JP2000277592A

JP2000277592A - 基板保持装置

Info

Publication number: JP2000277592A
Application number: JP7677599A
Authority: JP
Inventors: Kazunori Endo; 和則遠藤; Kazunori Shibukawa; 和典渋川; Tsuyoshi Watanabe; 剛志渡辺; Katsuro Inoue; 克郎井上; Yoshihiko Murakami; 嘉彦村上; Masayuki Hashimoto; 昌幸橋本; Yukio Ikuhara; 幸雄生原
Original assignee: Sumitomo Osaka Cement Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Osaka Cement Co Ltd
Priority date: 1999-03-19
Filing date: 1999-03-19
Publication date: 2000-10-06

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】プラズマ安定性に優れ、しかも繰り返しの昇
温や降温の熱負荷や高温雰囲気に長時間曝されても接合
部にクラックが入らず、金属製電極板がプラズマに曝さ
れることがなく、もって重金属汚染の虞がない基板保持
装置を提供する。【解決手段】セラミックス焼結体製の基体２と、この
基体の接合面の全領域を覆うセラミックス焼結体製の被
覆板３を備えるとともに、前記基体と前記被覆板との間
に把持された金属製の電極板４と、この電極板に一端が
接続された印加用電極５を備えた基板保持装置１であっ
て、前記基体と前記被覆板とは接合剤により気密に接合
され、その接合界面には周期表第 IIIａ属元素から選ば
れた少なくとも２種の元素と、アルミニウムと、珪素を
含むオキシナイトライドガラス層が形成されているよう
に構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造装置等
におけるウエハの成膜加工等に用いる基板保持装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】プラズマを利用した半導体製造プロセス
においては、基板を載置するステージにさまざまな機能
が求められている。例えば、プラズマ発生機能、基板を
ステージに密着させるための静電吸着機能、基板温度を
一定に保つための温度制御機能等である。そして、これ
らの機能の全てを一体化された１つのステージでまかな
えば、コンパクトで極めて効率の高い基板保持装置がで
きあがる。

【０００３】従来から、窒化アルミニウムセラミック等
からなる基体上に金属製の電極板を接合し、更に該電極
板の表面に窒化アルミニウム膜を被着した吸着面を備
え、前記電極板にプラズマ発生用の高周波電圧及び／又
は静電吸着用の直流高電圧を印加するように構成された
基板保持装置が知られている。

【０００４】また、他の基板保持装置として、モリブデ
ン等の高融点金属で形成された板状のプラズマ電極が上
下２枚の窒化アルミニウムセラミックスに把持され、前
記窒化アルミニウムセラミックス同士が絶縁性を有する
耐熱性ガラス質接合剤で接合されたものが知られてい
る。

【０００５】〔問題点〕従来の技術における基板保持装
置のうち、金属製の電極板に窒化アルミニウム膜を被着
したタイプの基板保持装置にあっては、前記窒化アルミ
ニウム膜はＣＶＤ法等の気相成長法により形成されるも
のであるため、皮膜の密着力が必ずしも充分でなく、膜
厚を厚くすると剥離しやすいので、膜厚は 10 μｍ程度
が限度であった。そして、膜厚が 10 μｍ以下である
と、プラズマに曝される部分の窒化アルミニウム膜がラ
ジカルな分子、原子によって叩かれて薄くなり、体積抵
抗率が低下してプラズマが均一に発生しにくくなり、耐
久性が悪いという問題点があった。

【０００６】また、窒化アルミニウムセラミックス同士
を耐熱性ガラス質接合剤で接合したタイプの基板保持装
置にあっては、繰り返しの昇温・降温の熱付加や高温雰
囲気に長時間曝され、また接合部の接合強度もバラツキ
が大きいため、接合部にクラックが入りやすく、プラズ
マ発生用の金属電極がプラズマに曝されて電極用金属材
料からの重金属汚染が生ずるという問題点があった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来技術の
前記問題点に鑑みてなされたものであり、その課題とす
るところは、プラズマ安定性に優れ、しかも繰り返しの
昇温・降温の熱負荷や高温雰囲気に長時間曝されても接
合部にクラックが入らず、金属製電極板がプラズマに曝
されることがなく、もって重金属汚染の虞がない基板保
持装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記課題を効果的に解決
できる具体的に構成した手段として、本発明の請求項１
に係る基板保持装置は、セラミックス焼結体製の基体
と、この基体の接合面の全領域を覆うセラミックス焼結
体製の被覆板を備えるとともに、前記基体と前記被覆板
との間に把持された金属製の電極板と、この電極板に一
端が接続された印加用電極を備えた基板保持装置であっ
て、前記基体と前記被覆板とは接合剤により気密に接合
され、その接合界面には周期表第 IIIａ属元素から選ば
れた少なくとも２種の元素と、アルミニウムと、珪素を
含むオキシナイトライドガラス層が形成されていること
を特徴とするものである。

【０００９】また、請求項２に係る基板保持装置は、前
記電極板が、高周波電圧の印加によりプラズマ発生用電
極として、及び／又は、直流電圧の印加により静電吸着
用電極として機能することを特徴とする。

【００１０】また、請求項３に係る基板保持装置は、前
記セラミックス焼結体は、窒化アルミニウム焼結体また
は窒化アルミニウム基焼結体からなり、前記電極板はモ
リブデン、タングステン、タンタル、ニオブ若しくはこ
れらの合金等の高融点金属からなることを特徴とする。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、発明の実施の形態について
詳細に説明する。ただし、この実施の形態は、発明の趣
旨をより良く理解させるため具体的に説明するものであ
り、特に指定のない限り、発明内容を限定するものでは
ない。

【００１２】この実施の形態においては、図１，２に示
すように、基板保持装置１は、上面に凹溝１１が形成さ
れたセラミックス焼結体製の基体２と、この凹溝に装填
された金属製の電極板４と、前記基体２と前記電極板４
の全領域を覆い、基板（図示せず）を載置するセラミッ
クス焼結体製の被覆板３と、前記電極板４に一端が接続
され、耐熱性に優れたモリブデンにより形成されたプラ
ズマ発生用の高周波電圧及び／又は静電吸着用の直流電
圧を印加する印加用電極５と、前記被覆板３の温度を測
定する熱電対６を備えている。

【００１３】そして、前記基体２と前記被覆板３とは接
合剤により気密に接合され、その接合界面には周期表第
IIIａ属元素から選ばれた少なくとも２種の元素と、ア
ルミニウムと、珪素を含むオキシナイトライドガラス層
が形成され、接合後の接合層７の厚みが 5〜180 μｍと
なるよう構成されている。

【００１４】また、この実施の形態に係る基板保持装置
１にあっては、前記基体２の内部にヒータエレメント８
が設けられても良い。すなわち、前記基体２は、上面に
凹溝１２が形成されたセラミックス焼結体製の基体下部
板２ａと、この凹溝１２に装填されたヒータエレメント
８と、前記基体下部板２ａと前記ヒータエレメント８の
全領域を覆うセラミックス焼結体製の基体上部板２ｂ
と、前記ヒータエレメント８に一端が接続され、耐熱性
に優れたモリブデンにより形成された少なくとも１対の
ヒータ給電用電極９を備えている。

【００１５】そして、前記基体下部板２ａと前記基体上
部板２ｂとは接合剤により気密に接合され、その接合界
面には周期表第 IIIａ属元素から選ばれた少なくとも２
種の元素と、アルミニウムと、珪素を含むオキシナイト
ライドガラス層が形成され、接合後の接合層１０の厚み
が 5〜180 μｍとなるように構成されている。

【００１６】以下、本発明を構成する各構成要件につい
て詳述する。〔電極板〕電極板４に印加用電極５を介してプラズマ発
生用電源から高周波電圧を印加することにより、プラズ
マを発生させることが可能となる。このとき、電極板４
は 0.025ｍｍ以上の充分な厚みＴ₁を持った金属板であ
るため、前記高周波電圧を印加しても発熱して焼き切
れる虞がない他、格子状またはメッシュ状の電極を用
いた場合と異なり、全域に緻密、安定、且つ均一なプラ
ズマを発生させることができ、更に、電極板４と印加
用電極５との連結を面／ロッド間で確実に行える等の利
点を有する。

【００１７】また、前記電極板４に印加用電極５を介し
て静電吸着用電源より 500Ｖ程度の直流高電圧を印加す
ると、被覆板３が絶縁体として機能し、シリコン基板等
の被吸着物を静電吸着させることが可能となる。なお、
電極板４にプラズマ発生用電源の高周波電圧と静電吸着
用電源の直流高電圧の両方を印加する場合には、高周波
をカットできるフィルタを静電吸着用電源と給電用電極
間に設置すればよい。

【００１８】更に、前記電極板４は、セラミックスの
熱膨張係数に近似する熱膨張係数を有すること、接合
工程中の熱処理温度及び雰囲気に安定であること、固
有抵抗値が低いこと、室温〜 1000 ℃までの実用温度
域での長期使用が可能である等の理由から、モリブデ
ン、タングステン、タンタル、ニオブ若しくはこれらの
合金等の高融点金属からなることが好ましい。

【００１９】〔セラミックス焼結体〕前記基体下部板２
ａ、前記基体上部板２ｂ、前記被覆板３の材質は特に限
定されるものではないが、熱伝導性、機械的強度、耐プ
ラズマ性に優れ、ＣＦ₄、Ｃ ₂Ｆ₆，Ｃ₂Ｆ₈等のプラ
ズマクリーニングガスに対する耐久性に優れる等の理由
から、窒化アルミニウム焼結体、または窒化アルミニウ
ム基焼結体により形成されてなることが好ましい。この
窒化アルミニウム焼結体または窒化アルミニウム基焼結
体は公知の方法にて製造したものを用いることができ
る。

【００２０】〔ガラス質接合剤〕前記電極４を挟持する
前記基体２と前記被覆板３との間、及び前記ヒータエレ
メント８を挟持する前記基体下部板２ａと前記基体上部
板２ｂとの間を気密に接合する接合層として、周期表第
IIIａ属元素から選ばれた少なくとも２種の元素、アル
ミニウム、珪素を含有するオキシナイトライドガラス層
を用いるとした理由は次のとおりであり、このガラス質
接合層を用いることにより、前記接合部７，１０の気密
性を大幅に向上させ得ると共に、この気密性を長期に亘
って確保し得る。

【００２１】即ち、前記成分を有するオキシナイトライ
ドガラスはセラミックス焼結体との濡れ性が良好であ
り、接合強度が優れ、接合部７，１０の気密性が良好
で、接合強度のバラツキも小さく、耐熱性にも優れてい
る。

【００２２】前記成分を含有するオキシナイトライドガ
ラスの熱膨張係数は 3×10^-6〜 8×10^-6／℃であり、例
えばセラミックス焼結体の中で好適に使用される窒化ア
ルミニウム焼結体の熱膨張係数（ 3.8×10^-6〜 4.7×10
^-6／℃）と一致もしくは近似し、もって繰り返しの昇
温、降温の熱負荷時の熱応力による接合層７，１０の破
損、即ちクラックの発生を回避することができ、前記接
合層７，１０の気密性を長期に亘って確保することがで
きる。また、前記成分を含有するオキシナイトライドガ
ラス層のガラス軟化点Ｔｇは850〜950 ℃と高く、高温
雰囲気に長時間晒されても接合層７，１０が劣化しな
い。

【００２３】前記オキシナイトライドガラス層を形成し
得る接合剤は、以下のように製造する。まず、接合材原
料粉末として、例えば周期表第 IIIａ族元素から選ばれ
た少なくとも２種の元素の酸化物と、二酸化珪素と、酸
化アルミニウムとを混合するか、または熱処理によりこ
れらに変化する化合物を混合する。

【００２４】ここに、周期表第 IIIａ族元素の酸化物と
しては特に限定されずＹ₂Ｏ₃、Ｄｙ₂Ｏ₃、Ｅｒ₂Ｏ
₃、Ｇｄ₂Ｏ₃、Ｌａ₂Ｏ₃、Ｙｂ₂Ｏ₃、Ｓｍ₂Ｏ₃
等を例示することができる。これらのうち、価格、入手
のしやすさの点から、用いる周期表第 IIIａ族元素の酸
化物の１つはＹ₂Ｏ₃が最適であり、他の周期表第 III
ａ族元素の酸化物はこのＹ₂Ｏ₃と全率固溶体を形成し
やすいＤｙ₂Ｏ₃、Ｅｒ₂Ｏ₃、Ｙｂ₂Ｏ₃が好適であ
り、特にＤｙ₂Ｏ₃は価格の点からも好適である。

【００２５】また、前記各成分の組成比率も特に限定さ
れないが、周期表第 IIIａ族元素から選ばれた少なくと
も２種の元素の酸化物を合量で 20 〜 50 重量％、二酸
化珪素を 30 〜 70 重量％、酸化アルミニウムを 10 〜
30 重量％含む溶融体が形成されるように配合するの
が、得られる溶融体の融点が低く、またセラミックス部
材等との濡れ性にも優れるので好ましい。更に、周期表
第 IIIａ族元素が２種の場合は、周期表第 IIIａ族元素
の酸化物がモル比で約１：１となるよう配合されるの
が、接合材の融点が最も低くなるので好適である。

【００２６】そして、上述の原料混合粉末を、例えば粒
径 5μｍ以下に粉砕し、1500〜1700℃で溶融した後急冷
してガラス質の冷却物を得、これを粒径 5μｍ程度に粉
砕して均一組成の溶融体微粉末の接合剤を調整する。こ
の接合材の調製時の雰囲気は特に限定されないが、窒素
雰囲気下で行うとオキシナイトライドガラスが形成さ
れ、非窒素雰囲気下で行うとオキサイドガラスが形成さ
れる。しかし、本発明にあっては接合界面にオキシナイ
トライドガラス層が形成されてなることが必須であるた
め、接合材の調製は窒素含有雰囲気下で行い、接合剤を
予めオキシナイトライドガラス化させておくのが好まし
い。窒素含有雰囲気は、Ｎ₂ガス、Ｈ₂−Ｎ₂混合ガス
又はＮＨ₃ガス等を用いることにより得られる。

【００２７】また、前記接合材には、Ｓｉ₃Ｎ₄粉末及
び／又はＡＩＮ粉末を外割りで 1〜50 重量％配合する
ことが好ましい。即ち、Ｓｉ₃Ｎ₄粉末やＡＩＮ粉末の
添如は、このオキシナイトライドガラスの熱膨張係数を
下げると共に耐熱性も向上する。配合率１重量％未満で
は添加する意味がなく、 50 重量％超では接合強度の低
下をもたらすので好ましくない。添如するＳｉ₃Ｎ₄粉
末及び／又はＡＩＮ粉末の粒径は特に限定されないが、
均一な濃度のオキシナイトライドガラスを形成させるこ
とができる点で平均拉径 0.8μｍ以下のものが好まし
い。

【００２８】〔接合層の厚み〕前記基体２と前記被覆板
３との接合後の接合層７の厚みを 5〜180 μｍ、前記基
体下部板２ａと前記基体上部板２ｂとの接合後の接合層
１０の厚みを 5〜180μｍとすることが好適な理由は次
のとおりであり、前記接合部の気密性を更に強固に確保
し得る。

【００２９】即ち、接合層７の厚みが 5μｍ未満では、
接合層７の端部におけるフィレットの形成が不十分であ
ることから、接合部７の気密性を確保できず、また接合
強度も不足する。一方、接合層７の厚みが 180μｍ超で
は、接合層７の気密性は確保できるものの、接合強度の
低下が起こりやすく、また、接合時の加熱処理により溶
融したガラス質接合剤が接合層７の端部から流出して基
体２と被覆板３とを平行に接合することができず、もっ
て製品歩留まりが低下し、また接合作業にも支障を来た
す虞がある。

【００３０】また、接合層１０の厚みが 5μｍ未満で
は、接合層１０の端部におけるフィレットの形成が不十
分であることから、接合部１０の気密性を確保できず、
また接合強度も不足する。一方、接合層１０の厚みが 1
80μｍ超では、接合層１０の気密性は確保できるもの
の、接合強度の低下が起こりやすく、また、接合時の加
熱処理により溶融したガラス質接合剤が接合層１０の端
部から流出して基体下部板２ａと基体上部板２ｂとを平
行に接合することができず、もって製品歩留まりが低下
し、また接合作業にも支障を来たす虞がある。

【００３１】〔ヒータエレメント〕前記ヒータエレメン
ト８の材質はとくに限定されるものではないが、後述す
る理由から、添加剤が添加されることなく焼結され、焼
結密度が 2.8ｇ／ｃｍ³以上、室温での電気比抵抗が
0.1Ωｃｍ以下の炭化珪素焼結体からなることが好まし
い。そして、このヒータエレメント８に通電することに
より、被覆板３を所定の温度に保持することができる。

【００３２】このような炭化珪素セラミックス焼結体か
らなるヒータエレメント８は、例えば、特開平4-65361
号公報に記載されている概略下記のいずれかの方法で製
造することができる。平均粒子径が 0.1〜 10 μｍの第１の炭化珪素粉末
と、非酸化性雰囲気のプラズマ中にシラン化合物または
ハロゲン化珪素と炭化水素とからなる原料ガスを導入
し、反応系の圧力を１気圧未満から 0.1 torr の範囲で
制御しつつ気相反応させることによって合成された平均
粒子径が 0.1μｍ以下の第２の炭化珪素粉末とを混合
し、これを加熱し焼結することによって炭化珪素焼結体
を得て、この焼結体を所望のパターンに従って放電加工
してヒータエレメントとする。

【００３３】非酸化性雰囲気のプラズマ中にシラン
化合物またはハロゲン化珪素と炭化水素とからなる原料
ガスを導入し、反応系の圧力を１気圧未満から 0.1 tor
r の範囲で制御しつつ気相反応させることによって合成
された平均粒子径が 0.1μｍ以下である炭化珪素粉末を
加熱し、焼結することによって炭化珪素焼結体を得て、
この焼結体を所望のパターンに従って放電加工してヒー
タエレメントとする。

【００３４】しかして、これらのヒータエレメント８は
添加剤無添加、即ち異種物質を添加することなく焼結さ
れた炭化珪素焼結体により形成されたものであるから、
均質であり、その結果局所的な異常発熱はなく、接合層
１０の一部が溶融して前記接合部にリークが生じること
はなく、前記接合層１０の気密性を更に強固に確保し得
るものである。

【００３５】また、添加剤無添加であることから、極め
て高純度であり、かつ、焼結密度が2.8ｇ／ｃｍ³とい
う高密度な焼結体であることから、前記接合部にリーク
が生じて気密性が損なわれても、ヒータエレメント１０
からの添加剤、即ち不純物の蒸発はなく、反応チャンバ
ー内が汚染される虞はない。更に、高温高強度にも優れ
ることから熱衝撃によるヒータエレメント８の変形や断
線がなく、更に室温での電気比抵抗が１Ω・ｃｍ以下と
いう低電気比抵抗であることからヒータエレメント８を
細線化、薄膜化する必要はないことから、ヒータエレメ
ント８が断線する虞はない。

【００３６】そして、この実施の形態に係る基板保持装
置は、例えば、次のようにして製造することができる。
表面に凹溝を有する基体下部板２ｂ、基体上部板２ａ
は、表面に凸部が形成された金型をセラミックス成形体
板にプレス押圧し、焼結して形成する。焼結温度等の焼
結条件は従来法に従えばよい。また、被覆板３も従来法
に従って形成する。

【００３７】そして、電極板４を前記基体上部板２ｂの
前記凹溝１０に、前記方法に従って形成されたヒータエ
レメント８を前記基体下部板２ａの前記凹溝１１にそれ
ぞれ装填する。

【００３８】次いで、微粉砕された前記ガラス質接合剤
をスクリーンオイルと混合してペースト化し、このペー
スト状ガラス質接合剤を、前記凹溝１１に前記ヒータエ
レメント８が装填された前記基体下部板２ａと前記基体
上部板２ｂのそれぞれの接合面、及び前記凹溝１０に前
記電極板４が装填された前記基体上部板２ｂと前記被覆
板３のそれぞれの接合面に塗布し、 100〜200 ℃で乾燥
する。

【００３９】その後、ガラス質接合剤が塗布された面を
介して、前記基体下部板２ａと、前記基体上部板２ｂ
と、前記被覆板３とを、前記ヒータエレメント８と前記
電極板４とをそれぞれ挟持した状態で積層し、電気炉中
で加熱してガラス質接合剤を溶融し、 1300 〜 1500 ℃
で 5〜 40 分加熱して接合する。

【００４０】この加熱は常庄又は 10 気圧程度以下の加
圧下において行なわれる。加熱時の雰囲気は用いる接合
剤により異なる。即ち、オキシナイトライドガラスを含
有する接合剤を用いる場合は、接合剤が予めオキシナイ
トライド化しているため、非窒素含有雰囲気であっても
良いが、好適には窒素含有雰囲気である。これに対し
て、オキサイドガラスを含有する接合剤を用いる場合
は、オキサイドガラスをオキシナイトライド化するため
の窒素源が必要となり、窒素含有有雰囲気で行う。な
お、窒素含有雰囲気は、Ｎ₂ガス、Ｈ₂−Ｎ₂混合ガス
又はＮＨ₃ガス等を用いることにより得られる。

【００４１】加熱溶融した接合剤は冷却固化することに
より接合強度を持ち得るようになるが、急速冷却を行わ
ず徐冷することにより、窒素の取り込み量を高い状態で
保持しつつオキシナイトライドガラス層の安定化を図る
ことが好ましい。冷却速度は50 ℃／ｍｉｎ以下が好ま
しく、更に好ましくは 30 ℃／ｍｉｎ以下である。

【００４２】なお、接合後の接合層７，１０の厚みをそ
れぞれ前記範囲とするためには、微粉砕されたガラス質
接合剤とスクリーンオイルとの量比、ペースト状ガラス
質接合剤の塗布量、接合時の加熱温度、時間等の処理条
件を適宜調整することにより行うことができる。

【００４３】

【実施例】以下、実施例を詳述する。〔実施例１〜５〕表面に幅 5ｍｍ、深さ 3ｍｍのヒータ
エレメント装填用のスパイラル状凹溝が設けられた直径
220ｍｍ、厚み 15 ｍｍの窒化アルミニウム焼結体製の
基体下部板と、表面に直径 200ｍｍ、深さ 0.3ｍｍの金
属製電極板装填用の円盤状凹溝が設けられた直径 220ｍ
ｍ、厚み 8ｍｍの窒化アルミニウム焼結体製の基体上部
板と、直径 220ｍｍ、厚み 1ｍｍの窒化アルミニウム焼
結体製の被覆板を従来法に従って形成した。

【００４４】一方、焼結助剤や導電性を付与するための
添加剤が添加されることなく焼結され、焼結密度が 3.1
ｇ／ｃｍ³、室温での電気比抵抗が 0.05 Ω・ｃｍの炭
化珪素焼結体からなり、前記スパイラル状凹溝に装填し
得る形状のヒータエレメントを、前記段落番号〔００３
３〕の製造方法により形成した。この製造方法で用
いられる第１の炭化珪素粉末の平均粒径は 0.7μｍ、添
加量は 95 重量％、第２の炭化珪素の平均粒径は 0.01
μｍ、添加量は 5重量％であり、ホットプレス焼結条件
はプレス圧 400ｋｇ／ｃｍ²、焼結温度 2200 ℃、焼結
時間 90 分である。また、電極板として、直径 200ｍ
ｍ、厚み 0.3ｍｍのモリブデン金属板を用意した。

【００４５】次いで、表１に示す組成を有するガラス質
接合剤（粒径約 2μｍ）を市販のスクリーンオイルと混
合してペースト化し、このペースト状ガラス質接合剤
を、前記スパイラル状凹溝に前記ヒータエレメントが装
填された前記基体下部板と前記基体上部板のそれぞれの
接合面、及び前記円盤状凹溝に前記電極板が装填された
前記基体上部板と前記被覆板のそれぞれの接合面に塗布
し、 100〜200 ℃で乾燥した。

【００４６】その後、ガラス質接合剤が塗布された面を
介して、前記基体下部板と、前記基体上部板と、前記被
覆板とを、前記ヒータエレメントと前記電極板とをそれ
ぞれ挟持した状態で積層し、Ｎ₂ガス雰囲気の電気炉中
で加熱してガラス質接合剤を溶融し、 1400 ℃で 20 分
加熱して気密に接合した。冷却速度は 25 ℃／ｍｉｎ、
接合後の接合層の厚みは共に 50 μｍであった。また、
接合界面にはオキシナイトライドガラスが形成されてい
ることを、オージェ電子分光法により確認した。

【００４７】このようにして得られた基板保持装置の、
基体上部板と被覆板との接合部の気密性を確認するため
に、耐久性試験に供した。試験結果を表１に示す。な
お、耐久性試験の概要は下記のとおりである。

【００４８】セラミックスヒータに通電して、室温から
最高温度 700℃まで１時間で昇温し、最高温度に 30 分
間保持し、その後室温まで徐冷する。このヒートサイク
ルを100回負荷した後の前記接合部の気密性を、Ｈｅガ
スを用いたリークテストにより試験した。なお、気密性
の評価基準は下記のとおりである。 ○；Ｈｅリーク量が10^-9torr・l ／sec 以下 △；Ｈｅリーク量が10^-9〜10^-8torr・l ／sec ×；Ｈｅリーク量が10^-8torr・l ／sec 以上

【００４９】

【表１】

【００５０】〔比較例１〜６〕実施例１〜５に準じて基
板保持装置を作製し、耐久性試験に供した。ただし、ガ
ラス質接合剤の組成は表２に示すとおりである。

【００５１】

【表２】

【００５２】〔実施例６〕「プラズマ耐久性試験」実施例１の基板保持装置を真空
チャンバー内に設置し、ＣＦ₄＋Ｈ₂（ 5torr）の雰囲
気でプラズマを発生させ、その耐久性試験を実施したと
ころ、 500時間経過後においてもプラズマは安定してお
り、耐久性に優れていることが確認された。

【００５３】〔比較例７〕実施例１〜５と同一の基体下
部板、基体上部板、電極板及びヒータエレメントをそれ
ぞれ用意した。前記基体下部板の凹溝に前記ヒータエレ
メントを装填し、前記基体上部板の上に前記電極板を載
置し、これらをＡｇ（ 72 重量％）−Ｃｕ（ 25 重量
％）−Ｔｉ（ 3重量％）からなる接合剤を用い、10^-5to
rrの真空中、 870℃、 20 分間の条件下で接合し、その
後、前記電極板の上に厚み 10 μｍの窒化アルミニウム
薄膜をＣＶＤ法により形成して、基板保持装置を作成し
た。この基板保持装置の耐久性を実施例６に準じて試験
したところ、 120時間経過後にはプラズマが不安定とな
り、 165時間経過後にはプラズマの発生が停止した。こ
のことは前記窒化アルミニウム薄膜の体積固有抵抗値が
低下したためと思われる。また、この基板保持装置の気
密性を実施例１〜５に準じて試験したところ、Ｈｅリー
ク量が10^-5torr・l ／sec となり、接合部の気密性が劣
ることが確認された。

【００５４】

【発明の効果】以上のように、本発明の請求項１に係る
基板保持装置では、セラミックス焼結体製の基体と、こ
の基体の接合面の全領域を覆うセラミックス焼結体製の
被覆板を備えるとともに、前記基体と前記被覆板との間
に把持された金属製の電極板と、この電極板に一端が接
続された印加用電極を備えた基板保持装置であって、前
記基体と前記被覆板とは接合剤により気密に接合され、
その接合界面には周期表第 IIIａ属元素から選ばれた少
なくとも２種の元素と、アルミニウムと、珪素を含むオ
キシナイトライドガラス層が形成されていることによ
り、プラズマ安定性に優れ、しかも繰り返しの昇温・降
温の熱負荷や高温雰囲気に長時間曝されても接合部にク
ラックが入ることがなくなり、前記電極板がプラズマに
曝されることがなく、重金属汚染を防止することができ
る。

【００５５】また、請求項２に係る基板保持装置では、
前記電極板が、高周波電圧の印加によりプラズマ発生用
電極として、及び／又は、直流電圧の印加により静電吸
着用電極として機能することにより、高周波電圧を印加
しても焼き切れることがなく、電極板の耐久性に優れ、
全域に緻密、安定、かつ均一なプラズマを発生すること
ができ、また、電極板と印加用電極との連結を面／ロッ
ド間で確実に行うことができる。

【００５６】また、請求項３に係る基板保持装置では、
前記セラミックス焼結体は、窒化アルミニウム焼結体ま
たは窒化アルミニウム基焼結体からなり、前記電極板は
モリブデン、タングステン、タンタル、ニオブ若しくは
これらの合金等の高融点金属からなるから、均質で耐熱
性が高く、しかも局所的な異常発熱が生じないようにす
ることができて、耐久性を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態における基板保持装置を示
す縦断面図である。

【図２】本発明の実施の形態における基板保持装置を示
す縦断面分解説明図である。

【符号の説明】

１基板保持装置２セラミックス焼結体製の基体２ａ被覆下部板２ｂ被覆上部板３セラミックス焼結体製の被覆板４金属製の電極板５高周波／直流電圧印加用電極６熱電対７接合層８ヒータエレメント９ヒータ給電用電極１０接合層１１，１２凹溝

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者渡辺剛志千葉県船橋市豊富町585番地住友大阪セメント株式会社新材料事業部内 (72)発明者井上克郎千葉県船橋市豊富町585番地住友大阪セメント株式会社新材料事業部内 (72)発明者村上嘉彦千葉県船橋市豊富町585番地住友大阪セメント株式会社新材料事業部内 (72)発明者橋本昌幸千葉県船橋市豊富町585番地住友大阪セメント株式会社新材料事業部内 (72)発明者生原幸雄千葉県船橋市豊富町585番地住友大阪セメント株式会社新材料事業部内Ｆターム(参考） 4G026 BA16 BB16 BF02 BF43 BF46 BG02 BG27 BH13 5F031 HA02 HA16 MA28 5F045 BB14 EH04 EH08 EK09 EM02 EM05 EM09

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】セラミックス焼結体製の基体と、この基体
の接合面の全領域を覆うセラミックス焼結体製の被覆板
を備えるとともに、前記基体と前記被覆板との間に把持
された金属製の電極板と、この電極板に一端が接続され
た印加用電極を備えた基板保持装置であって、前記基体と前記被覆板とは接合剤により気密に接合さ
れ、その接合界面には周期表第 IIIａ属元素から選ばれ
た少なくとも２種の元素と、アルミニウムと、珪素を含
むオキシナイトライドガラス層が形成されていることを
特徴とする基板保持装置。
【請求項２】前記電極板が、高周波電圧の印加によりプ
ラズマ発生用電極として、及び／又は、直流電圧の印加
により静電吸着用電極として機能することを特徴とする
請求項１に記載の基板保持装置。
【請求項３】前記セラミックス焼結体は、窒化アルミニ
ウム焼結体または窒化アルミニウム基焼結体からなり、
前記電極板はモリブデン、タングステン、タンタル、ニ
オブ若しくはこれらの合金等の高融点金属からなること
を特徴とする請求項１に記載の基板保持装置。