JP2020174137A

JP2020174137A - 保持装置

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Publication number: JP2020174137A
Application number: JP2019075482A
Authority: JP
Inventors: 尚人中川; Hisato Nakagawa; 晃文土佐; Akibumi Tosa; 元信倉橋; Motonobu Kurahashi; 燎黒田; Ryo Kuroda
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 2019-04-11
Filing date: 2019-04-11
Publication date: 2020-10-22
Anticipated expiration: 2039-04-11
Also published as: JP7240232B2

Abstract

【課題】給電電極のセラミックス部材の裏面からの剥離を抑制する。【解決手段】保持装置は、セラミックス部材の第１の表面に対象物を保持する装置である。保持装置は、発熱抵抗体と、導電性部材と、給電電極と、金属部材と、ろう付け部と、給電電極と導電性部材とを接続する第１の接続部材とを備える。給電電極は、実質的にタングステン（Ｗ）から構成される。第１の接続部材は、導電性材料を含む。当該導電性材料は、タングステン（Ｗ）と炭化一タングステン（ＷＣ）と炭化二タングステン（Ｗ２Ｃ）とからなり、第１の接続部材において、給電電極の近傍部分における炭素原子の濃度は、導電性部材の近傍部分における炭素原子の濃度より低い。【選択図】図３

Description

本明細書に開示される技術は、保持装置に関する。

例えば半導体を製造する際に対象物（例えば、半導体ウェハ）を保持する保持装置が用いられる。保持装置は、所定の方向（以下、「第１の方向」という。）に略垂直な表面（以下、「保持面」という。）と、保持面とは反対の表面（以下、「裏面」という。）と、を有する、セラミックス部材と、セラミックス部材の内部に配置された発熱抵抗体（以下、「ヒータ電極」という。）と、を備えている。また、保持装置は、セラミックス部材における、第１の方向においてヒータ電極とセラミックス部材の裏面との間に配置された導電性部材（以下、「ドライバ電極」という。）と、セラミックス部材の裏面側に配置された給電電極（以下、「給電パッド」という。）と、を備えている。上記セラミックス部材は、窒化アルミニウムを含み、上記ヒータ電極と上記ドライバ電極とは、導電性材料を含んでいる。

上記保持装置は、さらに、給電パッドに接続されている第１の接続部材（以下、「給電側ビア」という。）を備えており、給電側ビアは、導電性材料としてタングステン（Ｗ）を含んでいる。また、上記給電パッドには、ろう材を含むろう付け部により、金属部材（以下、「給電端子」という。）が接合されている。上記保持装置では、給電端子と、給電パッドと、給電側ビアと、ドライバ電極と、を介してヒータ電極に電圧が印加されると、ヒータ電極が発熱し、セラミックス部材の保持面に保持された対象物が加熱される（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１８−１２０９０９号公報

セラミックス部材に窒化アルミニウムを含む上記保持装置は、例えば、対象物を保持しつつ比較的高温（例えば、４００〜８００℃程度）に加熱する加熱装置（「サセプタ」とも呼ばれる。）として用いられることがある。加熱装置は、例えば、成膜装置（ＣＶＤ成膜装置、スパッタリング成膜装置等）やエッチング装置（プラズマエッチング装置等）といった半導体製造装置の一部として使用される。

加熱装置の製造の際には、内部にヒータ電極と、ドライバ電極と、給電側ビアとのそれぞれの材料が配置されたセラミックス部材の材料の成形体が高温（例えば、１７００℃〜１９００℃程度）で焼成されることにより、緻密なセラミックス焼結体により形成されたセラミックス部材と、セラミックス部材の内部に配置されたヒータ電極と、ドライバ電極と、給電側ビアとが作製される。この焼成の際に、原料由来の不純物（例えば、炭素）が、緻密化する前のセラミックス部材の材料の成形体中に進入して、例えば、給電側ビアに含まれるタングステン（Ｗ）と反応（例えば、炭化）することにより、給電側ビア中に炭化タングステン（具体的には、炭化一タングステン（ＷＣ）、炭化二タングステン（Ｗ_２Ｃ））が形成されることがある。給電側ビア中に炭化タングステンが形成されると、給電側ビア中に形成された炭化タングステンにおける炭素原子に起因して、給電側ビアに接続する給電パッドに含まれるタングステン（Ｗ）が炭化し、炭化タングステンが形成されることがある。このようにして給電パッド中に形成された炭化タングステンは、給電パッドと給電端子とを接合するろう付け部中のろう材に浸出し、いわゆる「ろう材食われ」という現象を引き起こし、この結果、給電パッドとセラミックス部材の裏面との接合強度を低下させる原因となりうる。

なお、このような課題は、加熱装置に限らず、ヒータ電極が設けられたセラミックス部材を備え、セラミックス部材の表面上に対象物を保持する保持装置一般に共通の課題である。

本明細書では、上述した課題を解決することが可能な技術を開示する。

本明細書に開示される技術は、以下の形態として実現することが可能である。

（１）本明細書に開示される保持装置は、第１の方向に略直交する第１の表面と、前記第１の表面とは反対の第２の表面と、を有し、かつ、窒化アルミニウムを主成分とするセラミックス部材と、前記セラミックス部材の内部に配置され、かつ、導電性材料を含む発熱抵抗体と、前記セラミックス部材における、前記第１の方向において前記発熱抵抗体と前記第２の表面との間に配置され、かつ、前記発熱抵抗体と電気的に接続される、導電性材料を含む導電性部材と、前記セラミックス部材の前記第２の表面側に配置され、かつ、実質的にタングステン（Ｗ）から構成される給電電極と、金属部材と、ろう材を含み、かつ、前記給電電極と前記金属部材とを接合するろう付け部と、前記給電電極と前記導電性部材とを接続し、かつ、導電性材料を含む第１の接続部材と、を備え、前記セラミックス部材の前記第１の表面上に対象物を保持する保持装置において、前記第１の接続部材に含まれる導電性材料は、タングステン（Ｗ）と炭化一タングステン（ＷＣ）と炭化二タングステン（Ｗ_２Ｃ）とからなり、前記第１の接続部材において、前記給電電極の近傍部分における炭素原子の濃度は、前記導電性部材の近傍部分における炭素原子の濃度より低い。このように、本保持装置では、第１の接続部材において、給電電極の近傍部分は、導電性部材の近傍部分と比べ、炭素原子濃度が低いため、第１の接続部材に起因する給電電極の炭化を抑制することができる。従って、本保持装置によれば、給電電極とセラミックス部材の第２の表面との接合強度の低下を抑制し、ひいては、給電電極のセラミックス部材の第２の表面からの剥離を抑制することができる。

（２）上記保持装置において、前記導電性部材に含まれる導電性材料は、炭化一タングステン（ＷＣ）である構成としてもよい。上述したように、第１の接続部材において、導電性部材の近傍部分における炭素原子の濃度が、給電電極の近傍部分における炭素原子の濃度より高い。そのため、第１の接続部材と接続される導電性部材は比較的炭化されやすく、炭化一タングステン（ＷＣ）を維持しやすい。換言すれば、導電性部材は炭化二タングステン（Ｗ_２Ｃ）となりにくい。炭化二タングステン（Ｗ_２Ｃ）は炭化一タングステン（ＷＣ）に比べ、電気抵抗が高く、異常発熱の原因となりやすい。すなわち、導電性部材に含まれる導電性材料が、炭化二タングステン（Ｗ_２Ｃ）で構成されていると、導電性部材が異常発熱し、セラミックス部材の第１の表面のうち、第１の方向視において、上記導電性部材が位置する領域の温度が上昇する原因となりやすい。従って、本保持装置によれば、炭化二タングステン（Ｗ_２Ｃ）で構成されることに起因する導電性部材の異常発熱を抑制し、ひいては、セラミックス部材の第１の表面の均熱性の低下を抑制することができる。

（３）上記保持装置において、前記保持装置は、さらに、前記発熱抵抗体における前記セラミックス部材の前記第２の表面側に接続され、かつ、導電性材料を含む第２の接続部材、を備え、前記発熱抵抗体に含まれる導電性材料は、炭化一タングステン（ＷＣ）であり、前記第２の接続部材に含まれる導電性材料は、実質的に炭化一タングステン（ＷＣ）から構成される構成としてもよい。換言すれば、本保持装置では、第２の接続部材に含まれる導電性材料が、炭化二タングステン（Ｗ_２Ｃ）で構成されていない。上述の通り、炭化二タングステン（Ｗ_２Ｃ）は、炭化一タングステン（ＷＣ）に比べ、電気抵抗が高く、異常発熱の原因となりやすい。すなわち、第２の接続部材に含まれる導電性材料が、炭化二タングステン（Ｗ_２Ｃ）で構成されていると、第２の接続部材が異常発熱し、セラミックス部材の第１の表面のうち、第１の方向視において、上記第２の接続部材が位置する領域の温度が上昇する原因となりやすい。また、第２の接続部材に含まれる導電性材料が、実質的に炭化一タングステン（ＷＣ）であり、炭化二タングステン（Ｗ_２Ｃ）よりも炭化されている材料で構成されている。このため、第２の接続部材と接続される発熱抵抗体は比較的炭化されやすく、炭化一タングステン（ＷＣ）を維持しやすい。換言すれば、発熱抵抗体は炭化二タングステン（Ｗ_２Ｃ）となりにくい。従って、本保持装置によれば、炭化二タングステン（Ｗ_２Ｃ）で構成されることに起因する第２の接続部材および発熱抵抗体の異常発熱を抑制し、ひいては、セラミックス部材の第１の表面の均熱性の低下を抑制することができる。

（４）上記保持装置において、前記第１の接続部材に含まれる導電性材料は、前記給電電極の近傍部分において、タングステン（Ｗ）と炭化二タングステン（Ｗ_２Ｃ）との混合物であり、前記導電性部材の近傍部分において、実質的に炭化一タングステン（ＷＣ）から構成される、ことを特徴とする構成としてもよい。換言すれば、第１の接続部材中のタングステン原子は、給電電極の近傍部分では、炭化一タングステン（ＷＣ）に比べ、炭化度合いの低い、タングステン（Ｗ）と炭化二タングステン（Ｗ_２Ｃ）との混合物として構成されており、炭化一タングステン（ＷＣ）のみ、または、炭化二タングステン（Ｗ_２Ｃ）のみで構成されていない。このように、本保持装置では、第１の接続部材において、給電電極の近傍部分は、炭化一タングステン（ＷＣ）に比べ、炭化度合いの低い、タングステン（Ｗ）と炭化二タングステン（Ｗ_２Ｃ）との混合物として存在するため、給電電極の炭化を抑制することができる。従って、本保持装置によれば、給電電極とセラミックス部材の第２の表面との接合強度の低下をより効果的に抑制し、ひいては、給電電極におけるセラミックス部材の第２の表面からの剥離をより効果的に抑制することができる。

なお、本明細書に開示される技術は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば加熱装置、静電チャック、保持装置、それらの製造方法等の形態で実現することが可能である。

本実施形態における加熱装置１００の外観構成を概略的に示す斜視図である。本実施形態における加熱装置１００のＸＺ断面構成を概略的に示す説明図である。本実施形態における加熱装置１００の一部分（図２のＸ１部）のＸＺ断面構成を拡大して示す説明図である。本実施形態における加熱装置１００のヒータ側ビア５１および第１の接続部材におけるＸ線回折パターンを示す説明図である。

Ａ．本実施形態：
Ａ−１．加熱装置１００の構成：
図１は、本実施形態における加熱装置１００の外観構成を概略的に示す斜視図であり、図２は、本実施形態における加熱装置１００のＸＺ断面構成を概略的に示す説明図である。また、図３は、本実施形態における加熱装置１００の一部分（図２のＸ１部）のＸＺ断面構成を拡大して示す説明図である。各図には、方向を特定するための互いに直交するＸＹＺ軸が示されている。本明細書では、便宜的に、Ｚ軸正方向を上方向といい、Ｚ軸負方向を下方向というものとするが、加熱装置１００は実際にはそのような向きとは異なる向きで設置されてもよい。また、本明細書では、Ｚ軸方向に直交する方向を面方向というものとする。加熱装置１００は、特許請求の範囲における保持装置に相当する。

加熱装置１００は、対象物（例えば、半導体ウェハＷ）を保持しつつ所定の処理温度（例えば、４００〜８００℃程度）に加熱する装置であり、サセプタとも呼ばれる。加熱装置１００は、例えば、成膜装置（ＣＶＤ成膜装置、スパッタリング成膜装置等）やエッチング装置（プラズマエッチング装置等）といった半導体製造装置の一部として使用される。

図１および図２に示すように、加熱装置１００は、保持体１０と柱状支持体２０とを備える。

（保持体１０の構成）
保持体１０は、所定の方向（本実施形態ではＺ軸方向）に略直交する略円形平面状の保持面Ｓ１および裏面Ｓ２を有する略円板状の部材である。保持体１０は、例えば、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）を主成分とするセラミックスにより形成されている。なお、ここでいう主成分とは、含有割合（重量割合）の最も多い成分を意味する。保持体１０の直径は、例えば１００ｍｍ以上、５００ｍｍ以下程度であり、保持体１０の厚さ（上下方向における長さ）は、例えば３ｍｍ以上、２０ｍｍ以下程度である。保持体１０は、特許請求の範囲におけるセラミックス部材に相当し、保持面Ｓ１は、特許請求の範囲における第１の表面に相当し、裏面Ｓ２は、特許請求の範囲における第２の表面に相当し、Ｚ軸方向は、特許請求の範囲における第１の方向に相当する。

図２に示すように、保持体１０の内部には、保持体１０を加熱する発熱抵抗体により構成されたヒータ電極５０が配置されている。本実施形態では、ヒータ電極５０一対の端部は、保持体１０の周縁側に配置されている。また、保持体１０の内部には、一対のヒータ側ビア５１と、一対のドライバ電極５３と、給電側ビア５２とが設けられている。各ヒータ側ビア５１は、上下方向に延びる柱状の導電体であり、保持体１０の周縁側に位置している。各ヒータ側ビア５１の上端は、保持体１０の裏面Ｓ２側において、ヒータ電極５０の各端部に接続されている。本実施形態において、各ヒータ側ビア５１の下端は、保持体１０の保持面Ｓ１側において、各ドライバ電極５３に接続されている。本実施形態において、ヒータ電極５０は、導電性材料としての炭化一タングステン（ＷＣ）により形成されている。なお、ヒータ電極５０は、導電性材料以外の成分を含んでいてもよい。例えば、保持体１０とヒータ電極５０との熱膨張差の低減し、密着強度を向上させるため、ヒータ電極５０は、保持体１０の主成分であるセラミックスと同じセラミックスを含んでいることが好ましい。本実施形態において、ヒータ電極５０には、保持体１０の主成分であるＡｌＮが共材として含まれている。ヒータ電極５０は、特許請求の範囲における発熱抵抗体に相当し、ヒータ側ビア５１は、特許請求の範囲における第２の接続部材に相当し、ドライバ電極５３は、特許請求の範囲における導電性部材に相当する。なお、ヒータ側ビア５１の構成については、後に詳述する。

各ドライバ電極５３は、保持体１０の面方向に延びる導電体であり、保持体１０の内部において、Ｚ軸方向において各ヒータ電極５０と裏面Ｓ２との間に配置されている。本実施形態において、各ドライバ電極５３には、各ヒータ側ビア５１の下端と、各給電側ビア５２の上端とが接続されている。給電側ビア５２は、上下方向に延びる柱状の導電体であり、保持体１０の中心側に位置している。本実施形態において、各ドライバ電極５３は、導電性材料としての炭化一タングステン（ＷＣ）により形成されている。なお、各ドライバ電極５３は、導電性材料以外の成分を含んでいてもよい。例えば、保持体１０と各ドライバ電極５３との熱膨張差の低減し、密着強度を向上させるため、各ドライバ電極５３は、保持体１０の主成分であるセラミックスと同じセラミックスを含んでいることが好ましい。本実施形態において、各ドライバ電極５３には、保持体１０の主成分であるＡｌＮが共材として含まれている。ドライバ電極５３は、特許請求の範囲における導電性部材に相当し、給電側ビア５２は、特許請求の範囲における第１の接続部材に相当する。なお、給電側ビア５２の構成については、後に更に詳述する。

また、保持体１０の裏面Ｓ２の中央部付近には、一対の凹部１２が形成されており、各凹部１２内には給電パッド５４が配置されている。各給電パッド５４は、保持体１０の裏面Ｓ２に露出するように配置されており、給電パッド５４の露出部分はろう付け部５６により覆われている。各給電側ビア５２の下端は各給電パッド５４に接続されている。その結果、ヒータ電極５０と給電パッド５４とが、ヒータ側ビア５１とドライバ電極５３と給電側ビア５２とを介して電気的に接続された状態となっている。なお、各給電パッド５４は、実質的にタングステン（Ｗ）から構成されている。ここで、「実質的にタングステン（Ｗ）から構成されている」とは、タングステン（Ｗ）以外の物質を全く含まなくてもよいし、タングステン（Ｗ）以外の物質を、本発明の加熱装置１００の作用効果に影響を与えない程度の微量（例えば、不可避的不純物に相当する量）含んでいてもよいことを意味する。この「作用効果に影響を与えない程度の微量」とは、例えば、給電パッド５４全体を１００ｗｔ％としたとき、０．１ｗｔ％以下の量である。なお、給電パッド５４は、タングステン（Ｗ）以外の成分を含んでいてもよい。例えば、保持体１０と給電パッド５４との熱膨張差の低減し、密着強度を向上させるため、給電パッド５４は、保持体１０の主成分であるセラミックスと同じセラミックスを含んでいることが好ましい。本実施形態において、給電パッド５４には、保持体１０の主成分であるＡｌＮが共材として含まれている。なお、給電パッド５４は、特許請求の範囲における給電電極に相当する。

（柱状支持体２０）
柱状支持体２０は、上記所定の方向（上下方向）に延びる略円柱状部材である。柱状支持体２０は、保持体１０と同様に、例えばＡｌＮを主成分とするセラミックスにより形成されている。柱状支持体２０の外径は、例えば３０ｍｍ以上、９０ｍｍ以下程度であり、柱状支持体２０の高さ（上下方向における長さ）は、例えば１００ｍｍ以上、３００ｍｍ以下程度である。

（接合部３０）
保持体１０と柱状支持体２０とは、保持体１０の裏面Ｓ２と柱状支持体２０の上面Ｓ３とが上下方向に対向するように配置されている。柱状支持体２０は、保持体１０の裏面Ｓ２の中心部付近に、後述の接合材料により形成された接合部３０を介して接合されている。

図２に示すように、柱状支持体２０には、保持体１０の裏面Ｓ２側に開口する貫通孔２２が形成されている。貫通孔２２は、上下方向と略同一方向に延び、延伸方向にわたって略一定の内径を有する断面略円形の孔である。貫通孔２２には、複数（本実施形態では２つ）の給電端子７０が収容されている。各給電端子７０の上端部は、金属ろう材（例えば金ろう材）を含む、ろう付け部５６を介して給電パッド５４に接合されている。図示しない電源から各給電端子７０、各給電パッド５４、各給電側ビア５２、各ドライバ電極５３、および、各ヒータ側ビア５１介してヒータ電極５０に電圧が印加されると、ヒータ電極５０が発熱し、保持体１０の保持面Ｓ１上に保持された対象物（例えば、半導体ウェハＷ）が所定の温度（例えば、４００〜６５０℃程度）に加熱される。給電端子７０は、特許請求の範囲における金属部材に相当する。

Ａ−２．ヒータ側ビア５１の詳細構成：
ヒータ側ビア５１の詳細構成について説明する。上述の通り、各ヒータ側ビア５１は柱状の導電体である。すなわち、各ヒータ側ビア５１は、導電性材料を含んでいる。各ヒータ側ビア５１に含まれる導電性材料は、実質的に炭化一タングステン（ＷＣ）から構成されている。ここで、「実質的に炭化一タングステン（ＷＣ）から構成されている」とは、炭化一タングステン（ＷＣ）以外の物質を全く含まなくてもよいし、炭化一タングステン（ＷＣ）以外の物質を本発明の加熱装置１００の作用効果に影響を与えない程度の微量（例えば、不可避的不純物に相当する量）含んでいてもよいことを意味する。この「作用効果に影響を与えない程度の微量」とは、例えば、各ヒータ側ビア５１全体を１００ｗｔ％としたとき、０．１ｗｔ％以下の量である。なお、各ヒータ側ビア５１は、導電性材料以外の成分を含んでいてもよい。例えば、保持体１０と各ヒータ側ビア５１との熱膨張差の低減し、密着強度を向上させるため、各ヒータ側ビア５１は、保持体１０の主成分であるセラミックスと同じセラミックスを含んでいることが好ましい。本実施形態において、各ヒータ側ビア５１には、保持体１０の主成分であるＡｌＮが共材として含まれている。各ヒータ側ビア５１に含まれる材料の同定は、微小Ｘ線結晶構造解析（微小ＸＲＤ）にて行うことができる。

図４（Ａ）は、本実施形態における各ヒータ側ビア５１の微小ＸＲＤの結果である。この結果から、炭化一タングステン（ＷＣ）に起因する３つのピークと、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）に起因する微小な３つのピークとが、確認された。すなわち、各ヒータ側ビア５１に含まれる導電性材料は、炭化一タングステン（ＷＣ）のみであることが確認された。

Ａ−３．給電側ビア５２の詳細構成：
給電側ビア５２の詳細構成について説明する。上述の通り、各給電側ビア５２は柱状の導電体である。すなわち、各給電側ビア５２は、導電性材料を含んでいる。各給電側ビア５２に含まれる導電性材料は、タングステン（Ｗ）と炭化一タングステン（ＷＣ）と炭化二タングステン（Ｗ_２Ｃ）とからなる。なお、各給電側ビア５２は、導電性材料以外の成分を含んでいてもよい。例えば、保持体１０と各給電側ビア５２との熱膨張差の低減し、密着強度を向上させるため、各給電側ビア５２は、保持体１０の主成分であるセラミックスと同じセラミックスを含んでいることが好ましい。本実施形態において、各給電側ビア５２には、保持体１０の主成分であるＡｌＮが共材として含まれている。各給電側ビア５２に含まれる材料の同定は、上記各ヒータ側ビア５１と同様に、微小Ｘ線結晶構造解析（微小ＸＲＤ）にて行うことができる。

図３に示すように、本実施形態において、各給電側ビア５２は、それぞれ、上側部分Ｐｕと、中間部分Ｐｍと、下側部分Ｐｌとから構成されている。上側部分Ｐｕは、給電側ビア５２のうちのドライバ電極５３の近傍に位置する部分（近傍部分）である。下側部分Ｐｌは、給電側ビア５２のうちの給電パッド５４の近傍に位置する部分（近傍部分）である。また、中間部分Ｐｍは、給電側ビア５２のうちの上側部分Ｐｕと下側部分Ｐｌとの間に位置する部分である。上側部分Ｐｕは、特許請求の範囲における導電性部材の近傍部分に相当し、下側部分Ｐｌは、特許請求の範囲における給電電極の近傍部分に相当する。

本実施形態において、各給電側ビア５２のＺ軸方向における全長Ｌｔは、４００μｍ以上、７００μｍ以下である。また、給電側ビア５２における上側部分Ｐｕの長さＬｕは、Ｚ軸方向において、ドライバ電極５３との接合面から５０μｍ以上である。上側部分Ｐｕの長さＬｕが、５０μｍ未満である場合、各給電側ビア５２の内部の炭素原子の濃度が低下するため、ドライバ電極５３との接続付近の電気抵抗が増加し、当該接続付近が局所発熱するという傾向がある。上側部分Ｐｕの長さＬｕは、好ましくは、１００μｍ以上である。一方、給電側ビア５２における下側部分Ｐｌの長さＬｌは、Ｚ軸方向において、給電側ビア５２の給電パッド５４との接合面から５０μｍ以上である。下側部分Ｐｌの長さＬｌが、５０μｍ未満である場合、各給電側ビア５２の内部の炭素原子の濃度が増加するため、給電パッド５４の炭素原子の濃度もまた増加する可能性があり、ろう材食われが発生しやすいという傾向がある。下側部分Ｐｌの長さＬｌは、好ましくは、１００μｍ以上である。

上述の通り、各給電側ビア５２に含まれる導電性材料は、タングステン（Ｗ）と炭化一タングステン（ＷＣ）と炭化二タングステン（Ｗ_２Ｃ）とからなる。本実施形態では、各給電側ビア５２のうちの、上側部分Ｐｕに含まれる導電性材料は、実質的に炭化一タングステン（ＷＣ）であり、下側部分Ｐｌに含まれる導電性材料は、タングステン（Ｗ）と炭化一タングステン（ＷＣ）と炭化二タングステン（Ｗ_２Ｃ）との混合物である。ここで、「実質的に炭化一タングステン（ＷＣ）から構成されている」とは、炭化一タングステン（ＷＣ）以外の物質を全く含まなくてもよいし、炭化一タングステン（ＷＣ）以外の物質を、本発明の加熱装置１００の作用効果に影響を与えない程度の微量（例えば、不可避的不純物に相当する量）含んでいてもよいことを意味する。この「作用効果に影響を与えない程度の微量」とは、例えば、各給電側ビア５２の上側部分Ｐｕ全体を１００ｗｔ％としたとき、０．１ｗｔ％以下の量である。なお、各給電側ビア５２に含まれる材料の同定は、各ヒータ側ビア５１に含まれる材料の同定と同様に、微小ＸＲＤにて行うことができる。

図４（Ｂ）は、本実施形態における各給電側ビア５２の上側部分Ｐｕの微小ＸＲＤの結果であり、図４（Ｃ）は、本実施形態における各給電側ビア５２の下側部分Ｐｌの微小ＸＲＤの結果である。上側部分Ｐｕの微小ＸＲＤの結果から、炭化一タングステン（ＷＣ）に起因する３つのピークと、炭化二タングステン（Ｗ_２Ｃ）に起因する比較的小さい３つのピークと、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）に起因する微小な３つのピークとが、確認された。すなわち、各給電側ビア５２の上側部分Ｐｕに含まれる導電性材料は、実質的に炭化一タングステン（ＷＣ）であることが確認された。また、下側部分Ｐｌの微小ＸＲＤの結果から、炭化二タングステン（Ｗ_２Ｃ）に起因する３つのピークと、炭化一タングステン（ＷＣ）に起因する比較的小さい３つのピークと、タングステン（Ｗ）に起因する非常に小さい１つのピークと、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）に起因する比較的小さい３つのピークとが、確認された。すなわち、各給電側ビア５２の下側部分Ｐｌに含まれる導電性材料は、主に、タングステン（Ｗ）と炭化一タングステン（ＷＣ）と炭化二タングステン（Ｗ_２Ｃ）との混合物であることが確認された。上記微小ＸＲＤの結果から、各給電側ビア５２において、上側部分Ｐｕは、主に、炭化の度合いが高い炭化一タングステン（ＷＣ）で構成されており、下側部分Ｐｌは、主に、比較的炭化の度合いが低い炭化二タングステン（Ｗ_２Ｃ）と、炭化されていないタングステン（Ｗ）とを含んでいることが確認された。換言すれば、上側部分Ｐｕにおける炭素原子の濃度は、下側部分Ｐｌにおける炭素原子の濃度より低いと考えられる。なお、各給電側ビア５２に含まれる材料の同定は、上記各ヒータ側ビア５１に含まれる材料の同定と同様に、微小ＸＲＤにて行うことができる。また、上側部分Ｐｕ（下側部分Ｐｌ）における炭素原子の濃度は、ＥＰＭＡ（電子線マイクロアナライザー）でマッピング分析をすることにより測定することができる。

Ａ−４．加熱装置１００の製造方法：
加熱装置１００の製造方法は、例えば以下の通りである。初めに、保持体１０と柱状支持体２０とを作製する。

保持体１０の作製方法は、例えば以下の通りである。まず、ＡｌＮ粉末１００重量部に、Ｙ_２Ｏ_３（酸化イットリウム）粉末１重量部と、アクリル系バインダ２０重量部と、適量の分散剤および可塑剤とを加えた混合物に、トルエン等の有機溶剤を加え、ボールミルにて混合し、グリーンシート用スラリーを作製する。このグリーンシート用スラリーをキャスティング装置でシート状に成形した後に乾燥させ、グリーンシートを複数枚作製する。所定のグリーンシートに、メカニカルパンチング等を用いてビア孔等の孔を形成する。

また、Ｗ粉末８０重量部と、ＡｌＮ粉末３．５重量部と、バインダ３重量部と、溶剤１３．５重量部とを混合して混練することにより、電極用メタライズペーストを作製する。この電極用メタライズペーストを例えばスクリーン印刷装置を用いて印刷することにより、特定のグリーンシートに、後にヒータ電極５０やドライバ電極５３や給電パッド５４等となる未焼結導体層を形成する。

また、Ｗ粉末８０重量部と、ＡｌＮ粉末８．８重量部と、バインダ２．５重量部と、溶剤７．４重量部とを混合して混練することにより、ビア用メタライズペーストを作製する。上記ビア孔が設けられたグリーンシートに対して、スキージを使用して、当該グリーンシートに設けられたビア孔へと上記ビア用メタライズペーストを充填させることにより、後にヒータ側ビア５１や給電側ビア５２となる未焼結導体部を形成する。

次に、これらのグリーンシートを複数枚（例えば３０枚）熱圧着し、必要に応じて外周を切断して、グリーンシート積層体を作製する。このグリーンシート積層体をマシニングによって切削加工して円板状の成形体を作製し、この成形体を、窒素雰囲気において４５０℃で４時間脱脂して脱脂体を得る。得られた脱脂体を、熱処理用のカーボン炉内においてＡｌＮ製のサヤに入れて、窒素雰囲気、常圧、例えば１８２５℃で４時間焼成して焼成体を作製する。このように、窒素雰囲気で、１８００℃以上、４時間以上、焼成することにより、炭化二タングステン（Ｗ_２Ｃ）が含まれず、炭化一タングステン（ＷＣ）と炭素（Ｃ）とを含むヒータ電極５０およびドライバ電極５３を生成することができる。また、炭化二タングステン（Ｗ_２Ｃ）がほとんど含まれず、実質的に炭化一タングステン（ＷＣ）を含む各ヒータ側ビア５１を生成することができる。また、炭化二タングステン（Ｗ_２Ｃ）がほとんど含まれず、実質的に炭化一タングステン（ＷＣ）を含む上側部分Ｐｕと、タングステン（Ｗ）と炭化二タングステン（Ｗ_２Ｃ）との混合物からなる下側部分Ｐｌを含む各給電側ビア５２を生成することができる。その後、この焼成体の表面を研磨加工する。以上の工程により、保持体１０が作製される。なお、脱脂温度、脱脂時間等の脱脂条件を変更することにより、ヒータ電極５０、ドライバ電極５３、ヒータ側ビア５１、給電側ビア５２における炭素原子の濃度を調整することができる。

また、柱状支持体２０の作製方法は、例えば以下の通りである。まず、窒化アルミニウム粉末１００重量部に、酸化イットリウム粉末１重量部と、ＰＶＡバインダ３重量部と、適量の分散剤および可塑剤と、を加えた混合物に、メタノール等の有機溶剤を加え、ボールミルにて混合し、スラリーを得る。このスラリーをスプレードライヤーにて顆粒化し、原料粉末を作製する。次に、貫通孔２２に対応する中子が配置されたゴム型に原料粉末を充填し、冷間静水圧プレスして成形体を得る。得られた成形体を脱脂し、さらにこの脱脂体を焼成する。以上の工程により、柱状支持体２０が作製される。

次に、保持体１０と柱状支持体２０とを接合する。保持体１０の裏面Ｓ２および柱状支持体２０の上面Ｓ３に対して必要によりラッピング加工を行った後、保持体１０の裏面Ｓ２と柱状支持体２０の上面Ｓ３との少なくとも一方に、例えば希土類や有機溶剤等を混合してペースト状にした接合剤を均一に塗布した後、脱脂処理する。次いで、保持体１０の裏面Ｓ２と柱状支持体２０の上面Ｓ３とを重ね合わせ、ホットプレス焼成を行うことにより、保持体１０と柱状支持体２０とを接合する。

保持体１０と柱状支持体２０との接合の後、各給電端子７０を各貫通孔２２内に挿入し、各給電端子７０の上端部を各給電パッド５４に例えば金ろう材によりろう付けすることにより、ろう付け部５６を形成した。以上の製造方法により、上述した構成の加熱装置１００が製造される。

Ａ−５．本実施形態の効果：
以上説明したように、本実施形態の加熱装置１００は、Ｚ軸方向に略直交する保持面Ｓ１と、保持面Ｓ１とは反対の裏面Ｓ２とを有し、かつ、窒化アルミニウムを主成分とするする保持体１０を備え、保持体１０の保持面Ｓ１上に半導体ウェハＷを保持する装置である。加熱装置１００は、さらに、ヒータ電極５０と、ドライバ電極５３と、給電パッド５４と、給電端子７０と、ろう付け部５６と、給電側ビア５２とを備える。ヒータ電極５０は、保持体１０の内部に配置され、かつ、導電性材料を含んでいる。ドライバ電極５３は、導電性材料を含み、保持体１０における、Ｚ軸方向においてヒータ電極５０と裏面Ｓ２との間に配置され、かつ、ヒータ電極５０と電気的に接続されている。給電パッド５４は、保持体１０の裏面Ｓ２側に配置され、かつ、実質的にタングステン（Ｗ）から構成されている。ろう付け部５６は、ろう材を含み、かつ、給電パッド５４と給電端子７０とを接合している。給電側ビア５２は、導電性材料を含み、給電パッド５４とドライバ電極５３とを接続している。給電側ビア５２に含まれる導電性材料は、タングステン（Ｗ）と炭化一タングステン（ＷＣ）と炭化二タングステン（Ｗ_２Ｃ）とからなり、かつ、給電側ビア５２において、給電パッド５４の近傍部分（下側部分Ｐｌ）における炭素原子の濃度は、ドライバ電極５３の近傍部分（上側部分Ｐｕ）における炭素原子の濃度より低い。このように、本実施形態の加熱装置１００では、給電側ビア５２において、給電パッド５４の近傍部分（下側部分Ｐｌ）は、ドライバ電極５３の近傍部分（上側部分Ｐｕ）と比べ、炭素原子濃度が低いため、給電側ビア５２に起因する給電パッド５４の炭化を抑制することができる。従って、本実施形態の加熱装置１００によれば、給電パッド５４と保持体１０の裏面Ｓ２との接合強度の低下を抑制し、ひいては、給電パッド５４の保持体１０の裏面Ｓ２からの剥離を抑制することができる。

また、本実施形態の加熱装置１００では、ドライバ電極５３に含まれる導電性材料が、炭化一タングステン（ＷＣ）である。上述したように、給電側ビア５２において、ドライバ電極５３の近傍部分（上側部分Ｐｕ）における炭素原子の濃度が、給電パッド５４の近傍部分（下側部分Ｐｌ）における炭素原子の濃度より高い。そのため、給電側ビア５２と接続されるドライバ電極５３は比較的炭化されやすく、炭化一タングステン（ＷＣ）を維持しやすい。換言すれば、ドライバ電極５３は炭化二タングステン（Ｗ_２Ｃ）となりにくい。炭化二タングステン（Ｗ_２Ｃ）は炭化一タングステン（ＷＣ）に比べ、電気抵抗が高く、異常発熱の原因となりやすい。すなわち、ドライバ電極５３に含まれる導電性材料が、炭化二タングステン（Ｗ_２Ｃ）で構成されていると、ドライバ電極５３が異常発熱し、保持体１０の保持面Ｓ１のうち、Ｚ軸方向視において、上記ドライバ電極５３が位置する領域の温度が上昇する原因となりやすい。従って、本実施形態の加熱装置１００によれば、炭化二タングステン（Ｗ_２Ｃ）で構成されることに起因するドライバ電極５３の異常発熱を抑制し、ひいては、保持体１０の保持面Ｓ１の均熱性の低下を抑制することができる。

また、本実施形態の加熱装置１００は、さらに、ヒータ電極５０における保持体１０の裏面Ｓ２側に接続され、かつ、導電性材料を含むヒータ側ビア５１を備える。また、本実施形態の加熱装置１００では、ヒータ電極５０に含まれる導電性材料が、炭化一タングステン（ＷＣ）であり、かつ、ヒータ側ビア５１に含まれる導電性材料が、実質的に炭化一タングステン（ＷＣ）から構成されている。換言すれば、本実施形態の加熱装置１００では、ヒータ側ビア５１に含まれる導電性材料が、炭化二タングステン（Ｗ_２Ｃ）で構成されていない。上述の通り、炭化二タングステン（Ｗ_２Ｃ）は、炭化一タングステン（ＷＣ）に比べ、電気抵抗が高く、異常発熱の原因となりやすい。すなわち、ヒータ側ビア５１に含まれる導電性材料が、炭化二タングステン（Ｗ_２Ｃ）で構成されていると、ヒータ側ビア５１が異常発熱し、保持体１０の保持面Ｓ１のうち、Ｚ軸方向視において、上記ヒータ側ビア５１が位置する領域の温度が上昇する原因となりやすい。また、ヒータ側ビア５１に含まれる導電性材料が、実質的に炭化一タングステン（ＷＣ）であり、炭化二タングステン（Ｗ_２Ｃ）よりも炭化されている材料で構成されている。このため、ヒータ側ビア５１と接続されるヒータ電極５０は比較的炭化されやすく、炭化一タングステン（ＷＣ）を維持しやすい。換言すれば、ヒータ電極５０は炭化二タングステン（Ｗ_２Ｃ）となりにくい。従って、本実施形態の加熱装置１００によれば、炭化二タングステン（Ｗ_２Ｃ）で構成されることに起因するヒータ側ビア５１およびヒータ電極５０の異常発熱を抑制し、ひいては、保持体１０の保持面Ｓ１の均熱性の低下を抑制することができる。

また、本実施形態の加熱装置１００では、給電側ビア５２に含まれる導電性材料は、給電パッド５４の近傍部分（下側部分Ｐｌ）において、タングステン（Ｗ）と炭化一タングステン（ＷＣ）と炭化二タングステン（Ｗ_２Ｃ）との混合物である。すなわち、給電パッド５４の近傍部分（下側部分Ｐｌ）は、比較的炭化の度合いが低い炭化二タングステン（Ｗ_２Ｃ）と、炭化されていないタングステン（Ｗ）とを含んでいる。一方、ドライバ電極５３の近傍部分（上側部分Ｐｕ）は、実質的に炭化一タングステン（ＷＣ）から構成されている。換言すれば、給電側ビア５２中のタングステン原子は、給電パッド５４の近傍部分（下側部分Ｐｌ）では、炭化一タングステン（ＷＣ）に比べ、炭化度合いの低い、タングステン（Ｗ）と炭化二タングステン（Ｗ_２Ｃ）とを含んでおり、炭化一タングステン（ＷＣ）のみ、または、炭化二タングステン（Ｗ_２Ｃ）のみで構成されていない。このように、本実施形態の加熱装置１００では、給電側ビア５２において、給電パッド５４の近傍部分（下側部分Ｐｌ）は、炭化一タングステン（ＷＣ）に比べ、炭化度合いの低い、タングステン（Ｗ）と炭化二タングステン（Ｗ_２Ｃ）とを含んでいるため、給電パッド５４の炭化を抑制することができる。従って、本実施形態の加熱装置１００によれば、給電パッド５４と保持体１０の裏面Ｓ２との接合強度の低下をより効果的に抑制し、ひいては、給電パッド５４における保持体１０の裏面Ｓ２からの剥離をより効果的に抑制することができる。

Ｂ．変形例：
本明細書で開示される技術は、上述の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の形態に変形することができ、例えば次のような変形も可能である。

上記実施形態における加熱装置１００の構成は、あくまで一例であり、種々変形可能である。例えば、上記実施形態では、保持体１０および柱状支持体２０のＺ軸方向視の外形が略円形であるとしているが、他の形状であってもよい。また、上記実施形態では、２つの給電端子７０を含む構成を採用しているが、これに限定されず、３つ以上の給電端子７０を含む構成を採用してもよい。また、柱状支持体２０に形成された貫通孔２２に収容される給電端子７０は、ヒータ電極５０に電気的に接続された端子に限らず、例えば、プラズマを発生させる高周波（ＲＦ）電極に電気的に接続された端子や、静電吸着のための吸着電極に電気的に接続された端子でもよい。

本実施形態では、全てのドライバ電極５３、全てのヒータ側ビア５１、全ての給電側ビア５２に、本発明が適用された構成を採用しているが、これに限定されず、少なくとも１つのドライバ電極５３、少なくとも１つのヒータ側ビア５１、少なくとも１つの給電側ビア５２に本発明が適用された構成を採用してもよい。

また、上記実施形態では、各ドライバ電極５３は、Ｚ軸方向において、単一の層に配置された構成であるが、これに限定されず、複数の層に配置された構成としてもよい。このような構成が採用される場合において、各ドライバ電極５３に接続するビアのうち、給電パッド５４に接続しているビアが、本実施形態における給電側ビア５２に相当し、特許請求の範囲における第１の接続部材に相当する。

また、上記実施形態において、各ヒータ側ビア５１、各給電側ビア５２は、ビア部分のみからなる単層構成であってもよいし、複数層構成（例えば、ビア部分とパッド部分とビア部分とが積層された構成）であってもよい。このような構成が採用される場合において、各ドライバ電極５３に代えて、または、各ドライバ電極５３とともに、ビア部分とビア部分との間のパッド部分に本発明が適用されていてもよい。このような構成が採用される場合において、パッド部分は、特許請求の範囲における導電性部材に相当する。

上記実施形態において、各ヒータ側ビア５１、各給電側ビア５２は、単数のビアにより構成されているが、これに限定されず、複数のビアのグループにより構成されていてもよい。このような構成が採用される場合において、複数のビアのグループのうちの少なくとも１つのビアに、本発明が適用されていればよい。

上記実施形態における各ドライバ電極５３の形状は、面方向に延びる形状であれば特に限定されず、所定の面積を占める面状または線状とすることができる。

また、上記実施形態では、給電パッド５４は、保持体１０の裏面Ｓ２に形成された凹部１２内に配置されているが、保持体１０の裏面Ｓ２上に配置されているとしてもよい。すなわち、給電パッド５４は、保持体１０の第２の表面側に配置されていればよい。

上記実施形態では、各ドライバ電極５３に含まれる導電性材料は、炭化一タングステン（ＷＣ）である構成としたが、これに限定されない。すなわち、各ドライバ電極５３は、炭化一タングステン（ＷＣ）に代えて、または、炭化一タングステン（ＷＣ）とともに、タングステン（Ｗ）、炭化二タングステン（Ｗ_２Ｃ）、モリブデン（Ｍｏ）等の他の導電性材料を含む構成であってもよい。

上記実施形態では、ヒータ電極５０に含まれる導電性材料は、炭化一タングステン（ＷＣ）である構成としたが、これに限定されない。すなわち、ヒータ電極５０は、炭化一タングステン（ＷＣ）に代えて、または、炭化一タングステン（ＷＣ）とともに、タングステン（Ｗ）、炭化二タングステン（Ｗ_２Ｃ）、モリブデン（Ｍｏ）等の他の導電性材料を含む構成であってもよい。

上記実施形態では、ヒータ側ビア５１に含まれる導電性材料は、実質的に炭化一タングステン（ＷＣ）である構成としたが、これに限定されない。すなわち、ヒータ側ビア５１は、炭化一タングステン（ＷＣ）に代えて、または、炭化一タングステン（ＷＣ）とともに、タングステン（Ｗ）、炭化二タングステン（Ｗ_２Ｃ）を含む構成であってもよい。

上記実施形態では、各給電側ビア５２に含まれる導電性材料は、給電パッド５４の近傍部分（下側部分Ｐｌ）において、タングステン（Ｗ）と炭化一タングステン（ＷＣ）と炭化二タングステン（Ｗ_２Ｃ）との混合物であり、各ドライバ電極５３の近傍部分（上側部分Ｐｕ）において、実質的に炭化一タングステン（ＷＣ）である構成としたが、これに限定されない。すなわち、各給電側ビア５２は、下側部分Ｐｌにおける炭素原子の濃度が、上側部分Ｐｕにおける炭素原子の濃度より低い構成であればよい。より好ましくは、下側部分Ｐｌは、タングステン（Ｗ）と炭化二タングステン（Ｗ_２Ｃ）との混合物である。このような構成が採用された加熱装置１００では、給電側ビア５２において、給電パッド５４の近傍部分（下側部分Ｐｌ）が、炭化一タングステン（ＷＣ）に比べ、炭化度合いの低い、タングステン（Ｗ）と炭化二タングステン（Ｗ_２Ｃ）の混合物として存在するため、給電パッド５４の炭化をより効果的に抑制することができる。また、上側部分Ｐｕにタングステン（Ｗ）、炭化二タングステン（Ｗ_２Ｃ）が含まれる構成であってもよい。

また、上記実施形態では、各給電側ビア５２が、上側部分Ｐｕと、中間部分Ｐｍと、下側部分Ｐｌとを含む構成を採用したが、これに限定されず、中間部分Ｐｍを含まない構成であってもよい。

上記実施形態における加熱装置１００の製造方法はあくまで一例であり、種々変形可能である。

また、本発明は、加熱装置１００に限らず、セラミックス部材と、セラミックス部材の内部に配置された発熱抵抗体と、発熱抵抗体と電気的に接続された導電性部材と、実質的にタングステン（Ｗ）から構成される給電電極と、金属部材と、ろう材を含み、かつ、給電電極と金属部材とを接合するろう付け部と、給電電極と導電性部材とを接続し、かつ、導電性材料を含む第１の接続部材とを備え、セラミックス部材の表面上に対象物を保持する他の保持装置（例えば、静電チャック等）にも同様に適用可能である。

１０：保持体１２：凹部２０：柱状支持体２２：貫通孔３０：接合部５０：ヒータ電極５１：ヒータ側ビア５２：給電側ビア５３：ドライバ電極５４：給電パッド５６：ろう付け部７０：給電端子１００：加熱装置Ｐｌ：下側部分Ｐｍ：中間部分Ｐｕ：上側部分Ｓ１：保持面Ｓ２：裏面Ｓ３：上面Ｗ：半導体ウェハ

Claims

第１の方向に略直交する第１の表面と、前記第１の表面とは反対の第２の表面と、を有し、かつ、窒化アルミニウムを主成分とするセラミックス部材と、
前記セラミックス部材の内部に配置され、かつ、導電性材料を含む発熱抵抗体と、
前記セラミックス部材における、前記第１の方向において前記発熱抵抗体と前記第２の表面との間に配置され、かつ、前記発熱抵抗体と電気的に接続される、導電性材料を含む導電性部材と、
前記セラミックス部材の前記第２の表面側に配置され、かつ、実質的にタングステン（Ｗ）から構成される給電電極と、
金属部材と、
ろう材を含み、かつ、前記給電電極と前記金属部材とを接合するろう付け部と、
前記給電電極と前記導電性部材とを接続し、かつ、導電性材料を含む第１の接続部材と、
を備え、前記セラミックス部材の前記第１の表面上に対象物を保持する保持装置において、
前記第１の接続部材に含まれる導電性材料は、タングステン（Ｗ）と炭化一タングステン（ＷＣ）と炭化二タングステン（Ｗ_２Ｃ）とからなり、
前記第１の接続部材において、前記給電電極の近傍部分における炭素原子の濃度は、前記導電性部材の近傍部分における炭素原子の濃度より低い、
ことを特徴とする保持装置。
請求項１に記載の保持装置において、
前記導電性部材に含まれる導電性材料は、炭化一タングステン（ＷＣ）である、
ことを特徴とする保持装置。
請求項１または請求項２に記載の保持装置において、
前記保持装置は、さらに、前記発熱抵抗体における前記セラミックス部材の前記第２の表面側に接続され、かつ、導電性材料を含む第２の接続部材、を備え、
前記発熱抵抗体に含まれる導電性材料は、炭化一タングステン（ＷＣ）であり、
前記第２の接続部材に含まれる導電性材料は、実質的に炭化一タングステン（ＷＣ）から構成される、
ことを特徴とする保持装置。
請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の保持装置において、
前記第１の接続部材に含まれる導電性材料は、
前記給電電極の近傍部分において、タングステン（Ｗ）と炭化二タングステン（Ｗ_２Ｃ）との混合物であり、
前記導電性部材の近傍部分において、実質的に炭化一タングステン（ＷＣ）から構成される、
ことを特徴とする保持装置。