特許 7514811 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 21/683 20060101AFI20240704BHJP

   H02N 13/00 20060101ALI20240704BHJP

   H01L 21/3065 20060101ALN20240704BHJP

【ＦＩ】

H01L21/68 R

H02N13/00 D

H01L21/302 101G

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2021168603

(22)【出願日】2021-10-14

(65)【公開番号】P2023058845

(43)【公開日】2023-04-26

【審査請求日】2023-07-20

(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

【審査官】久宗 義明

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２０－０５３５７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－１６０７９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－２０７７７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２１－０２８９６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１１５９３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－１４５２３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－２７２８７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－２０１６６９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／６８３

Ｈ０２Ｎ １３／００

Ｈ０１Ｌ ２１／３０６５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

上面にウエハを載置可能なウエハ載置面を有し、電極を内蔵するセラミック基材と、
前記セラミック基材の下面に接合され、冷媒流路を有する冷却基材と、
前記冷却基材を上下方向に貫通する複数の穴と、
前記複数の穴のうちの少なくとも１つの穴の周辺領域に設けられ、前記冷媒流路を流れる冷媒と前記ウエハ載置面に載置されるウエハとの熱交換を促進する熱交換促進部と、
を備え、
前記熱交換促進部では、前記穴の周辺領域を外れた領域に比べて、前記ウエハから前記冷媒流路の天井面までの距離が短くなっている、
ウエハ載置台。

【請求項2】

上面にウエハを載置可能なウエハ載置面を有し、電極を内蔵するセラミック基材と、
前記セラミック基材の下面に接合され、冷媒流路を有する冷却基材と、
前記冷却基材を上下方向に貫通する複数の穴と、
前記複数の穴のうちの少なくとも１つの穴の周辺領域に設けられ、前記冷媒流路を流れる冷媒と前記ウエハ載置面に載置されるウエハとの熱交換を促進する熱交換促進部と、
前記ウエハ載置面の基準面に、頂面でウエハの下面を支持する複数の小突起と、
を備え、
前記複数の小突起の頂面は、同一平面上にあり、
前記熱交換促進部では、前記穴の周辺領域を外れた領域に比べて、前記小突起の面積率が大きくなっているか、前記基準面が嵩上げされている、
ウエハ載置台。

【請求項3】

前記熱交換促進部では、前記穴の周辺領域を外れた領域に比べて、前記ウエハから前記冷媒流路の天井面までの距離が短くなっている、
請求項２に記載のウエハ載置台。

【請求項4】

前記熱交換促進部では、前記穴の周辺領域を外れた領域に比べて、前記冷媒流路が細くなっている、
請求項１～３のいずれか１項に記載のウエハ載置台。

【請求項5】

前記熱交換促進部では、前記穴の周辺領域を外れた領域に比べて、前記冷媒流路を平面視したときに前記冷媒流路の幅が狭くなっている、
請求項４に記載のウエハ載置台。

【請求項6】

前記熱交換促進部では、前記冷媒流路の内面にフィンが設けられている、
請求項１～５のいずれか１項に記載のウエハ載置台。

【請求項7】

前記穴は、前記ウエハ載置台のうち前記電極から下方に向かって設けられ前記電極へ給電する給電部材が挿通される給電部材挿通穴、前記ウエハ載置台を上下方向に貫通しリフトピンが挿通されるリフトピン穴及び前記ウエハ載置台を上下方向に貫通し前記ウエハ載置面にガスを供給するガス穴の少なくとも１つである、
請求項１～６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】

従来、ウエハ載置面を有し電極を内蔵するセラミック基材と、冷媒流路を有する冷却基材と、セラミック基材と冷却基材とを接合する接合層とを備えたウエハ載置台が知られている。例えば、特許文献１，２には、こうしたウエハ載置台において、冷却基材として、線熱膨張係数がセラミック基材と同程度の金属マトリックス複合材料で作製されたものを用いる点が記載されている。また、特許文献１，２には、ウエハ載置台に、電極に給電するための給電端子を挿通する端子穴やウエハの裏面にＨｅガスを供給するためのガス穴やウエハをウエハ載置面から持ち上げるリフトピンを挿通するためのリフトピン穴を設ける点が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特許第５６６６７４８号公報

【文献】特許第５６６６７４９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、端子穴やガス穴やリフトピン穴の周辺では抜熱能力が劣るため、ウエハのうちそうした穴の直上周辺は他の部分に比べて温度が高くなるいわゆるホットスポットになることがあった。

【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、ウエハにホットスポットが発生する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】

本発明のウエハ載置台は、
上面にウエハを載置可能なウエハ載置面を有し、電極を内蔵するセラミック基材と、
前記セラミック基材の下面に接合され、冷媒流路を有する冷却基材と、
前記冷却基材を上下方向に貫通する複数の穴と、
前記複数の穴のうちの少なくとも１つの穴の周辺領域に設けられ、前記冷媒流路を流れる冷媒と前記ウエハ載置面に載置されるウエハとの熱交換を促進する熱交換促進部と、
を備えたものである。

【0007】

このウエハ載置台では、複数の穴のうちの少なくとも１つの穴の周辺領域に、冷媒流路を流れる冷媒とウエハ載置面に載置されるウエハとの熱交換を促進する熱交換促進部が設けられている。一般にウエハのうちこうした穴の直上周辺はホットスポットになりやすいが、本発明ではこうした穴の周辺領域に熱交換促進部が設けられているため、穴の周辺領域の抜熱が促進される。したがって、ウエハにホットスポットが発生するのを抑制することができる。

【0008】

本発明のウエハ載置台において、前記熱交換促進部では、前記穴の周辺領域を外れた領域に比べて、前記冷媒流路が細くなっていてもよい。冷媒流路が細くなっている部分を流れる冷媒は、冷媒流路が細くなっていない部分を流れる場合に比べて流速が速くなる。そのため、穴の周辺領域の抜熱が促進される。例えば、前記熱交換促進部では、前記穴の周辺領域を外れた領域に比べて、前記冷媒流路を平面視したときに前記冷媒流路の幅が狭く
なっていてもよい。冷媒流路が細くなっている部分の流路断面積は、細くなっていない部分の流路断面積の６０～９０％であることが好ましい。

【0009】

本発明のウエハ載置台において、前記熱交換促進部では、前記冷媒流路の内面にフィンが設けられていてもよい。冷媒流路にフィンが設けられている部分を流れる冷媒は、フィンが設けられていない部分を流れる場合に比べて乱流になりやすい。そのため、穴の周辺領域の抜熱が促進される。冷媒流路にフィンが設けられている部分の流路断面積は、フィンが設けられていない部分の流路断面積の６０～９０％であることが好ましい。

【0010】

本発明のウエハ載置台において、前記熱交換促進部では、前記穴の周辺領域を外れた領域に比べて、前記ウエハから前記冷媒流路の天井面までの距離が短くなっていてもよい。ウエハから冷媒流路の天井面までの距離が短い部分を流れる冷媒は、ウエハから冷媒流路の天井面までの距離が短くなっていない部分を流れる場合に比べて冷媒とウエハとの間の熱抵抗が小さくなる。そのため、穴の周辺領域の抜熱が促進される。熱交換促進部におけるウエハから冷媒流路の天井面までの距離は、熱交換促進部以外のウエハから冷媒流路の天井面までの距離の５０～９０％であることが好ましい。

【0011】

本発明のウエハ載置台は、前記ウエハ載置面の基準面に、頂面でウエハの下面を支持する複数の小突起を備えていてもよく、前記複数の小突起の頂面は、同一平面上にあってもよく、前記熱交換促進部では、前記穴の周辺領域を外れた領域に比べて、前記小突起の面積率が大きくなっていてもよいし、前記基準面が嵩上げされていてもよい。「小突起の面積率」とは、単位面積に占める、小突起の頂面の総面積の割合である。小突起はセラミックであり、セラミックは空隙に比べて熱伝導率が良好である。小突起の面積率が大きい部分では、小突起の面積率が大きくない部分に比べて、平面方向でセラミックが占める割合が高いためウエハと冷媒との熱交換が促進され、抜熱が促進される。穴の中心から半径２５ｍｍ以内に存在する小突起の面積率は、それ以外の場所の２倍以上であることが好ましい。また、基準面が嵩上げされている部分では、基準面が嵩上げされていない部分に比べて、基準面とウエハとの空隙の厚みが薄くなる。基準面が嵩上げされている部分では、基準面が嵩上げされていない部分に比べて、厚み方向でセラミックが占める割合が高いためウエハと冷媒との熱交換が促進され、抜熱が促進される。なお、熱交換促進部では、穴の周辺領域を外れた領域に比べて、小突起の面積率が大きく、且つ、基準面が嵩上げされていてもよい。

【0012】

本発明のウエハ載置台において、前記穴は、前記ウエハ載置台のうち前記電極から下方に向かって設けられ前記電極へ給電する給電部材が挿通される給電部材挿通穴、前記ウエハ載置台を上下方向に貫通しリフトピンが挿通されるリフトピン穴及び前記ウエハ載置台を上下方向に貫通し前記ウエハ載置面にガスを供給するガス穴の少なくとも１つであってもよい。一般にウエハのうち給電部材挿通穴、リフトピン穴及びガス穴の直上領域はホットスポットになりやすい。そのため、本発明を適用する意義が高い。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】チャンバ９４に設置されたウエハ載置台１０の縦断面図。

【図2】ウエハ載置台１０の平面図。

【図3】冷媒流路３２を通る水平面でウエハ載置台１０を切断したときの断面図。

【図4】冷媒流路３２の要部を示す拡大断面図。

【図5】ウエハ載置台１０の製造工程図。

【図6】冷媒流路３２の別例の要部を示す拡大断面図。

【図7】冷媒流路３２の別例の要部を示す拡大断面図。

【図8】冷媒流路３２の別例の要部を示す拡大断面図。

【図9】ウエハ載置面２２ａの別例の要部を示す拡大断面図。

【図10】図９のウエハ載置面２２ａの要部を示す平面図。

【図11】ウエハ載置面２２ａの別例の要部を示す平面図。

【発明を実施するための形態】

【0014】

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はチャンバ９４に設置されたウエハ載置台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、図３は冷媒流路３２を通る水平面でウエハ載置台１０を切断したときの断面図、図４は冷媒流路３２の要部を示す拡大断面図である。

【0015】

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、金属接合層４０とを備えている。

【0016】

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。

【0017】

セラミック基材２０の中央部２２は、ウエハ載置面２２ａに近い側に、ウエハ吸着用電極２６を内蔵している。ウエハ吸着用電極２６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吸着用電極である。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（本発明の給電部材に相当）を介して接続されている。給電端子５４は、ウエハ載置台１０のうちウエハ吸着用電極２６の下面と冷却基材３０の下面との間に設けられた端子穴５１に挿通されている。給電端子５４は、端子穴５１のうち冷却基材３０及び金属接合層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。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。

【0018】

ウエハ載置面２２ａには、図２に示すように、外縁に沿ってシールバンド２２ｂが形成され、全面に複数の小突起２２ｃが形成されている。シールバンド２２ｂ及び複数の小突起２２ｃは、ウエハ載置面２２ａの基準面２２ｄに形成されている。小突起２２ｃは、本実施形態では扁平な円柱突起である。シールバンド２２ｂの頂面及び複数の小突起２２ｃの頂面は、同一平面上に位置している。シールバンド２２ｂ及び小突起２２ｃの高さ（つまり基準面２２ｄからこれらの頂面までの距離）は数μｍ～数１０μｍである。ウエハＷは、シールバンド２２ｂの頂面及び複数の小突起２２ｃの頂面に接触した状態でウエハ載置面２２ａに載置される。

【0019】

冷却基材３０は、金属マトリックス複合材料（メタル・マトリックス・コンポジット（ＭＭＣ）ともいう）製の円板部材である。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。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。セラミック基材２０がアルミナ基材の場合、冷却基材３０に用いるＭＭＣとしては熱膨張係数がアルミナに近いＡｌＳｉＣやＳｉＳｉＣＴｉなどが好ましい。冷却基材３０は、ＲＦ電源６２に給電端子６４を介して接続されている。冷却基材３０とＲＦ電源６２との間には、ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）６３が配置されている。冷却基材３０は、下面側にウエハ載置台１０を設置板９６にクランプするのに用いられるフランジ部３４を有する。

【0020】

金属接合層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。金属接合層４０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。

【0021】

セラミック基材２０の外周部２４の側面、金属接合層４０の外周及び冷却基材３０の側面は、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。

【0022】

ウエハ載置台１０は、ウエハ載置台１０を上下方向に貫通する穴を複数有している。こうした穴としては、図２に示すように、ウエハ載置面２２ａの基準面２２ｄに開口する複数のガス穴４４やウエハ載置面２２ａに対してウエハＷを上下させるリフトピンを挿通させるためのリフトピン穴４８がある。ガス穴４４は、ウエハ載置面２２ａを平面視したときに基準面２２ｄの適当な位置に複数個（本実施形態では３個）設けられている。ガス穴４４には、外部のガス供給源４６（図１参照）からＨｅガスのような熱伝導ガスが供給される。ウエハ載置面２２ａにウエハＷが載置された状態でガス穴４４に熱伝導ガスが供給されると、ウエハＷとシールバンド２２ｂと小突起２２ｃと基準面２２ｄとによって囲まれた空間が熱伝導ガスによって充填される。熱伝導ガスは、真空に比べると熱伝導率が高いため、ウエハＷとセラミック基材２０との間の熱伝導を良好にする役割を果たす。リフトピン穴４８は、ウエハ載置面２２ａを平面視したときにウエハ載置面２２ａの同心円に沿って等間隔に複数個（本実施形態では３個）設けられている。

【0023】

冷却基材３０の内部に設けられた冷媒流路３２は、図３に示すように、冷媒流路３２をを水平面で切断した断面を上からみたときに、冷却基材３０のうちフランジ部３４を除く領域の全体にわたって入口３２ｐから出口３２ｑまで一筆書きの要領で形成されている。本実施形態では、冷媒流路３２は渦巻き状に形成されている。冷媒流路３２のうち、端子穴５１の周辺領域（図２及び図３において２点鎖線で囲った領域）、ガス穴４４の周辺領域及びリフトピン穴４８の周辺領域を通過する部分３２ａでは、これらの穴の周辺領域以外の部分と比べて、幅が狭く（流路が細く）なるように形成されている。すなわち、冷媒流路３２のうちこれらの部分３２ａは、それ以外の部分に比べて流路断面積が小さくなっている。そのため、冷媒流路３２のうちこれらの部分３２ａを流れる冷媒は、それ以外の部分を流れる場合と比べて、流速が速くなる。冷媒流路３２の部分３２ａが本発明の熱交換促進部に相当する。冷媒流路３２はこれらの穴５１，４４，４８の左右両側を通過しているが、本実施形態では穴５１，４４，４８の片側を細くしている。

【0024】

こうしたウエハ載置台１０は、チャンバ９４の内部に設けられた設置板９６にクランプ部材７０を用いて取り付けられる。クランプ部材７０は、断面が略逆Ｌ字状の環状部材であり、内周段差面７０ａを有する。ウエハ載置台１０と設置板９６とは、クランプ部材７０によって一体化されている。ウエハ載置台１０の冷却基材３０のフランジ部３４に、クランプ部材７０の内周段差面７０ａを載置した状態で、クランプ部材７０の上面からボルト７２が差し込まれて設置板９６の上面に設けられたネジ穴に螺合されている。ボルト７２は、クランプ部材７０の円周方向に沿って等間隔に設けられた複数箇所（例えば８箇所とか１２箇所）に取り付けられる。クランプ部材７０やボルト７２は、絶縁材料で作製されていてもよいし、導電材料（金属など）で作製されていてもよい。

【0025】

次に、ウエハ載置台１０の製造例を図５を用いて説明する。図５はウエハ載置台１０の製造工程図である。まず、セラミック基材２０の元となる円板状のセラミック焼結体１２０を、セラミック粉末の成形体をホットプレス焼成することにより作製する（図５Ａ）。セラミック焼結体１２０は、ウエハ吸着用電極２６を内蔵している。次に、セラミック焼結体１２０の下面からウエハ吸着用電極２６までの間に端子穴上部１５１ａを形成すると共に、所定位置にセラミック焼結体１２０を上下方向に貫通するガス穴上部１４４ａやリフトピン穴上部（図示せず）をあける（図５Ｂ）。そして、端子穴上部１５１ａに給電端子５４を挿入して給電端子５４とウエハ吸着用電極２６とを接合する（図５Ｃ）。

【0026】

これと並行して、２つのＭＭＣ円板部材１３１，１３６を作製する（図５Ｄ）。そして、両方のＭＭＣ円板部材１３１，１３６に上下方向に貫通する複数の穴をあけると共に、上側のＭＭＣ円板部材１３１の下面に最終的に冷媒流路３２となる溝１３２を形成する（図５Ｅ）。具体的には、上側のＭＭＣ円板部材１３１に、端子穴中間部１５１ｂ、ガス穴中間部１４４ｂ及びリフトピン穴中間部（図示せず）をあける。また、下側のＭＭＣ円板部材１３６に、端子穴下部１５１ｃ、ガス穴下部１４４ｃ及びリフトピン穴下部（図示せず）をあける。溝１３２のうち冷媒流路３２の幅の狭い部分３２ａに対応する部分１３２ａは、溝幅を狭くする。セラミック焼結体１２０がアルミナ製の場合、ＭＭＣ円板部材１３１，１３６はＳｉＳｉＣＴｉ製かＡｌＳｉＣ製であることが好ましい。アルミナの熱膨張係数とＳｉＳｉＣＴｉやＡｌＳｉＣの熱膨張係数とは、概ね同じだからである。

【0027】

ＳｉＳｉＣＴｉ製の円板部材は、例えば以下のように作製することができる。まず、炭化珪素と金属Ｓｉと金属Ｔｉとを混合して粉体混合物を作製する。次に、得られた粉体混合物を一軸加圧成形により円板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焼結させることにより、ＳｉＳｉＣＴｉ製の円板部材を得る。

【0028】

次に、上側のＭＭＣ円板部材１３１の下面と下側のＭＭＣ円板部材１３６の上面との間に金属接合材を配置すると共に、上側のＭＭＣ円板部材１３１の上面に金属接合材を配置する。各金属接合材には、各穴に対向する位置に貫通穴を設けておく。そして、セラミック焼結体１２０の給電端子５４を端子穴中間部１５１ｂ及び端子穴下部１５１ｃに挿入し、セラミック焼結体１２０を上側のＭＭＣ円板部材１３１の上面に配置された金属接合材の上に載せる。これにより、下側のＭＭＣ円板部材１３６と金属接合材と上側のＭＭＣ円板部材１３１と金属接合材とセラミック焼結体１２０とを下からこの順に積層した積層体を得る。この積層体を加熱しながら加圧することにより（ＴＣＢ）、接合体１１０を得る（図５Ｆ）。接合体１１０は、冷却基材３０の元となるＭＭＣブロック１３０の上面に、金属接合層４０を介してセラミック焼結体１２０が接合されたものである。ＭＭＣブロック１３０は、上側のＭＭＣ円板部材１３１と下側のＭＭＣ円板部材１３６とが金属接合層１３５を介して接合されたものである。ＭＭＣブロック１３０は、内部に冷媒流路３２、端子穴５１、ガス穴４４及びリフトピン穴（図示せず）を有する。冷媒流路３２のうち各穴の周辺領域を通過する部分３２ａは幅が狭くなっている。端子穴５１は、端子穴上部１５１ａと端子穴中間部１５１ｂと端子穴下部１５１ｃとが連なった穴であり、ガス穴４４は、ガス穴上部１４４ａとガス穴中間部１４４ｂとガス穴下部１４４ｃとが連なった穴である。リフトピン穴は、図示しないが、リフトピン穴上部とリフトピン穴中間部とリフトピン穴下部とが連なった穴である。

【0029】

ＴＣＢは、例えば以下のように行われる。すなわち、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、金属接合材は金属接合層になる。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１２０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、ＭＭＣブロック１３０の外周を切削して段差を形成することにおり、フランジ部３４を備えた冷却基材３０とする。また、端子穴５１のうちセラミック基材２０の下面から冷却基材３０の下面まで、給電端子５４を挿通する絶縁管５５を配置する。更に、セラミック基材２０の外周部２４の側面、金属接合層４０の周囲及び冷却基材３０の側面を、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５Ｇ）。シールバンド２２ｂや小突起２２ｃは例えばブラスト加工により形成する。これにより、ウエハ載置台１０を得る。

【0031】

なお、図１の冷却基材３０は、一体品として記載したが、図５Ｇに示すように２つの部材が金属接合層で接合された構造であってもよいし、３つ以上の部材が金属接合層で接合された構造であってもよい。

【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がクランプ部材７０によって固定されている。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ＲＦ電源６２からのＲＦ電圧を印加する。すると、ウエハＷ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。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】

ハイパワープラズマでウエハＷを処理する場合には、ウエハＷを効率的に冷却する必要がある。ウエハ載置台１０では、セラミック基材２０と冷却基材３０との接合層として、熱伝導率の低い樹脂層ではなく、熱伝導率の高い金属接合層４０を用いている。そのため、ウエハＷから熱を引く能力（抜熱能力）が高い。また、セラミック基材２０と冷却基材３０との熱膨張差は小さいため、金属接合層４０の応力緩和性が低くても、支障が生じにくい。更に、冷媒流路３２のうち各穴の周辺領域を通過する部分３２ａは細くなっているため、この部分３２ａを流れる冷媒の流速はそれ以外の部分よりも速くなり、ウエハＷと冷媒との熱交換が促進される。

【0035】

以上説明した本実施形態のウエハ載置台１０では、穴（端子穴５１やガス穴４４やリフトピン穴４８）の周辺領域に、冷媒流路３２を流れる冷媒とウエハ載置面２２ａに載置されるウエハＷとの熱交換を促進する熱交換促進部（冷媒流路３２のうち細くなっている部分３２ａ）が設けられている。一般にウエハＷのうちこうした穴の直上周辺はホットスポットになりやすいが、本実施形態ではこうした穴の周辺領域に熱交換促進部が設けられているため、穴の周辺領域の抜熱が促進される。したがって、ウエハＷにホットスポットが発生するのを抑制することができる。

【0036】

また、一般にウエハＷのうち端子穴５１やガス穴４４やリフトピン穴４８の直上領域はホットスポットになりやすい。そのため、これらの穴の周辺領域に熱交換促進部（冷媒流路３２のうち細くなっている部分３２ａ）を適用する意義が高い。

【0037】

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。

【0038】

上述した実施形態では、端子穴５１の左右両側を通過する冷媒流路３２のうち片方に細くなっている部分３２ａを設けたが、特にこれに限定されない。例えば、図６の拡大断面図に示すように、端子穴５１の左右両側を通過する冷媒流路３２の両方に細い部分３２ａを設けてもよい。こうすれば、端子穴５１の周辺領域がホットスポットになるのをより防止しやすくなる。ガス穴４４やリフトピン穴４８の左右両側を通過する冷媒流路３２についても、これと同様の構造を採用してもよい。

【0039】

上述した実施形態では、端子穴５１の周辺領域を通過する冷媒流路３２に、熱交換促進部として冷媒流路３２が細くなっている部分３２ａを設けたが、特にこれに限定されない。例えば、図７の拡大断面図に示すように、端子穴５１の周辺領域を通過する冷媒流路３２の内面に、熱交換促進部としてフィン３２ｂを設けてもよい。冷媒流路３２にフィン３２ｂが設けられている部分を流れる冷媒は、フィンが設けられていない部分を流れる場合に比べて乱流になりやすい。そのため、端子穴５１の周辺領域の抜熱が促進される。なお、フィン３２ｂの数や長さは、希望する抜熱量に応じて適宜設定すればよい。ガス穴４４やリフトピン穴４８の周辺領域を通過する冷媒流路３２についても、これと同様の構造を採用してもよい。

【0040】

あるいは、図８の拡大断面図に示すように、端子穴５１の周辺領域におけるウエハＷから冷媒流路３２の天井面までの距離ｄ１が、端子穴５１の周辺領域を外れた領域におけるウエハＷから冷媒流路３２の天井面までの距離ｄ２よりも短くなるようにしてもよい。ウエハＷから冷媒流路３２の天井面までの距離が短い部分（距離ｄ１の部分）を流れる冷媒は、ウエハＷから冷媒流路３２の天井面までの距離が短くなっていない部分（距離ｄ２の部分）を流れる場合に比べて冷媒とウエハＷとの間の熱抵抗が小さくなる。そのため、端子穴５１の周辺領域の抜熱が促進される。なお、図８では、ウエハＷから冷媒流路３２の天井面までの距離が短い部分では、冷媒流路３２の上下方向の長さを他の部分よりも長くしたが、他の部分と同じ長さにしてもよい。ガス穴４４やリフトピン穴４８の周辺領域についても、これと同様の構造を採用してもよい。

【0041】

あるいは、図９の拡大断面図及び図１０の平面図に示すように、ウエハ載置面２２ａのうち端子穴５１の周辺領域Ｘに形成された基準面２２ｅを、端子穴５１の周辺領域Ｘから外れた領域に形成された基準面２２ｄに比べて、嵩上げしてもよい。こうすることにより、小突起２２ｃに支持されるウエハＷと基準面２２ｅとの空隙の厚さは、ウエハＷと基準面２２ｄとの空隙の厚さよりも薄くなる。ウエハ載置面２２ａのうち嵩上げされた基準面２２ｅが形成された端子穴５１の周辺領域Ｘでは、端子穴５１の周辺領域Ｘから外れた領域（基準面２２ｄが形成された領域）に比べて、厚み方向でセラミックが占める割合が高いためウエハＷと冷媒との熱交換が促進され、抜熱が促進される。ガス穴４４やリフトピン穴４８の周辺領域についても、これと同様の構造を採用してもよい。

【0042】

あるいは、図１１Ａ～Ｄに示すように、端子穴５１の周辺領域Ｘでは、端子穴５１の周辺領域Ｘを外れた領域に比べて、小突起の面積率を大きくしてもよい。図１１Ａ～Ｄはウエハ載置面２２ａの別例の要部（図２で１点鎖線で囲った部分に相当）を示す平面図である。小突起の面積率とは、単位面積に占める、小突起の頂面の総面積の割合である。例えば、図１１Ａでは、端子穴５１の周辺領域Ｘにおいて、小突起２２ｃの配置密度を、端子穴５１の周辺領域Ｘを外れた領域に比べて高くしている。図１１Ｂでは、端子穴５１の周辺領域Ｘにおいて、小突起２２ｃよりも頂面の面積の大きな小突起２２ｆを配置している。図１１Ｃでは、端子穴５１の周辺領域Ｘにおいて、小突起２２ｃよりも頂面の面積の大きな小突起２２ｇを、端子穴５１の周辺領域Ｘを外れた領域に比べて密に配置している。図１１Ｄでは、端子穴５１の周辺領域Ｘにおいて、その周辺領域Ｘをほぼ覆う面積を備えた小突起２２ｈを１つ配置している。いずれの場合においても、端子穴５１の周辺領域Ｘは、端子穴５１の周辺領域Ｘを外れた領域に比べて、小突起の面積率が大きい。小突起はセラミックであり、セラミックは空隙に比べて熱伝導率が良好である。小突起の面積率が大きい部分では、小突起の面積率が大きくない部分に比べて、平面方向でセラミックが占める割合が高いためウエハと冷媒との熱交換が促進され、抜熱が促進される。ガス穴４４やリフトピン穴４８の周辺領域についても、これと同様の構造を採用してもよい。

【0043】

上述した実施形態では、端子穴５１、ガス穴４４及びリフトピン穴４８のすべての周辺領域に熱交換促進部を設けたが、特にこれに限定されない。例えば、これらの穴のうちの一部の穴の周辺領域（例えば特にホットスポットになりやすい領域）に熱交換促進部を設けてもよい。

【0044】

上述した実施形態では、穴の周辺領域を通過する部分３２ａは冷媒流路３２の幅を狭くしたが、特にこれに限定されない。例えば、穴の周辺領域を通過する部分３２ａは冷媒流路３２の上下方向の長さを小さくしてもよい。

【0045】

上述した実施形態では、冷却基材３０をＭＭＣで作製したが、特にこれに限定されない。冷却基材３０を金属（例えばアルミニウムやチタン、モリブデン、タングステン及びそれらの合金）で作製してもよい。

【0046】

上述した実施形態では、セラミック基材２０と冷却基材３０とを熱伝導率が良く発明の効果が高い金属接合層４０を介して接合したが、特にこれに限定されない。例えば、金属接合層４０の代わりに、樹脂接合層を用いてもよい。

【0047】

上述した実施形態では、冷媒流路３２を平面視したときの形状を渦巻き状としたが、特にこれに限定されない。例えば、冷媒流路３２を平面視したときの形状をジグザグ状としてもよい。具体的には、平面視で冷却基材３０の中心を対称中心とする点対称の外周付近の２点に入口と出口を設け、入口から出口まで一筆書きの要領でジグザグになるように冷媒流路３２を形成してもよい。

【0048】

上述した実施形態では、セラミック基材２０の中央部２２にウエハ吸着用電極２６を内蔵したが、これに代えて又は加えて、プラズマ発生用のＲＦ電極を内蔵してもよいし、ヒータ電極（抵抗発熱体）を内蔵してもよい。また、セラミック基材２０の外周部２４にフォーカスリング（ＦＲ）吸着用電極を内蔵してもよいし、ＲＦ電極やヒータ電極を内蔵してもよい。

【0049】

上述した実施形態では、図５Ａのセラミック焼結体１２０はセラミック粉末の成形体をホットプレス焼成することにより作製したが、そのときの成形体は、テープ成形体を複数枚積層して作製してもよいし、モールドキャスト法によって作製してもよいし、セラミック粉末を押し固めることによって作製してもよい。

【符号の説明】

【0050】

１０ ウエハ載置台、２０ セラミック基材、２２ 中央部、２２ａ ウエハ載置面、２２ｂ シールバンド、２２ｃ，２２ｆ，２２ｇ，２２ｈ 小突起、２２ｄ，２２ｅ 基準面、２４ 外周部、２４ａ フォーカスリング載置面、２６ ウエハ吸着用電極、３０ 冷却基材、３２ 冷媒流路、３２ａ 冷媒流路のうち穴の周辺領域を通過する部分、３２ｂ フィン、３２ｐ 入口、３２ｑ 出口、３４ フランジ部、４０ 金属接合層、４２ 絶縁膜、４４ ガス穴、４６ ガス供給源、４８ リフトピン穴、５１ 端子穴、５２ ウエハ吸着用直流電源、５３ ローパスフィルタ（ＬＰＦ）、５４ 給電端子、５５ 絶縁管、６２ ＲＦ電源、６３ ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）、６４ 給電端子、７０ クランプ部材、７０ａ 内周段差面、７２ ボルト、７８ フォーカスリング、９４ チャンバ、９６ 設置板、９８ シャワーヘッド、１１０ 接合体、１２０ セラミック焼結体、１３０ ＭＭＣブロック、１３１ ＭＭＣ円板部材、１３２ 溝、１３５ 金属接合層、１３６ ＭＭＣ円板部材、１４４ａ ガス穴上部、１４４ｂ ガス穴中間部、１４４ｃ ガス穴下部、１５１ａ 端子穴上部、１５１ｂ 端子穴中間部、１５１ｃ 端子穴下部、ｄ１，ｄ２ 距離、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】