JPWO2020105521A1 - 保持装置および保持装置の製造方法 - Google Patents

保持装置および保持装置の製造方法 Download PDF

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Abstract

発熱抵抗体の表面に変質層が形成されることに起因する発熱抵抗体の抵抗値（発熱量）のバラツキを抑制する。保持装置は、窒化アルミニウムを主成分とするセラミックス焼結体により形成されたセラミックス部材と、セラミックス部材の内部に配置された金属製の発熱抵抗体と、発熱抵抗体と接する導電性の給電部材とを備え、セラミックス部材の表面上に対象物を保持する装置である。本保持装置では、発熱抵抗体の表面の内、給電部材との接触面を除く表面の少なくとも一部が、ＡｌとＴｉとＺｒとＶとＴａとＮｂとの少なくとも１つを含有する窒化物により形成されたコート層に覆われている。

Description

本明細書に開示される技術は、対象物を保持する保持装置に関する。
対象物（例えば、半導体ウェハ）を保持しつつ所定の温度（例えば、４００〜８００℃程度）に加熱する加熱装置（「サセプタ」とも呼ばれる。）が知られている。加熱装置は、例えば、成膜装置（ＣＶＤ成膜装置、スパッタリング成膜装置等）やエッチング装置（プラズマエッチング装置等）といった半導体製造装置の一部として使用される。
一般に、加熱装置は、セラミックス焼結体により形成されたセラミックス部材を備える。セラミックス部材の内部には、例えばタングステン（Ｗ）やモリブデン（Ｍｏ）等の金属製の発熱抵抗体が配置されており、該発熱抵抗体には、導電性の給電部材が接している。給電部材を介して発熱抵抗体に電圧が印加されると、発熱抵抗体が発熱し、セラミックス部材の表面（以下、「保持面」という。）上に保持された対象物が加熱される。
加熱装置の製造の際には、内部に発熱抵抗体の材料が配置されたセラミックス部材の材料の成形体が高温（例えば、１７００℃〜１９００℃程度）で焼成されることにより、緻密なセラミックス焼結体により形成されたセラミックス部材と、セラミックス部材の内部に配置された発熱抵抗体とが作製される。この焼成の際に、炉内雰囲気や原料由来の不純物（例えば、炭素）が、緻密化する前のセラミックス部材の材料の成形体中に進入して発熱抵抗体と反応することにより、発熱抵抗体の表面に変質層（例えば、炭化タングステン層や炭化モリブデン層）が形成されることがある。発熱抵抗体の表面に変質層が形成されると、発熱抵抗体の抵抗値のバラツキ（製品内および／または製品間のバラツキ）が発生し、これにより発熱抵抗体の発熱量のバラツキが発生し、セラミックス部材の保持面の温度（ひいては、保持面に保持された対象物の温度）のバラツキが発生するおそれがある。従来、セラミックス部材の相対密度や焼成条件を調整することにより、発熱抵抗体の表面に変質層が形成することを抑制する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００６−２７３５８６号公報
上記従来の技術では、発熱抵抗体の表面に変質層が形成することを十分に抑制することができず、その結果、発熱抵抗体の抵抗値（発熱量）のバラツキを十分に抑制することができず、セラミックス部材の保持面の温度（ひいては、保持面に保持された対象物の温度）のバラツキを十分に抑制することができない、という課題がある。
なお、このような課題は、上述した構成の加熱装置に限らず、セラミックス焼結体により形成されたセラミックス部材と、セラミックス部材の内部に配置された金属製の発熱抵抗体と、発熱抵抗体と接する導電性の給電部材とを備え、セラミックス部材の表面上に対象物を保持する保持装置一般に共通の課題である。
本明細書では、上述した課題を解決することが可能な技術を開示する。
本明細書に開示される技術は、例えば、以下の形態として実現することが可能である。
（１）本明細書に開示される保持装置は、第１の方向に略直交する第１の表面を有し、窒化アルミニウムを主成分とするセラミックス焼結体により形成されたセラミックス部材と、前記セラミックス部材の内部に配置された金属製の発熱抵抗体と、前記発熱抵抗体と接する導電性の給電部材と、を備え、前記セラミックス部材の前記第１の表面上に対象物を保持する保持装置において、前記発熱抵抗体の表面の内、前記給電部材との接触面を除く表面の少なくとも一部が、ＡｌとＴｉとＺｒとＶとＴａとＮｂとの少なくとも１つを含有する窒化物により形成されたコート層に覆われている。本保持装置では発熱抵抗体の表面を覆うコート層の存在により、セラミックス部材の焼成の際に、発熱抵抗体が不純物と反応して発熱抵抗体の表面に変質層が形成されることを抑制することができ、ひいては、発熱抵抗体の抵抗値のバラツキに起因する発熱抵抗体の発熱量のバラツキの発生を抑制することができ、その結果、セラミックス部材の第１の表面の温度（ひいては、第１の表面に保持された対象物の温度）のバラツキを抑制することができる。また、コート層は、ＡｌとＴｉとＺｒとＶとＴａとＮｂとの少なくとも１つを含有する窒化物により形成されているため、高温焼成時に耐熱性を有すると共に、窒化アルミニウムを主成分とするセラミックス部材への元素拡散を起こしにくいものである。従って、本保持装置によれば、コート層からの元素拡散に起因するセラミックス部材の特性変化の発生を抑制しつつ、耐熱性の高いコート層の存在により、発熱抵抗体の表面に変質層が形成されることを抑制することができ、ひいては、発熱抵抗体の抵抗値（発熱量）のバラツキを抑制することができ、その結果、セラミックス部材の第１の表面の温度（ひいては、第１の表面に保持された対象物の温度）のバラツキを抑制することができる。
（２）上記保持装置において、前記コート層の厚さは、０．３μｍ以上、６０μｍ以下である構成としてもよい。このような構成を採用すれば、コート層の厚さが過度に薄くない（０．３μｍ以上である）ため、コート層の存在により、発熱抵抗体の表面に変質層が形成されることをより確実に抑制することができる。また、このような構成を採用すれば、コート層の厚さが過度に厚くはない（６０μｍ以下である）ため、発熱抵抗体とコート層との間の線膨張差に起因してコート層に生じる応力を小さくすることができ、該応力によってコート層にクラックが生じて変質層の形成を抑制できない、という事態の発生を防止することができる。
（３）上記保持装置において、前記第１の方向に平行な少なくとも１つの断面において、前記発熱抵抗体と前記コート層との界面に存在する気孔の平均径は、１０μｍ以下である構成としてもよい。このような構成を採用すれば、発熱抵抗体とコート層との界面に存在する気孔の径が比較的小さいため、該界面に存在する気孔を介した不純物の侵入を抑制することができ、発熱抵抗体の表面に変質層が形成されることをより確実に抑制することができる。また、このような構成を採用すれば、発熱抵抗体とコート層との界面に存在する気孔の径が比較的小さいため、発熱抵抗体およびコート層に押圧力がかかった際に気孔が潰れてコート層にクラックが生じることを抑制することができ、この点でも、発熱抵抗体の表面に変質層が形成されることをより確実に抑制することができる。
（４）上記保持装置において、前記第１の方向に平行な少なくとも１つの断面において、前記発熱抵抗体の断面積に対する、前記発熱抵抗体の表面に形成された炭化物層の断面積の比は、１０％以下である構成としてもよい。このような構成を採用すれば、発熱抵抗体の表面における変質層としての炭化物層の形成量が少なく、それゆえに発熱抵抗体の抵抗値（発熱量）のバラツキが少ない保持装置を実現することができる。
（５）上記保持装置において、前記第１の方向に平行な少なくとも１つの断面において、前記発熱抵抗体の断面積に対する、前記発熱抵抗体の表面に形成された炭化物層の断面積の比は、３％以下である構成としてもよい。このような構成を採用すれば、発熱抵抗体の表面における変質層としての炭化物層の形成量がさらに少なく、それゆえに発熱抵抗体の抵抗値（発熱量）のバラツキがさらに少ない保持装置を実現することができる。
（６）上記保持装置において、前記給電部材は、有機物を含有しない構成としてもよい。このような構成を採用すれば、発熱抵抗体が給電部材由来の有機物と反応して発熱抵抗体の表面に変質層が形成されることを抑制することができる。
（７）上記保持装置において、前記発熱抵抗体は、メッシュ形状である構成としてもよい。このような構成を採用すれば、発熱抵抗体とセラミックス部材との密着性を向上させることができる。
（８）また、本明細書に開示される保持装置の製造方法は、第１の方向に略直交する第１の表面を有し、窒化アルミニウムを主成分とするセラミックス焼結体により形成されたセラミックス部材 第１の方向に略直交する第１の表面を有し、窒化アルミニウムを主成分とするセラミックス焼結体により形成されたセラミックス部材と、前記セラミックス部材の内部に配置された金属製の発熱抵抗体と、前記発熱抵抗体と接する導電性の給電部材と、を備え、前記セラミックス部材の前記第１の表面上に対象物を保持する保持装置の製造方法であって、前記発熱抵抗体の表面の内、前記給電部材との接触面を除く表面の少なくとも一部に、ＡｌとＴｉとＺｒとＶとＴａとＮｂとの少なくとも１つを含有する窒化物であるコート層を形成する工程と、前記給電部材と前記コート層が形成された前記発熱抵抗体とが内部に配置された前記セラミックス部材を焼成により作製する工程とを備える。本保持装置の製造方法では、発熱抵抗体の表面を覆うコート層の存在により、セラミックス部材の焼成の際に、発熱抵抗体が不純物と反応して発熱抵抗体の表面に変質層が形成されることを抑制することができ、ひいては、発熱抵抗体の抵抗値のバラツキに起因する発熱抵抗体の発熱量のバラツキの発生を抑制することができ、その結果、セラミックス部材の第１の表面の温度（ひいては、第１の表面に保持された対象物の温度）のバラツキを抑制することができる。また、コート層は、ＡｌとＴｉとＺｒとＶとＴａとＮｂとの少なくとも１つを含有する窒化物により形成されているため、高温焼成時に耐熱性を有すると共に、窒化アルミニウムを主成分とするセラミックス部材への元素拡散を起こしにくいものである。従って、本保持装置の製造方法によれば、コート層からの元素拡散に起因するセラミックス部材の特性変化の発生を抑制しつつ、耐熱性の高いコート層の存在により、発熱抵抗体の表面に変質層が形成されることを抑制することができ、ひいては、発熱抵抗体の抵抗値（発熱量）のバラツキを抑制することができ、その結果、セラミックス部材の第１の表面の温度（ひいては、第１の表面に保持された対象物の温度）のバラツキを抑制することができる。
なお、本明細書に開示される技術は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、保持装置、加熱装置、半導体製造装置用部品、それらの製造方法等の形態で実現することが可能である。
第１実施形態における加熱装置１００の外観構成を概略的に示す斜視図である。 第１実施形態における加熱装置１００のＸＺ断面構成を概略的に示す説明図である。 図２のＸ１部における加熱装置１００のＸＺ断面構成を拡大して示す説明図である。 図３のＸ２部における加熱装置１００のＸＺ断面構成を拡大して示す説明図である。 第１実施形態の加熱装置１００の製造方法の一例を示すフローチャートである。 第２実施形態の加熱装置１００における一部分のＸＺ断面構成を拡大して示す説明図である。 性能評価結果を示す説明図である。
Ａ．第１実施形態：
Ａ−１．加熱装置１００の構成：
図１は、第１実施形態における加熱装置１００の外観構成を概略的に示す斜視図であり、図２は、第１実施形態における加熱装置１００のＸＺ断面構成を概略的に示す説明図であり、図３は、図２のＸ１部における加熱装置１００のＸＺ断面構成を拡大して示す説明図である。各図には、方向を特定するための互いに直交するＸＹＺ軸が示されている。本明細書では、便宜的に、Ｚ軸正方向を上方向といい、Ｚ軸負方向を下方向というものとするが、加熱装置１００は実際にはそのような向きとは異なる向きで設置されてもよい。
加熱装置１００は、対象物（例えば、半導体ウェハＷ）を保持しつつ所定の温度（例えば、４００〜８００℃程度）に加熱する装置であり、サセプタとも呼ばれる。加熱装置１００は、例えば、成膜装置（ＣＶＤ成膜装置、スパッタリング成膜装置等）やエッチング装置（プラズマエッチング装置等）といった半導体製造装置を構成する半導体製造装用部品として使用される。加熱装置１００は、特許請求の範囲における保持装置に相当する。
図１および図２に示すように、加熱装置１００は、保持部材１０と支持部材２０とを備える。
保持部材１０は、Ｚ軸方向（上下方向）に略直交する一の表面（以下、「保持面」という。）Ｓ１と、保持面Ｓ１とは反対側の表面（以下、「裏面」という。）Ｓ２と、を有する略円板状の部材である。保持部材１０は、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）を主成分とするセラミックス焼結体により形成されている。なお、本明細書では、主成分とは、含有割合（重量割合）の最も多い成分を意味する。保持部材１０の直径は、例えば１００ｍｍ以上、５００ｍｍ以下程度であり、保持部材１０の厚さ（Ｚ軸方向における寸法）は、例えば３ｍｍ以上、３０ｍｍ以下程度である。保持部材１０は、特許請求の範囲におけるセラミックス部材に相当し、保持面Ｓ１は、特許請求の範囲における第１の表面に相当し、Ｚ軸方向は、特許請求の範囲における第１の方向に相当する。
図２および図３に示すように、保持部材１０の裏面Ｓ２には、後述する一対の端子部材７０や一対の受電電極５３に対応する一対の凹部１２が形成されている。各凹部１２のＺ軸方向に直交する断面（ＸＹ断面）の形状は、例えば略円形である。
支持部材２０は、Ｚ略方向に延びる略円管状の部材である。支持部材２０は、例えば窒化アルミニウムやアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）を主成分とするセラミックス焼結体により形成されている。支持部材２０の外径は、例えば３０ｍｍ以上、９０ｍｍ以下程度であり、支持部材２０の高さ（Ｚ軸方向における寸法）は、例えば１００ｍｍ以上、３００ｍｍ以下程度である。
図２に示すように、支持部材２０には、支持部材２０の上面Ｓ３から下面Ｓ４までＺ軸方向に延びる貫通孔２２が形成されている。貫通孔２２のＺ軸方向に直交する断面（ＸＹ断面）の形状は、例えば略円形である。貫通孔２２の内径は、例えば１０ｍｍ以上、７０ｍｍ以下程度である。
図２に示すように、保持部材１０と支持部材２０とは、保持部材１０の裏面Ｓ２と支持部材２０の上面Ｓ３とがＺ軸方向に互いに対向するように、かつ、保持部材１０と支持部材２０とが互いに略同軸となるように配置されており、公知の接合材料により形成された接合部３０を介して互いに接合されている。
図２に示すように、保持部材１０の内部には、保持部材１０を加熱するヒータとしての発熱抵抗体５０が配置されている。発熱抵抗体５０は、例えば、Ｚ軸方向視で略螺旋状に延びるパターンを構成している。発熱抵抗体５０は、例えば、タングステン（Ｗ）やモリブデン（Ｍｏ）等の金属により形成されている。Ｚ軸方向視での発熱抵抗体５０の全体の直径は、例えば７０ｍｍ以上、４５０ｍｍ以下程度であり、Ｚ軸方向視での発熱抵抗体５０の線幅は、例えば０．１ｍｍ以上、１０ｍｍ以下程度であり、発熱抵抗体５０の厚さ（Ｚ軸方向における大きさ）は、例えば０．１ｍｍ以上、３ｍｍ以下程度である。
また、図２および図３に示すように、保持部材１０には、一対の受電電極５３が配置されている。各受電電極５３は、例えば、Ｚ軸方向視で略円形の板状部材である。各受電電極５３は、例えば、タングステンやモリブデン等の導電性材料により形成されており、有機物を含有していない。なお、ここで言う「有機物を含有しない」状態とは、有機物を不純物として含有する状態（具体的には、１ｗｔ％未満だけ含有する状態）を含む。受電電極５３の厚さは、例えば０．１ｍｍ以上、５ｍｍ以下程度である。本実施形態において、受電電極５３は、特許請求の範囲における給電部材に相当する。
一対の受電電極５３の内の一方は、保持部材１０の裏面Ｓ２に形成された一対の凹部１２の内の一方の底面に露出しており、かつ、上面Ｓ６が、略螺旋状パターンを構成する発熱抵抗体５０の一端付近の下面Ｓ５に接することによって発熱抵抗体５０と電気的に接続されている。また、一対の受電電極５３の内の他方は、保持部材１０の裏面Ｓ２に形成された一対の凹部１２の内の他方の底面に露出しており、かつ、上面Ｓ６が、発熱抵抗体５０の他端付近の下面Ｓ５に接することによって発熱抵抗体５０と電気的に接続されている。
また、図２および図３に示すように、支持部材２０に形成された貫通孔２２内には、一対の端子部材７０が収容されている。各端子部材７０は、例えば略円柱状の部材である。各端子部材７０は、例えば、ニッケルやチタン等の導電性材料により形成されている。端子部材７０の直径は、例えば３ｍｍ以上、８ｍｍ以下程度である。
一対の端子部材７０の内の一方における上端部分は、保持部材１０の裏面Ｓ２に形成された一対の凹部１２の内の一方に収容されており、該凹部１２の底面に露出した受電電極５３と、ろう付け部５６によって接合されている。また、一対の端子部材７０の内の他方における上端部分は、保持部材１０の裏面Ｓ２に形成された一対の凹部１２の内の他方に収容されており、該凹部１２の底面に露出した受電電極５３と、ろう付け部５６によって接合されている。各ろう付け部５６は、例えば、Ｎｉ合金（Ｎｉ−Ｃｒ系合金等）、Ａｕ合金（Ａｕ−Ｎｉ系合金等）、純Ａｕといった金属ろう材を用いて形成されている。
このような構成の加熱装置１００において、図示しない電源から各端子部材７０および各受電電極５３を介して発熱抵抗体５０に電圧が印加されると、発熱抵抗体５０が発熱し、これにより、保持部材１０の保持面Ｓ１上に保持された対象物（例えば、半導体ウェハＷ）が所定の温度（例えば、４００〜８００℃程度）に加熱される。なお、本実施形態の加熱装置１００では、端子部材７０と発熱抵抗体５０とが受電電極５３を介して接続されているため、端子部材７０と発熱抵抗体５０との間の熱膨張差に起因する応力を緩和することができる。
Ａ−２．発熱抵抗体５０の周辺の詳細構成：
次に、発熱抵抗体５０の周辺の詳細構成について、図３および図３のＸ２部における加熱装置１００のＸＺ断面構成を拡大して示す説明図である図４を参照して説明する。
本実施形態の加熱装置１００では、発熱抵抗体５０の表面の内、受電電極５３との接触面を除く表面の少なくとも一部が、コート層６０に覆われている。より具体的には、発熱抵抗体５０の表面の内、受電電極５３との接触面を除く表面の大部分（例えば８０％以上）が、コート層６０に覆われている。
コート層６０は、ＡｌとＴｉとＺｒとＶとＴａとＮｂとの少なくとも１つを含有する窒化物により形成されている。すなわち、コート層６０は、例えば、ＡｌＮ、ＴｉＮ、ＺｒＮ、（Ａｌ，Ｔｉ）Ｎ、（Ａｌ，Ｔｉ，Ｓｉ）Ｎ、（Ａｌ，Ｔｉ，Ｃｒ）Ｎ、（Ａｌ，Ｃｒ）Ｎ、ＶＮ、ＴａＮ、ＮｂＮ等により形成されている。コート層６０の厚さｔ１は、０．３μｍ以上、６０μｍ以下であることが好ましい。また、コート層６０の気孔率は、３０％以下であることが好ましく、１０％以下であることがより好ましい。
なお、「発熱抵抗体５０の表面の内、受電電極５３との接触面を除く表面の少なくとも一部が、コート層６０に覆われている」とは、発熱抵抗体５０の表面の内の受電電極５３との接触面を除く表面に注目したときに、その全部または一部がコート層６０に覆われていることを意味し、発熱抵抗体５０の表面の内の受電電極５３との接触面の全部または一部がコート層６０に覆われている形態を排除するものではない。なお、コート層６０が導電性である場合（例えば、コート層６０がＴｉとＺｒとＶとＴａとＮｂとの少なくとも１つを含有する窒化物により形成されている場合）は、該コート層６０が発熱抵抗体５０の表面の内の受電電極５３との接触面の全部または一部を覆っていても発熱抵抗体５０と受電電極５３との間の導通に影響はないが、コート層６０が導電性ではない場合（例えば、コート層６０がＡｌＮにより形成されている場合）は、発熱抵抗体５０と受電電極５３との間の導通を確保するため、該コート層６０が発熱抵抗体５０の表面の内の受電電極５３との接触面の少なくとも一部を覆っていないことが好ましい。
また、Ｂ、Ｃ、Ｏ元素は、ＭｏやＷにより形成された発熱抵抗体５０と反応するおそれがあるため、コート層６０は、Ｂ、Ｃ、Ｏ元素を含有しないことが好ましい。
また、Ｚ軸方向に平行な少なくとも１つの断面（例えば、図４に示すＸＺ断面）において、発熱抵抗体５０とコート層６０との界面に存在する気孔ＰＯの平均径は、１０μｍ以下であることが好ましい。ただし、コート層６０の厚さが１０μｍ以下である場合には、気孔ＰＯの平均径は、コート層６０の厚さの２／３以下であることが好ましい。
また、Ｚ軸方向に平行な少なくとも１つの断面（例えば、図４に示すＸＺ断面）において、発熱抵抗体５０の断面積に対する、発熱抵抗体５０の表面に形成された変質層ＴＬとしての炭化物層（例えば、炭化タングステン層や炭化モリブデン層等）の断面積の比は、１０％以下であることが好ましく、３％以下であることがさらに好ましい。なお、ここで言う断面とは、Ｚ軸方向における発熱抵抗体５０の全体が表れた視野であれば十分であり、Ｚ軸方向に直交する方向（例えば、Ｘ軸方向）における発熱抵抗体５０の全体が表れた視野である必要はない。
Ａ−３．加熱装置１００の製造方法：
本実施形態の加熱装置１００の製造方法は、例えば以下の通りである。図５は、第１実施形態の加熱装置１００の製造方法の一例を示すフローチャートである。まず、金属（例えば、タングステンやモリブデン）のメッシュや箔からなる発熱抵抗体５０を準備し、発熱抵抗体５０の表面の内、受電電極５３との接触面を除く表面の少なくとも一部（本実施形態では、受電電極５３との接触面を除く表面の大部分）に、ＡｌとＴｉとＺｒとＶとＴａとＮｂとの少なくとも１つを含有する窒化物であるコート層６０を形成する（Ｓ１１０）。なお、コート層６０は、例えば、発熱抵抗体５０の表面におけるコート層６０の非形成領域にマスクをして、溶射、スパッタリング、ＣＶＤ、ＰＶＤ等を行うことにより形成する。この際の成膜条件（例えば、成膜速度）を調整することにより、コート層６０と発熱抵抗体５０との界面に存在する気孔ＰＯの径を調整することができる。
また、例えば以下のようにして、保持部材１０を作製する（Ｓ１２０）。すなわち、窒化アルミニウム粉末（例えば９５重量部）に、必要に応じて適量（例えば５重量部）の酸化イットリウム粉末が添加された混合原料粉末を、型に充填して一軸加圧することにより、成形体の第１層を形成する。この第１層の上に、コート層６０が形成された発熱抵抗体５０と、例えば金属板からなる受電電極５３とを、両者が互いに接する状態で載置する。次に、上記混合原料粉末を、発熱抵抗体５０および受電電極５３の上に所定の厚さだけ充填して、成形体の第２層を形成する。このようにして作製された成形体を、所定の条件（例えば、温度：１７００℃〜１９００℃程度、圧力：１ＭＰａ〜２０ＭＰａ程度、時間：１時間〜５時間程度）でホットプレス焼成することにより、内部に発熱抵抗体５０と受電電極５３とが配置された保持部材１０を作製する。
また、保持部材１０の裏面Ｓ２の凹部１２は、例えば、上述したホットプレス焼成後に、研削工具を用いた研削加工を行うことにより形成される。この研削加工は、受電電極５３が露出するまで行われる。なお、受電電極５３の厚さを発熱抵抗体５０より厚くして、凹部１２の形成のための研削加工の際に研削工具によって多少研削されても、受電電極５３に割れなどの破損が生じないようにすることが好ましい。
また、例えば以下のようにして、支持部材２０を作製する（Ｓ１３０）。すなわち、窒化アルミニウム粉末（例えば１００重量部）に、必要に応じて適量（例えば１重量部）の酸化イットリウム粉末、ＰＶＡバインダ（例えば３重量部）、分散剤および可塑剤を加えた混合物にメタノール等の有機溶剤を加え、ボールミルにて混合してスラリーを得、このスラリーをスプレードライヤーにて顆粒化することによって原料粉末を作製する。この原料粉末を所定の圧力（例えば、１００ＭＰａ〜２５０ＭＰａ）で冷間静水圧プレスして成形体を得る。なお、支持部材２０における貫通孔２２は、成形の際にゴム型を用いて形成してもよいし、成形後あるいは焼成後にマシニング加工を行うことにより形成してもよい。得られた成形体を空気中で例えば６００℃で脱脂し、脱脂体を窒素ガス雰囲気の炉内に吊り下げて、所定の条件（例えば、温度：１８００℃〜１９００℃程度、時間：４時間〜６時間程度）で焼成することにより、支持部材２０を作製する。
次に、保持部材１０と支持部材２０とを接合する（Ｓ１４０）。すなわち、保持部材１０の裏面Ｓ２および支持部材２０の上面Ｓ３に対して必要によりラッピング加工を行った後、保持部材１０の裏面Ｓ２と支持部材２０の上面Ｓ３との少なくとも一方に、例えばアルカリ土類、希土類、アルミニウムの複合酸化物等の公知の接合剤を有機溶剤等と混合してペースト状にしたものを均一に塗布し、その後、脱脂処理を行う。次いで、保持部材１０の裏面Ｓ２と支持部材２０の上面Ｓ３とを重ね合わせ、真空中または減圧した窒素ガスやアルゴンガス等の不活性ガス中で、所定の条件（例えば、温度：１４００℃〜１８５０℃程度、圧力：０．５ＭＰａ〜１０ＭＰａ程度）でホットプレス焼成することにより、保持部材１０と支持部材２０とを接合する接合部３０を形成する。
次に、支持部材２０の貫通孔２２内に端子部材７０を挿入し、端子部材７０の上端部分を受電電極５３にろう付けして、ろう付け部５６を形成する（Ｓ１５０）。主として以上の製造方法により、上述した構成の加熱装置１００が製造される。
Ａ−４．本実施形態の効果：
以上説明したように、本実施形態の加熱装置１００は、Ｚ軸方向に略直交する保持面Ｓ１を有し、窒化アルミニウムを主成分とするセラミックス焼結体により形成された保持部材１０と、保持部材１０の内部に配置された金属製の発熱抵抗体５０と、発熱抵抗体５０と接する導電性の受電電極５３とを備え、保持部材１０の保持面Ｓ１上に半導体ウェハＷといった対象物を保持する保持装置である。本実施形態の加熱装置１００では、発熱抵抗体５０の表面の内、受電電極５３との接触面を除く表面の少なくとも一部が、ＡｌとＴｉとＺｒとＶとＴａとＮｂとの少なくとも１つを含有する窒化物により形成されたコート層６０に覆われている。
ここで、上述したように、本実施形態の加熱装置１００の製造の際には、内部に発熱抵抗体５０の材料が配置された保持部材１０の材料の成形体を高温（例えば、１７００℃〜１９００℃程度）で焼成することにより、緻密なセラミックス焼結体により形成された保持部材１０と、保持部材１０の内部に配置された発熱抵抗体５０とが作製される。この焼成の際に、炉内雰囲気や原料由来の不純物（例えば、炭素）が、緻密化する前の保持部材１０の材料の成形体中に進入して発熱抵抗体５０と反応することにより、発熱抵抗体５０の表面に変質層ＴＬ（例えば、炭化タングステン層や炭化モリブデン層）が形成されることがある（図４参照）。発熱抵抗体５０の表面に変質層ＴＬが形成されると、発熱抵抗体５０の抵抗値のバラツキ（製品内および／または製品間のバラツキ）が発生し、これにより発熱抵抗体５０の発熱量のバラツキが発生し、保持部材１０の保持面Ｓ１の温度（ひいては、保持面Ｓ１に保持された半導体ウェハＷ等の対象物の温度）のバラツキが発生するおそれがある。
しかしながら、本実施形態の加熱装置１００では、発熱抵抗体５０の表面を覆うコート層６０の存在により、保持部材１０の焼成の際に、発熱抵抗体５０が不純物と反応して発熱抵抗体５０の表面に変質層ＴＬが形成されることを抑制することができ、ひいては、発熱抵抗体５０の抵抗値のバラツキに起因する発熱抵抗体５０の発熱量のバラツキの発生を抑制することができ、その結果、保持部材１０の保持面Ｓ１の温度（ひいては、保持面Ｓ１に保持された対象物の温度）のバラツキを抑制することができる。また、コート層６０は、ＡｌとＴｉとＺｒとＶとＴａとＮｂとの少なくとも１つを含有する窒化物により形成されているため、高温焼成時に耐熱性を有すると共に、窒化アルミニウムを主成分とする保持部材１０への元素拡散を起こしにくいものである。従って、本実施形態の加熱装置１００によれば、コート層６０からの元素拡散に起因する保持部材１０の特性変化の発生を抑制しつつ、耐熱性の高いコート層６０の存在により、発熱抵抗体５０の表面に変質層ＴＬが形成されることを抑制することができ、ひいては、発熱抵抗体５０の抵抗値（発熱量）のバラツキを抑制することができ、その結果、保持部材１０の保持面Ｓ１の温度（ひいては、保持面Ｓ１に保持された対象物の温度）のバラツキを抑制することができる。
なお、コート層６０が導電性である場合（例えば、コート層６０がＴｉとＺｒとＶとＴａとＮｂとの少なくとも１つを含有する窒化物により形成されている場合）には、発熱抵抗体５０の表面へのコート層６０の形成の際に、特別な処置（例えば、導通を確保すべき部分（発熱抵抗体５０の表面の内、受電電極５３との接触面等）をマスクする処理）を行う必要がないため、製造工程の簡素化・低コスト化を実現することができる。また、コート層６０がＡｌＮにより形成されている場合には、コート層６０と保持部材１０および発熱抵抗体５０との間の熱膨張差が比較的小さくなるため、コート層６０の厚さを比較的厚くしてもコート層６０の割れの発生を抑制することができる。
また、本実施形態の加熱装置１００では、受電電極５３は、例えば、タングステンやモリブデン等の導電性材料により形成されており、有機物を含有していない。すなわち、本実施形態の加熱装置１００では、発熱抵抗体５０が、有機物を含有する部材（例えば、金属とバインダとしての有機物とを含む接続部材）を介さず、給電のための部材（受電電極５３や端子部材７０）と接続されている。そのため、本実施形態の加熱装置１００によれば、発熱抵抗体５０が有機物と反応して発熱抵抗体５０の表面に変質層ＴＬが形成されることを抑制することができる。なお、発熱抵抗体５０は、金属箔、金属板、メッシュ金属、コイル金属等により形成される。発熱抵抗体５０が、金属箔や金属板等のような比較的凹凸の少ない表面を有する材料により形成されると、発熱抵抗体５０が有機物を含有する部材を介さず給電のための部材と接続された構成を容易に実現することができる。一方、発熱抵抗体５０が、メッシュ金属やコイル金属等のような比較的凹凸の大きい表面を有する材料により形成されると、発熱抵抗体５０と保持部材１０との密着性を向上させることができる。
なお、コート層６０の厚さｔ１は、０．３μｍ以上、６０μｍ以下であることが好ましい。このような構成を採用すれば、コート層６０の厚さが過度に薄くない（０．３μｍ以上である）ため、コート層６０の存在により、発熱抵抗体５０の表面に変質層ＴＬが形成されることをより確実に抑制することができる。また、このような構成を採用すれば、コート層６０の厚さが過度に厚くはない（６０μｍ以下である）ため、発熱抵抗体５０とコート層６０との間の線膨張差に起因してコート層６０に生じる応力を小さくすることができ、該応力によってコート層６０にクラックが生じて変質層ＴＬの形成を抑制できない、という事態の発生を防止することができる。
また、Ｚ軸方向に平行な少なくとも１つの断面（例えば、図４に示すＸＺ断面）において、発熱抵抗体５０とコート層６０との界面に存在する気孔ＰＯの平均径は、１０μｍ以下であることが好ましい。このような構成を採用すれば、発熱抵抗体５０とコート層６０との界面に存在する気孔ＰＯの径が比較的小さいため、該界面に存在する気孔ＰＯを介した不純物の侵入を抑制することができ、発熱抵抗体５０の表面に変質層ＴＬが形成されることをより確実に抑制することができる。また、このような構成を採用すれば、発熱抵抗体５０とコート層６０との界面に存在する気孔ＰＯの径が比較的小さいため、例えばホットプレス焼成時に発熱抵抗体５０およびコート層６０に押圧力がかかった際に気孔ＰＯが潰れてコート層６０にクラックが生じることを抑制することができ、この点でも、発熱抵抗体５０の表面に変質層ＴＬが形成されることをより確実に抑制することができる。
また、Ｚ軸方向に平行な少なくとも１つの断面（例えば、図４に示すＸＺ断面）において、発熱抵抗体５０の断面積に対する、発熱抵抗体５０の表面に形成された変質層ＴＬとしての炭化物層の断面積の比は、１０％以下であることが好ましい。このような構成を採用すれば、発熱抵抗体５０の表面における変質層ＴＬとしての炭化物層の形成量が少なく、それゆえに発熱抵抗体５０の抵抗値（発熱量）のバラツキが少ない加熱装置１００を実現することができる。また、Ｚ軸方向に平行な少なくとも１つの断面（例えば、図４に示すＸＺ断面）において、発熱抵抗体５０の断面積に対する、発熱抵抗体５０の表面に形成された変質層ＴＬとしての炭化物層の断面積の比は、３％以下であることがさらに好ましい。このような構成を採用すれば、発熱抵抗体５０の表面における変質層ＴＬとしての炭化物層の形成量がさらに少なく、それゆえに発熱抵抗体５０の抵抗値（発熱量）のバラツキがさらに少ない加熱装置１００を実現することができる。
Ａ−５．加熱装置１００の分析方法：
Ａ−５−１．コート層６０の厚さｔ１の特定方法：
発熱抵抗体５０の表面に形成されたコート層６０の厚さｔ１の特定方法は、以下の通りである。
（コート層６０がＡｌ以外の元素を含む場合）
発熱抵抗体５０を含む断面（Ｚ軸方向に平行な断面）を鏡面研磨した後、アルゴンイオン等のイオンビームで試料の断面を処理するクロスセクションポリッシャ処理を行う。次に、加工面を対象として、電子線マイクロアナライザ（ＥＰＭＡ）を用いて、１０視野を撮像して観察する。なお、元素マッピングの視野は、１００μｍ×１００μｍとする。次に、画像解析ソフト（Ｓｏｆｔ Ｉｍａｇｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ ＧｍｂＨ社製のＡｎａｌｙｓｉｓ Ｆｉｖｅ）を用いて、発熱抵抗体５０とコート層６０との界面、および、保持部材１０とコート層６０との界面位置を確認し、ラインをひく。各視野画像において、両界面にひいたライン間の最短距離を、コート層６０の厚さｔ１として特定する。１０個の視野画像において特定したコート層６０の厚さｔ１の平均値を、最終的なコート層６０の厚さｔ１とする。
（コート層６０がＡｌＮにより形成されている場合（すなわち、コート層６０が保持部材１０と同一材料により形成されている場合））
発熱抵抗体５０を含む断面（Ｚ軸方向に平行な断面）を鏡面研磨した後、アルゴンイオン等のイオンビームで試料の断面を処理するクロスセクションポリッシャ処理を行う。次に、加工面を対象として、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて、指定の視野を撮像して観察する。なお、撮像は次の２種類について各々１０視野ずつ行うものとする。
（１）視野を１００μｍ×１００μｍとし、発熱抵抗体５０と保持部材１０との界面を含むもの
（２）視野を１ｍｍ×１ｍｍとし、発熱抵抗体５０と保持部材１０との界面を含むもの
下記の２つの要件を満たす時、発熱抵抗体５０はＡｌＮのコート層６０により覆われているものと判断する。
・要件１：上記（１）における、発熱抵抗体５０と保持部材１０との界面の気孔径と気孔数を観察したとき、１０個の視野画像において、０．５μｍ以上、３μｍ以下の気孔が平均２個以上存在し、かつ、保持部材１０と発熱抵抗体５０とに含有されない成分の元素拡散がない。
・要件２：上記（２）における粒界相成分の分布を観察したとき、１０個の視野画像の内、少なくとも５個以上で発熱抵抗体５０と保持部材１０との界面近傍(界面から距離１００μｍ以内の範囲)に粒界相成分が少ない領域が存在しない。
通常、WやMo等の金属表面酸化物とＡｌＮ粒子表面の酸化物は、低温で液相を生成し、緻密化するため、界面に気孔が生じにくい。また、焼結が進行するとＡｌＮの粒界相成分は未焼結部に向かって排出されるため、粒界相成分の濃度差が生じる。一方、表面にＡｌＮにより形成されたコート層６０が存在する場合、金属表面酸化物と保持部材１０のＡｌＮ粒子表面の酸化物との反応による、低温での液相生成反応が生じないため、界面気孔が残りやすい。また、界面近傍とそれ以外の箇所で焼結挙動の差が生じにくい為、粒界相成分の濃度差も生じにくい。そのため、上記２つの要件を満たせば、発熱抵抗体５０はＡｌＮのコート層６０により覆われていると判断することができる。
また、発熱抵抗体５０がＡｌＮのコート層６０により覆われているものと判断された場合において、コート層６０の厚さｔ１は以下のように特定することができる。すなわち、コート層６０の厚さｔ１が１０μｍ未満である場合には、発熱抵抗体５０と保持部材１０とを含む視野３０μｍ×３０μｍの反射電子像を１０視野で撮像する。また、コート層６０の厚さｔ１が１０μｍ以上である場合には、発熱抵抗体５０と保持部材１０とを含む視野１００μｍ×１００μｍの反射電子像を１０視野で撮像する。いずれの場合にも、各視野において、発熱抵抗体５０とＡｌＮ部分（保持部材１０＋コート層６０）との界面と、ＡｌＮ部分における粒界相成分の多寡の境界とに、互いに平行な直線を引く。なお、ＡｌＮ部分について、コート層６０は助剤を含まない一方、保持部材１０は焼結助剤を含むため、ＡｌＮ部分における粒界相成分の濃淡により、保持部材１０とコート層６０との界面を特定することができる。各視野において、上記互いに平行な２本の直線間の距離を、コート層６０の厚さｔ１として特定する。各視野におけるコート層６０の厚さｔ１の平均値を、最終的なコート層６０の厚さｔ１とする。
Ａ−５−２．発熱抵抗体５０とコート層６０との界面に存在する気孔ＰＯの平均径の特定方法：
発熱抵抗体５０とコート層６０との界面に存在する気孔ＰＯの平均径の特定方法は、以下の通りである。はじめに、上述したコート層６０の厚さｔ１の特定方法（コート層６０がＡｌ以外の元素を含む場合）と同様にして１０視野の画像を取得し、各画像における気孔ＰＯの平均径を測定する。各画像における気孔ＰＯの平均径の測定は、"水谷惟恭、尾崎義治、木村敏夫、山口喬著、「セラミックプロセッシング」、技報堂出版株式会社、1985年3月25日発行、第192頁から第195頁"において記載されている方法（インターセプト方法）に従って行う。具体的には、各視野画像において、発熱抵抗体５０とコート層６０との界面に略平行な直線を複数本引き、この直線上に位置する気孔ＰＯの長さを気孔ＰＯごとに測定し、これらの長さの平均値を、気孔ＰＯの平均径とする。１０個の視野画像において特定した気孔ＰＯの平均径の平均値を、最終的な気孔ＰＯの平均径とする。
Ａ−５−３．発熱抵抗体５０の断面積に対する、発熱抵抗体５０の表面に形成された変質層ＴＬ（炭化物層）の断面積の比の特定方法：
発熱抵抗体５０の断面積に対する、発熱抵抗体５０の表面に形成された変質層ＴＬ（炭化物層）の断面積の比の特定方法は、以下の通りである。はじめに、発熱抵抗体５０の厚さ方向の全体を含む断面（Ｚ軸方向に平行な断面）を鏡面研磨した後、アルゴンイオン等のイオンビームで試料の断面を処理するクロスセクションポリッシャ処理を行う。次に、加工面を対象として、電子線マイクロアナライザ（ＥＰＭＡ）を用いて、１０視野を撮像して観察する。なお、元素マッピングの視野は、２００μｍ×２００μｍとする。次に、画像解析ソフト（Ｓｏｆｔ Ｉｍａｇｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ ＧｍｂＨ社製のＡｎａｌｙｓｉｓ Ｆｉｖｅ）を用いて、変質層ＴＬの界面位置を確認し、ラインをひく。各視野画像において、変質層ＴＬの平均厚さを求め、（変質層ＴＬの平均厚さ×発熱抵抗体５０の厚さ）×１００（％）を、上記断面積の比として特定する。１０個の視野画像において特定した上記断面積の比の平均値を、最終的な断面積の比とする。
Ｂ．第２実施形態：
図６は、第２実施形態の加熱装置１００における一部分（図２のＸ１部に相当する部分）のＸＺ断面構成を拡大して示す説明図である。以下では、第２実施形態の加熱装置１００の構成の内、上述した第１実施形態の加熱装置１００の構成と同一の構成については、同一の符号を付すことによってその説明を適宜省略する。
図６に示すように、第２実施形態の加熱装置１００は、発熱抵抗体５０と受電電極５３とが直接的に接しておらず、接続部材５１を介して両者が電気的に接続されている点が、第１実施形態の加熱装置１００と異なっている。接続部材５１は、発熱抵抗体５０と受電電極５３との両方に接して両者を電気的に接続する部材である。接続部材５１は、例えば、タングステンやモリブデン等の導電性材料により形成されている。本実施形態において、接続部材５１は、特許請求の範囲における給電部材に相当する。
第２実施形態の加熱装置１００では、第１実施形態の加熱装置１００と同様に、発熱抵抗体５０の表面がコート層６０に覆われている。すなわち、発熱抵抗体５０の表面の内、接続部材５１との接触面を除く表面の少なくとも一部が、コート層６０に覆われている。より具体的には、発熱抵抗体５０の表面の内、接続部材５１との接触面を除く表面の大部分（例えば８０％以上）が、コート層６０に覆われている。
なお、第２実施形態の加熱装置１００におけるコート層６０の形成材料や厚さ、発熱抵抗体５０とコート層６０との界面に存在する気孔ＰＯの径、発熱抵抗体５０の表面における変質層ＴＬの形成状態等は、第１実施形態の加熱装置１００と同様である。
また、第２実施形態の加熱装置１００は、上述した第１実施形態の加熱装置１００の製造方法において、保持部材１０の形成材料である混合原料粉末に挟み込まれる発熱抵抗体５０と受電電極５３との間に、接続部材５１の形成材料（例えば、金属とバインダとしての有機物とを含む金属ペースト）を配置した状態でホットプレス焼成することにより、作製することができる。
以上説明したように、第２実施形態の加熱装置１００は、Ｚ軸方向に略直交する保持面Ｓ１を有し、窒化アルミニウムを主成分とするセラミックス焼結体により形成された保持部材１０と、保持部材１０の内部に配置された金属製の発熱抵抗体５０と、発熱抵抗体５０と接する導電性の接続部材５１とを備え、保持部材１０の保持面Ｓ１上に半導体ウェハＷといった対象物を保持する保持装置である。第２実施形態の加熱装置１００では、発熱抵抗体５０の表面の内、接続部材５１との接触面を除く表面の少なくとも一部が、ＡｌとＴｉとＺｒとＶとＴａとＮｂとの少なくとも１つを含有する窒化物により形成されたコート層６０に覆われている。そのため、第２実施形態の加熱装置１００では、発熱抵抗体５０の表面を覆うコート層６０の存在により、保持部材１０の焼成の際に、発熱抵抗体５０が不純物と反応して発熱抵抗体５０の表面に変質層ＴＬが形成されることを抑制することができ、ひいては、発熱抵抗体５０の抵抗値のバラツキに起因する発熱抵抗体５０の発熱量のバラツキの発生を抑制することができ、その結果、保持部材１０の保持面Ｓ１の温度（ひいては、保持面Ｓ１に保持された対象物の温度）のバラツキを抑制することができる。また、コート層６０は、ＡｌとＴｉとＺｒとＶとＴａとＮｂとの少なくとも１つを含有する窒化物により形成されているため、高温焼成時に耐熱性を有すると共に、窒化アルミニウムを主成分とする保持部材１０への元素拡散を起こしにくいものである。従って、第２実施形態の加熱装置１００によれば、コート層６０からの元素拡散に起因する保持部材１０の特性変化の発生を抑制しつつ、耐熱性の高いコート層６０の存在により、発熱抵抗体５０の表面に変質層ＴＬが形成されることを抑制することができ、ひいては、発熱抵抗体５０の抵抗値（発熱量）のバラツキを抑制することができ、その結果、保持部材１０の保持面Ｓ１の温度（ひいては、保持面Ｓ１に保持された対象物の温度）のバラツキを抑制することができる。
Ｃ．性能評価：
上述した加熱装置１００の構成を採用することによって発熱抵抗体５０の抵抗値のバラツキを抑制することができる点について、性能評価を行った。以下、該性能評価について説明する。図７は、性能評価結果を示す説明図である。
図７に示すように、性能評価には、２５個のサンプル（ＳＡ１〜ＳＡ２５）の加熱装置が用いられた。各サンプルは、上述した実施形態の加熱装置１００の製造方法に準じた製造方法で作製した。各サンプルは、発熱抵抗体５０の材料および形状、発熱抵抗体５０と受電電極５３との接続形態、コート層６０の材料および厚さｔ１、発熱抵抗体５０とコート層６０との界面に存在する気孔ＰＯの平均径が、互いに異なっている。
具体的には、サンプルＳＡ１〜ＳＡ１６，ＳＡ２１〜ＳＡ２５では、発熱抵抗体５０としてメッシュ（線径：０．１ｍｍ、目開き：５０メッシュ）を用い、サンプルＳＡ１７〜ＳＡ２０では、発熱抵抗体５０として箔（厚さ：０．２ｍｍ）を用いた。また、サンプルＳＡ１〜ＳＡ１６，ＳＡ２１〜ＳＡ２５では、上述した第２実施形態のように、発熱抵抗体５０と受電電極５３とが接続部材５１を介して接続された構成とし、サンプルＳＡ１７〜ＳＡ２０では、上述した第１実施形態のように、発熱抵抗体５０と受電電極５３とが接続部材５１を介さず直接的に接続された構成とした。また、サンプルＳＡ１〜ＳＡ２０では、発熱抵抗体５０の表面にコート層６０を形成し、サンプルＳＡ２１〜ＳＡ２５では、発熱抵抗体５０の表面にコート層６０を形成しなかった。なお、図７に示すように、サンプルＳＡ１〜ＳＡ２０では、コート層６０として、ＡｌとＴｉとＺｒとＶとＴａとＮｂとの少なくとも１つを含有する窒化物が用いられた。
また、性能評価として、各サンプルについて、発熱抵抗体５０の抵抗値のバラツキ（ｎ＝２０）を求めた。また、各サンプルについて、Ｚ軸方向に平行な断面における発熱抵抗体５０の断面積に対する変質層（炭化物層）ＴＬの断面積の比を測定した。
さらに、性能評価として、各サンプルについて、保持部材１０の保持面Ｓ１の温度バラツキを測定した。より詳細には、保持部材１０の保持面Ｓ１に黒色化したダミーウェハを載置し、端子部材７０を介して発熱抵抗体５０に電力を供給することにより各サンプルの加熱装置を昇温させ、ダミーウェハの表面温度を測定した。ダミーウェハの表面温度が５００℃に到達した時点から１５分間、端子部材７０を介した供給電力を同一の値に維持し、その後、ダミーウェハ内における最大温度差を、保持面Ｓ１の温度バラツキとして測定した。図７において、「◎」は温度バラツキが５℃以下であったことを示し、「〇」は温度バラツキが５℃超、かつ、１０℃以下であったことを示し、「×」は温度バラツキが１０℃超であったことを示す。
図７に示すように、発熱抵抗体５０の表面にコート層６０を形成しなかったサンプルＳＡ２１〜ＳＡ２５では、発熱抵抗体５０の抵抗値のバラツキが４９％以上と比較的大きい値となった。また、これらのサンプルでは、保持面Ｓ１の温度バラツキ（温度差）が１０℃超と比較的大きい値となった。これらのサンプルでは、発熱抵抗体５０の表面にコート層６０が存在しないため、保持部材１０の焼成の際に、炉内雰囲気や原料由来の不純物が、緻密化する前の保持部材１０の材料の成形体中に進入して発熱抵抗体５０と反応することにより、発熱抵抗体５０の表面に変質層ＴＬが比較的多く形成され、発熱抵抗体５０と受電電極５３との間の接続不良が発生すると共に、発熱抵抗体５０の抵抗値のバラツキに起因する発熱抵抗体５０の発熱量のバラツキが発生して、保持面Ｓ１の温度バラツキが発生したものと考えられる。実際に、これらのサンプルでは、Ｚ軸方向に平行な断面における発熱抵抗体５０の断面積に対する変質層（炭化物層）ＴＬの断面積の比が、１９％以上と比較的大きい値となった。
これに対し、発熱抵抗体５０の表面にコート層６０を形成したサンプルＳＡ１〜ＳＡ２０では、発熱抵抗体５０の抵抗値のバラツキが２１％以下と比較的小さい値となった。また、これらのサンプルでは、保持面Ｓ１の温度バラツキ（温度差）が１０℃以下と比較的小さい値となった。これらのサンプルでは、発熱抵抗体５０の表面を覆うコート層６０の存在により、保持部材１０の焼成の際に、発熱抵抗体５０が不純物と反応して発熱抵抗体５０の表面に変質層ＴＬが形成されることが抑制され、発熱抵抗体５０と受電電極５３との間の接続不良の発生や、発熱抵抗体５０の抵抗値のバラツキに起因する発熱抵抗体５０の発熱量のバラツキの発生が抑制されたものと考えられる。実際に、これらのサンプルでは、Ｚ軸方向に平行な断面における発熱抵抗体５０の断面積に対する変質層（炭化物層）ＴＬの断面積の比が、１０％以下と比較的小さい値となった。
この性能評価結果により、発熱抵抗体５０の表面の内、受電電極５３または接続部材５１との接触面を除く表面の少なくとも一部が、ＡｌとＴｉとＺｒとＶとＴａとＮｂとの少なくとも１つを含有する窒化物により形成されたコート層６０に覆われていると、発熱抵抗体５０の表面に変質層ＴＬが形成されることを抑制することができ、ひいては、発熱抵抗体５０の抵抗値のバラツキを抑制することができ、その結果、保持部材１０の保持面Ｓ１の温度のバラツキを抑制することができることが確認された。
なお、発熱抵抗体５０の表面にコート層６０を形成したサンプルＳＡ１〜ＳＡ２０の内、コート層６０の厚さｔ１が０．３μｍ未満であるサンプルＳＡ１，ＳＡ３、および、コート層６０の厚さｔ１が６０μｍを超えるサンプルＳＡ２，ＳＡ４では、発熱抵抗体５０の抵抗値のバラツキが１９％以上である一方、コート層６０の厚さｔ１が０．３μｍ以上、６０μｍ以下であるサンプルＳＡ５〜ＳＡ２０では、発熱抵抗体５０の抵抗値のバラツキが１６％以下と、より良好な結果となった。サンプルＳＡ５〜ＳＡ２０では、コート層６０の厚さｔ１が過度に薄くない（０．３μｍ以上である）ため、コート層６０の存在により、発熱抵抗体５０の表面に変質層ＴＬが形成されることをより確実に抑制することができ、また、コート層６０の厚さが過度に厚くはない（６０μｍ以下である）ため、発熱抵抗体５０とコート層６０との間の線膨張差に起因してコート層６０に生じる応力を小さくすることができ、該応力によってコート層６０にクラックが生じて変質層ＴＬの形成を抑制できない、という事態の発生を防止することができたものと考えられる。この性能評価結果により、コート層６０の厚さｔ１は０．３μｍ以上、６０μｍ以下であることが好ましいことが確認された。
また、発熱抵抗体５０の表面にコート層６０を形成したサンプルＳＡ１〜ＳＡ２０の内、発熱抵抗体５０とコート層６０との界面に存在する気孔ＰＯの平均径が１０μｍを超えるサンプルＳＡ１〜ＳＡ９では、発熱抵抗体５０の抵抗値のバラツキが１３％以上である一方、発熱抵抗体５０とコート層６０との界面に存在する気孔ＰＯの平均径が１０μｍ以下であるサンプルＳＡ１０〜ＳＡ２０では、発熱抵抗体５０の抵抗値のバラツキが９％以下と、より良好な結果となった。サンプルＳＡ１０〜ＳＡ２０では、発熱抵抗体５０とコート層６０との界面に存在する気孔ＰＯの径が比較的小さいため、該界面に存在する気孔ＰＯを介した不純物の侵入を抑制することができ、発熱抵抗体５０の表面に変質層ＴＬが形成されることをより確実に抑制することができたものと考えられる。また、サンプルＳＡ１０〜ＳＡ２０では、発熱抵抗体５０とコート層６０との界面に存在する気孔ＰＯの径が比較的小さいため、例えばホットプレス焼成時に発熱抵抗体５０およびコート層６０に押圧力がかかった際に気孔ＰＯが潰れてコート層６０にクラックが生じることを抑制することができ、この点でも、発熱抵抗体５０の表面に変質層ＴＬが形成されることをより確実に抑制することができたものと考えられる。この性能評価結果により、Ｚ軸方向に平行な断面において、発熱抵抗体５０とコート層６０との界面に存在する気孔ＰＯの平均径は１０μｍ以下であることが好ましいことが確認された。
また、発熱抵抗体５０の表面にコート層６０を形成したサンプルＳＡ１〜ＳＡ２０の内、発熱抵抗体５０と受電電極５３とが接続部材５１を介して接続されたサンプルＳＡ１〜ＳＡ１６では、発熱抵抗体５０の抵抗値のバラツキが３％以上である一方、発熱抵抗体５０と受電電極５３とが接続部材５１を介さず直接的に接続されたサンプルＳＡ１７〜ＳＡ２０では、発熱抵抗体５０の抵抗値のバラツキが２％以下と、より良好な結果となった。サンプルＳＡ１７〜ＳＡ２０では、発熱抵抗体５０が、有機物を含有する部材（例えば、金属とバインダとしての有機物とを含む接続部材５１）を介さず給電のための部材（受電電極５３や端子部材７０）と接続されているため、発熱抵抗体５０が有機物と反応して発熱抵抗体５０の表面に変質層ＴＬが形成されることがさらに効果的に抑制されたものと考えられる。この性能評価結果により、発熱抵抗体５０が有機物を含有する部材（例えば、金属とバインダとしての有機物とを含む接続部材５１）を介さず給電のための部材（受電電極５３や端子部材７０）と接続されていることが好ましいことが確認された。
また、図７に示すように、Ｚ軸方向に平行な断面における発熱抵抗体５０の断面積に対する変質層（炭化物層）ＴＬの断面積の比は、発熱抵抗体５０の抵抗値のバラツキと相関があり、該比が１０％以下であると、発熱抵抗体５０の抵抗値のバラツキが２１％以下と良好な値となり、該比が３％以下であると、発熱抵抗体５０の抵抗値のバラツキが４％以下とさらに良好な値となった。この性能評価結果により、Ｚ軸方向に平行な断面において、発熱抵抗体５０の断面積に対する変質層（炭化物層）ＴＬの断面積の比は１０％以下であることが好ましく、３％以下であることがさらに好ましいことが確認された。
Ｄ．変形例：
本明細書で開示される技術は、上述の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の形態に変形することができ、例えば次のような変形も可能である。
上記実施形態における加熱装置１００の構成は、あくまで例示であり、種々変形可能である。例えば、上記第１実施形態では、発熱抵抗体５０が受電電極５３を介して端子部材７０と電気的に接続されているが、受電電極５３を省略し、発熱抵抗体５０が端子部材７０と直接的に接することにより端子部材７０と電気的に接続されているとしてもよい。このような構成では、端子部材７０が、特許請求の範囲における給電部材に相当する。
また、上記実施形態では、受電電極５３と端子部材７０とがろう付け部５６により接合されているが、受電電極５３と端子部材７０との熱膨張差による応力を緩和するために、受電電極５３と端子部材７０との間に、例えばコバール等の金属により形成された緩衝部材が配置されていてもよい。
また上記実施形態では、発熱抵抗体５０の表面の内、受電電極５３または接続部材５１との接触面を除く表面の大部分（例えば８０％以上）がコート層６０に覆われているが、発熱抵抗体５０の表面の内、受電電極５３または接続部材５１との接触面を除く表面の少なくとも一部がコート層６０に覆われていればよい。
また、上記実施形態では、保持部材１０の内部に１つの発熱抵抗体５０が配置されているが、保持部材１０の内部に複数の発熱抵抗体５０が配置されていてもよい。そのような構成では、複数の発熱抵抗体５０のそれぞれに対応付けられた複数組の受電電極５３および端子部材７０等が設けられる。
また、上記実施形態の加熱装置１００を構成する各部材の形状や個数、形成材料等は、あくまで一例であり、種々変形可能である。また、上記実施形態における加熱装置１００の製造方法はあくまで一例であり、種々変形可能である。
また、上記実施形態では、加熱装置１００の構成について詳細に説明したが、本明細書に開示された技術は、窒化アルミニウムを主成分とするセラミックス焼結体により形成されたセラミックス部材と、セラミックス部材の内部に配置された金属製の発熱抵抗体と、発熱抵抗体と接する導電性の給電部材とを備え、セラミックス部材の表面上に対象物を保持する保持装置一般について、同様に適用可能である。
１０：保持部材 １２：凹部 ２０：支持部材 ２２：貫通孔 ３０：接合部 ５０：発熱抵抗体 ５１：接続部材 ５３：受電電極 ５６：ろう付け部 ６０：コート層 ７０：端子部材 １００：加熱装置 ＰＯ：気孔 Ｓ１：保持面 Ｓ２：裏面 Ｓ３：上面 Ｓ４：下面 Ｓ５：下面 Ｓ６：上面 ＴＬ：変質層（炭化物層） Ｗ：半導体ウェハ

Claims (8)

  1. 第１の方向に略直交する第１の表面を有し、窒化アルミニウムを主成分とするセラミックス焼結体により形成されたセラミックス部材と、
    前記セラミックス部材の内部に配置された金属製の発熱抵抗体と、
    前記発熱抵抗体と接する導電性の給電部材と、
    を備え、前記セラミックス部材の前記第１の表面上に対象物を保持する保持装置において、
    前記発熱抵抗体の表面の内、前記給電部材との接触面を除く表面の少なくとも一部が、ＡｌとＴｉとＺｒとＶとＴａとＮｂとの少なくとも１つを含有する窒化物により形成されたコート層に覆われている、
    ことを特徴とする保持装置。
  2. 請求項１に記載の保持装置において、
    前記コート層の厚さは、０．３μｍ以上、６０μｍ以下である、
    ことを特徴とする保持装置。
  3. 請求項１または請求項２に記載の保持装置において、
    前記第１の方向に平行な少なくとも１つの断面において、前記発熱抵抗体と前記コート層との界面に存在する気孔の平均径は、１０μｍ以下である、
    ことを特徴とする保持装置。
  4. 請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の保持装置において、
    前記第１の方向に平行な少なくとも１つの断面において、前記発熱抵抗体の断面積に対する、前記発熱抵抗体の表面に形成された炭化物層の断面積の比は、１０％以下である、
    ことを特徴とする保持装置。
  5. 請求項４に記載の保持装置において、
    前記第１の方向に平行な少なくとも１つの断面において、前記発熱抵抗体の断面積に対する、前記発熱抵抗体の表面に形成された炭化物層の断面積の比は、３％以下である、
    ことを特徴とする保持装置。
  6. 請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載の保持装置において、
    前記給電部材は、有機物を含有しない、
    ことを特徴とする保持装置。
  7. 請求項１から請求項６までのいずれか一項に記載の保持装置において、
    前記発熱抵抗体は、メッシュ形状である、
    ことを特徴とする保持装置。
  8. 第１の方向に略直交する第１の表面を有し、窒化アルミニウムを主成分とするセラミックス焼結体により形成されたセラミックス部材と、前記セラミックス部材の内部に配置された金属製の発熱抵抗体と、前記発熱抵抗体と接する導電性の給電部材と、を備え、前記セラミックス部材の前記第１の表面上に対象物を保持する保持装置の製造方法において、
    前記発熱抵抗体の表面の内、前記給電部材との接触面を除く表面の少なくとも一部に、ＡｌとＴｉとＺｒとＶとＴａとＮｂとの少なくとも１つを含有する窒化物であるコート層を形成する工程と、
    前記給電部材と前記コート層が形成された前記発熱抵抗体とが内部に配置された前記セラミックス部材を焼成により作製する工程と、
    を備えることを特徴とする保持装置の製造方法。
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