特許 7514805 ウエハ載置台

(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】2024-07-03

(45)【発行日】2024-07-11

(54)【発明の名称】ウエハ載置台

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/31 20060101AFI20240704BHJP

   H01L 21/3065 20060101ALI20240704BHJP

   H01L 21/683 20060101ALI20240704BHJP

【ＦＩ】

H01L21/31 C

H01L21/302 101G

H01L21/68 R

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2021132886

(22)【出願日】2021-08-17

(65)【公開番号】P2023027640

(43)【公開日】2023-03-02

【審査請求日】2023-04-19

(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】竹林 央史

(72)【発明者】

【氏名】久野 達也

(72)【発明者】

【氏名】井上 靖也

【審査官】原島 啓一

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１１－１０８８１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－０５３４８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－０２１８０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１９／０６５７１０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０２０－２０５３７９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／３１

Ｈ０１Ｌ ２１／２０５

Ｈ０１Ｌ ２１／３０２

Ｈ０１Ｌ ２１／３０６５

Ｈ０１Ｌ ２１／３６５

Ｈ０１Ｌ ２１／４６１

Ｈ０１Ｌ ２１／４６９

Ｈ０１Ｌ ２１／６７－２１／６８３

Ｈ０１Ｌ ２１／８６

Ｈ０５Ｈ １／００－１／５４

Ｃ２３Ｃ １６／００－１６／５６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

円形のウエハ載置面を有する中央部の外周に、環状のフォーカスリング載置面を有する外周部を備えたセラミック基材と、
金属を含有する冷却基材と、
前記セラミック基材と前記冷却基材とを接合する接合層と、
を備え、
前記セラミック基材の前記外周部は、厚みが１ｍｍ以下であり電極を内蔵しておらず、
前記セラミック基材と前記冷却基材との熱膨張係数差は、１×１０ ^-6 ／Ｋ以下である、
ウエハ載置台。

【請求項2】

前記冷却基材は、少なくとも、フォーカスリング吸着用電源、バイアス用高周波電源及びソース用高周波電源に接続される、
請求項１に記載のウエハ載置台。

【請求項3】

前記接合層は、金属接合層である、
請求項１又は２に記載のウエハ載置台。

【請求項4】

前記金属接合層の周囲は、前記金属接合層が露出しないように絶縁材で覆われている、
請求項３に記載のウエハ載置台。

【請求項5】

前記セラミック基材の前記中央部は、前記外周部よりも厚く、ウエハ吸着用電極を内蔵すると共に、前記ウエハ載置面とは反対側の面と前記ウエハ吸着用電極との間に高周波電極を内蔵し、
前記高周波電極は、前記冷却基材に接続され、
前記ウエハ吸着用電極は、前記冷却基材に接続されることなく、ウエハ吸着用電源に接続される、
請求項１～４のいずれか１項に記載のウエハ載置台。

【請求項6】

前記セラミック基材の前記中央部は、前記外周部よりも厚く、ウエハ吸着用電極を内蔵し、前記ウエハ載置面とは反対側の面と前記ウエハ吸着用電極との間に高周波電極を内蔵しておらず、
前記ウエハ吸着用電極は、前記冷却基材に接続されることなく、ウエハ吸着用電源に接続される、
請求項１～４のいずれか１項に記載のウエハ載置台。

【請求項7】

前記セラミック基材の前記中央部は、前記外周部よりも厚く、ウエハ吸着用電極を内蔵し、前記ウエハ載置面とは反対側の面と前記ウエハ吸着用電極との間に高周波電極を内蔵しておらず、
前記ウエハ吸着用電極は、前記冷却基材に接続され、
前記冷却基材は、ウエハ吸着用電源に接続される、
請求項１～４のいずれか１項に記載のウエハ載置台。

【請求項8】

前記セラミック基材の前記中央部は、前記セラミック基材の前記外周部と同じ厚みであり、電極を内蔵しておらず、
前記冷却基材は、ウエハ吸着用電源に接続される、
請求項１～４のいずれか１項に記載のウエハ載置台。

【請求項9】

前記冷却基材は、電力供給用の貫通孔を有していない、
請求項１～４，７～８のいずれか１項に記載のウエハ載置台。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ウエハ載置台に関する。

【背景技術】

【0002】

ウエハにプラズマを利用してＣＶＤやエッチングなどを行うためにウエハ載置台が用いられる。例えば、特許文献１に開示されたウエハ載置台は、セラミック基材と冷却基材とを備え、セラミック基材は、円形のウエハ載置面を備えた中央部と、前記中央部の外周側に環状のフォーカスリング載置面を備えた外周部とを有している。ウエハ載置面に載置されるウエハは、セラミック基材の中央部に埋設されたウエハ吸着用電極に直流電圧が印加されることによりウエハ載置面に静電吸着される。フォーカスリング載置面に載置されるフォーカスリングは、セラミック基材の外周部に埋設されたフォーカスリング吸着用電極に直流電圧が印加されることによりフォーカスリング載置面に静電吸着される。冷却基材には、プラズマを生成させるためのソース用の高周波を発生する第１高周波電源と、ウエハにイオンを引き込むためのバイアス用の高周波を発生する第２高周波電源とが接続される。一般に、バイアス用の高周波は、ソース用の高周波に比べると周波数が低く振幅が大きい。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１８－２０６８０４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、特許文献１に開示されたウエハ載置台では、セラミック基材の外周部にフォーカスリング吸着用電極を埋設しているため、バイアス用の高周波によるフォーカスリングへのイオンの引き込みが非効率になるという問題があった。すなわち、セラミック基材の外周部にフォーカスリング吸着用電極を埋設すると、外周部を厚くせざるを得ない。そうすると、バイアス用の高周波が印加される冷却基材とフォーカスリング載置面との距離が大きくなる。その結果、冷却基材とフォーカスリング載置面との間のリアクタンスが大きくなるため、バイアス用の高周波によるフォーカスリングへのイオンの引き込みが非効率になる。特に、バイアス用の高周波はソース用の高周波に比べると周波数が低いためリアクタンスが大きくなりやすい。

【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、バイアス用の高周波によるフォーカスリングへのイオンの引き込みを効率よく行うことを主目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明のウエハ載置台は、
円形のウエハ載置面を有する中央部の外周に、環状のフォーカスリング載置面を有する外周部を備えたセラミック基材と、
金属を含有する冷却基材と、
前記セラミック基材と前記冷却基材とを接合する接合層と、
を備え、
前記セラミック基材の前記外周部は、厚みが１ｍｍ以下であり電極を内蔵していない、
ものである。

【0007】

このウエハ載置台では、セラミック基材の外周部は、電極を内蔵しておらず、その厚みが１ｍｍ以下である。そのため、フォーカスリング吸着用電圧を冷却基材に印加した場合、フォーカスリングをフォーカスリング載置面に静電吸着することができる。また、バイアス用の高周波電圧を冷却基材に印加した場合、冷却基材とフォーカスリング載置面との間のリアクタンスが小さくなるため、バイアス用の高周波電圧によるフォーカスリングへのイオンの引き込みを効率よく行うことができる。

【0008】

本発明のウエハ載置台において、前記冷却基材は、少なくとも、フォーカスリング吸着用電源、ソース用高周波電源及びバイアス用高周波電源に接続されるものとしてもよい。こうすれば、冷却基材を、フォーカスリング吸着用電極、ソース用高周波電極及びバイアス用高周波電極として利用することができる。

【0009】

本発明のウエハ載置台において、前記接合層は、金属接合層であってもよい。こうすれば、接合層を冷却基材の一部とみなすことができる。そのため、接合層が樹脂などの絶縁層である場合に比べて、冷却基材とフォーカスリング載置面との間のリアクタンスをより小さくすることができる。この場合、前記金属接合層の周囲は、前記金属接合層が露出しないように絶縁材で覆われていることが好ましい。こうすれば、金属接合層を保護することができる。

【0010】

本発明のウエハ載置台において、前記セラミック基材の前記中央部は、前記外周部よりも厚く、ウエハ吸着用電極を内蔵すると共に、前記ウエハ載置面とは反対側の面と前記ウエハ吸着用電極との間に高周波電極を内蔵していてもよく、前記高周波電極は、前記冷却基材に接続されていてもよく、前記ウエハ吸着用電極は、前記冷却基材に接続されることなく、ウエハ吸着用電源に接続されるものとしてもよい。

【0011】

本発明のウエハ載置台において、前記セラミック基材の前記中央部は、前記外周部よりも厚く、ウエハ吸着用電極を内蔵し、前記ウエハ載置面とは反対側の面と前記ウエハ吸着用電極との間に高周波電極を内蔵していなくてもよく、前記ウエハ吸着用電極は、前記冷却基材に接続されることなく、ウエハ吸着用電源に接続されるものとしてもよい。こうすれば、高周波電極をセラミック基材に内蔵する場合に比べて構造が簡素になる。

【0012】

本発明のウエハ載置台において、前記セラミック基材の前記中央部は、前記外周部よりも厚く、ウエハ吸着用電極を内蔵し、前記ウエハ載置面とは反対側の面と前記ウエハ吸着用電極との間に高周波電極を内蔵していなくてもよく、前記ウエハ吸着用電極は、前記冷却基材に接続されていてもよく、前記冷却基材は、ウエハ吸着用電源に接続されるものとしてもよい。こうすれば、ウエハ吸着用電極を冷却基材に接続することなくウエハ吸着用電源に接続する場合に比べて、構造が簡素になる。また、ウエハ吸着用電極は高周波電極としても機能する。

【0013】

本発明のウエハ載置台において、前記セラミック基材の前記中央部は、前記セラミック基材の前記外周部と同じ厚みであり、電極を内蔵していなくてもよく、前記冷却基材は、ウエハ吸着用電源に接続されるものとしてもよい。こうすれば、セラミック基材の全体の厚みを薄くすることができるし、構造も簡素になる。

【0014】

本発明のウエハ載置台において、前記冷却基材は、電力供給用の貫通孔を有していなくてもよい。こうすれば、温度の特異点の生成を抑制することができる。

【0015】

本発明のウエハ載置台において、前記セラミック基材と前記冷却基材との熱膨張係数差は１×１０^-6／Ｋ以下であってもよい。こうすれば、高温と低温とで繰り返し使用したとしても耐久性が高くなる。例えば、セラミック基材がアルミナ製の場合には、冷却基材はＳｉＳｉＣＴｉ製かＡｌＳｉＣ製が好ましい。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】ウエハ載置台１０の縦断面図。

【図2】ウエハ載置台１０の平面図。

【図3】ウエハ載置台１０の製造工程図。

【図4】絶縁膜４２の代わりにＯリング４４を採用したときの部分断面図。

【図5】絶縁膜４２の代わりに樹脂層４６を採用したときの部分断面図。

【図6】ウエハ載置台１１０の縦断面図。

【図7】ウエハ載置台２１０の縦断面図。

【図8】ウエハ載置台３１０の縦断面図。

【発明を実施するための形態】

【0017】

本発明の好適な実施形態を、図面を参照しながら以下に説明する。図１はウエハ載置台１０の縦断面図（ウエハ載置台１０の中心軸を含む面で切断したときの断面図）、図２はウエハ載置台１０の平面図（但しフォーカスリング７８は省略）である。以下の説明において、上下、左右、前後などを用いて説明することがあるが、上下、左右、前後は、相対的な位置関係に過ぎない。また、本明細書において数値範囲を示す「～」は、その前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む意味として使用される。

【0018】

ウエハ載置台１０は、ウエハＷにプラズマを利用してＣＶＤやエッチングなどを行うために用いられるものであり、半導体プロセス用のチャンバ９４の内部に設けられた設置板９６に固定されている。ウエハ載置台１０は、セラミック基材２０と、冷却基材３０と、接合層４０とを備えている。

【0019】

セラミック基材２０は、円形のウエハ載置面２２ａを有する中央部２２の外周に、環状のフォーカスリング載置面２４ａを有する外周部２４を備えている。以下、フォーカスリングは「ＦＲ」と略すことがある。ウエハ載置面２２ａには、ウエハＷが載置され、ＦＲ載置面２４ａには、フォーカスリング７８が載置される。セラミック基材２０は、アルミナ、窒化アルミニウムなどに代表されるセラミック材料で形成されている。ＦＲ載置面２４ａは、ウエハ載置面２２ａに対して一段低くなっている。外周部２４は、電極（ＦＲ吸着用電極や高周波（ＲＦ）電極）を内蔵していない。外周部２４の厚みは１ｍｍ以下であり、好ましくは０．７ｍｍ以下、より好ましくは０．５ｍｍ以下である。

【0020】

セラミック基材２０の中央部２２は、ウエハ載置面２２ａに近い側から順に、ウエハ吸着用電極２６とＲＦ電極２８とを内蔵している。これらの電極２６，２８は、例えばＷ、Ｍｏ、ＷＣ、ＭｏＣなどを含有する材料によって形成されている。ウエハ吸着用電極２６は、円板状又はメッシュ状の単極型の静電電極である。セラミック基材２０のうちウエハ吸着用電極２６よりも上側の層は誘電体層として機能する。ウエハ吸着用電極２６には、ウエハ吸着用直流電源５２が給電端子５４を介して接続されている。給電端子５４は、冷却基材３０及び接合層４０を上下方向に貫通する貫通穴に配置された絶縁管５５を通過して、セラミック基材２０の下面からウエハ吸着用電極２６に至るように設けられている。給電端子５４は、ＲＦ電極２８と電気的に絶縁するように設けられている。給電端子５４のうちウエハ吸着用直流電源５２とウエハ吸着用電極２６との間には、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）５３が設けられている。ＲＦ電極２８は、セラミック基材２０の中央部２２のうちウエハ吸着用電極２６とセラミック基材２０の下面との間に設けられている。ＲＦ電極２８は、ウエハ側のソース用ＲＦ電極及びバイアス用ＲＦ電極として機能する。ＲＦ電極２８は、ＲＦ電極２８から冷却基材に向かって延びるビア２９を介して接合層４０及び冷却基材３０と導通している。

【0021】

冷却基材３０は、金属を含有する導電性の円板部材である。冷却基材３０は、内部に冷媒が循環可能な冷媒流路３２を備えている。この冷媒流路３２は、図示しない冷媒供給路及び冷媒排出路に接続されており、冷媒排出路から排出された冷媒は温度調整されたあと再び冷媒供給路に戻される。冷却基材３０は、金属を含有する導電材料で作製されている。導電材料としては、例えば、複合材料や金属などが挙げられる。複合材料としては、金属複合材料（メタル・マトリックス・コンポジット（ＭＭＣ）ともいう）などが挙げられ、ＭＭＣとしては、Ｓｉ，ＳｉＣ及びＴｉを含む材料や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。Ｓｉ，ＳｉＣ及びＴｉを含む材料をＳｉＳｉＣＴｉといい、ＳｉＣ多孔質体にＡｌを含浸させた材料をＡｌＳｉＣといい、ＳｉＣ多孔質体にＳｉを含浸させた材料をＳｉＳｉＣという。金属としては、Ｔｉ，Ｍｏ，Ａｌ及びそれらの合金などが挙げられる。

【0022】

冷却基材３０は、ＦＲ吸着用直流電源５６に給電端子５８を介して接続され、ソース用ＲＦ電源６２に給電端子６４を介して接続され、バイアス用ＲＦ電源７２に給電端子７４を介して接続されている。冷却基材３０とＦＲ吸着用直流電源５６との間には、ＬＰＦ５７が配置され、冷却基材３０とソース用ＲＦ電源６２との間には、ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）６３が配置され、冷却基材３０とバイアス用ＲＦ電源７２との間には、ＨＰＦ７３が配置されている。バイアス用ＲＦは、ソース用のＲＦに比べると周波数が低く振幅が大きい。ソース用ＲＦの周波数は、例えば数１０～数１００ＭＨｚであり、バイアス用ＲＦの周波数は、例えば数百ｋＨｚである。

【0023】

接合層４０は、セラミック基材２０の下面と冷却基材３０の上面とを接合する。本実施形態では、接合層４０は、金属接合層である。金属接合層は、例えば、はんだや金属ロウ材で形成された層であってもよい。金属接合層は、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。セラミック基材２０の外周部２４の側面、接合層４０の外周、冷却基材３０の側面及び冷却基材３０の上面のうち接合層４０で覆われていない部分は、絶縁膜４２で被覆されている。絶縁膜４２としては、例えばアルミナやイットリアなどの溶射膜が挙げられる。

【0024】

次に、ウエハ載置台１０の製造例を図３を用いて説明する。図３はウエハ載置台１０の製造工程図である。まず、モールドキャスト法によって円盤状の第１～第３セラミック成形体８１～８３を作製し、第２及び第３セラミック成形体８２，８３の上面にそれぞれ電極ペーストを印刷して電極パターン８６，８８を形成する（図３Ａ参照）。モールドキャスト法とは、セラミック原料粉末とモールド化剤とを含むセラミックスラリーを成形型内に注入し、その成形型内でモールド化剤を化学反応させてセラミックスラリーをモールド化させることにより成形体を得る周知の方法をいう。モールド化剤としては、例えば、イソシアネート及びポリオールを含み、ウレタン反応によりモールド化するものとしてもよい。電極ペーストは、例えばＷ、Ｍｏ、ＷＣ、ＭｏＣなどの導電材にセラミック粉末を添加したスラリーである。第２セラミック成形体８２の上面に印刷された電極パターン８６はウエハ吸着用電極２６と同形状であり、第３セラミック成形体８３の上面に印刷された電極パターン８８はＲＦ電極２８と同形状である。

【0025】

続いて、第１セラミック成形体８１と、上面に電極パターン８６が印刷された第２セラミック成形体８２と、上面に電極パターン８８が印刷された第３セラミック成形体８３とを積層し、得られた積層体をホットプレス焼成することにより、セラミック焼結体９０を得る（図３Ｂ参照）。これにより、電極パターン８６はウエハ吸着用電極２６になり、電極パターン８８はＲＦ電極２８になる。

【0026】

続いて、得られたセラミック焼結体９０の両面に研削加工又はブラスト加工等を施すことにより形状や厚みを調整すると共に、上下方向の穴（給電端子５４を挿入するための穴９０ａやビア２９を挿入するための穴９０ｂなど）を形成する（図３Ｃ参照）。

【0027】

続いて、セラミック焼結体９０の穴９０ａに給電端子５４を挿入してウエハ吸着用電極２６に接合し、穴９０ｂに接続端子８９を挿入してＲＦ電極２８に接合する（図３Ｄ）。その後、セラミック焼結体９０と冷却基材３０とを接合層４０によって接合して接合体９２を得る（図３Ｅ）。冷却基材３０には、予めセラミック焼結体９０の穴９０ａ，９０ｂのそれぞれと対向する位置に上下方向に貫通する穴３０ａ，３０ｂを設けておき、接合する際に給電端子５４を穴３０ａに挿入し、接続端子８９を穴３０ｂに挿入する。セラミック焼結体９０がアルミナ製の場合、冷却基材３０はＳｉＳｉＣＴｉ製かＡｌＳｉＣ製であることが好ましい。

【0028】

ＳｉＳｉＣＴｉプレートは、例えば、平均粒径が１０μｍ以上２５μｍ以下の炭化珪素原料粒子を３９～５１質量％含有すると共に、Ｔｉ及びＳｉが含まれるように選択された１種以上の原料を含有し、炭化珪素を除く原料に由来するＳｉ及びＴｉについてＳｉ／（Ｓｉ＋Ｔｉ）の質量比が０．２６～０．５４である粉体混合物を作製する。原料としては、例えば炭化珪素と金属Ｓｉと金属Ｔｉとを用いることができる。その場合、炭化珪素を３９～５１質量％、金属Ｓｉを１６～２４質量％、金属Ｔｉを２６～４３質量％となるように混合するのが好ましい。次に、得られた粉体混合物を一軸加圧成形により円盤状の成形体を作製し、その成形体を不活性雰囲気下でホットプレスにより１３７０～１４６０℃で焼結させることにより、ＳｉＳｉＣＴｉプレートを得る。

【0029】

セラミック焼結体９０と冷却基材３０との接合は、金属接合材を用いて行う。例えば、アルミナ製のセラミック焼結体９０とＳｉＳｉＣＴｉ製の冷却基材３０との間に金属接合材を挟んでＴＣＢ接合を行う。具体的には、金属接合材の固相線温度以下（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）の温度でセラミック焼結体９０と冷却基材３０との積層体を加圧してＴＣＢ接合し、その後室温に戻す。これにより、金属接合材は接合層４０になる。このときの金属接合材としては、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（８８．５重量％のＡｌ、１０重量％のＳｉ、１．５重量％のＭｇを含有し、固相線温度が約５６０℃）を用いてＴＣＢ接合する場合、真空雰囲気下、５４０～５６０℃に加熱した状態でセラミック焼結体９０を０．５～２．０ｋｇ／ｍｍ² の圧力で数時間かけて加圧する。金属接合材は、ＴＣＢ接合の前に冷却基材３０の穴３０ａ，３０ｂと対向する位置にそれぞれ穴を設けておく。金属接合材は、厚みが１００μｍ前後のものを用いるのが好ましい。

【0030】

続いて、セラミック焼結体９０の外周を切削して段差を形成することにより、中央部２２と外周部２４とを備えたセラミック基材２０とする。また、冷却基材３０のうち接続端子８９が挿入されている穴３０ｂに導電材を充填することによりビア２９とし、給電端子５４が挿入されている穴３０ａに絶縁管５５を配置する（図３Ｆ）。

【0031】

続いて、セラミック基材２０の外周部２４の側面、接合層４０の周囲、冷却基材３０の側面及び冷却基材３０の上面のうち露出している部分を、セラミック粉末を用いて溶射することにより絶縁膜４２を形成する（図３Ｇ）。これにより、ウエハ載置台１０を得る。

【0032】

次に、ウエハ載置台１０の使用例について図１を用いて説明する。チャンバ９４の設置板９６には、上述したようにウエハ載置台１０が設置されている。チャンバ９４の天井面には、プロセスガスを多数のガス噴射孔からチャンバ９４の内部へ放出するシャワーヘッド９８が配置されている。

【0033】

ウエハ載置台１０のＦＲ載置面２４ａには、フォーカスリング７８が載置され、ウエハ載置面２２ａには、円盤状のウエハＷが載置される。フォーカスリング７８は、ウエハＷと干渉しないように上端部の内周に沿って段差を備えている。この状態で、ウエハ吸着用電極２６にウエハ吸着用直流電源５２の直流電圧を印加してウエハＷをウエハ載置面２２ａに吸着させる。それと共に、冷却基材３０にＦＲ吸着用直流電源５６の直流電圧を印加してフォーカスリング７８をＦＲ載置面２４ａに吸着させる。そして、チャンバ９４の内部を所定の真空雰囲気（又は減圧雰囲気）になるように設定し、シャワーヘッド９８からプロセスガスを供給しながら、冷却基材３０にソース用ＲＦ電源６２からのソース用ＲＦ電圧とバイアス用ＲＦ電源７２からのバイアス用ＲＦ電圧とを印加する。すると、セラミック基材２０の中央部２２に内蔵されたＲＦ電極２８とシャワーヘッド９８との間でプラズマが発生する。そして、そのプラズマを利用してウエハＷにＣＶＤ成膜を施したりエッチングを施したりする。ソース用ＲＦ電圧は、プラズマを生成するために印加されるものであり、バイアス用ＲＦ電圧は、ウエハＷやフォーカスリング７８にイオンを引き込むために印加されるものである。なお、ウエハＷがプラズマ処理されるのに伴ってフォーカスリング７８も消耗するが、フォーカスリング７８はウエハＷに比べて厚いため、フォーカスリング７８の交換は複数枚のウエハＷを処理したあとに行われる。

【0034】

本実施形態では、セラミック基材２０の外周部２４の厚さが１ｍｍ以下である。そのため、冷却基材３０に印加されるバイアス用ＲＦ電圧によってフォーカスリング７８に効率よくイオンが引き込まれる。それと共に、冷却基材３０に印加されるソース用ＲＦ電圧によってフォーカスリング７８の上空においても効率よくプラズマが生成する。一方、ウエハ吸着用電極２６には、ウエハ吸着用直流電源５２からの直流電圧が印加される。これにより、ウエハＷはウエハ載置面２２ａに吸着される。そのため、ウエハＷが高温化したとしても、ウエハＷの熱を冷却基材３０へ効率よく逃がすことができる。また、冷却基材３０には、ＦＲ吸着用直流電源５６からの直流電圧が印加される。これにより、フォーカスリング７８は、ＦＲ載置面２４ａに吸着される。そのため、フォーカスリング７８が高温化したとしても、フォーカスリング７８の熱を冷却基材３０へ効率よく逃がすことができる。更に、セラミック基材２０の外周部２４（誘電体層として機能する）の厚みは１ｍｍ以下であるため、フォーカスリング７８をＦＲ載置面２４ａに十分な力で吸着することができる。接合層４０は金属接合層であり熱伝導率が高いため、ウェハＷやフォーカスリング７８の熱を冷却基材３０へより効率よく逃がすことができる。

【0035】

以上説明したウエハ載置台１０では、セラミック基材２０の外周部２４は、電極を内蔵しておらず、その厚みが１ｍｍ以下である。そのため、ＦＲ吸着用電圧を冷却基材３０に印加した場合、フォーカスリング７８をＦＲ載置面２４ａに静電吸着することができる。また、バイアス用のＲＦ電圧を冷却基材３０に印加した場合、冷却基材３０とＦＲ載置面２４ａとの間のリアクタンスが小さくなるため、バイアス用のＲＦ電圧によるフォーカスリング７８へのイオンの引き込みを効率よく行うことができる。

【0036】

また、冷却基材３０は、ＦＲ吸着用直流電源５６、ソース用ＲＦ電源６２及びバイアス用ＲＦ電源７２に接続されている。そのため、冷却基材３０及び金属接合層である接合層４０を、ＦＲ吸着用電極、ＦＲ側のソース用ＲＦ電極及びＦＲ側のバイアス用ＲＦ電極として利用することができる。

【0037】

更に、接合層４０は、金属接合層であるため、冷却基材３０の一部とみなすことができる。そのため、接合層４０が樹脂などの絶縁層である場合に比べて、冷却基材３０とフォーカスリング載置面２４ａとの間のリアクタンスをより小さくすることができる。また、接合層４０の周囲は接合層４０が露出しないように絶縁膜４２で覆われているため、接合層４０を保護することができる。

【0038】

更にまた、セラミック基材２０の中央部２２は、外周部２４よりも厚く、ウエハ吸着用電極２６を内蔵すると共に、ウエハ載置面２２ａとは反対側の面とウエハ吸着用電極２６との間にＲＦ電極２８を内蔵している。ＲＦ電極２８は、冷却基材３０に接続され、ウエハ吸着用電極２６は、冷却基材３０に接続されることなく、ウエハ吸着用直流電源５２に接続される。そのため、ウエハ載置面２２ａにウエハＷを吸着させた状態で、ウエハＷへのイオンの引き込みを行いながらウエハＷの上空において効率よくプラズマが生成する。

【0039】

そしてまた、セラミック基材２０は、アルミナ基体であることが好ましく、冷却基材３０は、ＳｉＳｉＣＴｉプレートであることが好ましい。こうすれば、セラミック基材２０と冷却基材３０とは熱膨張係数の差が１×１０^-6／Ｋ以下と小さいため、高温と低温とで繰り返し使用したとしても耐久性が高くなる。４０～５７０℃の線熱膨張係数は、アルミナが７．７×１０^-6／Ｋであり、ＳｉＳｉＣＴｉが７．８×１０^-6／Ｋである。

【0040】

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。

【0041】

例えば、上述した実施形態では、接合層４０の外周を絶縁膜４２で被覆したが、その代わりに、図４に示すＯリング４４や図５に示す樹脂層４６を採用してもよい。図４及び図５において、上述した実施形態と同様の構成要素については同じ符号を付した。図４では、セラミック基材２０の外周部２４と接合層４０の側面と冷却基材３０の上面とで囲まれた空間には、Ｏリング４４が配置されている。図５では、その空間に樹脂を充填することにより、樹脂層４６が形成されている。Ｏリング４４や樹脂層４６の材質としては、絶縁性を有するものが好ましく、絶縁性と耐プラズマ性を有するものがより好ましい。具体的な材質としては、フッ素樹脂（ポリテトラフルオロカーボンなど）やシリコーン樹脂などが挙げられる。接合層４０は、Ｏリング４４や樹脂層４６を採用した場合でも、絶縁膜４２と同様に保護される。なお、図４及び図５において、冷却基材３０の側面及び冷却基材３０の上面のうち接合層４０で被覆されていない部分を絶縁膜（例えばセラミック溶射膜）で被覆してもよい。

【0042】

上述した実施形態のウエハ載置台１０では、セラミック基材２０の中央部２２はウエハ吸着用電極２６及びＲＦ電極２８を内蔵していたが、特にこれに限定されるものではなく、例えば、図６～図８のウエハ載置台１１０～３１０のように構成してもよい。なお、図６～図８において、上述した実施形態と同様の構成要素については同じ符号を付した。

【0043】

図６に示すウエハ載置台１１０では、セラミック基材１２０の中央部１２２は、ウエハ吸着用電極２６を内蔵するが、ＲＦ電極を内蔵しない。そのため、セラミック基材１２０の全体の厚み（中央部１２２の厚み）は、上述した実施形態の中央部２２よりも薄くすることができる。フォーカスリング１７８の厚さは、中央部１２２の厚みに応じて、上述した実施形態のフォーカスリング７８よりも薄くすることができる。外周部１２４は、外周部２４と同じく、厚みが１ｍｍ以下で電極を内蔵しない。そのため、ＦＲ吸着用電圧を冷却基材３０に印加した場合、フォーカスリング１７８をＦＲ載置面２４ａに静電吸着することができる。また、バイアス用のＲＦ電圧を冷却基材３０に印加した場合、冷却基材３０とＦＲ載置面２４ａとの間のリアクタンスが小さいため、バイアス用のＲＦ電圧によるフォーカスリング１７８へのイオンの引き込みを効率よく行うことができる。金属接合層である接合層４０は、実質的にＦＲ吸着用電極、ＦＲ側のソース用ＲＦ電極、ＦＲ側のバイアス用ＲＦ電極、ウエハ側のソース用ＲＦ電極及びウエハ側のバイアス用ＲＦ電極を兼用する。ウエハ載置台１１０では、ウエハ載置台１０のように高周波電極２８をセラミック基材２０に内蔵する場合に比べて、構造が簡素になる。

【0044】

図７に示すウエハ載置台２１０では、セラミック基材２２０の中央部２２２は、ウエハ吸着用電極２６を内蔵するが、ＲＦ電極を内蔵しない。そのため、セラミック基材２２０の全体の厚み（中央部２２２の厚み）は、上述した実施形態の中央部２２よりも薄くすることができる。フォーカスリング２７８の厚さは、中央部２２２の厚みに応じて、上述した実施形態のフォーカスリング７８よりも薄くすることができる。また、ウエハ吸着用電極２６と接合層４０とは、導電性のビア２７で接続されている。そのため、図１に示した給電端子５４やウエハ吸着用直流電源５２は不要になり、ＦＲ吸着用直流電源５６はウエハ吸着用直流電源を兼用する。外周部２２４は、外周部２４と同じく、厚みが１ｍｍ以下で電極を内蔵しない。そのため、ＦＲ吸着用電圧を冷却基材３０に印加した場合、フォーカスリング２７８をＦＲ載置面２４ａに静電吸着することができる。また、バイアス用のＲＦ電圧を冷却基材３０に印加した場合、冷却基材３０とＦＲ載置面２４ａとの間のリアクタンスが小さいため、バイアス用のＲＦ電圧によるフォーカスリング２７８へのイオンの引き込みを効率よく行うことができる。金属接合層である接合層４０は、実質的にＦＲ吸着用電極、ＦＲ側のソース用ＲＦ電極及びＦＲ側のバイアス用ＲＦ電極を兼用する。ウエハ吸着用電極２６は、ウエハ側のソース用ＲＦ電極及びウエハ側のバイアス用ＲＦ電極を兼用する。ウエハ載置台２１０では、ウエハ載置台１０，１１０と比べて、ＲＦ電極を兼用するウエハ吸着用電極２６とウエハ載置面２２ａとの間のリアクタンスがより小さくなるため、ウエハＷへのイオンの引き込みやウエハＷの上空でのプラズマの生成をより効率よく行うことできる。ウエハ載置台２１０では、ウエハ載置台１０，１１０のようにウエハ吸着用電極２６を冷却基材３０に接続することなくウエハ吸着用直流電源５２に接続する場合に比べて、構造が簡素になる。また、冷却基材３０に電源を供給するための貫通孔を設ける必要がないため、温度の特異点の生成を抑制することができる。

【0045】

図８に示すウエハ載置台３１０では、セラミック基材３２０の中央部３２２は、ウエハ吸着用電極もＲＦ電極も内蔵しない。この場合、セラミック基材３２０の全体の厚み（中央部３２２の厚み）は、図１、図６及び図７の中央部２２，１２２，２２２よりも薄くすることができる。フォーカスリング３７８の厚さは、中央部３２２の厚みに応じて薄くすることができる。図８では、中央部３２２の厚みは、外周部３２４の厚みと同じにした。外周部３２４は、外周部２４と同じく、厚みが１ｍｍ以下で電極を内蔵しない。そのため、ＦＲ吸着用電圧を冷却基材３０に印加した場合、フォーカスリング３７８をＦＲ載置面２４ａに静電吸着することができる。また、バイアス用のＲＦ電圧を冷却基材３０に印加した場合、冷却基材３０とＦＲ載置面２４ａとの間のリアクタンスが小さいため、バイアス用のＲＦ電圧によるフォーカスリング３７８へのイオンの引き込みを効率よく行うことができる。ウエハ載置台３１０では、ウエハ載置台１０，１１０，２１０に比べてセラミック基材３２０の全体の厚みを薄くすることができるし、構造も簡素になる。また、冷却基材３０に電源を供給するための貫通孔を設ける必要がないため、温度の特異点の生成を抑制することができる。なお、中央部３２２の厚さは、強度や絶縁耐圧を考慮して、外周部３２４よりも厚くしてもよい。

【0046】

上述した実施形態の冷却基材３０は、冷媒流路３２を有するものとしたが、冷媒流路３２を有していなくてもよい。

【0047】

上述した実施形態では、セラミック成形体をモールドキャスト法によって作製したが、特にこれに限定されない。例えば、テープ成形体を複数枚積層してセラミック成形体を作製してもよい。あるいは、図３Ａの第１及び第３セラミック成形体８１，８３の代わりに第１及び第３セラミック焼結体を使用し、第１及び第３セラミック焼結体の間にセラミック粉末層を形成し、その状態でホットプレス焼成することにより、ウエハ吸着用電極２６とＲＦ電極２８とを内蔵したセラミック焼結体９０を作製してもよい。

【0048】

上述した実施形態のセラミック基材２０には、必要に応じてヒータ電極を埋設してもよい。

【実施例】

【0049】

以下に、本発明の実施例について説明する。なお、以下の実施例は本発明を何ら限定するものではない。

【0050】

［実施例１］
実施例１は、図１に示すウエハ載置台１０であって、セラミック基材２０としてアルミナ基体を用い、冷却基材３０としてＳｉＳｉＣＴｉプレートを用い、接合層４０としてＡｌ－Ｓｉ－Ｍｇ系接合材のＴＣＢ接合層を用いたものとした。アルミナの誘電率は１０［Ｆ／ｍ］であった。ウエハ載置面２２ａの直径を３００［ｍｍ］、ＦＲ載置面２４ａの外径及び内径をそれぞれ３４０［ｍｍ］及び３０５［ｍｍ］、ウエハ載置面２２ａからウエハ吸着用電極２６までの距離Ｄｗｃ（図１参照）を０．５［ｍｍ］、ウエハ載置面２２ａからＲＦ電極２８までの距離Ｄｗｐ（図１参照）を２．５［ｍｍ］、ＦＲ載置面２４ａから接合層４０までの距離Ｄｆ（図１参照、実施例１では外周部２４の厚みと同じ）を０．５［ｍｍ］とした。

【0051】

［実施例２］
実施例２は、図８に示すウエハ載置台３１０であって、各部材の材料は実施例１と同じとした。ウエハ載置面２２ａの直径、ＦＲ載置面２４ａの外径及び内径は実施例１と同じとした。ウエハ載置面２２ａから接合層４０までの距離Ｄ（図８参照）を０．５［ｍｍ］とした。この距離Ｄは、接合層４０がＦＲ吸着用電極、ＦＲ側のソース用ＲＦ電極、ＦＲ側のバイアス用ＲＦ電極、ウエハ吸着用電極、ウエハ側のソース用ＲＦ電極及びウエハ側のバイアス用ＲＦ電極を兼用することから、実施例１の距離Ｄｗｃ，Ｄｗｐ，Ｄｆに相当する。

【0052】

［比較例１］
比較例１は、実施例１において、セラミック基材２０の外周部２４の厚みを２．５［ｍｍ］とし、その外周部２４のうちＦＲ載置面２４ａから深さ０．５［ｍｍ］のところにＦＲ吸着用電極を埋設し、ＦＲ吸着用電極を給電端子（接合層や冷却基材とは電気的に絶縁）を介してＦＲ吸着用直流電源に接続した以外は、実施例１と同様とした。

【0053】

［実施例３］
実施例３は、実施例１において、距離Ｄｗｃ（図１参照）を１．０［ｍｍ］、距離Ｄｗｐ（図１参照）を３．０［ｍｍ］、距離Ｄｆ（図１参照、実施例３では外周部２４の厚みと同じ）を１．０［ｍｍ］とした以外は、実施例１と同様とした。

【0054】

［実施例４］
実施例４は、実施例２において、距離Ｄ（図８参照）を１．０［ｍｍ］とした以外は、実施例２と同様とした。

【0055】

［比較例２］
比較例２は、実施例３において、セラミック基材２０の外周部２４の厚みを３．０［ｍｍ］とし、その外周部２４のうちＦＲ載置面２４ａから深さ１．０［ｍｍ］のところにＦＲ吸着用電極を埋設し、ＦＲ吸着用電極を給電端子（接合層や冷却基材とは電気的に絶縁）を介してＦＲ吸着用直流電源に接続した以外は、実施例３と同様とした。

【0056】

［結果］
実施例１，２及び比較例１について、ソース用ＲＦ電圧の周波数を５０［ＭＨｚ］、バイアス用電圧の周波数を５００［ｋＨｚ］、ウエハ吸着用直流電圧及びＦＲ吸着用直流電圧を３［ｋＶ］に設定した。被吸着物の接触率（ウエハ載置面２２ａとウエハＷとの接触率及びＦＲ載置面２４ａとフォーカスリング７８との接触率）は１００［％］とした。実施例３，４及び比較例２について、ソース用ＲＦ電圧の周波数を５０［ＭＨｚ］、バイアス用電圧の周波数を５００［ｋＨｚ］、ウエハ吸着用直流電圧及びＦＲ吸着用直流電圧を９［ｋＶ］に設定した。被吸着物の接触率は１００［％］とした。

【0057】

バイアス用ＲＦ電圧を冷却基材に印加したときのＦＲ載置面と接合層との間のリアクタンスを求めた。そうしたところ、実施例１，２では１０１［Ω］であったが、比較例１では５０７［Ω］であった。また、実施例３，４では２０３［Ω」であったが、比較例２では６０９［Ω］であった。ソース用のＲＦ電圧を冷却基材に印加したときのＦＲ載置面と接合層との間のリアクタンスを求めた。そうしたところ、実施例１，２では１．０［Ω］であったが、比較例１では５．１［Ω］であった。また、実施例３，４では２．０［Ω］であったが、比較例２では６．１［Ω］であった。

【0058】

このように、実施例１，２では、比較例１に比べて、バイアス用のＲＦ電圧が冷却基材に印加されたときのＦＲ載置面と接合層との間のリアクタンスが小さいため、バイアス用のＲＦ電圧によるフォーカスリングへのイオンの引き込みを効率よく行うことができる。実施例３，４についても、比較例２に比べて、これと同じことがいえる。また、実施例１，２では、比較例１に比べて、ソース用のＲＦ電圧が冷却基材に印加されたときのＦＲ載置面と接合層との間のリアクタンスが小さいため、ソース用のＲＦ電圧によるフォーカスリング上方のプラズマの発生を効率よく行うことができる。実施例３，４についても、比較例２に比べて、これと同じことがいえる。

【符号の説明】

【0059】

１０，１１０，２１０，３１０ ウエハ載置台、２０，１２０，２２０，３２０ セラミック基材、２２，１２２，２２２，３２２ 中央部、２２ａ ウエハ載置面、２４，１２４，２２４，３２４ 外周部、２４ａ フォーカスリング載置面、２６ ウエハ吸着用電極、２７ ビア、２８ ＲＦ電極、２９ ビア、３０ 冷却基材、３０ａ 穴、３０ｂ 穴、３２ 冷媒流路、４０ 接合層、４２ 絶縁膜、４４ Ｏリング、４６ 樹脂層、５２ ウエハ吸着用直流電源、５３，５７ ローパスフィルタ、５４，５８，６４，７４ 給電端子、５５ 絶縁管、５６ ＦＲ吸着用直流電源、６２ ソース用ＲＦ電源、６３，７３ ハイパスフィルタ、７２ バイアス用ＲＦ電源、７８，１７８，２７８，３７８ フォーカスリング、８１ 第１セラミック成形体、８２ 第２セラミック成形体、８３ 第２セラミック成形体、８６，８８ 電極パターン、８９ 接続端子、９０ セラミック焼結体、９０ａ，９０ｂ 穴、９２ 接合体、９４ チャンバ、９６ 設置板、９８ シャワーヘッド。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】