(57)【要約】【課題】ウラン、トリウム及びラジウムの総含有量が多い板状セラミックス体からなるウェハ支持部材を使用すると、保護層のない従来の窒化アルミニウム等からなるウェハ支持部材と比べ、温度制御が誤動作したり、あるいは検査装置が誤動作するとの問題があった。また、半導体ウェハ中の配線の欠落が発生するとの問題があった。【解決手段】板状セラミックス体の主面を半導体ウェハを載せる載置面とし、板状セラミックス体のウラン、トリウム及びラジウムの総含有量を１３０重量ｐｐｂ以下とする。【選択図】  図１
2004152912.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
板状セラミックス体に抵抗発熱体を備えるとともに、前記板状セラミックス体の一方の主面を半導体ウェハを載せる載置面としてなり、前記板状セラミックス体のウラン、トリウム及びラジウムの総含有量が１３０重量ｐｐｂ以下であることを特徴とするウェハ支持部材。
【請求項２】
前記板状セラミックス体のウラン、トリウム及びラジウムの総含有量が３〜１３０重量ｐｐｂであることを特徴とする請求項１に記載のウェハ支持部材。
【請求項３】
前記板状セラミックス体が窒化物や炭化物からなることを特徴とする請求項１または２に記載のウェハ支持部材。
【請求項４】
前記板状セラミックス体に副成分として希土類元素を含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のウェハ支持部材。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主にウェハを加熱する際に用いるウェハ加熱装置に関するものであり、例えば半導体ウェハや液晶装置あるいは回路基板等のウェハ上に薄膜を形成したり、ウェハを検査したり、前記ウェハ上に塗布されたレジスト液を乾燥焼き付けしてレジスト膜を形成する際に好適なウェハ支持部材に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体製造装置の製造工程における、半導体薄膜の成膜処理、エッチング処理、レジスト膜の焼き付け処理等においては、半導体ウェハ（以下、ウェハと略す）を加熱するためのウェハ支持部材が用いられている。
【０００３】
従来の半導体製造装置は、複数のウェハを一括して加熱するバッチ式と、１枚ずつ加熱する枚様式とがあり、枚葉式は、温度制御性に優れているので、半導体素子の配線の微細化とウェハ熱処理温度の精度向上が要求されるに伴い、ウェハ支持部材が広く使用されている。
【０００４】
このようなウェハ支持部材として、例えば特許文献１、特許文献２や特許文献３には、図４に示すようなウェハ支持部材が提案されている。
【０００５】
このウェハ支持部材７１は、板状セラミック体７２、金属ケース７９、を主要な構成要素としたもので、アルミニウム等の金属からなる有底状の金属ケース７９の開口部に、窒化物セラミックスや炭化物セラミックスからなる板状セラミック体７２を樹脂製の断熱性の接続部材７４を介してボルト８０で固定され、その上面をウェハＷを載せる載置面７３とするとともに、板状セラミック体７２の下面に、例えば図５に示すような同心円状の抵抗発熱体７５を備えるようになっていた。
【０００６】
さらに、抵抗発熱体７５の端子部には、給電端子７７がロウ付けされており、この給電端子７７が金属ケース７９の底部７９ａに形成されたリード線引出用の孔７６に挿通されたリード線７８と電気的に接続されるようになっていた。
【０００７】
また、特許文献４には、このようなウェハ支持部材７１の板状セラミックス体７２から放射されるα線量を０．２５ｃ／ｃｍ２・ｈｒ以下とすることが開示されている。
【０００８】
ところで、このようなウェハ支持部材７１において、ウェハＷの表面全体に均質な膜を形成したり、レジスト膜の加熱反応状態を均質にするためには、板状セラミックス体７２の熱伝導率を大きくすることが重要である。そこで、熱伝導率の大きな板状セラミックス体７２が採用されている。
【０００９】
特に、窒化アルミニウム質セラミックスと炭化珪素質セラミックスは、両者とも熱伝導率が大きいので均熱性を必要とする半導体ウエハ加熱装置用の均熱板３２の材料としては好適である。しかし、窒化アルミニウム質セラミックスや炭化珪素質セラミックスは高融点材料であり、緻密に焼結させることが困難であり、多量の焼結助剤として希土類酸化物を含む材料が使われている。
【００１０】
【特許文献１】
特開２００１−２０３１５６号公報
【特許文献２】
特開２００１−３１３２４９号公報
【特許文献３】
特開２００２−７６１０２号公報
【特許文献４】
特開２００１−１１８９１１号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の窒化アルミニウムや炭化珪素等からなるウェハ支持部材を使用すると、温度制御が誤動作したり、あるいは検査装置が誤動作するとの問題があった。また、半導体ウェハ中の配線の欠落が発生するとの問題があった。
【００１２】
更に、静電チャックの機能を備えたウェハ支持部材では、吸着力が低下するとの問題があった。
【００１３】
特に、ウェハ支持部材にウェハＷを載せ長時間使用すると、上記問題が発生する確率が大きくなるとの課題があった。
【００１４】
また、ウェハ支持部材にウェハＷを載せたり取り外したりするとウェハＷとウェハ支持部材である板状セラミックス体との接触により板状セラミックス体の表面が脱落しパーティクルを発生する虞があった。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、上記の課題について鋭意検討した結果、板状セラミックス体に抵抗発熱体を備え、前記板状セラミックス体の他方の主面を半導体ウェハを載せる載置面とし、前記板状セラミックス体のウラン、トリウム及びラジウムの総含有量が１３０重量ｐｐｂ以下であることを特徴とする。
【００１６】
また、前記板状セラミックス体のウラン、トリウム及びラジウムの総含有量が３〜１３０重量ｐｐｂであることを特徴とする。
【００１７】
また、前記板状セラミックス体が窒化物や炭化物からなることを特徴とする。
【００１８】
また、前記板状セラミックス体に副成分として希土類元素を含むことを特徴とする。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
【００２０】
図１は本発明に係るウェハ支持部材１の１例を示す断面図で、炭化珪素または窒化アルミニウムを主成分とするセラミックスからなる板状セラミックス体２の一方の主面をウェハＷを載せる載置面３とするとともに、他方の主面に抵抗発熱体５を形成し、該抵抗発熱体５に電気的に接続する給電部６を具備し、給電部６に給電端子１１が接続している。これらの給電部６を囲む金属ケース１９が接続部材１７を介して板状セラミックス体２の他方の主面の周辺部に固定されている。
【００２１】
また、ウェハリフトピン２５は板状セラミック体２を貫通する孔を通してウェハＷを上下に移動させウェハＷを載置面３に載せたり降ろしたりすることができる。そして、給電部６に給電端子１１が接続し外部から電力が供給され、測温素子２７で板状セラミックス体２の温度を測定しながらウェハＷを加熱することができる。
【００２２】
尚、ウェハＷは、ウェハ支持ピン８により載置面３から浮かした状態で保持され、ウェハＷの片当たり等による温度バラツキを防止できることから好ましい。また、図２，４に示すように抵抗発熱体５を複数のゾーンに分割する場合（例えば５ａ〜５ｇ）、それぞれのゾーンの温度を独立に制御することにより、各給電部６の給電端子１１に電力を供給し、各ゾーンに対応した測温素子２７の温度が各設定値となるように給電端子１１に加える電力を調整し、載置面３に載せたウェハＷの表面温度が均一となるようにしている。
【００２３】
抵抗発熱体５には、金や銀、パラジウム、白金等の材質からなる給電部６が形成され、該給電部６に給電端子１１を接触させることにより、導通が確保されている。給電端子１１と給電部６とは、導通が確保できる方法であれば、はんだ付け、ロー付け等の手法を用いてもよい。
【００２４】
本発明のウェハ支持部材１は、板状セラミックス体２の一方の主面を半導体ウェハＷを載せる載置面３とし、該載置面３を構成する板状セラミックス体２のウラン、トリウム及びラジウムの総含有量が１３０重量ｐｐｂ以下であることを特徴とする。前記の総含有量が１３０重量ｐｐｂを越えると載置面からのα線の放出量が０．３ＤＰＨ／ｃｍ２を越えウェハ支持部材１が誤動作したり、パーティクルの発生が多くなったり、吸着力が突然変化しウェハＷの一部が浮き上がりウェハＷの処理膜のバラツキを発生したり、載置面３に載せた半導体ウェハＷにα線が照射され、半導体ウェハの回路素子を破損する虞がある。
【００２５】
尚、ＤＰＨとは、Ｄｉｓｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ／ｈｏｕｒの略で、装置の検出効率（本実験で用いた住友分析センター（株）社製の装置ＬＡＣＳ４０００では８０％である）を考慮したα線の放射量である。
【００２６】
また、板状セラミックス体２のウラン、トリウム及びラジウムの総含有量が３重量ｐｐｂ以上あるとウェハＷが載置面３に繰り返し接触しても板状セラミックス体２の表面が脱落することが無く好ましい。この原因として、焼結助剤として添加する希土類酸化物中のウラン、トリウム及びラジウム元素が焼結中に何らかの脱落防止作用があると考えられる。
【００２７】
したがって、本発明のウェハ支持部材１は、板状セラミックス体２のウラン、トリウム、ラジウムの総含有量が３〜１８０重量ｐｐｂであると、α線の放出を少なくするとともに、板状セラミックス体２の表面の脱落を防止する効果が現れる。特に１８〜１８０重量ｐｐｂ以上であると脱落が少なくパ−ティクルの発生を防止できることから好ましい。さらに、ウラン、トリウム、ラジウムの総含有量は３１〜９４重量ｐｐｂであるとパーティクルの発生が更に少なくなり優れた特性を示す。
【００２８】
また、上記板状セラミックス体２に窒化物セラミックスや炭化物セラミックスが多く使われるが、窒化物や炭化物は高融点化合物であり、焼結性が悪い。そこで、焼結助剤として、希土類元素酸化物を用いると焼結性が向上し窒化物セラミックスや炭化物セラミックスの熱伝導率を高めた焼結体を得ることができる。
【００２９】
特に、窒化アルミニウムの理論熱伝導率は３２０Ｗ／（ｍ・Ｋ）とされるが、焼結体の熱伝導率は内部に熱を伝導するフォノンを散乱する要因が多数存在することから大きくても理論熱伝導率の６割程度と小さい。焼結体のフォノンを散乱する要因としては焼結体中の不純物や窒化アルミニウム結晶の不完全性がある。
【００３０】
例えば、窒化アルミニウム結晶に酸素が固溶すると著しく熱伝導率が小さくなることが知られている。そこで、希土類酸化物を添加し還元雰囲気中で加熱すると、窒化アルミニウム結晶表面の酸素と希土類酸化物が反応し、焼結過程で液相を生じ、液層を介して窒化アルミニウムの焼結がすすみ、酸素が窒化アルミニウム中に拡散することを防止する効果がある。そして、焼結体中の窒化アルミニウムは酸素含有量の非常に少ない高純度材料となり、焼結体の熱伝導率を大きくする。このような効果を表す希土類元素として、イットリア、酸化イッテルビウム、酸化セリウム、酸化サマリウム等が上げられる。
【００３１】
しかし、上記の希土類酸化物には放射性元素が含まれやすく、窒化アルミニウムや炭化珪素を焼結する焼結助剤として用いる希土類酸化物は放射性元素の総含有量が少ないものが好ましい。特に、ウラン、トリウム及びラジウムの総含有量が５００重量ｐｐｂ以下である希土類酸化物は上記の窒化アルミニウムや炭化珪素に１〜１０重量％添加し焼結体を作製し、板状セラミックス体２として使用しても、板状セラミックス体２から放射されるα線量が０．３ＤＰＨ／ｃｍ２以下と小さくウェハ支持部材として使用しても誤動作等の不良を発生する虞が小さい。
【００３２】
尚、特許文献４に記載のウェハ支持部材はウラン、トリウムの含有量が５．４ｐｐｂ〜６８０ｐｐｂの窒化アルミニウム粉末をホットプレス法で焼結しているが、ホットプレスではカーボン型に粉末を充填し高温に加熱して焼結させることから、窒化アルミニウム粉末と高い圧力で接触したカーボン型を通してウラン、トリウムが拡散し、焼結体中のウラン、トリウムは３重量ｐｐｂ未満しか残っていないと考えられる。
【００３３】
これに対し、本発明の板状セラミックス体はウラン、トリウム、ラジウム元素を焼結助剤から添加することから、焼結体である板状セラミックス体の助剤を含む複合化合物相にウラン、トリウム、ラジウムを多く含むが、これらの放射性元素からの放射線は周囲の原子量の大きな希土類元素で吸収され板状セラミックス体２の外部に放射され難くすることができる。そのため、特許文献４に比べてウラン、トリウム、ラジウムの含有量を多くしてもα線の放出量を少なくすることができ、パーティクルの発生を防止することができるのである。
【００３４】
従って、本発明のようなウラン、トリウム、ラジウムの総含有量に関して記載も示唆もされていない特許文献４により本発明の新規性や進歩性が阻却されることはない。
【００３５】
また、板状セラミックス体２を形成するセラミックスとしては、炭化珪素、炭化硼素、窒化硼素、窒化珪素、窒化アルミニウムのいずれか１種以上を主成分とするものを使用することができる。
【００３６】
炭化珪素質焼結体としては、主成分の炭化珪素に対し、焼結助剤として硼素（Ｂ）と炭素（Ｃ）を含有した焼結体や、主成分の炭化珪素に対し、焼結助剤としてアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）とイットリア（Ｙ２Ｏ３）を含有し１９００〜２２００℃で焼成した焼結体を用いることができ、また、炭化珪素はα型を主体とするもの、あるいはβ型を主体とするもののいずれであっても構わない。
【００３７】
また、炭化硼素質焼結体としては、主成分の炭化硼素に対し、焼結助剤として酸化イッテルビウムを３〜１０重量％混合し、２０００〜２２００℃の不活性ガスの雰囲気で加圧焼成することにより焼結体を得ることができる。
【００３８】
そして、窒化硼素質焼結体としては、主成分の窒化硼素に対し、焼結助剤として３０〜４５重量％の窒化アルミニウムと５〜１０重量％のイットリヤや酸化イッテルビウム等の希土類元素酸化物を混合し、１９００〜２１００℃で雰囲気加圧焼成することにより焼結体を得ることができる。窒化硼素の焼結体を得る方法としては、他に硼珪酸ガラスを混合して焼結させる方法があるが、この場合熱伝導率が著しく低下するので好ましくない。
【００３９】
また、窒化珪素質焼結体としては、主成分の窒化珪素に対し、焼結助剤として３〜１２重量％の希土類元素酸化物及び０．５〜３重量％のＡｌ２Ｏ３、さらに焼結体に含まれるＳｉＯ２量として１．５〜５重量％となるようにＳｉＯ２を混合し、１６５０〜１７５０℃の窒素ガス中の常圧で焼成することにより焼結体を得ることができる。ここで示すＳｉＯ２量とは、窒化珪素原料中に含まれる不純物酸素から生成するＳｉＯ２と、他の添加物に含まれる不純物としてのＳｉＯ２と、意図的に添加したＳｉＯ２の総和である。
【００４０】
また、窒化アルミニウム質焼結体としては、主成分の窒化アルミニウムに対し、焼結助剤としてＹ２Ｏ３やＹｂ２Ｏ３等の希土類元素酸化物と必要に応じてＣａＯ等のアルカリ土類金属酸化物を添加して十分混合し、平板状に加工した後、窒素ガス中１９００〜２１００℃で焼成することにより得られる。
【００４１】
図１を用いて、さらに本発明のウェハ支持部材１を有する板状セラミックス体２の構造を、窒化アルミニウム質セラミックスの例を使って詳細に説明する。Ａｕ、Ａｇ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｉｒのうち一種以上と結晶化ガラスからなる抵抗発熱体５が形成され、この抵抗発熱体５には給電部６が形成されている。この給電部６に給電端子１１を押圧して接続することによりウエハ加熱装置を構成している。また、ウエハＷは、支持ピン８により載置面３から離間して保持される。これにより、ウエハＷが板状セラミックス体２の載置面３に片当たりして温度分布が悪くなるといった問題を防止している。
【００４２】
また、Ａｌ２Ｏ３やＳｉＯ２からなる膜を板状セラミックス体１の載置面３と異なる主面に成膜し膜を介して抵抗発熱体５を形成しても良い。
【００４３】
上記抵抗発熱体５は、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｐｄの少なくとも一種の金属と結晶化ガラスからなり、その少なくとも一部にＺｎ、Ｂ、Ｓｉの少なくとも一種類を含んだ結晶相を含有している。ガラス中に生成もしくは分散させる前記結晶相の種類としては、例えばＺｎ２ＳｉＯ４、Ｚｎ３Ｂ２Ｏ６、Ｚｎ３（ＢＯ３）２、Ｚｎ（ＢＯ２）２、ＳｉＯ２等をあげることができる。これらの結晶相は、低熱膨張率であるため、これにより、従来２０００サイクル程度の５０℃〜３５０℃の繰り返し耐久試験で断線していた抵抗発熱体５の寿命を２００００サイクルまで延ばすことができるのである。また、結晶相を包含するガラス相は、Ｐｂ、Ｂ、Ｂｉ、Ｓｂ等を適宜含有させることにより焼き付け温度を低減させることが可能となる。
【００４４】
ガラスと金属の混合比率は、重量比で４０：６０〜８０：２０のものを用いることができる。該比率が４０：６０より小さいと、ガラス量が少な過ぎて抵抗発熱体５の剥離強度が４ｋｇ／ｍｍ２以下になってしまうので好ましくない。また、該比率が８０：２０より大きくなると、焼成後に均熱板となる板状セラミックス体２の面内の抵抗発熱体５の抵抗値がブロック毎にばらついたり断線が発生しやすくなるので好ましくない。
【００４５】
さらに、前記抵抗発熱体５は金属成分として、特にＰｔ族金属、Ａｕ、もしくはこれらの合金を主成分とすることが好ましい。抵抗発熱体５の少なくとも一部にＺｎ、Ｂ、Ｓｉの少なくとも一種類を含んだ結晶相を含有し、更に導電材としては耐酸化性の強いＰｔ族金属、Ａｕ、もしくはこれらの合金を主成分とすることにより、５０℃〜３５０℃の繰り返し耐久試験における寿命を２５００００サイクルまで伸ばすことができる。Ｐｔ族金属、Ａｕ、もしくはこれらの合金を主成分とする以外の金属が前記抵抗発熱体５に含まれている場合でも５０℃〜３５０℃の繰り返し耐久試験における寿命は２００００サイクル程度までは耐久試験における寿命を延ばすことができる。
【００４６】
さらに、ケース１９に固定したあとの板状セラミックス体２の平坦度が８０μｍ以下、さらに好ましくは、４０μｍ以下とすることが好ましい。板状セラミックス体２の平坦度を８０μｍ以下にする理由は、ウエハＷと板状セラミックス体２との間隔を管理することにより、ウエハＷを急昇温させた場合に、ウエハＷ面内の温度を精密に管理することができるようにするためである。
【００４７】
さらに板状セラミックス体２は、板状セラミックス体２とケース１９の外周にボルト１６を貫通させ、板状セラミックス体２側より弾性体１８を介在させてナット２０を螺着することにより弾性的に固定している。これにより、板状セラミックス体２の温度を変更したり載置面３にウエハを載せ板状セラミックス体２の温度が変動した場合にケース１９の変形が発生しても、上記弾性体８によってこれを吸収し、これにより板状セラミックス体２の反りを防止し、ウエハＷ加熱におけるウエハＷ表面に温度分布が発生することを防止できる。
【００４８】
また、板状セラミックス体２の温度調整用の熱電対２７は、板状セラミックス体２の中央部のウエハ載置面３の直近に設置され、熱電対２７の温度を基に板状セラミックス体２の温度を調整する。抵抗発熱体５が複数のブロックに別れており、個別に温度制御する場合は、それぞれの抵抗発熱体５のブロックに測温用の熱電対２７を設置する。熱電対２７としては、その応答性と保持の作業性の観点から、外径１．０ｍｍ以下のシース型の熱電対２７を使用することが好ましい。また、この熱電対２７の先端部は、板状セラミックス体２に孔が形成され、この中に設置された円筒状の金属体の内壁面にバネ材により押圧固定することが測温の信頼性を向上させるために好ましい。
【００４９】
また、抵抗発熱体５を複数のブロックに分割する場合は、そのブロック毎にその中央部に温度制御用の熱電対２７を設置し、各々独立に温度制御することが好ましい。
【００５０】
熱電対２７の保持構造は、板状セラミックス体２の抵抗発熱体５を形成した側の主面に凹部を形成し、この凹部の中に、熱電対２７による測温の信頼性を高めるために熱伝導率が６５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上の金属箔を介して熱電対２７を設置し、さらに上から熱伝導係数が板状セラミックス体２のそれに対し４０〜１７０％である金属製チップ、および熱伝導係数が５０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下の押さえ治具、支持棒を弾性体により押圧固定した構造とすることが好ましい。また、前記凹部の径は、３〜５ｍｍφとすることが好ましい。
【００５１】
また、ケース１９は底面２１と側壁部からなり、前記の底面２１には抵抗発熱体５に電力を供給するための給電端子１１が絶縁材９を介して設置され、不図示の空気噴射口や熱電対保持部が形成されている。そして、前記給電端子１１は、給電部６に弾性体（不図示）により押圧される構造となっている。また、前記ケース１９の底面２１は、複数の層から構成されていても良い。
【００５２】
また、板状セラミックス体２に形成された給電部６と給電端子１１間の接続を、押圧による接触とすることにより、板状セラミックス体２とケース１９の温度差による両者の膨張の差を接触部分の滑りで緩和できるので、使用中の熱サイクルに対し、耐久性良好なウエハ加熱装置を提供することができる。この押圧手段で弾性体は、コイル状のバネや、他に板バネ等を用いて押圧するようにしても構わない。
【００５３】
また、給電端子１１の給電部６との当接面側の径は、１．５〜４ｍｍとすることが好ましい。さらに、給電端子１１を保持する絶縁材９は、その使用温度に応じて、２００℃以下の温度では、ガラス繊維を分散させたＰＥＥＫ（ポリエトキシエトキシケトン樹脂）材のものを用いることが可能であり、また、それ以上の温度で使用する場合は、アルミナ、ムライト等からなるセラミック製の絶縁材９を用いることが可能である。
【００５４】
このとき、給電端子１１の少なくとも給電部６との当接部を、Ｎｉ、Ｃｒ、Ａｇ、Ａｕ、ステンレスおよび白金族の金属のうち少なくとも１種以上からなる金属により形成することが好ましい。具体的には、給電端子１１自体を上記金属で形成するか、または給電端子１１の表面に該金属からなる被覆層を設けることもできる。
【００５５】
また、給電端子１１の表面にサンドブラスト加工を施したりして、表面を荒らすことにより接点を増やすことで、さらに接触の信頼性を向上させることができる。ウエハ加熱装置１は、板状セラミックス体２の面内の温度は均一になるように調整するが、加熱時、ウエハの入れ替え時等は、構造的に板状セラミックス体２と支持体９の温度の関係は一定ではない。この温度差により、給電部６と導電端子７は、捻れた位置関係で接触する場合が多いので、これらの接点を平坦に加工すると、片当たりして接触不良を起こしやすい。
【００５６】
そして、このウエハ加熱装置１によりウエハＷを加熱するには、不図示の搬送アームにて載置面３の上方まで運ばれたウエハＷを不図示のリフトピンにて支持したあと、リフトピン２５を降下させてウエハＷを載置面３上に載せる。
【００５７】
次に、給電部６に通電して抵抗発熱体５を発熱させ、保護層４及び板状セラミックス体２を介して載置面３上のウエハＷを加熱する。板状セラミックス体２を窒化アルミニウム焼結体により形成すると、熱を加えても変形が小さく、板厚を薄くできるため、所定の処理温度に加熱するまでの昇温時間及び所定の処理温度から室温付近に冷却するまでの冷却時間を短くすることができ、生産性を高めることができるとともに、８０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上の熱伝導率を有することから、薄い板厚でも抵抗発熱体５のジュール熱を素早く伝達し、載置面３の温度ばらつきを極めて小さくすることができる。
【００５８】
【実施例】
（実施例１）
まず、高純度アルミナを還元し窒化する還元窒化法により製造した窒化アルミニウム粉末Ａと金属アルミニウムを直接窒化した窒化アルミニウム粉末Ｂ、Ｃを使い、これらの原料粉末に対し、重量換算で０．１〜３０質量％の酸化セリウム粉末を添加し、さらにイソプロピルアルコールとウレタンボールを用いてボールミルにより４８時間混練することにより窒化アルミニウムのスラリーを製作した。
【００５９】
尚、酸化セリウム粉末は平均粒経１．５μｍでウラン、トリウム、ラジウムの総含有量は４５０重量ｐｐｂであった。
【００６０】
次に、窒化アルミニウムのスラリーを２００メッシュに通し、ウレタンボールやボールミル壁の屑を取り除いた後、防爆乾燥機にて１２０℃で２４時間乾燥した。
【００６１】
次いで、得られた窒化アルミニウム粉末にアクリル系のバインダーと溶媒を混合して窒化アルミニウムのスリップを作製し、ドクターブレード法にて窒化アルミニウムのグリーンシートを複数枚製作した。
【００６２】
そして、得られた窒化アルミニウムのグリーンシートを複数枚積層熱圧着にて積層体を形成した。
【００６３】
しかる後、積層体を非酸化性ガス気流中にて５００℃の温度で５時間脱脂を施した後、カーボン繊維を断熱材としカーボンヒータを備えた焼成炉にて非酸化性雰囲気中の１９００℃の温度で５時間の焼成を行い各種の板状セラミックス体を製作した。
【００６４】
そして、窒化アルミニウム焼結体に研削加工を施し、板厚３ｍｍ、直径３１５ｍｍ〜３３０ｍｍの円板状をした板状セラミックス体２を複数枚製作し、更に中心から６０ｍｍの同心円上に均等に３箇所貫通孔を形成した。貫通口径は、４ｍｍとした。
【００６５】
尚、作製した板状セラミックス体のウラン、トリウム及びラジウムの総含有量は、Ｍａｉｃｒｏｍａｓｓ社製のＩＣＰ−ＭＳにより測定した。
【００６６】
次いで板状セラミックス体２の上に抵抗発熱体５を被着するため、導電材としてＡｕ粉末とＰｄ粉末と、前記同様の組成からなるバインダーを添加したガラスペーストを混練し作製した導電体ペーストをスクリーン印刷法にて所定のパターン形状に印刷したあと、１５０℃に加熱して有機溶剤を乾燥させ、さらに５５０℃で３０分間脱脂処理を施したあと、７００〜９００℃の温度で焼き付けを行うことにより、厚みが５０μｍの抵抗発熱体５を形成した。
【００６７】
抵抗発熱体ゾーン４の配置は、中心部に直径１１０ｍｍの円形の１つに抵抗発熱体ゾーンを形成し、その外側の円環を同等の２つの抵抗発熱体ゾーンに分割し、その外側に外径２２０ｍｍの円環を４つの抵抗発熱体ゾーンに分割した計７個の抵抗発熱体ゾーン構成とした。しかるのち抵抗発熱体５に給電部６をロウ付けし固着させ、給電部６を除く板状セラミックス体２の表面に保護層として別途作製した所定のガラスをスクリーン印刷し７００℃〜９００℃で焼き付けした。
【００６８】
そして、有底の金属ケースは底面及び側壁部からなり、底面の厚みは２．０ｍｍのＳＵＳ３０４ステンレス鋼からなり、底面には、ガス噴射口、熱電対、導通端子を所定の位置に取り付けた。そして、側壁部は、厚み１．０ｍｍのＳＵＳ３０４ステンレス鋼からなり、また、底面から板状セラミックス体までの距離は２０ｍｍとした。
【００６９】
その後、前記有底の金属ケースの開口部に、板状セラミックス体を重ね、その外周部にボルトを貫通させ、板状セラミックス体と有底の金属ケースが直接当たらないように、リング状の接触部材を介在させ、接触部材側より弾性体を介在させてナットを螺着し弾性的に固定することによりウェハ支持部材とした。
【００７０】
また、板状セラミックス体２の載置面３側からのα線の放出量は住友分析センター社製のα線測定装置ＬＡＣＳで測定した。
【００７１】
作製したウェハ支持部材の評価は、測温抵抗体が２９箇所に埋設された直径３００ｍｍの測温用ウェハを用いて行った。夫々のウェハ支持部材に電源を取り付け３０℃から２００℃に５分で昇温し５分間保持した後、３０分間冷却する温度サイクルを１０００サイクル行った。
【００７２】
更に、１０００回の温度サイクル後にウェハＷを取り外しパーティクルカウンタでウェハ裏面に付着した１μｍ以上のパーティクル数を測定した。
【００７３】
それぞれの結果は表１に示す通りである。
【００７４】
【表１】
2004152912.tif 000003
【００７５】
本願発明のウェハ支持部材１である試料Ｎｏ．２〜７は、ウラン、トリウム及びラジウムの総含有量が１３０重量ｐｐｂ以下であることから、載置面からのα線の放出量が０．３ＤＰＨ／ｃｍ２以下となり、誤動作することなくウェハ支持部材を運転することができた。また、ウェハ裏面のパーティクル数も８個以下と少なく好ましいことが分った。
【００７６】
また、試料Ｎｏ．８はウラン、トリウム及びラジウムの総含有量が０ｐｐｂと含まれないことから誤動作を防止できるが、ウェハ裏面のパーティクル数が１０個と多いものであった。したがって、パーティクル防止のためには、ウラン、トリウム及びラジウムの総含有量が３重量ｐｐｂ以上であることが好ましい。
【００７７】
特に、試料Ｎｏ．３〜５は、ウラン、トリウム及びラジウムの総含有量が３１〜９４重量ｐｐｂであることから、ウェハ裏面のパーティクル数も６個以下と更に少なく優れていることが分った。
【００７８】
これに対し、試料Ｎｏ．１は載置面からのα線の放射量が０．３ＤＰＨ／ｃｍ２を越え、ウェハ支持部材は誤動作することが分った。また、ウェハ裏面のパーティクル数も１０個と多かった。
【００７９】
また、試料Ｎｏ．９、１０は、板状セラミックス体のウラン、トリウム及びラジウムの総含有量が１３０重量ｐｐｂを越えて多く、誤動作し易くしかもパーティクルの数も１０個と多く好ましくないことが分る。
（実施例２）
実施例１と同様の工程で酸化イッテルビウムを５または３０重量％含む窒化アルミニウム製のグリーンシートを作製した。
【００８０】
また、炭化珪素粉末に５または３０重量％のＥｒ２Ｏ３を添加しイソプロピルアルコールとジルコニアボールを振動ミルに投入し４８時間粉砕混合炭化珪素のスラリーを作製した。実施例１の窒化アルミニウム製のグリーンシートを作製した。
【００８１】
また、窒化硼素粉末に５または３０重量％のＳｍ２Ｏ３を添加し、同様に振動ミルを使い４８時間粉砕混合しスラリーを作製した。
【００８２】
そして、上記の各グリーンシートを積層する際に櫛歯型形状で双極の静電吸着用電極を埋設した板状セラミックス体を作製し、以下実施例１と同様の工程で静電チャック用のウェハ支持部材として試料Ｎｏ．２１〜２６を作製した。
【００８３】
また、一部のウェハ支持部材には上記と同様の静電吸着用電極を埋設し、更にチャックトップ導体層を設けプローバ用のウェハ支持部材として試料Ｎｏ．２７〜３２を作製した。
【００８４】
そして、静電吸着電極に５００Ｖの電圧を加えウェハＷを吸着しながら、実施例１と同様に抵抗発熱体に通電し最高温度１２５℃に加熱した。そして、実施例１と同様に評価するとともに、静電吸着状況を確認するため、静電チャック用のウェハ支持部材に載せたウェハＷの上面の全面を光学式反射表面変位計で測定し、ウェハＷの表面の部分的な変位を常時測定した。
【００８５】
また、プローバ用のウェハ支持部材は同時にウェハＷの電気特性を評価した。その結果を表２に示す。
【００８６】
【表２】
2004152912.tif 000004
【００８７】
表２から分るように、本発明のウェハ支持部材である試料Ｎｏ．２１、２３、２５、２７、２９、３１はウラン、トリウム、ラジウムの総含有量が１３０重量ｐｐｂ以下であり、α線の放出量は０．３ＤＰＨ／ｃｍ２以下であり、静電チャックとして誤動作することなく作動することが分った。また、ウェハ面内の部分的な変位や温度制御の異常もなく、パーティクルの数も５個以下と優れた特性を示すことが分った。
【００８８】
これに対し、試料Ｎｏ．２２、２４、２６、２８、３０、３２はウラン、トリウム、ラジウムの総含有量が１３０重量ｐｐｂを越えて含有し、α線の放出量は０．３ＤＰＨ／ｃｍ２を越えており、静電チャックとして誤動作することがあった。また、ウェハ面内の部分的な変位や温度制御の異常が発生し、発生するパ−ティクルの数も９個以上と多く、ウェハ支持部材として適切でないことが分った。
【００８９】
【発明の効果】
以上のように、板状セラミックス体に抵抗発熱体を備え、前記板状セラミックス体の他方の主面を半導体ウェハを載せる載置面とし、前記板状セラミックス体のウラン、トリウム及びラジウムの総含有量が１３０重量ｐｐｂ以下としてウェハ支持部材を構成することにより、ウェハ支持部材の誤動作を防止することができる。また、前記の板状セラミックス体のウラン、トリウム及びラジウムの総含有量を小さくすることによりウェハ支持部材の誤動作を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のウエハ支持部材を示す断面図である。
【図２】本発明のウェハ支持部材に備えた抵抗発熱体の形状を示す概略図である。
【図３】本発明のウェハ支持部材に備えた抵抗発熱体の形状を示す概略図である。
【図４】従来のウェハ支持部材を示す断面図である。
【図５】従来のウェハ支持部材に備えた抵抗発熱体の形状を示す概略図である。
【符号の説明】
１、７１：ウェハ支持部材
２、７２：板状セラミックス体
３、７３：載置面
５、７５：抵抗発熱体
６：給電部
８：支持ピン
１１、７７：給電端子
１２：ガイド部材
１６：ボルト
１７：接触部材
１８：弾性体
１９、７９：ケース
２０：ナット
２１：底面
２３：孔
２４：ガス噴射口
２５：ウェハリフトピン
２６：貫通孔
２７：熱電対
２８：ガイド部材
２９：絶縁体
Ｗ：半導体ウェハ
【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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