特許 7184712 半導体製造装置用セラミック部品、および静電チャック

(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】2022-11-28

(45)【発行日】2022-12-06

(54)【発明の名称】半導体製造装置用セラミック部品、および静電チャック

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/683 20060101AFI20221129BHJP

   H01L 21/3065 20060101ALI20221129BHJP

   H02N 13/00 20060101ALI20221129BHJP

   H05H 1/46 20060101ALI20221129BHJP

【ＦＩ】

H01L21/68 R

H01L21/302 101G

H02N13/00 D

H05H1/46 A

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2019139660

(22)【出願日】2019-07-30

(65)【公開番号】P2021022690

(43)【公開日】2021-02-18

【審査請求日】2021-06-22

(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】100160691

【弁理士】

【氏名又は名称】田邊 淳也

(74)【代理人】

【識別番号】100144510

【弁理士】

【氏名又は名称】本多 真由

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 敦

【審査官】境 周一

(56)【参考文献】

【文献】特表２００１－５２３０４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１０８３７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－２５４１６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－２８１６８０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／６８３

Ｈ０１Ｌ ２１／３０６５

Ｈ０２Ｎ １３／００

Ｈ０５Ｈ １／４６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

半導体製造装置用セラミック部品であって、
セラミックを主成分とし、プラズマが照射される被照射面を有する第１セラミック部と、
前記セラミックを主成分とし、第１の方向において、前記第１セラミック部に対して、前記第１セラミック部の前記被照射面とは反対側に配置された第２セラミック部と、
前記セラミックを主成分とし、前記第１セラミック部と前記第２セラミック部との間に配置された第３セラミック部であって、プラズマが照射されることにより変色するプラズマ検出部が少なくとも一部に形成された第３セラミック部と、
を備え、
前記プラズマ検出部は、
前記セラミックを主成分とするセラミック粒子と、前記セラミック粒子間の粒界に存在する金属酸化物粒子と、を有し、
前記金属酸化物粒子は、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、スズ（Ｓｎ）、バナジウム（Ｖ）、セリウム（Ｃｅ）、テルル（Ｔｅ）およびビスマス（Ｂｉ）からなる群から選択される少なくとも１種の金属の金属酸化物を含むことを特徴とする、
半導体製造装置用セラミック部品。

【請求項2】

請求項１に記載の半導体製造装置用セラミック部品であって、
前記金属酸化物粒子の平均粒径が１０μｍ以下であることを特徴とする、
半導体製造装置用セラミック部品。

【請求項3】

請求項１および請求項２のいずれか一項に記載の半導体製造装置用セラミック部品であって、
前記セラミック粒子の平均粒径が５μｍ以下であることを特徴とする、
半導体製造装置用セラミック部品。

【請求項4】

請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の半導体製造装置用セラミック部品であって、
前記第１セラミック部のセラミック純度は、前記第３セラミック部のセラミック純度より高いことを特徴とする、
半導体製造装置用セラミック部品。

【請求項5】

請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の半導体製造装置用セラミック部品であって、
前記プラズマ検出部は、前記第３セラミック部のうち、前記第１の方向に対して略直交する方向である第２の方向における周縁から所定の距離を離して形成されていることを特徴とする、
半導体製造装置用セラミック部品。

【請求項6】

静電チャックであって、
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の半導体製造装置用セラミック部品と、
前記半導体製造装置用セラミック部品に対して、前記第１の方向において、前記第１セラミック部の前記被照射面とは反対側に接合された金属部と、
前記半導体製造装置用セラミック部品の前記第２セラミック部の内部に配置されたチャック電極と、
を備えることを特徴とする、
静電チャック。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、半導体製造装置用セラミック部品に関する。

【背景技術】

【0002】

半導体製造装置用部品は、半導体ウェハにエッチング加工を行う際に、プラズマ環境で使われるため、使用とともに劣化する。そのため、半導体製造装置用部品の劣化を検知して、交換時期を把握することが求められている。これに対し、従来、半導体製造装置用部品の劣化を検出する技術が提案されている（例えば、特許文献１～３参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】国際公開第２０１０／０２１３１７号

【文献】特表２００７－５２００７７号公報

【文献】特表２００７－５１１０８９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、上記特許文献に記載の技術では、測定装置の使用等による高コスト化、劣化検出の煩雑化の虞がある。そのため、例えば、目視のように簡便な手法で劣化を検出し交換時期を把握する技術が望まれている。

【0005】

本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、半導体製造装置用部品の劣化を容易に検出可能な他の技術を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。

【0007】

（１）本発明の一形態によれば、半導体製造装置用セラミック部品が提供される。この半導体製造装置用セラミック部品は、セラミックを主成分とし、プラズマが照射される被照射面を有する第１セラミック部と、前記セラミックを主成分とし、第１の方向において、前記第１セラミック部に対して、前記第１セラミック部の前記被照射面とは反対側に配置された第２セラミック部と、前記セラミックを主成分とし、前記第１セラミック部と前記第２セラミック部との間に配置された第３セラミック部であって、プラズマが照射されることにより変色するプラズマ検出部が少なくとも一部に形成された第３セラミック部と、を備え、前記プラズマ検出部は、前記セラミックを主成分とするセラミック粒子と、前記セラミック粒子間の粒界に存在する金属酸化物粒子と、を有し、前記金属酸化物粒子は、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、スズ（Ｓｎ）、バナジウム（Ｖ）、セリウム（Ｃｅ）、テルル（Ｔｅ）およびビスマス（Ｂｉ）からなる群から選択される少なくとも１種の金属の金属酸化物を含む。

【0008】

この構成によれば、第１セラミック部の被照射面とは反対側に、プラズマ検出部を備える第３セラミック部が配置されるため、被照射面にプラズマが照射されることにより第１セラミック部が劣化、摩耗すると、プラズマ検出部が露出する。プラズマ検出部は、プラズマが照射されることにより変色するため、使用者は、目視により半導体製造装置用セラミック部品の劣化（割れ、欠け等の発生）、摩耗を、容易に検出することができる。そのため、半導体製造装置用セラミック部品の交換時期を、容易に判定することができる。また、プラズマ検出部において、金属酸化物粒子が、セラミック粒子間の粒界に存在するため、金属酸化物粒子が粉の状態で、例えば、第１セラミック部の表面に存在する場合と比較して揮散しにくく、半導体製造装置内部への揮散と、半導体ウェハ等の汚染を抑制することができる。

【0009】

（２）上記形態の半導体製造装置用セラミック部品であって、前記金属酸化物粒子の平均粒径が１０μｍ以下でもよい。このようにすると、金属酸化物粒子の比表面積が大きくでき、変色の度合いが大きくなるため、少量の金属酸化物粒子でも、変色を判別し易くなる。そのため、金属酸化物粒子の含有量を低減させることができる。

【0010】

（３）上記形態の半導体製造装置用セラミック部品であって、前記セラミック粒子の平均粒径が５μｍ以下でもよい。このようにすると、気孔の少ない緻密体を得ることができるため、半導体製造装置用セラミック部品の耐摩耗性を向上させることができる。

【0011】

（４）上記形態の半導体製造装置用セラミック部品であって、前記第１セラミック部のセラミック純度は、前記第３セラミック部のセラミック純度より高くてもよい。このようにすると、プラズマが照射される被照射面を有する第１セラミック部の耐久性がより高くなるため、半導体製造装置用セラミック部品の劣化、摩耗を、より抑制することができる。そして半導体製造装置用セラミック部品からの微小なセラミック粒子であるパーティクルの発生が少なくなり、半導体製造装置内部への揮散と、半導体ウェハ等の汚染を抑制することができる。

【0012】

（５）上記形態の半導体製造装置用セラミック部品であって、前記プラズマ検出部は、前記第３セラミック部のうち、前記第１の方向に対して略直交する方向である第２の方向における周縁から所定の距離を離して形成されていてもよい。このようにすると、半導体製造装置用セラミック部品の周縁部の劣化、摩耗も検出することができる。

【0013】

（６）本発明の他の形態によれば静電チャックが提供される。この静電チャックは、上記形態の半導体製造装置用セラミック部品と、前記半導体製造装置用セラミック部品に対して、前記第１の方向において、前記第１セラミック部の前記被照射面とは反対側に接合された金属部と、前記半導体製造装置用セラミック部品の前記第２セラミック部の内部に配置されたチャック電極と、を備える。この構成によれば、静電チャックが備える半導体製造装置用セラミック部品の劣化、摩耗を、容易に検出することができる。

【0014】

なお、本発明は、種々の態様で実現することが可能であり、例えば、半導体製造装置用セラミック部品を含む半導体製造装置、半導体製造装置用セラミック部品の製造方法などの形態で実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

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

【図2】実施形態におけるセラミック部品のＸＺ断面構成を概略的に示す説明図である。

【図3】プラズマ検出部の断面構成を模式的に示す説明図である。

【図4】金属酸化物の変色の一例を示す図である。

【図5】インターセプト法を説明するためのプラズマ検出部の断面の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）画像の模式図である。

【図6】インターセプト法を説明するための説明図である。

【図7】第２実施形態におけるセラミック部品のＸＺ断面構成を概略的に示す説明図である。

【図8】第３セラミック部の平面構成を概略的に示す説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

＜第１実施形態＞
図１は、第１実施形態における静電チャック１０の外観構成を概略的に示す斜視図である。図１には、方向を特定するために、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１０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。また、以下の説明において、Ｚ軸方向を第１の方向、Ｘ軸方向を第２の方向とも呼ぶ。

【0017】

静電チャック１０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１０は、第１の方向（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部品１００および金属部２００を備える。セラミック部品１００と金属部２００とは、セラミック部１００の下面Ｓ２（後述する図２参照）と金属部２００の上面Ｓ３とが第１の方向に対向するように配置される。セラミック部品１００と金属部２００とは、接着層３００によって互いに接合されている。本実施形態におけるセラミック部品１００を、「半導体製造装置用セラミック部品」とも呼ぶ。

【0018】

セラミック部品１００は、略円形平面状の被照射面Ｓ１を有する板状部材であり、主に、セラミック（例えば、アルミナや窒化アルミニウム等）により形成されている。セラミック部品１００の直径は、例えば、５０ｍｍ～５００ｍｍ程度（通常は２００ｍｍ～３５０ｍｍ程度）であり、セラミック部品１００の厚さは例えば１ｍｍ～１０ｍｍ程度である。

【0019】

金属部２００は、セラミック部品１００より径が大きい略円形平面の板状部材であり、例えば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。金属部２００の直径は、例えば、２２０ｍｍ～５５０ｍｍ程度（通常は２２０ｍｍ～３５０ｍｍ）であり、金属部２００の厚さは、例えば、２０ｍｍ～４０ｍｍ程度である。

【0020】

金属部２００の内部には冷媒流路（不図示）が形成されている。冷媒流路に冷媒（例えば、フッ素系不活性液体や水等）が流されると、金属部２００が冷却され、接着層３００を介した金属部２００とセラミック部品１００との間の伝熱によりセラミック部品１００が冷却され、セラミック部品１００の被照射面Ｓ１に保持されたウェハＷが冷却される。これにより、ウェハＷの温度制御が実現される。

【0021】

セラミック部品１００と金属部２００とは、上述の通り、セラミック部品１００の下面Ｓ２と金属部２００の上面Ｓ３との間に配置された接着層３００によって互いに接合されている。接着層３００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着材により構成されている。接着層３００の厚さは、例えば０．１ｍｍ～１ｍｍ程度である。

【0022】

図２は、実施形態におけるセラミック部品１００のＸＺ断面構成を概略的に示す説明図である。図２において、Ｙ軸正方向は、紙面裏側に向かう方向である。セラミック部品１００は、被照射面Ｓ１を有する第１セラミック部１０２と、第１の方向（図２におけるＺ軸方向）において、第１セラミック部１０２に対して、第１セラミック部１０２の被照射面Ｓ１とは反対側に配置された第２セラミック部１０４と、第１セラミック部１０２と第２セラミック部１０４との間に配置された第３セラミック部１０８と、を備える。第１セラミック部１０２、第２セラミック部１０４、および第３セラミック部１０８は、それぞれ、同一のセラミックを主成分とする材料から形成された略円形平面の板状部材である。

【0023】

第２セラミック部１０４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）により形成されたチャック電極４００が配置されている。Ｚ軸方向視でのチャック電極４００の形状は、例えば略円形である。チャック電極４００に電源（不図示）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がセラミック部品１００の被照射面Ｓ１に吸着固定される。

【0024】

第３セラミック部１０８は、プラズマが照射されることにより変色するプラズマ検出部１０６が、その全部に、形成されている。換言すると、第３セラミック部１０８は、プラズマ検出部１０６である。

【0025】

第１セラミック部１０２の厚さＴ１は、５μｍ以上１００μｍ以下が好ましい。セラミック部品１００において、被照射面Ｓ１から５μｍ以上（図２におけるＺ軸負の方向）の範囲の劣化、摩耗が生じると、不具合が生じる可能性が高いため、５μｍ以上の劣化を早期に検出したいという要望があるためである。また、第１セラミック部１０２の厚さＴ１を１００μｍ以上とすると、セラミック部品１００が被照射面Ｓ１から１００μｍ以上摩耗しなければ検出できないためである。

【0026】

プラズマ検出部１０６（第３セラミック部１０８）の厚さＴ２は、５μｍ以上が好ましい。プラズマ検出部１０６の厚さＴ２を、５μｍ以上とすると、プラズマ検出部１０６を容易に作製可能であり、また、変色を容易に判別することができる。また、プラズマ検出部１０６の厚さＴ２が１００μｍあれば、十分の変色を判別することができるため、プラズマ検出部１０６の厚さＴ２を、１００μｍ以下にするのが好ましい。

【0027】

本実施形態のセラミック部品１００において、第１セラミック部１０２のセラミック純度は、第３セラミック部１０８のセラミック純度より高い。プラズマが照射される被照射面Ｓ１を有する第１セラミック部１０２の硬度がより高くなるため、セラミック部品１００の劣化、摩耗を抑制することができる。

【0028】

図３は、プラズマ検出部１０６の断面構成を模式的に示す説明図である。図示するように、プラズマ検出部１０６は、第１セラミック部１０２の主成分のセラミックと同一のセラミック（例えば、アルミナや窒化アルミニウム等）を主成分とするセラミック粒子１１６と、セラミック粒子間の粒界に存在する金属酸化物粒子１２６と、を有する。図３において、複数のセラミック粒子１１６および複数の金属酸化物粒子１２６のうち、一部に符号を付して、符号の記載を省略している。図３において、黒塗りの粒子が金属酸化物粒子１２６であり、他の粒子がセラミック粒子１１６である。金属酸化物粒子１２６は、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、スズ（Ｓｎ）、バナジウム（Ｖ）、セリウム（Ｃｅ）、テルル（Ｔｅ）およびビスマス（Ｂｉ）からなる群から選択される少なくとも１種の金属の金属酸化物を含む。これらの金属酸化物にプラズマが照射されると、金属酸化物の価数が変化することにより化学的に変色する。そのため、金属酸化物粒子１２６が含有されたプラズマ検出部１０６に、プラズマが照射されると、プラズマ検出部１０６が変色する。なお、モリブデン（Ｍｏ）、およびタングステン（Ｗ）は、導体層に用いられるため、スズ（Ｓｎ）、バナジウム（Ｖ）、セリウム（Ｃｅ）、テルル（Ｔｅ）およびビスマス（Ｂｉ）からなる群から選択される少なくとも１種の金属の金属酸化物を用いるのが好ましい。

【0029】

図４は、金属酸化物の変色の一例を示す図である。図４では、各金属酸化物の変色前の色と変色後の色を示している。変色後の色としては、金属酸化物が部分的に変色することによる変色前の色との混色の可能性もある。セラミック部品１００の製造において、配線、チャック電極などの導体層を同時焼成するために還元雰囲気で焼成するため、金属酸化物中の各元素は、低価数が多い状態で存在する。金属酸化物にプラズマが照射されると、金属酸化物中の元素の価数が高価数に変化することにより、図示するように変色する。セラミック部品１００の主成分のセラミックの色は、例えば、アルミナは白、窒化アルミニウムは灰白色である。そのため、変色後の色と、第１セラミック部１０２の色とを、区別することができる。

【0030】

プラズマ検出部１０６のセラミック粒子１１６の平均粒径は、５μｍ以下である。そのため、プラズマ検出部１０６を気孔が少ない緻密体とすることができ、耐摩耗性を向上させることができる。同様に、第１セラミック部１０２および第２セラミック部１０４を構成するセラミック粒子も、その平均粒径は、５μｍ以下である。そのため、セラミック部品１００の耐摩耗性を向上させることができる。

【0031】

プラズマ検出部１０６の金属酸化物粒子１２６の平均粒径は、１μｍ以下である。金属酸化物粒子１２６の平均粒径が小さいと、比表面積が大きくなり、変色の度合いが大きくなるため、少量の金属酸化物粒子で半導体製造装置用セラミック部品の劣化を検出することができる。そのため、金属酸化物粒子の含有量を低減させることができる。以下に、図５、図６を用いて、セラミック粒子の平均粒径、および金属酸化物粒子の平均粒径の算出方法を説明する。

【0032】

図５は、インターセプト法を説明するためのプラズマ検出部の断面のＳＥＭ画像の模式図である。図６は、インターセプト法を説明するための説明図である。本実施形態のプラズマ検出部１０６に相当する測定用セラミックを破断し、その破断面を用いて、以下の方法で、平均粒径を算出した。

【0033】

まず、測定用セラミックの破断面を鏡面研磨した後、焼結温度以下の温度で熱エッチングを行った。その後、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ：Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）を用いて、破断面を観察した。熱エッチングにより、界面エネルギーに起因して粒界に沿って溝が形成され、粒子が明瞭に観察できるようになる。熱エッチングの温度が、焼成温度より高いと、焼結による粒成長が起こる可能性もあるため、焼成温度より低い温度で熱エッチングをするのが好ましい。例えば１５５０℃で焼成した場合は、１３５０℃で熱エッチングをすることができる。

【0034】

観察したＳＥＭ画像からインターセプト法に基づいて、金属酸化物粒子の平均粒径と、セラミック粒子１１６の平均粒径を算出した。以下、インターセプト法について詳述する。まず、取得したＳＥＭ画像において、複数の基準線Ｌ１を設定する（図５）。次に、設定した基準線Ｌ１が各粒子を横切る長さ（以下、コード長さＬ２とも呼ぶ）を、ＳＥＭ画像に表示されるスケールを基準にして測定する。図６に、コード長さＬ２の一例を示す。基準線Ｌ１上のすべての粒子についてコード長さＬ２を測定し、その長さの合計を、測定したコードの数で除することによりコード長さＬ２の平均値を算出する。粒子をいずれも略球形状であると仮定し、コード長さの平均値を１．５倍することで得られた値を、セラミック粒子１１６および金属酸化物粒子１２６それぞれの平均粒径とする。本実施形態では、観察視野１３μｍ×１０μｍ（図５）に含まれる粒子を用いて、平均粒径を算出した。

【0035】

プラズマにより変色する金属酸化物成分を含む粒子と、その金属酸化物を含まない粒子の区別は、ＳＥＭ画像での明るさの違いにより判別することができる。ＳＥＭ画像のうち、二次電子像により取得した画像よりも反射電子像により取得した画像の方がより容易に、金属酸化物を含む粒子と、金属酸化物を含まない粒子とを区別可能である。反射電子は試料を構成する元素により発生量が異なり、原子番号が大きいほど発生量が多くなる性質を持っているため、明るく観察されるためである。明るさが不明瞭な場合は、プラズマにより変色する金属成分の特性Ｘ線の面分析を行うことで、成分を含む粒子と含まない粒子を区別してもよい。

【0036】

本実施形態のセラミック部品１００は、グリーンシートの積層、ホットプレス、ゲルキャスト成形、顆粒のプレス、またはこれらの組み合わせなど、公知の種々の製造方法によって製造することができる。

【0037】

以上説明したように、本実施形態の静電チャック１０によれば、セラミック部品１００において、第１セラミック部１０２の被照射面Ｓ１とは反対側に、プラズマ検出部１０６を備える第３セラミック部１０８が配置されるため、被照射面Ｓ１にプラズマが照射されることにより第１セラミック部１０２が劣化、摩耗すると、プラズマ検出部１０６が露出する。プラズマ検出部１０６は、プラズマが照射されることにより変色するため、使用者は、目視によりセラミック部品１００の劣化（割れ、欠け等の発生）、摩耗を検出することができる。そのため、セラミック部品１００の交換時期を、容易に判定することができる。

【0038】

セラミック部品１００の表面（被照射面Ｓ１）にプラズマが照射されることにより、セラミック（例えば、アルミナ）の脱落、摩耗が生じ、表面の平坦性が変化すると、以下の不具合が生じる虞がある。本実施形態のセラミック部品１００を用いると、上記の通り、セラミック部品１００の交換時期を容易に判断することができるため、適時にセラミック部品１００を交換することにより、下記の不具合の発生を抑制することができる。
・セラミック部品１００の温度分布の不均一化
・ウェハＷ（載置物）とセラミック部品１００との間の密着性の面内ばらつきの増加によるガスのリーク量の増加
・ウェハＷ（載置物）とセラミック部品１００との間の密着性の面内ばらつきの増加による、ウェハＷとセラミック部品１００との間の熱伝達の変化と面内での不均一化、ひいてはウェハ温度の変化と面内での不均一化、ウェハ加工速度の変化と面内ばらつきの増加（いずれも平均値が変化し、ばらつきも増加してしまう）
・セラミック部品１００へのウェハＷの吸着力の変化
・ウェハＷを静電チャック１０から取り外す時の静電気除去の遅れによる、交換に要する時間の増加

【0039】

また、プラズマ検出部１０６において、金属酸化物粒子１２６が、セラミック粒子１１６間の粒界に存在する。そのため、金属酸化物粒子が粉の状態で存在する場合、例えば、第１セラミック部１０２の下面（図２において、第３セラミック部１０８と接触する面）に金属酸化物粒子を塗布する場合等と比較して、金属酸化物粒子１２６が揮散しにくく、半導体装置内部への揮散と、ウェハＷ等の汚染を抑制することができる。

【0040】

また、本実施形態のセラミック部品１００において、プラズマ検出部１０６に含まれる金属酸化物粒子１２６の平均粒径が１μｍ以下であるため、金属酸化物粒子１２６の比表面積が大きく、変色の度合いが大きい。そのため、少量の金属酸化物粒子１２６でも、変色を判別し易いため、金属酸化物粒子１２６の含有量を低減させることができる。

【0041】

また、プラズマ検出部１０６に含まれるセラミック粒子１１６の平均粒径が５μｍ以下であるため、プラズマ検出部１０６を気孔の少ない緻密体にすることができ、耐摩耗性を向上させることができる。また、同様に、第１セラミック部１０２および第２セラミック部１０４を構成するセラミック粒子も、その平均粒径は、５μｍ以下であるため、セラミック部品１００の耐摩耗性を向上させることができる。

【0042】

また、プラズマ検出部１０６に含まれる金属元素は、磁化率が金属元素ごとに異なるため、セラミック部品１００の最表面（プラズマが照射される面）にプラズマ検出部１０６が配置されると、プラズマの状態に影響するおそれがある。これに対し、本実施形態のセラミック部品１００によれば、プラズマ検出部１０６（第３セラミック部１０８）が、第１セラミック部１０２と第２セラミック部１０４の間に配置されているため、プラズマの状態への影響を抑制することができる。

【0043】

また、プラズマ検出部１０６が、第１セラミック部１０２と第２セラミック部１０４の間に配置されているため、導電性の金属酸化物粒子が加工中のウェハＷに付着することによる、ショート等の不良を抑制することができる。図４記載の金属酸化物の中には、例えばＳｎＯ₂のように導電性を示すものも存在する。

【0044】

また、第１セラミック部１０２のセラミック純度が、第３セラミック部１０８のセラミック純度より高いため、プラズマが照射される被照射面Ｓ１を有する第１セラミック部１０２の耐久性がより高くなり、セラミック部品１００の劣化、摩耗を抑制することができる。そして、セラミック部品１００からのパーティクルの発生が少なくなり、半導体製造装置内部への揮散と、ウェハＷ等の汚染を抑制することができる。

【0045】

また、例えば、チャック電極４００が第３セラミック部１０８より被照射面Ｓ１側にある場合には、第１セラミック部１０２が被照射面Ｓ１側から劣化、摩耗していくと、プラズマ検出部１０６よりもチャック電極４００が先に露出するため、半導体製造装置として機能しなくなってしまう。これに対し、本実施形態の静電チャック１０によれば、第１セラミック部１０２ではなく、第２セラミック部１０４にチャック電極４００を入れているため、半導体製造装置としての機能を維持しつつ、セラミック部品１００の劣化を検出することができる。

【0046】

＜第２実施形態＞
図７は、第２実施形態におけるセラミック部品１００ＡのＸＺ断面構成を概略的に示す説明図である。図７において、Ｙ軸正方向は、紙面裏側に向かう方向である。図８は、第３セラミック部１０８Ａの平面構成を概略的に示す説明図である。図８において、Ｚ軸正方向は、紙面表側に向かう方向である。本実施形態のセラミック部品１００Ａは、第１実施形態の第３セラミック部１０８に換えて第３セラミック部１０８Ａを用いている。第１実施形態のセラミック部品１００と同一の構成には同一の符号付し、先行する説明を参照する。

【0047】

図示するように、本実施形態の第３セラミック部１０８Ａは、その一部にプラズマ検出部１０６Ａが形成されている。プラズマ検出部１０６Ａは、第３セラミック部１０８Ａのうち、第２の方向（図７、図８におけるＸ軸方向）における周縁１０８ＡＲ（図７、図８）から距離Ｌ３を離して形成されている。すなわち、プラズマ検出部１０６は、第３セラミック部１０８Ａより径が小さい略円形平面の板状部材である。プラズマ検出部１０６Ａは、第１実施形態のプラズマ検出部１０６と、形状（大きさ）が異なるものの、その構成は、第１実施形態のプラズマ検出部１０６と同様である。

【0048】

半導体製造装置用セラミック部品は、被照射面だけでなく周縁部もわずかながら劣化することが知られている。本実施形態の第３セラミック部１０８Ａによれば、プラズマ検出部１０６Ａが第３セラミック部１０８Ａの周縁１０８ＡＲから距離Ｌ３を離して形成されているため、さらに、セラミック部品１００Ａの周縁部の劣化、摩耗も検出することができる。そのため、セラミック部品１００Ａを適時に交換することが可能となる。かつ、セラミック部品１００Ａの側面から半導体製造装置内部への金属酸化物微粒子の揮散と、ウェハＷ等の汚染を抑制することができる。

【0049】

距離Ｌ３は、５μｍ以上１００μｍ以下が好ましい。セラミック部品１００Ａにおいて、周縁１０８ＡＲから５μｍ以上の範囲（図７、図８における周縁１０８ＡＲから中心への方向）において劣化、摩耗が生じると、不具合が生じる可能性が高いため、５μｍ以上の劣化を早期に検出したいという要望があるためである。また、距離Ｌ３を１００μｍ以上とすると、セラミック部品１００が周縁１０８ＡＲから１００μｍ以上摩耗しなければ検出できないためである。

【0050】

＜本実施形態の変形例＞
本発明は上記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態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。

【0051】

・上記実施形態の静電チャック１０において、さらに、セラミック部品１００の内部に、導電性材料（例えば、タングステンやモリブデン等）により形成された抵抗発熱体で構成された複数のヒータ電極を備える構成にしてもよい。このようにすると、ヒータ電極が発熱することによってセラミック部品１００が温められ、セラミック部品１００の被照射面Ｓ１に保持されたウェハＷを温めることができる。これにより、ウェハＷの温度制御を行うことができる。

【0052】

・セラミック粒子、および金属酸化物粒子の平均粒径は、上記実施形態に限定されない。但し、セラミック粒子の平均粒径は、５μｍ以下であると、気孔の少ない緻密体を得ることができ、耐摩耗性を向上させることができるため、好ましい。また、金属酸化物粒子は、１０μｍ以下にすると、変色の度合いを大きくすることができ、含有量を少なくすることができるため、好ましい。金属酸化物粒子は、５μｍ以下にすると、さらに、好ましい。なお、金属酸化物粒子は、セラミック粒子間の粒界に存在するため、一般的に、セラミック粒子の平均粒径より小さくなる。また、第１セラミック部１０２、第２セラミック部１０４、および第３セラミック部１０８は、それぞれ、互いにセラミック粒子の平均粒径が異なってもよい。

【0053】

・第１セラミック部１０２のセラミック純度は、第３セラミック部１０８のセラミック純度と同じでもよいし、第３セラミック部１０８のセラミック純度より低くてもよい。第１セラミック部１０２のセラミック純度が、第３セラミック部１０８のセラミック純度より高いと、プラズマが照射される被照射面Ｓ１を有する第１セラミック部１０２の耐久性がより高くなるため、セラミック部品１００の劣化、摩耗を抑制することができる。

【0054】

・また、第１セラミック部１０２のセラミック純度は、第２セラミック部１０４のセラミック純度より高くてもよい。第１セラミック部１０２のセラミック純度が、第２セラミック部１０４のセラミック純度より高いと、プラズマが照射される被照射面Ｓ１を有する第１セラミック部１０２の耐久性がより高くなるため、セラミック部品１００の劣化、摩耗を抑制することができる。

【0055】

・上記実施形態において、半導体製造装置用セラミック部品として、静電チャックに用いられるセラミック部品を例示したが、例えば、フォーカスリング、ヒータ、ドーム、搬送用治具など、種々のセラミック部品に、本発明を適用することができる。

【0056】

・図２および図７において、説明のために、第１セラミック部１０２、第２セラミック部１０４、および第３セラミック部１０８の境界を明瞭に図示したが、実際には、境界が明確に視認できなくてもよい。

【0057】

・上記実施形態において、略円形平面の板状部材であるセラミック部品１００を例示したが、セラミック部品１００の平面形状は上記実施形態に限定されない。例えば、矩形平面、多角形平面等の板状部材であってもよい。

【0058】

以上、実施形態、変形例に基づき本態様について説明してきたが、上記した態様の実施の形態は、本態様の理解を容易にするためのものであり、本態様を限定するものではない。本態様は、その趣旨並びに特許請求の範囲を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本態様にはその等価物が含まれる。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することができる。

【符号の説明】

【0059】

１０…静電チャック
１００、１００Ａ…セラミック部品
１０２…第１セラミック部
１０４…第２セラミック部
１０６、１０６Ａ…プラズマ検出部
１０８、１０８Ａ…第３セラミック部
１０８ＡＲ…周縁
１１６…セラミック粒子
１２６…金属酸化物粒子
２００…金属部
３００…接着層
４００…チャック電極
Ｓ１…被照射面
Ｗ…ウェハ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】