(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
平面電極が内蔵され、且つ、前記平面電極の厚み方向に貫通する貫通孔が形成されている電極内蔵セラミックス焼結体であって、
前記平面電極には、前記貫通孔の一部を構成する第１の貫通孔、及び前記第１の貫通孔以外の前記厚み方向に貫通する複数の第２の貫通孔が形成されており、前記第２の貫通孔内の部分を介して前記平面電極の法線方向両方向の前記セラミックス焼結体が一体化されており、
前記平面電極は、前記第１の貫通孔を取り囲む領域を少なくとも含む第１の領域と前記第１の領域以外の領域である第２の領域とに区別され、
前記第１の領域における当該平面電極の面積に対する当該第１の領域内に存在する前記第２の貫通孔が占める総面積の割合が、前記第２の領域における当該平面電極の面積に対する当該第２の領域内に存在する前記第２の貫通孔が占める総面積の割合よりも大きいことを特徴とする電極内蔵セラミックス焼結体。
【請求項２】
前記第１の領域は、前記平面電極の外周縁領域を含むことを特徴とする請求項１に記載の電極内蔵セラミックス焼結体。
【請求項３】
前記平面電極に接続された給電端子を備え、
前記第１の領域は、前記平面電極と前記給電端子とが接続される部分を取り囲む領域を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の電極内蔵セラミックス焼結体。
【請求項４】
前記平面電極の厚さは０．１ｍｍを超えることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の電極内蔵セラミックス焼結体。
【請求項５】
平面電極が内蔵され、且つ、前記平面電極の厚み方向に貫通する貫通孔が形成されている電極内蔵セラミックス焼結体の製造方法であって、
前記貫通孔の一部となる第１の貫通孔と、前記第１の貫通孔以外の前記厚み方向に貫通する複数の第２の貫通孔が形成された前記平面電極を用意する工程と、
前記平面電極を間に挟むように複数のセラミックス成形体を前記厚さ方向に重ねる、又は、前記平面電極を一のセラミックス成形体に埋設する工程と、
前記複数のセラミックス成形体又は前記一のセラミックス成形体を前記厚さ方向について加圧しながら焼成する工程と、を含み、
前記平面電極は、前記第１の貫通孔を取り囲む領域を少なくとも含む第１の領域と前記第１の領域以外の領域である第２の領域とに区別され、
前記第１の領域における当該平面電極の面積に対する当該第１の領域内に存在する前記第２の貫通孔が占める総面積の割合が、前記第２の領域における当該平面電極の面積に対する当該第２の領域内に存在する前記第２の貫通孔が占める総面積の割合よりも大きいことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体製造装置に使用される静電チャック電極、ヒータ電極もしくはプラズマ電極、又はこれらの組み合わせ等、一又は複数の電極が内蔵されているセラミックス焼結体及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電極内蔵セラミックス焼結体の製法として、成形体の上に多数の小さな貫通孔を形成した板状のパンチングメタル電極と、他の成形体又は粉末を順に重ねたうえで、当該成形体又は当該成形体及び粉末を当該重ね方向に加圧焼成する手法が提案されている（特許文献１参照）。この手法では、パンチングメタル電極に形成した多数の小さな貫通孔内の部分を介してセラミックス焼結体が一体化される。
【０００３】
パンチングメタル電極に形成した多数の小さな貫通孔内の部分を介してセラミックス焼結体が一体化されるので、セラミックス焼結体の一体化を確実とするために、パンチングメタル電極は左程厚くできず２ｍｍ以下であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−７７９９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、パンチングメタル電極は、平板形状であるため伸縮性に乏しく、反り等の変形が発生し易いという問題があった。
【０００６】
そこで、パンチングメタル電極の厚さを厚くすることが考えられる。しかし、このように厚くすると、セラミックス焼結体の一体化の確実性が劣り、剥離が生じ易くなる。そこで、パンチングメタル電極に形成する多数の小さな貫通孔の孔径を大きくすることが考えられる。しかし、孔径を大きくすると、電極の総面積が減少し、吸着力が低下する。
【０００７】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、電極の総面積を確保したうえで、反り等の変形が生じ難く、且つ剥離の抑制を図り得る電極内蔵セラミックス焼結体及びその製造方法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】
【０００８】
本発明の電極内蔵セラミックス焼結体は、平面電極が内蔵され、且つ、前記平面電極の厚み方向に貫通する貫通孔が形成されている電極内蔵セラミックス焼結体であって、前記平面電極には、前記貫通孔の一部を構成する第１の貫通孔、及び前記第１の貫通孔以外の前記厚み方向に貫通する複数の第２の貫通孔が形成されており、前記第２の貫通孔内の部分を介して前記平面電極の法線方向両方向の前記セラミックス焼結体が一体化されており、前記平面電極は、前記第１の貫通孔を取り囲む領域を少なくとも含む第１の領域と前記第１の領域以外の領域である第２の領域とに区別され、前記第１の領域における当該平面電極の面積に対する当該第１の領域内に存在する前記第２の貫通孔が占める総面積の割合が、前記第２の領域における当該平面電極の面積に対する当該第２の領域内に存在する前記第２の貫通孔が占める総面積の割合よりも大きいことを特徴とする。
【０００９】
本発明の電極内蔵セラミックス焼結体によれば、第２の領域と比較して外部からの応力が作用し易くセラミックス焼結体と平面電極との剥離が生じ易い第１の領域において、第２の領域と比較して第２の貫通孔の占める割合が大きい。これにより、第２の貫通孔の数の増加の抑制を図りながら、セラミックス焼結体の強固な一体化を図ることが可能となる。
【００１０】
本発明の電極内蔵セラミックス焼結体において、前記第１の領域は、前記平面電極の外周縁領域を含むことが好ましい。
【００１１】
この場合、第１の領域に、平面電極の外周縁領域が含まれる。これにより、第２の領域と比較して外部からの応力が作用し易くセラミックス焼結体と平面電極との剥離が生じ易い前記領域においても、第２の領域と比較して第２の貫通孔の占める割合が大きい。これにより、さらに、第２の貫通孔の数の増加の抑制を図りながら、セラミックス焼結体の強固な一体化を図ることが可能となる。
【００１２】
また、本発明の電極内蔵セラミックス焼結体において、前記平面電極に接続された給電端子を備え、前記第１の領域は、前記平面電極と前記給電端子とが接続される部分を取り囲む領域を含むことが好ましい。
【００１３】
この場合、第１の領域に、平面電極と給電端子とが接続される部分を取り囲む領域が含まれる。これにより、第２の領域と比較して外部からの応力が作用し易くセラミックス焼結体と平面電極との剥離が生じ易い前記部分においても、第２の領域と比較して第２の貫通孔の占める割合が大きい。これにより、さらに、第２の貫通孔の数の増加の抑制を図りながら、セラミックス焼結体の強固な一体化を図ることが可能となる。
【００１４】
また、本発明の電極内蔵セラミックス焼結体において、前記平面電極の厚さは０．１ｍｍを超えることが好ましい。
【００１５】
この場合、平面電極の厚さが０．１ｍｍを超えるので、平面電極の厚さが０．１ｍｍ以下の従来の場合と比較して、平面電極に反り等の変形が生じ難い。
【００１６】
本発明の電極内蔵セラミックス焼結体の製造方法は、平面電極が内蔵され、且つ、前記平面電極の厚み方向に貫通する貫通孔が形成されている電極内蔵セラミックス焼結体の製造方法であって、前記貫通孔の一部となる第１の貫通孔と、前記第１の貫通孔以外の前記厚み方向に貫通する複数の第２の貫通孔が形成された前記平面電極を用意する工程と、前記平面電極を間に挟むように複数のセラミックス成形体を前記厚さ方向に重ねる、又は、前記平面電極を一のセラミックス成形体に埋設する工程と、前記複数のセラミックス成形体又は前記一のセラミックス成形体を前記厚さ方向について加圧しながら焼成する工程とを含み、前記平面電極は、前記第１の貫通孔を取り囲む領域を少なくとも含む第１の領域と前記第１の領域以外の領域である第２の領域とに区別され、前記第１の領域における当該平面電極の面積に対する当該第１の領域内に存在する前記第２の貫通孔が占める総面積の割合が、前記第２の領域における当該平面電極の面積に対する当該第２の領域内に存在する前記第２の貫通孔が占める総面積の割合よりも大きいことを特徴とする。
【００１７】
本発明の電極内蔵セラミックス焼結体の製造によれば、本発明の電極内蔵セラミックス焼結体を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態に係る電極内蔵セラミックス焼結体の模式断面図。
【図２】２つの電極を示す上面図。
【図３】本発明の実施形態に係る電極内蔵セラミックス焼結体の製造方法を説明するための模式断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
（電極内蔵セラミックス焼結体の構成）
本発明の実施形態に係る電極内蔵セラミックス焼結体１０について図面を参照して、説明する。
【００２０】
図１を参照して、電極内蔵セラミックス焼結体１０（電極内蔵セラミックス部品）は略円盤状の静電チャックである。セラミックス焼結体１の一対の端面のうち一方が、図示しないウエハが載置される載置面Ｓを構成する。セラミックス焼結体１には、載置面Ｓに対して平行な平面に沿って延在する平板状の電極２が内蔵されている。ここでは、前記平面の法線方向は、上下方向となっている。
【００２１】
セラミックス焼結体１の材質は、例えば、窒化アルミニウム、アルミナ、窒化珪素、酸化イットリウム、イットリウム及びアルミニウムの複合酸化物、酸化マグネシウム、スピネル（ＭｇＡｌ２Ｏ４）又はフッ化物であり、高純度であることが好ましい。
【００２２】
平面電極２は、ここでは、厚さ０．１ｍｍを超える金属箔又は金属板により構成されている。例えば、平面電極２の厚さは、０．１ｍｍを超え０．１６ｍｍ以下であり、より好ましくは０．１１ｍｍ以上０．１３ｍｍ以下である。このように。平面電極２は、厚さ０．１ｍｍを超える金属箔から構成されているので、厚さが０．１ｍｍ以下の金属箔から構成される従来の場合と比較して、平面電極２に反り等の変形が生じ難い。
【００２３】
平面電極２は、金属箔にパンチングが施されたパンチングメタルであってもよく、スクリーン印刷により印刷したものであってもよい。
【００２４】
平面電極２は、後述するセラミックス成形体１１，１２の焼成温度を経験するため、高融点金属が用いられる。例えば、セラミックス焼結体１の材質として窒化アルミニウム、アルミナ又は窒化珪素が用いられる場合、モリブデン、タングステン、又はこれらの合金が平面電極２として用いられる。ただし、平面電極２は、白金、チタン等の金属からなるものであってもよい。
【００２５】
セラミックス焼結体１に内蔵される平面電極２の数は、ここのでは２つであるが、１つであっても、３つ以上であってもよい。各平面電極２は、図２に示すように、略半円形状に形成されている。平面電極２は、電極内蔵セラミックス焼結体１０の使用目的に応じてその形状等が適宜変更されうる。
【００２６】
各平面電極２には、それぞれ給電端子３が接続されている。ここでは、各平面電極２の下面に給電端子３がロウ付けにより接合されている。ただし、平面電極２と給電端子３との接続はこれに限定されない。例えば、平面電極２に図示しない貫通孔が形成されており、この貫通孔の内面に給電端子３の側周面がロウ付けなどにより接合されるものであってもよい。また、他の部材を介して、平面電極２と給電端子３とが間接的に電気的に接続されるものであってもよい。
【００２７】
電極内蔵セラミックス焼結体１０には、前記ウエハを脱離させる際に使用される図示しないリフトピンとの干渉を避けるために、貫通孔４が形成されている。ここでは、貫通孔４は３つであるが、１つ、２つ、又は４つ以上であってもよい。
【００２８】
また、電極内蔵セラミックス焼結体１０は、その周端部に、リフトピンを挿通させるために、図２の平面電極２の周端部の貫通孔２ａに対応する位置に図示しない貫通孔が形成されている。
【００２９】
各平面電極２には、それぞれ、貫通孔４の一部となる第１の貫通孔２ａ、及び第１の貫通孔２ａ以外の多数の第２の貫通孔２ｂが形成されている。ここでは、例えば、第１の貫通孔２ａの孔径は６ｍｍであり、第２の貫通孔２ｂの孔径は１ｍｍである。ただし、孔径はこれらに限定されない。例えば、第２の貫通孔２ｂの孔径は０．５ｍｍ以上５ｍｍ以下であり、より好ましくは１ｍｍ以上２ｍｍ以下である。
【００３０】
平面電極２は、第１の領域Ｒ１と、第１の領域Ｒ１以外の領域である第２の領域Ｒ２とに区別される。
【００３１】
第１の領域Ｒ１は、第１の貫通孔４を取り囲む領域Ｒ１ｂを少なくとも含む。領域Ｒ１ｂは、第１の貫通孔４から距離Ｌ１内の領域である。そして、第１の領域Ｒ１は、平面電極２の外周縁領域である領域Ｒ１ａも含む。領域Ｒ１ａは、平面電極２の外周端から距離Ｌ２内の領域である。さらに、第１の領域Ｒ１は、給電端子３が平面電極２に接続される部分３ａを取り囲む領域Ｒ１ｃも含む。領域Ｒ１ｃは、給電端子３がロウ付け等によって接続される部分３ａの端から距離Ｌ３以内の領域である。
【００３２】
ここで、距離Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３は、全て同じであっても、互いに異なっていてもよい。距離Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３は、例えば、０．５ｍｍ以上５ｍｍ以下であり、より好ましくは１ｍｍ以上３ｍｍ以下である。
【００３３】
第１の領域Ｒ１における第２の貫通孔２ｂ同士の間隔は、第２の領域Ｒ２における第２の貫通孔２ｂ同士の間隔よりも小さくなっている。そして、各第２の貫通孔２ｂは、略同じ内径を有する。よって、第１の領域Ｒ１における平面電極２の面積に対する第１の領域Ｒ１内に存在する第２の貫通孔２ｂが占める総面積の割合は、第２の領域Ｒ２における平面電極２の面積に対する第２の領域内Ｒ２に存在する第２の貫通孔２ｂが占める総面積の割合よりも大きい。
【００３４】
なお、第１の領域Ｒ１は、領域Ｒ１ｂのみからなり、領域Ｒ１ａ及び領域Ｒ１ｃを含まないものであってもよい。また、第１の領域Ｒ１は、領域Ｒ１ｂと、領域Ｒ１ａ又は領域Ｒ１ｃの何れかのみからなるものであってもよい。さらに、第１の領域Ｒ１は、領域Ｒ１ａ，Ｒ１ｂ，Ｒ１ｃ以外の領域、例えば、平面電極２に接続される部分の端面から距離Ｌ３内の領域、平面電極２が露出される部分の端面から距離Ｌ４以内の領域分を含むものであってもよい。
【００３５】
例えば、第２の貫通孔２ｂ同士の間隔は、第１の領域Ｒ１では１ｍｍ以上６ｍｍ以下であり、第２の領域Ｒ２では５ｍｍ以上１２ｍｍ以下である。より好ましくは、第２の貫通孔２ｂ同士の間隔は、第１の領域Ｒ１では２ｍｍ以上５ｍｍ以下であり、第２の領域Ｒ２では５ｍｍ以上８ｍｍ以下である。
【００３６】
また、第１の領域Ｒ１内において、領域Ｒ１ａ，Ｒ１ｂ，Ｒ１ｃのそれぞれにおいて、距離Ｌ、又は第２の貫通孔２ｂ同士の間隔はそれぞれ異なっていてもよい。そして、第１の領域Ｒ１における第２の貫通孔２ｂ同士の間隔が第２の領域Ｒ２における第２の貫通孔２ｂ同士の間隔よりも小さいとは、第１の領域Ｒ１における第２の貫通孔２ｂ同士の最も離れた間隔が第２の領域Ｒ２における第２の貫通孔２ｂ同士の最も近い間隔よりも小さいことを意味する。
【００３７】
第２の貫通孔２ｂ内の部分を介して平面電極２の上下方向に存在するセラミックス焼結体１は一体化されている。
【００３８】
第１の領域Ｒ１は、第２の領域Ｒ２と比較して、外部からの応力が作用しやすく、セラミックス焼結体１と平面電極２との剥離が生じ易い。そこで、第１の領域Ｒ１では、第２の領域Ｒ２と比較して、第２の貫通孔２ｂ同士の間隔を狭くして、すなわち、第２の貫通孔２ｂを密集させることにより、第２の貫通孔２ｂにおける部分を介した平面電極２の上下方向のセラミックス焼結体１の強固な一体化を図ることが可能となる。
【００３９】
（電極内蔵セラミックス焼結体の製造方法）
本発明の実施形態に係る電極内蔵セラミックス焼結体１０の製造方法について図面を参照して、説明する。
【００４０】
まず、平面電極２を作製する。具体的には、厚さが１ｍｍを超える金属箔（金属板）を用意して、図２に示すように、この金属箔をパンチングにより第１の貫通孔２ａ及び第２の貫通孔２ｂを形成しながら、略半円状に打抜く。
【００４１】
図３に示すように、略円盤状のセラミックス成形体１１を用意し、このセラミックス成形体１１の上に平面電極２を載置する。そして、平面電極２の上に略円盤状のセラミックス成形体１２を載置する。セラミックス成形体１１，１２の成形は、一軸プレス、ＣＩＰ、鋳込み又は射出成形等、一般的なセラミックス成形体の成形を行う際に用いられる方法で行えばよい。
【００４２】
そして、平面電極２を挟むように重ねられている２つの成形体１１，１２を、当該重なり方向に加圧しながら焼成する。ここでの加圧焼成は、ホットプレス等、一般的なセラミックス焼結体の加圧焼成を行う際に用いられる方法で行えばよい。
【００４３】
なお、図示しないが、セラミックス成形体１１，１２の一方又は双方に凹部を形成し、この凹部に平面電極２を収容して、セラミックス成形体１１，１２に平面電極２を埋設した状態で、加圧しながら焼成してもよい。
【００４４】
その後、平面電極２の下面に給電端子３の上面を接触させた状態でロウ付けを行う。これにより、図１に示されている電極内蔵セラミックス焼結体１０が得られる。
【００４５】
なお、平面電極２に貫通孔２ａ，２ｂを形成する際にバリが不可避的に発生する。従来、このようなバリは研磨加工により除去されていた。しかし、バリを残したまま、上記で述べたように焼成して、電極内蔵セラミックス焼結体１０を得ることも好ましい。この場合、バリがセラミックス成形体１１に食い込み、平面電極２とセラミックス焼結体１とのさらに強固な一体化を図ることが可能となる。
【００４６】
ただし、バリの存在による電界集中により絶縁破壊が生じることを防止するために、バリが発生した面をセラミックス成形体１１の上面に載置することが好ましい。
【符号の説明】
【００４７】
１…セラミックス焼結体、  ２…平面電極、  ２ａ…第１の貫通孔、  ２ｂ…第２の貫通孔、  ３…給電端子、  ３ａ…平面電極と給電端子とが接続される部分、  ４…貫通孔、  １０…電極内蔵セラミックス焼結体、  １１，１２…セラミックス成形体、  Ｒ１…第１の領域、  Ｒ１ａ，Ｒ１ｂ，Ｒ１ｃ…領域、  Ｒ２…第２の領域、  Ｓ…載置面。
【図１】
0006509138.tif 000002
【図２】
0006509138.tif 000003
【図３】
0006509138.tif 000004