特許 7515018 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(B1)

(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】半導体製造装置用部材

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/683 20060101AFI20240704BHJP

   H01L 21/3065 20060101ALI20240704BHJP

【ＦＩ】

H01L21/68 N

H01L21/302 101G

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2023523240

(86)(22)【出願日】2022-11-08

(86)【国際出願番号】 JP2022041481

【審査請求日】2023-04-17

(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】石川 征樹

(72)【発明者】

【氏名】久野 達也

(72)【発明者】

【氏名】宇佐美 太朗

【審査官】渡井 高広

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２１－３４４１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１２６６４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１９７８３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１７－５３８２７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－２１４６０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－１０３７１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１８／０３８０４４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特表２０１３－５２９３９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－１５９６７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－１８６７６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２１－１９７４０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－６８１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－９０６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０２０／０４１１３５４（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／６８３

Ｈ０１Ｌ ２１／３０６５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

セラミック材料で形成され、上面にウエハ載置部を有するセラミックプレートと、
複合材料で形成され、前記セラミックプレートの下面に接合されたコンポジットプレートと、
金属材料で形成され、前記コンポジットプレートの下面に設けられ、冷媒流路を備えた冷却プレートと、
前記コンポジットプレートと前記冷却プレートとを締結する第１締結具と、
絶縁材料で形成され、前記冷却プレートの下面を支持する支持プレートと、
前記冷却プレートと前記支持プレートとを締結する第２締結具と、
を備え、
前記セラミックプレートが常温から高温になったとき、前記セラミックプレートと前記コンポジットプレートとの積層体は中央が凸になるように変形し、前記第１締結具を介して締結された前記冷却プレートと前記支持プレートとの積層体も中央が凸になるように変形する、
半導体製造装置用部材。

【請求項2】

前記コンポジットプレートの熱膨張係数は、前記セラミックプレートの熱膨張係数と実質同じであり、
前記冷却プレートの熱膨張係数は、前記支持プレートの熱膨張係数よりも小さい、
請求項１に記載の半導体製造装置用部材。

【請求項3】

前記コンポジットプレートの熱膨張係数と前記セラミックプレートの熱膨張係数との差の絶対値は、１×１０^-6／Ｋ以下であり、
前記冷却プレートの熱膨張係数は、前記支持プレートの熱膨張係数に比べて１×１０^-6／Ｋ以上３×１０^-6／Ｋ以下の範囲で小さい、
請求項２に記載の半導体製造装置用部材。

【請求項4】

前記第２締結具は、径の異なる２以上の同心円のそれぞれに沿って複数設けられている、
請求項１～３のいずれか１項に記載の半導体製造装置用部材。

【請求項5】

前記セラミック材料は、アルミナであり、
前記複合材料は、ＳｉＳｉＣＴｉであり、
前記金属材料は、モリブデンであり、
前記絶縁材料は、アルミナである、
請求項１～３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】

前記第１締結具は、チタン製である、
請求項５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、静電チャックアセンブリが知られている。例えば、特許文献１には、上部パックプレートと下部パックプレートとが結合されたパックと、下部パックプレートの下面に設けられた冷却プレートと、下部パックプレートと冷却プレートとを締結する締結具とを備えた静電チャックアセンブリが記載されている。静電チャックアセンブリは、取付プレートの上に取り付けられている。上部パックプレートとしては、セラミックプレートが例示され、下部パックプレートとしては、導電性金属マトリクス複合材料（ＭＭＣ）のプレートつまりコンポジットプレートが例示され、冷却プレートとしては、金属プレートが例示されている。また、下部パックプレート用のＭＭＣ材料は、動作温度範囲にわたって、上部パックプレートの熱膨張係数（ＣＴＥ）と実質的に一致するように選択されることが記載されている。更に、冷却プレートのＣＴＥをパックのＣＴＥと一致させることも記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０２２－１１９８２０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では、上部パックプレートが常温から高温（例えば、１８０～２２０℃）になったとき、上部パックプレートと下部パックプレートとの積層体であるパックは中央が凸になるように変形するのに対し、取付プレートに取り付けられている冷却プレートは中央が凹むことがあった。その場合、下部パックプレートが締結具によって下方に引っ張られて下部パックプレートが破損するおそれがあった。

【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、コンポジットプレートが破損するのを防止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、
セラミック材料で形成され、上面にウエハ載置部を有するセラミックプレートと、
複合材料で形成され、前記セラミックプレートの下面に接合されたコンポジットプレートと、
金属材料で形成され、前記コンポジットプレートの下面に設けられ、冷媒流路を備えた冷却プレートと、
前記コンポジットプレートと前記冷却プレートとを締結する第１締結具と、
絶縁材料で形成され、前記冷却プレートの下面を支持する支持プレートと、
前記冷却プレートと前記支持プレートとを締結する第２締結具と、
を備え、
前記セラミックプレートが常温から高温になったとき、前記セラミックプレートと前記コンポジットプレートとの積層体は中央が凸になるように変形し、前記第１締結具を介して締結された前記冷却プレートと前記支持プレートとの積層体も中央が凸になるように変形する、
ものである。

【0007】

この半導体製造装置用部材では、セラミックプレートが常温から高温になったとき、セラミックプレートとコンポジットプレートとの積層体は中央が凸になるように（つまり中央が盛り上がるように）変形する。また、第１締結具を介して締結された冷却プレートと支持プレートとの積層体も中央が凸になるように変形する。そのため、コンポジットプレートが締結具によって下方に引っ張られるのを抑制することができ、コンポジットプレートが破損するのを防止することができる。

【0008】

なお、本明細書では、上下、左右、前後などを用いて本発明を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。そのため、半導体製造装置用部材の向きを変えた場合には上下が左右になったり左右が上下になったりすることがあるが、そうした場合も本発明の技術的範囲に含まれる。

【0009】

［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、前記コンポジットプレートの熱膨張係数（ＣＴＥ）は、前記セラミックプレートのＣＴＥと実質同じであってもよく、前記冷却プレートのＣＴＥは、前記支持プレートのＣＴＥより小さくてもよい。こうすれば、セラミックプレートが常温から高温になったとき、セラミックプレートとコンポジットプレートとの積層体は中央が凸になるように変形し、第１締結具を介して締結された冷却プレートと支持プレートとの積層体も中央が凸になるように変形する。なお、本明細書では、ＣＴＥは２０～２００℃の値とする。

【0010】

［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、前記コンポジットプレートのＣＴＥと前記セラミックプレートのＣＴＥとの差の絶対値は、１×１０^-6／Ｋ以下であってもよく、前記冷却プレートのＣＴＥは、前記支持プレートのＣＴＥに比べて１×１０^-6／Ｋ以上３×１０^-6／Ｋ以下の範囲で小さくてもよい。

【0011】

［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、前記第２締結具は、径の異なる２以上の同心円のそれぞれに沿って複数設けられていてもよい。この場合、冷却プレートの下面が支持プレートに強く拘束されるため、支持プレート及び冷却プレートの一方の変形が他方に大きな影響を与える。

【0012】

［５］上述した半導体製造装置用部材（前記［１］～［４］のいずれかに記載の半導体製造装置用部材）において、前記セラミック材料は、アルミナであってもよく、前記複合材料は、ＳｉＳｉＣＴｉであってもよく、前記金属材料は、モリブデンであってもよく、前記絶縁材料は、アルミナであってもよい。このような材料の組合せを選択すれば、本発明の効果を得やすくなる。

【0013】

［６］上述した半導体製造装置用部材（前記［１］～［５］のいずれかに記載の半導体製造装置用部材）において、前記第１締結具は、チタン製であってもよい。こうすれば、コンポジットプレートのうち第１締結具で締結されている箇所に発生する応力をより小さくすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】半導体製造装置用部材１０の縦断面図。

【図2】半導体製造装置用部材１０の平面図。

【図3】半導体製造装置用部材１０の底面図。

【図4】セラミックプレート２０が常温から高温になったときの半導体製造装置用部材１０の様子を示す模式図。

【図5】セラミックプレート２０が常温から高温になったときの半導体製造装置用部材１１０の様子を示す模式図。

【発明を実施するための形態】

【0015】

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（セラミックプレート２０の中心軸を含む面で半導体製造装置用部材１０を切断したときの断面図）、図２は半導体製造装置用部材１０の平面図、図３は半導体製造装置用部材１０の底面図である。

【0016】

半導体製造装置用部材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る。半導体製造装置用部材１０は、セラミックプレート２０と、コンポジットプレート３０と、冷却プレート５０と、第１締結具６０と、支持プレート７０と、第２締結具８０とを備えている。

【0017】

セラミックプレート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た円板部材であり、上面にウエハ載置部２２を有する。ウエハ載置部２２には、ウエハＷが載置される。ウエハ載置部２２には、図２に示すように、外縁に沿ってシールバンド２２ａが形成され、シールバンド２２ａに囲まれた領域の全面に複数の円形小突起２２ｂが形成されている。シールバンド２２ａ及び円形小突起２２ｂは同じ高さであり、その高さは例えば数μｍ～数１０μｍである。なお、ウエハ載置部２２のうちシールバンド２２ａや円形小突起２２ｂの設けられていない部分を、基準面２２ｃと称する。

【0018】

静電電極２３は、セラミックプレート２０の上面のほぼ全体に対応する領域に埋設された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。静電電極２３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部２２（具体的にはシールバンド２２ａの上面及び円形小突起２２ｂ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のウエハ載置部２２への吸着固定が解除される。ヒータ電極２４は、セラミックプレート２０の上面のほぼ全体に対応する領域に、一端から他端まで一筆書きの要領で形成されたヒータ線（抵抗発熱体）である。ヒータ電極２４のヒータ線に電流を流すとヒータ線が発熱してウエハＷが加熱される。静電電極２３やヒータ電極２４を形成する材料としては、例えば、タングステン、モリブデン、炭化タングステン、炭化モリブデン及びそれらとセラミック粉末との混合物などが挙げられる。

【0019】

コンポジットプレート３０は、金属とセラミックとの複合材料で形成された円板部材であり、セラミックプレート２０の下面に金属接合層４０を介して接合されている。コンポジットプレート３０のＣＴＥは、セラミックプレート２０のＣＴＥと実質同じである。例えば、両者のＣＴＥの差の絶対値は１×１０^-6／Ｋ以下が好ましく、０．５×１０^-6／Ｋ以下がより好ましい。金属とセラミックとの複合材料としては、金属マトリックス複合材料（ＭＭＣ）やセラミックマトリックス複合材料（ＣＭＣ）などが挙げられる。こうした複合材料の具体例としては、Ｓｉ，ＳｉＣ及びＴｉを含む材料、ＳｉＣ多孔質体にＡｌ及び／又はＳｉを含浸させた材料、Ａｌ₂Ｏ₃とＴｉＣとの複合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。

【0020】

コンポジットプレート３０に用いる複合材料としては、ＣＴＥがセラミックプレート２０のＣＴＥに近いものが好ましい。セラミックプレート２０がアルミナ製の場合、コンポジットプレート３０はＳｉＳｉＣＴｉ製であることが好ましい。ＳｉＳｉＣＴｉのＣＴＥは、アルミナのＣＴＥと概ね同じにすることができるからである。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。

【0021】

金属接合層４０は、セラミックプレート２０の下面とコンポジットプレート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。

【0022】

セラミックプレート２０とコンポジットプレート３０とを金属接合層４０を介して接合した積層体を、第１積層体Ｌ１と称する。

【0023】

冷却プレート５０は、金属材料で形成された円板部材であり、コンポジットプレート３０の下面に放熱シート１２を介して取り付けられている。冷却プレート５０は、冷媒が循環可能な冷媒流路５２を備えている。冷媒流路５２は、図２に示すように、平面視で一端（入口）から他端（出口）まで一筆書きの要領でセラミックプレート２０の全面にわたるように設けられている。冷媒流路５２は、本実施形態では平面視で渦巻き状に形成されている。冷媒は、図示しない冷媒循環装置から冷媒流路５２の一端（入口）に供給され、冷媒流路５２を通過したあと冷媒流路５２の他端（出口）から排出されて冷媒循環装置に戻る。冷媒循環装置は冷媒を所望の温度に調節することができる。冷媒は、液体が好ましく、電気絶縁性であることが好ましい。電気絶縁性の液体としては、例えばフッ素系不活性液体などが挙げられる。

【0024】

放熱シート１２は、コンポジットプレート３０と冷却プレート５０との間に挟まれて上下方向に圧縮されている。放熱シート１２は、具体的には、カーボン及び樹脂を含むシートであることが好ましい。カーボンとしては、グラファイトやカーボンファイバー、カーボンナノチューブなどが挙げられ、樹脂としては、シリコーン樹脂などが挙げられる。カーボンがグラファイトの場合、グラファイトを構成するグラフェンの面方向が上下方向に沿うように配置するのが好ましく、カーボンファイバーやカーボンナノチューブの場合、軸方向が上下方向に沿うように配置するのが好ましい。放熱シート１２の材料としては、例えばサーマル・インタフェース・マテリアル（ＴＩＭ）を用いることができる。放熱シート１２の具体例としては、ＥＸ２００００Ｃ９シリーズやＥＸ２００００Ｃ４Ｓシリーズ（いずれもデクセリアルズ社製）、ＧｒａｐｈｉｔｅＰＡＤやＧｒａｐｈｉｔｅＴＩＭ（登録商標）（いずれもパナソニック社製）などが挙げられる。なお、放熱シート１２の外周にシールリング（Ｏリング）を配置してもよい。

【0025】

第１締結具６０は、雄ネジ６２と雌ネジ６４で構成されている。雄ネジ６２は、ネジ足部６２ａと、ネジ足部６２ａよりも径の大きなネジ頭部６２ｂとを有する。ネジ足部６２ａは、冷却プレート５０の下面から冷却プレート５０を上下方向に貫通する貫通穴５４及び放熱シート１２の丸穴１４を通ってコンポジットプレート３０の下面に設けられた雌ネジ６４に螺合されている。雌ネジ６４は、コンポジットプレート３０に直接設けられていてもよいし、コンポジットプレート３０に嵌め込んだネジ付きインサートであってもよい。ネジ頭部６２ｂは、冷却プレート５０の下面に設けられた凹部５４ａに収納されている。凹部５４ａは、貫通穴５４のうち冷却プレート５０の下面に開口する大径の開口部である。貫通穴５４は、冷却プレート５０の冷媒流路５２を避けるように設けられている。第１締結具６０は、互いに径の異なる２以上の同心円のそれぞれに沿って複数設けられている。ここでは、図３に示すように、第１締結具６０は、冷却プレート５０と同心円で互いに径の異なる２つの円のうち、大円Ｃ１に沿って等間隔に複数（８個とか１２個）設けられると共に、小円Ｃ２に沿って等間隔に複数（６個とか８個）設けられている。雄ネジ６２は、ステンレス鋼やチタンなどの金属で形成されていてもよく、チタンで形成されていることが好ましい。

【0026】

支持プレート７０は、絶縁材料で形成された円環部材であり、冷却プレート５０の下面を支持する。支持プレート７０は、半導体プロセス用のチャンバを構成する部材である。支持プレート７０の中央の円形穴７２は、静電電極２３やヒータ電極２４に給電する部材等を挿通するのに用いられる。絶縁材料としては、例えばアルミナ、窒化アルミニウムなどのセラミック材料を用いることができる。

【0027】

冷却プレート５０のＣＴＥは、支持プレート７０のＣＴＥよりも小さい。冷却プレート５０のＣＴＥは、支持プレート７０のＣＴＥよりも１×１０^-6／Ｋ以上３×１０^-6／Ｋ以下小さいことが好ましい。例えば、支持プレート７０がアルミナ製の場合、冷却プレート５０はモリブデン製であることが好ましい。また、冷却プレート５０のＣＴＥは、セラミックプレート２０やコンポジットプレート３０のＣＴＥと近いこと（たとえばＣＴＥ差が３×１０^-6／Ｋ以下であること）が好ましい。

【0028】

第２締結具８０は、雄ネジ８２と雌ネジ８４で構成されている。雄ネジ８２は、ネジ足部８２ａと、ネジ足部８２ａよりも径の大きなネジ頭部８２ｂとを有する。ネジ足部８２ａは、支持プレート７０の下面から支持プレート７０を上下方向に貫通する貫通穴７４を通って冷却プレート５０の下面に設けられた雌ネジ８４に螺合されている。雌ネジ８４は、冷却プレート５０に直接設けられていてもよいし、冷却プレート５０に嵌め込んだネジ付きインサートであってもよい。ネジ頭部８２ｂは、支持プレート７０の下面（貫通穴７４の開口縁）に接している。第２締結具８０は、互いに径の異なる２以上の同心円のそれぞれに沿って複数設けられている。ここでは、図３に示すように、第２締結具８０は、支持プレート７０と同心円で互いに径の異なる２つの円のうち、大円Ｃ３に沿って等間隔に複数（８個とか１２個）設けられると共に、小円Ｃ４に沿って等間隔に複数（６個とか８個）設けられている。雄ネジ８２は、ステンレス鋼やチタンなどの金属で形成することができる。

【0029】

冷却プレート５０と支持プレート７０とを第２締結具８０を介して締結した積層体を、第２積層体Ｌ２と称する。

【0030】

各部材の材料の組合せとしては、セラミックプレート２０の材料をアルミナ（ＣＴＥは６～７×１０^-6／Ｋ）、コンポジットプレート３０の材料をＳｉＳｉＣＴｉ（ＣＴＥは７×１０^-6／Ｋ）、冷却プレート５０の材料をモリブデン（ＣＴＥは５×１０^-6／Ｋ）、支持プレート７０の材料をアルミナ（ＣＴＥは６～７×１０^-6／Ｋ）、第１締結具６０の材料をチタン（ＣＴＥは８．８×１０^-6／Ｋ）とするのが好ましい。

【0031】

次に、半導体製造装置用部材１０の使用例について説明する。半導体製造装置用部材１０は、半導体プロセス用のチャンバ（図示せず）の内部に配置される。支持プレート７０は、チャンバを構成する部材である。ウエハ載置部２２には、ウエハＷが載置される。この状態で、静電電極２３に直流電圧を印加してウエハＷをウエハ載置部２２に吸着させる。それと共に、ヒータ電極２４に電流を流してウエハＷを所定温度（例えば１００℃）まで昇温する。そして、チャンバ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、チャンバの天井部に設けられたシャワーヘッド（図示せず）からプロセスガスを供給しながら、冷却プレート５０にＲＦ電圧を印加する。すると、ウエハＷとシャワーヘッド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。ウエハＷにはプラズマからの入熱があるため、冷媒流路５２に低温（例えば－３０℃）の冷媒を流しつつ、必要に応じてヒータ電極２４への電力を調整して、ウエハＷの温度が所定温度になるように制御する。

【0032】

半導体製造装置用部材１０は、常温（室温）で第１積層体Ｌ１と第２積層体Ｌ２とを第１締結具６０を介して締結した後、常温で冷却プレート５０と支持プレート７０とを第２締結具８０を介して締結することにより、完成させたものである。そのため、常温では、第１積層体Ｌ１も第２積層体Ｌ２もフラットになっている。

【0033】

ウエハ載置部２２に載置されたウエハＷ及びセラミックプレート２０が常温から所定温度（例えば１００℃）に昇温されると共に、冷媒流路５２に低温（例えば－３０℃）の冷媒が流されると、第１積層体Ｌ１のうちセラミックプレート２０は高温になり、コンポジットプレート３０は低温になる。セラミックプレート２０のＣＴＥとコンポジットプレート３０のＣＴＥは実質同じであるが、両者は温度が異なるため、セラミックプレート２０の方がコンポジットプレート３０に比べて大きく膨張する。その結果、第１積層体Ｌ１は中央が凸になるように変形する。一方、第２積層体Ｌ２は全体に低温になる。冷却プレート５０のＣＴＥは支持プレート７０のＣＴＥよりも小さいため、支持プレート７０の方が冷却プレート５０に比べて大きく収縮する。その結果、第２積層体Ｌ２も中央が凸になるように変形する。このときの様子を図４に示す。ウエハＷを所定温度から降温するときも、第１積層体Ｌ１及び第２積層体Ｌ２はいずれも中央が凸になるように変形する。このように第１積層体Ｌ１及び第２積層体Ｌ２はいずれも中央が凸になるように変形するため、第１締結具６０の雄ネジ６２がコンポジットプレート３０の雌ネジ６４を下方に強く引っ張ることはない。

【0034】

図５に示す半導体製造装置用部材１１０は、冷却プレート５０の代わりに、ＣＴＥが支持プレート７０のＣＴＥよりも大きい冷却プレート１５０を用いた例（例えば支持プレート７０がアルミナ製で冷却プレート１５０がアルミニウム合金（Ａ６０６１）製）である。この例では、ウエハ載置部２２に載置されたウエハＷ及びセラミックプレート２０が常温から所定温度に昇温されると共に、冷媒流路５２に低温の冷媒が流されると、第１積層体Ｌ１は中央が凸になるように変形する。一方、第２積層体Ｌ３（第２締結具８０を介して締結された冷却プレート１５０と支持プレート７０との積層体）は全体に低温になる。このとき、冷却プレート５０のＣＴＥは支持プレート７０のＣＴＥよりも大きいため、冷却プレート１５０の方が支持プレート７０に比べて大きく収縮する。その結果、第２積層体Ｌ３は中央が凹むように変形する。このときの様子を図５に示す。この場合、第１締結具６０の雄ネジ６２がコンポジットプレート３０の雌ネジ６４を下方に強く引っ張ることになる。そのため、コンポジットプレート３０は破損するおそれがある。

【0035】

また、冷却プレート５０のＣＴＥが支持プレート７０のＣＴＥと等しい場合、第１積層体Ｌ１は中央が凸になるように変形するのに対して、第２積層体Ｌ２はフラットになる。この場合も、第１締結具６０の雄ネジ６２がコンポジットプレート３０の雌ネジ６４を下方に強く引っ張ることになり、コンポジットプレート３０は破損するおそれがある。

【0036】

以上説明した半導体製造装置用部材１０では、セラミックプレート２０が常温から高温（例えば、１８０～２２０℃）になったとき、セラミックプレート２０とコンポジットプレート３０との積層体（第１積層体Ｌ１）は中央が凸になるように変形する。また、第１締結具６０を介して締結された冷却プレート５０と支持プレート７０との積層体（第２積層体Ｌ２）も中央が凸になるように変形する。そのため、コンポジットプレート３０が第１締結具６０によって下方に引っ張られるのを抑制することができ、コンポジットプレート３０が破損するのを防止することができる。

【0037】

また、コンポジットプレート３０のＣＴＥは、セラミックプレート２０のＣＴＥと実質同じであり、冷却プレート５０のＣＴＥは、支持プレート７０のＣＴＥよりも小さい。そのため、セラミックプレート２０が常温から高温になったとき、第１積層体Ｌ１及び第２積層体Ｌ２はいずれも中央が凸になるように変形する。

【0038】

更に、第２締結具８０は、互いに径の異なる２以上の同心円のそれぞれに沿って複数設けられている。これにより、冷却プレート５０の下面が支持プレート７０に強く拘束されるため、支持プレート７０及び冷却プレート５０の一方の変形が他方に大きな影響を与える。

【0039】

更にまた、セラミックプレート２０の材料をアルミナ、コンポジットプレート３０の材料をＳｉＳｉＣＴｉ、冷却プレート５０の材料をモリブデン、支持プレート７０の材料をアルミナとするのが好ましい。こうすれば、本発明の効果を得やすくなる。また、第１締結具６０の材料をチタンとするのが好ましい。こうすれば、コンポジットプレート３０の雌ネジ６４に発生する応力をより小さくすることができる。

【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】

上述した実施形態では、支持プレート７０として円環部材を例示したが、特にこれに限定されない。例えば、支持プレート７０として中央に穴を有さない円形部材を用いてもよい。

【0042】

上述した実施形態では、セラミックプレート２０に静電電極２３及びヒータ電極２４を埋設したが、特にこれに限定されない。例えば、セラミックプレート２０に静電電極２３、ヒータ電極２４及びプラズマ発生用のＲＦ電極の１つ以上を埋設してもよい。

【0043】

上述した実施形態において、半導体製造装置用部材１０に、冷却プレート５０の下面からウエハ載置部２２に載置されたウエハＷの下面にガス（例えばＨｅなどの熱伝導ガス）を供給するガス通路を設けてもよい。また、ウエハ載置部２２に載置されたウエハＷを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、冷却プレート５０の下面からウエハ載置部２２まで貫通するように設けてもよい。

【0044】

上述した実施形態において、セラミックプレート２０は、中央に円形のウエハ載置部２２を有し、ウエハ載置部２２の外周に円環状のフォーカスリング載置部を有するようにしてもよい。フォーカスリング載置部に載置されるフォーカスリングは、ウエハＷの外周縁までプラズマを安定に発生させる役割やセラミックプレート２０を保護する役割を有する。

【0045】

上述した実施形態では、冷媒流路５２を平面視で渦巻き状に形成したが、特にこれに限定されない。例えば、冷媒流路５２を平面視でジグザグ状に形成してもよい。

【0046】

上述した実施形態では、セラミックプレート２０とコンポジットプレート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。

【0047】

上述した実施形態では、コンポジットプレート３０と冷却プレート５０との間に放熱シート１２を介在させたが、放熱シート１２の代わりに外径がこれらのプレート３０，５０と同等のシールリング（Ｏリング）を介在させてもよい。

【産業上の利用可能性】

【0048】

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】

【0049】

１０ 半導体製造装置用部材、１２ 放熱シート、１４ 丸穴、２０ セラミックプレート、２２ ウエハ載置部、２２ａ シールバンド、２２ｂ 円形小突起、２２ｃ 基準面、２３ 静電電極、２４ ヒータ電極、３０ コンポジットプレート、４０ 金属接合層、５０ 冷却プレート、５２ 冷媒流路、５４ 貫通穴、５４ａ 凹部、６０ 第１締結具、６２ 雄ネジ、６２ａ ネジ足部、６２ｂ ネジ頭部、６４ 雌ネジ、７０ 支持プレート、７２ 円形穴、７４ 貫通穴、８０ 第２締結具、８２ 雄ネジ、８２ａ ネジ足部、８２ｂ ネジ頭部、８４ 雌ねじ、１１０ 半導体製造装置用部材、１５０ 冷却プレート、Ｃ１，Ｃ３ 大円、Ｃ２，Ｃ４ 小円、Ｌ１ 第１積層体、Ｌ２，Ｌ３ 第２積層体、Ｗ ウエハ。

【要約】

半導体製造装置用部材１０は、セラミックプレート２０と、セラミックプレート２０の下面に接合されたコンポジットプレート３０と、コンポジットプレート３０の下面に設けられた冷却プレート５０と、コンポジットプレート３０と冷却プレート５０とを締結する第１締結具６０と、冷却プレート５０の下面を支持する支持プレート７０と、冷却プレート５０と支持プレート７０とを締結する第２締結具８０とを備える。半導体製造装置用部材１０は、セラミックプレート２０が常温から高温になったとき、セラミックプレート２０とコンポジットプレートとの積層体（第１積層体Ｌ１）は中央が凸になるように変形し、第１締結具６０を介して締結された冷却プレート５０と支持プレート７０との積層体（第２積層体Ｌ２）も中央が凸になるように変形する。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】