特開 2023-106928 半導体製造装置用部材

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023106928

(43)【公開日】2023-08-02

(54)【発明の名称】半導体製造装置用部材

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/683 20060101AFI20230726BHJP

   H05H 1/46 20060101ALN20230726BHJP

【ＦＩ】

H01L21/68 R

H05H1/46 M

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022007943

(22)【出願日】2022-01-21

(71)【出願人】

【識別番号】000004064

【氏名又は名称】日本碍子株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000017

【氏名又は名称】弁理士法人アイテック国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】井上 靖也

(72)【発明者】

【氏名】久野 達也

(72)【発明者】

【氏名】吉田 信也

(72)【発明者】

【氏名】長江 智毅

(72)【発明者】

【氏名】小木曽 裕佑

(72)【発明者】

【氏名】要藤 拓也

【テーマコード（参考）】

2G084

5F131

【Ｆターム（参考）】

2G084BB21

2G084CC12

2G084CC34

2G084DD02

2G084DD15

2G084FF06

2G084FF38

2G084FF39

5F131AA02

5F131BA03

5F131BA04

5F131BA19

5F131CA04

5F131CA17

5F131EA03

5F131EB12

5F131EB13

5F131EB54

5F131EB78

5F131EB79

5F131EB82

5F131EB84

(57)【要約】

【課題】ウエハ載置面と多孔質プラグの上面とを連通する細孔の加工性を良くする。
【解決手段】半導体製造装置用部材１０は、セラミックプレート２０と、多孔質プラグ５０と、絶縁蓋５６と、細孔５８とを有する。セラミックプレート２０は、上面にウエハ載置面２１を有する。多孔質プラグ５０は、セラミックプレート２０を上下方向に貫通するプラグ挿入穴２４に配置され、ガスの流通を許容する。絶縁蓋５６は、多孔質プラグ５０の上面に接するように設けられ、ウエハ載置面２１に露出する。細孔５８は、絶縁蓋５６に複数設けられ、絶縁蓋５６を上下方向に貫通する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

上面にウエハ載置面を有するセラミックプレートと、
前記セラミックプレートを上下方向に貫通するプラグ挿入穴に配置され、ガスの流通を許容する多孔質プラグと、
前記多孔質プラグの上面に接するように設けられ、前記ウエハ載置面に露出する絶縁蓋と、
前記絶縁蓋を上下方向に貫通する複数の細孔と、
を備えた半導体製造装置用部材。

【請求項2】

前記絶縁蓋は、溶射膜又はセラミックバルク体である、
請求項１に記載の半導体製造装置用部材。

【請求項3】

前記ウエハ載置面は、ウエハを支持する多数の小突起を有し、
前記絶縁蓋の上面は、前記ウエハ載置面のうち前記小突起の設けられていない基準面と同じ高さにあり、
前記細孔の上下方向の長さは、０．０１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下である、
請求項１又は２に記載の半導体製造装置用部材。

【請求項4】

前記絶縁蓋は、セラミックバルク体であり、裏面が前記セラミックプレートに接着層を介して接着されている、
請求項３に記載の半導体製造装置用部材。

【請求項5】

前記細孔は、直径が０．０１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下であり、前記絶縁蓋に５個以上設けられている、
請求項１～４のいずれか１項に記載の半導体製造装置用部材。

【請求項6】

前記プラグ挿入穴は、内周面に雌ネジ部を有し、
前記多孔質プラグは、前記雌ネジ部に螺合する雄ネジ部を外周面に有する、
請求項１～５のいずれか１項に記載の半導体製造装置用部材。

【請求項7】

前記多孔質プラグは、上から下に向かって拡径する拡径部を有する、
請求項１～６のいずれか１項に記載の半導体製造装置用部材。

【請求項8】

前記絶縁蓋及び前記多孔質プラグの外径は円であり、前記絶縁蓋の外径は前記多孔質プラグよりも大きい、
請求項１～７のいずれか１項に記載の半導体製造装置用部材。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、半導体製造装置用部材に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、半導体製造装置用部材としては、ウエハ載置面を有する静電チャックが冷却装置上に設けられたものが知られている。例えば、特許文献１の半導体製造装置用部材は、冷却装置に設けられたガス供給孔と、ガス供給孔と連通するように静電チャックに設けられた凹部と、凹部の底面からウエハ載置面まで貫通する細孔と、凹部に充填された絶縁材料からなる多孔質プラグとを備えている。ヘリウム等のバックサイドガスがガス供給孔に導入されると、そのガスはガス供給孔、多孔質プラグおよび細孔を通ってウエハの裏面側の空間に供給される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１３－２３２６４０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、上述した半導体製造装置用部材では、静電チャックを構成するセラミックプレートの凹部の底部に細孔が設けられているため、加工上、細孔の上下方向の長さを小さくすることは困難であった。

【0005】

本発明はこのような課題を解決するためになされたものであり、ウエハ載置面と多孔質プラグの上面とを連通する細孔の加工性を良くすることを主目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の半導体製造装置用部材は、
上面にウエハ載置面を有するセラミックプレートと、
前記セラミックプレートを上下方向に貫通するプラグ挿入穴に配置され、ガスの流通を許容する多孔質プラグと、
前記多孔質プラグの上面に接するように設けられ、前記ウエハ載置面に露出する絶縁蓋と、
前記絶縁蓋を上下方向に貫通する複数の細孔と、
を備えたものである。

【0007】

この半導体製造装置用部材では、セラミックプレートとは別体である絶縁蓋に複数の細孔が設けられている。そのため、セラミックプレートに直に複数の細孔が設けられている場合に比べて、細孔の加工性が良好になる。

【0008】

本発明の半導体製造装置用部材において、前記絶縁蓋は、溶射膜又はセラミックバルク体であってもよい。こうすれば、絶縁蓋を比較的容易に作製することができる。

【0009】

本発明の半導体製造装置用部材において、前記ウエハ載置面は、ウエハを支持する多数の小突起を有していてもよく、前記絶縁蓋の上面は、前記ウエハ載置面のうち前記小突起の設けられていない基準面と同じ高さにあってもよく、前記細孔の上下方向の長さは、０．０１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下であってもよい。こうすれば、ウエハの裏面と多孔質プラグの上面との間の空間の高さが低く抑えられるため、この空間でアーク放電が発生するのを防止することができる。この場合、前記絶縁蓋は、セラミックバルク体であり、裏面が前記セラミックプレートに接着層を介して接着されていてもよい。こうすれば、接着層の劣化も防止される。ウエハの裏面と多孔質プラグの上面との間の空間におけるアーク放電が防止されるからである。なお、基準面の高さは、小突起ごとに異なる高さであってもよい。また、基準面の高さは、プラグ挿入穴の直近に存在する小突起の底面と同じ高さであってもよい。

【0010】

本発明の半導体製造装置用部材において、前記細孔は、直径が０．０１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下であってもよく、前記絶縁蓋に５個以上設けられていてもよい。こうすれば、多孔質プラグに供給されたガスはウエハの裏面に向かってスムーズに流出する。

【0011】

本発明の半導体製造装置用部材において、前記プラグ挿入穴は、内周面に雌ネジ部を有していてもよく、前記多孔質プラグは、前記雌ネジ部に螺合する雄ネジ部を外周面に有していてもよい。こうすれば、接着剤を用いることなく多孔質プラグをプラグ挿入穴に配置することができる。また、雄ネジ部と雌ネジ部とが螺合している箇所は、ネジのない場合に比べて、上下方向に隙間が生じにくいし沿面距離が長くなるため、この箇所での放電を十分抑制することができる。

【0012】

本発明の半導体製造装置用部材において、前記多孔質プラグは、上から下に向かって拡径する拡径部を有していてもよい。こうすれば、多孔質プラグの下面から供給されるガスの圧力によって多孔質プラグが浮き上がるのを抑制することができる。

【0013】

本発明の半導体製造装置用部材において、前記絶縁蓋及び前記多孔質プラグの外径は円であってもよく、前記絶縁蓋の外径は前記多孔質プラグより大きくてもよい。こうすれば、絶縁蓋とセラミックプレートとの接着面積が大きくなるため、両者の接着性が良好になる。

【0014】

本発明の半導体製造装置用部材は、前記セラミックプレートの下面に設けられた導電性基材と、前記導電性基材に設けられ、前記多孔質プラグに連通する連通穴と、を備えていてもよく、前記多孔質プラグの下面は、前記連通穴の内部に位置していてもよい。こうすれば、多孔質プラグの下面と導電性基材との間でアーク放電が発生するのを抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】半導体製造装置用部材１０の縦断面図。

【図2】セラミックプレート２０の平面図。

【図3】図１の部分拡大図。

【図4】半導体製造装置用部材１０の製造工程図。

【図5】半導体製造装置用部材１０の製造工程図。

【図6】絶縁蓋１５６を備えた構造の部分拡大図。

【図7】多孔質プラグ５０の別例を示す部分拡大図。

【図8】絶縁プラグ１６０の縦断面図。

【図9】多孔質プラグ１５０～６５０の縦断面図。

【図10】絶縁蓋５６の別例の縦断面図。

【発明を実施するための形態】

【0016】

次に、本発明の好適な実施形態について、図面を用いて説明する。図１は半導体製造装置用部材１０の縦断面図、図２はセラミックプレート２０の平面図、図３は図１の部分拡大図である。

【0017】

半導体製造装置用部材１０は、セラミックプレート２０と、冷却プレート３０と、金属接合層４０と、多孔質プラグ５０と、絶縁蓋５６と、絶縁管６０とを備えている。

【0018】

セラミックプレート２０は、アルミナ焼結体や窒化アルミニウム焼結体などのセラミック製の円板（例えば直径３００ｍｍ、厚さ５ｍｍ）である。セラミックプレート２０の上面は、ウエハ載置面２１となっている。セラミックプレート２０は、電極２２を内蔵している。セラミックプレート２０のウエハ載置面２１には、図２に示すように、外縁に沿ってシールバンド２１ａが形成され、全面に複数の円形小突起２１ｂが形成されている。シールバンド２１ａ及び円形小突起２１ｂは同じ高さであり、その高さは例えば数μｍ～数１０μｍである。電極２２は、静電電極として用いられる平面状のメッシュ電極であり、直流電圧を印加可能となっている。この電極２２に直流電圧が印加されるとウエハＷは静電吸着力によりウエハ載置面２１（具体的にはシールバンド２１ａの上面及び円形小突起２１ｂの上面）に吸着固定され、直流電圧の印加を解除するとウエハＷのウエハ載置面２１への吸着固定が解除される。なお、ウエハ載置面２１のうちシールバンド２１ａや円形小突起２１ｂの設けられていない部分を、基準面２１ｃと称する。

【0019】

プラグ挿入穴２４は、セラミックプレート２０を上下方向に貫通する貫通穴である。図３に示すように、プラグ挿入穴２４の上部は、雌ネジ部のない扁平な円筒部２４ａになっているが、下部は、雌ネジ部２４ｂになっている。プラグ挿入穴２４は、セラミックプレート２０の複数箇所（例えば図２に示すように周方向に沿って等間隔に設けられた複数箇所）に設けられている。プラグ挿入穴２４には、後述する多孔質プラグ５０が配置されている。

【0020】

冷却プレート３０は、熱伝導率の良好な円板（セラミックプレート２０と同じ直径かそれよりも大きな直径の円板）である。冷却プレート３０の内部には、冷媒が循環する冷媒流路３２やガスを多孔質プラグ５０へ供給するガス穴３４が形成されている。冷媒流路３２は、平面視で冷却プレート３０の全面にわたって入口から出口まで一筆書きの要領で形成されている。ガス穴３４は、円筒状の穴であり、プラグ挿入穴２４に対向する位置に設けられている。冷却プレート３０の材料は、例えば、金属材料や金属マトリックス複合材料（ＭＭＣ）などが挙げられる。金属材料としては、Ａｌ、Ｔｉ、Ｍｏ又はそれらの合金などが挙げられる。ＭＭＣとしては、Ｓｉ，ＳｉＣ及びＴｉを含む材料（ＳｉＳｉＣＴｉともいう）やＳｉＣ多孔質体にＡｌ及び／又はＳｉを含浸させた材料などが挙げられる。冷却プレート３０の材料としては、セラミックプレート２０の材料と熱膨張係数の近いものを選択するのが好ましい。冷却プレート３０は、ＲＦ電極としても用いられる。具体的には、ウエハ載置面２１の上方には上部電極（図示せず）が配置され、その上部電極と冷却プレート３０とからなる平行平板電極間に高周波電力を印加するとプラズマが発生する。

【0021】

金属接合層４０は、セラミックプレート２０の下面と冷却プレート３０の上面とを接合している。金属接合層４０は、例えばＴＣＢ（Ｔｈｅｒｍａｌ ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ ｂｏｎｄｉｎｇ）により形成される。ＴＣＢとは、接合対象の２つの部材の間に金属接合材を挟み込み、金属接合材の固相線温度以下の温度に加熱した状態で２つの部材を加圧接合する公知の方法をいう。金属接合層４０は、ガス穴３４に対向する位置に金属接合層４０を上下方向に貫通する丸穴４２を有する。本実施形態の金属接合層４０及び冷却プレート３０が本発明の導電性基材に相当し、丸穴４２及びガス穴３４が連通穴に相当する。

【0022】

多孔質プラグ５０は、ガスの流通を許容するプラグであり、プラグ挿入穴２４に配置されている。多孔質プラグ５０の外周面は、プラグ挿入穴２４の内周面と一致（接触）している。多孔質プラグ５０は、円柱状であり、外周面には雄ネジ部５２を有している。雄ネジ部５２は、プラグ挿入穴２４の雌ネジ部２４ｂに螺合している。多孔質プラグ５０の上面は、プラグ挿入穴２４の円筒部２４ａの底面と一致している。多孔質プラグ５０の下面５０ｂは、セラミックプレート２０の下面２０ｂと一致している。本実施形態では、多孔質プラグ５０は、セラミック粉末を用いて焼結することにより得られた多孔質バルク体である。セラミックとしては、例えばアルミナや窒化アルミニウムなどを用いることができる。多孔質プラグ５０の気孔率は３０％以上が好ましく、平均気孔径は２０μｍ以上が好ましい。

【0023】

絶縁蓋５６は、セラミック（例えばアルミナなど）で形成された円板部材である。絶縁蓋５６は、多孔質プラグ５０の上面に接するようにプラグ挿入穴２４の円筒部２４ａの内部に設けられ、ウエハ載置面２１に露出している。絶縁蓋５６の上面は、基準面２１ｃと同じ高さである。絶縁蓋５６は、複数の細孔５８を有している。細孔５８は、絶縁蓋５６を上下方向に貫通するように設けられている。細孔５８の上下方向の長さ（絶縁蓋５６の厚さ）は、０．０１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下が好ましく、０．０５ｍｍ以上０．２ｍｍ以下がより好ましく、また、高電圧を印加する装置においては０．０５ｍｍ以上０．１ｍｍ以下が特に好ましい。細孔５８の直径は、０．０１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下が好ましく、０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下とするのがより好ましく、０．１ｍｍ以上０．２ｍｍ以下とするのが更に好ましい。細孔５８は、絶縁蓋５６に５個以上設けることが好ましく、１０個以上設けることがより好ましい。絶縁蓋５６は、緻密質でも多孔質でもよいが、緻密質であることが好ましい。

【0024】

絶縁管６０は、緻密質セラミック（例えば緻密質アルミナなど）で形成された平面視円形の管である。絶縁管６０の外周面は、金属接合層４０の丸穴４２の内周面及び冷却プレート３０のガス穴３４の内周面と図示しない接着層を介して接着されている。接着層は、有機接着層（樹脂接着層）でもよいし無機接着層でもよい。なお、接着層は、更に絶縁管６０の上面とセラミックプレート２０の下面との間に設けられていてもよい。絶縁管６０の内部は、多孔質プラグ５０に連通している。そのため、絶縁管６０の内部にガスが導入されると、そのガスは多孔質プラグ５０を通過してウエハＷの裏面に供給される。

【0025】

次に、こうして構成された半導体製造装置用部材１０の使用例について説明する。まず、図示しないチャンバー内に半導体製造装置用部材１０を設置した状態で、ウエハＷをウエハ載置面２１に載置する。そして、チャンバー内を真空ポンプにより減圧して所定の真空度になるように調整し、セラミックプレート２０の電極２２に直流電圧をかけて静電吸着力を発生させ、ウエハＷをウエハ載置面２１（具体的にはシールバンド２１ａの上面や円形小突起２１ｂの上面）に吸着固定する。次に、チャンバー内を所定圧力（例えば数１０～数１００Ｐａ）の反応ガス雰囲気とし、この状態で、チャンバー内の天井部分に設けた図示しない上部電極と半導体製造装置用部材１０の冷却プレート３０との間に高周波電圧を印加させてプラズマを発生させる。ウエハＷの表面は、発生したプラズマによって処理される。冷却プレート３０の冷媒流路３２には、冷媒が循環される。ガス穴３４には、図示しないガスボンベからバックサイドガスが導入される。バックサイドガスとしては、熱伝導ガス（例えばヘリウム等）を用いる。バックサイドガスは、絶縁管６０、多孔質プラグ５０及び複数の細孔５８を通って、ウエハＷの裏面とウエハ載置面２１の基準面２１ｃとの間の空間に供給され封入される。このバックサイドガスの存在により、ウエハＷとセラミックプレート２０との熱伝導が効率よく行われる。

【0026】

次に、半導体製造装置用部材１０の製造例について図４及び図５に基づいて説明する。図４及び図５は半導体製造装置用部材１０の製造工程図である。まず、セラミックプレート２０、冷却プレート３０及び金属接合材９０を準備する（図４Ａ）。セラミックプレート２０は、電極２２及びプラグ挿入穴２４を備えている。この段階では、セラミックプレート２０の上面はフラットな面であり、シールバンド２１ａや円形小突起２１ｂは設けられていない。プラグ挿入穴２４の上部は、雌ネジ部のない円筒部２４ａになっており、下部は、雌ネジ部２４ｂになっている。冷却プレート３０は、冷媒流路３２を内蔵し、ガス穴３４を備えている。金属接合材９０は、最終的に丸穴４２になる丸穴９２を備えている。

【0027】

そして、セラミックプレート２０の下面と冷却プレート３０の上面とをＴＣＢによって接合して接合体９４を得る（図４Ｂ）。ＴＣＢは、例えば以下のように行われる。まず、セラミックプレート２０の下面と冷却プレート３０の上面との間に金属接合材９０を挟み込んで積層体とする。このとき、セラミックプレート２０のプラグ挿入穴２４と金属接合材９０の丸穴９２と冷却プレート３０のガス穴３４とが同軸になるように積層する。そして、金属接合材９０の固相線温度以下（例えば、固相線温度から２０℃引いた温度以上固相線温度以下）の温度で積層体を加圧して接合し、その後室温に戻す。これにより、金属接合材９０は金属接合層４０になり、丸穴９２は丸穴４２になり、セラミックプレート２０と冷却プレート３０とを金属接合層４０で接合した接合体９４が得られる。このときの金属接合材としては、Ａｌ－Ｍｇ系接合材やＡｌ－Ｓｉ－Ｍｇ系接合材を使用することができる。例えば、Ａｌ－Ｓｉ－Ｍｇ系接合材を用いてＴＣＢを行う場合、真空雰囲気下で加熱した状態で積層体を加圧する。金属接合材９０は、厚さが１００μｍ前後のものを用いるのが好ましい。

【0028】

続いて、絶縁管６０を用意し、金属接合層４０の丸穴４２の内周面及び冷却プレート３０のガス穴３４の内周面に接着剤を塗布したあと、そこに絶縁管６０を挿入し、絶縁管６０を丸穴４２及びガス穴３４に接着固定する（図４Ｃ）。接着剤は、樹脂（有機）接着剤でもよいし、無機接着剤でもよい。その後、セラミックプレート２０の上面（ウエハ載置面２１）をブラスト加工することにより、シールバンド２１ａ、円形小突起２１ｂ及び基準面２１ｃ（図３参照）を形成する。

【0029】

続いて、雄ネジ部５２を備えた多孔質プラグ５０（多孔質バルク体）を準備する（図４Ｃ）。多孔質プラグ５０としては、セラミック原料に造孔剤を添加して雄ネジ部を有する円柱体に成形し、その円柱体を焼結させると共に造孔剤を燃失させて多孔質化したものを用いることができる。

【0030】

この多孔質プラグ５０の雄ネジ部５２をプラグ挿入穴２４の雌ネジ部２４ｂに螺合して多孔質プラグ５０の下面を絶縁管６０の上面（セラミックプレート２０の下面）と一致させる（図５Ａ）。例えば、多孔質プラグ５０の上面にゴムなどの摩擦係数の大きい材料が先端に付いているツマミを密着させ、そのツマミを手で押し込みながら回転させて多孔質プラグ５０をプラグ挿入穴２４の上部開口から差し込んで螺合する。螺合終了後、ツマミを取り外す。多孔質プラグ５０の螺合が終了すると、多孔質プラグの上面はプラグ挿入穴２４の円筒部２４ａの底面と一致する。

【0031】

続いて、多孔質プラグ５０の上面にセラミック粉末を溶射することにより溶射膜９６を形成する（図５Ｂ）。これにより、プラグ挿入穴２４の円筒部２４ａは溶射膜９６で充填される。このとき、多孔質プラグ５０の雄ネジ部５２とプラグ挿入穴２４の雌ネジ部２４ｂとが螺合されており、上下方向の隙間が発生していないため、容易に溶射することができる。溶射膜９６の上面は、セラミックプレート２０の上面よりも高く盛り上がっている。

【0032】

続いて、溶射膜９６の上面とセラミックプレート２０のウエハ載置面２１に形成された基準面２１ｃ（図３参照）とが同一平面になるように研削加工（マシニング加工）を行う（図５Ｃ）。これにより、多孔質プラグ５０の上部に溶射膜からなる絶縁蓋５６が形成される。続いて、絶縁蓋５６にレーザ加工を施すことにより絶縁蓋５６に複数の細孔５８を形成する（図５Ｄ）。以上のようにして、半導体製造装置用部材１０が得られる。

【0033】

以上詳述した半導体製造装置用部材１０では、セラミックプレート２０とは別体である絶縁蓋５６に複数の細孔５８が設けられている。そのため、セラミックプレート２０に直に複数の細孔が設けられている場合に比べて、細孔の加工性が良好になる。

【0034】

また、絶縁蓋５６は溶射膜である。そのため、絶縁蓋５６を比較的容易に作製することができる。なお、溶射膜は多孔質でも緻密質でもよい。多孔質の場合、気孔率は１０～１５％が好ましい。

【0035】

更に、絶縁蓋５６の上面は、ウエハ載置面２１の基準面２１ｃと同じ高さであり、細孔５８の上下方向の長さは、０．０１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下であることが好ましい。０．０１ｍｍ以上であれば、良好な加工性を確保しやすい。また、０．５ｍｍ以下であれば、ウエハＷの裏面と多孔質プラグ５０の上面との間の空間の高さが低く抑えられるため、この空間でアーク放電が発生するのを防止することができる。ちなみに、この空間の高さが高いと、ヘリウム（バックサイドガス）が電離するのに伴って生じた電子が加速して別のヘリウムに衝突することによりアーク放電が起きるが、この空間の高さが低いと、そうしたアーク放電が抑制される。

【0036】

更にまた、細孔５８の直径は０．０１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下であることが好ましく、絶縁蓋５６に設けられる細孔５８の個数は５個以上であることが好ましい。こうすれば、多孔質プラグ５０に供給されたバックサイドガスはウエハＷの裏面に向かってスムーズに流出する。

【0037】

そして、プラグ挿入穴２４は、内周面に雌ネジ部２４ｂを有し、多孔質プラグ５０は、雌ネジ部２４ｂに螺合する雄ネジ部５２を外周面に有している。そのため、接着剤を用いることなく多孔質プラグ５０をプラグ挿入穴２４に配置することができる。また、雄ネジ部５２と雌ネジ部２４ｂとが螺合している箇所は、ネジのない場合に比べて、上下方向に隙間が生じにくいし沿面距離が長くなる。そのため、この箇所での放電を十分抑制することができる。

【0038】

そしてまた、多孔質プラグ５０の上面は細孔５８が設けられた絶縁蓋５６によって覆われているため、多孔質プラグ５０からパーティクルが発生するのを抑制することができる。

【0039】

そして更に、ガス穴３４に絶縁管６０を設けたため、ウエハＷと冷却プレート３０との間の沿面距離が長くなる。そのため、多孔質プラグ５０内で沿面放電（火花放電）が起きるのを抑制することができる。

【0040】

そして更にまた、絶縁蓋５６及び多孔質プラグ５０の外径は円であり、絶縁蓋５６の外径は多孔質プラグ５０より大きい。これにより、絶縁蓋５６とセラミックプレート２０との接着面積が大きくなるため、両者の接着性が良好になる。

【0041】

なお、本発明は上述した実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。

【0042】

上述した実施形態では、絶縁蓋５６として溶射膜を用いたが、特に溶射膜に限定されない。例えば、図６に示すように、緻密質のセラミックバルク体（セラミック焼結体）である絶縁蓋１５６を用いてもよい。図６において上述した実施形態と同じ構成要素については同じ符号を付した。絶縁蓋１５６は、複数の細孔１５８を有し、接着層１５９を介してプラグ挿入穴２４の扁平な円筒部２４ａの底面に接着固定される。接着層１５９は多孔質プラグ５０の上面に付かないことが好ましい。接着層１５９は、樹脂（有機）接着層でもよいし、無機接着層でもよい。こうした絶縁蓋１５６の作製方法の一例を以下に説明する。まず、セラミック粉末を焼結させて緻密質バルク体を作製する。緻密質バルク体の大きさは、絶縁蓋５６を複数個取り出すことが可能な大きさとする。その緻密質バルク体を、厚さが０．０１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下の所定の値となるように加工する。そして、厚さ加工後の緻密質バルク体にレーザ加工を施すことにより、緻密質バルク体から複数の絶縁蓋１５６をくり抜いて取り出すと共に各絶縁蓋１５６に複数の細孔１５８を形成する。絶縁蓋１５６のサイズや細孔１５８のサイズは、上述した実施形態と同様である。図６においても、ウエハＷの裏面と多孔質プラグ５０の上面との間の空間の高さが低く抑えられるため、この空間でアーク放電が発生するのを防止することができる。また、接着層１５９は絶縁蓋１５６によってウエハ側から隠れており、チャンバーのドライクリーニング時にも接着層１５９の劣化は抑制される。あるいは、絶縁蓋５６をレーザ焼結で作製してもよい。

【0043】

上述した実施形態では、多孔質プラグ５０の下面５０ｂがセラミックプレート２０の下面２０ｂと一致するようにしたが、特にこれに限定されない。例えば、図７に示すように、多孔質プラグ５０の下面５０ｂが絶縁管６０の内部に位置するようにしてもよい。図７８において上述した実施形態と同じ構成要素については同じ符号を付した。図７では、多孔質プラグ５０の下面５０ｂは、導電性基材（金属接合層４０及び冷却プレート３０）の連通穴（丸穴４２及びガス穴３４）の内部に位置している。こうすれば、多孔質プラグ５０の下面５０ｂと導電性基材との間でアーク放電が発生するのを抑制することができる。多孔質プラグ５０の下面５０ｂが導電性基材の上面（金属接合層４０の上面）よりも上に位置するように構成した場合には、多孔質プラグ５０の下面５０ｂと導電性基材との間にある電位差でアーク放電が生じるが、図７のように構成すれば、その放電がなくなるからである。

【0044】

上述した実施形態では、絶縁管６０を用いたが、絶縁管６０の代わりに図８に示すガス通路１６２を内蔵する絶縁プラグ１６０を用いてもよい。絶縁プラグ１６０は、緻密質セラミックからなる円柱体の内部に螺旋状のガス通路１６２を設けたものである。ガス通路１６２の上端は円柱体の上面に開口し、ガス通路１６２の下端は円柱体の下面に開口している。絶縁プラグ１６０を用いた場合には、絶縁管６０に比べてウエハＷと冷却プレート３０との沿面距離がより長くなるため、多孔質プラグ５０内での火花放電をより抑制することができる。

【0045】

上述した実施形態の多孔質プラグ５０の代わりに、図９に示す多孔質プラグ１５０～７５０を用いてもよい。これらの多孔質プラグ１５０～７５０を用いる場合には、セラミックプレート２０に設けるプラグ挿入穴２４もそれぞれに合った形状に変更する。図９Ａの多孔質プラグ１５０は、上底が下底よりも大きい逆円錐台形状である。図９Ｂの多孔質プラグ２５０は、下底が上底よりも大きい円錐台形状である。図９Ｃの多孔質プラグ３５０は、逆円錐台の下面に円柱を連結した形状である。図９Ｄの多孔質プラグ４５０は、円錐台の上面に円柱を連結した形状である。図９Ｅの多孔質プラグ５５０は、大径の円柱の下面に小径の円柱を連結した形状である。図９Ｆの多孔質プラグ６５０は、小径の円柱の下面に大径の円柱を連結した形状である。このうち、多孔質プラグ２５０，４５０，６５０は、上から下に向かって拡径する拡径部Ｅを有する。そのため、多孔質プラグ２５０，４５０，６５０の下から上へ流通するガスの圧力が多孔質プラグ２５０，４５０，６５０に加わったとしても、拡径部Ｅがプラグ挿入穴の内周面に突き当たるため、多孔質プラグ２５０，４５０，６５０が浮き上がるのを抑制することができる。なお、これらの多孔質プラグ１５０～７５０の外周面に雄ネジ部を設け、上述した実施形態と同様にプラグ挿入穴の雌ネジ部と螺合するようにしてもよい。

【0046】

上述した実施形態では、絶縁蓋５６の形状を上底と下底とが同じ大きさでそれらの大きさが多孔質プラグ５０の上面よりも大きい円板形状としたが、絶縁蓋５６の形状を図１０Ａ～Ｃに示すようにしてもよい。図１０Ａの絶縁蓋５６は、上底と下底とが同じ大きさでそれらの大きさが多孔質プラグ５０の上面と同じ大きさの円板形状になっている。但し、図１０Ａに比べて上述した実施形態の方が絶縁蓋５６と多孔質プラグ５０との接着性や絶縁蓋５６とセラミックプレート２０との接着性が良好になる。図１０Ｂの絶縁蓋５６は、下底の大きさが多孔質プラグ５０の上面と同じ大きさで上底の方が下底よりも大きい逆円錐台状になっている。この場合、図１０Ａに比べて絶縁蓋５６の外周面の面積が広くなるため、絶縁蓋５６の外周面とセラミックプレート２０との接着性が良好になる。図１０Ｃの絶縁蓋５６は、下底の大きさが多孔質プラグ５０の上面よりも大きく上底の方が下底よりも大きい逆円錐台状になっている。この場合、上述した実施形態に比べて絶縁蓋５６とセラミックプレート２０との接着性が良好になる。特に、絶縁蓋５６を溶射で形成する場合、絶縁蓋５６の形状は、図１０Ａよりも図１０Ｂの方が好ましく、図１０Ｂよりも上述した実施形態の方が好ましく、上述した実施形態よりも図１０Ｃの方が好ましい。

【0047】

上述した実施形態では、絶縁蓋５６の形状を上底と下底とが同じ大きさの円板形状としたが、下底よりも上底が大きい逆円錐台としてもよい。この場合、プラグ挿入穴２４の円筒部２４ａは逆円錐台状の空間になる。こうすれば、絶縁蓋５６を溶射膜によって形成する際にプラグ挿入穴２４の円筒部２４ａに溶射材料を充填しやすい。また、絶縁蓋５６とプラグ挿入穴２４の円筒部２４ａとの接触面積が大きくなるため絶縁蓋５６とプラグ挿入穴２４との密着性が向上する。

【0048】

上述した実施形態では、多孔質プラグ５０の外周面に雄ネジ部５２を形成し、プラグ挿入穴２４の内周面に雌ネジ部２４ｂを形成し、雄ネジ部５２と雌ネジ部２４ｂとを螺合したが、特にこれに限定されない。例えば、多孔質プラグ５０の外周面に雄ネジ部５２を形成せず、プラグ挿入穴２４の内周面に雌ネジ部２４ｂを形成しなくてもよい。この場合、多孔質プラグ５０の外周面とプラグ挿入穴２４の内周面とを接着剤（有機接着剤でも無機接着剤でもよい）で接着してもよい。但し、多孔質プラグ５０の外周面とプラグ挿入穴２４の内周面との間に接着剤を隙間なく充填することは難しい。隙間が生じるとその隙間で放電するおそれがある。そのため、上述した実施形態の構造（雄ネジ部５２と雌ネジ部２４ｂとを螺合する構造）の方が好ましい。

【0049】

上述した実施形態では、絶縁管６０を設けたが、絶縁管６０を省略してもよい。また、冷却プレート３０にガス穴３４を設ける代わりに、ガスチャネル構造を設けてもよい。ガスチャネル構造として、冷却プレート３０の内部に設けられ平面視で冷却プレート３０と同心円のリング部と、冷却プレート３０の裏面からリング部へガスを導入する導入部と、リング部から各多孔質プラグ５０へガスを分配する分配部（上述したガス穴３４に相当）とを備える構造を採用してもよい。導入部の数は、分配部の数よりも少なく、例えば１本としてもよい。

【0050】

上述した実施形態において、セラミックプレート２０に内蔵される電極２２として、静電電極を例示したが、特にこれに限定されない。例えば、電極２２に代えて又は加えて、セラミックプレート２０にヒータ電極（抵抗発熱体）を内蔵してもよいし、ＲＦ電極を内蔵してもよい。

【0051】

上述した実施形態では、セラミックプレート２０と冷却プレート３０とを金属接合層４０で接合したが、金属接合層４０の代わりに樹脂接着層を用いてもよい。その場合、冷却プレート３０が本発明の導電性基材に相当する。

【符号の説明】

【0052】

１０ 半導体製造装置用部材、２０ セラミックプレート、２０ｂ 下面、２１ ウエハ載置面、２１ａ シールバンド、２１ｂ 円形小突起、２１ｃ 基準面、２２ 電極、２４ プラグ挿入穴、２４ａ 円筒部、２４ｂ 雌ネジ部、３０ 冷却プレート、３２ 冷媒流路、３４ ガス穴、４０ 金属接合層、４２ 丸穴、５０ 多孔質プラグ、５０ｂ 下面、５２ 雄ネジ部、５６ 絶縁蓋、５８ 細孔、６０ 絶縁管、９０ 金属接合材、９２ 丸穴、９４ 接合体、９６ 溶射膜、１５０，２５０，３５０，４５０，５５０，６５０ 多孔質プラグ、１５６ 絶縁蓋、１５８ 細孔、１５９ 接着層、１６０ 絶縁プラグ、１６２ ガス通路、Ｅ 拡径部。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】