特開 2023-106929 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】P2023106929

(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

【ＦＩ】

H01L21/68 R

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022007944

(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】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）】

5F131

【Ｆターム（参考）】

5F131AA02

5F131CA09

5F131CA17

5F131DA33

5F131DA42

5F131EA03

5F131EB11

5F131EB18

5F131EB78

5F131EB79

5F131EB82

5F131EB84

(57)【要約】

【課題】ガスの流通を許容する多孔質プラグを備えた半導体製造装置用部材において、不純物がウエハに混入するのを抑制すると共にガスの流通抵抗が大きくなるのを抑制する。
【解決手段】半導体製造装置用部材１０は、上面にウエハ載置面２１を有するセラミックプレート２０と、ガスの流通を許容する多孔質プラグ５０とを備える。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に配置される。多孔質プラグ５０は、ウエハ載置面２１に露出する第１多孔質部５１と、第１多孔質部５１によって上面が覆われている第２多孔質部５２とを有する。第１多孔質部５１は、第２多孔質部５２に比べて純度が高くて厚みが薄い。第２多孔質部５２は、第１多孔質部５１に比べて気孔率が高い。
【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、
を備え、
前記多孔質プラグは、前記ウエハ載置面に露出する第１多孔質部と、前記第１多孔質部によって上面が覆われている第２多孔質部とを有し、
前記第１多孔質部は、前記第２多孔質部に比べて純度が高くて厚みが薄く、
前記第２多孔質部は、前記第１多孔質部に比べて気孔率が高い、
半導体製造装置用部材。

【請求項2】

前記第１多孔質部は、溶射膜である、
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又は２に記載の半導体製造装置用部材。

【請求項4】

前記第１多孔質部は、下底よりも上底が大きい逆円錐台状である、
請求項１～３のいずれか１項に記載の半導体製造装置用部材。

【請求項5】

前記第２多孔質部は、上から下に向かって拡径する拡径部を有する、
請求項１～４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】

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であって、
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、
前記第２多孔質部の下面は、前記連通穴の内部に位置している、
半導体製造装置用部材。

【請求項7】

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、
前記多孔質プラグの前記第１多孔質部の上面は、前記小突起の上面よりも低い位置にある、
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】

前記多孔質プラグの前記第１多孔質部の上面は、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るか、前記基準面よりも０．５ｍｍ以下の範囲で低い位置にある、
請求項７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、上面にウエハ載置面を有する静電チャックを備えたものが知られている。例えば、特許文献１の静電チャックは、ウエハを吸着保持するセラミックプレートと、セラミックプレートに形成された貫通孔と、貫通孔に配置された多孔質プラグと、セラミックプレートの下面に接着された導電性の冷却プレートとを備えたものが開示されている。多孔質プラグの下面は、セラミックプレートの下面と一致している。ウエハ載置面に載置されたウエハをプラズマで処理する場合、冷却プレートとウエハの上部に配置される平板電極との間に高周波電力を印加してウエハの上部にプラズマを発生させる。それと共に、ウエハとセラミックプレートとの熱伝導を向上させるため、熱伝導ガスであるヘリウムを多孔質プラグを介してウエハの裏面に供給する。多孔質プラグがないと、ヘリウム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、多孔質プラグがあると、電子が別のヘリウムに衝突する前に多孔質プラグに当たるためアーク放電が抑制される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１９－２９３８４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、多孔質プラグはウエハ載置面に露出しているため、多孔質プラグの純度が低いと、ウエハをプラズマで処理する際に多孔質プラグの不純物がウエハに混入することがある。一方、多孔質プラグの純度を高くすると、焼結温度を高くする必要があるため、気孔率を十分高くすることが難しくなり、ヘリウムが流通しづらくなる。

【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、ガスの流通を許容する多孔質プラグを備えた半導体製造装置用部材において、不純物がウエハに混入するのを抑制すると共にガスの流通抵抗が大きくなるのを抑制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、
を備え、
前記多孔質プラグは、前記ウエハ載置面に露出する第１多孔質部と、前記第１多孔質部によって上面が覆われている第２多孔質部とを有し、
前記第１多孔質部は、前記第２多孔質部に比べて純度が高くて厚みが薄く、
前記第２多孔質部は、前記第１多孔質部に比べて気孔率が高い、
ものである。

【0007】

この半導体製造装置用部材では、ウエハ載置面に露出する第１多孔質部は、第２多孔質部に比べて純度が高い。そのため、ウエハに不純物が混入するのを抑制することができる。一方、第２多孔質部は、第１多孔質部に比べて気孔率が高い。また、第１多孔質部は、第２多孔質部よりも気孔率が低いが、第２多孔質部よりも薄い。そのため、多孔質プラグ全体をみたとき、ガスの流通抵抗が大きくなるのを抑制することができる。

【0008】

なお、本明細書では、上下、左右、前後などを用いて本発明を説明することがあるが、上下、左右、前後は、相対的な位置関係に過ぎない。そのため、半導体製造装置用部材の向きを変えた場合には上下が左右になったり左右が上下になったりすることがあるが、そうした場合も本発明の技術的範囲に含まれる。

【0009】

本発明の半導体製造装置用部材において、前記第１多孔質部は、溶射膜であってもよい。こうすれば、第１多孔質部を比較的容易に作製することができる。

【0010】

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。なお、雄ネジ部は、第２多孔質部の外周面に設けられていてもよいし、第１多孔質部の外周面に設けられていてもよいし、第１及び第２多孔質部の外周面に設けられていてもよい。

【0011】

本発明の半導体製造装置用部材において、前記第１多孔質部は、下底よりも上底が大きい逆円錐台状であってもよい。こうすれば、第１多孔質部が円柱状の場合に比べて、第１多孔質部を形成する際にプラグ挿入穴に材料を充填しやすいし、第１多孔質部とプラグ挿入穴との接触面積が大きくなるため第１多孔質部とプラグ挿入穴との密着性が向上する。

【0012】

本発明の半導体製造装置用部材において、前記第２多孔質部は、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、前記第２多孔質部の下面は、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。

【0014】

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、前記多孔質プラグの前記第１多孔質部の上面は、前記小突起の上面よりも低い位置にあってもよい。こうすれば、第１多孔質部の上面でウエハを持ち上げてしまうことがない。この場合、前記多孔質プラグの前記第１多孔質部の上面は、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いし、前記基準面よりも０．５ｍｍ以下の範囲で低い位置にあってもよい。こうすれば、ウエハの裏面と第１多孔質部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。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。

【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】多孔質プラグ５０の別例の縦断面図。

【図7】多孔質プラグ５０の別例の縦断面図。

【図8】多孔質プラグ５０の別例の縦断面図。

【図9】多孔質プラグ５０の別例の縦断面図。

【図10】多孔質プラグ１５０～７５０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、上部をなす第１多孔質部５１と、下部をなす第２多孔質部５２とを連結した構造になっている。第１多孔質部５１は、上面がウエハ載置面２１に露出しており、第２多孔質部５２に比べて純度が高くて厚みが薄い。第２多孔質部５２は、第１多孔質部５１によって上面が覆われており、第１多孔質部５１に比べて気孔率が高い。第１多孔質部５１と第２多孔質部５２は、同じ種類の材料で純度が異なるものを用いてもよいし、異なる種類の材料で純度が異なるものを用いてもよい。材料としてセラミックを用いる場合には、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。アルミナを用いる場合には、第１多孔質部５１は純度９５％以上のアルミナを用いてもよく、第２多孔質部５２は純度８０％以上で第１多孔質部５１の純度未満のアルミナを用いてもよい。第１多孔質部５１の気孔率は１５％以上で第２多孔質部５２の気孔率未満が好ましく、平均気孔径は５μｍ以上が好ましい。第１多孔質部５１の膜厚は１ｍｍ以下が好ましく、０．５ｍｍ以下がより好ましい。第２多孔質部５２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。第１多孔質部５１は、円板状であり、外周面には雄ネジ部を有していない。第２多孔質部５２は、円柱状であり、外周面には雄ネジ部５２ａを有している。雄ネジ部５２ａ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の高さは、セラミックプレート２０の厚みと一致している。多孔質プラグ５０の第２多孔質部５２の下面は、セラミックプレート２０の下面と一致している。本実施形態では、第１多孔質部５１は、溶射膜であり、第２多孔質部５２は、セラミック粉末を用いて焼結するとにより得られた多孔質バルク体である

【0023】

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。

【0024】

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及び多孔質プラグ５０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。

【0025】

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。

【0026】

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、厚みが１００μｍ前後のものを用いるのが好ましい。

【0027】

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。

【0028】

続いて、雄ネジ部５２ａを備えた第２多孔質部５２（多孔質バルク体）を準備する（図５Ａ）。第２多孔質部５２としては、純度の低い（例えば純度８５％とか９０％）セラミック原料に造孔剤及び／又は焼結助剤（例えばＳｉＯ₂）を添加して雄ネジ部を有する円柱体に成形し、その円柱体を比較的低温で焼結させて多孔質化したものを用いることができる。造孔剤を用いた場合、造孔剤は焼結時に燃焼して消失する。ここでは純度の低いセラミック原料を用いるため、焼結温度を比較的低温にすることができ、気孔率を高くすることができる。焼結助剤を用いた場合、焼結助剤の成分が不純物の原因になる。なお、第２多孔質部５２は、多孔質の平板状の成形体を焼成し、そこから円柱体をくり抜き加工し、得られた円柱体の外周面にネジを切ることにより、作製してもよい。

【0029】

この第２多孔質部５２の雄ネジ部５２ａをプラグ挿入穴２４の雌ネジ部２４ｂに螺合して第２多孔質部５２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５Ｂ）。例えば、第２多孔質部５２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第２多孔質部５２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。

【0030】

続いて、第２多孔質部５２の上面に純度の高い（例えば純度９５％以上）セラミック粉末を溶射することにより多孔質の溶射膜７１を形成する（図５Ｃ）。これにより、プラグ挿入穴２４の円筒部２４ａは溶射膜７１で充填される。このとき、第２多孔質部５２の雄ネジ部５２ａ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７１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。なお、溶射の際、溶射膜７１の気孔率が所望の値になるようにセラミック粉末に造孔剤を添加しておいてもよい。

【0031】

続いて、溶射膜７１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５Ｄ）。これにより、上部に溶射膜からなる第１多孔質部５１を備え、下部に多孔質バルク体からなる第２多孔質部５２を備えた多孔質プラグ５０が形成される。以上のようにして、半導体製造装置用部材１０が得られる。

【0032】

以上詳述した半導体製造装置用部材１０では、ウエハ載置面２１に露出する第１多孔質部５１は、第２多孔質部５２に比べて純度が高い。そのため、ウエハＷに多孔質プラグ５０由来の不純物が混入するのを抑制することができる。一方、第２多孔質部５２は、第１多孔質部５１に比べて気孔率が高い。また、第１多孔質部５１は、第２多孔質部５２よりも気孔率が低いが、第２多孔質部５２よりも薄い。そのため、多孔質プラグ５０全体をみたとき、熱伝導ガスの流通抵抗が大きくなるのを抑制することができる。

【0033】

また、第１多孔質部５１は溶射膜であるため、第１多孔質部５１を比較的容易に作製することができる。

【0034】

更に、プラグ挿入穴２４は内周面に雌ネジ部２４ｂを有し、第２多孔質部５２は外周面に雄ネジ部５２ａを有し、雌ネジ部２４ｂと雄ネジ部５２ａとが螺合されている。そのため、接着剤を用いることなく第２多孔質部５２をプラグ挿入穴２４に配置することができる。

【0035】

更にまた、雄ネジ部５２ａ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、ウエハＷから雄ネジ部５２ａと雌ネジ部２４ｂとの間を通って冷却プレート３０に至る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。

【0036】

そして、多孔質プラグ５０の第１多孔質部５１の上面は、円形小突起２１ｂの上面よりも低い位置にある。そのため、第１多孔質部５１の上面でウエハＷを持ち上げてしまうことがない。

【0037】

そしてまた、多孔質プラグ５０の第１多孔質部５１の上面５１ａは、ウエハ載置面２１の基準面２１ｃと同じ高さである。そのため、ウエハＷの下面と第１多孔質部５１の上面５１ａとの間の空間の高さが低く抑えられる。したがって、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。

【0038】

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。

【0039】

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。

【0040】

上述した実施形態では、第１多孔質部５１の形状を上底と下底とが同じ大きさで下底の大きさが第２多孔質部５２の上面と同じ大きさの円板形状としたが、第１多孔質部５１の形状を図６Ａ～Ｃに示すようにしてもよい。図６Ａの第１多孔質部５１は、下底の大きさが第２多孔質部５２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、上述した実施形態に比べて第１多孔質部５１の外周面の面積が広くなるため、第１多孔質部５１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６Ｂの第１多孔質部５１は、上底と下底とが同じ大きさで下底の大きさが第２多孔質部５２の上面よりも大きい円板形状になっている。この場合、上述した実施形態に比べて第１多孔質部５１と第２多孔質部５２との接着性や第１多孔質部５１とセラミックプレート２０との接着性が良好になる。図６Ｃの第１多孔質部５１は、下底の大きさが第２多孔質部５２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第１多孔質部５１と第２多孔質部５２との接着性や第１多孔質部５１とセラミックプレート２０との接着性が良好になる。特に、第１多孔質部５１を溶射で形成する場合、第１多孔質部５１の形状は、上述した実施形態よりも図６Ａの方が好ましく、図６Ａよりも図６Ｂの方が好ましく、図６Ｂよりも図６Ｃの方が好ましい。更に、上述した実施形態と比べて、図６Ａ～Ｃでは第１多孔質部５１の上底の径が大きいため、ガスが流れやすくなる。

【0041】

上述した実施形態では、多孔質プラグ５０の第１多孔質部５１の上面５１ａは、ウエハ載置面２１の基準面２１ｃと同じ高さとしたが、特にこれに限定されない。例えば、図７に示すように、ウエハ載置面２１の基準面２１ｃの高さから第１多孔質部５１の上面５１ａの高さを引いた差Δｈが０．５ｍｍ以下（好ましくは０．２ｍｍ以下、より好ましくは０．１ｍｍ以下）の範囲になるようにしてもよい。換言すれば、第１多孔質部５１の上面５１ａを、ウエハ載置面２１の基準面２１ｃよりも０．５ｍｍ以下（好ましくは０．２ｍｍ以下、より好ましくは０．１ｍｍ以下）の範囲で低い位置に配置してもよい。このようにしても、ウエハＷの下面と第１多孔質部５１の上面５１ａとの間の空間の高さは比較的低く抑えられる。したがって、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。

【0042】

上述した実施形態では、第２多孔質部５２の外周面に雄ネジ部５２ａ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５２ａ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、図８に示すように、第２多孔質部５２の外周面に雄ネジ部５２ａ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、第１及び第２多孔質部５１，５２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）で接着することになる。但し、第１及び第２多孔質部５１，５２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、図８の構造よりも上述した実施形態の構造の方が好ましい。

【0043】

上述した実施形態では、第２多孔質部５２の下面がセラミックプレート２０の下面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９に示すように、第２多孔質部５２の下面５２ｂが絶縁管６０の内部に位置するようにしてもよい。つまり、第２多孔質部５２の下面５２ｂが導電性基材（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）の内部に位置するようにしてもよい。こうすれば、第２多孔質部５２の下面５２ｂ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。第２多孔質部５２の下面５２ｂ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、第２多孔質部５２の下面５２ｂ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９のように構成すれば、その放電がなくなるからである。

【0044】

上述した実施形態の多孔質プラグ５０の代わりに、図１０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１０Ａ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の第２多孔質部１５２の上に、円板状の第１多孔質部１５１を設けたものである。図１０Ｂ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の第２多孔質部２５２の上に、円板状の第１多孔質部２５１を設けたものである。図１０Ｃ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の第２多孔質部３５２の上に、円板状の第１多孔質部３５１を設けたものである。図１０Ｄ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の第２多孔質部４５２の上に、円板状の第１多孔質部４５１を設けたものである。図１０Ｅ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の第２多孔質部５５２の上に、円板状の第１多孔質部５５１を設けたものである。図１０Ｅ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の第２多孔質部６５２の上に、円板状の第１多孔質部６５１を設けたものである。図１０Ｇの多孔質プラグ７５０は、円柱状の第２多孔質部７５２の上面及び側面を覆うように、有底筒状（コップ状）の第１多孔質部７５１を設けたものである。このうち、多孔質プラグ２５０，４５０，６５０の第２多孔質部２５２，４５２，６５２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。

【0045】

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。

【0046】

上述した実施形態では、第１多孔質部５１を溶射膜としたが、特に溶射膜に限定されない。例えば、第１多孔質部５１を多孔質バルク体としてもよい。その場合、第１多孔質部５１を構成する多孔質バルク体の外周面に雄ネジ部を設け、プラグ挿入穴２４の内周面の上部に雌ネジ部を設け、両者を螺合してもよい。あるいは、第１多孔質部５１をレーザ焼結で作製してもよい。

【0047】

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。

【0048】

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】

【0049】

１０ 半導体製造装置用部材、２０ セラミックプレート、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 貫通孔、４２ 丸穴、５０ 多孔質プラグ、５１ 第１多孔質部、５１ａ 上面、５２ 第２多孔質部、５２ａ 雄ネジ部、５２ｂ 下面、６０ 絶縁管、７１ 溶射膜、９０ 金属接合材、９２ 丸穴、９４ 接合体、１５０，２５０，３５０，４５０，５５０，６５０，７５０ 多孔質プラグ、１５１，２５１，３５１，４５１，５５１，６５１，７５１ 第１多孔質部、１５２，２５２，３５２，４５２，５５２，６５２，７５２ 第２多孔質部。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】