特許 7483121 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】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-05-02

(45)【発行日】2024-05-14

(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 20060101AFI20240507BHJP

   H01L 21/3065 20060101ALI20240507BHJP

   C23C 16/458 20060101ALI20240507BHJP

   C23C 14/50 20060101ALI20240507BHJP

【ＦＩ】

H01L21/68 R

H01L21/302 101G

C23C16/458

C23C14/50 E

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2023503422

(86)(22)【出願日】2022-10-07

(86)【国際出願番号】 JP2022037638

(87)【国際公開番号】W WO2023153021

(87)【国際公開日】2023-08-17

【審査請求日】2023-01-18

(31)【優先権主張番号】P 2022018429

(32)【優先日】2022-02-09

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(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】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】竹林 央史

【審査官】内田 正和

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１９－１４９４２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－１５００７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－３４４７６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１６－５１３９４７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／６８３

Ｈ０１Ｌ ２１／３０６５

Ｃ２３Ｃ １６／４５８

Ｃ２３Ｃ １４／５０

(57)【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と、
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、前記プラグ挿入穴に連通する連通穴と、
前記ウエハ載置面に載置されるウエハと導通可能なように前記プラグ挿入穴に配置され、下面が前記セラミックプレートの下面の高さ以下に位置し、前記連通穴に供給されたガスが前記ウエハ載置面へ流通するのを許容する導電性プラグと、
を備え、
前記ウエハ載置面は、前記ウエハを支持する多数の小突起を有し、
前記導電性プラグは、前記ウエハと前記小突起と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で囲まれた領域に前記ガスを供給し、
前記導電性プラグの上面は、前記小突起の上面と同じ高さにある、
半導体製造装置用部材。

【請求項2】

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と、
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、前記プラグ挿入穴に連通する連通穴と、
前記ウエハ載置面に載置されるウエハと導通可能なように前記プラグ挿入穴に配置され、下面が前記セラミックプレートの下面の高さ以下に位置し、前記連通穴に供給されたガスが前記ウエハ載置面へ流通するのを許容する導電性プラグと、
を備え、
前記ウエハ載置面は、前記ウエハを支持する多数の小突起を有し、
前記導電性プラグは、前記ウエハと前記小突起と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で囲まれた領域に前記ガスを供給し、
前記小突起の上面は、前記ウエハと接触する導電性被膜を有し、
前記導電性プラグの上面は、前記導電性被膜よりも低い位置にあり、
前記導電性プラグは、前記導電性被膜に接続されている、
半導体製造装置用部材。

【請求項3】

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と、
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、前記プラグ挿入穴に連通する連通穴と、
前記ウエハ載置面に載置されるウエハと導通可能なように前記プラグ挿入穴に配置され、下面が前記セラミックプレートの下面の高さ以下に位置し、前記連通穴に供給されたガスが前記ウエハ載置面へ流通するのを許容する導電性プラグと、
を備え、
前記ウエハ載置面は、前記ウエハを支持する多数の小突起を有し、
前記導電性プラグは、前記ウエハと前記小突起と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で囲まれた領域に前記ガスを供給し、
前記プラグ挿入穴は、内周面に雌ネジ部を有し、
前記導電性プラグは、前記雌ネジ部に螺合する雄ネジ部を外周面に有し、
前記導電性プラグの上面は、前記小突起の上面と同じ高さにある、
半導体製造装置用部材。

【請求項4】

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と、
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、前記プラグ挿入穴に連通する連通穴と、
前記ウエハ載置面に載置されるウエハと導通可能なように前記プラグ挿入穴に配置され、下面が前記セラミックプレートの下面の高さ以下に位置し、前記連通穴に供給されたガスが前記ウエハ載置面へ流通するのを許容する導電性プラグと、
を備え、
前記ウエハ載置面は、前記ウエハを支持する多数の小突起を有し、
前記導電性プラグは、前記ウエハと前記小突起と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で囲まれた領域に前記ガスを供給し、
前記プラグ挿入穴は、内周面に雌ネジ部を有し、
前記導電性プラグは、前記雌ネジ部に螺合する雄ネジ部を外周面に有し、
前記小突起の上面は、前記ウエハと接触する導電性被膜を有し、
前記導電性プラグの上面は、前記導電性被膜よりも低い位置にあり、
前記導電性プラグは、前記導電性被膜に接続されている、
半導体製造装置用部材。

【請求項5】

前記導電性プラグの材料は、Ｓｉ又はＳｉＣである、
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】

前記連通穴の内周面には、前記セラミックプレートの下面と当接するように絶縁管が配置されている、
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7】

前記プラグ挿入穴は、内周面に雌ネジ部を有し、
前記導電性プラグは、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8】

前記導電性プラグは、上から下に向かって拡径する拡径部を有し、
前記プラグ挿入穴は、前記拡径部と当接可能な形状となっている、
請求項１又は２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、ウエハ載置面を有する静電チャックが冷却装置上に設けられたものが知られている。例えば、特許文献１の半導体製造装置用部材は、冷却装置に設けられたガス供給孔と、ガス供給孔と連通するように静電チャックに設けられた凹部と、凹部の底面からウエハ載置面まで貫通する細孔と、凹部に充填された絶縁材料からなる多孔質プラグとを備えている。ヘリウム等のバックサイドガスがガス供給孔に導入されると、そのガスはガス供給孔、多孔質プラグおよび細孔を通ってウエハの裏面側の空間に供給される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１３－２３２６４０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、上述した半導体製造装置用部材では、ウエハ上部のプロセスガスをハイパワーでプラズマ化する際に、バックサイドガスが通過する細孔内でも意図せずプラズマが生成してしまい、ウエハの裏面がエッチングされてしまうことがあった。

【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、ウエハの裏面が意図せずにエッチングされてしまう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】

［１］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と、
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、前記プラグ挿入穴に連通する連通穴と、
前記ウエハ載置面に載置されるウエハと導通可能なように前記プラグ挿入穴に配置され、下面が前記セラミックプレートの下面の高さ以下に位置し、前記連通穴に供給されたガスが前記ウエハ載置面へ流通するのを許容する導電性プラグと、
を備えたものである。

【0007】

この半導体製造装置用部材では、導電性プラグを備える。導電性プラグは、ウエハ載置面に載置されるウエハと導通可能なようにプラグ挿入穴に配置され、下面がセラミックプレートの下面の高さ以下に位置し、連通穴に供給されたガスがウエハ載置面へ流通するのを許容する。そのため、導電性基材を利用してウエハ載置面に載置されるウエハの上部にプラズマを発生させる際、導電性プラグはセラミックプレートのプラグ挿入穴内の電位勾配が生じるのを防止する役割を果たす。これにより、導電性プラグの内部でのプラズマの生成が抑制される。その結果、ウエハの裏面が意図せずにエッチングされてしまうのを抑制することができる。

【0008】

［２］上述した半導体製造装置用部材（前記［１］に記載の半導体製造装置用部材）において、前記導電性プラグの材料は、Ｓｉ又はＳｉＣセラミックであってもよい。ウエハとしてシリコンウエハを用いる場合には、Ｓｉ製の導電性プラグを用いることが同じ組成のため好ましい。また、ＳｉＣセラミック製の導電性プラグであれば、使用期間（寿命）を長くすることができるため好ましい。

【0009】

［３］上述した半導体製造装置用部材（前記［１］又は［２］に記載の半導体製造装置用部材）において、前記連通穴の内周面には、前記セラミックプレートの下面と当接するように絶縁管が配置されていてもよい。こうすれば、ウエハと導電性基材との間の沿面距離が長くなる。そのため、ウエハと導電性基材との間で沿面放電（火花放電）が起きるのを抑制することができる。

【0010】

［４］上述した半導体製造装置用部材（前記［１］～［３］のいずれかに記載の半導体製造装置用部材）において、前記ウエハ載置面は、前記ウエハを支持する多数の小突起を有していてもよく、前記導電性プラグは、前記ウエハと前記小突起と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で囲まれた領域に前記ガスを供給してもよい。こうすれば、ウエハとセラミックプレートとの接触面積が小さくなるため、パーティクルが発生しにくい。また、ガスとしてヘリウムガスのような熱伝導ガスを用いれば、ウエハとセラミックプレートとの熱伝導が良好になる。

【0011】

［５］上述した半導体製造装置用部材（前記［４］に記載の半導体製造装置用部材）において、前記導電性プラグの上面は、前記小突起の上面と同じ高さにあってもよい。こうすれば、導電性プラグはウエハ載置面に載置されるウエハと直接接触する。

【0012】

［６］上述した半導体製造装置用部材（前記［４］に記載の半導体製造装置用部材）において、前記小突起の上面は、前記ウエハと接触する導電性被膜を有していてもよく、前記導電性プラグの上面は、前記導電性被膜よりも低い位置にあってもよく、前記導電性プラグは、前記導電性被膜に接続されていてもよい。こうすれば、導電性プラグはウエハ載置面に載置されるウエハと導電性被膜を介して間接的に接触する。また、導電性プラグの上面を小突起の上面と同じ高さにする場合には、導電性プラグの上面に高い位置精度が要求されるが、ここでは導電性プラグの上面は小突起の上面を覆う導電性被膜よりも低い位置にあるため、そのような高い位置精度は要求されない。

【0013】

［７］上述した半導体製造装置用部材（前記［１］～［６］のいずれかに記載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、前記導電性プラグは、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、導電性プラグをプラグ挿入穴に接着固定する場合に比べて、導電性プラグの交換作業をスムーズに行うことができる。また、導電性プラグの高さを容易に調整することができる。

【0014】

［８］上述した半導体製造装置用部材（前記［１］～［７］のいずれかに記載の半導体製造装置用部材）において、前記導電性プラグは、上から下に向かって拡径する拡径部を有していてもよく、前記プラグ挿入穴は、前記拡径部と当接可能な形状となっていてもよい。こうすれば、導電性プラグの下面から供給されるガスの圧力によって導電性プラグが浮き上がるのを抑制することができる。

【0015】

［９］本発明のもう一つ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セラミックプレート貫通穴と、
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、前記セラミックプレート貫通穴に連通する連通穴と、
前記セラミックプレート貫通穴の内周面を被覆し、前記ウエハ載置面に載置されるウエハと導通可能なように設けられ、下端が前記セラミックプレートの下面の高さ以下に位置し、前記連通穴に供給されたガスが前記ウエハ載置面へ流通するのを許容する導電膜と、
を備えたものとしてもよい。

【0016】

この半導体製造装置用部材では、セラミックプレート貫通穴の内周面を被覆する導電膜を備える。導電膜は、ウエハ載置面に載置されるウエハと導通可能なように設けられ、下端がセラミックプレートの下面の高さ以下に位置し、連通穴に供給されたガスがウエハ載置面へ流通するのを許容する。そのため、導電性基材を利用してウエハ載置面に載置されるウエハの上部にプラズマを発生させる際、導電膜はセラミックプレート貫通穴内の電位勾配が生じるのを防止する役割を果たす。これにより、セラミックプレート貫通穴の内部でのプラズマの生成が抑制される。その結果、ウエハの裏面が意図せずにエッチングされてしまうのを抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【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】導電性プラグ５０の平面図。

【図5】半導体製造装置用部材１０の製造工程図。

【図6】半導体製造装置用部材１０の製造工程図。

【図7】導電性プラグ５０の別例を示す部分拡大図。

【図8】導電性プラグ５０の代わりに導電膜１２３を備えた別例を示す部分拡大図。

【図9】導電性プラグ５０の別例を示す部分拡大図。

【図10】導電性プラグ５０の別例を示す部分拡大図。

【図11】導電性プラグ５０の別例を示す平面図。

【図12】導電性プラグ５０の別例を示す平面図。

【図13】導電性プラグ１５０～６５０の断面図。

【図14】絶縁プラグ１６０の断面図。

【発明を実施するための形態】

【0018】

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。

【0019】

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、導電性プラグ５０と、絶縁管６０とを備えている。

【0020】

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。

【0021】

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、円筒状の太径部２４ａになっており、プラグ挿入穴２４の下部は、円筒状の細径部２４ｂになっている。つまり、プラグ挿入穴２４は、段付き穴になっている。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、後述する導電性プラグ５０が配置されている。

【0022】

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やガスを導電性プラグ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。

【0023】

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。

【0024】

導電性プラグ５０は、ガス穴３４に供給されたガスがウエハ載置面２１へ流通するの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。導電性プラグ５０の上部は、円柱状の太径部５０ａになっており、導電性プラグ５０の下部は、円柱状の細径部５０ｂになっている。つまり、導電性プラグ５０は、段付きの円柱部材になっている。導電性プラグ５０の段差部５０ｃは、プラグ挿入穴２４の段差部２４ｃと接着剤によって接着されている。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。これに代えて又は加えて、導電性プラグ５０の太径部５０ａの外周面とプラグ挿入穴２４の太径部２４ａの内周面とが接着されていてもよいし、導電性プラグ５０の細径部５０ｂの外周面とプラグ挿入穴２４の細径部２４ｂの内周面とが接着されていてもよい。導電性プラグ５０の材料は、電気伝導性の材料であれば特に限定されず、例えば金属でもよいし、導電性セラミックでもよい。ウエハＷがシリコンウエハの場合には、Ｓｉ製の導電性プラグ５０が好ましく、使用期間（寿命）を長くしたいならば、ＳｉＣセラミック製の導電性プラグ５０が好ましい。導電性プラグ５０は、貫通穴５２を有する。貫通穴５２は、導電性プラグ５０を上下方向に貫通している。貫通穴５２は、本実施形態では、中心軸に沿って設けられている。導電性プラグ５０の上面には、図４に示すように、貫通穴５２を中心として放射状に複数（ここでは３本）のスリット溝５４が設けられている。導電性プラグ５０の上面の高さは、小突起２１ｂの上面の高さと一致している。導電性プラグ５０の下面は、絶縁管６０の内部（セラミックプレート２０の下面の高さ以下）に位置している。

【0025】

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、導電性プラグ５０の貫通穴５２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、そのガスは導電性プラグ５０の貫通穴５２及びスリット溝５４を通過してウエハＷの裏面に供給される。

【0026】

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及び導電性プラグ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。

【0027】

次に、半導体製造装置用部材１０の製造例について図５及び図６に基づいて説明する。図５及び図６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５Ａ）。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は、太径部２４ａ、細径部２４ｂ及び段差部５０ｃを有している。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。

【0028】

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５Ｂ）。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９０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。

【0029】

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５Ｃ）。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２参照）を形成する。

【0030】

続いて、導電性プラグ５０を用意し、段差部２４ｃに接着剤を塗布したあと、細径部５０ｂをプラグ挿入穴２４の上部開口から差し込み、導電性プラグ５０の段差部５０ｃとプラグ挿入穴２４の段差部２４ｃとを接着固定する（図６Ａ及び図６Ｂ）。導電性プラグ５０の寸法は、導電性プラグ５０の段差部５０ｃとプラグ挿入穴２４の段差部２４ｃとが一致したときに、導電性プラグ５０の上面の高さが円形小突起２１ｂの上面の高さと一致する（図３参照）と共に導電性プラグ５０の下面が絶縁管６０の内部（セラミックプレート２０の下面の高さ以下）に位置するように設計されている。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。以上のようにして、半導体製造装置用部材１０が得られる（図６Ｂ）。

【0031】

以上詳述した半導体製造装置用部材１０は、導電性プラグ５０を備える。導電性プラグ５０は、ウエハ載置面２１に載置されるウエハＷと導通可能なようにプラグ挿入穴２４に配置され、下面がセラミックプレート２０の下面の高さ以下に位置し、ガス穴３４に供給されたガスがウエハ載置面２１へ流通するのを許容する。そのため、冷却プレート３０を利用してウエハ載置面２１に載置されるウエハＷの上部にプラズマを発生させる際、導電性プラグ５０はセラミックプレート２０のプラグ挿入穴２４内の電位勾配が生じるのを防止する役割を果たす。これにより、導電性プラグ５０の内部（つまり貫通穴５２やスリット溝５４）でのプラズマの生成が抑制される。その結果、ウエハＷの裏面が意図せずにエッチングされてしまうのを抑制することができる。なお、導電性プラグ５０の下面は、導電性部材の上面（上述した実施形態では金属接合層４０の上面）の高さ以下に位置することが好ましい。

【0032】

また、半導体製造装置用部材１０では、導電性プラグ５０の材料は、Ｓｉ又はＳｉＣセラミックであってもよい。ウエハＷとしてシリコンウエハを用いる場合には、Ｓｉ製の導電性プラグ５０を用いることが同じ組成のため好ましい。また、ＳｉＣセラミック製の導電性プラグ５０であれば、使用期間（寿命）を長くすることができるため好ましい。

【0033】

更に、半導体製造装置用部材１０では、丸穴４２及びガス穴３４の内周面には、セラミックプレート２０の下面と当接するように絶縁管６０が配置されている。そのため、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。したがって、ウエハＷと冷却プレート３０との間で沿面放電（火花放電）が起きるのを抑制することができる。

【0034】

更にまた、半導体製造装置用部材１０では、ウエハ載置面２１は、ウエハＷを支持する多数の小突起２１ｂを有しており、導電性プラグ５０は、ウエハＷと小突起２１ｂとウエハ載置面２１のうち小突起２１ｂの設けられていない基準面２１ｃとで囲まれた領域にガスを供給する。これにより、ウエハＷとセラミックプレート２０との接触面積が小さくなるため、パーティクルが発生しにくい。また、ガスとしてヘリウムガスのような熱伝導ガスを用いれば、ウエハＷとセラミックプレート２０との熱伝導が良好になる。

【0035】

そして、小突起２１ｂを備えた半導体製造装置用部材１０では、導電性プラグ５０の上面は、小突起２１ｂの上面と同じ高さにある。そのため、導電性プラグ５０はウエハ載置面２１に載置されるウエハＷと直接接触する。

【0036】

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。

【0037】

上述した実施形態では、導電性プラグ５０の上面の高さは、小突起２１ｂの上面の高さと一致するものとしたが、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の全面に導電膜２３を形成し、導電性プラグ５０の上面を、小突起２１ｂの上面に形成された導電膜２３よりも低くなるようにしてもよい。導電性プラグ５０は、導電膜２３に接続されている。導電膜２３は、導電性材料で形成されていればよく、例えばＴｉやＴｉＮで形成されていてもよい。こうすれば、導電性プラグ５０はウエハ載置面２１に載置されるウエハＷと導電膜２３を介して間接的に接触する。また、導電性プラグ５０の上面を小突起２１ｂの上面と同じ高さにする場合には、導電性プラグ５０の上面に高い位置精度が要求されるが、ここでは導電性プラグ５０の上面は小突起２１ｂの上面を覆う導電膜２３よりも低い位置にあるため、そのような高い位置精度は要求されない。なお、導電膜２３のうち小突起２１ｂの上面を覆う部分が本発明の導電性被膜に相当する。また、上述した実施形態では、導電性プラグ５０の上面にスリット溝５４を形成したが、図７では、スリット溝５４を省略して貫通穴５２のみとすることができる。

【0038】

図７において、導電性プラグ５０を用いる代わりに、図８に示す導電膜１２３を用いてもよい。図８では、上述した実施形態と同じ構成については同じ符号を付した。図８では、セラミックプレート２０を上下方向に貫通する穴をセラミックプレート貫通穴１２４と称する。導電膜１２３は、ウエハ載置面２１の全面及びセラミックプレート貫通穴１２４の内周面を被覆する。導電膜１２４は、小突起２１ｂの上面も被覆しているため、ウエハ載置面２１の小突起２１ｂに載置されるウエハＷと導通する。導電膜１２３の下端は、セラミックプレート２０の下面の高さ以下に位置している。なお、導電膜１２３の下端は、導電性基材の上面（金属接合層４０の上面）の高さ以下に位置していることが好ましい。導電膜１２３は、筒状に形成されているため、連通穴３４に供給されたガスがウエハ載置面２１へ流通するのを許容する。図８では、導電性基材（金属接合層４０及び冷却プレート３０）を利用してウエハ載置面２１に載置されるウエハＷの上部にプラズマを発生させる際、導電膜１２３はセラミックプレート貫通穴１２４内の電位勾配が生じるのを防止する役割を果たす。これにより、セラミックプレート貫通穴１２４の内部でのプラズマの生成が抑制される。その結果、ウエハＷの裏面が意図せずにエッチングされてしまうのを抑制することができる。導電膜１２３は、例えば溶射やメッキなどで作製することができる。なお、図８ではセラミックプレート貫通穴１２４を段付き穴としたが、特に段付き穴に限定されるものではなく、例えばストレート形状の穴としてもよい。

【0039】

上述した実施形態では、導電性プラグ５０は、プラグ挿入穴２４に接着固定されるものとしたが、これに限定されない。例えば、図９に示すように、導電性プラグ５０は、プラグ挿入穴２４に螺合していてもよい。プラグ挿入穴２４は、図９に示すように、内周面に雌ネジ部を有する。導電性プラグ５０は、図９に示すように、外周面に雄ネジ部を有する。導電性プラグ５０の外周面に形成された雄ネジ部は、プラグ挿入穴２４の内周面に形成された雌ネジ部に螺合する。この場合、導電性プラグ５０の上面の高さが、小突起２１ｂの上面の高さと一致するように、プラグ挿入穴２４の雌ネジ部に導電性プラグ５０の雄ネジ部を螺合させればよい。こうすれば、導電性プラグ５０をプラグ挿入穴２４に接着固定する場合に比べて、導電性プラグの交換作業をスムーズに行うことができる。また、半導体製造装置用部材１０を繰り返し使用すると、導電性プラグ５０が消耗して、導電性プラグ５０の上面の高さが小突起２１ｂの上面よりも低くなる場合がある。このような場合、導電性プラグ５０の雄ネジ部をプラグ挿入穴２４の雌ネジ部に対して回転させることで、導電性プラグ５０の上面の高さが小突起２１ｂの上面の高さと一致するように容易に調整することができる。

【0040】

上述した実施形態では、導電性プラグ５０は、貫通穴５２を有するものとしたが、これに限定されない。例えば、図１０及び図１１に示すように、導電性プラグ５０は、貫通穴５２に代えて、ガス通路５３を有していてもよい。ガス通路５３は、導電性プラグ５０の外周面に沿って１つ以上（ここでは４つ）形成されている。ガス通路５３は、細径部５０ｂの外周面の下端から段差部５０ｃを通り、太径部５０ａの外周面の上端に至るように形成された溝である。導電性プラグ５０の上面には、図１１に示すようにスリット溝が形成されていなくてもよいし、図１２に示すようにスリット溝５５が形成されていてもよい。また、導電性プラグ５０は、ガス通路５３に加えて、上述した実施形態の貫通穴５２やスリット溝５４を有していてもよい。

【0041】

上述した実施形態の導電性プラグ５０の代わりに、図１３に示す導電性プラグ１５０～６５０を用いてもよい。なお、図１３では、図３と同じ構成要素については同じ符号を付し、説明を省略した。これらの導電性プラグ１５０～６５０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１３Ａの導電性プラグ１５０は、上底が下底よりも大きい逆円錐台形状である。図１３Ｂの導電性プラグ２５０は、下底が上底よりも大きい円錐台形状である。図１３Ｃの導電性プラグ３５０は、逆円錐台の下面に円柱を連結した形状である。図１３Ｄの導電性プラグ４５０は、円錐台の上面に円柱を連結した形状である。図１３Ｅの導電性プラグ５５０は、大径の円柱の上面に小径の円柱を連結した形状である。図１３Ｆの導電性プラグ６５０は、円柱形状である。このうち、導電性プラグ２５０，４５０，５５０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、導電性プラグ２５０，４５０，５５０の下から上へ流通するガスの圧力が導電性プラグ２５０，４５０，５５０に加わったとしても、拡径部Ｅがプラグ挿入穴２４の内周面に突き当たるため、導電性プラグ２５０，４５０，５５０が浮き上がるのを抑制することができる。なお、これらの導電性プラグ１５０～５５０の外周面に雄ネジ部を設け、プラグ挿入穴２４の雌ネジ部と螺合するようにしてもよい。また、導電性プラグ１５０～６５０は、貫通穴５２に代えて又は加えてガス通路５３（図１０及び図１１）を有していてもよい。その場合、導電性プラグ１５０～６５０は、上面にスリット溝５５（図１２）が形成されていてもよい。

【0042】

上述した実施形態では、絶縁管６０を用いたが、絶縁管６０の代わりに図１４に示すガス通路１６２を内蔵する絶縁プラグ１６０を用いてもよい。絶縁プラグ１６０は、緻密質セラミックからなる円柱体の内部に螺旋状のガス通路１６２を設けたものである。ガス通路１６２の上端は円柱体の上面に開口し、ガス通路１６２の下端は円柱体の下面に開口している。絶縁プラグ１６０を用いた場合には、絶縁管６０に比べてウエハＷと冷却プレート３０との沿面距離がより長くなるため、導電性プラグ５０内での火花放電をより抑制することができる。

【0043】

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、リング部から各導電性プラグ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。

【0044】

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。

【0045】

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。

【0046】

本出願は、２０２２年２月９日に出願された日本国特許出願第２０２２－１８４２９号を優先権主張の基礎としており、引用によりその内容の全てが本明細書に含まれる。

【産業上の利用可能性】

【0047】

本発明は、例えばウエハをプラズマ処理する装置に利用可能である。

【符号の説明】

【0048】

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 小突起、２１ｃ 基準面、２２ 電極、２３ 導電性被膜、２４ プラグ挿入穴、２４ａ 太径部、２４ｂ 細径部、２４ｃ 段差部、３０ 冷却プレート、３２ 冷媒流路、３４ ガス穴、４０ 金属接合層、４２ 丸穴、５０，１５０，２５０，３５０，４５０，５５０，６５０ 導電性プラグ、５０ａ 太径部、５０ｂ 細径部、５０ｃ 段差部、５２ 貫通穴、５３ ガス通路、５４，５５ スリット溝、６０ 絶縁管、９０ 金属接合材、９２ 丸穴、９４ 接合体、１６０ 絶縁プラグ、１６２ ガス通路、Ｅ 拡径部、Ｗ ウエハ。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】