特許 7526349 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】2024-07-23

(45)【発行日】2024-07-31

(54)【発明の名称】ウエハ載置台

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/683 20060101AFI20240724BHJP

   H01L 21/3065 20060101ALI20240724BHJP

【ＦＩ】

H01L21/68 R

H01L21/302 101G

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2023505382

(86)(22)【出願日】2022-09-15

(86)【国際出願番号】 JP2022034525

(87)【国際公開番号】W WO2023063016

(87)【国際公開日】2023-04-20

【審査請求日】2023-01-25

(31)【優先権主張番号】P 2021167335

(32)【優先日】2021-10-12

(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】久野 達也

(72)【発明者】

【氏名】井上 靖也

(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２００６－１５６６９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－０６４０５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０９－０８２６８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００９／０００２９１３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１４／１４１９７４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１８－１０７３１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－０６０１０１（ＪＰ，Ａ）

(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】

上面にウエハ載置面を有し、電極を内蔵するセラミック基材と、
内部に冷媒流路が形成された金属含有材料の冷却基材と、
前記セラミック基材の下面と前記冷却基材の上面とを接合する第１金属接合層と、
前記セラミック基材を上下方向に貫通するセラミック基材内ガス通路と、
前記第１金属接合層を上下方向に貫通して前記セラミック基材内ガス通路に連通する第１金属接合層内ガス穴と、
前記冷却基材の下面に設けられたガス導入口から前記第１金属接合層内ガス穴を介して前記セラミック基材内ガス通路に連通する冷却基材内ガス通路と、
前記セラミック基材内ガス通路、前記第１金属接合層内ガス穴及び前記冷却基材内ガス通路によって構成された、熱伝導ガスが供給されるガス供給路と、
を備えたウエハ載置台であって、
前記ガス供給路は、前記第１金属接合層内ガス穴の周壁及び前記冷却基材内ガス通路の周壁のうち前記ウエハ載置面を上から見たときに視野に入る部分と視野に入らない部分とを有し、前記視野に入る部分は絶縁膜で覆われているが、前記視野に入らない部分は絶縁膜で覆われておらず、
４０～４００℃における、前記セラミック基材を構成するセラミック材料の線熱膨張係数をＸ１［／Ｋ］とし、前記冷却基材を構成する材料の線熱膨張係数をＸ２［／Ｋ］としたとき、Ｘ１とＸ２との差の絶対値は、１．５×１０^-6／Ｋ以下である、ウエハ載置台。

【請求項2】

４０～４００℃における、前記絶縁膜を構成する材料の線熱膨張係数をＸ３［／Ｋ］としたとき、Ｘ１とＸ２との差、Ｘ２とＸ３との差及びＸ３とＸ１との差の各絶対値は、１．５×１０^-6／Ｋ以下である、
請求項１に記載のウエハ載置台。

【請求項3】

前記セラミック基材内ガス通路は、複数設けられ、
前記第１金属接合層内ガス穴は、複数の前記セラミック基材内ガス通路のそれぞれに対応して設けられ、
前記冷却基材内ガス通路は、前記ガス導入口から前記冷却基材のうち前記冷媒流路よりも上側の所定位置まで延びたあと前記所定位置で複数の分配部に分かれ、前記分配部のそれぞれが前記第１金属接合層内ガス穴を介して前記セラミック基材内ガス通路に連通する、
請求項１又は２に記載のウエハ載置台。

【請求項4】

前記冷却基材は、複数の層状部材を第２金属接合層を介して接合したものであり、
前記第２金属接合層は、前記冷却基材内ガス通路が貫通する第２金属接合層内ガス穴を有し、
前記第２金属接合層内ガス穴の周壁は、前記絶縁膜で覆われている、
請求項１又は２に記載のウエハ載置台。

【請求項5】

前記第１金属接合層は、厚さが１ｍｍ以下である、
請求項１又は２に記載のウエハ載置台。

【請求項6】

前記金属含有材料は、金属マトリックス複合材料である、
請求項１又は２に記載のウエハ載置台。

【請求項7】

前記視野に入る部分は前記セラミック基材内ガス通路の開口から上下方向に延びる直線部分であり、前記視野に入らない部分は前記冷却基材の内部で横方向に延びる部分である、請求項１又は２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、静電電極を埋設したアルミナなどのセラミック基材と、アルミニウムなどの金属からなる冷却基材とを、樹脂層を介して接合したウエハ載置台が知られている（例えば特許文献１参照）。こうしたウエハ載置台によれば、樹脂層によってセラミック基材と冷却基材との熱膨張差の影響を緩和することができる。樹脂層の代わりに金属接合層を用いてセラミック基材と冷媒流路を備えた冷却機材とを接合したウエハ載置台も知られている（例えば特許文献２，３）。金属接合層は、樹脂層に比べて熱伝導率が高いため、ハイパワープラズマでウエハを処理する場合に要求される抜熱能力を実現することができる。その一方、金属接合層は、樹脂層に比べてヤング率が大きく応力緩和性が低いため、セラミック基材と冷却基材との熱膨張差の影響を緩和することがほとんどできない。そのため、特許文献２，３では、冷却基材の材料として、セラミック基材と熱膨張係数差の小さい金属マトリックス複合材料（ＭＭＣ）を用いている。こうしたウエハ載置台では、ウエハ載置面に設けられた複数の小突起に支持されたウエハからの抜熱を高めるために、ウエハ載置台の下面からウエハ載置面に至るガス供給路を介して、ウエハの裏面に熱伝導ガスを供給することがある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開平４－２８７３４４号公報

【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、ガス供給路の周壁に金属接合層や冷却基材が露出していると、その露出部分で金属を含むパーティクルが発生してウエハを汚染したり、プラズマを発生させたときにその露出部分で放電が起きたりするおそれがあった。そのため、ガス供給路の耐食性を向上させることが望まれていた。また、ガス供給路の耐食性を長期にわたって維持することも望まれていた。

【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、セラミック基材と冷却基材とを金属接合層で接合したウエハ載置台において、ウエハ載置面にガスを供給するガス供給路内の耐食性を向上させると共にその耐食性を長期にわたって維持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］本発明のウエハ載置台は、
上面にウエハ載置面を有し、電極を内蔵するセラミック基材と、
内部に冷媒流路が形成された金属含有材料の冷却基材と、
前記セラミック基材と下面と前記冷却基材の上面とを接合する第１金属接合層と、
前記セラミック基材を上下方向に貫通するセラミック基材内ガス通路と、
前記第１金属接合層を上下方向に貫通して前記セラミック基材内ガス通路に連通する第１金属接合層内ガス穴と、
前記冷却基材の下面に設けられたガス導入口から前記第１金属接合層内ガス穴を介して前記セラミック基材内ガス通路に連通する冷却基材内ガス通路と、
前記セラミック基材内ガス通路、前記第１金属接合層内ガス穴及び前記冷却基材内ガス通路によって構成されたガス供給路と、
を備えたウエハ載置台であって、
前記ガス供給路において、少なくとも、前記第１金属接合層内ガス穴の周壁及び前記冷却基材内ガス通路の周壁のうち前記ウエハ載置面を上から見たときに視野に入る部分は、絶縁膜で覆われており、
４０～４００℃における、前記セラミック基材を構成するセラミック材料の線熱膨張係数をＸ１［／Ｋ］とし、前記金属含有材料の線熱膨張係数をＸ２［／Ｋ］としたとき、Ｘ１とＸ２との差の絶対値は、１．５×１０^-6／Ｋ以下である、
ものである。

【0007】

本発明のウエハ載置台では、ガス供給路において、少なくとも、第１金属接合層内ガス穴の周壁及び冷却基材内ガス通路の周壁のウエハ載置面を上から見たときに視野に入る部分は、絶縁膜で覆われている。そのため、こうした部分から金属を含むパーティクルが発生するのを防止したり、ウエハ載置面の上方でプラズマを発生させたときにこれらの部分で放電が起きるのを防止したりすることができる。その結果、ガス供給路の耐食性が向上する。また、４０～４００℃における、セラミック基材を構成するセラミック材料の線熱膨張係数をＸ１［／Ｋ］とし、金属含有材料の線熱膨張係数をＸ２［／Ｋ］としたとき、Ｘ１とＸ２との差の絶対値は、１．５×１０^-6／Ｋ以下である。そのため、ウエハ載置台の製造時や使用時に、セラミック基材と冷却基材との熱膨張差によって第１金属接合層が変形しにくくなるため、絶縁膜が割れたり剥がれたりするのを防止することができる。したがって、絶縁膜の耐食性を長期間にわたって維持することができる。なお、本明細書では、４０℃と４００℃の長さを測定して求めた線熱膨張係数を、４０～４００℃における線熱膨張係数と称する。

【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、ウエハ載置台が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］上述したウエハ載置台（前記［１］に記載のウエハ載置台）において、前記絶縁膜を構成する材料の線熱膨張係数をＸ３［／Ｋ］としたとき、Ｘ１とＸ２との差、Ｘ２とＸ３との差及びＸ３とＸ１との差の各絶対値は、１．５×１０^-6／Ｋ以下であってもよい。こうすれば、絶縁膜の耐食性をより長期間にわたって維持することができる。

【0010】

［３］上述したウエハ載置台（前記［１］又は［２］に記載のウエハ載置台）において、前記セラミック基材内ガス通路は、複数設けられていてもよく、前記第１金属接合層内ガス穴は、複数の前記セラミック基材内ガス通路のそれぞれに対応して設けられていてもよく、前記冷却基材内ガス通路は、前記ガス導入口から前記冷却基材のうち前記冷媒流路よりも上側の所定位置まで延びたあと前記所定位置で複数の分配部に分かれ、前記分配部のそれぞれが前記第１金属接合層内ガス穴を介して前記セラミック基材内ガス通路に連通していてもよい。こうすれば、１つのガス導入口に対して複数のセラミック基材内ガス通路へガスを分配することができる。また、冷却基材内ガス通路は、冷却基材のうち冷媒流路よりも上側の所定位置で複数の分配部に分かれているため、冷媒流路同士の間を仕切る壁部と１箇所で交差する。そのため、冷却基材内ガス通路が壁部と複数箇所で交差する場合に比べて、冷媒流路の設計の自由度が高くなり、均熱性を向上させやすくなる。

【0011】

［４］上述したウエハ載置台（前記［１］～［３］のいずれかに記載のウエハ載置台）において、前記ガス供給路の周壁全体は、前記絶縁膜で覆われていてもよい。こうすれば、ガス供給路の周壁のうちウエハ載置面を上から見たときに視野に入る部分だけでなくそれ以外の部分も絶縁膜で覆われているため、耐食性がより向上する。

【0012】

［５］上述したウエハ載置台（前記［１］～［４］のいずれかに記載のウエハ載置台）において、前記冷却基材は、複数の層状部材を第２金属接合層を介して接合したものであってもよく、前記第２金属接合層は、前記冷却基材内ガス通路が貫通する第２金属接合層内ガス穴を有していてもよく、前記第２金属接合層内ガス穴の周壁は、前記絶縁膜で覆われていてもよい。こうすれば、冷却基材が複数の層状部材を第２金属接合を介して接合したものである場合において、第２金属接合層内ガス穴も絶縁膜で覆われているため、耐食性がより向上する。

【0013】

［６］上述したウエハ載置台（前記［１］～［５］のいずれかに記載のウエハ載置台）において、前記第１金属接合層は、厚さが１ｍｍ以下であってもよい。こうすれば、第１金属接合層の変形がセラミック基材と冷却基材とによって抑制され易いため絶縁膜の耐食性をより十分期間にわたって維持することができる。

【0014】

［７］上述したウエハ載置台（前記［１］～［６］のいずれかに記載のウエハ載置台）において、前記金属含有材料は金属マトリックス複合材料であってもよい。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】ウエハ載置台１０の平面図。

【図2】図１のＡ－Ａ断面図。

【図3】図２のＢ部分の拡大図。

【図4】図２のＣ部分の拡大図。

【図5】図２のＤ部分の拡大図。

【図6】ウエハ載置台１０の製造工程図。

【図7】ウエハ載置台１０の製造工程図。

【発明を実施するための形態】

【0016】

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の平面図、図２は図１のＡ－Ａ断面図、図３は図２のＢ部分の拡大図、図４は図２のＣ部分の拡大図、図５は図２のＤ部分の拡大図である。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。

【0017】

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の内部に設けられた設置板に固定されている。ウエハ載置台１０は、セラミック基材２０と、冷却基材３０と、第１金属接合層４１を備えている。

【0018】

セラミック基材２０は、円形のウエハ載置面２１ａを有する中央部２１の外周に、環状のフォーカスリング載置面２５ａを有する外周部２５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２１ａには、ウエハＷと当接可能な複数の小突起２２が設けられている。また、セラミック基材２０には、セラミック基材２０を上下方向に貫通して、小突起２２同士の間に開口する複数（本実施形態では１２）のセラミック基材内ガス通路２３（ガス供給路３８の一部）が形成されている。ウエハ載置面２１ａには、ウエハＷが載置され、ＦＲ載置面２５ａには、フォーカスリングが載置される。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２５ａは、ウエハ載置面２１ａに対して一段低くなっている。

【0019】

セラミック基材２０の中央部２１は、ウエハ載置面２１ａに近い側に、ウエハ吸着用電極２４を内蔵している。ウエハ吸着用電極２４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２４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２４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２４には、ウエハ吸着用直流電源５０が給電端子５２を介して接続されている。給電端子５２は、冷却基材３０及び第１金属接合層４１を上下方向に貫通する貫通穴に配置された絶縁管５３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２４に至るように設けられている。ウエハ吸着用直流電源５０とウエハ吸着用電極２４との間には、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）５１が設けられている。

【0020】

冷却基材３０は、内部に冷媒が循環可能な冷媒流路３４と、冷却基材内ガス通路３６とを備えている。冷媒流路３４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。冷却基材内ガス通路３６は、冷却基材３０の下面に設けられたガス導入口３５から第１金属接合層内ガス穴４１ａを介してセラミック基材内ガス通路２３に連通している。冷却基材内ガス通路３６は、流通部３６ａと分配部３６ｂとを備える。流通部３６ａは、ガス導入口３５から冷媒流路３４よりも上側の所定位置まで上下方向に延びた部分である。流通部３６ａは、冷媒流路３４同士の間を仕切る壁部３９と１箇所で交差している。それぞれの分配部３６ｂは、冷媒流路３４よりも上側の所定位置で流通部３６ａから複数に分かれている部分である。分配部３６ｂは、第１金属接合層４１に形成された第１金属接合層内ガス穴４１ａを介して、セラミック基材内ガス通路２３に連通している。

【0021】

冷却基材３０は、円板状の第１～第３層状部材３１～３３が第２金属接合層４２，４３を介して接合されたものである。第１～第３層状部材３１～３３は、金属含有材料（例えば、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））で作製されたものである。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ＡｌＳｉＣやＳｉＳｉＣＴｉなどが好ましい。なお、４０～４００℃における線熱膨張係数は、アルミナが７．２×１０^-6／Ｋであり、ＡｌＳｉＣ（ＳｉＣ７５％）が７．８×１０^-6／Ｋであり、ＳｉＳｉＣＴｉが７．３×１０^-6／Ｋであり、ＡｌＳｉＣ（ＳｉＣ８５％）が５．６×１０^-6／Ｋである。

【0022】

第２金属接合層４２は、図２に示すように、第１層状部材３１の上面と第２層状部材３２の下面とを接合する。また、第２金属接合層４３は、第２層状部材３２の上面と第３層状部材３３の下面とを接合する。第２金属接合層４２，４３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。第２金属接合層４２、４３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。第２金属接合層４２，４３には、冷却基材内ガス通路３６（流通部３６ａ）が貫通する第２金属接合層内ガス穴４２ａ，４３ａが形成されている。

【0023】

第１金属接合層４１は、セラミック基材２０の下面と冷却基材３０（第３層状部材３３）の上面とを接合する。第１金属接合層４１には、第１金属接合層４１を上下方向に貫通してセラミック基材内ガス通路２３に連通する第１金属接合層内ガス穴４１ａが形成されている。第１金属接合層内ガス穴４１ａは、それぞれのセラミック基材内ガス通路２３に対応して設けられている。第１金属接合層４１は、ＡｌやＡｌ－Ｍｇ系接合材やＡｌ－Ｓｉ－Ｍｇ系接合材により構成されている。第１金属接合層４１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。第１金属接合層４１は、例えばＴＣＢにより形成される。第１金属接合層４１は、厚さが１ｍｍ以下であることが好ましく、０．５ｍｍ以下であることがより好ましい。

【0024】

冷却基材３０は、給電端子６２を介してＲＦ電源６０に接続されている。ＲＦ電源６０と冷却基材３０との間には、ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）６１が設けられている。

【0025】

冷却基材３０の冷却基材内ガス通路３６には、ガスを供給可能なガス供給源７０が取付けられている。ガス供給源７０は、冷却基材内ガス通路３６（流通部３６ａ、第２金属接合層内ガス穴４２ａ，４３ａ及び分配部３６ｂ）、第１金属接合層内ガス穴４１ａ及びセラミック基材内ガス通路２３を介して、ウエハＷの裏面にＨｅなどの熱伝導ガスを供給する。

【0026】

セラミック基材内ガス通路２３、第１金属接合層内ガス穴４１ａ及び冷却基材内ガス通路３６によって構成され、ウエハＷの裏面までガスの供給をするための経路を、ガス供給路３８（図３参照）と称する。ガス供給路３８の周壁のうちウエハ載置面２１ａを上から見たときに視野に入る部分（少なくとも、第１金属接合層内ガス穴４１ａの周壁及び冷却基材内ガス通路３６の周壁のうちウエハ載置面２１ａを上から見たときに視野に入る部分）、すなわちセラミック基材内ガス通路２３の開口から上下方向に延びる直線部分（例えば図２に示すＢ部分及びＣ部分）は、図３，４に示すように、絶縁膜４４で覆われている。本実施形態では、更に、ガス供給路３８の周壁のうちウエハ載置面２１ａを上から見たときに視野に入らない部分、すなわち冷却基材３０の内部で横方向（水平方向）に延びる部分（例えば、図２のＤ部分）も、図５に示すように、絶縁膜４４で覆われている。すなわち、ガス供給路３８の周壁全体は、絶縁膜４４で覆われている。

【0027】

ここで、４０～４００℃における、セラミック基材２０を構成するセラミック材料の線熱膨張係数をＸ１［／Ｋ］とし、冷却基材３０（第１～第３層状部材３１～３３）に使用するＭＭＣの線熱膨張係数をＸ２［／Ｋ］とし、絶縁膜４４を構成する絶縁材料の線熱膨張係数をＸ３［／Ｋ］とする。このとき、Ｘ１とＸ２との差の絶対値、Ｘ２とＸ３との差の絶対値及びＸ３とＸ１との差の絶対値は、１．５×１０^-6／Ｋ以下であることが好ましく、１．０×１０^-6／Ｋ以下であることがより好ましく、０．５×１０^-6／Ｋ以下であることが更に好ましい。セラミック基材２０がアルミナ製の場合、第１～第３層状部材３１～３３は、ＳｉＳｉＣＴｉ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。また、その場合、絶縁膜４４を構成する絶縁材料は、アルミナであることが好ましい。

【0028】

セラミック基材２０の外周部２５の側面、第１金属接合層４１の外周、冷却基材３０の側面（第１～第３層状部材３１～３３及び第２金属接合層４２，４３の側面）及び冷却基材３０（第３層状部材３３）の上面のうち第１金属接合層４１で覆われていない部分は、絶縁膜４５で被覆されている。絶縁膜４５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。

【0029】

次に、ウエハ載置台１０の製造例を、図６及び図７を用いて説明する。図６及び図７はウエハ載置台１０の製造工程図である。なお、図６及び図７では図２と同じ断面を図示している。まず、セラミック基材２０の元となるセラミック焼結体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６Ａ）。セラミック焼結体１２０は、ウエハ吸着用電極２４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２４まで穴１５４ａを空けると共に、最終的にセラミック基材内ガス通路２３となる穴１２３を形成する（図６Ｂ）。そして、穴１５４ａに給電端子５２を挿入しウエハ吸着用電極２４と接合する（図６Ｃ）。

【0030】

これと並行して、ＭＭＣの第１～第３プレート１３１～１３３を作製する（図６Ｄ）。次に、第１プレート１３１に、最終的に冷却基材内ガス通路３６の流通部３６ａとなる穴１３６ａ及び給電端子５２を挿入するための穴１５４ｂを形成する。これにより、第１プレート１３１は第１層状部材３１となる（図６Ｅ）。次に、第２プレート１３２に、最終的に冷媒流路３４となる穴１３４、最終的に冷却基材内ガス通路３６の流通部３６ａとなる穴１３６ａ及び給電端子５２を挿入するための穴１５４ｃを形成する。これにより、第２プレート１３２は、第２層状部材３２となる（図６Ｅ）。そして、第３プレート１３３に、最終的に分配部３６ｂとなる穴１３６ｂ及び給電端子５２を挿入するための穴１５４ｄを形成する。これにより、第３プレート１３３は、第３層状部材３３となる（図６Ｅ）。

【0031】

ＳｉＳｉＣＴｉ製の第１～第３プレート１３１～１３３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。

【0032】

続いて、金属接合材１４１～１４３を用意する。金属接合材１４１は、セラミック焼結体１２０の下面と第３層状部材３３の上面とを接合するためのものである。金属接合材１４２は、第１層状部材３１の上面と第２層状部材３２の下面とを接合するためのものである。金属接合材１４３は、第２層状部材３２の上面と第３層状部材３３の下面とを接合するためのものである。金属接合材１４１には、穴１２３と穴１３６ｂとに連通する貫通穴１４１ａ（最終的に第１金属接合層内ガス穴４１ａとなる）や穴１５４ａと穴１５４ｄとに連通する貫通穴１４１ｂを設けておく。金属接合材１４２には、第１層状部材３１の穴１３６ａと第２層状部材３２の穴１３６ａとに連通する貫通穴１４２ａ（最終的には第２金属接合層内ガス穴４２ａとなる）や穴１５４ｂと穴１５４ｃとに連通する貫通穴１４２ｂを設けておく。金属接合材１４３には、穴１３６ａと穴１３６ｂとに連通する貫通穴１４３ａ（最終的には第２金属接合層内ガス穴４３ａとなる）や穴１５４ｃと穴１５４ｄとに連通する貫通穴１４３ｂを設けておく。

【0033】

続いて、図６Ｆに示すように、第１層状部材３１の上面と第２層状部材３２の下面との間に金属接合材１４２を配置し、第２層状部材３２の上面と第３層状部材３３の下面との間に金属接合材１４３を配置し、第３層状部材３３の上面とセラミック焼結体１２０の下面との間に金属接合材１４１を配置する。セラミック焼結体１２０の給電端子５２を第１～第３層状部材３１～３３の穴１５４ｂ～１５４ｄに挿入すると共に金属接合材１４２，１４３の貫通穴１４２ｂ，１４３ｂに挿入し、セラミック焼結体１２０を第３層状部材３３の上面に配置された金属接合材１４１の上にのせる。これにより、第１層状部材３１と、金属接合材１４２と、第２層状部材３２と、金属接合材１４３と、第３層状部材３３と、金属接合材１４１と、セラミック焼結体１２０とを下から順に積層した積層体２１０を得る。

【0034】

次に、この積層体２１０を加熱しながら加圧することにより（ＴＣＢ接合）、接合体１１０を得る（図７Ａ）。接合体１１０は、冷却基材３０の上面に、第１金属接合層４１を介して、セラミック焼結体１２０が接合されたものである。接合体１１０は、周壁に絶縁膜４４が形成される前のガス供給路３８を有する。冷却基材３０は、第１層状部材３１と第２層状部材３２と第３層状部材３３とが第２金属接合層４２，４３を介して接合されたものである。冷却基材３０は、内部に冷媒流路３４を有する。

【0035】

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。

【0036】

次に、ＣＶＤやゾルゲル法等により、ガス供給路３８の周壁全体を覆うように絶縁材料層を形成する。そして、接合体１１０を熱処理する。これにより、絶縁材料層は焼成されて絶縁膜４４となり、ガス供給路３８の周壁全体が絶縁膜４４で覆われる（図７Ｂ）。

【0037】

次に、セラミック焼結体１２０の外周を切削して段差を形成する。そして、セラミック焼結体１２０の上面に、小突起２２を形成するためのマスクを貼り付け、ブラストメディアを噴射してブラスト加工を行い、その後マスクを外す。ブラスト加工により小突起２２が形成される。これにより、セラミック焼結体１２０は、中央部２１、ウエハ載置面２１ａ、外周部２５及び小突起２２を備えたセラミック基材２０となる（図７Ｃ）。

【0038】

そして、セラミック基材２０の外周部２５の側面、第１金属接合層４１の外周、冷却基材３０の側面（第１～第３層状部材３１～３３及び第２金属接合層４２，４３の側面）及び冷却基材３０の上面のうち第１金属接合層４１で覆われていない部分に、セラミック粉末を用いて溶射することにより絶縁膜４５を形成する（図７Ｄ）。そして、穴１５４ｂ～１５４ｄ、貫通穴１４２ｂ、貫通穴１４３ｂ及び貫通穴１４１ｂが連通して形成された穴５４に絶縁管５３を挿入すると共に、冷却基材３０の下面と給電端子６２とを接合して、ウエハ載置台１０を得る（図７Ｄ）。

【0039】

次に、ウエハ載置台１０の使用例について説明する。ウエハ載置台１０は図示しないチャンバの設置板に固定されている。チャンバの天井面には、プロセスガスを多数のガス噴出孔からチャンバの内部へ放出するシャワーヘッドが配置されている。

【0040】

ウエハ載置台１０のＦＲ載置面２５ａには、フォーカスリングが載置され、ウエハ載置面２１ａには、円板状のウエハＷが載置される。このフォーカスリングは、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２４にウエハ吸着用直流電源５０の直流電流を印加してウエハＷをウエハ載置面２１ａに吸着させる。また、ガス供給源７０に接続されたガス供給路３８からウエハＷの裏面にガス（例えばヘリウム等の熱伝導ガス）を供給している。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、シャワーヘッドからプロセスガスを供給しながら冷却基材３０にＲＦ電源６０からのＲＦ電圧を印加する。すると、ウエハＷとシャワーヘッドとの間に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も消耗するが、フォーカスリングはウエハＷに比べて厚いため、フォーカスリングの交換は複数枚のウエハＷを処理したあと行われる。

【0041】

以上説明したウエハ載置台１０では、ガス供給路３８において、少なくとも、第１金属接合層内ガス穴４１ａの周壁及び冷却基材内ガス通路３６の周壁のうちウエハ載置面２１ａを上から見たときに視野に入る部分は、絶縁膜４４で覆われている。そのため、こうした部分から金属を含むパーティクルが発生するのを防止したり、ウエハ載置面２１ａの上方でプラズマを発生させたときにこれらの部分で放電が起きるのを防止したりすることができる。その結果、ガス供給路の耐食性が向上する。また、４０～４００℃における、セラミック基材を構成するセラミック材料の線熱膨張係数をＸ１［／Ｋ］とし、金属含有材料の線熱膨張係数をＸ２［／Ｋ］としたとき、Ｘ１とＸ２との差の絶対値は、１．５×１０^-6／Ｋ以下である。そのため、ウエハ載置台１０の製造時や使用時に、セラミック基材２０と冷却基材３０との熱膨張差によって第１金属接合層４１が変形しにくくなるため、絶縁膜４４が割れたり剥がれたりするのを防止することができる。したがって、絶縁膜４４の耐食性を長期間にわたって維持することができる。

【0042】

また、ウエハ載置台１０では、４０～４００℃における、絶縁膜４４を構成する絶縁材料の線熱膨張係数をＸ３としたとき、Ｘ１とＸ２との差、Ｘ２とＸ３との差及びＸ３とＸ１との差の各絶対値は、１．５×１０^-6／Ｋ以下である。したがって、絶縁膜４４の耐食性を長期間にわたって維持することができる。

【0043】

更に、ウエハ載置台１０では、セラミック基材内ガス通路２３は、複数設けられており、第１金属接合層内ガス穴４１ａは、複数のセラミック基材内ガス通路２３のそれぞれに対応して設けられており、冷却基材内ガス通路３６は、ガス導入口３５から冷却基材３０のうち冷媒流路３４よりも上側の所定位置まで延びたあと所定位置で複数の分配部３６ｂに分かれ、分配部３６ｂのそれぞれが第１金属接合層内ガス穴４１ａを介してセラミック基材内ガス通路２３に連通している。そのため、１つのガス導入口３５に対して複数のセラミック基材内ガス通路２３へガスを分配することができる。また、冷却基材内ガス通路３６は、冷却基材３０のうち冷媒流路３４よりも上側の所定位置で複数の分配部３６ｂに分かれているため、冷媒流路３４同士の間を仕切る壁部３９と１箇所で交差する。そのため、冷却基材内ガス通路３６が壁部３９と複数箇所で交差する場合に比べて、冷媒流路３４の設計の自由度が高くなり、均熱性を向上させやすくなる。

【0044】

そして、ウエハ載置台１０では、ガス供給路３８の周壁全体は、絶縁膜４４で覆われている。そのため、ガス供給路３８の周壁のうちウエハ載置面２１ａを上から見たときに視野に入る部分だけでなくそれ以外の部分も絶縁膜４４で覆われているため、耐食性がより向上する。

【0045】

更にまた、ウエハ載置台１０では、冷却基材３０は、第１～第３層状部材３１～３３を第２金属接合層４２，４３を介して接合したものであり、第２金属接合層４２，４３は、冷却基材内ガス通路３６が貫通する第２金属接合層内ガス穴４２ａ，４３ａを有しており、第２金属接合層内ガス穴４２ａ，４３ａの周壁は、絶縁膜４４で覆われている。したがって、第１～第３層状部材３１～３３を第２金属接合層４２，４３を介して接合したものである場合において、第２金属接合層内ガス穴４２ａ，４３ａも絶縁膜４４で覆われているため、耐食性がより向上する。

【0046】

そしてまた、ウエハ載置台１０では、第１金属接合層４１の厚みは１ｍｍ以下である。そのため、第１金属接合層４１の変形がセラミック基材２０と冷却基材３０とによって抑制され易く、絶縁膜４４の耐食性をより長期間にわたって維持することができる。

【0047】

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。

【0048】

例えば、上述した実施形態では、ガス導入口３５は、冷却基材３０の下面に１つ設けられ、ガス導入口３５に対応するガス供給路３８が１つ設けられていたが、これに限定されない。例えば、ガス導入口３５は、冷却基材３０の下面に複数設けられており、ガス導入口３５のそれぞれに対して、ガス供給路３８が設けられていてもよい。

【0049】

上述した実施形態では、冷却基材３０は第１～第３層状部材３１～３３を第２金属接合層４２，４３を介して接合するものとしたが、これに限定されない。例えば、２つの層状部材を第２金属接合層を介して接合したものとしてもよいし、４つ以上の層状部材を第２金属接合層を介して接合したものとしてもよい。

【0050】

上述した実施形態では、図６Ａ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。

【0051】

上述した実施形態では、図２に示すように分配部３６ｂのうちの１つは、流通部３６ａから横方向（水平方向）に延びる部分を有さず、上下方向に延びたあと、第１金属接合層内ガス穴４１ａを介してセラミック基材内ガス通路２３に連通していたが、これに限定されない。例えば、すべての分配部３６ｂは、流通部３６ａから上下方向には延びる部分を有さず、横方向に延びたあと、第１金属接合層内ガス穴４１ａを介してセラミック基材内ガス通路２３に連通するものとしてもよい。

【0052】

上述した実施形態において、ガス供給路３８の周壁全体が、絶縁膜４４で覆われていたが、これに限定されない。例えば、ガス供給路３８の周壁のうちウエハ載置面２１ａを上から見たときに視野に入る部分が絶縁膜４４で覆われていれば、視野に入らない部分は、絶縁膜４４で覆われていなくてもよい。

【0053】

上述した実施形態において、セラミック基材２０は、ＲＦ電極を内蔵していてもよいし、ヒータ電極を内蔵していてもよい。また、ウエハ載置台１０には、ウエハＷをウエハ載置面２１ａから持ち上げるためのリフトピンを挿通可能なリフトピン穴が形成されていてもよい。

【0054】

本出願は、２０２１年１０月１２日に出願された日本国特許出願第２０２１－１６７３３５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】

【0055】

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】

【0056】

１０ ウエハ載置台、２０ セラミック基材、２１ 中央部、２１ａ ウエハ載置面、２２ 小突起、２３ セラミック基材内ガス通路、２４ ウエハ吸着用電極、２５ 外周部、２５ａ フォーカスリング載置面、３０ 冷却基材、３１ 第１層状部材、３２ 第２層状部材、３３ 第３層状部材、３４ 冷媒流路、３５ ガス導入口、３６ 冷却基材内ガス通路、３６ａ 流通部、３６ｂ 分配部、３８ ガス供給路、３９ 壁部、４１ 第１金属接合層、４１ａ 第１金属接合層内ガス穴、４２ 第２金属接合層、４２ａ 第２金属接合層内ガス穴、４３ 第２金属接合層、４３ａ 第２金属接合層内ガス穴、４４ 絶縁膜、４５ 絶縁膜、５０ ウエハ吸着用直流電源、５２ 給電端子、５３ 絶縁管、５４ 穴、６０ ＲＦ電源、６１ ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）、６２ 給電端子、７０ ガス供給源、１１０ 接合体、１２０ セラミック焼結体、１２３ 穴、１３１ 第１プレート、１３２ 第２プレート、１３３ 第３プレート、１３４ 穴、１３６ａ 穴、１３６ｂ 穴、１４１ 金属接合材、１４１ａ 貫通穴、１４１ｂ 貫通穴、１４２ 金属接合材、１４２ａ 貫通穴、１４２ｂ 貫通穴、１４３ 金属接合材、１４３ａ 貫通穴、１４３ｂ 貫通穴、１５４ａ 穴、１５４ｂ 穴、１５４ｃ 穴、１５４ｄ 穴、２１０ 積層体、Ｗ ウエハ。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】