特許 7580555 半導体製造装置用部材及びプラグ

(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】2024-10-31

(45)【発行日】2024-11-11

(54)【発明の名称】半導体製造装置用部材及びプラグ

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/683 20060101AFI20241101BHJP

   H01L 21/3065 20060101ALI20241101BHJP

   C04B 38/06 20060101ALI20241101BHJP

【ＦＩ】

H01L21/68 N

H01L21/68 R

H01L21/302 101R

C04B38/06 B

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2023189249

(22)【出願日】2023-11-06

(62)【分割の表示】P 2021016385の分割

【原出願日】2021-02-04

(65)【公開番号】P2024009020

(43)【公開日】2024-01-19

【審査請求日】2024-01-16

(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】青木 泰穂

【審査官】杢 哲次

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２０－５７７８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１７／０２４３７２６（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０２０／０４１１３５５（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１０－０１０１５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－２２５６１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－７２２６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－２０９６１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－１２３７１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】韓国公開特許第１０－２０１１－００５８０５８（ＫＲ，Ａ）

【文献】米国特許第６４９０１４５（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】特開２００９－２１８５９２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／６８３

Ｈ０１Ｌ ２１／３０６５

Ｃ０４Ｂ ３８／０６

(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プレートと、
前記セラミックプレートに設けられたプラグ挿入穴と、
前記プラグ挿入穴に挿入され、緻密質の本体部と、屈曲しながら前記本体部を厚み方向に貫通するガス流路部と、を有するプラグと、
前記セラミックプレートの下面に接合され、前記ガス流路部の下方からガスを供給するガス供給通路を有する金属製の冷却プレートと、
を備え、
前記ガス流路部の全長のうちの少なくとも一部の区間が絶縁性かつ通気性の多孔質であり、
前記ガス流路部の全長が、前記本体部の厚みの５倍以上１５倍以下である、
半導体製造装置用部材。

【請求項2】

前記ガス流路部の全長のうちの少なくとも一部の区間は、気孔率が１０％以上５０％以下の前記多孔質である、
請求項１に記載の半導体製造装置用部材。

【請求項3】

前記ガス流路部の全長のうちの３０％以上の区間は、前記多孔質である、
請求項１又は２に記載の半導体製造装置用部材。

【請求項4】

前記ガス流路部は、螺旋状に形成されている、
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】

前記プラグは、上面に向かって徐々に径が狭まるテーパ部を有し、
前記電極は、前記セラミックプレートの内部のうち前記テーパ部と交差する面に設けられ、前記プラグを貫通させるための貫通穴を有している、
請求項１～４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】

前記プラグは、下側の径が狭まる段差を側面に有している、
請求項１～５のいずれか１項に記載の半導体製造装置用部材。

【請求項7】

前記セラミックプレートを厚み方向に貫通し、前記ガス流路部の上方に連通するガス放出孔を有する、
請求項１～６のいずれか１項に記載の半導体製造装置用部材。

【請求項8】

緻密質の本体部と、屈曲しながら前記本体部を厚み方向に貫通するガス流路部と、を有するプラグであって、
前記ガス流路部の全長のうちの少なくとも一部の区間が絶縁性かつ通気性の多孔質であり、
前記ガス流路部の全長が、前記本体部の厚みの５倍以上１５倍以下である、
プラグ。

【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及びプラグに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、半導体製造装置用部材としては、上面にウエハ載置面を有する静電チャックを備えたものが知られている。例えば、特許文献１の半導体製造装置用部材は、静電チャックの下面に中間プレートを介して冷却プレートが配置されたものである。冷却プレートは、ガス供給孔を有している。静電チャックは、下面からウエハ載置面まで貫通するガス放出孔を有している。中間プレートは、冷却プレートとともに、ガス供給孔及びガス放出孔と連通する空所を形成していて、この空所に緻密質プラグが配置されている。緻密質プラグは、上面側と下面側とを屈曲しながら貫通するガス流路を有している。この半導体製造装置用部材はチャンバー内でウエハ載置面にウエハを載置し、チャンバー内に原料ガスを導入すると共に冷却プレートにプラズマを立てるためのＲＦ電圧を印加することにより、プラズマを発生させてウエハの処理を行う。このとき、ガス供給孔には、ヘリウム等のバックサイドガスが導入される。バックサイドガスは、ガス供給孔から緻密質プラグのガス流路を経てガス放出孔を通ってウエハの裏面に供給される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】米国特許出願公開第２０１７／０２４３７２６号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、緻密質プラグのガス流路を介してウエハと冷却プレートとの間で放電（絶縁破壊）が生じることがある。特許文献１では、緻密質プラグの上面側と下面側とを貫通するガス流路が屈曲していてその流路長が比較的長いため、ガス流路を介した絶縁破壊が生じにくいが、まだ十分ではなかった。

【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、従来に比べて絶縁破壊しにく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】

本発明の半導体製造装置用部材は、
上面にウエハ載置面を有し、電極を内蔵するセラミックプレートと、
前記セラミックプレートの下面側に設けられ、緻密質の本体部と、屈曲しながら前記本体部を厚み方向に貫通するガス流路部と、を有するプラグと、
前記セラミックプレートを厚み方向に貫通し、前記ガス流路部の上方に連通するガス放出孔と、
前記セラミックプレートの下面に接合され、前記ガス流路部の下方からガスを供給するガス供給通路を有する金属製の冷却プレートと、
を備え、
前記ガス流路部の全長のうちの少なくとも一部の区間が絶縁性かつ通気性の多孔質である、
ものである。

【0007】

この半導体製造装置用部材では、プラグは、屈曲しながら緻密質の本体部を厚み方向に貫通するガス流路部を有している。また、ガス流路部の全長のうちの少なくとも一部の区間が絶縁性かつ通気性の多孔質である。多孔質の区間では、多孔質内に存在する三次元的（例えば三次元網状）に連続した気孔がガス流路となる。そのため、ガス流路部全体が空洞の場合よりも、ガス流路部内における実質的な流路長が長い。したがって、この半導体製造装置用部材では、ウエハと冷却プレートとの間でガス流路を介した放電（絶縁破壊）が生じにくい。

【0008】

本明細書において、「上」「下」は、絶対的な位置関係を表すものではなく、相対的な位置関係を表すものである。そのため、半導体製造装置用部材の向きによって「上」「下」は「下」「上」になったり「左」「右」になったり「前」「後」になったりする。

【0009】

本発明の半導体製造装置用部材において、前記ガス流路部の全長のうちの少なくとも一部の区間は、気孔率が１０％以上５０％以下の前記多孔質であるものとしてもよい。気孔率が５０％以下では実質的な流路長が十分長くなるため、好ましい。気孔率が低いほど絶縁破壊しにくいが、ガスの流通を円滑にする観点から、気孔率は１０％以上が好ましい。

【0010】

本発明の半導体製造装置用部材において、前記ガス流路部の全長のうちの３０％以上の区間は、前記多孔質であるものとしてもよい。ガス流路部の全長のうちの３０％以上が多孔質であれば、実質的な流路長が十分長くなるため好ましい。

【0011】

本発明の半導体製造装置用部材において、前記ガス流路部は、螺旋状に形成されていてもよい。こうすれば、ガスの流通を円滑にできる。

【0012】

本発明の半導体製造装置用部材において、前記プラグは、上面に向かって徐々に径が狭まるテーパ部を有し、前記電極は、前記セラミックプレートの内部のうち前記テーパ部と交差する面に設けられ、前記プラグを貫通させるための貫通穴を有していてもよい。こうすれば、プラグはテーパ部を有しているため、テーパ部を有さない場合に比べて、プラグを貫通させるために電極に設けられた貫通穴の直径を小さくすることができる。

【0013】

本発明の半導体製造装置用部材において、前記プラグは、下側の径が狭まる段差を側面に有していてもよい。その場合、半導体製造装置用部材において、前記セラミックプレートには下面にプラグ挿入穴が設けられ、前記プラグは前記プラグ挿入穴に挿入され、前記段差よりも深い領域で前記プラグ挿入穴と前記プラグとは当接し、前記段差よりも浅い領域では、前記プラグ挿入穴と前記プラグとの間に隙間が形成され、前記隙間には接着材料製のプラグ支持部材が形成されていてもよい。こうした半導体製造装置用部材を製造する際に、プラグとプラグ挿入穴との隙間に接着剤を注入したとしても、接着剤は段差よりも奥に流れ込むことが抑制され、ひいては接着剤がガス放出孔に入り込むことが抑制される。したがって、プラグを支持する接着材料すなわちプラグ支持部材によってガス放出孔が塞がれることがない。

【0014】

本発明のプラグは、
緻密質の本体部と、屈曲しながら前記本体部を厚み方向に貫通するガス流路部と、を有するプラグであって、
前記ガス流路部の全長のうちの少なくとも一部の区間が絶縁性かつ通気性の多孔質である、
ものである。

【0015】

このプラグは、屈曲しながら緻密質の本体部を厚み方向に貫通するガス流路部を有している。また、ガス流路部の全長のうちの少なくとも一部の区間が絶縁性かつ通気性の多孔質である。多孔質の区間では、多孔質内に存在する三次元的（例えば三次元網状）に連続した気孔がガス流路となる。そのため、ガス流路部全体が空洞の場合よりも、ガス流路部内における実質的な流路長が長くなる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】半導体製造装置用部材１０の縦断面図。

【図2】セラミックプレート２０の平面図。

【図3】図１の部分拡大図。

【図4】プラグ４０の斜視図。

【図5】ガス流路部４６の別例の縦断面図。

【図6】ガス流路部４６の別例の縦断面図。

【図7】半導体製造装置用部材１１０の縦断面の部分拡大図。

【図8】半導体製造装置用部材２１０の縦断面の部分拡大図。

【図9】半導体製造装置用部材３１０の縦断面図の部分拡大図。

【図10】半導体製造装置用部材４１０の縦断面図の部分拡大図。

【発明を実施するための形態】

【0017】

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、図２はセラミックプレート２０の平面図、図３は図１の部分拡大図、図４はプラグ４０の斜視図である。

【0018】

半導体製造装置用部材１０は、セラミックプレート２０と、プラグ４０と、ガス放出孔２８と、冷却プレート６０とを備えている。

【0019】

セラミックプレート２０は、アルミナ焼結体や窒化アルミニウム焼結体などのセラミック製の円板（例えば直径３００ｍｍ、厚さ５ｍｍ）である。セラミックプレート２０の上面は、ウエハ載置面２０ａとなっている。セラミックプレート２０は、電極２２を内蔵している。セラミックプレート２０のウエハ載置面２０ａには、図２に示すように、外縁に沿ってシールバンド２１ａが形成され、全面に複数の円形突起２１ｂが形成されている。シールバンド２１ａ及び円形突起２１ｂは同じ高さであり、その高さは例えば数μｍ～数１０μｍである。電極２２は、静電電極として用いられる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。この電極２２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面２０ａに吸着固定され、直流電圧の印加を解除するとウエハＷのウエハ載置面２０ａへの吸着固定が解除される。この電極２２は、ＲＦ電極としても用いられる。具体的には、ウエハ載置面２０ａの上方には上部電極（図示せず）が配置され、その上部電極とセラミックプレート２０に内蔵された電極２２とからなる平行平板電極間に高周波電力を印加するとプラズマが発生する。電極２２にはプラグ４０を挿通するための貫通穴２２ａ（図３参照）が設けられており、電極２２の貫通穴２２ａとプラグ４０との間は、所定の絶縁距離が確保されている。

【0020】

セラミックプレート２０には、プラグ挿入穴３０が設けられている。プラグ挿入穴３０は、セラミックプレート２０の下面２０ｂの複数箇所（例えば周方向に沿って等間隔に設けられた１２箇所とか２４箇所）に設けられた有底筒状の穴である。プラグ挿入穴３０は、略円筒形（例えば開口径８ｍｍ、全長４ｍｍ）であるが、図３に示すように、底面３１と側面３２との境界は傾斜面３３となっている。

【0021】

ガス放出孔２８は、セラミックプレート２０を厚み方向（上下方向）に貫通するように設けられた小径（例えば直径０．１ｍｍ）の穴である。本実施形態では、ガス放出孔２８は、セラミックプレート２０のうちプラグ挿入穴３０の底壁に相当する部分を厚み方向に貫通している。ガス放出孔２８は、一つのプラグ４０に対して複数設けられている。ガス放出孔２８は、プラグ４０の後述するガス流路部４６の上方に連通する。

【0022】

プラグ４０は、セラミックプレート２０の下面２０ｂ側に設けられている。本実施形態では、プラグ４０は、セラミックプレート２０の下面２０ｂに設けられたプラグ挿入穴３０に挿入されている。プラグ４０は、略円柱形の本体部４５（例えば最大外径８ｍｍ、高さ４ｍｍ）と、屈曲しながら本体部４５を厚み方向（上下方向）に貫通するガス流路部４６とを備えている。

【0023】

本体部４５は、プラグ４０のうちの緻密質の部分であり、プラグ４０のうちのガス流路部４６以外の部分である。本明細書において、「緻密質」とは、バックサイドガスが流通できない程度の緻密さを有することをいう。本体部４５は、例えば、気孔率が１％未満であるものとしてもよく、気孔率が０．１％未満であることが好ましい。本明細書において、「気孔率」は、水中重量法（アルキメデス法）で測定した開気孔率をいう。水中重量法での測定が困難な場合（例えばガス流路部４６の一部の区間が空洞の場合）には、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて５０倍の倍率で代表的な断面を観察したときに、観察画像中に確認される気孔の面積率としてもよい。本体部４５は、セラミックプレート２０と同種のセラミック（例えばアルミナや窒化アルミニウム）で形成されていることが好ましい。本体部４５の側面４３には、本体部４５の周方向に沿って段差４４が設けられている。段差４４は、本体部４５の下側の径が狭まるように設けられている。プラグ挿入穴３０のうち、本体部４５の段差４４よりも深くガス放出孔２８と対向する位置に設けられた円形凹部４８に至る手前までの領域で、プラグ挿入穴３０と本体部４５とは当接している。プラグ挿入穴３０のうち、段差４４よりも浅い領域では、プラグ挿入穴３０と本体部４５との間にリング状の隙間Ｇが形成されている。この隙間Ｇには接着材料製のプラグ支持部材５０が隙間Ｇと同じリング状に形成されている。接着材料としては、例えばシリコーン樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂などの絶縁樹脂が挙げられるが、シリコーン樹脂が好ましい。このプラグ支持部材５０によって、本体部４５はセラミックプレート２０に接着されている。本体部４５は、下面４０ｂに向かって徐々に径が狭まる第１テーパ部４１を有している。そのため、第１テーパ部４１とプラグ挿入穴３０との隙間Ｇは、プラグ挿入穴３０の開口部３０ａに向かって徐々に広くなっている。プラグ支持部材５０は、本体部４５の第１テーパ部４１を下から受ける形状になっている。本体部４５は、上面４０ａに向かって徐々に径が狭まる第２テーパ部４２を有している。第２テーパ部４２はプラグ挿入穴３０の傾斜面３３と当接している。本体部４５の上面４０ａには、円形凹部４８が設けられている。円形凹部４８は、ガス流路部４６内の空間（ガス流路）と複数のガス放出孔２８とを連通する役割を果たす。

【0024】

ガス流路部４６は、屈曲しながら本体部４５を厚み方向に貫通し、プラグ４０の厚み方向のガスの流通を許容する。本実施形態では、ガス流路部４６は、本体部４５を厚み方向に貫通する螺旋状に形成されており、全長は約５５ｍｍ、直径は約０．８ｍｍである。ガス流路部４６は、その内部を完全に空洞としたときに上端の開口から下端の開口が見通せない形状であることが好ましい。ガス流路部４６は、その全体が多孔質４７である（図４参照）。図４では、多孔質４７を網掛けで示した。本明細書において、「多孔質」とは、少なくともバックサイドガスが通過できる程度に気孔を有し、かつ、完全な空洞ではないことをいう。本実施形態では、多孔質４７の気孔率は約４０％である。多孔質４７は、本体部４５と同種のセラミックとしてもよい。なお、多孔質４７と本体部４５との境界が明確でない場合には、観察した断面において多孔質４７の気孔の全てを含み周囲長が最も短くなる領域を多孔質４７とする。

【0025】

プラグ４０は、例えば、以下のように製造したものとしてもよい。まず、最終的に本体部４５になる部分の成形体又はそれを焼成した焼成体を準備する。成形体は、３Ｄプリンターを用いて成形してもよいし、モールドキャスト成形で成形してもよい。モールドキャスト成形の詳細は、例えば特許第５４５８０５０号公報などに開示されている。モールドキャスト成形では、成形型の成形空間に、セラミック粉体、溶媒、分散剤及びゲル化剤を含むセラミックスラリーを注入し、ゲル化剤を化学反応させてセラミックスラリーをゲル化させることにより、成形型内に成形体を形成する。モールドキャスト成形では、ワックスなどの融点の低い材料で形成された外型及び中子（ガス流路部４６と同形状の型）を成形型として用いて成形型内に成形体を形成し、その後、成形型の融点以上の温度に加熱して成形型を溶融除去又は燃焼により消失させて、成形体を製造してもよい。得られた成形体又は焼成体のうちガス流路部４６に対応する空洞に多孔質４７の原料を配置する。具体的には、例えば、セラミック粉体などの骨材に樹脂やワックスなどの造孔材を加えた原料を、必要に応じて溶剤を加えてスラリー状やペースト状にして成形体又は焼成体のガス流路部４６に対応する空洞に充填し、最後に全体を焼成する。この焼成により、多孔質４７の原料中の造孔材が消失して多孔質４７が形成され、本体部４５と多孔質４７とが一体化されたプラグ４０が得られる。

【0026】

冷却プレート６０は、金属アルミニウムやアルミニウム合金などの金属製の円板（セラミックプレート２０と同じ直径かそれよりも大きな直径の円板）である。冷却プレート６０の内部には、冷媒が循環する冷媒流路６２が形成されている。冷却プレート６０は、ガス流路部４６の下方からバックサイドガスをプラグ４０へ供給するガス供給通路６４を有している。ガス供給通路６４は、平面視で冷却プレート６０と同心円の環状のガス集合部６４ａと、冷却プレート６０の下面６０ｂからガス集合部６４ａへガスを導入するガス導入部６４ｂと、ガス集合部６４ａから各プラグ４０へガスを分配するガス分配部６４ｃとを備える。ガス分配部６４ｃは、冷却プレート６０の上面６０ａに開口している。冷却プレート６０は、セラミックプレート２０の下面２０ｂに接合されている。本実施形態では、冷却プレート６０は、樹脂製のボンディングシート７０を介してセラミックプレート２０の下面２０ｂに接着されている。ボンディングシート７０には、プラグ挿入穴３０と対向する位置に、プラグ挿入穴３０の開口径と同じかやや大きい径の穴７２が設けられている。なお、冷却プレート６０は、ボンディングシート７０ではなくろう材を介してセラミックプレート２０の下面２０ｂに接合されていてもよい。

【0027】

次に、こうして構成された半導体製造装置用部材１０の使用例について説明する。まず、図示しないチャンバー内に半導体製造装置用部材１０を設置した状態で、ウエハＷをウエハ載置面２０ａに載置する。そして、チャンバー内を真空ポンプにより減圧して所定の真空度になるように調整し、セラミックプレート２０の電極２２に直流電圧をかけて静電吸着力を発生させ、ウエハＷをウエハ載置面２０ａに吸着固定する。次に、チャンバー内を所定圧力（例えば数１０～数１００Ｐａ）の反応ガス雰囲気とし、この状態で、チャンバー内の天井部分に設けた図示しない上部電極と半導体製造装置用部材１０の電極２２との間に高周波電圧を印加させてプラズマを発生させる。なお、上部電極と電極２２との間に高周波電圧を印加する代わりに、上部電極と冷却プレート６０との間に高周波電圧を印加してもよい。ウエハＷの表面は、発生したプラズマによってエッチングされる。もしプラグ４０の螺旋状のガス流路部４６全体が空洞であったならば、発生したプラズマは、その空洞を介してウエハＷと冷却プレート６０との間で放電を起こすことがある。しかし、本実施形態では、プラグ４０の螺旋状のガス流路部４６の全体が絶縁性の多孔質４７であるため、ガス流路部４６内における実質的な流路長が長く、そのような放電が起きるのを防止することができる。冷却プレート６０の冷媒流路６２には、冷媒が循環される。ガス供給通路６４には、図示しないガスボンベからヘリウム等のバックサイドガスが導入される。バックサイドガスは、ガス供給通路６４、ガス流路部４６及びガス放出孔２８を通って、ウエハＷの裏面とウエハ載置面２０ａのうちシールバンド２１ａや円形突起２１ｂが設けられていない部分との間の空間に放出され封入される。このバックサイドガスの存在により、ウエハＷとセラミックプレート２０との熱伝導が効率よく行われる。

【0028】

以上詳述した半導体製造装置用部材１０では、プラグ４０は、屈曲しながら緻密質の本体部４５を厚み方向に貫通するガス流路部４６を有している。また、ガス流路部４６の全体が絶縁性かつ通気性の多孔質４７である。そのため、ガス流路部４６の一部の区間又は全体が空洞の場合よりも、ガス流路部４６内における実質的な流路長が長い。したがって、この半導体製造装置用部材１０では、ガス流路を介した絶縁破壊を抑制できる。

【0029】

また、ガス流路部４６の全長のうちの少なくとも一部（ここでは全部）の区間は、気孔率が１０％以上５０％以下（具体的には約４０％）の多孔質４７である。そのため、ガス流路を介した絶縁破壊を抑制できるとともに、ガスの流通を円滑にできる。なお、ガス流路部４６の全長のうちの少なくとも一部の区間は、気孔率が２０％以上５０％以下の多孔質４７であることが好ましく、気孔率が３０％以上５０％以下の多孔質４７であることがより好ましい。

【0030】

更に、ガス流路部４６は、螺旋状に形成されているため、ガスの流通を円滑にできる。

【0031】

更にまた、プラグ４０は、第２テーパ部４２を有し、電極２２は、セラミックプレート２０の内部のうち第２テーパ部４２と交差する面に設けられ、プラグ４０を貫通させるための貫通穴２２ａを有している。このように、プラグ４０は第２テーパ部４２を有しているため、第２テーパ部４２を有さない場合（後述する図７参照）に比べて、プラグ４０を貫通させるために電極２２に設けられた貫通穴２２ａの直径Ｄ１（図３参照）を小さくすることができる。また、プラグ４０を貫通穴２２ａに合わせて全長にわたり細くする場合に比べてプラグ４０の内部に設けられた螺旋状のガス流路部４６を長くすることができる。

【0032】

そしてまた、プラグ４０は、リング状に形成された絶縁樹脂製のプラグ支持部材５０でセラミックプレート２０に接合され、ガス流路部４６の上端はプラグ４０の表面のうちプラグ支持部材５０で隔てられた一方（セラミックプレート２０側の表面）に配置され、ガス流路部４６の下端はプラグ４０の表面のうちプラグ支持部材５０で隔てられた他方（冷却プレート６０側の表面）に配置されている。これにより、プラグ４０とセラミックプレート２０との間に隙間があったとしてもその隙間が冷却プレート６０に至る手前でプラグ支持部材５０によって分断されるため、ウエハＷと冷却プレート６０との間でプラグ４０とセラミックプレート２０との間の隙間を介した放電（絶縁破壊）も生じにくい。

【0033】

そして更に、プラグ４０は、段差４４を側面４３に有していて、段差４４よりも深い領域でプラグ挿入穴３０とプラグ４０とは当接し、段差４４よりも浅い領域では、プラグ挿入穴３０とプラグ４０との間に隙間Ｇが形成され、その隙間Ｇには接着材料製のプラグ支持部材５０が形成されている。そのため、半導体製造装置用部材１０を製造する際に、プラグ挿入穴３０とプラグ４０との隙間Ｇに接着剤を注入したとしても、接着剤は段差４４よりも奥に流れ込むことが抑制され、ひいては接着剤がガス放出孔２８に入り込むことが抑制される。したがって、プラグ４０を支持する接着材料すなわちプラグ支持部材５０によってガス放出孔２８が塞がれることがない。

【0034】

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。

【0035】

例えば、上述した実施形態では、ガス流路部４６の全体を多孔質４７としたが、ガス流路部４６の全長のうちの一部の区間を多孔質４７としてもよい。なお、多孔質４７の区間が長いほどガス流路を介した絶縁破壊をより抑制できるため、ガス流路部４６の全長のうちの３０％以上の区間が多孔質４７であることが好ましく、５０％以上の区間が多孔質４７であることがより好ましく、９０％以上の区間が多孔質４７であることがさらに好ましい。ガス流路部４６の全長のうちの一部の区間が多孔質４７である場合、残りの区間は空洞としてもよく、例えば、ガス流路部４６の全長のうち上端部及び下端部のうちの少なくとも一方の区間を空洞とし、その他の区間を多孔質４７としてもよい。

【0036】

上述した実施形態では、ガス流路部４６の全長は約５５ｍｍとしたが、例えば、２０ｍｍ以上６０ｍｍ以下としてもよく、４０ｍｍ以上５５ｍｍ以下としてもよい。また、ガス流路部４６の全長は、例えば本体部４５の厚みの５倍以上１５倍以下としてもよい。ガス流路部４６の全長が２０ｍｍ以上又は本体部４５の厚みの５倍以上であれば実質的な経路長が十分長くなるため好ましい。ガス流路部４６の全長が長いほど絶縁破壊しにくいが、ガス流路部４６の断面積を確保してガスの流通を円滑にする観点から、ガス流路部４６の全長は６０ｍｍ以下又は本体部４５の厚みの１５倍以下が好ましい。

【0037】

上述した実施形態では、ガス流路部４６の直径は約０．８ｍｍとしたが、例えば０．４ｍｍ以上１．０ｍｍ以下としてもよい。また、ガス流路部４６の直径は、例えば本体部４５の厚みの１／１０以上１／４以下としてもよい。

【0038】

上述した実施形態において、ガス流路部４６内の実質的な流路長（最短経路長）は、例えばガス流路部４６の全長の１．２倍以上３．０倍以下としてもよく、１．５倍以上２．５倍以下としてもよい。

【0039】

上述した実施形態において、セラミックプレート２０の内部に抵抗発熱体を埋設してもよい。こうすれば、ウエハＷの温度をより精度よく制御することができる。

【0040】

上述した実施形態では、プラグ４０の内部のガス流路部４６を螺旋状としたが、特にこれに限定されない。例えば、ガス流路部４６は、図５，６に示すような折り返し部の多い形状（ジグザグ形状など）としてもよい。図５，６では、上述した実施形態と同じ構成要素については同じ符号を付した。図５では、ガス流路部４６は、ジグザグが直角の角を有している。この角は鋭角でも鈍角でもよい。図６では、ガス流路部４６は、角がアールである、つまり角がない。こうしたジグザグは、平面的であってもよいし、立体的であってもよい。また、ガス流路部４６は、上方から見たときに外周が多角形となるような、角を有する螺旋状でもよい。螺旋の巻き数やジグザグの折り返し数などは特に限定されない。このようにしても、ガス流路を介して放電が起きるのを効果的に防止することができる。

【0041】

上述した実施形態では、プラグ４０は、絶縁樹脂製のプラグ支持部材５０でセラミックプレート２０に接着されているものとしたが、こうしたものに限定されない。例えば、プラグ４０は、セラミックプレート２０にセラミック接合されていてもよい。つまり、プラグ４０とセラミックプレート２０との接合部分（絶縁性接合部とも称する）がセラミックであるものとしてもよい。なお、本明細書において、「セラミック接合」とは、セラミック同士がセラミックで接合されていることをいう。セラミック接合では、両者を絶縁樹脂製のプラグ支持部材５０を用いて接着する場合よりも、接合部分の劣化が生じにくい。セラミック接合は、例えば、焼結接合や拡散接合などの固相接合としてもよい。焼結接合は、セラミック粉体を接合界面に挿入して、加圧力を加えながら加熱し、焼結させて接合する方法である。拡散接合は、セラミック同士を直接接触させたまま加圧下で加熱し、構成元素を拡散させて接合する方法である。また、プラグ４０は、セラミックス性接着剤でセラミックプレート２０に接着（セラミック接合）されていてもよい。また、例えば、プラグ４０は、セラミックプレート２０に螺合されていてもよい。具体的には、プラグ挿入穴３０の側面３２及び／又は傾斜面３３に雌ねじを切り、プラグ４０の側面４３及び／又は第２テーパ部４２に雄ねじを切り、プラグ挿入穴３０とプラグ４０とを螺合させてもよい。

【0042】

上述した実施形態では、プラグ４０に第２テーパ部４２を設け、プラグ挿入穴３０に傾斜面３３を設けたが、図７に示した半導体製造装置用部材１１０のように、第２テーパ部４２や傾斜面３３を設けなくてもよい。図７では、上述した実施形態と同じ構成要素については同じ符号を付した。この場合、電極２２の貫通穴２２ａとプラグ４０とは所定の絶縁距離だけ離す必要があるため、電極２２の貫通穴２２ａの直径Ｄ２は上述した実施形態の直径Ｄ１よりも大きくなる。

【0043】

上述した実施形態では、プラグ４０の側面４３に段差４４を設けたが、図８に示した半導体製造装置用部材２１０のように、プラグ４０の側面４３に段差４４を設ける代わりに、プラグ挿入穴３０の側面３２に上側（底側）の径が狭まる段差３４を設けてもよい。図８では、上述した実施形態と同じ構成要素については同じ符号を付した。半導体製造装置用部材２１０では、プラグ挿入穴３０のうち段差３４よりも深くガス放出孔２８に至る手前までの領域でプラグ挿入穴３０とプラグ４０とは当接している。また、プラグ挿入穴３０のうち段差３４よりも浅い領域では、プラグ挿入穴３０とプラグ４０との間に隙間Ｇが形成され、その隙間Ｇにはプラグ支持部材５０が形成されている。この半導体製造装置用部材２１０を製造する際に、プラグ挿入穴３０とプラグ４０との隙間Ｇに接着剤を注入したとしても、接着剤は段差３４よりも奥に流れ込むことが抑制され、ひいては接着剤がガス放出孔２８に入り込むことが抑制される。したがって、プラグ４０を支持する接着材料すなわちプラグ支持部材５０によってガス放出孔２８が塞がれることがない。

【0044】

上述した実施形態では、プラグ４０の側面４３に段差４４を設けたが、プラグ４０の側面４３に段差４４を設けず、プラグ挿入穴３０の側面３２にも段差３４を設けなくてもよい。その場合、プラグ挿入穴３０の底面３１以外の領域において、プラグ挿入穴３０とプラグ４０との間に隙間Ｇが形成され、その隙間Ｇにプラグ支持部材５０が形成されていてもよい。こうした半導体製造装置用部材を製造する際には、プラグ挿入穴３０とプラグ４０との隙間Ｇに接着剤を注入すると、接着剤がガス放出孔２８に入り込んでガス放出孔２８を塞ぐことがある。したがって、この半導体製造装置用部材では、プラグ４０を支持する接着材料すなわちプラグ支持部材５０によってガス放出孔２８が塞がれることがある。これに対して、実施形態の半導体製造装置用部材１０では、プラグ挿入穴３０のうちプラグ４０の段差４４が設けられている位置よりも深くガス放出孔２８に至る手前までの領域で、プラグ挿入穴３０とプラグ４０とは当接している。したがって、実施形態の半導体製造装置用部材１０を製造する際に、プラグ挿入穴３０とプラグ４０との隙間Ｇに接着剤を注入したとしても、接着剤が段差４４よりも奥に流れ込むことがない。そのため、実施形態の半導体製造装置用部材１０では、接着剤がガス放出孔２８に入り込むことがなく、プラグ支持部材５０によってガス放出孔２８が塞がれることがない。

【0045】

上述した実施形態では、プラグ４０に第１テーパ部４１を設けたが、第１テーパ部４１を設けなくてもよい。

【0046】

上述した実施形態では、プラグ４０は、セラミックプレート２０の下面２０ｂに設けられたプラグ挿入穴３０に挿入されているものとしたが、こうしたものに限定されない。例えば、図９の半導体製造装置用部材３１０のように、冷却プレート６０は上面６０ａに開口した筒状のプラグ挿入穴６５が設けられたものとし、プラグ４０の一部はこのプラグ挿入穴６５にも挿入されていてもよい。あるいは、図１０の半導体製造装置用部材４１０のように、セラミックプレート２０はプラグ挿入穴３０が設けられていないものとし、冷却プレート６０は上面６０ａに開口した筒状のプラグ挿入穴６５が設けられたものとし、プラグ４０の一部又は全部はこのプラグ挿入穴６５に挿入されていてもよい。これらの構造では、ガス放出孔２８の長さも長くなり、絶縁破壊の防止に寄与する。図９及び図１０では、上述した実施形態と同じ構成要素については同じ符号を付した。なお、図１０では、プラグ挿入穴３０とプラグ４０との間のリング状の隙間Ｇにプラグ支持部材５０を形成してプラグ４０をセラミックプレート２０に接着する代わりに、セラミックプレート２０の下面２０ｂとプラグ４０の上面４０ａとの間に、プラグ４０の上面４０ａと略同形状のリング状のプラグ支持部材５０を形成して、プラグ４０をセラミックプレート２０に接着した。この場合も、プラグ４０とセラミックプレート２０との間に隙間があったとしてもその隙間が冷却プレート６０に至る手前でプラグ支持部材５０によって分断されるため、ウエハＷと冷却プレート６０との間でプラグ４０とセラミックプレート２０との間の隙間を介した放電が生じにくい。プラグ挿入穴６５は、貫通穴でもよいし、有底穴でもよい。プラグ挿入穴６５が貫通穴の場合には、プラグ挿入穴６５のうちのプラグ４０よりも下の部分が、ガス流路部４６の下方からバックサイドガスをプラグ４０へ供給する役割を果たす。プラグ挿入穴６５が有底穴の場合には、冷却プレート６０の上面６０ａではなくプラグ挿入穴６５の底面にガス分配部６４ｃが配置されるようにする以外は、実施形態の半導体製造装置用部材１０のガス供給通路６４と同様のガス供給通路を形成すればよい。

【0047】

上述した実施形態では、ガス放出孔２８は、一つのプラグ４０に対して複数設けられているものとしたが、一つのプラグ４０に対して一つ設けられているものとしてもよい。

【符号の説明】

【0048】

１０，１１０，２１０，３１０，４１０ 半導体製造装置用部材、２０ セラミックプレート、２０ａ ウエハ載置面、２０ｂ 下面、２１ａ シールバンド、２１ｂ 円形突起、２２ 電極、２２ａ 貫通穴、２８ ガス放出孔、３０ プラグ挿入穴、３０ａ 開口部、３１ 底面、３２ 側面、３３ 傾斜面、３４ 段差、４０ プラグ、４０ａ 上面、４０ｂ 下面、４１ 第１テーパ部、４２ 第２テーパ部、４３ 側面、４４ 段差、４５ 本体部、４６ ガス流路部、４６ａ 上端部、４６ｂ 下端部、４７ 多孔質、４８ 円形凹部、５０ プラグ支持部材、６０ 冷却プレート、６０ａ 上面、６０ｂ 下面、６２ 冷媒流路、６４ ガス供給通路、６４ａ ガス集合部、６４ｂ ガス導入部、６４ｃ ガス分配部、６５ プラグ挿入穴、７０ ボンディングシート、７２ 穴、Ｇ 隙間、Ｗ ウエハ。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】