WO2020189264A1 - セラミックヒータ及びその製法 - Google Patents

Abstract

セラミックヒータ１０は、上面にウエハ載置面２０ａが設けられ内部に抵抗発熱体２４が埋設されたセラミック製のプレート２０と、上端がプレート２０の下面に接合されたセラミック製の筒状シャフト４０と、筒状シャフト４０の周壁部を上下方向に貫通して抵抗発熱体２４と電気的に接続された給電部材５４ａ，５４ｂと、を備えている。給電部材５４ａ，５４ｂは、筒状シャフト４０の周壁部に埋設され、筒状シャフト４０のセラミック材料と密着している。

Description

セラミックヒータ及びその製法

　本発明は、セラミックヒータ及びその製法に関する。

　半導体製造装置においては、ウエハを加熱するためのセラミックヒータが採用されている。こうしたセラミックヒータとしては、特許文献１に開示されているように、抵抗発熱体を内蔵したセラミック製のプレートと、そのプレートの下面に接合されたセラミック製の筒状シャフトと、筒状シャフトの周壁を上下方向に貫通する貫通孔にそれぞれが挿通されて抵抗発熱体と電気的に接続された給電部材とを備えたものが知られている。そして、それぞれの給電部材は貫通孔に挿通されているので、互いに電気的に接触するおそれがなく、抵抗発熱体が多数存在してもそれぞれに給電部材を介して良好に給電することが可能になると説明されている。

特開２０１７－１６２８７８号公報

　しかしながら、特許文献１では、筒状シャフトの周壁を上下方向に貫通する貫通孔に給電部材があそびをもって挿通されているため、給電部材に応力が働くと貫通孔内で給電部材が左右に振れて給電部材と抵抗発熱体との接合が外れるおそれがあった。

　本発明はこのような課題を解決するためになされたものであり、給電部材に応力が働いたとしても給電部材と抵抗発熱体との接合を確保できるようにすることを主目的とする。

　本発明のセラミックヒータは、
　上面にウエハ載置面が設けられ内部に抵抗発熱体が埋設されたセラミック製のプレートと、
　前記プレートの下面に接合されたセラミック製の筒状シャフトと、
　前記筒状シャフトの周壁部を上下方向に貫通して前記抵抗発熱体と電気的に接続された給電部材と、
　を備え、
　前記給電部材は、前記筒状シャフトの周壁部に埋設され、前記筒状シャフトのセラミック材料と密着している、
　ものである。

　このセラミックヒータでは、給電部材は、筒状シャフトの周壁部に埋設され、筒状シャフトのセラミック材料と密着している。そのため、給電部材に応力が働いたとしても、給電部材は筒状シャフトの周壁部内で揺れ動くことはなく、給電部材と抵抗発熱体との接合が確保される。

　なお、本明細書において、「上」「下」は、絶対的な位置関係を表すものではなく、相対的な位置関係を表すものである。そのため、セラミックヒータの向きによって「上」「下」は「左」「右」になったり「前」「後」になったり「下」「上」になったりする。

　本発明のセラミックヒータにおいて、前記筒状シャフトは、上端に外向きフランジを有し、前記給電部材は、前記外向きフランジを通って前記抵抗発熱体と電気的に接続されていてもよい。こうすれば、セラミックヒータの製造時に、筒状シャフトの外向きフランジをプレートの下面に押し当てると、給電部材が抵抗発熱体に押し当てられるため、給電部材と抵抗発熱体との導通を確保しつつ筒状シャフトとプレートとを接合することができる。

　本発明のセラミックヒータにおいて、前記筒状シャフトは、下端から所定の高さまでが小径部であり、前記所定の高さから前記上端までが前記小径部よりも径の大きな拡径部とあるものとしてもよい。こうすれば、抵抗発熱体が多数設けられていたとしても、抵抗発熱体ごとに給電部材を比較的容易に接続することができる。

　本発明のセラミックヒータにおいて、前記プレートは、前記プレートの内周ゾーンに配置された内周側抵抗発熱体と、前記プレートの外周ゾーンに配置された、前記抵抗発熱体としての外周側抵抗発熱体とを有していてもよい。こうすれば、外周側抵抗発熱体に接続される給電部材は筒状シャフトの内部空間に配置されない。そのため、筒状シャフトの内部空間を、別の目的に利用することができる。

　この場合、前記内周側抵抗発熱体は、内周側接続端子を介して筒状シャフトの内部空間に配置された給電部材と電気的に接続され、前記内周側接続端子の端面は、前記プレートの下面に設けられた穴の底面に位置していてもよい。こうすれば、筒状シャフトの内部空間を、内周側抵抗発熱体に接続される給電部材を配置するために利用することができる。また、内周側接続端子の端面はプレートの下面に設けられた穴の底面に位置しているが、こうした構造は、筒状シャフトとプレートとを接合する際に、内周側接続端子をプレートに埋設した状態にしておき、接合後にプレートの下面に穴を設けてその穴の底面に内周側接続端子を露出させるという製法を採用するのに適している。こうすれば、筒状シャフトとプレートとの接合時に内周側接続端子が変質するのを防止することができる。

　本発明のセラミックヒータの製法は、
（ａ）セラミック製の筒状シャフトの内壁を作製するための第１モールドキャスト成形体の外面に給電部材を上下方向に這わせた状態で、前記筒状シャフトの外壁を作製するための第２モールドキャスト成形体を前記第１モールドキャスト成形体の外面に配置することにより、筒状成形体を得る工程と、
（ｂ）前記筒状成形体を焼成することにより前記筒状シャフトを得る工程と、
（ｃ）抵抗発熱体が埋設されたセラミック製のプレートであって、前記抵抗発熱体の両端にそれぞれ接触する接続端子が前記プレートの接合面から露出したものを用意する工程と、
（ｄ）前記筒状シャフトの接合面に前記給電部材を露出させ、前記給電部材と前記プレートの前記接続端子との間に金属接合材を配置すると共に、前記筒状シャフトの接合面と前記プレートの接合面との間にセラミック接合材を配置した状態で、前記プレートに前記筒状シャフトを押圧しつつ加熱することにより、前記プレートと前記筒状シャフトとを接合する工程と、
　を含むものである。

　このセラミックヒータの製法によれば、上述したセラミックヒータを比較的容易に作製することができる。すなわち、この製法は、上述したセラミックヒータを製造するのに適している。また、この製法によれば、筒状シャフトに給電部材を挿通するための貫通孔を開ける必要がないし、筒状シャフトとプレートとを接合するのと同時に給電部材と抵抗発熱体との接合も行うため、製造作業の効率が大幅に改善される。

　本発明のセラミックヒータの製法において、前記工程（ａ）では、前記筒状成形体は、外向きフランジを有し、前記外向きフランジを前記給電部材が通過するように作製され、前記工程（ｄ）では、前記筒状シャフトの前記外向きフランジの端面に前記給電部材を露出させ、前記給電部材と前記接続端子との間に前記金属接合材を配置すると共に、前記外向きフランジの端面と前記プレートの接合面との間に前記セラミック接合材を配置した状態で、前記プレートに前記外向きフランジを押圧しつつ加熱することにより、前記プレートと前記筒状シャフトとを接合してもよい。こうすれば、筒状シャフトの外向きフランジをプレートに押し当てると、それと同時に給電部材が抵抗発熱体に押し当てられるため、給電部材と抵抗発熱体との導通を確保しつつ筒状シャフトとプレートとを接合することができる。

　本発明のセラミックヒータの製法において、前記筒状シャフトは、前記筒状シャフトの接合面とは反対側の端面から所定の高さまでが小径部であり、前記所定の高さから前記接合面までが前記小径部よりも径の大きな拡径部であるものとしてもよい。こうすれば、抵抗発熱体が多数設けられていたとしても、抵抗発熱体ごとに給電部材を比較的容易に接続することができる。

　本発明のセラミックヒータの製法において、前記工程（ｃ）では、前記プレートとして、前記プレートの内周ゾーンに内周側抵抗発熱体を有し、前記プレートの外周ゾーンに前記抵抗発熱体としての外周側抵抗発熱体を有するものを用意してもよい。こうすれば、外周側抵抗発熱体に接続される給電部材は筒状シャフトの内部空間に配置されない。そのため、筒状シャフトの内部空間を、別の目的に利用することができる。

　この場合、前記内周側抵抗発熱体は、内周側接続端子を介して前記筒状シャフトの内部空間に配置された給電部材と電気的に接続されるものであり、前記工程（ｄ）では、前記プレートと前記筒状プレートとを接合する際、前記内周側接続端子は前記プレートから露出せず前記プレートに埋設された状態であり、前記プレートと前記筒状プレートとの接合後、前記プレートに穴を設けて前記内周側接続端子の端面を前記穴の底面に露出させてもよい。こうすれば、筒状シャフトの内部空間を、内周側抵抗発熱体に接続される給電部材を配置するために利用することができる。また、筒状シャフトとプレートとの接合時に内周側接続端子が変質するのを防止することができる。

セラミックヒータ１０の斜視図。 図１のＡ－Ａ断面図。 筒状シャフト４０の製造工程図。 プレート２０の製造工程図。 プレート２０と筒状シャフト４０の接合工程を示す説明図。 セラミックヒータ１０の別例の断面図。

　本発明の好適な実施形態を、図面を参照しながら以下に説明する。図１はセラミックヒータ１０の斜視図、図２は図１のＡ－Ａ断面図である。

　セラミックヒータ１０は、エッチングやＣＶＤなどの処理が施されるウエハを加熱するために用いられるものであり、図示しない真空チャンバ内に設置される。このセラミックヒータ１０は、上面にウエハ載置面２０ａが設けられたセラミック製のプレート２０と、このプレート２０の下面２０ｂに接合されたセラミック製の筒状シャフト４０とを備えている。

　プレート２０は、窒化アルミニウムやアルミナなどに代表されるセラミック材料からなる円盤状のプレートである。プレート２０の直径は特に限定されるものではないが、例えば３００ｍｍ程度である。プレート２０は、プレート２０と同心円状の仮想境界２０ｃ（図１参照）によって小円形の内周ゾーンＺ１と円環状の外周ゾーンＺ２とに分けられている。プレート２０の内周ゾーンＺ１には内周側抵抗発熱体２１が埋設され、外周ゾーンＺ２には外周側抵抗発熱体２４が埋設されている。両抵抗発熱体２１，２４は、例えばモリブデン、タングステン又は炭化タングステンを主成分とするコイルで構成されている。

　筒状シャフト４０は、プレート２０と同じく窒化アルミニウム、アルミナなどのセラミックスで形成されている。筒状シャフト４０は、上端がプレート２０に固相接合又は拡散接合されている。筒状シャフト４０のうち、下端から所定の高さまでは径が一定の小径部４２であり、所定の高さから上端までは径が小径部４２よりも大きな拡径部４４である。本実施形態では、拡径部４４は上端に近づくにつれて径が大きくなる形状である。筒状シャフト４０の上端には、外向きフランジ４６が設けられている。

　内周側抵抗発熱体２１は、一方の端部２１ａから一筆書きの要領で複数の折り返し部で折り返されつつ内周ゾーンＺ１のほぼ全域に配線されたあと、他方の端部２１ｂの他方に至るように形成されている。端部２１ａ，２１ｂは、プレート２０のうち筒状シャフト４０の内側の領域（シャフト内領域）に設けられている。端部２１ａは円柱状の接続端子２２ａを介して給電部材５１ａに接続され、端部２１ｂは円柱状の接続端子２２ｂを介して給電部材５１ｂに接続されている。接続端子２２ａ，２２ｂの下端面は、プレート２０の下面２０ｂに設けられた円穴２３ａ，２３ｂの底面に位置している。給電部材５１ａ，５１ｂは図示しない第１外部電源に接続されている。そのため、内周側抵抗発熱体２１は、第１外部電源から給電部材５１ａ，５１ｂ及び接続端子２２ａ，２２ｂを介して電力が供給される。なお、給電部材５１ａ，５１ｂは金属ワイヤが絶縁材で被覆されたものでもよいし、あるいは被覆されていないものでもよい。また、接続端子２２ａ，２２ｂの材質や給電部材５１ａ，５１ｂの金属ワイヤの材質は、内周側抵抗発熱体２１と同様である。

　外周側抵抗発熱体２４は、一方の端部２４ａから一筆書きの要領で複数の折り返し部で折り返されつつ外周ゾーンＺ２のほぼ全域に配線されたあと他方の端部２４ｂに至るように形成されている。端部２４ａ，２４ｂは、筒状シャフト４０の外向きフランジ４６と対向する位置に設けられている。端部２４ａは円柱状の接続端子２５ａを介して給電部材５４ａに接続され、端部２４ｂは円柱状の接続端子２５ｂを介して給電部材５４ｂに接続されている。接続端子２５ａ，２５ｂの下端面は、プレート２０の下面２０ｂと同じ面になっている。給電部材５４ａ，５４ｂは、筒状シャフト４０の周壁部を上下方向に貫通して外周側抵抗発熱体２４の端部２４ａ，２４ｂと電気的に接続されている。給電部材５４ａ，５４ｂは、例えばタングステンやモリブデンを主成分とする金属ワイヤであり、筒状シャフト４０の周壁部に埋設され、筒状シャフト４０のセラミック材料と密着している。具体的には、給電部材５４ａ，５４ｂは、筒状シャフト４０の下端から小径部４２の周壁部及び拡径部４４の周壁部を通って外向きフランジ４６の上端面に露出している。給電部材５４ａ，５４ｂは図示しない第２外部電源（第１外部電源とは異なる電源）に接続されている。そのため、外周側抵抗発熱体２４は、第２外部電源から給電部材５４ａ，５４ｂ及び接続端子２５ａ，２５ｂを介して電力が供給される。接続端子２５ａ，２５ｂの材質は、外周側抵抗発熱体２４と同様である。

　次に、セラミックヒータ１０の使用例について説明する。まず、図示しない真空チャンバ内にセラミックヒータ１０を設置し、そのセラミックヒータ１０のウエハ載置面２０ａにウエハＷを載置する。そして、図示しない内周側熱電対によって検出された内周ゾーンＺ１の温度が予め定められた内周側目標温度となるように、内周側抵抗発熱体２１に供給する電力を第１外部電源によって調整する。それと共に、図示しない外周側熱電対によって検出された外周ゾーンＺ２の温度が予め定められた外周側目標温度となるように、外周側抵抗発熱体２４に供給する電力を第２外部電源によって調整する。これにより、ウエハＷの温度が所望の温度になるように制御される。そして、真空チャンバ内を真空雰囲気もしくは減圧雰囲気になるように設定し、真空チャンバ内にプラズマを発生させ、そのプラズマを利用してウエハＷにＣＶＤ成膜を施したりエッチングを施したりする。

　次に、セラミックヒータ１０の製造例について説明する。この製造例は、（ａ）筒状成形体６６の作製工程と、（ｂ）筒状シャフト４０の作製工程と、（ｃ）プレート２０の作製工程と、（ｄ）プレート２０と筒状シャフト４０との接合工程とを含む。図３は筒状シャフト４０の製造工程図（筒状成形体６６の作製工程を含む）、図４はプレート２０の製造工程図、図５はプレート２０と筒状シャフト４０の接合工程を示す説明図である。

・工程（ａ）
　筒状成形体６６を作製する。まず、筒状シャフト４０の内壁を作製するための第１成形体６２をモールドキャスト成形で作製し、第１成形体６２の外面に給電部材５４ａ，５４ｂを配置するための溝６２ａ，６２ｂを２本設ける（図３（Ａ）参照）。モールドキャスト成形とは、ゲルキャスト成形と呼ばれることもある方法であり、その詳細は例えば特許第５４５８０５０号公報などに開示されている。モールドキャスト成形では、第１成形体６２と同形状の内部空間を備えた第１成形型に、セラミック粉体、溶媒、分散剤及びゲル化剤を含むセラミックスラリーを流し込み、ゲル化剤を化学反応させてセラミックスラリーをゲル化させたあと離型することにより、第１成形体６２を得る。溶媒としては、分散剤及びゲル化剤を溶解するものであれば、特に限定されないが、多塩基酸エステル（例えば、グルタル酸ジメチル等）、多価アルコールの酸エステル（例えば、トリアセチン等）等の、２以上のエステル結合を有する溶媒を使用することが好ましい。分散剤としては、セラミック粉体を溶媒中に均一に分散するものであれば、特に限定されないが、ポリカルボン酸系共重合体、ポリカルボン酸塩等を使用することが好ましい。ゲル化剤としては、例えば、イソシアネート類、ポリオール類及び触媒を含むものとしてもよい。このうち、イソシアネート類としては、イソシアネート基を官能基として有する物質であれば特に限定されないが、例えば、トリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）、ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）又はこれらの変性体等が挙げられる。ポリオール類としては、イソシアネート基と反応し得る水酸基を２以上有する物質であれば特に限定されないが、例えば、エチレングリコール（ＥＧ）、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）、プロピレングリコール（ＰＧ）、ポリプロピレングリコール（ＰＰＧ）等が挙げられる。触媒としては、イソシアネート類とポリオール類とのウレタン反応を促進させる物質であれば特に限定されないが、例えば、トリエチレンジアミン、ヘキサンジアミン、６－ジメチルアミノ－１－ヘキサノール等が挙げられる。ここでは、ゲル化反応とは、イソシアネート類とポリオール類とがウレタン反応を起こしてウレタン樹脂（ポリウレタン）になる反応である。ゲル化剤の反応によりセラミックスラリーがゲル化し、ウレタン樹脂は有機バインダーとして機能する。

　続いて、第１成形体６２の溝６２ａ，６２ｂに、図２に示した形状となるように予め加工された給電部材５４ａ，５４ｂを嵌め込む（図３（Ｂ）参照）。これにより、給電部材５４ａ，５４ｂは、第１成形体６２の外面を上下方向に這った状態になる。

　続いて、第１成形体６２の外面に、筒状シャフト４０の外壁を作製するための第２成形体６４をモールドキャスト成形で作製し、筒状成形体６６を得る（図３（Ｃ）参照）。ここでは、筒状成形体６６と同形状の内部空間を備えた成形型に第１成形体６２を入れた後、残りの内部空間に先ほどと同様のセラミックスラリーを流し込み、ゲル化剤を化学反応させてセラミックスラリーをゲル化させたあと離型することにより、筒状成形体６６を得る。筒状成形体６６は、第１成形体６２の外側に第２成形体６４が形成されたものである。給電部材５４ａ，５４ｂは、筒状成形体６６の上端及び下端から露出しておらず筒状成形体６６に埋没されている。

・工程（ｂ）
　筒状成形体６６を乾燥、脱脂したあと焼成することにより、筒状焼成体６８を得る（図３（Ｄ）参照）。乾燥は、筒状成形体６６に含まれる溶媒を蒸発させるために行う。乾燥温度や乾燥時間は、使用する溶媒に応じて適宜設定すればよい。但し、乾燥温度は、乾燥中の筒状成形体６６にクラックが入らないように注意して設定する。乾燥後の脱脂は、筒状成形体６６に含まれる分散剤や触媒などの有機物を分解・除去するために行う。脱脂温度は、含まれる有機物の種類に応じて適宜設定すればよいが、例えば４００～６００℃に設定してもよい。脱脂後の焼成は、筒状成形体６６に含まれるセラミック粒子を焼結させるために行う。焼成温度は、セラミック粉末の種類、粒径などにより適宜設定すればよいが、１０００～２０００℃の範囲に設定することが好ましい。なお、雰囲気は、大気雰囲気、不活性雰囲気、真空雰囲気の中から、セラミック粉末の種類に応じて適宜選択すればよい。例えば、セラミック粉末が窒化アルミニウム粉末の場合には、不活性雰囲気で乾燥、脱脂、焼成を行うことが好ましい。続いて、筒状焼成体６８の上端及び下端を研削して給電部材５４ａ，５４ｂの上端及び下端を露出させることにより、筒状シャフト４０を得る（図３（Ｅ）参照）。このようにモールドキャスト成形を利用して筒状成形体６６に給電部材５４ａ，５４ｂを埋設したあと焼成して筒状シャフト４０を得るため、給電部材５４ａ，５４ｂは筒状シャフト４０のセラミック材料と密着する。

・工程（ｃ）
　プレート２０を図４（Ａ）～（Ｅ）の手順で作製する。まず、プレート２０のウエハ載置面２０ａ側の部分を作製するための円盤状の第１成形体７２をモールドキャスト成形で作製する（図４（Ａ）参照）。ここでは、第１成形体７２と同形状の内部空間を備えた成形型に、工程（ａ）と同様のセラミックスラリーを流し込み、ゲル化剤を化学反応させてセラミックスラリーをゲル化させたあと離型することにより、第１成形体７２を得る。

　続いて、第１成形体７２の表面に内周側抵抗発熱体２１と外周側抵抗発熱体２４を配置し、内周側抵抗発熱体２１の両端２１ａ，２１ｂにそれぞれ接続端子２２ａ，２２ｂを配置し、外周側抵抗発熱体２４の両端２４ａ，２４ｂにそれぞれ接続端子２５ａ，２５ｂを配置する（図４（Ｂ）参照）。

　続いて、第１成形体７２の表面に、プレート２０の接合面側の部分を作製するための円盤状の第２成形体７４をモールドキャスト成形で作製し、円盤状成形体７６を得る（図４（Ｃ）参照）。ここでは、円盤状成形体７６と同形状の内部空間を備えた成形型に図４（Ｂ）の第１成形体７２を入れた後、残りの内部空間に先ほどと同様のセラミックスラリーを流し込む。そして、ゲル化剤を化学反応させてセラミックスラリーをゲル化させたあと離型することにより、円盤状成形体７６を得る。円盤状成形体７６は、第１成形体７２の表面に第２成形体７４が積層されたものであり、内周側及び外周側抵抗発熱体２１，２４や接続端子２２ａ，２２ｂ，２５ａ，２５ｂを内蔵している。

　続いて、円盤状成形体７６を乾燥、脱脂したあと焼成することにより、円盤状焼成体７８を得る（図４（Ｄ）参照）。乾燥、脱脂及び焼成は、筒状成形体６６から筒状焼成体６８を得るときと同様にして行う。続いて、円盤状焼成体７８の表面を研削して接続端子２５ａ，２５ｂを露出させることにより、プレート２０を得る（図４（Ｅ）参照）。この段階では、接続端子２２ａ，２２ｂはプレート２０に埋設されたままである。

・工程（ｄ）
　工程（ｃ）で得られたプレート２０と、工程（ｂ）で得られた筒状シャフト４０とを接合する。まず、図５（Ａ）に示すように、プレート２０の表面に露出している接続端子２５ａ，２５ｂに金属接合材として金属ペースト３４を塗布し、塗布した金属ペースト３４の周りにセラミック接合材３５を塗布する。金属ペースト３４に含まれる金属は、内周側及び外周側抵抗発熱体２１，２４と同じものを用いてもよい。セラミック接合材３５としては、固相接合の際に用いられる接合助剤の溶液（例えば硝酸イットリウム水溶液など）が挙げられる。

　続いて、図５（Ｂ）に示すように、プレート２０と筒状シャフト４０とが同軸になるようにプレート２０に筒状シャフト４０を載せる。このとき、給電部材５４ａ，５４ｂのうち外向きフランジ４６の端面から露出している部分を金属ペースト３４と接触させる。また、外向きフランジ４６の端面をセラミック接合材３５と接触させる。これにより、給電部材５４ａ，５４ｂの端部と接続端子２５ａ，２５ｂとの間に金属ペースト３４が配置され、筒状シャフト４０の端面とプレート２０の表面との間にセラミック接合材３５が配置された状態となる。そして、筒状シャフト４０に加圧筒８０を挿入し、加圧筒８０を筒状シャフト４０の外向きフランジ４６に載せ、更に加圧筒８０に錘８２を載せる。これを図示しない加熱炉内に設置し、不活性ガス雰囲気下、所定の高温（例えば１８００～２０００℃）まで昇温して、その温度で所定時間維持したあと降温する。こうすることにより、筒状シャフト４０の外向きフランジ４６は錘８２によってプレート２０に押圧された状態で加熱されるため、外向きフランジ４６と筒状シャフト４０とはセラミック同士が固相接合する。また、外向きフランジ４６の端面に露出した給電部材５４ａ，５４ｂは金属ペースト３４が固化して生じた金属層を介して接続端子２５ａ，２５ｂに接合される。

　その後、プレート２０の表面のうち接続端子２２ａ，２２ｂと対向する位置に円穴２３ａ，２３ｂを開けて、円穴２３ａ，２３ｂの底面に接続端子２２ａ，２２ｂの端面を露出させる。この接続端子２２ａ，２２ｂにロウ材などを介して給電部材５１ａ，５１ｂを電気的に接続し、図２のセラミックヒータ１０を得る。

　以上説明した本実施形態のセラミックヒータ１０では、給電部材５４ａ，５４ｂは、筒状シャフト４０の周壁部に埋設され、筒状シャフト４０のセラミック材料と密着している。そのため、給電部材５４ａ，５４ｂに応力が働いたとしても、給電部材５４ａ，５４ｂは筒状シャフト４０の周壁部内で揺れ動くことはなく、給電部材５４ａ，５４ｂと外周側抵抗発熱体２４との接合が確保される。

　また、筒状シャフト４０は、上端に外向きフランジ４６を有し、給電部材５４ａ，５４ｂは、外向きフランジ４６を通って外周側抵抗発熱体２４と電気的に接続されている。そのため、セラミックヒータ１０の製造時に、筒状シャフト４０の外向きフランジ４６をプレート２０に押し当てると、それと同時に給電部材５４ａ，５４ｂが外周側抵抗発熱体２４の接続端子２５ａ，２５ｂに押し当てられる。したがって、給電部材５４ａ，５４ｂと接続端子２５ａ，２５ｂとの導通を確保しつつ筒状シャフト４０とプレート２０とを接合することができる。

　更に、筒状シャフト４０は、下端から所定の高さまでが小径部４２で、所定の高さから上端までが小径部４２よりも径の大きな拡径部４４であるため、ストレート形状の筒状シャフトに比べて、上端から下端までの距離が長くなり、プレート２０の熱が筒状シャフト４０の下端まで伝わりにくくなる。そのため、筒状シャフト４０の下端を図示しないＯリングを介して別部材に接続するような場合、Ｏリングが熱によって劣化するのを防止することができる。

　更にまた、プレート２０の内周ゾーンＺ１に内周側抵抗発熱体２１が配置され、プレート２０の外周ゾーンＺ２に外周側抵抗発熱体２４が配置され、筒状シャフト４０の周壁部に埋設された給電部材５４ａ，５４ｂは、外周側抵抗発熱体２４と電気的に接続されている。つまり、外周側抵抗発熱体２４に接続される給電部材５４ａ，５４ｂは筒状シャフト４０の内部空間に配置されない。そのため、筒状シャフト４０の内部空間を、別の目的に利用することができる。上述した実施形態では、筒状シャフト４０の内部空間を、内周側抵抗発熱体２１に接続される給電部材５１ａ，５１ｂを配置するために利用している。

　そしてまた、接続端子２２ａ，２２ｂの端面はプレート２０の下面に設けられた円穴２３ａ，２３ｂの底面に位置しているが、こうした構造は、筒状シャフト４０とプレート２０とを接合する際に、接続端子２２ａ，２２ｂをプレート２０に埋設した状態にしておき、接合後にプレート２０の下面２０ｂに円穴２３ａ，２３ｂを設けてその円穴２３ａ，２３ｂの底面に接続端子２２ａ，２２ｂを露出させるという製法を採用するのに適している。こうすれば、筒状シャフト４０とプレート２０との接合時に接続端子２２ａ，２２ｂが変質するのを防止することができる。

　そして更に、上述した製造例では、筒状シャフト４０に給電部材５４ａ，５４ｂを挿通するための貫通孔を開ける必要がないし、筒状シャフト４０とプレート２０とを接合するのと同時に給電部材５４ａ，５４ｂと接続端子２５ａ，２５ｂとの接合も行うため、製造作業の効率が大幅に改善される。

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

　例えば、上述した実施形態では、図２の筒状シャフト４０は、下端から所定の高さまでが小径部４２で、所定の高さから上端までが小径部４２よりも径の大きな拡径部４４である。そのため、外周ゾーンＺ２を複数の小ゾーンに分割して、小ゾーンごとに外周側抵抗発熱体を設けたとしても、外周側抵抗発熱体に給電部材を比較的容易に接続することができる。例えば、拡径部４４を有する筒状シャフト４０とストレート形状の筒状シャフトとにおいて、同数の給電部材を筒状シャフトの周壁部に埋設する場合、筒状シャフトの上端に露出する給電部材同士の間隔は、後者よりも前者の方が広くしやすい。そのため、外周側抵抗発熱体の端子間距離も広くすることができ、外周側抵抗発熱体に給電部材を比較的容易に接続することができる。なお、給電部材は、外周側抵抗発熱体ごとに１対必要になる。

　上述した実施形態では、筒状シャフト４０に埋設した給電部材５４ａ，５４ｂは外向きフランジ４６を通るようにしたが、図６に示すように外向きフランジ４６を通らないようにしてもよい。また、給電部材５４ａ，５４ｂの一方は外向きフランジ４６を通るようにし、もう一方は外向きフランジ４６を通らないようにしてもよい。

　上述した実施形態では、プレート２０と筒状シャフト４０とを固相接合した場合を説明したが、固相接合以外の方法で接合してもよく、例えばＴＣＢ接合（Thermal compression bonding）を採用してもよい。ＴＣＢ接合の詳細は、例えば特許第５００８８７５号等に詳述されている。

　上述した実施形態において、もしセラミックヒータ１０の給電部材５４ａ，５４ｂと接続端子２５ａ，２５ｂとが導通していなかったならば、外向きフランジ４６のうち下面から導通していない箇所に向かって穴をあけて、その穴にロウ材を注入して導通を確保したあとセラミック粉末を溶射して穴を閉じるようにしてもよい。

　上述した実施形態では、小径部４２と拡径部４４とを有する筒状シャフト４０を例示したが、筒状シャフト４０をストレート形状にしてもよい。

　上述した実施形態では、プレート２０に内周側及び外周側抵抗発熱体２１，２４を内蔵した場合を例示したが、プレート２０に静電電極を内蔵したりＲＦ電極を内蔵したりしてもよい。静電電極は、ウエハ載置面２０ａにウエハを吸着するのに用いられる電極であり、ＲＦ電極は、プラズマを発生させるのに用いられる電極である。

　本出願は、２０１９年３月１８日に出願された日本国特許出願第２０１９－０５０２３１号を優先権主張の基礎としており、引用によりその内容の全てが本明細書に含まれる。

　本発明は、例えば半導体製造装置に利用可能である。

１０　セラミックヒータ、２０　プレート、２０ａ　ウエハ載置面、２０ｂ　下面、２０ｃ　仮想境界、２１　内周側抵抗発熱体、２１ａ，２１ｂ　端部、２２ａ，２２ｂ　接続端子、２３ａ，２３ｂ　円穴、２４　外周側抵抗発熱体、２４ａ，２４ｂ　端部、２５ａ，２５ｂ　接続端子、３４　金属ペースト、３５　セラミック接合材、４０　筒状シャフト、４２　小径部、４４　拡径部、４６　外向きフランジ、５１ａ，５１ｂ　給電部材、５４ａ，５４ｂ　給電部材、６２　第１成形体、６２ａ，６２ｂ　溝、６４　第２成形体、６６　筒状成形体、６８　筒状焼成体、７２　第１成形体、７４　第２成形体、７６　円盤状成形体、７８　円盤状焼成体、８０　加圧筒、８２　錘、Ｚ１　内周ゾーン、Ｚ２　外周ゾーン。

Claims (10)

1. 　上面にウエハ載置面が設けられ内部に抵抗発熱体が埋設されたセラミック製のプレートと、
   　上端が前記プレートの下面に接合されたセラミック製の筒状シャフトと、
   　前記筒状シャフトの周壁部を上下方向に貫通して前記抵抗発熱体と電気的に接続された給電部材と、
   　を備え、
   　前記給電部材は、前記筒状シャフトの周壁部に埋設され、前記筒状シャフトのセラミック材料と密着している、
   　セラミックヒータ。
2. 　前記筒状シャフトは、上端に外向きフランジを有し、
   　前記給電部材は、前記外向きフランジを通って前記抵抗発熱体と電気的に接続されている、
   　請求項１に記載のセラミックヒータ。
3. 　前記筒状シャフトは、下端から所定の高さまでが小径部であり、前記所定の高さから前記上端までが前記小径部よりも径の大きな拡径部である、
   　請求項１又は２に記載のセラミックヒータ。
4. 　前記プレートは、前記プレートの内周ゾーンに配置された内周側抵抗発熱体と、前記プレートの外周ゾーンに配置された、前記抵抗発熱体としての外周側抵抗発熱体とを有している、
   　請求項１～３のいずれか１項に記載のセラミックヒータ。
5. 　前記内周側抵抗発熱体は、内周側接続端子を介して筒状シャフトの内部空間に配置された給電部材と電気的に接続され、
   　前記内周側接続端子の端面は、前記プレートの下面に設けられた穴の底面に位置している、
   　請求項４に記載のセラミックヒータ。
6. （ａ）セラミック製の筒状シャフトの内壁を作製するための第１モールドキャスト成形体の外面に給電部材を上下方向に這わせた状態で、前記筒状シャフトの外壁を作製するための第２モールドキャスト成形体を前記第１モールドキャスト成形体の外面に配置することにより、筒状成形体を得る工程と、
   （ｂ）前記筒状成形体を焼成することにより前記筒状シャフトを得る工程と、
   （ｃ）抵抗発熱体が埋設されたセラミック製のプレートであって、前記抵抗発熱体の両端にそれぞれ接触する接続端子が前記プレートの接合面から露出したものを用意する工程と、
   （ｄ）前記筒状シャフトの接合面に前記給電部材を露出させ、前記給電部材と前記プレートの前記接続端子との間に金属接合材を配置すると共に、前記筒状シャフトの接合面と前記プレートの接合面との間にセラミック接合材を配置した状態で、前記プレートに前記筒状シャフトを押圧しつつ加熱することにより、前記プレートと前記筒状シャフトとを接合する工程と、
   　を含むセラミックヒータの製法。
7. 　前記工程（ａ）では、前記筒状成形体は、外向きフランジを有し、前記外向きフランジを前記給電部材が通過するように作製され、
   　前記工程（ｄ）では、前記筒状シャフトの前記外向きフランジの端面に前記給電部材を露出させ、前記給電部材と前記接続端子との間に前記金属接合材を配置すると共に、前記外向きフランジの端面と前記プレートの接合面との間に前記セラミック接合材を配置した状態で、前記プレートに前記外向きフランジを押圧しつつ加熱することにより、前記プレートと前記筒状シャフトとを接合する、
   　請求項６に記載のセラミックヒータの製法。
8. 　前記筒状シャフトは、前記筒状シャフトの接合面とは反対側の端面から所定の高さまでが小径部であり、前記所定の高さから前記接合面までが前記小径部よりも径の大きな拡径部である、
   　請求項６又は７に記載のセラミックヒータの製法。
9. 　前記工程（ｃ）では、前記プレートとして、前記プレートの内周ゾーンに内周側抵抗発熱体を有し、前記プレートの外周ゾーンに前記抵抗発熱体としての外周側抵抗発熱体を有するものを用意する、
   　請求項６～８のいずれか１項に記載のセラミックヒータの製法。
10. 　前記内周側抵抗発熱体は、内周側接続端子を介して前記筒状シャフトの内部空間に配置された給電部材と電気的に接続されるものであり、
    　前記工程（ｄ）では、前記プレートと前記筒状プレートとを接合する際、前記内周側接続端子は前記プレートから露出せず前記プレートに埋設された状態であり、前記プレートと前記筒状プレートとの接合後、前記プレートに穴を設けて前記内周側接続端子の端面を前記穴の底面に露出させる、
    　請求項９に記載のセラミックヒータの製法。

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