(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】P2024110836
(43)【公開日】2024-08-16
(54)【発明の名称】ウエハ支持体
(51)【国際特許分類】
C04B 35/5835 20060101AFI20240808BHJP
C04B 41/87 20060101ALI20240808BHJP
H01L 21/683 20060101ALI20240808BHJP
【ＦＩ】
C04B35/5835
C04B41/87 F
H01L21/68 R
【審査請求】有
【請求項の数】7
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023015682
(22)【出願日】2023-02-03
(71)【出願人】
【識別番号】591034280
【氏名又は名称】株式会社フェローテックマテリアルテクノロジーズ
(74)【代理人】
【識別番号】100122183
【弁理士】
【氏名又は名称】小澤 一郎
(72)【発明者】
【氏名】山岸 航
(72)【発明者】
【氏名】森 一政
(72)【発明者】
【氏名】河野 仁
(72)【発明者】
【氏名】衛藤 俊一
(72)【発明者】
【氏名】柴瀬 惇志
【テーマコード（参考）】
5F131
【Ｆターム（参考）】
5F131AA02
5F131BA03
5F131BA04
5F131BA19
5F131BA23
5F131CA12
5F131EA03
5F131EB11
5F131EB12
5F131EB78
5F131EB79
(57)【要約】
【課題】耐食性に優れた新たなウエハ支持体を提供する。
【解決手段】ウエハ支持体３０は、窒化ホウ素を含むマシナブルセラミックスからなる基材１４と、基材の表面を覆う第１の層と、基材に少なくとも一部が内包された導電部材１８，２０と、を備える。第１の層は、窒化アルミニウムを主成分とするセラミックス焼結体で構成されており、基材１４に含まれる窒化ホウ素の割合は、第１の層に含まれる窒化ホウ素の割合よりも高い。
【選択図】図４
【解決手段】ウエハ支持体３０は、窒化ホウ素を含むマシナブルセラミックスからなる基材１４と、基材の表面を覆う第１の層と、基材に少なくとも一部が内包された導電部材１８，２０と、を備える。第１の層は、窒化アルミニウムを主成分とするセラミックス焼結体で構成されており、基材１４に含まれる窒化ホウ素の割合は、第１の層に含まれる窒化ホウ素の割合よりも高い。
【選択図】図４
【特許請求の範囲】
【請求項1】
窒化ホウ素を含むマシナブルセラミックスからなる基材と、前記基材の表面を覆う第１の層と、前記基材に少なくとも一部が内包された導電部材と、を備え、
前記第１の層は、窒化アルミニウムを主成分とするセラミックス焼結体で構成されており、
前記基材に含まれる窒化ホウ素の割合は、前記第１の層に含まれる窒化ホウ素の割合よりも高いことを特徴とするウエハ支持体。
前記第１の層は、窒化アルミニウムを主成分とするセラミックス焼結体で構成されており、
前記基材に含まれる窒化ホウ素の割合は、前記第１の層に含まれる窒化ホウ素の割合よりも高いことを特徴とするウエハ支持体。
【請求項2】
前記第１の層は、厚みが０．３～３．０ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載のウエハ支持体。
【請求項3】
前記第１の層は、窒化アルミニウムを９０～１００質量％、窒化ホウ素を０～１０質量％含有することを特徴とする請求項１又は２に記載のウエハ支持体。
【請求項4】
前記第１の層を覆う第２の層を更に備え、
前記第２の層は、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム、酸化イットリウム及び酸化マグネシウムからなる群より選択される少なくとも一つ以上の材料で選択され、厚みが１．０～２０μｍであることを特徴とする請求項１又は２に記載のウエハ支持体。
前記第２の層は、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム、酸化イットリウム及び酸化マグネシウムからなる群より選択される少なくとも一つ以上の材料で選択され、厚みが１．０～２０μｍであることを特徴とする請求項１又は２に記載のウエハ支持体。
【請求項5】
前記基材の熱膨張係数をΔ１［１×１０－６／℃］、前記第１の層の熱膨張係数をΔ２［１×１０－６／℃］とした場合、｜Δ２－Δ１｜≦１．０を満たすことを特徴とする請求項１又は２に記載のウエハ支持体。
【請求項6】
前記マシナブルセラミックスは、
窒化ホウ素、酸化ジルコニウム、窒化ケイ素、炭化ケイ素及び窒化アルミニウムのセラミックス成分の合計を１００質量％とした場合に、窒化ホウ素を１５～４０質量％含有し、酸化ジルコニウムを０～４０質量％含有し、窒化ケイ素を０～５５質量％含有し、炭化ケイ素を０～２０質量％含有し、窒化アルミニウムを０～７５質量％含有し、
前記セラミックス成分の合計を１００質量％とした場合に、更に焼結助剤成分を３～１５質量％含有することを特徴とする請求項１又は２に記載のウエハ支持体。
窒化ホウ素、酸化ジルコニウム、窒化ケイ素、炭化ケイ素及び窒化アルミニウムのセラミックス成分の合計を１００質量％とした場合に、窒化ホウ素を１５～４０質量％含有し、酸化ジルコニウムを０～４０質量％含有し、窒化ケイ素を０～５５質量％含有し、炭化ケイ素を０～２０質量％含有し、窒化アルミニウムを０～７５質量％含有し、
前記セラミックス成分の合計を１００質量％とした場合に、更に焼結助剤成分を３～１５質量％含有することを特徴とする請求項１又は２に記載のウエハ支持体。
【請求項7】
前記導電部材は、モリブデン、タングステン、タンタルおよびそれらを含む合金からなる群から選択される金属材料で構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のウエハ支持体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本願発明は、ウエハを支持する支持体に関する。
【背景技術】
【0002】
従来の静電チャック等に用いられるセラミックス材料は、窒化ケイ素や窒化アルミニウムといった加工が難しいファインセラミックスが多く、切削速度やチッピング（欠け）の観点から複雑な加工が困難であった。そこで、加工性に優れたマシナブルセラミックスを基材に用いたウエハ支持体が考案されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０２０－１５５５７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
前述のウエハ支持体は、半導体製造プロセスにおける腐食性のガスやプラズマ雰囲気に曝されると、表面からパーティクルが発生しやすい。そのパーティクルがウエハに付着すると、その後の半導体製造プロセスにおける不良の原因となる。そこで、プラズマによる腐食が少ない窒化アルミニウムからなる薄膜でマシナブルセラミックスの基材を覆うことが一案である。
【0005】
しかしながら、窒化アルミニウム膜に存在するピンホールなどの微小欠陥を起点とした腐食が発生した場合、その腐食が基材であるマシナブルセラミックスまで到達すると、顕著に腐食されてパーティクルが発生してしまい不良品の発生を引き起こす。
【0006】
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、耐食性に優れた新たなウエハ支持体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記課題を解決するために、本発明のある態様のウエハ支持体は、窒化ホウ素を含むマシナブルセラミックスからなる基材と、基材の表面を覆う第１の層と、基材に少なくとも一部が内包された導電部材と、を備える。第１の層は、窒化アルミニウムを主成分とするセラミックス焼結体で構成されており、基材に含まれる窒化ホウ素の割合は、第１の層に含まれる窒化ホウ素の割合よりも高い。
【0008】
マシナブルセラミックスは、一般的なファインセラミックスと比較して加工が容易であり、また、優れた耐熱衝撃性を有している。一方、窒化ホウ素等のマシナブルセラミックスは耐食性という観点からは必ずしも最適な材料とは言い難い。そこで、この態様によると、基材を作製する段階で複雑な形状を実現しなくても、基材を作製してから加工ができるため、様々な形状のウエハ支持体の製造が可能となる。加えて、この態様によると、基材に対する処理ガスやプラズマによる腐食を第１の層により低減できる。
【0009】
第１の層は、厚みが０．３～３．０ｍｍであってもよい。これにより、仮に第１の層にピンホール等の微小欠陥が存在しても、基材まで腐食が届きにくくなる。
【0010】
第１の層は、窒化アルミニウムを９０～１００質量％、窒化ホウ素を０～１０質量％含有してもよい。これにより、第１の層の耐食性を向上できる。
【0011】
第１の層を覆う第２の層を更に備えてもよい。第２の層は、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム、酸化イットリウム及び酸化マグネシウムからなる群より選択される少なくとも一つ以上の材料で選択され、厚みが１．０～２０μｍであってもよい。これにより、第１の層のみの場合と比較して、基材の耐食性を更に向上できる。
【0012】
基材の熱膨張係数をΔ１［１×１０－６／℃］、第１の層の熱膨張係数をΔ２［１×１０－６／℃］とした場合、｜Δ２－Δ１｜≦１．０を満たす。これにより、基材と第１の層とを一体焼結で作製できる。
【0013】
マシナブルセラミックスは、窒化ホウ素、酸化ジルコニウム、窒化ケイ素、炭化ケイ素及び窒化アルミニウムのセラミックス成分の合計を１００質量％とした場合に、窒化ホウ素を１５～４０質量％含有し、酸化ジルコニウムを０～４０質量％含有し、窒化ケイ素を０～５５質量％含有し、炭化ケイ素を０～２０質量％含有し、窒化アルミニウムを０～７５質量％含有してもよい。セラミックス成分の合計を１００質量％とした場合に、更に焼結助剤成分を３～１５質量％含有してもよい。
【0014】
導電部材は、モリブデン、タングステン、タンタルおよびそれらを含む合金からなる群から選択される金属材料で構成されていてもよい。
【0015】
なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法、装置、システムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。また、上述した各要素を適宜組み合わせたものも、本件特許出願によって特許による保護を求める発明の範囲に含まれうる。
【発明の効果】
【0016】
本発明によれば、耐食性に優れた新たなウエハ支持体を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【0017】
【図1】参考例に係るウエハ支持体の概略断面図である。
【図2】保護層に欠陥がある場合に発生する腐食の様子を説明するための模式図である。
【図3】ＡｌＮ膜に欠陥があるウエハ支持体の断面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）により撮影した写真を示す図である。
【図4】本実施の形態に係るウエハ支持体の概略断面図である。
【図6】図６（ａ）は、実施例１に係る窒化アルミニウム焼結体の保護層の断面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）により撮影した写真を示す図、図６（ｂ）は、実施例３に係る窒化アルミニウム焼結体の保護層の断面を走査型電子顕微鏡により撮影した写真を示す図、図６（ｃ）は、参考例に係る窒化アルミニウム薄膜の断面を走査型電子顕微鏡により撮影した写真を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0018】
以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。
【0019】
（ウエハ支持体）
はじめに、ウエハ支持体の概略構成について参考例として説明する。ウエハ支持体は、シリコンウエハ等の半導体基板を支持できればよく、吸着機構や加熱機構を備えていてもよい。例えば、ウエハ支持体は、単にウエハを搭載するサセプタであってもよい。また、ウエハ支持体は、搭載されたウエハに対して吸着力を生じる静電チャックや、ウエハを加熱するヒータであってもよい。また、ウエハ支持体が支持する対象物は、主にウエハであるが、その他の部材や部品を支持するものであってもよい。
はじめに、ウエハ支持体の概略構成について参考例として説明する。ウエハ支持体は、シリコンウエハ等の半導体基板を支持できればよく、吸着機構や加熱機構を備えていてもよい。例えば、ウエハ支持体は、単にウエハを搭載するサセプタであってもよい。また、ウエハ支持体は、搭載されたウエハに対して吸着力を生じる静電チャックや、ウエハを加熱するヒータであってもよい。また、ウエハ支持体が支持する対象物は、主にウエハであるが、その他の部材や部品を支持するものであってもよい。
【0020】
参考例では、ウエハ支持体がヒータ付きの静電チャックである場合を一例に説明する。図１は、参考例に係るウエハ支持体の概略断面図である。
【0021】
参考例に係るウエハ支持体１０は、プラズマＣＶＤといった半導体製造装置のチャンバ１２内でウエハＷを支持するために用いられる。ウエハ支持体１０は、マシナブルセラミックスからなる基材１４と、基材１４の表面１４ａを覆う保護層１６と、基材１４に少なくとも一部が内包された導電部材１８，２０と、を有する。ウエハＷは、搭載面１６ａである保護層１６の表面に搭載される。
【0022】
導電部材１８は、搭載面１６ａにウエハＷを固定するための吸着力を発生させる電流が流れる静電チャック電極として機能する。また、導電部材２０は、ウエハＷを所定のプロセス温度まで加熱するための抵抗加熱体（ヒータ）として機能する。なお、本実施の形態に係るウエハ支持体１０において、導電部材１８，２０は、焼結体である基材１４に埋設されている。そのため、導電部材１８，２０は、焼成の段階で原料粉末の内部に配置されている必要があり、焼成温度で溶けないような高融点金属であることが好ましい。例えば、導電部材の材料としては、モリブデン、タングステン、タンタル等の高融点金属や、それらを二種以上含む合金が好ましい。
【0023】
また、ウエハ支持体１０は、チャンバ側に露出する搭載面１６ａから基材１４の内部を通過して外部のガス供給源（不図示）まで繋がっているガス導入口２２が形成されていてもよい。ガス導入口２２は、搭載面１６ａに吸着されたウエハＷを裏面側から冷却するガスを供給するためのものである。
【0024】
（マシナブルセラミックス）
本発明者は、ウエハ支持体に適した材料を見出すために鋭意検討した結果、加工性がよい（快削性を有する）いわゆるマシナブルセラミックスからなる焼結体が好ましいことを見出した。
本発明者は、ウエハ支持体に適した材料を見出すために鋭意検討した結果、加工性がよい（快削性を有する）いわゆるマシナブルセラミックスからなる焼結体が好ましいことを見出した。
【0025】
マシナブルセラミックスは、一般的なファインセラミックス、例えば酸化アルミニウム、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、炭化ケイ素等と比較して、機械加工が容易である。つまり、マシナブルセラミックスにおいては、セラミックスの加工で問題になるチッピングと呼ばれる欠けが発生しにくく、複雑な加工が可能となる。また、マシナブルセラミックスの加工時の研削量（加工レート）は、ファインセラミックスの加工時の研削量の数倍から数百倍であり、効率のよい加工が可能である。
【0026】
マシナブルセラミックスはセラミックス成分となる複数の原料化合物が混合されている複合材であり、例えば、炭化ケイ素の配合割合によって、体積抵抗率を調整できる。その結果、クーロン型やジョンソン・ラーベック型といった静電チャックの吸着機構のどちらにも対応できる。また、ヒータの場合は炭化ケイ素を添加しないことで絶縁体として使用できる。なお、マシナブルセラミックスは全体が均一組成である必要はなく、ウエハＷが搭載される搭載面１６ａに近い導電部材１８を収容する部分、導電部材２０を収容する部分のそれぞれで、各部分の機能が最適になるように組成を異ならせてもよい。
【0027】
更に主成分の一つに窒化ホウ素が挙げられているが、一般的な酸化アルミニウム、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、炭化ケイ素に比べ優れた耐熱衝撃性を有しており、製品であるウエハ支持体になった際、割れによる破損を防止することができる。
【0028】
参考例や後述する実施の形態に係るマシナブルセラミックスは、窒化ホウ素、酸化ジルコニウム、窒化ケイ素、炭化ケイ素及び窒化アルミニウムからなる群より選択された窒化ホウ素を必須とする少なくとも二つ以上の材料からなる焼結体である。窒化ホウ素は、被削性にも優れており、窒化ホウ素を必須成分とするマシナブルセラミックスを用いることで加工レートを大きくできる。また、基材の内部に異種材料である導電部材が内包されたウエハ支持体の場合、基材と導電部材の物性の違いによっては温度変化に対して内部応力が生じる。または、ウエハ支持体の外周部と中心部の温度差によって熱応力が生じる。しかしながら、窒化ホウ素は、優れた耐熱衝撃性を有しているため、基材が割れにくくなる。
【0029】
参考例に係るマシナブルセラミックスは、窒化ホウ素、酸化ジルコニウム、窒化ケイ素及び炭化ケイ素のセラミックス成分の合計を１００質量％とした場合に、窒化ホウ素を１０～８０質量％含有し、窒化ケイ素を０～８０質量％含有し、酸化ジルコニウムを０～８０質量％含有し、炭化ケイ素を０～４０質量％含有しているとよい。
【0030】
また、参考例や後述する実施の形態に係るマシナブルセラミックスは、焼結助剤成分を含有している。焼結助剤は、窒化ケイ素や窒化ホウ素の焼結に使用されているものから選択することができる。好ましい焼結助剤は酸化アルミニウム（アルミナ）、酸化マグネシウム（マグネシア）、酸化イットリウム（イットリア）、およびランタノイド金属の酸化物から得られた１種若しくは２種以上である。より好ましくはアルミナとイットリアの混合物、若しくはこれに更にマグネシアを添加した混合物、若しくはイットリアとマグネシアの混合物等である。
【0031】
焼結助剤成分の配合量は、セラミックス成分の合計を１００質量％とした場合に、外掛けで１～２５質量％、好ましくは３～１５質量％、より好ましくは５～１０質量％の範囲とすることが望ましい。焼結助剤成分の配合量が１質量％以上、好ましくは３質量％以上であれば、緻密化しやすくなり、焼結体の密度不足や機械的特性の低下を抑制できる。一方、焼結助剤成分の配合量が２５質量％以下であれば、強度の低い粒界相が低減されることで、機械的強度の低下や粒界相の増加による加工性の低下が抑制できる。
【0032】
なお、窒化ホウ素は、被削性に優れるものの強度特性が悪い。したがって、焼結体中に粗大な窒化ホウ素が存在すると、それが破壊起点となって、加工時のカケ、割れ発生要因となる。このような粗大な窒化ホウ素粒子を形成しないためには、原料粉末を微粉にすることが有効である。主原料粉末、特に窒化ホウ素の原料粉末は平均粒径２μｍ未満のものを使用することが望ましい。窒化ホウ素は、六方晶系（ｈ－ＢＮ）低圧相のものや立方晶系（ｃ－ＢＮ）高圧相のものなどが存在するが、快削性の観点では六方晶系の窒化ホウ素が好ましい。また、加工性の観点では、窒化ホウ素が多いほど、また、窒化ケイ素（および酸化ジルコニウム）が少ないほど好ましい。また、機械的強度やヤング率は、窒化ホウ素が多いほど、また、窒化ケイ素（および酸化ジルコニウム）が少ないほど低くなる。
【0033】
マシナブルセラミックスとしては、例えば、ＢＮ含有窒化ケイ素系セラミックス（「ホトベールII」、「ホトベールII-k７０」：株式会社フェローテックマテリアルテクノロジーズ製）が挙げられる。なお、ホトベールII-k７０の組成は、窒化ホウ素が３８．５質量％、窒化ケイ素が５４．１質量％、イットリアが５．５質量％、マグネシア１．９質量％である。このＢＮ含有窒化ケイ素系セラミックスは、曲げ強度が６００ＭＰａ以下、ヤング率が２５０ＧＰａ以下、ビッカース硬度が５ＧＰａ以下である。このような特性を有するマシナブルセラミックスは、加工時の単位時間当たりの研削量（加工レート）が大きく、複雑な形状のウエハ支持体であっても効率良く生産できる。また、基材を単純な形状のブロックとして作製してから、所望の形状に切削加工することで、一部品で複雑なウエハ支持体を製造できる。
【0034】
（焼結体の製造方法）
まず、所定の配合量に応じて、窒化ホウ素、酸化ジルコニウム、窒化ケイ素、炭化ケイ素及び窒化アルミニウム等のセラミックス成分となる主原料粉末と、セラミックス成分の合計を１００質量％とした場合に、１～２５質量％の焼結助剤粉末と、を混合して原料粉末を調製する。この混合は、例えば、湿式ボールミル等により行うことができる。
まず、所定の配合量に応じて、窒化ホウ素、酸化ジルコニウム、窒化ケイ素、炭化ケイ素及び窒化アルミニウム等のセラミックス成分となる主原料粉末と、セラミックス成分の合計を１００質量％とした場合に、１～２５質量％の焼結助剤粉末と、を混合して原料粉末を調製する。この混合は、例えば、湿式ボールミル等により行うことができる。
【0035】
次に、原料粉末または成型体あるいはその両方を高温加圧下で成形し、焼成することで焼結体が作製される。なお、原料粉末または成型体の一部を焼結体に置き換えてもよい。また、ヒータのための抵抗加熱体や静電チャックの電極を焼結体の内部に設けるためには、ホットプレス装置に原料粉末、成型体または焼結体を充填する際に、焼成後に導電体となる部材や材料（例えば、金属板、金属箔、導電ペースト、コイル、メッシュ等）を所定位置に配置（埋設）すればよい。なお、導電体の形状は特に限定されない。この焼成は、例えば、ホットプレス装置を用いて行うことができる。ホットプレスは、非酸化性（不活性）雰囲気である例えば窒素やアルゴン雰囲気中で行うが、加圧窒素中で行ってもよい。ホットプレス温度は例えば、１３００～１９５０℃の範囲である。温度が低すぎると焼結が不十分となり、高すぎると主原料の熱分解が起こるようになる。加圧力は２０～５０ＭＰａの範囲内が適当である。ホットプレスの持続時間は温度や寸法にもよるが、通常は１～４時間程度である。高温加圧焼結は、ＨＩＰ（ホットアイソスタティクプレス）により行うこともできる。この場合の焼結条件も、当業者であれば適宜設定できる。
【0036】
その後、焼結体を所望の形状に加工し、ウエハ支持体が製造される。参考例や実施の形態に係るマシナブルセラミックスは、高強度で高マシナブル性（快削性）を有するので、複雑な微細加工が工業的に現実的な時間で可能である。また、焼結体を製造する際の諸条件は、後述するプラズマによる耐食性を考慮して、マシナブルセラミックスの平均結晶粒径が０．５μｍ以下になるように選択されているとよい。これにより、仮に多結晶の一部がプラズマ雰囲気における腐食でパーティクルとして剥離された場合であっても、パーティクル自体が小さいことで半導体製造プロセスでの不良を低減できる。なお、マシナブルセラミックスの平均結晶粒径は、０．１μｍ以下がより好ましい。
【0037】
上述のように、参考例に係る基材１４に用いられるマシナブルセラミックスは、一般的なファインセラミックスと比較して加工が容易である。そこで、この態様によると、基材１４を作製する段階で複雑な形状を実現しなくても、基材を作製してから加工ができるため、様々な形状のウエハ支持体の製造が可能となる。
【0038】
一方、ウエハ支持体１０は、用途によっては半導体製造プロセスにおいて腐食性のガスやプラズマ雰囲気に曝される。腐食性のプラズマとしては、ＣＦ４、Ｃ４Ｆ８、ＳＦ８、ＮＦ３、ＣＨＦ３等のフッ素系ガスが例示され、加えて、Ａｒ、Ｏ２、ＣＯ２等のガスが混合されることがある。ケイ素成分はフッ素系のプラズマと反応性が高いため、ケイ素を含む基材はこれらのプラズマに対し耐性が低い。また、窒化ホウ素は、Ｏ２プラズマと反応性が高い。
【0039】
前述のように、参考例に係るマシナブルセラミックスは、主成分に窒化ケイ素、炭化ケイ素、窒化ホウ素が含まれることがあり、本願発明者は、ケイ素や窒化ホウ素を含むマシナブルセラミックスが腐食性のプラズマ雰囲気において耐食性が低くなる可能性に想到した。そして、プラズマやプロセスガスに対するウエハ支持体の耐食性を向上するために、本実施の形態に係るウエハ支持体１０の基材１４の表面に保護層１６を設けた。
【0040】
（保護層）
参考例に係る保護層１６は、基材１４よりもプラズマによる腐食が少ない材料で構成されている。これにより、基材１４に対するプラズマによる腐食を保護層１６により低減できる。また、基材１４を構成する材料が剥離しやすい場合であっても、保護層１６により剥離を低減できる。本実施の形態に係る保護層１６は、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム、酸化イットリウム、酸化マグネシウム、イットリウムアルミニウムガーネット（ＹＡＧ：Ｙ３Ｏ５Ａｌ１２）及びイットリウムアルミニウムモノクリニック（ＹＡＭ：Ｙ４Ａｌ２Ｏ９）からなる群より選択された少なくとも一つ以上の材料で構成されている。特に窒化アルミニウムは耐熱衝撃性に優れているため、静電チャックに高い熱衝撃が加わるプロセスにおいて好適な材料である。
参考例に係る保護層１６は、基材１４よりもプラズマによる腐食が少ない材料で構成されている。これにより、基材１４に対するプラズマによる腐食を保護層１６により低減できる。また、基材１４を構成する材料が剥離しやすい場合であっても、保護層１６により剥離を低減できる。本実施の形態に係る保護層１６は、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム、酸化イットリウム、酸化マグネシウム、イットリウムアルミニウムガーネット（ＹＡＧ：Ｙ３Ｏ５Ａｌ１２）及びイットリウムアルミニウムモノクリニック（ＹＡＭ：Ｙ４Ａｌ２Ｏ９）からなる群より選択された少なくとも一つ以上の材料で構成されている。特に窒化アルミニウムは耐熱衝撃性に優れているため、静電チャックに高い熱衝撃が加わるプロセスにおいて好適な材料である。
【0041】
図１に示すように、保護層１６の表面である搭載面１６ａと導電部材１８との間の厚みが誘電体層の厚みｔとなる。そのため、保護層１６の膜厚が厚すぎると、誘電体層の厚みｔが大きくなり、十分な吸着力が得られなくなる。また、厚みｔが大きすぎると、高い熱衝撃が加えられた際に保護層１６にクラックが発生しやすくなる。一方、保護層１６の厚みｔが小さすぎると、プラズマに対して十分な耐食性が得られなくなる。そこで、参考例に係る保護層１６は、厚みが１～３０μｍの範囲である。これにより、所望の吸着力とプラズマに対する耐食性とを両立できる。保護層１６の厚みは、好ましくは２μｍ以上、より好ましくは５μｍ以上であれば、プラズマに対してより良好な耐食性が得られる。また、保護層１６の厚みは、好ましくは２０μｍ以下、より好ましくは１０μｍ以下であれば、より十分な吸着力が得られる。
【0042】
（保護層の成膜方法）
保護層の成膜は、例えば、ＣＶＤ、ＰＶＤ（スパッタリングやイオンプレーティング）、エアロゾルデポジションといった方法で行われる。これらの方法は、膜厚制御に優れているため、前述の保護層の厚みのように１～３０μｍの範囲で精度の高い成膜が可能である。
保護層の成膜は、例えば、ＣＶＤ、ＰＶＤ（スパッタリングやイオンプレーティング）、エアロゾルデポジションといった方法で行われる。これらの方法は、膜厚制御に優れているため、前述の保護層の厚みのように１～３０μｍの範囲で精度の高い成膜が可能である。
【0043】
スパッタリングは、基板とターゲット（膜となる材質）を対向させ、１０－１～数Ｐａ程度のＡｒガス雰囲気中で、ターゲットに負の高電圧を印加して放電させ、Ａｒイオンをターゲットに衝突させる。Ａｒイオンが衝突すると、スパッタリング現象でターゲットから原子が飛び出てくる。飛び出た原子が基材に堆積することで保護層が形成される。
【0044】
参考例に係る保護層１６の形成には、反応性スパッタリング法が好適である。酸化アルミニウムや窒化アルミニウムなどの化合物をターゲットに用いると、スパッタ率が顕著に低下するため、コーティング速度が極めて小さくなることや、元素ごとにスパッタ率が異なるためにターゲットの組成からズレた膜が形成されることが知られている。そのため、参考例に係る保護層の構成材料が窒化アルミニウムの場合、単一金属のアルミニウムのターゲットを用いて、反応性ガスであるＮ２と反応させる反応性スパッタリング法が適している。
【0045】
保護層の他の成膜方法であるイオンプレーティングは、基板と蒸発源（膜となる材質）を対向させ、１０－２～１０－４Ｐａ程度の真空中で蒸発源から膜の原料を溶解・蒸発させて基板に堆積させる方法である。蒸発させる材料の種類や反応ガスの導入で様々な材質の膜を作製できる。真空蒸着を基盤としたコーティング技術の中で、イオンを用いた方法全般をイオンプレーティングと呼ぶ。具体的には、高周波イオンプレーティング、反応性イオンプレーティング、イオンアシスト蒸着など多様な手法があるが、いずれも採用できる。参考例に係る保護層の構成材料が酸化イットリウムの場合、蒸着源に金属イットリウムを使用し、反応ガスにＯ２を導入してプラズマ雰囲気中で成膜できる。また、イオンアシスト蒸着の場合、蒸着源に酸化イットリウムを使用し、アシストイオンにＯ２イオンを使用することで、構成材料が酸化イットリウムの保護層を成膜できる。なお、構成材料が酸化マグネシウムや酸化アルミニウムの保護層である場合も、高周波イオンプレーティング、反応性イオンプレーティング、イオンアシスト蒸着によって成膜できる。
【0046】
前述のスパッタリングやイオンプレーティングなどの、イオンを用いた成膜方法の場合、成膜前にＡｒイオンで表面をクリーニング（イオンの衝撃で表面付着物や酸化膜を除去）できるため、密着力の高い膜を得ることができる。Ｎ２イオンやＨ２イオンは特に有機物のクリーニング（一般的にイオンボンバードメントと呼ばれる工程）に有効である。ボンバードメント工程により、基材であるマシナブルセラミックス表面の極微細なパーティクル（超音波洗浄などでは除去しきれないもの）を除去できるので、保護膜を備える基材は、保護膜のない基材より初期のパーティクル発生を低減できる。これらの手法は、粉を焼き固めて作るバルクセラミックスと比べ、窒化アルミニウムの純度も高くできるので、ウエハ汚染の懸念も下がり、不良低減に寄与する。
【0047】
また、マシナブルセラミックスからなる基材を用いた静電チャックは、基材の表面粗さが所定の範囲（例えば、算術平均粗さＲａが０．０２μｍ≦Ｒａ≦０．２μｍの範囲）であれば、ウエハと点接触するため、デチャック時にウエハとのこすれが少ない。一方で窒化ホウ素のへき開性のため、物理的な力で粒子の剥離（クラック）が生じやすいので、そのままではパーティクルが発生しやすい。しかしながら、前述の窒化アルミニウムなどの保護層１６を基材１４表面にコートすることで、粒子の剥離が低減され、パーティクルの発生を低減できる。加えて、参考例に係る成膜方法で作製された保護層１６は、基材１４の表面粗さに追従し、算術平均粗さＲａが０．０２μｍ≦Ｒａ≦０．２μｍの範囲の表面を有する。つまり、プラズマに対する耐食性のある保護層１６を備えながら、保護層１６自体がウエハと点接触できるため、参考例に係るウエハ支持体１０は、パーティクル低減に極めて優れている。
【0048】
また、各層が硬質材料（ヤング率が高い材料の組合せ）で構成された多層部材の場合、いずれの層も変形しにくいため、熱応力などでクラックが発生しやすい。しかしながら、参考例に係るウエハ支持体１０のように、主たる成分として窒化ホウ素を含む基材１４を用いることで応力を吸収（緩和）できる。また、参考例に係るマシナブルセラミックスは複合材料であるため、基材１４の熱膨張率を保護層１６の熱膨張率に合わせることが可能である。その結果、各層の熱膨張率の相違による熱応力を小さくでき、クラックの発生、すなわちパーティクルの発生が抑制される。
【0049】
上述の参考例に係るウエハ支持体は、マシナブルセラミックスの持つ優れた耐熱衝撃性を持ちつつ、保護層１６によってプラズマやプロセスガスに対する耐食性を向上できる。しかしながら、保護層であるＡｌＮ膜に存在するピンホール（小さな穴）などの微小欠陥があると以下の問題が発生しうる点に発明者らは想到した。図２は、保護層に欠陥がある場合に発生する腐食の様子を説明するための模式図である。図３は、ＡｌＮ膜に欠陥があるウエハ支持体の断面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）により撮影した写真を示す図である。
【0050】
図２や図３に示すように、欠陥を起点とした腐食が発生した場合、基材であるマシナブルセラミックスに到達すると顕著に腐食される。その結果、パーティクルが発生し、不良品の発生を引き起こす。また、一般的な成膜技術ではピンホールなどの微小欠陥をゼロにするのは極めて難しい。また、全体的な腐食によってＡｌＮ膜がなくなってしまった場合、耐食性の低いマシナブルセラミックスの基材が前面に曝されてしまうため、多量のパーティクルが発生し、不良品の発生にとどまらず装置を汚染してしまう。その結果、設備故障やダウンタイムの増加を引き起こす。
【0051】
そこで、本実施の形態に係るウエハ支持体では、保護層１６と基材１４との間に窒化アルミニウムを主成分とする焼結体を設けている。図４は、本実施の形態に係るウエハ支持体の概略断面図である。なお、図１に示す参考例に係るウエハ支持体１０と同様の構成（導電部材１８，２０、ガス導入口２２等）については図示を省略している。
【0052】
本実施の形態に係るウエハ支持体３０は、窒化ホウ素を含むマシナブルセラミックスからなる基材１４と、基材１４の表面１４ａを覆う保護層１５と、基材１４に少なくとも一部が内包された導電部材１８，２０と、を備える。保護層１５は、窒化アルミニウムを主成分とするセラミックス焼結体で構成されており、基材１４に含まれる窒化ホウ素の割合は、保護層１５の割合よりも高い。なお、保護層１５と基材１４との間に、マシナブルセラミックスを主成分とする中間層を設けてもよい。
【0053】
マシナブルセラミックスは、一般的なファインセラミックスと比較して加工が容易であり、また、優れた耐熱衝撃性を有している。そこで、本実施の形態に係るウエハ支持体３０は、基材１４を作製する段階で複雑な形状を実現しなくても、基材１４を作製してから加工ができるため、様々な形状のウエハ支持体の製造が可能となる。
【0054】
一方、窒化ホウ素等のマシナブルセラミックスは耐食性という観点からは必ずしも最適な材料とは言い難い。そこで、耐食性の高い窒化アルミニウムを主成分とするセラミックス焼結体からなる保護層１５を基材１４の上に更に設けることにより、窒化アルミニウムの薄膜からなる保護層１６の微小欠陥や保護層１６の損耗が生じても、基材１４が腐食雰囲気に直接暴露されにくくなり、基材１４に対する処理ガスやプラズマによる腐食を抑制できる。その結果、パーティクルの量が抑制され、製造プロセスにおける不良発生が低減されるとともに、半導体製造装置の保護も図られる。
【0055】
なお、保護層１５は、厚みが０．３～３．０ｍｍ、より好ましくは０．５～２．０ｍｍの範囲であってもよい。これにより、仮に保護層１５にピンホール等の微小欠陥が存在しても、基材まで腐食が届きにくくなる。なお、保護層の厚みが薄すぎる（例えば０．３ｍｍ未満）と焼結体として製造することが困難となり、また、微小欠陥が存在した場合に基材まで孔が貫通しやすくなる。一方、保護層の厚みが厚すぎる（例えば３．０ｍｍより大きい）と、マシナブルセラミックスの基材１４と傾斜構造の保護層１５とを積層することで耐熱衝撃性を改善することの効果がなくなる。
【0056】
保護層１５は、窒化アルミニウムを７０～１００質量％、窒化ホウ素を０～３０質量％含有してもよく、窒化アルミニウムを８０～１００質量％、窒化ホウ素を０～２０質量％含有してもよく、好ましくは、窒化アルミニウムを９０～１００質量％、窒化ホウ素を０～１０質量％含有しているとよい。これにより、保護層１５の耐食性を向上できる。なお、保護層１５は、耐熱衝撃性の観点からは窒化ホウ素が多いほどよい。保護層１５に含まれる窒化アルミニウムや窒化ホウ素の粒径は細かいほど耐食性が良く、好ましくは平均粒径で５μｍ以下、より好ましくは２μｍ以下であるとよい。粒径が細かいことで発生するパーティクルが小さくなり、ウエハ支持体が使用される装置で製造される半導体の不良を低減できる。
【0057】
本実施の形態に係るウエハ支持体３０は、保護層１５を覆う保護層１６を更に備えている。本実施の形態に係る保護層１６は、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム、酸化イットリウム及び酸化マグネシウムからなる群より選択される少なくとも一つ以上の材料で選択され、厚みが１．０～２０μｍである。保護層１６の厚みは、より好ましくは１．０～１０ｍｍである。これにより、保護層１５のみの場合と比較して、基材１４の耐食性を更に向上できる。なお、保護層１５が薄すぎると耐食性が低くなり（部品寿命が短くなり)、保護層１５が厚すぎると成膜時の内部応力でクラックが入りやすくなる。
【0058】
また、セラミックス焼結体の比較的厚みのある保護層１５の上に、保護層１６のような薄膜の窒化アルミニウムを成膜することで、仮に保護層１６が腐食されてその下層のセラミックス焼結体の保護層１５が露出しても、再び保護層１６を作製することでウエハ支持体を再使用できる。その結果、ウエハ支持体の寿命を延ばすことができる。
【0059】
本実施の形態に係るウエハ支持体３０においては、基材１４の熱膨張係数をΔ１［１×１０－６／℃］、第１の層である保護層１５の熱膨張係数をΔ２［１×１０－６／℃］とした場合、｜Δ２－Δ１｜≦１．０を満たす。これにより、基材１４と保護層１５とを一体焼結で作製できる。なお、｜Δ２－Δ１｜の値が大きいと、焼成時の熱応力によって基材１４又は保護層１５のいずれかにクラックが発生するなど、良好な一体焼結品が得られない可能性が高くなる。特に、窒化ホウ素はヤング率が小さい材料であり、熱応力を緩和しクラック発生を抑制する効果があることから、各層の特性のミスマッチを緩和する傾斜材料に有効である。また、一体焼結の方法によれば、従来のマシナブルセラミックスでは作製できない高い熱伝導率の材料からなる層をウエハ接触面やその近傍に形成できるので、半導体製造工程におけるウエハの均熱性を高めることができる。具体的には、従来のマシナブルセラミックスでは熱伝導率が～７０Ｗ／ｍ・Ｋ程度までしか実現できなかったが、基材１４の上に保護層１５である窒化アルミニウムを主成分とするセラミックス焼結体を設けることで、９０Ｗ／ｍ・Ｋ以上の熱伝導率を実現できる。
【0060】
なお、基材１４と保護層１５の熱膨張率差Δ＝｜Δ２－Δ１｜が１．０より大きい場合、基材１４と保護層１５との間に、熱膨張係数Δ１と熱膨張係数Δ２の間の熱膨張係数Δ３（Δ１＜Δ３＜Δ２又はΔ２＜Δ３＜Δ１）を有する中間層を形成してもよい。この場合、熱膨張率差｜Δ１－Δ３｜、｜Δ２－Δ３｜は、共に１．０×１０－６／℃以下であるとよい。
【0061】
なお、本実施の形態に係る基材のマシナブルセラミックスは、窒化ホウ素、酸化ジルコニウム、窒化ケイ素、炭化ケイ素及び窒化アルミニウムのセラミックス成分の合計を１００質量％とした場合に、窒化ホウ素を１５～４０質量％含有し、酸化ジルコニウムを０～４０質量％含有し、窒化ケイ素を０～５０質量％含有し、炭化ケイ素を０～２０質量％含有し、窒化アルミニウムを０～７５質量％含有してもよい。セラミックス成分の合計を１００質量％とした場合に、更に焼結助剤成分を３～１５質量％含有してもよい。
【0062】
図５（ａ）～図５（ｅ）は、本実施の形態に係るウエハ支持体の製造方法の一例を示す図である。はじめに、図５（ａ）に示すように、基材１４の組成に調整された粉体３２をホットプレスの型３４に詰めて一軸加圧し第１の加圧体３６を形成する（図５（ｂ））。その後、第１の加圧体３６の上から、保護層１５の組成に調整された粉体３８を詰めて一軸加圧し、第１の加圧体３６の上に第２の加圧体４０を形成する（図５（ｃ））。このように得られた２層構造の成形体を焼成炉４２に配置しホットプレス焼成する（図５（ｄ））。これにより、基材１４と保護層１５とが一体的に形成され、さらに、保護層１５の上に保護層１６をＣＶＤやＰＶＤによって成膜する（図５（ｅ））。
【0063】
なお、粉体３２を型３４に詰めたのち、その上から粉体３８を型３４に詰めて、同時に一軸加圧してもよい。別の製造方法としては、粉体３２をCIP（Cold Isostatic Pressing）した成形体の上に、粉体３８をCIPした成形体を乗せて、ホットプレス焼成することで一体成形してもよい。
【0064】
［実施例］
次に、各実施例や各比較例に係るウエハ支持体の特性について説明する。各実施例および各比較例におけるセラミックス成分および焼結助剤成分の含有量は表１に示すとおりである。膜厚は走査型電子顕微鏡により撮影した断面写真から計測した。
次に、各実施例や各比較例に係るウエハ支持体の特性について説明する。各実施例および各比較例におけるセラミックス成分および焼結助剤成分の含有量は表１に示すとおりである。膜厚は走査型電子顕微鏡により撮影した断面写真から計測した。
【表1】
【0065】
（断面組織）
図６（ａ）は、実施例１に係る窒化アルミニウム焼結体の保護層の断面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）により撮影した写真を示す図、図６（ｂ）は、実施例３に係る窒化アルミニウム焼結体の保護層の断面を走査型電子顕微鏡により撮影した写真を示す図、図６（ｃ）は、参考例に係る窒化アルミニウム薄膜の断面を走査型電子顕微鏡により撮影した写真を示す図である。
図６（ａ）は、実施例１に係る窒化アルミニウム焼結体の保護層の断面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）により撮影した写真を示す図、図６（ｂ）は、実施例３に係る窒化アルミニウム焼結体の保護層の断面を走査型電子顕微鏡により撮影した写真を示す図、図６（ｃ）は、参考例に係る窒化アルミニウム薄膜の断面を走査型電子顕微鏡により撮影した写真を示す図である。
【0066】
図６（ａ）や図６（ｂ）に示す窒化アルミニウム焼結体の保護層１５は、粒径が１～５μｍ程度の粒子が詰まった組織である。一方、図６（ｃ）に示す窒化アルミニウム膜は、スパッタリングにより成膜されたものであり、１μｍ未満の柱状粒子が並んで詰まった組織である。このように、焼結体と薄膜とでは明確な組織上の相違があることがわかる。また、窒化アルミニウム焼結体を傾斜材料として利用することで、窒化アルミニウム薄膜を作成する方法では実現困難な厚みの保護層１５（耐食層）を形成できる。これにより、本実施の形態に係るウエハ支持体の耐久性が向上（長寿命化）する。
【0067】
実施例１～５、比較例１～３に係るウエハ支持体の試料表面特性とプラズマ暴露試験の結果を表２に示す。クラックの有無は目視または実態顕微鏡（×２０倍）にて確認した。
【表2】
【0068】
（試料表面特性）
図７（ａ）は、実施例１に係る窒化アルミニウム焼結体の保護層の表面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）により撮影した写真を示す図、図７（ｂ）は、実施例３に係る窒化アルミニウム焼結体の保護層の表面を走査型電子顕微鏡により撮影した写真を示す図、図７（ｃ）は、参考例に係る窒化アルミニウム薄膜の表面を走査型電子顕微鏡により撮影した写真を示す図、図７（ｄ）は、図７（ａ）の写真を画像解析ソフトで変換した画像を示す図、図７（ｅ）は、図７（ｂ）の写真を画像解析ソフトで変換した画像を示す図、図７（ｆ）は、図７（ｃ）の写真を画像解析ソフトで変換した画像を示す図である。
図７（ａ）は、実施例１に係る窒化アルミニウム焼結体の保護層の表面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）により撮影した写真を示す図、図７（ｂ）は、実施例３に係る窒化アルミニウム焼結体の保護層の表面を走査型電子顕微鏡により撮影した写真を示す図、図７（ｃ）は、参考例に係る窒化アルミニウム薄膜の表面を走査型電子顕微鏡により撮影した写真を示す図、図７（ｄ）は、図７（ａ）の写真を画像解析ソフトで変換した画像を示す図、図７（ｅ）は、図７（ｂ）の写真を画像解析ソフトで変換した画像を示す図、図７（ｆ）は、図７（ｃ）の写真を画像解析ソフトで変換した画像を示す図である。
【0069】
ここで、図７（ａ）～図７（ｃ）に示すＳＥＭ写真の倍率は１０００倍である。また、画像解析は、画像解析ソフト（WIN ROOF）を用いて凹み部を抽出し、凹み部の面積率を算出した。なお、明確な凹み部の面積率を抽出するため、画像解析ソフトでは、１μｍ２以下の凹み部は計算から除外している。
【0070】
図７（ａ）や図７（ｂ）に示す窒化アルミニウム焼結体の表面と、図７（ｃ）に示す窒化アルミニウム薄膜の表面とでは、凹凸の形状やサイズ、面積率が異なる。例えば、窒化アルミニウム焼結体の表面の凹み部（ポア）の形状はエッジが立っているが、窒化アルミニウム薄膜の表面の凹み部（ポア）の形状はエッジが立っていない。また、窒化アルミニウム薄膜の表面の凹み部の面積率（０．６％）は、窒化アルミニウム焼結体の表面の凹み部の面積率より小さい。なお、ポアが多い、またはエッジが立っていると表面積が大きくなり腐食ガスに曝される部分が増えるため耐食性には不利である。そのため、面積率は小さいほうが好ましい。
【0071】
また、試料表面の状態として、ＪＩＳ Ｂ ０６０１で規定された算術平均粗さＲａを測定した。なお、実施例１～５については保護層１６に相当する薄膜の表面を測定した。
【0072】
（プラズマ暴露試験）
図８（ａ）～図８（ｃ）は、プラズマ暴露試験を説明するための模式図である。試験に用いたプラズマ発生装置は、サムコ株式会社製のＲＩＥ－１０Ｎである。プラズマ出力は１００Ｗ、ガス種はＣＦ４を４０ｓｃｃｍ、Ｏ２を１０ｓｃｃｍ混合したものである。圧力は４０Ｐａ、処理時間は２４０分（３０分×８回）である。図８（ａ）に示すように、ウエハ支持体を模した試験対象の試料４４の一部にカプトンテープ等のマスク４６を貼り付け、図８（ｂ）に示すようにプラズマ処理をする。所定の処理時間後にマスク４６を除去し、マスク４６が覆われていなかった場所と、マスク４６で覆われていた場所との段差ｄを腐食量として測定した（図８（ｃ）参照）。表２に示すように、実施例１～５に係るウエハ支持体は、段差ｄが０μｍであり腐食が確認されなかった。
図８（ａ）～図８（ｃ）は、プラズマ暴露試験を説明するための模式図である。試験に用いたプラズマ発生装置は、サムコ株式会社製のＲＩＥ－１０Ｎである。プラズマ出力は１００Ｗ、ガス種はＣＦ４を４０ｓｃｃｍ、Ｏ２を１０ｓｃｃｍ混合したものである。圧力は４０Ｐａ、処理時間は２４０分（３０分×８回）である。図８（ａ）に示すように、ウエハ支持体を模した試験対象の試料４４の一部にカプトンテープ等のマスク４６を貼り付け、図８（ｂ）に示すようにプラズマ処理をする。所定の処理時間後にマスク４６を除去し、マスク４６が覆われていなかった場所と、マスク４６で覆われていた場所との段差ｄを腐食量として測定した（図８（ｃ）参照）。表２に示すように、実施例１～５に係るウエハ支持体は、段差ｄが０μｍであり腐食が確認されなかった。
【0073】
（ビッカース硬度）
プラズマに対する耐食性には、前述の化学反応によるエッチング以外に物理的なエッチングが影響を与える可能性がある。例えば、フッ素系（ＣＦ４）のガスを用いたプラズマと反応しても昇華しにくい物質（例えばアルミニウムやイットリウム）を含む材料を保護層とすることで、化学的反応による耐食性は向上する。加えて、物理的な衝撃にも強い高硬度な保護層であれば、プラズマに対する更に高い耐食性が期待される。
プラズマに対する耐食性には、前述の化学反応によるエッチング以外に物理的なエッチングが影響を与える可能性がある。例えば、フッ素系（ＣＦ４）のガスを用いたプラズマと反応しても昇華しにくい物質（例えばアルミニウムやイットリウム）を含む材料を保護層とすることで、化学的反応による耐食性は向上する。加えて、物理的な衝撃にも強い高硬度な保護層であれば、プラズマに対する更に高い耐食性が期待される。
【0074】
そこで、本願発明者らは、保護層の膜硬度に着目した。膜硬度は、ナノインデンテーション法でナノインデンテーション硬さＨ＿ＩＴを測定し、ビッカース硬度（ＧＰａ）に換算した。例えば、実施例１，３，４に係るウエハ支持体は、ビッカース硬度が１０ＧＰａ以上であり、プラズマ暴露試験による腐食量の結果と合わせて、プラズマに対する更に高い耐食性が期待される。
【0075】
以上、本発明を上述の実施の形態や実施例を参照して説明したが、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、実施の形態の構成を適宜組み合わせたものや置換したものについても本発明に含まれるものである。また、当業者の知識に基づいて実施の形態における組合せや工程の順番を適宜組み替えることや各種の設計変更等の変形を実施の形態に対して加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施の形態も本発明の範囲に含まれうる。
【符号の説明】
【0076】
１０ ウエハ支持体、 １２ チャンバ、 １４ 基材、 １４ａ 表面、 １５ 保護層、 １６ 保護層、 １６ａ 搭載面、 １８ 導電部材、 ２０ 導電部材、 ２２ ガス導入口、 Ｗ ウエハ。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】