特許 7412242 積層構造体および半導体製造装置部材

(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】2023-12-28

(45)【発行日】2024-01-12

(54)【発明の名称】積層構造体および半導体製造装置部材

(51)【国際特許分類】

   C04B 37/00 20060101AFI20240104BHJP

   C04B 35/582 20060101ALI20240104BHJP

   C04B 35/597 20060101ALI20240104BHJP

   H01L 21/683 20060101ALI20240104BHJP

【ＦＩ】

C04B37/00 Z

C04B35/582

C04B35/597

H01L21/68 N

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2020058647

(22)【出願日】2020-03-27

(65)【公開番号】P2021155293

(43)【公開日】2021-10-07

【審査請求日】2022-10-18

(73)【特許権者】

【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】100110847

【弁理士】

【氏名又は名称】松阪 正弘

(74)【代理人】

【識別番号】100136526

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 勉

(74)【代理人】

【識別番号】100136755

【弁理士】

【氏名又は名称】井田 正道

(72)【発明者】

【氏名】永井 明日美

(72)【発明者】

【氏名】西村 昇

(72)【発明者】

【氏名】山口 浩文

【審査官】神▲崎▼ 賢一

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１０－２４８０５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１６７２８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－０８５０８７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ０４Ｂ ３７／００

Ｃ０４Ｂ ３５／５８２

Ｃ０４Ｂ ３５／５９７

Ｈ０１Ｌ ２１／６８３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

積層構造体であって、
ＡｌＮおよびＭｇＡｌ_２Ｏ_４を主相として含む複合焼結体により形成される第１構造体と、
セラミックス焼結体により形成され、前記第１構造体に積層されて接合される第２構造体と、
を備え、
前記複合焼結体における前記主相の含有率は９５質量％以上かつ１００質量％以下であり、
前記セラミックス焼結体は、合計含有率が９５質量％以上かつ９９．５質量％以下のＡｌＮおよびＭｇＡｌ _２ Ｏ _４ 、または、合計含有率が９５質量％以上かつ９９質量％以下のＡｌＮおよびＡｌ _５ Ｙ _３ Ｏ _１２ 、または、含有率が７０質量％以上かつ９０質量％以下のＡｌＯＮ、または、合計含有率が９５質量％以上かつ９９．５質量％以下のＡｌＯＮおよびＳｉＡｌＯＮ、を構成相として含み、
前記第１構造体と前記第２構造体との線熱膨張係数の差は０．３ｐｐｍ／Ｋ以下であることを特徴とする積層構造体。

【請求項2】

請求項１に記載の積層構造体であって、
前記第１構造体における前記複合焼結体のＭｇＡｌ_２Ｏ_４の含有率は、１５質量％以上かつ７０質量％以下であることを特徴とする積層構造体。

【請求項3】

請求項１または２に記載の積層構造体であって、
前記第２構造体における前記セラミックス焼結体は、ＡｌＮおよびＭｇＡｌ _２ Ｏ _４ を構成相として含み、
前記セラミックス焼結体におけるＭｇＡｌ _２ Ｏ _４ の含有率は３５質量％以上かつ５５質量％以下であり、ＡｌＮの含有率は４５質量％以上かつ６５質量％以下であることを特徴とする積層構造体。

【請求項4】

請求項１または２に記載の積層構造体であって、
前記第２構造体における前記セラミックス焼結体は、ＡｌＮおよびＡｌ _５ Ｙ _３ Ｏ _１２ を構成相として含み、
前記セラミックス焼結体におけるＡｌ _５ Ｙ _３ Ｏ _１２ の含有率は５０質量％以上かつ８０質量％以下であり、ＡｌＮの含有率は２０質量％以上かつ５０質量％以下であることを特徴とする積層構造体。

【請求項5】

請求項１ないし４のいずれか１つに記載の積層構造体であって、
前記第１構造体における前記複合焼結体の７００℃における体積抵抗率は７．０ｘ１０^７Ω・ｃｍ以上であることを特徴とする積層構造体。

【請求項6】

請求項１ないし５のいずれか１つに記載の積層構造体であって、
前記第１構造体における前記複合焼結体の室温における熱伝導率は１５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であることを特徴とする積層構造体。

【請求項7】

請求項１ないし６のいずれか１つに記載の積層構造体であって、
前記第２構造体における前記セラミックス焼結体の室温における熱伝導率は、前記第１構造体における前記複合焼結体の室温における熱伝導率よりも、１０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上低いことを特徴とする積層構造体。

【請求項8】

半導体製造装置において使用される半導体製造装置部材であって、
請求項１ないし７のいずれか１つに記載の積層構造体を備えることを特徴とする半導体製造装置部材。

【請求項9】

請求項８に記載の半導体製造装置部材であって、
前記積層構造体の前記第１構造体を含み、基板を支持して加熱する基板加熱部と、
前記積層構造体の前記第２構造体を含み、前記基板加熱部に接合されて前記基板加熱部を支持する支持部と、
を備えることを特徴とする半導体製造装置部材。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、積層構造体および当該積層構造体を備える半導体製造装置部材に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、半導体基板の製造装置において、半導体基板を保持して加熱するセラミックス製のヒーターが使用されている。例えば、特許文献１では、円板状の窒化アルミニウム（ＡｌＮ）製のウエハ保持部と、ウエハ保持部の下面に接合されるＡｌＮ製またはムライト製の円筒支持体と、を備えるシャフト付きヒーターが開示されている。特許文献２では、ＡｌＮ質セラミックスであるサセプターおよび支持体を接合する方法として、固液接合を採用している。特許文献３では、高温環境においてＡｌＮよりも高いプラズマ耐食性および体積抵抗率を有するサセプター材料として、ＡｌＮおよびマグネシウム－アルミニウムスピネル（ＭｇＡｌ_２Ｏ_４）の複合焼結体が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特許第４３１１９１０号公報

【文献】特許第３６０４８８８号公報

【文献】特開２０１９－１６７２８８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、特許文献３のようなＡｌＮおよびＭｇＡｌ_２Ｏ_４の複合焼結体は、特許文献１の支持体の材料であるＡｌＮ焼結体に比べて、熱膨張率が大きい。当該複合焼結体とＡｌＮ焼結体との熱膨張率の差は１．０ｐｐｍ／Ｋ～２．５ｐｐｍ／Ｋと比較的大きいため、当該複合焼結体製のサセプターにＡｌＮ焼結体製の支持体を接合した積層構造体に対して加熱および冷却が繰り返されると、熱膨張収縮量の違いから接合部に熱応力が発生し、接合部にクラック等の損傷が発生するおそれがある。

【0005】

本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、積層構造体において熱応力に起因する接合部の損傷を抑制することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の好ましい一の形態に係る積層構造体は、ＡｌＮおよびＭｇＡｌ_２Ｏ_４を主相として含む複合焼結体により形成される第１構造体と、セラミックス焼結体により形成され、前記第１構造体に積層されて接合される第２構造体と、を備える。前記複合焼結体における前記主相の含有率は９５質量％以上かつ１００質量％以下である。前記セラミックス焼結体は、合計含有率が９５質量％以上かつ９９．５質量％以下のＡｌＮおよびＭｇＡｌ _２ Ｏ _４ 、または、合計含有率が９５質量％以上かつ９９質量％以下のＡｌＮおよびＡｌ _５ Ｙ _３ Ｏ _１２ 、または、含有率が７０質量％以上かつ９０質量％以下のＡｌＯＮ、または、合計含有率が９５質量％以上かつ９９．５質量％以下のＡｌＯＮおよびＳｉＡｌＯＮ、を構成相として含む。前記第１構造体と前記第２構造体との線熱膨張係数の差は０．３ｐｐｍ／Ｋ以下である。

【0007】

好ましくは、前記第１構造体における前記複合焼結体のＭｇＡｌ_２Ｏ_４の含有率は、１５質量％以上かつ７０質量％以下である。

【0008】

好ましくは、前記第２構造体における前記セラミックス焼結体は、ＡｌＮおよびＭｇＡｌ _２ Ｏ _４ を構成相として含む。前記セラミックス焼結体におけるＭｇＡｌ _２ Ｏ _４ の含有率は３５質量％以上かつ５５質量％以下であり、ＡｌＮの含有率は４５質量％以上かつ６５質量％以下である。

【0009】

好ましくは、前記第２構造体における前記セラミックス焼結体は、ＡｌＮおよびＡｌ _５ Ｙ _３ Ｏ _１２ を構成相として含む。前記セラミックス焼結体におけるＡｌ _５ Ｙ _３ Ｏ _１２ の含有率は５０質量％以上かつ８０質量％以下であり、ＡｌＮの含有率は２０質量％以上かつ５０質量％以下である。

【0010】

好ましくは、前記第１構造体における前記複合焼結体の７００℃における体積抵抗率は７．０ｘ１０^７Ω・ｃｍ以上である。

【0011】

好ましくは、前記第１構造体における前記複合焼結体の室温における熱伝導率は１５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上である。

【0012】

好ましくは、前記第２構造体における前記セラミックス焼結体の室温における熱伝導率は、前記第１構造体における前記複合焼結体の室温における熱伝導率よりも、１０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上低い。

【0013】

本発明は、半導体製造装置において使用される半導体製造装置部材にも向けられている。本発明の好ましい一の形態に係る半導体製造装置部材は、上述の積層構造体を備える。

【0014】

好ましくは、前記半導体製造装置部材は、前記積層構造体の前記第１構造体を含み、基板を支持して加熱する基板加熱部と、前記積層構造体の前記第２構造体を含み、前記基板加熱部に接合されて前記基板加熱部を支持する支持部と、を備える。

【発明の効果】

【0015】

本発明では、熱応力に起因する接合部の損傷を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】一の実施の形態に係るヒーターの断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

図１は、本発明の一の実施の形態に係るヒーター１の断面図である。ヒーター１は、半導体製造装置において使用される半導体製造装置部材の１つであり、シャフト付きヒーターとも呼ばれる。ヒーター１は、略円板状の半導体基板９（以下、単に「基板９」と呼ぶ。）を、図１中の下側から保持して加熱する。以下の説明では、図１中の上側および下側を、単に「上側」および「下側」と呼ぶ。また、図１中の上下方向を、単に「上下方向」と呼ぶ。図１中の上下方向は、ヒーター１が半導体製造装置に設置される際の実際の上下方向と必ずしも一致する必要はない。

【0018】

ヒーター１は、基板加熱部２と、支持部３とを備える。基板加熱部２は、上下方向に延びる中心軸Ｊ１を中心とする略円板状の部材であり、ヒータープレートとも呼ばれる。基板加熱部２は、基板９を下側から支持して加熱する。支持部３は、中心軸Ｊ１を中心とする略円筒状または略円柱状の部材であり、シャフトとも呼ばれる。図１に示す例では、平面視における支持部３の直径は基板加熱部２の直径よりも小さい。支持部３は、基板加熱部２の下面中央部に接合されて、基板加熱部２を下側から支持する。

【0019】

基板加熱部２は、加熱部本体２１と、抵抗発熱体２２と、内部電極２３とを備える。加熱部本体２１は、後述する複合焼結体により形成された略円板状の部材である。加熱部本体２１の上面２１１上には基板９が載置される。抵抗発熱体２２および内部電極２３は、加熱部本体２１の内部に配置（すなわち、埋設）される。加熱部本体２１の内部において、抵抗発熱体２２は、内部電極２３と加熱部本体２１の下面２１２との間に配置される。換言すれば、内部電極２３は、抵抗発熱体２２と加熱部本体２１の上面２１１との間に配置される。

【0020】

抵抗発熱体２２は、例えば、コイル状に巻回された金属線により形成される。抵抗発熱体２２は、平面視において、加熱部本体２１の略全面に亘る略同心円状のパターンにて配線された連続する部材である。半導体製造装置では、図示省略の電力供給源から抵抗発熱体２２に電力が供給されることにより、抵抗発熱体２２が発熱し、加熱部本体２１の温度が上昇する。これにより、加熱部本体２１の上面２１１上に載置された基板９が所定の温度に加熱される。抵抗発熱体２２は、基板９を加熱するためのヒーター電極である。

【0021】

内部電極２３は、例えば、金属製の略円板状の部材である。内部電極２３は、例えば、プラズマ処理用のＲＦ電極（すなわち、高周波電極）である。半導体製造装置では、図示省略の高周波電力供給源から内部電極２３に高周波電力が供給される。これにより、ヒーター１と、ヒーター１の上方に配置された上部電極との間の処理空間において、処理ガスが励起されてプラズマが生成される。そして、当該プラズマにより基板９上に成膜やエッチング等のプラズマ処理が施される。

【0022】

抵抗発熱体２２および内部電極２３は、比較的高い融点を有する金属、および、金属の炭化物または窒化物により形成されることが好ましい。当該金属として、例えば、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、白金（Ｐｔ）、レニウム（Ｒｅ）、ハフニウム（Ｈｆ）、または、これらの合金が用いられる。加えて、抵抗発熱体２２および内部電極２３は、フィラー成分としてＡｌ_２Ｏ_３、ＺｒＯ_２等の酸化物セラミックスを含有していてもよい。

【0023】

支持部３は、支持部本体３１を備える。支持部本体３１は、後述するセラミックス焼結体により形成された略円筒状または略円柱状の部材である。図１に示す例では、支持部３は略円筒状であり、支持部３の内部には、基板加熱部２の抵抗発熱体２２および内部電極２３に電力を供給するための電線等が配置される。支持部本体３１は、基板加熱部２の加熱部本体２１の下側において加熱部本体２１と上下方向に積層され、加熱部本体２１に接合される。具体的には、支持部本体３１の上端部が、加熱部本体２１の下面２１２の中央部に接合される。以下の説明では、加熱部本体２１および支持部本体３１をそれぞれ、「第１構造体」および「第２構造体」とも呼ぶ。また、積層および接合された加熱部本体２１および支持部本体３１をまとめて「積層構造体１０」とも呼ぶ。

【0024】

基板加熱部２の加熱部本体２１は、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、および、マグネシウム－アルミニウムスピネル（ＭｇＡｌ_２Ｏ_４）を主相（主構成相ともいう。）として含む複合焼結体により形成される。当該複合焼結体における上記主相の含有率（すなわち、ＡｌＮおよびＭｇＡｌ_２Ｏ_４の合計含有率）は、９５質量％以上かつ１００質量％以下であり、好ましくは９８質量％以上かつ１００質量％以下である。また、複合焼結体におけるＭｇＡｌ_２Ｏ_４の含有率は、１５質量％以上かつ７０質量％以下であり、好ましくは２０質量％以上かつ６５質量％以下であり、より好ましくは２５質量％以上かつ６０質量％以下である。複合焼結体におけるＡｌＮの含有率は、３０質量％以上かつ８５質量％以下であり、好ましくは３５質量％以上かつ８０質量％以下であり、より好ましくは４５質量％以上かつ７５質量％以下である。これにより、高いプラズマ耐食性、高い体積抵抗率、および、高い熱伝導率を有する高密度の複合焼結体が実現される。

【0025】

当該複合焼結体に含まれるＭｇＡｌ_２Ｏ_４の格子定数は、８．０７５オングストローム以上であることが好ましい。複合焼結体では、好ましくは、ＡｌＮにマグネシウム（Ｍｇ）が固溶している。複合焼結体は、好ましくは、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）結晶相を実質的に含まない。換言すれば、複合焼結体におけるＭｇＯ結晶相の含有率は、実質的に０質量％であることが好ましい。

【0026】

当該複合焼結体の開気孔率は、好ましくは０．１％未満であり、より好ましくは０．０５％未満である。当該開気孔率の下限は特に限定されず、低ければ低いほど好ましい。室温（すなわち、２５℃）における複合焼結体の体積抵抗率は、好ましくは２．０ｘ１０^１４Ω・ｃｍ以上であり、より好ましくは２．０ｘ１０^１５Ω・ｃｍ以上である。また、７００℃における複合焼結体の体積抵抗率は、好ましくは７．０ｘ１０^７Ω・ｃｍ以上であり、より好ましくは７．０ｘ１０^８Ω・ｃｍ以上である。これらの体積抵抗率の上限は特には限定されず、高ければ高いほど好ましい。

【0027】

室温～１０００℃の範囲における当該複合焼結体の線熱膨張係数は、好ましくは、６．８ｐｐｍ／Ｋ（すなわち、６．８ｐｐｍ／℃）以上かつ７．４ｐｐｍ／Ｋ以下である。以下の説明では、「線熱膨張係数」は、特に説明がない限り、室温～１０００℃の範囲における線熱膨張係数を意味する。また、「熱伝導率」は、特に説明がない限り、室温（すなわち、２５℃）における熱伝導率を意味する。

【0028】

次に、上述の第１構造体である加熱部本体２１を構成する上記複合焼結体の製造方法について説明する。複合焼結体を製造する際には、まず、ＡｌＮと添加物とを混合して混合粉末を得る。当該添加物は、マグネシウム（Ｍｇ）およびアルミニウム（Ａｌ）を含む。そして、当該混合粉末を所定形状の成形体に成形する。例えば、ＡｌＮおよび添加物の粉末が、有機溶媒中で湿式混合されることによりスラリーとされる。続いて、当該スラリーが乾燥されて混合粉末（すなわち、調合粉末）とされ、当該混合粉末が上記成形体に成形される。また、ＡｌＮおよび添加物の粉末は、湿式混合ではなく、乾式混合により混合されてもよい。

【0029】

当該混合粉末は、例えば、ホットプレスダイスに充填されることにより、所定形状（例えば、略円板状）の成形体に成形される。あるいは、混合粉末が一軸加圧成形されることにより、所定形状の成形体に成形されてもよい。当該成形体の成形は、形状を保持できるのであれば、他の様々な方法により行われてもよい。また、前述のスラリーのように、流動性のある状態のままモールドに流し込んだ後に、溶媒成分を除去して所定形状の成形体としてもよい。

【0030】

上記混合粉末におけるＡｌＮおよび添加物の合計含有率は、９５質量％～１００質量％である。当該添加物は、例えば、ＭｇＯおよびＡｌ_２Ｏ_３を含んでいてもよい。添加物は、ＭｇＡｌ_２Ｏ_４、ＭｇＯおよびＡｌ_２Ｏ_３を含んでいてもよい。

【0031】

上述のように成形体が得られると、当該成形体に対してホットプレス焼成が行われ、ＡｌＮおよびＭｇＡｌ_２Ｏ_４を含む略円板状の上記複合焼結体が生成される。具体的には、ホットプレスダイス（例えば、カーボン治具）に成形体が配置されて加熱および加圧されることにより、複合焼結体が得られる。成形体の焼成は、例えば真空雰囲気下または非酸化性雰囲気下で行われる。ホットプレス焼成時の加熱温度、プレス圧力および焼成時間は、適宜決定されてよい。ホットプレス焼成時の加熱温度の最高温度は、好ましくは１６５０℃～１８００℃である。

【0032】

上記ホットプレス焼成では、ホットプレスダイスの密閉性が高いため、ＭｇＡｌ_２Ｏ_４中のＭｇＯが還元されてＭｇが生成されることが抑制される。これにより、還元されたＭｇ（沸点１０９１℃）が揮発して複合焼結体に気孔が生成されることが抑制される。その結果、高密度の複合焼結体（すなわち、緻密な複合焼結体）を得ることができる。

【0033】

上述の添加物がＭｇＡｌ_２Ｏ_４およびＭｇＯを含んでおり、Ａｌ_２Ｏ_３を含んでいない場合、上記ホットプレス焼成において、添加物中のＭｇＯと、ＡｌＮの粉末に不可避的に不純物として含まれているＡｌ_２Ｏ_３（すなわち、ＡｌＮの粉末表面に生じる酸化膜等であり、以下、「不純物Ａｌ_２Ｏ_３」とも呼ぶ。）とが反応し、ＭｇＡｌ_２Ｏ_４が生成される。したがって、添加物中のＭｇＯの物質量は、ＡｌＮの粉末に不純物として含まれるＡｌ_２Ｏ_３の物質量と略同じであることが好ましい。添加物中のＭｇＯの物質量が不純物Ａｌ_２Ｏ_３の物質量よりも大きい場合、不純物Ａｌ_２Ｏ_３と反応しなかったＭｇＯが、ホットプレス焼成により生成される複合焼結体内に残存する。

【0034】

添加物がＭｇＯおよびＡｌ_２Ｏ_３を含んでおり、ＭｇＡｌ_２Ｏ_４を含んでいない場合、上記ホットプレス焼成において、添加物中のＭｇＯと、添加物中のＡｌ_２Ｏ_３、および、ＡｌＮ中の不純物Ａｌ_２Ｏ_３とが反応し、ＭｇＡｌ_２Ｏ_４が生成される。したがって、添加物中のＭｇＯの物質量は、添加物中のＡｌ_２Ｏ_３の物質量および不純物Ａｌ_２Ｏ_３の物質量の合計と、略同じであることが好ましい。添加物中のＭｇＯの物質量が、添加物中のＡｌ_２Ｏ_３および不純物Ａｌ_２Ｏ_３の合計物質量よりも大きい場合、Ａｌ_２Ｏ_３と反応しなかったＭｇＯが、ホットプレス焼成により生成される複合焼結体内に残存する。添加物がＭｇＡｌ_２Ｏ_４、ＭｇＯおよびＡｌ_２Ｏ_３を含んでいる場合においても同様である。

【0035】

基板加熱部２は、例えば、上記製造方法により製造された２枚の略円板状の複合焼結体を、抵抗発熱体２２および内部電極２３を間に挟んで積層および接合することにより形成される。この場合、加熱部本体２１は、当該２枚の複合焼結体である。あるいは、抵抗発熱体２２および内部電極２３は、上記成形体の成形時に成形体の内部に金属材料が埋設され、当該金属材料が成形体と共に焼成されることにより、加熱部本体２１の内部に生成されてもよい。なお、基板加熱部２の製造において、抵抗発熱体２２および内部電極２３の生成および配置は、様々な方法により行われてよい。また、上記成形体の焼成は、ホットプレス焼成以外の方法により行われてもよい。

【0036】

支持部３の支持部本体３１は、上述のように、セラミックス焼結体により形成される。当該セラミックス焼結体は、様々に選択された材料により形成されてよい。当該セラミックス焼結体の開気孔率は、好ましくは０．１％未満であり、より好ましくは０．０５％未満である。当該開気孔率の下限は特に限定されず、低ければ低いほど好ましい。セラミックス焼結体の線熱膨張係数（すなわち、室温～１０００℃の範囲における線熱膨張係数）は、６．８ｐｐｍ／Ｋ以上かつ７．４ｐｐｍ／Ｋ以下である。室温～１０００℃の範囲において、当該セラミックス焼結体の線熱膨張係数と当該複合焼結体の線熱膨張係数との差は、０．３ｐｐｍ／Ｋ以下である。当該セラミックス焼結体の線熱膨張係数と、加熱部本体２１を構成する上記複合焼結体の線熱膨張係数は同じであってもよく、どちらか一方が大きくてもよい。

【0037】

以下では、支持部本体３１を構成するセラミックス焼結体の組成の４つの例について説明する。第１の例では、セラミックス焼結体は、ＡｌＮおよびＭｇＡｌ_２Ｏ_４を構成相として含む。第１の例のセラミックス焼結体におけるＡｌＮおよびＭｇＡｌ_２Ｏ_４の合計含有率は、例えば、９５質量％以上かつ９９．５質量％以下である。また、当該セラミックス焼結体におけるＭｇＡｌ_２Ｏ_４の含有率は、３５質量％以上かつ５５質量％以下であり、ＡｌＮの含有率は、４５質量％以上かつ６５質量％以下である。当該セラミックス焼結体の熱伝導率（すなわち、室温における熱伝導率）は、３５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上かつ４５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下である。また、当該セラミックス焼結体の線熱膨張係数は、６．８ｐｐｍ／Ｋ以上かつ７．４ｐｐｍ／Ｋ以下であり、加熱部本体２１における複合焼結体の線熱膨張係数との差は０．３ｐｐｍ／Ｋ以下である。

【0038】

第２の例では、セラミックス焼結体は、ＡｌＮおよび酸化イットリウムアルミニウム（Ａｌ_５Ｙ_３Ｏ_１２）を構成相として含む。第２の例のセラミックス焼結体におけるＡｌＮおよびＡｌ_５Ｙ_３Ｏ_１２の合計含有率は、例えば、９５質量％以上かつ９９質量％以下である。また、当該セラミックス焼結体におけるＡｌ_５Ｙ_３Ｏ_１２の含有率は、５０質量％以上かつ８０質量％以下であり、ＡｌＮの含有率は、２０質量％以上かつ５０質量％以下である。当該セラミックス焼結体の熱伝導率は、２５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上かつ５０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下である。また、当該セラミックス焼結体の線熱膨張係数は、６．５ｐｐｍ／Ｋ以上かつ７．５ｐｐｍ／Ｋ以下であり、加熱部本体２１における複合焼結体の線熱膨張係数との差は０．３ｐｐｍ／Ｋ以下である。

【0039】

第３の例では、セラミックス焼結体は、アロン（ＡｌＯＮ）を構成相として含む。ＡｌＯＮは、例えば、Ａｌ_５Ｏ_６ＮまたはＡｌ_９Ｏ_３Ｎ_７である。第３の例のセラミックス焼結体は、２種類以上のＡｌＯＮを含んでいてもよい。第３の例のセラミックス焼結体におけるＡｌＯＮの含有率は、例えば、７０質量％以上かつ９０質量％以下である。当該セラミックス焼結体の熱伝導率は、２０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上かつ４５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下である。また、当該セラミックス焼結体の線熱膨張係数は、７．０ｐｐｍ／Ｋ以上かつ７．７ｐｐｍ／Ｋ以下であり、加熱部本体２１の複合焼結体の線熱膨張係数との差は０．３ｐｐｍ／Ｋ以下である。

【0040】

第４の例では、セラミックス焼結体は、ＡｌＯＮおよびサイアロン（ＳｉＡｌＯＮ）を構成相として含む。ＳｉＡｌＯＮは、例えば、Ｓｉ_２Ａｌ_４Ｏ_４Ｎ_４またはＳｉ_６Ａｌ_６Ｏ_９Ｎ_８である。第４の例のセラミックス焼結体は、２種類以上のＡｌＯＮ、および／または、２種類以上のＳｉＡｌＯＮを含んでいてもよい。第４の例のセラミックス焼結体におけるＡｌＯＮおよびＳｉＡｌＯＮの合計含有率は、例えば、９５質量％以上かつ９９．５質量％以下である。また、当該セラミックス焼結体におけるＡｌＯＮの含有率は、８０質量％以上かつ９５質量％以下であり、ＳｉＡｌＯＮの含有率は、５質量％以上かつ２０質量％以下である。当該セラミックス焼結体の熱伝導率は、１０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上かつ２０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下である。また、当該セラミックス焼結体の線熱膨張係数は、６．５ｐｐｍ／Ｋ以上かつ７．２ｐｐｍ／Ｋ以下であり、加熱部本体２１の複合焼結体の線熱膨張係数との差は０．３ｐｐｍ／Ｋ以下である。

【0041】

次に、上述の第２構造体である支持部本体３１を構成するセラミックス焼結体の製造方法について説明する。セラミックス焼結体を製造する際には、まず、原料粉末を混合することにより、混合粉末が調製される。続いて、混合粉末が成形されることにより、成形体が成形される。そして、成形体が焼成されることにより、上記セラミックス焼結体が生成される。

【0042】

混合粉末の調製、成形体の成形、および、成形体の焼成は、加熱部本体２１を構成する複合焼結体の製造時と略同様の方法で行われる。例えば、混合粉末が一軸加圧成形された後に、ホットプレス焼成されることにより、セラミックス焼結体が生成される。あるいは、混合粉末が一軸加圧成形された後に冷間等方圧加圧（ＣＩＰ：Cold Isostatic Pressing）されることにより成形体が成形され、当該成形体が窒素（Ｎ_２）ガスフロー環境において常圧焼成されることにより、セラミックス焼結体が生成されてもよい。

【0043】

第１構造体と第２構造体との接合は、例えば、特許第３６０４８８８号公報に記載の固液接合により行われる。この場合、第１構造体と第２構造体との間に、ＡｌＮ質セラミックスおよび融材を含有する接合剤が付与された後、第１構造体および第２構造体の加熱接合が行われてもよい。

【0044】

次に、表１を参照しつつ本発明に係る積層構造体１０（すなわち、第１構造体である加熱部本体２１と第２構造体である支持部本体３１とが積層および接合された構造体）の実施例１～７、および、当該積層構造体１０と比較するための比較例１～７の積層構造体について説明する。実施例１～７、および、比較例１～７では、第１構造体（すなわち、加熱部本体２１）は同じものを使用し、第１構造体に接合される第２構造体（すなわち、支持部本体３１）の構成相を変更した。そして、積層構造体１０に対して加熱冷却試験を行い、第１構造体と第２構造体との接合部におけるクラックの有無を、肉眼による目視または顕微鏡観察により観察した。当該加熱冷却試験では、窒素雰囲気または大気下において、積層構造体１０に対して室温から８００℃までの昇降温を５回繰り返した後、積層構造体１０を８００℃にて５００時間保持した。その後、積層構造体１０を室温に戻して上記観察を行った。

【0045】

【表1】

【0046】

第１構造体は、上述の複合焼結体の製造方法により作製した。まず、ＡｌＮ、ＭｇＡｌ_２Ｏ_４および二酸化ジルコニウム（ＺｒＯ_２）の粉末を原料粉末として準備した。そして、当該原料粉末を混合した混合粉末を、ホットプレス焼成することにより第１構造体を得た。

【0047】

原料として利用したＡｌＮ粉末は、平均粒径１．３μｍ、酸素含有量０．８質量％の市販のＡｌＮ粉末である。原料として利用したＭｇＡｌ_２Ｏ_４粉末は、後述する方法により作製した。原料として利用したＺｒＯ_２粉末は、比表面積１５ｍ^２／ｇ、純度９９．９％以上の市販のＺｒＯ_２粉末である。原料組成は、ＡｌＮが５４．５質量％、ＭｇＡｌ_２Ｏ_４が４４．５質量％、ＺｒＯ_２が１．０質量％である。

【0048】

上記ＭｇＡｌ_２Ｏ_４粉末は、平均粒径１．２μｍ、純度９９．９％以上の市販のＭｇＯ粉末と、平均粒径０．２μｍ、純度９９．９％以上の市販のＡｌ_２Ｏ_３粉末とを利用して作製した。まず、ＭｇＯ粉末とＡｌ_２Ｏ_３粉末とを等物質量（すなわち、等ｍｏｌ量）で秤量し、ボールミルにて４時間、湿式混合した。当該湿式混合で利用した溶媒は、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）である。また、ボールミルのボールは、ＺｒＯ_２製である。続いて、湿式混合により得られたスラリーをＮ_２雰囲気下で乾燥させ、１００メッシュ篩により整粒した。

【0049】

次に、整粒後の粉末を大気中において１３００℃にて熱処理してＭｇＡｌ_２Ｏ_４合成粉末を生成し、当該合成粉末をボールミルにて６時間、湿式粉砕した。当該湿式粉砕で利用した溶媒はＩＰＡである。また、ボールミルのボールは、ＺｒＯ_２製である。そして、湿式粉砕により得られたスラリーをＮ_２雰囲気下で乾燥させ、１００メッシュ篩により整粒して、原料となるＭｇＡｌ_２Ｏ_４粉末を得た。当該ＭｇＡｌ_２Ｏ_４粉末の平均粒径は０．２μｍであった。なお、第１構造体の作製では、当該ＭｇＡｌ_２Ｏ_４粉末に代えて、市販のＭｇＡｌ_２Ｏ_４粉末（例えば、平均粒径０．２μｍ、比表面積２６ｍ^２／ｇ、純度９９％以上のＭｇＡｌ_２Ｏ_４粉末）が用いられてもよい。

【0050】

上述の原料粉末の混合では、ボールミルによる湿式混合を２０時間行った。当該湿式混合で利用した溶媒は、ＩＰＡである。また、ボールミルのボールは、ＺｒＯ_２製である。当該ボールとして、鉄芯入りナイロンボールが使用されてもよい。そして、湿式混合により得られたスラリーをＮ_２雰囲気下で乾燥させ、１００メッシュ篩により整粒して、上述の混合粉末を得た。当該混合粉末において、ＺｒＯ_２製ボールに起因する不純物であるＺｒＯ_２および原料として利用したＺｒＯ_２の含有率の合計は、１．０質量％～２．０質量％であった。

【0051】

上述の混合粉末の成形では、１００ｋｇｆ／ｃｍ^２～１５０ｋｇｆ／ｃｍ^２の圧力で一軸加圧成形を行って略円板状の成形体を作製し、ホットプレスダイスに収納した。成形圧力は特に制限はなく、形状が保持できるのであれば様々に変更されてよい。混合粉末は、未成形の粉の状態で、ホットプレスダイスに充填されてもよい。

【0052】

上述の成形体の焼成では、ホットプレス焼成を行った。プレス圧力は、２００ｋｇｆ／ｃｍ^２とした。加熱時の最高温度は１７２０℃であり、最高温度での保持時間は８時間とした。最高温度で８時間保持した後、１２００℃まで３００℃／ｈにて冷却して焼成を完了した。焼成雰囲気は、室温～１０００℃の間は真空雰囲気とし、１０００℃到達後にＮ_２ガスを１．５気圧（０．１５２ＭＰａ）分導入した。

【0053】

作製された第１構造体では、開気孔率は０．０１％、嵩密度は３．４５ｇ／ｃｍ^３、熱伝導率は３９Ｗ／（ｍ・Ｋ）、線熱膨張係数は７．１ｐｐｍ／Ｋ、室温における体積抵抗率は１．９ｘ１０^１５Ω・ｃｍ、７００℃における体積抵抗率は２．４ｘ１０^１０Ω・ｃｍであった。

【0054】

第２構造体は、上述のセラミックス焼結体の製造方法により作製した。まず、各実施例および各比較例にそれぞれ対応する原料粉末を準備した。そして、当該原料粉末を混合した混合粉末を、一軸加圧成形の後にホットプレス焼成することにより、あるいは、一軸加圧成形および冷間等方圧加圧の後に常圧焼成することにより、第２構造体を得た。冷間等方圧加圧時の圧力は、１．５ｔｏｎ／ｃｍ^２である。焼成時の加熱温度の最高温度は、第２構造体の開気孔率が０．１％未満となるように、１６００℃～１８５０℃の範囲内で適宜調節した。以下の実施例１～７および比較例１～７のうち、比較例３，４，６では上述のホットプレス焼成を行った。また、実施例１～７および比較例１，２，５，７では、上述の常圧焼成を行った。

【0055】

実施例１，６，７の第２構造体は、上述の第１の例（ＡｌＮ、ＭｇＡｌ_２Ｏ_４を含有）に対応する。実施例１，６の第２構造体の構成相は、ＡｌＮ、ＭｇＡｌ_２Ｏ_４および窒化ジルコニウム（ＺｒＮ）である。実施例７の第２構造体の構成相は、ＡｌＮおよびＭｇＡｌ_２Ｏ_４である。第２構造体の構成相は、複合焼結体の粉末をＸ線回折装置により測定したＸ線回折パターンの解析によって同定した。当該測定では、材料である複合焼結体を乳鉢で粉砕し、Ｘ線回折装置により結晶相を同定した。測定条件はＣｕＫα，４０ｋＶ，４０ｍＡ，２θ＝５－７０°とし、封入管式Ｘ線回折装置（ブルカー・エイエックスエス株式会社製 Ｄ８ ＡＤＶＡＮＣＥ）を使用した。測定のステップ幅は０．０２°とした。他の実施例および比較例においても同様である。

【0056】

実施例１，６，７の第２構造体の作製に用いられた原料粉末は、平均粒径１．３μｍのＡｌＮ粉末、平均粒径０．４μｍのＭｇＡｌ_２Ｏ_４粉末、平均粒径０．５μｍのＡｌ_２Ｏ_３粉末、および、比表面積１６ｍ^２／ｇのＺｒＯ_２粉末である。いずれの粉末も、純度９９．９％以上の市販の粉末である。実施例６の原料組成は、ＡｌＮが４５．１質量％、ＭｇＡｌ_２Ｏ_４が４７．９質量％、Ａｌ_２Ｏ_３が６．１質量％、ＺｒＯ_２が０．９質量％である。

【0057】

実施例６の第２構造体の線熱膨張係数は、第１構造体の線熱膨張係数と同じく、７．１ｐｐｍ／Ｋである。実施例１の第２構造体の線熱膨張係数は６．８ｐｐｍ／Ｋであり、第１構造体の線熱膨張係数との差は０．３ｐｐｍ／Ｋである。実施例７の第２構造体の線熱膨張係数は、７．０ｐｐｍ／Ｋである。第１構造体および第２構造体の線熱膨張係数は、株式会社リガク製の熱機械分析装置ＴＰ２により、窒素雰囲気中、昇温速度１０℃／分の条件で室温から１０００℃までの熱膨張曲線を測定し、測定結果から算出した室温～１０００℃の平均線熱膨張係数（ＣＴＥ）である。標準試料にはアルミナを使用した。他の実施例および比較例においても同様である。実施例１，６，７の第２構造体の熱伝導率は、３６Ｗ／（ｍ・Ｋ）～４０Ｗ／（ｍ・Ｋ）である。当該熱伝導率は、比熱を示差走査熱量法（ＤＳＣ）、熱拡散率をレーザーフラッシュ法により測定し、熱伝導率＝比熱ｘ熱拡散率ｘ嵩密度の計算式により算出した。他の実施例および比較例においても同様である。実施例１，６，７では、第１構造体と第２構造体との接合部には、クラックは発生しなかった。

【0058】

一方、比較例６の第２構造体の構成相は、ＡｌＮのみである。比較例４の第２構造体の構成相は、ＭｇＡｌ_２Ｏ_４のみである。比較例３の第２構造体の構成相は、Ａｌ_２Ｏ_３のみである。比較例３，４，６の第２構造体は、上述の実施例１，６，７の第２構造体の作製に用いられたものと同じ原料粉末を用いて、ホットプレス焼成により作製された。

【0059】

比較例３の第２構造体の線熱膨張係数は８．０ｐｐｍ／Ｋであり、第１構造体の線熱膨張係数との差は０．９ｐｐｍ／Ｋである。比較例３の第２構造体の熱伝導率は、４０Ｗ／（ｍ・Ｋ）である。比較例３では、第１構造体と第２構造体との接合部にクラックが発生した。

【0060】

比較例４の第２構造体の線熱膨張係数は８．０ｐｐｍ／Ｋであり、第１構造体の線熱膨張係数との差は０．９ｐｐｍ／Ｋである。比較例４の第２構造体の熱伝導率は、２５Ｗ／（ｍ・Ｋ）である。比較例４では、第１構造体と第２構造体との接合部にクラックが発生した。

【0061】

比較例６の第２構造体の線熱膨張係数は５．５ｐｐｍ／Ｋであり、第１構造体の線熱膨張係数との差は１．６ｐｐｍ／Ｋである。比較例６の第２構造体の熱伝導率は、８０Ｗ／（ｍ・Ｋ）である。比較例６では、第１構造体と第２構造体との接合部にクラックが発生した。

【0062】

実施例２，３および比較例１の第２構造体は、上述の第２の例（ＡｌＮ、Ａｌ_５Ｙ_３Ｏ_１２を含有）に対応する。実施例２，３の第２構造体の構成相は、ＡｌＮおよびＡｌ_５Ｙ_３Ｏ_１２である。また、比較例１の第２構造体の構成相も、ＡｌＮおよびＡｌ_５Ｙ_３Ｏ_１２である。

【0063】

実施例２，３および比較例１の第２構造体の作製に用いられた原料粉末は、平均粒径１．３μｍのＡｌＮ粉末、平均粒径１．０μｍのＹ_２Ｏ_３粉末、および、平均粒径０．５μｍのＡｌ_２Ｏ_３粉末である。いずれの粉末も、純度９９．９％以上の市販の粉末である。実施例３の原料組成は、ＡｌＮが５７．２質量％、Ｙ_２Ｏ_３が２４．４質量％、Ａｌ_２Ｏ_３が１８．４質量％である。

【0064】

実施例３の第２構造体の線熱膨張係数は、第１構造体の線熱膨張係数と同じく、７．１ｐｐｍ／Ｋである。実施例２の第２構造体の線熱膨張係数は７．４ｐｐｍ／Ｋであり、第１構造体の線熱膨張係数との差は０．３ｐｐｍ／Ｋである。実施例２の第２構造体の熱伝導率は、２６Ｗ／（ｍ・Ｋ）であり、第１構造体の熱伝導率（３９Ｗ／（ｍ・Ｋ））との差は、１３Ｗ／（ｍ・Ｋ）である。実施例３の第２構造体の熱伝導率は、３４Ｗ／（ｍ・Ｋ）である。実施例２，３では、第１構造体と第２構造体との接合部には、クラックは発生しなかった。

【0065】

一方、比較例１の第２構造体の線熱膨張係数は６．５ｐｐｍ／Ｋであり、第１構造体の線熱膨張係数との差は０．６ｐｐｍ／Ｋである。比較例１の第２構造体の熱伝導率は、５０Ｗ／（ｍ・Ｋ）である。比較例１では、第１構造体と第２構造体との接合部にクラックが発生した。

【0066】

実施例４および比較例２，５の第２構造体は、上述の第３の例（ＡｌＯＮを含有）に対応する。実施例４の第２構造体の構成相は、ＡｌＮ、Ａｌ_５Ｏ_６ＮおよびＺｒＮである。比較例２の第２構造体の構成相は、Ａｌ_５Ｏ_６ＮおよびＡｌ_２Ｏ_３である。比較例５の第２構造体の構成相は、ＡｌＮおよびＡｌ_５Ｏ_６Ｎである。

【0067】

実施例４および比較例２，５の第２構造体の作製に用いられた原料粉末は、平均粒径１．３μｍのＡｌＮ粉末、平均粒径０．５μｍのＡｌ_２Ｏ_３粉末、および、比表面積１６ｍ^２／ｇのＺｒＯ_２粉末である。いずれの粉末も、純度９９．９％以上の市販の粉末である。実施例４の原料組成は、ＡｌＮが９．５質量％、Ａｌ_２Ｏ_３が８９．５質量％、ＺｒＯ_２が１．０質量％である。

【0068】

実施例４の第２構造体の線熱膨張係数は、第１構造体の線熱膨張係数と同じく、７．１ｐｐｍ／Ｋである。実施例４の第２構造体の熱伝導率は、２０Ｗ／（ｍ・Ｋ）であり、第１構造体の熱伝導率（３９Ｗ／（ｍ・Ｋ））との差は、１９Ｗ／（ｍ・Ｋ）である。実施例４では、第１構造体と第２構造体との接合部には、クラックは発生しなかった。

【0069】

一方、比較例２の第２構造体の線熱膨張係数は７．６ｐｐｍ／Ｋであり、第１構造体の線熱膨張係数との差は０．５ｐｐｍ／Ｋである。比較例５の第２構造体の線熱膨張係数は７．５ｐｐｍ／Ｋであり、第１構造体の線熱膨張係数との差は０．４ｐｐｍ／Ｋである。比較例２，５の第２構造体の熱伝導率は、１３Ｗ／（ｍ・Ｋ）～１５Ｗ／（ｍ・Ｋ）である。比較例２，５では、第１構造体と第２構造体との接合部にクラックが発生した。

【0070】

実施例５の第２構造体は、上述の第４の例（ＡｌＯＮ、ＳｉＡｌＯＮを含有）に対応する。実施例５の第２構造体の構成相は、Ａｌ_５Ｏ_６ＮおよびＳｉ_２Ａｌ_４Ｏ_４Ｎ_４である。実施例５の第２構造体の作製に用いられた原料粉末は、平均粒径１．３μｍのＡｌＮ粉末、平均粒径０．５μｍのＡｌ_２Ｏ_３粉末、平均粒径０．７μｍかつα化率９５質量％以上のＳｉ_３Ｎ_４粉末、および、平均粒径０．３μｍの二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）粉末である。いずれの粉末も、純度９９．９％以上の市販の粉末である。実施例５の原料組成は、ＡｌＮが１０．２質量％、Ａｌ_２Ｏ_３が８３．７質量％、Ｓｉ_３Ｎ_４が６．０質量％である。

【0071】

実施例５の第２構造体の線熱膨張係数は、第１構造体の線熱膨張係数と同じく、７．１ｐｐｍ／Ｋである。実施例５の第２構造体の熱伝導率は、１１Ｗ／（ｍ・Ｋ）であり、第１構造体の熱伝導率（３９Ｗ／（ｍ・Ｋ））との差は、２８Ｗ／（ｍ・Ｋ）である。実施例５では、第１構造体と第２構造体との接合部には、クラックは発生しなかった。

【0072】

一方、比較例７の第２構造体の構成相は、Ｓｉ_２Ａｌ_４Ｏ_４Ｎ_４、Ｓｉ_６Ａｌ_６Ｏ_９Ｎ_８、Ａｌ_２Ｏ_３およびＡｌ_６Ｏ_１３Ｓｉ_２であり、主相はＳｉ_２Ａｌ_４Ｏ_４Ｎ_４である。比較例７の第２構造体は、上述の実施例５の第２構造体の作製に用いられたものと同じ原料粉末を用いて作製された。比較例７の第２構造体の線熱膨張係数は３．１ｐｐｍ／Ｋであり、第１構造体の線熱膨張係数との差は４．０ｐｐｍ／Ｋである。比較例７の第２構造体の熱伝導率は、１５Ｗ／（ｍ・Ｋ）である。比較例７では、第１構造体と第２構造体との接合部にクラックが発生した。

【0073】

以上に説明したように、積層構造体１０は、ＡｌＮおよびＭｇＡｌ_２Ｏ_４を主相として含む複合焼結体により形成される第１構造体（上述の例では、加熱部本体２１）と、セラミックス焼結体により形成され、当該第１構造体に積層されて接合される第２構造体（上述の例では、支持部本体３１）と、を備える。そして、当該第１構造体と当該第２構造体との線熱膨張係数の差は、０．３ｐｐｍ／Ｋ以下である。このように、第１構造体と第２構造体との線熱膨張係数の差を小さくすることにより、加熱および冷却が繰り返される環境で積層構造体１０が使用される場合であっても、第１構造体と第２構造体との熱膨張収縮量の差により、第１構造体と第２構造体との接合部に熱応力が発生することを抑制することができる。その結果、実施例１～７に示すように、熱応力に起因する第１構造体と第２構造体との接合部の損傷を抑制することができる。

【0074】

上述のように、第１構造体における複合焼結体のＭｇＡｌ_２Ｏ_４の含有率は、１５質量％以上かつ７０質量％以下であることが好ましい。これにより、高いプラズマ耐食性、高い体積抵抗率、および、高い熱伝導率を有する高密度の第１構造体を備えた積層構造体１０を提供することができる。

【0075】

上述のように、第１構造体における複合焼結体の７００℃における体積抵抗率は、７．０ｘ１０^７Ω・ｃｍ以上であることが好ましい。これにより、第１構造体を介した電流のリーク（例えば、抵抗発熱体２２と内部電極２３との間における電流のリーク）を防止または抑制することができる。その結果、抵抗発熱体２２による基板９の加熱処理や、内部電極２３を利用した基板９のプラズマ処理等において、リーク電流に起因する制御の乱れを抑制することができる。

【0076】

上述のように、第１構造体における複合焼結体の室温における熱伝導率は、１５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であることが好ましい。これにより、第１構造体を介した基板９の加熱を効率良く、かつ、部位毎の温度ばらつきを小さく抑制して（すなわち、均熱性を高めて）行うことができる。

【0077】

例えば、基板９の均熱性を向上させたい場合、上述のように、第２構造体におけるセラミックス焼結体の室温における熱伝導率は、第１構造体における複合焼結体の室温における熱伝導率よりも、１０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上低いことが好ましい（実施例２，４，５）。このように、第２構造体の熱伝導率を第１構造体の熱伝導率よりも小さくし、第１構造体と第２構造体との熱伝導率の差を大きくすることにより、第１構造体が加熱されている状態において、第１構造体から第２構造体を介して積層構造体１０の外部に熱が逃げることが抑制され、第１構造体の均熱性（すなわち、温度均一性）を向上することができる。その結果、基板９を加熱する際に、基板９の均熱性を向上することができる。

【0078】

上記積層構造体１０では、第２構造体におけるセラミックス焼結体は、ＡｌＯＮを含むことが好ましい。これにより、実施例４，５に示すように、第２構造体の熱伝導率を第１構造体の熱伝導率よりも小さくし、第１構造体と第２構造体との熱伝導率の差を大きくすることができる。その結果、第１構造体の均熱性を向上することができる。

【0079】

上記積層構造体１０では、第２構造体におけるセラミックス焼結体は、ＳｉＡｌＯＮをさらに含むことが好ましい。これにより、実施例５に示すように、第２構造体の熱伝導率を第１構造体の熱伝導率よりも小さくし、第１構造体と第２構造体との熱伝導率の差をさらに大きくすることができる。その結果、第１構造体の均熱性をさらに向上することができる。

【0080】

上述のように、積層構造体１０では、熱応力に起因する第１構造体と第２構造体との接合部の損傷を抑制することができる。半導体製造装置では、基板９の処理において加熱および冷却が繰り返されることが多いため、積層構造体１０は、半導体製造装置において使用される半導体製造装置部材に適している。当該積層構造体１０は、特に、加熱処理の処理温度が高いハイパワーエッチング装置等の高出力半導体製造装置において使用される半導体製造装置部材に適している。積層構造体１０を用いて作成される半導体製造装置部材の好適な一例として、基板９の加熱に利用される上述のヒーター１が挙げられる。ヒーター１は、上述のように、基板９を支持して加熱する基板加熱部２と、基板加熱部２に接合されて基板加熱部２を支持する支持部３と、を備える。また、基板加熱部２は、積層構造体１０の第１構造体（すなわち、加熱部本体２１）を含み、支持部３は、積層構造体１０の第２構造体（すなわち、支持部本体３１）を含む。

【0081】

上述の積層構造体１０では、様々な変更が可能である。

【0082】

例えば、第２構造体におけるセラミックス焼結体の熱伝導率は、実施例１のように、第１構造体における複合焼結体の熱伝導率以上であってもよい。また、これらの熱伝導率の差は、実施例１，３，６，７のように、１０Ｗ／（ｍ・Ｋ）未満であってもよい。

【0083】

例えば、基板９の抜熱性を向上させたい場合、実施例１、３，６，７のように、第２構造体におけるセラミックス焼結体の室温における熱伝導率は、第１構造体における複合焼結体の室温における熱伝導率よりも高い、または、両熱伝導率の差が小さいことが好ましい。これにより、第１構造体が加熱されている状態において、第１構造体から第２構造体を介して積層構造体１０の外部に熱が逃げることが促進され、第１構造体の抜熱性を向上することができる。その結果、基板９の温度を制御する際に、基板９の抜熱性を向上することができる。

【0084】

第１構造体における複合焼結体のＭｇＡｌ_２Ｏ_４の含有率は、１５質量％未満であってもよく、７０質量％よりも高くてもよい。また、当該複合焼結体は、ＡｌＮおよびＭｇＡｌ_２Ｏ_４以外の物質を構成相として含んでいてもよい。当該複合焼結体の熱伝導率は、１５Ｗ／（ｍ・Ｋ）未満であってもよい。また、当該複合焼結体の体積抵抗率は、７．０ｘ１０^７Ω・ｃｍ未満であってもよい。

【0085】

第２構造体におけるセラミックス焼結体の構成相は、上記例には限定されず、第１構造体と第２構造体との線熱膨張係数の差が０．３ｐｐｍ／Ｋ以下となる範囲で、様々に変更されてよい。

【0086】

ヒーター１では、基板加熱部２および支持部３の形状は様々に変更されてよい。例えば、支持部３は、必ずしも基板加熱部２よりも直径が小さいシャフトである必要はなく、基板加熱部２の直径以上の直径を有する略円板状の基台であってもよい。

【0087】

上述の積層構造体１０は、ヒーター１以外の様々な半導体製造装置部材に利用されてもよい。例えば、積層構造体１０は、内部に抵抗発熱体を有しないサセプターに利用されてもよい。あるいは、積層構造体１０は、半導体製造装置部材以外の用途に利用されてもよい。例えば、積層構造体１０は、半導体基板以外の基板や基板以外の対象物を加熱するセラミックヒーターに利用されてもよい。

【0088】

上記実施の形態および各変形例における構成は、相互に矛盾しない限り適宜組み合わされてよい。

【産業上の利用可能性】

【0089】

本発明は、半導体製造装置に関する分野、例えば、半導体基板を支持して加熱するヒーターに利用可能である。

【符号の説明】

【0090】

１ ヒーター
２ 基板加熱部
３ 支持部
９ 基板
１０ 積層構造体
２１ 加熱部本体
３１ 支持部本体

【図1】