(57)【要約】【課題】大気中の酸素による損傷の発生を防止することにより高い信頼性を有すると共に、低コストな被処理物保持体、この被処理物保持体を有する半導体製造装置用サセプタおよびこの被処理物保持体を備える処理装置を提供する。【解決手段】保持体１は、ヒータ回路５を有し、被処理物を保持するためのセラミックス基体２と、セラミックス基体２に接続される一方端部を有する筒状部材６と、筒状部材６の内周側において、ヒータ回路５に電気的に接続された端子側電極線８と、筒状部材６の内周側に位置し、ヒータ回路５と端子側電極線８との接合部の周囲を囲むように配置されるとともに、セラミックス基体２に接続される封止部材１１とを備え、封止部材１１は、ヒータ回路５と端子側電極線８との接合部を封止部材の外周側の空間から隔離するものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気回路を有し、被処理物を保持するためのセラミックス基体と、
前記セラミックス基体に接続される一方端部を有する筒状部材と、
前記筒状部材の内周側において、前記電気回路に電気的に接続された給電用導電部材と、
前記筒状部材の内周側に位置し、前記電気回路と前記給電用導電部材との接合部の周囲を囲むように配置されるとともに、前記セラミックス基体に接続される封止部材とを備え、
前記封止部材は、前記電気回路と前記給電用導電部材との接合部を前記封止部材の外周側の空間から隔離するものである、被処理物保持体。
【請求項２】
前記電気回路と前記給電用導電部材との接合部が位置する領域の雰囲気は真空および非酸化性雰囲気のいずれか一方である、請求項１に記載の被処理物保持体。
【請求項３】
前記電気回路と前記給電用導電部材との接合部が位置する領域から、前記領域以外の領域へのヘリウムリークレートが１０‐8Ｐａ・ｍ3／ｓ以下である、請求項１または２に記載の被処理物保持体。
【請求項４】
前記セラミックス基体と前記封止部材との接合部は、前記セラミックス基体と前記封止部材との間に介在する接合部材を含む、請求項１〜３のいずれか１項に記載の被処理物保持体。
【請求項５】
前記接合部材は、接合部材となるべき接合材に前記封止部材を介して１００ｇ／ｃｍ2以上の圧力を加えながら熱処理を実施することにより形成されるものである、請求項４に記載の被処理物保持体。
【請求項６】
前記接合部材は、前記セラミックス基体の表面の一部上から前記封止部材の表面の一部上にまで延在する表面を有し、
前記表面は前記セラミックス基体および前記封止部材の表面に向かって凸形状になっている、請求項４または５に記載の被処理物保持体。
【請求項７】
前記接合部材はガラスを含む、請求項４〜６のいずれか１項に記載の被処理物保持体。
【請求項８】
前記ガラスはＺｎＯ−ＳｉＯ2−Ｂ2Ｏ3系ガラスである、請求項７に記載の被処理物保持体。
【請求項９】
前記封止部材と前記給電用導電部材との接合部は、前記封止部材と前記給電用導電部材との間に介在する他の接合部材を含み、
前記他の接合部材は、前記封止部材の表面の一部上から前記給電用導電部材の表面の一部上にまで延在する他の表面を有し、
前記他の表面は前記封止部材および前記給電用導電部材の表面に向かって凸形状になっている、請求項４〜８のいずれか１項に記載の被処理物保持体。
【請求項１０】
前記封止部材を構成する材料は前記筒状部材を構成する材料と同じ材料を含む、請求項１〜９のいずれか１項に記載の被処理物保持体。
【請求項１１】
前記封止部材を構成する材料は前記セラミックス基体を構成する材料と同じ材料を含む、請求項１〜９のいずれか１項に記載の被処理物保持体。
【請求項１２】
前記セラミックス基体を構成する材料は窒化アルミニウムを含む、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の被処理物保持体。
【請求項１３】
前記給電用導電部材は鉄−ニッケル−コバルト合金を含む、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の被処理物保持体。
【請求項１４】
前記給電用導電部材は、
タングステン、モリブデン、およびこれらの合金からなる群から選択される少なくとも１種を含む基材と、
前記基材の表面上に形成され、ニッケルおよび金の少なくともいずれか一方を含む被覆層とを含む、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の被処理物保持体。
【請求項１５】
請求項１〜１４のいずれか１項に記載の被処理物保持体を備える処理装置。
【請求項１６】
請求項１〜１４のいずれか１項に記載の被処理物保持体を有する半導体製造装置用サセプタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、被処理物保持体、半導体製造装置用サセプタおよび処理装置に関し、より特定的には、ヒートサイクルに対する高い信頼性を示す被処理物保持体、半導体製造装置用サセプタおよびこの被処理物保持体を備える処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体装置の製造工程では、被処理物である半導体基板に対して成膜処理やエッチング処理などが行われる。このような基板に対する処理を行なう処理装置では、処理の際に半導体基板を保持するための基板保持構造体であるサセプタが設置されている。
【０００３】
このような従来のサセプタは、たとえば特開平７−１５３７０６号公報に開示されている。上記特開平７−１５３７０６号公報に開示されたサセプタは、加熱用ヒータやＲＦ金属電極板などが埋設されたセラミックス製のブロックと、このブロックの裏面側に設置された円筒状の支持台と、この支持台の内部に設置され加熱用ヒータなどに電力を供給するためのリード線とを備える。また、支持台の底部には平板が取り付けられ、平板を貫通するようにガス供給チューブが設置されている。上記特開平７−１５３７０６号公報に開示されたサセプタでは、円筒状の支持台の内部にガス供給チューブにより不活性ガスが供給されている。このように支持台の内部に不活性ガスを供給することで、エッチングなどに用いられる反応性ガスが支持台の内部に流入することを防止している。この結果、支持台の内部において、反応性ガスによりリード線が腐食するといったサセプタの損傷の発生を防止できるとしている。
【特許文献１】特開平７−１５３７０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上述した従来のサセプタにおいては、以下に示すような問題があった。すなわち、支持台の内部に不活性ガスを供給するため、サセプタにガス供給チューブを設置する必要があり、さらにこのガス供給チューブにはマスフローコントローラなど、不活性ガスを供給するために必要な機器を接続する必要がある。この結果、サセプタの構造が複雑化するので、被処理物保持体としてのサセプタの製造コストが上昇することになる。
【０００５】
さらに、サセプタの使用時には、常に支持台の内部に不活性ガスを供給することになるので、サセプタのランニングコストも上昇することになっていた。
【０００６】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の目的は、反応性ガスによる損傷の発生を防止することにより高い信頼性を有すると共に、低コストな被処理物保持体、この被処理物保持体を有する半導体製造装置用サセプタおよびこの被処理物保持体を備える処理装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明の１の局面に従った被処理物保持体は、電気回路を有し、被処理物を保持するためのセラミックス基体と、セラミックス基体に接続される一方端部を有する筒状部材と、筒状部材の内周側に位置し、一方端部側と、一方端部とは筒状部材において反対側に位置する他方端部側とを隔離する封止部材と、筒状部材の内周側において、封止部材を貫通して他方端部側から一方端部側にまで延在するとともに、電気回路に電気的に接続された給電用導電部材とを備える。
【０００８】
ここで、セラミックス基体の電気回路としては、被処理物を加熱するためのヒータ回路や被処理物をセラミックス基体に吸着させる為の静電吸着用電極あるいはプラズマを発生させるためのＲＦ電極などが挙げられる。この電気回路を構成する材料としては、耐酸化性の低いタングステンやモリブデンなどが用いられる。また、この電気回路と給電用導電部材との接合部に用いられる給電端子についても、同様に耐酸化性の低い材料が用いられる場合がある。そのため、たとえば被処理物保持体を加熱し、更に半導体基板などを配置して、エッチングなどの処理を行なう場合、電気回路と給電用導電部材との接続部やこの接続部において筒状部材内が大気雰囲気であると、筒状部材内において露出する電気回路は、大気中の酸素により腐食する恐れがある。
【０００９】
しかし、本発明によれば、セラミックス基体の電気回路と給電用導電部材との接合部が、封止部材、筒状部材およびセラミックス基体によって囲まれた領域（筒状部材の一方端部側の領域）に位置することになる。筒状部材とセラミックス基体との接合領域および筒状部材と封止部材との接合領域が所定の気密性を有するように形成されれば、上記接合部が位置する上記領域は筒状部材内の周囲の空間（他の領域）とは隔離された状態になる。このため、エッチングなどの加熱処理を行なう場合、上記接合部を構成する部材や電気回路が、筒状部材内の周囲に存在する大気中の酸素により腐食されるといった問題の発生を抑制できる。
【００１０】
また、封止部材を筒状部材の内周側に配置して、筒状部材の一方端部側の空間である上記領域を上記他の領域から隔離する（密封する）ので、従来のように筒状部材の内部に不活性ガスを供給するための配管などを設置する必要がない。このため、被処理物保持体の構造を従来より単純化できるので、その製造コストを低減できる。さらに、被処理物保持体を用いて被処理物の処理（エッチング処理など）を行なう場合、不活性ガスを筒状部材の内部に供給し続ける必要も無いので、被処理物保持体を用いた処理のランニングコストを低減できる。
【００１１】
また、被処理物保持体を構成するセラミックス基体、筒状部材、封止部材および給電用導電部材のそれぞれの材料として、比較的熱膨張係数の差が小さい材料を選択することにより、雰囲気温度が変化することに起因して熱応力が局所的に集中するといった問題の発生を抑制できる。このため、ヒートサイクルなどの熱履歴に対して、高い信頼性を示す被処理物保持体を実現できる。
【００１２】
上記１の局面に従った被処理物保持体では、封止部材がセラミックス基体の表面に接触していることが好ましい。また、上記１の局面に従った被処理物保持体では、封止部材がセラミックス基体の表面と固定用接合部材を介して接合されていてもよい。
【００１３】
この場合、封止部材をセラミックス基体により支持することが可能になるので、封止部材自体に大きな強度を持たせる必要がない。このため、封止部材の厚みを薄くすることが可能になる。したがって、封止部材についての設計の自由度を大きくできる。
【００１４】
また、上記１の局面に従った被処理物保持体において、固定用接合部材は、固定用接合部材となるべき接合材に封止部材を介して１００ｇ／ｃｍ2以上の圧力を加えながら熱処理を実施することにより形成されるものであってもよい。
【００１５】
このようにすれば、固定用接合部材において微小な間隙を少なくすることができるので、高い気密性を有する固定用接合部材を得ることができる。また、同時に、セラミックス基体と封止部材との固定用接合部材による接合強度を向上させることができる。なお、接合材に加える圧力を１００ｇ／ｃｍ2以上としたのは、圧力を１００ｇ／ｃｍ2以上とすれば固定用接合部材での気密性を向上させることができる一方で、圧力が１００ｇ／ｃｍ2未満の場合は、気密性の向上の効果をほとんど得られないためである。
【００１６】
上記１の局面に従った被処理物保持体では、封止部材がセラミックス基体の表面から間隔を隔てて配置されてもよい。
【００１７】
この場合、封止部材はセラミックス基体と接触しない。このため、セラミックス基体に封止部材が接触することに起因して、セラミックス基体の温度分布が不均一になるといった問題の発生を防止できる。したがって、セラミックス基体の温度分布をより均一化できる。この結果、セラミックス基体に保持される被処理物の温度分布を容易に均一化できる。
【００１８】
上記１の局面に従った被処理物保持体では、封止部材と筒状部材とセラミックス基体とにより囲まれた領域の雰囲気が真空および非酸化性雰囲気のいずれか一方であってもよい。
【００１９】
この場合、上記領域に位置する電気回路と給電用導電部材との接続部や給電用導電部材の酸化を効果的に抑制できる。
【００２０】
上記１の局面に従った被処理物保持体では、封止部材と筒状部材とセラミックス基体とにより囲まれた領域から、この領域以外の領域へのヘリウムリークレートが１０‐8Ｐａ・ｍ3／ｓ以下であってもよい。
【００２１】
この場合、上記領域のリークレートを上述ような数値とすれば、上記領域に位置する電気回路と給電用導電部材との接合部や給電用導電部材の酸化を確実に抑制できる。
【００２２】
上記１の局面に従った被処理物保持体では、筒状部材と封止部材との接合部が筒状部材と封止部材との間に介在する接合部材を含んでいてもよい。
【００２３】
この場合、封止部材と筒状部材との接合部において、封止部材と筒状部材との間の間隙を接合部材により埋め込むことができる。この結果、上記接合部の気密性を向上させることができる。したがって、筒状部材の内周側における一方端部側の領域を、被処理物保持体の外側の領域から確実に隔離することができる。
【００２４】
上記１の局面に従った被処理物保持体では、接合部材が筒状部材の表面の一部上から封止部材の表面の一部上にまで延在する表面を有していてもよく、この表面は筒状部材および封止部材の表面に向かって凸形状になっていることが好ましい。
【００２５】
ここで、接合部材が上記のような形状（いわゆるメニスカス）を形成していれば、接合部材が筒状部材および封止部材の表面に対して良好な濡れ性を示していることがわかる。つまり、接合部材においてこのようなメニスカスが形成されていれば、接合部が高い気密性を示すことになる。この結果、接合部におけるリークの発生を確実に抑制できる。
【００２６】
この発明の他の局面に従った被処理物保持体は、電気回路を有し、被処理物を保持するためのセラミックス基体と、セラミックス基体に接続される一方端部を有する筒状部材と、筒状部材の内周側において、電気回路に電気的に接続された給電用導電部材と、筒状部材の内周側に位置し、電気回路と給電用導電部材との接合部の周囲を囲むように配置されるとともに、セラミックス基体に接続される封止部材とを備え、封止部材は、電気回路と給電用導電部材との接合部を封止部材の外周側の空間から隔離するものである。
【００２７】
このようにすれば、セラミックス基体の電気回路と給電用導電部材との接合部が、封止部材およびセラミックス基体によって囲まれた領域に位置することになる。封止部材とセラミックス基体との接合領域が所定の気密性を有するように形成されれば、上記接合部が位置する上記領域は封止部材の周囲の空間（他の領域）とは隔離された状態になる。このため、エッチングなどの加熱処理を行なう場合、上記接合部を構成する部材や電気回路が、筒状部材内の周囲に存在する大気中の酸素により腐食されるといった問題の発生を抑制できる。
【００２８】
また、封止部材を筒状部材の内周側に配置して、上記接合部を封止部材の周囲の領域から隔離する（密封する）ので、従来のように筒状部材の内部に不活性ガスを供給するための配管などを設置する必要がない。このため、被処理物保持体の構造を従来より単純化できるので、その製造コストを低減できる。さらに、被処理物保持体を用いて被処理物の処理（エッチング処理など）を行なう場合、不活性ガスを筒状部材の内部に供給し続ける必要も無いので、被処理物保持体を用いた処理のランニングコストを低減できる。
【００２９】
また、被処理物保持体を構成するセラミックス基体、封止部材および給電用導電部材のそれぞれの材料として、比較的熱膨張係数の差が小さい材料を選択することにより、雰囲気温度が変化することに起因して熱応力が局所的に集中するといった問題の発生を抑制できる。このため、ヒートサイクルなどの熱履歴に対して、高い信頼性を示す被処理物保持体を実現できる。
【００３０】
また、上述のように電気回路と給電用導電部材との接合部のそれぞれに対して封止部材を設置するので、封止部材を小さくする事ができる。このため、封止部材のコストを低減できる。さらに、セラミックス基体に封止部材が接触する面積が減少するので、セラミックス基体の温度分布に対する封止部材の影響を小さくすることができる。この結果、セラミックス基体の温度分布をより均一にすることができるので、セラミックス基体に保持される被処理物の温度分布を均一にすることができる。
【００３１】
上記他の局面に従った被処理物保持体では、電気回路と給電用導電部材との接合部の周囲の雰囲気が真空および非酸化性雰囲気のいずれか一方であることが好ましい。
【００３２】
この場合、電気回路と給電用導電部材との接続部や給電用導電部材の酸化を効果的に抑制できる。
【００３３】
上記他の局面に従った被処理物保持体では、電気回路と給電用導電部材との接合部が位置する領域から、この領域以外の領域へのヘリウムリークレートが１０‐8Ｐａ・ｍ3／ｓ以下であることが好ましい。
【００３４】
この場合、上記領域のリークレートを上述ような数値とすれば、上記領域に位置する電気回路と給電用導電部材との接合部や給電用導電部材の酸化を確実に抑制できる。
【００３５】
上記他の局面に従った被処理物保持体では、セラミックス基体と封止部材との接合部がセラミックス基体と封止部材との間に介在する接合部材を含むことが好ましい。
【００３６】
この場合、封止部材とセラミックス基体との接合部において、封止部材とセラミックス基体との間の間隙を接合部材により埋め込むことができる。この結果、上記接合部の気密性を向上させることができる。したがって、電気回路と給電用導電部材との接合部が位置する領域を、封止部材の外側の領域から確実に隔離することができる。
【００３７】
上記１の局面または他の局面に従った被処理物保持体において、接合部材は、接合部材となるべき接合材に封止部材を介して１００ｇ／ｃｍ2以上の圧力を加えながら熱処理を実施することにより形成されるものであってもよい。
【００３８】
この場合、接合部材において微小な間隙を少なくすることができるので、高い気密性を有する接合部材を得ることができる。したがって、封止部材と筒状部材とセラミックス基体とにより囲まれた領域からこの領域以外の領域へのヘリウムリークレート、あるいは電気回路と給電用導電部材との接合部が位置する領域からこの領域以外の領域へのヘリウムリークレートをより低減できる（気密性を向上させることができる）。また、同時に、筒状部材と封止部材との接合部、あるいはセラミックス基体と封止部材との接合部における接合強度を向上させることができる。つまり、より信頼性の高い接合部を得ることができる。なお、接合材に加える圧力を１００ｇ／ｃｍ2以上としたのは、圧力を１００ｇ／ｃｍ2以上とすればヘリウムリークレートを低減できる効果を得られる一方で、圧力が１００ｇ／ｃｍ2未満の場合は、ヘリウムリークレートの向上の効果がほとんど得られないためである。
【００３９】
また、このとき接合材はガラスを含んでいてもよい。このガラスを含む接合材は、予め予備焼成することによって、おおむね接合部材の形状に加工してもよい。その後で、この加工済みの接合材を所定の位置に配置して熱処理を行なってもよい。このようにすれば、容易に接合部の接合・封止を行なうことができる。
【００４０】
上記他の局面に従った被処理物保持体では、接合部材がセラミックス基体の表面の一部上から封止部材の表面の一部上にまで延在する表面を有していてもよく、表面はセラミックス基体および封止部材の表面に向かって凸形状になっていることが好ましい。
【００４１】
ここで、接合部材が上記のようないわゆるメニスカスを形成していれば、接合部材が封止部材およびセラミックス基体の表面に対して良好な濡れ性を示していることがわかる。つまり、接合部材においてこのようなメニスカスが形成されていれば、接合部が高い気密性を示すことになる。この結果、接合部におけるリークの発生を確実に抑制できる。
【００４２】
上記１の局面または他の局面に従った被処理物保持体では、接合部材がガラスを含んでいてもよい。
【００４３】
ここで、接合部材としてセラミックス系の材料を用いた場合、上記接合部に封止部材を形成する工程での熱処理温度が１５００℃以上と高温になる。このとき、封止部材と給電用導電部材とが予め接合されているような場合、この給電用導電部材を構成する材料についても上記のような１５００℃以上という高温に耐える材料を適用する必要がある。この結果、給電用導電部材を構成する材料として用いることができる材料の種類が非常に限られることになる。
【００４４】
一方、接合部材としてのガラスを用いれば、上記接合部に接合部材を形成する工程における熱処理温度を比較的低温（約１０００℃以下）にすることができる。この結果、給電用導電部材を構成する材料についての選択の自由度を大きくすることができる。
【００４５】
また、封止部材や筒状部材をセラミックスにより構成する場合、一般的な接合部材として金属ロウ材を用いると、セラミックスは金属ロウ材より熱膨張係数が小さいために、ヒートサイクルなどにより接合部に熱応力が集中することになる。この結果、接合部が熱応力により損傷を受ける場合があった。一方、ガラスの熱膨張係数は金属ロウ材などの熱膨張係数より相対的に小さい。このため、接合部材として用いるガラスの種類を適宜選択することにより、接合部材の熱膨張係数を、筒状部材などを構成するセラミックスの熱膨張係数とほぼ近い値にすることが可能である。この結果、接合部における熱応力の集中を抑制できる。したがって、熱応力による接合部の破損を抑制できるので、高い信頼性を有する被処理物保持体を得ることができる。
【００４６】
上記１の局面または他の局面に従った被処理物保持体では、封止部材と給電用導電部材との接合部が封止部材と給電用導電部材との間に介在する他の接合部材を含んでいてもよく、他の接合部材は、封止部材の表面の一部上から給電用導電部材の表面の一部上にまで延在する他の表面を有していてもよい。他の表面は封止部材および給電用導電部材の表面に向かって凸形状になっていることが好ましい。
【００４７】
上述のように、接合部材が上記のような形状（いわゆるメニスカス）を形成していれば、接合部材が封止部材および給電用導電部材の表面に対して良好な濡れ性を示していることがわかる。つまり、接合部材においてこのようなメニスカスが形成されていれば、封止部材と給電用導電部材との接合部が高い気密性を示すことになる。この結果、上記接合部におけるリークの発生を効果的に抑制できる。
【００４８】
上記１の局面または他の局面に従った被処理物保持体では、他の接合部材がガラスを含んでいてもよい。
【００４９】
この場合、接合部材としてのガラスを用いれば、封止部材と給電用導電部材との接合部に接合部材を形成する工程における熱処理温度を比較的低温（約１０００℃以下）にすることができる。この結果、給電用導電部材を構成する材料についての選択の自由度を大きくすることができる。
【００５０】
上記１の局面または他の局面に従った被処理物保持体では、ガラスがＺｎＯ−ＳｉＯ2−Ｂ2Ｏ3系ガラスであってもよい。
【００５１】
上記ＺｎＯ−ＳｉＯ2−Ｂ2Ｏ3系ガラスはセラミックスと同等の熱膨張係数を有するとともに、セラミックスからなる筒状部材や封止部材との濡れ性が良好な材料である。このため、上記ＺｎＯ−ＳｉＯ2−Ｂ2Ｏ3系ガラスを接合部材として用いれば、接合部の気密性および信頼性を向上させることができる。
【００５２】
上記１の局面または他の局面に従った被処理物保持体では、封止部材を構成する材料が筒状部材を構成する材料と同じ材料を含んでいてもよい。
【００５３】
この場合、封止部材と筒状部材とを、互いに同等の熱膨張係数を有する材料により構成することができる。このため、封止部材と筒状部材との接合部において、封止部材の材料と筒状部材の材料との熱膨張係数の差に起因する熱応力の集中を抑制できる。したがって、上記接合部の信頼性を高めることができる。
【００５４】
上記１の局面または他の局面に従った被処理物保持体では、封止部材を構成する材料がセラミックス基体を構成する材料と同じ材料を含んでいてもよい。
【００５５】
この場合、封止部材とセラミックス基体とを、互いに同等の熱膨張係数を有する材料により構成することができる。このため、封止部材とセラミックス基体とを互いに接触させて接合する場合、その接合部において、封止部材の材料とセラミックス基体の材料との熱膨張係数の差に起因する熱応力の集中を抑制できる。したがって、上記接合部の信頼性を高めることができる。
【００５６】
上記１の局面または他の局面に従った被処理物保持体では、セラミックス基体を構成する材料が窒化アルミニウムを含んでいてもよい。
【００５７】
ここで、窒化アルミニウムは半導体基板の処理に用いられるハロゲン系のガスに対する耐食性が高い。また、窒化アルミニウムからなるセラミックス基体からのパーティクルの発生率は、他の材料を用いたセラミックス基体からのパーティクルの発生率より小さい。さらに、窒化アルミニウムの熱伝導率は比較的高いため、セラミックス基体の表面（基板などの被処理物を搭載する面）での温度分布を均一化することができる。
【００５８】
上記１の局面または他の局面に従った被処理物保持体では、給電用導電部材が鉄−ニッケル−コバルト合金を含んでいてもよい。
【００５９】
上記鉄−ニッケル−コバルト合金の熱膨張係数とセラミックスの熱膨張係数との差は比較的小さい。このため、給電用導電部材と封止部材との接合部を形成する際、および被処理物保持体がヒートサイクルを受ける際に、給電用導電部材と封止部材との接合部において発生する熱応力の大きさを小さくすることができる。
【００６０】
さらに、上記鉄−ニッケル−コバルト合金は、接合部材として用いられるガラスとの濡れ性に優れている。このため、給電用導電部材と封止部材との接合部の信頼性を向上させることができる。
【００６１】
上記１の局面または他の局面に従った被処理物保持体において、給電用導電部材は基材と被覆層とを含んでいてもよい。基材は、タングステン、モリブデン、およびこれらの合金からなる群から選択される少なくとも１種を含んでいてもよい。被覆層は、基材の表面上に形成され、ニッケルおよび金の少なくともいずれか一方を含んでいてもよい。また、被覆層はニッケルおよび金の少なくともいずれか一方を含むめっき層であってもよい。
【００６２】
この場合、上述した基材を構成するタングステンなどの金属自体の耐酸化性は特に優れているわけではないが、ニッケルまたは金を含む被覆層を表面に形成することで、給電用導電部材の耐酸化性を向上させることができる。さらに、上述した基材を構成する材料は、いずれも熱膨張係数が比較的小さい金属である。そのため、給電用導電部材と封止部材などとの接合作業において、その接合部に熱が加えられる場合、発生する熱応力の値を小さくできる。
【００６３】
この発明の別の局面に従った処理装置は、上記１の局面または他の局面における被処理物保持体を備える。
【００６４】
このように、比較的低コストかつ高い信頼性を有する被処理物保持体を適用することにより、基板などの被処理物の処理を低コストで実施できると同時に、高い信頼性を有する処理装置を実現できる。
【００６５】
この発明のもう一つの局面に従った半導体製造装置用サセプタは、上記１の局面または他の局面における被処理物保持体を有する。
【００６６】
半導体製造装置用サセプタには、半導体基板のエッチング処理など過酷な条件での使用に耐えるとともに低コストであることが求められている。したがって、本発明による被処理物保持体を適用することにより、低コストであって過酷な使用条件に耐え得る半導体製造装置用サセプタを得ることができる。
【発明の効果】
【００６７】
このように、本発明によれば、被処理物保持体において、セラミックス基体を支持する筒状部材の内周側に封止部材を配置することにより、セラミックス基体の電気回路と給電用導電部材との接合部を被処理物保持体の周囲の雰囲気から隔離することができる。このため、被処理物保持体を基板などの被処理物の処理に適用する際、筒状部材内に存在する大気に含まれる酸素により損傷を受けることを防止できる。したがって、上記接合部などの損傷を防止するために、従来のように不活性ガスを筒状部材内に常に供給する必要が無いので、被処理物保持体のコストを低減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６８】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付しその説明は繰返さない。
【００６９】
（実施の形態１）
図１は、本発明による被処理物保持体としての保持体を用いた処理装置の実施の形態１を示す部分断面模式図である。図２は、図１に示した保持体の部分拡大断面模式図である。図３は、図１に示した保持体の図２に示した領域とは異なる領域の部分拡大断面模式図である。図１〜３を参照して、本発明による保持体の実施の形態１を説明する。
【００７０】
図１〜図３を参照して、処理装置のチャンバ内部に配置された半導体製造装置用サセプタである保持体１は、セラミックス基体２と、このセラミックス基体２の裏面側に接続された円筒状の筒状部材６とを備える。筒状部材６はセラミックスからなる。保持体１は、筒状部材６の下部においてチャンバの壁面（図示せず）と接続されている。なお、処理装置としては、半導体基板の製造工程に用いる半導体製造装置であるエッチング装置や成膜処理装置などが挙げられる。
【００７１】
セラミックス基体２は、その表面上に被処理物である半導体基板などを配置する。セラミックス基体２は、セラミックスからなる基体ベース３と、この基体ベース３の内部に埋設された、電気回路としての電極４およびヒータ回路５とを含む。電極４は、セラミックス基体２の表面上に配置される基板などの被処理物を固定するための静電吸着用電極であってもよく、基板に対する処理を行なうために用いるプラズマを発生させるためのプラズマ形成用（ＲＦ）電極であってもよい。また、上述の静電吸着用電極およびプラズマ形成用電極の両方をセラミックス基体２の内部に形成してもよい。
【００７２】
電気回路としての電極４およびヒータ回路５には、それぞれ給電端子７ａ〜７ｃが接続されている。この給電端子７ａ〜７ｃは金属などの導電体からなり、セラミックス基体２に埋設された状態となっている。この給電端子７ａ〜７ｃの端面は、筒状部材６の内周側においてセラミックス基体２の表面に露出した状態となっている。これらの給電端子７ａ〜７ｃにそれぞれ接触するように、給電用導電部材としての端子側電極線８が配置されている。端子側電極線８は、筒状部材６の内周側に配置されている。この端子側電極線８は、それぞれ電源側電極線９と接続部１０においてＡｕロウ材１７により接続されている。電源側電極線９の材料としてはニッケル（Ｎｉ）を用いてもよい。この電源側電極線９の材料としては、ニッケル以外の材料であって耐酸化性を有する導電体を用いることができる。なお、端子側電極線８と電源側電極線９との接続構造としては、ネジ構造を用いてもよい。たとえば、端子側電極線８の端面にネジ部を形成し、電源側電極線９の端子側電極線８と対向する端面に、上記ネジ部を挿入固定するネジ穴を形成しておいてもよい。そして、上記ネジ部を上記ネジ穴に挿入・固定することで、端子側電極線８と電源側電極線９とを接続・固定してもよい。
【００７３】
端子側電極線８と電源側電極線９との接続部１０では、図２に示すように、電源側電極線９の端部に端部開口部１５が形成されている。この端部開口部１５の内部に端子側電極線８の一方端部（給電端子７ａ〜７ｃと接続された他方端部とは反対側に位置する端部）が挿入され、その状態で端部開口部１５の内部にＡｕロウ材１７が充填されている。
【００７４】
また、筒状部材６の内周側においては、端子側電極線８と電源側電極線９との接続部１０の上に位置する領域にセラミックスからなる封止部材１１が配置されている。封止部材１１の平面形状は、筒状部材６の延びる方向とは垂直な方向における筒状部材の断面の内周側の形状とほぼ同様の形状である。そして、この封止部材１１には複数の開口部１２が形成されている。この開口部１２には、端子側電極線８が挿入されている。
【００７５】
端子側電極線８と封止部材１１とは、開口部１２において他の接合部材としてのガラス１３によって固定されている。このガラス１３は、接合部としての開口部１２を塞ぐことにより、筒状部材６と封止部材１１とセラミックス基体２とによって囲まれた空間（筒状部材６の一方端部側の空間）を他の空間（一方端部側とは筒状部材６において反対側に位置する他方端部側の空間あるいは保持体１の外部の空間）から封止部材１１を用いて隔離するためのシール材としての機能を有する。また、封止部材１１と筒状部材６との間も、同様に接合部材としてのガラス１３によって接着固定されている。この結果、封止部材１１は、筒状部材６の内周側に位置し、一方端部側と、一方端部とは筒状部材６において反対側に位置する他方端部側とを隔離することができる。また、このとき給電用導電線としての端子側電極線８は、筒状部材６の内周側において、封止部材１１を開口部１２において貫通して他方端部側から一方端部側にまで延在するとともに、電気回路としての電極４またはヒータ回路５に電気的に接続されている。
【００７６】
なお、封止部材１１と端子側電極線８との接合部に位置するガラス１３、および封止部材１１と筒状部材６との接合部に位置するガラス１３には、メニスカス部１４が形成されている。このようなメニスカス部１４は、封止部材１１、端子側電極線８および筒状部材６の表面に対するガラス１３の濡れ性が良好である場合に形成される。そして、このようなメニスカス部１４が形成された接合部は、その信頼性が高く、リークの発生の危険性が低い。
【００７７】
また、封止部材１１と端子側電極線８との接合部に位置するガラス１３、および封止部材１１と筒状部材６との接合部に位置するガラス１３は、封止部材１１を介して１００ｇ／ｃｍ2以上の圧力をガラス１３に加えながら熱処理を実施することにより形成されていてもよい。このようにすれば、ガラス１３において微小な間隙を少なくできる。したがって、ガラス１３の気密性を向上させることができるとともに、ガラス１３による接合部の接合強度を向上させることができる。
【００７８】
また、電気回路としてのヒータ回路５や電極４を構成する材料としては、耐酸化性の低いタングステンやモリブデンなどが用いられる。また、給電端子７ａ〜７ｃについても、同様に耐酸化性の低い材料が用いられる場合がある。しかし、本発明による保持体１では、セラミックス基体２のヒータ回路５などと端子側電極線８との接合部が、封止部材１１、筒状部材６およびセラミックス基体２によって囲まれた領域（筒状部材の一方端部側の領域）に位置することになる。したがって、筒状部材６とセラミックス基体２との接合領域、筒状部材６と封止部材１１との接合領域さらに封止部材１１と端子側電極線８との接合領域が所定の気密性を有するように形成されれば、上記ヒータ回路５などと端子側電極線８との接合部が位置する上記領域は保持体１の周囲の空間（他の領域）とは隔離された状態になる。このため、エッチングなどの処理を行なう場合、上記接合部を構成する給電端子７やヒータ回路５および電極４が、保持体１の周囲に存在する反応性ガスなどにより腐食されるといった問題の発生を抑制できる。
【００７９】
また、封止部材１１を筒状部材６の内周側に配置して、筒状部材６の一方端部側の空間である上記領域を上記他の領域から隔離する（密封する）ので、従来のように筒状部材６の内部に不活性ガスを供給するための配管などを設置する必要がない。このため、保持体１の構造を従来より単純化できるので、その製造コストを低減できる。さらに、保持体１を用いて被処理物である半導体基板の処理（エッチング処理など）を行なう場合、不活性ガスを筒状部材６の内部に供給し続ける必要も無いので、保持体１を用いた処理のランニングコストを低減できる。
【００８０】
また、保持体１を構成するセラミックス基体２、筒状部材６、封止部材１１および端子側電極線８のそれぞれの材料として、比較的熱膨張係数の差が小さい材料を選択することにより、雰囲気温度が変化することに起因して熱応力が局所的に集中するといった問題の発生を抑制できる。このため、ヒートサイクルなどの熱履歴に対して、高い信頼性を示す保持体１を実現できる。
【００８１】
また、図１〜図３に示した保持体１では、封止部材１１がセラミックス基体２の表面から間隔を隔てて配置されているので、封止部材１１はセラミックス基体２と接触しない。このため、セラミックス基体２に封止部材１１が接触することに起因して、セラミックス基体２の温度分布が不均一になるといった問題の発生を防止できる。したがって、セラミックス基体２の温度分布をより均一化できる。
【００８２】
また、筒状部材６と封止部材１１との接合部は筒状部材６と封止部材１１との間に介在する接合部材としてのガラス１３を含んでいるので、封止部材１１と筒状部材６との間の間隙をガラス１３により埋め込むことができる。この結果、上記接合部の気密性を向上させることができる。
【００８３】
また、ガラス１３の熱膨張係数は金属ロウ材などの熱膨張係数より相対的に小さい。このため、接合部材として用いるガラス１３の種類を適宜選択することにより、ガラス１３の熱膨張係数を、筒状部材６などを構成するセラミックスの熱膨張係数とほぼ近い値にすることが可能である。この結果、接合部における熱応力の集中を抑制できる。
【００８４】
また、図３に示すように、ガラス１３は筒状部材６の表面の一部上から封止部材１１の表面の一部上にまで延在する表面を有しており、この表面は筒状部材６および封止部材１１の表面に向かって凸形状になっている（いわゆるメニスカス部１４が形成されている）。このようなメニスカス部１４は、ガラス１３が筒状部材６および封止部材１１の表面に対して良好な濡れ性を示している場合に形成される。つまり、このようなメニスカス部１４が形成されていれば、その接合部はリークの危険性が低く、高い信頼性を示すことになる。
【００８５】
また、図１〜図３に示した保持体１では、封止部材１１と端子側電極線８との接合部が封止部材１１と端子側電極線８との間に介在する他の接合部材としてのガラス１３を含んでいる。図２に示すように、ガラス１３は、封止部材１１の表面の一部上から端子側電極線８の表面の一部上にまで延在する他の表面を有している。他の表面は封止部材１１および端子側電極線８の表面に向かって凸形状になっている（いわゆるメニスカス部１４が形成されている）。このように、ガラス１３にいわゆるメニスカス部１４が形成されていれば、ガラス１３が封止部材１１および端子側電極線８の表面に対して良好な濡れ性を示していることがわかる。つまり、ガラス１３においてこのようなメニスカス部１４が形成されていれば、封止部材１１と端子側電極線８との接合部が高い気密性を示すことになる。また、接合部材としてガラス１３を用いれば、封止部材１１と端子側電極線８との接合部にガラス１３を配置する工程における熱処理温度を比較的低温（約１０００℃以下）にすることができる。この結果、端子側電極線８を構成する材料についての選択の自由度を大きくすることができる。
【００８６】
また、ガラス１３としてＺｎＯ−ＳｉＯ2−Ｂ2Ｏ3系ガラスを用いてもよい。ＺｎＯ−ＳｉＯ2−Ｂ2Ｏ3系ガラスはセラミックスと同等の熱膨張係数を有するとともに、セラミックスからなる筒状部材６や封止部材１１との濡れ性が良好な材料である。このため、上記ＺｎＯ−ＳｉＯ2−Ｂ2Ｏ3系ガラスをガラス１３として用いれば、接合部の気密性および信頼性を向上させることができる。
【００８７】
また、封止部材１１を構成する材料は筒状部材６を構成する材料と同様の材料を含んでいてもよい。このようにすれば、封止部材１１と筒状部材６とを、互いに同等の熱膨張係数を有する材料により構成することができる。このため、封止部材１１と筒状部材６との接合部において、封止部材１１の材料と筒状部材６の材料との熱膨張係数の差に起因する熱応力の集中を抑制できる。
【００８８】
また、封止部材１１を構成する材料はセラミックス基体２を構成する材料である基体ベース３の材料と同様の材料を含んでいてもよい。
【００８９】
この場合、封止部材１１とセラミックス基体２とを、互いに同等の熱膨張係数を有する材料により構成することができる。このため、後述する本発明の実施の形態３における保持体１のように、封止部材１１とセラミックス基体２とを互いに接触させて接合する場合、その接触部において、封止部材１１の材料とセラミックス基体２の材料との熱膨張係数の差に起因する熱応力の集中を抑制できる。
【００９０】
また、セラミックス基体２を構成する基体ベース３の材料が窒化アルミニウムを含んでいてもよい。窒化アルミニウムは半導体基板の処理に用いられるハロゲン系のガスに対する耐食性が高い。また、窒化アルミニウムを用いたセラミックス基体２からのパーティクルの発生率は、他の材料を用いたセラミックス基体からのパーティクルの発生率より小さい。さらに、窒化アルミニウムの熱伝導率は比較的高いため、セラミックス基体２の表面（半導体基板などの被処理物を搭載する面）での温度分布を均一化することができる。
【００９１】
また、封止部材１１と筒状部材６とセラミックス基体２とにより囲まれた領域の雰囲気は真空および非酸化性雰囲気のいずれか一方であることが好ましい。この場合、上記領域に位置するヒータ回路５や電極４と端子側電極線８との接続部や端子側電極線８の酸化を効果的に抑制できる。
【００９２】
また、端子側電極線８の材料として鉄−ニッケル−コバルト合金を用いてもよい。ここで、鉄−ニッケル−コバルト合金の熱膨張係数とセラミックスの熱膨張係数との差は比較的小さい。このため、端子側電極線８とセラミックスからなる封止部材１１との接合部を形成する際、および保持体１がヒートサイクルを受ける際に、端子側電極線８と封止部材１１との接合部において発生する熱応力の大きさを小さくすることができる。さらに、上記鉄−ニッケル−コバルト合金は、接合部材として用いられるガラスとの濡れ性に優れている。このため、端子側電極線８と封止部材１１との接合部の信頼性を向上させることができる。
【００９３】
また、給電用導電部材としての端子側電極線８はタングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）およびこれらの合金からなる群から選択される少なくとも１種を含む基材と、この基材の表面上に形成され、ニッケルおよび金の少なくともいずれか一方を含む被覆層としてのめっき層とから構成されていてもよい。ここで、基材を構成する上記金属の熱膨張係数と、セラミックスの熱膨張係数との差は比較的小さい。このため、端子側電極線８とセラミックスからなる封止部材１１との接合部を形成する際、端子側電極線８と封止部材１１との熱膨張係数の差に起因して、接合部に熱応力が集中することを抑制できる。
【００９４】
また、封止部材１１と筒状部材６とセラミックス基体２とにより囲まれた領域から、この領域以外の領域へのヘリウムリークレートは１０‐8Ｐａ・ｍ3／ｓ以下であることが好ましい。この場合、上記領域に位置するヒータ回路５や電極４と端子側電極線８との接合部や端子側電極線８の酸化を確実に抑制できる。
【００９５】
また、図１〜図３に示した保持体１を半導体基板の処理を行う処理装置に適用すれば、半導体基板の処理を低コストで実施できると同時に、高い信頼性を有する処理装置を実現できる。
【００９６】
（実施の形態２）
図４は、本発明による保持体の実施の形態２を示す断面模式図である。図４を参照して、本発明による保持体の実施の形態２を説明する。
【００９７】
図４を参照して、保持体１は基本的には図１〜図３に示した保持体と同様の構造を備えるが、筒状部材６の内周壁面に封止１１の位置を決定するための凸部１８が形成されている。この凸部１８に封止部材１１の端部を押圧した状態で筒状部材６と封止部材１１との間をガラス１３により接着固定する。
【００９８】
このようにすれば、図１〜図３に示した保持体と同様の効果を得ることができると同時に、凸部１８が存在することにより、筒状部材６と封止部材１１とが互いに対向する領域の面積を大きくできる。このため、筒状部材６と封止部材１１との間の接合部の信頼性をより高めることができる。この結果、リークの発生確率を効果的に低減することができる。
【００９９】
（実施の形態３）
図５は、本発明による保持体の実施の形態３を示す断面模式図である。図５を参照して、本発明による保持体の実施の形態３を説明する。
【０１００】
図５を参照して、保持体１は基本的には図１〜図３に示した保持体と同様の構造を備えるが、封止部材１１の配置が異なる。すなわち、封止部材１１は、筒状部材６の内周側において、セラミックス基体２の裏面と密着するように配置されている。そして、この状態で封止部材１１はセラミックス基体２、筒状部材６および端子側電極線８とガラス１３により固定されている。
【０１０１】
このようにすれば、図１〜図３に示した保持体と同様の効果を得られると同時に、封止部材１１がセラミックス基体２の裏面と接触した状態となっているので、封止部材１１をセラミックス基体２により支持することができる。この結果、封止部材１１の厚みを薄くすることができる。したがって、封止部材１１の設計の自由度を大きくできる。
【０１０２】
また、このとき、セラミックス基体２と封止部材１１との間に固定用接合部材としてのガラスを配置することにより、セラミックス基体２と封止部材１１とを接合してもよい。このようにしても、図４に示した保持体と同様の効果をえることができる。また、セラミックス基体２と封止部材１１との間に位置するガラスは、封止部材１１を介して１００ｇ／ｃｍ2以上の圧力を加えながら熱処理を実施することにより形成してもよい。この場合、ガラスにおける微小な空隙を無くすことができるので、セラミックス基体２と封止部材１１との接合部の気密性を向上させることができるとともに、接合部の強度を向上させることができる。
【０１０３】
（実施の形態４）
図６は、本発明による保持体の実施の形態４を示す断面模式図である。図７は、図６に示した保持体の部分断面模式図である。図６および７を参照して、本発明による保持体の実施の形態４を説明する。
【０１０４】
図６および図７を参照して、半導体製造装置用サセプタである保持体１は基本的には図５に示した保持体と同様の構造を備えるが、封止部材２１（図６参照）の構成が異なる。すなわち、図６および７に示した保持体１では、円筒状の封止部材２１が筒状部材６の内周側に位置し、電気回路としての電極４やヒータ回路５と給電用導電部材としての端子側電極線８との接合部の周囲を囲むように配置されている。封止部材２１は、ガラス１３により窒化アルミニウムを用いたセラミックス基体２の表面に接続・固定されている。また、封止部材２１の内周側（封止部材２１の開口部の内部）には端子側電極線８が配置され、端子側電極線８と封止部材２１との間には他の接合部材としてのガラス１３が配置されている。なお、端子側電極線８の材料としては鉄−ニッケル−コバルト合金を用いることができる。封止部材２１は、ヒータ回路５と端子側電極線８との接合部を封止部材２１の外周側の空間から隔離している。
【０１０５】
上記他の接合部材としてのガラス１３は、封止部材２１の表面の一部上から端子側電極線８の表面の一部上にまで延在する表面を有し、この表面は封止部材２１および端子側電極線８のよう面に向かって凸形状となっている（いわゆる、メニスカスを形成している）。この結果、本発明の実施の形態１による保持体１と同様に、封止部材２１と端子側電極線８とがガラス１３により接続された部分において高い気密性を得ることができる。
【０１０６】
また、図６および図７に示した保持体１では、セラミックス基体２の電気回路としてのヒータ回路５や電極４と端子側電極線８との接合部が封止部材２１およびセラミックス基体２によって囲まれた領域に位置することになる。封止部材２１とセラミックス基体２との接合領域をガラス１３により所定の気密性を有するように形成し、かつ、封止部材２１と端子側電極線８とをガラス１３により固定すれば、上記接合部が位置する領域は封止部材２１の周囲の空間（他の領域）とは隔離された状態になる。このため、本発明の実施の形態１と同様に、エッチングなどの加熱処理を行なう場合、上記接合部を構成する部材や電気回路が筒状部材６内の周囲に存在する大気中の酸素により腐食されるといった問題の発生を抑制できる。
【０１０７】
また、封止部材２１を筒状部材６の内周側に配置すると共に、上記接合部を封止部材２１の周囲の領域から隔離する（密封する）ので、従来のように筒状部材６の内部に不活性ガスを供給するための配管などを設置する必要がない。このため、保持体１の構造を従来より単純化できるので、その製造コストを低減できる。さらに、保持体１を用いて被処理物のエッチング処理などを行なう場合、不活性ガスを筒状部材６の内部に供給し続ける必要も無いので、保持体１を用いた処理のランニングコストを低減できる。
【０１０８】
また、保持体１を構成するセラミックス基体２、封止部材２１および端子側電極線８、電源側電極線９のそれぞれの材料として、比較的熱膨張係数の差が小さい材料を選択してもよい。この場合、雰囲気温度が変化することに起因して熱応力が封止部材２１とセラミックス基体２との接合部などに局所的に集中するといった問題の発生を抑制できる。
【０１０９】
また、上述のようにヒータ回路５と端子側電極線８との接合部のそれぞれに対して封止部材２１を設置するので、封止部材２１のサイズを小さくする事ができる。このため、封止部材２１のコストを低減できる。さらに、セラミックス基体２に封止部材２１が接触する面積を小さくできるので、セラミックス基体２の温度分布に対する封止部材２１の影響を小さくすることができる。この結果、セラミックス基体２の温度分布をより均一にすることができるので、セラミックス基体２に保持される半導体基板などの被処理物の温度分布を均一にすることができる。
【０１１０】
なお、図６および図７に示した保持体１では、ヒータ回路５と端子側電極線８との接合部において端子側電極線８と封止部材２１との間に他の接合部材としてのガラス１３が充填されている。しかし、封止部材２１の下端において封止部材２１と端子側電極線８とがガラス１３により確実に接着・封止されていれば、封止部材２１のたとえば中央部や上部などで、封止部材２１の内周壁面と端子側電極線８との間に空隙が形成されていてもよい。この空隙の雰囲気は真空および非酸化性雰囲気のいずれか一方であることが好ましい。この場合、ヒータ回路５などの電気回路と端子側電極線８との接続部や端子側導電線８の酸化を効果的に抑制できる。
【０１１１】
また、保持体１では、ヒータ回路５などの電気回路と端子側電極線８との接合部が位置する領域（封止部材２１の内周側）から、封止部材２１の外周側へのヘリウムリークレートが１０‐8Ｐａ・ｍ3／ｓ以下であることが好ましい。この場合、封止部材２１の内周側に位置するヒータ回路５などと端子側電極線８との接合部や端子側電極線８の酸化を確実に抑制できる。
【０１１２】
また、保持体１では、セラミックス基体２と封止部材２１との接合部において、セラミックス基体２と封止部材２１との間に接合部材としてのガラス１３を介在させてもよい。この場合、封止部材２１とセラミックス基体２との間の間隙をガラスにより埋め込むことができる。この結果、上記接合部の気密性を向上させることができる。
【０１１３】
また、図６および図７に示すように、接合部材としてのガラス１３はセラミックス基体２の表面の一部上から封止部材２１の表面の一部上にまで延在する表面を有しており、その表面はセラミックス基体２および封止部材２１の表面に向かって凸形状になっている（いわゆるメニスカスを形成している）。この場合、ガラス１３が封止部材２１およびセラミックス基体２の表面に対して良好な濡れ性を示していることがわかる。つまり、セラミックス基体２と封止部材２１との接合部が高い気密性を示すことがわかる。この結果、接合部におけるリークの発生を確実に抑制できる。
【０１１４】
また、ガラス１３としては、本発明の実施の形態１と同様にＺｎＯ−ＳｉＯ2−Ｂ2Ｏ3系ガラスを用いることができる。また、封止部材２１を構成する材料は、筒状部材６を構成する材料と同様の材料を含んでいてもよい。また、封止部材２１を構成する材料はセラミックス基体２を構成する材料を含んでいてもよい。
【０１１５】
図８は、図６および図７に示した本発明による保持体の実施の形態４の第１の変形例を示す断面模式図である。図９は、図８に示した保持体の部分断面模式図である。図８および図９を参照して、本発明による保持体の実施の形態４の第１の変形例を説明する。
【０１１６】
図８および図９に示すように、半導体製造装置用サセプタである保持体１は、基本的に図６および図７に示した保持体１と同様の構造を備えるが、封止部材２１とセラミックス基体２を接合するガラス１３の形状が異なる。すなわち、図８および図９に示した保持体１では、封止部材２１とセラミックス基体２との間にガラス１３が配置されている。また、給電端子７ａ〜７ｃと端子側電極線８との接合部の周囲を取囲んで封止するように、ガラス１３は配置されている。そして、封止部材２１と端子側電極線８との間には、ガラス１３の充填されていない間隙が形成されている。つまり、ガラス１３は封止部材２１と端子側電極線８との間において、セラミックス基体２側のみに配置されている。このような構造によっても、図６および図７に示した保持体１と同様の効果を得ることができる。
【０１１７】
また、図８および図９に示した保持体１のガラス１３を固定するための焼成処理において、封止部材２１を介してガラス１３に圧力を加えることが好ましい。この場合、封止部材２１を介して１００ｇ／ｃｍ2以上の圧力をガラス１３に加えることが好ましい。このようにすれば、ガラス１３とセラミックス基体２、封止部材２１あるいは端子側電極線８との界面に存在する微小な間隙を少なくする（あるいは無くす）ことができる。このため、給電端子７ａ〜７ｃと端子側電極線８との接合部からのヘリウムリークレートを低減できる（気密性を向上させることができる）。なお、荷重は１００ｇ／ｃｍ2以上であればほぼ同程度の効果を得ることができるが、１００ｇ／ｃｍ2未満の場合、ヘリウムリークレートの顕著な低減効果を得ることが出来ない。
【０１１８】
図１０は、図６および図７に示した本発明による保持体の実施の形態４の第２の変形例を示す断面模式図である。図１１は、図１０に示した保持体の部分断面模式図である。図１０および図１１を参照して、本発明による保持体の実施の形態４の第２の変形例を説明する。
【０１１９】
図１０および図１１に示すように、半導体製造装置用サセプタである保持体１は、基本的に図８および図９に示した保持体１と同様の構造を備えるが、ガラス１３が配置されたセラミックス基体２の表面の形状が異なる。すなわち、図１０に示した保持体１では、セラミックス基体２の裏面に３つの座繰り溝２５（図１１参照）が形成されている。座繰り溝２５の平面形状は円形状でもよいが、他の多角形状などであってもよい。そして、それぞれの座繰り溝２５の底壁に給電端子７ａ〜７ｃが埋め込まれている。座繰り溝２５の底壁において露出している給電端子７ａ〜７ｃの端面に端子側電極線８が接続されている。給電端子７ａ〜７ｃと端子側電極線８との接合部の周囲には、図８および図９に示した保持体１と同様に封止部材２１およびガラス１３が配置されている。
【０１２０】
このようにしても、図８および図９に示した保持体１と同様の効果を得ることができる。さらに、座繰り溝２５を形成し、この座繰り溝２５の内部に給電端子７ａ〜７ｃと端子側電極線８との接合部を配置するので、たとえば横方向から端子側電極線８に応力が加えられるような場合（つまり、上記接合部に横方向の応力が加えられたような場合）、ガラス１３と座繰り溝２５の底壁との接合面のみではなく、座繰り溝２５の側壁にもその応力が分散して加えられる事になる。したがって、接合部の耐久性を向上させることができる。この場合、座繰り溝２５の側壁とガラス１３あるいは封止部材２１とが接触するように配置されていることが好ましい。このようにすれば、座繰り溝２５の側壁によってガラス１３あるいは封止部材２１を支持できるので、外力に対する接合部の耐久性を効果的に向上させることができる。
【０１２１】
なお、上述した本発明の実施の形態においては、給電端子７ａ〜７ｃと端子側電極線８との接合部の構造がネジ構造であってもよい。たとえば、給電端子７ａ〜７ｃの下面（端子側電極線８に面する端面）にネジ部を形成し、端子側電極線８の上面（給電端子７ａ〜７ｃに面する端面）にネジ穴を形成しておいてもよい。そして、給電端子７ａ〜７ｃのネジ部を端子側電極線８のネジ穴に挿入・固定することにより、給電端子７ａ〜７ｃと端子側電極線８とを接続してもよい。
【０１２２】
（実施例）
本発明による保持体の効果を確認するため、以下に示すような実験を行なった。
【０１２３】
まず、表１に示すような組成の４種類の原料粉末を準備した。
【０１２４】
【表１】
2006179897.tif 000003
【０１２５】
上記の表１に示した組成の原料粉末に、バインダおよび溶剤を加え、ボールミル混合することにより各組成（組成−１〜４）のスラリーを作製した。
【０１２６】
次に、表１に示した組成−１〜４のそれぞれのスラリーを、ドクターブレード法を用いてシート状に成形した。このようにして得られたシート（グリーンシート）を、焼結後の寸法が直径３５０ｍｍの円形状になるように切断した。そして、円形状に切断したシートにスクリーン印刷法を用いてタングステン（Ｗ）ペーストを塗布することによってヒータ回路を形成した。
【０１２７】
次に、上述のヒータ回路を形成したシートの表面上に、ヒータ回路が形成されていない複数のシートを積層した。さらに、このシートの表面上に、スクリーン印刷法を用いてタングステンペーストを塗布することにより形成されたプラズマ形成（ＲＦ）用電極あるいは静電吸着用（静電チャック用）電極を有するシートを積層した。このようにして、シートの積層体を作成した。
【０１２８】
このようなシートの積層体を、雰囲気が窒素雰囲気であって加熱温度が７００℃という条件で熱処理することにより脱脂処理を行なった。
【０１２９】
次に、組成−１、２および４のスラリーを用いた積層体については、雰囲気が窒素雰囲気であって加熱温度が１８００℃という条件で焼結処理を行なった。また、組成３のスラリーを用いた積層体については、雰囲気が窒素雰囲気であって加熱温度が１６００℃という条件で焼結処理を行なった。この後、ヒータ回路、静電吸着用電極およびプラズマ形成用電極に電流を供給するための給電端子を所定の位置に配置した。このようにして、それぞれの組成のスラリーを用いたセラミックス基体（サセプタ）を作製した。
【０１３０】
次に、表１に示した組成−１〜４のスラリーを、それぞれスプレードライ法を用いて顆粒状にした。この顆粒状の原料を用いて、ドライプレス法により円柱状の成形体を作製した。この成形体に対して、窒素気流中で加熱温度が７００℃という条件で脱脂処理を行なった。その後、上述の各組成−１〜４からなるセラミックス基体に対する焼結工程と同様の条件により焼結処理を行なった。
【０１３１】
上記焼結処理を行った後、出来上がった円柱状の焼結体に対して機械加工を行なった。この結果、内周側の直径が５０ｍｍ、外周側の直径が６０ｍｍ、長さが２００ｍｍの筒状部材を得た。
【０１３２】
また、この筒状部材とは別に、上述の筒状部材とは構成の異なる他の筒状部材を、上記筒状部材と同様の工程により作成した。上記他の筒状部材は、上述の筒状部材の内周側において、セラミックス基体との接合部（筒状部材の端部）からの距離が３０ｍｍの位置に、封止部材を支えるための凸部を形成したものである。支持部としての凸部のサイズは、凸部の高さ（筒状部材の内周面からの高さ）が５ｍｍであり、凸部の内周側の径が４０ｍｍとした。
【０１３３】
上述の筒状部材の一方端面に、Ａｌ2Ｏ3−Ｙ2Ｏ3−ＡｌＮのスラリーを塗布した。そして、このスラリーが塗布された面をセラミックス基体の裏面側と密着させた。この状態で、セラミックス基体と筒状部材との接合体に対して、セラミックス基体の焼結工程における条件と同一の条件で熱処理を行なった。この結果、セラミックス基体と筒状部材とを接合することができた。なお、セラミックス基体の内部に埋設されたヒータ回路、静電吸着用電極およびプラズマ形成用電極に対して外部から給電するための給電端子は、すべて筒状部材の内周側において露出するように配置されている。
【０１３４】
次に、ヒータ回路、静電吸着用電極およびプラズマ形成用電極の給電端子に対して、それぞれ給電部材としての端子側電極線を接続した。この電極線を介して、ヒータ回路、静電吸着用電極およびプラズマ形成用電極に電流を供給することができる。
【０１３５】
また、上述した組成−１〜４のそれぞれのシートを所定の大きさに切断し、セラミックス基体を作製する場合と同様の熱処理を行なうことにより焼結体を作製した。なお、この焼結体には、必要に応じてシートを複数枚積層することにより所定の厚みを持たせてもよい。そして、出来上がった焼結体に対して、穴あけ加工を実施することにより端子側電極線が貫通することが可能な開口部を形成する。また、筒状部材の内周側に挿入することが可能なように、機械加工を実施することにより積層体の外周側の寸法を調整する。このようにして、封止部材を作成する。また、他の封止部材として、本発明の実施の形態４で示したように端子側電極線と電気回路との接合部ごとに設置される他の封止部材を、同様の手法により作成した。
【０１３６】
次に、筒状部材、給電端子および給電部材としての電極線が取付けられたセラミックス基体に対して、筒状部材の内周側に封止部材を挿入する。なお、ここで封止部材は予め筒状部材の内周側に配置・固定した状態で、その封止部材と筒状部材との接合体をセラミックス基体へと接合してもよい。また、上記他の封止部材をセラミックス基体において端子側電極線が接続された領域に配置した。
【０１３７】
次に、筒状部材と封止部材との間および電極線と封止部材との間にガラスを塗布する。そして、加熱温度を７００℃として、焼成時の雰囲気を窒素雰囲気中、アルゴン雰囲気中、真空中、大気中というそれぞれの雰囲気において焼成処理を実施することにより、封止部材を固定するとともに封止部材、筒状部材およびセラミックス基体に囲まれた領域の封止を行なった。また、上述の他の封止部材が配置された試料についても、封止部材とセラミックス基体との間および電極線と封止部材との間にガラスを塗布した上で、上記と同様の熱処理（焼成処理）を実施する。また、試料によっては、封止部材を介してガラスに１００ｇ／ｃｍ2以上の荷重をかけながら上記熱処理を行った。このようにして、封止部材を固定するとともに封止部材とセラミックス基体とにより囲まれた領域の封止を行った。なお、上述の封止に用いたガラスとしては、ＺｎＯ−ＳｉＯ2−Ｂ2Ｏ3結晶化ガラスを用いた。
【０１３８】
上述のような方法により、表２〜表６に示すように６８種類の試料を作製した。また、ガラスの焼成処理における荷重の有無の影響を確認するため、さらに表７〜表９に示すように３９種類の試料（試料Ｎｏ．６９〜１０７の試料）を作成した。表２〜表９は、後述する試験に用いた試料（サンプル）の条件および試験結果を示す表である。
【０１３９】
【表２】
2006179897.tif 000004
【０１４０】
【表３】
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【０１４１】
【表４】
2006179897.tif 000006
【０１４２】
【表５】
2006179897.tif 000007
【０１４３】
【表６】
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【０１４４】
【表７】
2006179897.tif 000009
【０１４５】
【表８】
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【０１４６】
【表９】
2006179897.tif 000011
【０１４７】
なお、表中の電極線材料の欄において、Ｃｕ−Ｗとは銅（Ｃｕ）−タングステン（Ｗ）合金を意味する。また、たとえば表５の試料Ｎｏ．３８の電極線材料の欄の表示（Ｗ−１）は、基材の材料としてタングステン（Ｗ）を用い、このタングステン製の基材の表面に厚さ２μｍの被覆層としてのニッケル（Ｎｉ）メッキ（以下、第１のメッキ層という）を形成したものを電極線として用いていることを示す。また、試料Ｎｏ．３９について、電極線材料の欄の表示（Ｗ−２）は、基材の材料としてタングステン（Ｗ）を用い、このタングステン製の基材の表面に厚さ１μｍの金（Ａｕ）メッキ（以下、第２のメッキ層という）を形成したものを電極線として用いていることを示す。また、試料Ｎｏ．４０について、電極線材料の欄の表示（Ｗ−３）は、基材の材料としてタングステン（Ｗ）を用い、このタングステン製の基材の表面に厚さ２μｍのニッケルメッキ層を形成した後、厚さ１μｍの金メッキ層（以下、第３のメッキ層という）を形成したものを電極線として用いていることを示す。
【０１４８】
また、試料Ｎｏ．４２〜４４の電極線材料の欄の表示（Ｃｕ−Ｗ−１〜Ｃｕ−Ｗ−３）は、Ｃｕ−Ｗ合金の基材の表面に、それぞれ第１〜第３のメッキ層を形成した試料を電極線として用いたことを示す。また、試料Ｎｏ．４６〜４８の電極線材料の欄の表示（Ｍｏ−１〜Ｍｏ−３）は、モリブデン（Ｍｏ製の基材の表面に、それぞれ第１〜第３のメッキ層を形成した試料を電極線として用いたことを示す。また、表７〜表９の封止形状の欄の「ガラスで密着（図８）」との表示は、封止部の形状が図８に示した保持体における封止部の形状であることを示している。
【０１４９】
それぞれの試料に対して、保持体の耐熱性および耐酸化性を確認するため、大気中において加熱温度が７５０℃、保持時間が１０００時間という熱処理を実施した。そして、上記熱処理後にヒータ回路などの回路抵抗値を確認することにより、ヒータ回路などと電極線との接続部（給電端子など）が酸化されているかどうかを確認した。その結果、表２〜表９に示すように、本発明の実施例である保持体の試料は、十分な耐酸化性を示すことがわかった。
【０１５０】
次に、それぞれの試料に対して、封止部分（セラミックス基体と筒状部材と封止部材とにより囲まれた領域）の気密性を確認するため、図１２および図１３に示すように、セラミックス基体の表面（ウェハ搭載面）から封止部分へと貫通するような貫通孔である測定用穴１９を形成した。また、図６および図７に示した本発明の実施の形態４に対応する試料については、図１４に示すように封止部材２１の側壁に、封止部材２１の内周側へと貫通する測定用穴１９を形成した。また、図８に示した本発明の実施の形態４の第１の変形例に対応する試料（試料Ｎｏ．６９〜１０７の試料）については、気密性の確認のため、セラミックス基体の表面（ウェハ搭載面）から封止部分へと貫通するような貫通孔である測定用穴を形成した。図１２〜図１４は、気密性を確認するための試験を行った試料の断面模式図である。この機械加工によって形成された測定用穴１９から、封止領域（筒状部材と封止部材とセラミックス基体とによって囲まれた空間、あるいは封止部材とセラミックス基体とにより囲まれた領域）の内部を矢印２０に示すように真空引きし、その後、各試料についてヘリウムディテクタを用いてリークレートの測定を実施した。その結果を表２〜表９に示す。表２〜表９からもわかるように、本発明の実施例の試料では、封止領域が十分な気密性を有していることがわかる。
【０１５１】
また、封止部分（封止部材と端子側電極線、封止部材と筒状部材、あるいは封止部材とセラミックス基体との接合部）において、接合部材としてのガラスと給電部材、封止部材、セラミックス基体あるいは電極線との間にメニスカス部が形成されているかどうかについても確認した。その結果を表２〜表６に示す。表２〜表６からもわかるように、メニスカス部が形成された保持体の試料は、封止領域が高い気密性を示していることがわかる。
【０１５２】
また、試料Ｎｏ．６９〜１０７について、ガラスの焼成処理における（封止時の）荷重の有無を表７〜表９に示す。表７〜表９からわかるように、封止時に荷重を加えた試料の方が、より高い気密性を示すことがわかる。
【０１５３】
ここで、表２〜表９には示していないが、セラミックス基体に埋設した給電端子を構成する材料としてはモリブデン（Ｍｏ）あるいはタングステン（Ｗ）を使用した。給電端子の材料としてモリブデンあるいはタングステンとを用いた場合に、給電端子の材料の違いによる効果の差は特には見られなかった。
【０１５４】
なお、表２〜表６において、封止形状の欄に「空間あり」、「密着」および「個別」との表示があるが、「空間あり」とは本発明の実施の形態１に示したように、封止部材とセラミックス基体との間が間隔を隔てて配置され、封止部材と筒状部材とセラミックス基体とによって囲まれた封止領域しての空間が形成された構成を示している。また、「密着」と表示された試料は、本発明の実施の形態３に示すように、セラミックス基体の裏面側に封止部材が密着した状態の試料を示している。また、「個別」とは、本発明の実施の形態４に示したように、セラミックス基体の電気回路と端子側電極線との接続部ごとに個別に封止部材が配置された試料を示している。また、「ガラスで密着（図８）」とは、図８に示した保持体のように、封止部材のセラミックス基体側のみにガラスが配置された試料を示している。
【０１５５】
また、封止雰囲気の欄には、既に述べたように封止部材を筒状部材や電極線と接続固定する際に、ガラスを塗布した後に行なった熱処理の際の雰囲気が示されている。また、給電部材材料の欄に示した材料は、それぞれセラミックス基体に埋設された電気回路としてのヒータ回路、静電吸着用電極およびプラズマ形成用電極の給電端子と接続された電極線の材料を示している。
【０１５６】
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した実施の形態および実施例ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【０１５７】
【図１】本発明による被処理物保持体としての保持体を用いた処理装置の実施の形態１を示す部分断面模式図である。
【図２】図１に示した保持体の部分拡大断面模式図である。
【図３】図１に示した保持体の図２に示した領域とは異なる領域の部分拡大断面模式図である。
【図４】本発明による保持体の実施の形態２を示す断面模式図である。
【図５】本発明による保持体の実施の形態３を示す断面模式図である。
【図６】本発明による保持体の実施の形態４を示す断面模式図である。
【図７】図６に示した保持体の部分断面模式図である。
【図８】図６および図７に示した本発明による保持体の実施の形態４の第１の変形例を示す断面模式図である。
【図９】図８に示した保持体の部分断面模式図である。
【図１０】図６および図７に示した本発明による保持体の実施の形態４の第２の変形例を示す断面模式図である。
【図１１】図１０に示した保持体の部分断面模式図である。
【図１２】気密性を確認するための試験を行った試料の断面模式図である。
【図１３】気密性を確認するための試験を行った試料の断面模式図である。
【図１４】気密性を確認するための試験を行った試料の断面模式図である。
【符号の説明】
【０１５８】
１  保持体、２  セラミックス基体、３  基体ベース、４  電極、５  ヒータ回路、６  筒状部材、７  給電端子、８  端子側電極線、９  電源側電極線、１０  接続部、１１，２１  封止部材、１２  開口部、１３  ガラス、１４  メニスカス部、１５  端部開口部、１６  端部、１７  Ａｕロウ材、１８  凸部、１９  測定用穴、２０  矢印、２５  座繰り溝。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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