特許 7599451 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】2024-12-05

(45)【発行日】2024-12-13

(54)【発明の名称】ウエハ載置台

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/683 20060101AFI20241206BHJP

   H01L 21/3065 20060101ALI20241206BHJP

【ＦＩ】

H01L21/68 R

H01L21/302 101G

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2022072510

(22)【出願日】2022-04-26

(65)【公開番号】P2023161887

(43)【公開日】2023-11-08

【審査請求日】2024-01-19

(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

【審査官】久宗 義明

(56)【参考文献】

【文献】特表２０１７－５３８２７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－１５０１０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１８／０３８０４４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１４－０６０４２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－１４５２３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－０４１０２４（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、電極を内蔵するアルミナ基材と、
前記アルミナ基材の下面に接合され、冷媒流路が形成された脆性の冷却基材と、
前記冷却基材の下面に開口する収納穴内に軸回転を規制された状態で且つ前記収納穴の係合部に係合した状態で収納され、雄ネジ部又は雌ネジ部を有する延性の結合部材と、
を備え、
前記収納穴は、前記冷媒流路内に設けられている、
ウエハ載置台。

【請求項2】

前記結合部材は、前記雌ネジ部を有し、前記冷却基材の下面側から差し込まれるボルトの雄ネジと螺合可能な部材である、
請求項１に記載のウエハ載置台。

【請求項3】

前記冷却基材は、金属マトリックス複合材料又はアルミナ材料で形成されている、
請求項１又は２に記載のウエハ載置台。

【請求項4】

前記係合部は、前記収納穴の内周面に設けられた段差部又は傾斜部であり、
前記結合部材は、前記係合部に係合して前記結合部材が前記収納穴から落下しないようにする被係合部を有する、
請求項１又は２に記載のウエハ載置台。

【請求項5】

前記結合部材は、軸回転しようとすると前記収納穴の壁に当たって軸回転を規制される、
請求項１又は２に記載のウエハ載置台。

【請求項6】

前記冷却基材は、単層構造である、
請求項１又は２に記載のウエハ載置台。

【請求項7】

前記冷媒流路は、前記冷却基材の上面又は下面に設けられた冷媒流路溝を有している、
請求項６に記載のウエハ載置台。

【請求項8】

前記冷媒流路は、それぞれ平面視で一端から他端まで一筆書きの要領で設けられた複数のラインを備え、
前記収納穴は、前記複数のラインのうちの１つ以上に設けられている、
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、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を、接着材を介して接合したウエハ載置台が知られている。特許文献１には、こうしたウエハ載置台を設置板の上に載せてネジで固定する例が記載されている。具体的には、冷却基材の下面には雌ネジ穴が設けられ、設置板を上下方向に貫通するネジ挿通孔に下方から差し込まれたボルトの雄ネジが雌ネジ穴に螺合されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１４－１５０１０４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、冷却基材の下面に雌ネジ穴を設けて設置板に挿通されたボルトの雄ネジを螺合する場合、冷却基材の材料が延性材料（例えばアルミニウム）だと支障は生じないが、脆性材料（例えば金属マトリックス複合材料）だと支障が生じる。具体的には、冷却基材の雌ネジ穴はボルトによって下方へ大きな力で局所的に引っ張られるため、延性のない材料だと割れるおそれがある。また、ウエハに温度特異点が生じるのをできるだけ防止したいという要望もある。

【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、脆性な冷却基材を備えたウエハ載置台を設置板に支障なく締結でき、且つウエハに温度特異点が生じ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、電極を内蔵するアルミナ基材と、
前記アルミナ基材の下面に接合され、冷媒流路が形成された脆性の冷却基材と、
前記冷却基材の下面に開口する収納穴内に軸回転を規制された状態で且つ前記収納穴の係合部に係合した状態で収納され、雄ネジ部又は雌ネジ部を有する延性の結合部材と、
を備え、
前記収納穴は、前記冷媒流路内に設けられている、
ものである。

【0007】

このウエハ載置台では、雄ネジ部又は雌ネジ部を有する結合部材は、冷却基材の下面に開口する収納穴内に軸回転を規制された状態で且つ収納穴の係合部に係合した状態で収納されている。結合部材は軸回転が規制されているため、冷却基材の下面側に配置される雌ネジ部又は雄ネジ部を有する被結合部材に螺合することができる。また、結合部材は、収納穴の係合部に係合した状態で設置板に設けられた被結合部材によって設置板に向かって引っ張られたとしても、延性を有しているため割れにくい。したがって、脆性な冷却基材を備えたウエハ載置台を設置板に支障なく締結できる。更に、収納穴は冷媒流路内に設けられている。収納穴を避けて冷媒流路をレイアウトする場合には、ウエハのうち収納穴の直上付近は十分冷却されないため温度特異点になりやすいが、ここでは収納穴を冷媒流路内に設けるため、そうした温度特異点が生じるのを防止できる。

【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。また、「冷媒流路」は、冷却基材の内部に設けられた冷媒流路であってもよいし、冷却基材の上面又は下面に設けられた冷媒流路溝であってもよい。

【0009】

［２］本発明のウエハ載置台（前記［１］に記載のウエハ載置台）において、前記結合部材は、前記雌ネジ部を有し、前記冷却基材の下面側から差し込まれるボルトの雄ネジと螺合可能な部材であってもよい。

【0010】

［３］本発明のウエハ載置台（前記［１］又は［２］に記載のウエハ載置台）において、前記冷却基材は、金属とセラミックとの複合材料又はアルミナ材料で形成されていてもよい。金属とセラミックとの複合材料やアルミナ材料は脆性材料であるため、本発明を適用する意義が高い。例えば、金属とセラミックとの複合材料を用いる場合には、アルミナと同等の熱膨張係数を有する複合材料を用いることが好ましい。

【0011】

［４］本発明のウエハ載置台（前記［１］～［３］のいずれかに記載のウエハ載置台）において、前記係合部は、前記収納穴の内周面に設けられた段差部又は傾斜部であってもよく、前記結合部材は、前記係合部に係合して前記結合部材が前記収納穴から落下しないようにする被係合部を有していてもよい。こうすれば、係合部や被係合部を比較的簡単に作製することができる。例えば、係合部が段差部の場合、結合部材にはその段差部に引っかかる被係合部を設けてもよい。また、係合部が傾斜部の場合、結合部材にはその傾斜部に一致する傾斜面を被係合部として設けてもよい。

【0012】

［５］本発明のウエハ載置台（前記［１］～［４］のいずれかに記載のウエハ載置台）において、前記結合部材は、軸回転しようとすると前記収納穴の壁に当たって軸回転を規制されるものとしてもよい。こうすれば、比較的簡単な構成で結合部材の軸回転を規制することができる。

【0013】

［６］本発明のウエハ載置台（前記［１］～［５］のいずれかに記載のウエハ載置台）において、前記冷却基材は、単層構造であってもよい。こうすれば、冷却基材を貼り合わせて製造する必要がないため、冷却基材の製造コストを低減できる。

【0014】

［７］冷却基材が単層構造の本発明のウエハ載置台（前記［６］に記載のウエハ載置台）において、前記冷媒流路は、前記冷却基材の上面又は下面に設けられた冷媒流路溝を有していてもよい。例えば、冷却基材の上面に冷媒流路溝を有している場合、冷媒流路は冷媒流路溝の上面をアルミナ基材（又はアルミナ基材と冷却基材とを接合する接合層）で覆うことにより形成される。また、冷却基材の下面に冷媒流路溝を有している場合、冷媒流路は冷媒流路溝の下面を板部材（例えば設置板）で覆うことにより形成される。

【0015】

［８］本発明のウエハ載置台（前記［１］～［７］のいずれかに記載のウエハ載置台）において、前記冷媒流路は、それぞれ平面視で一端から他端まで一筆書きの要領で設けられた複数のラインを備えていてもよく、前記収納穴は、前記複数のラインのうちの１つ以上に設けられていてもよい。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】チャンバ９４に設置されたウエハ載置台１０の縦断面図。

【図2】ウエハ載置台１０の平面図。

【図3】収納穴３６及び雌ネジ部材３８の周辺を示す拡大断面図。

【図4】収納穴３６を水平に切断したときの断面を上からみた断面図。

【図5】ウエハ載置台１０の製造工程図。

【図6】ウエハ載置台２１０の縦断面図。

【図7】ウエハ載置台３１０の縦断面図。

【図8】結合部材として雄ネジ部材８０を採用した場合の拡大断面図。

【図9】ウエハ載置台１０の別例の平面図。

【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９４に設置されたウエハ載置台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は収納穴３６及び雌ネジ部材３８の周辺を示す拡大面図、図４は収納穴３６を水平に切断したときの断面を上からみた断面図である。

【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９４の内部に設けられた設置板９６に固定されている。ウエハ載置台１０は、アルミナ基材２０と、冷却基材３０と、金属接合層４０とを備えている。

【0019】

アルミナ基材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１２が載置される。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】

アルミナ基材２０の中央部２２は、ウエハ載置面２２ａに近い側に、ウエハ吸着用電極２６を内蔵している。ウエハ吸着用電極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。ウエハ吸着用電極２６は、円板状又はメッシュ状の単極型の静電吸着用電極である。アルミナ基材２０のうちウエハ吸着用電極２６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２６には、ウエハ吸着用直流電源５２が給電端子５４を介して接続されている。給電端子５４は、冷却基材３０及び金属接合層４０を上下方向に貫通する貫通穴に配置された絶縁管５５を通過して、アルミナ基材２０の下面からウエハ吸着用電極２６に至るように設けられている。ウエハ吸着用直流電源５２とウエハ吸着用電極２６との間には、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）５３が設けられている。

【0021】

冷却基材３０は、脆性な導電材料製の円板部材である。冷却基材３０は、内部に冷媒が循環可能な冷媒流路３２を備えている。冷媒流路３２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アルミナ基材２０の全面にわたるように設けられている。冷媒流路３２の一端及び他端は、それぞれ設置板９６に設けられた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。冷媒流路３２を流れる冷媒は、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。脆性な導電材料としては、金属とセラミックとの複合材料などが挙げられる。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。冷却基材３０に用いる導電材料としては熱膨張係数がアルミナに近いＡｌＳｉＣやＳｉＳｉＣＴｉなどが好ましい。冷却基材３０は、ＲＦ電源６２に給電端子６４を介して接続されている。冷却基材３０とＲＦ電源６２との間には、ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）６３が配置されている。冷却基材３０は、下面側にウエハ載置台１０を設置板９６にクランプするのに用いられるフランジ部３４を有する。

【0022】

冷却基材３０には、複数の収納穴３６が設けられ、収納穴３６には、雌ネジ部材３８（結合部材）が収納されている。複数の収納穴３６は、冷却基材３０の同心円（例えばウエハＷの直径の１／２とか１／３の円）にほぼ沿うように概ね等間隔に複数（例えば６個とか８個）設けられている。つまり、複数の収納穴３６は、図２に示すように、ウエハ載置台１０の中心に近い領域に設けられている。収納穴３６は、図３に示すように、上下方向に延びる挿通路３７を介して冷却基材３０の下面に開口している。収納穴３６は、冷媒流路３２の内部に設けられた直方体状の空間である。収納穴３６と挿通路３７との繋ぎ目の部分は、段差部３６ａとなっている。段差部３６ａは、収納穴３６の水平な底面である。収納穴３６には、雌ネジ部材３８が収納されている。雌ネジ部材３８は、平面視が長方形状のナットであり、中央に雌ネジであるネジ穴３８ａを有する。雌ネジ部材３８は、雌ネジ部材３８の下面が収納穴３６の段差部３６ａに係合（当接）しているため、収納穴３６から落下することはない。雌ネジ部材３８が軸回転しようとすると、図４に示すように、雌ネジ部材３８が収納穴３６の側壁に当たって軸回転が規制されるようになっている。雌ネジ部材３８は、延性材料（例えばＴｉ，Ｍｏ，Ｗなど）で形成されている。

【0023】

金属接合層４０は、アルミナ基材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。

【0024】

アルミナ基材２０の外周部２４の側面、金属接合層４０の外周及び冷却基材３０の側面は、絶縁膜４２で被覆されている。絶縁膜４２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。

【0025】

こうしたウエハ載置台１０は、チャンバ９４の内部に設けられた設置板９６の上にシールリング７６，７７を介して取り付けられる。シールリング７６，７７は、金属製又は樹脂製である。シールリング７６は、冷却基材３０の外縁のやや内側に配置されている。シールリング７７は、ボルト９８の足部の周囲を取り囲むように配置され、冷媒がシールリング７７の外側に漏れ出るのを防止する。

【0026】

ウエハ載置台１０の外周領域は、クランプ部材７０を用いて設置板９６に取り付けられる。クランプ部材７０は、断面が略逆Ｌ字状の環状部材であり、内周段差面７０ａを有する。ウエハ載置台１０の冷却基材３０のフランジ部３４に、クランプ部材７０の内周段差面７０ａを載置した状態で、クランプ部材７０の上面からボルト７２が差し込まれて設置板９６の上面に設けられたネジ穴に螺合されている。ボルト７２は、クランプ部材７０の円周方向に沿って等間隔に設けられた複数箇所（例えば８箇所とか１２箇所）に取り付けられる。クランプ部材７０やボルト７２は、絶縁材料で作製されていてもよいし、導電材料（金属など）で作製されていてもよい。また、ウエハ載置台１０の中央領域は、ボルト９８（被結合部材）を用いて設置板９６に取り付けられる。図３に示すように、ボルト９８の足部には、雄ネジ９８ａが設けられている。ボルト９８は、設置板９６のうち収納穴３６に対向する位置に設けられた貫通穴９７に設置板９６の下面から挿通され、雄ネジ９８ａが収納穴３６内の雌ネジ部材３８のネジ穴３８ａに螺合される。貫通穴９７は、上部が小径、下部が大径となっており、上部と下部との間に段差部９７ａを有する。ボルト９８の頭部は、シールリング７８を介して貫通穴９７の段差部９７ａに引っ掛かる。シールリング７８は、金属製または樹脂製であり、収納穴３６の冷媒が挿通路３７を通って外側に漏れ出るのを防止する。雌ネジ部材３８は収納穴３６内に軸回転を規制された状態で収納されているため、ボルト９８を雌ネジ部材３８に螺合することができる。ボルト９８を雌ネジ部材３８に螺合すると、雌ネジ部材３８は収納穴３６の段差部３６ａに係合した状態で設置板９６に向かって引っ張られた状態になる。

【0027】

ウエハ載置台１０の使用時にはアルミナ基材２０のウエハ載置面２２ａ側が真空、冷却基材３０の下面側が大気になるため、ウエハ載置台１０が上に向かって凸になりやすい。また、ハイパワープラズマでウエハＷを処理する場合、アルミナ基材２０のウエハ載置面２２ａ側が高温、下面側が冷却されて低温になるため、ウエハ載置面２２ａ側の方が延びやすく、ウエハ載置台１０が上に向かって凸になりやすい。しかしながら、本実施形態では、ウエハ載置台１０の中央領域がボルト９８によって固定されているため、ウエハ載置台１０が上に向かって凸になるのを防止することができる。また、冷却基材３０の下面の中央領域と設置板９６の上面との間にはシールリング７６，７７が配置されているが、ウエハ載置台１０の中央領域がボルト９８によって固定されているため、シールリング７６，７８はしっかりと押し潰された状態で維持される。冷媒流路３２の一端と他端は、図示しないが、それぞれ設置板９６に設けられた冷媒供給路と冷媒排出路に、冷却基材３０と設置板９６との間に配置されたシールリングを介して接続されている。これらのシールリングは、冷媒が外側に漏れ出すのを防止する。これらのシールリングもしっかりと押し潰された状態で維持される。

【0028】

次に、ウエハ載置台１０の製造例を図５を用いて説明する。図５はウエハ載置台１０の製造工程図である。まず、アルミナ基材２０の元となる円板状のアルミナ焼結体１２０を、アルミナ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５Ａ）。アルミナ焼結体１２０は、ウエハ吸着用電極２６を内蔵している。次に、アルミナ焼結体１２０の下面からウエハ吸着用電極２６まで穴２７をあけ（図５Ｂ）、その穴２７に給電端子５４を挿入して給電端子５４とウエハ吸着用電極２６とを接合する（図５Ｃ）。

【0029】

これと並行して、２つの円板部材１３１，１３３を作製する（図５Ｄ）。そして、上側の円板部材１３１の下面に最終的に冷媒流路３２となる溝１３２を形成する。溝１３２の一部には最終的に収納穴３６となる溝１３６を形成する。また、下側の円板部材１３３に最終的に挿通路３７となる貫通穴１３７を形成する。更に、２つの円板部材１３１，１３３に上下方向に貫通する貫通穴１５４ａ，１５４ｂを形成する（図５Ｅ）。これらの貫通穴１５４ａ，１５４ｂは最終的に給電端子５４を挿通する穴になる。円板部材１３１，１３３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。

【0030】

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。

【0031】

次に、下側の円板部材１３３の上面に第１金属接合材を配置する。第１金属接合材のうち貫通穴１３７や貫通穴１５４ｂに対向する位置には、上下方向に貫通する穴を設けておく。次に、第１金属接合材のうち貫通穴１３７に対向する穴の上に雌ネジ部材３８を配置し、第１金属接合材の上に上側の円板部材１３１を配置する。このとき、円板部材１３１の溝１３６内に雌ネジ部材３８が収納されるようにする。次に、円板部材１３１の上面に第２金属接合材を配置する。第２金属接合材のうち貫通穴１５４ａに対向する位置に上下方向に貫通する穴を設けておく。次に、アルミナ焼結体１２０の給電端子５４を円板部材１３１，１３３の貫通穴１５４ａ，１５４ｂに挿入しつつ、アルミナ焼結体１２０を第２金属接合材の上に載せる。これにより、下から順に、円板部材１３３、第１金属接合材、円板部材１３１、第２金属接合材及びアルミナ焼結体１２０が積層した積層体を得る。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５Ｆ）。

【0032】

接合体１１０は、冷却基材３０の元となる円形ブロック１３０の上面に、金属接合層４０を介してアルミナ焼結体１２０が接合されたものである。円形ブロック１３０は、上側の円板部材１３１と下側の円板部材１３３とが金属接合層を介して接合された積層構造体である。円形ブロック１３０は、内部に冷媒流路３２と収納穴３６を有している。また、収納穴３６には雌ネジ部材３８が収納されている。

【0033】

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。

【0034】

続いて、アルミナ焼結体１２０の外周を研削して段差を形成することにより、中央部２２と外周部２４とを備えたアルミナ基材２０とする。また、円形ブロック１３０の外周を研削して段差を形成することにより、フランジ部３４を備えた冷却基材３０とする。また、円形ブロック１３０及び金属接合層４０に設けられた給電端子５４の挿入穴に、絶縁管５５を配置する。更に、アルミナ基材２０の外周部２４の側面、金属接合層４０の周囲及び冷却基材３０の側面を、アルミナ粉末を用いて溶射することにより絶縁膜４２を形成する（図５Ｇ）。これにより、ウエハ載置台１０を得る。

【0035】

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９４の設置板９６には、上述したようにウエハ載置台１０の外周領域がクランプ部材７０によって固定されると共に、ウエハ載置台１０の中央領域がボルト９８によって固定されている。チャンバ９４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９４の内部へ放出するシャワーヘッド９５が配置されている。設置板９６は、例えばアルミナなどの絶縁材料で形成されている。

【0036】

ウエハ載置台１０のＦＲ載置面２４ａには、フォーカスリング１２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１２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２６にウエハ吸着用直流電源５２の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。そして、チャンバ９４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９５からプロセスガスを供給しながら、冷却基材３０にＲＦ電源６２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９５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。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１２も消耗するが、フォーカスリング１２はウエハＷに比べて厚いため、フォーカスリング１２の交換は複数枚のウエハＷを処理したあとに行われる。

【0037】

ハイパワープラズマでウエハＷを処理する場合には、ウエハＷを効率的に冷却する必要がある。ウエハ載置台１０では、アルミナ基材２０と冷却基材３０との接合層として、熱伝導率の低い樹脂層ではなく、熱伝導率の高い金属接合層４０を用いている。そのため、ウエハＷから熱を引く能力（抜熱能力）が高い。また、アルミナ基材２０と冷却基材３０との熱膨張差は小さいため、金属接合層４０の応力緩和性が低くても、支障が生じにくい。

【0038】

以上説明したウエハ載置台１０では、雌ネジ部材３８は、冷却基材３０の下面に開口する収納穴３６内に軸回転を規制された状態で且つ収納穴３６から落下しないように収納穴３６の段差部３６ａ（係合部）に係合した状態で収納されている。雌ネジ部材３８は軸回転が規制されているため、冷却基材３０の下面側から差し込まれるボルト９８の雄ネジ９８ａを雌ネジ部材３８に螺合することができる。また、雌ネジ部材３８は、収納穴３６の段差部３６ａに係合した状態で設置板９６に挿通されたボルト９８によって設置板９６に向かって引っ張られたとしても、延性を有しているため割れにくい。したがって、脆性な冷却基材３０を備えたウエハ載置台１０を設置板９６に支障なく締結することができる。

【0039】

また、収納穴３６は冷媒流路３２内に設けられている。収納穴３６を避けて冷媒流路３２をレイアウトする場合には、ウエハＷのうち収納穴３６の直上付近は十分冷却されないため温度特異点になりやすいが、ここでは収納穴３６を冷媒流路３２内に設けているため、そうした温度特異点が生じるのを防止できる。

【0040】

また、冷却基材３０は、脆性な導電材料で形成されているため、本発明を適用する意義が高い。

【0041】

更に、収納穴３６は係合部として段差部３６ａを備え、雌ネジ部材３８は被係合部として底面を備えている。そのため、係合部や被係合部を比較的簡単に作製することができる。

【0042】

更にまた、雌ネジ部材３８は、軸回転しようとすると収納穴３６の側壁に当たって軸回転を規制される。そのため、比較的簡単な構成で雌ネジ部材３８の軸回転を規制することができる。

【0043】

そして、雌ネジ部材３８は、収納穴３６で冷却基材３０と接合されておらずフリーな状態で収納されている。ウエハ載置台１０を製造する際、雌ネジ部材３８を収納穴３６に入れるだけでよいため、手間がかからない。

【0044】

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。

【0045】

上述した実施形態では、冷却基材３０は、図５に示すように２枚の円板部材１３１，１３３を接合した積層構造としたが、特にこれに限定されない。例えば、図６に示すウエハ載置台２１０のように、単層構造の冷却基材２３０を採用してもよい。図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。冷却基材２３０は、上面に開口する冷媒流路溝２８２を有する。冷媒流路２３２は、冷媒流路溝２８２の上部開口が金属接合層４０で覆われることにより形成される。冷媒流路２３２（冷媒流路溝２８２）の内部には、収納穴２３６が設けられている。収納穴２３６は天井面が金属接合層４０によって形成されている以外は収納穴３６と同様である。ウエハ載置台２１０を製造するにあたっては、１枚の円板部材に、冷媒流路溝２８２や挿通路３７、給電端子５４を通す穴などを形成し、その後、金属接合材を用いてアルミナ基材２０とＴＣＢにより接合すればよい。冷却基材２３０は単層構造であるため、積層構造に比べて冷却基材２３０の製造コスト（材料費や製造コスト）を低減できる。

【0046】

あるいは、図７に示すウエハ載置台３１０のように、単層構造の冷却基材３３０を採用してもよい。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。冷却基材３３０は、下面に開口する冷媒流路溝３８２を有する。冷媒流路３３２は、冷媒流路溝３８２の下部開口が設置板９６で覆われることにより形成されている。冷却基材３３０と設置板９６との間には、シールリング７４～７７が配置されている。シールリング７４は、給電端子５４の周囲を取り囲むように配置され、冷媒がシールリング７４の内側に入り込むのを防止する。シールリング７５は、給電端子６４の周囲を取り囲むように配置され、冷媒がシールリング７５の内側に入り込むのを防止する。シールリング７６，７７については既に説明済みである。冷媒流路３３２（冷媒流路溝３８２）の内部には、収納穴３３６が設けられている。冷媒流路溝３８２のうち収納穴３３６が設けられている部分は、下部が閉鎖され上部が開いている。収納穴３３６は、天井面が金属接合層４０によって形成されている以外は収納穴３６と同様である。ウエハ載置台３１０を製造するにあたっては、１枚の円板部材に、冷媒流路溝３８２や挿通路３７、給電端子５４を通す穴などを形成し、その後、金属接合材を用いてアルミナ基材２０とＴＣＢにより接合すればよい。冷却基材３３０は単層構造であるため、積層構造に比べて冷却基材３３０の製造コスト（材料費や製造コスト）を低減できる。なお、冷却基材３３０の下面と設置板９６の上面との間には、隣合う冷媒流路溝３８２同士を仕切るシール部材を配置してもよい。

【0047】

上述した実施形態では、結合部材として雌ネジ部材３８を採用し、被結合部材としてボルト９８を採用したが、図８に示すように、結合部材として雄ネジ部材８０を採用し、被結合部材としてナット８２を採用してもよい。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。雄ネジ部材８０は、延性材料で形成されている。雄ネジ部材８０の頭部は、雌ネジ部材３８と同じ形状である。雄ネジ部材８０の足部は、挿通路３７及び貫通穴９７に挿通され、雄ネジ部材８０の足部の先端に設けられたネジ溝がナット８２のネジ穴に螺合されている。ナット８２は、シールリング７８を介して貫通穴９７の段差部９７ａに引っ掛かるようになっている。雄ネジ部材８０は、下面が収納穴３６の段差部３６ａに係合しているため、収納穴３６から落下することはない。雄ネジ部材８０が軸回転しようとすると、頭部が収納穴３６の側壁に当たって軸回転が規制される。そのため、雄ネジ部材８０の足部に設けられたネジ溝にナット８２を螺合することができる。ナット８２を雄ネジ部材８０のネジ溝に螺合すると、雄ネジ部材８０は頭部が収納穴３６の段差部３６ａに係合した状態で設置板９６に向かって引っ張られた状態になる。図８の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。

【0048】

上述した実施形態では、冷却基材３０に設けた冷媒流路３２は１ライン（１系統）としたが、特にこれに限定されない。例えば、冷媒流路３２を２ライン以上とし、１つのラインの内部に収納穴３６を設け、それ以外のラインには収納穴３６を設けないようにしてもよい。図９にその一例を示す。図９はウエハ載置台１０の別例の平面図であり、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。冷媒流路４３２は、第１ライン４３２ａと第２ライン４３２ｂとを有している。第１ライン４３２ａと第２ライン４３２ｂは、互いに交差することなく、それぞれ平面視で一筆書きの要領で一端（入口）から他端（出口）まで設けられている。なお、一端（入口）と他端（出口）は、平面視で異なる位置に設けられている。第１ライン４３２ａと第２ライン４３２ｂには、個別に冷媒の給排が行われる。第２ライン４３２ｂの内部には収納穴３６が設けられているが、第１ライン４３２ａには収納穴３６は設けられていない。図９の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、複数の収納穴３６の一部を第１ライン４３２ａに設け、残りを第２ライン４３２ｂに設けてもよい。あるいは、収納穴３６ごとにラインを設け、ラインごとに個別に冷媒の給排を行ってもよい。

【0049】

上述した実施形態において、雌ネジ部材３８は、雌ネジ部材３８よりもヤング率の低い応力緩衝部材を介して収納穴３６の段差部３６ａに係合していてもよい。例えば、雌ネジ部材３８をＴｉ合金とし、応力緩衝部材を純Ａｌとしてもよい。こうすれば、雌ネジ部材３８が設置板９６に設けられたボルト９８によって設置板９６に向かって引っ張られたとしても、雌ネジ部材３８と段差部３６ａとの間に応力緩衝部材が介在しているため、応力が分散しやすい。応力緩衝部材は、例えば中央にボルト９８の足部を挿通する穴を有するリングとすることができる。

【0050】

上述した実施形態では、雌ネジ部材３８の形状を平面視で長方形としたが、特にこれに限定されない。例えば、雌ネジ部材３８の形状を平面視で三角形や五角形などの多角形としてもよいし、プラス（＋）形状としてもよいし、楕円形としてもよい。収納穴３６の形状は、雌ネジ部材３８が軸回転しようしたときに雌ネジ部材３８が側壁に当たる形状とすればよい。

【0051】

上述した実施形態において、冷却基材３０の下面からウエハ載置面２２ａに至るようにウエハ載置台１０を貫通する穴を設けてもよい。こうした穴としては、ウエハＷの裏面に熱伝導ガス（例えばＨｅガス）を供給するためのガス供給穴や、ウエハ載置面２２ａに対してウエハＷを上下させるリフトピンを挿通するためのリフトピン穴などが挙げられる。熱伝導ガスは、ウエハ載置面２２ａに設けれられた図示しない多数の小突起（ウエハＷを支持する）とウエハＷとによって形成される空間に供給される。リフトピン穴は、ウエハＷを例えば３本のリフトピンで支持する場合には３箇所に設けられる。冷却基材３０の下面と設置板９６の上面との間には、こうした穴に対向する位置に樹脂製又は金属製のシールリング（例えばＯリング）を配置してもよい。ウエハ載置台１０の中央領域がボルト９８によって固定されているため、これらのシールリングはしっかりと押し潰された状態で維持される。したがって、これらのシールリングはシール性を十分に確保することができる。

【0052】

上述した実施形態では、冷却基材３０を脆性な導電材料で作製したが、冷却基材３０を他の脆性材料（例えばアルミナ材料）で作製してもよい。

【0053】

上述した実施形態では、アルミナ基材２０の中央部２２にウエハ吸着用電極２６を内蔵したが、これに代えて又は加えて、プラズマ発生用のＲＦ電極を内蔵してもよいし、ヒータ電極（抵抗発熱体）を内蔵してもよい。また、アルミナ基材２０の外周部２４にフォーカスリング（ＦＲ）吸着用電極を内蔵してもよいし、ＲＦ電極やヒータ電極を内蔵してもよい。

【0054】

上述した実施形態では、図５Ａのアルミナ焼結体１２０はアルミナ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、アルミナ粉末を押し固めることによって作製してもよい。

【0055】

上述した実施形態では、アルミナ基材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。

【0056】

上述した実施形態では、収納穴３６の段差部３６ａ（収納穴３６の水平な底面）を係合部として用いたが、段差部３６ａの代わりに、傾斜部（挿通路３７に向かって下り傾斜となる面）を係合部として用いてよい。その場合、雌ネジ部材３８の底面はこの傾斜部と一致する傾斜面とすればよい。

【符号の説明】

【0057】

１０ ウエハ載置台、１２ フォーカスリング、２０ アルミナ基材、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、２６ ウエハ吸着用電極、２７ 穴、３０ 冷却基材、３２ 冷媒流路、３４ フランジ部、３６ 収納穴、３６ａ 段差部、３７ 挿通路、３８ 雌ネジ部材、３８ａ ネジ穴、４０ 金属接合層、４２ 絶縁膜、５２ ウエハ吸着用直流電源、５３ ローパスフィルタ、５４ 給電端子、５５ 絶縁管、６２ ＲＦ電源、６３ ハイパスフィルタ、６４ 給電端子、７０ クランプ部材、７０ａ 内周段差面、７２ ボルト、７６～７８ シールリング、８０ 雄ネジ部材、８２ ナット、９４ チャンバ、９５ シャワーヘッド、９６ 設置板、９７ 貫通穴、９７ａ 段差部、９８ ボルト、９８ａ 雄ネジ、１１０ 接合体、１２０ アルミナ焼結体、１３０ 円形ブロック、１３１，１３３ 円板部材、１３２，１３６ 溝、１３７，１５４ａ，１５４ｂ 貫通穴、２１０ ウエハ載置台、２３０ 冷却基材、２３２ 冷媒流路、２３６ 収納穴、２８２ 冷媒流路溝、３１０ ウエハ載置台、３３０ 冷却基材、３３２ 冷媒流路、３３６ 収納穴、３８２ 冷媒流路溝、４３２ 冷媒流路、４３２ａ，４３２ｂ ライン。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】