(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミック部材と金属−セラミック複合部材とを互いに対向する主面にそれぞれ形成した金属層間でロウ材層を介して接合してなり、前記金属層間における前記ロウ材層の外周端面は、前記金属層の外周縁よりも内側に位置しており、厚み方向の中央部の少なくとも前記ロウ材層の厚みの３分の１の領域が内側に凹んでいることを特徴とするセラミック部材と金属−セラミック複合部材との接合体。
【請求項２】
前記ロウ材層の内側に凹んでいる領域の厚み方向の断面形状が湾曲していることを特徴とする請求項１記載のセラミック部材と金属−セラミック複合部材との接合体。
【請求項３】
前記ロウ材層の内側に凹んでいる領域の深さが前記ロウ材層の厚みの０．１倍〜１０倍であることを特徴とする請求項１記載のセラミック部材と金属−セラミック複合部材との接合体。
【請求項４】
前記ロウ材層の端面は、厚み方向で内側に湾曲して凹んでいることを特徴とする請求項１記載のセラミック部材と金属−セラミック複合部材との接合体。
【請求項５】
前記ロウ材層の内側に凹んでいる深さが前記ロウ材層の厚みの０．１倍〜１０倍であることを特徴とする請求項４記載のセラミック部材と金属−セラミック複合部材との接合体。
【請求項６】
前記ロウ材層の端面は、前記金属層の外周縁から前記ロウ材層の厚みの０．１倍〜前記金属層の最大径の０．１８倍の範囲で内側に位置していることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のセラミック部材と金属−セラミック複合部材との接合体。
【請求項７】
前記ロウ材層は、アルミニウムロウ材またはインジウムロウ材からなることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のセラミック部材と金属−セラミック複合部材との接合体。
【請求項８】
前記ロウ材層の厚みが接合面の最大径の１００ｐｐｍ〜３０００ｐｐｍであることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のセラミック部材と金属−セラミック複合部材との接合体。
【請求項９】
前記ロウ材層の気孔率が１％〜１０％であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか
に記載のセラミック部材と金属−セラミック複合部材との接合体。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれかに記載のセラミック部材と金属−セラミック複合部材との接合体を備え、前記セラミック部材は、板状であって前記金属−セラミック複合部材側の主面に対向する他方の主面がウェハ載置面であることを特徴とするウェハ支持部材。
【請求項１１】
前記セラミック部材は、ヒータを内蔵していることを特徴とする請求項１０記載のウェハ支持部材。
【請求項１２】
前記セラミック部材は、静電吸着用電極を内蔵していることを特徴とする請求項１０に記載のウェハ支持部材。
【請求項１３】
前記セラミック部材は、静電吸着用電極を内蔵していることを特徴とする請求項１１に記載のウェハ支持部材。
【請求項１４】
請求項１１に記載のウェハ支持部材の他方の主面にウェハを載せて、前記ヒータにより前記ウェハを加熱した後、前記ウェハに対してプラズマを用いた成膜処理またはプラズマを用いたエッチング処理を行なうことを特徴とするウェハの処理方法。
【請求項１５】
請求項１２に記載のウェハ支持部材の他方の主面にウェハを載せて、前記静電吸着電極に電圧を印加して前記ウェハを吸着しつつ、前記ウェハに対してプラズマを用いた成膜処理またはプラズマを用いたエッチング処理を行なうことを特徴とするウェハの処理方法。
【請求項１６】
請求項１３に記載のウェハ支持部材の他方の主面にウェハを載せて、前記静電吸着電極に電圧を印加して前記ウェハを吸着するとともに前記ヒータにより前記ウェハを加熱した後、前記ウェハに対してプラズマを用いた成膜処理またはプラズマを用いたエッチング処理を行なうことを特徴とするウェハの処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セラミック部材と金属−セラミック複合部材との接合体に関し、さらに半導体チップの製造に使用する成膜装置やエッチング装置において半導体ウェハを保持するウェハ支持部材として、特にウェハ載置面に載置されたウェハを保持したり加熱したりしながらプラズマ下にて処理するための静電チャックまたはヒータ付き静電チャックに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスを製造する半導体ウェハ（以下、ウェハという）の処理工程であるＰＶＤ、ＣＶＤ、スパッタリング、ＳＯＤ、ＳＯＧ等の成膜工程やエッチング工程では、被処理物であるウェハに均一な厚みで均質な膜を成膜することや、成膜した膜に均一な深さでエッチングを施す加工処理が重要である。このため、ウェハ支持部材としてウェハを加工処理する際にウェハを強固に保持するためにウェハ支持部材の内部またはウェハ載置面とは反対側の面に静電吸着用電極を配して、この静電吸着用電極に電圧を印加することによりジョンソン−ラーベック力やクーロン力を発現させてウェハを載置面に吸着する静電チャックの機能を有するウェハ支持部材がある。
【０００３】
また、ウェハ支持部材としてウェハを均一な温度に加熱するためにウェハ支持部材の内部またはウェハ載置面とは反対側の面に発熱用の電極を配してウェハを加熱する機能を有するヒータや、静電チャックに発熱用の電極を内蔵し、ウェハを吸着する力を有すると共にウェハを均一に加熱できる静電チャックがある。
【０００４】
また、板状セラミック部材の一方の主面をウェハを支持する吸着面とし、板状セラミック部材のウェハ吸着面とは反対側の面に金属−セラミック複合部材からなる板状体を接合して、この金属−セラミック複合部材を冷媒等で冷やし、プラズマ下で処理される際にウェハに発生する熱を速やかにウェハ支持部材の外に排出することが要求されてきた。
【０００５】
金属−セラミック複合部材を板状セラミック部材のウェハ載置面とは反対側の面に接合した静電チャックの例としては、図５に断面図で示すように、静電吸着用電極５２を埋設した板状セラミック焼結体部材５１と、セラミックスとアルミニウムとの複合材プレート５５（金属−セラミック複合部材）とを接合層５４で接合した静電チャックステージ５０が開示されている（特許文献１を参照。）。
【特許文献１】特開平１０−３２２３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の技術のセラミック部材と金属−セラミック複合部材との接合体では、プラズマによりウェハに成膜またはエッチングを施す際に、図５に示す接合層５４の周囲の露出部がプラズマに晒されて、セラミック部材と金属−セラミック複合部材との接合層５４が浸食されて、最悪の場合、セラミック部材と金属−セラミック複合部材との接合部がこの接合層５４から剥がれるといったダメージを受ける虞があった。
【０００７】
図６に断面図で示すように、セラミック部材６１と金属−セラミック複合部材６５の接合体６０では、ロウ材層６３の中心部に最大剪断応力発生部位Ｇが発生する。この最大剪断応力発生部位がプラズマで浸食されると図６のＧの部分で示すように浸食傷が発生し、その浸食傷が非常に鋭利な傷となるために最大剪断応力と相まって接合層であるロウ材層６３を引き裂くように力が働き、接合体６０が接合層（ロウ材層６３）から剥がれる虞があった。言い換えると、この図６に示すロウ材層６３の中心に発生する最大剪断応力発生部位Ｇがプラズマに晒されて浸食されることで、プラズマによる鋭利な浸食傷と最大剪断応力とによる相乗効果により著しい損傷を受けることから、接合体６０が接合層（ロウ材層６３）から破損する虞があった。
【０００８】
また、接合体のロウ材層がプラズマに晒されることから、ロウ材層が浸食されるので、前記接合体からなるウェハ支持部材を用いて、ウェハに対してプラズマを用いた成膜処理またはプラズマを用いたエッチング処理を行なうと、ロウ材層の飛散によるパーティクルの発生により、パーティクルの付着による半導体ウェハの歩留まりが低下する虞があった。
【０００９】
本発明者は、このような課題を解決するために、通常とは異なり、セラミック部材と金属−セラミック複合部材との接合体における接合層となるロウ材層の端面について、厚み
方向の中央部に所定の大きさの凹みを形成することにより、プラズマに対する耐食性を向上させることができるという知見を得たことにより、本発明を完成するに至った。
【００１０】
本発明の目的は、腐食性の雰囲気においても耐久性に優れたセラミック部材と金属−セラミック複合部材との接合体およびこれを用いたウェハ支持部材を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者は上記状況に鑑み、鋭意研究開発の結果、接合層がプラズマに晒されても接合層が浸食されにくいセラミック部材と金属−セラミック複合部材との接合体を考案した。すなわち、本発明のセラミック部材と金属−セラミック複合部材との接合体は、セラミック部材と金属−セラミック複合部材とを互いに対向する主面にそれぞれ形成した金属層間でロウ材層を介して接合してなり、前記金属層間における前記ロウ材層の外周端面は、前記金属層の外周縁よりも内側に位置しており、厚み方向の中央部の少なくとも前記ロウ材層の厚みの３分の１の領域が内側に凹んでいることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明のセラミック部材と金属−セラミック複合部材との接合体は、上記構成において、前記ロウ材層の内側に凹んでいる領域の厚み方向の断面形状が湾曲していることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明のセラミック部材と金属−セラミック複合部材との接合体は、上記構成において、前記ロウ材層の内側に凹んでいる領域の深さが前記ロウ材層の厚みの０．１倍〜１０倍であることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明のセラミック部材と金属−セラミック複合部材との接合体は、上記構成において、前記ロウ材層の端面が、厚み方向で内側に湾曲して凹んでいることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明のセラミック部材と金属−セラミック複合部材との接合体は、上記構成において、前記ロウ材層の内側に凹んでいる深さが前記ロウ材層の厚みの０．１倍〜１０倍であることを特徴とする。
【００１７】
また、本発明のセラミック部材と金属−セラミック複合部材との接合体は、上記構成において、前記ロウ材層の端面が、前記金属層の外周縁から前記ロウ材層の厚みの０．１倍〜前記金属層の最大直径の０．１８倍の範囲で内側に位置していることを特徴とする。
【００１８】
また、本発明のセラミック部材と金属−セラミック複合部材との接合体は、上記各構成において、前記ロウ材層が、アルミニウムロウ材またはインジウムロウ材からなることを特徴とする。
【００１９】
また、本発明のセラミック部材と金属−セラミック複合部材との接合体は、上記各構成において、前記ロウ材層の厚みが接合面の最大径の１００ｐｐｍ〜３０００ｐｐｍであることを特徴とする。
【００２０】
また、本発明のセラミック部材と金属−セラミック複合部材との接合体は、上記構成において、前記ロウ材層の気孔率が１％〜１０％であることを特徴とする。
【００２１】
また、本発明のウェハ支持部材は、上記各構成のいずれかの本発明のセラミック部材と金属−セラミック複合部材との接合体を備え、前記セラミック部材が、板状であって前記金属−セラミック複合部材側の主面に対向する他方の主面がウェハ載置面であることを特徴とする。
【００２２】
また、本発明のウェハ支持部材は、上記構成において、前記セラミック部材が、ヒータを内蔵していることを特徴とする。
【００２３】
また、本発明のウェハ支持部材は、上記構成において、前記セラミック部材が、静電吸着用電極を内蔵していることを特徴とする。
【００２４】
また、本発明に係るウェハの処理方法は、本発明に係るウェハ支持部材の他方の主面にウェハを載せて、前記ヒータにより前記ウェハを加熱した後、前記ウェハに対してプラズマを用いた成膜処理またはプラズマを用いたエッチング処理を行なうことを特徴とする。
【００２５】
また、本発明に係るウェハの処理方法は、本発明に係るウェハ支持部材の他方の主面にウェハを載せて、前記静電吸着電極に電圧を印加して前記ウェハを吸着しつつ、前記ウェハに対してプラズマを用いた成膜処理またはプラズマを用いたエッチング処理を行なうことを特徴とする。
【００２６】
また、本発明に係るウェハの処理方法は、本発明に係るウェハ支持部材の他方の主面にウェハを載せて、前記静電吸着電極に電圧を印加して前記ウェハを吸着するとともに前記ヒータにより前記ウェハを加熱した後、前記ウェハに対してプラズマを用いた成膜処理またはプラズマを用いたエッチング処理を行なうことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２７】
本発明のセラミック部材と金属−セラミック複合部材との接合体によれば、半導体製造装置中のプラズマ下で使用しても、セラミック部材と金属−セラミック複合部材とを互いに対向する主面にそれぞれ形成した金属層間でロウ材層を介して接合された、前記金属層間における前記ロウ材層の端面は、厚み方向の中央部の少なくとも前記ロウ材層の厚みの３分の１の領域が内側に凹んでいることから、ロウ材層にプラズマが晒され難いのでロウ材層が浸食されにくく、セラミック部材と金属−セラミック複合部材とが接合層であるロウ材層から剥離するというダメージを受けにくいセラミック部材と金属−セラミック複合部材との接合体を提供できる。
【００２８】
さらに、本発明の接合体をウェハ加熱用ヒータ、ウェハを電気的に吸着し固定する静電チャック、またはヒータ付き静電チャックといったウェハ支持部材として使用した場合には、板状のセラミック部材の主面のうち金属−セラミック複合部材と反対側の他方の主面をウェハを載置し支持する載置面とし、セラミック部材と金属−セラミック複合部材とを互いに対向する主面にそれぞれ形成した金属層間でロウ材層を介して接合してなり、前記金属層間における前記ロウ材層の端面は、厚み方向の中央部の少なくとも前記ロウ材層の厚みの３分の１の領域が内側に凹んでいることにより、プラズマによりウェハに成膜またはエッチングを施す際にロウ材層がプラズマに晒され難く、ロウ材層が浸食され難く、セ
ラミック部材と金属−セラミック複合部材とが接合層であるロウ材層から剥離するというダメージを受け難いウェハ支持部材を提供できる。
【００２９】
また、本発明に係るウェハ支持部材は、ロウ材層がプラズマによる浸食を受けにくい本発明に係る接合体を用いて構成されているので、耐久性を高くできる。
【００３０】
さらに、本発明に係るウェハの処理方法は、ロウ材層がプラズマに晒され難く、ロウ材層が浸食されにくい本発明に係るウェハ支持部材を用いているので、ウェハに対してプラズマを用いた成膜処理またはプラズマを用いたエッチング処理を行なっても、ロウ材層の飛散によるパーティクルの発生を防止でき、ウェハへのパーティクルの付着による歩留まりの低下を防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
図１は、本発明のセラミック部材１２と金属−セラミック複合部材１６との接合体１を用いたウェハ支持部材１００の実施の形態の一例であるセラミック製の静電チャックの概略構成を示す断面図である。静電吸着用電極１１を内蔵した板状のセラミック部材１２の一方の主面に金属層１３が形成され、さらに金属−セラミック複合部材１６の一方の主面に金属層１５が形成され、金属層１３と１５がロウ材層１４で接合されている。１は接合体を示す。そして、静電吸着用電極１１に電圧を印加するために金属−セラミックス複合部材１６を貫通してセラミック部材１２に内蔵された静電吸着用電極１１に通じる穴が形成され、この穴を通して端子１７が静電吸着用電極１１に接合されている。これにより、ウェハ支持部材１００が構成されている。
【００３２】
そして、静電吸着用電極１１に直流電圧を印加するとセラミック部材１２の上面に載せられた半導体ウェハ（図示せず）を強固に吸着することができる。
【００３３】
本発明のセラミック部材１２と金属−セラミック複合部材１６との接合体１においては、セラミック部材１２と金属−セラミック複合部材１６とを互いに対向する主面にそれぞれ形成した金属層１３、１５間でロウ材層１４を介して接合してなり、金属層１３、１５間におけるロウ材層１４の端面は、厚み方向の中央部の少なくともロウ材層１４の厚みの３分の１の領域が内側に凹んでいることを特徴とする。
【００３４】
図２のＡ）〜Ｆ）は、それぞれ本発明のセラミック部材１２と金属−セラミック複合部材１６との接合体１における図１のロウ材層１４の外周の凹みを示す端面付近を拡大した断面図である。図２のＡ）、Ｂ）、Ｃ）に示すように、ロウ材層１４の端面が、厚み方向の中央部の少なくともロウ材層１４の厚みの３分の１の領域が内側に凹んでいることにより、プラズマが接合層であるロウ材層１４を浸食しようとしても、凹み部分にはプラズマが十分に回り込めずに、プラズマ密度が低下するために接合層（ロウ材層１４）が浸食されにくくなり、最大剪断応力の発生するロウ材層１４の中心部位をプラズマから保護することが可能となり接合体１の耐久性を高め信頼性を高めることができる。
【００３５】
また、このロウ材層１４の内側に凹んでいる領域は、厚み方向の断面形状が湾曲していることが好ましい。この厚み方向の前記断面形状が湾曲しているとは、例えば、図２のＡ）に示すような形状である。断面形状が湾曲していると、プラズマによるロウ材層１４の浸食をさらに有効に防止できるからである。その理由は、断面形状が湾曲していることにより、凹み部分のプラズマ密度が低下するだけでなく、凹み自身が湾曲して角がないため、凹み自身が、接合層（ロウ材層１４）を剥がそうとする剪断応力に対して破壊の基点となり難いからである。
【００３６】
また、この内側に凹んでいる領域の深さｄがロウ材層１４の厚みａの０．１倍〜１０倍であることが好ましい。凹みの深さｄが、ロウ材層１４の厚みａの０．１倍以上であると、凹んでいる領域内のプラズマ密度が小さくなり、プラズマによるロウ材層１４の浸食を低減できるからである。プラズマの密度が高いと浸食速度が大きくなるが、接合層（ロウ材層１４）が凹んでいることにより、その凹み内部におけるプラズマ密度が低下することで、浸食速度が低下するからである。
【００３７】
凹みの深さがロウ材層１４の厚みａの０．１倍未満では、凹みの深さｄが浅すぎて、プラズマが比較的容易に凹みの内部に侵入できるため、プラズマ密度が低下せず、浸食速度が低下しにくい虞があるからである。より好ましい範囲としては、ロウ材層１４の厚みａの１倍以上凹んでいることが望ましい。これは、凹み内でのプラズマによる浸食をさらに低減できるからである。
【００３８】
また、凹みの深さｄはロウ材層１４の厚みａの１０倍以下であることが望ましい理由は、凹みの深さｄがロウ材層１４の厚みａの１０倍を超えると、凹みの形状が図２のＣ）に示す形状のように凹みの先端の曲率半径が小さくなりすぎて、凹みの先端が破壊の起点として作用する虞があるからである。一方、図２のＡ）の凹み形状では、破壊の起点となり難く好ましい。
【００３９】
また、ロウ材層１４の端面は、厚み方向で内側に湾曲して凹んでいることが好ましい。図２のＤ）、Ｅ）、Ｆ）に示すようにロウ材層１４の全体に渡って凹んでいることにより、ロウ材層１４の端面のほぼ全体に渡ってプラズマ密度を低下することができることから、ロウ材層１４へのプラズマの浸食をさらに下げることが可能となるからである。凹みの形状としては、例えば図２のＤ）、Ｅ）、Ｆ）に示す３種類があるが、この中で好適な形状は、Ｄ）に示す楕円形状である。これは、凹み部分のプラズマ密度が低下するだけでなく、凹み自身の形状が楕円形の一部の形状であるため、角がなく、応力集中による破壊の起点となり難いからである。
【００４０】
また、図２のＤ）に示す楕円形状の一部の形状からなるａｂ比も重要である。このａｂ比（＝ｂ／ａ）は０．１倍以上であることが望ましい。ａｂ比が０．１倍以上であれば、ロウ材層１４の厚みの１０分１以上の凹みの深さｂを得ることができるからである。プラズマが接合層（ロウ材層１４）を浸食する際にはプラズマの密度が高いと浸食速度が大きくなるが、接合層（ロウ材層１４）が凹んでいることにより、その凹みの内部におけるプラズマ密度が低下し、浸食速度が低下するからである。凹みの深さｂがロウ材層１４の厚みの０．１倍未満では、凹みが浅すぎて、プラズマが比較的容易に凹みの内部に侵入できるため、プラズマ密度の低下が起こりにくく、浸食速度も低下し難いからである。
【００４１】
また、ロウ材層１４の端面の内側に凹んでいる深さｂがロウ材層１４の厚みａの０．１倍〜１０倍であることが好ましい。ロウ材層１４の厚みの０．１倍以上が好ましい理由は、プラズマが接合層（ロウ材層１４）を浸食する際にはプラズマの密度が高いと浸食速度が高くなるが、接合層（ロウ材層１４）が凹んでいることにより、その凹みの内部におけるプラズマ密度が低下し、浸食速度が低下するからである。凹みの深さがロウ材層１４の厚みの０．１倍未満では、凹みが浅すぎて、プラズマが比較的容易に凹みの内部に侵入できるため、プラズマ密度の低下が起こりにくく、浸食速度も低下し難いためである。また、ロウ材層１４の厚みの１０倍以下が好ましい理由は、凹みの形状が図２のＥ）の形状の場合は先端の曲率半径が小さくなりすぎて（角度が鋭利になりすぎて）、凹みの先端が破壊の起点として機能してしまう虞があるからである。
【００４２】
また、金属層１３、１５間におけるロウ材層１４の端面は、金属層１３、１５の外周縁よりも内側に位置していることが好ましい。
【００４３】
ロウ材層１４の端面の位置を、金属層１３、１５の存在する外周縁よりも内側に位置させることにより、プラズマによるロウ材層１４への浸食を極めて小さくすることができるからである。凹みの場合は、最大剪断応力の発生する中心部付近では確実にプラズマによる浸食を防ぐことができるのに対して、セラミック部材１２や金属−セラミック複合部材１６の近傍は、剪断応力としては小さいが、プラズマに近いためにプラズマによる接合層（ロウ材層１４）の浸食が発生する虞がある。しかしながら、ロウ材層１４の端面が、金属層１３または１５の外周縁よりも内側に位置していれば、プラズマが回り込んでいくことが困難であることから、プラズマ密度が略ゼロとなり、プラズマによるロウ材層１４の浸食が殆ど発生しなくなる。ロウ材層１４の端面を金属層１３または１５の外周縁より内側に位置させるためには、あらかじめ、ロウ付け前のロウ材の寸法とロウ付け後のロウ材流れの位置との関係を把握しておき、ロウ付け後にロウ材層１４の端面が所望の位置に来るようにロウ材の大きさおよび量を調節するとよい。
【００４４】
また、ロウ材層１４の端面は、金属層１３、１５のいずれかの外周縁からロウ材層１４の厚みの０．１倍〜外周縁から金属層１３、１５の最大直径の０．１８倍の範囲で内側に位置していることが好ましい。ロウ材層１４の端面の最外周部と金属層１３、１５の何れかの最外周縁との位置関係が、ロウ材層１４の厚みの０．１倍以上が好ましいのは、プラズマが接合層（ロウ材層１４）を浸食する際にはプラズマの密度が高いと浸食速度が高くなるが、ロウ材層１４が金属層１３、１５の何れかの外周縁よりも内側に位置していることにより、その内部におけるプラズマ密度が事実上ゼロとなり、プラズマがロウ材層１４を殆ど浸食できなくなるからである。ロウ材層１４の位置がロウ材層１４の厚みの０．１倍未満では、小さ過ぎて、プラズマが比較的容易に内部に侵入できることから、プラズマ密度が十分小さくならず、プラズマによる接合層（ロウ材層１４）の浸食をなくすことはできない。従って、ロウ材層１４の端面は、金属層１３、１５の外周縁よりもロウ材層１４の厚みの０．１倍以上、さらに好ましくは、金属層１３、１５によりロウ材層１４へのプラズマの侵入防止効果が大きいことから、１倍以上内側に位置していることが望ましい。
【００４５】
なお、金属層１３、１５の最大径とは、金属層１３、１５が薄い円板状であれば、その直径で示すことができる。また、四角形であれば最大径は対角線の大きさで示すことができる。金属層１３、１５が楕円形等に変形していれば楕円形の長軸が最大径となる。いずれにしても板状の金属層１３、１５の中に並行して描くことができる最大の直線の長さを最大径として示すことができる。
【００４６】
また、ロウ材層１４の端面は、金属層１３、１５の最大直径の０．１８倍までが好ましい。図１に示す本発明の実施の形態の一例において、金属層１３、１５でセラミック部材１２の他方の主面全体を覆ったとしても、ロウ材層１４の端面が金属層１３、１５の外周縁からその最大直径の０．１８倍を超えて内側に位置すると、あまりにもロウ材層１４が内側に配設され接合面積が小さくなることから、ウェハ支持部材として機能させた場合において、ウェハに発生した熱を伝達して金属−セラミック複合部材１６から排熱するというウェハ支持部材としての好ましい機能が不十分となる虞があるからである。熱の排出が不十分であるとウェハの面内の温度差が大きくなり、ウェハ上に均一な厚みで成膜することが困難となり、そのウェハから製作される例えば半導体チップの歩留まりが低下するなどの虞があるからである。したがって、ロウ材層１４の端面は、金属層１３、１５の外周縁からその最大直径の０．１８倍までの位置、さらに好ましくは、０．１２倍までの位置であることが好ましい。
【００４７】
また、ロウ材層１４は、アルミニウムロウ材またはインジウムロウ材からなることが好ましい。その理由は、アルミニウムロウ材もインジウムロウ材もロウ材の中では柔らかくて、変形し易いロウ材であるため、図３に本発明のセラミック部材１２と金属−セラミック複合部材１６との接合体１におけるロウ材層１４の外周の凹みを拡大断面図で示すように、ロウ材層１４の最大剪断応力がロウ材層１４の中央部３４に発生しても、ロウ材層１４自身が変形するために、セラミック部材１２の割れが発生しにくいからである。特に半導体製造装置でウェハを加工処理する場合には、−１０℃〜１５０℃程度の温度サイクルに晒されるが、このような温度サイクル下でも、ロウ材自身が変形するために、セラミック部材１２へのクラックの発生がない。ロウ材としては、Ａｕ−Ｓｎロウ材を使うこともできるが、Ａｕ−Ｓｎロウ材は非常に硬いため、ロウ材自身が応力に対して変形仕切れな
いために−１０℃〜１５０℃の温度サイクル下では、セラミック部材１２にクラックが発生する虞がある。
【００４８】
また、ロウ材層１４の厚みが接合面の最大径の１００ｐｐｍ〜３０００ｐｐｍであることが好ましい。半導体製造装置用のウェハ支持部材１００として使用する場合には、−１０℃〜１５０℃程度の温度サイクルに晒されるために、接合面の最大径の１００ｐｐｍよりもロウ材層１４の厚みが薄いとロウ材が温度サイクルで発生する応力に呼応して変形しきれなくなるためにセラミック部材１２にクラックが入ってしまうからである。さらにロウ材層１４が温度サイクルで発生する応力に呼応して変形できるようにするためには、５００ｐｐｍ以上であることが好ましい。また、ロウ材層１４の厚みが３０００ｐｐｍよりも厚くなると、ロウ材層１４が厚くなりすぎて、ロウ材層１４の端面の厚み方向の中心部をロウ材層１４の厚みの３分の１以上凹ませてもプラズマが容易にロウ材層１４を浸食できるようになるため、ロウ材層１４がプラズマにより浸食され、最悪の場合、ロウ材の破壊やセラミック部材１２のロウ材層１４からの剥がれが発生するからである。従って、ロウ材層１４の厚みは、接合面の最大径の３０００ｐｐｍ以下であることが好ましく、さらに好ましくは、接合面の最大径に対応してプラズマがロウ材層１４の端面に入りにくいことから２０００ｐｐｍ以下であることが好ましい。
【００４９】
また、ロウ材層１４の気孔率が１％〜１０％であることが好ましい。ロウ材層１４の内部に気孔を持つことで、ロウ材層１４が変形し易くなり、温度サイクルに晒されても、セラミック部材１２にクラックを発生し難くなるからである。ロウ材層１４の気孔は、直径１０μｍ以下程度の細かな気孔がロウ材中に均一に分散して存在する状態であるが、この気孔率は実際にロウ材層１４を製品から切り出して取り出し、アルキメデス法により気孔率を算出すればよい。ロウ材層１４の気孔率が１％より小さいと、どうしてもロウ材が硬くなってしまうため、温度サイクルに晒された場合にはロウ材層１４が変形しきれなくなり、セラミック部材１２にクラックが発生する場合がある。従って、ロウ材層１４の気孔率は１％以上であることが好ましく、さらにロウ材層１４が応力を受けて変形し易くするためには、ロウ材の気孔率は２％以上であることが好ましい。また、ロウ材層１４の気孔率が１０％を超える場合には、気孔を通してロウ材層１４をＨｅが通過してしまうために、半導体製造装置用のウェハ支持部材１００として使うことができなくなる虞がある。さらに、気孔の分布状態に多少のバラツキがあっても、Ｈｅがロウ材層１４中を通過しないように、ロウ材層１４の気孔率は８％以下であることが好ましい。
【００５０】
また、本発明のウェハ支持部材１００において、セラミック部材１２は、金属−セラミック複合部材１６との接合体１を備え、セラミック部材１２は、板状であって金属−セラミックス複合部材１６側の主面に対向する他方（反対側）の主面がウェハ載置面１２ａであることを特徴とするウェハ支持部材１００としたのは、本発明の接合体１をウェハ支持部材１００に用いてＰＶＤプロセス終了後などにウェハを載置して次のプロセスまで待機するプロセスに使用することが好ましいからである。
【００５１】
また、ウェハ支持部材１００において、セラミック部材１２は、内部にヒータ（図示せず）を内蔵していることが好ましい。本発明のウェハ支持部材１００のセラミック部材１２にヒータを内蔵させることによって、ウェハを加熱する用途に用いることができる。このようなウェハ支持部材１００は、半導体製造装置として、エッチング工程やＣＶＤ工程と呼ばれる工程に応用することができる。これらの工程では、プラズマによりウェハ上に成膜したり、成膜した膜を所望の形状にエッチングしたりするという工程であることから、ヒータを内蔵したセラミック部材１２を金属−セラミック複合部材１６にロウ材層１４で接合した構造では、ロウ材層１４がプラズマに直接晒され難くなるため、本発明の効果がいかんなく発揮できる。
【００５２】
また、ウェハ支持部材１００において、セラミック部材１２は、内部に静電吸着用電極１１を内蔵していることが好ましい。本発明のウェハ支持部材１００を半導体の製造におけるＰＶＤ工程に使う場合に好適な構成としては、セラミック部材１２に静電吸着用電極１１を内蔵した場合と、セラミック部材１２に静電吸着用電極１１および不図示のヒータを内蔵した場合とがある。ＰＶＤ工程とは、ウェハをセラミック部材１２の上に吸着し、半導体製造装置内に発生させたプラズマをターゲットに当て、ターゲットからの成膜材料をウェハ支持部材１００に吸着したウェハ上に成膜する工程である。この工程でもプラズマが常に使われるため、本発明のセラミック部材１２と金属−セラミック複合部材１６の接合体１の構成により耐久性の向上等の効果が極めて大きく好ましい。
【００５３】
本発明に係る実施の形態の静電チャックは、静電吸着用電極１１に電圧を印加しウェハを載置面１２ａ上に吸着した際、ウェハを載置面１２ａに密着できることからウェハから載置面１２ａへ効率よく熱を伝達することができる。また、載置面１２ａの熱をウェハに速やかに伝えることができるので所望の温度にウェハを加熱することができる。さらに、ウェハを静電吸着用電極１１で吸着すると載置面の熱を容易にウェハに伝えることができることから、ウェハの面内の温度差を小さくできる。また、半導体薄膜のプラズマによる成膜処理またはプラズマによるエッチング処理を施す際には、ウェハ及びウェハ支持部材がプラズマ下に晒され、接合層がエッチングされてウェハ上に付着することがあり、例えば、ウェハ上の配線が設計どおり出来なかったり、断線したりする虞があった。しかし、本発明のウェハ支持部材では、接合層の凹みにより、接合層がエッチングされ難いため、腐食した接合層がパーティクルとなってウェハに付着するのを防止できる。したがって、ウェハ上の素子の配線を断線や短絡無く形成でき、ウェハ上に設計通りの配線が形成できる。
【００５４】
以上のように本発明のウェハ支持部材１００を用いて、プラズマ雰囲気中の成膜又はエッチング処理を行うと、接合層の腐食を効果的に防止できるので、パーティクルの発生が極めて少ない優れたウェハ処理が実現でき、歩留まりの高いウェハ処理方法を提供できる。
【００５５】
また、静電吸着用電極１１を備えたウェハ支持部材１００に、さらにウェハを加熱するヒータを備えることで、上記ウェハを所望の温度に加熱できることから、ウェハに高温でプラズマＣＶＤにより成膜処理したり、高温で効率の高いエッチング処理をしたりすることができる。
【００５６】
本発明のウェハ支持部材１００を使い成膜処理やエッチング処理を行なうと、３０ｎｍ以上のパーティクルの発生を効果的に防止できることからＤＲＡＭやＭＰＵ、ＡＳＩＣの金属配線の６０ｎｍ以下のハーフピッチに対応した次世代半導体素子の製造工程用のウェハ支持部材を提供できる。
【００５７】
次に、本発明のセラミック部材１２と金属−セラミック複合部材１６との接合体１の他の構成の例について説明する。
【００５８】
セラミック部材１２としては、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム、窒化ケイ素といったセラミックスが好適であるが、図１に示すような静電チャックを半導体製造装置用のウェハ支持部材１００として使用する場合は、ジョンソン−ラーベック力かクーロン力に大別されるウェハの吸着メカニズムでセラミック材料を選定するが、ジョンソン−ラーベック力を所望する場合には、セラミック部材１２としては、窒化アルミニウムがその体積固有抵抗の観点から好ましい。
【００５９】
金属−セラミック複合部材１６としては、アルミニウムと炭化ケイ素の複合材料であるＡｌＳｉＣやＡｌＳｉＣにＳｉを混合した複合材料、ＡｌＳｉＣにＳｉ３Ｎ４を混合した複合材料などであれば、１００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上の高熱伝導率が得やすく、さらにセラミック部材１２が窒化アルミニウム、酸化アルミニウム、窒化ケイ素である場合に対して、金属−セラミック複合部材１６との熱膨張係数差を±２０％以内に調整しやすいために好適である。本発明に使用される金属−セラミック複合部材１６をウェハ支持部材１００として使用する場合には、ウェハがプラズマで処理される際に発生する熱をウェハ支持部材１００を通してプラズマ処理領域外に排出する必要があるため、金属−セラミック複合部材１６は高熱伝導であることが要求される。望ましくは、１００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上の高熱伝導率であることが好ましい。
【００６０】
さらに、セラミック部材１２と金属−セラミック複合部材１６とをロウ材層１４で接合する際に発生するそりを低減させるために、金属−セラミック複合部材１６の熱膨張係数とセラミック部材１２の熱膨張係数とをできる限り合致させることが重要である。セラミック部材１２として窒化アルミニウムを使用する場合には、前述のようにＡｌＳｉＣ、ＡｌＳｉＣにＳｉを混合した複合材料、ＡｌＳｉＣにＳｉ３Ｎ４を混合した複合材料は熱伝導率が高く、熱膨張係数を窒化アルミニウムに対して調整し易いので好適である。
【００６１】
また、ＡｌＳｉＣ、ＡｌＳｉＣにＳｉを混合した複合材料、ＡｌＳｉＣにＳｉ３Ｎ４を混合した複合材料以外であってもよく、熱伝導率が１００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上で、窒化アルミニウムの熱膨張係数に対して熱膨張係数を±２０％以内に、さらに望ましくは±１０％以内に調整した金属−セラミック複合部材１６であれば、どんな組成の金属−セラミックス複合部材１６でも使用可能である。
【００６２】
上記のセラミック部材１２および金属−セラミック複合部材１６のそれぞれの主面に金属層１３、１５を形成する。金属層１３、１５は、Ｎｉ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕから選ばれる１種類または２種類以上で形成することが望ましい。これは、ロウ材層１４との濡れ性を向上させるためである。さらに望ましくは、Ｎｉ、Ａｕから選ばれる１種類または２種類で形成するとよい。この理由はアルミニウムロウ材またはインジウムロウ材との濡れ性が良好だからである。金属層１３、１５の形成は、厚みの管理が容易にできるため、メッキ法、スパッタ法などで行なうとよい。
【００６３】
このようにして形成した金属層１３、１５間をロウ材層１４を介して接合する。ロウ材層１４にはアルミニウムロウ材やインジウムロウ材などを使用して接合する。セラミック部材１２と金属−セラミック複合部材１６とをロウ材層１４で接合する場合は、セラミック部材１２および金属−セラミック複合部材１６は熱膨張係数としては同等であるが、ロウ材層１４自体は金属であり、セラミック部材１２および金属−セラミック複合部材１６よりも大きな熱膨張係数を持つという構成となる。
【００６４】
この構成でロウ材層１４の溶融温度まで温度を上げて接合した後に、室温に戻すと、ロウ材層１４の熱収縮がセラミック部材１２および金属−セラミック複合部材１６の熱収縮よりも大きくなるため、図３に示すようにロウ材層１４の中心部３４に最大剪断応力が発生する。しかし図２のＡ）、Ｂ）、Ｃ）、Ｄ）、Ｅ）、Ｆ）に示すようにロウ材層１４の端面の中央部の少なくともロウ材層１４の厚みの３分の１の領域が内側に凹んでいれば、凹み部分のプラズマ密度が低下するため、ロウ材層１４に最大剪断応力の発生するロウ材層１４中央部がプラズマにより浸食されることを防ぐことができる。最大剪断応力は、ロウ材層１４の中心部３４に発生するのであり、ロウ材層１４のごく中心部分だけが凹んでいることで同様の効果が得られるように考えられるが、実際には、ロウ材層１４の厚みの３分の１以上を凹ませないと同様な効果は得られなかった。これは、最大剪断応力は確かに中心部分に発生するが、その近傍も応力としてはきわめて大きいために、凹みがロウ材層１４の厚みの３分の１より小さいとプラズマにより最大剪断応力に準じる応力が発生している部分が浸食され、やはり、最悪の場合、接合層（ロウ材層１４）の破壊やそこからの剥がれが発生する。
【００６５】
次に、本発明のセラミック部材１２と金属−セラミック複合部材１６との接合体１の製造方法として、ウェハ支持部材１００を例に説明する。
【００６６】
ウェハ支持部材１００を構成するセラミック部材１２としては、窒化アルミニウム質焼結体を用いることができる。この他にも窒化ケイ素質焼結体、酸化アルミニウムを使ってもよい。窒化アルミニウム質焼結体の製造に当たっては、窒化アルミニウム粉末に質量換算で１５質量％以下程度の酸化セリウムを添加し、ＩＰＡとウレタンボールを用いてボールミルにより２４〜４８時間混合し、得られた窒化アルミニウムのスラリーを２００〜５００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１２０〜１５０℃程度の温度で２４〜３６時間程度乾燥して、ＩＰＡを除去して、均質な窒化アルミニウム混合粉末を得る。そして、この混合粉末にアクリル系のバインダーおよび溶媒を混合して窒化アルミニウム質のスリップを作製し、ドクターブレード法にてテープ成形を行なう。得られた窒化アルミニウムのテープを複数枚積層する。こうして得られた成形体に静電吸着用電極やヒータとしてタングステンなどの導電性を持つ粉体をスクリーン印刷法で形成し、無地のテープに所望の密着液を塗り、テープを複数枚重ねてプレス成形して成形体を得る。
【００６７】
以上がテープ成形による方法であるが、得られた窒化アルミニウム混合粉末にアクリル系バインダーやパラフィン系ワックスなどを混合し、ＣＩＰ法や金型プレス法で成形する方法もある。
【００６８】
得られた成形体を非酸化性ガス気流中にて３００〜７００℃で２〜１０時間程度の脱脂を行い、さらに非酸化性雰囲気にて０．２ＭＰａ以上、２００ＭＰａ以下の圧力下にて１８００℃〜２０００℃の温度で０．５時間〜１０時間保持して焼結させる。このようにして発熱体を埋設した窒化アルミニウム質焼結体を得る。
【００６９】
こうして得られた窒化アルミニウム質焼結体に所望の形状が得られるように機械加工を施してセラミック部材１２とする。さらに、静電吸着用電極１１へ電圧を印加するための端子１７をメタライズ法などの方法を用いて接合する。得られたセラミック部材１２の接合面およびあらかじめ準備しておいた金属−セラミック複合部材１６の接合面に金属層１３、１５を形成する。スパッタ法やメッキ法にてＮｉなどを金属層１３、１５として０．５〜６μｍ形成する。
【００７０】
その後、金属層１３、１５の間にアルミニウムロウ材を挟み、真空引きを行ない、真空度を１×１０−７〜１×１０−４Ｐａ程度に保ち、５５０〜６００℃の温度で５〜３００分間ロウ付けを行なう。５５０〜６００℃で接合する前にアルゴンや窒素などの非酸化性ガスで置換したり、これらのガスを流したりしながら、０．１〜１３Ｐａ程度に真空度を保って接合するとアルミニウムロウ材の流れ性が良くなって好ましい。その後、ロウ材層１４の端面を凹ませる。
【００７１】
凹んでいる形状については、図２のＡ）、Ｂ）、Ｃ）、Ｄ）、Ｅ）、Ｆ）に示すような凹みかたがあるが、Ａ）、Ｂ）、Ｃ）、Ｅ）、Ｆ）のような凹みかたは、Ａ）、Ｂ）、Ｃ）、Ｅ）、Ｆ）の形状を作ることができるジグを使って手作業にて、ロウ材層１４をなぞって作る。一方、図２のＤ）の形状であれば、ロウ材層１４に金属層１３、１５との塗れ性が良いものを用い、接合時の接合温度を５５０〜６００℃として、接合時の雰囲気圧力を１０−４Ｐａ以下にした後に非酸化性雰囲気に置換し０．１〜１３Ｐａに調節すれば形成することができる。このようにして図１に示す本発明のウェハ支持部材１００を得ることができる。
【実施例１】
【００７２】
ウェハ支持部材を構成するセラミック部材としては、窒化アルミニウム質焼結体を用いた。窒化アルミニウム粉末に重量換算で１５質量％以下程度の酸化セリウムを添加し、ＩＰＡとウレタンボールを用いてボールミルにより３６時間混合し、得られた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℃の温度で２４時間乾燥して、ＩＰＡを除去して、均質な窒化アルミニウム混合粉末を得た。
【００７３】
そして、この混合粉末にアクリル系のバインダーおよび溶媒を混合して窒化アルミニウム質のスリップを作製し、ドクターブレード法にてテープ成形を行なった。得られた窒化アルミニウムのテープを複数枚積層した。こうして得られた成形体に静電吸着用電極やヒータとしてタングステンなどの導電性を持つ粉体をスクリーン印刷法で形成し、無地のテープに所望の密着液を塗り、テープを複数枚重ねてプレス成形してφ４５０ｍｍで厚み２０ｍｍ程度の成形体を得た。得られた成形体を非酸化性ガス気流中にて５００℃で５時間の脱脂を行ない、さらに非酸化性雰囲気にて１０ＭＰａ以下の圧力下にて１９００℃程度の温度で５時間保持して焼結した。このようにして静電吸着用電極やヒータを埋設した窒化アルミニウム質焼結体を得た。
【００７４】
こうして得られた窒化アルミニウム質焼結体に、φ３２０ｍｍで厚み１０ｍｍ程度の円
板形状が得られるように機械加工を施した。さらに、静電吸着用電極へ電圧を印加するための端子をメタライズ法で接合した。得られたセラミック部材の接合する面とあらかじめ準備しておいた金属−セラミック複合部材の接合面にメッキ法にてＮｉを金属層として形成した。
【００７５】
その後、金属層の間にＪＩＳ  ４Ｎ０４のアルミニウムロウ材を挟み、真空引きを行ないながら、アルゴンを流し、真空度を１．３Ｐａに保ち、５８０℃程度の温度で１２０分間程度ロウ付けを行なった。その後、ロウ材層の端面を凹ませるために、あらかじめ用意していたステンレスジグでロウ材層の端面をなぞり、ロウ材層の端面に所望の凹みを形成した。このようにしてウェハ支持部材を得た。
【００７６】
以上の方法で得られたウェハ支持部材のロウ材層の端面を凹ませることのできる凸形状のジグを使って、ロウ材層の端面を手作業にてなぞり、さらに凹みの幅を変えてウェハ支持部材を作製した。ロウ材層の厚みは、ロウ付け前のセラミック部材および金属−セラミック複合部材の厚みを中心付近で５点、外周付近で５点の計１０点ずつ測定し、ロウ付け後に同じ点の厚みを測定し、ロウ付け後厚みの平均からロウ付け前のセラミック部材および金属−セラミックク複合部材の平均厚みを差し引いて、ロウ材層の厚みとした。
【００７７】
その後、得られたウェハ支持部材を真空中にてアルゴンプラズマ中に１００時間晒し、アルゴンプラズマに晒す前後でのロウ材層の接合状態を観察した。ロウ材層の接合状態の評価は超音波探傷法を用いて行なった。超音波探傷法でロウ材層の破壊されている、あるいは剥がれていると判断される部分の面積を、ロウ材層の凹みの先端部分を最外周とした接合面積で除した値をアルゴンプラズマ処理後の接合剥がれとして評価した。全く剥がれがなければ０％であり、全面が剥がれていれば１００％となる。表１にその結果を示す。
【表１】
0004762064.tif 000002
【００７８】
表１に示す結果によって、本発明の好適な範囲内で凹みの幅である、金属層間におけるロウ材層の端面が、厚み方向の中央部の少なくとも前記ロウ材層の厚みの３分の１の領域が内側に凹んでいる試料Ｎｏ．１１〜１５のウェハ支持部材は、ロウ材層の端面の凹みの効果によりアルゴンプラズマ処理後の接合剥がれは全て５％未満ときわめて少ない剥がれしか観測されないことから優れていることが分かった。
【００７９】
一方、本発明の範囲外の試料であるＮｏ．１６〜１９のアルゴンプラズマ処理後の接合剥がれは、５％以上が確認された。特に凹みを全く作っていない試料Ｎｏ．１９は、アルゴンプラズマ処理後の接合剥がれは１０％となり、壊滅的な接合層剥がれが観測された。
【実施例２】
【００８０】
実施例１と同様の方法でウェハ支持部材を作製し、得られたウェハ支持部材のロウ材層を凹ませることのできる凸形状のジグを使って、ロウ材面を手作業にてなぞり、ウェハ支持部材を作製した。そして、実施例１と同様に評価した。表２にその結果を示す。
【表２】
0004762064.tif 000003
【００８１】
表２に示す結果によって、ロウ材層の端面の凹み形状が図２のＣ）である試料Ｎｏ．２１、２２よりも、内側に凹んでいる領域の断面形状が楕円形の一部の形状に湾曲している図２のＡ）の形状である試料Ｎｏ．２３、２４の方が、アルゴンプラズマ処理後の接合剥がれの発生が減少することが判った。
【実施例３】
【００８２】
実施例１と同様の方法でウェハ支持部材を作成し、得られたウェハ支持部材のロウ材層厚みの３分の１を図２のＣ）のように凹ませるジグを使ってロウ材面を手作業にてなぞり、凹みの深さを変えてウェハ支持部材を作製した。そして、実施例１と同様に評価した。表３にその結果を示す。
【表３】
0004762064.tif 000004
【００８３】
表３の試料Ｎｏ．３１〜３６はいずれも本発明の好適な範囲内の試料であり、アルゴンプラズマ処理後の接合剥がれは、全て５％未満と良好な数値であった。
【００８４】
特に、ロウ材層の端面が内側に凹んでいる領域の深さがロウ材層の厚みの０．１倍〜１０倍である試料Ｎｏ．３２〜３５は、アルゴンプラズマ処理後の接合剥がれが２．９％以下とより優れていた。
【００８５】
しかし、ロウ材層の端面が内側に凹んでいる領域の深さがロウ材層の厚みの０．１倍〜１０倍の範囲から外れる試料Ｎｏ．３１および３６は、アルゴンプラズマ処理後の接合剥がれが３．５％、３．６％となり、アルゴンプラズマ処理後の接合剥がれがやや劣ることが分かった。
【実施例４】
【００８６】
実施例１と同様の方法でウェハ支持部材を作製し、得られたウェハ支持部材のロウ材層厚みの３分の１を図２のＤ）のように楕円形状の一部からなる形状に凹ませるジグを使って、ロウ材層の端面を手作業にてなぞり、ａｂ比を変えてウェハ支持部材を作製した。そして、実施例１と同様に評価した。表４にその結果を示す。
【表４】
0004762064.tif 000005
【００８７】
表４は全て本発明の好適な範囲内の例なので、アルゴンプラズマ処理後の接合剥がれは全て５％以内と良好であったが、ロウ材層の端面が楕円形状の一部からなりａｂ比が０．１と小さい試料Ｎｏ．４１では、アルゴンプラズマ処理後の接合剥がれが２．５％であったのに対して、ａｂ比が０．２％の試料Ｎｏ．４２では、剥がれは１．９％と大幅に改善されることが分かった。
【実施例５】
【００８８】
実施例１と同様の方法で得られたウェハ支持部材のロウ材層を厚みの全体に渡って図２のＤ）のように凹ませるジグを使って、ロウ材層の端面を手作業にてなぞり、凹みの深さを変えてウェハ支持部材を作製した。そして、実施例１と同様に評価した。表５にその結果を示す。
【表５】
0004762064.tif 000006
【００８９】
表５のいずれも本発明の好適な範囲内の例なので、アルゴンプラズマ処理後の接合剥がれは全て５％以内になった。
【００９０】
さらに、ロウ材層の端面が、厚み方向で内側に湾曲して凹んでいる深さがロウ材層の厚みの０．１倍〜１０倍である試料Ｎｏ．５２〜５４は、アルゴンプラズマ処理後の接合剥がれが１．９％以下となりより好ましいことが分かった。
【実施例６】
【００９１】
実施例１と同様の方法でウェハ支持部材を得る際にロウ材層の端面を金属層の外周縁よりも内側に位置させるため、あらかじめ、ロウ材のロウ付け前の寸法とロウ付け後のロウ材流れの位置との関係を把握しておき、ロウ付け後にロウ材層の端面が金属層の外周縁よりも内側の所望の位置である、外周縁からロウ材層の厚みの０．０５倍〜外周縁から金属層の最大直径の０．２５倍の範囲になるようにロウ材の大きさを調節してウェハ支持部材を作製した。
【００９２】
そして、実施例１と同様に評価した。
【００９３】
さらに、ウェハ支持部材の金属−セラミック複合部材側の内部に５０℃の温水を流し、シリコンウェハを載置し、ＩＲカメラにて、シリコンウェハの中心部５点および外周部５点の計１０点の温度を測定し、最大温度から最低温度を差し引いた温度を均熱性の目安とした。表６にその結果を示す。
【表６】
0004762064.tif 000007
【００９４】
表６のいずれも本発明の好適な範囲内の例なのでアルゴンプラズマ処理後の接合剥がれは５％以下となったが、金属層間におけるロウ材層の端面は、前記金属層の外周縁よりも内側に位置している試料Ｎｏ．６１〜６９は、アルゴンプラズマ処理後の接合剥がれは１．５％以下と小さく優れていることが分かった。
【００９５】
また、前記ロウ材層の端面は、前記金属層の外周縁よりも前記ロウ材層の厚みの０．１倍〜前記金属層の最大直径の０．１８倍の範囲で内側に位置している試料Ｎｏ．６１〜６５は、アルゴンプラズマ処理後の接合剥がれは０．５％以下で均熱は１．９℃以下と小さく最も優れていることが分かった。
【００９６】
しかし、前記金属層の外周縁よりも内側に位置している金属層間におけるロウ材層の端面の位置が、金属層の外周縁よりの距離がロウ材厚みの０．１倍より小さい０．０９倍や０．０５倍である試料Ｎｏ．６６、Ｎｏ．６７は、アルゴンプラズマ処理後の接合剥がれが０．９％、１．５％とやや大きかった。
【００９７】
また、金属層間におけるロウ材層の端面の位置が金属層の外周縁から金属層の最大径である直径の０．２倍および０．２５倍である試料Ｎｏ．６８、６９は、均熱性が５℃、５．１℃と大きく悪化した。
【実施例７】
【００９８】
実施例１と同様の方法でウェハ支持部材を作製し、そのアルミニウムロウ付け時にアルミニウムロウ材の厚みを変えてウェハ支持部材を作製した。得られたウェハ支持部材を真空中にてアルゴンプラズマ中に１００時間晒し、アルゴンプラズマに晒す前後でのロウ材層の接合状態を観察した。ロウ材層の接合状態の評価は超音波探傷法を用いて行なった。超音波探傷法でロウ材層の剥がれていると判断される部分の面積を、ロウ材層の凹みの先端部分を最外周とした接合面積で除した値を用いて剥がれの評価を行なった。全く剥がれがなければ０％であり、全面が剥がれていれば１００％となる。その後、−１０℃〜１００℃の温度サイクルを２００サイクル実施した。その後、セラミック部材の割れの有無を蛍光探傷法にて測定した。表７に結果を示す。
【表７】
0004762064.tif 000008
【００９９】
本発明の好適な範囲内の例であるロウ材層の厚みが接合面の最大径の１００ｐｐｍ〜３０００ｐｐｍである試料Ｎｏ．７１〜７５のアルゴンプラズマ処理後の接合剥がれは全て２．９％以下であり、且つ温度サイクルによるクラックの発生はなかった。
【０１００】
しかし、アルミニウムロウ材層の厚みが接合面の最大径の１００ｐｐｍ未満である試料Ｎｏ．７６、７７は、温度サイクルに対してロウ材層の変形が十分でないため、セラミック部材にクラックが発生した。また、アルミニウムロウ材層の厚みが接合面の最大径の３０００ｐｐｍを超える試料Ｎｏ．７８、７９では、アルゴンプラズマに晒した後にロウ材層の剥がれが４．０％、４．１％と悪化した。
【実施例８】
【０１０１】
実施例１と同様の方法でウェハ支持部材を作製し、そのアルミニウムロウ付け時に荷重を変更することによりアルミニウムロウ材の気孔率を変えた。
【０１０２】
作製したウェハ支持部材１００を図４に示すように真空容器４１の中にＯリング４８でシールしてボルト４９で固定した。そして、４２の方向からヘリウムガスを流し、４３から真空引きしてＨｅリーク量の有無を評価した。Ｈｅリークの有無の確認はＨｅリークディテクタを用いて行なった。
【０１０３】
その後、−１０℃〜１００℃の温度サイクルを２００サイクル実施した。その後、セラミック部材１２の割れの有無を蛍光探傷法にて測定した。その後、アルミニウムロウ材層１４を切り出し、アルキメデス法にて気孔率を算出した。表８に結果を示す。
【表８】
0004762064.tif 000009
【０１０４】
本発明の好適な範囲内の例であるロウ材層の気孔率が１％〜１０％である試料Ｎｏ．８１〜８５では、Ｈｅリークがなく、且つ温度サイクル後にセラミック部材のクラックがなかった。
【０１０５】
しかし、ロウ材層の気孔率が１．０％を下回る０．１％、０．５％である試料Ｎｏ．８６、Ｎｏ．８７は、温度サイクル後のセラミック部材にクラックが観察された。また、ロウ材層の気孔率が１０％を超える１１％、１５％である試料Ｎｏ．８８、Ｎｏ．８９では、図４に示すＨｅリーク試験でＨｅリークが観察された。
【図面の簡単な説明】
【０１０６】
【図１】本発明のセラミック部材と金属−セラミック複合部材との接合体を用いたウェハ支持部材の実施の形態の一例の概略構成を示す断面図である。
【図２】Ａ）〜Ｆ）は、それぞれ本発明のセラミック部材と金属−セラミック複合部材との接合体におけるロウ材層の外周の凹みを示す端面付近の拡大断面図である。
【図３】本発明のセラミック部材と金属−セラミック複合部材との接合体におけるロウ材層の外周の凹みを示す拡大断面図である。
【図４】本発明のウェハ支持部材のＨｅリーク試験の測定方法を示す概略断面図である。
【図５】従来の技術のセラミック部材と金属−セラミック複合部材との接合体の断面図である。
【図６】従来の技術のセラミック部材と金属−セラミック複合部材との接合体におけるロウ材層の外周の凹みを示す断面図である。
【符号の説明】
【０１０７】
１．接合体
１１．静電吸着用電極
１２．セラミック部材
１３．金属層
１４．ロウ材層
１５．金属層
１６．金属−セラミックス複合部材
１７．端子
３４．最大剪断応力発生部位
４８．Ｏリング
４９．ボルト
５１．静電チャック用のセラミック焼結体プレート
５２．静電吸着用電極
５３．スルーホール
５４．接合材
５５．セラミック・アルミニウム複合材プレート
６１．セラミック部材
６２．金属層
６３．ロウ材層
６４．金属層
６５．金属−セラミック複合材料
１００．ウェハ支持部材
【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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