露出するように、セラミック基体２１の裏面２１ｂに穴２１ｃを形成したり、ヒータ電極２７に接続されるヒータロッドを挿入するための穴を形成したり、熱電対を挿入するための穴を形成したりする。次に、セラミック基体２１の裏面２１ｂに、セラミック基体２１と同軸となるようにセラミックシャフト２９をＴＣＢ接合する。次に、導電性部材２３とＲＦロッド３０とをろう接合する。そして、ヒータ電極２７とヒータロッドとを接合したり、熱電対を取り付けたりしてウエハ支持台２０を得る。

ここで、ウエハ支持台２０の製造に用いられるＲＦロッド３０は以下のようにして作製される。すなわち、まず、図７Ａに示すように、第１ロッド部材形成用部材８２と第２ロッド部材３４とを用意する。具体的には、接合部分８２Ｅに凹部Ｃ１’が形成された直径Ｄ１の第１ロッド部材形成用部材８２を作製すると共に、接合部分３４Ｅに凸部Ｃ２が形成された直径Ｄ２（Ｄ２＜Ｄ１）の第２ロッド部材３４を作製する。凹部Ｃ１’及び凸部Ｃ２は、研削加工や切削加工により形成される。なお、第１ロッド部材形成用部材８２は最終的に第１ロッド部材３２になる部材である。

次に、図７Ｂに示すように、第１ロッド部材形成用部材８２の凹部Ｃ１’に第２ロッド部材３４の凸部Ｃ２を挿入する。次に、図７Ｃに示すように、第１ロッド部材３２と第２ロッド部材３４とを接合する。具体的には、第１ロッド部材形成用部材８２の凹部Ｃ１’の周囲に外側から力を加え、凹部Ｃ１’の周囲を塑性変形させて変形後の凹部Ｃ１’（凹部Ｃ１）と凸部Ｃ２とを強く接触させる。これにより、第１ロッド部材形成用部材８２の凹部Ｃ１に第２ロッド部材３４の凸部Ｃ２が嵌め合わされた状態となり、第１ロッド部材形成用部材８２と第２ロッド部材３４とが接合される。

そして、第１ロッド部材形成用部材８２の直径Ｄ１を小さくする。具体的には、第１ロッド部材形成用部材８２の直径Ｄ１が第２ロッド部材３４の直径Ｄ２と一致するように、第１ロッド部材形成用部材８２の側面８２ｓを切削加工や研削加工によって削る。これにより、図７Ｄに示すように、第１ロッド部材形成用部材８２は第１ロッド部材３２となり、ＲＦロッド３０を得る。なお、第１ロッド部材形成用部材８２の直径Ｄ１を小さくする必要がないならば、この工程を省略してもよい。

以上詳述したウエハ支持台２０では、第２ロッド部材３４は非磁性体製であるため、高周波電力を供給しても第２ロッド部材３４がＮｉ製である場合と比べて発熱し難く、高温になり難い。そのため、ＲＦロッド３０の全体が高温になり難く、セラミック基体２１の熱を逃がすのを妨げない。したがって、ウエハ支持台２０によれば、ウエハのうちＲＦ電極２２に接続されたＲＦロッド３０の直上部分の温度が特異的に高温になり難い。したがって、ＲＦ電極２２と導電性部材２３とが剥離し難くなり、中長期間にわたって使用することができる。

また、所定位置３３は、ＲＦロッド３０（ハイブリッドロッド）の代わりにＮｉ製ロッド４２を用い、ヒータ電極２７の温度をＴｓ［℃］（但し、ＴｓはＮｉのキュリー温度を超える）、Ｎｉ製ロッド４２の長さをＬ［ｃｍ］、Ｎｉ製ロッド４２の両端部の温度差をΔＴ［℃］、Ｎｉ製ロッド４２の先端４２ａから所定位置３３までの長さをｘ［ｃｍ］、Ｎｉ製ロッド４２の所定位置３３における温度をＴ（ｘ）［℃］としたとき、Ｔ（ｘ）＝Ｔｓ－（ΔＴ／Ｌ）＊ｘで表されるＴ（ｘ）がＮｉのキュリー温度以上で、非磁性体（タングステン）の酸化温度以下になるように定められている。このＲＦロッド３０の先端３０ａからこのように定めた所定位置３３までの領域、すなわち第１ロッド部材３２はＮｉ製であり、キュリー温度以上では磁性を持たないため、インピーダンスの上昇を抑制することができる。このように定めた所定位置３３から基端３０ｂまでの領域、すなわち第２ロッド部材３４は非磁性体製であるためインピーダンスの上昇を抑制することができる。また、温度が非磁性体の酸化温度以下となるため、第２ロッド部材３４の酸化を防止することができる。なお、Ｎｉ製ロッド４２の先端４２ａから所定位置３３までの長さｘ［ｃｍ］は、Ｎｉ製ロッド４２の長さＬ［ｃｍ］に関係なく、２［ｃｍ］以上２５［ｃｍ］以下となる。

更に、第２ロッド部材３４には、ＲＦロッド３０の基端３０ｂに近づくにつれて幅が小さくなるテーパ形状の凸部Ｃ２が設けられ、ＲＦロッド３０は、第１ロッド部材３２の端部に設けられた凹部Ｃ１に、第２ロッド部材３４の凸部Ｃ２が嵌め合わされている。これにより、加熱や冷却が繰り返されＲＦロッド３０に負荷が加わったとしても、凸部Ｃ２の側面が凹部Ｃ１の側面に引っかかるため、第１ロッド部材３２から第２ロッド部材３４が抜け難くすることができる。

そして、第２ロッド部材３４はタングステン製である。そのため、Ｎｉのキュリー温度（約３６０℃）以上となった第１ロッド部材３２からの熱伝導により第２ロッド部材３４の温度が上昇したとしても、第２ロッド部材３４は酸化し難く、酸化によるＲＦロッド３０の劣化を抑制することができる。

更にまた、ＲＦロッド３０は、ウエハ支持台２０に適用する意義が高い。

なお、本発明は上述した実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。

例えば、上述した実施形態では、ＲＦロッド３０は、第１ロッド部材３２に形成された凹部Ｃ１に第２ロッド部材３４に形成された凸部Ｃ２が嵌め合わされた部材であったがこれに限定されない。例えば、図８に示すＲＦロッド１３０のように、第２ロッド部材１３４の接合部分１３４Ｅに形成された凹部Ｃ１０１に、第１ロッド部材１３２の接合部分１３２Ｅに形成された凸部Ｃ１０２が嵌め合わされていてもよい。この場合、凸部Ｃ１０２は、第１ロッド部材１３２の先端１３２ａ（ＲＦロッド１３０の先端１３０ａ）に近づくにつれて幅が小さくなるテーパ形状となっている。こうすれば、加熱や冷却が繰り返されＲＦロッド１３０に負荷が加わったとしても、凸部Ｃ１０２の側面が凹部Ｃ１０１の側面に引っかかるため、第１ロッド部材１３２から第２ロッド部材１３４が抜け難くすることができる。

上述した実施形態において、ＲＦロッド３０に代えて、図９に示すような内部に中空部Ｈ２を有するＲＦロッド２３０を採用してもよい。第１ロッド部材３２は、凹部Ｃ１から先端３２ａに向かって延びる長穴３２ｈを備え、第２ロッド部材３４は、基端３４ｂから凸部Ｃ２に向かって延びる長穴３４ｈを備える。中空部Ｈ２は、長穴３２ｈと長穴３４ｈとで構成される。こうすれば、ＲＦロッド２３０が軽量化して、ハンドリングし易くなる。なお、高周波電流は、表皮効果によって、ＲＦロッドの内周側を流れず外周表面を流れるため、ＲＦロッド２３０のように中空部を設けても、インピーダンスは変わらない。また、ＲＦロッド２３０の断面積が小さいため、ウエハ支持台２０からの熱伝導が小さくなる。

上述した実施形態において、ＲＦロッド３０に代えて、図１０に示すような内部に空隙３２ｉを有するＲＦロッド３３０を採用してもよい。空隙３２ｉは、凹部Ｃ１の底面と凸部Ｃ２の先端面との間に設けられている。こうすれば、空隙３２ｉにより熱伝導が抑制されるため、第１ロッド部材３２の温度を高く維持することができる。したがって、第１ロッド部材３２をキュリー温度以上に保つことが容易になると共に、第２ロッド部材３４へ伝わる熱が小さくなり、第２ロッド部材３４の温度を低くすることができる。

上述した実施形態において、ＲＦロッド３０に代えて、図１１に示すような第１ロッド部材４３２の幅の方が第２ロッド部材４３４の幅よりも大きいＲＦロッド４３０を採用してもよい。この場合、図１１に示すように、接合部分４３４Ｅに設けられた凸部Ｃ４０２の幅は、接合部分４３４Ｅのうち凸部Ｃ４０２以外の部分の幅以上となるように定められており、凸部Ｃ４０２が第１ロッド部材４３２の接合部分４３２Ｅに設けられた凹部Ｃ４０１に嵌め合わされていてもよい。

上述した実施形態において、第１ロッド部材３２と第２ロッド部材３４との接合が熱膨張差によって外れることがないならば、第２ロッド部材３４の凸部Ｃ２をテーパ形状ではなく円柱形状又は直方体形状とし、その凸部Ｃ２を第１ロッド部材３２の凹部Ｃ１に圧入してＲＦロッド３０を作製してもよい。

上述した実施形態では、ＲＦロッド３０の第１ロッド部材３２の先端３２ａを、穴２１ｃの底面に露出した導電性部材２３と接合したが、特にこれに限定されない。例えば、導電性部材２３を設けずに穴２１ｃの底面にＲＦ電極２２を露出させ、その露出したＲＦ電極２２とＲＦロッド３０の先端３０ａ（第１ロッド部材３２の先端３２ａ）とを接合してもよい。あるいは、図１３に示すように、低熱膨張部材５０７を介して、導電性部材２３とＲＦロッド３０とを接続してもよい。低熱膨張部材５０７は、熱膨張率が、少なくとも４００℃以下で８．０×１０^-1／℃以下の材料からなる導体であり、例えば、モリブデン、タングステン、モリブデン－タングステン合金、タングステン－銅－ニッケル合金又はコバール等を用いることができる。この場合、穴２１ｃは、先端３２ａの幅より大きく形成されており、穴２１ｃの中に筒状の雰囲気保護体５０９が挿入されている。雰囲気保護体５０９には、例えば、純ニッケル、ニッケル基耐熱合金、金、白金、銀及びこれらの合金を用いることができる。また、雰囲気保護体５０９の外側面と穴２１ｃの内側面との間には、若干の隙間が設けられている。更に、雰囲気保護体５０９の内側空間には、例えば円盤形状の低熱膨張部材５０７が収容されている。そして、低熱膨張部材５０７と穴２１ｃの底面との間及び低熱膨張部材５０７と導電性部材２３との間は、それぞれ、導電性接合層５０６、５０８によって接合されており、雰囲気保護体５０９と穴２１ｃの底面との間は、導電性接合層５０６によって接合されている。

上述した実施形態では、ＲＦ電極２２の形状をメッシュとしたが、その他の形状であってもよい。例えば、コイル状や平面状であってもよいし、パンチングメタルであってもよい。

上述した実施形態では、セラミック材料としてＡｌＮを採用したが、特にこれに限定されない。例えば、アルミナなどを採用してもよい。その場合、ＲＦ電極２２、導電性部材２３及びヒータ電極２７の材質はそのセラミックの熱膨張係数に近いものを使用するのが好ましい。

上述した実施形態において、ＲＦ電極２２に直流電圧を印加することによりウエハＷをウエハ載置面２１ａに吸引するようにしてもよい。また、セラミック基体２１に更に静電電極を埋設し、その静電電極に直流電圧を印加することによりウエハＷをウエハ載置面２１ａに吸引してもよい。

上述した実施形態において、ＲＦロッド３０に代えて、図１３に示すようなＲＦロッド６３０を採用してもよい。ＲＦロッド６３０は、第１ロッド部材６３２と、第２ロッド部材６３４とを備える。第１ロッド部材６３２は、先端６３２ａ側に形成されたくびれ部６３２ｂと、先端６３２ａとは反対側に形成された凸部６３２ｃとを有する。くびれ部６３２ｂのうち外径が最も小さい部分の外径は、２ｍｍ以上５ｍｍ以下であることが好ましい。こうすれば、十分なフレキシブル性を得ることができると共に第２ロッド部材６３４の局所的な発熱を抑制しやすくすることができる。また、第２ロッド部材６３４の局所的な発熱を抑制することにより、ウエハ載置面２１ａの均熱性を維持しやすくすることができる。凸部６３２ｃは、第１ロッド部材６３２のうちのくびれ部６３２ｂを除く部分よりも径が小さい円柱状の部分である。第２ロッド部材６３４は、周壁部６３５と、中実部６３６とを有する。周壁部６３５は、タングステンリボンを巻くことにより形成されている。周壁部６３５を構成するタングステンリボンの厚さは０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下であることが好ましい。また、タングステンリボンの幅は、１ｍｍ以上１０ｍｍ以下であることが好ましい。こうすれば、十分なフレキシブル性を得ることができると共にＲＦロッド６３０全体で十分な導電性を得ることができる。周壁部６３５は、中空部Ｈ２を取り囲む。周壁部６３５の先端側の、凸部６３２ｃの外周面にタングステンリボンが巻き付けられてロウ接合されている。周壁部６３５の先端と反対側は、中実部６３６にタングステンリボンが巻きつけられロウ接合されている。中実部６３６は、タングステンにより形成された棒状の部材である。ＲＦロッド６３０では、第１ロッド部材６３２にくびれ部６３２ｂが設けられていると共に第２ロッド部材６３４の周壁部６３５は、タングステンリボンで形成されている。そのため、ＲＦロッド６３０のフレキシブル性が高まる。よって、ウエハ支持台を使用する際にＲＦロッド６３０を介してセラミック基体に加わる負荷が軽減される。そして、ウエハ支持台１０は、アタッチメント部材を介して成膜装置に組み付けられて使用される。アタッチメント部材は、例えば、ＲＦロッド６３０を挿入して、ＲＦロッド６３０を保持するための挿入穴を有する部材である。ウエハ載置台１０は、ＲＦロッド６３０のフレキシブル性が高いため、成膜装置に組み付けられる際にアタッチメント部材の挿入穴にＲＦロッド６３０を挿入しやすい。したがって、ウエハ支持台１０は、成膜装置に組み付けやすい。なお、第２ロッド部材６３４は、中実部６３６を有していなくてもよい。また、ＲＦロッド６３０において、周壁部６３５は、タングステンメッシュで形成されていてもよい。こうすれば、上述した効果に加えて、中空部Ｈ２を取り囲む周壁部６３５の表面積が大きくなり、第２ロッド部材６３４の温度上昇を抑制し易くなる。また、上述した効果に加えて、ＲＦロッド６３０が軽量化するため、ハンドリングし易くなる。

上述した実施形態において、ＲＦロッド３０に代えて、図１４に示すようなＲＦロッド７３０を採用してもよい。ＲＦロッド７３０では、第２ロッド部材７３４の周壁部７３５は、ネジ状に形成されている。あるいは、図１５に示すようなＲＦロッド８３０を採用してもよい。ＲＦロッド８３０では、第２ロッド部材８３４の周壁部８３５にフィン８３５ａが形成されている。あるいは、ＲＦロッド３０に代えて、第２ロッド部材の周壁部に凹凸が形成されたＲＦロッドを採用してもよい。こうすれば、第２ロッド部材の表面積が大きくなり、第２ロッド部材の温度上昇を更に抑制し易くすることができる。なお、図１４，１５では、図１３と同じ構成要素については同じ符号を付して、その説明を省略した。

上述した実施形態において、第２ロッド部材３４は、タングステンで形成されるものとしたが、これに限定されない。例えば、上述した実施形態において、第２ロッド部材３４は、オーステナイト系のＳＵＳ又はインコネルで形成されてもよい。こうすれば、第２ロッド部材３４を、Ｎｉ製の第１ロッド部材３２と、溶接にて接合することができる。あるいは、第２ロッド部材３４は、チタン族元素、銅族元素、クロム族元素、オーステナイト系ＳＵＳ、インコネル又はハステロイを含む材料で形成されていてもよい。こうすれば、第２ロッド部材３４を、超音波接合や摩擦攪拌接合などにより、Ｎｉ製の第１ロッド部材３２と固相接合することができる。

本出願は、２０２１年４月１日に出願された日本国特許出願第２０２１－０６２５６０号を優先権主張の基礎としており、引用によりその内容の全てが本明細書に含まれる。

本発明は、ウエハにプラズマＣＶＤによる成膜処理やプラズマエッチング処理等を行う際に利用可能である。

１０ プラズマ発生装置、２０ ウエハ支持台、２１ セラミック基体、２１ａ ウエハ載置面、２１ｂ 裏面、２１ｃ 穴、２２ ＲＦ電極、２３ 導電性部材、２４ ろう接合部、２７ ヒータ電極、２７ａ 端部、２７ｂ 端部、２９ セラミックシャフト、３０，１３０，２３０，３３０，４３０，６３０，７３０，８３０ ＲＦロッド、３０ａ，３２ａ，３４ａ，４２ａ，１３０ａ，１３２ａ 先端、３０ｂ，３２ｂ，３４ｂ，４２ｂ 基端、３２，１３２，６３２ 第１ロッド部材、３２Ｅ，３４Ｅ，８２Ｅ，１３２Ｅ，１３４Ｅ，４３２Ｅ、４３４Ｅ 接合部分、３２ｈ，３４ｈ 長穴、３２ｉ 空隙、３３ 所定位置、３４，１３４，６３４，７３４，８３４ 第２ロッド部材、４０ ＲＦ電源、４２ Ｎｉ製ロッド、４２ｃ 第１位置、４２ｏ 第２位置、５０ 上部電極、８２ 第１ロッド部材形成用部材、８２ｓ 側面、５０６，５０８ 導電性接合層、５０７ 低熱膨張部材、５０９ 雰囲気保護体、６３５，７３５，８３５ 周壁部、６３６ 中実部、Ｃ１，Ｃ１’，Ｃ１０１ 凹部、Ｃ２，Ｃ１０２，６３２ｃ 凸部、Ｄ１，Ｄ２ 直径、Ｈ２ 中空部、Ｍ 凸部長さ、Ｔａ，Ｔｂ 温度、Ｔｓ 温度、Ｗ ウエハ、θ テーパ角。

Claims (7)

1. ウエハ載置面を有し、ＲＦ電極とヒータ電極とが前記ウエハ載置面側からこの順に埋設されたセラミック基体と、
   前記セラミック基体のうち前記ウエハ載置面とは反対側の面から前記ＲＦ電極に向けて設けられた穴と、
   高周波電力を前記ＲＦ電極へ供給し、先端が前記穴の底面に露出した前記ＲＦ電極又は前記ＲＦ電極と接続している導電性部材と接合されたＲＦロッドと、
   を備え、
   前記ＲＦロッドは、前記ＲＦロッドのうち前記先端から前記先端と基端との間に位置する所定位置までの領域を形成するＮｉ製の第１ロッド部材と、前記第１ロッド部材に接合され、前記ＲＦロッドのうち前記所定位置から前記基端までの領域を形成する第２ロッド部材とによって構成されたハイブリッドロッドであり、
   前記第２ロッド部材は、非磁性体製であり、
   前記所定位置は、前記ハイブリッドロッドの代わりにＮｉ製ロッドを用い、前記ヒータ電極の温度をＴｓ［℃］（但し、ＴｓはＮｉのキュリー温度を超える）、前記Ｎｉ製ロッドの長さをＬ［ｃｍ］、前記Ｎｉ製ロッドの両端部の温度差をΔＴ［℃］、前記Ｎｉ製ロッドの先端から前記所定位置までの長さをｘ［ｃｍ］、前記Ｎｉ製ロッドの前記位置における温度をＴ（ｘ）［℃］としたとき、
   Ｔ（ｘ）＝Ｔｓ－（ΔＴ／Ｌ）＊ｘ
   で表されるＴ（ｘ）がＮｉのキュリー温度以上で、前記非磁性体の酸化温度以下となるように定められている、
   ウエハ支持台。
2. ウエハ載置面を有し、ＲＦ電極とヒータ電極とが前記ウエハ載置面側からこの順に埋設されたセラミック基体と、
   前記セラミック基体のうち前記ウエハ載置面とは反対側の面から前記ＲＦ電極に向けて設けられた穴と、
   高周波電力を前記ＲＦ電極へ供給し、先端が前記穴の底面に露出した前記ＲＦ電極又は前記ＲＦ電極と接続している導電性部材と接合されたＲＦロッドと、
   を備え、
   前記ＲＦロッドは、前記ＲＦロッドのうち前記先端から前記先端と基端との間に位置する所定位置までの領域を形成するＮｉ製の第１ロッド部材と、前記第１ロッド部材に接合され、前記ＲＦロッドのうち前記所定位置から前記基端までの領域を形成する第２ロッド部材とによって構成されたハイブリッドロッドであり、
   前記第２ロッド部材は、非磁性体製であり、
   前記ＲＦロッドには、中空部分が設けられ、
   前記中空部分は、前記第２ロッド部材に形成されており、
   前記中空部分を取り囲む周壁部は、タングステンリボン又はタングステンメッシュで形成されている、
   ウエハ支持台。
3. 前記第２ロッド部材の端部には、前記ＲＦロッドの前記基端に近づくにつれて幅が小さくなるテーパ形状の凸部が設けられ、
   前記ＲＦロッドは、前記第１ロッド部材の端部に設けられた凹部に、前記第２ロッド部材の前記凸部が嵌め合わされたものである、
   請求項１又は２に記載のウエハ支持台。
4. 前記第１ロッド部材の端部には、前記ＲＦロッドの前記先端に近づくにつれて幅が小さくなるテーパ形状の凸部が設けられ、
   前記ＲＦロッドは、前記第２ロッド部材の端部に設けられた凹部に、前記第１ロッド部材の前記凸部が嵌め合わされたものである、
   請求項１又は２に記載のウエハ支持台。
5. 前記第２ロッド部材はタングステン製である、
   請求項１～４のいずれか１項に記載のウエハ支持台。
6. 前記第１ロッド部材の先端側には、くびれ部が形成されている、
   請求項１～５のいずれか１項に記載のウエハ支持台。
7. 先端から前記先端と基端との間に位置する所定位置までの領域を形成するＮｉ製の第１ロッド部材と、前記第１ロッド部材に接合され、前記所定位置から前記基端までの領域を形成する第２ロッド部材とによって構成されたハイブリッドロッドであり、
   前記第２ロッド部材は、非磁性体製であり、
   前記第２ロッド部材には、中空部分が形成され、
   前記中空部分を取り囲む周壁部は、タングステンリボン又はタングステンメッシュで形成されている、
   ＲＦロッド。

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