JP7623309B2 - ウエハ載置台 - Google Patents

Description

本発明は、ウエハ載置台に関する。

従来、ウエハ載置台としては、上面にウエハ載置面を有するセラミック基材と、セラミック基材に埋設された電極と、セラミック基材の下面からセラミック基材に挿入されて電極に接合される接合端子と、を備えたものが知られている。例えば、特許文献１に記載されたウエハ載置台では、セラミック基材の下面に開口する凹部の底面に、電極と一体化された円板状の電極取出部を露出させ、その電極取出部と接合端子とを接合層によって接合している。接合層は、接合端子と凹部の側面との間にも存在している。

特開２０１２－２１６７８６号公報

しかしながら、特許文献１に記載されたウエハ載置台では、特に凹部が浅い場合、電極取出部と接合端子との接合強度が十分得られないことがあった。一方、接合強度を確保するには接合端子を太くすることが考えられるが、そうするとウエハの均熱性が損なわれることがあった。

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、接合端子が細くても電極との接合強度を確保することを主目的とする。

本発明のウエハ載置台は、
上面にウエハ載置面を有するセラミック基材と、
前記セラミック基材に埋設された電極と、
前記セラミック基材の下面から前記セラミック基材に挿入され、前記電極に設けられた貫通孔を貫通する接合端子と、
前記貫通孔の周縁に前記電極よりも厚くなるように設けられ、内周面が前記接合端子の側面に接合された電極取出部と、
を備えたものである。

このウエハ載置台では、接合端子は電極に設けられた貫通孔を貫通しているため、接合端子が電極に突き当たっている場合に比べて、接合端子がセラミック基材に差し込まれる長さが長くなる。また、電極取出部は、電極よりも厚く形成されているため、接合端子の側面と電極取出部の内周面との接合面積が大きくなる。こうしたことから、給電部材が細くても電極との接合強度を確保することができる。

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。

本発明のウエハ載置台において、前記電極取出部は、前記貫通孔の周縁に沿って２つ以上設けられていてもよい。こうすれば、電極取出部が貫通孔の周縁の全周にわたって設けられている場合に比べてセラミック基材にクラックが入りにくい。

本発明のウエハ載置台において、前記接合端子は、前記セラミック基材の下面から前記電極を貫通するように設けられた端子穴に挿入されていてもよく、前記電極取出部は、前記端子穴よりも小径の球欠形状又は円柱形状の導電材の一部を前記端子穴で削り取った形状であってもよい。こうすれば、電極取出部を比較的容易に作製することができる。

本発明のウエハ載置台において、前記接合端子は、前記貫通孔の内周面と前記電極取出部の内周面とを含む前記端子穴の側面及び前記端子穴の底面と金属ろう材層を介して接合されていてもよく、前記金属ろう材層は、前記セラミック基材の下面に達しないように設けられていてもよい。こうすれば、接合強度がより高くなる。

本発明のウエハ載置台において、前記電極取出部の前記内周面は、前記ウエハ載置面に対して垂直な面であってもよい。こうすれば、電極取出部の内周面が傾斜している場合に比べて、電極取出部に接合端子を取り付ける作業をスムーズに行うことができる。

本発明のウエハ載置台において、前記電極取出部の前記内周面側の厚みは、０．１ｍｍ以上１ｍｍ以下であってもよい。この厚みが０．１ｍｍ以上であれば発熱が十分に抑制され、１ｍｍ以下であればセラミック基材にクラックが生じにくい。

本発明のウエハ載置台において、前記電極取出部は、前記電極に対して下向きに凸になっていてもよい。こうすれば、接合端子を挿入するためにセラミック基材の下面に設けられる端子穴が深くなくても、電極取出部と接合端子とを接合することができる。また、端子穴を深くする必要がないため、端子穴の均熱性への影響も抑えることができる。

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の平面図。 図１の部分拡大図。 電極取出部２７２の斜視図。 図３のＡ－Ａ断面図。 ルーバー８６の斜視図。 ウエハ載置台１０の製造工程図。 ウエハ載置台１０の製造工程図。 ウエハ載置台１０の製造工程図。 電極取出部３７２及びその周辺の部分拡大図。 電極取出部３７２の斜視図。 別の実施形態の部分縦断面図。 別の実施形態の部分縦断面図。

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（給電端子８２とその周辺の断面図）、図４は電極取出部２７２の斜視図、図５は図３のＡ－Ａ断面図、図６はルーバー８６の斜視図である。なお、図４では、便宜上、３つ存在する電極取出部２７２のうちの１つのみを示した。

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。

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。

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、Ｒｕ、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２５は、円板状又は円形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。セラミック基材２０のうちウエハ吸着用電極２５の上面からウエハ載置面２２ａまでの厚みは１ｍｍ以下である。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６２及び給電棒６３を介して接続されている。給電端子６２は、中央ヒータ電極２６と接触しないように設けられている。給電端子６２は、段付き絶縁管６４に挿通されている。給電端子６２の上面は、球台形状（球を２つの平行な平面で切断したときの真ん中の形状）の電極取出部２５２を介して、ウエハ吸着用電極２５の下面に接合されている。電極取出部２５２は、給電端子６２と略同軸となるように、ウエハ吸着用電極２５と同じ材料で形成されている。段付き絶縁管６４は、冷却基材３０及び金属接合層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。

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細長い平板状（リボン形状）の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の上部は、中央ヒータ電極２６の一端をなす平板部に設けられた貫通孔２６１を貫通している。貫通孔２６１の周縁には、電極取出部２６２が下向きに凸となるように設けられている。電極取出部２６２は、貫通孔２６１の周縁に中央ヒータ電極２６よりも厚くなるように、中央ヒータ電極２６と同じ材料で形成されている。電極取出部２６２は、貫通孔２６１の周縁に沿って間隔を空けて２つ以上設けられている。給電端子７２の上部の側面は、貫通孔２６１の内周面と電極取出部２６２の内周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及び金属接合層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の他端をなす平板部も、図示しないが、中央ヒータ電極２６の一端をなす平板部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。

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、Ｒｕ、ＷＣ、ＭｏＣなどを含有する材料によって形成されている。

ＦＲ吸着用電極２７は、円環板状又は円環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の上部は、ＦＲ吸着用電極２７に設けられた貫通孔２７１を貫通している。貫通孔２７１の周縁には、電極取出部２７２が下向きに凸となるように設けられている。電極取出部２７２は、貫通孔２７１の周縁にＦＲ吸着用電極２７よりも厚くなるように、ＦＲ吸着用電極２７と同じ材料で形成されている。電極取出部２７２は、貫通孔２７１の周縁に沿って間隔を空けて２つ以上設けられている。給電端子８２の上部の側面は、貫通孔２７１の内周面と電極取出部２７２の内周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及び金属接合層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。

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細長い平板状（リボン形状）の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の上部は、外周ヒータ電極２８の一端をなす平板部に設けられた貫通孔２８１を貫通している。貫通孔２８１の周縁には、電極取出部２８２が下向きに凸となるように設けられている。電極取出部２８２は、貫通孔２８１の周縁に外周ヒータ電極２８よりも厚くなるように、外周ヒータ電極２８と同じ材料で形成されている。電極取出部２８２は、貫通孔２８１の周縁に沿って間隔を空けて２つ以上設けられている。給電端子９２の上部の側面は、貫通孔２８１の内周面と電極取出部２８２の内周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及び金属接合層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の他端をなす平板部も、図示しないが、外周ヒータ電極２８の一端をなす平板部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。

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。

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。

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。

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。

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～図６を用いて説明する。

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。

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。

セラミック基材２０には、セラミック基材２０の下面からＦＲ吸着用電極２７を貫通する有底筒状の端子穴８２１が設けられている。端子穴８２１は、段付き絶縁管８４の管上部８４ａと略同軸となっている。

給電端子８２の上部は、端子穴８２１に挿入され、ＦＲ吸着用電極２７に設けられた円柱状の貫通孔２７１を貫通している。貫通孔２７１は、端子穴８２１の一部をなす。電極取出部２７２は、貫通孔２７１の周縁に沿って間隔を空けて複数（ここでは図５に示すように等間隔に３つ）設けられている。電極取出部２７２は、球欠形状（球を水平面で切り取った形状）の一部を端子穴８２１で削り取った形状である（図４）。電極取出部２７２を垂直面で切断した断面における、内周面２７２ａ側の厚みｔ２は、ＦＲ吸着用電極２７の厚みｔ１よりも厚い（図３）。厚みｔ２は０．１ｍｍ以上１ｍｍ以下が好ましい。厚みｔ１は０．００５ｍｍ以上０．０３ｍｍ以下が好ましい。厚みｔ２は厚みｔ１の２０倍以上が好ましい。電極取出部２７２の下面２７２ｂは、下向きに凸状に膨らんだ形状となっている。給電端子８２は、金属ろう材層ＢＲによってＦＲ吸着用電極２７に接合されている。具体的には、金属ろう材層ＢＲは、端子穴８２１の底面と給電端子８２の上面との隙間及び端子穴８２１の側面と給電端子８２の側面との隙間に設けらている。金属ろう材層ＢＲの下端は、セラミック基材２０の下面に達しないように、端子穴８２１の下端開口よりも上方に位置している。ＦＲ吸着用電極２７に設けられた貫通孔２７１の内周面及び電極取出部２７２の内周面２７２ａは、給電端子８２の側面に金属ろう材層ＢＲを介して接合されている。内周面２７２ａは、ウエハ載置面２２ａに対して垂直な面である。金属ろう材層ＢＲは、例えば、Ａｕ－Ｇｅ，Ａｌ，Ａｇ，Ａｇ－Ｃｕ－Ｔｉなどで形成されている。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。

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６）。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。

次に、ウエハ載置台１０の製造例を図７～図９を用いて説明する。図７～図９はウエハ載置台１０の製造工程図である。

まず、セラミック粉末の成形体である円板状の第１～第４セラミック成形体１２１～１２４をテープ成形法を用いて作製し、第１～第３セラミック成形体１２１～１２３の上面に球欠形状の穴２５３，２６３，２７３，２８３を形成する（図７Ａ）。具体的には、第１セラミック成形体１２１の上面には、後で形成される端子穴９２１の軸９２１ａからオフセットした位置に球欠形状の穴２８３が切削加工により形成される。第２セラミック成形体１２２の上面には、後で形成される端子穴７２１の軸７２１ａからオフセットした位置に球欠形状の穴２６３が切削加工により形成されると共に、後で形成される端子穴８２１の軸８２１ａからオフセットした位置に球欠形状の穴２７３が切削加工により形成される。第３セラミック成形体１２３の上面には、後で形成される端子穴６２１の軸６２１ａに中心が一致するように球欠形状の穴２５３が切削加工により形成される。

次に、第１～第３セラミック成形体１２１～１２３の上面に導電ペーストを所定のパターンとなるように印刷する（図７Ｂ）。具体的には、第１セラミック成形体１２１の上面には、最終的に外周ヒータ電極２８となる外周ヒータ電極前駆体２８４を形成する。このとき、穴２８３は導電ペーストで充填される。第２セラミック成形体１２２の上面には、最終的に中央ヒータ電極２６となる中央ヒータ電極前駆体２６４と最終的にＦＲ吸着用電極２７となるＦＲ吸着用電極前駆体２７４を形成する。このとき、穴２６３，２７３は導電ペーストで充填される。第３セラミック成形体１２３の上面には、最終的にウエハ吸着用電極２５となるウエハ吸着用電極前駆体２５４を形成する。このとき、穴２５３は導電ペーストで充填される。

次に、第１～第４セラミック成形体１２１～１２４を下からこの順に積層して積層体１２５を得る（図７Ｃ）。この積層体１２５をホットプレス焼成した後、ＢＳガス通路４２の一部をなす貫通穴４２ｂや端子穴６２１，７２１，８２１，９２１を切削加工により形成すると共に、外形加工や厚み加工を行うことにより、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を得る（図７Ｄ）。各電極前駆体２５４，２６４，２７４，２８４は、ホットプレス焼成後にそれぞれ電極２５，２６，２７，２８になる。端子穴６２１を形成する際、球欠形状の穴２５３に充填された導電材は、下端が削られて球台形状の電極取出部２５２になる。端子穴７２１，８２１，９２１を形成する際、球欠形状の穴２６３，２７３，２８３に充填された導電材は、その一部が削られて電極取出部２６２，２７２，２８２になり、電極２６，２７，２８には貫通孔が形成される。例えば、ＦＲ吸着用電極２７には貫通孔２７１が形成される。

セラミック焼結体１２０の作製と並行して、下方部材３０ａ及び上方部材３０ｂを作製する（図８Ａ）。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。

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。

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８Ａ）。そして、それらを積層して、積層体を得る。

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８Ｂ）。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。

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。

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８Ｃ）。

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６１，９１についても、これと同様にして必要な部材を取り付ける。段付き穴７１については、これに準じて必要な部材を取り付ける。

まず、セラミック基材２０の下面からＦＲ吸着用電極２７を貫通する端子穴８２１に、金属ロウ材を用いて給電端子８２を接合することにより、給電端子８２とＦＲ吸着用電極２７とを金属ロウ材層ＢＲを介して接合する（図９Ａ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。これにより、ＦＲ吸着用電極２７に設けられた貫通孔２７１の内周面及び電極取出部２７２の内周面２７２ａは、給電端子８２の側面に金属ろう材層ＢＲを介して接合される。

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９Ｂ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。

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９Ｃ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ＢＲにかかることはない。

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。

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。

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。

ここで、本実施形態の構成要素と本発明の構成要素との対応関係を明らかにする。本実施形態のセラミック基材２０が本発明のセラミック基材に相当し、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が電極に相当し、給電端子７２，８２，９２が接合端子に相当し、電極取出部２７２，２８２，２９２が電極取出部に相当する。

以上詳述した本実施形態のウエハ載置台１０では、給電端子８２はＦＲ吸着用電極２７に設けられた貫通孔２７１を貫通しているため、給電端子８２がＦＲ吸着用電極２７の下面に突き当たっている場合に比べて、給電端子８２がセラミック基材２０に差し込まれる長さが長くなる。また、電極取出部２７２は、ＦＲ吸着用電極２７よりも厚く形成されているため、給電端子８２の側面と電極取出部２７２の内周面２７２ａとの接合面積が大きくなる。こうしたことから、給電端子８２が細くてもＦＲ吸着用電極２７との接合強度を確保することができる。更に、電極取出部２７２は、貫通孔２７１の周縁に沿って３つ設けられているため、貫通孔２７１の周縁の全周にわたって設けられている場合に比べてセラミック基材２０にクラックが入りにくい。これらの点は、給電端子７２，９２や電極取出部２６２，２８２についても同様である。

また、電極取出部２７２は、貫通孔２７１の周縁に沿って等間隔に３つ設けられている。このように、電極取出部２７２は、貫通孔２７１の周縁の全周にわたって設けられているのではなく、等間隔に分散して設けられるため、セラミック基材２０にクラックが入るのをより抑制しやすくなる。この点は、電極取出部２６２，２８２についても同様である。

更に、電極取出部２７２は貫通孔２７１を含む端子穴８２１よりも小径の球欠形状の導電材の一部を端子穴８２１で削り取った形状（図４）であるため、電極取出部２７２を比較的容易に作製することができる（図７Ｃ及び図７Ｄ）。この点は、電極取出部２６２，２８２についても同様である。

更にまた、給電端子８２は、端子穴８２１の側面の一部及び底面とロウ接合されている。そのため、接合強度がより高くなる。この点は、給電端子７２，９２についても同様である。

そしてまた、電極取出部２７２の内周面２７２ａは、ウエハ載置面２２ａに対して垂直な面であるため、電極取出部２７２の内周面２７２ａが傾斜している場合に比べて、電極取出部２７２に給電端子８２を取り付ける作業をスムーズに行うことができる。この点は、電極取出部２６２，２８２についても同様である。

そして更に、セラミック基材２０のうちウエハ吸着用電極２５の上面とウエハ載置面２２ａとの距離は１ｍｍ以下と小さいため、ウエハ吸着用電極２５を貫通するように給電端子６２を設けると、誘電体層の確保ができなくなる。こうしたことから、ウエハ吸着用電極２５には、給電端子６２を貫通する貫通孔を設けず、給電端子６２の上面をウエハ吸着用電極２５の下面に設けた電極取出部２５２とロウ接合している。

加えて、電極取出部２７２の内周面２７２ａ側の厚みｔ２は０．１ｍｍ以上１ｍｍ以下が好ましい。この厚みｔ２が０．１ｍｍ以上であれば発熱が十分に抑制され、１ｍｍ以下であればセラミック基材２０にクラックが生じにくい。この点は、電極取出部２６２，２８２についても同様である。

また、電極取出部２７２は、ＦＲ吸着用電極２７に対して下向きに凸になっている。これにより、端子穴８２１が深くなくても、電極取出部２７２と給電端子８２とを接合することができる。また、端子穴８２１を深くする必要がないため、端子穴８２１の均熱性への影響も抑えることができる。この点は、電極取出部２６２，２８２についても同様である。

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。

上述した実施形態では、電極取出部２７２は、端子穴８２１よりも小径の球欠形状の導電材の一部を端子穴８２１で削り取った形状としたが、特にこれに限定されない。例えば、図１０及び図１１に示す電極取出部３７２のように、端子穴８２１よりも小径の円柱形状の導電材の一部を端子穴８２１で削り取った形状としてもよい。なお、図１０及び図１１で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。

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。

上述した実施形態では、図５に示すように電極取出部２７２を貫通孔２７１の周縁に沿って３つ設けたが、特に３つに限定されるものではなく、２つでもよいし４つ以上でもよい。また、電極取出部２７２を貫通孔２７１の周縁に沿って等間隔に設けたが、不等間隔に設けてもよい。また、電極取出部２７２を貫通孔２７１の全周にわたって設けてもよい。こうした点は電極取出部２６２，２８２も同様である。

上述した実施形態では、給電端子８２を図示しないヒータ電源に接続する構成として、段付き穴８１に挿入された段付き絶縁管８４の管下部８４ｂにルーバー８６を備えたソケット８５を配置した例を示したが、特にこれに限定されない。例えば、段付き穴８１をストレート形状の穴に代えると共に段付き絶縁管８４をストレート形状の絶縁管に代え、ソケット８５をなくして給電端子８２の下端が冷却基材３０の下面に達する構造を採用してもよい。

上述した実施形態では、第１～第４セラミック成形体１２１～１２４をテープ成形法によって作製したが、特にこれに限定されるものではなく、例えばモールドキャスト法によって作製してもよいし、セラミック粉末を押し固めることによって作製してもよい。

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。

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。

上述した実施形態では、給電端子６２，７２，８２，９２が冷却基材３０と絶縁されている場合を例示したが、場合によっては、給電端子６２，７２，８２，９２の少なくとも１つを冷却基材３０と接続して冷却基材３０と同電位となるようにし、冷却基材３０を通して全体のアースを取るようにしてもよい。

上述した実施形態のほかに、図１２や図１３の実施形態を採用してもよい。図１２では、セラミック基材４５は高さの異なる層に複数（ここでは２つ）の電極４６を埋設している。端子穴４７は、複数の電極４６を貫通している。接合端子４８は、端子穴４７に挿入されている。電極取出部４９は、電極４６の貫通孔の周辺に電極４６よりも厚く形成され、内周面が接合端子４８の側面に金属ろう材層ＢＲを介して接合されている。図１３では、セラミック基材５０は高さの異なる層に複数（ここでは２つ）の電極５１，５２を埋設している。端子穴５３は、最上部の電極５１以外の電極５２を貫通し、端子穴５３の底面には電極５１の電極取出部５４の下面が露出している。接合端子５５は、端子穴５３に挿入されている。電極５２は、電極取出部５６を備えている。電極取出部５６は、電極５２の貫通孔の周辺に電極５２よりも厚く形成され、内周面が接合端子５５の側面に金属ろう材層ＢＲを介して接合されている。接合端子５５の頂面は、電極５１の電極取出部５４の下面と金属ろう材層ＢＲを介して接合されている。

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、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 端付き穴、４２ｂ 貫通穴、４３ ＢＳガス供給源、４５，５０ セラミック基材、４６，５１，５２電極、４７，５３ 端子穴、４８，５５ 接合端子、４９，５４，５６ 電極取出部、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、８６ａ リング部、８６ｂ 細板部、８８ 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、１２１～１２４ 第１～第４セラミック成形体、１２５ 積層体、１３０ｃ，１４０ 金属接合材、１３１ 流路溝、２６１，２７１，２８１ 貫通孔、２５２，２６２，２７２，２８２ 電極取出部、２５３，２６３，２７３，２８３ 穴、２５４ ウエハ吸着用電極前駆体、２６４ 中央ヒータ電極前駆体、２７２ａ 内周面、２７２ｂ 下面、２７４ ＦＲ吸着用電極前駆体、２８４ 外周ヒータ電極前駆体、３７２ 電極取出部、６２１，７２１，８２１，９２１ 端子穴、６２１ａ，７２１ａ，８２１ａ，９２１ａ 軸。

Claims (7)

1. 上面にウエハ載置面を有するセラミック基材と、
   前記セラミック基材に埋設された電極と、
   前記セラミック基材の下面から前記セラミック基材に挿入され、前記電極に設けられた貫通孔を貫通する接合端子と、
   前記貫通孔の周縁に前記電極よりも厚くなるように設けられ、内周面が前記接合端子の側面に接合された電極取出部と、
   を備え、
   前記接合端子は、前記セラミック基材の下面から前記電極を貫通するように設けられた端子穴に挿入され、
   前記電極取出部は、前記接合端子の上面と対向する位置に設けられておらず、前記接合端子の側面と対向する位置に設けられている
   ウエハ載置台。
2. 前記電極取出部は、前記貫通孔の周縁に沿って２つ以上設けられている、
   請求項１に記載のウエハ載置台。
3. 前記電極取出部は、前記端子穴よりも小径の球欠形状又は円柱形状の導電材の一部を前記端子穴で削り取った形状である、
   請求項１又は２に記載のウエハ載置台。
4. 前記接合端子は、前記貫通孔の内周面と前記電極取出部の内周面とを含む前記端子穴の側面及び前記端子穴の底面と金属ろう材層を介して接合され、
   前記金属ろう材層は、前記セラミック基材の下面に達しないように設けられている、
   請求項３に記載のウエハ載置台。
5. 前記電極取出部の前記内周面は、前記ウエハ載置面に対して垂直な面である、
   請求項１～４のいずれか１項に記載のウエハ載置台。
6. 前記電極取出部の前記内周面側の厚みは、０．１ｍｍ以上１ｍｍ以下である、
   請求項１～５のいずれか１項に記載のウエハ載置台。
7. 前記電極取出部は、前記電極に対して下向きに凸になっている、
   請求項１～６のいずれか１項に記載のウエハ載置台。

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