JP2002313900A - 基板保持構造体および基板処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 低コストで製造することができるとともに、
設計の自由度が大きく、均熱性に優れる基板保持構造体
およびそれを用いた基板処理装置を提供する。 【解決手段】 チャンバ２の内部で基板を処理する際に
基板を保持する基板保持構造体であって、電気回路１５
を有し、基板を保持するためのセラミックス基体４と、
セラミックス基体４の電気回路１５に接続される給電用
導電部材１０ａ〜１０ｄと、給電用導電部材１０ａ〜１
０ｄの周囲に配置され、セラミックス基体４に接続され
る一方端部と、チャンバ２の側壁に接続される他方端部
とを有する気密封止部材１１ａ〜１１ｄ、１４と、セラ
ミックス基体を支持する支持部材５ａ、５ｂとを備え
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、基板保持構造体
および基板処理装置に関し、より特定的には、半導体製
造装置および液晶表示装置の製造装置に適用可能であっ
て、低コスト化を図ることが可能な基板保持構造体およ
び基板処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、半導体装置の製造プロセスにおい
て、半導体基板の表面上にＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ
Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法を用いて成膜処
理を行なう場合や、プラズマエッチングなどの処理を行
なう場合、処理対象材である半導体基板を所定の温度に
加熱する必要がある。このため、半導体基板をその上に
配置して半導体基板を加熱するために基板保持構造体が
用いられる。このような基板保持構造体として、たとえ
ば特公平６−２８２５８号においては、図１０に示すよ
うな基板保持構造体が開示されている。

【０００３】図１０は、従来の基板保持構造体を備える
基板処理装置の模式図である。図１０を参照して、従来
の基板処理装置を説明する。

【０００４】図１０を参照して、基板処理装置は、チャ
ンバと、このチャンバに設置され、基板１４６が搭載さ
れる基板保持構造体としてのヒータ１４３とを備える。
チャンバには、ガス供給口１４０と真空ポンプに接続さ
れた排気口１４１とが形成されている。ヒータ１４３は
セラミックスからなり、その内部に抵抗発熱体１１５が
埋設されている。また、ヒータ１４３には、基板１４６
を搭載する面とは反対側の面に円柱状支持部１４４が設
置されている。この円柱状支持部１４４はセラミックス
製であり、チャンバを構成する壁を貫通するように配置
されている。また、この円柱状支持部１４４とチャンバ
の壁との接触部には、Ｏリング１４５が設置されてい
る。このＯリング１４５により、チャンバ内部１４２の
気密性が保たれている。また、円柱状支持部１４４に
は、抵抗発熱体１１５に電力を供給するための電極線１
１０ａ、１１０ｂが埋設されている。また、円柱状支持
部１４４には、ヒータ１４３の温度を測定するための熱
電対１１２が埋設されている。

【０００５】図１０に示したような基板処理装置では、
チャンバ内部１４２に金属製のヒータを配置する場合の
ようにチャンバ内部１４２が金属製ヒータの存在に起因
して汚染されるといったことを防止できるとしている。
また、基板１４６をヒータ１４３により直接的に加熱で
きるので、間接加熱方式より熱効率に優れるとともに、
間接加熱方式において問題となる赤外線透過窓に対する
膜の付着といった問題も回避できるとしている。さら
に、電極線１１０ａ、１１０ｂが円柱状支持部１４４に
埋設されているので、これらの電極線１１０ａ、１１０
ｂがチャンバ内部１４２に存在する反応ガスなどにより
腐食されることを防止できるとしている。また、この結
果、電極線１１０ａ、１１０ｂからの漏電なども防止で
きるとしている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した従来
の半導体基板加熱装置においては、以下のような問題が
あった。

【０００７】すなわち、図１０に示した基板保持構造体
としてのヒータ１４３および円柱状支持部１４４はセラ
ミックス製であるが、セラミックスをこのようなヒータ
１４３に円柱状支持部１４４が接続された比較的複雑な
形状に加工する場合、加工が非常に難しく、製造コスト
が増大することになっていた。

【０００８】また、図１０に示した基板処理装置では、
ヒータ１４３を交換する場合には円柱状支持部１４４も
同時に交換する必要があった。このため、基板処理装置
のランニングコストも増大することになっていた。

【０００９】また、図１０に示した基板処理装置では、
ヒータ１４３の全体を支えるために円柱状支持体１４４
の剛性を十分高めることが必要である。このため、円柱
状支持体１４４のサイズ（体積や断面積）をある程度大
きくする必要があった。したがって、この円柱状支持体
１４４の熱容量が大きくなる。この場合、ヒータ１４３
から円柱状支持体１４４に伝わる熱量が大きくなる。こ
のため、円柱状支持体１４４に近い領域（ヒータ１４４
の中央部）とヒータの円周部とにおいて温度のばらつき
が発生するので、ヒータ１４３の基板１４６を搭載する
面での温度の均一性が劣化していた。

【００１０】また、図１０に示すように、従来はヒータ
１４３のほぼ中央部に支持部材と電極線１１０ａ、１１
０ｂなどを保護する気密封止部材としての両方の機能を
兼ね備える円柱状支持体１４４が配置されていた。この
ため、電極線１１０ａ、１１０ｂや熱電対１１２のヒー
タ１４３に対する接続位置がこの円柱状支持体１４４の
配置に制約されていた。したがって、ヒータ１４３にお
ける発熱体１１５の配置や回路設計の自由度や、電極線
１１０ａ、１１０ｂや熱電対１１２の配置の自由度が低
下していた。

【００１１】本発明は、上記のような課題を解決するた
めになされたものであり、この発明の目的は、低コスト
で製造することができるとともに、設計の自由度が大き
く、均熱性に優れる基板保持構造体およびそれを用いた
基板処理装置を提供することである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】この発明の１の局面にお
ける基板保持構造体は、チャンバの内部で基板を処理す
る際に基板を保持する基板保持構造体であって、電気回
路を有し、基板を保持するためのセラミックス基体と、
セラミックス基体の電気回路に接続される給電用導電部
材と、給電用導電部材の周囲に配置され、セラミックス
基体に接続される一方端部と、チャンバの側壁に接続さ
れる他方端部とを有する気密封止部材と、セラミックス
基体を支持する支持部材とを備える。

【００１３】このようにすれば、本発明による基板保持
構造体では、給電用導電部材をチャンバの内部雰囲気か
ら隔離するための気密封止部材とは独立して支持部材が
設けられているので、従来のように支持部材においてシ
ール性を保つとともにセラミックス基体を支えるのに十
分な剛性を有するような、複雑かつ精密な加工を行なう
必要が無い。このため、基板保持構造体の製造コストを
低減できる。

【００１４】また、本発明による基板保持構造体では、
気密封止部材とは独立して支持部材が設けられているの
で、この支持部材の設置場所を給電用導電部材の配置と
は独立して決定できる。したがって、支持部材および気
密封止部材についての設計の自由度、および給電用導電
部材のセラミックス基体に対する接続位置の自由度を大
きくすることができる。

【００１５】また、従来はセラミックス基体の中央部に
配置された支持部材としての円柱状支持部１４４（図１
０参照）のみでセラミックス基体を支えていた。このた
め、支持部材（円柱状支持部１４４）の強度をある程度
大きくしておく必要があった。しかし、本発明によれ
ば、支持部材の位置を任意に決定できるので、セラミッ
クス基体および冷却部材の端部下に位置する領域に複数
の支持部材を配置することが可能である。このようにし
て、１つの支持部材に加えられる荷重を最適化すること
により、支持部材の必要強度を小さくできる。この結
果、支持部材の体積などを小さくできるので、結果的に
支持部材の製造コストを低減できるとともに、支持部材
の熱容量を小さくできる。このため、支持部材の存在に
起因して、セラミックス基体の均熱性が劣化することを
抑制できる。

【００１６】上記１の局面における基板保持構造体で
は、気密封止部材がベローズ状部材を含むことが好まし
い。

【００１７】この場合、ベローズの肉厚は気密封止部材
の肉厚より薄いため、セラミックス基体で発生した熱が
チャンバ側へリークする量を減少させることができる。
このため、セラミックス基体における半導体基板や液晶
表示装置用基板などの基板を搭載する面の均熱性を乱す
ことはない。

【００１８】上記１の局面における基板保持構造体で
は、気密封止部材が金属を含むことが好ましい。

【００１９】この場合、金属材料はセラミックスなどに
比べて加工が容易であるので、気密封止部材の形状を任
意の形状にすることが容易である。特に、上述のベロー
ズ状部材を構成する材料としては、金属を用いることが
好ましい。

【００２０】上記１の局面における基板保持構造体で
は、金属がアルミニウムおよびニッケルからなる群から
選択される少なくとも１つを含むことが好ましい。

【００２１】この場合、アルミニウム（Ａｌ）やニッケ
ル（Ｎｉ）はチャンバ内部の雰囲気ガスやプラズマに対
する耐食性に優れているので、気密封止部材がチャンバ
内部の雰囲気ガスなどにより腐食することを抑制でき
る。

【００２２】上記１の局面における基板保持構造体で
は、気密封止部材がセラミックス基体を構成する材料と
同じ材料を含んでいてもよい。

【００２３】ここで、セラミックス基体はその使用目的
に適した材料で構成される。とくに、チャンバ内部の雰
囲気に対する耐食性にすぐれた材料がセラミックス基体
に用いられる。そのため、気密封止部材の材料としてセ
ラミックス基体と同じ材料を用いることで、耐食性に優
れた気密封止部材を実現できる。

【００２４】また、セラミックス基体と気密封止部材と
を同じ材料で構成することで、セラミックス基体と気密
封止部材との熱膨張係数を同じにできる。このため、セ
ラミックス基体の温度が上昇したときに熱膨張係数の違
いによりセラミックス基体と気密封止部材との接合部に
応力が加わることを防止できる。この結果、接合部がこ
の応力により破損することを防止できる。

【００２５】上記１の局面における基板保持構造体で
は、気密封止部材において、セラミックス基体と接合す
る部分はセラミックス基体と同じ材料からなることが好
ましい。

【００２６】ここで、特にセラミックス基体と気密封止
部材との接合部において、セラミックス基体と気密封止
部材との熱膨張率の差による亀裂などが発生しやすい。
このため、上記接合部において気密封止部材をセラミッ
クス基体と同じ材料により構成することで、上記亀裂な
どの不良が発生することを確実に防止できる。

【００２７】上記１の局面における基板保持構造体で
は、給電用導電部材が複数の導電部材を含むことが好ま
しい。

【００２８】この場合、１つの気密封止部材の内部に複
数の導電部材を配置できるので、所定の数の導電部材を
セラミックス基体に設置する際に、気密封止部材の数を
低減できる。この結果、基板保持構造体の構成をより簡
略化できる。

【００２９】上記１の局面における基板保持構造体で
は、気密封止部材に囲まれた領域に配置され、セラミッ
クス基体の温度を測定するための温度測定部材をさらに
備えることが好ましい。

【００３０】この場合、温度測定部材によりセラミック
ス基体の温度データを取得できるので、この温度データ
に基づいてセラミックス基体の温度制御を精度よく行な
うことができる。

【００３１】上記１の局面における基板保持構造体は、
セラミックス基体の温度を測定するための温度測定部材
と、温度測定部材の周囲に配置され、一方端部と他方端
部とを有する他の気密封止部材とを備えていてもよい。
他の気密封止部材の一方端部はセラミックス基体に接続
されるとともに、他の気密封止部材の他方端部はチャン
バの側壁に接続されていてもよい。

【００３２】この場合、給電用導電部材とは独立して温
度測定部材の配置を設定できる。このため、基板保持構
造体の設計の自由度をより大きくすることができる。

【００３３】上記１の局面における基板保持構造体で
は、温度測定部材は、前記セラミックス基体の表面に接
触していてもよい。

【００３４】この場合、熱電対などの温度測定部材をセ
ラミックス基体の表面に押圧・接触させるといった簡便
な手法で、セラミックス基体の温度を測定できる。した
がって、温度測定部材をセラミックス基体中に埋設する
場合より、基板保持構造体の製造コストを低減できる。

【００３５】また、温度測定部材が故障した場合に、セ
ラミックス基体に押圧・接触している温度測定部材を簡
単に交換できる。

【００３６】上記１の局面における基板保持構造体で
は、セラミックス基体が酸化アルミニウム、窒化アルミ
ニウム、窒化珪素、炭化珪素からなる群から選択される
１種以上を含むことが好ましい。

【００３７】この場合、上述の材料は高い耐熱性を有
し、また緻密性で比較的耐食性にも優れるので、セラミ
ックス基体がチャンバ内部の雰囲気ガスなどにより損傷
を受ける事を防止できる。

【００３８】上記１の局面における基板保持構造体で
は、セラミックス基体を構成する材料の主成分が窒化ア
ルミニウムであることが好ましい。

【００３９】この場合、窒化アルミニウムは耐熱性、耐
食性に加えて、高い熱伝導率を有するので、チャンバ内
部の温度が急激に上昇・低下する場合において、この温
度変化によりセラミックス基体が損傷を受ける事を防止
できる（耐熱衝撃性に優れたセラミックス基体を得るこ
とができる）。

【００４０】また、窒化アルミニウムは熱伝導率が高い
ため、たとえ窒化アルミニウムからなるセラミックス基
体において局所的に熱が発生してもその熱は周囲に速や
かに伝導する。したがって、セラミックス基体において
基板を搭載する基板搭載面の温度のばらつきを小さくで
きる（温度分布の均一性が高いセラミックス基体を実現
できる）。

【００４１】上記１の局面における基板保持構造体で
は、セラミックス基体は窒化アルミニウムを含む焼結体
により構成されていてもよく、焼結体は希土類元素を含
有する焼結助剤を含むことが好ましい。

【００４２】ここで、希土類元素を含有する焼結助剤
は、他の元素（たとえばアルカリ土類金属など）を含有
する焼結助剤より耐食性に優れる。したがって、希土類
元素を含有する焼結助剤を用いて形成された焼結体によ
りセラミックス基体を構成すれば、セラミックス基体の
耐食性をより向上させることができる。

【００４３】上記１の局面における基板保持構造体で
は、焼結助剤に含まれる希土類元素はイットリウムであ
ることが好ましい。

【００４４】ここで、イットリウムは希土類元素のうち
特に耐食性に優れる。このため、イットリウムを含有す
る焼結助剤を用いて窒化アルミニウム焼結体を製造し、
この焼結体によりセラミックス基体を形成すれば、耐熱
性・耐熱衝撃性に優れると共に、耐食性のより優れたセ
ラミックス基体を得ることができる。

【００４５】上記１の局面における基板保持構造体で
は、セラミックス基体におけるイットリウムの含有率が
０．０５質量％以上１．０質量％以下であることが好ま
しい。

【００４６】この場合、イットリウム（Ｙ）の含有率を
上記のような範囲とすれば、セラミックス基体の耐食性
を確実に向上させることができる。なお、イットリウム
の含有率が０．０５質量％未満の場合、セラミックス基
体中に微小な空隙（ポア）が形成される。この空隙から
セラミックス基体のエッチングが進行するため、セラミ
ックス基体が損傷を受けると共に、このエッチングによ
りセラミックス基体から発生するパーティクルがチャン
バ内部を汚染する事になる。この結果、基板に対する成
膜処理やエッチング処理が正常に行なえないといった問
題が発生する。また、イットリウムの含有率が１．０質
量％を超える場合、焼結体において窒化アルミニウムの
粒子間の粒界に焼結助剤が凝集し、この焼結助剤が凝集
した部分からエッチングが進行する場合がある。この結
果、セラミックス基体が損傷を受けると共に、このエッ
チングによりセラミックス基体から発生するパーティク
ルがチャンバ内部を汚染する事になる。

【００４７】上記１の局面における基板保持構造体で
は、支持部材は複数の支持部を含んでいてもよく、複数
の支持部はセラミックス基体の周辺部に分散して配置さ
れていてもよい。

【００４８】この場合、１つの支持部に加えられる荷重
を最適化することにより、支持部の必要強度を小さくで
きる。この結果、支持部の体積などを小さくできるの
で、結果的に支持部材全体の製造コストを低減できると
ともに、支持部材全体の熱容量を小さくできる。このた
め、支持部材の存在に起因して、セラミックス基体の均
熱性が劣化することを抑制できる。

【００４９】上記１の局面における基板保持構造体で
は、電気回路が導電層を含んでいてもよい。

【００５０】この場合、電気回路を形成する際に高融点
金属などの導電体を含むペーストをスクリーン印刷など
の手法によりセラミックス基体に塗布して、所定の熱処
理などを行なう事により、任意の形状の電気回路を容易
に形成できる。

【００５１】上記１の局面における基板保持構造体で
は、導電層が金属層を含んでいてもよい。金属層は、タ
ングステン、モリブデン、タンタルなどの高融点金属を
含む事が好ましい。

【００５２】この場合、たとえば電気回路としての抵抗
発熱体を金属層により構成すれば、融点の高い金属を選
択する事により十分高温度領域にまでセラミックス基体
を加熱することができる電気回路を作成できる。

【００５３】この発明の他の局面における基板処理装置
は、上記１の局面における基板保持構造体を備える。

【００５４】このようにすれば、低コストで製造できる
とともに均熱性に優れた基板保持構造体を備えることか
ら、基板処理装置の製造コストを低減できるとともに基
板に対する処理の均一性を向上させることができる。

【００５５】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施の形態を説明する。なお、以下の図面において同一ま
たは相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明
は繰返さない。

【００５６】（実施の形態１）図１は、本発明による基
板処理装置の実施の形態１を示す模式図である。また、
図２は、図１の電極線とセラミックス基体の抵抗発熱体
との接合部を示す拡大断面模式図である。また、図３
は、図１の熱電対がセラミックス基体に接触する領域を
示す拡大断面模式図である。図１〜３を参照して、本発
明による基板処理装置の実施の形態１を説明する。

【００５７】図１〜３を参照して、基板処理装置１は、
チャンバ２の処理室３内部に設置されたセラミックス基
体４を備える。このセラミックス基体４上には、被処理
対象である半導体基板や液晶表示装置用のガラス基板な
どの基板が設置される。セラミックス基体４の内部に
は、抵抗発熱体１５が埋設されている。この抵抗発熱体
１５には、抵抗発熱体１５に電力を供給するための給電
用電極部材としての電極線１０ａ〜１０ｄが接続されて
いる。セラミックス基体４は、複数の支持部材５ａ、５
ｂにより支持されている。支持部材５ａ、５ｂの一方端
部はセラミックス基体４の裏面に接合されている。ま
た、この支持部材５ａ、５ｂの他方端部はチャンバ２の
壁面に固定されている。支持部材５ａ、５ｂの内部には
それぞれ突上ピン用穴８ａ、８ｂが形成されている。ま
た、セラミックス基体４において、支持部材５ａ、５ｂ
が設置された領域には突上ピン用穴９ａ、９ｂが形成さ
れている。そして、この突上ピン用穴８ａ、８ｂ、９
ａ、９ｂには、チャンバ２の外部から延在して配置され
た突上ピン６ａ、６ｂが設置されている。突上ピン６
ａ、６ｂの側壁とチャンバ２の壁面との間にはシール材
７が設置されている。この結果、突上ピン６ａ、６ｂが
設置された領域からチャンバ２の内部に外気が侵入する
ことを防止している。

【００５８】セラミックス基体４の裏面には、電極線１
０ａ〜１０ｄを取囲むように封止部材１１ａ〜１１ｄが
接続されている。また、セラミックス基体４の裏面に
は、熱電対１２ａ〜１２ｃを収容するための封止部材１
３ａ〜１３ｃが設置されている。封止部材１１ａ〜１１
ｄ、１３ａ〜１３ｃにおいて、セラミックス基体４と対
向する端部と反対側に位置する端部には、金属製のベロ
ーズ１４が接続されている。そして、この金属製のベロ
ーズ１４の一方端部は封止部材１１ａ〜１１ｄ、１３ａ
〜１３ｃに接続される。また、このベローズ１４の他方
端部はチャンバ２の壁面に接続されている。このよう
に、気密封止部材として作用する封止部材１１ａ〜１１
ｄ、１３ａ〜１３ｃとベローズ１４とにより、電極線１
０ａ〜１０ｄおよび熱電対１２ａ〜１２ｃは処理室３の
内部の雰囲気ガスから隔離された状態となっている。

【００５９】ここで、セラミックス基体４は、図５に示
すように、セラミックスなどからなる基体ベース１７に
抵抗発熱体１５、プラズマ用電極１８および静電吸着用
電極１９が埋設された構造としてもよい。ここで、図５
はセラミックス基体の他の例を示す断面模式図である。
また、図６は、図５に示したセラミックス基体の静電吸
着用電極１９の平面形状を説明するための平面模式図で
ある。また、図７は、抵抗発熱体１５の形状を説明する
ための平面模式図である。

【００６０】図６からもわかるように、図５に示したセ
ラミックス基体４においては、静電吸着用電極１９がこ
のセラミックス基体４のほぼ全面にわたって一様に配置
されている。なお、プラズマ用電極１８の平面形状も、
基本的にはこの静電吸着用電極１９の平面形状と同様で
ある。一方、抵抗発熱体１５は、図７に示すように、両
端部に端子２０が形成された線路であってセラミックス
基体４のほぼ全面に同心円状に分布するように配置され
ている。

【００６１】また、図８に示すように、セラミックス基
体を３つの基体ベース分割領域２１ａ〜２１ｃへと分割
してもよい。そして、それぞれの基体ベース分割領域２
１ａ〜２１ｃに対して、独立して抵抗発熱体１５ａ〜１
５ｃを配置する。この抵抗発熱体１５ａ〜１５ｃは、そ
れぞれ端子２０ａ、２０ｂを有する。図８は、本発明に
よるセラミックス基体のもう一つの例を示す平面模式図
である。

【００６２】このように、セラミックス基体４に抵抗発
熱体１５、１５ａ〜１５ｃ、プラズマ用電極１８および
静電吸着用電極１９などの電気回路を埋設することによ
り、抵抗発熱体１５、１５ａ〜１５ｃを用いてこのセラ
ミックス基体４上に配置される基板を加熱できる。ま
た、静電吸着用電極１９を用いてセラミックス基体４に
基板を強固に吸着できる。さらに、セラミックス基体４
に対向する領域にプラズマを発生させる際の電極として
プラズマ用電極１８を用いることにより、容易にセラミ
ックス基体４の対向する領域にプラズマを発生させるこ
とが可能となる。

【００６３】上述のような抵抗発熱体１５、１５ａ〜１
５ｃなどの電気回路に対して、チャンバ２の外部から電
力を供給するため、セラミックス基体４には電極線１０
ａ〜１０ｄが設置されている。また、セラミックス基体
４の温度を測定するために、セラミックス基体４の下面
に接触するように温度測定部材としての熱電対１２ａ〜
１２ｃが設置されている。

【００６４】図１〜３に示した基板処理装置において
は、このような給電用導電部材としての電極線１０ａ〜
１０ｄおよび温度測定部材としての熱電対１２ａ〜１２
ｃは、上述のようにそれぞれ独立して封止部材１１ａ〜
１１ｄ、１３ａ〜１３ｃおよびベローズ１４により処理
室３の内部とは隔離されている（気密性が保たれてい
る）。また、図１〜３に示した基板処理装置において
は、これらの封止部材１１ａ〜１１ｄ、１３ａ〜１３ｃ
とは独立して支持部材５ａ、５ｂが配置されている。つ
まり、これらの封止部材１１ａ〜１１ｄ、１３ａ〜１３
ｃはセラミックス基体４を支持するものではない。した
がって、従来のように支持部材５ａ、５ｂに封止部材と
しての機能を持たせる必要が無いので、支持部材５ａ、
５ｂにおいてシール性を保つとともにセラミックス基体
４を支えるのに十分な剛性を有するような、複雑かつ精
密な加工を行なう必要が無い。このため、基板処理装置
１の製造コストを低減できる。

【００６５】また、封止部材１１ａ〜１１ｄ、１３ａ〜
１３ｃとは独立して支持部材５ａ、５ｂが設けられてい
るので、この支持部材５ａ、５ｂの設置場所を電極線１
０ａ〜１０ｄや熱電対１２ａ〜１２ｃの配置とは独立し
て決定できる。

【００６６】また、電極線１０ａ〜１０ｄおよび熱電対
１２ａ〜１２ｃのそれぞれに対して個別に封止部材１１
ａ〜１１ｄ、１３ａ〜１３ｃおよびベローズ１４が対応
して形成されているので、これらの封止部１１ａ〜１１
ｄ、１３ａ〜１３ｃおよびベローズ１４の位置を変更す
ることにより、セラミックス基体４に対する電極線１０
ａ〜１０ｄおよび熱電対１２ａ〜１２ｃの設置箇所を自
由に変更できる。

【００６７】また、このように電極線１０ａ〜１０ｄの
設置箇所を自由に設定できることから、セラミックス基
体４に形成される抵抗発熱体１５、１５ａ〜１５ｃなど
の電気回路の設計の自由度も大きくなる。また、電極線
１０ａ〜１０ｄの設置箇所に特に制限がないため、図８
に示したように複数の抵抗発熱体１５ａ〜１５ｃの回路
パターンを形成しても、それぞれの抵抗発熱体１５ａ〜
１５ｃに対応するように電極線を配置することができ
る。

【００６８】また、封止部材１３ａ〜１３ｃの場所を容
易に変更できることから、熱電対１２ａ〜１２ｃの取付
位置も自由に設定することができる。この結果、セラミ
ックス基体４の任意の複数の箇所について温度を測定す
ることが可能となる。この結果、セラミックス基体４に
ついての詳細な温度データを容易に得ることができる。

【００６９】このように、セラミックス基体４につい
て、図８に示すように抵抗発熱体１５ａ〜１５ｃを複数
配置することができると同時に、熱電対１２ａ〜１２ｃ
を任意の箇所に複数配置することが可能となるので、セ
ラミックス基体の温度制御を精度よく行なうことができ
る。この結果、セラミックス基体４における基板搭載面
の均熱性を向上させることができる。

【００７０】また、気密封止部材としての封止部材１１
ａ〜１１ｄ、１３ａ〜１３ｃおよびベローズ１４はセラ
ミックス基体４を支持するためのものではないため、こ
れらの封止部材１１ａ〜１１ｄ、１３ａ〜１３ｃの材料
として肉厚の薄いパイプなどを用いることができる。こ
のため、封止部材１１ａ〜１１ｄ、１３ａ〜１３ｃの断
面積を小さくすることができるので、この封止部材１１
ａ〜１１ｄ、１３ａ〜１３ｃがセラミックス基体４と接
触する面積を小さくできる。したがって、セラミックス
基体からこれらの封止部材１１ａ〜１１ｄ、１３ａ〜１
３ｃへと伝導する熱量を従来より小さくすることができ
る。この結果、セラミックス基体４における基板搭載面
の均熱性が封止部材１１ａ〜１１ｄ、１３ａ〜１３ｃの
存在によって劣化することを防止できる。

【００７１】なお、この封止部材１１ａ〜１１ｄ、１３
ａ〜１３ｃの材料としては特に制約はないが、耐食性お
よび耐熱性という観点から金属や緻密性のセラミックス
を用いることが好ましい。金属材料としてはアルミニウ
ムやニッケルが耐食性の面から優れていることから、こ
れらの材料を封止部材１１ａ〜１１ｄ、１３ａ〜１３ｃ
の材料として用いることが好ましい。特に、ニッケルは
耐熱温度も高く、耐食性、耐熱性の両面において優れ
る。

【００７２】また、封止部材１１ａ〜１１ｄ、１３ａ〜
１３ｃの材料としてセラミックスを用いる場合、アルミ
ナや窒化アルミニウム、窒化珪素、炭化珪素を用いるこ
とが好ましい。これらの材料は耐熱性および耐食性の両
面で優れている。そして、特にこれらのセラミックス材
料のうち、封止部材１１ａ〜１１ｄ、１３ａ〜１３ｃの
材料としてはセラミックス基体４の基体ベース１７を構
成する材料と同じ材料を用いることが好ましい。このよ
うにすれば、チャンバ２の処理室３において使用する反
応ガスやプラズマなどの影響により封止部材１１ａ〜１
１ｄ、１３ａ〜１３ｃが腐食されることを防止できる。

【００７３】また、セラミックス基体４と封止部材１１
ａ〜１１ｄ、１３ａ〜１３ｃとを同じ材料で構成するこ
とで、セラミックス基体４と封止部材１１ａ〜１１ｄ、
１３ａ〜１３ｃとの熱膨張係数を同じにできる。この場
合、封止部材１１ａ〜１１ｄ、１３ａ〜１３ｃにおいて
セラミックス基体４と接合する部分はセラミックス基体
４の材料と同じ材料となっている。このため、セラミッ
クス基体４の温度が上昇したときに熱膨張係数の違いに
よりセラミックス基体４と封止部材１１ａ〜１１ｄ、１
３ａ〜１３ｃとの接合部に応力が加わることを防止でき
る。この結果、接合部１１ａ〜１１ｄ、１３ａ〜１３ｃ
がこの応力により破損することを防止できる。

【００７４】なお、封止部材１１ａ〜１１ｄ、１３ａ〜
１３ｃが図１に示すように電極線１０ａ〜１０ｄや熱電
対１２ａ〜１２ｃを内包するような場合、これらの封止
部材１１ａ〜１１ｄ、１３ａ〜１３ｃはセラミックス基
体４の裏面に接合される。この場合の接合手法としては
特に制約はなく、公知の手法を使用することができる。
たとえば、封止部材１１ａ〜１１ｄ、１３ａ〜１３ｃと
セラミックス基体４との間にチタンなどの活性金属を含
有した金属ロウ材を配置することにより、この金属ロウ
材によって封止部材１１ａ〜１１ｄ、１３ａ〜１３ｃと
セラミックス基体４とを接合するといった方法を用いる
ことができる。

【００７５】あるいは、封止部材１１ａ〜１１ｄ、１３
ａ〜１３ｃとセラミックス基体４との接合部において、
セラミックス基体４の表面あるいは封止部材１１ａ〜１
１ｄ、１３ａ〜１３ｃがセラミックスにより構成される
場合には封止部材のセラミックス基体４と接合する面上
に金属膜を形成する。この金属膜の形成方法としては、
たとえば蒸着などの薄膜法や、スクリーン印刷による厚
膜法などを用いることができる。このような金属膜を形
成した上に、さらに必要に応じてメッキ膜を形成する。
そして、このようなメッキ膜を形成した面上にロウ材を
配置することにより、このロウ材によって封止部材１１
ａ〜１１ｄ、１３ａ〜１３ｃとセラミックス基体４とを
接合してもよい。また、ロウ材に代えてガラスやセラミ
ックスなどのその他の材質からなる接合層を用いてもよ
い。これらの接合層は、処理室３の内部の雰囲気条件に
よって適宜選択することができる。

【００７６】また、熱電対１２ａ〜１２ｃの先端部は、
図３に示すようにセラミックス基体４の裏面１６に押圧
された状態となっている。このように、セラミックス基
体４に熱電対１２ａ〜１２ｃを固定することなく押圧し
て接触させることによっても、セラミックス基体４の温
度を容易に測定することができる。この場合、熱電対１
２ａ〜１２ｃの先端部はセラミックス基体４に直接接触
しているので、セラミックス基体４の温度を正確に測定
することができる。また、熱電対１２ａ〜１２ｃをセラ
ミックス基体４中に埋設する場合より、基板処理装置の
構造が簡単になるため、基板処理装置の製造コストを低
減できる。

【００７７】また、熱電対１２ａ〜１２ｃが故障した場
合に、セラミックス基体４に押圧・接触している熱電対
１２ａ〜１２ｃを簡単に交換できる。

【００７８】なお、このような熱電対１２ａ〜１２ｃを
用いた温度測定においては、熱電対１２ａ〜１２ｃをセ
ラミックス基体４に直接接触させることなく、図４に示
すように先端部に壁面２４が存在する封止部材１３ａ〜
１３ｃを用い、この封止部材１３ａ〜１３ｃの底壁２４
を介してセラミックス基体４の温度を測定してもよい。
ここで、図４は、本発明による基板処理装置の実施の形
態１の変形例を示す拡大断面模式図である。図４は図３
に対応し、熱電対１２ａが封止部材１３ａの底壁２４を
介してセラミックス基体４の温度を測定している状態を
示している。

【００７９】図１からもわかるように、封止部材１３ａ
〜１３ｃは、熱電対１２ａ〜１２ｃを処理室３の内部の
雰囲気から隔離するためのものであるため、セラミック
ス基体を支持している支持部材としては作用していな
い。このため、封止部材１３ａ〜１３ｃとして断面積の
小さな材料を用いることができる。この結果、封止部材
１３ａ〜１３ｃとセラミックス基体４との接触面積を小
さくすることができる。この結果、すでに述べたように
封止部材１３ａ〜１３ｃへとセラミック基体４から伝導
する熱量を小さくすることができる。

【００８０】また、上述のように封止部材１３ａ〜１３
ｃがセラミックス基体４と接触する面積を小さくするこ
とができるので、セラミックス基体４における封止部材
１３ａ〜１３ｃの取付位置に関する制約を少なくするこ
とができる。このため、図１に示すように、セラミック
ス基体４の裏面において複数の箇所に封止部材１３ａ〜
１３ｃおよび熱電対１２ａ〜１２ｃを配置することがで
きる。この結果、セラミックス基体４の温度をより正確
に測定することができるので、より細かな温度制御を実
施することが可能になる。

【００８１】ベローズ１４の材質としては特に制約はな
いが、耐食性の観点からアルミニウムやニッケルを材料
として用いることが好ましい。特に、ニッケルは耐熱性
にも優れていることから、ニッケルをベローズ１４の材
料として用いることがより好ましい。

【００８２】ベローズ１４は、封止部材１１ａ〜１１
ｄ、１３ａ〜１３ｃとチャンバ２の壁面との両方に接合
されている。この結果、チャンバ２内部の処理室３の雰
囲気と電極線１０ａ〜１０ｄ、熱電対１２ａ〜１２ｃと
を確実に分離することができる。この結果、電極線１０
ａ〜１０ｄおよび熱電対１２ａ〜１２ｃを処理室３の雰
囲気ガスなどから保護することができる。

【００８３】また、ベローズ１４の厚みは封止部材１１
ａ〜１１ｄ、１３ａ〜１３ｃの厚みより薄い。この結
果、セラミックス基体４からチャンバ２の壁面へと伝導
する熱量を、セラミックス基体とチャンバ２の壁面とが
封止部材１１ａ〜１１ｄ、１３ａ〜１１ｃのみを介して
接続されている場合よりも小さくすることができる。こ
の結果、セラミックス基体４における均熱性の劣化を防
止できる。

【００８４】なお、ベローズ１４と封止部材１１ａ〜１
１ｄ、１３ａ〜１３ｃとの接合方法としては特に制約が
なく、公知の手法を使用できる。たとえば、チタンなど
の活性金属を含有した金属ロウ材を用いてベローズ１４
と封止部材１１ａ〜１１ｄ、１３ａ〜１３ｃを接合する
ことができる。また、封止部材１１ａ〜１１ｄ、１３ａ
〜１３ｃがセラミックスからなる場合、この接合部にお
けるセラミックスの表面上に金属膜を形成する。金属膜
の形成方法としては蒸着などの薄膜法や、スクリーン印
刷による厚膜法などを用いることができる。このように
金属膜を形成することによって金属化層を形成する。そ
してこの金属化層上に必要に応じてメッキ膜を形成す
る。このメッキ膜上にロウ材を配置することにより、こ
のロウ材によってベローズ１４と封止部材１１ａ〜１１
ｄ、１３ａ〜１３ｃとを接合する。また、ロウ材に代え
てガラスやセラミックスなどを接合層として用いること
もできる。さらに、ベローズ１４と封止部材１１ａ〜１
１ｄ、１３ａ〜１３ｃとの間を、Ｏリングなどにより機
械的に接合することもできる。このベローズ１４と封止
部材１１ａ〜１１ｄ、１３ａ〜１３ｃとの接合方法は、
処理室３の雰囲気などの条件によって適宜選択すること
ができる。

【００８５】また、チャンバ２の壁面とベローズ１４と
の接合方法についても、特に制約はなく公知の手法で使
用できる。たとえば、チャンバ２の壁面とベローズ１４
との間を金属ロウ材によって接合する手法や、ゴムなど
の樹脂製Ｏリングを用いて機械的に接合、封止すること
ができる。

【００８６】次に、図１からもわかるように、セラミッ
クス基体４には封止部材１１ａ〜１１ｄ、１３ａ〜１３
ｃとは独立して支持部としての支持部材５ａ、５ｂが配
置されている。この支持部材５ａ、５ｂの設置箇所は任
意に決定することができる。したがって、セラミックス
基体４を安定して支持できるように支持部材５ａ、５ｂ
を適宜配置することが可能である。また、封止部材１１
ａ〜１１ｄ、１３ａ〜１３ｃと支持部材５ａ、５ｂとを
分離することにより、支持部材５ａ、５ｂの数や配置、
その形状、サイズなどの設計の自由度を大きくすること
ができる。

【００８７】たとえば、セラミックス基体４の外周部付
近の３点で支持するように、３つあるいは４つの支持部
材を等間隔に配置することができる。このようにすれ
ば、支持部材５ａ、５ｂ自体の強度を最適化して小さく
することができる。従来のように、セラミックス基体４
の中央部のみに支持部材を配置した場合は、セラミック
ス基体４の外周部付近のモーメント力をこの支持部材に
よって負荷することになるので、支持部材自体の強度を
大きくする必要があった。しかし、上述のようにセラミ
ックス基体４の外周部などの任意の位置に支持部材５
ａ、５ｂを配置すれば、それぞれの支持部材５ａ、５ｂ
が負担しなければならないモーメント力を小さくでき
る。この結果、支持部材５ａ、５ｂ自体の強度を、上述
のようなセラミックス基体４の中央部のみで支持してい
た従来の支持部材よりも小さくすることができる。

【００８８】支持部材５ａ、５ｂの材料としては、金属
や緻密性のセラミックスを用いることが好ましい。耐食
性の観点からすると、金属の中ではニッケルやアルミニ
ウムを支持部材５ａ、５ｂの材料として用いることが好
ましい。また、ニッケルは耐熱性にも優れているため、
支持部材５ａ、５ｂの材料として特に好ましい。

【００８９】支持部材５ａ、５ｂの材料としてセラミッ
クスを用いる場合、アルミナや窒化アルミニウム、炭化
珪素、窒化珪素などを用いることが好ましい。これらの
材料は耐食性および耐熱性の両面に優れているためであ
る。これらのセラミックス材料のうち、特に支持部材５
ａ、５ｂの材料としてセラミックス基体４を構成するセ
ラミックスと同じ材質を使用することが好ましい。この
ようにすれば、セラミックス基体４を構成する材料は処
理室の内部における反応ガスやプラズマなどに対して耐
食性に優れたものが用いられるので、支持部材５ａ、５
ｂがこれらの反応ガスなどにより腐食されるといった現
象の発生を防止できる。

【００９０】また、支持部材５ａ、５ｂとセラミックス
基体４との接合方法としては、封止部材１１ａ〜１１
ｄ、１３ａ〜１３ｃとセラミックス基体４との接合方法
と同様の手法を用いることができ、処理室３における処
理条件に対応して適宜選択可能である。また、セラミッ
クス基体４に面する領域とは反対側に位置する支持部材
５ａ、５ｂの端部とチャンバ２の壁面との接合方法とし
ては、公知の手法を適宜選択して適用することが可能で
ある。

【００９１】セラミックス基体４を構成る基体ベース１
７の材料としては、アルミナ、窒化アルミニウム、窒化
珪素および炭化珪素からなる群から選択される少なくと
も１種類を主成分とするセラミックスを用いることが好
ましい。これらのセラミックスは一般に耐熱性があり、
緻密質であるため比較的耐食性も優れているためであ
る。プラズマエッチングを処理室において実施する場合
に、基体ベース１７として上述したセラミックスのうち
アルミナを用いることが好ましい。また、炭化珪素を基
体ベース１７の材料として用いる場合には、焼結助剤を
添加せずに焼結した高純度炭化珪素焼結体を用いること
が好ましい。

【００９２】なお、上述のセラミックスのうちアルミナ
は熱伝導率が比較的低いため、耐熱衝撃性が低い。この
ため、処理室３における急激な温度の上昇あるいは降下
を行なうことができない。また、炭化珪素を基体ベース
１７として用いる場合には、炭化珪素自身に導電性があ
るため、炭化珪素中に抵抗発熱体１５などの電気回路を
直接形成することができないといった問題がある。

【００９３】これに対して、窒化アルミニウムは特に耐
食性に優れている上、熱伝導率も比較的高いことから耐
熱衝撃性に優れる。このため、本発明による基板処理装
置１を半導体製造工程や液晶表示装置の製造工程などに
適用した場合に、処理室３において急激な温度の上昇あ
るいは低下を行なうことが可能になる。また、セラミッ
クス基体４中に発熱抵抗体１５を配置して処理対象であ
る基板を加熱するような場合、窒化アルミニウムの熱伝
導率が高いことから、アルミニウム基体４の基板搭載面
における温度の局所的なばらつきを比較的小さくなる
（温度の面内均一性を向上させることができる）。この
結果、基板の温度分布を均一にすることができるため、
成膜やエッチングなどの処理を均一に行なうことが可能
になる。

【００９４】なお、窒化アルミニウムは一般に難焼結性
物質であることから、一般には焼結助剤を適量添加して
焼結体が作成される。焼結助剤としては、一般に希土類
元素化合物あるいはアルカリ土類金属元素化合物を用い
る。しかし、アルカリ土類金属元素化合物を添加した窒
化アルミニウム焼結体については、セラミックス基体４
上に配置した基板に対してプラズマを用いたエッチング
などの処理や腐食性ガスを用いた処理を行なった場合、
基板（半導体基板や液晶表示装置用のガラス基板）に損
傷を発生させるなど、成膜やエッチングなどの処理に悪
影響を与える場合があった。このため、このような悪影
響を与えることが比較的少ない希土類元素化合物を焼結
助剤として用いることが好ましい。

【００９５】希土類元素の中でも、特にイットリウム
（Ｙ）は耐食性に優れる元素であり、焼結助剤に含有さ
れる希土類元素としてはイットリウムを用いることが好
ましい。焼結体中におけるイットリウムの含有率として
は、０．０５質量％以上１．０質量％以下であることが
好ましい。なお、イットリウムの含有率が０．０５質量
％未満であれば、焼結助剤の量が少なすぎるため、焼結
体内に微小な空隙が生じることになる。そして、この空
隙から焼結体のエッチングが進行するため、パーティク
ルが処理室の内部に発生して成膜やエッチングなどの処
理に悪影響を与える。また、イットリウムの含有率が
１．０質量％を超えた場合には、窒化アルミニウムの粒
子間の粒界に焼結助剤の凝集が発生する。そして、この
焼結助剤が凝集した部位から焼結体のエッチングが進行
するため、上述の場合と同様にパーティクルが発生す
る。

【００９６】セラミックス基体４の製造方法について
は、特に制約はない。たとえば、セラミックス基体４の
原料粉末に対して必要に応じて焼結助剤などの添加物を
添加する。そして、さらにバインダや有機溶剤を原料粉
末に添加した上、ボールミルなどによって混合する。こ
のようにして準備されたスラリーをドクターブレード法
にてシート成形する。このシートを積層することでセラ
ミック基体となる成形体を用意する。なお、これらの積
層するシートに、タングステン、モリブデン、タンタル
などの高融点金属をスクリーン印刷などの手法により金
属層からなる回路を構成するように配置した上で、さら
にシートを積層することもできる。このようにすれば、
セラミックス基体４中に容易に導電層としての抵抗発熱
体１５やプラズマ用電極１８などの電気回路を配置する
ことができる。このようにして得られた成形体を、非酸
化性雰囲気中にて所定の温度で焼成する。この結果、セ
ラミックス焼結体を得ることができる。その後、このセ
ラミックス焼結体に対して必要に応じて切断、研磨、研
削などの機械加工を施すことにより、所定の形状のセラ
ミックス基体４を得る。

【００９７】（実施の形態２）図９は、本発明による基
板処理装置の実施の形態２を示す模式図である。図９を
参照して、本発明による基板処理装置の実施の形態２を
説明する。

【００９８】図９を参照して、基板処理装置は基本的に
は図１〜３に示した基板処理装置と同様の構造を備え
る。ただし、図９に示した基板処理装置においては、セ
ラミックス基体４に１つの封止部材２２が接合されてい
る。そして、この封止部材２２の下部（セラミックス基
体４に接合された領域と反対側に位置する領域）にはベ
ローズ２３が接合されている。このベローズ２３は封止
部材２２に接合されるとともに、他方端部がチャンバ２
の壁面と接合されている。そして、この封止部材２２お
よびベローズ２３の内部には、複数の電極線１０ａ、１
０ｂおよび熱電対１２が設置されている。

【００９９】このようにすれば、封止部材２２の数を削
減することができるので、本発明による基板処理装置の
装置構成を単純化できる。この結果、基板処理装置の製
造コストを低減することができる。

【０１００】また、温度測定部材としての熱電対１２に
よりセラミックス基体４の温度データを取得できるの
で、この温度データに基づいてセラミックス基体４の温
度制御を精度よく行なうことができる。

【０１０１】

【実施例】（実施例１）本発明の効果を確認するため、
表１に示すような試料を準備して特性の評価を行なっ
た。

【０１０２】

【表１】

【０１０３】表１に示した組成の各試料１〜１１の原料
粉末に、それぞれバインダ、有機溶剤を加え、ボールミ
ル混合によりスラリーを作製した。このスラリーを用い
てドクターブレード法によりシートを成形した。作製し
たシートに対して抵抗発熱体や必要に応じて静電吸着用
電極およびプラズマ用電極をスクリーン印刷法により形
成した。これらの抵抗発熱体などの材料としてはタング
ステンを用いた。そして、これらのシートを複数枚積層
して成形体を得た。この成形体を窒素雰囲気中で脱脂処
理および焼結処理を行なうことにより、セラミックス基
体の試料を作製した。

【０１０４】得られた各試料について、図１に示すよう
に、セラミックス基体と同じ材質の封止部材および支持
部材を接合した。封止部材および支持部材とセラミック
ス基体との接合にはアルミナおよび酸化イットリウム
（Ｙ₂Ｏ₃）を主成分とする接着層を用いた。

【０１０５】次に、電極線をセラミックス基体の所定の
箇所に金ロウを用いて接続した。次に、封止部材のセラ
ミックス基体と接合された領域とは反対側に位置する領
域において、封止部材の表面にアルミニウムを蒸着し
た。そして、このアルミニウムが蒸着された封止部材の
表面上にアルミニウムロウ材を用いてニッケル製のベロ
ーズを設置した。このようにして得られたセラミックス
基体および封止部、支持部などからなるセラミックスモ
ジュールを基板処理装置のチャンバ内に設置した。そし
て、支持部材およびベローズをチャンバの壁面とロウ材
により接合することにより、気密シールを行なった。

【０１０６】その後、セラミックス基体の基板搭載面上
に基板（半導体ウエハおよび液晶表示装置用のガラス基
板）を配置した。そして、これらの基板に対してプラズ
マＣＶＤ、減圧ＣＶＤ、メタルＣＶＤ、絶縁膜ＣＶＤ、
イオン注入、プラズマエッチングおよび光エッチングな
どの処理を実施した。その結果、いずれの試料において
も良好に処理を実施することができた。

【０１０７】また、それぞれの試料について、セラミッ
クス基体を５５０℃に加熱した場合の基板搭載面の均熱
性を測定した。その結果を表２に示す。

【０１０８】

【表２】

【０１０９】なお、ここで均熱性とはセラミックス基体
の基板搭載面を非接触の温度測定装置（サーもビュアー
など）により測定し、この面内での温度のばらつきを評
価したものである。表２を参照して、セラミックス基体
の材料としては、窒化アルミニウムを主成分として用い
るものが均熱性に優れていることがわかる。これは、窒
化アルミニウムが高い熱伝導率を示すためである。

【０１１０】また、比較例として、表１に示したセラミ
ックス基体の各試料に対して、外径が８０ｍｍ、内径が
７０ｍｍ、長さが２５０ｍｍのセラミックス基体と同じ
材質からなる円筒をセラミックス基体の裏面（基板搭載
面とは反対側に位置する面）に接合した。この接合方法
としては、セラミックス基体に封止部材を接合する際の
方法と同様の方法を用いた。

【０１１１】次に、セラミックス基体に電極線および熱
電対を設置した。そして、円筒においてセラミックス基
体に接合された領域と反対側に位置する領域を、Ｏリン
グを用いてチャンバの壁面に気密封止した。その後、セ
ラミックス基体を５５０℃に加熱した状態で上述と同様
の方法で均熱性を測定した。その結果を表３に示す。

【０１１２】

【表３】

【０１１３】表３と表２とを比較することからわかるよ
うに、本発明の実施例である試料１〜１１の方が、比較
例としての試料２１〜３２より優れた均熱性を示してい
る。

【０１１４】（実施例２）表１に示した試料１〜１１と
それぞれ同様の組成を有するセラミックス基体の試料４
１〜５１を作製した。ただし、試料４１〜５１において
は、セラミックス基体中に配置される抵抗発熱体をセラ
ミックス基体の３つのゾーンのそれぞれに対して１つず
つ設けた。このときの抵抗発熱体の配置は、基本的に図
８に示した発熱体１５ａ〜１５ｃの配置と同様である。
すなわち、セラミックス基体の中央部を１ゾーンとする
一方、セラミックス基体の外周部を２つのゾーンに分割
した。そして、この３つのゾーンそれぞれに対して抵抗
発熱体を配置した。このとき、抵抗発熱体へと電力を供
給するための端子はそれぞれのゾーンにおいて２つずつ
形成した。また、セラミックス基体の温度を測定するた
めの熱電対も、各ゾーンの中心部付近にそれぞれ設置し
た。このようにして形成したセラミックス基体を、実施
例１と同様に冷却装置に設置した。このセラミックス基
体が設置された冷却装置をチャンバ内部に配置すること
により、基板処理装置を準備した。各試料を設置した基
板処理装置において、実施例１と同様にセラミックス基
体の温度を５５０℃とした条件でセラミックス基体の基
板搭載面における均熱性を測定した。なお、実施例２の
試料４１〜５１においては、セラミックス基体の３つの
ゾーンのそれぞれに対して熱電対および抵抗発熱体が設
置されていることから、この測定時においてもゾーンご
との温度をそれぞれの熱電対から測定し、その測定結果
に基づいて各ゾーンに設置された抵抗発熱体に対する供
給電力量を制御した。その結果を表４に示す。

【０１１５】

【表４】

【０１１６】表４からもわかるように、表２に示した結
果と同様にセラミックス基体の主成分が窒化アルミニウ
ムである試料については、熱伝導率が高いため均熱性も
優れていることがわかる。また、表２と表４とを比較す
ると、実施例２のようにセラミックス基体を複数のゾー
ンに分割してそれぞれのゾーンごとに温度を測定すると
ともに抵抗発熱体を独立して設置し、個別に制御する方
が均熱性が向上していることがわかる。

【０１１７】（実施例３）本発明によるセラミックス基
体の材料を評価するため、以下のような実験を行なっ
た。まず、以下に示す表５に示したような組成を有する
セラミックス焼結体の試料６１〜７１を準備した。な
お、これらの各試料の組成は、基本的に実施例１の各試
料と同様である。次に、それぞれの試料表面を研磨し
た。そして、研磨加工を施した後の各試料６１〜７１に
ついて、以下に示すようにプラズマに対する耐久性を評
価するための実験を行なった。

【０１１８】まず、別途用意した窒化アルミニウム系の
セラミックスをマトリックスとして、タングステンフィ
ラメントをこのマトリックス中に埋設したディスク状ヒ
ータを準備した。次に、各試料をこのディスク状ヒータ
上に配置した。そして、１３．５６ＭＨｚの高周波を用
いたプラズマ発生装置の真空チャンバ内に、このディス
ク状ヒータと各試料とを配置した。その後、各試料の加
熱温度１００℃として、チャンバ内に四フッ化炭素（Ｃ
Ｆ₄）ガスのプラズマを発生させた状態で５時間維持し
た。このときのプラズマ密度は１．４Ｗ／ｃｍ²であっ
た。

【０１１９】このような処理の後、プラズマに対向する
各試料の面におけるエッチングクレータの密度を走査型
電子顕微鏡を用いて測定した。具体的には、各試料の表
面の任意の１０００μｍ²の視野内に存在する、最大口
径が１μｍ以上のクレータ数をカウントした。その結果
を表５に示す。

【０１２０】

【表５】

【０１２１】表４を参照して、特に酸化イットリウムの
含有率が０．５質量％および１．０質量％である試料４
３および４４において、欠陥数が少ないことがわかる。

【０１２２】今回開示された実施の形態および実施例は
すべての点で例示であって制限的なものではないと考え
られるべきである。本発明の範囲は上記した実施の形態
および実施例ではなくて特許請求の範囲によって示さ
れ、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべ
ての変更が含まれることが意図される。

【０１２３】

【発明の効果】本発明による基板保持構造体は、支持部
材と気密封止部材とを別々に備えるため、製造コストが
低く、設計の自由度を大きくすることができると共に、
均熱性に優れる基板保持構造体およびそれを用いた基板
処理装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明による基板処理装置の実施の形態１を
示す模式図である。

【図２】 図１の電極線とセラミックス基体の抵抗発熱
体との接合部を示す拡大断面模式図である。

【図３】 図１の熱電対がセラミックス基体に接触する
領域を示す拡大断面模式図である。

【図４】 本発明による基板処理装置の実施の形態１の
変形例を示す拡大断面模式図である。

【図５】 セラミックス基体の他の例を示す断面模式図
である。

【図６】 図５に示したセラミックス基体の静電吸着用
電極１９の平面形状を説明するための平面模式図であ
る。

【図７】 抵抗発熱体１５の形状を説明するための平面
模式図である。

【図８】 本発明によるセラミックス基体のもう一つの
例を示す平面模式図である。

【図９】 本発明による基板処理装置の実施の形態２を
示す模式図である。

【図１０】 従来の基板保持構造体を備える基板処理装
置の模式図である。

【符号の説明】

１ 基板処理装置、２ チャンバ、３ 処理室、４ セ
ラミックス基体、５ａ，５ｂ 支持部材、６ａ，６ｂ
突上ピン、７ シール材、８ａ，８ｂ，９ａ，９ｂ 突
上ピン用穴、１０ａ〜１０ｄ 電極線、１１ａ〜１１
ｄ，１３ａ〜１３ｃ 封止部材、１２，１２ａ〜１２ｃ
熱電対、１４，２３ ベローズ、１５，１５ａ〜１５
ｃ 抵抗発熱体、１６ 裏面、１７ 基体ベース、１８
プラズマ用電極、１９ 静電吸着用電極、２０ａ〜２
０ｃ 端子、２１ａ〜２１ｃ 基体ベース分割領域、２
２ 封止部材、２４ 底壁。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 21/205 Ｈ０１Ｌ 21/205 21/3065 21/302 Ｂ (72)発明者 柊平 啓 兵庫県伊丹市昆陽北一丁目１番１号 住友 電気工業株式会社伊丹製作所内 Ｆターム(参考） 4G075 AA24 AA30 AA56 AA63 AA65 BC04 BC06 CA02 CA25 CA47 CA51 CA65 DA02 DA18 EA06 EB01 EB41 EC07 EC13 EC21 EE02 EE04 EE07 EE23 EE36 FB01 FB02 FB04 FC06 FC07 FC09 FC11 FC17 FC20 4K030 CA04 CA06 GA02 KA10 KA23 KA39 KA46 LA15 LA18 5F004 AA01 AA16 BA04 BA11 BB18 BB26 BB29 5F031 CA02 HA02 HA03 HA17 HA18 HA19 HA33 HA37 JA46 MA28 MA31 MA32 PA11 PA20 PA30 5F045 BB02 BB08 DP01 EK07 EK08 EK09 EM02 EM09 GB05

Claims (19)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 チャンバの内部で基板を処理する際に基
   板を保持する基板保持構造体であって、 電気回路を有し、基板を保持するためのセラミックス基
   体と、 前記セラミックス基体の前記電気回路に接続される給電
   用導電部材と、 前記給電用導電部材の周囲に配置され、前記セラミック
   ス基体に接続される一方端部と、チャンバの側壁に接続
   される他方端部とを有する気密封止部材と、 前記セラミックス基体を支持する支持部材とを備える、
   基板保持構造体。
2. 【請求項２】 前記気密封止部材はベローズ状部材を含
   む、請求項１に記載の基板保持構造体。
3. 【請求項３】 前記気密封止部材は金属を含む、請求項
   １または２に記載の基板保持構造体。
4. 【請求項４】 前記金属は、アルミニウムおよびニッケ
   ルからなる群から選択される少なくとも１つを含む、請
   求項３に記載の基板保持構造体。
5. 【請求項５】 前記気密封止部材は前記セラミックス基
   体を構成する材料と同じ材料を含む、請求項１または２
   に記載の基板保持構造体。
6. 【請求項６】 前記気密封止部材において、前記セラミ
   ックス基体と接合する部分は前記セラミックス基体と同
   じ材料からなる、請求項１〜５のいずれか１項に記載の
   基板保持構造体。
7. 【請求項７】 前記給電用導電部材は複数の導電部材を
   含む、請求項１〜６のいずれか１項に記載の基板保持構
   造体。
8. 【請求項８】 前記気密封止部材に囲まれた領域に配置
   され、前記セラミックス基体の温度を測定するための温
   度測定部材をさらに備える、請求項１〜７のいずれか１
   項に記載の基板保持構造体。
9. 【請求項９】 前記セラミックス基体の温度を測定する
   ための温度測定部材と、 前記温度測定部材の周囲に配置され、一方端部と他方端
   部とを有する他の気密封止部材とを備え、 前記他の気密封止部材の一方端部は前記セラミックス基
   体に接続されるとともに、前記他の気密封止部材の他方
   端部はチャンバの側壁に接続されている、請求項１〜７
   のいずれか１項に記載の基板保持構造体。
10. 【請求項１０】 前記温度測定部材は、前記セラミック
    ス基体の表面に接触している、請求項８または９に記載
    の基板保持構造体。
11. 【請求項１１】 前記セラミックス基体は、酸化アルミ
    ニウム、窒化アルミニウム、窒化珪素、炭化珪素からな
    る群から選択される１種以上を含む、請求項１〜１０の
    いずれか１項に記載の基板保持構造体。
12. 【請求項１２】 前記セラミックス基体を構成する材料
    の主成分が窒化アルミニウムである、請求項１１に記載
    の基板保持構造体。
13. 【請求項１３】 前記セラミックス基体は窒化アルミニ
    ウムを含む焼結体により構成され、 前記焼結体は希土類元素を含有する焼結助剤を含む、請
    求項１１または１２に記載の基板保持構造体。
14. 【請求項１４】 前記焼結助剤に含まれる希土類元素は
    イットリウムである、請求項１３に記載の基板保持構造
    体。
15. 【請求項１５】 前記セラミックス基体における前記イ
    ットリウムの含有率は、０．０５質量％以上１．０質量
    ％以下である、請求項１４に記載の基板保持構造体。
16. 【請求項１６】 前記支持部材は、複数の支持部を含
    み、 前記複数の支持部は前記セラミックス基体の周辺部に分
    散して配置されている、請求項１〜１５のいずれか１項
    に記載の基板保持構造体。
17. 【請求項１７】 前記電気回路は導電層を含む、請求項
    １〜１６のいずれか１項に記載の基板保持構造体。
18. 【請求項１８】 前記導電層は金属層を含む、請求項１
    ７に記載の基板保持構造体。
19. 【請求項１９】 請求項１〜１８のいずれか１項に記載
    の基板保持構造体を備える基板処理装置。