(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミックス部材の組織中にアルミニウム系材料が充填された母材と、該母材の表面に設けられたセラミックス層とから成り、
母材の線膨張率をα1［単位：１０-6／Ｋ］としたとき、セラミックス層の線膨張率α2［単位：１０-6／Ｋ］は（α1−３）≦α2≦（α1＋３）を満足し、
母材を構成するセラミックス部材の組成はコージエライトセラミックスであり、母材を構成するアルミニウム系材料の組成はアルミニウムとケイ素であり、セラミックス層を構成する材料はＡｌ2Ｏ3であり、
セラミックス部材は、コージエライトセラミックス粉末とコージエライトセラミックス繊維との混合物の焼成体であることを特徴とする複合材料。
【請求項２】
（α1−３）≦α2≦（α1＋３）を満足するように、コージエライトセラミックスとアルミニウム系材料との容積比を決定することを特徴とする請求項１に記載の複合材料。
【請求項３】
コージエライトセラミックス／アルミニウム系材料の容積比は２５／７５乃至７５／２５であることを特徴とする請求項１に記載の複合材料。
【請求項４】
アルミニウム系材料にはケイ素が１２乃至３５体積％含まれていることを特徴とする請求項１に記載の複合材料。
【請求項５】
焼成体におけるコージエライトセラミックス繊維の割合は１乃至２０体積％であることを特徴とする請求項１に記載の複合材料。
【請求項６】
コージエライトセラミックス粉末の平均粒径は１乃至１００μｍであり、コージエライトセラミックス繊維の平均直径は２乃至１０μｍであり、平均長さは０．１乃至１０ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載の複合材料。
【請求項７】
セラミックス部材の空孔率は２５乃至７５％であることを特徴とする請求項１に記載の複合材料。
【請求項８】
セラミックス層は、溶射法にて母材の表面に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の複合材料。
【請求項９】
セラミックス層は、ロウ付け法にて母材の表面に取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載の複合材料。
【請求項１０】
（Ａ）セラミックス部材の組織中にアルミニウム系材料を充填し、以て、セラミックス部材の組織中にアルミニウム系材料が充填された母材を作製する工程と、
（Ｂ）該母材の表面にセラミックス層を設ける工程、
から成り、
工程（Ａ）は、容器の中に多孔質のコージエライトセラミックスを組成としたセラミックス部材を配し、該容器内に溶融したアルミニウムとケイ素とを組成としたアルミニウム系材料を流し込み、高圧鋳造法にてセラミックス部材中にアルミニウム系材料を充填する工程から成り、
セラミックス部材は、コージエライトセラミックス粉末とコージエライトセラミックス繊維との混合物を焼成することにより作製されることを特徴とする複合材料の製造方法。
【請求項１１】
母材の線膨張率をα1［単位：１０-6／Ｋ］としたとき、セラミックス層の線膨張率α2［単位：１０-6／Ｋ］が（α1−３）≦α2≦（α1＋３）を満足するように、コージエライトセラミックスとアルミニウム系材料との容積比を決定することを特徴とする請求項１０に記載の複合材料の製造方法。
【請求項１２】
コージエライトセラミックス／アルミニウム系材料の容積比は２５／７５乃至７５／２５であることを特徴とする請求項１０に記載の複合材料の製造方法。
【請求項１３】
アルミニウム系材料にはケイ素が１２乃至３５体積％含まれていることを特徴とする請求項１０に記載の複合材料の製造方法。
【請求項１４】
焼成体におけるコージエライトセラミックス繊維の割合は１乃至２０体積％であることを特徴とする請求項１０に記載の複合材料の製造方法。
【請求項１５】
コージエライトセラミックス粉末の平均粒径は１乃至１００μｍであり、コージエライトセラミックス繊維の平均直径は２乃至１０μｍであり、平均長さは０．１乃至１０ｍｍであることを特徴とする請求項１０に記載の複合材料の製造方法。
【請求項１６】
コージエライトセラミックス粉末とコージエライトセラミックス繊維との混合物を８００乃至１２００゜Ｃにて焼成することを特徴とする請求項１０に記載の複合材料の製造方法。
【請求項１７】
セラミックス部材の空孔率は２５乃至７５％であることを特徴とする請求項１０に記載の複合材料の製造方法。
【請求項１８】
容器内に溶融したアルミニウム系材料を流し込む際のセラミックス部材の温度を５００乃至１０００゜Ｃとし、高圧鋳造法にてセラミックス部材中にアルミニウム系材料を充填する際に加える絶対圧を２００乃至１５００ｋｇｆ／ｃｍ2とすることを特徴とする請求項１０に記載の複合材料の製造方法。
【請求項１９】
セラミックス層を構成する材料はＡｌ2Ｏ3又は窒化アルミニウムであり、
工程（Ｂ）は、セラミックス層を溶射法にて母材の表面に形成する工程から成ることを特徴とする請求項１０に記載の複合材料の製造方法。
【請求項２０】
セラミックス層を構成する材料はＡｌ2Ｏ3又は窒化アルミニウムであり、
工程（Ｂ）は、セラミックス層をロウ付け法にて母材の表面に取り付ける工程から成ることを特徴とする請求項１０に記載の複合材料の製造方法。
【請求項２１】
基体を処理するための処理装置の一部を構成する複合材料であって、
セラミックス部材の組織中にアルミニウム系材料が充填された母材と、該母材の表面に設けられたセラミックス層とから成り、
母材の線膨張率をα1［単位：１０-6／Ｋ］としたとき、セラミックス層の線膨張率α2［単位：１０-6／Ｋ］は（α1−３）≦α2≦（α1＋３）を満足し、
母材を構成するセラミックス部材の組成はコージエライトセラミックスであり、母材を構成するアルミニウム系材料の組成はアルミニウムとケイ素であり、セラミックス層を構成する材料はＡｌ2Ｏ3であり、
セラミックス部材は、コージエライトセラミックス粉末とコージエライトセラミックス繊維との混合物の焼成体であることを特徴とする複合材料。
【請求項２２】
基体処理装置においては、基体に対してプラズマエッチング処理、プラズマＣＶＤ処理、若しくはスパッタ処理が行われ、
複合材料によって構成される基体処理装置の一部は、静電チャック機能を有し、且つ、温度制御手段を備えた基体載置ステージであることを特徴とする請求項２１に記載の複合材料。
【請求項２３】
基体処理装置においては、基体に対してプラズマエッチング処理若しくはプラズマＣＶＤ処理が行われ、
複合材料によって構成される基体処理装置の一部は、基体処理装置の側壁及び／又は天板であることを特徴とする請求項２１に記載の複合材料。
【請求項２４】
基体処理装置においては、基体に対してプラズマエッチング処理が行われ、
複合材料によって構成される基体処理装置の一部は、平行平板の上部対向電極であることを特徴とする請求項２１に記載の複合材料。
【請求項２５】
（α1−３）≦α2≦（α1＋３）を満足するように、コージエライトセラミックスとアルミニウム系材料との容積比を決定することを特徴とする請求項２１に記載の複合材料。
【請求項２６】
コージエライトセラミックス／アルミニウム系材料の容積比は２５／７５乃至７５／２５であることを特徴とする請求項２１に記載の複合材料。
【請求項２７】
アルミニウム系材料にはケイ素が１２乃至３５体積％含まれていることを特徴とする請求項２１に記載の複合材料。
【請求項２８】
焼成体におけるコージエライトセラミックス繊維の割合は１乃至２０体積％であることを特徴とする請求項２１に記載の複合材料。
【請求項２９】
コージエライトセラミックス粉末の平均粒径は１乃至１００μｍであり、コージエライトセラミックス繊維の平均直径は２乃至１０μｍであり、平均長さは０．１乃至１０ｍｍであることを特徴とする請求項２１に記載の複合材料。
【請求項３０】
セラミックス部材の空孔率は２５乃至７５％であることを特徴とする請求項２１に記載の複合材料。
【請求項３１】
セラミックス層は、溶射法にて母材の表面に形成されていることを特徴とする請求項２１に記載の複合材料。
【請求項３２】
セラミックス層は、ロウ付け法にて母材の表面に取り付けられていることを特徴とする請求項２１に記載の複合材料。
【請求項３３】
基体を処理するための処理装置の一部を構成する複合材料の製造方法であって、
（Ａ）セラミックス部材の組織中にアルミニウム系材料を充填し、以て、セラミックス部材の組織中にアルミニウム系材料が充填された母材を作製する工程と、
（Ｂ）該母材の表面にセラミックス層を設ける工程、
から成り、
工程（Ａ）は、容器の中に多孔質のコージエライトセラミックスを組成としたセラミックス部材を配し、該容器内に溶融したアルミニウムとケイ素とを組成としたアルミニウム系材料を流し込み、高圧鋳造法にてセラミックス部材中にアルミニウム系材料を充填する工程から成り、
セラミックス部材は、コージエライトセラミックス粉末とコージエライトセラミックス繊維との混合物を焼成することにより作製されることを特徴とする複合材料の製造方法。
【請求項３４】
基体処理装置においては、基体に対してプラズマエッチング処理、プラズマＣＶＤ処理、若しくはスパッタ処理が行われ、
複合材料によって構成される基体処理装置の一部は、静電チャック機能を有し、且つ、温度制御手段を備えた基体載置ステージであることを特徴とする請求項３３に記載の複合材料の製造方法。
【請求項３５】
基体処理装置においては、基体に対してプラズマエッチング処理若しくはプラズマＣＶＤ処理が行われ、
複合材料によって構成される基体処理装置の一部は、基体処理装置の側壁及び／又は天板であることを特徴とする請求項３３に記載の複合材料の製造方法。
【請求項３６】
基体処理装置においては、基体に対してプラズマエッチング処理が行われ、
複合材料によって構成される基体処理装置の一部は、平行平板の上部対向電極であることを特徴とする請求項３３に記載の複合材料の製造方法。
【請求項３７】
母材の線膨張率をα1［単位：１０-6／Ｋ］としたとき、セラミックス層の線膨張率α2［単位：１０-6／Ｋ］が（α1−３）≦α2≦（α1＋３）を満足するように、コージエライトセラミックスとアルミニウム系材料との容積比を決定することを特徴とする請求項３３に記載の複合材料の製造方法。
【請求項３８】
コージエライトセラミックス／アルミニウム系材料の容積比は２５／７５乃至７５／２５であることを特徴とする請求項３３に記載の複合材料の製造方法。
【請求項３９】
アルミニウム系材料にはケイ素が１２乃至３５体積％含まれていることを特徴とする請求項３３に記載の複合材料の製造方法。
【請求項４０】
焼成体におけるコージエライトセラミックス繊維の割合は１乃至２０体積％であることを特徴とする請求項３３に記載の複合材料の製造方法。
【請求項４１】
コージエライトセラミックス粉末の平均粒径は１乃至１００μｍであり、コージエライトセラミックス繊維の平均直径は２乃至１０μｍであり、平均長さは０．１乃至１０ｍｍであることを特徴とする請求項３３に記載の複合材料の製造方法。
【請求項４２】
コージエライトセラミックス粉末とコージエライトセラミックス繊維との混合物を８００乃至１２００゜Ｃにて焼成することを特徴とする請求項３３に記載の複合材料の製造方法。
【請求項４３】
セラミックス部材の空孔率は２５乃至７５％であることを特徴とする請求項３３に記載の複合材料の製造方法。
【請求項４４】
容器内に溶融したアルミニウム系材料を流し込む際のセラミックス部材の温度を５００乃至１０００゜Ｃとし、高圧鋳造法にてセラミックス部材中にアルミニウム系材料を充填する際に加える絶対圧を２００乃至１５００ｋｇｆ／ｃｍ2とすることを特徴とする請求項３３に記載の複合材料の製造方法。
【請求項４５】
セラミックス層を構成する材料はＡｌ2Ｏ3又は窒化アルミニウムであり、
工程（Ｂ）は、セラミックス層を溶射法にて母材の表面に形成する工程から成ることを特徴とする請求項３３に記載の複合材料の製造方法。
【請求項４６】
セラミックス層を構成する材料はＡｌ2Ｏ3又は窒化アルミニウムであり、
工程（Ｂ）は、セラミックス層をロウ付け法にて母材の表面に取り付ける工程から成ることを特徴とする請求項３３に記載の複合材料の製造方法。
【請求項４７】
基体を処理するための基体処理装置であって、
該基体処理装置の一部は、セラミックス部材の組織中にアルミニウム系材料が充填された母材と、該母材の表面に設けられたセラミックス層とから成る複合材料から構成されており、
母材の線膨張率をα1［単位：１０-6／Ｋ］としたとき、セラミックス層の線膨張率α2［単位：１０-6／Ｋ］は（α1−３）≦α2≦（α1＋３）を満足し、
母材を構成するセラミックス部材の組成はコージエライトセラミックスであり、母材を構成するアルミニウム系材料の組成はアルミニウムとケイ素であり、セラミックス層を構成する材料はＡｌ2Ｏ3であり、
セラミックス部材は、コージエライトセラミックス粉末とコージエライトセラミックス繊維との混合物の焼成体であることを特徴とする基体処理装置。
【請求項４８】
基体処理装置において、基体に対してプラズマエッチング処理、プラズマＣＶＤ処理、若しくはスパッタ処理が行われ、
複合材料によって構成される基体処理装置の一部は、静電チャック機能を有し、且つ、温度制御手段を備えた基体載置ステージであることを特徴とする請求項４７に記載の基体処理装置。
【請求項４９】
基体載置ステージを電極として用い、セラミックス層は静電チャック機能を有することを特徴とする請求項４８に記載の基体処理装置。
【請求項５０】
基体載置ステージには温度制御手段が配設され、該温度制御手段はヒータから構成されていることを特徴とする請求項４８に記載の基体処理装置。
【請求項５１】
ヒータは母材の内部に配設されており、
母材の線膨張率をα1［単位：１０-6／Ｋ］としたとき、ヒータを構成する材料の線膨張率αH［単位：１０-6／Ｋ］は（α1−３）≦αH≦（α1＋３）を満足することを特徴とする請求項５０に記載の基体処理装置。
【請求項５２】
温度制御手段は、母材の内部に配設された温度制御用熱媒体を流す配管から更に構成されており、
母材の線膨張率をα1［単位：１０-6／Ｋ］としたとき、配管の線膨張率αP［単位：１０-6／Ｋ］は（α1−３）≦αP≦（α1＋３）を満足することを特徴とする請求項５０に記載の基体処理装置。
【請求項５３】
基体処理装置において、基体に対してプラズマエッチング処理若しくはプラズマＣＶＤ処理が行われ、
複合材料によって構成される基体処理装置の一部は、基体処理装置の側壁及び／又は天板であることを特徴とする請求項４７に記載の基体処理装置。
【請求項５４】
基体処理装置の側壁及び／又は天板にはヒータが配設されていることを特徴とする請求項５３に記載の基体処理装置。
【請求項５５】
ヒータは母材の内部に配設されており、
母材の線膨張率をα1［単位：１０-6／Ｋ］としたとき、ヒータを構成する材料の線膨張率αH［単位：１０-6／Ｋ］は（α1−３）≦αH≦（α1＋３）を満足することを特徴とする請求項５４に記載の基体処理装置。
【請求項５６】
基体処理装置において、基体に対してプラズマエッチング処理が行われ、
複合材料によって構成される基体処理装置の一部は、基体処理装置内に配設された平行平板の上部対向電極であることを特徴とする請求項４７に記載の基体処理装置。
【請求項５７】
上部対向電極にはヒータが配設されていることを特徴とする請求項５６に記載の基体処理装置。
【請求項５８】
ヒータは母材の内部に配設されており、
母材の線膨張率をα1［単位：１０-6／Ｋ］としたとき、ヒータを構成する材料の線膨張率αH［単位：１０-6／Ｋ］は（α1−３）≦αH≦（α1＋３）を満足することを特徴とする請求項５７に記載の基体処理装置。
【請求項５９】
セラミックス層は、溶射法にて母材の表面に形成されていることを特徴とする請求項４７に記載の基体処理装置。
【請求項６０】
セラミックス層は、ロウ付け法にて母材の表面に取り付けられていることを特徴とする請求項４７に記載の基体処理装置。
【請求項６１】
基体を処理するための基体処理装置の作製方法であって、
該基体処理装置の一部は、セラミックス部材の組織中にアルミニウム系材料が充填された母材と、該母材の表面に設けられたセラミックス層とから成る複合材料から構成されており、
該複合材料を、
（Ａ）セラミックス部材の組織中にアルミニウム系材料を充填し、以て、セラミックス部材の組織中にアルミニウム系材料が充填された母材を作製する工程と、
（Ｂ）該母材の表面にセラミックス層を設ける工程、
に基づき作製し、
工程（Ａ）は、容器の中に多孔質のコージエライトセラミックスを組成としたセラミックス部材を配し、該容器内に溶融したアルミニウムとケイ素とを組成としたアルミニウム系材料を流し込み、高圧鋳造法にてセラミックス部材中にアルミニウム系材料を充填する工程から成り、
セラミックス部材は、コージエライトセラミックス粉末とコージエライトセラミックス繊維との混合物の焼成体であることを特徴とする基体処理装置の作製方法。
【請求項６２】
セラミックス層を構成する材料はＡｌ2Ｏ3又は窒化アルミニウムであり、
工程（Ｂ）は、セラミックス層を溶射法にて母材の表面に形成する工程から成ることを特徴とする請求項６１に記載の基体処理装置の作製方法。
【請求項６３】
セラミックス層を構成する材料はＡｌ2Ｏ3又は窒化アルミニウムであり、
工程（Ｂ）は、セラミックス層をロウ付け法にて母材の表面に取り付ける工程から成ることを特徴とする請求項６１に記載の基体処理装置の作製方法。
【請求項６４】
母材の線膨張率をα1［単位：１０-6／Ｋ］としたとき、セラミックス層の線膨張率α2［単位：１０-6／Ｋ］は（α1−３）≦α2≦（α1＋３）を満足することを特徴とする請求項６１に記載の基体処理装置の作製方法。
【請求項６５】
基体処理装置において、基体に対してプラズマエッチング処理、プラズマＣＶＤ処理、若しくはスパッタ処理が行われ、
複合材料によって構成される基体処理装置の一部は、静電チャック機能を有し、且つ、温度制御手段を備えた基体載置ステージであることを特徴とする請求項６１に記載の基体処理装置の作製方法。
【請求項６６】
基体処理装置において、基体に対してプラズマエッチング処理若しくはプラズマＣＶＤ処理が行われ、
複合材料によって構成される基体処理装置の一部は、基体処理装置の側壁及び／又は天板であることを特徴とする請求項６１に記載の基体処理装置の作製方法。
【請求項６７】
基体処理装置において、基体に対してプラズマエッチング処理が行われ、
複合材料によって構成される基体処理装置の一部は、基体処理装置内に配設された平行平板の上部対向電極であることを特徴とする請求項６１に記載の基体処理装置の作製方法。
【請求項６８】
静電チャック機能を有し、且つ、温度制御手段を備えた基体載置ステージであって、
セラミックス部材の組織中にアルミニウム系材料が充填された母材と、該母材の表面に設けられたセラミックス層とから成る複合材料から構成されており、
母材を構成するセラミックス部材の組成はコージエライトセラミックスであり、母材を構成するアルミニウム系材料の組成はアルミニウムとケイ素であり、セラミックス層を構成する材料はＡｌ2Ｏ3であり、
セラミックス部材は、コージエライトセラミックス粉末とコージエライトセラミックス繊維との混合物の焼成体であることを特徴とする基体載置ステージ。
【請求項６９】
基体載置ステージを電極として用い、セラミックス層は静電チャック機能を有することを特徴とする請求項６８に記載の基体載置ステージ。
【請求項７０】
温度制御手段が配設され、該温度制御手段はヒータから構成されていることを特徴とする請求項６８に記載の基体載置ステージ。
【請求項７１】
ヒータは母材の内部に配設されており、
母材の線膨張率をα1［単位：１０-6／Ｋ］としたとき、ヒータを構成する材料の線膨張率αH［単位：１０-6／Ｋ］は（α1−３）≦αH≦（α1＋３）を満足することを特徴とする請求項７０に記載の基体載置ステージ。
【請求項７２】
温度制御手段は、母材の内部に配設された温度制御用熱媒体を流す配管から更に構成されており、
母材の線膨張率をα1［単位：１０-6／Ｋ］としたとき、配管の線膨張率αP［単位：１０-6／Ｋ］は（α1−３）≦αP≦（α1＋３）を満足することを特徴とする請求項７０に記載の基体載置ステージ。
【請求項７３】
母材の線膨張率をα1［単位：１０-6／Ｋ］としたとき、セラミックス層の線膨張率α2［単位：１０-6／Ｋ］は（α1−３）≦α2≦（α1＋３）を満足することを特徴とする請求項６８に記載の基体載置ステージ。
【請求項７４】
セラミックス層は、溶射法にて母材の表面に形成されていることを特徴とする請求項６８に記載の基体載置ステージ。
【請求項７５】
セラミックス層は、ロウ付け法にて母材の表面に取り付けられていることを特徴とする請求項６８に記載の基体載置ステージ。
【請求項７６】
静電チャック機能を有し、且つ、温度制御手段を備えた基体載置ステージの作製方法であって、
基体載置ステージは、セラミックス部材の組織中にアルミニウム系材料が充填された母材と、該母材の表面に設けられたセラミックス層とから成る複合材料から構成されており、
該複合材料を、
（Ａ）セラミックス部材の組織中にアルミニウム系材料を充填し、以て、セラミックス部材の組織中にアルミニウム系材料が充填された母材を作製する工程と、
（Ｂ）該母材の表面にセラミックス層を設ける工程、
に基づき作製し、
工程（Ａ）は、容器の中に多孔質のコージエライトセラミックスを組成としたセラミックス部材を配し、該容器内に溶融したアルミニウムとケイ素とを組成としたアルミニウム系材料を流し込み、高圧鋳造法にてセラミックス部材中にアルミニウム系材料を充填する工程から成り、
セラミックス部材は、コージエライトセラミックス粉末とコージエライトセラミックス繊維との混合物の焼成体であることを特徴とする基体載置ステージの作製方法。
【請求項７７】
セラミックス層を構成する材料はＡｌ2Ｏ3又は窒化アルミニウムであり、
工程（Ｂ）は、セラミックス層を溶射法にて母材の表面に形成する工程から成ることを特徴とする請求項７６に記載の基体処理装置の作製方法。
【請求項７８】
セラミックス層を構成する材料はＡｌ2Ｏ3又は窒化アルミニウムであり、
工程（Ｂ）は、セラミックス層をロウ付け法にて母材の表面に取り付ける工程から成ることを特徴とする請求項７６に記載の基体載置ステージの作製方法。
【請求項７９】
母材の線膨張率をα1［単位：１０-6／Ｋ］としたとき、セラミックス層の線膨張率α2［単位：１０-6／Ｋ］は（α1−３）≦α2≦（α1＋３）を満足することを特徴とする請求項７６に記載の基体載置ステージの作製方法。
【請求項８０】
基体を処理するための基体処理装置を用いた基体処理方法であって、
該基体処理装置は基体載置ステージを備え、
該基体載置ステージは、セラミックス部材の組織中にアルミニウム系材料が充填された母材と、該母材の表面に設けられたセラミックス層とから成る複合材料から作製され、そして、静電チャック機能を有し、且つ、温度制御手段を備えており、
静電チャック機能によって該基体載置ステージ上に基体を固定し、基体載置ステージの温度を温度制御手段によって制御した状態で、基体に対して処理を行う基体処理方法であって、
母材を構成するセラミックス部材は、コージエライトセラミックス粉末とコージエライトセラミックス繊維との混合物の焼成体であることを特徴とする基体処理方法。
【請求項８１】
基体に対する処理はプラズマエッチング処理であることを特徴とする請求項８０に記載の基体処理方法。
【請求項８２】
基体に対する処理はプラズマＣＶＤ処理であることを特徴とする請求項８０に記載の基体処理方法。
【請求項８３】
基体に対する処理はスパッタ処理であることを特徴とする請求項８０に記載の基体処理方法。
【請求項８４】
スパッタ処理には、基体のソフトエッチング処理が含まれることを特徴とする請求項８３に記載の基体処理方法。
【請求項８５】
基体載置ステージには温度制御手段が配設され、該温度制御手段はヒータから構成されていることを特徴とする請求項８０に記載の基体処理方法。
【請求項８６】
ヒータは母材の内部に配設されていることを特徴とする請求項８５に記載の基体処理方法。
【請求項８７】
温度制御手段は、更に、温度制御用熱媒体を流す配管から構成されていることを特徴とする請求項８５に記載の基体処理方法。
【請求項８８】
側壁及び／又は天板が、セラミックス部材の組織中にアルミニウム系材料が充填された母材と、該母材の表面に設けられたセラミックス層とから成る複合材料から作製された、基体を処理するための基体処理装置を用いた基体処理方法であって、
該基体処理装置内に基体を収納し、基体に対してプラズマエッチング処理又はプラズマＣＶＤ処理を行う基体処理方法であって、
母材を構成するセラミックス部材は、コージエライトセラミックス粉末とコージエライトセラミックス繊維との混合物の焼成体であることを特徴とする基体処理方法。
【請求項８９】
側壁及び／又は天板には温度制御手段が配設され、該温度制御手段はヒータから構成されていることを特徴とする請求項８８に記載の基体処理方法。
【請求項９０】
ヒータは母材の内部に配設されていることを特徴とする請求項８９に記載の基体処理方法。
【請求項９１】
基体を処理するための基体処理装置を用いた基体処理方法であって、
該基体処理装置は、下部電極を兼ねた基体載置ステージ、及び上部対向電極を備え、
該上部対向電極は、セラミックス部材の組織中にアルミニウム系材料が充填された母材と、該母材の表面に設けられたセラミックス層とから成る複合材料から作製され、
該基体載置ステージ上に基体を載置した状態で、基体に対してプラズマエッチング処理を行う基体処理方法であって、
母材を構成するセラミックス部材は、コージエライトセラミックス粉末とコージエライトセラミックス繊維との混合物の焼成体であることを特徴とする基体処理方法。
【請求項９２】
上部対向電極には温度制御手段が配設され、該温度制御手段はヒータから構成されていることを特徴とする請求項９１に記載の基体処理方法。
【請求項９３】
ヒータは母材の内部に配設されていることを特徴とする請求項９２に記載の基体処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複合材料及びその製造方法、基体処理装置及びその製造方法、基体載置ステージ及びその製造方法、並びに基体処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年の超ＬＳＩにおいては、数ｍｍ角のチップに数百万個以上の素子を集積することが要求されている。そして、超ＬＳＩの微細加工を実現するためのドライエッチング技術や、薄膜成膜技術の１つである化学的気相成長法（ＣＶＤ法）にも一層の高精度化が要求されており、ガスケミストリーやプラズマソース、ウエハ温度制御等に工夫を凝らしたプロセスが提案されている。
【０００３】
半導体装置の製造においては、プラズマエッチング処理やプラズマＣＶＤ処理等、各種の半導体基板やウエハ、あるいはこれらの上に形成された各種の薄膜に対してプラズマ処理を施すプロセスが多く存在する。尚、各種の半導体基板やウエハ、あるいはこれらの上に形成された各種の薄膜を、以下、総称して基体と呼ぶ場合がある。これらのプラズマ処理プロセスにおいては、特にプラズマエッチング処理等において、その加工精度を上げるため、常温乃至０゜Ｃ以下の低温に基体を保持した状態でのプラズマ処理が採用されつつある。それ故、基体の温度制御や温度管理が重要であることが認識されつつある。
【０００４】
ところで、近年、半導体装置における多層配線技術の進歩に伴い、例えば配線の低抵抗化のために、あるいは又、耐エレクトロマイグレーション特性向上のために、配線材料として銅（Ｃｕ）を用いる要求があり、かかる銅から構成された配線材料を適切にドライエッチングする技術の開発が進められている。あるいは又、ギャップフィル技術に高密度プラズマＣＶＤ処理を採用する要求がある。そのため、常温乃至低温にてプラズマ処理を行うプロセスだけでなく、基体を高温に保持した状態にてプラズマ処理を行うプロセスについても、その重要度が増している。
【０００５】
然るに、このような高温でのプラズマ処理においては、エッチング処理における基体に対するイオン衝撃や、ギャップフィルＣＶＤ処理における高密度プラズマの基体への照射等に起因して、プラズマから基体ヘ大きな入熱が生じる。その結果、例えば、基体の温度がプラズマ発生前に比べて４０゜Ｃ程度乃至１００゜Ｃ程度以上も上昇してしまうことがある。従って、基体を保持する基体載置ステージ（例えばウエハステージ）によって基体を加熱し、高温下でプラズマ処理を行うプロセスにおいても、プラズマから基体ヘの入熱の影響を抑え、基体を高い精度で設定温度に制御する技術が重要である。
【０００６】
また、エッチング装置やＣＶＤ装置といった各種基体処理装置におけるプロセス制御パラメータの１つとして、基体処理装置の側壁や天板の制御も重要である。また、エッチング装置における上部対向電極の制御も重要である。これらの装置の側壁や天板、上部対向電極（以下、これらを総称して、側壁等と呼ぶ場合がある）には、エッチング処理やＣＶＤ処理において生成した反応物が堆積し易い。このような堆積した反応物が装置の側壁等から剥がれると、パーティクルレベルの悪化に繋がる。あるいは又、酸化膜のエッチング処理時にエッチング装置の側壁等にポリマー等のプリカーサーが堆積すると、側壁等が、恰もフルオロカーボンポリマー前駆体のスカベンジャーとしての役割を果たし、その結果、例えば、プラズマ中の炭素／フッ素の比に変動が生じ、エッチング特性が劣化するといった問題も生じる。そのため、側壁等を高温加熱することによって、エッチング装置の側壁等に入射、堆積したプリカーサーを脱離させ、堆積を防ぐ手法が採られている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来の技術では、高温下における基体の温度制御は十分なものとは云えない。従来の技術においては、プロセス処理中に前述した程度の温度上昇が基体に起こることが当然とされ、このような基体の温度上昇を見込んで予め基体載置ステージの温度を低めに設定している。そして、このような基体の温度上昇を見込んでプロセスを進行させるので、プロセス時間が延長し、スループットが低下したり、温度変化が大きいことによってプロセスの再現性や制御性が低下するなどといった、多くの改善すべき問題が残されている。
【０００８】
このような問題を解決する手段の１つとして、高温に加熱される基体載置ステージの上に静電チャックを搭載することが考えられる。しかしながら、基体載置ステージの上に静電チャックを搭載するためには、加熱された基体載置ステージと静電チャックを構成する誘電体との接合を如何にするかという大きな問題があり、この問題が静電チャックを搭載した基体載置ステージの実用化を阻んできた。即ち、高温加熱仕様の基体載置ステージにおいては、静電チャックを介して基体を基体載置ステージ上に吸着固定した際、基体に効率良く熱を伝えることが必要とされる。従って、基体載置ステージと静電チャックとは、熱伝導の良い状態で接合されていることが必要である。
【０００９】
ところで、エッチング装置やＣＶＤ装置、スパッタ装置といった基体処理装置における基体載置ステージの材料としては、熱伝導率の高さや加工の行い易さなどから、アルミニウム（Ａｌ）が用いられることが多い。尚、アルミニウムの線膨張率は約２３×１０-6／Ｋである。また、一般に、静電チャックを構成する誘電体としてはセラミックス材料が用いられている。それ故、基体載置ステージと静電チャックとを直接接合した場合、静電チャックを構成するセラミックス材料と基体載置ステージを構成するアルミニウムとの線膨張率の差に起因して、基体載置ステージの加熱・冷却によってセラミックス材料に割れ等の損傷が生じる結果、静電チャックが破壊されてしまうといった問題がある。
【００１０】
このため、現在では静電チャックをネジ止め等の方法で基体載置ステージに固定している。しかしながら、このような構造では、基体処理装置内を減圧状態とした場合、静電チャックと基体載置ステージとの接合界面が真空断熱されてしまい、静電チャックを介した基体載置ステージと基体との間の熱交換の効率が悪くなる結果、基体がプラズマから熱を受け、設定温度以上に基体の温度が上昇してしまう。
【００１１】
また、基体処理装置の側壁等は、通常、ステンレススチールやアルミニウムから作製される。そして、例えばエッチング処理中に、側壁等がプラズマに直接曝されることに起因した金属汚染の発生防止や、ハロゲンガスによる側壁等の腐蝕の発生防止のために、アルミニウムから作製された側壁等の表面にＡｌ2Ｏ3層（アルマイト層）を形成している。また、ステンレススチールから側壁が作製されている場合には、Ａｌ2Ｏ3製のリフレクターを基体処理装置の内部の側壁近傍に配設している。
【００１２】
このような状態で基体処理装置の加熱を行うと、側壁等がアルミニウムから作製されている場合、アルミニウムとＡｌ2Ｏ3の線膨張率の差に起因して、側壁等の表面に形成されたＡｌ2Ｏ3層に割れ等が生じ易い。また、Ａｌ2Ｏ3製のリフレクターを基体処理装置の内部の側壁近傍に配設した場合、基体処理装置の外側からリフレクターを十分に加熱することが困難である。即ち、リフレクターに入射したプリカーサーをリフレクターから全て離脱させるような温度までリフレクターを加熱することは難しく、高々１００゜Ｃ程度までしかリフレクターを加熱することができない。
【００１３】
尚、以上においては、専ら半導体装置の製造における各種の問題点を説明したが、これらの問題点を解決し得る技術、即ち、セラミックス材料が表面に形成された金属材料から成る複合材料における材料間の線膨張率差に起因したセラミックス材料の損傷発生や、複合材料を使用する環境における金属汚染の発生や腐蝕発生を、効果的に回避することができる複合材料の提供が、種々の産業分野において強く要求されている。
【００１４】
従って、本発明の目的は、材料間の熱膨張の相違に起因した損傷発生を回避でき、高温での使用に十分耐えることができ、金属汚染の発生を防止でき、高い耐腐蝕性を有し、例えば基体の高温処理等を可能にする複合材料及びその製造方法、かかる複合材料を用いた基体処理装置及びその製造方法、基体載置ステージ及びその製造方法、並びにかかる基体処理装置を用いた基体処理方法を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するための本発明の複合材料は、セラミックス部材の組織中にアルミニウム系材料が充填された母材と、該母材の表面に設けられたセラミックス層とから成ることを特徴とする。
【００１６】
あるいは又、上記の目的を達成するための本発明の複合材料は、基体を処理するための処理装置の一部を構成する複合材料であって、セラミックス部材の組織中にアルミニウム系材料が充填された母材と、該母材の表面に設けられたセラミックス層とから成ることを特徴とする。この場合、基体処理装置においては、例えば、基体に対してプラズマエッチング処理、プラズマＣＶＤ処理、若しくはスパッタ処理が行われ、複合材料によって構成される基体処理装置の一部は、静電チャック機能を有し、且つ、温度制御手段を備えた基体載置ステージである形態とすることができる。あるいは又、基体処理装置においては、例えば、基体に対してプラズマエッチング処理若しくはプラズマＣＶＤ処理が行われ、複合材料によって構成される基体処理装置の一部は、基体処理装置の側壁及び／又は天板である形態とすることができる。更には、基体処理装置においては、例えば、基体に対してプラズマエッチング処理が行われ、複合材料によって構成される基体処理装置の一部は、平行平板の上部対向電極である形態とすることもできる。
【００１７】
上記の目的を達成するための本発明の基体を処理するための基体処理装置は、その一部が、セラミックス部材の組織中にアルミニウム系材料が充填された母材と、該母材の表面に設けられたセラミックス層とから成る複合材料から構成されていることを特徴とする。
【００１８】
本発明の基体処理装置においては、例えば、基体に対してプラズマエッチング処理、プラズマＣＶＤ処理、若しくはスパッタ処理が行われ、複合材料によって構成される基体処理装置の一部を、静電チャック機能を有し、且つ、温度制御手段を備えた基体載置ステージとすることができる。尚、このような基体処理装置を、本発明の第１の態様に係る基体処理装置と呼ぶ場合がある。この場合、基体載置ステージを電極として用いることができ、この際、セラミックス層は静電チャック機能を発揮する。
【００１９】
本発明の第１の態様に係る基体処理装置においては、基体載置ステージの正確且つ迅速な温度制御のために、基体載置ステージには温度制御手段が配設されていることが好ましく、更には、この温度制御手段はヒータから構成されていることが好ましい。ヒータを複合材料の外部に配設してもよいし、母材の内部に配設してもよく、後者の場合、母材の線膨張率をα1［単位：１０-6／Ｋ］としたとき、ヒータを構成する材料の線膨張率αH［単位：１０-6／Ｋ］は（α1−３）≦αH≦（α1＋３）を満足することが望ましい。尚、ヒータを構成する材料とは、ヒータの母材と接する部分（例えば鞘管）を構成する材料を意味する。以下においても同様である。更には、温度制御手段は、母材の内部に配設された温度制御用熱媒体を流す配管から更に構成されていることが好ましい。この場合、母材の線膨張率をα1［単位：１０-6／Ｋ］としたとき、配管の線膨張率αP［単位：１０-6／Ｋ］は（α1−３）≦αP≦（α1＋３）を満足することが望ましい。母材の線膨張率α1とヒータを構成する材料や配管の線膨張率αH，αPとがこれらの関係を満足することによって、セラミックス層に損傷が発生することを効果的に防止することができる。尚、一般に、線膨張率αは、物体の長さをＬ、０゜Ｃにおける物体の長さをＬ0、θを温度としたとき、α＝（ｄＬ／ｄθ）／Ｌ0で表すことができ、単位はＫ-1（１／Ｋ）であるが、本明細書では、１０-6／Ｋを単位として線膨張率を表現している。以下、線膨張率を説明するとき、単位を省略して説明する場合もある。
【００２０】
あるいは又、本発明の基体処理装置においては、例えば、基体に対してプラズマエッチング処理若しくはプラズマＣＶＤ処理が行われ、複合材料によって構成される基体処理装置の一部を、基体処理装置の側壁及び／又は天板とすることができる。尚、このような基体処理装置を、本発明の第２の態様に係る基体処理装置と呼ぶ場合がある。この場合、基体処理装置の側壁及び／又は天板には温度制御手段が配設されていることが好ましく、更には、この温度制御手段はヒータから構成されていることが好ましい。これによって、例えば、基体処理装置の側壁及び／又は天板の表面に入射したプリカーサーを基体処理装置の側壁及び／又は天板から離脱させるような温度まで、基体処理装置の側壁及び／又は天板を加熱することが可能となる。尚、ヒータを複合材料の外部に配設してもよいし、母材の内部に配設してもよく、後者の場合、母材の線膨張率をα1［単位：１０-6／Ｋ］としたとき、ヒータを構成する材料の線膨張率αH［単位：１０-6／Ｋ］は（α1−３）≦αH≦（α1＋３）を満足することが好ましい。母材の線膨張率α1とヒータを構成する材料の線膨張率αHとがこの関係を満足することによって、セラミックス層に損傷が発生することを効果的に防止することができる。
【００２１】
あるいは又、本発明の基体処理装置においては、基体処理装置において、例えば、基体に対してプラズマエッチング処理が行われ、複合材料によって構成される基体処理装置の一部を、基体処理装置内に配設された平行平板の上部対向電極とすることができる。尚、このような基体処理装置を、本発明の第３の態様に係る基体処理装置と呼ぶ場合がある。この場合、上部対向電極には温度制御手段が配設されていることが好ましく、更には、この温度制御手段はヒータから構成されていることが好ましい。これによって、例えば、上部対向電極の表面に入射したプリカーサーを上部対向電極から離脱させるような温度まで、上部対向電極を加熱することが可能となる。ヒータを複合材料の外部に配設してもよいし、母材の内部に配設してもよく、後者の場合、母材の線膨張率をα1［単位：１０-6／Ｋ］としたとき、ヒータを構成する材料の線膨張率αH［単位：１０-6／Ｋ］は（α1−３）≦αH≦（α1＋３）を満足することが好ましい。母材の線膨張率α1とヒータを構成する材料の線膨張率αHとがこの関係を満足することによって、セラミックス層に損傷が発生することを効果的に防止することができる。
【００２２】
尚、基体処理装置において、基体に対してプラズマエッチング処理を行う場合には、第１の態様に係る基体処理装置と第２の態様に係る基体処理装置の組み合わせ、第１の態様に係る基体処理装置と第３の態様に係る基体処理装置の組み合わせ、第２の態様に係る基体処理装置と第３の態様に係る基体処理装置の組み合わせ、第１の態様に係る基体処理装置と第２の態様に係る基体処理装置と第３の態様に係る基体処理装置の組み合わせとすることもできる。また、基体処理装置において、基体に対してプラズマＣＶＤ処理を行う場合には、第１の態様に係る基体処理装置と第２の態様に係る基体処理装置の組み合わせとすることもできる。
【００２３】
上記の目的を達成するための本発明の静電チャック機能を有し、且つ、温度制御手段を備えた基体載置ステージは、セラミックス部材の組織中にアルミニウム系材料が充填された母材と、該母材の表面に設けられたセラミックス層とから成る複合材料から構成されていることを特徴とする。
【００２４】
本発明の基体載置ステージにおいては、基体載置ステージを電極として用いることができ、この際、セラミックス層は静電チャック機能を発揮する。尚、温度制御を正確且つ迅速に行うために、温度制御手段が配設されていることが好ましく、更には、この温度制御手段はヒータから構成されていることが好ましい。ヒータを複合材料の外部に配設してもよいし、母材の内部に配設してもよく、後者の場合、母材の線膨張率をα1［単位：１０-6／Ｋ］としたとき、ヒータを構成する材料の線膨張率αH［単位：１０-6／Ｋ］は（α1−３）≦αH≦（α1＋３）を満足することが望ましい。更には、母材の内部に配設された温度制御用熱媒体を流す配管から更に構成されていることが好ましい。尚、母材の線膨張率をα1［単位：１０-6／Ｋ］としたとき、配管の線膨張率αP［単位：１０-6／Ｋ］は（α1−３）≦αP≦（α1＋３）を満足することが望ましい。
【００２５】
本発明の複合材料、基体処理装置あるいは基体載置ステージにおいては、母材の線膨張率をα1［単位：１０-6／Ｋ］としたとき、セラミックス層の線膨張率α2［単位：１０-6／Ｋ］は（α1−３）≦α2≦（α1＋３）を満足することが好ましい。α1及びα2の関係をこのような関係にすることによって、母材が加熱・冷却されたとき、母材の線膨張率α1とセラミックス層の線膨張率α2との差に起因してセラミックス層にクラック等の損傷が発生することを確実に防止することができる。
【００２６】
この場合、母材を構成するセラミックス部材の組成をコージエライトセラミックスとし、母材を構成するアルミニウム系材料の組成をアルミニウム（Ａｌ）及びケイ素（Ｓｉ）とし、セラミックス層を構成する材料をＡｌ2Ｏ3とすることができる。セラミックス層を構成する材料には、セラミックス層の線膨張率や電気特性を調整するために、例えば、ＴｉＯ2を添加してもよい。（α1−３）≦α2≦（α1＋３）を満足するように、コージエライトセラミックスとアルミニウム系材料との容積比を決定することが望ましい。あるいは又、コージエライトセラミックス／アルミニウム系材料の容積比を、２５／７５乃至７５／２５、好ましくは２５／７５乃至５０／５０とすることが望ましい。このような容積比にすることによって、母材の線膨張率の制御だけでなく、母材は、純粋なセラミックスの電気伝導度や熱伝導度よりも金属に近づいた値を有するようになる。その結果、このような母材には、電圧の印加は勿論のこと、バイアスの印加も可能となる。更には、アルミニウム系材料を基準としたとき、アルミニウム系材料には、ケイ素が１２乃至３５体積％、好ましくは１６乃至３５体積％、一層好ましくは２０乃至３５体積％含まれていることが、（α1−３）≦α2≦（α1＋３）を満足する上で望ましい。尚、実際には、セラミックス部材の組織中にアルミニウム（Ａｌ）及びケイ素（Ｓｉ）が充填され、アルミニウム（Ａｌ）中にケイ素（Ｓｉ）が含まれているわけではないが、アルミニウム系材料におけるアルミニウム（Ａｌ）とケイ素（Ｓｉ）の容積比を表すために、アルミニウム系材料にはケイ素が含まれているという表現を用いる。以下においても同様である。
【００２７】
尚、セラミックス部材は、コージエライトセラミックス粉末の焼成体（焼結体）とすることもできるが、コージエライトセラミックス粉末とコージエライトセラミックス繊維との混合物の焼成体（焼結体）であることが、多孔質のセラミックス部材を得る上で、また、母材作製の際にセラミックス部材に損傷が発生することを防ぐ上で、好ましい。後者の場合、焼成体におけるコージエライトセラミックス繊維の割合は、１乃至２０体積％、好ましくは１乃至１０体積％、一層好ましくは１乃至５体積％であることが望ましい。また、コージエライトセラミックス粉末の平均粒径は１乃至１００μｍ、好ましくは５乃至５０μｍ、一層好ましくは５乃至１０μｍであり、コージエライトセラミックス繊維の平均直径は２乃至１０μｍ、好ましくは３乃至５μｍであり、平均長さは０．１乃至１０ｍｍ、好ましくは１乃至２ｍｍであることが望ましい。更には、セラミックス部材の空孔率は、２５乃至７５％、好ましくは５０乃至７５％であることが望ましい。
【００２８】
あるいは又、母材を構成するセラミックス部材の組成を窒化アルミニウム（ＡｌＮ）とし、母材を構成するアルミニウム系材料の組成をアルミニウム（Ａｌ）又はアルミニウム（Ａｌ）とケイ素（Ｓｉ）とし、セラミックス層を構成する材料をＡｌ2Ｏ3又は窒化アルミニウム（ＡｌＮ）とすることができる。尚、セラミックス層を構成する材料には、セラミックス層の線膨張率や電気特性を調整するために、例えば、ＴｉＯ2を添加してもよい。この場合、（α1−３）≦α2≦（α1＋３）を満足するように、窒化アルミニウムとアルミニウム系材料との容積比を決定することが好ましい。あるいは又、窒化アルミニウム／アルミニウム系材料の容積比を、４０／６０乃至８０／２０、好ましくは６０／４０乃至７０／３０とすることが望ましい。このような容積比にすることによって、母材の線膨張率の制御だけでなく、母材は、純粋なセラミックスの電気伝導度や熱伝導度よりも金属に近づいた値を有するようになり、このような母材には電圧の印加は勿論のこと、バイアスの印加も可能となる。尚、母材を構成するアルミニウム系材料の組成をアルミニウム及びケイ素とする場合、アルミニウム系材料にはケイ素が１２乃至３５体積％、好ましくは１６乃至３５体積％、一層好ましくは２０乃至３５体積％含まれていることが、（α1−３）≦α2≦（α1＋３）を満足する上で望ましい。
【００２９】
あるいは又、母材を構成するセラミックス部材の組成を炭化ケイ素（ＳｉＣ）とし、母材を構成するアルミニウム系材料の組成をアルミニウム（Ａｌ）又はアルミニウム（Ａｌ）とケイ素（Ｓｉ）とし、セラミックス層を構成する材料をＡｌ2Ｏ3又は窒化アルミニウム（ＡｌＮ）とすることができる。尚、セラミックス層を構成する材料には、セラミックス層の線膨張率や電気特性を調整するために、例えば、ＴｉＯ2を添加してもよい。この場合、（α1−３）≦α2≦（α1＋３）を満足するように、炭化ケイ素とアルミニウム系材料との容積比を決定することが好ましい。あるいは又、炭化ケイ素／アルミニウム系材料の容積比を、４０／６０乃至８０／２０、好ましくは６０／４０乃至７０／３０とすることが望ましい。このような容積比にすることによって、母材の線膨張率の制御だけでなく、母材は、純粋なセラミックスの電気伝導度や熱伝導度よりも金属に近づいた値を有するようになり、このような母材には電圧の印加は勿論のこと、バイアスの印加も可能となる。尚、母材を構成するアルミニウム系材料の組成をアルミニウム及びケイ素とする場合、アルミニウム系材料にはケイ素が１２乃至３５体積％、好ましくは１６乃至３５体積％、一層好ましくは２０乃至３５体積％含まれていることが、（α1−３）≦α2≦（α1＋３）を満足する上で望ましい。
【００３０】
本発明の複合材料、基体処理装置あるいは基体載置ステージにおいては、セラミックス層は、溶射法にて母材の表面に形成されており、あるいは又、ロウ付け法にて母材の表面に取り付けられていることが好ましい。
【００３１】
上記の目的を達成するための本発明の複合材料の製造方法は、
（Ａ）セラミックス部材の組織中にアルミニウム系材料を充填し、以て、セラミックス部材の組織中にアルミニウム系材料が充填された母材を作製する工程と、
（Ｂ）該母材の表面にセラミックス層を設ける工程、
から成ることを特徴とする。
【００３２】
あるいは又、上記の目的を達成するための本発明の複合材料の製造方法は、基体を処理するための処理装置の一部を構成する複合材料の製造方法であって、
（Ａ）セラミックス部材の組織中にアルミニウム系材料を充填し、以て、セラミックス部材の組織中にアルミニウム系材料が充填された母材を作製する工程と、
（Ｂ）該母材の表面にセラミックス層を設ける工程、
から成ることを特徴とする。尚、基体処理装置においては、例えば、基体に対してプラズマエッチング処理、プラズマＣＶＤ処理、若しくはスパッタ処理が行われ、複合材料によって構成される基体処理装置の一部は、静電チャック機能を有し、且つ、温度制御手段を備えた基体載置ステージである態様、あるいは、基体処理装置においては、例えば、基体に対してプラズマエッチング処理若しくはプラズマＣＶＤ処理が行われ、複合材料によって構成される基体処理装置の一部は、基体処理装置の側壁及び／又は天板である態様、更には、基体処理装置においては、例えば、基体に対してプラズマエッチング処理が行われ、複合材料によって構成される基体処理装置の一部は、平行平板の上部対向電極である態様を挙げることができる。
【００３３】
上記の目的を達成するための本発明の基体処理装置の作製方法は、基体を処理するための基体処理装置の作製方法であって、
該基体処理装置の一部は、セラミックス部材の組織中にアルミニウム系材料が充填された母材と、該母材の表面に設けられたセラミックス層とから成る複合材料から構成されており、
該複合材料を、
（Ａ）セラミックス部材の組織中にアルミニウム系材料を充填し、以て、セラミックス部材の組織中にアルミニウム系材料が充填された母材を作製する工程と、
（Ｂ）該母材の表面にセラミックス層を設ける工程、
に基づき作製することを特徴とする。
【００３４】
本発明の基体処理装置の作製方法にあっては、基体処理装置において、例えば、基体に対してプラズマエッチング処理、プラズマＣＶＤ処理、若しくはスパッタ処理が行われ、複合材料によって構成される基体処理装置の一部は、静電チャック機能を有し、且つ、温度制御手段を備えた基体載置ステージである態様とすることができる。尚、このような基体処理装置の作製方法を、本発明の第１の態様に係る基体処理装置の作製方法と呼ぶ場合がある。この場合、基体載置ステージを電極として用いることができ、セラミックス層は静電チャック機能を発揮する。
【００３５】
本発明の第１の態様に係る基体処理装置の作製方法においては、基体載置ステージに温度制御手段を配設することが好ましく、更には、この温度制御手段はヒータから構成されていることが好ましい。ヒータを複合材料の外部に配設してもよいし、母材の内部に配設してもよく、後者の場合、母材の線膨張率をα1［単位：１０-6／Ｋ］としたとき、ヒータを構成する材料の線膨張率αH［単位：１０-6／Ｋ］は（α1−３）≦αH≦（α1＋３）を満足することが望ましい。更には、温度制御手段は、母材の内部に配設された温度制御用熱媒体を流す配管から更に構成されていることが好ましい。この場合、母材の線膨張率をα1［単位：１０-6／Ｋ］としたとき、配管の線膨張率αP［単位：１０-6／Ｋ］は（α1−３）≦αP≦（α1＋３）を満足することが望ましい。
【００３６】
あるいは又、本発明の基体処理装置の作製方法においては、例えば、基体に対してプラズマエッチング処理若しくはプラズマＣＶＤ処理が行われ、複合材料によって構成される基体処理装置の一部を、基体処理装置の側壁及び／又は天板とすることができる。尚、このような基体処理装置の作製方法を、本発明の第２の態様に係る基体処理装置の作製方法と呼ぶ場合がある。この場合、基体処理装置の側壁及び／又は天板に温度制御手段を配設することが好ましく、更には、この温度制御手段はヒータから構成されていることが好ましい。ヒータを複合材料の外部に配設してもよいし、母材の内部に配設してもよく、後者の場合、母材の線膨張率をα1［単位：１０-6／Ｋ］としたとき、ヒータを構成する材料の線膨張率αH［単位：１０-6／Ｋ］は（α1−３）≦αH≦（α1＋３）を満足することが好ましい。
【００３７】
あるいは又、本発明の基体処理装置の作製方法においては、基体処理装置において、例えば、基体に対してプラズマエッチング処理が行われ、複合材料によって構成される基体処理装置の一部を、基体処理装置内に配設された平行平板の上部対向電極とすることができる。尚、このような基体処理装置の作製方法を、本発明の第３の態様に係る基体処理装置の作製方法と呼ぶ場合がある。この場合、上部対向電極に温度制御手段を配設することが好ましく、更には、この温度制御手段はヒータから構成されていることが好ましい。ヒータを複合材料の外部に配設してもよいし、母材の内部に配設してもよく、後者の場合、母材の線膨張率をα1［単位：１０-6／Ｋ］としたとき、ヒータを構成する材料の線膨張率αH［単位：１０-6／Ｋ］は（α1−３）≦αH≦（α1＋３）を満足することが好ましい。
【００３８】
基体処理装置において、基体に対してプラズマエッチング処理を行う場合には、第１の態様に係る基体処理装置の作製方法と第２の態様に係る基体処理装置の作製方法の組み合わせ、第１の態様に係る基体処理装置の作製方法と第３の態様に係る基体処理装置の作製方法の組み合わせ、第２の態様に係る基体処理装置の作製方法と第３の態様に係る基体処理装置の作製方法の組み合わせ、第１の態様に係る基体処理装置の作製方法と第２の態様に係る基体処理装置の作製方法と第３の態様に係る基体処理装置の作製方法の組み合わせとすることもできる。また、基体処理装置において、基体に対してプラズマＣＶＤ処理を行う場合には、第１の態様に係る基体処理装置の作製方法と第２の態様に係る基体処理装置の作製方法の組み合わせとすることもできる。
【００３９】
上記の目的を達成するための本発明の基体載置ステージの作製方法は、静電チャック機能を有し、且つ、温度制御手段を備えた基体載置ステージの作製方法であって、
基体載置ステージは、セラミックス部材の組織中にアルミニウム系材料が充填された母材と、該母材の表面に設けられたセラミックス層とから成る複合材料から構成されており、
該複合材料を、
（Ａ）セラミックス部材の組織中にアルミニウム系材料を充填し、以て、セラミックス部材の組織中にアルミニウム系材料が充填された母材を作製する工程と、
（Ｂ）該母材の表面にセラミックス層を設ける工程、
に基づき作製することを特徴とする。
【００４０】
本発明の基体載置ステージの作製方法においては、基体載置ステージを電極として用い、セラミックス層は静電チャック機能を発揮する。尚、温度制御手段が配設されていることが好ましく、更には、この温度制御手段はヒータから構成されていることが好ましい。ヒータを複合材料の外部に配設してもよいし、母材の内部に配設してもよく、後者の場合、母材の線膨張率をα1［単位：１０-6／Ｋ］としたとき、ヒータを構成する材料の線膨張率αH［単位：１０-6／Ｋ］は（α1−３）≦αH≦（α1＋３）を満足することが望ましい。更には、温度制御手段は、母材の内部に配設された温度制御用熱媒体を流す配管から更に構成されていることが好ましい。この場合、母材の線膨張率をα1［単位：１０-6／Ｋ］としたとき、配管の線膨張率αP［単位：１０-6／Ｋ］は（α1−３）≦αP≦（α1＋３）を満足することが望ましい。
【００４１】
本発明の複合材料の製造方法、基体処理装置の作製方法、基体載置ステージの作製方法においては、母材の線膨張率をα1［単位：１０-6／Ｋ］としたとき、セラミックス層の線膨張率α2［単位：１０-6／Ｋ］が（α1−３）≦α2≦（α1＋３）を満足することが望ましい。α1及びα2の関係をこのようにすることによって、母材が加熱・冷却されたとき、母材の線膨張率α1とセラミックス層の線膨張率α2の差に起因してセラミックス層にクラック等の損傷が発生することを確実に防止することができる。
【００４２】
本発明の複合材料の製造方法、基体処理装置の作製方法、基体載置ステージの作製方法においては、工程（Ａ）は、容器の中に多孔質のコージエライトセラミックスを組成としたセラミックス部材を配し、該容器内に溶融したアルミニウムとケイ素とを組成としたアルミニウム系材料を流し込み、高圧鋳造法にてセラミックス部材中にアルミニウム系材料を充填する工程から成ることが好ましい。この場合、セラミックス部材は、例えば、金型プレス成形法、静水圧成形法（ＣＩＰ法あるいはラバープレス成形法とも呼ばれる）、鋳込み成形法（スリップキャスティング法とも呼ばれる）、あるいは泥漿鋳込み成形法によってコージエライトセラミックスを成形した後、焼成を行うことによって得ることができる。
【００４３】
この場合、母材の線膨張率をα1［単位：１０-6／Ｋ］としたとき、セラミックス層の線膨張率α2［単位：１０-6／Ｋ］が（α1−３）≦α2≦（α1＋３）を満足するように、コージエライトセラミックスとアルミニウム系材料との容積比を決定することが望ましい。あるいは又、コージエライトセラミックス／アルミニウム系材料の容積比は、２５／７５乃至７５／２５、好ましくは２５／７５乃至５０／５０であることが望ましい。尚、アルミニウム系材料を基準として、アルミニウム系材料にはケイ素が、１２乃至３５体積％、好ましくは１６乃至３５体積％、一層好ましくは２０乃至３５体積％含まれていることが、（α1−３）≦α2≦（α1＋３）を満足する上で望ましい。
【００４４】
尚、セラミックス部材を、コージエライトセラミックス粉末を成形した後、焼成することにより作製することができるが、コージエライトセラミックス粉末とコージエライトセラミックス繊維との混合物を焼成することにより作製することが、多孔質のセラミックス部材を得る上で、また、母材作製の際にセラミックス部材に損傷が発生することを防ぐ上で、好ましい。後者の場合、焼成体におけるコージエライトセラミックス繊維の割合は、１乃至２０体積％、好ましくは１乃至１０体積％、一層好ましくは１乃至５体積％であることが望ましい。また、コージエライトセラミックス粉末の平均粒径は１乃至１００μｍ、好ましくは５乃至５０μｍ、一層好ましくは５乃至１０μｍであり、コージエライトセラミックス繊維の平均直径は２乃至１０μｍ、好ましくは３乃至５μｍであり、平均長さは０．１乃至１０ｍｍ、好ましくは１乃至２ｍｍであることが望ましい。更には、コージエライトセラミックス粉末とコージエライトセラミックス繊維との混合物を８００乃至１２００゜Ｃ、好ましくは８００乃至１１００゜Ｃにて焼成することが望ましい。また、セラミックス部材の空孔率は、２５乃至７５％、好ましくは５０乃至７５％であることが望ましい。
【００４５】
また、容器内に溶融したアルミニウム系材料を流し込む際のセラミックス部材の温度を５００乃至１０００゜Ｃ、好ましくは７００乃至８００゜Ｃとし、容器内に溶融したアルミニウム系材料を流し込む際のアルミニウム系材料の温度を７００乃至１０００゜Ｃ、好ましくは７５０乃至９００゜Ｃとし、高圧鋳造法にてセラミックス部材中にアルミニウム系材料を充填する際に加える絶対圧を２００乃至１５００ｋｇｆ／ｃｍ2、好ましくは８００乃至１０００ｋｇｆ／ｃｍ2とすることが望ましい。
【００４６】
あるいは又、工程（Ａ）は、非加圧金属浸透法に基づき、窒化アルミニウム粒子から成形されたセラミックス部材に溶融したアルミニウム又はアルミニウムとケイ素とを組成としたアルミニウム系材料を非加圧状態にて浸透させる工程から成ることが好ましい。尚、セラミックス部材は、例えば、金型プレス成形法、静水圧成形法、鋳込み成形法、あるいは泥漿鋳込み成形法によって成形した後、５００乃至１０００゜Ｃ、好ましくは８００乃至１０００゜Ｃの温度で焼成を行うことによって得ることができる。この場合、母材の線膨張率をα1［単位：１０-6／Ｋ］としたとき、セラミックス層の線膨張率α2［単位：１０-6／Ｋ］が（α1−３）≦α2≦（α1＋３）を満足するように、窒化アルミニウム粒子とアルミニウム系材料との容積比を決定することが望ましい。若しくは、窒化アルミニウム粒子／アルミニウム系材料の容積比は、４０／６０乃至８０／２０、好ましくは６０／４０乃至７０／３０であることが望ましい。尚、窒化アルミニウム粒子の平均粒径は１０乃至１００μｍ、好ましくは１０乃至５０μｍ、一層好ましくは１０乃至２０μｍであることが望ましい。母材を構成するアルミニウム系材料の組成をアルミニウム及びケイ素とする場合、アルミニウム系材料にはケイ素が１２乃至３５体積％、好ましくは１６乃至３５体積％、一層好ましくは２０乃至３５体積％含まれていることが、（α1−３）≦α2≦（α1＋３）を満足する上で望ましい。
【００４７】
あるいは又、工程（Ａ）は、非加圧金属浸透法に基づき、炭化ケイ素粒子から成形されたセラミックス部材に溶融したアルミニウム又はアルミニウムとケイ素とを組成としたアルミニウム系材料を非加圧状態にて浸透させる工程から成ることが好ましい。あるいは、工程（Ａ）は、容器の中に炭化ケイ素を組成としたセラミックス部材を配し、該容器内に溶融したアルミニウム又はアルミニウムとケイ素とを組成としたアルミニウム系材料を流し込み、高圧鋳造法にてセラミックス部材中にアルミニウム系材料を充填する工程から成ることが好ましく、この場合、容器内に溶融したアルミニウム系材料を流し込む際のセラミックス部材の温度を５００乃至１０００゜Ｃとし、高圧鋳造法にてセラミックス部材中にアルミニウム系材料を充填する際に加える絶対圧を２００乃至１５００ｋｇｆ／ｃｍ2とすることが望ましい。セラミックス部材は、例えば、金型プレス成形法、静水圧成形法、鋳込み成形法、あるいは泥漿鋳込み成形法によって成形した後、５００乃至１０００゜Ｃ、好ましくは８００乃至１０００゜Ｃの温度で焼成を行うことによって得ることができる。この場合、母材の線膨張率をα1［単位：１０-6／Ｋ］としたとき、セラミックス層の線膨張率α2［単位：１０-6／Ｋ］が（α1−３）≦α2≦（α1＋３）を満足するように、炭化ケイ素粒子とアルミニウム系材料との容積比を決定することが望ましい。若しくは、炭化ケイ素粒子／アルミニウム系材料の容積比は、４０／６０乃至８０／２０、好ましくは６０／４０乃至７０／３０であることが望ましい。尚、炭化ケイ素粒子の平均粒径は１乃至１００μｍ、好ましくは１０乃至８０μｍ、一層好ましくは１５乃至６０μｍであることが望ましい。母材を構成するアルミニウム系材料の組成をアルミニウム及びケイ素とする場合、アルミニウム系材料にはケイ素が１２乃至３５体積％、好ましくは１６乃至３５体積％、一層好ましくは２０乃至３５体積％含まれていることが、（α1−３）≦α2≦（α1＋３）を満足する上で望ましい。
【００４８】
本発明の複合材料の製造方法、基体処理装置の作製方法、基体載置ステージの作製方法においては、セラミックス層を構成する材料をＡｌ2Ｏ3又は窒化アルミニウム（ＡｌＮ）とすることができる。尚、セラミックス層を構成する材料には、セラミックス層の線膨張率や電気特性を調整するために、例えば、ＴｉＯ2を添加してもよい。そして、工程（Ｂ）は、セラミックス層を溶射法にて母材の表面に形成する工程から成ることが望ましい。あるいは又、工程（Ｂ）は、セラミックス層をロウ付け法にて母材の表面に取り付ける工程から成ることが望ましい。
【００４９】
上記の目的を達成するための本発明の第１の態様に係る基体処理方法は、基体を処理するための基体処理装置を用いた基体処理方法であって、該基体処理装置は基体載置ステージを備え、該基体載置ステージは、セラミックス部材の組織中にアルミニウム系材料が充填された母材と、該母材の表面に設けられたセラミックス層とから成る複合材料から作製され、そして、静電チャック機能を有し、且つ、温度制御手段を備えており、静電チャック機能によって該基体載置ステージ上に基体を固定し、基体載置ステージの温度を温度制御手段によって制御した状態で、基体に対して処理を行うことを特徴とする。尚、かかる本発明の基体処理方法を第１の態様に係る基体処理方法と呼ぶ場合がある。この場合、基体に対する処理を、プラズマエッチング処理、プラズマＣＶＤ処理、あるいはスパッタ処理とすることができる。尚、スパッタ処理には、基体のソフトエッチング処理を含めることができる。基体に対して処理を行う際の基体載置ステージの温度は、プラズマエッチング処理の場合、常温乃至６５０゜Ｃ、好ましくは１００乃至４００゜Ｃ、一層好ましくは１００乃至３００゜Ｃ、プラズマＣＶＤ処理の場合、常温乃至６５０゜Ｃ、好ましくは１００乃至５００゜Ｃ、一層好ましくは２００乃至５００゜Ｃ、スパッタ処理の場合、常温乃至６５０゜Ｃ、好ましくは２００乃至６００゜Ｃ、一層好ましくは３００乃至５００゜Ｃに制御されていることが望ましい。尚、基体載置ステージには温度制御手段が配設され、この温度制御手段はヒータから構成されていることが好ましい。ヒータを複合材料の外部に配設してもよいし、母材の内部に配設してもよい。温度制御手段は、更に、温度制御用熱媒体を流す配管から構成されていることが好ましい。ここで、かかる基体処理装置としては、具体的には、上述した本発明の第１の態様に係る基体処理装置を用いればよい。
【００５０】
あるいは又、上記の目的を達成するための本発明の第２の態様に係る基体処理方法は、側壁及び／又は天板が、セラミックス部材の組織中にアルミニウム系材料が充填された母材と、該母材の表面に設けられたセラミックス層とから成る複合材料から作製された、基体を処理するための基体処理装置を用いた基体処理方法であって、該基体処理装置内に基体を収納し、基体に対してプラズマエッチング処理又はプラズマＣＶＤ処理を行うことを特徴とする。尚、かかる本発明の基体処理方法を第２の態様に係る基体処理方法と呼ぶ場合がある。ここで、かかる基体処理装置としては、具体的には、上述した本発明の第２の態様に係る基体処理装置を用いればよい。基体に対してプラズマエッチング処理又はプラズマＣＶＤ処理を行う際の側壁及び／又は天板の温度は、プラズマエッチング処理の場合、常温乃至６５０゜Ｃ、好ましくは１００乃至４００゜Ｃ、一層好ましくは１００乃至３００゜Ｃ、プラズマＣＶＤ処理の場合、常温乃至６５０゜Ｃ、好ましくは１００乃至５００゜Ｃ、一層好ましくは２００乃至５００゜Ｃに制御されていることが望ましい。側壁及び／又は天板には温度制御手段が配設され、この温度制御手段はヒータから構成されていることが好ましい。更には、ヒータを複合材料の外部に配設してもよいが、母材の内部に配設することが望ましい。
【００５１】
更には、上記の目的を達成するための本発明の第３の態様に係る基体処理方法は、基体を処理するための基体処理装置を用いた基体処理方法であって、該基体処理装置は、下部電極を兼ねた基体載置ステージ、及び上部対向電極を備え、該上部対向電極は、セラミックス部材の組織中にアルミニウム系材料が充填された母材と、該母材の表面に設けられたセラミックス層とから成る複合材料から作製され、該基体載置ステージ上に基体を載置した状態で、基体に対してプラズマエッチング処理を行うことを特徴とする。尚、かかる本発明の基体処理方法を第３の態様に係る基体処理方法と呼ぶ場合がある。ここで、かかる基体処理装置としては、具体的には、上述した本発明の第３の態様に係る基体処理装置を用いればよい。基体に対してプラズマエッチング処理を行う際の上部対向電極の温度は、常温乃至４００゜Ｃ、好ましくは５０乃至４００゜Ｃ、一層好ましくは２００乃至３５０゜Ｃに制御されていることが望ましい。上部対向電極には温度制御手段が配設され、この温度制御手段はヒータから構成されていることが好ましい。更には、ヒータを複合材料の外部に配設してもよいが、母材の内部に配設することが望ましい。
【００５２】
尚、基体に対してプラズマエッチング処理を行う場合には、第１の態様に係る基体処理方法と第２の態様に係る基体処理方法の組み合わせ、第１の態様に係る基体処理方法と第３の態様に係る基体処理方法の組み合わせ、第２の態様に係る基体処理方法と第３の態様に係る基体処理方法の組み合わせ、第１の態様に係る基体処理方法と第２の態様に係る基体処理方法と第３の態様に係る基体処理方法の組み合わせとすることもできる。また、基体に対してプラズマＣＶＤ処理を行う場合には、第１の態様に係る基体処理方法と第２の態様に係る基体処理方法の組み合わせとすることもできる。
【００５３】
本発明における基体として、シリコン半導体基板、ＧａＡｓ基板等の化合物半導体若しくは半絶縁性基板、ＳＯＩ構造を有する半導体基板、絶縁性基板、半導体基板や半絶縁性基板や絶縁性基板の上に形成された各種の絶縁層や絶縁膜、導電性薄膜や金属薄膜、金属化合物薄膜、これらの積層体を例示することができる。絶縁層や絶縁膜としては、ＳｉＯ2、ＢＰＳＧ、ＰＳＧ、ＢＳＧ、ＡｓＳＧ、ＰｂＳＧ、ＳｂＳＧ、ＮＳＧ、ＳＯＧ、ＬＴＯ（Low Temperature Oxide、低温ＣＶＤ−ＳｉＯ2）、ＳｉＮ、ＳｉＯＮ等の公知の材料、あるいはこれらの材料を積層したものを例示することができる。導電性薄膜としては、例えば、不純物をドーピングされた多結晶シリコンを例示することができる。また、金属薄膜や金属化合物薄膜としては、Ｃｕ、Ｔｉ、ＴｉＮ、ＢＳＴ（バリウム・ストロンチウム・チタン・オキサイド）、ＳＴＯ（ストロンチウム・チタン・オキサイド）、ＳＢＴ（ストロンチウム・バリウム・タンタル・オキサイド）、Ｐｔ、Ａｌ、例えば銅やケイ素を含有するアルミニウム合金、タングステン等の高融点金属、各種シリサイドを例示することができる。更には、例えばポリイミドフィルム等のプラスチックフィルム上に成膜あるいは積層された銅等、半導体装置の製造分野以外の分野における材料にも本発明を適用することができる。
【００５４】
本発明においては、複合材料を、セラミックス部材の組織中にアルミニウム系材料が充填された母材と、この母材の表面に設けられたセラミックス層とから構成することによって、母材はセラミックス部材とアルミニウム系材料との中間的な性質を有するものとなり、例えば線膨張率に関してもこれらの中間的な値に調整することが可能となる。それ故、母材とセラミックス層との熱膨張に起因したセラミックス層の損傷発生を回避でき、複合材料を高温で確実に使用することが可能となる。しかも、母材は高い熱伝導率を有しているので、基体を効率よく加熱することが可能である。また、セラミックス層が設けられているので、金属汚染の発生防止や、例えばハロゲンガスによる複合材料の腐蝕発生を防止することができる。尚、（α1−３）≦α2≦（α1＋３）の関係を満足することによって、例えば５００゜Ｃ程度の高温にて使用しても、母材の線膨張率α1とセラミックス層の線膨張率α2の差に起因したセラミックス層の損傷発生をほぼ確実に防止することが可能である。
【００５５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、発明の実施の形態（以下、実施の形態と略称する）に基づき本発明を説明する。
【００５６】
（実施の形態１）
実施の形態１は、本発明の複合材料及びその製造方法、本発明の第１の態様に係る基体処理装置及びその作製方法、基体載置ステージ及びその作製方法、並びに、本発明の第１の態様に係る基体処理方法に関する。
【００５７】
即ち、実施の形態１における母材は、セラミックス部材の組織中にアルミニウム系材料が充填された母材と、この母材の表面に設けられたセラミックス層とから成る。あるいは又、基体を処理するための処理装置の一部を構成する複合材料は、セラミックス部材の組織中にアルミニウム系材料が充填された母材と、該母材の表面に設けられたセラミックス層とから成る。更には、実施の形態１の基体を処理するための基体処理装置の一部は、セラミックス部材の組織中にアルミニウム系材料が充填された母材と、この母材の表面に設けられたセラミックス層とから成る複合材料から構成されている。ここで、実施の形態１の基体処理装置においては、基体に対してプラズマエッチング処理が行われ、複合材料によって構成される基体処理装置の一部は、静電チャック機能を有し、且つ、温度制御手段を備えた基体載置ステージ（より具体的にはウエハステージ）である。
【００５８】
複合材料によって構成される基体処理装置の一部である実施の形態１における基体載置ステージ１０の模式的な断面図を、図１の（Ａ）に示す。この基体載置ステージ１０は複合材料１１から構成されている。複合材料１１は、セラミックス部材の組織中にアルミニウム系材料が充填された母材１２（温度調節ジャケットに相当する）と、この母材１２の表面に設けられたセラミックス層１３とから成る。母材１２の形状は円盤である。
【００５９】
実施の形態１においては、母材１２を構成するセラミックス部材の組成をコージエライトセラミックスとした。ここで、コージエライトセラミックスとは、ＭｇＯが約１３重量％、ＳｉＯ2が約５２重量％、Ａｌ2Ｏ3が約３５重量％となる組成比に調整されたセラミックスである。コージエライトセラミックスの線膨張率は０．１×１０-6／Ｋである。
【００６０】
また、母材１１を構成するアルミニウム系材料の組成はアルミニウム（Ａｌ）及びケイ素（Ｓｉ）である。実施の形態１においては、アルミニウム系材料を基準として、アルミニウム系材料にはケイ素が２０体積％含まれている。尚、セラミックス部材は、コージエライトセラミックス粉末とコージエライトセラミックス繊維との混合物の焼成体であり、この焼成体におけるコージエライトセラミックス繊維の割合を５体積％とした。ここで、コージエライトセラミックス粉末の平均粒径は１０μｍであり、コージエライトセラミックス繊維の平均直径は３μｍであり、平均長さは１ｍｍである。セラミックス部材の空孔率は約５０％であり、空孔径は約１乃至２μｍである。従って、コージエライトセラミックス／アルミニウム系材料の容積比は約１／１である。このような構成の母材１２の線膨張率は、１００〜３００゜Ｃにおける平均値で、約１０．６×１０-6／Ｋである。即ち、α1＝１０．６である。コージエライトセラミックス／アルミニウム系材料の容積比が約１／１であるが故に、母材１２は、純粋なセラミックスの電気伝導度や熱伝導度よりも金属に近づいた値を有する。従って、このような母材１２から作製された基体載置ステージ１０には、電圧の印加は勿論のこと、バイアスの印加も可能である。
【００６１】
セラミックス層１３を構成する材料を、ＴｉＯ2が約２．５重量％添加されたＡｌ2Ｏ3とした。厚さ約０．２ｍｍのセラミックス層１３は、溶射法にて母材１２の表面に形成されている。このような組成のセラミックス層１３の線膨張率は、１００〜３００゜Ｃにおける平均値で、約９×１０-6／Ｋである。従って、α2は約９であり、セラミックス層１３の線膨張率α2は（α1−３）≦α2≦（α1＋３）を満足している。尚、Ａｌ2Ｏ3それ自体の線膨張率は約８×１０-6／Ｋである。また、Ａｌ2Ｏ3にＴｉＯ2を約２．５重量％添加することによって、セラミックス層１３の体積固有抵抗値を１０11Ω／□オーダーに調整することができる。これによって、セラミックス層１３は誘電体として作用し、静電チャックとしての機能を発揮することができる。このように体積固有抵抗値を調整する理由は、セラミックス層１３が１０11Ω／□オーダーを越えると、静電チャックとして用いた場合にセラミックス層１３の吸着力が弱くなりすぎ、基体をセラミックス層１３に充分吸着させることが困難となる虞があるからである。一方、セラミックス層１３が１０11Ω／□オーダーを下回ると、基体載置ステージ１０を高温で用いた際、セラミックス層１３の抵抗値が更に低くなり、基体とセラミックス層１３との界面で電流が生じる虞がある。尚、使用条件によるが、一般的には、セラミックス層の体積固有抵抗値を１０11〜１０16Ω／□とすることが望ましい。
【００６２】
この基体載置ステージ１０は、静電チャック機能を有し、且つ、温度制御手段を備えている。具体的には、誘電体層であるセラミックス層１３は静電チャック機能を有する。また、母材１２の内部には温度制御手段が配設され（埋め込まれ）、この温度制御手段は、ヒータ１４、及び温度制御用熱媒体を流す配管１５から構成されている。
【００６３】
ヒータ１４として、母材１２の面積（底面積）に応じた大型で大容量のシーズヒータを使用した。ヒータ１４は、ヒータ本体（図示せず）と、ヒータ本体の外側に配設されそしてヒータ本体を保護する鞘管（図示せず）から構成された公知のヒータである。ヒータ１４は、図示しない配線を介して電源に接続されている。ヒータ１４の熱膨張は、基体載置ステージ１０に影響を与える。従って、母材１２やセラミックス層１３の線膨張率α1，α2に近い値を有する材料を用いることが好ましい。具体的には、チタンやステンレススチール等、線膨張率が９×１０-6／Ｋ〜１２×１０-6／Ｋの材料から作製された鞘管を用いることが好ましい。即ち、ヒータ１４を構成する材料（母材１２と接する鞘管の材料）の線膨張率αH［単位：１０-6／Ｋ］は、（α1−３）≦αH≦（α1＋３）を満足することが好ましい。尚、ヒータ１４の本体の線膨張率は、基体載置ステージ１０に影響を与えることがないので、特に制限されない。
【００６４】
配管１５は、温度制御用熱媒体供給装置（図１には図示せず）に接続されており、金属あるいは合金から作製されている。温度制御用熱媒体供給装置から供給された温度制御用熱媒体を基体載置ステージ１０内の配管１５に流すことによって、基体載置ステージ１０の温度制御を行うことができる。配管１５の熱膨張も、基体載置ステージ１０に影響を与える。従って、母材１２やセラミックス層１３の線膨張率α1，α2に近い値を有する材料を用いることが好ましい。具体的には、チタンやステンレススチール等、線膨張率が９×１０-6／Ｋ〜１２×１０-6／Ｋの材料から作製された配管１５を用いることが好ましい。即ち、配管１５を構成する材料の線膨張率αP［単位：１０-6／Ｋ］は、（α1−３）≦αP≦（α1＋３）を満足することが好ましい。
【００６５】
このような構成の基体載置ステージ１０（より具体的には母材１２）には、配線（図示せず）を介して直流電圧が印加される。従って、基体載置ステージ１０を電極として用いることにより、セラミックス層１３が静電チャックとして機能する。尚、この基体載置ステージ１０には、セラミックス層１３上に載置、保持された基体（例えばシリコン半導体基板）を押し上げるためのプッシャーピン（図示せず）が埋設されている。また、このプッシャーピンには、プッシャーピンをセラミックス層１３の頂面上に突出させあるいは頂面下に埋没させる機構（図示せず）が取り付けられている。
【００６６】
複合材料１１によって構成される基体処理装置の一部である実施の形態１における基体載置ステージ１０の作製方法を、以下、説明する。複合材料１１は、（Ａ）セラミックス部材の組織中にアルミニウム系材料を充填し、以て、セラミックス部材の組織中にアルミニウム系材料が充填された母材を作製する工程と、（Ｂ）母材の表面にセラミックス層を設ける工程から作製される。実施の形態１においては、この工程（Ａ）は、容器（鋳型）の中に多孔質のコージエライトセラミックスを組成としたセラミックス部材を配し、容器（鋳型）内に溶融したアルミニウムとケイ素とを組成としたアルミニウム系材料を流し込み、高圧鋳造法にてセラミックス部材中にアルミニウム系材料を充填する工程から成る。
【００６７】
多孔質のコージエライトセラミックスを組成としたセラミックス部材は、セラミックス部材を作製する際の焼結過程において多孔質化される。実施の形態１においては、多孔質のコージエライトセラミックスとして、コージエライトセラミックス粉体とコージエライトセラミックス繊維とを焼結して得られる焼結体である多孔質のコージエライトセラミックス・ファイバーボード（以下、ファイバーボードと略称する）を用いた。一般的な粉体焼結セラミックスが約１２００゜Ｃで高温焼結されるのに対して、ファイバーボードは約８００゜Ｃで低温焼結されたものであり、コージエライトセラミックス繊維の周りにコージエライトセラミックス粉体がバインダーを介して密着するように焼結され、多孔質化されている。従って、例えば、コージエライトセラミックス粉体とコージエライトセラミックス繊維との容積比を変えることによって、得られる多孔質のコージエライトセラミックスを組成としたセラミックス部材の空孔率や空孔径を調整することが可能である。
【００６８】
基体載置ステージ１０を作製するには、先ず、所定の円盤形状に成形された第１のファイバーボードを用意する。尚、第１のファイバーボードには、ヒータ１４を配設するための溝を加工しておく。また、第１のファイバーボードとは別の第２のファイバーボードを用意する。この第２のファイバーボードには、配管１５を配設するための溝を加工しておく。そして、容器（鋳型）の底部に第１のファイバーボードを配し、更に、第１のファイバーボードに設けられた溝内にヒータ１４を配置する。次に、第１のファイバーボード上に第２のファイバーボードを乗せ、第２のファイバーボードに設けられた溝内に配管１５を配置する。そして、更に、この第２のファイバーボード上に第３のファイバーボードを乗せる。尚、これらのファイバーボードには、プッシャーピン等を埋設するための孔を予め加工しておく。
【００６９】
次いで、これらのファイバーボードから成るセラミックス部材を約８００゜Ｃに予備加熱しておき、続いて、容器（鋳型）内に約８００゜Ｃに加熱して溶融状態としたアルミニウム系材料（Ａｌ８０体積％−Ｓｉ２０体積％）を流し込む。そして、容器（鋳型）内に約１トン／ｃｍ2の高圧を加える高圧鋳造法を実行する。その結果、多孔質のファイバーボードには、即ち、セラミックス部材の組織中には、アルミニウム系材料が充填される。そして、アルミニウム系材料を冷却・固化させることによって、母材１２が作製される。
【００７０】
次いで、母材１２の頂面、即ち、ヒータ側の面を研磨する。その後、この研磨面に、Ａｌ2Ｏ3にＴｉＯ2を約２．５重量％混合した粒径が約１０μｍの混合粉末を真空溶射法によって溶融状態で吹き付け、固化させる。これによって、体積固有抵抗値が１０11Ω／□オーダーの厚さ約０．２ｍｍのセラミックス層１３を溶射法にて形成することができる。尚、セラミックス層１３の形成の前に、溶射下地層として例えばアルミニウムを約５重量％含んだニッケル（Ｎｉ−５重量％Ａｌ）を溶射しておき、この溶射下地層上にセラミックス層１３を溶射法にて形成してもよい。
【００７１】
このようにして得られた基体載置ステージ１０のセラミックス層１３の割れ防止効果を確認するために、温風循環式のオーブンを用い、以下のようにして基体載置ステージ１０の熱サイクルテストを行った。
【００７２】
（１）基体載置ステージ１０をオーブン内に入れ、オーブン内を３０分間かけて３００゜Ｃに昇温する。
（２）オーブン内を、３００゜Ｃの温度で２０分間保持する。
（３）オーブン内を、４０分間かけて降温し、常温に戻す。
（４）オーブン内から基体載置ステージ１０を取り出し、外観を観察する。
【００７３】
このような（１）〜（４）の操作を１０回繰り返したところ、１０回終了後においても基体載置ステージ１０の外観には変化が認められず、セラミックス層１３に割れ等の破損は生じていないことが確認された。
【００７４】
このようにして得られた基体載置ステージ１０は、多孔質のコージエライトセラミックス・ファイバーボードから成るセラミックス部材にＡｌ８０体積％−Ｓｉ２０体積％のアルミニウム系材料を充填して得られた母材（温度調節ジャケット）１２によって構成されており、母材１２の線膨張率α1はセラミックス層１３の線膨張率α2に近い値となっている。従って、基体載置ステージ１０の加熱・冷却による母材１２とセラミックス層１３の伸縮の度合いは殆ど同じである。それ故、これらの材料間の線膨張率α1，α2の差に起因して、高温加熱時や、高温から常温に基体載置ステージ１０を戻したときにセラミックス層１３に割れ等の損傷が発生することを確実に回避することができる。
【００７５】
また、実施の形態１の複合材料の製造方法、基体処理装置の作製方法、並びに、基体載置ステージの作製方法にあっては、特に、多孔質のコージエライトセラミックス・ファイバーボードを用いているが、高圧鋳造時にアルミニウム系材料がその空孔内に入り込む際の衝撃にファイバーボードは耐え得る。その結果、ファイバーボードに割れが生じることを抑制することができる。即ち、通常の粉末焼結法によって得られる多孔質のコージエライトセラミックスから成るセラミックス部材においては、高圧鋳造時に割れが起こり易い。然るに、多孔質のコージエライトセラミックス・ファイバーボードを用いることによって、高圧鋳造時におけるセラミックス部材の割れ発生を抑えることができる。
【００７６】
そして、高圧鋳造時にファイバーボードに割れ等が発生することを回避できるので、母材１２の表面に設けられたセラミックス層１３にクラック等の損傷が生じることを一層確実に防止することができる。即ち、ファイバーボードに割れが発生したとしても、ファイバーボードから成るセラミックス部材の組織中にアルミニウム系材料を充填したとき、アルミニウム系材料が一種の接着材として働く結果、母材１２を得ることはできる。しかしながら、このようにして得られた母材１２においては、ファイバーボードに発生した割れ等の隙間にアルミニウム系材料から成る層が形成されてしまう。その結果、母材１２の表面に設けられたセラミックス層１３が、基体載置ステージ１０の使用時、温度変化に追従できなくなり、セラミックス層１３に割れが生じ易くなる。つまり、セラミックス層１３は、粒径が約１０μｍの混合粉末が溶射されそして母材１２と同化されているので、ファイバーボードにおける１〜２μｍの空孔内に充填されたアルミニウム系材料そのものの熱膨張からは殆ど影響を受けない。しかしながら、ファイバーボードの割れた部分の隙間に存在するアルミニウム系材料から成る層は、セラミックス層１３を形成する粒子の径より大きい長さや幅を有する。従って、アルミニウム系材料から成るかかる層の熱膨張によるセラミックス層１３への影響は無視できないものとなり、セラミックス層１３に割れが発生する確率が高くなる。
【００７７】
また、セラミックス層１３を母材１２上に溶射法にて形成するので、母材１２とセラミックス層１３とがより一層一体化する。これによって、母材１２とセラミックス層１３との間の応力緩和が図れると共に、母材１２からセラミックス層１３への熱伝導が速やかとなり、セラミックス層１３に保持・固定された基体（例えばシリコン半導体基板）の温度制御を迅速に且つ確実に行うことが可能となる。
【００７８】
このような基体載置ステージ１０を組み込んだ本発明の第１の態様に係る基体処理装置であるドライエッチング装置２０（以下、エッチング装置と略称する）の概念図を、図２に示す。エッチング装置２０は、更に、チャンバー２１と、ＲＦアンテナ２２と、ＲＦアンテナ２３と、マルチポール磁石２４を備えている。尚、このエッチング装置２０においては、基体としてシリコン半導体基板４０を例にとり説明する。
【００７９】
２つのＲＦアンテナ２２は、チャンバー２１の上部に設けられた直径３５０ｍｍの円筒状石英菅から成るベルジャー２５の外側を周回して配設され、Ｍ＝１モードのプラズマを生成するアンテナ形状を有し、マッチングネットワーク２７を介してヘリコン波プラズマ発生源２８に接続されている。これらのＲＦアンテナ２２の外側には、内周コイルと外周コイルとから構成されたソレノイドコイル・アッセンブリ２６が配設されている。このソレノイドコイル・アッセンブリ２６のうち、内周コイルはヘリコン波の伝搬に寄与し、外周コイルは生成したプラズマの輸送に寄与する。ＲＦアンテナ２３は、チャンバー２１の天板１２１（石英製である）の上にループ状に設置されており、マッチングネットワーク２９を介して電源３０に接続されている。マルチポール磁石２４は、チャンバー２１の下部外側に設けられており、エレクトロンがチャンバー２１の側壁にて消失することを抑制するためのカスプ磁場を形成する。
【００８０】
また、チャンバー２１内には、基体であるシリコン半導体基板４０を保持・固定するための基体載置ステージ１０（図１の（Ａ）参照）が配設されている。更に、チャンバー２１内のガスを排気するための排気口３１が、真空ポンプ等の負圧手段（図示せず）に接続されている。基体載置ステージ１０には、シリコン半導体基板４０への入射イオンエネルギーを制御するためのバイアス電源３２が接続され、更には、母材１２に相当する温度調節ジャケットにはセラミックス層１３に静電吸着力を発揮させるための直流電源３３が接続されている。また、基体載置ステージ１０の母材１２内に配設されたヒータ１４は、電源３９に接続されている。更には、基体であるシリコン半導体基板４０の温度を計測するための蛍光ファイバ温度計３６が、エッチング装置２０には備えられている。
【００８１】
基体載置ステージ１０の母材１２内に配設された配管１５は、配管３４Ａ，３４Ｂを介して温度制御用熱媒体供給装置３５に接続されている。温度制御用熱媒体供給装置３５は、シリコンオイル等の温度制御用熱媒体を、配管３４Ａを介して基体載置ステージ１０の配管１５に供給し、配管３４Ｂを介して配管１５から送り出された温度制御用熱媒体を受け入れ、更に、この温度制御用熱媒体を所定温度に加熱あるいは冷却する。場合によっては、温度制御用熱媒体供給装置３５にチラーを組み込み、配管３４Ａ，１５，３４Ｂ内にフロンガス等の低温（例えば０゜Ｃ）の温度制御用熱媒体（冷媒）を流してもよい。このように、温度制御用熱媒体を配管１５内に循環させることによって、基体載置ステージ１０上に保持・固定された基体であるシリコン半導体基板４０の温度制御を行う。温度制御用熱媒体供給装置３５に接続された配管３４Ａには、高温での動作が可能な制御バルブ３７が配設されている。一方、配管３４Ａと配管３４Ｂとの間のバイパス配管３４Ｃにも制御バルブ３７が配設されている。そして、このような構成のもと、制御バルブ３７の開閉度を制御することによって、配管１５への温度制御用熱媒体の供給量を制御する。また、蛍光ファイバ温度計３６で検知された温度を制御装置（ＰＩＤコントローラ）３８で検出し、予め設定されたシリコン半導体基板４０の温度との差から、予め実験や計算によって決定された供給量となるように、温度制御用熱媒体の供給量が制御装置３８によって決定される。
【００８２】
尚、図１の（Ａ）に示した基体載置ステージ１０においては、基体であるシリコン半導体基板４０の設定温度にも依るが、通常は、ヒータ１４による加熱によって主たる温度制御がなされる。そして、温度制御用熱媒体による基体載置ステージ１０の温度制御は、シリコン半導体基板４０の温度安定のための補助的な温度制御である。即ち、プラズマエッチング処理等を行った場合、プラズマからの入熱を基体であるシリコン半導体基板４０、更には基体載置ステージ１０が受ける結果、ヒータ１４による加熱だけではシリコン半導体基板４０を設定温度に維持しておくことが困難となる場合がある。このような場合、ヒータ１４の加熱に加えて、基体であるシリコン半導体基板４０を設定温度に保つべくプラズマからの入熱を相殺するように設定温度より低い温度の温度制御用熱媒体を配管１５に流す。これによって、シリコン半導体基板４０を設定温度に安定させることができる。尚、図２においては、エッチングガス導入部、ゲートバルブ等のエッチング装置の細部については、その図示を省略した。
【００８３】
次に、基体処理装置であるエッチング装置２０を用いた基体処理方法（具体的にはプラズマエッチング処理方法）を、図３の（Ａ）及び（Ｂ）を参照して説明する。尚、この基体処理方法においては、主に銅（Ｃｕ）膜４３が基体に相当する。
【００８４】
先ず、シリコン半導体基板４０の上に形成されたＳｉＯ2から成る下地絶縁層４１の上に、Ｃｕ膜４３を形成する。具体的には、先ず、シリコン半導体基板４０の上に公知の方法で形成された下地絶縁層４１の上に、密着層としてＴｉＮ膜４２をスパッタ法によって形成した。続いて、ＴｉＮ膜４２の上にスパッタ法によって基体に相当するＣｕ膜４３を形成し、更にその上にスパッタ法にてＴｉＮ膜４４を形成した。そして、このＴｉＮ膜４４の上にＳｉＯ2膜を形成し、更に公知のリソグラフィ技術及びエッチング技術によってこのＳｉＯ2膜をパターニングし、ＳｉＯ2膜から成るマスクパターン４５を形成した。この状態を、図３の（Ａ）の模式的な一部断面図に示す。
【００８５】
次いで、マスクパターン４５を形成したシリコン半導体基板４０を図２に示したエッチング装置２０内の基体載置ステージ１０上に載置し、セラミックス層１３に静電吸着力を発揮させてシリコン半導体基板４０を基体載置ステージ１０上に保持・固定する。そして、ヒータ１４の作動及び温度制御用熱媒体を配管１５に流すことによって基体載置ステージ１０の加熱を行い、基体であるＣｕ膜４３を含むシリコン半導体基板４０を以下の表１に示す設定温度に調整した。そして、マスクパターン４５をエッチング用マスクとして、以下の表１に例示する条件にて、ＴｉＮ膜４４、Ｃｕ膜４３、ＴｉＮ膜４２に対してプラズマエッチング処理を行い、Ｃｕ膜４３から構成された配線を得た。この状態を、図３の（Ｂ）の模式的な一部断面図に示す。
【００８６】
【表１】
エッチングガス                          ：Ｃｌ2＝３sccm
圧力                                    ：０．０５Ｐａ
電源２８からのパワー（ＲＦアンテナ２２）：１．５ｋＷ（１３．５６ＭＨｚ）
電源３０からのパワー（ＲＦアンテナ２３）：１．５ｋＷ（１３．５６ＭＨｚ）
ＲＦバイアス                            ：３５０Ｗ
シリコン半導体基板温度                  ：２５０゜Ｃ
【００８７】
このようにしてプラズマエッチング処理を行ったところ、エッチング処理中においてもプラズマからの入熱に起因するシリコン半導体基板４０等の温度上昇が殆ど認められず、エッチング処理中、シリコン半導体基板４０、更にはＣｕ膜４３を設定した温度（２５０゜Ｃ）に安定して保つことができた。そして、このようにＣｕ膜４３を含むシリコン半導体基板４０の温度を高精度で安定させることができたため、エッチングガスとしてＣｌ2を単独で用いたにも拘わらず、良好な異方性形状を有する配線を形成することができ、Ｃｕ膜４３の加工を良好に行うことができた。
【００８８】
比較のため、静電チャック機能を発揮させず、単に基体載置ステージ１０によるシリコン半導体基板４０の加熱のみを行い、表１に示した条件と同一の条件でシリコン半導体基板４０の温度変化を調べた。その結果、シリコン半導体基板４０の温度は、エッチング処理開始時においては十分な加熱がなされず、設定温度よりかなり低い１９０゜Ｃであった。そして、エッチング処理の進行に伴い温度が上昇し、エッチング処理開始後約６０秒で設定温度である２５０゜Ｃに達した。更にエッチング処理を続けたところ、プラズマからの入熱に起因して温度上昇が更に進み、エッチング処理開始後１２０秒後では約２６５゜Ｃにまで上昇した。
【００８９】
従って、基体載置ステージ１０において静電吸着力を発揮させることにより、従来の技術では不可能であった高い精度での基体の温度制御が行えることが確認された。また、このようなエッチング処理を繰り返して行った後、メンテナンス時などにチャンバー２１内を常温に戻しても、基体載置ステージ１０にはセラミックス層１３の割れ等の破損は全く認められなかった。
【００９０】
尚、図１の（Ｂ）の模式的な断面図に示すように、セラミックス層を溶射法でなくロウ付け法によって母材１２の表面に設けてもよい。この場合には、焼結法にて作製されたＡｌ2Ｏ3製セラミックス板から成るセラミックス層１６を、例えば、約６００゜Ｃの温度にてＡｌ−Ｍｇ−Ｇｅ系のロウ材１７を用いたロウ付け法にて母材１２の表面に取り付ければよい。尚、ロウ材としては、その他、チタン、錫、アンチモン、マグネシウムから成る合金を挙げることができる。ロウ材の線膨張率［単位：１０-6／Ｋ］も、母材の線膨張率をα1［単位：１０-6／Ｋ］としたとき、（α1−３）以上、（α1＋３）以下の範囲内にあることが望ましい。
【００９１】
尚、Ｃｕ膜のドライエッチング処理においては、Ｃｌ2以外にも、ＨＣｌ、ＨＢｒ、ＨＩといったガスを単独で若しくは混合して用いることができる。ＨＢｒを使用したときのＣｕ膜のドライエッチング条件を、以下の表２に例示する。
【００９２】
【表２】
エッチングガス                          ：ＨＢｒ＝５０sccm
圧力                                    ：０．５Ｐａ
電源２８からのパワー（ＲＦアンテナ２２）：２．５ｋＷ
電源３０からのパワー（ＲＦアンテナ２３）：２．５ｋＷ
ＲＦバイアス                            ：３００Ｗ
シリコン半導体基板温度                  ：２５０゜Ｃ
【００９３】
（実施の形態２）
実施の形態２は実施の形態１の変形である。実施の形態２が実施の形態１と相違する点は、複合材料における母材を構成するセラミックス部材の組成を窒化アルミニウムとし、母材を構成するアルミニウム系材料の組成をアルミニウムとした点にある。
【００９４】
複合材料によって構成される基体処理装置の一部である実施の形態２における基体載置ステージ１０Ａの模式的な断面図を、図４の（Ａ）に示す。この基体載置ステージ１０Ａも複合材料１１Ａから構成されている。この複合材料１１Ａは、セラミックス部材の組織中にアルミニウム系材料が充填された母材１２Ａ（温度調節ジャケットに相当する）と、この母材１２Ａの表面に設けられたセラミックス層１３Ａとから成る。母材１２Ａの形状は円盤である。また、実施の形態１と異なり、母材１２Ａの底面にはヒータ１４Ａが取り付けられている。
【００９５】
実施の形態２においては、母材１２Ａを構成するセラミックス部材の組成を窒化アルミニウム（ＡｌＮ）とした。尚、窒化アルミニウムの線膨張率は５．１×１０-6／Ｋであり、熱伝導率は０．２３５ｃａｌ／ｃｍ・秒・Ｋである。また、母材を構成するアルミニウム系材料の組成をアルミニウム（Ａｌ）とした。（α1−３）≦α2≦（α1＋３）を満足するように窒化アルミニウムとアルミニウムとの容積比は決定されており、具体的には、窒化アルミニウム／アルミニウムの容積比は７０／３０である。尚、母材１２Ａの線膨張率は、１００〜３００゜Ｃにおける平均値で、８．７×１０-6／Ｋである。即ち、α1＝８．７である。セラミックス層１３Ａを構成する材料を、ＴｉＯ2が約２．５重量％添加されたＡｌ2Ｏ3とした。セラミックス層１３Ａは、溶射法にて母材１２Ａの表面に形成されている。Ａｌ2Ｏ3は本来その線膨張率が約８×１０-6／Ｋであるが、Ａｌ2Ｏ3にＴｉＯ2を添加することによって、その線膨張率は、１００〜３００゜Ｃにおける平均値で、約９×１０-6／Ｋ（α2は約９）となり、母材１２Ａの線膨張率α1とほぼ同じ値となる。これによって、母材１２Ａの高温加熱などによる温度変化によってもセラミックス層１３Ａに割れ等の損傷が発生することを効果的に防止し得る。また、Ａｌ2Ｏ3にＴｉＯ2を添加することにより、セラミックス層１３Ａの体積固有抵抗値を１０11Ω／□のオーダーに調整することができる。これによって、セラミックス層１３Ａが静電チャックとしての機能を効果的に発揮する。
【００９６】
ヒータ１４Ａは、約４００゜Ｃまでの加熱が可能なＰＢＮヒータ（パイロリティック・ボロン・ナイトライド・パイロリティック・グラファイト・ヒータ）である。ヒータ１４Ａを母材１２Ａである温度調節ジャケットの裏面に取り付けることにより、母材１２Ａを常温から約４００゜Ｃまでの範囲内で温度制御することが可能となる。そして、基体載置ステージ１０Ａの母材１２Ａに配線（図示せず）を介して直流電圧を印加すれば、母材１２Ａを電極として用いることができ、セラミックス層１３Ａが静電チャックとして機能する。尚、この基体載置ステージ１０Ａには、セラミックス層１３Ａ上に載置、保持された基体（例えばシリコン半導体基板）を押し上げるためのプッシャーピン（図示せず）が埋設されている。また、このプッシャーピンには、プッシャーピンをセラミックス層１３Ａの頂面上に突出させあるいは頂面下に埋没させる機構（図示せず）が取り付けられている。
【００９７】
複合材料によって構成される基体処理装置の一部である基体載置ステージ１０Ａの作製方法を、以下、説明する。複合材料１１Ａは、基本的には、実施の形態１と同様に、（Ａ）セラミックス部材の組織中にアルミニウム系材料を充填し、以て、セラミックス部材の組織中にアルミニウム系材料が充填された母材を作製する工程と、（Ｂ）母材の表面にセラミックス層を設ける工程から作製される。実施の形態２においては、この工程（Ａ）は、非加圧金属浸透法に基づき、窒化アルミニウム粒子から成形されたセラミックス部材に溶融したアルミニウムを組成としたアルミニウム系材料を非加圧状態にて浸透させる工程から成る。
【００９８】
具体的には、平均粒径１０μｍのＡｌＮ粒子を泥漿鋳込み成形法にて成形した後、約８００゜Ｃの温度で焼成を行うことによって、ＡｌＮ粒子を成形したプリフォームであるセラミックス部材を作製した。そして、このセラミックス部材を約８００゜Ｃに予備加熱しておき、約８００゜Ｃに加熱して溶融したアルミニウムを非加圧でセラミックス部材に浸透させる。これによって、ＡｌＮ７０体積％−Ａｌ３０体積％の構成の母材１２Ａを作製することができる。次いで、母材１２Ａを成形加工して円盤状の温度調節ジャケットの形状とする。尚、この母材１２Ａには、プッシャーピン等を埋設するための孔も予め加工しておく。次いで、このようにして得られた母材１２Ａの頂面を研磨する。その後、この研磨面に、Ａｌ2Ｏ3にＴｉＯ2を約２．５重量％混合した粒径が約１０μｍの混合粉末を真空溶射法によって溶融状態で吹き付け、固化させる。これによって、体積固有抵抗値が１０11Ω／□オーダーの厚さ約０．２ｍｍのセラミックス層１３Ａを形成することができる。その後、母材１２Ａの底面、即ちセラミックス層１３Ａが設けられた面と反対側の面にＰＢＮヒータから成るヒータ１４Ａを取り付け、基体載置ステージ１０Ａを得る。尚、セラミックス層１３Ａの形成の前に、溶射下地層として例えばアルミニウムを約５重量％含んだニッケル（Ｎｉ−５重量％Ａｌ）を溶射しておき、この溶射下地層上にセラミックス層１３Ａを溶射法にて形成してもよい。
【００９９】
このようにして作製された基体載置ステージ１０Ａにあっては、セラミックス層１３Ａの線膨張率α2が母材１２Ａ（温度調節ジャケット）の線膨張率α1とほぼ同じ値となっている。それ故、母材１２Ａの高温加熱などによる温度変化によっても、セラミックス層１３Ａに割れ等の損傷は発生しない。また、実施の形態２の複合材料の製造方法、基体処理装置の作製方法、基体載置ステージの作製方法にあっては、窒化アルミニウムとアルミニウムとの容積比を調整することによって、更には、必要に応じて、Ａｌ2Ｏ3から成るセラミックス層１３ＡにおけるＴｉＯ2の添加率を調整することによって、母材１２Ａの線膨張率α1とセラミックス層１３Ａの線膨張率α2を、（α1−３）≦α2≦（α1＋３）を満足する関係とすることができる。その結果、基体載置ステージ１０Ａの温度変化に起因するセラミックス層１３Ａの割れ等の損傷発生を、効果的に防止することができる。
【０１００】
また、セラミックス層１３Ａを母材１２Ａ上に溶射法にて形成するので、母材１２Ａとセラミックス層１３Ａとがより一層一体化する。これによって、母材１２Ａとセラミックス層１３Ａとの間の応力緩和が図れると共に、母材１２Ａからセラミックス層１３Ａへの熱伝導が速やかとなり、セラミックス層１３Ａに保持・固定された基体（例えばシリコン半導体基板）の温度制御を迅速に且つ確実に行うことが可能となる。
【０１０１】
複合材料１１Ａによって構成される基体処理装置の一部であるこのような基体載置ステージ１０Ａを備えた、本発明の第１の態様に係る基体処理装置である実施の形態２のエッチング装置２０Ａは、図５に概念図を示すように、配管１５及びこれに関連する設備を除き、実質的には実施の形態１にて説明した基体処理装置と同様とすることができるので、詳細な説明は省略する。また、実施の形態２における基体処理装置を用いた本発明の第１の態様に係る基体処理方法（プラズマエッチング処理方法）も、実質的には、実施の形態１にて説明した基体処理方法と同様とすることができるので、詳細な説明は省略する。尚、基体載置ステージ１０Ａの温度制御は、蛍光ファイバ温度計３６で検知された温度を制御装置（ＰＩＤコントローラ）３８で検出し、ヒータ１４Ａへ電力を供給するための電源３９を制御することによって行うことができる。
【０１０２】
図４の（Ｂ）の模式的な断面図に示すように、セラミックス層を溶射法でなくロウ付け法によって母材１２Ａの表面に設けてもよい。この場合には、焼結法にて作製されたＡｌ2Ｏ3製セラミックス板から成るセラミックス層１６Ａを、例えば、約６００゜Ｃの温度にてＡｌ−Ｍｇ−Ｇｅ系のロウ材１７Ａを用いたロウ付け法にて母材の表面に取り付ければよい。
【０１０３】
尚、母材を構成するアルミニウム系材料の組成をアルミニウムとしたが、その代わりに、母材を構成するアルミニウム系材料の組成をアルミニウム及びケイ素とすることができる。アルミニウム系材料の組成をアルミニウム及びケイ素（例えば、Ａｌ８０体積％−Ｓｉ２０体積％）とすることによって、母材の線膨張率をα1を制御することが可能となり、一層セラミックス層の線膨張率α2との差を小さくすることが可能となる。また、セラミックス層をＡｌ2Ｏ3から構成する代わりに、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）から構成してもよい。
【０１０４】
（実施の形態３）
実施の形態３も実施の形態１の変形である。実施の形態３が実施の形態１と相違する点は、複合材料における母材を構成するセラミックス部材の組成を炭化ケイ素（ＳｉＣ）とし、母材を構成するアルミニウム系材料の組成をアルミニウム（Ａｌ）とした点にある。
【０１０５】
複合材料によって構成される基体処理装置の一部である実施の形態３における基体載置ステージ１０Ｂの模式的な断面図を、図６の（Ａ）に示す。この基体載置ステージ１０Ｂも複合材料１１Ｂから構成されている。この複合材料１１Ｂは、セラミックス部材の組織中にアルミニウム系材料が充填された母材１２Ｂ（温度調節ジャケットに相当する）と、この母材１２Ｂの頂面及び側面に設けられたセラミックス層１３Ｂとから成る。母材１２Ｂの形状は円盤である。尚、実施の形態２と同様に、母材１２Ｂの底面にはヒータ１４Ｂが取り付けられている。
【０１０６】
実施の形態３においては、母材１２Ｂを構成するセラミックス部材の組成を炭化ケイ素（ＳｉＣ）とした。尚、炭化ケイ素の線膨張率は４×１０-6／Ｋであり、熱伝導率は０．３５８ｃａｌ／ｃｍ・秒・Ｋ（１５０Ｗ／ｍ・Ｋ）である。また、母材を構成するアルミニウム系材料の組成をアルミニウム（Ａｌ）とした。（α1−３）≦α2≦（α1＋３）を満足するように炭化ケイ素とアルミニウムとの容積比は決定されており、具体的には、炭化ケイ素／アルミニウムの容積比は７０／３０である。尚、母材１２Ｂの線膨張率は、１００〜３００゜Ｃにおける平均値で、６．２×１０-6／Ｋである。即ち、α1＝６．２である。セラミックス層１３Ｂを構成する材料を、ＴｉＯ2が約１．５重量％添加されたＡｌ2Ｏ3とした。セラミックス層１３Ｂは、溶射法にて母材１２Ｂの頂面及び側面に形成されている。Ａｌ2Ｏ3は本来その線膨張率が約８×１０-6／Ｋであるが、Ａｌ2Ｏ3にＴｉＯ2を添加することによって、その線膨張率は、１００〜３００゜Ｃにおける平均値で、約８〜９×１０-6／Ｋ（α2は約８〜９）となり、母材１２Ｂの線膨張率α1とセラミックス層１３Ｂの線膨張率α2の関係は、（α1−３）≦α2≦（α1＋３）を満足する。これによって、母材１２Ｂの高温加熱などによる温度変化によってもセラミックス層１３Ｂに割れ等の損傷が発生することを効果的に防止し得る。また、Ａｌ2Ｏ3にＴｉＯ2を添加することにより、セラミックス層１３Ｂの体積固有抵抗値を１０11Ω／□のオーダーに調整することができる。これによって、セラミックス層１３Ｂが静電チャックとしての機能を効果的に発揮する。
【０１０７】
ヒータ１４Ａは、実施の形態２と同様に、ＰＢＮヒータである。ヒータ１４Ｂを母材１２Ｂである温度調節ジャケットの裏面に取り付けることにより、母材１２Ｂを常温から約４００゜Ｃまでの範囲内で温度制御することが可能となる。そして、基体載置ステージ１０Ｂの母材１２Ｂに配線（図示せず）を介して直流電圧を印加すれば、母材１２Ｂを電極として用いることができ、セラミックス層１３Ｂが静電チャックとして機能する。尚、この基体載置ステージ１０Ｂには、セラミックス層１３Ｂ上に載置、保持された基体（例えばシリコン半導体基板）を押し上げるためのプッシャーピン（図示せず）が埋設されている。また、このプッシャーピンには、プッシャーピンをセラミックス層１３Ｂの頂面上に突出させあるいは頂面下に埋没させる機構（図示せず）が取り付けられている。
【０１０８】
複合材料によって構成される基体処理装置の一部である基体載置ステージ１０Ｂの作製方法を、以下、説明する。複合材料１１Ｂは、基本的には、実施の形態２と同様に、（Ａ）セラミックス部材の組織中にアルミニウム系材料を充填し、以て、セラミックス部材の組織中にアルミニウム系材料が充填された母材を作製する工程と、（Ｂ）母材の表面にセラミックス層を設ける工程から作製される。実施の形態３においては、この工程（Ａ）は、非加圧金属浸透法に基づき、炭化ケイ素粒子から成形されたセラミックス部材に溶融したアルミニウムを組成としたアルミニウム系材料を非加圧状態にて浸透させる工程から成る。
【０１０９】
具体的には、平均粒径１５μｍのＳｉＣ粒子と平均粒径６０μｍのＳｉＣ粒子とを容積比で１：４にて混合したものを鋳込み泥漿成形法にて成形した後、約８００゜Ｃの温度で焼成を行うことによって、ＳｉＣ粒子を成形したプリフォームであるセラミックス部材を作製した。そして、このセラミックス部材を約８００゜Ｃに予備加熱しておき、約８００゜Ｃに加熱して溶融したアルミニウムを非加圧でセラミックス部材に浸透させる。これによって、ＳｉＣ７０体積％−Ａｌ３０体積％の構成の母材１２Ｂを作製することができる。次いで、母材１２Ｂを成形加工して円盤状の温度調節ジャケットの形状とする。尚、この母材１２Ｂには、プッシャーピン等を埋設するための孔も予め加工しておく。次いで、このようにして得られた母材１２Ｂの頂面及び側面を研磨する。その後、この研磨面に、Ａｌ2Ｏ3にＴｉＯ2を約１．５重量％混合した粒径が約１０μｍの混合粉末を真空溶射法によって溶融状態で吹き付け、固化させる。これによって、体積固有抵抗値が１０11Ω／□オーダーの厚さ約０．２ｍｍのセラミックス層１３Ｂを形成することができる。その後、母材１２Ｂの底面、即ちセラミックス層１３Ｂが設けられた頂面と反対側の面にＰＢＮヒータから成るヒータ１４Ｂを取り付け、基体載置ステージ１０Ｂを得る。尚、セラミックス層１３Ｂの形成の前に、溶射下地層として例えばアルミニウムを約５重量％含んだニッケル（Ｎｉ−５重量％Ａｌ）を溶射しておき、この溶射下地層上にセラミックス層１３Ｂを溶射法にて形成してもよい。
【０１１０】
尚、基体載置ステージ１０Ｂの作製方法は、上述の方法に限定されない。上述の工程（Ａ）を、実施の形態１と同様に、容器（鋳型）の中に炭化ケイ素を組成としたセラミックス部材を配し、この容器（鋳型）内に溶融したアルミニウムを組成としたアルミニウム系材料を流し込み、高圧鋳造法にてセラミックス部材中にアルミニウム系材料を充填する工程から構成することもできる。即ち、基体載置ステージ１０Ｂを作製するには、先ず、所定の円盤形状に成形されたＳｉＣから成るプリフォームを用意する。尚、プリフォームには、プッシャーピン等を埋設するための孔を予め加工しておく。次いで、プリフォームから成るセラミックス部材を約８００゜Ｃに予備加熱しておき、続いて、容器（鋳型）内に約８００゜Ｃに加熱して溶融状態としたアルミニウムを流し込む。そして、容器（鋳型）内に約１トン／ｃｍ2の高圧を加える高圧鋳造法を実行する。その結果、セラミックス部材の組織中には、アルミニウムが充填される。そして、アルミニウムを冷却・固化させることによって、母材１２Ｂが作製される。以下、先に述べたと同様の方法で基体載置ステージ１０Ｂを作製すればよい。
【０１１１】
このようにして作製された基体載置ステージ１０Ｂにあっては、母材１２Ｂの高温加熱などによる温度変化によっても、セラミックス層１３Ｂに割れ等の損傷は発生しない。また、実施の形態３の複合材料の製造方法、基体処理装置の作製方法、基体載置ステージの作製方法にあっては、炭化ケイ素とアルミニウム系材料との容積比を調整することによって、更には、必要に応じて、Ａｌ2Ｏ3から成るセラミックス層１３ＢにおけるＴｉＯ2の添加率を調整することによって、母材１２Ｂの線膨張率α1とセラミックス層１３Ｂの線膨張率α2を、（α1−３）≦α2≦（α1＋３）を満足する関係とすることができる。その結果、基体載置ステージ１０Ｂの温度変化に起因するセラミックス層１３Ｂの割れ等の損傷発生を、効果的に防止することができる。
【０１１２】
また、セラミックス層１３Ｂを母材１２Ｂ上に溶射法にて形成するので、母材１２Ｂとセラミックス層１３Ｂとがより一層一体化する。これによって、母材１２Ｂとセラミックス層１３Ｂとの間の応力緩和が図れると共に、母材１２Ｂからセラミックス層１３Ｂへの熱伝導が速やかとなり、セラミックス層１３Ｂに保持・固定された基体（例えばシリコン半導体基板）の温度制御を迅速に且つ確実に行うことが可能となる。
【０１１３】
図６の（Ｂ）の模式的な断面図に示すように、セラミックス層を溶射法でなくロウ付け法によって母材１２Ｂの頂面及び側面に設けてもよい。この場合には、焼結法にて作製されたＡｌ2Ｏ3製セラミックス板から成るセラミックス層１６Ｂを、例えば、約６００゜Ｃの温度にてＡｌ−Ｍｇ−Ｇｅ系のロウ材１７Ｂを用いたロウ付け法にて母材の頂面及び側面に取り付ければよい。
【０１１４】
尚、母材を構成するアルミニウム系材料の組成をアルミニウムとしたが、その代わりに、母材を構成するアルミニウム系材料の組成をアルミニウム及びケイ素（例えば、Ａｌ８０体積％−Ｓｉ２０体積％）とすることができる。アルミニウム系材料の組成をアルミニウム及びケイ素とすることによって、母材の線膨張率をα1を制御することが可能となり、一層セラミックス層の線膨張率α2との差を小さくすることが可能となる。また、セラミックス層をＡｌ2Ｏ3から構成する代わりに、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）から構成してもよい。
【０１１５】
複合材料１１Ｂによって構成される基体処理装置の一部であるこのような基体載置ステージ１０Ｂを備えた、本発明の第１の態様に係る基体処理装置である実施の形態３のエッチング装置２０Ｂの概念図を図７に示す。このエッチング装置２０ＢはＩＣＰ（Inductive Coupled Plasma）型のドライエッチング装置である。エッチング装置２０Ｂには、石英製のチャンバー５１と、天板５２と、天板を加熱するためのヒータ５３と、チャンバー５１の側面の外側に配設された誘導結合コイル５４が備えられている。チャンバー５１内には、基体であるシリコン半導体基板４０を保持・固定するための基体載置ステージ１０Ｂ（図６の（Ａ）参照）が配設されている。更に、チャンバー５１内のガスを排気するための排気口５８が、真空ポンプ等の負圧手段（図示せず）に接続されている。基体載置ステージ１０Ｂには、シリコン半導体基板４０への入射イオンエネルギーを制御するためのバイアス電源５５が接続され、更には、母材１２Ｂに相当する温度調節ジャケットにはセラミックス層１３Ｂに静電吸着力を発揮させるための直流電源５６が接続されている。また、基体載置ステージ１０Ｂの母材１２Ｂに配設されたヒータ１４Ｂは、電源５７に接続されている。更には、基体であるシリコン半導体基板４０の温度を計測するための蛍光ファイバ温度計（図示せず）が、エッチング装置２０Ｂには備えられている。基体載置ステージ１０Ｂの温度制御は、蛍光ファイバ温度計で検知された温度を制御装置（ＰＩＤコントローラ）（図示せず）で検出し、ヒータ１４Ｂへ電力を供給するための電源５７を制御することによって行うことができる。尚、天板５２は、後述するように、本発明の複合材料から作製されていることが好ましい。
【０１１６】
実施の形態１と同様に、基体処理装置であるエッチング装置２０Ｂを用いて銅（Ｃｕ）膜のプラズマエッチングを行った。エッチングの条件を以下の表３に例示する条件とした。
【０１１７】
【表３】
エッチングガス        ：Ｃｌ2＝１０sccm
圧力                  ：０．１３Ｐａ（１ｍTorr）
ソースパワー          ：１．５ｋＷ（１３．５６ＭＨｚ）
ＲＦバイアス          ：３５０Ｗ
シリコン半導体基板温度：２５０゜Ｃ
天板５２の温度        ：３００゜Ｃ
【０１１８】
このようにしてプラズマエッチング処理を行ったところ、エッチング処理中においてもプラズマからの入熱に起因するシリコン半導体基板４０等の温度上昇が殆ど認められず、エッチング処理中、シリコン半導体基板４０、更にはＣｕ膜４３（図３参照）を設定した温度（２５０゜Ｃ）に安定して保つことができた。そして、このようにＣｕ膜４３を含むシリコン半導体基板４０の温度を高精度で安定させることができたため、エッチングガスとしてＣｌ2を単独で用いたにも拘わらず、良好な異方性形状を有する配線を形成することができ、Ｃｕ膜４３の加工を良好に行うことができた。
【０１１９】
（実施の形態４）
実施の形態４は、実施の形態１の変形であり、本発明の複合材料及びその製造方法、本発明の第１の態様に係る基体処理装置及びその作製方法、基体載置ステージ及びその作製方法、並びに、本発明の第１の態様に係る基体処理方法（但し、プラズマＣＶＤ処理）に関する。
【０１２０】
即ち、実施の形態４における母材は、実施の形態１と同様に、コージエライトセラミックスから成るセラミックス部材の組織中に、アルミニウム及びケイ素から成るアルミニウム系材料が充填された母材と、この母材の表面に設けられたＡｌ2Ｏ3から成るセラミックス層とから構成されている。あるいは又、基体を処理するための処理装置の一部を構成する複合材料は、コージエライトセラミックスから成るセラミックス部材の組織中に、アルミニウム及びケイ素から成るアルミニウム系材料が充填された母材と、この母材の表面に設けられたＡｌ2Ｏ3から成るセラミックス層とから構成されている。更には、実施の形態４の基体を処理するための基体処理装置の一部は、コージエライトセラミックスから成るセラミックス部材の組織中に、アルミニウム及びケイ素から成るアルミニウム系材料が充填された母材と、この母材の表面に設けられたＡｌ2Ｏ3から成るセラミックス層とから成る複合材料から構成されている。ここで、実施の形態４の基体処理装置においては、実施の形態１と異なり、基体に対してプラズマＣＶＤ処理が行われる。尚、複合材料によって構成される基体処理装置の一部は、実施の形態１と同様の構造を有する、静電チャック機能を有し、且つ、温度制御手段を備えた基体載置ステージ（より具体的にはウエハステージ）である。
【０１２１】
実施の形態４における複合材料及びその製造方法、本発明の第１の態様に係る基体処理装置及びその作製方法、基体載置ステージ及びその作製方法は、実施の形態１と同様とすることができるので、詳細な説明は省略する。以下、先ず、実施の形態４における基体処理装置であるプラズマＣＶＤ装置の概要を説明し、次に、本発明の第１の態様に係る基体処理方法（但し、プラズマＣＶＤ処理）を説明する。
【０１２２】
実施の形態４における基体処理装置であるプラズマＣＶＤ装置（より具体的には、バイアスＥＣＲ  ＣＶＤ装置）の概念図を、図８に示す。
【０１２３】
このバイアスＥＣＲ  ＣＶＤ装置６０（以下、ＣＶＤ装置と略称する）には、アルミニウム製ブロックから側壁６１Ａが作製されたチャンバー６１と、図１に示した基体載置ステージ（ウエハステージ）１０が備えられている。基体載置ステージ１０はチャンバー６１の底部に配置されている。
【０１２４】
チャンバー６１の頂面には石英製の窓６１Ｂが設けられている。この窓６１Ｂの上方にはマイクロ波発生手段６２が配設されている。また、側壁６１Ａの外周面にはヒータ６３が設けられており、これによってチャンバー６１内を所定温度に加熱することができる。更に、チャンバー６１の上部側周辺部にはソレノイドコイル６４が配置されている。また、チャンバー６１の排気側にはポンプ６５が設置されている。基体載置ステージ１０には、ＲＦバイアス電源６６が接続されている。また、母材１２に相当する温度調節ジャケットにはセラミックス層１３に静電吸着力を発揮させるための直流電源６７が接続されている。更に、母材１２内に配設されたヒータ１４は電源６８に接続されている。尚、配管３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃや温度制御用熱媒体供給装置３５、蛍光ファイバ温度計３６、制御バルブ３７、制御装置（ＰＩＤコントローラ）３８の図示は省略した。
【０１２５】
このような構成のＣＶＤ装置６０にあっては、マイクロ波発生手段６２から窓６１Ｂを通じて供給されたマイクロ波と、ソレノイドコイル６４による磁場の共鳴作用によってＥＣＲ放電が生じ、ここで生成するイオンが基体載置ステージ１０上の基体（例えばシリコン半導体基板４０）に入射する。従って、このような機構によって、ＣＶＤ装置６０においては高精度のギャップフィルを実現することができる。尚、ＣＶＤ装置６０には、ＣＶＤ処理用の原料ガスをチャンバー６１に供給するための配管（図示せず）が設けられている。
【０１２６】
実施の形態４におけるＣＶＤ装置６０を用いた本発明の第１の態様に係る基体処理方法（但し、プラズマＣＶＤ処理）を、図９の（Ａ）〜（Ｃ）を参照して、以下、説明する。
【０１２７】
先ず、シリコン半導体基板４０の上にＳｉＯ2から成る下地絶縁層４６を公知の方法によって形成し、次いで、アルミニウム系合金から成る配線４７を、公知のスパッタ法並びにリソグラフィ技術及びエッチング技術に基づき形成する。この例においては、下地絶縁層４６及びアルミニウム系合金から成る配線４７が基体に相当する。この状態を、図９の（Ａ）の模式的な一部断面図に示す。
【０１２８】
そして、このシリコン半導体基板４０を図８に示したＣＶＤ装置６０の基体載置ステージ１０上に載置し、セラミックス層１３を静電チャックとして機能させ、シリコン半導体基板４０を基体載置ステージ１０上に保持・固定する。次いで、基体載置ステージ１０を、ＣＶＤ処理における条件温度である３５０゜Ｃに加熱調整した。即ち、ヒータ１４の作動及び温度制御用熱媒体を配管１５に流すことによって、基体載置ステージ１０の加熱を行った。そして、以下の表４に例示する条件にて、プラズマＣＶＤ処理を行い、ＳｉＯ2から成る層間絶縁膜４８を形成した。この状態を、図９の（Ｂ）の模式的な一部断面図に示す。
【０１２９】
【表４】
使用ガス              ：ＳｉＨ4／Ｎ2Ｏ＝８０／２０sccm
圧力                  ：１．３Ｐａ（１０mTorr）
マイクロ波パワー      ：１５００Ｗ
ＲＦバイアス          ：８００Ｗ（８００ｋＨｚ）
シリコン半導体基板温度：３５０゜Ｃ
【０１３０】
このようにして層間絶縁膜４８を形成した後、例えばＣＭＰ法（化学的機械的研磨法）によって層間絶縁膜４８の平坦化を行い、図９の（Ｃ）に模式的な一部断面図を示すように平坦化された層間絶縁膜４８Ａを形成した。
【０１３１】
このようなプラズマＣＶＤ処理方法によれば、基体載置ステージ１０を用いて基体の温度制御を行いつつ層間絶縁膜４８を形成するので、層間絶縁膜４８の成膜中に基体の温度を高精度に制御することができる。その結果、層間絶縁膜４８中に構造水（層間絶縁膜４８中に入り込んだ水分）が少ない信頼性の高い層間絶縁膜を形成することができる。尚、従来では、高温仕様の静電チャックシステムが無かったので、基体の温度を十分に制御することができなかった。そのため、層間絶縁膜中のＨやＯＨを十分に除去することができず、信頼性に問題の残る膜質を有するＳｉＯ2から成る層間絶縁膜しか得られなかった。
【０１３２】
（実施の形態５）
実施の形態５は、実施の形態２の変形であり、本発明の複合材料及びその製造方法、本発明の第１の態様に係る基体処理装置及びその作製方法、基体載置ステージ及びその作製方法、並びに、本発明の第１の態様に係る基体処理方法（但し、プラズマＣＶＤ処理）に関する。
【０１３３】
即ち、実施の形態５における母材は、実施の形態２と同様に、窒化アルミニウムから成るセラミックス部材の組織中に、アルミニウムから成るアルミニウム系材料が充填された母材と、この母材の表面に設けられたＡｌ2Ｏ3から成るセラミックス層とから構成されている。あるいは又、基体を処理するための処理装置の一部を構成する複合材料は、窒化アルミニウムから成るセラミックス部材の組織中に、アルミニウムから成るアルミニウム系材料が充填された母材と、この母材の表面に設けられたＡｌ2Ｏ3から成るセラミックス層とから構成されている。更には、実施の形態５の基体を処理するための基体処理装置の一部は、窒化アルミニウムから成るセラミックス部材の組織中に、アルミニウムから成るアルミニウム系材料が充填された母材と、この母材の表面に設けられたＡｌ2Ｏ3から成るセラミックス層とから成る複合材料から構成されている。ここで、実施の形態５の基体処理装置においては、実施の形態２と異なり、基体に対してプラズマＣＶＤ処理が行われる。尚、複合材料によって構成される基体処理装置の一部は、実施の形態２と同様の構造を有する、静電チャック機能を有し、且つ、温度制御手段を備えた基体載置ステージ（より具体的にはウエハステージ）である。
【０１３４】
実施の形態５における複合材料及びその製造方法、本発明の第１の態様に係る基体処理装置及びその作製方法、基体載置ステージ及びその作製方法は、実施の形態２と同様とすることができるので、詳細な説明は省略する。
【０１３５】
複合材料１１Ａによって構成される基体処理装置の一部であるこのような基体載置ステージ１０Ａを備えた、本発明の第１の態様に係る基体処理装置である実施の形態５のＣＶＤ装置は、配管１５及びこれに関連する設備を除き、図８に概念図を示した実施の形態４にて説明したＣＶＤ装置と実質的に同様とすることができるので、詳細な説明は省略する。また、実施の形態５における基体処理装置を用いた本発明の第１の態様に係る基体処理方法（プラズマＣＶＤ処理方法）も、実質的には、実施の形態４にて説明した基体処理方法と同様とすることができるので、詳細な説明は省略する。尚、基体載置ステージ１０Ａの温度制御は、蛍光ファイバ温度計３６で検知された温度を制御装置（ＰＩＤコントローラ）３８で検出し、ヒータ１４Ａへの供給電力を制御することによって行うことができる。
【０１３６】
実施の形態５におけるプラズマＣＶＤ処理方法によっても、基体載置ステージ１０Ａを用いて基体の温度制御を行いつつ層間絶縁膜４８を形成するので、層間絶縁膜４８の成膜中に基体の温度を高精度に制御することができる。その結果、層間絶縁膜４８中に構造水が少ない信頼性の高い層間絶縁膜４８を形成することができる。
【０１３７】
尚、母材を構成するアルミニウム系材料の組成をアルミニウムとしたが、その代わりに、母材を構成するアルミニウム系材料の組成をアルミニウム及びケイ素（例えば、Ａｌ８０体積％−Ｓｉ２０体積％）とすることができる。アルミニウム系材料の組成をアルミニウム及びケイ素とすることによって、母材の線膨張率をα1を制御することが可能となり、一層セラミックス層の線膨張率α2との差を小さくすることが可能となる。また、セラミックス層をＡｌ2Ｏ3から構成する代わりに、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）から構成してもよい。
【０１３８】
（実施の形態６）
実施の形態６は実施の形態３の変形であり、本発明の複合材料及びその製造方法、本発明の第１の態様に係る基体処理装置及びその作製方法、基体載置ステージ及びその作製方法、並びに、本発明の第１の態様に係る基体処理方法（但し、プラズマＣＶＤ処理）に関する。
【０１３９】
即ち、実施の形態６における母材は、実施の形態３と同様に、炭化ケイ素から成るセラミックス部材の組織中に、アルミニウムから成るアルミニウム系材料が充填された母材と、この母材の表面に設けられたＡｌ2Ｏ3から成るセラミックス層とから構成されている。あるいは又、基体を処理するための処理装置の一部を構成する複合材料は、炭化ケイ素から成るセラミックス部材の組織中に、アルミニウムから成るアルミニウム系材料が充填された母材と、この母材の表面に設けられたＡｌ2Ｏ3から成るセラミックス層とから構成されている。更には、実施の形態６の基体を処理するための基体処理装置の一部は、炭化ケイ素から成るセラミックス部材の組織中に、アルミニウムから成るアルミニウム系材料が充填された母材と、この母材の表面に設けられたＡｌ2Ｏ3から成るセラミックス層とから成る複合材料から構成されている。ここで、実施の形態６の基体処理装置においては、実施の形態３と異なり、基体に対してプラズマＣＶＤ処理が行われる。尚、複合材料によって構成される基体処理装置の一部は、実施の形態３と同様の構造を有する、静電チャック機能を有し、且つ、温度制御手段を備えた基体載置ステージ（より具体的にはウエハステージ）である。
【０１４０】
実施の形態６における複合材料及びその製造方法、本発明の第１の態様に係る基体処理装置及びその作製方法、基体載置ステージ及びその作製方法は、実施の形態３と同様とすることができるので、詳細な説明は省略する。
【０１４１】
複合材料１１Ｂによって構成される基体処理装置の一部であるこのような基体載置ステージ１０Ｂを備えた、本発明の第１の態様に係る基体処理装置である実施の形態６のＣＶＤ装置は、配管１５及びこれに関連する設備を除き、図８に概念図を示した実施の形態４にて説明したＣＶＤ装置と実質的に同様とすることができるので、詳細な説明は省略する。また、実施の形態６における基体処理装置を用いた本発明の第１の態様に係る基体処理方法（プラズマＣＶＤ処理方法）も、実質的には、実施の形態４にて説明した基体処理方法と同様とすることができるので、詳細な説明は省略する。尚、基体載置ステージ１０Ｂの温度制御は、蛍光ファイバ温度計３６で検知された温度を制御装置（ＰＩＤコントローラ）３８で検出し、ヒータ１４Ｂへの供給電力を制御することによって行うことができる。
【０１４２】
実施の形態６におけるプラズマＣＶＤ処理方法によっても、基体載置ステージ１０Ｂを用いて基体の温度制御を行いつつ層間絶縁膜４８を形成するので、層間絶縁膜４８の成膜中に基体の温度を高精度に制御することができる。その結果、層間絶縁膜４８中に構造水が少ない信頼性の高い層間絶縁膜４８を形成することができる。
【０１４３】
尚、母材を構成するアルミニウム系材料の組成をアルミニウムとしたが、その代わりに、母材を構成するアルミニウム系材料の組成をアルミニウム及びケイ素とすることができる。アルミニウム系材料の組成をアルミニウム及びケイ素（例えば、Ａｌ８０体積％−Ｓｉ２０体積％）とすることによって、母材の線膨張率をα1を制御することが可能となり、一層セラミックス層の線膨張率α2との差を小さくすることが可能となる。また、セラミックス層をＡｌ2Ｏ3から構成する代わりに、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）から構成してもよい。
【０１４４】
（実施の形態７）
実施の形態７も、実施の形態１の変形であり、本発明の複合材料及びその製造方法、本発明の第１の態様に係る基体処理装置及びその作製方法、基体載置ステージ及びその作製方法、並びに、本発明の第１の態様に係る基体処理方法（但し、スパッタ処理）に関する。
【０１４５】
即ち、実施の形態７における母材は、実施の形態１と同様に、コージエライトセラミックスから成るセラミックス部材の組織中に、アルミニウム及びケイ素から成るアルミニウム系材料が充填された母材と、この母材の表面に設けられたＡｌ2Ｏ3から成るセラミックス層とから構成されている。あるいは又、基体を処理するための処理装置の一部を構成する複合材料は、コージエライトセラミックスから成るセラミックス部材の組織中に、アルミニウム及びケイ素から成るアルミニウム系材料が充填された母材と、この母材の表面に設けられたＡｌ2Ｏ3から成るセラミックス層とから構成されている。更には、実施の形態７の基体を処理するための基体処理装置の一部は、コージエライトセラミックスから成るセラミックス部材の組織中に、アルミニウム及びケイ素から成るアルミニウム系材料が充填された母材と、この母材の表面に設けられたＡｌ2Ｏ3から成るセラミックス層とから成る複合材料から構成されている。ここで、実施の形態７の基体処理装置においては、実施の形態１と異なり、基体に対してスパッタ処理が行われる。尚、複合材料によって構成される基体処理装置の一部は、実施の形態１と同様の構造を有する、静電チャック機能を有し、且つ、温度制御手段を備えた基体載置ステージ（より具体的にはウエハステージ）である。
【０１４６】
実施の形態７における複合材料及びその製造方法、本発明の第１の態様に係る基体処理装置及びその作製方法、基体載置ステージ及びその作製方法は、実施の形態１と同様とすることができるので、詳細な説明は省略する。以下、先ず、実施の形態７における基体処理装置であるスパッタ装置の概要を説明し、次に、本発明の第１の態様に係る基体処理方法（但し、ソフトエッチング処理を含むスパッタ処理）を説明する。
【０１４７】
実施の形態７における基体処理装置であるスパッタ装置７０の概念図を、図１０に示す。このスパッタ装置７０には、ＩＣＰ型のチャンバー７１内に、図１に示した基体載置ステージ１０が備えられている。チャンバー７１の天板７１Ａは石英製である。また、チャンバー７１の側壁の外面には誘導結合コイル７２が配置されている。参照番号７３はターゲットである。ターゲット７３は高周波電源７４に接続されている。更には、基体載置ステージ１０には高周波電源７５が接続されている。また、母材１２に相当する温度調節ジャケットにはセラミックス層１３に静電吸着力を発揮させるための直流電源７６が接続されている。更に、母材１２内に配設されたヒータ１４は電源７７に接続されている。尚、配管３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃや温度制御用熱媒体供給装置３５、蛍光ファイバ温度計３６、制御バルブ３７、制御装置（ＰＩＤコントローラ）３８の図示は省略した。また、スパッタ装置７０には、各種のプロセスガスを導入するための配管が備えられているが、これらの配管の図示も省略した。
【０１４８】
スパッタ装置７０を用いたスパッタ処理方法を、以下、図１１及び図１２を参照して説明する。
【０１４９】
先ず、シリコン半導体基板４０の上に形成されたＳｉＯ2から成る下地絶縁層８１上に、アルミニウム系合金から成る配線８２を、公知のスパッタ法並びにリソグラフィ技術及びエッチング技術に基づき形成する。次いで、全面にＳｉＯ2から成る層間絶縁膜８３を公知の方法で形成する。その後、リソグラフィ技術及びドライエッチング技術によって、配線８２の上方の層間絶縁膜８３に開口部８４を設ける。この状態を、図１１の（Ａ）の模式的な一部断面図に示す。尚、実施の形態７においては、配線８２が基体に相当する。
【０１５０】
そして、係るシリコン半導体基板を図１０に示したスパッタ装置７０の基体載置ステージ１０上に載置し、セラミックス層１３に静電吸着力を発揮させてシリコン半導体基板４０を基体載置ステージ１０上に保持・固定する。次に、ソフトエッチング処理の条件温度である５００゜Ｃに基体載置ステージ１０を加熱調整し、基体を５００゜Ｃに保持する。
【０１５１】
そして、以下の表５に例示する条件でソフトエッチング処理を行い、開口部８４の底部に露出したアルミニウム系合金から成る配線８２の表面に形成された自然酸化膜（図示せず）を除去する。
【０１５２】
【表５】
使用ガス              ：Ａｒ＝２００sccm
圧力                  ：１．３Ｐａ（１０mTorr）
ソースパワー          ：１５００Ｗ
ＲＦバイアス          ：１００Ｗ
シリコン半導体基板温度：５００゜Ｃ
【０１５３】
基体を高温加熱条件に保持した状態でのソフトエッチング処理であるが故に、配線８２の表面の自然酸化膜が除去されるだけでなく、層間絶縁膜８３中に含有された水分がベークアウトされる。
【０１５４】
このようにして前処理を施した後、Ｔｉ層、ＴｉＮ層、アルミニウム系合金から成る金属配線材料層８５をスパッタ法にて成膜する。この状態を図１１の（Ｂ）の模式的な一部断面図に示すが、Ｔｉ層及びＴｉＮ層の図示は省略した。尚、開口部８４の上方に形成された金属配線材料層８５の形状は、ブリッジ形状であることが望ましい。即ち、開口部８４の底部にはボイドが残り、且つ、開口部８４の上方は金属配線材料層８５によって塞がれていることが望ましい。金属配線材料層８５をこのようなブリッジ形状にすることで、高圧不活性ガスの圧力によって、開口部８４の上方及びその近傍の金属配線材料が開口部８４内に押し込まれる。具体的には、基体を３００乃至５００゜Ｃ、好ましくは４００乃至５００゜Ｃ、より好ましくは４４０乃至５００゜Ｃに加熱した状態で、スパッタ装置７０内の雰囲気を約１０6Ｐａ以上の不活性ガス雰囲気とする。こうして、図１２に模式的な一部断面図を示すように、開口部８４内にボイドが残ることなく、金属配線材料層８５で埋め込まれた接続孔（ビアホール）を形成することができた。
【０１５５】
従来の技術では、高圧リフロー工程の際、層間絶縁膜８３からの脱ガスの影響によって開口部８４内を確実に金属配線材料層８５で埋め込むことが困難であり、接続孔（ビアホール）にはボイドが形成されてしまうといった問題が生じていた。然るに、実施の形態７のスパッタ装置７０を用いた実施の形態７のスパッタ処理方法においては、ソフトエッチング処理時に層間絶縁膜８３中の水分除去を十分に行うことができるので、埋め込み不良のない接続孔を得ることができる。
【０１５６】
（実施の形態８）
実施の形態８も、実施の形態２の変形であり、本発明の複合材料及びその製造方法、本発明の第１の態様に係る基体処理装置及びその作製方法、基体載置ステージ及びその作製方法、並びに、本発明の第１の態様に係る基体処理方法（但し、スパッタ処理）に関する。
【０１５７】
即ち、実施の形態８における母材は、実施の形態２と同様に、窒化アルミニウムから成るセラミックス部材の組織中に、アルミニウムから成るアルミニウム系材料が充填された母材と、この母材の表面に設けられたＡｌ2Ｏ3から成るセラミックス層とから構成されている。あるいは又、基体を処理するための処理装置の一部を構成する複合材料は、窒化アルミニウムから成るセラミックス部材の組織中に、アルミニウムから成るアルミニウム系材料が充填された母材と、この母材の表面に設けられたＡｌ2Ｏ3から成るセラミックス層とから構成されている。更には、実施の形態８の基体を処理するための基体処理装置の一部は、窒化アルミニウムから成るセラミックス部材の組織中に、アルミニウムから成るアルミニウム系材料が充填された母材と、この母材の表面に設けられたＡｌ2Ｏ3から成るセラミックス層とから成る複合材料から構成されている。ここで、実施の形態８の基体処理装置においては、実施の形態２と異なり、基体に対してスパッタ処理が行われる。尚、複合材料によって構成される基体処理装置の一部は、実施の形態２と同様の構造を有する、静電チャック機能を有し、且つ、温度制御手段を備えた基体載置ステージ（より具体的にはウエハステージ）である。
【０１５８】
実施の形態８における複合材料及びその製造方法、本発明の第１の態様に係る基体処理装置及びその作製方法、基体載置ステージ及びその作製方法は、実施の形態２と同様とすることができるので、詳細な説明は省略する。尚、母材を構成するアルミニウム系材料の組成をアルミニウムとする代わりに、アルミニウム及びケイ素（例えば、Ａｌ８０体積％−Ｓｉ２０体積％）とすることができる。アルミニウム系材料の組成をアルミニウム及びケイ素とすることによって、母材の線膨張率をα1を制御することが可能となり、一層セラミックス層の線膨張率α2との差を小さくすることが可能となる。また、セラミックス層をＡｌ2Ｏ3から構成する代わりに、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）から構成してもよい。
【０１５９】
複合材料によって構成される基体処理装置の一部であるこのような基体載置ステージ１０Ａを備えた、本発明の第１の態様に係る基体処理装置である実施の形態８のスパッタ装置は、配管１５及びこれに関連する設備を除き、図１０に概念図を示した実施の形態７にて説明したＣＶＤ装置と実質的に同様とすることができるので、詳細な説明は省略する。また、実施の形態８における基体処理装置を用いた本発明の第１の態様に係る基体処理方法（ソフトエッチング処理を含むスパッタ処理）も、実質的には、実施の形態７にて説明した基体処理方法と同様とすることができるので、詳細な説明は省略する。尚、基体載置ステージ１０Ａの温度制御は、蛍光ファイバ温度計３６で検知された温度を制御装置（ＰＩＤコントローラ）３８で検出し、ヒータ１４Ａへの供給電力を制御することによって行うことができる。
【０１６０】
（実施の形態９）
実施の形態９は、実施の形態３の変形であり、本発明の複合材料及びその製造方法、本発明の第１の態様に係る基体処理装置及びその作製方法、基体載置ステージ及びその作製方法、並びに、本発明の第１の態様に係る基体処理方法（但し、スパッタ処理）に関する。
【０１６１】
即ち、実施の形態９における母材は、実施の形態３と同様に、炭化ケイ素から成るセラミックス部材の組織中に、アルミニウムから成るアルミニウム系材料が充填された母材と、この母材の表面に設けられたＡｌ2Ｏ3から成るセラミックス層とから構成されている。あるいは又、基体を処理するための処理装置の一部を構成する複合材料は、炭化ケイ素から成るセラミックス部材の組織中に、アルミニウムから成るアルミニウム系材料が充填された母材と、この母材の表面に設けられたＡｌ2Ｏ3から成るセラミックス層とから構成されている。更には、実施の形態９の基体を処理するための基体処理装置の一部は、炭化ケイ素から成るセラミックス部材の組織中に、アルミニウムから成るアルミニウム系材料が充填された母材と、この母材の表面に設けられたＡｌ2Ｏ3から成るセラミックス層とから成る複合材料から構成されている。ここで、実施の形態９の基体処理装置においては、実施の形態３と異なり、基体に対してスパッタ処理が行われる。尚、複合材料によって構成される基体処理装置の一部は、実施の形態３と同様の構造を有する、静電チャック機能を有し、且つ、温度制御手段を備えた基体載置ステージ（より具体的にはウエハステージ）である。
【０１６２】
実施の形態９における複合材料及びその製造方法、本発明の第１の態様に係る基体処理装置及びその作製方法、基体載置ステージ及びその作製方法は、実施の形態３と同様とすることができるので、詳細な説明は省略する。尚、母材を構成するアルミニウム系材料の組成をアルミニウムとする代わりに、アルミニウム及びケイ素とすることができる。アルミニウム系材料の組成をアルミニウム及びケイ素（例えば、Ａｌ８０体積％−Ｓｉ２０体積％）とすることによって、母材の線膨張率をα1を制御することが可能となり、一層セラミックス層の線膨張率α2との差を小さくすることが可能となる。また、セラミックス層をＡｌ2Ｏ3から構成する代わりに、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）から構成してもよい。
【０１６３】
複合材料によって構成される基体処理装置の一部であるこのような基体載置ステージ１０Ｂを備えた、本発明の第１の態様に係る基体処理装置である実施の形態９のスパッタ装置は、配管１５及びこれに関連する設備を除き、図１０に概念図を示した実施の形態７にて説明したＣＶＤ装置と実質的に同様とすることができるので、詳細な説明は省略する。また、実施の形態９における基体処理装置を用いた本発明の第１の態様に係る基体処理方法（ソフトエッチング処理を含むスパッタ処理）も、実質的には、実施の形態７にて説明した基体処理方法と同様とすることができるので、詳細な説明は省略する。尚、基体載置ステージ１０Ｂの温度制御は、蛍光ファイバ温度計３６で検知された温度を制御装置（ＰＩＤコントローラ）３８で検出し、ヒータ１４Ａへの供給電力を制御することによって行うことができる。
【０１６４】
（実施の形態１０）
実施の形態１０は、本発明の複合材料及びその製造方法、本発明の第２の態様に係る基体処理装置及びその作製方法、基体載置ステージ及びその作製方法、並びに、本発明の第２の態様に係る基体処理方法（プラズマエッチング処理及びプラズマＣＶＤ処理）に関する。
【０１６５】
即ち、実施の形態１０における母材は、実施の形態１と同様に、コージエライトセラミックスから成るセラミックス部材の組織中に、アルミニウム及びケイ素から成るアルミニウム系材料が充填された母材と、この母材の表面に設けられたＡｌ2Ｏ3から成るセラミックス層とから構成されている。あるいは又、基体を処理するための処理装置の一部を構成する複合材料は、コージエライトセラミックスから成るセラミックス部材の組織中に、アルミニウム及びケイ素から成るアルミニウム系材料が充填された母材と、この母材の表面に設けられたＡｌ2Ｏ3から成るセラミックス層とから構成されている。更には、実施の形態１０の基体を処理するための基体処理装置の一部は、コージエライトセラミックスから成るセラミックス部材の組織中に、アルミニウム及びケイ素から成るアルミニウム系材料が充填された母材と、この母材の表面に設けられたＡｌ2Ｏ3から成るセラミックス層とから成る複合材料から構成されている。ここで、実施の形態１０の基体処理装置においては、基体に対してプラズマＣＶＤ処理が行われる。尚、複合材料によって構成される基体処理装置の一部は、実施の形態１０においては基体処理装置の側壁である。母材の形状は中空円筒形である。
【０１６６】
複合材料によって基体処理装置の一部（側壁）が構成された、本発明の第２の態様に係る基体処理装置である実施の形態１０の基体処理装置（ドライエッチング装置２０Ｃであり、以下、単にエッチング装置２０Ｃと略称する）の概念図を図１３に示す。また、側壁の模式的な断面図を図１４の（Ａ）に示す。
【０１６７】
図１３に示すこのエッチング装置２０ＣはＩＣＰ型のドライエッチング装置であり、図１４の（Ａ）に示すように、チャンバー２１の側壁２１Ａが複合材料１１１から構成されている。そして、ＲＦアンテナ２３は、チャンバー２１の天板１２１（石英製である）の上にループ状に設置されており、マッチングネットワーク２９を介して電源３０に接続されている。
【０１６８】
実施の形態１０においては、実施の形態１と同様に、母材１１２を構成するセラミックス部材の組成をコージエライトセラミックスとした。また、母材１１２を構成するアルミニウム系材料の組成はアルミニウム（Ａｌ）及びケイ素（Ｓｉ）である。実施の形態１０においては、アルミニウム系材料を基準として、アルミニウム系材料にはケイ素が２０体積％含まれている。尚、セラミックス部材は、コージエライトセラミックス粉末とコージエライトセラミックス繊維との混合物の焼成体であり、この焼成体におけるコージエライトセラミックス繊維の割合を３体積％とした。ここで、コージエライトセラミックス粉末の平均粒径は１０μｍであり、コージエライトセラミックス繊維の平均直径は５μｍであり、平均長さは１ｍｍである。セラミックス部材の空孔率は約５０％であり、空孔径は約１乃至２μｍである。従って、コージエライトセラミックス／アルミニウム系材料の容積比は約１／１である。このような構成の母材１１２の線膨張率は、１００〜３００゜Ｃにおける平均値で、約１０．６×１０-6／Ｋである。即ち、α1＝１０．６である。また、コージエライトセラミックス／アルミニウム系材料の容積比が約１／１であるが故に、母材１１２は、純粋なセラミックスの電気伝導度や熱伝導度よりも金属に近づいた値を有する。従って、このような母材１１２から作製された側壁２１Ａは、セラミックスのみから作製された側壁よりも高い熱伝導性を有する。
【０１６９】
セラミックス層１１３を構成する材料を、ＴｉＯ2が約２．５重量％添加されたＡｌ2Ｏ3とした。厚さ約０．２ｍｍのセラミックス層１１３は、溶射法にて母材１１２の表面に形成されている。このような組成のセラミックス層１１３の線膨張率は、１００〜３００゜Ｃにおける平均値で、約９×１０-6／Ｋである。即ち、α2は約９であり、セラミックス層１１３の線膨張率α2は（α1−３）≦α2≦（α1＋３）を満足している。尚、Ａｌ2Ｏ3それ自体の線膨張率は約８×１０-6／Ｋである。
【０１７０】
側壁２１Ａの内部には、公知のシーズヒータから成るヒータ１１４が配設されている。ヒータ１１４は、ヒータ本体（図示せず）と、ヒータ本体の外側に配設されそしてヒータ本体を保護する鞘管（図示せず）から構成されている。そして、ヒータ１１４は、図示しない配線を介して電源に接続されている。ヒータ１１４の熱膨張は、側壁２１Ａに影響を与える。従って、セラミックス層１１３や母材１１２の線膨張率に近い値を有する材料を用いることが好ましい。具体的には、チタンやステンレススチール等、線膨張率が９×１０-6／Ｋ〜１２×１０-6／Ｋの材料から作製された鞘管を用いることが好ましい。即ち、ヒータ１１４を構成する材料（母材１１２と接する鞘管の材料）の線膨張率αH［単位：１０-6／Ｋ］は、（α1−３）≦αH≦（α1＋３）を満足することが好ましい。尚、ヒータ１１４の本体の線膨張率は、側壁２１Ａに影響を与えることがないので、特に制限されない。場合によっては、ヒータ１１４を配設すると同時に、実施の形態１にて説明した配管１５を側壁２１Ａの内部に配設してもよいし、ヒータ１１４を配設する代わりに、実施の形態１にて説明した配管１５を側壁２１Ａの内部に配設してもよい。
【０１７１】
複合材料１１１によって構成される基体処理装置の一部である実施の形態１０における側壁２１Ａの作製方法を例にとり、以下、説明する。複合材料１１１は、（Ａ）セラミックス部材の組織中にアルミニウム系材料を充填し、以て、セラミックス部材の組織中にアルミニウム系材料が充填された母材を作製する工程と、（Ｂ）母材の表面にセラミックス層を設ける工程から作製される。実施の形態１０においては、この工程（Ａ）は、容器（鋳型）の中に多孔質のコージエライトセラミックスを組成としたセラミックス部材を配し、容器（鋳型）内に溶融したアルミニウムとケイ素とを組成としたアルミニウム系材料を流し込み、高圧鋳造法にてセラミックス部材中にアルミニウム系材料を充填する工程から成る。
【０１７２】
実施の形態１０においても、セラミックス部材である多孔質のコージエライトセラミックスとして、コージエライトセラミックス粉体とコージエライトセラミックス繊維とを焼結して得られる焼結体である多孔質の環状のファイバーボードを用いた。尚、ファイバーボードは、実施の形態１と同様のものを使用した。側壁２１Ａを作製するには、先ず、所定の形状（環状）に成形された複数のファイバーボードを用意する。尚、ファイバーボードには、必要に応じて各種の配管等を取り付けるためのフランジや孔部を設けておく。また、ヒータ１１４を配設するための溝を設けておく。そして、これらの環状のファイバーボードを容器（鋳型）内に積み上げる。尚、環状のファイバーボードと環状のファイバーボードとの間には、必要に応じてヒータ１１４を配置する。そして、ファイバーボードを約８００゜Ｃに予備加熱しておき、続いて、容器（鋳型）内に約８００゜Ｃに加熱して溶融状態としたアルミニウム系材料（Ａｌ８０体積％−Ｓｉ２０体積％）を流し込む。そして、容器（鋳型）内に約１トン／ｃｍ2の高圧を加える高圧鋳造法を実行する。その結果、多孔質のファイバーボードには、即ち、セラミックス部材の組織中には、アルミニウム系材料が充填される。そして、アルミニウム系材料を冷却・固化することによって、母材１１２が作製される。
【０１７３】
次いで、中空円筒形の母材１１２の内面を研磨する。その後、この研磨面に、Ａｌ2Ｏ3にＴｉＯ2を約２．５重量％混合した粒径が約１０μｍの混合粉末を真空溶射法によって溶融状態で吹き付け、固化させる。これによって、厚さ約０．２ｍｍのセラミックス層１１３を溶射法にて形成することができる。尚、セラミックス層１１３の形成の前に、溶射下地層として例えばアルミニウムを約５重量％含んだニッケル（Ｎｉ−５重量％Ａｌ）を溶射しておき、この溶射下地層上にセラミックス層１１３を溶射法にて形成してもよい。
【０１７４】
尚、図１４の（Ｂ）の模式的な断面図に示すように、セラミックス層を溶射法でなくロウ付け法によって母材１１２の表面に設けてもよい。この場合には、焼結法にて作製されたＡｌ2Ｏ3製セラミックス環状部材から成るセラミックス層１１６を、例えば、約６００゜Ｃの温度にてＡｌ−Ｍｇ−Ｇｅ系のロウ材１１７を用いたロウ付け法にて母材１１２の表面に取り付ければよい。
【０１７５】
このようにして得られた側壁２１Ａにあっては、多孔質のコージエライトセラミックス・ファイバーボードにＡｌ８０体積％−Ｓｉ２０体積％のアルミニウム系材料を充填して得られた材料で母材１１２が構成されており、母材１１２の線膨張率はセラミックス層１１３の線膨張率に近い値となっている。従って、側壁２１Ａの加熱・冷却による母材１１２とセラミックス層１１３の伸縮の度合いは殆ど同じである。それ故、これらの材料間の線膨張率の差に起因して、高温加熱時や高温から常温に側壁２１Ａを戻したときにセラミックス層１１３に割れ等の損傷が発生することを確実に回避することができる。また、複合材料１１１は優れた熱伝導性を有するので、ヒータ１１４によって側壁２１Ａを効率よく加熱することができる。
【０１７６】
尚、実施の形態４にて説明した基体処理装置であるプラズマＣＶＤ装置（図８参照）において、側壁６１Ａを、アルミニウム製ブロックから作製する代わりに、複合材料１１１にて作製すれば、係る基体処理装置を用いて本発明の第２の態様に係る基体処理方法（プラズマＣＶＤ処理）を実行することができる。
【０１７７】
実施の形態１０においては、ヒータ１１４によって側壁２１Ａを３５０゜Ｃまで加熱した状態で、しかも、実施の形態１にて説明した基体載置ステージ１０上にシリコン半導体基板４０を保持・固定した状態で、実施の形態１と同様の条件でＣｕ膜等のエッチング処理を行ったが、セラミックス層１１３に割れ等の損傷が発生することはなかった。また、側壁２１Ａを３５０゜Ｃまで加熱したので、側壁２１Ａの表面にプリカーサーが堆積することを防止できた。尚、一般的には、側壁２１Ａの温度は基体の温度以上とすることが、側壁２１Ａの表面にプリカーサー等が堆積することを防止する上で望ましい。
【０１７８】
あるいは又、実施の形態１０においては、ヒータ１１４によって側壁２１Ａを４００゜Ｃまで加熱した状態で、しかも、実施の形態１にて説明した基体載置ステージ１０上にシリコン半導体基板４０を保持・固定した状態で、実施の形態４と同様の条件でＣＶＤ処理を行ったが、セラミックス層１１３に割れ等の損傷が発生することはなかった。また、側壁２１Ａを４００゜Ｃまで加熱したので、側壁２１Ａの表面に堆積物が堆積することを防止できた。
【０１７９】
尚、実施の形態１０においては、実施の形態１にて説明した基体載置ステージ１０を備えた基体処理装置を使用したが、場合によっては、従来の基体載置ステージ、あるいは実施の形態２や実施の形態３にて説明した基体載置ステージ１０Ａ，１０Ｂを備えた基体処理装置の側壁や天板を本発明の複合材料から構成してもよい。
【０１８０】
（実施の形態１１）
実施の形態１１は実施の形態１０の変形である。実施の形態１１が実施の形態１０と相違する点は、複合材料における母材を構成するセラミックス部材の組成を窒化アルミニウムとし、母材を構成するアルミニウム系材料の組成をアルミニウムとした点にある。
【０１８１】
複合材料１１１Ａによって構成される基体処理装置の一部である実施の形態１１における側壁２１Ａの模式的な断面図を、図１５の（Ａ）に示す。この側壁２１Ａも複合材料１１１Ａから構成されている。この複合材料１１１Ａは、セラミックス部材の組織中にアルミニウム系材料が充填された母材１１２Ａと、この母材１１２Ａの表面に設けられたセラミックス層１１３Ａとから成る。母材１１２Ａの形状は中空円筒形である。また、実施の形態１０と異なり、母材１１２Ａの外面には、ＰＢＮヒータから成るヒータ１１４Ａが取り付けられている。これによって、母材１１２Ａを常温から約４００゜Ｃまでの範囲内で温度制御することが可能となる。
【０１８２】
実施の形態１１においては、母材１１２Ａを構成するセラミックス部材の組成を窒化アルミニウム（ＡｌＮ）とした。また、母材を構成するアルミニウム系材料の組成をアルミニウム（Ａｌ）とした。（α1−３）≦α2≦（α1＋３）を満足するように窒化アルミニウムとアルミニウムとの容積比は決定されており、具体的には、窒化アルミニウム／アルミニウムの容積比は７０／３０である。尚、母材１１２Ａの線膨張率は、１００〜３００゜Ｃにおける平均値で、８．７×１０-6／Ｋである。即ち、α1＝８．７である。セラミックス層１１３Ａを構成する材料を、ＴｉＯ2が約１．５重量％添加されたＡｌ2Ｏ3とした。セラミックス層１１３Ａは、溶射法にて母材１１２Ａの表面に形成されている。Ａｌ2Ｏ3の線膨張率は約８×１０-6／Ｋであるが、Ａｌ2Ｏ3にＴｉＯ2を添加することによって、その線膨張率は、１００〜３００゜Ｃにおける平均値で、約８×１０-6／Ｋ〜９×１０-6／Ｋ（α2＝約８〜９）となり、母材１１２Ａの線膨張率α1とほぼ同じ値となる。これによって、母材１１２Ａの高温加熱などによる温度変化によって、セラミックス層１１３Ａに割れ等の損傷が発生することを効果的に防止し得る。
【０１８３】
複合材料１１１Ａによって構成される基体処理装置の一部である側壁２１Ａの作製方法を例にとり、以下、説明する。複合材料１１１Ａは、基本的には、実施の形態１０と同様に、（Ａ）セラミックス部材の組織中にアルミニウム系材料を充填し、以て、セラミックス部材の組織中にアルミニウム系材料が充填された母材を作製する工程と、（Ｂ）母材の表面にセラミックス層を設ける工程から作製される。実施の形態１１においては、この工程（Ａ）は、非加圧金属浸透法に基づき、窒化アルミニウム粒子から成形されたセラミックス部材に溶融したアルミニウムを組成としたアルミニウム系材料を非加圧状態にて浸透させる工程から成る。
【０１８４】
具体的には、平均粒径１０μｍのＡｌＮ粒子を泥漿成形法にて成形した後、約８００゜Ｃの温度で焼成を行うことによって、ＡｌＮ粒子を成形したプリフォームであるセラミックス部材を作製する。尚、セラミックス部材には、必要に応じて各種の配管等を取り付けるためのフランジや孔部を設けておく。そして、この中空円筒形のセラミックス部材を約８００゜Ｃに予備加熱しておき、約８００゜Ｃに加熱して溶融したアルミニウムを非加圧でセラミックス部材に浸透させる。これによって、ＡｌＮ７０体積％−Ａｌ３０体積％の構成の母材１１２Ａを作製することができる。次いで、母材１１２Ａを成形加工して、例えば中空円筒形の側壁２１Ａの形状とする。次いで、このようにして得られた母材１１２Ａの内面を研磨する。その後、この研磨面に、Ａｌ2Ｏ3にＴｉＯ2を約１．５重量％混合した粒径が約１０μｍの混合粉末を真空溶射法によって溶融状態で吹き付け、固化させる。これによって、厚さ約０．２ｍｍのセラミックス層１１３Ａを形成することができる。その後、母材１１２Ａの外面にＰＢＮヒータから成るヒータ１１４Ａを取り付け、側壁２１Ａを得る。尚、セラミックス層１１３Ａの形成の前に、溶射下地層として例えばアルミニウムを約５重量％含んだニッケル（Ｎｉ−５重量％Ａｌ）を溶射しておき、この溶射下地層上にセラミックス層１１３Ａを溶射法にて形成してもよい。
【０１８５】
このようにして作製された側壁２１Ａにあっては、セラミックス層１１３Ａの線膨張率α2が母材１１２Ａの線膨張率α1とほぼ同じ値となっている。それ故、母材１１２Ａの高温加熱などによる温度変化によっても、セラミックス層１１３Ａに割れ等の損傷は発生しない。また、実施の形態１１の複合材料の製造方法、基体処理装置の作製方法、基体載置ステージの作製方法にあっては、窒化アルミニウムとアルミニウムとの容積比を調整することによって、更には、必要に応じて、Ａｌ2Ｏ3から成るセラミックス層１１３ＡにおけるＴｉＯ2の添加率を調整することによって、母材１１２Ａの線膨張率α1とセラミックス層１１３Ａの線膨張率α2を、（α1−３）≦α2≦（α1＋３）を満足する関係とすることで、側壁２１Ａの温度変化に起因するセラミックス層１１３Ａの割れ等の損傷発生を効果的に防止することができる。
【０１８６】
尚、図１５の（Ｂ）の模式的な断面図に示すように、セラミックス層を溶射法でなくロウ付け法によって母材１１２Ａの表面に設けてもよい。この場合には、焼結法にて作製されたＡｌ2Ｏ3製セラミックス環状部材から成るセラミックス層１１６Ａを、例えば、約６００゜Ｃの温度にてＡｌ−Ｍｇ−Ｇｅ系のロウ材１１７Ａを用いたロウ付け法にて母材の表面に取り付ければよい。
【０１８７】
複合材料１１１Ａによって構成される基体処理装置の一部である側壁２１Ａを備えた、本発明の第２の態様に係る基体処理装置である実施の形態１１のドライエッチング装置は、配管１５及びこれに関連する設備を除き、図１３に概念図を示した実施の形態１０にて説明したドライエッチング装置と実質的に同様とすることができるので、詳細な説明は省略する。
【０１８８】
尚、実施の形態４にて説明した基体処理装置であるプラズマＣＶＤ装置（図８参照）において、側壁６１Ａを、アルミニウム製ブロックから作製する代わりに、複合材料１１１Ａにて作製すれば、係る基体処理装置を用いて本発明の第２の態様に係る基体処理方法（プラズマＣＶＤ処理）を実行することができる。
【０１８９】
実施の形態１１においては、ヒータ１１４Ａによって側壁２１Ａを４００゜Ｃまで加熱した状態で、しかも、実施の形態２にて説明した基体載置ステージ１０Ａ上にシリコン半導体基板４０を保持・固定した状態で、実施の形態１と同様の条件でＣｕ膜等のエッチング処理を行ったが、セラミックス層１１３Ａに割れ等の損傷が発生することはなかった。また、側壁２１Ａを４００゜Ｃまで加熱したので、側壁２１Ａの表面にプリカーサーが堆積することを防止できた。
【０１９０】
あるいは又、実施の形態１１においては、ヒータ１１４Ａによって側壁２１Ａを５００゜Ｃまで加熱した状態で、しかも、実施の形態２にて説明した基体載置ステージ１０Ａ上にシリコン半導体基板４０を保持・固定した状態で、実施の形態４と同様の条件でＣＶＤ処理を行ったが、セラミックス層１１３Ａに割れ等の損傷が発生することはなかった。また、側壁２１Ａを５００゜Ｃまで加熱したので、側壁２１Ａの表面に堆積物が堆積することを防止できた。
【０１９１】
尚、実施の形態１１においては、実施の形態２にて説明した基体載置ステージ１０を備えた基体処理装置を使用したが、場合によっては、従来の基体載置ステージ、あるいは実施の形態１や実施の形態３にて説明した基体載置ステージ１０，１０Ｂを備えた基体処理装置の側壁や天板を本発明の複合材料から構成してもよい。また、母材を構成するアルミニウム系材料の組成をアルミニウムとする代わりに、アルミニウム及びケイ素とすることができる。アルミニウム系材料の組成をアルミニウム及びケイ素（例えば、Ａｌ８０体積％−Ｓｉ２０体積％）とすることによって、母材の線膨張率をα1を制御することが可能となり、一層セラミックス層の線膨張率α2との差を小さくすることが可能となる。また、セラミックス層をＡｌ2Ｏ3から構成する代わりに、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）から構成してもよい。
【０１９２】
（実施の形態１２）
実施の形態１２も実施の形態１０の変形である。実施の形態１２が実施の形態１０と相違する点は、複合材料における母材を構成するセラミックス部材の組成を炭化ケイ素とし、母材を構成するアルミニウム系材料の組成をアルミニウムとした点にある。
【０１９３】
複合材料によって構成される基体処理装置の一部である実施の形態１２における側壁の模式的な断面図は、図１５の（Ａ）あるいは図１５の（Ｂ）に示したと同様の構造を有する。
【０１９４】
実施の形態１２においては、母材１１２Ａを構成するセラミックス部材の組成を炭化ケイ素（ＳｉＣ）とした。また、母材を構成するアルミニウム系材料の組成をアルミニウム（Ａｌ）とした。（α1−３）≦α2≦（α1＋３）を満足するように炭化ケイ素とアルミニウムとの容積比は決定されており、具体的には、炭化ケイ素／アルミニウムの容積比は７０／３０である。尚、母材１１２Ａの線膨張率は、１００〜３００゜Ｃにおける平均値で、６．２×１０-6／Ｋである。即ち、α1＝６．２である。セラミックス層１１３Ａを構成する材料をＡｌ2Ｏ3とした。セラミックス層１１３Ａは、溶射法にて母材１１２Ａの表面に形成されている。Ａｌ2Ｏ3の線膨張率は、１００〜３００゜Ｃにおける平均値で、約８×１０-6／Ｋ（α2＝約８）である。従って、母材１１２Ａの線膨張率α1に近い値であり、母材１１２Ａの高温加熱などによる温度変化によって、セラミックス層１１３Ａに割れ等の損傷が発生することを効果的に防止し得る。
【０１９５】
複合材料１１１Ａによって構成される基体処理装置の一部である側壁２１Ａの作製方法は、実施の形態１０にて説明した高圧鋳造法あるいは実施の形態１１にて説明した非加圧金属浸透法に基づき作製することができるので、詳細な説明は省略する。尚、平均粒径１５μｍのＳｉＣ粒子と平均粒径６０μｍのＳｉＣ粒子とを容積比で１：４にて混合したものを泥漿成形法にて成形した後、約８００゜Ｃの温度で焼成を行うことによって、ＳｉＣ粒子を成形したプリフォームであるセラミックス部材を作製する。尚、セラミックス部材には、必要に応じて各種の配管等を取り付けるためのフランジや孔部を設けておく。そして、この中空円筒形のセラミックス部材を約８００゜Ｃに予備加熱しておき、約８００゜Ｃに加熱して溶融したアルミニウムをセラミックス部材に浸透させる。これによって、ＳｉＣ７０体積％−Ａｌ３０体積％の構成の母材１１２Ａを作製することができる。あるいは又、所定の形状に成形されたＳｉＣから成るプリフォームを用意し、このプリフォームから成るセラミックス部材を約８００゜Ｃに予備加熱し、続いて、容器（鋳型）内に約８００゜Ｃに加熱して溶融状態としたアルミニウムを流し込み、容器（鋳型）内に約１トン／ｃｍ2の高圧を加える高圧鋳造法を実行することによって、側壁２１Ａを作製することもできる。
【０１９６】
尚、母材を構成するアルミニウム系材料の組成をアルミニウムとしたが、その代わりに、母材を構成するアルミニウム系材料の組成をアルミニウム及びケイ素（例えば、Ａｌ８０体積％−Ｓｉ２０体積％）とすることができる。アルミニウム系材料の組成をアルミニウム及びケイ素とすることによって、母材の線膨張率をα1を制御することが可能となり、一層セラミックス層の線膨張率α2との差を小さくすることが可能となる。また、セラミックス層をＡｌ2Ｏ3から構成する代わりに、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）から構成してもよい。
【０１９７】
（実施の形態１３）
実施の形態１３は、本発明の複合材料及びその製造方法、本発明の第３の態様に係る基体処理装置及びその作製方法、基体載置ステージ及びその作製方法、並びに、本発明の第３の態様に係る基体処理方法（プラズマエッチング処理）に関する。
【０１９８】
即ち、実施の形態１３における母材は、実施の形態１と同様に、コージエライトセラミックスから成るセラミックス部材の組織中に、アルミニウム及びケイ素から成るアルミニウム系材料が充填された母材と、この母材の表面に設けられたＡｌ2Ｏ3から成るセラミックス層とから構成されている。あるいは又、基体を処理するための処理装置の一部を構成する複合材料は、コージエライトセラミックスから成るセラミックス部材の組織中に、アルミニウム及びケイ素から成るアルミニウム系材料が充填された母材と、この母材の表面に設けられたＡｌ2Ｏ3から成るセラミックス層とから構成されている。更には、実施の形態１３の基体を処理するための基体処理装置の一部は、コージエライトセラミックスから成るセラミックス部材の組織中に、アルミニウム及びケイ素から成るアルミニウム系材料が充填された母材と、この母材の表面に設けられたＡｌ2Ｏ3から成るセラミックス層とから成る複合材料から構成されている。ここで、実施の形態１３の基体処理装置においては、基体に対してプラズマエッチング処理が行われる。尚、複合材料によって構成される基体処理装置の一部は、基体処理装置内に配設された平行平板の上部対向電極である。
【０１９９】
複合材料によって基体処理装置の一部（平行平板の上部対向電極）が構成された、本発明の第３の態様に係る基体処理装置である実施の形態１３の基体処理装置（ドライエッチング装置２０Ｄであり、以下、単にエッチング装置２０Ｄと略称する）の概念図を図１６に示す。また、上部対向電極の模式的な断面図を図１７の（Ａ）に示す。
【０２００】
このエッチング装置２０Ｄにおいては、下部電極に相当する基体載置ステージ１０と対向して、チャンバー２１内の上方に平行平板の上部対向電極９０が配置されている。この上部対向電極９０は、ＲＦ電源９１に接続されている。尚、チャンバー２１の側壁２１Ａ及び天板２１Ｂは、実施の形態１０〜実施の形態１２と同様に、複合材料１１１，１１１Ａから構成されていることが好ましい。尚、場合によっては、基体載置ステージとして、実施の形態１〜実施の形態３にて説明した基体載置ステージ１０，１０Ａ，１０Ｂを用いてもよいし、従来の基体載置ステージ（ウエハステージ）を用いてもよい。
【０２０１】
実施の形態１３においては、実施の形態１と同様に、母材２１２を構成するセラミックス部材の組成をコージエライトセラミックスとした。また、母材を構成するアルミニウム系材料の組成はアルミニウム（Ａｌ）及びケイ素（Ｓｉ）である。実施の形態１３においては、アルミニウム系材料を基準として、アルミニウム系材料にはケイ素が２０体積％含まれている。尚、セラミックス部材は、コージエライトセラミックス粉末とコージエライトセラミックス繊維との混合物の焼成体であり、この焼成体におけるコージエライトセラミックス繊維の割合を５体積％とした。ここで、コージエライトセラミックス粉末の平均粒径は１０μｍであり、コージエライトセラミックス繊維の平均直径は３μｍであり、平均長さは１ｍｍである。セラミックス部材の空孔率は約５０％であり、空孔径は約１乃至２μｍである。従って、コージエライトセラミックス／アルミニウム系材料の容積比は約１／１である。このような構成の母材２１２の線膨張率は、１００〜３００゜Ｃにおける平均値で、約１０．６×１０-6／Ｋである。即ち、α1＝１０．６である。また、コージエライトセラミックス／アルミニウム系材料の容積比が約１／１であるが故に、母材２１２は、純粋なセラミックスの電気伝導度や熱伝導度よりも金属に近づいた値を有する。従って、このような母材２１２から作製された上部対向電極９０には、高周波も問題なく印加することができる。
【０２０２】
セラミックス層２１３を構成する材料を、ＴｉＯ2が約２．５重量％添加されたＡｌ2Ｏ3とした。厚さ約０．２ｍｍのセラミックス層２１３は、溶射法にて母材２１２の表面に形成されている。このような組成のセラミックス層２１３の線膨張率は、１００〜３００゜Ｃにおける平均値で、約９×１０-6／Ｋである。従って、α2は約９であり、セラミックス層２１３の線膨張率α2は（α1−３）≦α2≦（α1＋３）を満足している。尚、Ａｌ2Ｏ3それ自体の線膨張率は約８×１０-6／Ｋである。
【０２０３】
上部対向電極９０の内部には、公知のシーズヒータから成るヒータ２１４が配設されている。ヒータ２１４は、ヒータ本体（図示せず）と、ヒータ本体の外側に配設されそしてヒータ本体を保護する鞘管（図示せず）から構成されている。そして、ヒータ２１４は、図示しない配線を介して電源９２に接続されている。ヒータ２１４の熱膨張は、上部対向電極９０に影響を与える。従って、セラミックス層２１３や母材２１２の線膨張率に近い値を有する材料を用いることが好ましい。具体的には、チタンやステンレススチール等、線膨張率が９×１０-6／Ｋ〜１２×１０-6／Ｋの材料から作製された鞘管を用いることが好ましい。即ち、ヒータ２１４を構成する材料（母材２１２と接する鞘管の材料）の線膨張率αH［単位：１０-6／Ｋ］は、（α1−３）≦αH≦（α1＋３）を満足することが好ましい。尚、ヒータ２１４の本体の線膨張率は、上部対向電極９０に影響を与えることがないので、特に制限されない。
【０２０４】
複合材料によって構成される基体処理装置の一部である実施の形態１３における上部対向電極９０の作製方法を、以下、説明する。複合材料２１１は、（Ａ）セラミックス部材の組織中にアルミニウム系材料を充填し、以て、セラミックス部材の組織中にアルミニウム系材料が充填された母材を作製する工程と、（Ｂ）母材の表面にセラミックス層を設ける工程から作製される。実施の形態１３においては、この工程（Ａ）は、容器（鋳型）の中に多孔質のコージエライトセラミックスを組成としたセラミックス部材を配し、容器（鋳型）内に溶融したアルミニウムとケイ素とを組成としたアルミニウム系材料を流し込み、高圧鋳造法にてセラミックス部材中にアルミニウム系材料を充填する工程から成る。
【０２０５】
実施の形態１３においても、セラミックス部材である多孔質のコージエライトセラミックスとして、コージエライトセラミックス粉体とコージエライトセラミックス繊維とを焼結して得られる焼結体である多孔質の環状のファイバーボードを用いた。尚、ファイバーボードは、実施の形態１と同様のものを使用した。上部対向電極９０を作製するには、先ず、所定の形状（直方形）に成形された第１のファイバーボードを用意する。この第１のファイバーボードには、ヒータ２１４を配設するための溝を加工しておく。また、第１のファイバーボードとは別の第２のファイバーボードを用意しておく。そして、容器（鋳型）の底部に第１のファイバーボードを配し、更に、第１のファイバーボードに設けられた溝内にヒータ２１４を配置する。次に、第１のファイバーボード上に第２のファイバーボードを乗せる。そして、ファイバーボードを約８００゜Ｃに予備加熱しておき、続いて、容器（鋳型）内に約８００゜Ｃに加熱して溶融状態としたアルミニウム系材料（Ａｌ８０体積％−Ｓｉ２０体積％）を流し込む。そして、容器（鋳型）内に約１トン／ｃｍ2の高圧を加える高圧鋳造法を実行する。その結果、多孔質のファイバーボードには、即ち、セラミックス部材の組織中には、アルミニウム系材料が充填される。そして、アルミニウム系材料を冷却・固化することによって、母材２１２が作製される。
【０２０６】
次いで、直方形の母材２１２の表面を研磨する。その後、この研磨面に、Ａｌ2Ｏ3にＴｉＯ2を約２．５重量％混合した粒径が約１０μｍの混合粉末を真空溶射法によって溶融状態で吹き付け、固化させる。これによって、厚さ約０．２ｍｍのセラミックス層２１３を溶射法にて形成することができる。尚、セラミックス層２１３の形成の前に、溶射下地層として例えばアルミニウムを約５重量％含んだニッケル（Ｎｉ−５重量％Ａｌ）を溶射しておき、この溶射下地層上にセラミックス層２１３を溶射法にて形成してもよい。
【０２０７】
尚、図１７の（Ｂ）の模式的な断面図に示すように、セラミックス層を溶射法でなくロウ付け法によって母材２１２の表面に設けてもよい。この場合には、焼結法にて作製されたＡｌ2Ｏ3製セラミックス板から成るセラミックス層２１６を、例えば、約６００゜Ｃの温度にてＡｌ−Ｍｇ−Ｇｅ系のロウ材２１７を用いたロウ付け法にて母材２１２の表面に取り付ければよい。
【０２０８】
このようにして得られた上部対向電極９０にあっては、多孔質のコージエライトセラミックス・ファイバーボードにＡｌ８０体積％−Ｓｉ２０体積％のアルミニウム系材料を充填して得られた材料で母材２１２が構成されており、母材２１２の線膨張率はセラミックス層２１３の線膨張率に近い値となっている。従って、上部対向電極９０の加熱・冷却による母材２１２とセラミックス層２１３の伸縮の度合いは殆ど同じである。それ故、これらの材料間の線膨張率の差に起因して、高温加熱時や高温から常温に上部対向電極９０を戻したときにセラミックス層２１３に割れ等の損傷が発生することを確実に回避することができる。また、複合材料２１１は優れた熱伝導性を有するので、ヒータ２１４によって上部対向電極９０を効率よく加熱することができる。
【０２０９】
実施の形態１３においては、シリコン半導体基板の上に形成されたＳｉＯ2から成る下地絶縁層に溝配線用の溝を形成した。下地絶縁層のドライエッチング条件を、以下の表６に例示する条件とした。ヒータ２１４及びヒータ１１４によって上部対向電極９０及び側壁２１Ａ、天板２１Ｂの温度を４００゜Ｃとした。
【０２１０】
【表６】
0004022954.tif 000002
【０２１１】
このようなエッチング処理によっても、上部対向電極９０及び側壁２１Ａ、天板２１Ｂを構成するセラミックス層１１３，２１３に割れ等の損傷が発生することはなかった。また、従来のエッチング装置においては、放電時に生成したフルオロカーボンポリマーのプリカーサーが、上部対向電極やチャンバーの側壁に堆積することに起因して、エッチング処理中にプラズマ中の炭素／フッ素比が変動してしまう。然るに、実施の形態１３においては、上部対向電極９０及び側壁２１Ａ、天板２１Ｂを高温に加熱・保持することができるので、プリカーサーが上部対向電極やチャンバーの側壁、天板に堆積することを効果的に防止することができる。その結果、エッチング処理中にプラズマ中の炭素／フッ素比が変動してしまうことを抑制することができ、高い精度で安定したドライエッチング処理を行うことができる。しかも、上部対向電極やチャンバーの側壁、天板にフルオロカーボンポリマーが殆ど堆積することがないので、エッチング処理の回数を重ねても、パーティクルレベルが悪化することもない。
【０２１２】
尚、上部対向電極は、実施の形態２において説明した複合材料の製造方法に基づき、母材を構成するセラミックス部材の組成が窒化アルミニウムであり、母材を構成するアルミニウム系材料の組成がアルミニウム又はアルミニウムとケイ素であり、セラミックス層を構成する材料がＡｌ2Ｏ3又はＡｌＮである複合材料から作製することもできる。
【０２１３】
あるいは又、上部対向電極は、実施の形態３において説明した複合材料の製造方法に基づき、母材を構成するセラミックス部材の組成が炭化ケイ素であり、母材を構成するアルミニウム系材料の組成がアルミニウム又はアルミニウムとケイ素であり、セラミックス層を構成する材料がＡｌ2Ｏ3又はＡｌＮである複合材料から作製することもできる。
【０２１４】
以上、本発明を、発明の実施の形態に基づき説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。発明の実施の形態１においては、母材中にヒータを埋設したが、セラミックス層が設けられた側とは反対側の母材の面にヒータを取り付けてもよい。また、発明の実施の形態２や発明の実施の形態３にて説明した母材中にヒータや配管を埋設してもよい。発明の実施の形態にて説明した、ドライエッチング装置、プラズマＣＶＤ装置、スパッタ装置の構造は例示であり、適宜設計変更することができる。また、発明の実施の形態にて説明した各種の加工条件も例示であり、適宜変更することができる。更には、複合材料の組成、コージエライトセラミックス・ファイバーボードの物性も例示であり、適宜変更することができる。
【０２１５】
各発明の実施の形態においては、専ら、母材とセラミックス層とから複合材料によって基体載置ステージ、基体処理装置の側壁あるいは上部対向電極を構成したが、このような構成に限定されるものではない。即ち、複合材料と金属材料あるいは金属化合物材料との組み合わせに基づき、基体載置ステージ、基体処理装置の側壁あるいは上部対向電極を作製することもできる。
【０２１６】
図１８及び図１９には、アルミニウム製の円盤状部材１８に複合材料１１Ｃをロウ付け法又はビス止めにて固定して作製された基体載置ステージ１０Ｃの模式的な断面図を示す。尚、ロウ材あるいはビスは図１８〜図２３には図示していない。図１８の（Ａ）あるいは図１９の（Ａ）においては、アルミニウム製の円盤状部材１８の内部に配管１５Ｃが配設されている。母材１２Ｃは円盤状部材１８の上面及び下面に固定されている。円盤状部材１８の上面に固定された複合材料１１Ｃの構造は、実施の形態１〜実施の形態３にて説明した複合材料１１，１１Ａ，１１Ｂと同様の構造を有する。図１８の（Ｂ）あるいは図１９の（Ｂ）においては、アルミニウム製の円盤状部材１８の下面の母材１２Ｃが省略されている。図１８の（Ｃ）あるいは図１９の（Ｃ）においては、アルミニウム製の円盤状部材１８の下面にＰＢＮヒータ１４Ｃが取り付けられている。そして、複合材料１１Ｃが円盤状部材１８の上面に固定されている。
【０２１７】
図２０〜図２２には、ステンレススチール製あるいはアルミニウム製の中空円筒部材１８Ａに複合材料１１１Ｂをロウ付け法又はビス止めにて固定して作製された基体処理装置の側壁の模式的な断面図を示す。図２０の（Ａ）あるいは（Ｂ）においては、中空円筒部材１８Ａの内部にヒータ１１４（配管であってもよい）が配設されている。母材１１２は中空円筒部材１８Ａの内面及び外面に固定されている。中空円筒部材１８Ａの内面（チャンバー２１側）に固定された複合材料１１１Ｂの構造は、実施の形態１０〜実施の形態１２にて説明した複合材料１１１，１１１Ａと同様の構造を有する。図２１の（Ａ）あるいは（Ｂ）においては、中空円筒部材１８Ａの外面の母材１１２が省略されている。図２２の（Ａ）あるいは（Ｂ）においては、中空円筒部材１８Ａの外面にＰＢＮヒータ１１４Ｃが取り付けられている。そして、複合材料１１１Ｂが中空円筒部材１８Ａの内面に固定されている。
【０２１８】
図２３には、ステンレススチール製あるいはアルミニウム製の円盤状部材１８Ｂに複合材料２１１Ａをロウ付け法又はビス止めにて固定して作製された上部対向電極９０Ａの模式的な断面図を示す。円盤状部材１８Ｂの内部にヒータ２１４が配設されている。複合部材２１１Ａは円盤状部材１８Ｂの上面及び下面に固定されている。この複合材料２１１Ａの構造は、実施の形態１３にて説明した複合材料２１１と同様の構造を有する。図２３の（Ｃ）においては、円盤状部材１８Ｂの上面には複合部材が省略されている。
【０２１９】
【発明の効果】
本発明においては、複合材料を母材とセラミックス層とから構成することによって、母材はセラミックス部材とアルミニウム系材料との中間的な性質を有するものとなり、例えば線膨張率に関してもこれらの中間的な値に調整が可能となる。それ故、母材とセラミックス層との熱膨張に起因したセラミックス層の損傷発生を回避でき、複合材料を高温で確実に使用することが可能となる。その結果、例えば側壁や天板、上部対向電極といった基体処理装置の一部に、堆積物が堆積することを効果的に防止することができる。しかも、母材は高い熱伝導率を有しているので、例えば基体を効率よく加熱することが可能であるし、例えば温度制御手段によって効率よく複合材料を加熱することができる。また、従来の技術では、セラミックス層の割れ等が原因で行うことができなかった高温加熱時における高精度の温度制御を行うことができ、これにより、エッチング処理やＣＶＤ処理、スパッタ処理などの多岐に亙る半導体装置の製造プロセスを高い精度で安定して実行することができる。また、例えば、３００ｍｍ程度の大径の基体載置ステージも実現可能となり、これにより将来のウエハの大径化にも十分対応が可能となる。
【０２２０】
更には、セラミックス層が設けられているので、金属汚染の発生防止や、例えばハロゲンガスによる複合材料の腐蝕発生を効果的に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】発明の実施の形態１における基体載置ステージの模式的な断面図である。
【図２】発明の実施の形態１における基体処理装置であるドライエッチング装置の概念図である。
【図３】発明の実施の形態１における基体処理方法（プラズマエッチング処理方法）を説明するための半導体基板等の模式的な一部断面図である。
【図４】発明の実施の形態２における基体載置ステージの模式的な断面図である。
【図５】発明の実施の形態２における基体処理装置であるドライエッチング装置の概念図である。
【図６】発明の実施の形態３における基体載置ステージの模式的な断面図である。
【図７】発明の実施の形態３における基体処理装置であるドライエッチング装置の概念図である。
【図８】実施の形態４における基体処理装置であるプラズマＣＶＤ装置の概念図である。
【図９】実施の形態４における基体処理方法（プラズマＣＶＤ処理）を説明するための半導体基板等の模式的な一部断面図である。
【図１０】実施の形態７における基体処理装置であるスパッタ装置の概念図である。
【図１１】実施の形態７における基体処理方法（スパッタ処理）を説明するための半導体基板等の模式的な一部断面図である。
【図１２】図１１に引き続き、実施の形態７における基体処理方法（スパッタ処理）を説明するための半導体基板等の模式的な一部断面図である。
【図１３】発明の実施の形態１０における基体処理装置であるドライエッチング装置の概念図である。
【図１４】発明の実施の形態１０における基体処理装置であるドライエッチング装置の側壁の模式的な断面図である。
【図１５】発明の実施の形態１１における基体処理装置であるドライエッチング装置の側壁の模式的な断面図である。
【図１６】発明の実施の形態１３における基体処理装置であるドライエッチング装置の概念図である。
【図１７】発明の実施の形態１３における基体処理装置であるドライエッチング装置の平行平板の上部対向電極の模式的な断面図である。
【図１８】本発明における基体載置ステージの変形の模式的な断面図である。
【図１９】本発明における基体載置ステージの変形の模式的な断面図である。
【図２０】本発明における基体処理装置であるドライエッチング装置の側壁の変形の模式的な断面図である。
【図２１】本発明における基体処理装置であるドライエッチング装置の側壁の変形の模式的な断面図である。
【図２２】本発明における基体処理装置であるドライエッチング装置の側壁の変形の模式的な断面図である。
【図２３】本発明における基体処理装置であるドライエッチング装置の平行平板の上部対向電極の変形の模式的な断面図である。
【符号の説明】
１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ・・・基体載置ステージ、１１，１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１１，１１１Ａ，１１１Ｂ，２１１，２１１Ａ・・・複合材料、１２，１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１１２，１１２Ａ，２１２・・・母材、１３，１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１６，１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃ，１１３，１１３Ａ，１１６，１１６Ａ，２１３，２１６・・・セラミックス層、１４，１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ，１１４，１１４Ａ，２１４・・・ヒータ、１５，１５Ｃ・・・配管、１７，１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃ，１１７，１１７Ａ，２１７・・・ロウ材、１８，１８Ｂ・・・円盤状部材、１８Ａ・・・中空円筒部材、２０，２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄ・・・ドライエッチング装置、２１・・・チャンバー、２１Ａ・・・チャンバーの側壁、２１Ｂ・・・チャンバーの天板、１２１・・・チャンバーの天板、２２，２３・・・ＲＦアンテナ、２４・・・マルチポール磁石、２５・・・ベルジャー、２６・・・ソレノイドコイル・アッセンブリ、２７，２９・・・マッチングネットワーク、２８・・・ヘリコン波プラズマ発生源、３０・・・電源、３１・・・排気口、３２・・・バイアス電源、３３・・・直流電源、３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃ・・・配管、３５・・・温度制御用熱媒体供給装置、３６・・・蛍光ファイバ温度計、３７・・・制御バルブ、３８・・・制御装置（ＰＩＤコントローラ）、３９・・・電源、４０・・・シリコン半導体基板、４１・・・下地絶縁層、４２，４４・・・ＴｉＮ膜、４３・・・Ｃｕ膜、４５・・・マスクパターン、４６・・・下地絶縁層、４７・・・配線、４８，４８Ａ・・・層間絶縁膜、５１・・・チャンバー、５２・・・天板、５３・・・ヒータ、５４・・・誘導結合コイル、５５・・・バイアス電源、５６・・・直流電源、５７・・・電源、５８・・・排気口、６０・・・バイアスＥＣＲ  ＣＶＤ装置、６１・・・チャンバー、６１Ａ・・・側壁、６１Ｂ・・・窓、６２・・・マイクロ波発生手段、６３・・・ヒータ、６４・・・ソレノイドコイル、６５・・・ポンプ、６６・・・ＲＦバイアス電源、６７・・・直流電源、６８・・・電源、７０・・・スパッタ装置、７１・・・チャンバー、７１Ａ・・・天板、７２・・・誘導結合コイル、７３・・・ターゲット、７４，７５・・・高周波電源、７６・・・直流電源、７７・・・電源、８１・・・下地絶縁層、８２・・・配線、８３・・・層間絶縁膜、８４・・・開口部、８５・・・金属配線材料層、９０，９０Ａ・・・上部対向電極、９１，９２・・・電源
【図１】
0004022954.tif 000003
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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