(57)【要約】【課題】従来よりも基材の表面の温度分布の均一化を図ることができる基板保持装置を提供する。【解決手段】基板保持装置１は、表面２ａと、裏面２ｂとを有する板状のセラミックスからなる基材２と、基材２に埋設された一つ又は複数の電極３〜５と、基材２の裏面２ｂに開口し、一つ又は複数の電極３〜５を露出させる穴部６，８と、穴部６，８から露出する、一つの電極における離隔した部分同士又は複数の電極３〜５のうちの少なくとも２つの電極同士を電気的に接続し、穴部６，８に配置された接続部材７，９と、を備える。基材２の表面２ａ上には、半導体ウエハなどの基板が保持される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面と、裏面とを有する板状のセラミックスからなる基材と、
前記基材に埋設された一つ又は複数の電極と、
前記基材の裏面に開口し、前記一つ又は複数の電極を露出させる穴部と、
前記穴部から露出する、前記一つの電極における離隔した部分同士又は前記複数の電極のうちの少なくとも２つの電極同士を電気的に接続し、前記穴部に配置された接続部材と、
を備え、前記基材の表面上に基板が保持されることを特徴とする基板保持装置。
【請求項２】
請求項１に記載の基板保持装置であって、
前記接続部材は、前記穴部の深さ方向に沿って延びて前記電極と接続される複数の第１の部分と、前記電極から間隔を存して前記複数の第１の部分同士を接続する第２の部分と、を有することを特徴とする基板保持装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の基板保持装置であって、
前記基材の前記穴部には、前記基材の裏面側から見たときに前記接続部材を覆い隠す蓋部材が設けられていることを特徴とする基板保持装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３の何れか１項に記載の基板保持装置であって、
前記基材の裏面の外縁よりも内側に筒状のシャフトが接続され、
前記電極と電気的に接続される端子が、前記シャフトの内周面により画定される内部空間に収容され、
前記基材の裏面のうち前記シャフトの外周よりも外側の領域に設けられた前記穴部に前記接続部材が設けられていることを特徴とする基板保持装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４の何れか１項に記載の基板保持装置であって、
前記接続部材は、ろう材を介して前記電極に接合されていることを特徴とする基板保持装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５の何れか１項に記載の基板保持装置の製造方法であって、
セラミックス成形体を焼成する焼成工程を経て、前記穴部を有するセラミックス焼結体からなる前記基材を形成する基材形成工程と、
前記焼成工程の後に、前記穴部に前記接続部材を挿入し前記接続部材を介して前記一つの電極の離隔した部分同士、又は前記複数の電極のうち少なくとも２つの電極同士を電気的に接続する電極間接続工程と、を備えることを特徴とする基板保持装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電極が埋設された基材を備える基板保持装置およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体製造用のウエハ等の基板が載置される基材に発熱抵抗体が埋設された基板保持装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−１８７０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
基板保持装置においては、基板を適切に加温すべく基材の表面の温度分布の均一化が求められる。
【０００５】
本発明は、以上の点に鑑み、基材の表面の温度分布の均一化を図ることができる基板保持装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
［１］上記目的を達成するため、本発明の基板保持装置は、
表面（例えば、実施形態の表面２ａ。以下同一。）と、裏面（例えば、実施形態の裏面２ｂ。以下同一。）とを有する板状のセラミックスからなる基材（例えば、実施形態の基材２。以下同一。）と、
前記基材に埋設された一つ又は複数の電極（例えば、実施形態の第１から第３の電極３〜５。以下同一。）と、
前記基材の裏面に開口し、前記一つ又は複数の電極を露出させる穴部（例えば、実施形態の第１穴部６、第２穴部８。以下同一。）と、
前記穴部から露出する、前記一つの電極における離隔した部分同士又は前記複数の電極のうちの少なくとも２つの電極同士を電気的に接続し、前記穴部に配置された接続部材（例えば、実施形態の第１接続部材７、第２接続部材９。以下同一。）と、
を備え、前記基材の表面上に基板（例えば、実施形態の基板。以下同一。）が保持されることを特徴とする。
【０００７】
本発明によれば、基材の表面の温度分布の均一化を図ることができる。
【０００８】
［２］また、本発明においては、前記接続部材は、前記穴部の深さ方向に沿って延びて前記電極と接続される複数の第１の部分（例えば、実施形態の第１の部分７ａ，９ａ。以下同一。）と、前記電極から間隔を存して前記複数の第１の部分同士を接続する第２の部分（例えば、実施形態の第２の部分７ｂ，９ｂ。以下同一。）と、を有することが好ましい。
【０００９】
かかる構成によれば、第２の部分の発熱の影響が基材の表面に伝達され難く、更なる基材の表面の温度分布の均一化を図ることができる。
【００１０】
［３］また、本発明においては、前記基材の前記穴部には、前記基材の裏面側から見たときに前記接続部材を覆い隠す蓋部材（例えば、実施形態の蓋部材１０。以下同一。）が設けられていることが好ましい。
【００１１】
かかる構成によれば、接続部材を絶縁性部材で覆うことができ、半導体製造プロセスにおいて使用した場合に予期せぬ異常放電の防止とメンテナンス作業時の安全性の向上を図ることができる。
【００１２】
［４］また、本発明においては、前記基材の裏面の外縁よりも内側に筒状のシャフト（例えば、実施形態のシャフト１１。以下同一。）が接続され、前記電極と電気的に接続される端子（例えば、実施形態の端子１２。以下同一。）が、前記シャフトの内周面により画定される内部空間に収容され、前記基材の裏面のうち前記シャフトの外周よりも外側の領域に設けられた前記穴部に前記接続部材が設けられていることが好ましい。
【００１３】
かかる構成によれば、電極が接続部材によって、シャフトの外周よりも外側の領域で接続されるため、シャフト内に新たな端子を配置する必要がなく、シャフトが比較的小径であっても電極に接続される端子の空間を十分に確保することができる。
【００１４】
［５］また、本発明においては、前記接続部材は、ろう材を介して前記電極に接合されていることが好ましい。
【００１５】
かかる構成によれば、端子と電極とをろう材で接合する場合に、同様に接続部材も同一工程内でろう材を用いて電極に接合することができ、基板保持装置の製造作業効率の向上を図ることができる。
【００１６】
［６］また、本方法の発明は、前記基板保持装置の製造方法であって、セラミックス成形体を焼成する焼成工程を経て、前記穴部を有するセラミックス焼結体からなる前記基材を形成する基材形成工程と、前記焼成工程の後に、前記穴部に前記接続部材を挿入し前記接続部材を介して前記一つの電極の離隔した部分同士、又は前記複数の電極のうち少なくとも２つの電極同士を電気的に接続する電極間接続工程と、を備えることを特徴とする。
【００１７】
本方法の発明によれば、従来よりも基材の表面の温度分布の均一化を図ることができる基板保持装置を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】実施形態の基板保持装置の一部を示す説明的断面図。
【図２】本実施形態の基材の穴部を示す底面図。
【図３】本実施形態の電極を底面から示す説明図。
【図４】本実施形態の第１電極を示す説明図。
【図５】本実施形態の第２電極を示す説明図。
【図６】本実施形態の第３電極を示す説明図。
【図７】本実施形態の基板保持装置の回路図。
【図８】比較例の基板保持装置の第１電極を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図を参照して、実施形態の基板保持装置を説明する。本実施形態の基板保持装置１（例えば、実施形態の基板保持装置１。以下同一。）は、表面２ａ及び裏面２ｂを有する円板状のセラミックス焼結体からなる基材２と、基材２に埋設されたメッシュ状又は箔状の金属体からなる第１から第３の３つの電極３，４，５（発熱抵抗体）と、を備え、基材２の表面２ａに半導体ウエハなどの基板を加熱保持するものである。基材２は、窒化アルミニウムの焼結体である。第１から第３の３つの電極３，４，５は、基材２の表面２ａからの距離が互いに異なる位置に埋設された層状の電極である。
【００２０】
基材２には、裏面２ｂに開口し、第１電極３及び第２電極４の一部を露出させる第１穴部６が基材２の基材２の中心を挟んで対称に２か所に形成されている。第１穴部６は、第１電極３、第２電極４の一部をそれぞれ裏面２ｂに露出させる縦穴部分６ａと、第１電極３及び第２電極４から裏面２ｂ側に間隔を存して、縦穴部分６ａ同士を接続する横穴部分６ｂとで構成されている。横穴部分６ｂも裏面２ｂに開口している。第２電極４を露出させる縦穴部分６ａは第１電極３を露出させる縦穴部分６ａよりも深く形成されている。
【００２１】
第１穴部６には、略Ｊ字状の第１接続部材７が配置されている。第１接続部材７は、モリブデン、又はタングステン、鉄にニッケル、コバルトを配合したコバール等の金属体で形成されるもので、基材２の裏面２ｂ側から表面２ａ側に向かって第１穴部６の深さ方向へ延びる柱状の一対の第１の部分７ａ，７ａを備える。一対の第１の部分７ａ，７ａの裏面２ｂ側の端部は、柱状の第２の部分７ｂによって接続されている。一対の第１の部分７ａ，７ａの一方は長く、他方は一方に比べて短く形成されている。そして、短い方の第１の部分７ａは、第１電極３の露出部分に接続されている。また、長い方の第１の部分７ａは、第２電極４の露出部分に接続されている。即ち、第２電極４の露出部分に接続される第１の部分７ａの軸線方向の長さは、第１電極３の露出部分に接続される第１の部分７ａの軸線方向の長さよりも大きい。
【００２２】
更に、基材２には、第１穴部６とは９０度だけ周方向に位置をずらして、裏面２ｂに開口し、第１電極３及びの第３電極５の一部を露出させる第２穴部８が基材２の基材２の中心を挟んで対称に２か所に形成されている。即ち、基材２の裏面には、周方向に向かって等間隔で第１穴部６と第２穴部８とが交互に配置されている。
【００２３】
第２穴部８は、第１電極３、第３電極５の一部をそれぞれ裏面２ｂに露出させる縦穴部分８ａと、第１電極３及び第３電極５から裏面２ｂ側に間隔を存して、縦穴部分８ａ同士を接続する横穴部分８ｂとで構成されている。横穴部分８ｂも裏面２ｂに開口している。第３電極５を露出させる縦穴部分８ａは第１電極３を露出させる縦穴部分８ａよりも深く形成されている。
【００２４】
第２穴部８には、略Ｊ字状の第２接続部材９が配置されている。第２接続部材９は、モリブデン、又はタングステン、コバール等の金属体で形成されるもので、基材２の裏面２ｂ側から表面２ａ側に向かって第２穴部８の深さ方向へ延びる柱状の一対の第１の部分９ａ，９ａを備える。一対の第１の部分９ａ，９ａの裏面２ｂ側の端部は、柱状の第２の部分９ｂによって接続されている。一対の第１の部分９ａ，９ａの一方は長く、他方は一方に比べて短く形成されている。そして、短い方の第１の部分９ａは、第１電極３の露出部分に接続されている。また、長い方の第１の部分９ａは、第３電極５の露出部分に接続されている。即ち、第３電極５の露出部分に接続される第１の部分９ａの軸線方向の長さは、第１電極３の露出部分に接続される第１の部分９ａの軸線方向の長さよりも大きい。
【００２５】
第１穴部６及び第２穴部８には、それぞれ基材２の裏面２ｂ側から見たときに第１接続部材７又は第２接続部材９を覆い隠す蓋部材１０が無機接着剤により取り付けられている。このように、第１接続部材７又は第２接続部材９を絶縁性部材としての蓋部材１０で覆い隠すことにより、基板保持装置１を半導体製造プロセスにおいて使用した場合に予期せぬ異常放電の防止とメンテナンス作業時の安全性の向上を図ることができる。
【００２６】
基材２の裏面２ｂには、裏面２ｂの外縁よりも径方向内側に位置させて、基材２よりも小さい筒状のシャフト１１が接続されている。シャフト１１は窒化アルミニウムの焼結体からなる。
【００２７】
また、第２電極４及び第３電極５は、基材２の径方向内側に向かって延びる延長部４ａ，５ａを２つずつ有し、延長部４ａ，５ａにおける基材２の中心側の端部には、シャフト１１内に挿通された端子１２が夫々接続されている。即ち、シャフト１１内には合計４つの端子が挿通されている。
【００２８】
第１穴部６及び第２穴部８は、シャフト１１の外周１１ａよりも外側の領域に設けられており、第１接続部材７及び第２接続部材９も、シャフト１１の外周１１ａよりも外側の領域に位置している。
【００２９】
第１接続部材７及び第２接続部材９は、例えば銀ろうなどのろう材を介して第１電極３、第２電極４、第３電極５に夫々接合されている。
【００３０】
図７から明らかなように、実施形態の基板保持装置１では、３つの電極３〜５を結線して６つの発熱抵抗体Ｒ１〜Ｒ６に４つの端子１２から電力を入力している。
【００３１】
次に、本実施形態の基板保持装置１の製造方法について説明する。
【００３２】
まず、基材形成工程として、発熱抵抗体となる所定のパターンに形成されたモリブデン製のメッシュからなる電極３〜５を窒化アルミニウム粉末原料中に埋設し、１８００℃で円盤状のセラミックス成形体をホットプレス焼成する焼成工程を経て、第１穴部６及び第２穴部８を有するセラミックス焼結体からなる基材２を形成する。第１穴部６及び第２穴部８は、焼成工程の前にセラミックス成形体に形成してもよく、又は焼成工程後に、セラミックス焼結体に形成してもよい。
【００３３】
焼成工程においては、端子位置に電極と一体化したタングステン製の円板体を埋設しておく。円板体を埋設しておくことにより、焼成工程後に穴開け加工するときに電極を突き抜けてしまうことを防止することができる。
【００３４】
そして、基材形成工程の後に（即ち、焼成工程の後に）、第１穴部６に第１接続部材７を挿入し第１接続部材７の両端を夫々第１電極３と第２電極４とにろう材を介して接合して、第１電極３と第２電極４とを電気的に接続する（電極間接続工程）。また、第２穴部８に第２接続部材９を挿入し、第２接続部材９の両端を夫々第１電極３と第３電極５とにろう材を介して接合して、第１電極３と第３電極５とを電気的に接続する（電極間接続工程）。端子１２と第２電極４及び第３電極５とをろう材で接合する場合に、同様に第１接続部材７及び第２接続部材９も同一工程内でろう材を用いて電極３〜５に接合することができ、基板保持装置１の製造作業効率の向上を図ることができる。
【００３５】
本実施形態の基板保持装置１によれば、第２の部分７ｂ，９ｂが電極３〜５に対して裏面２ｂ側に向かい間隔を存しており、第１接続部材７及び第２接続部材９の電気抵抗が第１電極３、第２電極４及び第３電極５の電気抵抗よりも十分に小さいため、第１接続部材７及び第２接続部材９からの意図しない発熱を抑制することができる。また、第１接続部材７及び第２接続部材９が発熱したとしても、発熱の影響が基材２の表面２ａに伝達され難く、更なる基材２の表面２ａの温度分布の均一化を図ることができる。
【００３６】
また、第１電極３と第２電極４とが第１接続部材７によってシャフト１１の外周１１ａよりも外側の領域で接続され、且つ、第１電極３と第３電極５とが第２接続部材９によってシャフト１１の外周よりも外側の領域で接続される。このため、シャフト１１内に第１電極３、第２電極４及び第３電極５の夫々に個別に給電する新たな端子を設ける必要がなく、第１電極３、第２電極４及び第３電極５に給電する端子の数を減らすことができる。また、シャフト１１内で第１電極３と第２電極４、及び第１電極３と第３電極５を接続する必要がなく、シャフト１１が比較的小径であっても第２電極４及び第３電極５に接続される端子１２の空間を十分に確保することができる。
【００３７】
［比較例］
図８は、比較例として、第１電極３’を、第１接続部材７及び第２接続部材９で第２電極４及び第３電極５に接続することなく、シャフト１１の内部まで一部を延ばした延長部３ａ’を設けて構成したものである。この図８に示す比較例の如く第１電極３’を構成した場合には、基材２の表面２ａ側から透視したときに第１電極３’の延長部３ａ’が、第２電極４及び第３電極５の延長部４ａ，５ａと部分的に重なるとともに、延長部３ａ’における基材２の中心側の端部が延長部４ａ，５ａと重ならない。即ち、第１電極３’、第２電極４及び第３電極５の夫々に端子１２が２つずつ接続され、合計６つの端子１２がシャフト１１内に挿通されている。このため、当該重なった部分の基材２の表面２ａの温度が比較的高くなり、表面２ａの温度分布の均一化を図るためには限界がある。また、複数の電極の夫々に接続された端子をシャフト１１内に挿通する必要があるため、シャフト１１の小径化には限界がある。
【００３８】
［その他の実施形態］
上記実施形態においては、３つの電極３，４，５を備える基板保持装置１を用いて説明したが、本発明の基板保持装置の電極は、３つに限らず、一つ又は複数（二つ又は四つ以上）の電極を備えていてもよい。電極が一つの場合には、同一電極内で離隔した部分同士をバイパスさせる個所の接続に接続部材を用いて接続すればよい。
【符号の説明】
【００３９】
１…基板保持装置、２…基材、２ａ…表面、２ｂ…裏面、３…第１電極、４…第２電極、４ａ…延長部、５…第３電極、５ａ…延長部、６…第１穴部、６ａ…縦穴部分、６ｂ…横穴部分、７…第１接続部材、７ａ…第１の部分、７ｂ…第２の部分、８…第２穴部、８ａ…縦穴部分、８ｂ…横穴部分、９…第２接続部材、９ａ…第１の部分、９ｂ…第２の部分、１０…蓋部材、１１…シャフト、１１ａ…外周、１２…端子。
【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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