特許 7582285 ウエハ保持体

(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】2024-11-05

(45)【発行日】2024-11-13

(54)【発明の名称】ウエハ保持体

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/683 20060101AFI20241106BHJP

   H01L 21/3065 20060101ALI20241106BHJP

   H01L 21/31 20060101ALI20241106BHJP

【ＦＩ】

H01L21/68 N

H01L21/302 101G

H01L21/31 C

【請求項の数】 12

(21)【出願番号】P 2022186144

(22)【出願日】2022-11-22

(62)【分割の表示】P 2019508697の分割

【原出願日】2018-02-08

(65)【公開番号】P2023021139

(43)【公開日】2023-02-09

【審査請求日】2022-12-21

(31)【優先権主張番号】P 2017062458

(32)【優先日】2017-03-28

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000002130

【氏名又は名称】住友電気工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001195

【氏名又は名称】弁理士法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】木村 功一

(72)【発明者】

【氏名】三雲 晃

(72)【発明者】

【氏名】先田 成伸

(72)【発明者】

【氏名】島尾 大介

【審査官】鈴木 孝章

(56)【参考文献】

【文献】特開平０９－２１３４５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－０８９６９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－１９７３９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－２３１７９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－０９２２１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－０７５５２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－０１８７０４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／６８３

Ｈ０１Ｌ ２１／３０６５

Ｈ０１Ｌ ２１／３１

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ウエハ載置面を上面に有するセラミック基部と、
前記セラミック基部に埋設された導電部材と、
電極端子部と、を備え、
前記導電部材は、前記ウエハ載置面と平行に設けられた回路部と、前記ウエハ載置面と平行かつ前記ウエハ載置面と反対の方向に前記回路部と離間して設けられた引出部と、前記回路部と前記引出部とを接続する接続部と、を含み、
前記回路部の１つには、１層の前記引出部が接続されており、
前記引出部は、平面視において円形、円環形、円形を周方向に分割した形状、円環形を周方向に分割した形状のいずれかの形状であり、
前記電極端子部は、前記引出部に接続されており、
前記電極端子部は、前記セラミック基部の下面側から給電するための端子であり、
前記接続部の全ては、平面視において、前記電極端子部とは異なる場所に設けられており、
前記接続部と前記電極端子部との距離は、前記電極端子部の直径よりも大きい、ウエハ保持体。

【請求項2】

前記セラミック基部の下面を支持する筒状支持部をさらに備え、
前記電極端子部の一部は、前記筒状支持部内に収容されている、請求項１に記載のウエハ保持体。

【請求項3】

前記導電部材はＲＦ電極又は抵抗発熱体を構成する、請求項１または請求項２に記載のウエハ保持体。

【請求項4】

複数の前記導電部材を備え、複数の前記導電部材はそれぞれがＲＦ電極または抵抗発熱体を構成する、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のウエハ保持体。

【請求項5】

前記セラミック基部に埋設され前記ウエハ載置面と平行に設けられた第２回路部と、
前記第２回路部と接続される第２電極端子部と、をさらに備え、
前記第２電極端子部は、前記セラミック基部の下面側から給電するための端子である、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のウエハ保持体。

【請求項6】

前記第２回路部はＲＦ電極又は抵抗発熱体又は静電チャック電極である、請求項５に記載のウエハ保持体。

【請求項7】

前記接続部は金属層で覆われたセラミック部材である、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のウエハ保持体。

【請求項8】

前記セラミック部材は、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、炭化ケイ素、および酸化アルミニウムからなる群から選択されるいずれか１つのセラミック材料で構成されている、請求項７に記載のウエハ保持体。

【請求項9】

前記セラミック部材を構成するセラミック材料は、前記セラミック基部を構成するセラミック材料とほぼ同じ熱膨張係数を有する、請求項７または請求項８に記載のウエハ保持体。

【請求項10】

前記セラミック基部と前記セラミック部材とは同じセラミック材料で構成されている、請求項７から請求項９のいずれか１項に記載のウエハ保持体。

【請求項11】

前記セラミック基部は円板形状であり、
前記接続部は、前記円板形状の周方向に均等な間隔を空けて配置されている、請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載のウエハ保持体。

【請求項12】

前記筒状支持部は円筒形状である、請求項２に記載のウエハ保持体。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示はウエハ保持体に関する。本出願は、２０１７年３月２８日出願の日本出願２０１７－０６２４５８号に基づく優先権を主張し、前記日本出願に記載された全ての記載内容を援用するものである。

【背景技術】

【0002】

ＬＳＩなどの半導体デバイスを製造する半導体製造装置では、半導体ウエハに対してＣＶＤ、スパッタリングなどの成膜処理やエッチング処理など、各種の薄膜処理が施される。これら薄膜処理はプラズマ雰囲気下で行う場合があり、そのため、半導体製造装置ではチャンバー内に搭載するサセプタとも称するウエハを載置して加熱するウエハ保持体に高周波（ＲＦ）電極の一方（下部電極）を埋設すると共に、ウエハ保持体の上方にもう一方の高周波電極（上部電極）を設けて該下部電極に対向させ、これら電極間に高周波（ＲＦ）電圧を印加することが行われている。これにより、チャンバー内に導入した原料ガスを電離させてウエハ保持体の上方の空間にプラズマを発生させることができる。

【0003】

例えば特許文献１には、下部電極及び抵抗発熱体を備えたサセプタとして、上面に平坦なウエハ載置面を備えた円板状のセラミック基部と、これを下面中央部から支持する筒状支持部とからなるウエハ保持体が開示されており、下部電極としての２種類の高周波（ＲＦ）電極は、該セラミック基部の内部においてウエハ載置面からの深さが互いに異なる位置に埋設されている。このセラミック基部の内部には、更に半導体ウエハを電気的に吸着固定する静電チャック（ＥＳＣ）電極を設けてもよいことも示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１２－８９６９４号公報

【発明の概要】

【0005】

本開示のウエハ保持体は、ウエハ載置面を上面に有するセラミック基部と、セラミック基部に埋設された導電部材と、を備える。導電部材は、ウエハ載置面と平行に設けられた回路部と、ウエハ載置面と平行かつウエハ載置面と反対の方向に回路部と離間して設けられた引出部と、回路部と引出部とを電気的に接続する接続部と、を含む。

【図面の簡単な説明】

【0006】

【図1A】図１Ａは、第１実施形態のウエハ保持体の模式的な縦断面図である。

【図1B】図１Ｂは、図１Ａのセラミック基部をＡ１－Ａ１及びＢ１－Ｂ１で切断したときの矢視図である。

【図2A】図２Ａは、第２実施形態のウエハ保持体の模式的な縦断面図である。

【図2B】図２Ｂは、図２Ａのセラミック基部をＡ２－Ａ２、Ｂ２－Ｂ２及びＣ２－Ｃ２で切断したときの矢視図である。

【図3】図３は、第２実施形態のウエハ保持体の代替例が有するセラミック基部の図２Ｂに対応する矢視図である。

【図4A】図４Ａは、第２実施形態のウエハ保持体の更に他の代替例の模式的な縦断面図である。

【図4B】図４Ｂは、図４Ａのセラミック基部をＡ３－Ａ３及びＢ３－Ｂ３で切断したときの矢視図である。

【図5】図５は、第２実施形態のウエハ保持体の更に他の代替例が有するセラミック基部の図４Ｂに対応する矢視図である。

【図6A】図６Ａは、第３実施形態のウエハ保持体の模式的な縦断面図である。

【図6B】図６Ｂは、図６Ａのセラミック基部をＡ４－Ａ４及びＢ４－Ｂ４で切断したときの矢視図である。

【図7】図７は、第３実施形態のウエハ保持体の更に他の代替例が有するセラミック基部の図６Ｂに対応する矢視図である。

【図8】図８は、第２実施形態のウエハ保持体の更に他の代替例が有するセラミック基部の図４Ｂに対応する矢視図である。

【発明を実施するための形態】

【0007】

上記したように、ウエハ保持体ではセラミック基部の上面がウエハ載置面となるため、セラミック基部の内部に埋設されているＲＦ電極や抵抗発熱体等に給電する端子部はセラミック基部の下面側に設ける必要がある。これら端子部は、半導体ウエハの処理の際にセラミック基部と共に高温状態になるので、ＣＶＤやエッチング時の反応性ガスとしてチャンバー内に導入されるハロゲンガス等の腐食性ガスから保護することが必要となる。

【0008】

そこで、ＲＦ電極や抵抗発熱体等の端子部、及びそれらに接続される給電線を上記筒状支持部の内側に収納すると共に、該筒状支持部の両端部をそれぞれセラミック基部の下面及びチャンバーの床面に気密シールすることが一般的に行われている。かかる構造により上記端子部が腐食により破損するのを防ぐことができるが、セラミック基部の下面のうち筒状支持部が取り付けられる中央部に端子部を配置することが必要になる。その結果、セラミック基部内においてウエハ載置面に平行な面内にほぼ全面に亘って敷き詰められているＲＦ電極や抵抗発熱体等に対して中央部の端子部から給電するので、当該端子部とＲＦ電極や抵抗発熱体等との接続部に過度の電気的な負荷がかかりやすくなり、セラミック基部の当該接続部において局所的な過熱が生じてウエハ載置面の均熱性が低下したり、セラミック基部自体が破損したりすることがあった。

【0009】

最初に本開示の実施形態を列記して説明する。本開示のウエハ保持体は、ウエハ載置面を上面に有するセラミック基部と、前記セラミック基部に埋設された導電部材と、を備え、
前記導電部材は、前記ウエハ載置面と平行に設けられた回路部、前記ウエハ載置面と平行かつ前記ウエハ載置面と反対の方向に前記回路部と離間して設けられた引出部および前記回路部と前記引出部とを電気的に接続する接続部を含む。また前記セラミック基部は円板形状であってもよい。これにより、セラミック基部に埋設されているＲＦ電極等の導電部材に対してその端子部から過度の電気的な負荷をかけることなく給電することができる。

【0010】

上記のウエハ保持体においては、前記セラミック基部の下面中央部から前記セラミック基部を支持する筒状支持部と、前記引出部と接続される電極端子部とをさらに備え、前記電極端子部の一部は前記セラミック基部の下面側から突出し、かつ、前記筒状支持部内に収容されていてもよい。また、前記筒状支持部は円筒形状であってもよい。これにより、電極端子部及びこれに接続される給電線を筒状支持部の内側に収容することができるので、これらを腐食環境から隔離することができる。

【0011】

上記のウエハ保持体においては、前記導電部材はＲＦ電極又は抵抗発熱体を構成してもよい。またウエハ保持体は、複数の前記導電部材を備え、複数の前記導電部材はそれぞれがＲＦ電極または抵抗発熱体を構成してもよい。これにより、ＲＦ電極における導電部材に対してその端子部への過度の電気的な負荷を低減することができるため、長期に亘って高い信頼性を維持することができる。また、抵抗発熱体においては回路パターンの設計の自由度が増すため、均熱性を向上させることができる。更に、ＲＦ電極や抵抗発熱体に従来のものより高い電圧を印加することができるので、処理速度を高めることができる。

【0012】

上記のウエハ保持体においては、前記セラミック基部に埋設され前記ウエハ載置面と平行に設けられた第２回路部と、前記回路部と接続される第２電極端子部とを、さらに備え、前記第２電極端子部の一部は前記セラミック基部の下面側から突出していてもよい。また、前記第２回路部はＲＦ電極又は抵抗発熱体又は静電チャック電極にすることができる。これにより、セラミック基部内に埋設する電極の種類やそれらの形状の自由度を高めることができる。

【0013】

上記のウエハ保持体においては、前記接続部は金属層で覆われたセラミック部材であってもよい。これにより、ウエハ保持体にヒートサイクルによる熱膨張と収縮が繰り返される場合であっても破損しにくくすることが可能になる。

【0014】

次に、図１Ａ、図１Ｂを参照しながら第１実施形態のウエハ保持体について説明する。図１Ａに示す第１実施形態のウエハ保持体１０は、半導体ウエハに対してプラズマＣＶＤなどのプラズマ雰囲気下での薄膜処理が行われる図示しないチャンバー内に搭載されるものである。ウエハ保持体１０は、ウエハ載置面１１ａを上面に備えた円板形状のセラミック基部１１と、セラミック基部１１をセラミック基部１１の下面中央部から支持する円筒形状の筒状支持部１２とを有する。本開示において円板形状とは幾何学的に厳密な円板を意味するものではなく加工誤差等が含まれる。本開示において円筒形状とは幾何学的に厳密な円筒を意味するものではなく加工誤差等が含まれる。筒状支持部１２の材質としてはセラミックスが好ましい。

【0015】

セラミック基部１１や筒状支持部１２の好適な材質であるセラミックスとしては、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、炭化ケイ素、酸化アルミニウム等を挙げることができる。これらの中では熱伝導率が高く耐腐食性にも優れた窒化アルミニウムが最も好ましい。

【0016】

筒状支持部１２の両端部は例えば外側に屈曲したフランジ形状になっている。筒状支持部１２の上端面をセラミック基部１１の下面に対して焼結により接合してもよい。また、上記フランジ形状の屈曲部を貫通するネジ等の結合手段によって筒状支持部１２をセラミック基部１１の下面に接合してもよい。筒状支持部１２の下端部については、上端部と同様にチャンバーの底面に接合してもよい。しかし、下端部は、クランプ等の結合手段により取外し自在に固定することが好ましい。

【0017】

セラミック基部１１の内部には、ＲＦ電極の下部電極としての１組の導電部材１３が埋設されている。導電部材１３は、ウエハ載置面１１ａに対して平行な回路部１４と、該ウエハ載置面１１ａに対して平行で且つ上記回路部１４とはセラミック基部１１の厚み方向に離間する引出部１５と、回路部１４と引出部１５とを互いに電気的に接続する６個の接続部１６とで構成されている。つまり、セラミック基部１１は、ウエハ載置面１１ａと反対の方向に回路部１４と離間して設けられた引出部１５を有している。回路部１４と引出部１５は、図１Ａのセラミック基部１１をＡ１－Ａ１及びＢ１－Ｂ１でそれぞれ切断したときの矢視図を示す図１Ｂから分かるように、いずれも円形パターンを有している。回路部１４と引出部１５は、セラミック基部１１の中心部に関して同心円状となるように配されている。引出部１５の外径は回路部１４の外径よりも小さくなっている。引出部１５の外周部に、周方向に均等な間隔をあけて６個の接続部１６が配されている。

【0018】

回路部１４と引出部１５の材質は、導電性を有するものであれば特に制約はない。例えばステンレス箔などの金属箔を敷いてもよい。例えば、タングステン等の金属粉を含んだペーストをスクリーン印刷及び焼成して形成してもよい。接続部１６の材質も導電性を有するものであれば特に制約はない。一例としては、円柱状のセラミック部材の外表面を金属層で覆ったものが好ましい。金属層の形成方法としては、例えば、セラミック部材の表面に金属ペーストを塗布した後、脱脂及び焼成することが挙げられる。金属層の他の例としては、セラミック部材に外嵌させるべく予め筒状に成形した金属製スリーブを用いてもよい。また、上記のセラミック部材は、上記のセラミック基部１１とほぼ同じ熱膨張係数を有するものが好ましく、同じ材質であることがより好ましい。これにより、ヒートサイクルによる熱膨張や熱収縮が繰り返されても当該セラミック部材をセラミック基部１１と同様に膨張・収縮させることができる。したがって、均熱性の低下や破損等の問題が生じにくくなる。

【0019】

引出部１５の中央部には金属製の１個の電極端子部１７が接続されている。電極端子部１７の先端部は、セラミック基部１１の下面中央部において突出している。つまり電極端子部１７の一部はセラミック基部１１の下面側から突出している。これにより、電極端子部１７及び電極端子部１７に接続される給電線（図示せず）を筒状支持部１２の内側に収容することができる。なお、セラミック基部１１の内部には、図示しない熱電対等の温度センサー、抵抗発熱体、静電チャック用電極等を設けてもよい。この場合は、これらの端子部もセラミック基部１１の下面中央部から突出させることで上記電極端子部１７と共に筒状支持部１２の内側に収容することができる。筒状支持部１２の内側で下方に向かって延在する給電線は、チャンバーの底面の貫通孔を通ってチャンバーの外部に引き出すことができる（図示せず）。

【0020】

かかる構成により、導電部材１３に高周波電圧を印加する際に電極端子部との接続部において生じやすい電気的な過負荷の問題を抑えることができる。特に、ＲＦ電極の場合は、その回路部とウエハ載置面との間隔が狭いほど好ましい。よって、回路部に過度の電気的負荷がかかるとセラミック基部のうち回路部よりもウエハ載置面側の薄板部分が破損する恐れがあった。しかし、本開示のウエハ保持体１０のように複数個の接続部１６を用いることで電流を適度に分配することができる。したがって、局所的な過負荷の問題を抑えることができる。これによりウエハ保持体１０を搭載した半導体製造装置の信頼性を高めることができる。

【0021】

次に図２Ａ、図２Ｂを参照しながら第２実施形態のウエハ保持体２０について説明する。図２Ａに示すように、円板形状のセラミック基部２１と、これを下面中央部から支持する筒状支持部２２とからなるウエハ保持体２０は、セラミック基部２１内に複数の導電部材が設けられていることを除いて、第１実施形態のウエハ保持体１０と基本的に同じである。したがって以降はセラミック基部２１について具体的に説明する。

【0022】

セラミック基部２１の内部には、ＲＦ電極としての２組の導電部材２３Ａ、２３Ｂが埋没されている。１組目の導電部材２３Ａは、ウエハ載置面２１ａに対して平行な回路部２４Ａと、ウエハ載置面２１ａに対して平行で且つ回路部２４Ａとはセラミック基部２１の厚み方向に離間する引出部２５Ａと、回路部２４Ａと引出部２５Ａとを互いに電気的に接続する６個の接続部２６Ａとで構成されている。つまり、セラミック基部２１は、ウエハ載置面２１ａと反対の方向に回路部２４Ａと離間して設けられた引出部２５Ａを有している。２組目の導電部材２３Ｂも上記１組目と同様にウエハ載置面２１ａに対して平行な回路部２４Ｂと、ウエハ載置面２１ａに対して平行で且つ回路部２４Ｂとはセラミック基部２１の厚み方向に離間する引出部２５Ｂと、回路部２４Ｂと引出部２５Ｂとを互いに電気的に接続する４個の接続部２６Ｂとで構成されている。つまり、セラミック基部２１は、ウエハ載置面２１ａと反対の方向に回路部２４Ｂと離間して設けられた引出部２５Ｂを有している。

【0023】

図２Ｂから分かるように、回路部２４Ａと２４Ｂは、ウエハ載置面２１ａに最も近い同じ層内に埋設されている。よって、回路部２４Ａはウエハ載置面２１ａの外径よりも外径の小さい同心円状の円形パターンを有している。回路部２４Ｂは回路部２４Ａの外周をとり囲むように同心円状の環状パターンを有している。引出部２５Ａはセラミック基部２１の厚み方向の略中央に位置する層内に埋設されている。引出部２５Ａの外径は回路部２４Ａの外径よりも小さい外径を有する円形パターンを有している。引出部２５Ａの外周部に、周方向に均等な間隔をあけて６個の接続部２６Ａが配されている。また、引出部２５Ａの中央部には金属製の１個の電極端子部２７Ａが接続している。その先端部は後述する引出部２５Ｂの中央部の開口部を貫通してセラミック基部２１の下面中央部から突出している。つまり、電極端子部２７Ａの一部はセラミック基部２１の下面側から突出している。

【0024】

引出部２５Ｂはセラミック基部２１の最も下側に位置する層内に埋設されている。引出部２５Ｂは、回路部２４Ｂと略同径若しくはこれよりやや小さな外径を有する。引出部２５Ｂは、中央部に円形の開口部を有する円形パターンを有している。引出部２５Ｂの外周部に周方向に均等な間隔で４個の接続部２６Ｂが配されている。また、引出部２５Ｂの開口部の周りには金属製の４個の電極端子部２７Ｂが接続している。電極端子部２７Ｂの先端部はセラミック基部２１の下面中央部において突出している。つまり、電極端子部２７Ｂの一部はセラミック基部２１の下面側から突出している。

【0025】

このように本発明の第２実施形態のウエハ保持体２０は２組の導電部材２３Ａ及び２３Ｂを有している。よって、２組の導電部材に別々にＲＦ電圧を印加することができる。したがってウエハ載置面２１ａ上方のプラズマ雰囲気を内側と外側で異なるように制御することができる。なお、第２実施形態はウエハ載置面２１ａをその径方向に２分割した内側円形パターンと外側環状パターンとからなる２ゾーン構造の場合について説明したが、これに限定されるものではなく、様々なゾーン数や分割パターンが考えられる。

【0026】

例えば、図３に示す第２実施形態の代替例では、上記した図２Ａ、図２Ｂに示す２組の導電部材のうち内側の導電部材については同様である。しかし、外側の導電部材がウエハ載置面２１ａの周方向に均等に４つに分割されている。すなわち、セラミック基部１２１内に５組の導電部材が、埋設された５ゾーン構造になっている。具体的には、図３に示すセラミック基部１２１では、図２Ｂの環状パターンを周方向に略４等分した形状を有する４つの外側回路部１２４Ｂ、１２４Ｃ、１２４Ｄ、及び１２４Ｅが同じ層内の内側に位置する円形パターンの回路部１２４Ａを外側からとり囲んでいる。そして、これら４つの外側回路部１２４Ｂ～１２４Ｅは、４つの略同形状の扇形パターンを有する引出部１２５Ｂ、１２５Ｃ、１２５Ｄ、及び１２５Ｅにそれぞれ接続部１２６Ｂ、１２６Ｃ、１２６Ｄ、及び１２６Ｅを介して電気的に接続している。これにより、ウエハ載置面１２１ａの上方のプラズマ雰囲気をよりきめ細かく制御することが可能になる。

【0027】

あるいは図４Ａ、図４Ｂに示す第２実施形態の他の代替例のように、ウエハ載置面をその中心を通る直線で２分割した２ゾーンに２組の同形状の導電部材をそれぞれ埋設した構造でもよい。すなわち、図４Ａに示すセラミック基部２２１の内部には、ＲＦ電極としての２組の導電部材２２３Ａ、２２３Ｂが埋没されている。

【0028】

１組目の導電部材２２３Ａは、ウエハ載置面２２１ａに対して平行な回路部２２４Ａと、該ウエハ載置面２２１ａに対して平行で且つ回路部２２４Ａとはセラミック基部２２１の厚み方向に離間する引出部２２５Ａと、これら回路部２２４Ａと引出部２２５Ａとを互いに電気的に接続する２個の接続部２２６Ａとで構成されている。つまり、セラミック基部２２１は、ウエハ載置面２２１ａと反対の方向に回路部２２４Ａと離間して設けられた引出部２２５Ａを有している。２組目の導電部材２２３Ｂも上記１組目と同様にウエハ載置面２２１ａに対して平行な回路部２２４Ｂと、該ウエハ載置面２２１ａに対して平行で且つ回路部２２４Ｂとはセラミック基部２２１の厚み方向に離間する引出部２２５Ｂと、これら回路部２２４Ｂと引出部２２５Ｂとを互いに電気的に接続する２個の接続部２２６Ｂとで構成されている。つまり、セラミック基部２２１は、ウエハ載置面２２１ａと反対の方向に回路部２２４Ｂと離間して設けられた引出部２２５Ｂを有している。

【0029】

図４Ａのセラミック基部２２１をＡ３－Ａ３及びＢ３－Ｂ３でそれぞれ切断したときの矢視図を示す図４Ｂから分かるように、ウエハ載置面２２１ａに最も近い同じ層内に埋設されている回路部２２４Ａと２２４Ｂは、セラミック基部２２１の中心部を通る直線で２分割した半円形状パターンを有している。また、セラミック基部２２１の下面側に近い同じ層内に埋設されている引出部２２５Ａと２２５Ｂも、上記と同様に２分割した半円形状パターンを有している。回路部２２４Ａと引出部２２５Ａは、それらの外周部に位置する２個の接続部２２６Ａで互いに電気的に接続されている。回路部２２４Ｂと引出部２２５Ｂも同様に２個の接続部２２６Ｂを介して互いに電気的に接続されている。各組における２個の接続部は、回路部に均一な電圧を印加できるように、上記半円形状パターン内の線対象の位置であって且つセラミック基部２２１の中心部からそれらに延在する２本の線分のなす角が略直角となる位置に配されている。

【0030】

図４Ａ、図４Ｂに示すセラミック基部２２１では、ウエハ載置面をその中心部を通る直線で略２等分した２ゾーンに２組の同形状の導電部材をそれぞれ設けた２ゾーン構造であった。しかし、本開示のセラミック基部は、これに限定されるものではなく、ウエハ載置面を３ゾーン以上に分割した構造でもよい。例えば図５に示す第２実施形態の更に他の代替例のウエハ保持体では、セラミック基部３２１のウエハ載置面を周方向に４等分して４組の同形状の導電部材をそれぞれ埋設した４ゾーン構造の例が示されている。

【0031】

具体的には、ウエハ載置面に最も近い同じ層内に埋設されている４つの回路部３２４Ａ、３２４Ｂ、３２４Ｃ、及び３２４Ｄは、セラミック基部３２１のウエハ載置面をその中心を通る２本の互いに直交する直線で４分割した中心角９０°の扇形パターンを有している。また、セラミック基部３２１の下面側に近い同じ層内に埋設されている引出部３２５Ａ、３２５Ｂ、３２５Ｃ、及び３２５Ｄも、上記と同じ角度位置で同様に４分割した中心角９０°の扇形パターンを有している。そして、各対の回路部と引出部とは、それらの外周部に位置する１個の接続部３２６Ａ、３２６Ｂ、３２６Ｃ、又は３２６Ｄで互いに電気的に接続されている。かかる構造により、ウエハ載置面の上方のプラズマ雰囲気を周方向により精密に制御することが可能になる。

【0032】

次に図６Ａ、図６Ｂを参照しながら第３実施形態のウエハ保持体について説明する。図６Ａに示す略円板形状のセラミック基部３１と、セラミック基部３１をセラミック基部３１の下面中央部から支持する筒状支持部３２とからなるウエハ保持体３０は、セラミック基部３１内に１組の導電部材と、引出部を介さずに直接電極端子部に接続する回路部とが設けられていることを除いて上記した第２実施形態のウエハ保持体２０と基本的に同じである。従って以降はセラミック基部３１について具体的に説明する。

【0033】

セラミック基部３１の内部には、ウエハ載置面３１ａを径方向に分割した内側円形部と外側環状部の２ゾーンに、それぞれＲＦ電極としての第２回路部３４Ａと回路部３４Ｂが設けられている点において、第２実施形態の図２Ｂの左側に示す分割パターンと同様である。また、回路部３４Ｂは第２実施形態と同様に接続部３６Ｂを介して引出部３５Ｂに電気的に接続されている。しかし、第２回路部３４Ａが直接第２電極端子部３７Ａに接続している点が第２実施形態と異なっている。

【0034】

すなわち、図６Ａのセラミック基部３１をＡ４－Ａ４及びＢ４－Ｂ４でそれぞれ切断したときの矢視図を示す図６Ｂから分かるように、第２回路部３４Ａは引出部やその接続のための接続部を介さずに直接第２電極端子部３７Ａに電気的に接続している。第２電極端子部３７Ａは一部がセラミック基部３１の下面から突出している。第２電極端子部３７Ａの一部は、筒状支持部３２の内部に収容されている。他方、１組の導電部材３３Ｂは、図２Ｂと同様に、ウエハ載置面３１ａに対して平行な回路部３４Ｂと、ウエハ載置面３１ａに対して平行で且つ回路部３４Ｂとはセラミック基部３１の厚み方向に離間する引出部３５Ｂと、回路部３４Ｂと引出部３５Ｂとを互いに電気的に接続する４個の接続部３６Ｂとで構成されている。つまり、セラミック基部３１は、ウエハ載置面３１ａと反対の方向に回路部３４Ｂと離間して設けられた引出部３５Ｂを有している。このように、ウエハ載置面３１ａの中央部に位置する第２回路部３４Ａは引出部を介さずに第２電極端子部３７Ａに直接接続している。よって、セラミック基部３１内に導電部材を埋設する層の数を２層に抑えることができ、簡易に製造することが可能になる。

【0035】

尚、上記の第３実施形態ではウエハ載置面３１ａをその径方向に２分割した内側円形パターンと外側環状パターンとからなる２ゾーン構造の場合について説明したが、これに限定されるものではなく、様々なゾーン数や分割パターンが考えられる。例えば図７に示す第３実施形態の代替例では、上記した図６Ａ、図６Ｂに示す内側の回路部については同様である。しかし、外側の導電部材がウエハ載置面１３１ａの周方向に均等に４つに分割された５ゾーン構造になっている。

【0036】

具体的には、図７に示す代替例のセラミック基部１３１では、図６Ｂの環状パターンを周方向に略４等分した形状を有する４つの外側回路部１３４Ｂ、１３４Ｃ、１３４Ｄ、及び１３４Ｅが同じ層内の内側に位置する円形パターンの第２回路部１３４Ａを外側からとり囲んでいる。そして、これら４つの外側回路部１３４Ｂ～１３４Ｅは、４つの略同形状の扇形パターンを有する引出部１３５Ｂ、１３５Ｃ、１３５Ｄ、及び１３５Ｅにそれぞれ接続部１３６Ｂ、１３６Ｃ、１３６Ｄ、及び１３６Ｅを介して電気的に接続している。これによりウエハ載置面１３１ａの上方のプラズマ雰囲気をよりきめ細かく制御することが可能になる。

【0037】

上記の第１～第３の実施形態では、いずれも回路部がＲＦ電極であるとして説明を行った。しかし、本開示はこれに限定されるものではなく、回路部が抵抗発熱体であってもよい。また、導電部材が２組以上の場合は、それらのうちの１組がＲＦ電極であり、残りが抵抗発熱体でもよい。例えば図８には、第２実施形態の２ゾーン構造において、セラミック基部４２１のウエハ載置面に最も近い同じ層内に回路部４２４Ａ、４２４Ｂとして２個の発熱抵抗体が埋設されている例が示されている。

【0038】

すなわち、セラミック基部４２１の内部には、ウエハ載置面をその中心を通る直線で２分割した略半円形状パターンの２ゾーンのそれぞれに、同心円状の湾曲部と直線部とが一筆書き状に連結した形状の回路パターンを有する回路部４２４Ａ、４２４Ｂが埋設されている。そして、これら回路部はセラミック基部４２１の厚み方向に離間する半円形状パターンを有する引出部４２５Ａ、４２５Ｂにそれぞれ接続部４２６Ａ、４２６Ｂを介して電気的に接続している。つまり、セラミック基部４２１は、ウエハ載置面と反対の方向に回路部４２４Ａ、４２４Ｂと離間して設けられた引出部４２５Ａ、４２５Ｂを有している。引出部４２５Ａ、４２５Ｂの各々は、図示しない電極端子部に電気的に接続しており、その先端部がセラミック基部４２１の下面中央部で突出している。尚、引出部４２５Ａ、４２５Ｂにおいてウエハ載置面の中心部に対応する部分は、各抵抗発熱体の１対の電極のうちの一方に干渉しないように半円状に切り欠かれている。

【0039】

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、どのような面からも制限的なものではないと理解されるべきである。本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

【実施例】

【0040】

窒化アルミニウム粉末９９．５質量部に焼結助剤として酸化イットリウム０．５質量部を加え、更にバインダー、有機溶剤を加えて、ボールミル混合することにより、スラリーを作製した。得られたスラリーをスプレードライ法で噴霧することにより顆粒を作製し、これをプレス成形して３枚の同形状の成形体を作製した。これら成形体を窒素雰囲気中にて７００℃の条件で脱脂した後、窒素雰囲気中において１８５０℃で焼結して、３枚の窒化アルミニウム焼結体を得た。得られた焼結体を、直径３３０ｍｍ、厚み８ｍｍの円板状に加工した。このときの表面粗さはＲａで０．８μｍ、平面度は５０μｍであった。

【0041】

上記３枚の窒化アルミニウムの焼結体のうち、中間部となる焼結体の中央部に内径８．０ｍｍの貫通孔を周方向に均等な間隔をあけて６か所穿孔した。更に上記と同様の条件で作製した外径７．９ｍｍの円柱状の窒化アルミニウム焼結体の外表面にＷペーストを塗布し、窒素雰囲気中にて７００℃で脱脂した後、窒素雰囲気中にて１８３０℃で焼成して外径８．０ｍｍ、高さ８ｍｍの６個の接続部１６を作製し、上記の貫通孔に嵌め込んだ。この中間部となる焼結体の一方の面に、図１Ｂの左側の回路部１４用円形パターンを、もう一方の面に右側の引出部１５用円形パターンを形成すべくＷペーストをスクリーン印刷により塗布し、窒素雰囲気中にて７００℃で脱脂した後、窒素雰囲気中にて１８３０℃で焼成した。

【0042】

次に最上部及び最下部となる２枚の焼結体のそれぞれ片面に、接着用の窒化アルミニウムを主成分とする接着材料を塗布してから脱脂を行った。これら最上部及び最下部の接着材料を塗布した面が、上記の中間部となる焼結体に向き合うように挟み込んで接合させた。このようにして得た接合体に対して、その下面側に引出部１５の中央部に達する１個の穴をザグリ加工し、そこに該引出部１５に当接するようにＷ製の電極端子部１７を嵌入した。

【0043】

このようにして作製したセラミック基部１１の下面側に、両端部にフランジ部を有する内径６０ｍｍ、高さ１５０ｍｍ、肉厚２ｍｍのＡｌＮ製の筒状支持部１２の一端部をネジで接合した。尚、フランジ部とセラミック基部１１の接合面との間はＯ－リングを用いて気密にシールした。そして、筒状支持部１２の内側でセラミック基部１１の下面側から突出している電極端子部１７に給電線を接続した。このようにして作製した試料１のウエハ保持体１０をＣＶＤ装置のチャンバー内に搭載し、筒状支持部１２の他端部をチャンバーの底部にＯ－リングで気密シールした状態でクランプを用いて固定した。

【0044】

比較のため、厚み８ｍｍの３枚の円板状焼結体に代えて厚み８ｍｍと１６ｍｍの２枚の円板状焼結体を作製し、厚み８ｍｍの焼結体の片面に回路部１４を成膜し、厚み１６ｍｍの焼結体の片面に上記と同様の接着材料を塗布、脱脂してから両焼結体を重ね合わせて接合すること以外は上記試料１と同様にして引出部及びこれとの接続用の接続部を介さずに回路部の中央部に直接電極端子部が接続された試料２のウエハ保持体を製作し、チャンバー内に搭載した。これら試料１及び２のウエハ保持体の各々に対して、ウエハ載置面にセンサレー社製の３００ｍｍ１７点ウエハ測温計を載置した状態で１３．５６ＭＨｚの高周波電圧を印加する運転を行った。その結果、試料１ではウエハ記載面の均熱性に変化がなく高い均熱性が保たれていたが、試料２では中央部での局所発熱により中央部の温度が上昇し均熱が悪化する結果となった。これは電極端子部との接続部分において過負荷になっていたことによるものと考えられる。

【符号の説明】

【0045】

１０、２０、３０ ウエハ保持体
１１、２１、３１、１２１、１３１、２２１、３２１、４２１ セラミック基部
１１ａ、２１ａ、３１ａ、２２１ａ ウエハ載置面
１２、２２、３２、２２２ 筒状支持部
１３、２３Ａ、２３Ｂ、３３Ｂ、２２３Ａ、２２３Ｂ 導電部材の組
１４、２４Ａ、２４Ｂ、３４Ｂ、２２４Ａ、２２４Ｂ、１２４Ａ、１２４Ｂ、１２４Ｃ、１２４Ｄ、１２４Ｅ、１３４Ｂ、１３４Ｃ、１３４Ｄ、１３４Ｅ、２２４Ａ、２２４Ｂ、３２４Ａ、３２４Ｂ、３２４Ｃ、３２４Ｄ、４２４Ａ、４２４Ｂ 回路部
３４Ａ、１３４Ａ 第２回路部
１５、２５Ａ、２５Ｂ、３５Ｂ、２２５Ａ、２２５Ｂ、１２５Ａ、１２５Ｂ、１２５Ｃ、１２５Ｄ、１２５Ｅ、１３５Ｂ、１３５Ｃ、１３５Ｄ、１３５Ｅ、２２５Ａ、２２５Ｂ、３２５Ａ、３２５Ｂ、３２５Ｃ、３２５Ｄ、４２５Ａ、４２５Ｂ 引出部
１６、２６Ａ、２６Ｂ、３６Ｂ、２２６Ａ、２２６Ｂ、１２６Ａ、１２６Ｂ、１２６Ｃ、１２６Ｄ、１２６Ｅ、１３６Ｂ、１３６Ｃ、１３６Ｄ、１３６Ｅ、２２６Ａ、２２６Ｂ、３２６Ａ、３２６Ｂ、３２６Ｃ、３２６Ｄ、４２６Ａ、４２６Ｂ 接続部
１７、２７Ａ、２７Ｂ、３７Ｂ、２２７Ａ、２２７Ｂ 電極端子部
３７Ａ 第２電極端子部

【図1A】

【図1B】

【図2A】

【図2B】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図5】

【図6A】

【図6B】

【図7】

【図8】