(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミックスを主成分とし内部に層状の電極を有する板状の第１部材と、セラミックスを主成分とし内部に前記電極より厚みが小さい発熱体を有する板状の第２部材と、が接合された構成を有するセラミックスヒータの製造方法において、
前記セラミックスの粉末材料中に、前記電極の形状を有する電極材料を配置し、ホットプレスにて前記第１部材を作製する第１工程と、
複数のセラミックスグリーンシートのうち少なくとも１つに、発熱体となる発熱パターンを形成し、前記複数のセラミックスグリーンシートを積層し焼成して、前記第２部材を作製する第２工程と、
前記第１部材と前記第２部材とを厚み方向に積層して接合する第３工程と、
を有することを特徴とするセラミックスヒータの製造方法。
【請求項２】
前記第３工程では、前記第１部材と前記第２部材とを拡散接合により接合することを特徴とする請求項１に記載のセラミックスヒータの製造方法。
【請求項３】
前記拡散接合の際に、前記第１部材と前記第２部材とに、前記厚み方向に２０ｋｇ／ｃｍ２以上の荷重を加えることを特徴とする請求項２に記載のセラミックスヒータの製造方法。
【請求項４】
前記拡散接合の際に、前記第１部材と前記第２部材とを、１６００℃〜１８００℃の温度範囲に加熱することを特徴とする請求項２又は３に記載のセラミックスヒータの製造方法。
【請求項５】
前記電極の厚みは、５０μｍ以上であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のセラミックスヒータの製造方法。
【請求項６】
前記電極は、ＲＦ電極であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のセラミックスヒータの製造方法。
【請求項７】
前記発熱体は、独立して温度調節が可能な３つ以上の部分発熱体から構成されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のセラミックスヒータの製造方法。
【請求項８】
前記セラミックスヒータは、前記第１部材と前記第２部材とが前記厚み方向に接合された板状の接合体と、該接合体の前記第２部材側の表面に前記厚み方向に沿って立設された筒状の支持部と、を備えたことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のセラミックスヒータの製造方法。
【請求項９】
前記セラミックスヒータは、半導体の製造に用いられる半導体製造用部品であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載のセラミックスヒータの製造方法。
【請求項１０】
前記セラミックスヒータは、プラズマ加工に用いられるプラズマ加工用部品であることを特徴とする請求項９に記載のセラミックスヒータの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば半導体ウェハ等を加熱するためのセラミックスヒータの製造方法に関する。例えば、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition：化学的気相成長法）、ＰＶＤ（Physical Vapor Deposition（物理的気相成長法）、ＡＬＤ（Atomic Layer Deposition：原子層堆積法）等によって加工を行う場合に利用できるセラミックスヒータの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体製造装置では、半導体ウェハ（例えばシリコンウェハ）に対し、ＣＶＤ等の方法（例えばプラズマＣＶＤ）を用いて、シランガス等の原料ガスから半導体薄膜を形成する工程が行われる。そのため、半導体製造装置は、半導体薄膜を形成する際にその基板となる半導体ウェハを加熱する加熱装置を備えている。
【０００３】
この加熱装置としては、例えば、半導体ウェハ（被加熱物）を載置する載置面を有するプレート状（板状）の保持部と、その保持部を支持する中空の円筒状の支持部とを備えたセラミックスヒータが知られている。
【０００４】
また、保持部の内部には、半導体ウェハを加熱するための発熱体が設けられており、支持部内には、保持部の発熱体に接続された金属製のヒータ端子が配設されている（特許文献１参照）。
【０００５】
さらに、例えばプラズマＣＶＤに用いるセラミックスヒータには、発熱体に加えて、発熱体と載置面との間に、高周波を発生させる電極（いわゆるＲＦ電極）が設けられる。
なお、プラズマＣＶＤに用いる電極は、高出力にてプラズマを発生させる場合に電極が異常発熱することを防止するために、例えば５０μｍ以上の十分な厚みにすることが望ましいとされている。
【０００６】
また、一般的なセラミックスヒータを製造する場合において、保持部を製造する方法としては、セラミックスグリーンシートを積層して焼成する方法（シート積層法）や、セラミックスの粉末材料をホットプレスする方法（ホットプレス法）などが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−２９６２５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上述した従来技術では、保持部の内部に発熱体や電極を好適に形成することは容易ではなかった。
例えばシート積層法を用いて、電極材料であるペーストを印刷したセラミックスグリーンシートを積層して保持部を作製する場合には、焼成時の収縮を考慮して、ペーストの印刷厚みを焼成後の厚みの１．２〜１．５倍にする必要がある。しかし、そのようにペーストの厚みを大きくすると、他のセラミックスグリーンシートと積層した場合に、印刷部分の端部にて段差が生じてしまい、シート同士を隙間無く積層することが困難である。
【０００９】
また、セラミックスグリーンシートの積層体に溝を設け、その溝の中にペーストを埋める手法も考えられるが、その場合でも、焼成時の収縮挙動を同一にすることはできないので、焼成時に剥離、割れ、反り等が発生することがある。
【００１０】
一方、ホットプレス法で保持部を作製する場合には、電極を箔やメッシュを利用して厚くすることは可能であるが、保持部の均熱性を高めるために発熱体を精度良く形成することは容易ではない。
【００１１】
つまり、半導体ウェハの加工を好適に行うためには、保持部の表面温度を精度良く制御する必要があるので、近年では、保持部に複数の線状の発熱体を精密なパターンで形成するが、ホットプレス法では、精密な形状の発熱体を形成することは容易ではない。
【００１２】
このように、従来の方法では、厚みのある電極と精密な形状の発熱体とを有する保持部を備えたセラミックスヒータを製造することは容易ではなかった。
本発明は、かかる背景に鑑みてなされたものであり、厚みのある電極と精密な形状の発熱体とを備えたセラミックスヒータを容易に製造できるセラミックスヒータの製造方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
（１）本発明の第１局面は、セラミックスを主成分とし内部に層状の電極を有する板状の第１部材と、セラミックスを主成分とし内部に前記電極より厚みが小さい発熱体を有する板状の第２部材と、が接合された構成を有するセラミックスヒータの製造方法において、前記セラミックスの粉末材料中に、前記電極の形状を有する電極材料を配置し、ホットプレスにて前記第１部材を作製する第１工程と、複数のセラミックスグリーンシートのうち少なくとも１つに、発熱体となる発熱パターンを形成し、前記複数のセラミックスグリーンシートを積層し焼成して、前記第２部材を作製する第２工程と、前記第１部材と前記第２部材とを厚み方向に積層して接合する第３工程と、を有する。
【００１４】
本第１局面では、厚みのある電極を形成するために、第１工程にて、セラミックスの粉末材料中に、電極の形状を有する電極材料を配置し、ホットプレスにて第１部材を作製する。
【００１５】
また、精密な形状の発熱体を形成するために、第２工程では、複数のセラミックスグリーンシートのうち少なくとも１つに、発熱体となる発熱パターンを形成し、複数のセラミックスグリーンシートを積層し焼成して（即ち未焼成の発熱パターンとセラミックスグリーンシートとを同時に焼成して）、第２部材を作製する。
【００１６】
そして、第３工程にて、第１部材と第２部材とを厚み方向に積層して接合する。即ち、第１部材と第２部材とを接合した接合体を作製する。
このような第１〜第３工程により、厚みのある電極と精密な形状の発熱体とを備えたセラミックスヒータを容易に製造することができる。よって、例えば、高出力に耐えられる電極を備えるとともに、平面方向における温度分布の均一性に優れたセラミックスヒータを容易に製造することができる。
【００１７】
以下、この点について詳しく説明する。
仮に、厚みのある電極を有する第１部材を製造するために、厚みのある電極形状の材料をセラミックスグリーンシートの間に配置する場合には、セラミックスグリーンシートの間に電極の端部による大きな段差が生じてしまい、隙間無く積層することは容易ではない。しかし、上述したホットプレス法を用いる場合には、電極の周囲にそのような隙間が生じにくいので、厚みのある電極を内部に備えた好適な第１部材を容易に作製することができる。
【００１８】
また、仮に、発熱体を有する第２部材を製造するために、箔やメッシュのような特定の形状を有する（固体の）材料を粉末材料中に配置してホットプレスする場合には、発熱体の線幅や細くすることや配線間を狭くすることが容易ではない。しかし、上述したシート積層法を用いる場合には、精密なパターンの発熱体を備えた第２部材を容易に作製することができる。
【００１９】
（２）本発明の第２局面では、前記第３工程にて、前記第１部材と前記第２部材とを拡散接合により接合する。
本第２局面では、第１部材と第２部材とを拡散接合により接合するので、接合剤を用いた場合に生じやすい不具合を抑制できる。つまり、接合剤の偏在等による接合欠陥の発生や、接合剤の偏在等による不均熱性（平面における不均熱性）や、接合剤による汚染等を低減することができる。
【００２０】
（３）本発明の第３局面では、前記拡散接合の際に、前記第１部材と前記第２部材とに、前記厚み方向（即ち接合する方向）に２０ｋｇ／ｃｍ２以上の荷重を加える。
本第３局面では、拡散接合の際に十分な荷重を加えることによって、接合面に隙間が生じにくく、好適に拡散接合を行うことができる。よって、高い接合性（接合強度）を確保できる。なお、前記荷重としては、実用上において、より好ましくは、４０ｋｇ／ｃｍ２以上８０ｋｇ／ｃｍ２以下を採用できる。
【００２１】
（４）本発明の第４局面では、前記拡散接合の際に、前記第１部材と前記第２部材とを、１６００℃〜１８００℃の温度範囲に加熱する。
本第４局面では、拡散接合の際に十分な温度に加熱することによって、好適に拡散接合を行うことができる。よって、高い接合性（接合強度）等を確保できる。
【００２２】
詳しくは、前記温度が１６００℃以上では、セラミックス（例えば主成分である窒化アルミニウムやその他の粒界相）における相互拡散が発生し易く、接合面に隙間が生じにくい。一方、１８００℃以下では、部材の変形が生じにくく、高い寸法精度を確保し易い。
【００２３】
（５）本発明の第５局面では、前記電極の厚みは、５０μｍ以上である。
本第５局面では、十分な厚みの電極を形成できる。従って、ＲＦ電極等として用いた場合に、高出力でも十分に耐えられる（即ち劣化が少ない）という利点がある。
【００２４】
つまり、電極の厚みを５０μｍ以上とすることにより、電極の低抵抗化を図ることができるので、例えば高出力のプラズマ加工を行う際に、電極が異常発熱することを抑制できる。
【００２５】
また、電極の厚みが５０μｍ以上のように厚い場合には、前記シート積層法では、上述のように積層した部分に電極の端部による段差ができ易いが、前記ホットプレスによって第１部材を作製する場合には、段差が生じにくいので、隙間の少ない第１部材を好適に作製することができる。
【００２６】
なお、この電極の厚みとしては、例えば５００μｍ以下が挙げられる。電極の厚みを５００μｍ以下とすることにより、ホットプレスによって第１部材を作製する際の圧力によって、電極にクラックが発生するリスクを低減することができる。
【００２７】
（６）本発明の第６局面では、前記電極は、ＲＦ電極である。
本第６局面は、形成される電極の好適な用途を例示している。なお、ＲＦ電極とは、周知のように、プラズマ加工等を行う場合に、高周波が印加される高周波電極である。
【００２８】
（７）本発明の第７局面では、前記発熱体は、独立して温度調節が可能な３つ以上の部分発熱体から構成されている。
本第７局面は、発熱体の構成の好適な具体例を示している。このように、発熱体が多数の部分発熱体から構成されている場合には、第２部材（従って第１部材と第２部材とを接合した接合体）の平面方向における温度分布を緻密に制御できるので、温度均一性を向上できる。
【００２９】
また、多数の部分発熱体を形成する場合には、多数の部分発熱体と電力供給用の端子とを接続する内部配線層が形成されるが、前記シート積層法の場合は、容易に内部配線層を形成できる。
【００３０】
さらに、各部分発熱体と接続される内部配線層を形成する場合でも、前記シート積層法によれば、ホットプレスに比べて第２部材（従って接合体）の厚みを低減できるので、その重量も低減できる。
【００３１】
しかも、例えばＣＶＤ等に用いられるセラミックスヒータは、接合体に同軸に筒状の支持部が固定されるものがあるが、その場合には、接合体の厚みが薄くその重量が小さいと取り扱いが容易であり、しかも接合体と支持部との接合部分が破損し難いという利点がある。
【００３２】
（８）本発明の第８局面では、前記セラミックスヒータは、前記第１部材と前記第２部材とが前記厚み方向に接合された板状の接合体と、該接合体の前記第２部材側の表面に前記厚み方向に沿って立設された筒状の支持部と、を備えている。
【００３３】
本第８局面は、好適なセラミックスヒータの構成を例示している。
（９）本発明の第９局面では、前記セラミックスヒータは、半導体の製造に用いられる半導体製造用部品である。
【００３４】
本第９局面は、セラミックスヒータの好ましい用途を例示している。
（１０）本発明の第１０局面では、前記セラミックスヒータは、プラズマ加工に用いられるプラズマ加工用部品である。
【００３５】
本第１０局面は、セラミックスヒータの好ましい用途を例示している。
＜以下に、本発明の各構成について説明する＞
・第１部材や第２部材に含まれるセラミックスとしては、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム、窒化イットリウム等を主成分（セラミックス中で５０質量％以上）とする材料が挙げられる。
【００３６】
また、前記主成分以外に、例えば希土類化合物を添加することもできる。
この希土類化合物としては、希土類元素の化合物、例えばイットリウム（Ｙ）、ランタン（Ｌａ）、イッテルビウム（Ｙｂ）、セリウム（Ｃｅ）の化合物（例えばフッ化物、硝酸塩や塩化物）が挙げられる。詳しくは、Ｙ化合物としては、Ｙ２Ｏ３、Ｌａ化合物としては、Ｌａ２Ｏ３、Ｙｂ化合物としては、Ｙｂ２Ｏ３、Ｃｅ化合物としては、ＣｅＯ２、及び、これらとＡｌ２Ｏ３との複合酸化物が挙げられる。
【００３７】
なお、Ｙ、Ｌａ、Ｙｂ、Ｃｅのフッ化物や塩化物の融点は、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）の融点よりは高いので、耐プラズマ性や耐腐食性が高いと考えられる。
・第１部材や第２部材において、「セラミックスを主成分とする」とは、セラミックスヒータの材料（第１部材及び第２部材の材料）のうち、セラミックスの材料が５０質量％以上であることを意味している。
【００３８】
・電極は、例えば吸着用電極やＲＦ電極のように、電源（電力供給源）に接続されて電力が供給される電極（電圧が印加される電極）であり、この電極の構成としては、箔やメッシュ等のようなフィルム状や板状の構造が挙げられる。この電極の材料としては、タングステン、モリブデン等が挙げられる。
【００３９】
電極の厚みは、５０μｍ以上が高出力における耐久性等の点で好ましいが、５０〜５００μｍの範囲のものを採用できる。
・発熱体は通電により発熱する部材であり、発熱体の材料としては、タングステン、タングステンカーバイド、モリブデン、モリブデンカーバイド、タンタル、白金等が挙げられる。
【００４０】
発熱体の厚みとしては、５〜３０μｍの範囲を採用できる。発熱体が線状である場合には、その平面視（厚み方向から見た場合）での幅（線幅）としては、０．５〜３ｍｍの範囲を採用できる。
【００４１】
・発熱パターンとは、セラミックスグリーンシートに配置された発熱体の材料（例えばペースト状の材料）からなるパターン（未焼成の層）であり、焼成後に発熱体となるものである。なお、発熱パターンは、例えばペースト状の材料を用いて印刷や塗布等によって形成できる。
【００４２】
・セラミックスグリーンシートとは、焼成して第２部材（焼結体）とする前に、セラミックスを主成分とする材料から形成された未焼成のセラミックシート（セラミックス生シート）のことを示している。
【００４３】
・焼成条件としては、焼成温度（例えば１４００〜１９００℃）、焼成雰囲気（例えば大気、窒素）が挙げられる。
・第１部材、第２部材、第１部材と第２部材との接合体は、板状の部材であり、例えば、厚み方向の一方の側に第１主面を備えるとともに他方の側に第２主面を備え、自身の径方向における外周側を囲むように、第１主面と第２主面とを接続する側面を備えているものが挙げられる。
【００４４】
・支持部としては、例えば円筒形状の筒状体や柱状の部材が挙げられる。
・ホットプレスとは、周知のように、原料粉末や中間成形体を加圧しながら焼結する方法である。
【００４５】
・拡散接合とは、周知のように、金属やセラミックスなど異材や同材を原子レベルで接ぎ合わせる（接合）技術である。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】第１実施形態のセラミックスヒータを示す斜視図である。
【図２】第１実施形態のセラミックスヒータを軸線方向に沿って破断した状態を示す断面図である。
【図３】（ａ）は第１部材におけるＲＦ電極の形状を示す平面図、（ｂ）は第２部材における発熱体の形状を示す平面図である。
【図４】セラミックスヒータの製造方法を示し、（ａ）はシート積層法による第２部材の作製方法を示す説明図、（ｂ）はホットプレス法による第１部材の作製方法を示す説明図である。
【図５】セラミックスヒータの製造方法を示し、（ａ）は第１部材と第２部材との拡散接合の方法を示す説明図、（ｂ）は支持部の作製方法を示す説明図、（ｃ）は保持部と支持部との接合方法を示す説明図である。
【図６】第２実施形態のセラミックスヒータを軸線方向に沿って破断した状態を示す断面図である。
【図７】第２実施形態の第２部材における発熱体の形状を示す平面図である。
【図８】第３実施形態のセラミックスヒータを軸線方向に沿って破断した状態を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４７】
以下に、本発明の実施形態のセラミックスヒータの製造方法を説明する。
［１．第１実施形態］
［１−１．構成］
まず、第１実施形態のセラミックスヒータの製造方法によって製造されるセラミックスヒータの構成について説明する。
【００４８】
ここでは、セラミックスヒータとして、半導体（例えば半導体ウェハ）の製造に用いられる半導体製造用部品、具体的にはプラズマ加工に用いられるプラズマ加工用部品を例に挙げる。詳しくは、ＣＶＤ（プラズマＣＶＤ）を実施する際に使用される加熱装置であるセラミックスヒータを例に挙げて説明する。
【００４９】
図１に示す様に、第１実施形態のセラミックスヒータ１は、ＣＶＤによって半導体ウェハ３を加工する際に、半導体ウェハ３を収容したチャンバー（図示せず）内に配置されるものであり、半導体ウェハ３を載置（搭載）して加熱する装置である。なお、セラミックスヒータ１の半導体ウェハ３の搭載面の構造等は簡易化してある（以下同様）。
【００５０】
このセラミックスヒータ１は、円盤形状（板状）の接合体である保持部５と円筒形状の支持部（支持体）７とを備えており、支持部７は、保持部５の後端側（図１の下側である第２主面１１側）にて、保持部５と同軸に接合されている。この保持部５と支持部７とは、主として、窒化アルミニウムを主成分とし、例えばイットリア等の希土類化合物を含む窒化アルミニウム焼結体から形成されている。
【００５１】
以下、各構成について説明する。なお、以下では、図１の上方をセラミックスヒータ１の先端側と称し、図１の下方を後端側と称する。
＜保持部５＞
図２に示すように、保持部５は、先端側に半導体ウェハ３を搭載する搭載面である第１主面９を有するとともに、後端側に第２主面１１を有しており、第１主面９の外周と第２主面１１との外周をつなぐように円筒状の側面１３を有している。
【００５２】
この保持部５は、先端側の円盤形状の基板である第１部材１５と後端側の円盤形状の基板である第２部材１７とが同軸に接合された接合体である。
第１部材１５は、一方の側（図２の上側）に平坦な表面（第１主面１９）を有し、他方の側（図２の下側）に平坦な表面（第２主面２１）を有する。
【００５３】
同様に、第２部材１７は、一方の側に平坦な表面（第１主面２３）を有し、他方の側に平坦な表面（第２主面２５）を有する。
従って、保持部５は、第１部材１５の第２主面２１と第２部材１７の第１主面２３とが拡散接合によって接合された接合体である。
【００５４】
第１部材１５の内部には、平面方向に広がるように、例えば平面視で（即ち図１の上下方向から見て）円盤形状のＲＦ電極２７（図３（ａ）の斜線部分参照）が、第１部材１５と同軸に配置されている。
【００５５】
このＲＦ電極２７は、例えばタングステン又はモリブデンからなり、その厚みは５０μｍ〜２００μｍの範囲内の例えば１００μｍである。
一方、第２部材１７の内部には、平面方向に広がるように、例えば平面視で渦巻き形状の発熱体２９（図３（ｂ）参照）が配置されている。
【００５６】
この発熱体２９は、例えばタングステンからなり、その厚みは例えば２０μｍであり、その線幅は例えば１ｍｍである。
なお、第２部材１７の内部には、発熱体２９と電気的に接続するビア３１が設けられており、このビア３１は第２部材１７の第２主面２５に形成された受電電極（電極パッド）３３に電気的に接続されている。
【００５７】
また、保持部５の第２主面１１側には、第２主面１１からＲＦ電極２７に到る第１孔部３５と第２主面１１から保持部５の内部に到る第２孔部３７が設けられている。第１孔部３５には、ＲＦ電極２７に電力を供給するＲＦ端子（電極端子）３９が配置され、第２孔部３７には、温度を検出する熱電対４１が配置されている。
【００５８】
さらに、保持部５の第２主面１１（即ち第２部材１７の第２主面２５）に設けられた一対の電極パッド３３には、発熱体２９に電力を供給する一対のヒータ端子４７が接続されている。
【００５９】
なお、保持部５の内部には、表面等に開口するガス流路４３（図１参照）が形成されている。このガス流路４３は、例えばパージガス（即ち半導体ウェハ３の加工中に半導体ウェハ３が第１主面９に接合しないように供給されるガス）等のガスが流される流路である。
【００６０】
＜支持部７＞
図２に示すように、支持部７は、例えば窒化アルミニウムを主成分とする材料からなる窒化アルミニウム焼結体であり、上述したように、保持部５の後端側（即ち第２主面１１）に同軸に接合されている円筒形状の部材である。
【００６１】
なお、保持部５と支持部７とは、例えば拡散接合によって接合されるが、それ以外に、例えばロウ付け等の方法によって接合されていてもよい。
なお、支持部７の中心孔４５には、上述したＲＦ端子３９、熱電対４１、一対のヒータ端子４７の後端側が配置されている。
【００６２】
［１−２．製造方法］
次に、セラミックスヒータ１の製造方法について説明する。
＜シート積層法による第２部材１７の作製方法＞
最初に、図４（ａ）に示すように、シート積層法による第２部材１７の作製方法（第２工程）について説明する。
【００６３】
まず、窒化アルミニウム粉末１００重量部に、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）粉末１重量部とアクリル系バインダ２０重量部と、分散剤及び可塑剤を適量加えた混合物に、トルエン等の有機溶剤を加え、ボールミルにて２４時間混合し、グリーンシート用スラリーを作製した。
【００６４】
このスラリーを用いて、キャスティング装置で、スラリーをシート状に成形し、乾燥させてグリーンシート（セラミックスグリーンシート）５１を作製した。
また、タングステンやモリブデン等の粉末と、窒化アルミニウム粉末と、アクリル系バインダと、テルピネオール等の有機溶剤を混合したメタライズペースト（金属ペースト）５３を作製した。
【００６５】
そして、このメタライズペースト５３を用いて、所定の（発熱体２９を設ける）グリーンシート５１上に、メタライズ層である発熱体２９となる発熱パターン５５を印刷する。また、所定の（ビア３１を設ける）グリーンシート５１には、ビア３１となる貫通孔（図示せず）を設け、その貫通孔にメタライズペースト５３を充填する。さらに、所定の（第１孔部３５や第２孔部３７を設ける）グリーンシート５１には、第１孔部３５や第２孔部３７となる貫通孔５７を形成する。
【００６６】
なお、ガス流路４３となる部分（図示せず）については、グリーンシート５１の対応する箇所に、溝や空間や貫通孔等を形成しておけばよい。
次に、これらのグリーンシート５１を複数枚（例えば２０枚）圧着し、必要に応じて外周を切断して、厚み約８ｍｍの（第２部材１７となる）グリーンシート積層体（図示せず）を作製した。
【００６７】
次に、マシニングによって、グリーンシート積層体の周囲を切削加工して、円盤形状の成形体５９を作製した。
次に、前記成形体５９を、窒素中で例えば５５０℃で１２時間脱脂し、脱脂体（図示せず）を作製した。
【００６８】
次に、前記脱脂体を、カーボン炉６１の窒化アルミニウムさや内に入れ、窒素中にて常圧（大気圧）にて、例えば１９００℃で４時間焼成し、焼成体（焼結体）６３を作製した。
【００６９】
次に、前記焼成体６３の表面を加工（研磨）して、目的とする寸法（例えば直径３３０ｍｍ×厚み５ｍｍ）の第２部材１７を作製した。
なお、接合する面（第２部材１７の第１主面２３）はラッピング加工を行い、表面粗さはＲａで０．２μｍ以下とし、平面度は５μｍ以下とした。
【００７０】
その後、第２部材１７に対して、ＲＦ端子３９と熱電対４１を通すための貫通穴（即ち第１孔部３５と第２孔部３７の一部となる貫通孔：図示せず）を形成した。
＜ホットプレス法による第１部材１５の作製方法＞
次に、図４（ｂ）に示すように、ホットプレス法による第１部材１５の作製方法（第１工程）について説明する。
【００７１】
まず、窒化アルミニウム粉末１００重量部に、酸化イットリウム粉末１重量部を準備し、溶媒としてイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）、所定量の分散剤およびバインダを添加し、これをボールミルにて混合した。混合物はスプレードライ乾燥して顆粒化した。これにより、粉末の流動性を向上できる。そして、その顆粒を脱脂し、（顆粒状の）原料粉末６５を作製した。
【００７２】
なお、この組成の場合、原料の焼結助剤が少なく、さらに焼結阻害物質が添加されているため、焼結しづらい。そのため、顆粒化して粉末のパッキングを上げることが有効である。
【００７３】
次に、作製された原料粉末６５をカーボン製のダイス（ホットプレス用のカーボン治具）６７に充填し、ＲＦ電極２７を設置した後、原料粉末６５を追加してＲＦ電極２７を埋設した。
【００７４】
その後、カーボン治具６７内に上パンチ６９を配置し、焼成炉７１内にて、ホットプレス焼成した。ホットプレス焼成では、７０Ｋｇ／ｃｍ２の圧力（荷重）をかけ、窒素雰囲気の下で、１８００℃で２時間行い、円板状の焼成体７３を作製した。
【００７５】
次に、ＲＦ端子３９と熱電対４１を挿入するための止め穴加工を行った。即ち、第１孔部３５と第２孔部３７の先端側を形成した。
次に、焼成体７３の表面を加工（研磨）して、目的とする寸法（例えば直径３３０ｍｍ×厚み１０ｍｍ）の第１部材１５を作製した。
【００７６】
なお、接合する面（第１部材１５の第２主面２１）はラッピング加工を行い、表面粗さはＲａで０．２μｍ以下とし、その平面度は５μｍ以下とした。
＜拡散接合による第１部材１５と第２部材１７との接合方法＞
次に、図５（ａ）に示すように、拡散接合による第１部材１５と第２部材１７との接合方法（第３工程）について説明する。
【００７７】
円盤状の第１部材１５の第２主面２１と円盤状の第２部材１７の第１主面２３とを重ね合わせて、カーボン治具７５内に配置し、その上に上パンチ７７を配置した。
そして、それらを加熱炉７９中に配置し、上下方向（図２における上下方向）に荷重をかけて加熱することにより拡散接合した。詳しくは、真空中または減圧した窒素ガス中で、温度１６００〜１８５０℃、圧力０．５〜１０ＭＰａの条件で、例えば１６００℃、１ＭＰａの条件で拡散接合した。これによって、円盤状の保持部５を得た。
【００７８】
なお、その後、保持部５の研磨仕上げを行った。
また、保持部５の第２主面１１には、電極パッド３３を形成した。
＜支持部７の作製方法＞
次に、図５（ｂ）に示すように、支持部７の作製方法について説明する。
【００７９】
まず、窒化アルミニウム粉末１００重量部に、酸化イットリウム粉末１重量部、バインダとしてポリビニルアルコール（ＰＶＡ）３重量部と、分散剤と可塑剤を適量加えた混合物に、メタノール等の有機溶剤を加え、ボールミルにて１５時間混合して、スラリーを作製した。
【００８０】
次に、前記スラリーを用いてスプレードライヤーで作製した顆粒粉（原料粉末）８１を、円柱形状の中子８３を配置したカップ形状のゴム型８５内に充填し蓋８７を閉めた。そして、２００ＭＰａの圧力で、冷間静水圧プレスして成形体（図示せず）を得た。
【００８１】
なお、成形体の軸中心の円柱状の空隙（中心孔４５に対応する空隙）は、中子８３により形成するが、成形後のマシニングによる加工で形成しても良い。また焼成後のマシニング加工で形成しても良い。
【００８２】
次に、前記成形体を垂直に立てて、空気中にて５５０℃で脱脂し、その後、脱脂体８９を窒素ガス雰囲気の焼成炉９１内に吊り下げて、１８００℃で５時間焼成して、例えば外径６０ｍｍ×内径４０ｍｍ×長さ２００ｍｍの焼成体である支持部７を得た。
【００８３】
なお、その後、支持部７の研磨仕上げを行った。
＜保持部５と支持部７との接合方法＞
次に、図５（ｃ）に示すように、保持部５と支持部７との接合方法について説明する。
【００８４】
まず、円盤状の保持部５の接合面（即ち第２主面１１）にラッピング加工を行い、表面粗さＲａを１μｍ以下とし、接合箇所の平面度を５μｍ以下となるようにした。一方、支持部７の接合面（軸方向の一端面）も同様にラッピング加工を行った。
【００８５】
次に、保持部５の第２主面１１と支持部７の一端面とを軸中心を一致させて重ね合わせ、加熱炉９３内にて、上下方向（図２における上下方向）に荷重をかけて加熱することにより拡散接合した。
【００８６】
詳しくは、真空中、または減圧した窒素ガス、アルゴンガス等の不活性ガス中で、温度１４００〜１８５０℃、圧力０．５〜１０ＭＰａの条件で、例えば１４５０℃、１ＭＰａの条件で拡散接合した。
【００８７】
その後、電極パッド３３に、棒状のヒータ端子４７を銀ロウ等によってろう付けした。同様に、第１孔部３５内にてＲＦ電極２７にＲＦ端子３９をろう付けした。また、第２孔部３７に熱電対４１を配置した。
【００８８】
これにより、セラミックスヒータ１を得た。
［１−３、効果］
次に、第１実施形態の効果について説明する。
【００８９】
・第１実施形態では、例えば５０μｍ以上の厚みのあるＲＦ電極２７を形成するために、セラミックスの粉末材料中に、ＲＦ電極２７の形状を有する電極材料を配置し、ホットプレス法にて第１部材１５を作製する。
【００９０】
なお、ＲＦ電極２７の厚みが５０μｍ以上のように厚い場合には、ホットプレスによって第１部材１５を作製すると、ＲＦ電極２７の端部に段差が生じにくいので、欠陥のない第１部材１５を好適に作製することができる。
【００９１】
また、精密な形状の発熱体２９を形成するために、複数のセラミックスグリーンシート５１のうち少なくとも１つに、発熱体２９となる発熱パターン５５を形成し、複数のセラミックスグリーンシート５１を積層し焼成して（即ち発熱パターン５５とセラミックスグリーンシート５１とを同時に焼成して）、第２部材１７を作製する。
【００９２】
そして、第１部材１５と第２部材１７とを厚み方向に積層して接合する。即ち、第１部材１５と第２部材１７とを接合した保持部５を作製する。
このような製造方法によって、厚みのあるＲＦ電極２７と精密な形状の発熱体２９とを備えたセラミックスヒータ１を容易に製造することができる。よって、例えば、高出力に耐えられるＲＦ電極２７を備えるとともに、保持部５の平面方向における温度分布の均一性に優れたセラミックスヒータ１を容易に製造することができる。
【００９３】
・第１実施形態では、第１部材１５と第２部材１７とを拡散接合により接合するので、上述した接合剤を用いた場合に生じやすい不具合を抑制できる。
・第１実施形態では、拡散接合の際に、第１部材１５と第２部材１７とに、厚み方向に２０ｋｇ／ｃｍ２以上の荷重を加える。つまり、拡散接合の際に十分な荷重を加える。また、拡散接合の際に、第１部材１５と第２部材１７とを、１６００℃〜１８００℃の温度範囲に加熱する。つまり、拡散接合の際に十分な温度に加熱する。よって、高い接合性（接合強度）等を確保できる。
【００９４】
・第１実施形態では、ＲＦ電極２７の厚みは、５０μｍ以上であるので、高い電力が印加された場合でも、異常発熱を抑制でき、劣化が少ないという利点がある。
［２．第２実施形態］
次に、第２実施形態について説明するが、前記第１実施形態と同様な内容に説明は省略又は簡略化する。
【００９５】
第２実施形態のセラミックスヒータは、発熱体として複数（例えば３個）の部分発熱体を備えたものである。以下、詳細に説明する。
図６に示すように、第２実施形態のセラミックスヒータ１０１は、第１実施形態と同様に、保持部１０３と支持部１０５とが接合されるとともに、保持部１０３は第１部材１０７と第２部材１０９とが接合されたものであるが、第２部材１０９の構成が、第１実施形態とは異なる。
【００９６】
つまり、第２部材１０９は、３つの部分発熱体（即ち第１、第２、第３部分発熱体）１１１、１１３、１１５からなる発熱体１１７を備えている。
詳しくは、第１部分発熱体１１１、第２部分発熱体１１３、第３部分発熱体１１５は、第１部材１０７側（図６上端側）から下端側に向かって、厚み方向において異なる位置に順番に配置されている。
【００９７】
しかも、図７に示すように、平面視で、中心に近い側から、第１部分発熱体１１１、第２部分発熱体１１３、第３部分発熱体１１５の順に配置されている。
これらの第１〜第３部分発熱体１１１〜１１５には、各一対のヒータ端子１１９が、それぞれビア１２１や平面方向に伸びる内部配線層１２３等を介して電気的に接続されており、それぞれ独自に温度制御が可能である。
【００９８】
なお、内部配線層１２３を形成する場合には、第２部材１０９を製造する際のセラミックスグリーンシートに対し、内部配線層１２３の位置にその配線用のパターンを形成しておき、前記第１実施形態と同様に積層すればよい。
【００９９】
第２実施形態では、前記第１実施形態と同様な効果を奏する。
特に第２実施形態では、発熱体１１７は、独立して温度調節が可能な３つ以上の部分発熱体１１１〜１１５から構成されている。このように、発熱体１１７が多数の部分発熱体１１１〜１１５から構成されている場合には、第２部材１０９（従って保持部１０３）の平面方向における温度分布を緻密に制御できるので、温度均一性を向上できる。
【０１００】
また、多数の部分発熱体１１１〜１１５を形成する場合には、多数の部分発熱体１１１〜１１５と電力供給用のヒータ端子１１９等とを接続する内部配線層１２３が形成されるが、シート積層法の場合は、容易に内部配線層１２３を形成できる。
【０１０１】
さらに、各部分発熱体１１１〜１１５と接続される内部配線層１２３を形成する場合には、シート積層法によれば、ホットプレス法に比べて第２部材１０９（従って保持部１０３）の厚みを低減できるので、その重量も低減できる。
【０１０２】
しかも、保持部１０３には、同軸に筒状の支持部１０５が接合されるが、その場合には、保持部１０３の厚みが薄くその重量が小さいと取り扱いが容易であり、また保持部１０３と支持部１０５との接合部分が破損し難いという利点がある。
【０１０３】
［３．第３実施形態］
次に、第３実施形態について説明するが、前記第１実施形態と同様な内容に説明は省略又は簡略化する。
【０１０４】
第３実施形態のセラミックスヒータは、静電チャックとして用いられるものである。
図８に示すように、第３実施形態のセラミックスヒータ１３１は、第１実施形態と同様に、第１部材１３３と第２部材１３５が接合された保持部１３７を備えている。
【０１０５】
このうち、第１部材１３３には、周知の吸着用電極１３９を備えるとともに、第２部材１３５には、第１実施形態と同様な発熱体１４１を備えている。
なお、第２部材１３５の第２主面１４３には、支持部ではなく、円盤形状の金属製のベース部材１４５が接合剤によって接合されている。
【０１０６】
第３実施形態では、第１実施形態と同様な効果を奏する。
［４．実験例］
次に、上述したセラミックスヒータに関する効果を確認した実験例について説明する。
【０１０７】
本実験例では、下記表１に示す条件で、セラミックスヒータの試料として、第１実施形態の保持部の試料（本発明の実施例１〜８、本発明の範囲外の比較例１、２）を作製した。なお、試料の作製方法に関しては、表１に記載以外の内容は、第１実施形態と同様である。
【０１０８】
そして、各試料に対して、第１部材と第２部材との接合部（接合界面）の状態を調べた。詳しくは、超音波探傷法（パルス反射面）にて、接合界面を探査し、欠陥（間隙）の有無等を調べた。その結果を同表１の「接合状態」の欄に記す。
【０１０９】
また、真空中でセラミックスヒータ（即ち保持部）の発熱体に直流電圧を印加し、半導体ウェハの載置面（即ち保持部の第１主面）を設定温度で４５０℃に発熱させ、載置面の温度を赤外線サーモグラフィ装置にて測定した。そして、最も温度が高い箇所と低い箇所の温度差を温度分布とした。その結果を同表１に記す。
【０１１０】
【表１】
0006629624.tif 000002
【０１１１】
なお、表１において、「接合剤が有り」とは、第１部材と第２部材との接合に接合剤を用いた場合（実施例８）を示している。「接合温度」は、第１部材と第２部材との拡散接合時の温度であり、「接合圧力」とは、第１部材と第２部材との拡散接合時の荷重である。
【０１１２】
この表１から明らかなように、実施例１では、十分に拡散接合されており、接合界面に間隙がなく、温度分布も１．０℃と小さいので好適である。
実施例２は、接合温度が実施例１より５０℃高く、十分に拡散接合されている。また、接合界面に間隙がなく、温度分布も０．７℃と小さいので好適である。
【０１１３】
実施例３は、接合圧力が実施例１より５ｋｇ／ｃｍ２高いので、十分に拡散接合されている。また、接合界面に間隙がなく、温度分布も０．９℃と小さいので好適である。
実施例４は、接合温度が実施例１より１００℃高く、十分に拡散接合されている。また、接合界面に間隙がなく、温度分布も０．５℃と小さいので好適である。
【０１１４】
実施例５は、接合圧力が６０ｋｇ／ｃｍ２であり、十分に拡散接合されている。また、接合界面に間隙がなく、温度分布も０．６℃と小さいので好適である。
実施例６は、接合温度が１５７５℃とやや低いので、実施例１〜５と比べるとやや拡散接合が十分ではないと考えられる。そのため、接合界面に若干間隙が有り、温度分布は３．９℃とやや大きい。なお、ここでの間隙は、不良品となるほど大きな欠陥ではない。
【０１１５】
実施例７は、接合圧力が２０ｋｇ／ｃｍ２とやや低いので、実施例１〜５と比べるとやや拡散接合が十分ではないと考えられる。そのため、接合界面に若干間隙が有り、温度分布は２．７℃とやや大きい。なお、ここでの間隙は、不良品となるほど大きな欠陥ではない。
【０１１６】
実施例８は、第１部材と第２部材とを、Ａｌ−Ｃａ−Ｙ成分の接合剤を使用して接合したところ、接合界面に若干間隙が発生した。また、温度分布も３．４℃とやや大きな値となった。なお、ここでの間隙は、不良品となるほど大きな欠陥ではない。
【０１１７】
比較例１は、第１部材及び第２部材をホットプレス法により作製したところ、間隙はなかったが、温度分布が４．８℃と大きく好ましくない。なお、ホットプレス法では、精密な発熱体を作製することは容易ではない。
【０１１８】
比較例２は、第１部材及び第２部材をシート積層法により製造した。ここでは、ＲＦ電極の厚みを５０μｍ以上とするために、金属ペーストを３回重ね塗り印刷して、印刷厚みを約７５μｍとした。そして、シート積層と脱脂を行って焼成したところ、第１部材内に剥離が発生し、目的とする形状を実現できなかった。そのため、第１部材と第２部材とを接合できなかった。
【０１１９】
尚、本発明は前記実施形態や実験例になんら限定されるものではなく、本発明を逸脱しない範囲において種々の態様で実施しうることはいうまでもない。
（１）例えば、保持部と支持部の接合には、公知な接合剤、例えばアルカリ土類、希土類、アルミニウムの複合酸化物等を用いても良い。接合剤は、有機溶剤等と混合してペースト状にして、保持部または支持部の接合面に印刷し均一に塗布した後、脱脂処理する。
【０１２０】
（２）また、各実施形態の構成を、適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【０１２１】
１、１０１、１３１…セラミックスヒータ
５、１０３、１３７…保持部
７、１０５…支持部
１５、１０７、１３３…第１部材
１７、１０９、１３５…第２部材
２７…ＲＦ電極
２９、１１７…発熱体
５１…セラミックスグリーンシート
５５…発熱パターン
１１１、１１３、１１５…部分発熱体
【図１】
0006629624.tif 000003
【図２】
0006629624.tif 000004
【図３】
0006629624.tif 000005
【図４】
0006629624.tif 000006
【図５】
0006629624.tif 000007
【図６】
0006629624.tif 000008
【図７】
0006629624.tif 000009
【図８】
0006629624.tif 000010