(57)【要約】【課題】誘電体層の厚さのばらつきを無くし、プラズマの発生を均一化して、製品の歩留まりを向上させた電極内蔵発熱体の製造方法を提供する。【解決手段】セラミックス焼結体１又はセラミックス仮焼体を形成する工程と、セラミックス焼結体１又はセラミックス仮焼体上に電極（高周波電極２）を形成する工程と、電極（高周波電極２）上に主として高融点金属（抵抗発熱体４）を埋設したセラミックス基材を形成して電極内蔵発熱体とする工程と、を有することを特徴とする。【選択図】図１
2005064497.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミックス焼結体又はセラミックス仮焼体を形成する工程と、前記セラミックス焼結体又はセラミックス仮焼体上に電極を形成する工程と、前記電極上に主として高融点金属を埋設したセラミックス基材を形成して電極内蔵発熱体とする工程と、を有することを特徴とする電極内蔵発熱体の製造方法。
【請求項２】
前記電極を形成する前に、前記セラミックス焼結体又はセラミックス仮焼体の前記電極を形成する面側を、中央部を中高とした中凸形状に研削加工する工程を有することを特徴とする請求項１記載の電極内蔵発熱体の製造方法。  
【請求項３】
前記電極内蔵発熱体は、ヒータ、静電チャック又はサセプターのいずれかであることを特徴とする請求項１記載の電極内蔵発熱体の製造方法。
【請求項４】
前記電極として、高融点金属を主成分としたバルク体又は印刷体からなる線状、板状又はメッシュ状のいずれかの形状とした電極を用いることを特徴とする請求項１又は２記載の電極内蔵発熱体の製造方法。
【請求項５】
前記セラミックス焼結体又はセラミックス仮焼体として、窒化アルミニウム、炭化シリコン、窒化シリコンの中から選択されるセラミックス粉末を原材料として用い、成形した後に焼結又は仮焼結して得られるものを用いることを特徴とする請求項１又は２記載の電極内蔵発熱体の製造方法。
【請求項６】
前記高融点金属として、Ｍｏ、Ｗ、ＷＣ、Ｍｏ２Ｃ及びW/Mo合金の中から選択されるいずれか１種以上の金属を用いることを特徴とする請求項１又は４記載の電極内蔵発熱体の製造方法。
【請求項７】
前記電極上に高融点金属を埋設したセラミックス基材を形成して電極内蔵発熱体とする工程は、前記電極上に、高融点金属を埋設してセラミックス粉末を充填し、成形した後に焼結又は仮焼結してセラミックス基材を形成することを特徴とする請求項１記載の電極内蔵発熱体の製造方法。
【請求項８】
前記研削加工する工程は、前記セラミックス焼結体又はセラミックス仮焼体の全厚さAに対する、研削加工後における上部が中凸形状のセラミックス焼結体又はセラミックス仮焼体の径の幅が小径となる位置から頂上部までの厚さTの比率（T/A）を、1/8以下とすることを特徴とする請求項２記載の電極内蔵発熱体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱CVD装置やエッチング装置等の半導体製造装置に適用されるヒータ、静電チャック及び高周波印加用サセプター等の電極内蔵発熱体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造技術分野では、ウエハ等にプラズマエッチング、化学蒸着（CVD：Chemical Vapor Deposition）、イオンプレーティング等の処理加工を施すことが多く、このような処理加工を施す場合に、ウエハを加熱する部材として、加熱装置（ヒータ）や、ウエハの固定部材として静電チャックや高周波印加用のサセプターを使用している。
【０００３】
上記CVD装置やエッチング装置等の半導体製造装置では、通常、塩素系ガスやフッ素系ガス等の腐食性ガスをデポジション用、エッチング用又はクリーニング用として使用している。そして、従来は、ヒータとして抵抗発熱体の表面にステンレス等の金属材料を被覆したものを使用していた。しかし、従来の半導体製造装置では、充填された塩素系ガス等の腐食性ガスによりヒータやサセプターが腐食されてしまい、ヒータやサセプター内側表面に塩化物や酸化物等のパーティクルが発生してしまうという問題を有していた。
【０００４】
そこで、耐腐食性を持つ緻密なセラミック材料からサセプターを形成し、サセプターに高融点金属から成る抵抗発熱体とプラズマ発生用電極とを埋設したセラミックスヒータを構成し、パーティクルの発生を防止した技術が開示されている（特許文献１参照）。
【０００５】
上記セラミックスヒータの製造方法は、まず、プレス成形用金型内にセラミックス粉末を仕込み予備成形体とし、予備成形体の表面に、所定の平面的パターンに沿って連続的な凹部又は溝を設ける。その後、高融点金属の線体を巻回した巻回体の両端に端子を接着して抵抗発熱体とし、この抵抗発熱体を凹部又は溝に収容し、その上にセラミックス粉末を充填して成形を行う。さらに、抵抗発熱体を埋設した成形体の上に、メッシュ状の高周波電極を配置し、その上にセラミックス粉末を充填した後、成形する。その後、セラミックス粉末を一軸加圧成形して円盤状の成形体として、円盤状の成形体をホットプレス法により焼結している。
【０００６】
上記セラミックスヒータの製造方法により製造されたセラミックスヒータは、緻密なセラミックス基材に高融点金属から成る抵抗発熱体を埋設したため、ウエハを載置した状態で直接ウエハを加熱して、均熱性及び加熱時のレスポンスの向上を図ることができる。また、セラミックス基材中にプラズマ発生用の電極を埋設して、ウエハ載置面に対してプラズマ発生用電極が絶縁性を有する構成としたため、載置したウエハに直接電流が加わることが無く、セラミックスヒータ上に直接ウエハをコンタミネーションの危険なく載置でき、ウエハを効率良く加熱できるという利点を有する。
【特許文献１】特開平６−１５１３３２号公報（第２頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述したセラミックスヒータの製造方法では、予備成形体上に高融点金属の線体を巻回した巻回体を配置し、その後にセラミックス粉末を充填して焼結したため、焼結時の緻密化に伴い成形体が収縮してしまうという問題を有していた。成形体が変形すると、焼結後、ウエハ載置面であるセラミックスヒータ表面からプラズマ発生用電極までの間に存在するセラミックス層の厚さ（以下、「誘電体層の厚さ」という。）にばらつきが生じてしまっていた。
【０００８】
プラズマの強度は、プラズマ発生用電極の埋設位置、すなわち、誘電体層の厚さに依存するため、誘電体層の厚さが均一でなければプラズマが均一に発生しない。プラズマの発生が不均一になると、ウエハ等での成膜処理時に均一に成膜することができず、これに伴いウエハ等の製品の歩留まりが低下し、品質の低下を招いてしまうという問題を有していた。
【０００９】
近年、半導体の高集積化及び配線ルールの微細化に伴い、より高度な製品の歩留まりが要求されており、誘電体層の厚さを均一化することが要求されている。例えば、従来、誘電体層の厚さのばらつきは、平均厚さ±0.5mm程度であったが、1GのDRAMに使用する層間絶縁膜においては、その誘電体層の厚さのばらつきを均一化するために、誘電体層の厚さのばらつきを平均厚さ±0.05mm以下の範囲内とすることが要求されている。このため、半導体製造装置では、従来よりも誘電体層の厚さのばらつきを減らしてプラズマの発生を均一化することが要求されている。
【００１０】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、プラズマの発生を均一化して、製品の歩留まりを向上できる電極内蔵発熱体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】
【００１１】
前述したように、プラズマの均一性と誘電体層の厚さのばらつき（平坦度）との間には相関関係があることが知られており、誘電体層の厚さのばらつきを低減することにより、プラズマを均一に発生することができる。
【００１２】
そこで、本願発明者らは、プラズマを均一に発生させるために、誘電体層の厚さのばらつきを低減するために種々研究した。そして、予めセラミックス焼結体又はセラミックス仮焼体を形成し、形成したセラミックス焼結体又はセラミックス仮焼体を使用して、セラミックス焼結体又はセラミックス仮焼体上に電極を形成した。その後、高融点金属を埋設したセラミックス基材を形成することにより、焼結時における焼き縮み等の変形に伴う誘電体層の厚さのばらつきを低減でき、その結果、プラズマの発生を均一化できることを見出し、本発明の完成に至ったものである。
【００１３】
すなわち、本発明の電極内蔵発熱体の製造方法は、セラミックス焼結体又はセラミックス仮焼体を形成する工程と、セラミックス焼結体又はセラミックス仮焼体上に電極を形成する工程と、電極上に主として高融点金属を埋設したセラミックス基材を形成して電極内蔵発熱体とする工程と、を有することを特徴とする。
【００１４】
本発明の特徴によれば、プラズマ発生用の電極をセラミックス焼結体上に形成したため、セラミックス焼結体が焼結時に焼き縮みや、セラミックス焼結体内での熱伝導率の差に起因して発生する変形を防止できる。このため、セラミックス焼結体を所定の形状とし、セラミックス焼結体上に電極を形成することにより、電極を所定位置に配置できると共に誘電体層の厚さのばらつきを低減することができる。
【００１５】
また、上記発明において、電極を形成する前に、セラミックス焼結体又はセラミックス仮焼体の電極を形成する面側を、中央部を中高とした中凸形状に研削加工する工程を有していても良い。
【００１６】
本発明によれば、電極を形成するセラミックス焼結体の面を、中央部を中高とした中凸形状に加工することにより、中央部に局所的に負荷される高い圧力を緩和することができ、誘電体層の厚さのばらつきを低減することができる。
【００１７】
また、上記発明において、電極内蔵発熱体は、ヒータ、静電チャック又はサセプターのいずれかであっても良い。
【００１８】
本発明によれば、均一にプラズマを発生できるセラミックスヒータ、静電チャック又はサセプターを得られるため、成膜やエッチングの精度を高めることができる。
【００１９】
さらに、上記発明において、電極として、高融点金属を主成分としたバルク体又は印刷体からなる線状、板状又はメッシュ状のいずれかの形状とした電極を用いても良い。
【００２０】
本発明によれば、変形し易い電極を使用した場合であっても誘電体層の厚さのばらつきを低減できる。
【００２１】
また、上記発明において、セラミックス焼結体又はセラミックス仮焼体として、窒化アルミニウム（AlN）、炭化シリコン（SiC）、窒化シリコン（SiNx、Si３N４）の中から選択されるセラミックス粉末を原材料として用い、成形した後に焼結又は仮焼結して得られるものを用いても良い。
【００２２】
本発明によれば、窒化アルミニウム、炭化シリコン及び窒化シリコンのいずれも高い熱伝導率を有するため、電極内蔵発熱体の加熱効率の向上を図ることができる。また、セラミックス焼結体としてAlN焼結体を使用した場合には、ハロゲン系腐食性ガスに対する高い耐食性を得ることができる。
【００２３】
また、上記発明において、高融点金属として、Mo、W、WC、Mo２C及びW/Mo合金の中から選択されるいずれか１種以上の金属を用いても良い。
【００２４】
本発明によれば、特に、熱CVD等の高温用途である半導体製造装置として使用することができる。
【００２５】
さらに、上記発明において、電極上に高融点金属を埋設したセラミックス基材を形成して電極内蔵発熱体とする工程は、電極上に、高融点金属を埋設してセラミックス粉末を充填し、成形した後に焼結又は仮焼結してセラミックス基材を形成しても良い。
【００２６】
本発明によれば、セラミックス粉末中に高融点金属を埋設して成形後に焼結するため、簡易な方法により製品を製造することができる。
【００２７】
また、上記発明において、研削加工する工程は、セラミックス焼結体又はセラミックス仮焼体の全厚さAに対する、研削加工後における上部が中凸形状のセラミックス焼結体又はセラミックス仮焼体の径の幅が小径となる位置から頂上部までの厚さTの比率（T/A）を、1/8以下とすると良く、より好ましくは、比率（T/A）を1/20〜1/10の範囲とすると良い。
【００２８】
本発明によれば、上記所定範囲の比率とした形状に研削加工することにより、負荷される圧力のばらつきを低減して、埋設した電極を平坦化することができる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明の電極内蔵発熱体の製造方法によれば、誘電体層の厚さのばらつきを低減することによりプラズマを均一に発生させて、歩留まりが良好な製品を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、本発明の実施の形態に係る電極内蔵発熱体の製造方法について、電極内蔵発熱体としてセラミックスヒータを例に挙げて、図１〜図３及び表１を用いて説明する。
【００３１】
図１に示す（a）〜（c）は、本発明の実施の形態に係るセラミックスヒータの製造方法の手順を示す概略的な工程を示す図である。図１（a）に示すように、まず、セラミックス粉末を成形後に焼結して得られたセラミックス焼結体１を形成する（工程１）。次に、図１（b）に示すように、セラミックス焼結体１上にプラズマ発生用のメッシュ状の高周波電極２を形成する（工程２）。その後、図１（c）に示すように、高周波電極２を上側に配置してセラミックス焼結体１を成形用金型３に入れて、高周波電極２上に抵抗発熱体４を埋設したセラミックス粉末５を充填し、高周波電極２上に抵抗発熱体４を埋設したセラミックス基材の成形体とし、さらに焼結工程を経てセラミックスヒータとする（工程３）。
【００３２】
工程１におけるセラミックス焼結体１の形成は、まず、セラミックス粉末にバインダを入れた原料粉末を用いて、圧力25kg/cm２〜500kg/cm２下にて、一軸加圧成形して成形体とするか、又は圧力1t/cm２〜5t/cm２下にてCIP成形して成形体とする。得られた成形体は、使用するセラミックス粉末に応じて焼成法が異なるが、例えば、ホットプレス（HP）法、常圧焼結法あるいは、常圧下で予備焼結した後にホットアイソスタティックプレス（HIP）法により焼結して焼結体としても良い。例えば、ホットプレス法を用いて焼結する場合には、焼結条件は、温度1600℃〜1800℃、圧力50 kg/cm２〜200kg/ cm２とすることが好ましい。
【００３３】
また、上記工程１において、セラミックス焼結体を形成することに限定されず、セラミックス仮焼体を形成しても良い。緻密なセラミックス焼結体は、研削加工が困難であるが、相対密度50％程度に仮焼成したセラミックス仮焼体を使用すると研削加工が比較的容易となるため、加工精度を高めることができる。
【００３４】
セラミックス仮焼体の製造方法は、例えば、セラミックス原料にバインダを入れた原料を成形して成形体とした後、脱脂し、その後、焼結温度よりも低い温度範囲である1400℃〜1600℃で1h〜4h程度仮焼結し、セラミックス仮焼体とすることができる。
【００３５】
上記セラミックス焼結体及びセラミックス仮焼体は、いずれも高周波電極の形成する面側を、中央部を中高として中凸形状に研削加工することが好ましい。この理由は、金型内で焼結する際、金型に接する面と成形体との間には隙間が存在し、金型の上部から成形体に一定圧力を負荷すると、金型外周部において圧力が逃げてしまい中央部に高い圧力分布が発生するためである。
【００３６】
そこで、本発明の実施の形態においては、高い圧力が負荷される箇所であるセラミックス焼結体及びセラミックス仮焼体をその圧力分布に応じた中凸形状に研削加工することにより、不均一な圧力の負荷を緩和したものである。
【００３７】
高周波電極の形成する面側の中央部が中高の中凸形状としたセラミックス焼結体及びセラミックス仮焼体のサイズは、全厚さAを4mmとした場合に、径の幅が小径となる位置からセラミックス焼結体又はセラミックス仮焼体の頂上部までの厚さＴを、0mm〜0.5mmの範囲とすることが好ましい。また、より好ましい厚さＴは、0.2mm〜0.4mmの範囲である。
【００３８】
工程２において、セラミックス焼結体１上に高周波電極２を形成する際には、高周波電極２をセラミックス焼結体１上に接着材を用いて接着するか、又は、接着材を用いて接着せずに、セラミックス焼結体１上に高周波電極２を載置することができる。なお、セラミックス焼結体１上に高周波電極２を載置する場合には、後述する成形時に、セラミックス焼結体１上に載置した高周波電極２の位置ずれや跳ね上がりが無い場合に限られる。
【００３９】
工程３におけるセラミックス基材の形成は、成形用金型３内にセラミックス粉末５を充填して成形した後に、転写型を使用して溝を形成し、抵抗発熱体４を埋設した後、セラミックス粉末５を再度充填し、成形用金型３を用いて一軸プレス成形を行い、成形体を作製する。その後、得られた成形品を焼結してセラミックス基材を形成するものである。また、工程３におけるセラミックス基材の形成は、次の方法を用いても良い。まず、成形用金型３内にセラミックス粉末５を充填し、ならした後に転写型を使用して溝を形成し、溝に抵抗発熱体４を配置した後、再度セラミックス粉末５を充填し、成形した成形体を予め作製しておく。その後、抵抗発熱体４を埋設した成形体を高周波電極２上に載置して、セラミックス焼結体１及び成形体を焼結し、セラミックス基材を形成する。
【００４０】
さらに、本発明の実施の形態に係るセラミックスヒータの製造方法において使用される材料等について説明する。
【００４１】
例えば、熱CVD装置としてセラミックスヒータを使用する場合は、最大600℃から1100℃程度の温度まで加熱されるため、耐熱性が要求される。このため、セラミックス焼結体１は、Al2O3（アルミナ）、AlN（窒化アルミニウム）、SiC（炭化珪素）、Si３N４（窒化珪素）、サイアロン又はAl2O3−SiC複合材料等から形成される焼結体とすることが好ましい。
【００４２】
セラミックス焼結体１は、非酸化物系セラミックスから形成することが好ましいが、これは、Al2O3等の酸化物系セラミックスに比べて、非酸化物系共有結合セラミックスは高真空中でのガス放出量が少ないからである。さらに具体的には、各焼結体は、以下の方法を用いて作製する。AlN焼結体は、CaOやY2O3を焼結助剤として用い、常圧焼結法又はホットプレス法により作製する。SiC焼結体は、SiC粉末にＢとＣ等の焼結助剤を少量添加して、常圧焼結の場合は、2000℃以上の温度で焼結する。Si３N４焼結体は、MgO又はAl2O3−Y2O3を焼結助剤として少量添加して、ホットプレス法、熱間等方圧プレス法、常圧および雰囲気ガス加圧焼結法により作製する。サイアロン焼結体は、通常、Si３N４−AlN−Al2O3、Si３N４−AlN−SiO 2、Si３N４−AlN−SiO 2、Si３N４−AlN−Al2O3−SiO 2などの混合粉末を出発原料として用い、窒素雰囲気下、1700℃〜1800℃の温度においてホットプレス法あるいは常圧焼結法により作製する。
【００４３】
上記セラミックス焼結体１の中でも、AlN焼結体を用いることが好ましく、AlN焼結体は、100W/mK〜270W/mKの高い熱伝導率を有するため、放熱性が高く、フッ化物系エッチングガス等に対する耐食性を得ることができる。
【００４４】
プラズマ発生用の高周波電極２は、Mo、W、WC、Mo２C及びW/Mo合金等の高融点金属から形成することが好ましい。高周波電極２には、高周波供給用の端子を接続し、高周波電極用の端子に接続され高周波を供給する高周波供給用のケーブルを接続する。また、高周波電極２は、高周波を伝えるためにリアクタンス成分を低減する必要があり、1Ω以下となるように充分な肉厚が必要となる。このため、WまたはMoから高周波電極２を形成した場合には、その厚さを8μm以上とすることが好ましい。
【００４５】
高周波電極２として、金属バルク体又は印刷体を使用しても良く、例えば、メッシュ状、箔状、パンチングメタル等の形状の電極を使用することができる。メッシュ状とは、高融点金属から形成される金属線を規則的に編んだ網目状のもの、平板上における規則的又は不規則な形状の複数のスリットあるいは孔が形成されているものを意味する。
【００４６】
高融点金属から形成される金属線を規則的に編んだ網目状の高周波電極２を使用する場合には、以下のサイズのものを使用すると良い。例えば、線径φが0.35mmの金属線である場合は、開き目（網目の空間である内寸を表す）が0.71mmであるメッシュ（＃24）を使用し、線径φが0.12mmの金属線である場合は、開き目が0.39mm又は0.30mmであるメッシュ（＃50又は＃60）を使用し、線径φが0.18mmの金属線である場合は、開き目が0.88mmであるメッシュ（＃24）を使用する。また、電極を箔状とした場合は、厚さが25μm〜150μmである高周波電極２を使用する。
【００４７】
工程２において、高周波電極２を接着する際の接着材としては、例えば、イソプレン等の天然ゴム接着材、２液エポキシ樹脂又はエポキシ等から形成される両面テープを使用することができる。
【００４８】
抵抗発熱体４は、高融点金属から形成することが好ましく、特に、W、Mo、Pt（白金）又はこれらの合金とすることが好ましい。また、抵抗発熱体４は、種々の形状を有するものを使用することができるが、螺旋状に巻回されており、抵抗発熱体を上面から見ると、渦巻形となるように構成することが好ましい。抵抗発熱体４の両端部は、電力供給用端子と、この電力供給用端子に接続された電力供給用ケーブルとが設けられており、セラミックスヒータの加熱時に、電力を供給して抵抗発熱体４を加熱している。なお、抵抗発熱体４は、螺旋状に巻回された形状に限定されるものではなく、セラミックスヒータ状に載置するウエハ等を均一に加熱できるものであれば、どのような形状としても良い。
【００４９】
セラミックス焼結体１上に形成されるセラミックス基材の材料は、前述したセラミックス焼結体１の原料であるセラミックス粉末と同様の材料を使用すると良く、具体的には、Al2O3、AlN、SiC、Si3N、サイアロン又はAl2O3−SiC複合材料等が挙げられる。また、セラミックス基材は、セラミックス焼結体１の原料と同様の成分を有するセラミックス粉末を使用することが好ましいが、同等の組成成分でなくても良く、セラミックス焼結体１とセラミックス基材との成分を異なる成分から構成しても良い。
【００５０】
以下、実施例１〜実施例６及び比較例１の製造方法からセラミックスヒータを作製し、各セラミックスヒータを用いて、埋設したプラズマ発生用の高周波電極からセラミックスヒータの表面までの誘電体層の厚さのばらつきを測定して、発生するプラズマの均一性を評価した。
【００５１】
（実施例1〜実施例６）
[セラミックス焼結体の作製] 
酸化イットリウム（Y2O3）粉末を5％含有した窒化アルミニウム(AlN)粉末を準備した。準備した酸化イットリウム粉末を含有した窒化アルミニウム粉末を一軸加圧成形機に入れて、圧力200kg/cm２下で一軸加圧成形し、円盤状の成形体とした。その後、得られた成形体を温度1820℃、圧力200kg/cm２下でホットプレス（HP）焼結して、φ340mm、厚さ8mmのサイズの焼結体とした。
【００５２】
その後、得られた円盤状の焼結体をロータリー平研により研削加工した。ロータリー平研では、研削工具として＃200のダイヤモンド砥石を使用し、円盤状、あるいは高周波電極を形成する面の中央部を中高とした円錐形状に研削加工して、６種類のセラミックス焼結体とした。
【００５３】
図２は、研削加工した円錐形状の焼結体の断面を示す図である。図２に示すように、焼結体の全厚さAは4mmであり、径の幅が小径となる位置から焼結体の頂上部までの厚さTを、0mm、0.1mm、0.2mm、0.3mm、0.4mm、0.5mmと各々変化させて、実施例１〜実施例６で使用したセラミックス焼結体とした。
【００５４】
[プラズマ発生用の高周波電極の形成]
セラミックス焼結体１上に、純度99.95％以上のMoから形成されたメッシュ状の高周波電極２（サイズ：内径φ0.35mm、規格＃24）をイソプレンにより接着した。
【００５５】
その後、メッシュ状の高周波電極２上に成形体を密着させるために真空パックを行い、1昼夜保管後に開封し、メッシュ状の高周波電極２を接着したセラミックス焼結体１を取り出した。
【００５６】
[成形工程]
メッシュ状の高周波電極２が形成されたセラミックス焼結体１を内径φ340mmの成形用金型３に挿入した後、酸化イットリウム（Y2O3）粉末を5％含有した窒化アルミニウム(AlN)粉末を所定量充填し、ならした。
【００５７】
その後、転写型を用いて、圧力200kg/cm2下において溝を形成し、抵抗発熱体４の埋設位置を決定した。溝に、螺旋状に巻回され、上面から見ると渦巻形のMoから形成した抵抗発熱体４を埋設した後、Y2O3粉末を5％含有したAlN粉末を所定量充填し、ならした後、圧力200kg/cm2下において成形して成形体を得た。
【００５８】
[焼結工程]
成形用金型３から成形体を取り出した後、温度1820℃、窒素圧0.5kg／cm2Gの雰囲気下において6時間ホットプレス焼結して、セラミックスヒータを得た。
【００５９】
（比較例1）
本比較例では、実施例１〜実施例６の製造に使用したセラミックス焼結体を使用せずに、セラミックス粉末を成形してセラミックスヒータを作製した。なお、使用した原材料、高周波電極及び抵抗発熱体の材料、焼結条件等は、前述した実施例１〜実施例６と同様の条件とした。
【００６０】
具体的には、酸化イットリウム（Y2O3）粉末を5％含有した窒化アルミニウム(AlN)粉末を成形用金型に充填した後、Moのメッシュ状の高周波電極を配置した。その後、同セラミックス粉末を充填し、抵抗発熱体を配置した後、同セラミックス粉末を充填した。その後、圧力200kg/cm2下において、成形した後、焼結してセラミックスヒータを得た。
【００６１】
得られた実施例１〜実施例６及び比較例１の各セラミックスヒータをロータリー平面研削盤又は円筒研削盤を使用して、直径φ337mm、厚さ30mmに研削加工した後、誘電体層の厚さを測定した。
【００６２】
[誘電体層の厚さの測定]
セラミックスヒータのプラズマ発生用の高周波電極が埋設された面側について、渦電流膜厚計を用いて誘電体層の厚さのばらつきを測定した。誘電体層の厚さのばらつきは、円盤形状である焼結体の中心点の１点を測定し（表１に示すNo.1）、中心点から半径70mmの位置において角度°を変えて8点測定し（表１に示すNo.２〜No.９）、さらに、中心点から半径140mmの位置において角度°を変えて９点測定し（表１に示すNo.10〜No.18）、合計18点について測定した。
【００６３】
誘電体層の厚さのばらつきを測定して得られたデータから誘電体層の厚さのばらつきを最小とするために、最小２乗法を用いてプラズマ発生用の高周波電極の傾きを算出した。プラズマ発生用電極の傾きの計算結果から、さらに斜め加工を施して、誘電体層の厚さを2.6mmに仕上げた。斜め加工をする際、＃400のダイヤモンド砥石を使用し、ロータリー平面研削盤を用いて平面加工した。
【００６４】
実施例１〜実施例６及び比較例１の各セラミックスヒータについて、誘電体層の厚さのばらつきを測定し、その結果を表１及び図３に示した。
【表１】
2005064497.tif 000003
【００６５】
表１及び図３に示すように、AlN焼結体を使用してセラミックスヒータを製造した実施例１から実施例６までは、焼結時に焼き縮み等が生じることなく、プラズマ発生用電極をセラミックスヒータ内に平坦に埋設することができた。このため、実施例１から実施例６までの各セラミックスヒータでは、いずれも誘電体層の厚さが、0.04mm〜0.33mmと狭く、プラズマの発生を均一化できることが判った。また、特に、上部を円錐形状に加工して、円錐形状の箇所の厚さＴを0.1mm〜0.4mmの範囲に加工したAlN焼結体を用いてセラミックスヒータを製造した場合には、中央部に負荷される高い圧力を緩和することができ、誘電体層の厚さを0.11mm以下にでき、プラズマの発生を均一化できることが判った。さらに、厚さＴが0.3mmの円錐形状のAlN焼結体を使用した実施例４は、焼結時に負荷される圧力が均一となり、誘電体層の厚さが0.04mmと最小の値となり、プラズマの発生を均一化できることが判明した。これに対し、AlN焼結体を使用せずに、セラミックス粉末を成形した成形体を使用してセラミックスヒータを製造した比較例１では、誘電体層の厚さが0.38mmの値を示し、誘電体層の厚さのばらつきが大きく、プラズマの発生が不均一となっていた。
【００６６】
なお、上述した実施例１から実施例６では、電極内蔵発熱体としてセラミックスヒータを例に挙げて、高周波電極２をプラズマ発生用の電極としてのみ使用したが、電極内蔵発熱体はセラミックスヒータに限定されるものではなく、静電チャックや高周波印加用サセプター等としても使用することができる。電極内蔵発熱体を静電チャックとして使用する場合には、高周波電極２を同時にウエハを静電容量によりチャックするための静電チャック電極として使用する。より具体的には、高周波電極２に静電容量を発生させるための直流電圧を印加すると同時に絶縁トランスを介して高周波信号を供給すれば、ウエハをセラミックスヒータの上面に吸着すると同時にプラズマを発生することが可能となる。なお、高周波信号を供給する際には、ケーブルとして抵抗値が1Ω以下で、W（タングステン）の場合には、少なくともφ10mmのものが４本必要であり、静電チャック電極のみとして使用する際の抵抗値0〜数100Ωでφ0.1ｍｍ程度でも可能な場合と比べて大きく異なっている。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明の実施形態に係るセラミックスヒータの製造方法を概略的に説明する工程図である。
【図２】本発明の実施形態に係るセラミックスヒータの製造方法において使用するセラミックス焼結体を示す断面図である。
【図３】実施例１〜実施例６及び比較例１から作製された各セラミックスヒータにおいて測定した誘電体層の厚さと測定位置（PCD）との関係を示す図である。
【符号の説明】
【００６８】
１…セラミックス焼結体
２…高周波電極
３…成形用金型
４…抵抗発熱体
５…セラミックス粉末
【図１】
2005064497.tif 000004
【図２】
2005064497.tif 000005
【図３】
2005064497.tif 000006