JP7843600B2 - 基板保持部材、およびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、基板保持部材、およびその製造方法に関する。

半導体製造装置用部材として、電極（発熱抵抗体）が埋設されたヒータープレート（基板保持部材）が用いられてきた。ヒータープレートは、載置した基板を加熱することができる。

特許文献１は、窒化アルミニウムを主体とする焼結体からなる基体の表面に窒化アルミニウムからなる薄膜を０．００１～１．０ｍｍの厚みで形成してなり、基体内部に、発熱回路および／または導電回路を形成したものを半導体製造用サセプタとして用いる技術が開示されている。これにより、耐プラズマ性に優れるためプラズマエッチング中でのサセプタの長寿命化が達成でき、しかも、均熱性を有し、発熱回路などを内蔵する場合において、半導体の加熱の均一化を達成することができると記載されている。

特許文献２は、少なくともヒータ基板の被加熱物載置面の全表面にわたって、ヒータ基板よりも輻射率の低い材料からなる低輻射率被膜が形成され、この低輻射率被膜をパターニングして、被加熱物載置面においてヒータ基板の露出比率を変化させ、被加熱物載置面の中心部から外周縁部に向かって輻射率が小さくなるように輻射率分布を持たせる技術が開示されている。これにより、被加熱物を載置して加熱処理するヒータ部材及びそれを用いた加熱処理装置において、投入電力を低減して省エネルギー化を図り、熱応力による損壊危険を解消し、発熱回路部の配線設計自由度を高めると共に、均熱性能を高め且つ短絡をなくして信頼性を高めることができると記載されている。

特許文献３は、下面に溝を有するプレート部材と、中央が開口し、前記プレート部材の下面の一部に接合された基盤と、前記溝と前記基盤の上面との間に配置された抵抗発熱体と、前記プレート部材の上面に形成され、それぞれの上面が同一の平面を構成する複数の凸部と、を具備するヒータユニットの製造方法において、前記プレート部材の被加熱体を載置する面上に溶射膜を形成し、前記溶射膜を所定の厚さに平面研磨加工し、所定の位置に開口を有するマスクを配置して、前記開口に対向する前記溶射膜を前記プレート部材の表面が露出するまでブラスト加工することを特徴とするヒータユニットの製造方法が開示されている。これにより、ヒータ機能面内での被加熱体とのクリアランスの均一化の確保及び金属コンタミネーションの減少が可能となることが記載されている。

特許文献４は、使用済の静電チャックを修復する方法として、所定の量の誘電材料が使用済静電チャックから除去され、ベース表面が残され、次いで、新しい誘電材料の密着性を高めるためにベース表面が粗面化され、次に、新しい誘電材料が粗面上に溶射され、次いで、処理中に基板が載置されるメサの形成を助けるために、新しい誘電材料を覆ってマスクが配置され、次に、新しい誘電体層の一部分が除去されて新しいメサが形成され、マスクを除去した後、洗浄する技術が開示されている。

特開平７－８６３７９号公報 特開２００５－１５８２７０号公報 特開２００９－１４６７９３号公報 特開２０１７－５５１２６号公報

ヒータを内蔵する静電チャックやセラミックヒーターなどの基板保持部材は、発熱異常点（ホットスポット）が現れることがある。一方、基板と基板保持部材との接触によるパーティクルの発生や基板への付着を抑制するために、基板をピン状凸部で支える構造が採用されることがある。ピン状凸部の上端面の径は、パーティクル抑制の観点からは小さい方が好ましいが、ピン状凸部の上端面の径が小さくなるほどホットスポットの発生の虞が大きくなる傾向にある。半導体プロセスではプロセスの均一性の要求から、ピン状凸部を備える基板保持部材であっても、ホットスポットの発生が抑制された基板保持部材が要望されていた。

特許文献１記載の技術は、ＡｌＮ焼結体の表面にＡｌＮ薄膜を形成しても、熱伝導率は同一であるので、ヒータ直上やヒータの疎な部分の直上は、ホットスポットやコールドスポットが、表面の温度分布に表れて、より高温での使用時に助長される虞がある。

特許文献２記載の技術は、ヒータ基板よりも低輻射率の膜は主に金属系が多く、より熱伝導率が高い膜であり、導電性を有する。より熱伝導率が高い膜の場合、より高温での使用の場合に、ヒータ直上やヒータの疎な部分の直上は、ホットスポットやコールドスポットとなり易く、導電性膜を表面に付することは適さない。

特許文献３記載の技術は、被加熱体とのクリアランスの均一化の確保及び金属コンタミネーションの減少により金属製のヒータに対する課題についての手段が開示されているが、一般的に金属ヒータより高い温度および厳しい腐食環境下で使用されるセラミックスヒータにそのまま適用できるものではない。

特許文献４記載の技術は、静電チャックを修復する方法で、修復するための部材は修復前の部材と実質的に同一でないと静電吸着機能が再生しないため、メサの素材には制約があり、均熱性や耐食目的のための部材を選択することはできない。

また、特許文献１から４記載の技術は、いずれもピン状凸部の上端面の径を小さくしたときに、ホットスポットの発生を抑制することを考慮していない。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、パーティクルの抑制とホットスポットの抑制の両立ができる基板保持部材およびその製造方法を提供することを目的とする。

（１）上記の目的を達成するため、本発明の基板保持部材は、基板保持部材であって、セラミックス焼結体を含む基体と、前記基体に埋設された発熱抵抗体と、前記基体の上面から上方に突出して形成された複数のピン状凸部と、を備え、前記ピン状凸部は、少なくとも基板と接触する上端面が前記セラミックス焼結体より熱伝導率の低い材料であるＡｌ _２ Ｏ _３ 、Ｙ _２ Ｏ _３ 、ＺｒＯ _２ 、または石英ガラスのいずれかの溶射膜で形成され、前記ピン状凸部は、前記上端面の径が２ｍｍ以下であり、前記基体の上面が前記セラミックス焼結体で形成されていることを特徴としている。

このように、ピン状凸部の上端面の径が２ｍｍ以下であるような基板保持部材のピン状凸部の少なくとも基板と接触する上端面をセラミックス焼結体より熱伝導率の低い材料の溶射膜で形成することで、ピン状凸部の径を小さくしたことで起こる熱流の集中によるホットスポットの発生を抑制できる。その結果、基板の均熱化ができる。

（２）また、本発明に関連する参照形態の基板保持部材において、前記基体の前記上面は、前記溶射膜と同一材料の溶射膜で形成されていることを特徴としている。

このように、基体の上面が溶射膜と同一材料の溶射膜で形成されていることにより、水分と反応し、素材自体が劣化する性質を有するセラミックスを使用して基体を形成した場合であっても、基体を形成するセラミックス焼結体と外気の水分との接触を遮断することができる。これにより、基板保持部材の耐食性を改善することができる。

（３）また、本発明の基板保持部材において、前記基体の基板載置面を平面視したときの面積に対する前記複数のピン状凸部のうち、前記基板と接触する前記上端面の面積の合計の割合は、１０％以下であることを特徴としている。

このように、基体の基板載置面を平面視したときの面積に対する複数のピン状凸部のうち、基板と接触する上端面の面積の合計の割合を１０％以下とすることで、ピン状凸部と基板との接触を十分に低減することができ、基板全体の均熱化を図ることができる。

（４）また、本発明の基板保持部材において、前記溶射膜の気孔率は２％以下であることを特徴としている。

これにより、十分に緻密な溶射膜を構成でき、溶射膜の寿命ひいては基板保持部材の寿命を長くすることができる。

（５）また、本発明の基板保持部材において、前記基体の基板載置面を前記基体の中心軸をＺ軸として前記Ｚ軸を通る断面で切断した断面曲線は、所定の基準面と前記断面との交線をＸ軸としたときに、前記中心軸の近傍でＺの値の最大値をとり前記基体の外周近傍でＺの値の最小値をとる曲線、または前記中心軸の近傍でＺの値の最小値をとり前記基体の外周近傍でＺの値の最大値をとる曲線であることを特徴としている。

ピン状凸部を平面状に加工した場合、基板載置面の予期しない場所に局所的に高低が発生し、均熱性に悪影響を与えることがある。基体の基板載置面を上記のような曲面で形成することにより、ピン状凸部への基板の追従性がよくなり、よりホットスポットの抑制や基板全体の均熱化を図ることができる。

（６）また、本発明の基板保持部材において、前記複数のピン状凸部は、前記基体の基板載置面より前記上面に近い位置に上端面を有し前記基板載置面を構成しない第２のピン状凸部を含み、前記第２のピン状凸部は、前記上面の中心を中心とする同心円に囲まれたリング状の領域に形成されることを特徴としている。

これにより、半径方向の発熱抵抗体の配置によって生じる不均一な発熱分布による基板への伝熱をピン状凸部と基板との接触の有無で調整することができ、よりホットスポットの抑制や基板全体の均熱化を図ることができる。

（７）また、本発明の基板保持部材において、前記セラミックス焼結体は、ＡｌＮを主成分とし、前記溶射膜の材料は、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｙ_２Ｏ_３、ＺｒＯ_２、または石英ガラスのいずれかであることを特徴としている。

このような材料を使用することにより、基体を形成するＡｌＮ焼結体よりも熱伝導率が低く、水分に耐性のある材料で溶射膜を構成できる。その結果、ホットスポットの抑制や耐食性の向上の効果を発揮させることができる。

（８）また、本発明の基板保持部材の製造方法は、上記（１）から（７）のいずれかに記載の基板保持部材の製造方法であって、セラミックス焼結体により形成された基体と、前記基体に埋設された発熱抵抗体と、を備える基板保持部材前駆体を準備する準備工程と、前記基板保持部材前駆体の基板載置面側の表面に前記セラミックス焼結体より熱伝導率の低い材料であるＡｌ _２ Ｏ _３ 、Ｙ _２ Ｏ _３ 、ＺｒＯ _２ 、または石英ガラスのいずれかを用いてスラリー溶射を行ない溶射膜を形成する溶射工程と、前記溶射膜を加工して、少なくとも基板と接触する上端面が前記溶射膜で形成されたピン状凸部を形成するピン状凸部形成工程と、を含み、前記ピン状凸部形成工程において、前記基体の上面において前記セラミックス焼結体が露出するように前記溶射膜を加工することを特徴としている。

このように、スラリー溶射により溶射膜を形成することで、通常のプラズマ溶射より緻密でポアが少ない溶射膜を形成できる。その結果、ホットスポットの抑制や耐食性の向上の効果を有する基板保持部材を製造できる。また、スラリー溶射による溶射膜は表面粗さを小さく形成できるため、基板の脱着によるピン状凸部の摩耗も抑えられる。

（９）また、本発明の基板保持部材の製造方法は、上記（１）から（７）のいずれかに記載の基板保持部材の製造方法であって、セラミックス焼結体により形成された基体と、前記基体に埋設された発熱抵抗体と、前記基体の上面から上方に突出して形成された複数のピン状凸部と、を備え、前記ピン状凸部は、少なくとも基板と接触する上端面が前記溶射膜で形成された基板保持部材前駆体を準備する準備工程と、前記溶射膜の少なくとも一部を除去する溶射膜除去工程と、前記溶射膜の少なくとも一部が除去された前記基板保持部材前駆体の基板載置面側の表面に前記セラミックス焼結体より熱伝導率の低い材料であるＡｌ _２ Ｏ _３ 、Ｙ _２ Ｏ _３ 、ＺｒＯ _２ 、または石英ガラスのいずれかを用いてスラリー溶射を行ない別の溶射膜を形成する溶射工程と、前記別の溶射膜を加工して、少なくとも基板と接触する上端面が前記別の溶射膜で形成されたピン状凸部を形成するピン状凸部形成工程と、を含み、前記ピン状凸部形成工程において、前記基体の上面において前記セラミックス焼結体が露出するように前記溶射膜を加工することを特徴としている。

このように、ピン状凸部の少なくとも基板と接触する上端面が第１の溶射膜で形成された基板保持部材前駆体の第１の溶射膜の少なくとも一部を除去し、その上からスラリー溶射により溶射膜を形成することで、ホットスポットの抑制や耐食性の向上の効果を有する基板保持部材を製造できる。また、本発明の基板保持部材のピン状凸部が摩耗や破損した場合にも、基板載置面を容易に修復、再生することができ、基板保持部材の寿命を延ばすことができる。

本発明の基板保持部材およびその製造方法によれば、パーティクルの抑制とホットスポットの抑制の両立ができる。

本発明の第１の実施形態に係る基板保持部材の一例を示した模式的な断面図である。 第１の実施形態に係る基板保持部材の上面の一例を示した模式図である。 第１の実施形態に係る基板保持部材の発熱抵抗体の一例を示した模式図である。 第１の実施形態に係る基板保持部材の上面の変形例を示した模式図である。 第１の実施形態に係る基板保持部材の変形例を示した模式的な断面図である。 第１の実施形態に係る基板保持部材の変形例を示した模式的な断面図である。 第１の実施形態に係る基板保持部材の変形例を示した模式的な断面図である。 第２の実施形態に係る基板保持部材の一例を示した模式的な断面図である。 第２の実施形態に係る基板保持部材の上面の一例を示した模式図である。 第２の実施形態に係る基板保持部材の一例を示した模式的な部分断面図である。 図１０の例において、あるＸにおける偏差ΔＺ（Ｘ）を求めるための模式的な部分断面図である。 第２の実施形態に係る基板保持部材の変形例を示した模式的な部分断面図である。 第２の実施形態に係る基板保持部材の変形例を示した模式的な部分断面図である。 第２の実施形態に係る基板保持部材の変形例を示した模式的な部分断面図である。 第３の実施形態に係る基板保持部材の一例を示した模式的な断面図である。 第３の実施形態に係る基板保持部材の上面の一例を示した模式図である。 本発明の実施形態に係る基板保持部材の製造方法を示すフローチャートである。 本発明の実施形態に係る基板保持部材の製造方法を示すフローチャートである。 実施例および比較例の条件および測定結果を示す表である。

次に、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。なお、構成図において、各構成要素の大きさは概念的に表したものであり、必ずしも実際の寸法比率を表すものではない。

［第１の実施形態］
（基板保持部材の構成）
本発明の第１の実施形態に係る基板保持部材について、図１から図３を参照して説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係る基板保持部材の一例を示した模式的な断面図である。図２は、第１の実施形態に係る基板保持部材の上面の一例を示した模式図である。図３は、第１の実施形態に係る基板保持部材の発熱抵抗体の一例を示した模式図である。本実施形態に係る基板保持部材１００は、基体１０、発熱抵抗体２０、およびピン状凸部３０を備えている。

基体１０は、セラミックス焼結体により略平板状に形成されている。基体１０は略円板状のほか、多角形板状または楕円板状などのさまざまな形状であってもよい。なお、略平板状とは、後述する凸形状または凹形状を含む。基体１０は、自然に基体の中心１６が定まる形状であることが好ましい。

基体１０を形成するセラミックス焼結体は、用途に応じて様々な材料を使用することができる。例えば、ＡｌＮ、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｓｉ_３Ｎ_４、ＳｉＣを主成分とするセラミックスなどを使用することができる。これらの中でもＡｌＮを主成分とするセラミックスであることが好ましい。ＡｌＮを主成分とするセラミックスは熱伝導率が高いため、後述する熱流の集中によるホットスポットの発生が起こりやすいからである。なお、ＡｌＮを主成分とするとは、セラミックスにＡｌＮが９０ｗｔ％以上含まれることをいう。Ａｌ_２Ｏ_３、Ｓｉ_３Ｎ_４、ＳｉＣ等であっても同様である。

発熱抵抗体２０は、基体１０に埋設されている。発熱抵抗体２０の形状は、メッシュ状や箔状など、様々な形状とすることができる。また、材質も、モリブデン、タングステンなど、様々な材質とすることができる。発熱抵抗体２０は、基板（ウエハ）Ｗを加熱するためのヒーター用電極として用いられる。これ以外の用途に用いられる電極、例えば、静電吸着用電極や高周波電極がさらに埋設されていてもよい。

ピン状凸部３０は、基体１０の上面１２から上方に突出して複数形成される。ピン状凸部３０の形状は、円柱状、角柱状等の柱状、円錐状、角錐状等の錐状、円錐台状、角錐台状等の錐状の上部を切断した形状等から適宜選択される。

ピン状凸部３０の配置は特に限定されない。既知の形態またはそれに類似する形態であればよく、例えば、図２に示されるような同心円状、図４に示されるような正方格子状、または三角格子状など規則的な配置のほか、局部的に疎密が生じているような不規則的な配置であってもよい。図４は、第１の実施形態に係る基板保持部材の上面の変形例を示した模式図である。

複数のピン状凸部の上端面３２は、全体として基板Ｗを載置する所定の形状の面（基板載置面３４）を形成する。これによって、複数のピン状凸部３０は、基板Ｗを支持する。すなわち、複数のピン状凸部の上端面３２により形成される基板載置面３４が決定される。これにより、複数のピン状凸部の上端面３２と基板Ｗとが当接し、基板Ｗが支持される。なお、複数のピン状凸部３０のうち、上端面３２が基板Ｗと当接しないものがあってもよい。これは、そのような凸部があっても、周りのピン状凸部３０の配置によっては、基板Ｗを支持することが可能だからである。なお、ピン状凸部３０の上端面３２の全面が基板Ｗと当接していてもよいが、ピン状凸部３０の上端面３２の一部のみが基板Ｗと当接していてもよい。基板Ｗがピン状凸部３０で支えられることから、パーティクルの発生やかみ込みを抑制でき、必要に応じて基板Ｗ下の空間をガスの流路とすることができる。

ピン状凸部３０は、少なくとも基板Ｗと接触する上端面３２が基体１０を形成するセラミックス焼結体より熱伝導率の低い材料の溶射膜４０で形成される。また、ピン状凸部３０は、上端面３２の径が２ｍｍ以下であり、１ｍｍ以下であることが好ましく、０．５ｍｍ以下であることがより好ましい。ピン状凸部３０の上端面３２の径が２ｍｍより大きい場合、パーティクルの発生が多くなる。一方、ピン状凸部３０の上端面３２の径を小さくすると、熱流の集中によるホットスポットの発生の虞が増大する。

本発明は、ピン状凸部３０の上端面３２の径が２ｍｍ以下であるような基板保持部材１００のピン状凸部３０の少なくとも基板Ｗと接触する上端面３２を基体１０を形成するセラミックス焼結体より熱伝導率の低い材料の溶射膜４０で形成することで、ピン状凸部３０の径を小さくしたことで起こる熱流の集中によるホットスポットの発生を抑制できる。その結果、基板Ｗの均熱化ができる。なお、ピン状凸部３０の上端面３２の径の下限は、形成の容易さや強度を考慮すると、０．１ｍｍ以上であることが好ましい。また、基板Ｗと接触しないピン状凸部３０の上端面３２は、基板Ｗと接触しないことにより熱流が抑制できているため、溶射膜４０で形成されなくてもよい。

ピン状凸部３０の高さは、１０μｍ以上５００μｍ以下であることが好ましい。なお、ピン状凸部３０の高さとは、基体１０の上面１２からピン状凸部の上端面３２までの距離をいう。ピン状凸部３０の上端面３２の平面の表面粗さは、Ｒａ０．０１μｍ以上０．５０μｍ以下であることが好ましい。ピン状凸部の上端面３２の表面粗さは、非接触型のワンショット３Ｄ形状測定機で測定できる。

図５に示されるように、ピン状凸部３０は、上端面３２だけでなく全体が溶射膜４０で形成されていてもよい。また、図６に示されるように、基体１０の上面１２は、ピン状凸部３０の上端面３２を形成する溶射膜４０と同一材料の溶射膜で形成されていることが好ましい。このように、基体１０の上面１２がピン状凸部３０の上端面３２を形成する溶射膜４０と同一材料の溶射膜で形成されていることにより、周囲の腐食性の雰囲気や水分と反応し、素材自体が劣化する性質を有するセラミックスを使用して基体１０を形成した場合であっても、基体１０を形成するセラミックス焼結体と外気の雰囲気や水分との接触を遮断することができる。これにより、基板保持部材１００の耐食性を改善することができる。図５および図６は、本発明の第１の実施形態に係る基板保持部材の変形例を示した模式的な断面図である。なお、基体１０の上面１２が溶射膜で形成されている場合、基体１０はセラミックス焼結体と溶射膜とで形成されている。その場合、図６に示されるように、溶射膜の上面を基体１０の上面１２とする。

基体１０の基板載置面３４を平面視したときの面積に対する複数のピン状凸部３０のうち、基板Ｗと接触する上端面３２の面積の合計の割合は、１０％以下であることが好ましく、５％以下であることがより好ましい。このように、基体１０の基板載置面３４を平面視したときの面積に対する複数のピン状凸部３０のうち、基板Ｗと接触する上端面３２の面積の合計の割合を１０％以下とすることで、ピン状凸部３０と基板Ｗとの接触を十分に低減することができ、パーティクルの抑制や基板Ｗ全体の均熱化を図ることができる。なお、基体１０の基板載置面３４を平面視したときの面積とは、基体１０の外形から定まる平面の面積のうち基板が載置される領域の面積である。また、複数のピン状凸部３０のうち、基板Ｗと接触する上端面３２の面積の合計とは、基板Ｗと接触するそれぞれのピン状凸部３０の上端面３２を基体１０の外形から定まる平面と同一の平面であって、基板が載置される領域に射影したときの面の面積の合計である。

溶射膜４０の気孔率は２％以下であることが好ましい。これにより、十分に緻密な溶射膜４０を構成でき、溶射膜４０の寿命ひいては基板保持部材１００の寿命を長くすることができる。

溶射膜４０の材料は、上記のように基体１０を形成するセラミックス焼結体より熱伝導率の低い材料から適宜選択される。例えば、セラミックス焼結体がＡｌＮを主成分とする場合、溶射膜の材料は、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｙ_２Ｏ_３、ＺｒＯ_２、または石英ガラスのいずれかであることが好ましい。このような材料を使用することにより、基体を形成するＡｌＮ焼結体よりも熱伝導率が低く、水分に耐性のある材料で溶射膜を構成できる。その結果、ホットスポットの抑制や耐食性の向上の効果を発揮させることができる。

基板保持部材１００は、上記のほか、端子５０および端子穴５２、図示しないリフトピン孔を備えていてもよい。また、図７に示されるように、基板保持部材１００をシャフト付きの基板保持部材として使用する場合、基板保持部材１００は、支持部材６０を備えていてもよい。支持部材６０は、円筒状であることが好ましい。図７は、本発明の第１の実施形態に係る基板保持部材の変形例を示した模式的な断面図である。また、基板保持部材１００は、真空チャックとして使用する場合、そのための通気孔、環状凸部等を備えていてもよい。環状凸部を備える場合、その幅は１．０～５．０ｍｍ、高さは０．０１～０．５ｍｍとすることが好ましい。また、環状凸部の上端面の平面の表面粗さは、Ｒａ０．０１μｍ以上０．５μｍ以下であることが好ましい。環状凸部の表面粗さは、触診式の表面粗さ計で測定できる。

［第２の実施形態］
本発明の第２の実施形態に係る基板保持部材について、図８から図１１を参照して説明する。図８は、本発明の第２の実施形態に係る基板保持部材の一例を示した模式的な断面図である。図９は、第２の実施形態に係る基板保持部材の上面の一例を示した模式図である。図１０は、第２の実施形態に係る基板保持部材の一例を示した模式的な部分断面図である。図１１は、図１０の例において、あるＸにおける偏差ΔＺ（Ｘ）を求めるための模式的な部分断面図である。部分断面図には、端子５０および端子穴５２を省略している。本実施形態に係る基板保持部材２００は、基本的な構成は第１の実施形態に係る基板保持部材１００と同様である。すなわち、第１の実施形態の各構成は、第２の実施形態にも適用できる。以下では、異なる点のみ説明する。

本実施形態に係る基板保持部材２００は、複数のピン状凸部３０の上端面３２により構成される基板載置面３４（基体１０の基板載置面３４）を基体１０の中心軸（基体の中心１６を通り、基体１０の基準面に垂直な直線）をＺ軸としてＺ軸を通る断面で切断した断面曲線は、所定の基準面と断面との交線をＸ軸としたときに、図１０に示されるような中心軸の近傍でＺの値の最大値をとり基体１０の外周１８に向かって単調減少する曲線、または図１２に示されるような中心軸の近傍でＺの値の最小値をとり基体１０の外周１８に向かって単調増加する曲線である。図１２は、第２の実施形態に係る基板保持部材の変形例を示した部分断面図である。

なお、所定の基準面は、図１０または図１２のように基体１０を水平面に載置した際の上面１２が水平である場合その上面１２とし、図１３または図１４のように基体１０を水平面に載置した際の上面１２が水平でない場合、基体１０の上面１２のうち、水平面に最も近い位置にある点を通る水平面としてもよい。また、これらの水平面を上方または下方に平行移動した面を基準面としてもよい。図１３および図１４は、第２の実施形態に係る基板保持部材の変形例を示した部分断面図である。なお、中心軸の近傍とは、中心軸から２５ｍｍ以内の範囲をいう。

このように、基板載置面３４の断面曲線が中心軸の近傍でＺの値の最大値をとり基体１０の外周１８に向かって単調減少する曲線、または中心軸の近傍でＺの値の最小値をとり基体１０の外周１８に向かって単調増加する曲線であることで、基板載置面３４の平坦度を高くして平面に近くするよりもピン状凸部３０に対する基板Ｗの追従性がよくなり、局所的なホットスポットの発生を低減できる。

基体１０と複数のピン状凸部３０の形状は、図１０のように基体１０は平板状であり、複数のピン状凸部３０が基準面からの高さが異なるように形成され、複数のピン状凸部３０によって基板載置面３４が形成されることが好ましい。これにより、基板載置面３４の加工が容易になり、ピン状凸部３０の研削、研磨加工の際に複数の基板載置面形状から１つを選択することもできる。

一方、基体１０と複数のピン状凸部３０の形状は、図１３のように基体１０の上面１２が基板載置面３４と略同一の曲面で形成され、基体１０の上面１２からの高さが略同一に形成された複数のピン状凸部３０によって載置面が形成されてもよい。これにより、基板保持部材２００を、基板Ｗを吸着するタイプの部材として使用する場合、吸着力の均一化を図ることができる。なお、図１０の形状であっても、Ｚ軸方向のピン状凸部３０の高さの差は微量であるので、基板Ｗの吸着力自体に影響はない。

また、基体１０の形状を、図１４のように基体１０の下面１４を載置曲面と略同一の曲面で形成してもよい。また、図１４のように基体１０に埋設された発熱抵抗体２０を載置曲面と略同一の曲面で形成してもよい。よって、基体１０が略平板状とは、図１や図６だけでなく、図１３や図１４のような凸形状または図示しない凹形状を含むこととする。

基板載置面３４は３次元測定器で測定できる。しかし、基板保持部材２００に基板Ｗを載置または吸着したときの基板Ｗが基板載置面３４に追従し、基板Ｗの基板載置面３４と反対側の面（基板Ｗの表面）の形状が理想的な曲面になっていることが重要である。そのため、厚み０．７７５ｍｍのシリコンウエハを載置または吸着したときの基板載置面３４と反対側の面をレーザ干渉計で測定した曲面を、基板載置面３４とみなす。断面曲線も同様である。

また、断面曲線は、図１１に示されるように、Ｘ軸方向の基準長さをＬ（ｍｍ）、あるＸ（ｍｍ）に対するＺ（ｍｍ）の値をＺ（Ｘ）、偏差ΔＺ（Ｘ）の値をΔＺ（Ｘ）＝Ｚ（Ｘ）－（（Ｚ（Ｘ＋Ｌ）＋Ｚ（Ｘ－Ｌ））／２）として、ΔＺ（Ｘ）の最大値をΔＺ（Ｘ）_ｍａｘ、ΔＺ（Ｘ）の最小値をΔＺ（Ｘ）_ｍｉｎとしたとき、ΔＺ（Ｘ）_ｍａｘ－ΔＺ（Ｘ）_ｍｉｎ≦１（μｍ）を満たすことが好ましく、０．５μｍ以下であることがさらに好ましい。ここで、Ｘは基板保持部材の基板Ｗを載置する領域の外縁より少なくともＬだけ内側の領域で定義され、領域の外縁より２Ｌより内側の領域で計算されることが好ましい。これにより、局所的な凹凸が抑制されるので、局所的なホットスポットの発生をより低減することができる。図１１は、図１０の例において、あるＸにおける偏差ΔＺ（Ｘ）を求めるための模式的な部分断面図である。基準長さＬは、ピン状凸部３０の配置ピッチとすることができる。例えば、ピン状凸部３０が同心円状に配置されているときはその同心円の半径の差を適用することができる。基準長さＬは、複数のピン状凸部３０が一定の間隔で配置されている場合、その間隔とすることが好ましい。図１１はそのような例を示している。

また、基板載置面３４の平坦度は、５０μｍ以下であることが好ましい。これにより、基板Ｗにしわが寄ることなく基板Ｗを載置できる。基板載置面３４の平坦度とは、基板載置面３４の全ての点についてのＺの値の最大値から最小値を引いた差であり、全てのピン状凸部３０のＺの値の最大値から最小値を引いた差としてもよい。なお、平坦度の下限は特に規定されないが、基板Ｗにしわが寄ることなく基板Ｗを載置するために基体１０の径や目標とする基板載置面３４の形状によって、例えば、５μｍ以上としてもよい。

［第３の実施形態］
本発明の第３の実施形態に係る基板保持部材について、図１５および図１６を参照して説明する。図１５は、本発明の第３の実施形態に係る基板保持部材の一例を示した模式的な断面図である。図１６は、第３の実施形態に係る基板保持部材の上面の一例を示した模式図である。図１６は、ピン状凸部３０を省略している。本実施形態に係る基板保持部材３００は、基本的な構成は第１の実施形態に係る基板保持部材１００と同様である。すなわち、第１の実施形態の各構成は、第３の実施形態にも適用できる。以下では、異なる点のみ説明する。

本実施形態に係る基板保持部材３００は、図１５、および図１６に示されるように、複数のピン状凸部３０が、基体１０の基板載置面３４より上面１２に近い位置に上端面３８を有し基板載置面３４を構成しない第２のピン状凸部３６を含む。このとき、第２のピン状凸部３６は、基体の中心１６を中心とする同心円に囲まれたリング状の領域（リング状領域７０）に形成されることが好ましい。リング状領域７０内のピン状凸部３０は、全て第２のピン状凸部３６であることが好ましい。リング状領域７０は、基体の中心１６を含む円状領域であってもよい。また、リング状領域７０は、複数形成されてもよい。

これにより、半径方向の発熱抵抗体２０の配置によって生じる不均一な発熱分布による基板Ｗへの伝熱をピン状凸部３０と基板Ｗとの接触の有無で調整することができ、よりホットスポットの抑制や基板全体の均熱化を図ることができる。このような加工は、基板保持部材３００の製造後、温度評価試験を行い、その結果に基づいて、行なってもよい。本発明のピン状凸部３０は、溶射膜４０を加工して形成しているため、一部のピン状凸部３０を研削等して基板Ｗとほとんど、または全く接触しない第２のピン状凸部３６とする加工を行なうことが容易であり、温度調整をすることが容易である。なお、基板Ｗと接触しない第２のピン状凸部の上端面３８は、溶射膜４０で形成されなくてもよい。すなわち、第２のピン状凸部３６を形成する際に、溶射膜４０がなくなる程度まで研削等してもよい。

なお、本実施形態に係る基板保持部材３００は、第２の実施形態に係る基板保持部材２００の構成と組み合わせることもできる。図１５は、第２の実施形態に係る基板保持部材２００のうち、断面曲線が中心軸の近傍でＺの値の最大値をとり基体の外周近傍でＺの値の最小値をとる曲線、すなわち凸状の曲線である基板保持部材２００の構成と組み合わせたものを示している。本実施形態においても、厚み０．７７５ｍｍのシリコンウエハを載置または吸着したときの基板載置面３４と反対側の面をレーザ干渉計で測定した曲面を、基板載置面３４とみなしてよい。

［基板保持部材の製造方法］
次に、本実施形態に係る基板保持部材の製造方法を説明する。図１７は、本発明の実施形態に係る基板保持部材の製造方法を示すフローチャートである。本発明の実施形態に係る基板保持部材の製造方法は、準備工程ステップＳ１、溶射工程ステップＳ２、およびピン状凸部形成工程ステップＳ３を含む。

（準備工程）
準備工程ステップＳ１は、セラミックス焼結体により形成された基体と、基体に埋設された発熱抵抗体と、を備える基板保持部材前駆体を準備する。基板保持部材前駆体は、既存の様々な方法で製造することができ、例えば、以下で説明する成形体ホットプレス法で製造することができる。その他、セラミックス原料粉と所定の電極を交互に重ねることにより電極をセラミックスの内部に埋設し、それを１軸ホットプレス焼成する方法である粉末ホットプレス法や、従前のグリーンシート積層法等であってもよい。

成形体ホットプレス法による基板保持部材前駆体の製造方法は、成形体セラミックス成形体形成工程、セラミックス脱脂体作製工程、積層体形成工程、および焼成工程を含む。シャフト付きの基板保持部材の場合、さらに支持部材形成工程、支持部材脱脂体作製工程、支持部材焼成工程、および接合工程を含む。

セラミックス成形体形成工程では、必要に応じて焼結助剤が添加されたセラミックス原料粉から複数のセラミックス成形体を形成する。例えば、ＡｌＮセラミックス原料粉末に焼結助剤としてＹ_２Ｏ_３、バインダ、可塑剤、分散剤などの添加剤を適宜添加して混合して、スラリーを作製し、スプレードライ法等により顆粒（セラミックス原料粉）を造粒後、加圧成形して１または複数のセラミックス成形体を形成することができる。

セラミックス原料粉末は、高純度であることが好ましく、その純度は、好ましくは９６％以上、より好ましくは９８％以上である。また、セラミックス原料粉末の平均粒径は、好ましくは０．１μｍ以上１．０μｍ以下である。

混合方法は、湿式、乾式の何れであってもよく、例えばボールミル、振動ミルなどの混合器を用いることができる。成形方法としては、例えば、一軸加圧成形や冷間静水等方圧加圧（ＣＩＰ：Cold Isostatic Pressing）法などの公知の方法を用いればよい。なお、セラミックス成形体を形成する方法は、加圧成形に限らず、例えば、グリーンシート積層、または鋳込み成形であっても適用が可能であり、これらを適宜脱脂、またはさらに仮焼する工程により、セラミックス成形体を製造することができる。

複数のセラミックス成形体は、成形後、機械加工により成形体の形状が整えられてもよい。また、セラミックス成形体の片面（他のセラミックス成形体との接合面）に、発熱抵抗体の形状に合わせた形状の溝が形成されてもよい。機械加工は、脱脂後に行なってもよい。

セラミックス脱脂体作製工程では、複数のセラミックス成形体を所定の温度以上、所定の時間以上脱脂処理して複数のセラミックス脱脂体を作製する。セラミックス成形体は、例えば、５００℃以上９００℃以下の温度で熱処理され、セラミックス脱脂体となる。脱脂時間は、１時間以上１２０時間以下であることが好ましい。脱脂には、大気炉または窒素雰囲気炉を用いることができるが、バインダの有機成分を除去することが重要なので大気炉の方が好ましい。

積層体形成工程では、発熱抵抗体を準備し、発熱抵抗体、および複数のセラミックス脱脂体を組み合わせて、平板状に形成され、発熱抵抗体が埋設された積層体を形成する。

また、発熱抵抗体は、基板保持部材１００の設計に応じた形状に加工されたものを準備する。発熱抵抗体の形状は、メッシュ状や箔状など、様々な形状とすることができる。また、材質も、モリブデン、タングステンなど、様々な材質とすることができる。

焼成工程では、形成された積層体を、主面に垂直方向に一軸加圧焼成して基板保持部材前駆体を焼成する。加圧する力や焼成温度、焼成時間は使用するセラミックス原料粉の種類によって異なるが、例えば、ＡｌＮを主成分とするセラミックス原料粉を使用した場合、加圧する力は、１ＭＰａ以上であることが好ましい。また、焼成温度は、１７００℃以上２０００℃以下であることが好ましい。焼成時間は、１時間以上１２時間以下であることが好ましく、１時間以上５時間以下であることがより好ましい。焼成雰囲気は、例えば、窒素や不活性ガス雰囲気であるが、真空などの雰囲気であってもよい。これにより、セラミックス脱脂体が焼結してセラミックス焼結体となり、これらが一体化される。

焼成後は、表面、裏面の加工のほか所定の形状に研削や研磨加工を行なってもよい。加工面の粗さはＲａ０．１μｍ～１．６μｍであることが好ましい。必要な場合は、通気孔等を形成してもよい。形成方法としては、一般的な研削加工のほかブラスト加工、ミリング加工、レーザ加工等によって形成することが可能である。これにより、内部に発熱抵抗体が埋設された基板保持部材前駆体を準備することができる。

なお、セラミックス脱脂体作製工程と、積層体形成工程との間に、セラミックス仮焼体作製工程を設けてもよい。例えば、ＡｌＮを主成分とするセラミックス原料粉を使用する場合、セラミックス仮焼体作製工程では、セラミックス脱脂体を１２００℃以上１７００℃以下の温度で仮焼してセラミックス仮焼体を作製する。これにより、基板保持部材の寸法精度をより高くすることができる。仮焼時間は、０．５時間以上１２時間以下であることが好ましい。仮焼雰囲気は、窒素や不活性ガス雰囲気であることが好ましいが、真空などの雰囲気であってもよい。仮焼体作製工程を設ける場合、機械加工は仮焼体作製工程の後に行なってもよい。

支持部材形成工程では、セラミックス原料粉から支持部材成形体を形成する。使用するセラミックス原料粉は、上記のセラミックス原料粉と同一の主成分であることが好ましいが、添加される焼結助剤の量が異なっていてもよい。セラミックス原料粉の作製方法や支持部材成形体の成形方法等は、セラミックス成形体形成工程と同じでよい。

支持部材脱脂体作製工程では、支持部材成形体を所定の温度以上、所定の時間以上脱脂処理して支持部材脱脂体を作製する。支持部材成形体の脱脂条件の数値範囲等は、セラミックス脱脂体作製工程と同じでよい。なお、支持部材脱脂体作製工程を、セラミックス脱脂体作製工程と同時に行ってもよい。

支持部材焼成工程では、支持部材脱脂体を焼成して基板保持部材を支持する支持部材を焼成する。支持部材の焼成は、常圧焼成であることが好ましい。また、焼成温度は、１８００℃以上２０００℃以下であることが好ましい。焼成時間は、１時間以上１２時間以下であることが好ましい。焼成雰囲気は、例えば、窒素や不活性ガス雰囲気であるが、真空などの雰囲気であってもよい。

接合工程では、基板保持部材前駆体と支持部材とを接合する。接合は、接合材を用いた接合方法、および接合材を用いない接合方法のいずれかを用いることができる。

（溶射工程）
溶射工程ステップＳ２は、基板保持部材前駆体の基板載置面側の表面にセラミックス焼結体より熱伝導率の低い材料を用いてスラリー溶射を行ない溶射膜を形成する。スラリー溶射とは、以下のような溶射方法である。

溶射膜原料粉末と水とを準備し、混合することでスラリーを調整する。溶射膜原料粉末の平均粒子径Ｄ５０は、０．５μｍ以上６μｍ以下であることが好ましい。Ｄ５０が０．５μｍより小さい場合、スラリーの粘性が高くなるため、溶射が困難になり膜質が悪化する。また、６μｍより大きい場合、安定してスラリーを輸送できないため膜質が悪化する。平均粒子径Ｄ５０は、レーザ回折／散乱式粒子径分布測定装置の乾式測定または湿式測定を用いて計測することができる。溶射膜原料粉末の粒度分布は、シャープであることが好ましい。

溶射膜原料粉末は、様々な材料を使用することができる。溶射膜原料粉末は、例えば、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）、イットリア（Ｙ_２Ｏ_３）、ジルコニア（ＺｒＯ_２）、または石英ガラスの粉末またはこれらの任意の混合粉を使用することが好ましい。セラミックス焼結体で形成されている基体にこれらの材料を溶射する場合、基体との密着性が問題になることがある。スラリー溶射による溶射方法は、基体がセラミックス焼結体で形成されている場合であっても、基体材料の強度低下や基体破損の虞を低減しつつ、溶射膜を成膜することができる。

また、スラリーの濃度は、１０ｗｔ％以上４０ｗｔ％以下であることが好ましく、２０ｗｔ％以上４０ｗｔ％以下であることがより好ましい。スラリーの濃度が１０ｗｔ％より小さい場合、施工に時間がかかり、生産性が低減するため工業的ではない。また、４０ｗｔ％より大きい場合、粘性が高くなり、安定してスラリーを輸送することができなくなる。

そして、調整したスラリーを、基体の被溶射面にプラズマ溶射して被覆する。溶射に使用するガスは、非酸化性ガスであることが好ましい。非酸化性ガスとしては、例えば、Ａｒガス、Ｈ_２ガスもしくはＮ_２ガスまたはこれらの任意の組み合わせの混合ガスを用いることができる。上記スラリーが、チューブポンプを介してノズルに供給され、ガスを用いてプラズマ溶射される。

プラズマ溶射の工程の前に、スラリーを投入しないガスのみによって、基体の被溶射面をプラズマ照射する工程を設けてもよい。このような工程を設けることで、基体の被溶射面が予熱され、プラズマ溶射した際に溶融した溶射膜原料粉末がボイドに侵入しやすくなる。

これらの結果、基体の被溶射面を被覆する当該スラリー由来の溶射膜が形成される。溶射膜の厚さは５μｍ以上１０００μｍ以下に調節されることが好ましい。溶射膜の厚さが５μｍ未満であると当該溶射膜の耐プラズマ性や耐摩耗性、断熱性等の機能が低下する虞が増大するためである。また、溶射膜の厚さが１０００μｍを超えると当該溶射膜の内部応力が大きくなり密着力の低下または剥離が生じる虞が増大するためである。溶射膜の気孔率は２％以下に調節されることが好ましい。

（ピン状凸部形成工程）
ピン状凸部形成工程ステップＳ３は、溶射膜を加工して、少なくとも基板と接触する上端面が溶射膜で形成されたピン状凸部を形成する。ピン状凸部は、溶射膜をブラスト加工、ミリング加工、レーザ加工等することで形成できる。ピン状凸部の上端面の径は、２ｍｍ以下とする。このとき、溶射膜の厚さより浅く掘り込むことで、基体の上面が溶射膜で被覆されている構成とすることができる。環状凸部を形成する場合、ここで行なうことが好ましい。

複数のピン状凸部の上端面により構成される基体の基板載置面を基体の中心軸をＺ軸としてＺ軸を通る断面で切断した断面曲線が、所定の基準面と断面との交線をＸ軸としたときに、中心軸の近傍でＺの値の最大値をとり基体の外周近傍でＺの値の最小値をとる曲線、または中心軸の近傍でＺの値の最小値をとり基体の外周近傍でＺの値の最大値をとる曲線である構成とする場合、ピン状凸部を形成する前の溶射膜を、上記形状の曲面となるように研磨加工をして、その後ピン状凸部を形成する方法でもよいし、ピン状凸部を形成した後、ピン状凸部の上端面を基板載置面が上記形状の曲面となるように研磨加工をする方法でもよい。第２のピン状凸部を形成する場合、ピン状凸部および基板載置面を形成した後、第２のピン状凸部となるリング状領域のピン状凸部を研削等することが好ましい。

そして、基板保持部材に必要な端子穴を設ける。端子穴の穿設は、溶射工程ステップＳ２の前に行なってもよいし、溶射工程ステップＳ２とピン状凸部形成工程ステップＳ３の間に行なってもよい。また、支持部材と接合する場合、支持部材との接合の前に行なってもよいし、後に行なってもよい。そして、端子穴にロウ材等で端子を接続する。端子は、Ｎｉ等を用いることができる。また、ロウ材はＡｕロウ等を用いることができる。通気孔を形成する場合、ここで行なうことが好ましい。

このようにして、ピン状凸部の径を小さくしたことで起こる熱流の集中によるホットスポットの発生を抑制でき、基板の均熱化ができる本発明の実施形態に係る基板保持部材を製造することができる。

［基板保持部材の製造方法２］
次に、本実施形態に係る基板保持部材の異なる製造方法を説明する。図１８は、本発明の実施形態に係る基板保持部材の製造方法を示すフローチャートである。本発明の実施形態に係る基板保持部材の製造方法は、準備工程ステップＴ１、溶射膜除去工程ステップＴ２、溶射工程ステップＴ３、およびピン状凸部形成工程ステップＴ４を含む。

（準備工程）
準備工程ステップＴ１は、セラミックス焼結体により形成された基体と、基体に埋設された発熱抵抗体と、基体の上面から上方に突出して形成された複数のピン状凸部と、を備え、ピン状凸部は、少なくとも基板と接触する上端面が第１の溶射膜で形成された基板保持部材前駆体を準備する。すなわち、本製造方法で準備する基板保持部材前駆体は、本発明の実施形態に係る基板保持部材であってもよい。本製造方法は、基板保持部材を修復し、再利用するための製造方法であるといってもよい。

（溶射膜除去工程）
溶射膜除去工程ステップＴ２は、第１の溶射膜の少なくとも一部を除去する。少なくとも一部とは、次の溶射工程ステップＴ３で行なう溶射で均一な溶射膜が溶射されるために必要な程度という意味である。よって、ピン状凸部形成工程ステップＴ４でピン状凸部を形成した基板保持部材の性能に影響がないと判断される場合、溶射膜だけでなく、基体を形成するセラミックス焼結体の一部を除去してもよい。溶射膜の除去は、研削または研磨加工によって行なうことができる。溶射膜の少なくとも一部が除去された後の面は、平面または所定の形状の曲面であることが好ましい。

（溶射工程）
溶射工程ステップＴ３は、第１の溶射膜の少なくとも一部が除去された基板保持部材前駆体の基板載置面側の表面に前記セラミックス焼結体より熱伝導率の低い材料を用いてスラリー溶射を行ない第２の溶射膜を形成する。第２の溶射膜の材料は、第１の溶射膜の材料と同じであっても異なっていてもよい。また、第１の溶射膜が残っている場合もその上に第２の溶射膜を溶射するので、第１の溶射膜の熱伝導率は、どのようなものであってもよい。スラリー溶射の詳細は、上記と同一であるため、説明を省略する。

（ピン状凸部形成工程）
ピン状凸部形成工程ステップＴ４は、第２の溶射膜を加工して、少なくとも基板と接触する上端面が第２の溶射膜で形成されたピン状凸部を形成する。ピン状凸部形成の詳細は上記と同一であるため、説明を省略する。

このようにして、ピン状凸部の径を小さくしたことで起こる熱流の集中によるホットスポットの発生を抑制でき、基板の均熱化ができる本発明の実施形態に係る基板保持部材を製造または修復することができる。

［実施例および比較例］
（実施例１）
（基板保持部材前駆体準備工程）
実施例１は、シャフト付き基板保持部材である。基体および支持部材は、ＡｌＮを主成分とする焼結体により形成した。径φ３２０ｍｍ、厚さｔ２０ｍｍの略円板状で発熱抵抗体が埋設された基体および支持部材を準備し、気体と支持部材とを接合後、被溶射面を平面研削盤で研削することで表面粗さをＲａ０．４μｍとした。

（溶射工程）
次に、高速プラズマ溶射機を用いて非酸化性ガスプラズマを基体の被溶射面に対して照射または噴射し、被溶射面の予熱を行った。非酸化性ガスとして、Ａｒガス、Ｎ_２ガスおよびＨ_２ガスの混合ガスが用いられた。溶射機を構成するノズルに対するＡｒガスの供給量が１００ｌ／ｍｉｎに制御され、Ｎ_２ガスの供給量７０ｌ／ｍｉｎに制御され、かつ、Ｈ_２ガスの供給量が７０ｌ／ｍｉｎに制御された。

高速プラズマ溶射機を構成するノズルに対する印加電流を２５０Ａに制御することにより、当該ノズルへの供給電力が６５ｋＷに調節された。ノズルの先端と基体の被溶射面との間隔を７５ｍｍに調節した。基材に対するノズルの走査速度または変位速度を８５０ｍｍ／ｓに調節した。これにより、Ａｒガス、Ｎ_２ガスおよびＨ_２ガスの混合ガスのプラズマが生成され、当該プラズマがノズルの先端から基体の被溶射面に対して照射または噴射された。プラズマの照射または噴射による被溶射面の予熱は、３分間行った。

そして、高速プラズマ溶射機をそのまま用いて、Ａｌ_２Ｏ_３スラリーを、非酸化性ガスを用いて基体の被溶射面に対してプラズマ溶射した。スラリーは、平均粒子径Ｄ５０が０．５μｍである純度９９．９％以上のＡｌ_２Ｏ_３原料粉末３００ｇと、水７００ｇとを混合することによりＡｌ_２Ｏ_３スラリーを調整した。非酸化性ガスとして、Ａｒガス、Ｎ_２ガスおよびＨ_２ガスの混合ガスが用いられた。溶射機を構成するノズルに対するＡｒガスの供給量を１００ｌ／ｍｉｎに制御し、Ｎ_２ガスの供給量を７０ｌ／ｍｉｎに制御し、かつ、Ｈ_２ガスの供給量を７０ｌ／ｍｉｎに制御した。これにより、溶射速度が６００～７００ｍｍ／ｓに制御された。

高速プラズマ溶射機を構成するノズルに対する印加電流を２５０Ａに制御することにより、当該ノズルへの供給電力が６５ｋＷに調節された。ノズルの先端と基体の被溶射面との間隔を７５ｍｍに調節した。基材に対するノズルの走査速度または変位速度を８５０ｍｍ／ｓに調節した。これにより、Ａｒガス、Ｎ_２ガスおよびＨ_２ガスの混合ガスのプラズマが生成され、当該プラズマにより溶融された原料粉末がノズルの先端から基体の被溶射面に対して噴射された。これにより、ＡｌＮセラミックス焼結体で形成された基体の被溶射面がＡｌ_２Ｏ_３溶射膜で被覆された。溶射膜の膜厚は、０．０５ｍｍとした。

（ピン状凸部形成工程）
溶射膜をブラスト加工することで、環状凸部および複数のピン状凸部が形成された。環状凸部は、基体の中心からφ２９６ｍｍの位置に内径を有し、幅１．０ｍｍ、高さ５０μｍとなるように形成された。複数のピン状凸部は、基体の中心からφ２９４ｍｍ以内となる領域に同心円状にφ１．０ｍｍ、基準面からの高さ５０μｍとなるように形成された。基体の基板載置面を平面視したときの面積に対する複数のピン状凸部の上端面の面積の合計の割合は、４．８％であった。ピン状凸部の形態は、図５のように、ピン状凸部のみが溶射膜で形成されている形態とした。基板載置面は、平面とした。このようにして、実施例１の基板保持部材を作製した。

（実施例２）
実施例２の基板保持部材は、溶射膜の膜厚を０．５ｍｍとした以外、実施例１の基板保持部材と同じ条件で作製した。溶射膜をピン状凸部の高さより厚くしたことにより、ピン状凸部の形態は、図６のように、ピン状凸部が溶射膜で形成されているだけでなく、基体の上面が溶射膜で形成されている形態となった。基体の基板載置面を平面視したときの面積に対する複数のピン状凸部の上端面の面積の合計の割合は、４．８％であった。

（実施例３）
実施例３の基板保持部材は、溶射膜の膜種をＹ_２Ｏ_３として、膜厚を０．２ｍｍとし、環状凸部の幅を２．０ｍｍ、高さを０．１ｍｍ、ピン状凸部の径φを１．５ｍｍ、高さを０．１ｍｍとした。それ以外は、実施例１の基板保持部材と同じ条件で作製した。ピン状凸部の形態は、図６のような形態とした。基体の基板載置面を平面視したときの面積に対する複数のピン状凸部の上端面の面積の合計の割合は、５．８％であった。

（実施例４）
実施例４の基板保持部材は、溶射膜の膜厚を１ｍｍとして、溶射膜を平面度５０μｍの滑らかな凹面となるように、マシニングセンターで加工した。そして、環状凸部の高さを０．２ｍｍ、ピン状凸部の径φを２．０ｍｍ、ピンの半径方向の間隔（ピッチ）を８ｍｍとした。それ以外は、実施例１の基板保持部材と同じ条件で作製した。ピン状凸部の形態は、図６のような形態とした。すなわち、実施例４の基板保持部材は、基体の基板載置面を基体の中心軸をＺ軸としてＺ軸を通る断面で切断した断面曲線が、所定の基準面と断面との交線をＸ軸としたときに、中心軸の近傍でＺの値の最小値をとり基体の外周に向かって単調増加する曲線となるように加工した基板保持部材である。基体の基板載置面を平面視したときの面積に対する複数のピン状凸部の上端面の面積の合計の割合は、８．２％であった。また、このときの偏差ΔＺは、０．２５μｍであった。

（実施例５）
実施例５の基板保持部材は、溶射膜の膜厚を１ｍｍとして、溶射膜を平面度５０μｍの滑らかな凸面となるように、マシニングセンターで加工した。そして、環状凸部の高さを０．２ｍｍ、ピン状凸部の径φを２．０ｍｍ、ピンの半径方向の間隔（ピッチ）を８ｍｍとした。その後、φ１００ｍｍ～１２５ｍｍのリング状領域にあるピン状凸部を最大２０μｍ程度研削することで、基板との接触を弱め、または基板と接触しない第２のピン状凸部として加工した。それ以外は、実施例１の基板保持部材と同じ条件で作製した。ピン状凸部の形態は、図６のような形態とした。すなわち、実施例５の基板保持部材は、基体の基板載置面を基体の中心軸をＺ軸としてＺ軸を通る断面で切断した断面曲線が、所定の基準面と断面との交線をＸ軸としたときに、中心軸の近傍でＺの値の最小値をとり基体の外周に向かって単調増加する曲線となるように加工した基板保持部材である。基体の基板載置面を平面視したときの面積に対する複数のピン状凸部の上端面の面積の合計の割合は、８．２％であった。

（実施例６）
実施例６の基板保持部材は、溶射膜の膜種をＹ_２Ｏ_３とし、膜厚を０．４ｍｍとして、溶射膜を平面度５０μｍの滑らかな凸面となるように、マシニングセンターで加工した。そして、環状凸部の幅を１．０ｍｍ、高さを０．１ｍｍ、ピン状凸部の径φを１．０ｍｍ、高さを０．１ｍｍ、ピンの半径方向の間隔（ピッチ）は５ｍｍとした。それ以外は、実施例１の基板保持部材と同じ条件で作製した。ピン状凸部の形態は、図６のような形態とした。すなわち、実施例６の基板保持部材は、基体の基板載置面を基体の中心軸をＺ軸としてＺ軸を通る断面で切断した断面曲線が、所定の基準面と断面との交線をＸ軸としたときに、中心軸の近傍でＺの値の最大値をとり基体の外周に向かって単調減少する曲線となるように加工した基板保持部材である。基体の基板載置面を平面視したときの面積に対する複数のピン状凸部の上端面の面積の合計の割合は、４．８％であった。また、このときの偏差ΔＺは、０．１６μｍであった。

（比較例１）
比較例１の基板保持部材は、溶射膜を形成しないで、環状凸部およびピン状凸部を形成した。それ以外は、実施例１の基板保持部材と同じ条件で作製した。

（温度分布の測定）
実施例１から実施例６および比較例１の基板保持部材をプロセスチャンバに設置した。そして、基板載置面にφ３００ｍｍ、厚み０．７７５ｍｍの温度評価用の基板（シリコンウエハ）を載置し、発熱抵抗体に電圧を印加することで、基板の中央部の温度を所定の温度に設定し温度制御した。このとき、基板の全体の温度分布を赤外線カメラを使用して測定した。基板全体の温度の最大値から最小値を引いた値を温度分布の値とした。

（ホットスポットの確認）
ホットスポットの確認は、赤外線カメラの画像より目視で行い、凸部の位置に対応する位置にホットスポットが現れるか否かで評価した。ホットスポットはその周囲と温度差が１．０℃以上あることを規準とした。

（経時的変化の確認）
実施例１から実施例６および比較例１の基板保持部材をプロセスチャンバで２年間使用し、基板載置面の状態を確認した。実施例１から実施例６は特段の経時的変化がなく良好な状態であったが、比較例１は、基板載置面のＲａが増加していた。

（溶射膜の気孔率の測定）
実施例１と同様の条件で作製した溶射膜について、切断面を１０００倍のＳＥＭ画像で確認した。ＳＥＭ画像を画像処理ソフトを使用して２値化して、気孔率を算出したところ、１．２％であった。溶射膜の気孔率は、スラリー溶射の条件を変更することである程度変化するが、上記のスラリー溶射により、２％以下に制御できることが確かめられた。

（評価）
図１９は、実施例および比較例の条件および測定結果を示す表である。実施例１から実施例６は、温度分布が４．４℃以下に抑えられた。これに対し比較例１は、温度分布が５．６℃と大きくなっていた。また、実施例１から実施例６は、ホットスポットが確認されなかったが、比較例１は、２箇所のホットスポットが確認された。また、実施例１から実施例６は、経時的変化は確認されなかったが、比較例１は、ピン状凸部の上端面のＲａが増加していた。これは、外気の水分との反応によるものと考えられる。なお、ピン状凸部の上端面のＲａは、代表位置のピン状凸部について、非接触型のワンショット３Ｄ形状測定機（ＶＲ－３０００、キーエンス社製）で測定した。

以上により、本発明の基板保持部材は、パーティクルの抑制とホットスポットの抑制の両立ができることができることが確かめられた。

本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の思想と範囲に含まれる様々な変形および均等物に及ぶことはいうまでもない。また、各図面に示された構成要素の構造、形状、数、位置、大きさ等は説明の便宜上のものであり、適宜変更しうる。

１０ 基体
１２ 上面
１４ 下面
１６ 基体の中心
１８ 外周
２０ 発熱抵抗体
３０ ピン状凸部
３２ ピン状凸部の上端面
３４ 基板載置面
３６ 第２のピン状凸部
３８ 第２のピン状凸部の上端面
４０ 溶射膜
５０ 端子
５２ 端子穴
６０ 支持部材
７０ リング状領域
１００、２００、３００ 基板保持部材
Ｗ 基板

Claims (8)

1. 基板保持部材であって、
   セラミックス焼結体を含む基体と、
   前記基体に埋設された発熱抵抗体と、
   前記基体の上面から上方に突出して形成された複数のピン状凸部と、を備え、
   前記ピン状凸部は、少なくとも基板と接触する上端面が前記セラミックス焼結体より熱伝導率の低い材料であるＡｌ _２ Ｏ _３ 、Ｙ _２ Ｏ _３ 、ＺｒＯ _２ 、または石英ガラスのいずれかの溶射膜で形成され、
   前記ピン状凸部は、前記上端面の径が２ｍｍ以下であり、
   前記基体の上面が前記セラミックス焼結体で形成されていることを特徴とする基板保持部材。
2. 前記基体の基板載置面を平面視したときの面積に対する前記複数のピン状凸部のうち、前記基板と接触する前記上端面の面積の合計の割合は、１０％以下であることを特徴とする請求項１に記載の基板保持部材。
3. 前記溶射膜の気孔率は２％以下であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の基板保持部材。
4. 前記基体の基板載置面を前記基体の中心軸をＺ軸として前記Ｚ軸を通る断面で切断した断面曲線は、所定の基準面と前記断面との交線をＸ軸としたときに、前記中心軸の近傍でＺの値の最大値をとり前記基体の外周近傍でＺの値の最小値をとる曲線、または前記中心軸の近傍でＺの値の最小値をとり前記基体の外周近傍でＺの値の最大値をとる曲線であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の基板保持部材。
5. 基板保持部材であって、
   セラミックス焼結体を含む基体と、
   前記基体に埋設された発熱抵抗体と、
   前記基体の上面から上方に突出して形成された複数のピン状凸部と、を備え、
   前記ピン状凸部は、少なくとも基板と接触する上端面が前記セラミックス焼結体より熱伝導率の低い材料の溶射膜で形成され、
   前記ピン状凸部は、前記上端面の径が２ｍｍ以下であり、
   前記複数のピン状凸部は、前記基体の基板載置面より前記上面に近い位置に上端面を有し前記基板載置面を構成しない第２のピン状凸部を含み、前記第２のピン状凸部は、前記基体の中心を中心とする同心円に囲まれたリング状の領域に形成されることを特徴とする基板保持部材。
6. 前記セラミックス焼結体は、ＡｌＮを主成分とし、
   前記溶射膜の材料は、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｙ_２Ｏ_３、ＺｒＯ_２、または石英ガラスのいずれかであることを特徴とする請求項５に記載の基板保持部材。
7. 請求項１から請求項６のいずれかに記載の基板保持部材の製造方法であって、
   セラミックス焼結体により形成された基体と、前記基体に埋設された発熱抵抗体と、を備える基板保持部材前駆体を準備する準備工程と、
   前記基板保持部材前駆体の基板載置面側の表面に前記セラミックス焼結体より熱伝導率の低い材料であるＡｌ _２ Ｏ _３ 、Ｙ _２ Ｏ _３ 、ＺｒＯ _２ 、または石英ガラスのいずれかを用いてスラリー溶射を行ない溶射膜を形成する溶射工程と、
   前記溶射膜を加工して、少なくとも基板と接触する上端面が前記溶射膜で形成されたピン状凸部を形成するピン状凸部形成工程と、を含み、
   前記ピン状凸部形成工程において、前記基体の上面において前記セラミックス焼結体が露出するように前記溶射膜を加工することを特徴とする基板保持部材の製造方法。
8. 請求項１から請求項６のいずれかに記載の基板保持部材の製造方法であって、
   セラミックス焼結体により形成された基体と、前記基体に埋設された発熱抵抗体と、前記基体の上面から上方に突出して形成された複数のピン状凸部と、を備え、前記ピン状凸部は、少なくとも基板と接触する上端面が前記溶射膜で形成された基板保持部材前駆体を準備する準備工程と、
   前記溶射膜の少なくとも一部を除去する溶射膜除去工程と、
   前記溶射膜の少なくとも一部が除去された前記基板保持部材前駆体の基板載置面側の表面に前記セラミックス焼結体より熱伝導率の低い材料であるＡｌ _２ Ｏ _３ 、Ｙ _２ Ｏ _３ 、ＺｒＯ _２ 、または石英ガラスのいずれかを用いてスラリー溶射を行ない別の溶射膜を形成する溶射工程と、
   前記別の溶射膜を加工して、少なくとも基板と接触する上端面が前記別の溶射膜で形成されたピン状凸部を形成するピン状凸部形成工程と、を含み、
   前記ピン状凸部形成工程において、前記基体の上面において前記セラミックス焼結体が露出するように前記溶射膜を加工することを特徴とする基板保持部材の製造方法。