(57)【要約】【課題】板状セラミック体に埋設され、プラズマを発生させるために高周波電極を兼ね備えた静電吸着用電極３８に、高周波電圧がかかった時、上記板状セラミック体の給電端子と静電吸着用電極とが電気的に接続する接続部の周囲の静電吸着用電極の表面が電流密度が大きくなり異常発熱してしまい、ウェハＷの面内温度差が大きくなり均熱が悪くなってしまうとの問題があった。【解決手段】板状セラミック体の一方の主面を、ウェハＷを載せる載置面とするとともに、上記板状セラミック体中に少なくとも一つの内部電極を備えるとともに、上記載置面以外の板状セラミック体の表面に、上記内部電極と電気的に接続される給電端子を有するウェハ支持部材において、上記給電端子と上記内部電極とが電気的に接続する接続部の周囲の上記内部電極の厚みをその他の内部電極の厚みより大きくする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
板状セラミック体の一方の主面をウェハを載せる載置面とし、上記板状セラミック体中に少なくとも一つの内部電極を備えるとともに、上記載置面以外の板状セラミック体の表面に上記内部電極と電気的に接続される給電端子を有するウェハ支持部材において、上記内部電極は、上記給電端子と電気的に接続する接続部の周囲の厚みがその他の部分の厚みより大きいことを特徴とするウェハ支持部材。
【請求項２】
板状セラミック体の一方の主面をウェハを載せる載置面とし、上記板状セラミック体中に少なくとも一つの内部電極を備えるとともに、上記載置面以外の板状セラミック体の表面に上記内部電極と電気的に接続される給電端子を有するウェハ支持部材において、上記内部電極と上記給電端子とは複数の導電性柱状体と複数の導電性板状体からなる接続部材を介して電気的に接続し、上記給電端子が上記導電性板状体の少なくとも一つを貫通して接続していることを特徴とするウェハ支持部材。
【請求項３】
板状セラミック体の一方の主面をウェハを載せる載置面とし、上記板状セラミック体中に少なくとも一つの内部電極を備えるとともに、上記載置面以外の板状セラミック体の表面に上記内部電極と電気的に接続される給電端子を有するウェハ支持部材において、上記内部電極は、上記給電端子と電気的に接続する接続部の周囲の厚みがその他の部分の厚みより大きく、且つ、上記内部電極と上記給電端子とは複数の導電性柱状体と複数の導電性板状体からなる接続部材を介して電気的に接続し、上記給電端子が上記導電性板状体の少なくとも一つを貫通して接続していることを特徴とするウェハ支持部材。
【請求項４】
上記接続部の周囲の上記内部電極の厚みが大きい部分の直径が、上記給電端子の直径の２〜２０倍であることを特徴とする請求項１または３に記載のウェハ支持部材。
【請求項５】
上記導電性板状体の直径が上記給電端子の直径の２〜２０倍であることを特徴とする請求項２〜４の何れかに記載のウェハ支持部材。
【請求項６】
上記導電性板状体の数が２〜５枚であることを特徴とする請求項２〜５の何れかに記載のウェハ支持部材。
【請求項７】
上記導電性柱状体の直径が０．３〜１．３ｍｍであることを特徴とする請求項２〜６の何れかに記載のウェハ支持部材。
【請求項８】
上記接続部の周囲の内部電極と導電性板状体と導電性柱状体は、金属粒子とセラミック粒子の複合材からなることを特徴とする請求項１〜７の何れかに記載のウェハ支持部材。
【請求項９】
上記内部電極と導電性板状体の金属粒子の比率が６０〜８５容量％であることを特徴とする請求項８記載のウェハ支持部材。
【請求項１０】
上記導電性柱状体の金属粒子の比率が６０〜９０容量％であることを特徴とする請求項８または９記載のウェハ支持部材。
【請求項１１】
上記導電性柱状体の金属粒子の比率が上記内部電極と上記導電性板状体の金属粒子の比率より大きいことを特徴とする請求項８〜１０の何れかに記載のウェハ支持部材。
【請求項１２】
上記内部電極が静電吸着用電極であることを特徴とする請求項１〜１１の何れかに記載のウェハ支持部材。
【請求項１３】
上記板状セラミック体が窒化物セラミック体であることを特徴とする請求項１〜１２の何れかに記載のウェハ支持部材。
【請求項１４】
上記板状セラミック体と上記セラミック粒子が同一主成分であることを特徴とする請求項８〜１１の何れかに記載のウェハ支持部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静電チャックやヒータ内蔵型サセプタなどのウェハ支持部材に内蔵するヒータ電極、静電吸着用電極、及び高周波電極に通電するための給電構造を備えたウェハ支持部材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体装置の製造工程においてはウェハを高精度に保持するために静電チャックやヒータ内蔵型サセプタなどのウェハ支持部材が使用されている。
【０００３】
図４（ａ）は従来のウェハ支持部材３２の平面図の一例であり、（ｂ）は、そのＸ−Ｘ線の断面図である。
【０００４】
板状セラミック体３４の主面をウェハＷを載せる載置面３６とし、上記板状セラミック体３４の下面には、一対の上記静電吸着用電極３８とを電気的に接続する一対の給電端子４０が固定されている。そして、上記載置面３６と上記静電吸着用電極３８の間には絶縁層３４ｂが設けられている。また、上記載置面３６にはＨｅやＡｒ等の不活性ガスを導入するガス導入口４２とこのガス導入口４２に連通する一連の凹部３４ａが形成されている。そして、このウェハ支持部材３２の上記給電端子４０に５００Ｖの直流電圧を印加すると、上記ウェハＷと上記載置面３６の間に静電吸着力が発現し、ウェハＷを上記載置面３６に吸着固定することができる。
【０００５】
ところで、半導体素子の集積度の向上に伴って、半導体素子の特性安定化、歩留まり向上、単位時間当たりの処理枚数の増加などが強く求められている。その為、エッチングや成膜処理の際にウェハＷをできるだけ速く目的の温度にまで加熱し、ウェハＷ表面の全体の均熱性を高めることが求められている。そこで、ウェハＷを載せる載置面３６に、ＨｅやＡｒ等の不活性ガスを導入するガス導入口４２と、このガス導入口４２に連通する一連の凹部３４ａを形成し、載置面３６上にウェハＷを吸着した時、ウェハＷと一連の凹部３４ａとで形成される空間に上記ガス導入口４２から不活性ガスを充填することにより、ウェハＷと載置面３６との間の熱伝達特性を高め、ウェハＷの均熱化を図るようになっていた。
【０００６】
板状セラミック体３４に埋設する上記静電吸着用電極３８への給電構造としては、静電吸着用電極３８に接続した複数のビヤホール内の導電性柱状体４８を連結させて、該導電性柱状体４８を露出させるように上記板状セラミック体３４の下面に固定孔を穿孔し、該固定孔に上記給電端子４０をロウ付け固定するとともに、上記給電端子４０と上記静電吸着用電極３８との間に導電性柱状体４８を形成することによって導通をとるようにしたものであった。
【０００７】
また、図５は他のウェハ支持部材である静電チャック５０を示す断面図である。
【０００８】
板状セラミック体５２の裏面には静電吸着用電極５４及びヒータ電極５６に通電するための給電端子５８、６０をそれぞれ接合してある。
【０００９】
そして、静電チャック５０の載置面６２にウェハＷを載置し、上記静電吸着用電極５４との間に電圧を印加することによりウェハＷと板状セラミック体５２との間に誘電分極によるクーロン力や微小な漏れ電流によるジョンソン・ラーベック力を発生させることによりウェハＷを載置面６２に吸着固定するとともに、ヒータ電極５６に電圧を印加することによりウェハＷを均一に加熱するようになっている。
【００１０】
また、上記ウェハ支持部材５０の板状セラミック体５２はテープ積層法で作製されている。それは、セラミック粉末とバインダーと溶媒を混合して泥漿を作製し、ドクターブレード法などのテープ成形法により複数枚のグリーンシートを成形する。そして、そのグリーンシートに導電材ペーストを印刷して内部電極となる静電吸着用電極５４やヒータ電極５６を形成し、この上に直径１．５ｍｍ程の穴に導電性ペーストを充填して導電性柱状体６６としたり、円形の導電性板状体６８となる導電材ペーストを印刷した数枚のグリーンシート等を積層して、熱圧着する事により積層体を形成する。そして、上記積層体に切削加工を施して円板状とし、該円板状の積層体を真空脱脂したあと、窒素雰囲気で焼成して焼結体を作製している。そして、焼結体を研削加工して板状セラミック体５２とする。板状セラミックス体５２には、上記導電性板状体６８に接するように穴を穿孔し、給電端子５８、６０を挿入しロウ付けしてウェハ支持部材としている。
【特許文献１】特開昭６２−２６４６３８号公報
【特許文献２】特開平９−２１３４５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、特許文献１に記載の給電構造では、板状セラミック体３４にプラズマを発生させるために高周波電極を兼ね備えた静電吸着用電極３８に例えば１３．５６ＭＨｚの高周波電源がかかった時、上記板状セラミック体３４の給電端子４０と静電吸着用電極３８とが電気的に接続する接続部の周囲の静電吸着用電極３８の表面の電流密度が大きくなり異常発熱してしまい、ウェハＷの面内温度差が大きくなり均熱が悪くなってしまうとの問題があった。
【００１２】
また、静電吸着用電極３８と導電性柱状体４８との間に焼結時の収縮の差から空隙が発生し、導通不良を生じる虞があった。
【００１３】
また、導電性柱状体４８の上部に対応する絶縁層３４ｂの組織が導電性柱状体４８の影響で微妙に変わり、その部分に例えばブラスト加工で凹部３４ａを形成すると凹部３４ａの深さが他の部分と異なる虞があった。そして、凹部３４ａの深さが部分的に異なるとその部分でガス流や充填量が異なり、これに対応してウェハの面内の温度が変化する虞があった。
【００１４】
また、特許文献２には、導電性板状体６８に接するように給電端子５８を挿入する穴を形成し、給電端子５８をロウ付けしたウェハ支持部材５０が開示されているが、給電端子５８を挿入する穴を導電性板状体６８に接して穿孔することは困難を極め、ウェハ支持部材の製造コストを著しく高めるとの問題があった。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
板状セラミック体の一方の主面を、ウェハを載せる載置面とするとともに、上記板状セラミック体中に少なくとも一つの内部電極を備えるとともに、上記載置面以外の板状セラミック体の表面に、上記内部電極と電気的に接続される給電端子を有するウェハ支持部材において、上記給電端子と上記内部電極とが電気的に接続する接続部の周囲の上記内部電極の厚みがその他の内部電極の厚みより大きいことを特徴とする。
【００１６】
また、上記内部電極と上記給電端子とは複数の導電性柱状体と複数の導電性板状体からなる接続部材を介して電気的に接続しており、上記給電端子が上記導電性板状体の少なくとも一つを貫通して接続していることを特徴とする。
【００１７】
また、上記接続部の周囲の内部電極と導電性板状体と導電性柱状体は金属粒子とセラミック粒子からなる複合材からなることを特徴とする。
【００１８】
また、板状セラミック体の一方の主面を、ウェハを載せる載置面とするとともに、上記板状セラミック体中に少なくとも一つの内部電極を備えるとともに、上記載置面以外の板状セラミック体の表面に、上記内部電極と電気的に接続される給電端子を有するウェハ支持部材において、上記給電端子と上記内部電極とが電気的に接続する接続部の周囲の上記内部電極の厚みがその他の内部電極の厚みより大きく、且つ、上記内部電極と上記給電端子とは複数の導電性柱状体と複数の導電性板状体からなる接続部材を介して電気的に接続し、上記給電端子が上記導電性板状体の少なくとも一つを貫通して接続していることを特徴とする。
【００１９】
また、上記接続部の周囲の上記内部電極の直径が上記給電端子の直径の２〜２０倍であることを特徴とする。
【００２０】
また、上記導電性板状体の直径が上記給電端子の直径の２〜２０倍であることを特徴とする。
【００２１】
また、上記の導電性板状体の数が２〜５枚であることを特徴とする。
【００２２】
また、上記の導電性柱状体の直径が０．３〜１．３ｍｍであることを特徴とする。
【００２３】
また、上記内部電極と導電性板状体の金属粒子の比率が６０〜８５容量％であることを特徴とする。
【００２４】
また、上記導電性柱状体の金属粒子の比率が６０〜９０容量％であることを特徴とする。
【００２５】
また、上記導電性柱状体の金属粒子の比率が上記内部電極と上記導電性板状体の金属粒子の比率より大きいことを特徴とする。
【００２６】
また、上記内部電極が静電吸着用電極であることを特徴とする。
【００２７】
また、上記板状セラミック体が窒化物セラミック体であることを特徴とする。
【００２８】
また、上記板状セラミック体と上記セラミック粒子が同一主成分であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、ウェハ支持部材の内部電極にプラズマを発生させるための高周波を印加すると、上記板状セラミック体の給電端子と内部電極とが電気的に接続する接続部の周囲の静電吸着用電極表面が異常発熱することを防止し、ウェハ面内の温度差が大きくなることを防ぐことができる。
【００３０】
また、上記静電吸着用電極と導電性柱状体との間や導電性柱状体の界面に空隙を発生する虞が少なく内部電極と給電端子との間の導通不良を防止することができる。
【００３１】
また、載置面に形成するガス溝である凹部の形状を正確に均一に形成することができることからウェハの面内温度差が小さく、温度均熱性の優れたウェハ支持部材を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
【００３３】
図１（ａ）は、ウェハ支持部材２の一例である静電チャック２の平面図であり、（ｂ）は、そのＸ−Ｘ線の断面図である。
【００３４】
板状セラミック体４の一方の主面をウェハＷを載せる載置面６とし、その内部には内部電極として一対の静電吸着用電極８を埋設してある。板状セラミック体４の下面には、一対の静電吸着用電極８とを電気的に接続する一対の給電端子１０が固定されている。そして、上記載置面６と上記静電吸着用電極８の間には絶縁層４ｂが設けられている。
【００３５】
そして、一対の静電吸着用電極８に直流電圧を印加するとウェハＷと載置面６の間に静電吸着力を発現してウェハＷを固定することができる。また、静電吸着用電極８に高周波を印加すればウェハＷの上方にプラズマ等を発生させウェハＷへ成膜等の加工処理を施すことができる。
【００３６】
本発明のウェハ支持部材１は、内部電極８と給電端子１０を接続するために、給電端子１０と内部電極８とが電気的に接続する接続部の周囲の内部電極８の厚みがその他の内部電極の厚みより大きいことが特長である。
【００３７】
給電端子１０から接続部を通して内部電極８に供給された電流は内部電極を放射状に伝わるが、接続部周辺の電流密度が大きくなり発熱量が大きくなる虞れがあるが、接続部周辺の厚みが大きいと電流密度を低下させることが可能であり接続部周辺での発熱を防止する効果が見られることが判明した。
【００３８】
そして、接続部周辺の内部電極の厚みの大きな領域は給電端子１０の直径の２０倍以下の領域であり、好ましくは１０倍以下である。２０倍を超えると、大きすぎてクラック等が発生する虞があり埋設することが難しくなる。また、２倍を下回ると接続部周辺の局部発熱を防止できない虞がある。
【００３９】
また、接続部周辺の内部電極の厚みはその他の内部電極の厚みの１．１〜１０倍の大きさであると局部発熱が緩和され好ましい。より好ましくは１．２〜３倍である。
【００４０】
尚、接続部周辺の内部電極の厚みは、給電端子１０の最大直径の２倍の位置で円周上を５箇所測定しその平均値として求めることができる。また、その他の内部電極の厚みとは接続部周辺を除く内部電極の厚みを５箇所測定しその平均値として求めることができる。
【００４１】
図２は、本発明の他のウェハ支持部材１の給電構造を示す断面図であり、図３（ａ）は給電部の拡大図であり、（ｂ）はそのＺ−Ｚ線の断面図である。内部電極８に接続する複数の導電性柱状体１６と複数の導電性板状体１８からなる接続部材２０を介して給電端子１０と接続し、給電端子１０が導電性板状体１８の少なくとも１つを貫通していることが特長である。このように内部電極８から導電性柱状体１６に接続し、導電性柱状体１６から導電性板状体１８に接続し、上記接続構造を繰り返し構成することで、内部電極の上方の絶縁層４ｂに突起等を設けることなく接続できることから、絶縁層４ｂの耐電圧を低下させることなく給電端子１０と内部電極を接続することができる。
【００４２】
また、給電端子１０が導電性板状体１８を貫通することで、板状セラミックス体４に給電端子１０を挿入する穴を穿孔することが容易となり、しかも確実に給電端子１０と導電性板状体１８を接続することができることから、給電端子１０と内部電極８の間を確実に信頼性高く接続することができる。
【００４３】
そして、導電性板状体１８の直径は給電端子１０の埋設部の最大直径の２０倍以下が良く、好ましくは１０倍以下である。２０倍を超えると、大きすぎてクラック等が発生する虞があり埋設することが難しくなる。また、２倍を下回ると接続部周辺の局部発熱を防止できない虞がある。
【００４４】
また、導電性板状体１８の厚みは５〜５０μｍであると局部発熱が緩和され好ましい。より好ましくは１０〜３０μｍである。
【００４５】
また、導電性板状体１８は２〜５枚備えていることが好ましい。１枚では給電端子が導電性板状体１８を貫通して接続する際に内部電極８に達し、内部電極８を貫通する虞があるからであり、５枚を超えると導電性柱状体１６の数が増えて接続構造が複雑となり部分的な接続不良を発生する虞があるからである。
【００４６】
更に、導電性柱状体１６の直径は０．３〜１．３ｍｍであることが好ましい。０．３ｍｍを下回ると、小さ過ぎて導電性柱状体１６を形成することが難しく１．３ｍｍを越えると導電性柱状体１６の直径が大きくなり過ぎて、板状セラミックス体４に大きな応力が発生しクラックを発生させる虞があるからである。より好ましくは０．４〜０．８ｍｍである。
【００４７】
尚、導電性柱状体１６の長さは板状セラミックス体４を形成する際に使用するグリーンシートの厚みに依存するが一般に０．２〜１ｍｍであり、好ましくは０．３〜０．６ｍｍである。
【００４８】
また、上記静電吸着用電極８と上記導電性柱状体１６と上記導電性板状体１８は金属粒子とセラミック粒子からなる複合材であることが好ましい。この複合材となる導電性ペーストを使い、セラミックスグリーンシートに上記静電吸着用電極８、導電性柱状体１６、導電性板状体１８を様々な形状に形成し埋設して焼成しても、それぞれの収縮挙動が板状セラミック体４の収縮挙動に類似することから、焼成時の割れや歪を発生させたり導電性柱状体１６の周囲に空隙が発生することを防止することができる。また、導電性柱状体１６による影響で絶縁層４ｂのセラミックス組織が変化することがなく、その他の部分と同じ組織の絶縁層４ｂを得ることができる。
【００４９】
そして、例えば、載置面６に凹部４ａを形成する方法としてブラスト加工を用いても、凹部４ａの深さや形状が場所により異なることなく均一な形状の凹部４ａを形成することができる。
【００５０】
また、上記静電吸着用電極８と上記導電性板状体１８の金属粒子の比率は６０〜８５容量％である事が好ましい。これは、金属粒子の比率が６０容量％未満では、上記静電吸着用電極８と上記導電性板状体１８の抵抗が大きくなり、発熱してウェハの均熱が悪くなってしまうからである。また、金属粒子の比率が８５容量％を超えてしまうと、上記板状セラミック体４と上記静電吸着用電極８、上記導電性板状体１８の収縮挙動の差が大きくなり、板状セラミックス体４が割れたり、内部電極と板状セラミックス体４の界面に空隙が発生したり歪を与える虞があるからである。よって、上記静電吸着用電極８と上記導電性板状体１８の金属粒子の比率は６０〜８５容量％の範囲がよい。更に好ましくは、７０〜８０容量％の範囲がよい。
【００５１】
また、上記導電性柱状体１６の金属粒子の比率は６０〜９０容量％である事が好ましい。これは、金属粒子の比率が６０容量％未満では、上記導電性柱状体１６の抵抗が大きくなり、発熱してウェハの均熱が悪くなってしまうからであり、金属粒子の比率が９０容量％を超えてしまうと、金属粒子が板状セラミック体４に多く拡散してしまい、上記導電性柱状体１６の周辺の板状セラミック体４の組織や硬度にバラツキができてしまい、ブラスト加工などで凹部４ａを形成する際に凹部深さがバラツク虞があるからである。よって、上記導電性柱状体１６の金属粒子の比率は６０〜９０容量％の範囲がよい。更に好ましくは、７０〜８５容量％の範囲がよい。
【００５２】
尚、上記金属粒子としては、タングステン、モリブデン、チタンなどを用いることができる。
【００５３】
また、上記板状セラミック体４と上記セラミックス粒子が同一主成分である事が好ましい。これは、上記板状セラミックス体４と同一のセラミック粒子を添加する事により、上記板状セラミック体４と上記静電吸着用電極８、導電性柱状体１６、導電性板状体１８の収縮挙動が類似して収縮の差が更に小さくなり、板状セラミック体４の静電吸着用電極８と導電性柱状体１６との間や、導電性柱状対１６と板状セラミックス体４の界面に空隙が発生する虞がない。更に、板状セラミック体４と同一の主成分のセラミック粒子を上記静電吸着用電極８、導電性柱状体１６、導電性板状体１８は含むため、これらの導電体により絶縁層４ｂの組織を変えるような影響が少なく、載置面６にブラスト加工によって一連の凹部４ａを形成しても、板状セラミック体４の全面に一様な凹部４ｂを形成することができ、凹部４ｂの断面形状や深さに大きなバラツキが発生する虞れがない。
【００５４】
また、特に窒化アルミニウムや窒化珪素、炭化珪素からなる板状セラミックス体４は上記のような内部電極や給電構造とすることで広い載置面６の全面に渡って絶縁層４ｂの組織が均一となり好ましいことが分かった。尚、前記の組織とはセラミックス粒子の形状や大きさ、粒界相や不純物量のバラツキ等を示す。特にシリコンや酸素等の極微量な不純物の拡散量はセラミックスの組織に大きく影響することが分かっている。
【００５５】
また、載置面６にはＨｅやＡｒ等の不活性ガスを導入するガス導入口２２が形成されている。この載置面６はブラストマスクを貼り付けて、ブラスト加工装置によってブラスト加工を施され、ガス導入口２２に連通する一連の凹部４ａが形成されている。そして、このウェハ支持部材２の給電端子１０に電圧を印加すると、載置面６上に静電吸着力によりウェハＷを吸着できるとともに、ウェハＷと一連の凹部４ａとで形成される一様な空間に上記ガス導入口２２から不活性ガスを充填することにより、ウェハＷと載置面６との間の熱伝達特性を高め、ウェハＷの均熱化を図るようにできている。
【００５６】
更に、本発明のウェハ支持部材２は、各部の凹部４ａの底面の両側に凹曲面部を備えることにより、不活性ガスを充填する際に、不活性ガスと凹部４ａの底面の摩擦が少なくなり、不活性ガスが凹部４ａをスムーズに流れ、凹部４ａの断面において全ての不活性ガスがムラ無くウェハＷ裏面と熱交換できることから、ウェハＷの均熱性がよくなることが分かった。一連の凹部４ａの底面の各部の凹曲面部の大きさは、曲率半径が１００〜５００μｍであることがより好ましい。
【００５７】
そして、一連の凹部４ａの平均深さに対して各部の凹部４ａの深さのバラツキは２０％以下とすることができる。これは、各部の凹部４ａの深さのバラツキを小さくすることによって、ウェハＷと凹部４ａとで形成される空間に充填される不活性ガスの量を一定にし、ウェハＷの均熱性を高めることができることから好ましい。また、一連の凹部４ａの平均深さに対して各部の凹部４ａの深さのバラツキは１０％以下とすると更に好ましい。これは、一連の凹部４ａの平均深さに対して各部の凹部４ａの深さのバラツキを１０％以下とすると、ウェハＷの表面の温度差がより小さくなり好ましいからである。
【００５８】
各部の凹部４ａの深さのバラツキを小さくするには、板状セラミック体４のブラスト加工を施す前の表面をラップ盤にてラップ加工し（粗加工）、更にこのラップ面を研磨し（鏡面加工）、ブラスト加工を施す前の表面を表面粗さＲａ１．０μｍ以下とすることが好ましい。ブラスト加工を施す前の表面粗さをＲａ１．０μｍ以下とするのは、ブラスト加工を施す面の凹凸を少なくし、ブラスト加工によって形成される各部の凹部４ａの深さのバラツキを小さくできるからである。
【００５９】
尚、載置面６が略円形である場合、載置面６の中心から放射状に４等分割する線と、載置面６を囲む円と、中心から載置面６の直径の０．７倍の円とで囲まれるそれぞれの領域で各２箇所の凹部４ａの深さを測定し、合計１６箇所の測定値を平均し凹部の平均深さとした。また、載置面６が四角形の場合、碁盤目状に１６等分割しそれぞれ２箇所を測定し、合計３２箇所の測定値の平均値を平均深さとした。なお、凹部４ａ深さとは、載置面６と各部の凹部４ａの境界線に垂直な断面において略中心の最大の深さとした。
【００６０】
また、一連の凹部４ａの平均深さは１０〜５００μｍとすることが好ましい。これは、凹部４ａの平均深さが１０μｍ未満ではウェハＷと一連の凹部４ａとで形成される空間に充填される不活性ガスの量が少なくなり、ウェハＷの均熱性が悪くなるからである。また、一連の凹部４ａの平均深さが５００μｍを超えてしまうと一連の凹部４ａの深さのコントロールが難しくなり、各部の凹部４ａの深さのバラツキが２０％以上と大きくなるからである。よって、一連の凹部４ａの平均深さは１０〜５００μｍの範囲とすることがよい。
【００６１】
そして、ブラスト加工装置で、圧縮空気の圧力を０．３〜０．６ＭＰａ、圧縮空気の水分の含有量を０．５〜５重量％、砥粒の粒径を１５０〜５００μｍ、砥粒と圧縮空気の混合流体を噴出するノズルの移動速度を１００〜３００ｍｍ/秒としてブラスト加工を行って一連の凹部４ａを形成する。
【００６２】
また、上記砥粒としては例えば、アルミナ、炭化珪素、ガラスビーズなどがある。
【００６３】
尚、砥粒の粒径とは、レーザー回折散乱法により測定した５０％粒径である。レーザー回折散乱法とは、レーザー光を粒子に当てた時に、散乱される光の強度と散乱角度から、Ｍｉｅの散乱理論より、粒径を求める方法である。
【００６４】
また、上記のノズルより噴射された砥粒が加工面に衝突する際に加工面との衝突摩擦により加工面である凹部４ａに静電気が発生する。そして、この静電気の電位が大きくなると、凹部４ａの底面の静電気が被加工物である板状セラミック体４内の静電吸着用電極８との間で放電現象が発生し、絶縁層４ｂが破損する虞があることから、上記静電気の発生を抑え放電現象を発生させること無くブラスト加工することが重要である。
【００６５】
ここで、ブラスト加工時の圧縮空気の圧力は、０．３〜０．６ＭＰａが好ましい。その理由は、圧力が０．３ＭＰａ未満だと凹部４ａのブラスト加工量が小さくなり、凹部４ａの深さ１０〜５００μｍを形成するのに同じ部分を何度も繰り返し加工しなくてはならなくなる。すると、同じ部分を繰り返し加工した面は大きな電位の静電気が帯電し、凹部４ａの底面から静電吸着用電極８の間で放電し、絶縁層４ｂが絶縁破壊する虞がある。また、圧力が０．６ＭＰａを超えると、砥粒を吹き付ける力が強いので、凹部４ａの底面の表面粗さが粗くなり、凹部４ａの底面にマイクロクラックが発生する。マイクロクラックが発生すると、マイクロクラックの先端から静電吸着用電極８の間に大きな電位の静電気が加わり放電し、絶縁層４ｂが破壊する虞がある。よって、その後の圧縮空気の圧力は０．３〜０．６ＭＰａの範囲とすることがよい。
【００６６】
また、ブラスト加工時の圧縮空気の水分の含有量は、０．５〜５重量％が好ましい。その理由は、水分の含有量が０．５重量％未満だと混合流体が乾燥しすぎて被加工物に衝突した際、大きな電位の静電気が発生してしまうからである。また、圧縮空気の水分の含有量が５重量％超えると砥粒が圧縮空気と混合した際に、砥粒同士が固まって塊になってしまうことがあり、その砥粒の塊がブラスト加工を施す面に噴射されると、凹部４ａの表面粗さＲｍａｘが１５μｍ以上と大きくなり、凹部４ａの底面にマイクロクラックが発生するからである。よって、圧縮空気の水分の含有量は０．５〜５重量％の範囲とすることがよく、凹部４ａの表面粗さＲｍａｘ（ＪＩＳ  Ｂ０６０１−１９８２による）は５．５μｍ以下が好ましい。
【００６７】
また、砥粒の粒径は、１５０〜５００μｍが好ましい。その理由は、砥粒の粒径が１５０μｍ未満だと凹部４ａのブラスト加工量が小さくなるからである。また、砥粒の粒径が５００μｍを超えると凹部４ａの表面粗さが粗くなり、凹部４ａの底面にマイクロクラックが発生するからである。よって、砥粒の粒径は１５０〜５００μｍの範囲とすることがよい。
【００６８】
また、ノズルの移動速度は、１００〜３００ｍｍ/秒が好ましい。その理由は、移動速度が１００ｍｍ/秒未満だと、ノズルの移動速度が小さいため、砥粒とブラスト加工を施す凹部４ａの摩擦が大きくなり、凹部４ａに大きな電位の静電気を帯電させるためである。また、ノズルの移動速度が３００ｍｍ/秒を超えると、凹部４ａを形成する際のブラスト加工量が小さくなるからである。よって、ノズルの移動速度は１００〜３００ｍｍ/秒の範囲とすることがよい。
【００６９】
また、ノズルの口径としては、直径３〜１５ｍｍとすることが好ましい。これは、ノズルの直径が５ｍｍ未満だと凹部４ａの曲率半径が５μｍ以下となる虞があるとともに混合流体の噴出量が少なくなり、ブラスト加工量も小さくなり過ぎるからである。また、ノズルの口径が１５ｍｍを超えてしまっては、噴射する混合流体が分散し、凹部４ａの曲率半径が５００μｍを越える虞があるとともにブラスト加工量が小さくなるからである。更に好ましくは、ノズルの口径を５〜１５ｍｍの範囲とすることがよい。
【００７０】
また、ノズルから噴射する炭化珪素からなる砥粒の量は１００〜９００ｇ／分とすることが好ましい。これは、砥粒の量が１００ｇ／分未満だと、圧縮空気と混合した際に、混合流体全体の水分の含有量が多くなり、砥粒が塊になってしまい、凹部４ａの表面粗さが荒くなるからである。また、砥粒の量が９００ｇ／分を超えてしまっては、圧縮空気と混合した際に、混合流体全体の水分の含有量が少なくなり、混合流体が乾燥してしまうからである。そして、ブラスト加工を施す面に衝突した際に、静電気が帯電しやすくなるためである。より好ましくは、砥粒の量は１００〜９００ｇ／分の範囲とすることがよい。
【実施例１】
【００７１】
以下、本発明の実施例を説明する。
【００７２】
窒化アルミニウムのウェハ支持部材には高純度の窒化アルミニウム粉末にバインダーと溶媒を添加混合して泥漿を製作し、ドクターブレード法により複数枚のグリーンシートを成形した。また、窒化アルミニウム粉末とタングステン粉末の比率を変えたタングステンペーストを作製した。そして、グリーンシートに静電吸着用電極となる膜を上記タングステンペーストを使い印刷した。そして、この静電吸着用電極の給電端子の接続部となる部分に直径２０ｍｍの円形の印刷膜が重なるように積層したものと、円形の印刷膜のないものを準備した。そして、夫々に導電性柱状体と導電性板状体となる夫々のタングステンペーストを印刷したり圧入したグリーンシートを積層した。そして、８０℃で４．９ＭＰａの圧力で熱圧着する事により積層体を形成した。そして、上記積層体に切削加工を施して円板状とし、該円板状の積層体を４００℃の温度で真空脱脂したあと、２０００℃の窒素雰囲気で焼結することにより、外径約２００ｍｍ、肉厚約１２ｍｍの２枚の板状セラミック体を得た。
【００７３】
そして、板状セラミックス体の一方の面にブラスト加工により凹部を形成し、他方の面に穿孔した穴に給電端子を挿入し８５０℃の温度でロウ付けしウェハ支持部材を作製した。
【００７４】
そして、上記ウェハ支持部材を成膜用容器に据え付けて、載置面にウェハを載せ吸着し、静電吸着用電極にプラズマ発生用の１３．５６ＭＨｚの高周波電圧を印加し、ウェハの表面における温度分布を測定する実験を行った。ウェハの温度分布は、ウェハの表面における等配置の９点を光ファイバを用いて測定し、その温度の最大値と最小値の差をウェハの温度差とした。
【００７５】
更に、接続部周辺の静電吸着用電極の厚みの測定方法としては、ウェハ支持部材を給電端子部の断面がわかるようにカットし、断面からマイクロスコープで接続部周辺の静電吸着用電極の厚みとその他の静電吸着用電極の厚みを測定した。その測定結果を表１に示す。
【表１】
2005277335.tif 000003
【００７６】
この表１の測定結果から試料Ｎｏ．２の本発明の範囲外のものは、ウェハの温度差は１５℃と大きく悪かった。これは、接続部周辺の静電吸着用電極の厚みがその他の静電吸着用電極の厚みと変わらず、静電吸着用電極表面の電流密度が大きく異常発熱を起こしたと考えられる。
【００７７】
これに対して、試料Ｎｏ．１は接続部周辺の静電吸着用電極の厚みがその他の静電吸着用電極の厚みより１２４％と厚く、ウェハの温度差は９．８℃と小さく均熱性が優れている事が分かった。
【００７８】
以上の結果から、板状セラミック体の一方の主面を、ウェハを載せる載置面とするとともに、上記板状セラミック体中に少なくとも一つの内部電極を備えるとともに、上記載置面以外の板状セラミック体の表面に、上記内部電極と電気的に接続される給電端子を有するウェハ支持部材において、上記給電端子と上記内部電極とが電気的に接続する接続部の周囲の上記内部電極の厚みがその他の内部電極の厚みより大きいと良い事が分かった。
【実施例２】
【００７９】
また、実施例１の試料Ｎｏ．２と同様に板状セラミックス体を２０個作製した。そして、給電端子取り付け面に近い導電性板状体に接するように穴を作製し、給電端子を取り付けたウェハ支持部材と、上記の導電性板状体に貫通する穴を穿孔し給電端子を取り付けたウェハ支持部材を夫々１０個作製した。
【００８０】
そして、上記給電端子に５００Ｖの直流電圧を印加し、載置面にウェハを置き吸着固定することができるかどうか確認した。その結果を表２に示す。
【表２】
2005277335.tif 000004
【００８１】
この表２から、給電端子が導電性板状体を貫通していない試料Ｎｏ．２２は１０個中６個しかウェハを載置面に吸着固定することができなかった。これは、上記給電端子と静電吸着用電極とを電気的に接続していないことが原因と考えられる。
【００８２】
これに対して、試料Ｎｏ．２１は１０個全てがウェハを載置面に吸着固定することができ、上記給電端子と静電吸着用電極とを電気的に確実に接続するのができることが分かった。
【００８３】
よって、以上の結果から上記内部電極と上記給電端子とは複数の導電性柱状体と複数の導電性板状体からなる接続部材を介して電気的に接続しており、上記給電端子が上記導電性板状体の少なくとも一つを貫通して接続していることにより静電吸着用電極と給電端子を確実に接続できることが分かった。
【実施例３】
【００８４】
また、実施例１の試料Ｎｏ．２と同様の工程でペーストの組成を変更し板状セラミックス体２を作製した。
【００８５】
尚、静電吸着用電極、導電性板状体の金属粒子の比率は５５〜９０％とし、導電性柱状体の金属粒子の比率は５５〜９５容量％として作製した。また、上記金属粒子としてはタングステン、セラミック粒子としては、アルミナを使用した。
【００８６】
そして、板状セラミックス体の中の導電性板状体を貫通して給電端子をロウ付けした。その後、ブラスト加工を施して凹部を形成しウェハ支持部材とした。また、凹部と上記静電吸着用電極、導電性柱状体が重なる直上の凹部の深さを複数箇所測定しそのバラツキを測定した。
【００８７】
尚、上記バラツキの測定方法として、凹部と上記静電吸着用電極、導電性柱状体が重なる直上の凹部の深さを２０箇所測定した。また、凹部と上記静電吸着用電極、導電性柱状体が重なる直上の凹部を除くその他の凹部の深さを２０箇所測定した。そして、これらの測定値の測定値の最大値と最小値の差を測定した凹部深さの平均値で除した値をバラツキとした。
【００８８】
そして、実施例１と同様にウェハの温度分布を測定した。
【００８９】
また、温度測定後、上記静電吸着用電極、導電性柱状体が重なる直上と載置面の間に空隙が発生していないか、ウェハ支持部材をカットして断面を確認した。
【００９０】
その結果を表３に示す。
【表３】
2005277335.tif 000005
【００９１】
この表３の結果から、試料Ｎｏ．４０のように、静電吸着用電極と導電性板状体の金属粒子の比率が５５容量％と少なく６０％未満のものは、上記静電吸着用電極と上記導電性板状体と上記導電性柱状体の抵抗が大きくなり、発熱することからウェハの温度分布が８.２℃とやや大きく均熱がやや劣ることが分かった。
【００９２】
また、試料Ｎｏ．４１のように、静電吸着用電極と導電性板状体の金属粒子の比率が９０容量％と多く８５容量％を超えると、凹部の深さのバラツキが２２％と大きくなりウェハの面内温度差も８.０℃とやや大きくやや劣ることが分かった。
【００９３】
また、試料Ｎｏ．３８のように、導電性柱状体の金属粒子の比率が５５容量％と少なく６０％未満のものは、上記静電吸着用電極と上記導電性板状体と上記導電性柱状体の抵抗が大きくなり、発熱したことからウェハの温度分布が７.８℃とやや大きく均熱がやや劣ることが分かった。
【００９４】
また、試料Ｎｏ．３９のように、導電性柱状体の金属粒子の比率が９５容量％と多く９０容量％を超えると、凹部の深さのバラツキが２０％と大きくなりウェハの面内温度差も９.０℃とやや大きくやや劣ることが分かった。この原因は、金属粒子が板状セラミック体に多く拡散してしまい、上記導電性柱状体の周辺の板状セラミック体の組織にバラツキができ、凹部深さのバラツキが２０％と大きくなりウェハの面内温度差が大きかったことが分かる。
【００９５】
これらに対して、試料Ｎｏ．３１〜３５は上記静電吸着用電極と上記導電性板状体と上記導電性柱状体の抵抗が大きくなることが無く、ウェハの温度分布が２.１〜４．９℃と均熱がよいことが分かる。
【００９６】
また、金属粒子が板状セラミック体に多く拡散しなかったため、上記導電性柱状体の周辺の板状セラミック体の組織のバラツキが小さく、凹部深さのバラツキも５〜１２％と非常にバラツキが小さかったことが分かる。
【００９７】
そして、上記板状セラミック体と上記静電吸着用電極と上記導電性板状体の収縮挙動の差が小さかったため、内部電極と板状セラミックス体の界面に空隙も見られなかった。
【００９８】
以上の結果から、上記接続部の周囲の内部電極と導電性柱状体、導電性板状体は金属粒子とセラミック粒子からなる複合材からなることを特徴とし、また上記内部電極と導電性板状体の金属粒子の比率が６０〜８５容量％であることを特徴とし、上記導電性柱状体の金属粒子の比率が６０〜９０容量％であることを特徴としたものがよいことが分かる。
【実施例４】
【００９９】
また、実施例１のぺーストの組成を変えて同様に板状セラミックス体を作製した。尚、上記ペーストはタングステン粉末とアルミナ粉末を混ぜて作製したものと、金属粉末と窒化アルミニウム粉末を混ぜたペーストを使って板状セラミックス体を作製した。
【０１００】
そして、上記板状セラミックス体の上面にそれぞれブラスト加工を施し凹部を形成した。その後、上記静電吸着用電極、導電性柱状体が重なる直上の凹部深さのバラツキを測定した。測定方法は実施例２と同じ方法とした。
【０１０１】
また、静電吸着用電極、導電性板状体の金属粒子の比率は８０容量％、導電性柱状体の金属粒子の比率は８５容量％とした。そして、実施例２と同様に評価した。その結果を表４に示す。
【表４】
2005277335.tif 000006
【０１０２】
表４の結果から、試料Ｎｏ．５２の静電吸着用電極、導電性柱状体、導電性板状体のセラミック粒子としてアルミナを含むウェハ支持部材の凹部の深さのバラツキは５％と大きいが、本発明の板状セラミック体と同一主成分の窒化アルミニウムを静電吸着用電極、導電性柱状体、導電性板状体に含むウェハ支持部材は凹部の深さバラツキが３％と小さくより好ましいことが分かった。
【０１０３】
以上の結果から、静電吸着用電極、導電性柱状体、導電性板状体に含むセラミック粒子は、板状セラミック体と同一の主成分であることがより好ましいことが分かった。
【図面の簡単な説明】
【０１０４】
【図１】（ａ）はウェハ支持部材２の平面図の一例であり、（ｂ）は、そのＸ−Ｘ線の断面図である。
【図２】本発明の他のウェハ支持部材１の給電構造を示す断面図である。
【図３】（ａ）は給電部の拡大図であり、（ｂ）はそのＺ−Ｚ線の断面図である。
【図４】（ａ）は従来のウェハ支持部材３２の平面図の一例であり、（ｂ）は、そのＸ−Ｘ線の断面図である。
【図５】従来の他のウェハ支持部材である静電チャック５０を示す断面図である。
【符号の説明】
【０１０５】
２、３２：ウェハ支持部材
４、３４、５２：板状セラミック体
４ａ、３４ａ：凹部
４ｂ、３４ｂ：絶縁層
６、３６、６２：載置面
８、３８、５４：静電吸着用電極
１０、４０、５８、６０：給電端子
１６、４８、６６：導電性柱状体
１８、６８：導電性板状体
２０：接続部材
２２、４２：ガス導入口
５０：静電チャック
５６：ヒータ電極
Ｗ：ウェハ
【図１】
2005277335.tif 000007
【図２】
2005277335.tif 000008
【図３】
2005277335.tif 000009
【図４】
2005277335.tif 000010
【図５】
2005277335.tif 000011