WO2018016418A1 - 半導体製造装置用部品 - Google Patents

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WO2018016418A1
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rare earth
ceramic member
susceptor
bonding layer
bonding
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PCT/JP2017/025609
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耕平 三矢
丹下　秀夫
元樹 堀田
貴道 小川
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日本特殊陶業株式会社
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    • H01L2924/1032—III-V
    • H01L2924/10323—Aluminium nitride [AlN]

Definitions

  • the technology disclosed in this specification relates to a component for a semiconductor manufacturing apparatus.
  • a susceptor (heating device) is used as a component for semiconductor manufacturing equipment.
  • the susceptor includes, for example, a plate-shaped ceramic holding member having a heater therein, a cylindrical ceramic supporting member disposed on one surface side of the holding member, and the holding member and the supporting member. And a bonding layer that bonds the one surface of the holding member and the one surface of the support member that are disposed and face each other.
  • a wafer is disposed on the holding surface opposite to the one surface of the holding member. The susceptor heats the wafer disposed on the holding surface using heat generated by applying a voltage to the heater.
  • the holding member and the supporting member are formed of a material mainly composed of AlN (aluminum nitride) having a relatively high thermal conductivity, and the bonding layer includes a rare earth element and oxygen.
  • a material formed of a material containing a rare earth single oxide having only the above-mentioned is known (for example, see Patent Document 1).
  • rare earth hydroxide When the rare earth single oxide reacts with moisture, rare earth hydroxide is produced. This rare earth hydroxide becomes easier to produce as the temperature increases.
  • the susceptor may be washed with chemicals or water before use and dried at a high temperature. Then, in the susceptor using the bonding layer containing the rare earth single oxide described above, the rare earth single oxide contained in the bonding layer reacts with moisture to generate a rare earth hydroxide, and the rare earth hydroxide is The powder may dry and become powder and may adhere to the wafer as foreign matter. In addition, the bonding strength between the holding member and the support member may be reduced due to the hollow portion of the bonding layer from which the rare earth hydroxide is removed.
  • Such a problem is not limited to the joining of the holding member and the support member constituting the susceptor, but is a common problem for joining ceramic members constituting a holding device such as an electrostatic chuck, for example.
  • Such a problem is not limited to the holding device, and is a problem common to bonding of ceramic members constituting components for a semiconductor manufacturing apparatus such as a shower head, for example.
  • a component for a semiconductor manufacturing apparatus disclosed in this specification includes a first ceramic member formed of a material containing AlN as a main component and a second ceramic member formed of a material containing AlN as a main component.
  • a semiconductor manufacturing apparatus comprising: a member; and a bonding layer that is disposed between the first ceramic member and the second ceramic member and bonds the first ceramic member and the second ceramic member.
  • the bonding layer includes a perovskite oxide represented by a chemical formula ABO 3 (where A is a rare earth element and B is Al), and includes only a rare earth element and oxygen. Contains no oxides.
  • the bonding layer includes a perovskite oxide represented by the chemical formula ABO 3 (where A is a rare earth element and B is Al (aluminum)), and includes a rare earth element. And rare earth single oxides containing only oxygen and oxygen. Since this perovskite oxide is a stable substance that hardly reacts with moisture as compared with a rare earth single oxide, scattering of the rare earth hydroxide and the bonding strength between the first ceramic member and the second ceramic member. Can be suppressed.
  • ABO 3 where A is a rare earth element and B is Al (aluminum)
  • a semiconductor manufacturing apparatus component disclosed in the present specification includes a first ceramic member formed of a material containing AlN as a main component and a second ceramic member formed of a material containing AlN as a main component.
  • Semiconductor manufacturing comprising: a member; and a plurality of joint portions that are disposed between the first ceramic member and the second ceramic member and join the first ceramic member and the second ceramic member.
  • the joint includes a perovskite oxide represented by a chemical formula ABO 3 (where A is a rare earth element and B is Al), and includes only a rare earth element and oxygen. Contains no single oxide.
  • the joint includes a perovskite oxide represented by the chemical formula ABO 3 (where A is a rare earth element and B is Al (aluminum)). And rare earth single oxides containing only oxygen and oxygen. Since this perovskite oxide is a stable substance that hardly reacts with moisture as compared with a rare earth single oxide, scattering of the rare earth hydroxide and the bonding strength between the first ceramic member and the second ceramic member. Can be suppressed.
  • ABO 3 where A is a rare earth element and B is Al (aluminum)
  • the rare earth element included in the perovskite oxide may include at least one of Gd, Nd, Tb, Eu, and Y.
  • the use of a bonding layer or a bonding portion containing a perovskite oxide having at least one of Gd, Nd, Tb, Eu, and Y makes it possible to scatter the rare earth hydroxide. A decrease in bonding strength between the ceramic member and the second ceramic member can be suppressed.
  • a holding device such as an electrostatic chuck or a vacuum chuck, a heating device such as a susceptor, or a semiconductor manufacturing device such as a shower head. It can be realized in the form of a component.
  • FIG. 1 is a perspective view schematically showing an external configuration of a susceptor 100 in the present embodiment
  • FIG. 2 is an explanatory diagram schematically showing an XZ cross-sectional configuration of the susceptor 100 in the present embodiment.
  • XYZ axes orthogonal to each other for specifying the direction are shown.
  • the positive direction of the Z-axis is referred to as the upward direction
  • the negative direction of the Z-axis is referred to as the downward direction.
  • the susceptor 100 is actually installed in a different direction. Also good.
  • the susceptor 100 corresponds to a semiconductor manufacturing apparatus component in the claims.
  • the susceptor 100 is an apparatus that holds an object (for example, a wafer W) and heats it to a predetermined processing temperature.
  • a thin film forming apparatus for example, a CVD apparatus or a sputtering apparatus
  • an etching apparatus that is used in a semiconductor device manufacturing process.
  • a plasma etching apparatus for example, a plasma etching apparatus.
  • the susceptor 100 includes a holding member 10 and a support member 20 that are arranged in a predetermined arrangement direction (in the present embodiment, the vertical direction (Z-axis direction)).
  • the holding member 10 and the supporting member 20 are configured such that the lower surface of the holding member 10 (hereinafter referred to as “holding side bonding surface S2”) and the upper surface of the supporting member 20 (hereinafter referred to as “supporting side bonding surface S3”) It arrange
  • the susceptor 100 further includes a bonding layer 30 disposed between the holding-side bonding surface S2 of the holding member 10 and the support-side bonding surface S3 of the support member 20.
  • the holding member 10 corresponds to the first ceramic member in the claims
  • the support member 20 corresponds to the second ceramic member in the claims.
  • the holding member 10 is, for example, a circular flat plate-like member, and is formed of ceramics whose main component is AlN (aluminum nitride).
  • the main component here means a component having the largest content ratio (weight ratio).
  • the diameter of the holding member 10 is, for example, about 100 mm to 500 mm, and the thickness of the holding member 10 is, for example, about 3 mm to 15 mm.
  • a heater 50 composed of a linear resistance heating element formed of a conductive material (for example, tungsten or molybdenum).
  • a pair of end portions of the heater 50 are disposed in the vicinity of the center portion of the holding member 10.
  • a pair of vias 52 are provided inside the holding member 10.
  • Each via 52 is a linear conductor extending in the vertical direction, and the upper end of each via 52 is connected to each end of the heater 50, and the lower end of each via 52 is connected to the holding side of the holding member 10. It arrange
  • a pair of power receiving electrodes 54 is disposed in the vicinity of the central portion of the holding-side joining surface S2 of the holding member 10. Each power receiving electrode 54 is connected to the lower end of each via 52. Thereby, the heater 50 and each receiving electrode 54 are electrically connected.
  • the support member 20 is, for example, a cylindrical member extending in the vertical direction, and has a through hole 22 penetrating in the vertical direction from the support side joining surface S3 (upper surface) to the lower surface S4. Similar to the holding member 10, the support member 20 is formed of ceramics mainly composed of AlN.
  • the outer diameter of the support member 20 is, for example, about 30 mm to 90 mm, the inner diameter is, for example, about 10 mm to 60 mm, and the length in the vertical direction is, for example, about 100 mm to 300 mm.
  • a pair of electrode terminals 56 are accommodated in the through hole 22 of the support member 20. Each electrode terminal 56 is a rod-shaped conductor extending in the vertical direction.
  • the upper ends of the electrode terminals 56 are joined to the power receiving electrodes 54 by brazing.
  • the heater 50 When a voltage is applied to the pair of electrode terminals 56 from a power source (not shown), the heater 50 generates heat to warm the holding member 10, and the upper surface of the holding member 10 (hereinafter referred to as “holding surface S ⁇ b> 1”).
  • the held wafer W is heated.
  • the heater 50 is arrange
  • two metal wires 60 (only one is shown in FIG. 2) of the thermocouple are accommodated.
  • Each metal wire 60 is disposed so as to extend in the vertical direction, and an upper end portion 62 of each metal wire 60 is embedded in the central portion of the holding member 10. Thereby, the temperature in the holding member 10 is measured, and the temperature control of the wafer W is realized based on the measurement result.
  • the joining layer 30 is an annular sheet layer, and joins the holding side joining surface S2 of the holding member 10 and the supporting side joining surface S3 of the support member 20.
  • the bonding layer 30 is made of a material that contains GdAlO 3 and Al 2 O 3 (alumina) and does not contain a rare earth single oxide having only rare earth elements and oxygen.
  • the outer diameter of the bonding layer 30 is, for example, about 30 mm to 90 mm, the inner diameter is, for example, about 10 mm to 60 mm, and the thickness is, for example, about 50 ⁇ m to 70 ⁇ m.
  • “not including a rare earth single oxide” means that the content of the rare earth single oxide in the bonding layer 30 is less than 2 wt%.
  • A-2. Manufacturing method of susceptor 100 Next, a method for manufacturing the susceptor 100 in the present embodiment will be described. First, the holding member 10 and the support member 20 are prepared. As described above, both the holding member 10 and the support member 20 are made of ceramics whose main component is AlN. In addition, since the holding member 10 and the support member 20 can be manufactured by a well-known manufacturing method, description of a manufacturing method is abbreviate
  • the holding-side joining surface S2 of the holding member 10 and the support-side joining surface S3 of the supporting member 20 are lapped so that the surface roughness of each joining surface S2, S3 is 1 ⁇ m or less and the flatness is 10 ⁇ m or less.
  • a bonding agent is applied to at least one of the holding-side bonding surface S2 of the holding member 10 and the support-side bonding surface S3 of the support member 20.
  • GdAlO 3 powder and Al 2 O 3 powder are mixed at a predetermined ratio, and further mixed with an acrylic binder and butyl carbitol to form a paste-like bonding agent.
  • the composition ratio of the forming material of the paste-like bonding agent is, for example, 48 mol% for GdAlO 3 and 52 mol% for Al 2 O 3 .
  • the laminated body of the holding member 10 and the support member 20 is placed in a hot press furnace and heated while being pressurized in nitrogen. Thereby, the paste-like bonding agent is melted to form the bonding layer 30, and the holding member 10 and the support member 20 are bonded by the bonding layer 30.
  • the pressure in this heating / pressure bonding is preferably set within a range of 0.1 MPa to 15 MPa. When the pressure in the heating and pressure bonding is set to 0.1 MPa or more, a gap that is not bonded is generated between the bonded members even when the surface of the bonded member (the holding member 10 or the support member 20) is wavy.
  • the temperature in this heating / pressure bonding is increased to 1750 ° C.
  • the state at 1750 ° C. is maintained for about 10 minutes, and then the temperature in the hot press furnace is lowered to room temperature.
  • post-treatment polishshing of outer periphery and upper and lower surfaces, formation of terminals, etc.
  • the susceptor 100 of the embodiment is manufactured by the manufacturing method described above.
  • the susceptor of the comparative example includes a holding member, a support member, and a bonding layer.
  • the susceptor 100 of the example and the susceptor of the comparative example are common in the following points.
  • the susceptor 100 of the embodiment differs from the susceptor of the comparative example in the following points.
  • the material of the bonding layer 30 of the susceptor 100 of the example: GdAlO 3 and Al 2 O 3 are included, and a rare earth single oxide having only rare earth elements and oxygen is not included.
  • the manufacturing method of the susceptor of the comparative example is different from the above-described manufacturing method of the susceptor 100 of the embodiment in that Gd 2 O 3 powder is mixed with acrylic binder and butyl carbitol instead of GdAlO 3 powder and Al 2 O 3 powder. By doing so, the point of forming a paste-like bonding agent is different, but the other points are basically the same.
  • the first He leak test was performed immediately after the manufacture of the susceptor 100 of the example.
  • the susceptor 100 of the example is subjected to ultrasonic cleaning in a solvent, and then subjected to ultrasonic cleaning in pure water.
  • the cleaned susceptor 100 is placed in a dryer at 120 ° C. Dry for 4 hours.
  • the 2nd He leak test was done about the susceptor 100 of the Example after drying.
  • the bonding layer 30 of the susceptor 100 of the example was cut, and the state of the cut surface was visually observed.
  • the cut surface of the bonding layer 30 of the susceptor 100 of the example was observed by SEM.
  • elemental analysis was performed on the cut surface of the bonding layer 30 of the susceptor 100 of the example by EDS, and the configuration of the bonding layer 30 was identified by XRD measurement.
  • FIG. 3 is an explanatory view showing the result of XRD measurement of the susceptor 100 of the example
  • FIG. 4 is an explanatory view showing the result of XRD measurement of the susceptor of the comparative example.
  • the bonding layer 30 contains GdAlO 3 and Al 2 O 3 and does not contain a rare earth single oxide before and after the water resistance test.
  • the configuration composition ratio, etc.
  • the bonding layer contained only Gd 2 O 3 before the water resistance test, but after the water resistance test, the bonding layer was Gd (OH ) Only 3 were included. That is, in the susceptor of the comparative example, the material for forming the bonding layer is changed from Gd 2 O 3 to Gd (OH) 3 before and after the water resistance test.
  • the bonding layer of the susceptor of the comparative example contains Gd 2 O 3 that is a rare earth single oxide, Gd 2 O 3 reacts with moisture by being washed, so that Gd 2 O 3 is a rare earth hydroxide. (OH) 3 is produced. After that, when the bonding layer is dried at a high temperature, Gd (OH) 3 is scattered as powder, and a portion of the bonding layer from which Gd (OH) 3 is removed becomes a cavity, thereby bonding the bonding layer. Strength decreases. For this reason, after the water resistance test, a He leak is detected in the He leak test, and adhesion of powder to the cut surface of the bonding layer 30 is observed in the appearance inspection and the SEM inspection. In the EDS and XRD measurements, the bonding layer is observed. It is considered that the forming material of Gd (OH) 3 was changed.
  • the bonding layer 30 of the susceptor 100 of the embodiment contains GdAlO 3 and Al 2 O 3 and does not contain a rare earth single oxide.
  • GdAlO 3 is a perovskite oxide, and the perovskite oxide is a stable substance that hardly reacts with moisture as compared with a rare earth single oxide. For this reason, according to the bonding layer 30 of the susceptor 100 of the embodiment, scattering of the rare earth hydroxide and a decrease in the bonding strength of the bonding layer can be suppressed.
  • the holding member 10 and the support member 20 may be bonded by a plurality of bonding portions instead of the bonding layer 30. Specifically, a plurality of joint portions arranged on one virtual plane orthogonal to the facing direction of the holding member 10 and the support member 20 are discretely formed between the holding member 10 and the support member 20. In addition, the holding member 10 and the support member 20 may be partially connected via AlN particles, which are forming materials of the holding member 10 and the support member 20.
  • a second bonding layer composition different from the bonding layer 30 (bonding portion) ( A second joint portion) may be interposed. That is, the holding member 10 and the support member 20 may be bonded through a plurality of bonding layers or bonding portions having different compositions.
  • the ceramics forming the holding member 10 and the support member 20 in the embodiment and the modification may contain other elements as long as they contain AlN (aluminum nitride) as a main component.
  • the material for forming the bonding layer 30 is a perovskite oxide other than GdAlO 3 (chemical formula ABO 3 (where A is a rare earth element and B is Al). May be included).
  • This rare earth element preferably contains at least one of Gd, Nd, Tb, Eu, and Y.
  • generation of rare earth hydroxide can be suppressed by mixing and baking an alumina with a perovskite type oxide.
  • the manufacturing method of the susceptor 100 in the above embodiment is merely an example, and various modifications are possible.
  • the present invention is not limited to the susceptor 100, and includes other heating devices such as polyimide heaters, a ceramic plate and a base plate, and a holding device (for example, an electrostatic chuck or a vacuum chuck) that holds an object on the surface of the ceramic plate. ), And other semiconductor manufacturing apparatus parts such as a shower head.
  • other heating devices such as polyimide heaters, a ceramic plate and a base plate, and a holding device (for example, an electrostatic chuck or a vacuum chuck) that holds an object on the surface of the ceramic plate. ), And other semiconductor manufacturing apparatus parts such as a shower head.

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Abstract

希土類水酸化物の飛散や第１のセラミックス部材と第２のセラミックス部材との接合強度の低下を抑制する。 半導体製造装置用部品は、ＡｌＮを主成分とする材料により形成された第１のセラミックス部材と、ＡｌＮを主成分とする材料により形成された第２のセラミックス部材と、前記第１のセラミックス部材と前記第２のセラミックス部材との間に配置され、前記第１のセラミックス部材と前記第２のセラミックス部材とを接合する接合層と、を備え、前記接合層は、化学式ＡＢＯ３（但し、Ａは希土類元素であり、ＢはＡｌである。）で表されるペロブスカイト型酸化物を含み、希土類元素と酸素とのみを有する希土類単一酸化物を含まない。

Description

半導体製造装置用部品
　本明細書に開示される技術は、半導体製造装置用部品に関する。
　半導体製造装置用部品として、サセプタ（加熱装置）が用いられる。サセプタは、例えば、内部にヒータを有する板状のセラミックス製の保持部材と、保持部材の一方の面側に配置される円筒状のセラミックス製の支持部材と、保持部材と支持部材との間に配置され、互いに対向する保持部材の一方の面と支持部材の一方の面とを接合する接合層とを備える。保持部材の上記一方の面とは反対側の保持面にウェハが配置される。サセプタは、ヒータに電圧が印加されることにより発生する熱を利用して、保持面に配置されたウェハを加熱する。このようなサセプタの中には、保持部材と支持部材とが、比較的に熱伝導率が高いＡｌＮ（窒化アルミニウム）を主成分とする材料により形成されており、接合層が、希土類元素と酸素とのみを有する希土類単一酸化物を含む材料により形成されたものが知られている（例えば特許文献１参照）。
特開平１０－２４２２５２号公報
　希土類単一酸化物が水分と反応すると、希土類水酸化物が生成される。この希土類水酸化物は、温度が高いほど生成し易くなる。サセプタは、例えば使用前に薬品や水等で洗浄され、高温で乾燥されることがある。そうすると、上述した希土類単一酸化物を含む接合層が用いられたサセプタでは、接合層に含まれる希土類単一酸化物が水分と反応して希土類水酸化物が生成され、その希土類水酸化物が乾燥して粉体となって飛散し、異物としてウェハに付着することがある。また、接合層の内、希土類水酸化物が抜けた部分が空洞になることによって保持部材と支持部材との接合強度が低下することがある。
　なお、このような課題は、サセプタを構成する保持部材と支持部材との接合に限らず、例えば静電チャック等の保持装置を構成するセラミックス部材同士の接合にも共通の課題である。また、このような課題は、保持装置に限らず、例えばシャワーヘッド等の半導体製造装置用部品を構成するセラミックス部材同士の接合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半導体製造装置用部品は、ＡｌＮを主成分とする材料により形成された第１のセラミックス部材と、ＡｌＮを主成分とする材料により形成された第２のセラミックス部材と、前記第１のセラミックス部材と前記第２のセラミックス部材との間に配置され、前記第１のセラミックス部材と前記第２のセラミックス部材とを接合する接合層と、を備える半導体製造装置用部品において、前記接合層は、化学式ＡＢＯ３（但し、Ａは希土類元素であり、ＢはＡｌである。）で表されるペロブスカイト型酸化物を含み、希土類元素と酸素とのみを有する希土類単一酸化物を含まない。本半導体製造装置用部品によれば、接合層は、化学式ＡＢＯ３（但し、Ａは希土類元素であり、ＢはＡｌ（アルミニウム）である。）で表されるペロブスカイト型酸化物を含み、希土類元素と酸素とのみを有する希土類単一酸化物を含まない。このペロブスカイト型酸化物は、希土類単一酸化物に比べて、水分と反応し難い安定した物質であるため、希土類水酸化物の飛散や第１のセラミックス部材と第２のセラミックス部材との接合強度の低下を抑制することができる。
（２）本明細書に開示される半導体製造装置用部品は、ＡｌＮを主成分とする材料により形成された第１のセラミックス部材と、ＡｌＮを主成分とする材料により形成された第２のセラミックス部材と、前記第１のセラミックス部材と前記第２のセラミックス部材との間に配置され、前記第１のセラミックス部材と前記第２のセラミックス部材とを接合する複数の接合部と、を備える半導体製造装置用部品において、前記接合部は、化学式ＡＢＯ３（但し、Ａは希土類元素であり、ＢはＡｌである。）で表されるペロブスカイト型酸化物を含み、希土類元素と酸素とのみを有する希土類単一酸化物を含まない。本半導体製造装置用部品によれば、接合部は、化学式ＡＢＯ３（但し、Ａは希土類元素であり、ＢはＡｌ（アルミニウム）である。）で表されるペロブスカイト型酸化物を含み、希土類元素と酸素とのみを有する希土類単一酸化物を含まない。このペロブスカイト型酸化物は、希土類単一酸化物に比べて、水分と反応し難い安定した物質であるため、希土類水酸化物の飛散や第１のセラミックス部材と第２のセラミックス部材との接合強度の低下を抑制することができる。
（３）上記半導体製造装置用部品において、前記ペロブスカイト型酸化物が有する前記希土類元素は、Ｇｄ、Ｎｄ、Ｔｂ、Ｅｕ、Ｙの少なくとも１種を含むことを特徴とする構成としてもよい。本半導体製造装置用部品によれば、Ｇｄ、Ｎｄ、Ｔｂ、Ｅｕ、Ｙの少なくとも１種を有するペロブスカイト型酸化物を含む接合層や接合部を用いることによって、希土類水酸化物の飛散や第１のセラミックス部材と第２のセラミックス部材との接合強度の低下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、静電チャック、真空チャック等の保持装置、サセプタ等の加熱装置、シャワーヘッド等の半導体製造装置用部品の形態で実現することが可能である。
本実施形態におけるサセプタ１００の外観構成を概略的に示す斜視図である。 本実施形態におけるサセプタ１００のＸＺ断面構成を概略的に示す説明図である。 本実施形態におけるサセプタ１００のＸＲＤ測定の結果を示す説明図である。 比較例のサセプタのＸＲＤ測定の結果を示す説明図である。
Ａ．実施形態：
Ａ－１．サセプタ１００の構成：
　図１は、本実施形態におけるサセプタ１００の外観構成を概略的に示す斜視図であり、図２は、本実施形態におけるサセプタ１００のＸＺ断面構成を概略的に示す説明図である。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、サセプタ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。サセプタ１００は、請求の範囲における半導体製造装置用部品に相当する。
　サセプタ１００は、対象物（例えばウェハＷ）を保持しつつ所定の処理温度に加熱する装置であり、例えば半導体装置の製造工程で使用される薄膜形成装置（例えばＣＶＤ装置やスパッタリング装置）やエッチング装置（例えばプラズマエッチング装置）に備えられている。サセプタ１００は、所定の配列方向（本実施形態では上下方向（Ｚ軸方向））に並べて配置された保持部材１０および支持部材２０を備える。保持部材１０と支持部材２０とは、保持部材１０の下面（以下、「保持側接合面Ｓ２」という）と支持部材２０の上面（以下、「支持側接合面Ｓ３」という）とが上記配列方向に対向するように配置されている。サセプタ１００は、さらに、保持部材１０の保持側接合面Ｓ２と支持部材２０の支持側接合面Ｓ３との間に配置された接合層３０を備える。保持部材１０は、請求の範囲における第１のセラミックス部材に相当し、支持部材２０は、請求の範囲における第２のセラミックス部材に相当する。
（保持部材１０）
　保持部材１０は、例えば円形平面の板状部材であり、ＡｌＮ（窒化アルミニウム）を主成分とするセラミックスにより形成されている。なお、ここでいう主成分とは、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～５００ｍｍ程度であり、保持部材１０の厚さは、例えば３ｍｍ～１５ｍｍ程度である。
　保持部材１０の内部には、導電性材料（例えば、タングステンやモリブデン等）により形成された線状の抵抗発熱体で構成されたヒータ５０が設けられている。ヒータ５０の一対の端部は、保持部材１０の中央部付近に配置されている。また、保持部材１０の内部には、一対のビア５２が設けられている。各ビア５２は、上下方向に延びる線状の導電体であり、各ビア５２の上端は、ヒータ５０の各端部に接続されており、各ビア５２の下端は、保持部材１０の保持側接合面Ｓ２側に配置されている。また、保持部材１０の保持側接合面Ｓ２の中央部付近には、一対の受電電極５４が配置されている。各受電電極５４は、各ビア５２の下端に接続されている。これにより、ヒータ５０と各受電電極５４とが電気的に接続されている。
（支持部材２０）
　支持部材２０は、例えば上下方向に延びた円筒状部材であり、支持側接合面Ｓ３（上面）から下面Ｓ４まで上下方向に貫通する貫通孔２２が形成されている。支持部材２０は、保持部材１０と同様に、ＡｌＮを主成分とするセラミックスにより形成されている。支持部材２０の外径は、例えば３０ｍｍ～９０ｍｍ程度であり、内径は、例えば１０ｍｍ～６０ｍｍ程度であり、上下方向の長さは、例えば１００ｍｍ～３００ｍｍ程度である。支持部材２０の貫通孔２２内には、一対の電極端子５６が収容されている。各電極端子５６は、上下方向に延びる棒状の導電体である。各電極端子５６の上端は、各受電電極５４にロウ付けにより接合されている。一対の電極端子５６に電源（図示せず）から電圧が印加されると、ヒータ５０が発熱することによって保持部材１０が温められ、保持部材１０の上面（以下、「保持面Ｓ１」という）に保持されたウェハＷが温められる。なお、ヒータ５０は、保持部材１０の保持面Ｓ１をできるだけ満遍なく温めるため、例えばＺ方向視で略同心円状に配置されている。なお、支持部材２０の貫通孔２２内には、熱電対の２本の金属線６０（図２では１本のみ図示）が収容されている。各金属線６０は、上下方向に延びように配置され、各金属線６０の上端部分６２は、保持部材１０の中央部に埋め込まれている。これにより、保持部材１０内の温度が測定され、その測定結果に基づきウェハＷの温度制御が実現される。
（接合層３０）
　接合層３０は、円環状のシート層であり、保持部材１０の保持側接合面Ｓ２と支持部材２０の支持側接合面Ｓ３とを接合している。接合層３０は、ＧｄＡｌＯ３とＡｌ２Ｏ３（アルミナ）とを含み、希土類元素と酸素とのみを有する希土類単一酸化物を含まない材料により形成されている。接合層３０の外径は、例えば３０ｍｍ～９０ｍｍ程度であり、内径は、例えば１０ｍｍ～６０ｍｍ程度であり、厚さは、例えば５０μｍ～７０μｍ程度である。なお、ここでいう「希土類単一酸化物を含まない」とは、接合層３０中における希土類単一酸化物の含有割合が２重量％未満であることをいう。
Ａ－２．サセプタ１００の製造方法：
　次に、本実施形態におけるサセプタ１００の製造方法を説明する。はじめに、保持部材１０と支持部材２０とを準備する。上述したように、保持部材１０と支持部材２０とは、いずれもＡｌＮを主成分とするセラミックスにより形成されている。なお、保持部材１０および支持部材２０は、公知の製造方法によって製造可能であるため、ここでは製造方法の説明を省略する。
　次に、保持部材１０の保持側接合面Ｓ２と支持部材２０の支持側接合面Ｓ３とをラップ研磨し、各接合面Ｓ２，Ｓ３の表面粗さを１μｍ以下、平坦度を１０μｍ以下にする。そして、保持部材１０の保持側接合面Ｓ２と支持部材２０の支持側接合面Ｓ３との少なくとも一方に、接合剤を塗布する。具体的には、ＧｄＡｌＯ３粉末とＡｌ２Ｏ３粉末とを所定の割合で混合し、さらに、アクリルバインダおよびブチルカルビトールと共に混合することにより、ペースト状の接合剤を形成する。なお、ペースト状の接合剤の形成材料の組成比は、例えば、ＧｄＡｌＯ３が４８ｍｏｌ％であり、Ａｌ２Ｏ３が５２ｍｏｌ％であることが好ましい。そして、ペースト状の接合剤を、マスクを介して印刷することにより、保持部材１０の保持側接合面Ｓ２と支持部材２０の支持側接合面Ｓ３との少なくとも一方に塗布する。その後、支持部材２０の支持側接合面Ｓ３と保持部材１０の保持側接合面Ｓ２とを、ペースト状の接合剤を介して重ね合わせることにより、保持部材１０と支持部材２０との積層体を形成する。
　次に、保持部材１０と支持部材２０との積層体をホットプレス炉内に配置し、窒素中で加圧しつつ加熱する。これにより、ペースト状の接合剤が溶融して接合層３０が形成され、保持部材１０と支持部材２０とが接合層３０により接合される。この加熱・加圧接合における圧力は、０．１ＭＰａ以上、１５ＭＰａ以下の範囲内に設定されることが好ましい。加熱・加圧接合における圧力が０．１ＭＰａ以上に設定されると、被接合部材（保持部材１０や支持部材２０）の表面にうねり等があった場合でも被接合部材間に接合されない隙間が生じることが抑制され、初期における保持部材１０と支持部材２０との接合強度（接合層３０の接合強度）が低下することを抑制することができる。また、加熱・加圧接合における圧力が１５ＭＰａ以下に設定されると、保持部材１０の割れや支持部材２０の変形が発生することを抑制することができる。なお、接合面Ｓ２，Ｓ３には、０．２Ｋｇｆ／ｃｍ２～３Ｋｇｆ／ｃｍ２の圧力が付与される。
　また、この加熱・加圧接合における温度は、１７５０℃まで上昇させることが好ましい。加熱・加圧接合における温度が１７５０℃まで上昇したら、１７５０℃の状態を約１０分維持した後、ホットプレス炉内の温度を室温まで下げる。加熱・加圧接合の後、必要により後処理（外周や上下面の研磨、端子の形成等）を行う。以上の製造方法により、上述した構成のサセプタ１００が製造される。
Ａ－３．性能評価：
　実施例のサセプタ１００と比較例のサセプタとについて、以下に説明する性能評価を行った。
Ａ－３－１．実施例および比較例について：
　実施例のサセプタ１００は、上述した製造方法で製造されたものである。比較例のサセプタは、保持部材と支持部材と接合層とを備える。実施例のサセプタ１００と比較例のサセプタとは、以下の点で共通している。
（保持部材の構成）
　・材料：ＡｌＮを主成分とするセラミックス
　・直径：１００ｍｍ～５００ｍｍ
　・厚さ：３ｍｍ～１５ｍｍ
（支持部材の構成）
　・材料：ＡｌＮを主成分とするセラミックス
　・外径：３０ｍｍ～９０ｍｍ
　・内径：１０ｍｍ～６０ｍｍ
　・上下方向の長さ：１００ｍｍ～３００ｍｍ
（接合層の外形）
　・外径：３０ｍｍ～９０ｍｍ
　・内径：１０ｍｍ～６０ｍｍ
　・厚さ：５０μｍ～７０μｍ
　実施例のサセプタ１００と比較例のサセプタとは、以下の点で相違している。
（接合層の材料）
　・実施例のサセプタ１００の接合層３０の材料：ＧｄＡｌＯ３とＡｌ２Ｏ３とを含み、希土類元素と酸素とのみを有する希土類単一酸化物を含まない。
　・比較例のサセプタの接合層の材料：希土類単一酸化物であるＧｄ２Ｏ３を含む。
　比較例のサセプタの製造方法は、実施例のサセプタ１００の上述の製造方法に対して、ＧｄＡｌＯ３粉末およびＡｌ２Ｏ３粉末の代わりに、Ｇｄ２Ｏ３粉末をアクリルバインダおよびブチルカルビトールと共に混合することにより、ペースト状の接合剤を形成する点が相違しているが、これ以外の点は基本的に共通している。
Ａ－３－２．評価手法：
（接合層の接合強度の評価について）
　接合層の接合強度の評価として、実施例のサセプタ１００および比較例のサセプタについて、Ｈｅ（ヘリウム）リーク試験を行った。Ｈｅリーク試験では、例えば、実施例のサセプタ１００の支持部材２０の下側開口端にＨｅリークディテクタ（図示せず）を連結し、接合層３０の外周側からＨｅガスを吹き付ける。そして、Ｈｅリークディテクタの検出結果に基づき、接合層３０におけるＨｅのリークの検出の有無を確認した。Ｈｅのリークが検出されることは、接合層３０中に空洞が存在しているために接合強度が低いことを意味する。本実施形態では、実施例のサセプタ１００の製造直後に、１回目のＨｅリーク試験を行った。次に、実施例のサセプタ１００に対し、溶剤中で超音波洗浄を行い、次に純水中で超音波洗浄を行い、洗浄後の実施例のサセプタ１００を乾燥器に配置して１２０℃で４時間乾燥させた。そして、乾燥後の実施例のサセプタ１００について、２回目のＨｅリーク試験を行った。
（接合層における水酸化物生成の抑制の評価について）
　接合層における水酸化物生成の抑制の評価として、実施例のサセプタ１００および比較例のサセプタについて、耐水試験の前後に、外観検査と、ＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）検査と、ＥＤＳ（エネルギー分散型Ｘ分析）およびＸＲＤ（Ｘ線回折）測定とを行った。耐水試験では、例えば、実施例のサセプタ１００を、オートクレーブに配置し、飽和蒸気（飽和水蒸気量は１．２ｋｇ／ｍ３）によって高温高圧（１２３℃、０．２２ＭＰａ）の環境下に１２時間放置した。外観検査では、実施例のサセプタ１００の接合層３０を切断し、その切断面の状態を目視によって観察した。ＳＥＭ検査では、実施例のサセプタ１００の接合層３０の切断面をＳＥＭによって観察した。ＥＤＳおよびＸＲＤ測定では、実施例のサセプタ１００の接合層３０の切断面についてＥＤＳによって元素分析を行い、ＸＲＤ測定によって接合層３０の構成を同定した。
Ａ－３－３．評価結果：
（接合層の接合強度の評価について）
　実施例のサセプタ１００では、１回目および２回目のＨｅリーク試験のいずれにおいても、Ｈｅのリークは検出されなかった。一方、比較例のサセプタでは、１回目のＨｅリーク試験において、Ｈｅのリークは検出されなかったが、２回目のＨｅリーク試験において、Ｈｅのリークが検出された。
　（接合層における水酸化物の飛散の抑制の評価について）
　図３は、実施例のサセプタ１００のＸＲＤ測定の結果を示す説明図であり、図４は、比較例のサセプタのＸＲＤ測定の結果を示す説明図である。実施例のサセプタ１００では、外観検査およびＳＥＭ検査のいずれにおいても、耐水試験の前後で、接合層３０の切断面の状態に変化は見られなかった。また、ＥＤＳおよびＸＲＤ測定では、図３に示すように、耐水試験の前後のいずれにおいても、接合層３０は、ＧｄＡｌＯ３とＡｌ２Ｏ３とを含み、希土類単一酸化物を含んでおらず、耐水試験の前後で、接合層３０の構成（組成比等）に変化は見られなかった。
　一方、比較例のサセプタでは、外観検査およびＳＥＭ検査のいずれにおいても、耐水試験の前には、なんら異常が見られなかったが、耐水試験の後に、接合層３０の切断面の一部に粉体が付着したり崩壊したりしていることが見られた。また、ＥＤＳおよびＸＲＤ測定では、図４に示すように、耐水試験の前には、接合層は、Ｇｄ２Ｏ３のみを含んでいたが、耐水試験の後には、接合層は、Ｇｄ（ＯＨ）３のみを含んでいた。即ち、比較例のサセプタでは、耐水試験の前後で、接合層の形成材料がＧｄ２Ｏ３からＧｄ（ＯＨ）３に変化している。
Ａ－４．本実施形態の効果：
　比較例のサセプタの接合層は、希土類単一酸化物であるＧｄ２Ｏ３を含んでいるため、洗浄されることによって、Ｇｄ２Ｏ３が水分と反応して、希土類水酸化物であるＧｄ（ＯＨ）３が生成される。その後、接合層が高温で乾燥されると、Ｇｄ（ＯＨ）３が粉体となって飛散し、接合層の内、Ｇｄ（ＯＨ）３が抜けた部分が空洞になることによって接合層の接合強度が低下する。このため、耐水試験の後において、Ｈｅリーク試験ではＨｅのリークが検出され、外観検査およびＳＥＭ検査では接合層３０の切断面への粉体の付着等が見られ、ＥＤＳおよびＸＲＤ測定では接合層の形成材料がＧｄ（ＯＨ）３に変化したと考えられる。
　一方、実施例のサセプタ１００の接合層３０は、ＧｄＡｌＯ３とＡｌ２Ｏ３とを含み、希土類単一酸化物を含んでいない。ＧｄＡｌＯ３は、ペロブスカイト型酸化物であり、ペロブスカイト型酸化物は、希土類単一酸化物に比べて、水分と反応し難い安定した物質である。このため、実施例のサセプタ１００の接合層３０によれば、希土類水酸化物の飛散や接合層の接合強度の低下を抑制することができる。
Ｂ．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。
　上記実施形態において、保持部材１０と支持部材２０とが、接合層３０ではなく、複数の接合部によって接合されているとしてもよい。具体的には、保持部材１０と支持部材２０との間に、保持部材１０と支持部材２０との対向方向に直交する一の仮想平面上に配置された複数の接合部が離散的に形成されているとともに、保持部材１０と支持部材２０とが、保持部材１０および支持部材２０の形成材料であるＡｌＮ粒子を介して部分的に連結されているとしてもよい。
　上記実施形態および変形例において、保持部材１０と支持部材２０との間に、例えば、接合層３０（接合部）と共に、該接合層３０（接合部）とは組成が異なる第２の接合層（第２の接合部）が介在しているとしてもよい。すなわち、保持部材１０と支持部材２０とが、組成が互いに異なる複数の接合層または接合部を介して接合されているとしてもよい。
　上記実施形態および変形例における保持部材１０および支持部材２０を形成するセラミックスは、ＡｌＮ（窒化アルミニウム）を主成分として含んでいれば、他の元素を含んでいてもよい。
　上記実施形態および変形例において、接合層３０（接合部）を形成する材料は、ＧｄＡｌＯ３以外のペロブスカイト型酸化物（化学式ＡＢＯ３（但し、Ａは希土類元素であり、ＢはＡｌである。）で表される）を含んでいてもよい。この希土類元素は、Ｇｄ、Ｎｄ、Ｔｂ、Ｅｕ、Ｙの少なくとも１種を含むことが好ましい。なお、上記実施形態のように、ペロブスカイト型酸化物にアルミナを混合して焼成することによって、希土類水酸化物の生成を抑制することができる。
　また、上記実施形態におけるサセプタ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。
　本発明は、サセプタ１００に限らず、ポリイミドヒータ等の他の加熱装置、セラミックス板とベース板とを備え、セラミックス板の表面上に対象物を保持する保持装置（例えば、静電チャックや真空チャック）、シャワーヘッド等の他の半導体製造装置用部品にも適用可能である。
　１０：保持部材　２０：支持部材　２２：貫通孔　３０：接合層　５０：ヒータ　５２：ビア　５４：受電電極　５６：電極端子　６０：金属線　６２：上端部分　１００：サセプタ　Ｓ１：保持面　Ｓ２：保持側接合面　Ｓ３：支持側接合面　Ｓ４：下面　Ｗ：ウェハ

Claims (3)

  1. 　ＡｌＮを主成分とする材料により形成された第１のセラミックス部材と、
    　ＡｌＮを主成分とする材料により形成された第２のセラミックス部材と、
    　前記第１のセラミックス部材と前記第２のセラミックス部材との間に配置され、前記第１のセラミックス部材と前記第２のセラミックス部材とを接合する接合層と、を備える半導体製造装置用部品において、
    　前記接合層は、化学式ＡＢＯ３（但し、Ａは希土類元素であり、ＢはＡｌである。）で表されるペロブスカイト型酸化物を含み、希土類元素と酸素とのみを有する希土類単一酸化物を含まないことを特徴とする、半導体製造装置用部品。
  2. 　ＡｌＮを主成分とする材料により形成された第１のセラミックス部材と、
    　ＡｌＮを主成分とする材料により形成された第２のセラミックス部材と、
    　前記第１のセラミックス部材と前記第２のセラミックス部材との間に配置され、前記第１のセラミックス部材と前記第２のセラミックス部材とを接合する複数の接合部と、を備える半導体製造装置用部品において、
    　前記接合部は、化学式ＡＢＯ３（但し、Ａは希土類元素であり、ＢはＡｌである。）で表されるペロブスカイト型酸化物を含み、希土類元素と酸素とのみを有する希土類単一酸化物を含まないことを特徴とする、半導体製造装置用部品。
  3. 　請求項１または請求項２に記載の半導体製造装置用部品において、
    　前記ペロブスカイト型酸化物が有する前記希土類元素は、Ｇｄ、Ｎｄ、Ｔｂ、Ｅｕ、Ｙの少なくとも１種を含むことを特徴とする、半導体製造装置用部品。
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