特許 7554171 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】2024-09-10

(45)【発行日】2024-09-19

(54)【発明の名称】ウエハ載置台

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/683 20060101AFI20240911BHJP

   C23C 16/458 20060101ALI20240911BHJP

【ＦＩ】

H01L21/68 R

C23C16/458

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2021171041

(22)【出願日】2021-10-19

(65)【公開番号】P2023061196

(43)【公開日】2023-05-01

【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】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】渡井 高広

(56)【参考文献】

【文献】特開２００３－１１５５２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－０４７６５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－１９１６２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－１６１５９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－２２５９５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１９／１８１５２５（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／６８３

Ｃ２３Ｃ １６／４５８

(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接合層と、
前記接合層及び前記冷却基材を上下方向に貫通し、細径の穴上部、太径の穴下部及び前記穴上部と前記穴下部との間の穴段差部を有し、前記穴上部が前記冷媒流路の形成領域を通過する段付き穴と、
前記段付き穴に挿入され、細径の管上部、太径の管下部及び前記管上部と前記管下部との間の管段差部を有する段付き絶縁管と、
上端が前記電極に接合され、前記段付き絶縁管に挿入された接合端子と、
前記段付き絶縁管の前記管下部内に配置され、前記接合端子の下端面と当接することなく前記接合端子の外周面を弾性支持する弾性支持部を有するソケットと、
を備え、
前記弾性支持部は、円周方向に沿って間隔をあけて立設された複数の板部材と、前記複数の板部材を外側から締め付ける弾性部材とを有する、
ウエハ載置台。

【請求項2】

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接合層と、
前記接合層及び前記冷却基材を上下方向に貫通し、細径の穴上部、太径の穴下部及び前記穴上部と前記穴下部との間の穴段差部を有し、前記穴上部が前記冷媒流路の形成領域を通過する段付き穴と、
前記段付き穴に挿入され、細径の管上部、太径の管下部及び前記管上部と前記管下部との間の管段差部を有する段付き絶縁管と、
上端が前記電極に接合され、前記段付き絶縁管に挿入された接合端子と、
前記段付き絶縁管の前記管下部内に配置され、前記接合端子の下端面と当接することなく前記接合端子の外周面を弾性支持する弾性支持部を有するソケットと、
を備え、
前記ソケットの下面は、中心に向かって凹んだ形状となっている、
ウエハ載置台。

【請求項3】

前記弾性支持部は、円周方向に沿って間隔をあけて立設された複数の板部材と、前記複数の板部材を外側から締め付ける弾性部材とを有する、
請求項２に記載のウエハ載置台。

【請求項4】

前記穴上部の長さは、前記穴下部よりも長い、
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】

前記ソケットは、前記管段差部に接触している、
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】

前記弾性支持部は、複数の板バネを有する、
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】

前記複数の板バネは、円周方向に沿って間隔をあけて立設されている、
請求項６に記載のウエハ載置台。

【請求項8】

前記接合端子の直径は、前記ソケットの下面の直径の半分以下である、
請求項１～７のいずれか１項に記載のウエハ載置台。

【請求項9】

前記ソケットは、プラグを差し込み可能なプラグ差込口を有する、
請求項１～８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】

従来、静電電極を埋設したセラミック基材と、冷媒流路を内蔵する冷却基材とを、接合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１，２参照）。静電電極は、棒状の給電端子を介して外部電源により直流電圧を印加可能となっている。給電端子は、冷却基材及び接合層を貫通する穴を通り、更にセラミック基材に設けられた穴を通って静電電極に至るようになっている。こうした給電端子の端面は、外部のコンタクトピンと接触するコンタクト面として使用されることがある。コンタクト面は、コンタクトピンとの接続を考慮すると、広くする必要がある。

【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、コンタクト面を広くすると給電端子を太くすることになるため、ウエハの均熱性に悪影響を与えることがある。例えば、太い給電端子を設けた場合、その給電端子を設けた箇所は、プラズマ入熱に対する抜熱能力が低くなるため、ホットスポットになりやすい。

【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、ウエハの均熱性への影響を少なく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接合層と、
前記接合層及び前記冷却基材を上下方向に貫通し、細径の穴上部、太径の穴下部及び前記穴上部と前記穴下部との間の穴段差部を有し、前記穴上部が前記冷媒流路の形成領域を通過する段付き穴と、
前記段付き穴に挿入され、細径の管上部、太径の管下部及び前記管上部と前記管下部との間の管段差部を有する段付き絶縁管と、
上端が前記電極に接合され、前記段付き絶縁管に挿入された接合端子と、
を備えたものである。

【0007】

このウエハ載置台では、段付き穴は細径の穴上部を有し、その穴上部が冷媒流路の形成領域を通過している。つまり、段付き穴の太径の穴下部は、冷媒流路の下側に設けられている。そのため、冷媒流路の抜熱能力が大きく損なわれることがなく、ウエハの均熱性への影響を少なくすることができる。

【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、ウエハ載置台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】

本発明のウエハ載置台において、前記穴上部の長さは、前記穴下部よりも長いことが好ましい。細径の穴上部が長いほど、均熱性への影響を少なくすることができる。

【0010】

本発明のウエハ載置台は、前記段付き絶縁管の前記管下部内に配置され、前記接合端子の下端面と当接することなく前記接合端子の外周面を弾性支持する弾性支持部を有するソケットを備えていてもよい。ソケットは、段付き絶縁管の太径の管下部内に配置されるため、ソケットの径は、管上部の径や接合端子の径よりも太くすることができる。その結果、ソケットと外部のコンタクト部材とのコンタクト面が大きくなり、それらの接続に支障が生じるのを抑制することができる。また、ソケットに対して電極に向かう方向の力が加わったとしても、ソケットは接合端子の下端面と当接していないため、接合端子を押すことはない。加えて、ソケットは接合端子の下端面と当接することなく接合端子の外周面を弾性支持する。そのため、外部のコンタクト部材をソケットにコンタクトする際の荷重や接合端子をソケットに接続する際の荷重が接合端子と電極との接合箇所にかかることはなく、その接合箇所に欠陥が生じるのを抑制することができる。

【0011】

ソケットを備えた本発明のウエハ載置台において、前記ソケットは、前記管段差部に接触していてもよい。こうすれば、ソケットに対して電極に向かう方向の力が加わったとしても、その力は管段差部や穴段差部にかかるため、接合端子を押すことはない。

【0012】

ソケットを備えた本発明のウエハ載置台において、前記弾性支持部は、複数の板バネを有していてもよい。こうすれば、弾性支持部を比較的簡単な構成にすることができる。この場合、前記弾性支持部は、円周方向に沿って間隔をあけて立設された複数の板バネを有していてもよい。あるいは、前記弾性支持部は、円周方向に沿って間隔をあけて立設された複数の板部材と、前記複数の板部材を外側から締め付ける弾性部材とを有していてもよい。こうしても、弾性支持部を比較的簡単な構成にすることができる。

【0013】

ソケットを備えた本発明のウエハ載置台において、前記接合端子の直径は、前記ソケットの下面の直径の半分以下としてもよい。こうすれば、ソケットの下面（コンタクト面）に対して接合端子の直径を十分小さくすることができる。

【0014】

ソケットを備えた本発明のウエハ載置台において、前記ソケットの下面は、中心に向かって凹んだ形状となっていてもよい。こうすれば、ソケットの下面に外部のコンタクト部材を弾性接触させる場合において、コンタクト部材の先端がソケットの下面の中心からずれにくくなる。

【0015】

ソケットを備えた本発明のウエハ載置台において、前記ソケットは、プラグを差し込み可能なプラグ差込口を有していてもよい。こうすれば、外部のコンタクト部材としてプラグを用いることができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】チャンバ１００に設置したウエハ載置台１０の縦断面図。

【図2】ウエハ載置台１０の平面図。

【図3】図１の部分拡大図。

【図4】ルーバー８６の斜視図。

【図5】ウエハ載置台１０の製造工程図。

【図6】ウエハ載置台１０の製造工程図。

【図7】ソケット１８５とその周辺の構造の断面図。

【図8】ソケット１８５の斜視図。

【図9】ソケット８５の別の実施形態を示す断面図。

【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はチャンバ１００に設置したウエハ載置台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は図１の部分拡大図（ソケット８５とその周辺の構造の断面図）、図４はルーバー８６の斜視図である。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。

【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１００の内部に設けられた設置板１０１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。

【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。

【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２５と中央ヒータ電極２６とを内蔵している。これらの電極２５，２６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。

【0021】

ウエハ吸着用電極２５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２５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２５には、図示しないウエハ吸着用直流電源が給電端子（接合端子）６２及び給電棒６３を介して接続されている。給電端子６２は、段付き絶縁管６４に挿通されている。段付き絶縁管６４は、冷却基材３０及び接合層４０を貫通する段付き穴に挿入されている。給電端子６２の上面は、ウエハ吸着用電極２５の下面に接合されている。段付き絶縁管６４の拡径された管下部にはソケット６５が配置されている。給電端子６２の下部は、ソケット６５の上面に設けられた有底穴に配置されたルーバー６６に差し込まれ、ソケット６５と電気的に接続されている。ソケット６５の下面は、バネ６３ａで上向きに付勢された給電棒６３の上面と接触している。

【0022】

中央ヒータ電極２６は、平面視でウエハ載置面２２ａの全面に行き渡るように、一端から他端まで一筆書きの要領で抵抗発熱体が配線されたものである。中央ヒータ電極２６の一端には、図示しない中央ヒータ電源が給電端子７２及び給電棒７３を介して接続されている。給電端子７２の上面は、中央ヒータ電極２６の一端の下面に接合されている。給電端子７２は、段付き絶縁管７４に挿通されている。段付き絶縁管７４は、冷却基材３０及び接合層４０を貫通する段付き穴に挿入されている。段付き絶縁管７４の拡径された管下部にはソケット７５が配置されている。給電端子７２の下部は、ソケット７５の上面に設けられた有底穴に配置されたルーバー７６に差し込まれ、ソケット７５と電気的に接続されている。ソケット７５の下面は、バネ７３ａで上向きに付勢された給電棒７３の上面と接触している。中央ヒータ電極２６の他端も、図示しないが、中央ヒータ電極２６の一端と同様にして給電端子及び給電棒を介して中央ヒータ電源に接続されている。

【0023】

セラミック基材２０の外周部２４は、ＦＲ載置面２４ａに近い側から順に、ＦＲ吸着用電極２７と外周ヒータ電極２８とを内蔵している。これらの電極２７，２８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。

【0024】

ＦＲ吸着用電極２７は、円環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ＦＲ吸着用電極２７よりも上側の層は誘電体層として機能する。ＦＲ吸着用電極２７には、図示しないＦＲ吸着用直流電源が給電端子８２及び給電棒８３を介して接続されている。給電端子８２の上面は、ＦＲ吸着用電極２７の下面に接合されている。給電端子８２は、段付き絶縁管８４に挿通されている。段付き絶縁管８４は、冷却基材３０及び接合層４０を貫通する段付き穴に挿入されている。段付き絶縁管８４の拡径された管下部にはソケット８５が配置されている。給電端子８２の下部は、ソケット８５の上面に設けられた有底穴に配置されたルーバー８６に差し込まれ、ソケット８５と電気的に接続されている。ソケット８５の下面は、バネ８３ａで上向きに付勢された給電棒８３の上面と接触している。

【0025】

外周ヒータ電極２８は、平面視でＦＲ載置面２４ａの全面に行き渡るように、一端から他端まで一筆書きの要領で抵抗発熱体が配線されたものである。外周ヒータ電極２８の一端には、図示しない外周ヒータ電源が給電端子９２及び給電棒９３を介して接続されている。給電端子９２の上面は、外周ヒータ電極２８の一端の下面に接合されている。給電端子９２は、段付き絶縁管９４に挿通されている。段付き絶縁管９４は、冷却基材３０及び接合層４０を貫通する段付き穴に挿入されている。段付き絶縁管９４の拡径された管下部にはソケット９５が配置されている。給電端子９２の下部は、ソケット９５の上面に設けられた有底穴に配置されたルーバー９６に差し込まれ、ソケット９５と電気的に接続されている。ソケット９５の下面は、バネ９３ａで上向きに付勢された給電棒９３の上面と接触している。外周ヒータ電極２８の他端も、図示しないが、外周ヒータ電極２８の一端と同様にして給電端子及び給電棒を介して外周ヒータ電源に接続されている。

【0026】

なお、段付き絶縁管６４，７４，８４，９４は、例えばアルミナなどのセラミック材料で形成することができる。

【0027】

冷却基材３０は、導電性の円板部材であり、下方部材３０ａと上方部材３０ｂとが導電接合層３０ｃによって接合されたものである。導電接合層３０ｃは、後述する金属接合層４０と同じものを採用することができる。冷却基材３０は、内部に冷媒が循環可能な冷媒流路３１を備えている。冷媒流路３１は、平面視でセラミック基材２０の全面に行き渡るように、一端から他端まで一筆書きの要領で形成されている。冷媒流路３１は、上方部材３０ｂの下面に形成された流路溝と、その流路溝を下から覆う導電接合層３０ｃとによって形成されている。冷媒流路３１の一端は冷媒供給路３２に連通し、他端は冷媒排出路３３に連通している。冷媒循環器３４は、温度調節機能を有する循環ポンプであり、所望の温度に調節された冷媒を冷媒供給路３２へ導入し、冷媒流路３１の冷媒排出路３３から排出された冷媒を所望の温度に調節したあと再び冷媒供給路３２へ導入する。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）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、Ｍｏが挙げられる。冷却基材３０は、プラズマを発生させるための高周波電源３６に接続されており、高周波電極として用いられる。

【0028】

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。

【0029】

ウエハ載置台１０は、バックサイドガス（ＢＳガス）をウエハＷの裏面に供給するためのＢＳガス通路４２を有する。ＢＳガス通路４２は、冷却基材３０及び金属接合層４０を上下方向に貫通する段付き穴４２ａと、その段付き穴４２ａに連通しセラミック基材２０を上下方向に貫通する貫通穴４２ｂとで構成される。ＢＳガス通路４２は、ＢＳガス供給源４３に接続されている。ＢＳガスとしては、熱伝導ガス（例えばＨｅガス）が挙げられる。

【0030】

次に、ウエハ載置台１０の給電端子６２，７２，８２，９２とその周辺の構造について説明する。これらの構造は共通のため、以下には給電端子８２とその周辺の構造について、図３を用いて説明する。

【0031】

段付き穴８１は、金属接合層４０及び冷却基材３０を上下方向に貫通する断面円形の穴であり、細径の穴上部８１ａ、太径の穴下部８１ｂ及び穴上部８１ａと穴下部８１ｂとの間の穴段差部８１ｃを有する。穴上部８１ａは、金属接合層４０、冷却基材３０の上方部材３０ｂ及び導電接合層３０ｃを貫通し、下方部材３０ａに達している。穴上部８１ａは、冷却基材３０のうち冷媒流路３１の形成領域３７（冷却基材３０のうち冷媒流路３１同士を仕切る壁の部分）を上下方向に通過している。穴下部８１ｂは、穴段差部８１ｃの外周位置から下方部材３０ａの下面に達するように形成されている。穴上部８１ａの長さは、穴下部８１ｂよりも長い。これにより、冷媒流路３１の高さ（上下方向の長さ）を十分取ることができるため、冷媒流路３１の抜熱能力が高くなる。

【0032】

段付き絶縁管８４は、段付き穴８１に挿入され、シリコーン製の接着層８８によって段付き穴８１の内面と接着されている。段付き絶縁管８４の外形は、段付き穴８１の形状と一致している。段付き絶縁管８４は、その内部に、細径の管上部８４ａ、太径の管下部８４ｂ及び管上部８４ａと管下部８４ｂとの間の管段差部８４ｃを有する。管上部８４ａは、穴上部８１ａに位置し、管下部８４ｂは、穴下部８１ｂに位置している。管段差部８４ｃの外面は、穴段差部８１ｃに接着層８８を介して接着されている。

【0033】

セラミック基材２０には、ＦＲ吸着用電極２７の下面からセラミック基材２０の下面まで端子穴２７ａが設けられている。

【0034】

給電端子８２は、端子穴２７ａ及び段付き絶縁管８４の管上部８４ａを挿通し、管上部８４ａの内面にシリコーン製の接着層８９によって接着されている。給電端子８２の上面は、金属ロウ層２７ｂによってＦＲ吸着用電極２７に接合され、給電端子８２の下部は、段付き絶縁管８４の管下部８４ｂの内部に達している。

【0035】

ソケット８５は、金属製（例えばＣｕ製）の円柱部材であり、段付き絶縁管８４の管下部８４ｂに嵌め込まれている。ソケット８５は、上面中央に有底穴８５ａを備えている。ソケット８５の環状の上面８５ｂは、段付き絶縁管８４の管段差部８４ｃと当接している。ソケット８５の円形の下面８５ｃの直径φは、段付き絶縁管８４の管下部８４ｂの内径とほぼ一致している。下面８５ｃは、外周から中心に向かって凹んだ凹面となっている。凹面のテーパ角θは９０°以上１８０°未満が好ましい。ソケット８５の有底穴８５ａには、金属製（例えばベリリウム銅製）のルーバー８６が配置されている。ルーバー８６は、上下にそれぞれリング部８６ａを有し、リング部８６ａの円周方向に沿って間隔をあけて立設された複数の細板部８６ｂを備えている（図４参照）。リング部８６ａは、ソケット８５の有底穴８５ａの内周壁に接触している。リング部８６ａは、環状であってもよいし、Ｃ字状であってもよい。細板部８６ｂは、上下のリング部８６ａ同士を連結し、ルーバー８６の中心軸に向かって湾曲した形状となっている。ルーバー８６には、給電端子８２の下部が挿入されている。給電端子８２の外周面は、複数の細板部８６ｂと接触し、給電端子８２の下端面は、有底穴８５ａの底面と当接せず離間している。細板部８６ｂは、給電端子８２によって半径外方向に押されて弾性変形した状態となっている。つまり、ルーバー８６は、給電端子８２の下端面をソケット８５の有底穴８５ａの底面と当接させることなく、給電端子８２の下方の外周面を弾性支持している。ソケット８５の下面の直径φと給電端子８２の直径ψとの関係は、ψ≦φ／２であることが好ましい。

【0036】

次に、ウエハ載置台１０の製造例を図５及び図６を用いて説明する。図５及び図６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を作製する（図５Ａ）。具体的には、セラミック粉末の成形体をホットプレス焼成し、次いで各種の穴を切削加工により形成し、セラミック焼結体１２０を作製する。セラミック焼結体１２０は、ウエハ吸着用電極２５、中央ヒータ電極２６、ＦＲ吸着用電極２７及び外周ヒータ電極２８を内蔵している。各種の穴は、ＢＳガス通路４２の一部をなす貫通穴４２ｂや給電端子６２，７２，８２，９２を挿入するための穴である。

【0037】

これと並行して、下方部材３０ａ及び上方部材３０ｂを作製する（図５Ａ）。下方部材３０ａには、冷媒供給路３２や冷媒排出路３３のほか、段付き穴４２ａ，６１，７１，８１，９１の一部をなす穴を切削加工により形成する。上方部材３０ｂには、冷媒流路３１の元となる流路溝１３１のほか、段付き穴４２ａ，６１，７１，８１，９１の一部をなす穴を切削加工により形成する。セラミック焼結体１２０がアルミナ製の場合、下方部材３０ａ及び上方部材３０ｂ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。セラミック焼結体１２０がＡｌＮ製の場合、下方部材３０ａ及び上方部材３０ｂはＭｏ製であることが好ましい。ＡｌＮの熱膨張係数とＭｏの熱膨張係数とは、概ね同じだからである。

【0038】

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。

【0039】

下方部材３０ａと上方部材３０ｂとの間に、必要な箇所に貫通穴を設けた金属接合材１３０ｃを配置すると共に、上方部材３０ｂとセラミック焼結体１２０との間に、必要な箇所に貫通穴を設けた金属接合材１４０を配置する（図５Ａ）。そして、それらを積層して、積層体を得る。

【0040】

続いて、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５Ｂ）。接合体１１０は、下方部材３０ａと上方部材３０ｂとが導電接合層３０ｃを介して接合された冷却基材３０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。冷却基材３０の内部には、上方部材３０ｂの流路溝１３１の開口が導電接合層３０ｃ及び下方部材３０ａで覆われることにより冷媒流路３１が形成される。金属接合層４０及び冷却基材３０には、段付き穴４２ａ，６１，７１，８１，９１が形成される。

【0041】

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。

【0042】

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（図５Ｃ）。

【0043】

続いて、段付き穴６１，７１，８１，９１に必要な部材を取り付けることにより、ウエハ載置台１０を得る。ここでは、段付き穴８１に必要な部材を取り付ける場合を例に挙げて説明する。なお、他の段付き穴６１，７１，９１についても同様にして必要な部材を取り付ける。

【0044】

まず、セラミック基材２０の下面からＦＲ吸着用電極２７に至る端子穴２７ａに、金属ロウ材を用いて給電端子８２の上面を接合することにより、給電端子８２とＦＲ吸着用電極２７とを金属ロウ層２７ｂを介して接合する（図６Ａ及びＢ）。例えば、ＷＣ製又はＭｏ製のＦＲ吸着用電極２７に、Ｍｏ製の給電端子８２を金属ロウ材（例えばＡｕ－Ｇｅ，Ａｌ，Ａｇなど）を用いて接合する。

【0045】

続いて、段付き絶縁管８４の外周面や細径の管上部８４ａの内周面にシリコーン製の接着剤を塗布したあと、段付き絶縁管８４の内部に給電端子８２を挿入しながら段付き絶縁管８４を段付き穴８１に挿入し、接着剤を硬化させて接着層８８，８９とする（図６Ｂ及びＣ）。給電端子８２の下端は、太径の管下部８４ｂの内部に突き出た状態となる。

【0046】

続いて、ルーバー８６の付いたソケット８５を用意し、ルーバー８６に給電端子８２を差し込みながらソケット８５を段付き絶縁管８４の太径の管下部８４ｂに組み付ける（図６Ｃ及びＤ）。このとき、ソケット８５に対してＦＲ吸着用電極２７に向かう方向の力が加わったとしても、ソケット８５は給電端子８２の下端面と当接していないため、その力は管段差部８４ｃ及び穴段差部８１ｃにかかる。そのため、ソケット８５が給電端子８２を押すことはない。また、ソケット８５のルーバー８６は、給電端子８２の下端面と当接することなく給電端子８２の外周面を弾性支持する。そのため、給電端子８２とソケット８５のルーバー８６とを接続する際の荷重が給電端子８２とＦＲ吸着用電極２７との接合箇所である金属ロウ層２７ｂにかかることはない。

【0047】

他の段付き穴６１，７１，９１についても同様にして必要な部材を取り付ける。これにより、ウエハ載置台１０を得る。

【0048】

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１００の設置板１０１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１００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１００の内部へ放出するシャワーヘッド１００ａが配置されている。

【0049】

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２５に直流電圧を印加してウエハＷをウエハ載置面２２ａに吸着させると共に、ＦＲ吸着用電極２７に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。また、ＢＳガス通路４２からウエハＷの裏面にＢＳガス（例えばヘリウムガス）を供給し、中央ヒータ電極２６及び外周ヒータ電極２８に通電してウエハＷを高温になるように制御する。そして、チャンバ１００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１００ａからプロセスガスを供給しながら、冷却基材３０に高周波電源３６からの高周波電圧を印加する。すると、冷却基材３０とシャワーヘッド１００ａ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に処理を施す。また、必要に応じて、冷媒流路３１に冷媒を循環させてウエハＷの温度を調整する。

【0050】

以上説明した本実施形態のウエハ載置台１０では、段付き穴８１は細径の穴上部８１ａを有し、その穴上部８１ａが冷媒流路３１の形成領域３７（冷却基材３０のうち冷媒流路３１同士を仕切る壁の部分）を通過している。つまり、段付き穴８１の太径の穴下部８１ｂは、冷媒流路３１の下側に設けられている。そのため、冷媒流路３１の抜熱能力が大きく損なわれることがなく、ウエハＷの均熱性への影響を少なくすることができる。

【0051】

また、穴上部８１ａの長さは、穴下部８１ｂよりも長いため、均熱性への影響をより少なくすることができる。

【0052】

また、ソケット８５は、段付き絶縁管８４の太径の管下部８４ｂ内に配置されるため、ソケット８５の下面の直径φは、管上部８４ａの径や給電端子８２の直径ψよりも太くすることができる。その結果、ソケット８５の下面と外部のコンタクト部材である給電棒８３とのコンタクト面が大きくなり、それらの接続に支障が生じるのを抑制することができる。更に、ソケット８５に対してＦＲ吸着用電極２７に向かう方向の力が加わったとしても、ソケット８５は給電端子８２の下端面と当接していないため、給電端子８２を押すことはない。加えて、ソケット８５のルーバー８６は給電端子８２の下端面と当接することなく給電端子８２の外周面を弾性支持する。そのため、給電棒８３をソケット８５にコンタクトする際の荷重や給電端子８２とソケット８５とを接続する際の荷重が給電端子８２とＦＲ吸着用電極２７との接合箇所である金属ロウ層２７ｂにかかることはなく、金属ロウ層２７ｂに欠陥が生じるのを抑制することができる。

【0053】

また、ソケット８５は管段差部８４ｃに接触しているため、ソケット８５に対してＦＲ吸着用電極２７に向かう方向の力が加わったとしても、その力は管段差部８４ｃや穴段差部８１ｃにかかるため、給電端子８２を押すことはない。

【0054】

また、弾性支持部として、複数の細板部８６ｂ（板バネ）を用いている。具体的には、弾性支持部として、円周方向に沿って間隔をあけて立設された複数の細板部８６ｂ（板バネ）を有するルーバー８６を採用している。そのため、弾性支持部を比較的簡単な構成にすることができる。

【0055】

更に、給電端子８２の直径ψは、ソケット８５の下面８５ｃの直径φの半分以下（つまりψ≦φ／２）とするのが好ましい。こうすれば、ソケット８５の下面８５ｃ（コンタクト面）に対して給電端子８２の直径を十分小さくすることができる。その結果、給電端子８２によってウエハＷの均熱性が低下するのを十分に抑制することができる。

【0056】

更にまた、ソケット８５の下面８５ｃは、外周から中心に向かって凹んだ形状となっている。そのため、ソケット８５の下面８５ｃに外部の給電棒８３をバネ８３ａによって弾性接触させる場合において、給電棒８３の先端がソケット８５の下面８５ｃの中心からずれにくくなる。

【0057】

上述した種々の効果は、図３に示す給電端子８２とその周辺の構造だけでなく、これと同様の構造である他の給電端子６２，７２，９２とその周辺の構造によっても得られる。

【0058】

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。

【0059】

例えば、上述した実施形態では、ルーバー８６を組み込んだソケット８５を採用したが、その代わりに、図７及び図８に示すソケット１８５を採用してもよい。図７はソケット１８５とその周辺の構造の断面図、図８はソケット１８５の斜視図である。図７では、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、その説明を省略する。段付き絶縁管１８４は、段付き穴８１に挿入され、外形が段付き穴８１の形状と一致し、内部に、細径の管上部１８４ａと、太径の管下部１８４ｂと、管上部１８４ａと管下部１８４ｂとの間の管段差部１８４ｃとを有している。管段差部１８４ｃは、ソケット１８５の上面１８５ｂと当接している。管上部１８４ａと管段差部１８４ｃとの境界には、弾性支持部１８５ｄを収容する空間１８４ｄが設けられている。弾性支持部１８５ｄは、円周方向に沿って間隔をあけて立設された複数の板部材１８５ｅと、複数の板部材１８５ｅを外側から締め付ける外バネ（弾性部材）１８５ｆとを備えている。板部材１８５ｅは、金属製であり、円筒を上下方向のスリットによって複数（ここでは４つ）に分割した断面円弧状の部材である（図８）。板部材１８５ｅの下端は、ソケット１８５に一体化されて固定端になっており、板部材１８５ｅの上端は、自由端になっている。外バネ１８５ｆは、金属製であり、非磁性の金属材料（例えばインコネル）か、高温下で磁化しない金属材料で形成されていることが好ましい。複数の板部材１８５ｅが並んでいる円の直径は、給電端子８２の直径よりもやや小さい。そのため、弾性支持部１８５ｄの中央の空間に給電端子８２が挿入されると、複数の板部材１８５ｅは半径外向きに押し広げられるが、外バネ１８５ｆが外側から複数の板部材１８５ｅと給電端子８２とを締め付ける。その結果、給電端子８２は弾性支持部１８５ｄによって弾性支持される。このとき、給電端子８２の下端面は、ソケット１８５の上面１８５ｂから離間している（ソケット１８５の上面１８５ｂに当接していない）。ソケット１８５の下面１８５ｃは、外周から中心に向かって凹んだ形状となっており、その中心に給電棒８３が当接している。こうした構成を採用した場合も、上述した実施形態と同様の効果が得られる。なお、弾性支持部１８５ｄは、外バネ１８５ｆがなくても給電端子８２を弾性支持することができる場合には、外バネ１８５ｆを省略してもよい。給電端子６２，７２，９２とその周辺の構造についても、図７と同様の構造を採用してもよい。

【0060】

上述した実施形態では、ソケット８５の下面８５ｃに給電棒８３を弾性接触させる構造を例示したが、図９に示すように、ソケット８５のうち有底穴８５ａとは反対側にプラグ差込口８５ｄを設け、プラグ差込口８５ｄに外部のコンタクト部材として給電プラグ（例えばバナナプラグ）を差し込むようにしてもよい。このようにしても、上述した実施形態と同様の効果が得られる。

【0061】

上述した実施形態では、セラミック基材２０にウエハ吸着用電極２５と中央ヒータ電極２６とＦＲ吸着用電極２７と外周ヒータ電極２８を内蔵した例を示したが、特にこれに限定されるものではなく、セラミック基材２０にこれらの電極のうちの少なくとも１つを内蔵してもよい。また、セラミック基材２０にＲＦ電極を内蔵してもよい。その場合、ＲＦ電極に接続する給電端子や給電棒などの構造は、図３と同様の構造とすればよい。

【0062】

上述した実施形態のウエハ載置台１０は、ウエハ載置面２２ａに対してウエハＷを上下させる図示しないリフトピンを挿通するためのリフトピン穴を有していてもよい。リフトピン穴は、ウエハ載置台１０を上下方向に貫通する穴である。

【0063】

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の代わりに樹脂接合層を用いてもよい。この場合、段付き絶縁管６４，７４，８４，９４の管上部は樹脂接合層の穴に挿入されていてもよいし、挿入されていなくてもよい。但し、熱伝導性を考慮すると、樹脂接合層よりも金属接合層４０の方が好ましい。

【0064】

上述した実施形態において、給電端子８２の下端を平らな形状にし、ルーバー８６の代わりにソケット８５に一対の平らなバネを設け、その平らなバネにより給電端子８２の下端を挟み込むようにしてもよい。

【符号の説明】

【0065】

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、２４ 外周部、２４ａ フォーカスリング載置面、２５ ウエハ吸着用電極、２６ 中央ヒータ電極、２７ ＦＲ吸着用電極、２７ａ 端子穴、２７ｂ 金属ロウ層、２８ 外周ヒータ電極、３０ 冷却基材、３０ａ 下方部材、３０ｂ 上方部材、３０ｃ 導電接合層、３１ 冷媒流路、３２ 冷媒供給路、３３ 冷媒排出路、３４ 冷媒循環器、３６ 高周波電源、３７ 冷媒流路の形成領域、４０ 金属接合層、４２ ＢＳガス通路、４２ａ 段付き穴、４２ｂ 貫通穴、４３ ＢＳガス供給源、６１，７１，８１，９１ 段付き穴、６２，７２，８２，９２ 給電端子、６３，７３，８３，９３ 給電棒、６３ａ，７３ａ，８３ａ，９３ａ バネ、６４，７４，８４，９４ 段付き絶縁管、６５，７５，８５，９５ ソケット、６６，７６，８６，９６ ルーバー、７８ フォーカスリング、８１ａ 穴上部、８１ｂ 穴下部、８１ｃ 穴段差部、８４ａ 管上部、８４ｂ 管下部、８４ｃ 管段差部、８５ａ 有底穴、８５ｂ 上面、８５ｃ 下面、８５ｄ プラグ差込口、８６ａ リング部、８６ｂ 細板部、８８ 接着層、８９ 接着層、１００ チャンバ、１００ａ シャワーヘッド、１０１ 設置板、１１０ 接合体、１２０ セラミック焼結体、１３０ｃ 金属接合材、１３１ 流路溝、１４０ 金属接合材、１８４ 絶縁管、１８４ａ 管上部、１８４ｂ 管下部、１８４ｃ 管段差部、１８４ｄ 空間、１８５ ソケット、１８５ｂ 上面、１８５ｃ 下面、１８５ｄ 弾性支持部、１８５ｅ 板部材、１８５ｆ 外バネ。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】