特許 7178807 半導体製造装置用部品

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-11-17

(45)【発行日】2022-11-28

(54)【発明の名称】半導体製造装置用部品

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/683 20060101AFI20221118BHJP

   C04B 41/88 20060101ALI20221118BHJP

【ＦＩ】

H01L21/68 R

C04B41/88 C

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2018119481

(22)【出願日】2018-06-25

(65)【公開番号】P2020004749

(43)【公開日】2020-01-09

【審査請求日】2021-05-19

(73)【特許権者】

【識別番号】000004547

【氏名又は名称】日本特殊陶業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001911

【氏名又は名称】特許業務法人アルファ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】辻 正樹

(72)【発明者】

【氏名】乾 靖彦

【審査官】内田 正和

(56)【参考文献】

【文献】特開平０８－２０５５６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－０６３９８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－３３２０９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－３３８９７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１０６６８８０６７（ＣＮ，Ａ）

【文献】特開２００５－０５６８８１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／６８３

Ｃ０４Ｂ ４１／８８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

セラミックス部材と、
前記セラミックス部材の表面側に配置され、面方向に広がる外部電極であって、一方の面が外部に露出し、他方の面が前記セラミックス部材に面する外部電極と、
を備える半導体製造装置用部品において、
前記セラミックス部材は、セラミックス材料の純度が９９．８％以上であり、
前記外部電極は、導電性材料とセラミックス材料とガラスとを含み、
前記セラミックス部材の前記セラミックス材料と前記外部電極の前記導電性材料との間に前記ガラスが介在している、
ことを特徴とする半導体製造装置用部品。

【請求項2】

請求項１に記載の半導体製造装置用部品において、さらに、
前記セラミックス部材の内部には、一端が前記外部電極に電気的に接続されたビアが配置されており、
前記ビアは、導電性材料とセラミックス材料とガラスとを含む、
ことを特徴とする半導体製造装置用部品。

【請求項3】

請求項１または請求項２に記載の半導体製造装置用部品において、
前記外部電極におけるガラスの含有率は、１０％以下である、
ことを特徴とする半導体製造装置用部品。

【請求項4】

セラミックス部材と、
前記セラミックス部材の表面側に露出するように配置された外部電極と、
を備える半導体製造装置用部品において、
前記セラミックス部材は、セラミックス材料の純度が９９．８％以上であり、
前記外部電極は、導電性材料とセラミックス材料とガラスとを含み、
前記外部電極の少なくとも一の方向に平行な断面における気孔率は、０．１％以下である、
ことを特徴とする半導体製造装置用部品。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本明細書に開示される技術は、半導体製造装置用部品に関する。

【背景技術】

【0002】

半導体製造装置用部品として、ウェハを静電引力により吸着して保持する静電チャックが知られている。静電チャックは、セラミックス部材と、ベース部材と、セラミックス部材とベース部材とを接合する接合部と、セラミックス部材の内部に設けられたチャック電極とを備えており、チャック電極に電圧が印加されることにより発生する静電引力を利用して、セラミックス部材の表面（以下、「吸着面」という）にウェハを吸着して保持する。

【0003】

従来から、セラミックス材料の純度が９９．８％以上のセラミックス部材にチャック電極が設けられた静電チャックが知られている。この静電チャックでは、チェック電極におけるアルミナと導電性材料との含有割合が所定の割合とされている（例えば、下記特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特許第５４４１０２０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

セラミックス材料の純度が９９．８％以上のセラミックス部材の表面側に、チャック電極等の導電体に電気的に接続される外部電極が露出するように配置された静電チャックでは、外部電極に、導電性材料に加えて、セラミックス部材を構成するセラミックス材料を含めることにより、セラミックス部材におけるセラミックス部分と外部電極との密着性を向上させることができる。

【0006】

しかし、本願発明者は、セラミックス材料の純度が９９．８％以上のセラミックス部材の表面側に外部電極が露出するように配置された静電チャックでは、外部電極を形成する導電性材料とセラミックス材料との間に隙間が形成されやすく、その隙間からセラミックス部材の内部に水分が浸入する、という新たな課題を見出した。この新たな課題は、セラミックス材料の純度が９９．８％以上である高純度のセラミックス部材を備える静電チャックに特有の課題である。すなわち、一般に、セラミックス材料の純度が９９．８％未満である低純度のセラミックス部材では、高純度のセラミックス部材とは異なり、セラミックス部材のセラミックス部分（基材）に、セラミックス材料に加えてガラス等の軟性材料が比較的に多く含まれている。このため、このような低純度のセラミックス部材では、該セラミックス部材の焼成時には、セラミックス部分に含まれている軟性材料が外部電極内部に入り込むことによって外部電極の焼結性が向上し、その結果、外部電極における導電性材料とセラミックス材料との間に隙間が形成されることが抑制されるため、上述の新たな課題が生じない。なお、セラミックス部材の内部に水分が浸入すると、例えば、水分の熱膨張によってセラミックス部材の変形や剥離等を招くおそれがある。

【0007】

なお、このような課題は、静電チャックに限らず、セラミックス材料の純度が９９．８％以上のセラミックス部材の表面側に外部電極が露出するように配置された半導体製造装置用部品に共通の課題である。

【0008】

本明細書では、上述した課題を解決することが可能な技術を開示する。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本明細書に開示される技術は、以下の形態として実現することが可能である。

【0010】

（１）本明細書に開示される半導体製造装置用部品は、セラミックス部材と、前記セラミックス部材の表面側に露出するように配置された外部電極と、を備える半導体製造装置用部品において、前記セラミックス部材は、セラミックス材料の純度が９９．８％以上であり、前記外部電極は、導電性材料とセラミックス材料とガラスとを含む。本半導体製造装置用部品では、外部電極には、ガラスが含まれているため、このガラスが外部電極を形成する導電性材料とセラミックス材料（母材または共生地）との間に介在することによって、外部電極に水分の浸入経路が形成されることが抑制される。これにより、本半導体製造装置用部品によれば、水分が外部電極を介してセラミックス部材の内部に浸入することを抑制することができる。

【0011】

（２）上記半導体製造装置用部品において、さらに、前記セラミックス部材の内部には、一端が前記外部電極に電気的に接続されたビアが配置されており、前記ビアは、導電性材料とセラミックス材料とガラスとを含む構成であってもよい。本半導体製造装置用部品では、外部電極だけでなく、該外部電極に電気的に接続されたビアもガラスを含む。これにより、ビアがガラスを含まない構成に比べて、外部電極に含まれるガラスがビア側に移動することに起因して外部電極に水分の浸入経路が形成されることを抑制することができる。

【0012】

（３）上記半導体製造装置用部品において、前記外部電極におけるガラスの含有率は、１０％以下である構成であってもよい。本半導体製造装置用部品によれば、外部電極におけるガラスの含有率が１０％より高い構成に比べて、外部電極からセラミックス部材のセラミックス部分へのガラスの移動に起因してセラミックス部材のセラミックス材料の純度が部分的に低下することを抑制することができる。

【0013】

（４）上記半導体製造装置用部品において、前記外部電極の少なくとも一の方向に平行な断面における気孔率は、０．１％以下である構成であってもよい。本半導体製造装置用部品によれば、外部電極の任意の断面における気孔率が０．１％より高い構成に比べて、水分が外部電極を介してセラミックス部材の内部に浸入することを、より効果的に抑制することができる。

【0014】

本明細書によって開示される技術は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、静電チャックや真空チャック等の保持装置、サセプタ等の加熱装置、シャワーヘッドなど、セラミックス材料の純度が９９．８％以上のセラミックス部材の表面側に外部電極が露出するように配置された半導体製造装置用部品、その製造方法等の形態で実現することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】実施形態における静電チャック１００の外観構成を概略的に示す斜視図である。

【図2】実施形態における静電チャック１００のＸＺ断面構成を概略的に示す説明図である。

【図3】図２のＩＩＩ－ＩＩＩの位置における静電チャック１００のＸＹ断面構成を示す説明図である。

【図4】図２のＩＶ－ＩＶの位置における静電チャック１００のＸＹ断面構成を示す説明図である。

【図5】性能評価の結果を示す説明図である。

【図6】サンプル３における電極パッド７３の周辺部分の特定断面（ＸＺ断面）を示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

Ａ．実施形態：
Ａ－１．静電チャック１００の構成：
図１は、本実施形態における静電チャック１００の外観構成を概略的に示す斜視図であり、図２は、本実施形態における静電チャック１００のＸＺ断面構成を概略的に示す説明図である。各図には、方向を特定するための互いに直交するＸＹＺ軸が示されている。本明細書では、便宜的に、Ｚ軸正方向を上方向といい、Ｚ軸負方向を下方向というものとするが、静電チャック１００は実際にはそのような向きとは異なる向きで設置されてもよい。

【0017】

静電チャック１００は、対象物（例えばウェハＷ）を静電引力により吸着して保持する装置であり、例えば半導体製造装置の真空チャンバー内でウェハＷを固定するために使用される。静電チャック１００は、所定の配列方向（本実施形態では上下方向（Ｚ軸方向））に並べて配置されたセラミックス部材１０およびベース部材２０を備える。セラミックス部材１０とベース部材２０とは、セラミックス部材１０の下面（以下、「セラミックス側接合面Ｓ２」という）とベース部材２０の上面（以下、「ベース側接合面Ｓ３」という）とが上記配列方向に対向するように配置されている。静電チャック１００は、さらに、セラミックス部材１０のセラミックス側接合面Ｓ２とベース部材２０のベース側接合面Ｓ３との間に配置された接合部３０を備える。

【0018】

セラミックス部材１０は、例えば円形平面の板状部材であり、セラミックスにより形成されている。セラミックス部材１０の直径は、例えば５０ｍｍ～５００ｍｍ程度（通常は２００ｍｍ～３５０ｍｍ程度）であり、セラミックス部材１０の厚さは、例えば１ｍｍ～１０ｍｍ程度である。セラミックス部材１０の形成材料について後で詳説する。

【0019】

セラミックス部材１０の内部には、導電性材料（例えば、タングステンやモリブデン等）により形成された１つのチャック電極４０が設けられている。チャック電極４０に電源（図示せず）から電圧が印加されると、静電引力が発生し、この静電引力によってウェハＷがセラミックス部材１０の上面（以下、「吸着面Ｓ１」という）に吸着固定される。

【0020】

また、セラミックス部材１０の内部には、導電性材料（例えば、タングステンやモリブデン等の高融点の金属材料）を含む抵抗発熱体により構成されたヒータ電極５０が設けられている。ヒータ電極５０に電源（図示せず）から電圧が印加されると、ヒータ電極５０が発熱することによってセラミックス部材１０が温められ、セラミックス部材１０の吸着面Ｓ１に保持されたウェハＷが温められる。これにより、ウェハＷの温度制御が実現される。ヒータ電極５０は、例えば、セラミックス部材１０の吸着面Ｓ１をできるだけ満遍なく温めるため、Ｚ方向視で略同心円状に形成されている。

【0021】

ベース部材２０は、例えばセラミックス部材１０と同径の、または、セラミックス部材１０より径が大きい円形平面の板状部材であり、熱伝導率がセラミックス部材１０を形成するセラミックス材料の熱伝導率より高い材料（例えば金属（アルミニウムやアルミニウム合金等））により形成されている。ベース部材２０の直径は、例えば２２０ｍｍ～５５０ｍｍ程度（通常は２２０ｍｍ～３５０ｍｍ程度）であり、ベース部材２０の厚さは、例えば２０ｍｍ～４０ｍｍ程度である。

【0022】

ベース部材２０の内部には冷媒流路２１が形成されている。冷媒流路２１に冷媒（例えば、フッ素系不活性液体や水等）が供給されると、ベース部材２０が冷却される。上述したヒータ電極５０によるセラミックス部材１０の加熱と併せてベース部材２０の冷却が行われると、接合部３０を介したセラミックス部材１０とベース部材２０との間の伝熱により、セラミックス部材１０の吸着面Ｓ１に保持されたウェハＷの温度が一定に維持される。さらに、プラズマ処理中にプラズマからの入熱が生じた際には、ヒータ電極５０に加える電力を調整することにより、ウェハＷの温度制御が実現される。

【0023】

接合部３０は、例えばシリコーン系樹脂やアクリル系樹脂、エポキシ系樹脂等の接合剤（接着剤）を含んでおり、セラミックス部材１０とベース部材２０とを接合している。接合部３０の厚さは例えば０．１ｍｍ以上、１ｍｍ以下である。

【0024】

Ａ－２．チャック電極４０およびヒータ電極５０等の構成：
図３は、図２のＩＩＩ－ＩＩＩの位置における静電チャック１００のＸＹ断面構成を示す説明図であり、図４は、図２のＩＶ－ＩＶの位置における静電チャック１００のＸＹ断面構成を示す説明図である。

【0025】

図２に示すように、ヒータ電極５０は、上下方向（Ｚ軸方向）に略垂直な第１の仮想平面Ｌ１上に配置されている。具体的には、図３に示すように、上下方向視でのヒータ電極５０の形状は、例えば略円形または略螺旋状である。また、図２に示すように、チャック電極４０は、上下方向に略垂直な第２の仮想平面Ｌ２上に配置されている。具体的には、図４に示すように、上下方向視でのチャック電極４０の形状は、例えば略円形である。なお、第１の仮想平面Ｌ１と第２の仮想平面Ｌ２とは上下方向において互いに異なる位置に位置している。本実施形態では、チャック電極４０は、ヒータ電極５０より上側に配置されている。

【0026】

また、静電チャック１００は、チャック電極４０やヒータ電極５０への給電のための構成を備えている。具体的には、図２に示すように、静電チャック１００には、ベース部材２０の下面Ｓ４からセラミックス部材１０の内部に至る複数の端子用孔１１０が形成されている。各端子用孔１１０は、ベース部材２０を上下方向に貫通する貫通孔２２と、接合部３０を上下方向に貫通する貫通孔３２と、セラミックス部材１０のセラミックス側接合面Ｓ２側に形成された凹部１３とが、互いに連通することにより構成された一体の孔である。

【0027】

各端子用孔１１０には、導電性材料により形成された略柱状の部材である給電端子７４が収容されている。また、各端子用孔１１０を構成するセラミックス部材１０の凹部１３の底面には、導電性材料（例えば、タングステンやモリブデン等）により形成された電極パッド７３が配置されている。給電端子７４の上端部分は、ろう付け部（例えば金属ろう材）を介して電極パッド７３に接合されている。電極パッド７３は、上下方向（Ｚ軸方向）に略垂直な面方向に広がる扁平状である。電極パッド７３は、特許請求の範囲における外部電極に相当する。

【0028】

また、図２に示すように、ヒータ電極５０の一端は、上下方向（Ｚ軸方向）に延びるヒータ用ビア５１および電極パッド７３を介して、一対の給電端子７４の一方に電気的に接続されている。具体的には、ヒータ用ビア５１は、上下方向に延びる棒状であり、導電性材料（例えば、タングステンやモリブデン等）により形成されている。ヒータ用ビア５１の上端は、ヒータ用ビア５１の一端に電気的に接続されており、ヒータ用ビア５１の下端は、電極パッド７３の上面に電気的に接続されている。ヒータ電極５０の他端は、ヒータ用ビア等（図示せず）を介して、該一対の給電端子７４の他方（図示せず）に電気的に接続されている。

【0029】

また、チャック電極４０の一端は、第１のチャック用ビア４１Ａと通電パッド４３と第２のチャック用ビア４１Ｂとを介して、別の一対の給電端子７４の一方に電気的に接続されている。具体的には、チャック用ビア４１（４１Ａ，４１Ｂ）は、上下方向に延びる棒状であり、導電性材料（例えば、タングステンやモリブデン等）により形成されている。通電パッド４３は、上下方向に略垂直な面方向に広がる扁平状であり、導電性材料（例えば、タングステンやモリブデン等）により形成されている。第１のチャック用ビア４１Ａの上端は、チャック電極４０の下面に電気的に接続されており、第１のチャック用ビア４１Ａの下端は、通電パッド４３の上面に電気的に接続されている。第２のチャック用ビア４１Ｂの上端は、通電パッド４３の下面に電気的に接続されており、第２のチャック用ビア４１Ｂの下端は、電極パッド７３の上面に電気的に接続されている。チャック電極４０の他端は、チャック用ビア等（図示せず）を介して、該別の一対の給電端子７４の他方（図示せず）に電気的に接続されている。チャック用ビア４１およびヒータ用ビア５１は、特許請求の範囲におけるビアに相当する。

【0030】

Ａ－３．各部材の形成材料：
セラミックス部材１０は、酸化アルミニウム（アルミナ、Ａｌ_２Ｏ_３）の純度が９９．８％以上である。電極パッド７３とチャック用ビア４１とヒータ用ビア５１とは、それぞれ、上述した導電性材料に加えて、セラミックス部材１０を構成するセラミックス材料であるアルミナを含んでいる。なお、電極パッド７３に含まれる導電性材料と、チャック用ビア４１やヒータ用ビア５１に含まれる導電性材料とは、互いに同種の材料であってもよいし、互いに異なる種類の材料であってもよい。なお、セラミックス部材１０におけるアルミナの純度（例えばｗｔ％）は、例えば、ＸＲＤ分析（Ｘ－Ｒａｙ ＤｉｆＡｎａｌｙｓｉｓｒａｃｔｉｏｎ Ａｎａｌｙｓｉｓ）やＸＲＦ分析（Ｘ－Ｒａｙ Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ Ａｎａｌｙｓｉｓ）を行う公知の装置を用いて、セラミックス部材１０の表面に対する定性分析を行うことによって特定することができる。

【0031】

また、静電チャック１００（セラミックス部材１０）は、次の条件１を満たす。
条件１：電極パッド７３は、導電性材料、アルミナに加えて、ガラス（例えばＳｉＯ_２およびＭｇＯ）を含んでいる。
ガラス成分は、例えばＳｉＯ_２である。なお、ガラスには、ガラス成分に加えて、金属または金属酸化物（例えばＭｇＯ）を含むことが好ましい。ガラスに金属等が含まれると、後述する静電チャック１００の製造段階において、ガラス成分の融点が下がるため、低い温度でも、ガラス成分が溶融して電極パッド７３における導電性材料とセラミックス材料との隙間に入り込むことによって、電極パッド７３に気孔が形成されることが抑制される。

【0032】

また、静電チャック１００（セラミックス部材１０）は、次の条件２を満たすことが好ましい。
条件２：チャック用ビア４１およびヒータ用ビア５１の少なくとも一方は、導電性材料、アルミナに加えて、ガラス（例えばＳｉＯ_２およびＭｇＯ）を含んでいる。

【0033】

また、静電チャック１００（セラミックス部材１０）は、次の条件３を満たすことが好ましい。
条件３：電極パッド７３におけるガラスの含有率は、１０％以下である。

【0034】

また、静電チャック１００（セラミックス部材１０）は、次の条件４を満たすことが好ましい。
条件４：電極パッド７３を含む特定断面であって、一の方向（例えば上下方向（Ｚ軸方向））に略平行な少なくとも１つの特定断面について、電極パッド７３の気孔率は、０．１％以下である。

【0035】

Ａ－４．静電チャック１００の製造方法：
次に、本実施形態における静電チャック１００の製造方法の一例を説明する。はじめに、セラミックス部材１０とベース部材２０とを準備する。セラミックス部材１０は、例えば以下の方法により作製される。すなわち、アルミナ原料とブチラール樹脂と可塑剤と溶媒とからなるスラリーをキャスティングし、乾燥させてシート化したセラミックスグリーンシートを複数作製する。このとき、スラリーにおけるアルミナ原料の含有率を９９．８％以上とすることにより、アルミナの純度が９９．８％以上であるセラミックスグリーンシートを作製する。

【0036】

また、チャック電極４０、ヒータ電極５０、電極パッド７３、チャック用ビア４１、ヒータ用ビア５１や、その他の配線を形成するため、例えばタングステンおよびモリブデンの少なくとも一方と樹脂と溶剤とからなる金属ペーストを作製する。このとき、電極パッド７３、ビア（チャック用ビア４１、ヒータ用ビア５１）を形成するための金属ペーストには、アルミナ原料に加えて、ガラス（例えばＳｉＯ_２およびＭｇＯ）を含める。そして、セラミックスグリーンシートに対して、チャック電極４０用、ヒータ電極５０用および電極パッド７３用の金属ペーストの塗布や、スルーホールの形成やビア用の金属ペーストの充填等の必要な加工を行う。なお、ビア用の金属ペーストにおける固形分（導電性材料、アルミナ）と、樹脂と、溶剤との割合を調整することにより、スルーホールにおける金属ペーストの充填性や導電体（例えば、チャック電極４０、ヒータ電極５０、電極パッド７３、通電パッド４３）との接続性を制御することができる。

【0037】

次に、それらのセラミックスグリーンシートを積層し、脱脂後、焼成を行うことによってセラミックス部材１０を作製する。なお、ベース部材２０は、公知の製造方法によって製造可能であるため、ここでは製造方法の詳細な説明を省略する。

【0038】

次に、例えばシリコーン系樹脂やアクリル系樹脂、エポキシ系樹脂等の接着剤を用いて、セラミックス部材１０とベース部材２０とを接合する。その後、各給電端子７４を各貫通孔２２内に挿入し、各給電端子７４の上端部を各電極パッド７３に例えば金ろう材によりろう付けする。以上の製造方法により、上述した構成の静電チャック１００の製造が完了する。

【0039】

Ａ－５．本実施形態の効果：
本願発明者は、セラミックス材料（アルミナ）の純度が９９．８％以上のセラミックス部材１０と、セラミックス部材１０の表面側に露出するように配置された電極パッド７３と、を備える静電チャック１００では、電極パッド７３を形成する導電性材料とセラミックス材料（母材または共生地）との間に隙間が形成されやすく、その隙間からセラミックス部材１０の内部に水分が浸入する、という新たな課題を見出した。セラミックス部材１０の内部に水分が浸入すると、例えば、水分の熱膨張によってセラミックス部材１０の変形や剥離等を招くおそれがある。例えば、上記製造方法において、セラミックス部材１０の焼成後、電極パッド７３を形成するためのめっき処理時のめっき液や、めっき処理後の洗浄時の洗浄水などが、電極パッド７３の隙間を介してセラミックス部材１０の内部に浸入することがある。その後、給電端子７４を電極パッド７３に接合するために炉内でろう付けする際、熱がセラミックス部材１０の内部に伝達され、セラミックス部材１０の内部に存在する水分が膨張することに起因してセラミックス部材１０の変形等を招くことがある。

【0040】

これに対して、本実施形態の静電チャック１００では、電極パッド７３には、ガラスが含まれている（上述の条件１）。このため、このガラスが電極パッド７３を形成する導電性材料とセラミックス材料（母材または共生地）との間に介在することによって、電極パッド７３に水分の浸入経路が形成されることが抑制される。これにより、本実施形態によれば、水分が電極パッド７３を介してセラミックス部材１０の内部に浸入することを抑制することができる。

【0041】

また、仮に、電極パッド７３に電気的に接続されたチャック用ビア４１やヒータ用ビア５１が、ガラスを含まない構成では、次の問題が生じる可能性がある。すなわち、例えば、セラミックス部材１０の焼成時、電極パッド７３に含まれていたガラス成分がチャック用ビア４１等に流れ込むことによって、電極パッド７３におけるガラスの含有率が低下し、その結果、電極パッド７３に水分の浸入経路が形成されることを十分に抑制できないおそれある。これに対して、本実施形態では、電極パッド７３だけでなく、該電極パッド７３に電気的に接続されたチャック用ビア４１等もガラスを含む（上述の条件２）。これにより、チャック用ビア４１等がガラスを含まない構成に比べて、電極パッド７３に含まれるガラスがチャック用ビア４１等側に移動することに起因して電極パッド７３に水分の浸入経路が形成されることを抑制することができる。

【0042】

また、本実施形態では、電極パッド７３におけるガラスの含有率が１０％以下である（上述の条件３）。これにより、本実施形態によれば、電極パッド７３におけるガラスの含有率が１０％より高い構成に比べて、電極パッド７３からセラミックス部材１０のセラミックス部分へのガラスの移動に起因してセラミックス部材１０のセラミックス材料の純度が部分的に低下することを抑制することができる。

【0043】

また、本実施形態では、電極パッド７３の気孔率は、０．１％以下である（上述の条件４）。これにより、本実施形態によれば、電極パッド７３の任意の断面における気孔率が０．１％より高い構成に比べて、水分が電極パッド７３を介してセラミックス部材１０の内部に浸入することを、より効果的に抑制することができる。

【0044】

また、上述した製造方法では、セラミックス材料の純度が９９．８％以上のセラミックス部材１０の表面側に、ガラスを含む電極パッド７３が配置されたセラミックス部材１０を形成し、該電極パッド７３に、ろう材を介して、給電端子７４を接合する。ことにより、セラミックス部材１０の内部に存在する水分が膨張することに起因してセラミックス部材１０の変形等を招くことを抑制することができる。

【0045】

Ａ－６．性能評価：
外部電極が配置され、セラミックス材料の純度が９９．８％以上のセラミックス部材のサンプルを対象に、以下に説明する性能評価を行った。図５は、性能評価の結果を示す説明図であり、図６は、後述のサンプル３における外部電極（電極パッド７３）の周辺部分の特定断面（ＸＺ断面）を示す模式図である。なお、図６では、セラミックス部材のセラミックス部分１１同士の間に、電極パッド７３が介在している。

【0046】

本性能評価では、セラミックス部材の３つのサンプル１～３が用いられた。３つのサンプル１～３は、外部電極を構成する成分の組成比（％）が互いに異なる。サンプル１，２では、外部電極を構成する成分の組成比が互いに同じであり、タングステン（Ｗ）：モリブデン（Ｍｏ）：アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）：ガラス（ＳｉＯ_２）＝２０：３６：４４：０（％）とした。すなわち、サンプル１，２では、外部電極にガラスが含まれていない。ただし、サンプル２における外部電極を形成するための原料の粒径は、サンプル１における外部電極を形成するための原料の粒径より小さい。一方、サンプル３では、外部電極を構成する成分の組成比は、タングステン：モリブデン：アルミナ：ガラス＝１８：３４：４２：６（％）とした。すなわち、サンプル３では、外部電極にガラスが含まれている。サンプル３は、上述した実施形態と同様の製造方法により作製されたセラミックス部材１０のサンプルである。

【0047】

なお、外部電極（電極パッド７３）がガラスを含んでいるか否かは、例えば、ＥＰＭＡ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｐｒｏｂｅ Ｍｉｃｒｏ Ａｎａｌｙｚｅｒ）や、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）又は透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）に付属されたエネルギー分散型Ｘ線分光器（ＥＤＳ）を用いて、電極パッド７３を含む特定断面であって、一の方向（例えば上下方向（Ｚ軸方向））に略平行な少なくとも１つの特定断面に対する定量分析を行うことによって判定することができる。なお、上記実施形態の静電チャック１００において、チャック用ビア４１等がガラスを含んでいるか否かも、例えば、ＥＰＭＡやＥＤＳを用いて、チャック用ビア４１等を含む特定断面であって、一の方向に略平行な少なくとも１つの特定断面に対する定量分析を行うことによって判定することができる。

【0048】

ここで、外部電極（電極パッド７３）におけるガラスの含有率は、外部電極を含む特定断面であって、一の方向（例えば上下方向（Ｚ軸方向））に略平行な少なくとも１つの特定断面において、外部電極に相当する部分に含まれる全材料（少なくとも導電性材料とアルミナとガラスとを含む）に対するガラスの含有割合（面積％）である。なお、外部電極におけるガラスの含有率の特定方法について、図６を用いて説明する。まずは、上下方向に略平行な、電極パッド７３を含む特定断面を設定し、該特定断面における電極パッド７３に相当する部分７３Ａで、ＦＩＢ－ＳＥＭ（加速電圧１５ｋＶ）による元素マッピング画像（例えば３０００倍）を得る（図６参照）。得られた画像における電極パッド７３に相当する部分７３Ａで、対応する元素の面積割合を算出することにより、電極パッド７３におけるガラスの含有率を特定することができる。なお、特定断面において、電極パッド７３とセラミックス部材１０におけるセラミックス部分１１等との境界が明確でないことがある。そこで、図６に示すように、特定断面（ＸＺ断面）で、電極パッド７３を構成する導電性材料部分（図６中のＭｏ，Ｗ部分）のうち、最も上（Ｚ軸正方向）側の端から下方向（Ｚ軸負方向）に第１の所定距離Ｄ１（例えば２μｍ）だけ移動した点を通過し、かつ、上下方向に垂直な線を、第１の仮想直線Ｍ１とする。また、電極パッド７３を構成する導電性材料部分のうち、最も下側の端から上方向に第１の所定距離Ｄ１だけ移動した点を通過し、かつ、上下方向に垂直な線を、第２の仮想直線Ｍ２とする。そして、特定断面（ＸＺ断面）において、第１の仮想直線Ｍ１と第２の仮想直線Ｍ２とによって挟まれる領域を、電極パッド７３に相当する部分７３Ａに決定する。

【0049】

また、外部電極（電極パッド７３）の気孔率は、以下の方法により特定される。上述した含有率の特定方法と同様に、ＦＩＢ－ＳＥＭによるＳＥＭ画像（例えば３０００倍）を得て、得られた画像における外部電極に相当する部分で、上下方向に略垂直な複数の線を所定の間隔（例えば１μｍから５μｍ間隔）で引く。各直線上の気孔にあたる部分の長さを測定し、直線の全長に対する気孔にあたる部分の長さの合計の比を、当該線上における気孔率とする。外部電極に相当する部分に引かれた複数の直線における気孔率の平均値を算出することにより、当該外部電極における気孔率を特定する。

【0050】

また、外部電極（電極パッド７３）への水分浸入の有無は、外部電極への蛍光探傷液の染み込みの有無を確認することにより判定した。

【0051】

図５に示すように、サンプル１，２では、外部電極への水分浸入が検出され、サンプル３では、外部電極への水分浸入が検出されなかった。この評価結果から、外部電極にガラスが含まれていること（上述の条件１）によって、外部電極に水分の浸入経路が形成されることが抑制されることが分かる。また、サンプル１，２では、水分の浸入経路の形成に起因して、外部電極の気孔率は、０．２％以上になっている。なお、サンプル２における外部電極の気孔率は、サンプル１における外部電極の気孔率に比べて低い。この理由は次の通りである。上述したように、サンプル２における外部電極を形成するための原料の粒径は、サンプル１における外部電極を形成するための原料の粒径より小さい。このため、サンプル２では、サンプル１に比べて、外部電極の原料の粒径が小さい分だけ、原料の表面積が大きいため、外部電極の焼結性が高いからである。一方、図６からも分かるように、サンプル３では、導電性材料（ＭＯ，Ｗ）とアルミナとの間にガラスが入り込んでおり、その結果、電極パッド７３の気孔率は略ゼロになっている。以上のことから、本実施形態の静電チャック１００によれば、水分が電極パッド７３を介してセラミックス部材１０の内部に浸入することを抑制することができることが分かる。

【0052】

Ｂ．変形例：
本明細書で開示される技術は、上述の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の形態に変形することができ、例えば次のような変形も可能である。

【0053】

上記実施形態における静電チャック１００の構成は、あくまで一例であり、種々変形可能である。例えば、上記実施形態では、外部電極として、セラミックス部材１０における吸着面Ｓ１（第１の表面）とは反対側の表面（セラミックス側接合面Ｓ２）側に形成された凹部１３に設けられた電極パッド７３を例示したが、これに限らず、外部電極は、セラミックス部材１０のセラミックス側接合面Ｓ２上に設けられた外部電極であってもよいし、セラミックス部材１０における吸着面Ｓ１およびセラミックス側接合面Ｓ２以外の表面側に設けられた外部電極であってもよい。また、外部電極は、チャック電極４０やヒータ電極５０以外の導電体に電気的に接続されるものでもよい。要するに、外部電極は、セラミックス部材の内部に配置された導電体に電気的に接続され、かつ、セラミックス部材の表面側に配置された電極であればよい。

【0054】

また、上記実施形態におけるヒータ電極５０の個数や、各ヒータ電極５０の形状、セラミックス部材１０における各ヒータ電極５０の配置は、あくまで一例であり、種々変形可能である。例えば、上記実施形態の静電チャック１００は、１つのヒータ電極５０を備えるが、静電チャック１００が備えるヒータ電極５０の個数は、２つ以上であってもよい。また、上記実施形態では、セラミックス部材１０の内部に１つのチャック電極４０が設けられた単極方式が採用されているが、セラミックス部材１０の内部に一対のチャック電極４０が設けられた双極方式が採用されてもよい。また、上記実施形態において、静電チャック１００は、ヒータ電極５０を備えなくてもよい。

【0055】

また、上記実施形態において、各ビア（チャック用ビア４１、ヒータ用ビア５１）は、単数のビアにより構成されてもよいし、複数のビアのグループにより構成されてもよい。また、上記実施形態において、各ビアは、ビア部分のみからなる単層構成（ヒータ用ビア５１参照）であってもよいし、複数層構成（例えば、ビア部分とパッド部分とビア部分とが積層された構成 チャック用ビア４１および通電パッド４３参照）であってもよい。また、上記実施形態では、ビアとして、チャック用ビア４１およびヒータ用ビア５１を例示したが、チャック電極４０やヒータ電極５０以外の導電体に電気的に接続されるものでもよい。要するに、ビアは、セラミックス部材の内部に配置された導電体に電気的に接続され、かつ、外部電極に電気的に接続されたビアであればよい。

【0056】

また、上記実施形態の静電チャック１００における各部材を形成する材料は、あくまで例示であり、各部材が他の材料により形成されてもよい。例えば、上記実施形態では、セラミックス部材１０は、アルミナの純度が９９．８％以上であったが、セラミックス部材１０は、他のセラミックス材料（例えば窒化アルミニウム（ＡｌＮ）など）の純度が９９．８％以上であってもよい。また、上記実施形態において、静電チャック１００は、上記条件２から条件４の少なくとも１つを満たさなくてもよい。

【0057】

本発明は、静電チャックに限らず、真空チャック等の保持装置、サセプタ等の加熱装置、シャワーヘッド等の半導体製造装置用部品にも適用可能である。要するに、本発明は、セラミックス材料の純度が９９．８％以上のセラミックス部材の表面側に外部電極が露出するように配置された半導体製造装置用部品に適用可能である。

【符号の説明】

【0058】

１０：セラミックス部材 １１：セラミックス部分 １３：凹部 ２０：ベース部材 ２１：冷媒流路 ２２：貫通孔 ３０：接合部 ３２：貫通孔 ４０：チャック電極 ４１（４１Ａ，４１Ｂ）：チャック用ビア ４３：通電パッド ５０：ヒータ電極 ５１：ヒータ用ビア ７３：電極パッド ７３Ａ：電極パッドに相当する部分 ７４：給電端子 １００：静電チャック １１０：端子用孔 Ｄ１：第１の所定距離 Ｌ１：第１の仮想平面 Ｌ２：第２の仮想平面 Ｍ１：第１の仮想直線 Ｍ２：第２の仮想直線 Ｓ１：吸着面 Ｓ２：セラミックス側接合面 Ｓ３：ベース側接合面 Ｓ４：下面 Ｗ：ウェハ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】