(57)【要約】      （修正有）【課題】被処理物保持面の均熱性を高めた半導体あるいは液晶製造装置用保持体およびそれを搭載した半導体製造装置を提供する。【解決手段】セラミックスと金属の複合体１を、セラミックスヒータ２の上に備えた構造にすれば、保持面の均熱性を向上させ、パーティクル等の発生を抑制することができる。更に、少なくとも被処理物保持面４をコーティングすれば、耐久性を向上させることができる。このような保持体を半導体製造装置や液晶製造装置に搭載することにより、生産性や歩留りの良い半導体あるいは液晶製造装置を提供することができる。【選択図】図１
2004363334.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミックスと金属の複合体を、セラミックスヒータの上に備えたことを特徴とする半導体あるいは液晶製造装置用保持体。
【請求項２】
前記セラミックスと金属の複合体のヤング率が３００ＧＰａ以下であることを特徴とする請求項１に記載の半導体あるいは液晶製造装置用保持体。
【請求項３】
前記セラミックスと金属の複合体の熱伝導率が、１００Ｗ／ｍＫ以上であることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体あるいは液晶製造装置用保持体。
【請求項４】
前記セラミックスと金属の複合体の熱膨張係数が、２．５ｘ１０−６〜８．０ｘ１０−６／℃であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の半導体あるいは液晶製造装置用保持体。
【請求項５】
前記セラミックスと金属の複合体あるいは前記セラミックスヒータのいずれかまたは両方を支持する支持部を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の半導体あるいは液晶製造装置用保持体。
【請求項６】
少なくとも被処理物保持面がコーティングされていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の半導体あるいは液晶製造装置用保持体。
【請求項７】
前記セラミックスと金属の複合体が、電極として機能することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の半導体あるいは液晶製造装置用保持体。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれかの保持体が搭載されたことを特徴とする半導体あるいは液晶製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プラズマＣＶＤ、減圧ＣＶＤ、メタルＣＶＤ、絶縁膜ＣＶＤ、イオン注入、エッチング、Ｌｏｗ−Ｋ成膜、ＤＥＧＡＳ装置などの半導体製造装置あるいは、液晶製造装置に使用される保持体、更にはそれを搭載した半導体あるいは液晶製造装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、半導体あるいは液晶の製造工程では、被処理物である半導体基板あるいは液晶用ガラスに対して成膜処理やエッチング処理など様々な処理が行われる。このような半導体基板あるいは液晶用ガラスに対する処理を行う処理装置では、半導体基板あるいは液晶用ガラスを保持し、半導体基板あるいは液晶用ガラスを加熱するためのセラミックスヒータが用いられている。
【０００３】
このような従来のセラミックスヒータは、例えば特開平４−７８１３８号公報に開示されている。特開平４−７８１３８号公報に開示されたセラミックスヒータは、抵抗発熱体が埋設され、容器内に設置され、ウェハー加熱面が設けられたセラミックス製のヒータ部と、このヒータ部のウェハー加熱面以外の面に設けられ、前記容器との間で気密性シールを形成する凸状支持部と、抵抗発熱体へと接続され、容器の内部空間へと実質的に露出しないように容器外へ取り出された電極とを有する。
【０００４】
この発明では、それ以前のヒータである金属製のヒータで見られた汚染や、熱効率の悪さの改善が図られているが、半導体基板の温度分布については触れられていない。しかし、半導体基板の温度分布は、前記様々な処理を行う場合に、歩留りに密接な関係が生じるので重要である。そこで、例えば特開２００１−１１８６６４号公報では、セラミック基板の温度を均一化することができるセラミックヒータが開示されている。この発明では、セラミック基板面の最高温度と最低温度の温度差は、数％以内であれば、実用に耐えるとされている。
【０００５】
しかし、近年の半導体基板あるいは液晶用ガラスは大型化が進められている。例えば、半導体基板であるシリコン（Ｓｉ）ウェハでは、その直径が８インチから１２インチへと移行が進められている。また、液晶用ガラスでは、例えば１５００ｍｍｘ１８００ｍｍという非常に大型化が進められている。この半導体基板あるいは液晶用ガラスの大口径化に伴って、セラミックスヒータの被処理物保持面（加熱面）の温度分布は、±１．０％以内が必要とされるようになり、更には、±０．５％以内が望まれるようになってきた。
【０００６】
セラミックスヒータの保持面の均熱性を向上させる方法として、熱伝導率の高いセラミックスを用いることがある。セラミックスの熱伝導率が高ければ、抵抗発熱体で発熱した熱が、セラミックスの内部を拡散しやすく、保持面の均熱性を高めることができる。
【０００７】
抵抗発熱体を発熱させるには、通電するので、セラミックスは、電気的に絶縁体である必要がある。しかし、絶縁性のセラミックスで、熱伝導率の高いものは、限られており、例えば、熱伝導率２０００Ｗ／ｍＫのダイヤモンドや５００Ｗ／ｍＫのｃ−ＢＮ（立方晶型窒化ホウ素）等があるが、いずれも超高圧高温の条件でしか得られない材料であり、非常に高価で、製造可能な大きさにも限界があるので、本発明の目的とするセラミックスヒータには用いることができない。
【０００８】
また、一般的に用いられるＡｌ２Ｏ３、ＡｌＮ、Ｓｉ３Ｎ４、ＳｉＣ等のセラミックスでは、均熱性を向上させるために、その厚みを厚くすればよいが、厚みを厚くすると昇温や降温の速度が遅くなり、いわゆるスループットを上げることができないので、生産性が悪くなるという問題があった。
【０００９】
また、セラミックスは、融点が非常に高いか融点を有さない材料もあるので、金属のように融解して鋳込んだり、ブロックを灼熱して圧延したりすることが困難である。従って、厚みを厚くしたり、直径を２００ｍｍ以上と大きくしようとすれば、セラミックスのコストが飛躍的に上昇してしまうという問題もあった。更に、これらセラミックスは、脆性材料であるので、局所的に熱応力が加わると破壊するという問題もあった。
【００１０】
更に、前記均熱性の他に、半導体あるいは液晶製造装置では、前記各種処理を行う際に、金属不純物のコンタミや粒子状のゴミ（パーティクル）が発生すれば、製造する半導体や液晶の品質に重大な悪影響をおよぼすので、前記コンタミやパーティクルの発生は極力抑えなければならないという問題もあった。
【００１１】
【特許文献１】
特開平０４−０７８１３８号公報
【特許文献２】
特開２００１−１１８６６４号公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものである。すなわち、本発明は、半導体ウェハあるいは液晶用ガラスの表面の均熱性を高め、コンタミやパーティクルの発生がほとんどなく、耐熱衝撃性にも優れ、安価で生産効率の良い半導体あるいは液晶製造装置用保持体およびそれを搭載した半導体あるいは液晶製造装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の半導体あるいは液晶製造装置用保持体は、セラミックスと金属の複合体を、セラミックスヒータの上に備えることを特徴とする。前記セラミックスと金属の複合体のヤング率は、３００ＧＰａ以上であることが好ましい。また、前記セラミックスと金属の複合体の熱伝導率は、１００Ｗ／ｍＫ以上であることが好ましく、熱膨張係数は、２．５ｘ１０−６〜８．０ｘ１０−６／℃であることが好ましい。
【００１４】
また、本発明の半導体あるいは液晶製造装置用保持体は、前記セラミックスと金属の複合体あるいは前記セラミックスヒータのいずれかまたは両方を支持する支持部を有することが好ましい。更に、少なくとも被処理物保持面がコーティングされていることが好ましい。更に、前記セラミックスと金属の複合体を、電極として機能させてもよい。
【００１５】
以上のような保持体が搭載された半導体あるいは液晶製造装置であることが好ましい。このような半導体あるいは液晶製造装置は、被処理物であるウェハや液晶用ガラスの表面の温度が従来のセラミックス製保持体より均一になり、また耐熱衝撃性にも優れ、コンタミやパーティクルの発生もほとんどないので、歩留りよく、品質の高い半導体あるいは液晶表示装置を製造することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
セラミックスと金属の複合体（以後、セラミックス−金属複合体）は、熱伝導率が高く、また金属よりもヤング率が高く、セラミックスよりも靭性が高い。従って、セラミックス−金属複合体を半導体あるいは液晶製造装置の保持体とすれば、保持面の均熱性を得ることが容易であり、局所的に熱応力が加わった場合でも破壊しにくい。しかし、セラミックス−金属複合体は、導電性であるため、セラミックス−金属複合体に直接導電層を形成することができない。
【００１７】
そこで、図１に示すように、セラミックス−金属複合体１をセラミックスヒータ２の上に備えたものを前記保持体とすれば、被処理物ｗの表面の均熱性を大幅に向上することができ、しかも保持体のコストを安価にできることを見出した。
【００１８】
セラミックス−金属複合体は、例えば、多孔質セラミックスに金属を溶浸させる方法や、セラミックス粉末と金属粉末を混合し、成型後焼結する方法等により製造することができるので、大型化することが容易である。特に大型化した場合には、前記溶浸や焼結を、セラミックス単体に比べて低温で行うことが可能であり、靭性が高いので割れにくいので、セラミックスに比べてコストは格段に安価である。
【００１９】
セラミックス−金属複合体のヤング率は、金属より高ければよいが、高すぎると靭性が低くなるので、３００ＧＰａ以下が好ましい。３００ＧＰａ以下にすることによって、熱応力による割れが発生しにくくなる。また、熱伝導率は高いほど好ましいが、１００Ｗ／ｍＫ以上の熱伝導率を有しておれば、被処理物の温度の均一性が高まり、本発明の効果が得られるので好ましい。
【００２０】
また、セラミックスと金属の割合を変えることにより、熱膨張係数を変えることができるので、セラミックス−金属複合体の熱膨張係数を、被処理物の熱膨張係数に合わせることができる。このことにより、保持体と被処理物との熱膨張係数の差に起因する被処理物や保持体の破壊や変形を抑制することができる。また、セラミックス−金属複合体の熱膨張係数を、セラミックスヒータの熱膨張係数に合せることもできる。このことにより、セラミックス−金属複合体とセラミックスヒータの熱膨張係数の差に起因するセラミックス−金属複合体やセラミックスヒータの破壊や変形を抑制することができる。このためには、セラミックス−金属複合体の熱膨張係数は、２．５ｘ１０−６／℃以上、８ｘ１０−６／℃以下が好ましい。
【００２１】
また、半導体あるいは液晶製造工程で使用される腐食性ガスに対する耐食性も金属に比べて高い。更に、３００℃以上の高温での耐熱性に優れている。また、セラミックスや金属の材質を被処理物の材質に合わせれば、被処理物を汚染する心配がなくなる。
【００２２】
このようなセラミックス−金属複合体を構成する金属としては、アルミニウム（Ａｌ）、シリコン（Ｓｉ）、銅（Ｃｕ）が挙げられる。また、セラミックスとしては、ＳｉＣ、Ａｌ２Ｏ３、ＡｌＮ、ＷＣ、ＢＮが挙げられる。本発明のセラミックス−金属複合体は、これらの金属とセラミックスの少なくとも１種ずつの組合せが好ましい。被処理物がシリコンウェハである場合は、配線パターン材料にアルミニウムが用いられることが多いので、Ａｌ−ＳｉＣ、Ａｌ−Ａｌ２Ｏ３、Ａｌ−ＡｌＮ、Ｓｉ−ＳｉＣ、Ｓｉ−Ａｌ２Ｏ３、Ｓｉ−ＡｌＮのうち少なくとも１種類であることが特に好ましい。
【００２３】
セラミックス−金属複合体の被処理物保持面の平面度は５００μｍ以下、面粗さはＲａで３μｍ以下であれば、被処理物を均一に加熱することができ、被処理物表面の温度分布を±１．０％以下にすることができるので、好ましい。
【００２４】
また、セラミックス−金属複合体の直径は、２００ｍｍ以上であれば、大型の半導体ウェハや液晶用ガラスに対応でき、本発明の効果が顕著であるので好ましい。更に、厚みは、５０ｍｍ以下にすることが望ましい。厚みを５０ｍｍ以下にすれば、急速な昇温や降温が可能となり、また保持面の均熱性も向上するからである。
【００２５】
また、本発明の保持体を設置した装置内を一度真空引きしてから使用する場合は、該保持体からのガスの発生により、真空引きの時間が長くなることを防ぐために、セラミックス−金属複合体の吸水率は０．０３％以下であることが好ましい。吸水率が０．０３％を超えると、真空引きに要する時間が長くなり、設備の稼動率が低下し、生産効率が悪くなる。
【００２６】
セラミックス−金属複合体の下に用いるセラミックスヒータは、導電性のセラミックスの場合には、電極を取り付けてセラミックス自体を発熱させてもよい。絶縁性のセラミックスの場合には、図１（ａ）に示すように、抵抗発熱体回路３をセラミックス中に埋設したものでもよいし、図１（ｂ）に示すように、セラミックス−金属複合体を載置する面とは反対側の面５に抵抗発熱体回路３を形成してもよい。図１（ｂ）のように表面に抵抗発熱体を形成する場合は、抵抗発熱体の保護と劣化防止のために、その上に絶縁性コーティングを施すことが好ましい。
【００２７】
セラミックスヒータのセラミックスとしては、耐熱性の観点から、Ａｌ２Ｏ３、ＡｌＮ、ＳｉＣ、ＢＮ、Ｓｉ３Ｎ４、サイアロンのうち少なくとも１種であることが望ましい。特に、ＡｌＮあるいはＳｉＣは熱伝導率や耐食性に優れているので好ましい。中でもＡｌＮは特に耐食性に優れているので好ましい。
【００２８】
抵抗発熱体の材質は、Ｗ、Ｍｏ、Ｐｔ、Ｐｄ，Ａｇ、Ｎｉ、Ｃｒから選ばれる少なくとも１種類を主成分とすることが望ましい。耐熱性の観点からは、ＷあるいはＭｏから選ばれる少なくとも１種類を主成分とすることが好ましく、Ｗは融点が高いので特に好ましい。また、耐食性の観点からは、Ｐｔ、Ｐｄ，Ａｇ、Ｎｉ、Ｃｒから選ばれる少なくとも１種類を主成分とすることが好ましく、ＰｔあるいはＰｄは特に耐食性に優れているので好ましい。
【００２９】
このようなセラミックスヒータの上に、セラミックス−金属複合体を備えることにより、均熱性および耐熱衝撃性に優れ、コンタミやパーティクルの発生の少ない半導体あるいは液晶製造装置用保持体とすることができる。セラミックス−金属複合体をセラミックスヒータの上に載せただけでも本発明の保持体として機能する。
【００３０】
しかし、セラミックスヒータとセラミックス−金属複合体との間に、隙間が存在すると、セラミックスヒータで発生した熱が、セラミックス−金属複合体へ、有効に伝達できなくなる。そこで、セラミックスヒータをセラミックス−金属複合体に機械的に結合することが望ましい。機械的結合としては、ネジが簡便であるが、嵌め合せやバネを用いることもできる。バネの場合は、高温でのバネ定数が低下しにくいセラミックス製であることが好ましい。また、セラミックスヒータとセラミックス−金属複合体の熱膨張係数を合わせることにより、化学的に接着することもできる。接着すれば、セラミックス−金属複合体とセラミックスヒータとの間の密着性が向上するので、熱伝達が良くなるので均熱性を向上させることができる。
【００３１】
以上のように、セラミックスヒータの上にセラミックス−金属複合体を備えた構造の保持体を、半導体あるいは液晶製造装置のチャンバー２０内に直接搭載してもよい。しかし、前記保持体をチャンバー２０内に直接搭載すると、セラミックスヒータで発生した熱が、チャンバーにも伝わるので、熱効率が悪くなったり、チャンバーが過度に加熱されて不具合が発生することがあるので、支持部を設けることが好ましい。
【００３２】
支持部は、セラミックス−金属複合体あるいはセラミックスヒータのいずれかの少なくとも一部を支持してもよいし、両方の少なくとも一部を支持してもよい。支持部６の具体的な一例を図２から図７に示す。図２に示すように、セラミックス−金属複合体１を支持部６で支持し、チャンバー２０内に設置する。支持部６の内部に、給電用電極７や熱電対８を設置する。支持部６とチャンバー２０は、図３や図４に示すようにＯ−リング９を介して気密封止してもよい。また、ボルトなどで固定してもよい。
【００３３】
支持部の半導体あるいは液晶製造装置と接する部分の温度は、セラミックスヒータの温度より低いことが望ましい。支持部と、セラミックス−金属複合体あるいはセラミックスヒータとは、必ずしも固定する必要はなく、支持部の上に、セラミックス−金属複合体あるいはセラミックスヒータを載置するだけでもよい。しかし、支持の信頼性を高めるためには、固定することが望ましい。
【００３４】
固定する方法としては、ネジ、圧入、かしめ、埋込、バネあるいは弾性ボードなどによる機械的圧接を用いることができる。
【００３５】
特に、腐食性ガスを使用する場合には、支持部内に設置される給電用電極７や熱電対８などを腐食性ガスによる腐食から防止するために、セラミックス−金属複合体あるいはセラミックスヒータと支持部とを気密シールすることが望ましい。気密シールの方法としては、部分溶着、ガラス接合、ロウ付け、嵌め合わせ、拡散接合、摩擦圧接、溶接などを用いれば、気密性の信頼性が向上する。特に部分溶着、ガラス接合、ロウ付け、嵌め合わせ、拡散接合の方法を用いれば、接合部の気密性は、Ｈｅリーク試験で、１．０ｘ１０−９Ｐａ・ｍ３／ｓ以下にできるので好ましい。
【００３６】
気密シールを行う場合は、セラミックス−金属複合体あるいはセラミックスヒータの熱膨張係数と、支持部の熱膨張係数は、近いほど良いが、熱膨張係数の差が、６ｘ１０−６／℃以下である材質が好ましい。
【００３７】
熱膨張係数の差が、６ｘ１０−６／℃を超えると、セラミックス−金属複合体あるいはセラミックスヒータと支持部の接合部付近にクラックなどが発生したり、接合時にクラックが発生しなくても、繰り返し使用しているうちに接合部に熱サイクルが加わり、割れやクラックが発生することがある。例えば、セラミックス−金属複合体がＡｌ−ＡｌＮの場合、支持部の材質は、ＡｌＮが最も好適であるが、窒化珪素や炭化珪素あるいはムライト等が使用できる。
【００３８】
また、腐食性ガスを使用する場合は、セラミックス−金属複合体や支持部やこれらの接合部が、腐食性ガスに曝されるので、腐食する可能性がある。この腐食を防止するために、図６に示すように、少なくとも被処理物保持面を腐食性ガスに対する耐食性に優れたコーティング１０を施すことが好ましい。コーティング材料としては、Ｓｉ、ＳｉＯ２、ＳｉＣ、ＡｌＮ、ダイヤモンド状カーボン（ＤＬＣ）、ダイヤモンド、サファイヤ（Ａｌ２Ｏ３）、フッ化アルミニウム、グラファイトが好ましい。
【００３９】
また、図７に示すように、腐食性ガスに対する耐食性の高い部材１１によって、セラミックス−金属複合体１とセラミックスヒータ２を覆ってもよい。このような部材としては、Ｓｉ、ＳｉＯ２、ＳｉＣ、ＡｌＮ、サファイヤ（Ａｌ２Ｏ３）、フッ化アルミニウム、グラファイトの他に、ガラス状カーボンを用いることができる。
【００４０】
また、本発明のセラミックス−金属複合体は、導電性であるので、セラミックス−金属複合体を電極として用いることができる。例えば、プラズマを発生させるための高周波電極とすれば、従来の保持体のようにセラミックス基体の内部に抵抗発熱体とは別の高周波電極を設ける必要がなくなるので、保持体のコストを低減することができる。また、セラミックス−金属複合体を電極とした場合、給電用端子の取付位置の制約がないので、装置設計の自由度が上がるという利点もある。また、前記支持部を有する場合は、支持部もセラミックス−金属複合体にすれば、支持部のチャンバー側の端部付近に給電用端子を設ければ、給電用のリード線を設ける必要がなくなるので、コスト低減を図ることができる。
【００４１】
また、本発明の保持体を半導体装置に組み込んで、半導体ウェハを処理することができる。本発明の保持体は、ウェハ保持面の温度が均一であるので、ウェハの温度分布も従来より均一になるので、形成される膜や熱処理等に対して、安定した特性を得ることができる。
【００４２】
また、本発明の保持体を液晶製造装置に組み込んで、液晶用ガラスを処理することができる。本発明の保持体は、液晶用ガラスの保持面の温度が均一であるので、液晶用ガラス表面の温度分布も従来より均一になるので、形成される膜や熱処理等に対して、安定した特性を得ることができる。
【００４３】
【実施例】
実施例１
市販の直径４００ｍｍ、厚み１０ｍｍのＡｌ−Ａｌ２Ｏ３製のセラミックス−金属複合体を用意した。このセラミックス−金属複合体の被処理物保持面を研磨して、保持面の平面度を０．０３ｍｍ、面粗度をＲａ０．７μｍに仕上げた。このセラミックス−金属複合体の吸水率は、０．００％であった。このセラミックス−金属複合体のヤング率、熱膨張係数（α）、熱伝導率（κ）を表１に示す。
【００４４】
また、Ａｌ２Ｏ３、ＡｌＮ、ＳｉＣ製のセラミックスヒータを用意した。各セラミックス焼結体にＭｏ製の発熱回路パターンを作製し、別のセラミックス焼結体を積層し、ホットプレスを用いて接合することにより、抵抗発熱体が埋設されたセラミックスヒータを得た。セラミックスヒータの外径は、３５０ｍｍで、厚みは１０ｍｍに仕上げた。
【００４５】
なお、前記各セラミックスのグリーンシートを作製し、Ｍｏペーストを用いて発熱体回路パターンをグリーンシート上に形成した後、他のグリーンシートを積層し、焼結する方法でも、抵抗発熱体が埋設されたセラミックスヒータを得ることができる。各セラミックスヒータの熱膨張係数（α）と熱伝導率（κ）を表２に示す。
【００４６】
これらのセラミックスヒータ２を前記セラミックス−金属複合体１にセラミックス製のネジ（図示せず）を用いて固定した。更に、図３に示すように、セラミックス−金属複合体にセラミックスヒータと同じ材質からなる支持部６をガラス接合した。このような保持体及び支持部を、半導体製造装置のチャンバー２０内にボルトで固定した。支持部の底面とチャンバーとの間はＯ−リングを用いて気密シールした。
【００４７】
このように設置した後、チャンバー内を真空にした。真空引きは、５分間で１．３Ｐａ（０．０１ｔｏｒｒ）に到達した。更に真空引きを行いながら，Ａｒを流してチャンバー内を１３．３ｋＰａ（１００ｔｏｒｒ）の減圧にして、前記抵抗発熱体に２００Ｖの電力を供給して、保持面を３５０℃に加熱した。
【００４８】
保持面の均熱性をウェハ温度計を用いて測定した。また、この保持体を室温から３５０℃まで昇降温を５００回繰り返すヒートサイクル試験した。均熱性の測定結果と１０個の保持体を用いたヒートサイクル試験でクラックやパーティクルの発生などの問題があった保持体の数を表１に示す。
【００４９】
【表１】
2004363334.tif 000003
【００５０】
【表２】
2004363334.tif 000004
【００５１】
表１から、熱膨張係数が、７．９ｘ１０−６／℃のＡｌ−Ａｌ２Ｏ３複合体を用いた場合は、均熱性が±０．５％以内であり、ヒートサイクル試験で１０個中１０個ともクラックやパーティクルの発生がないことが判る。一方、熱膨張係数が、１２ｘ１０−６／℃のＡｌ−Ａｌ２Ｏ３複合体を用いた場合は、均熱性は±０．５％以上となり、ヒータ材質によっては、±１．０％を超えることが判る。また、この場合は、サイクル試験で、１０個中２〜３個の保持体の接合部にクラックが発生した。
【００５２】
実施例２
セラミックス−金属複合体をＡｌ−ＡｌＮにしたこと以外は、実施例１と同様に保持体を作製し、実施例１と同様の評価を行った。その結果を表３に示す。なお、真空引きの時間は、実施例１と同じ５分間であった。
【００５３】
【表３】
2004363334.tif 000005
【００５４】
実施例３
セラミックス−金属複合体をＡｌ−ＳｉＣにしたこと以外は、実施例１と同様に保持体を作製し、実施例１と同様の評価を行った。その結果を表４に示す。なお、真空引きの時間は、実施例１と同じ５分間であった。また、比較のために、セラミックス−金属複合体の代わりに、Ａｌ２Ｏ３セラミックス単体を用いて保持体としたもの（Ｎｏ．２０）、ＡｌＮセラミックスを用いたもの（Ｎｏ．２１）及びＳｉＣセラミックスを用いたもの（Ｎｏ．２２）も作製し、その評価結果を表４にあわせて示す。
【００５５】
【表４】
2004363334.tif 000006
【００５６】
表１〜４から次のことが判る。セラミックス単体（Ｎｏ．２０〜２２）より、セラミックス−金属複合体を用いた方がサイクル試験で割れなどが発生せず、耐熱衝撃性に優れる。ヤング率３００ＧＰａ以下の方がサイクル試験で問題が発生しない。熱伝導率１００Ｗ／ｍＫ以上のセラミックス−金属複合体を用いれば、均熱性は±０．５％以内とすることができる。しかし、セラミックス−金属複合体の熱膨張係数がセラミックスヒータの熱膨張係数から乖離すると、高温時にセラミックス−金属複合体とセラミックスヒータとの接合部に過大な熱応力が発生するので、サイクル試験での破損の確率が高くなる。
【００５７】
実施例４
セラミックス−金属複合体の材質をＳｉ−Ａｌ２Ｏ３、Ｓｉ−ＡｌＮ、Ｓｉ−ＳｉＣとし、抵抗発熱体をＷにしたこと以外は、実施例１と同様に、保持体を作製し、実施例１と同様に評価した。ただし、温度は８００℃での均熱性とし、ヒートサイクル試験は室温から８００℃までの昇降温５００回とした。その結果を表５に示す。なお、保持面の平面度は０．０３ｍｍで、面粗度はＲａ０．７μｍに仕上げた。また、１．３Ｐａまでの真空引きの時間はいずれの材質でも５分間と実施例１と同じであった。また、用いたセラミックス−金属複合体のヤング率と熱膨張係数（α）と熱伝導率（κ）を表６に示す。
【００５８】
【表５】
2004363334.tif 000007
【００５９】
【表６】
2004363334.tif 000008
【００６０】
実施例５
直径４００ｍｍ、厚み１０ｍｍの実施例４と同じＳｉ−ＳｉＣ複合体を用意し、実施例１と同様にセラミックスヒータを組合せて保持体を作製した。実施例１と同様に支持部を接合した後、図６に示すように保持体と支持部の全面に、厚さ３０μｍ程度のＳｉＯ２薄膜１０を溶射によりコーティングした。この保持体を実施例４と同様に８００℃での均熱性評価とヒートサイクル試験を行った。その結果を表７に示す。
【００６１】
【表７】
2004363334.tif 000009
【００６２】
実施例６
Ｓｉ−ＳｉＣの大きさを表８に示す直径で、厚さ２０ｍｍとし、セラミックスヒータの外径をＳｉ−ＳｉＣの直径より５０ｍｍ小さくした以外は、実施例５と同様にして、図３に示す形状の保持体を作成した。実施例５と同様に８００℃での均熱性評価とヒートサイクル試験を行った。その結果を表８に示す。なお、１．３Ｐａまでの真空引きに要した時間は、５分間であった。
【００６３】
【表８】
2004363334.tif 000010
【００６４】
保持体の直径が小さくなれば、均熱性が向上することが判る。
【００６５】
実施例７
実施例４で用いたのと同じＳｉ−ＳｉＣ複合体ならびにＡｌＮセラミックスヒータを用意した。Ｓｉ−ＳｉＣ複合体の保持面の平面度及び面粗度を表９に示すように仕上げた。これらのＳｉ−ＳｉＣ複合体とＡｌＮセラミックスヒータを用いて、実施例５と同様に図６の形状に仕上げた。これらの保持体を実施例５と同様に、８００℃での均熱性評価とヒートサイクル試験を行った。その結果を表９に示す。なお、真空引きは、実施例１と同様５分間で１．３Ｐａ（０．０１ｔｏｒｒ）に到達した。
【００６６】
【表９】
2004363334.tif 000011
【００６７】
表９より、保持面の平面度を０．５ｍｍ以下にすれば、保持面の均熱性を±０．５％以下にすることができることが判る。また、保持面の面粗さを３μｍ（Ｒａ）にすれば、保持面の均熱性を±１．０％以下にすることができることが判る。
【００６８】
実施例８
成形密度を変えることにより、吸水率が０．０１％と０．０３％で、直径４００ｍｍ、厚さ１０ｍｍのＳｉ−ＳｉＣ複合体を得た。これらのＳｉ−ＳｉＣ複合体とＡｌＮセラミックスヒータを用いて、実施例５と同様に図６の形状の保持体を作製した。実施例５と同様に８００℃での均熱性評価とヒートサイクル試験を行った。
【００６９】
その結果、吸水率０．０１％のＳｉ−ＳｉＣ複合体を用いたサンプル（Ｎｏ．４６）では、１．３Ｐａまで真空引きするのに３０分必要であった。また、吸水率０．０３％のもの（Ｎｏ．４７）では、１時間必要であった。吸水率が大きくなるほど、セラミックス−金属複合体からガスが発生しやすくなるので、真空引きに要する時間が長くなることが判った。
【００７０】
また、８００℃での均熱性は、どちらも±０．５％であり、吸水率０．００％の場合よりは、均熱性に劣っていた。ヒートサイクル試験では、どちらも、１０個中１０個にクラックやパーティクルの発生はなかった。
【００７１】
実施例９
Ｓｉ−ＳｉＣの厚みを表１０に示す厚みで、直径４００ｍｍとした以外は、実施例５と同様にして、図３に示す形状の保持体を作成した。実施例５と同様に８００℃での均熱性評価とヒートサイクル試験を行った。その結果を表１０に示す。なお、１．３Ｐａまでの真空引きに要した時間は、５分間であった。
【００７２】
【表１０】
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【００７３】
セラミックス−金属複合体の厚みが厚くなると、均熱性は向上するが、投入電力が同じであれば、８００℃に到達するまでの昇温時間が長くなる。従って、生産効率を考慮すると、セラミックス−金属複合体の厚みは、５０ｍｍ以下の方が好ましい。
【００７４】
実施例１０
実施例５で用いたのと同じＳｉ−ＳｉＣ複合体あるいは実施例３で用いたのと同じＡｌ−ＳｉＣ複合体ならびに実施例５で用いたのと同じＡｌＮセラミックスヒータを用いて、図６の形状に仕上げた。ただし、コーティング材質を表１０に示すものにした。コーティング手段は全て溶射で行った。
【００７５】
これらの保持体を、チャンバー内に設置し、保持体を５００℃に加熱した状態で、腐食性ガス（ＣＨＦ３：Ｏ２＝４：１）を１時間供給した。その結果、Ｓｉ−ＳｉＣ複合体と支持部とのガラス接合部が、腐食（エッチング）されていた。そのエッチング深さを表１１に示す。なお、表１１において、コーティング欄が“−”は、コーティングしていないことを示す。
【００７６】
【表１１】
2004363334.tif 000013
【００７７】
表１１から判るように、コーティングを施すことによって、エッチングされにくくなるが、ＤＬＣ（ダイヤモンド状カーボン）やダイヤモンドのように耐食性の高い材質をコーティングした方が、耐食性は向上する。また、実施例５と同様に、８００℃での均熱性評価とヒートサイクル試験を行ったところ、均熱性は、いずれも±０．５％以下であり、１０個の保持体をサイクル試験して、１０個全ての保持体にコーティング膜の剥離やセラミックス−金属複合体のクラックは発生しなかった。
【００７８】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、セラミックスと金属の複合体を、セラミックスヒータの上に備える構造にすれば、保持面の均熱性を高め、耐熱衝撃性に優れ、パーティクルなどの発生を抑制することができる。前記セラミックスと金属の複合体のヤング率は、３００ＧＰａ以下であることが好ましい。更に、少なくとも被処理物保持面をコーティングすれば、耐久性を向上させることができる。このような保持体を半導体製造装置や液晶製造装置に搭載することにより、生産性や歩留りの良い半導体あるいは液晶製造装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の保持体の断面構造の一例を示す。
【図２】本発明の保持体の断面構造の他の一例を示す。
【図３】本発明の保持体の断面構造の他の一例を示す。
【図４】本発明の保持体の断面構造の他の一例を示す。
【図５】本発明の保持体の断面構造の他の一例を示す。
【図６】本発明の保持体の断面構造の他の一例を示す。
【図７】本発明の保持体の断面構造の他の一例を示す。
【符号の説明】
１  セラミックス−金属複合体
２  セラミックスヒータ
３  発熱体回路
４  被処理物保持面
５  ヒータ面
６  支持部
７  電極
８  熱電対
９  Ｏ−リング
１０  コーティング
２０  チャンバー
【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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