TWI835101B - 電極埋設構件、基板保持構件、陶瓷加熱器及靜電夾頭 - Google Patents

電極埋設構件、基板保持構件、陶瓷加熱器及靜電夾頭 Download PDF

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Abstract

[課題]提供一種可實現局部的溫度分布之均熱化，並設置既定的溫度梯度之電極埋設構件及基板保持構件。 [解決手段]一種電極埋設構件100，其特徵為，具備：基體10，藉由陶瓷燒結體形成圓板狀；電極20，埋設於前述基體10；及複數個銷狀凸部30，從前述基體10的上面12往上方突出而形成；前述基體10的前述上面12係朝中心16以凸狀曲面形成，前述複數個銷狀凸部30包含：第一銷狀凸部31，從前述上面12到上端31a為止的高度大致相同；及第二銷狀凸部32，從前述上面12到上端32a為止的高度比前述第一銷狀凸部31的高度還低。

Description

電極埋設構件、基板保持構件、陶瓷加熱器及靜電夾頭
本發明係有關一種電極埋設構件、基板保持構件、陶瓷加熱器及靜電夾頭。
作為半導體製造裝置用構件，使用了埋設有電極(發熱電阻體)的電極埋設構件。電極埋設構件可加熱載置的基板。電極埋設構件被要求加熱面的均熱性，因而提出有各種方案。
專利文獻1揭示一種基板加熱裝置，其載置基板的陶瓷基體的加熱面具有中央部最高且越接近周邊部變越低的凸面形狀。藉此，在因來自軸的傳熱而易於釋放熱的中央部中，透過提升與基板之密接性而使加熱面的溫度分布均熱化。
專利文獻2揭示一種陶瓷加熱器，其在加熱面具備與基板接觸之浮雕部。又記載了在加熱面的平均溫度升溫到目的溫度時，在加熱面中產生表面溫度相對高的熱點(heat spot)。專利文獻2記載的陶瓷加熱器係透過將該熱點中之浮雕部的每單位面積的個數設為比熱點以外的區域還少，以減低熱點對基板造成之影響。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2005-109169號公報 [專利文獻2]日本特開2002-124367號公報
[發明欲解決之課題]
順道一提，近年來，不僅是加熱面的均熱化，在欲按基板的每個位置精密地控制成膜分布的情況等，還有欲產生溫度梯度之要求，因而需要一種抑制熱點(hot spot or heat spot)等對基板造成不良影響之局部的溫度分布，實現溫度分布的均熱化，一方面還可於半徑方向產生所期望的溫度梯度之技術。
專利文獻1雖有考慮加熱面的溫度分布之均熱化，但未考慮熱點等之局部的溫度分布之抑制、於半徑方向產生所期望的溫度梯度。又，專利文獻2雖可減低熱點對基板造成的影響，但未考慮於半徑方向產生所期望的溫度梯度。
本發明乃有鑒於此種情事而完成者，目的在於提供一種可實現局部的溫度分布之均熱化，並設置既定的溫度梯度之電極埋設構件、基板保持構件、陶瓷加熱器及靜電夾頭。 [用以解決課題之手段]
(1)為達成上述目的，本發明的電極埋設構件之特徵為， 具備： 基體，藉由陶瓷燒結體形成圓板狀； 電極，埋設於前述基體；及 複數個銷狀凸部，從前述基體的上面往上方突出而形成， 前述基體的前述上面係朝中心以凸狀曲面形成， 前述複數個銷狀凸部包含：第一銷狀凸部，從前述上面到上端為止的高度大致相同；及第二銷狀凸部，從前述上面到上端為止的高度比前述第一銷狀凸部的高度還低， 前述第二銷狀凸部係形成在被以前述上面的前述中心為中心的同心圓所包圍的環狀區域。
如此，在藉由第一銷狀凸部的上端所形成的載置面為凸狀曲面時，透過將比第一銷狀凸部還低的第二銷狀凸部設於環狀區域，可實現基板之局部的溫度分布之均熱化，於半徑方向設置既定的溫度梯度。
(2)又，關於本發明的電極埋設構件，其中在將前述第一銷狀凸部的高度與前述第二銷狀凸部中的高度最低的前述第二銷狀凸部的高度之差設為ΔG，且將最接近於前述基體的前述中心之前述第一銷狀凸部的上端與最接近於前述基體的外緣之前述第一銷狀凸部的上端在鉛直方向的差設為ΔH時，滿足ΔH＞ΔG≧0.5×ΔH。
如此，透過使第二銷狀凸部降低一定程度以上，即便在使基板吸附於基體的電極埋設構件中，基板因吸引力而產生變形，亦可讓基板與第二銷狀凸部難以接觸。因此，考慮第二銷狀凸部與基板有無接觸，可減低第二銷狀凸部上部的基板之溫度控制變複雜之虞。
(3)又，關於本發明的電極埋設構件，其特徵為，將通過前述基體的前述中心之鉛直方向的直線設為中心軸，以通過前述中心軸之正交的2個剖面將藉由前述第一銷狀凸部的上端構成的載置曲面切斷所成的2個剖面曲線為，在以二次曲線近似前述剖面曲線的每一者時之近似式的決定係數R 2均為0.99以上。
藉此，可構成中心對稱性高的凸狀載置曲面，提高基板圓周方向的均熱性，並且基板之局部的溫度分布之均熱化、設置既定的溫度梯度之控制變得更加容易。
(4)又，本發明的基板保持構件之特徵為，具備：如上述(1)至上述(3)中任一者之電極埋設構件；及支持構件，接合在前述基體的與前述上面對向的下面，支持前述電極埋設構件。
藉此，環狀區域可因應支持構件的大小、位置、熱傳導率等作調整，在基板保持構件中亦可實現基板的局部的溫度分布之均熱化、設置既定的溫度梯度。
(5)又，本發明的陶瓷加熱器之特徵為，具備如上述(4)之基板保持構件，前述電極係加熱器用電極。
藉此，環狀區域可因應支持構件的大小、位置、熱傳導率等作調整，在陶瓷加熱器中亦可實現基板的局部的溫度分布之均熱化、設置既定的溫度梯度。
(6)又，本發明的靜電夾頭之特徵為，具備如上述(4)之基板保持構件，前述電極係加熱器用電極，前述基板保持構件更具備靜電吸附用電極。
藉此，環狀區域可因應支持構件的大小、位置、熱傳導率等作調整，在靜電夾頭中亦可實現基板的局部的溫度分布之均熱化、設置既定的溫度梯度。 [發明之效果]
依據本發明的電極埋設構件、基板保持構件、陶瓷加熱器及靜電夾頭，可實現局部的溫度分布之均熱化、設置既定的溫度梯度。
[用以實施發明的形態]
其次，針對本發明實施形態，一邊參照圖式一邊說明。為了易於理解說明，於各圖式中對同一構成要素賦予同一參考編號，省略重複的說明。此外，構成圖中，各構成要素的大小乃概念性表示，未必示出實際的尺寸比例。
[實施形態] (電極埋設構件的構成) 針對本發明實施形態所涉及之電極埋設構件，參照圖1至圖5作說明。圖1係表示本發明實施形態所涉及之電極埋設構件的一例之示意性剖面圖。圖2係表示本發明實施形態所涉及之電極的上面的一例之示意圖。圖3係表示本發明實施形態所涉及之電極埋設構件的上面的一例之示意圖與部份放大圖。圖4係表示本發明實施形態所涉及之電極埋設構件的一例之示意性部份剖面圖。圖5係表示本發明實施形態所涉及之電極埋設構件的一例之示意性部份放大剖面圖。在部份剖面圖，省略端子50及端子孔52。本實施形態所涉及之電極埋設構件100具備：基體10、電極20及含有第一銷狀凸部31和第二銷狀凸部32的銷狀凸部30。
基體10係藉由陶瓷燒結體所形成，為基體10的上面12朝中心16以凸狀曲面形成的大致圓板狀。基體10乃係基體10的中心16自然確定的形狀。
電極20埋設於基體10。電極20被使用作為將基板W(晶圓)加熱用的加熱器用電極。端子50連接於電極20的兩端之位置。亦可進一步埋設使用在除此之外的用途之電極，例如靜電吸附用電極、高周波電極。
電極20的形狀雖可為任何形狀，但亦可為含有圖2所示那種複數個圓周狀圖案的形狀。基體10的加熱面的溫度分布、局部的熱點係會有取決於電極20的形狀而產生的情況。在電極20的形狀為例如像將圖2那樣的複數個圓周狀圖案間連接的形狀之情況，加熱面的溫度分布係不易在圓周方向產生溫度差，但卻容易在半徑方向產生溫度差。但是，本發明的電極埋設構件100可減少或控制這情況。
銷狀凸部30如圖1所示，係從基體10的上面12往上方突出形成複數個。銷狀凸部30的形狀可從圓柱狀、角柱狀等之柱狀、圓錐狀、角錐狀等之錐狀、截頭圓錐狀、截角錐狀等之切斷了錐狀的上部之形狀等作適當選擇。
銷狀凸部30的配置未特別限定。只要為已知的形態或與其類似的形態，例如，除了同心圓狀、正方格子狀、或三角格子狀等規則的配置以外，亦可為局部產生疏密那樣不規則的配置，但更佳為如圖8所示般配置成同心圓狀。透過呈同心圓狀配置，在半徑方向之溫度分布的控制變容易。
銷狀凸部30如上述，具有第一銷狀凸部31及第二銷狀凸部32。第一銷狀凸部31如圖1所示，第一銷狀凸部31係形成為從基體10的上面12到上端31a為止的高度成為大致相同。第二銷狀凸部32配置在如圖1及圖3所示的環狀區域RA。第二銷狀凸部32的從上面12到上端32a為止的高度比第一銷狀凸部31的高度還低。
如圖4所示，第一銷狀凸部的上端31a係整體形成將基板W載置之既定形狀的曲面(載置曲面)。藉此，第一銷狀凸部31係支持基板W。亦即，決定藉由第一銷狀凸部的上端31a所形成的載置曲面。藉此，第一銷狀凸部的上端31a與基板W抵接，使基板W被支持。此外，圖4中，第一銷狀凸部的上端31a全面與基板W抵接，但亦可僅第一銷狀凸部的上端31a的一部份與基板W抵接。
第二銷狀凸部的上端32a亦可與基板W接觸，亦可不接觸。即便是接觸的情況，由於接觸壓力比起第一銷狀凸部31的接觸壓力還小，故與形成有第一銷狀凸部31的區域相比，朝基板W傳熱變小。另一方面，即便是不接觸的情況，由於第二銷狀凸部的上端32a比上面12還靠近基板W，故與沒有銷狀凸部的情況相比，朝基板W傳熱變大。
環狀區域RA係被以中心16為中心的同心圓所包圍的區域。環狀區域RA係基體10中之欲將來自於電極20的傳熱性降得比其他區域還低的區域，例如，呈現熱點(hot spot or heat spot)等之局部的溫度分布的區域、及為了產生所期望的溫度梯度而需要降低傳熱性的區域等。透過將配置在環狀區域RA的銷狀凸部30作成第二銷狀凸部32比第一銷狀凸部31還低，可實現局部的溫度分布之均熱化，特別是在半徑方向上產生之局部的溫度分布的均熱化、可設置在半徑方向上之既定的溫度梯度。此外，第二銷狀凸部32亦可配置在環狀區域RA外。
此外，環狀區域RA相對於1個基體10不僅可設置1個，亦可設置複數個。又，如圖3所示，在半徑方向上包含於環狀區域RA的第二銷狀凸部32可為2個以上(例如，在凸部形成同心圓狀的情況為雙層以上)，亦可為1個。在半徑方向上包含於環狀區域RA的第二銷狀凸部32為2個以上，容易使局部的溫度分布均熱化。又，在半徑方向上包含於環狀區域RA的第二銷狀凸部32為1個，容易進行較細的溫度分布之控制。
又，由於第一銷狀凸部31的從基體10的上面12到第一銷狀凸部的上端31a為止的高度為大致相同，故藉由第一銷狀凸部的上端31a所形成的載置曲面係以與基體10的上面12的曲面大致相同的曲面形成。亦即，載置曲面係與使基體10的上面12形成的曲面往垂直方向移動僅第一銷狀凸部31的高度份量的曲面大致相同。藉此，在將電極埋設構件100作為吸附基板W的類型之構件使用的情況，可實現吸附力的均一化。
在將基體10的中心軸(通過基體10的中心16且與基體10的基準面垂直的直線)設為Z軸，且以通過Z軸的剖面將藉由第一銷狀凸部31的上端31a構成的載置曲面切斷所成的剖面曲線42係在將既定的基準面與剖面的交線設為X軸時，呈現在圖5所示那樣的中心軸的附近取Z值的最大值且朝基體10的外緣18單調減少之曲線。
此外，既定的基準面係設為通過基體10的上面12中位於最接近水平面的位置的點之水平面。又，亦可將此等水平面往上方或下方平行移動的面設為基準面。此外，中心軸的附近意指與中心軸相距25mm以內的範圍。
如此，相較於提高載置曲面的平坦度使之接近於平面，透過載置曲面的剖面曲線42為在中心軸的附近取Z值的最大值且朝基體10的外緣18單調減少的曲線，基板W對第一銷狀凸部31的追隨性變佳，可減低局部的熱點的發生。又，由於基板W被第一銷狀凸部31支持，故可抑制粒子咬入，可視需要將基板W下的空間設為氣體的流路。
載置曲面可透過以三維測定器測定第一銷狀凸部的上端31a而推定。但是，於電極埋設構件100載置或吸附基板W時，基板W追隨載置曲面，基板W的與載置曲面相反側的面(基板W的表面)的形狀成為理想的曲面是重要的。因此，在以雷射干涉儀測定在載置或吸附著厚度0.775mm的矽晶圓時，亦能將與載置曲面相反側之面的曲面中之扣除環狀區域RA後之區域的曲面推定為載置曲面。剖面曲線42亦相同。此外，載置曲面亦可設為在與基體10的外緣18相距5mm～10mm內側的範圍作測定。那是因為接近於外緣18的位置有測定誤差變大的情況之緣故。
又，載置曲面的平坦度較佳為50μm以下。藉此，可於基板W不起皺下將基板W載置。所謂載置曲面的平坦度係指關於載置曲面的所有點之Z值的最大值減去最小值後的差。此外，平坦度的下限係依基體10的直徑、作為目標之載置曲面的形狀而異，例如，較佳為5μm以上。
又，在將載置曲面以垂直於X軸且含有Z軸的第二剖面切斷所成的曲線設為第二剖面曲線，並將既定的基準面與第二剖面的交線設為Y軸時，較佳為對以二次曲線近似剖面曲線時之第一近似式的決定係數R 2及對以二次曲線近似第二剖面曲線時之第二近似式的決定係數R 2都是0.99以上。藉此，可將X軸方向及Y軸方向的剖面曲線設為二次曲線形狀，由於可抑制在剖面曲線的高度方向的局部的不規則的變化，故能更加減低局部的熱點的發生。此外，在欲求得決定係數R2時，只要迴歸平方和(Regression sum of squares)除以總平方和(Total sum of squares)即可。迴歸平方和係目的變數之預測值的離差平方和(sum of squared deviation)，總平方和係目標變數的觀測值之離差平方和。剖面曲線的近似亦可限定在與基體10的外緣18相距5mm~10mm內側的範圍。
又，Z的單位設為μm，X、Y的單位設為mm，而在將經此設定時的第一近似式的二次係數設為a(X)且第二近似式的二次係數設為a(Y)時，較佳為滿足2(a(X)-a(Y))/(a(X)+a(Y))≦0.1。藉此，形成相對於Z軸對稱性佳的曲面，由於可抑制整面上在剖面曲線的高度方向之局部的不規則的變化，故可抑制熱點的發生。此外，a(X)及a(Y)的正負係大致相同。
第一銷狀凸部31的高度較佳為5μm以上300μm以下，更佳為50μm以上200μm以下。此外，第一銷狀凸部31的高度意指從基體10的上面12到第一銷狀凸部的上端31a為止的距離。銷狀凸部31的上端31a較佳為成為既定大小的平面。在那情況，第一銷狀凸部31的上端31a的平面的最大徑較佳為50μm以上5000μm以下。第一銷狀凸部31的上端31a的平面的表面粗糙度Ra較佳為0.1μm以上1.2μm以下。
第二銷狀凸部32的高度只要比第一銷狀凸部31低即可，亦可在第二銷狀凸部32中含有具有複數個高度之銷狀凸部30。亦即，第二銷狀凸部32的高度亦可未必是相等的高度。此外，第二銷狀凸部32的高度係指在第二銷狀凸部32的上端32a中在最接近於基體10的外緣18之位置的高度。
又，如圖5所示，在將第一銷狀凸部31的高度與第二銷狀凸部32中之高度最低的前述第二銷狀凸部的差設為ΔG，且將最接近於基體10的中心16的第一銷狀凸部31的上端31a與最接近於基體10的外緣18的第一銷狀凸部31的上端31a在鉛直方向之差設為ΔH時，較佳為滿足ΔH＞ΔG≧0.5×ΔH。如此，透過使第二銷狀凸部32降低一定程度以上，即便因吸引力所致使基板W產生變形，亦可讓基板W與第二銷狀凸部32難以接觸。因此，考慮第二銷狀凸部32與基板W有無接觸，可減低第二銷狀凸部32上部的基板W之溫度控制變得複雜之虞。
此外，亦可將基體10的形狀，如圖6所示將基體10的下面14以與載置曲面大致相同的曲面形成。藉此，可使基體10的厚度均一。
又，電極埋設構件100在作為端子50及端子孔52、未圖示的頂銷孔、真空夾頭使用的情況，亦可具備為了該用途的通氣孔、圖7、8所示的環狀凸部35等。
(基板保持構件的構成) 其次，說明本發明實施形態所涉及之基板保持構件的構成。圖9係表示本發明實施形態所涉及之基板保持構件的一例之示意性剖面圖。本實施形態所涉及之基板保持構件150具備電極埋設構件100及支持構件110。電極埋設構件100之基本構成如同上述。
支持構件110由陶瓷燒結體構成，將電極埋設構件100支持。因此，基板保持構件150被適用於附帶軸的加熱器、附帶軸的靜電夾頭等。支持構件110係隔介接合面112接合在電極埋設構件100的與上面12對向的下面14之既定的位置。接合可為固態接合，亦可為採用接合材料的接合。支持構件110較佳為以具有與電極埋設構件100的基體10相同的主成分之陶瓷燒結體形成。
支持構件110的形狀只要為可支持電極埋設構件100的形狀即可，但較佳為圓筒形狀。基板保持構件150係有因電極埋設構件100與支持構件110之傳熱使基體10的加熱面的溫度分布、局部的熱點依存於支持構件110的形狀而產生的情況。在支持構件110的形狀例如為圓筒形狀的情況，容易在半徑方向產生加熱面的溫度分布。但是，本發明的基板保持構件150係可減低或控制這種情況。此外，所謂圓筒形狀包含設有凸緣等之形狀。
(陶瓷加熱器的構成) 其次，就本發明實施形態所涉及之陶瓷加熱器的構成，參照圖11作說明。本實施形態所涉及之陶瓷加熱器160具備基板保持構件150，電極20為加熱器用電極。基板保持構件150之基本構成係如同上述。藉此，環狀區域可因應支持構件110的大小、位置、熱傳導率等作調整，在陶瓷加熱器160亦可實現基板W的局部的溫度分布之均熱化、可設置既定的溫度梯度。
(靜電夾頭的構成) 其次，說明本發明實施形態所涉及之靜電夾頭的構成。圖12係表示本發明實施形態所涉及之靜電夾頭的一例之示意性剖面圖。本實施形態所涉及之靜電夾頭170具備基板保持構件150，電極20為加熱器用電極，基板保持構件150更具備靜電吸附用電極175。基板保持構件150之基本構成如同上述。藉此，環狀區域可因應支持構件110的大小、位置、熱傳導率等作調整，在靜電夾頭170亦可實現基板W之局部的溫度分布之均熱化、可設置既定的溫度梯度。此外，圖12中，將連接於靜電吸附用電極175的端子等省略。
[電極埋設構件的製造方法] 其次，說明本發明實施形態所涉及之電極埋設構件的製造方法。本發明實施形態所涉及之電極埋設構件係例如藉由粉末熱壓法所製作。粉末熱壓法乃係透過將陶瓷原料粉與既定的電極交互重疊而將電極埋設於陶瓷內部，對其進行單軸熱壓燒結的方法。透過採用粉末熱壓法可短時間製作。此外，製法未受限於本方法，例如，亦可為日本專利6148845號所揭示之成形體熱壓法、習知的生胚片積層法等。
例如，於陶瓷粉末適當添加助燒結劑、黏合劑、可塑劑、分散劑等之添加劑並混合，製作陶瓷原料粉(漿料)，藉由噴霧乾燥法等將造粒粉造粒。混合方法可為濕式、乾式中任一，例如可使用球磨、振動研磨等之混合器。作為原料的陶瓷粉末，使用碳化矽、氧化鋁、氮化鋁、氮化矽等。
陶瓷粉末以高純度者較佳，其純度較佳為96％以上，更佳為98％以上。又，陶瓷粉末的平均粒徑雖依作為原料的陶瓷粉末之種類而異，但例如較佳為0.1μm以上1.0μm以下，更佳為0.3μm以上0.8μm以下。
埋設於陶瓷燒結體的電極的材質較佳為使用Mo或W。
就燒結而言，可使用單軸熱壓燒結、常壓燒結。單軸熱壓燒結係於有底的碳纖模具填充形成基體的造粒粉，於進行單軸壓縮後再將裁切成既定形狀的電極配置於成形體上。較佳為於其上填充相同的造粒粉並載放碳纖模具的衝壓機(punch press)後，以1700℃以上2000℃以下的溫度條件、1MPa以上20MPa以下的壓力條件，進行0.1小時以上20小時以下的熱壓燒結。
在燒結後，除了進行基體的成為第一銷狀凸部的上端之面的加工、複數個銷狀凸部的形成、背面的加工、端子孔的形成以外，還進行研削、研磨加工成既定的形狀。為了形成銷狀凸部，首先進行基體的成為第一銷狀凸部的上端之面的加工，接著在形成第一銷狀凸部之後，形成第二銷狀凸部。
基體的成為第一銷狀凸部的上端之面，係以通過中心軸的剖面切斷所成之剖面曲線相對於中心軸呈大致線對稱，在中心軸的附近取Z值的最大值且成為朝基體的外緣單調減少之凸狀曲面的方式進行加工。此時，較佳為形成滿足ΔH為5μm以上50μm，更佳為10μm以上20μm以下。作為基體的上面的形成方法，例如，雖可舉出在表面進行研削加工後藉由研光(lap)加工以形成曲面的方法，但亦可藉由MC加工來形成。
其次，將基體的成為第一銷狀凸部的上端的面之曲面形狀以三維測定器作測定。經測定結果，在曲面形狀成為相對於中心軸呈大致對稱之既定的凸狀的情況，結束基體的上面之形成作業。經測定結果，以曲面形狀相對於中心軸呈大致對稱之既定的凸狀之方式將基體的上面進行研磨或研削加工。然後，確認研磨或研削加工後之基體的成為第一銷狀凸部的上端之面的曲面形狀成為前述既定的凸狀。透過反覆該等工序，將曲面形狀加工成所期望的形狀。曲面形狀為相對於中心軸呈大致對稱的既定的凸狀，意指以測定的曲面形狀之任意的剖面曲線為在中心軸的附近取Z值的最大值且朝基體的外緣單調減少的曲線。
第一銷狀凸部係以從基體的上面到上端為止的距離成為大致相同之方式藉由凹部之形成而形成。此時，第二銷狀凸部32也以與第一銷狀凸部31同樣的方法加工，在完成第一銷狀凸部之形成的階段係如圖10所示，所有銷狀凸部的高度成為大致相同。亦即，透過從第一銷狀凸部的成為上端的面挖入相同的深度，形成複數個銷狀凸部。挖入所形成的底面成為基體的上面。作為第一銷狀凸部的形成方法，可藉由噴砂(blast)加工、銑削加工、雷射加工等來形成。加工深度GB較佳為5μm以上300μm，更佳為50μm以上200μm以下。由所加工的第一銷狀凸部構成的曲面形狀，透過使載置在第一銷狀凸部之上的基板吸附，利用雷射干涉儀測定其吸附面的相反面，可確認係既定的曲面形狀。在偏離既定的曲面形狀之情況，透過進行修正加工而獲得既定的曲面形狀。
其次，將位在環狀區域RA的銷狀凸部30設為第二銷狀凸部32，將高度加工成比第一銷狀凸部的高度還低。環狀區域RA係透過溫度分布的計測結果、模擬等而被決定。在有關第二銷狀凸部的形成方法方面，可藉由MC加工等來形成。此時，在將第一銷狀凸部31的高度與第二銷狀凸部中之高度最低者的高度之差設為ΔG，且將最接近於基體10的中心16的第一銷狀凸部的上端與最接近於基體10的外緣18的第一銷狀凸部31的上端在鉛直方向之差設為ΔH時，以滿足ΔH＞ΔG≧0.5×ΔH之方式形成者較佳。
此外，亦可視需要形成通氣孔、環狀凸部等。因此，可準備在內部埋設有電極且於一主面形成有複數個銷狀凸部之陶瓷基體。
最後，利用硬焊材等將端子連接於端子孔。端子可採用Ni等。又，硬焊材可採用Au硬焊材等。
如此一來，可製造本發明實施形態所涉及之電極埋設構件。
[基板保持構件的製造方法] 從將陶瓷粉末造粒的造粒粉形成成為燒結後支持構件的陶瓷成形體。陶瓷粉末較佳為與在電極埋設構件所使用的陶瓷粉末之主成分相同。
其次，將陶瓷成形體以既定的溫度以上、既定時間以上進行脫脂處理而製作陶瓷脫脂體。例如，以400℃以上800℃以下的溫度進行熱處理，成為陶瓷脫脂體。脫脂時間較佳為1小時以上120小時以下。脫脂雖可使用大氣爐或氮氣環境爐，但以使用大氣爐者較佳。
其次，燒結陶瓷脫脂體並燒結支持電極埋設構件的支持構件。支持構件的燒結係以常壓燒結較佳。又，燒結溫度較佳為1500℃以上2000℃以下。燒結時間較佳為1小時以上12小時以下。燒結環境，例如可為氮氣、非活性氣體環境，亦可為真空等之環境。
然後，透過在電極埋設構件下面的既定的位置配置支持構件，且對與接合面垂直的方向一邊加壓一邊加熱而將電極埋設構件與支持構件接合。加壓的力較佳為1MPa以上。又，加熱溫度較佳為1500℃以上2000℃以下。加熱時間較佳為0.5小時以上5小時以下。加熱環境例如為氮氣、非活性氣體環境，但亦可為真空等之環境。藉此，基板保持構件本體與支持構件被固態接合。此外，接合手段未限於固態接合，亦可為介設有無機系的接合材料之手段。
此外，電極埋設構件的基體的上面的加工、銷狀凸部的形成、銷狀凸部的研磨、研削、端子的硬焊等係以在電極埋設構件與支持構件接合後進行較佳。
如此一來，可製造接合有電極埋設構件及支持構件之本發明實施形態所涉及的基板保持構件。
[實施例及比較例] (實施例1) 實施例1乃係如圖1所示那樣具有凸狀載置曲面的基板保持構件。基體及支持構件的材質係由以氮化鋁(AlN)為主成分的燒結體構成。電極的形狀設成含有如圖2的複數個圓周狀圖案之形狀。準備此種埋設有直徑φ320mm、厚度t20mm的大致圓板狀電極之基體(電極埋設構件)及支持構件，在與支持構件接合後，透過將基體的上面研磨加工而加工成凸狀曲面。從基體的外緣部依序利用游離磨石進行研光，以通過中心軸的剖面切斷所成之剖面曲線相對於中心軸呈大致線對稱，成為朝基體的外緣單調減少的曲面之方式加工基體的上面。又，基體的上面係形成ΔH成為20μm。
其次，透過利用噴砂加工進行研削，形成第一銷狀凸部。第一銷狀凸部係在與基體的中心相距φ300mm以內的區域形成同心圓狀且直徑為φ1mm、高度為自基體的上面算起150μm。此時，第一銷狀凸部的表面粗糙度Ra成為0.4μm。
亦即，實施例1的基板保持構件為，在將基體的中心軸設為Z軸且以通過Z軸的剖面將藉由第一銷狀凸部的上端構成的載置曲面切斷所成之剖面曲線，係在將既定的基準面與剖面的交線設為X軸時，以在中心軸的附近取Z值的最大值且成為朝基體的外緣單調減少的曲線之方式加工的基板保持構件。
其次，透過對配置在環狀區域RA的複數個銷狀凸部進行MC加工，形成第二銷狀凸部。此時，以ΔG為12μm，第二銷狀凸部的表面粗糙度Ra成為1.0之方式加工。又，環狀區域RA係設為與基體的中心相距半徑33mm以上52mm以下的區域。
(實施例2) 除了將ΔH設為15μm，ΔG設為5μm以外，係以與實施例1同樣的條件製作了基板保持構件。
(實施例3) 除了將ΔH設為50μm，ΔG設為25μm以外，係以與實施例1同樣的條件製作了基板保持構件。
(實施例4) 除了將ΔH設為5μm，ΔG設為3μm以外，係以與實施例1同樣的條件製作了基板保持構件。
(實施例5) 除了將ΔH設為3μm，ΔG設為1μm以外，係以與實施例1同樣的條件製作了基板保持構件。
(比較例1) 除了沒有形成第二銷狀凸部以外，係以與實施例1同樣的條件製作了基板保持構件。
(載置曲面的測定方法) 在利用各實施例及比較例獲得之基板保持構件上載置φ300mm、厚度0.775mm且表面塗布有30μm的黑體[放射率(emissivity)92％之市售的噴霧器]的基板(矽晶圓)，利用雷射干涉儀測定在載置該基板時的與載置曲面相反側的面(基板的表面)。此時，針對在環狀區域以外的區域有無變曲點作了確認。
其次，使用以雷射干涉儀所測定的值，算出在對以二次曲線近似將實施例1及比較例1之Z的單位設為μm且X、Y的單位設為mm時的剖面曲線時的近似式。然後，算出近似二次曲線的二次係數與決定係數R 2。
(評價方法) 透過在實施例1及比較例1的基板保持構件載置上述基板，且電壓施加於內部電極，將基板的中央部的溫度設定成400℃進行溫度控制。此時，使用設置於基板上空的紅外線相機，測定基板的溫度分布。在將從基板的外緣算起5mm以外的φ290mm的區域中之最高溫減去最低溫度後的值設為溫度差ΔT。以溫度差ΔT是5.0℃以下為良好(○)，超過5.0℃且為7.0℃以下為良(△)，評價為合格。溫度差ΔT比其還大的為不良(×)，評價為不合格。
(評價結果) 表1係各實施例及比較例中之各種測定結果。「評價」係指表示以上述的評價基準評價溫度差ΔT的結果。
[表1]
　 實施例1 實施例2 實施例3 實施例4 實施例5 比較例1
ΔH(μm) 20 15 50 5 3 20
ΔG(μm) 12 5 35 3 1 -
溫度差ΔT(℃) 3.5 3.9 3.7 4.6 6.2 7.2
環狀區域RA的半徑方向之溫度差(℃) 0.5 0.6 0.5 0.7 1.0 2.1
評價 ○ ○ ○ ○ △ ×
X軸方向的近似二次曲線的二次係數 -9.5e-4 -7.1e-4 -2.37e-3 -2.38e-4 -1.4e-4 -9.5e-4
Y軸方向的近似二次曲線的二次係數 -9.2e-4 -7.0e-4 -2.32e-3 -2.30e-4 -1.6e-4 -9.4e-4
2(a(X)-a(Y))/(a(X)+a(Y)) 0.032 0.014 0.021 0.034 0.133 0.011
X軸方向的決定係數R 2 0.99 0.99 0.99 0.99 0.88 0.99
Y軸方向的決定係數R 2 0.99 0.99 0.99 0.99 0.86 0.99
在環狀區域以外有無變曲點 無 無 無 無 有 無
實施例1～5中，確認了溫度差ΔT為7.0℃以下且呈現概略均一的溫度分布。又，可充分降低環狀區域RA的半徑方向之溫度差。藉此，可想見亦能因應於銷狀凸部等之設計而在半徑方向設置既定的溫度梯度。
又，在ΔH與ΔG未滿足ΔH＞ΔG≧0.5×ΔH的條件之實施例5中，雖未滿足溫度差ΔT為5.0℃以下的條件，但由於滿足超過5.0℃且7.0℃以下的條件，故確認了呈現某程度均一的溫度分布。又，在實施例5中，由於ΔH的值太小，以在剖面曲線不產生變曲點之方式進行加工是困難的。
另一方面，就未形成有第二銷狀凸部的比較例1而言，並未滿足溫度差ΔT是7.0℃以下的條件。可想成是因為在環狀區域未形成有第二銷狀凸部而加熱器圖案的影響顯現在基板所致。
由以上可確認本發明的電極埋設構件及基板保持構件能實現基板半徑方向的局部的溫度分布之均熱化。
本發明未限定於上述實施形態，當然可及於本發明的思想與範圍所包含之各式各樣的變形及均等物。又，各圖式所示之構成要素的構造、形狀、數量、位置、大小等係為了方便說明，可適當變更。
10:基體 12:上面 14:下面 16:基體的中心 18:外緣 20:電極 30:銷狀凸部 31:第一銷狀凸部 31a:第一銷狀凸部的上端 32:第二銷狀凸部 32a:第二銷狀凸部的上端 35:環狀凸部 42:剖面曲線 50:端子 52:端子孔 100:電極埋設構件 110:支持構件 112:接合面 150:基板保持構件 160:陶瓷加熱器 170:靜電夾頭 175:靜電吸附用電極 W:基板
圖1係表示本發明實施形態所涉及之電極埋設構件的一例之示意性剖面圖。 圖2係表示實施形態所涉及之埋設於電極埋設構件的電極的上面的一例之示意圖。 圖3係表示本發明實施形態所涉及之電極埋設構件的上面的一例之示意圖。 圖4係表示本發明實施形態所涉及之電極埋設構件的一例之示意圖。 圖5係表示本發明實施形態所涉及之電極埋設構件的一例之示意性部份剖面圖。 圖6係表示本發明實施形態所涉及之電極埋設構件之變形例的一例之示意性部份剖面圖。 圖7係表示本發明實施形態所涉及之電極埋設構件之變形例的一例之示意性部份剖面圖。 圖8係表示本發明實施形態所涉及之電極埋設構件之變形例的上面的一例之示意性部份剖面圖。 圖9係表示本發明實施形態所涉及之基板保持構件的一例之示意性剖面圖。 圖10係表示本發明實施形態所涉及之電極埋設構件之製造工序的一例之示意圖。 圖11係表示本發明實施形態所涉及之陶瓷加熱器的一例之示意性剖面圖。 圖12係表示本發明實施形態所涉及之靜電夾頭的一例之示意性剖面圖。
10:基體
12:上面
14:下面
16:基體的中心
18:外緣
20:電極
30:銷狀凸部
31:第一銷狀凸部
31a:第一銷狀凸部的上端
32:第二銷狀凸部
32a:第二銷狀凸部的上端
42:剖面曲線
50:端子
52:端子孔
100:電極埋設構件
RA:環狀區域

Claims (6)

  1. 一種電極埋設構件，其特徵為，具備：基體，藉由陶瓷燒結體形成圓板狀；電極，埋設於前述基體；及複數個銷狀凸部，從前述基體的上面往上方突出而形成，前述基體的前述上面係朝中心以凸狀曲面形成，前述複數個銷狀凸部包含：第一銷狀凸部，從前述上面到上端為止的高度大致相同；及第二銷狀凸部，從前述上面到上端為止的高度比前述第一銷狀凸部的高度還低，前述第二銷狀凸部係形成在被以前述上面的前述中心為中心的同心圓所包圍的環狀區域。
  2. 如請求項1之電極埋設構件，其中在將前述第一銷狀凸部的高度、與前述第二銷狀凸部中的高度最低的前述第二銷狀凸部的高度之差設為△G，且將最接近於前述基體的前述中心之前述第一銷狀凸部的上端與最接近於前述基體的外緣之前述第一銷狀凸部的上端在鉛直方向的差設為△H時，滿足△H>△G≧0.5×△H。
  3. 如請求項1或2之電極埋設構件，其中將通過前述基體的前述中心之鉛直方向的直線設為中心軸，以通過前述中心軸之正交的2個剖面將藉由前述第一銷狀凸部的上端構成的載置曲面切斷所成的2個 剖面曲線為，相對於在以二次曲線近似前述剖面曲線的每一者時之近似式的決定係數R2均為0.99以上。
  4. 一種基板保持構件，其特徵為，具備：如請求項1至請求項3中任一項之電極埋設構件；及支持構件，接合在前述基體的與前述上面對向的下面，支持前述電極埋設構件。
  5. 一種陶瓷加熱器，其特徵為，具備如請求項4之基板保持構件，前述電極係加熱器用電極。
  6. 一種靜電夾頭，其特徵為，具備如請求項4之基板保持構件，前述電極係加熱器用電極，前述基板保持構件係更具備靜電吸附用電極。
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