JP4040284B2 - プラズマ発生用電極内蔵型サセプタ及びその製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プラズマ発生用電極内蔵型サセプタ及びその製造方法に関し、特に、耐腐食性、耐プラズマ性に優れるとともに、板状試料へのエッチング処理、成膜処理等を均一に施すことができ、しかも、耐久性に優れたプラズマ発生用電極内蔵型サセプタ、及び該プラズマ発生用電極内蔵型サセプタを歩留まりよく、しかも廉価に製造することが可能なプラズマ発生用電極内蔵型サセプタの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ＩＣ、ＬＳＩ、ＶＬＳＩ等の半導体装置の製造工程において使用されるプラズマエッチング装置や、プラズマＣＶＤ装置等においては、プラズマエッチングやプラズマＣＶＤによる成膜をウエハ毎に均一に行うため、このウエハ（板状試料）をサセプタと称される試料台（台座）に載置し、所定の処理を施している。
このサセプタは、プラズマ中での使用に耐え、かつ高温での使用に耐え得る必要があることから、耐プラズマ性に優れ、熱伝導率が大きいことが要求される。このようなサセプタとしては、耐プラズマ性、熱伝導性に優れたセラミックス焼結体からなるサセプタが使用されている。
【０００３】
従来、このようなセラミックス焼結体からなるサセプタとしては、例えば、図７に示すようなプラズマ発生用電極内蔵型サセプタが知られている。
このプラズマ発生用電極内蔵型サセプタ１は、上面がウエハ等の板状試料を載置する載置面２ａとされた載置板２と、この載置板２と一体化されて、この載置板２を支持する支持板３と、これら載置板２と支持板３との間に形成されたプラズマ発生用電極４と、前記支持板３を貫通する固定孔５内に設けられて前記プラズマ発生用電極４に接するとともに外部からの高周波電流を該プラズマ発生用電極４に供給する給電用端子６とにより構成されている。
【０００４】
上記の載置板２は、絶縁性セラミックス焼結体からなる板状体であり、支持板３は、絶縁性セラミックス焼結体からなる板状体であり、これら載置板２及び支持板３によりサセプタ基体７が構成されている。
また、プラズマ発生用電極４は、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、タンタル（Ｔａ）、ニオブ（Ｎｂ）等の高融点金属を主成分とする導電層からなるもので、その抵抗値は、この導電層の全域に亘って均一とされている。
給電用端子６は、プラズマ発生用電極４と同様、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、タンタル（Ｔａ）、ニオブ（Ｎｂ）等の高融点金属を主成分とする棒状体である。
【０００５】
このプラズマ発生用電極内蔵型サセプタ１を製造するには、まず、支持板３の所定位置にその厚み方向に貫通する固定孔５を形成し、この固定孔５に給電用端子６を固定する。
次いで、この支持板３上に、給電用端子６に接するように高融点金属粉末を含有する導電性塗布材７を塗布して、乾燥させ、次いで、この導電性塗布材７の塗布面を介して支持板３と載置板２とを重ね合わせ、加圧下にて熱処理することによりこれらを一体化すると共に、支持板３と載置板２との間に導電性塗布材７を熱処理してなるプラズマ発生用電極４を形成する。
以上により、プラズマ発生用電極４と給電用端子６とが確実かつ強固に接合されたプラズマ発生用電極内蔵型サセプタ１が得られる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したサセプタ１においては、プラズマを利用して処理されるウエハ等の板状試料への成膜、エッチング等の処理量が、その板状試料の面内では必ずしも均一ではないために、得られた半導体装置の特性のバラツキが大きいという問題点があった。
特に、近年のウエハの大径化に伴い、ウエハの面内における特性のバラツキを極力小さくする必要があるために、プラズマ発生用電極内蔵型サセプタにおいても、各種プラズマ処理における処理量の面内均一性をさらに高めるようなサセプタが強く求められていた。
また、プラズマ発生用電極４と給電用端子６との接続部位近傍にクラックが発生し易く、プラズマ発生用電極内臓型サセプタの耐久性が充分でないという問題点もあった。
【０００７】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、載置される板状試料への各種プラズマ処理における処理量をより均一化することができ、しかも、耐プラズマ性、熱伝導性、耐久性に優れたプラズマ発生用電極内蔵型サセプタ、このプラズマ発生用電極内蔵型サセプタを容易、かつ廉価に得ることができるプラズマ発生用電極内蔵型サセプタの製造方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、鋭意検討した結果、従来のプラズマ発生用電極内臓型サセプタにおいては、プラズマ発生中に、プラズマ発生用電極と給電用端子との接続部分近傍が高電流密度領域となるために、この接続部分近傍において異常発熱が生じ易くなり、その結果、載置される板状試料への各種プラズマ処理における処理量が不均一となることを見出し、また、この接続部位近傍にクラックが発生し易いために、プラズマ発生用電極内臓型サセプタの耐久性がが充分でないことも見出し、そこで、プラズマ発生用電極内の高電流密度領域となる部分、すなわち、プラズマ発生用電極と給電用端子との接続部分の近傍を低抵抗化すれば、上記課題を効率よく解決し得ることを知見し、本発明を完成するに至った。
【０００９】
すなわち、本発明のプラズマ発生用電極内蔵型サセプタは、一主面が板状試料を載置する載置面とされセラミックスからなるサセプタ基体と、このサセプタ基体に内蔵されたプラズマ発生用電極と、前記サセプタ基体を貫通するように設けられて前記プラズマ発生用電極に接続された給電用端子とを備えたプラズマ発生用電極内蔵型サセプタであって、前記プラズマ発生用電極のうち、前記給電用端子の上部端面の中心軸を中心として、前記給電用端子の端面面積の５〜１００倍に相当する領域を、該プラズマ発生用電極の他の領域より低抵抗の低抵抗領域とし、この低抵抗領域は、複合導電性セラミックス層、導電性セラミックス層または高融点金属層、複合導電性セラミックス層を順次積層してなることを特徴とする。
【００１０】
このプラズマ発生用電極内蔵型サセプタでは、プラズマ発生用電極のうち、給電用端子の上部端面の中心軸を中心として、前記給電用端子の端面面積の５〜１００倍に相当する領域を、該プラズマ発生用電極の他の領域より低抵抗の低抵抗領域とし、この低抵抗領域を、複合導電性セラミックス層、導電性セラミックス層または高融点金属層、複合導電性セラミックス層を順次積層してなることにより、プラズマ発生用電極の給電用端子との接続部分近傍の領域（低抵抗領域）における異常発熱が抑制され、サセプタ基体が均熱化される。これにより、サセプタ基体の載置面の均熱性が向上し、その結果、該載置面に載置される板状試料の均熱性が向上し、該板状試料のプラズマ処理による処理量が均一化する。また、サセプタ基体の載置面の均熱性が向上する結果、耐久性が大幅に向上する。
【００１１】
前記サセプタ基体を、一主面が板状試料を載置する載置面とされセラミックスからなる載置板と、該載置板に接合され一体化されたセラミックスからなる支持板とを備えた構成とすることが好ましい。
このような構成とすることにより、プラズマ発生用電極をサセプタ基体内の所望の位置に容易に配設することが可能になる。また、このプラズマ発生用電極と給電用端子とを確実、強固に接続することが可能であるから、通電確実性が改善される。
【００１２】
前記支持板上の前記プラズマ発生用電極を除く領域に、これら支持板及び載置板と少なくとも主成分が同一である絶縁層を形成した構成とすることが好ましい。このような構成とすることにより、プラズマ発生用電極の絶縁性がさらに高まる。
前記セラミックスは、酸化アルミニウム基セラミックスまたは窒化アルミニウム基セラミックスが好ましい。
【００１４】
前記複合導電性セラミックス層は、酸化アルミニウム−炭化タンタル複合導電性セラミックス、酸化アルミニウム−炭化モリブデン複合導電性セラミックス、酸化アルミニウム−タングステン複合導電性セラミックスから選択された１種とし、前記導電性セラミックス層は、炭化タンタル導電性セラミックスまたは炭化モリブデン導電性セラミックスとし、前記高融点金属層は、タンタルまたはタングステンとすることが好ましい。
また、前記複合導電性セラミックス層は、窒化アルミニウム−タングステン複合導電性セラミックスまたは窒化アルミニウム−モリブデン複合導電性セラミックスとし、前記高融点金属層は、タングステンまたはモリブデンとしてもよい。
【００１５】
本発明のプラズマ発生用電極内蔵型サセプタの製造方法は、板状試料が載置される載置板及び該載置板を支持する支持板をセラミックスを用いて作製し、次いで、該支持板に貫通孔を形成し、この貫通孔に給電用端子を挿入して固定し、次いで、前記支持板の一主面の、前記給電用端子の上部端面の中心軸を中心として、前記給電用端子の端面面積の５〜１００倍に相当する領域に、複合導電性セラミックス層形成用塗布液を用いて第１層を形成し、導電性セラミックス層形成用塗布液または高融点金属層形成用塗布液を用いて第２層を形成し、前記複合導電性セラミックス層形成用塗布液を用いて第３層を形成することにより、３層構造の第１のプラズマ発生用電極形成層を形成し、次いで、前記支持板の一主面上かつ前記第１のプラズマ発生用電極形成層を除く領域に、前記第１の電極用塗布材より高抵抗の導電性粉末を含有する第２の電極用塗布材を塗布して前記第１のプラズマ発生用電極形成層より高抵抗の第２のプラズマ発生用電極形成層を形成し、
次いで、前記支持板に、これら第１及び第２のプラズマ発生用電極形成層を介して前記載置板を重ね合わせ、加圧下にて熱処理することにより、この支持板と載置板との間に低抵抗領域と高抵抗領域とを有するプラズマ発生用電極を形成するとともに、これらを接合し一体化することを特徴とする。
【００１６】
このプラズマ発生用電極内蔵型サセプタの製造方法では、セラミックスからなる載置板と支持板との境界面に、低抵抗領域となる第１のプラズマ発生用電極形成層と、該第１のプラズマ発生用電極形成層よりも高抵抗領域となる第２のプラズマ発生用電極形成層とを形成し、前記支持板及び前記載置板をこれら第１及び第２のプラズマ発生用電極形成層とともに加圧下にて熱処理することにより、プラズマ発生用電極の給電用端子との接続部分近傍の領域における異常発熱が抑制されてサセプタ基体の載置面の均熱性が向上し、この載置面に載置される板状試料のプラズマ処理による処理量が均一化し、しかも耐久性が大幅に向上したプラズマ発生用電極内蔵型サセプタを、歩留まりよく、廉価に製造することが可能になる。
【００１７】
本発明のプラズマ発生用電極内蔵型サセプタの他の製造方法は、セラミックス粉末を含むスラリーにより、板状試料を載置するための載置板用グリーン体及び該載置板を支持するための支持板用グリーン体を作製し、次いで、前記支持板用グリーン体に貫通孔を形成し、この貫通孔に導電性粉末を含有する給電用端子形成用材料を充填または給電用端子を挿入し、次いで、前記支持板用グリーン体の一主面の、前記給電用端子形成用材料または前記給電用端子の上部端面の中心軸を中心として、前記給電用端子形成用材料または前記給電用端子の端面面積の５〜１００倍に相当する領域に、複合導電性セラミックス層形成用塗布液を用いて第１層を形成し、導電性セラミックス層形成用塗布液または高融点金属層形成用塗布液を用いて第２層を形成し、前記複合導電性セラミックス層形成用塗布液を用いて第３層を形成することにより、３層構造の第１のプラズマ発生用電極形成層を形成し、次いで、前記支持板用グリーン体の一主面上かつ前記第１のプラズマ発生用電極形成層を除く領域に、前記第１の電極用塗布材より高抵抗の導電性粉末を含有する第２の電極用塗布材を塗布して前記第１のプラズマ発生用電極形成層より高抵抗の第２のプラズマ発生用電極形成層を形成し、次いで、前記支持板用グリーン体に、前記第１及び第２のプラズマ発生用電極形成層を介して前記載置板用グリーン体を重ね合わせ、加圧下にて熱処理することにより、セラミックスからなる支持板と載置板との間に低抵抗領域と高抵抗領域とを有するプラズマ発生用電極を形成するとともに、これらを接合し一体化することを特徴とする。
【００１８】
このプラズマ発生用電極内蔵型サセプタの製造方法では、載置板用グリーン体と支持板用グリーン体との境界面に、低抵抗領域となる第１のプラズマ発生用電極形成層と、該第１のプラズマ発生用電極形成層よりも高抵抗領域となる第２のプラズマ発生用電極形成層とを形成し、前記支持板用グリーン体及び前記載置板用グリーン体をこれら第１及び第２のプラズマ発生用電極形成層とともに加圧下にて熱処理することにより、プラズマ発生用電極の給電用端子との接続部分近傍の領域における異常発熱が抑制されてサセプタ基体の載置面の均熱性が向上し、この載置面に載置される板状試料のプラズマ処理による処理量が均一化し、しかも耐久性が大幅に向上したプラズマ発生用電極内蔵型サセプタを、１回の熱処理により、歩留まりよく廉価に製造することが可能になる。
【００１９】
上述した本発明のプラズマ発生用電極内蔵型サセプタの製造方法においては、前記支持板の一主面の前記第１及び第２のプラズマ発生用電極形成層を除く領域に、前記支持板と少なくとも主成分が同一であるセラミックス粉末を含む絶縁材層を形成し、その後に加圧下にて熱処理することにより、該絶縁材層を絶縁層とする方法が好ましい。
このような方法とすることにより、プラズマ発生用電極の絶縁性がさらに高まったプラズマ発生用電極内蔵型サセプタを製造することが可能になる。
【００２０】
また、前記セラミックスは、酸化アルミニウム基セラミックスまたは窒化アルミニウム基セラミックスであることが好ましい。
また、前記第１のプラズマ発生用電極形成層を、複合導電性セラミックス層形成用塗布液を用いて第１層を形成し、導電性セラミックス層形成用塗布液または高融点金属層形成用塗布液を用いて第２層を形成し、前記複合導電性セラミックス層形成用塗布液を用いて第３層を形成することにより、３層構造とすることが好ましい。
【００２１】
また、前記複合導電性セラミックス層形成用塗布液は、酸化アルミニウム−炭化タンタル複合導電性セラミックス粉末、酸化アルミニウム−炭化モリブデン複合導電性セラミックス粉末、酸化アルミニウム−タングステン複合導電性セラミックス粉末から選択された１種を含有し、前記導電性セラミックス層形成用塗布液は、炭化タンタル導電性セラミックス粉末または炭化モリブデン導電性セラミックス粉末を含有し、前記高融点金属層形成用塗布液は、タンタル粉末またはタングステン粉末を含有することが好ましい。
【００２２】
また、前記複合導電性セラミックス層形成用塗布液は、窒化アルミニウム−タングステン複合導電性セラミックス粉末または窒化アルミニウム−モリブデン複合導電性セラミックス粉末を含有し、前記高融点金属層形成用塗布液は、タングステン粉末またはモリブデン粉末を含有することとしてもよい。
【００２３】
【発明の実施の形態】
本発明のプラズマ発生用電極内蔵型サセプタ及びその製造方法の各実施の形態について説明する。
なお、本実施の形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。
【００２４】
［第１の実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態のプラズマ発生用電極内蔵型サセプタを示す縦断面図、図２は同横断面図、図３はこのプラズマ発生用電極内蔵型サセプタの要部を示す縦断面図であり、このプラズマ発生用電極内蔵型サセプタ１１は、上面（一主面）がウエハ等の板状試料を載置する載置面１２ａとされた載置板１２と、この載置板１２と一体化されかつ厚み方向に貫通する固定孔（貫通孔）１３が形成された支持板１４と、この載置板１２と支持板１４との間に形成されたプラズマ発生用電極１５と、前記支持板１４の固定孔１３に設けられてプラズマ発生用電極１５に接合され外部からの高周波電流を該プラズマ発生用電極１５に供給する給電用端子１６とにより構成され、載置面１２ａは、その平坦度が１０μｍ以下となるように研磨されている。
【００２５】
これら載置板１２及び支持板１４は、ともに同一組成または主成分が同一であるセラミックスからなるもので、その重ね合わせ面の形状を同じくし、載置板１２及び支持板１４を構成する材料と同一組成または主成分が同一である絶縁材料からなる絶縁層１７により接合一体化されており、これら載置板１２及び支持板１４によりサセプタ基体１８を構成している。
【００２６】
これら載置板１２及び支持板１４を構成するセラミックスとしては、耐プラズマ性や耐腐蝕性に優れるアルミナ（酸化アルミニウム）基セラミックス、あるいは耐プラズマ性や熱伝導性に優れる窒化アルミニウム基セラミックスが好ましく用いられる。ここに、アルミナ基セラミックスとは、アルミナの含有量が５０重量％以上、アルミナ以外の他の成分、例えば、炭化珪素（ＳｉＣ）、シリカ（ＳｉＯ2）等の含有量が５０重量％未満、好ましくは２０重量％以下であるセラミックスを称する。同様に、窒化アルミニウム基セラミックスとは、窒化アルミニウムの含有量が５０重量％以上、窒化アルミニウム以外の他の成分、例えば、炭化珪素（ＳｉＣ）、酸化イットリウム（Ｙ2Ｏ3）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）等の含有量が５０重量％未満、好ましくは２０重量％以下であるセラミックスを称する。
【００２７】
上記の絶縁層１７は、載置板１２と支持板１４との境界部、すなわちプラズマ発生用電極１５部分を除く領域を接合するために設けられたもので、載置板１２及び支持板１４を構成する材料と同一組成または主成分が同一である絶縁材料粉末を加圧下で焼成したものである。ここに、「主成分が同一である材料」とは、載置板１２及び支持板１４を構成するセラミックス材料以外の材料の含有量が５０重量％以下、好ましくは２０重量％以下である材料をいう。
【００２８】
プラズマ発生用電極１５は、高周波電流を通電してプラズマを発生させ、このプラズマにより各種処理を行うために内部電極として用いられるもので、その形状や、大きさは、発生させるプラズマの仕様により適宜変更可能である。
そして、このプラズマ発生用電極１５と給電用端子１６との接続部分近傍の高電流密度域、例えば、プラズマ発生用電極１５の全域における平均電流密度の３倍以上の電流密度を有する領域、より具体的には、給電用端子１６の上部端面の中心軸を中心として、該給電用端子１６の端面面積の５〜１００倍に相当する領域は、プラズマ発生用電極１５の他の領域よりも低抵抗化されている。
【００２９】
以上により、このプラズマ発生用電極１５は、電極面が２つの抵抗領域、すなわち給電用端子１６との接続部分近傍の低抵抗領域２１と、この低抵抗領域２１以外の領域に形成された該低抵抗領域２１より高抵抗の高抵抗領域２２とにより構成されることとなる。
この低抵抗領域２１は、導電性セラミックス層および／または複合導電性セラミックス層を合計２層以上含む多層構造とされている。
特に、図３に示すように、支持板１４上に、複合導電性セラミックス層からなる第１電極層２１ａ、導電性セラミックス層または高融点金属層からなる第２電極層２１ｂ、複合導電性セラミックス層からなる第３電極層２１ｃを順次積層した３層構造が好適である。
【００３０】
上記の複合導電性セラミックス層としては、アルミナ−タンタルカーバイド複合導電性セラミックス、アルミナ−モリブデンカーバイド複合導電性セラミックス、アルミナ−タングステン複合導電性セラミックスから選択された１種が好ましい。また、導電性セラミックス層は、タンタルカーバイド導電性セラミックスまたはモリブデンカーバイド導電性セラミックスとすることが好ましい。
また、上記の複合導電性セラミックス層を、窒化アルミニウム−タングステン複合導電性セラミックスまたは窒化アルミニウム−モリブデン複合導電性セラミックスとし、前記高融点金属層をタングステンまたはモリブデンとしてもよい。
【００３１】
給電用端子１６は、プラズマ発生用電極１５に高周波電流を供給するために設けられたもので、その数、形状、大きさ等は、プラズマ発生用電極１５の形状により決定される。
この給電用端子１６は、導電性セラミックス粉末、例えばアルミナ（酸化アルミニウム）−タングステン複合導電性セラミックス粉末、アルミナ−タンタルカーバイド（炭化タンタル）複合導電性セラミックス粉末、アルミナ−モリブデンカーバイド（炭化モリブデン）複合導電性セラミックス粉末、窒化アルミニウム−タングステン複合導電性セラミックス粉末、窒化アルミニウム−モリブデン複合導電性セラミックス粉末、窒化アルミニウム−タンタルカーバイド複合導電性セラミックス粉末等を加圧下にて焼成した導電性セラミックス、または、タングステン、モリブデン等の高融点金属により形成されている。
【００３２】
ここで、上記のプラズマ発生用電極１５の低抵抗領域２１について、さらに詳しく説明する。
（１）載置板１２及び支持板１４を構成するセラミックスがアルミナ基セラミックスである場合
プラズマ発生用電極１５の低抵抗領域２１は、次の▲１▼〜▲４▼のいずれかのタイプの３層構造が好適である。
【００３３】
▲１▼ アルミナ−タンタルカーバイド複合導電性セラミックス（第１電極層）と、タンタルカーバイド導電性セラミックス（第２電極層）と、アルミナ−タンタルカーバイド複合導電性セラミックス（第３電極層）とからなる３層構造。
▲２▼ アルミナ−タンタルカーバイド複合導電性セラミックス（第１電極層）と、タンタル（第２電極層）と、アルミナ−タンタルカーバイド複合導電性セラミックス（第３電極層）とからなる３層構造。
【００３４】
▲３▼ アルミナ−炭化モリブデン複合導電性セラミックス（第１電極層）と、モリブデンカーバイド導電性セラミックス（第２電極層）と、アルミナ−モリブデンカーバイド複合導電性セラミックス（第３電極層）とからなる３層構造。
▲４▼ アルミナ−タングステン複合導電性セラミックス（第１電極層）と、タングステン（第２電極層）と、アルミナ−タングステン複合導電性セラミックス（第３電極層）とからなる３層構造。
【００３５】
このような３層構造とすることで、低抵抗化を容易に達成することができ、また、載置板１２または支持板１４と、プラズマ発生用電極１５との熱膨張係数の差を２×１０-6／℃以下とすることができ、これらの熱膨張係数の差に起因する熱応力を容易に緩和することができ、プラズマ発生用電極内蔵型サセプタ１１の耐久性を向上させることができる。
また、これらの３層構造においては、いずれのタイプのものであっても、第２電極層により充分な低抵抗化を図ることができ、また、第１電極層及び第３電極層の熱膨係数が、アルミナ基セラミックスからなる支持板１４及び載置板１２の熱膨係数により近似したものとなり、その結果、熱膨係数の差に起因する熱応力を緩和することができる。
【００３６】
なお、アルミナ−タンタルカーバイド複合導電性セラミックス中におけるアルミナの含有量は、特に限定されるものではないが、例えば、３０ｖ／ｖ％（体積％）〜７０ｖ／ｖ％のものを好適に使用することができる。
また、アルミナ−炭化モリブデン複合導電性セラミックス中におけるアルミナの含有量は、特に限定されるものではないが、例えば、３０ｖ／ｖ％〜７０ｖ／ｖ％のものを好適に使用することができる。
【００３７】
更に、アルミナ−タングステン複合導電性セラミックスにおけるアルミナの含有量は、特に限定されるものではないが、例えば、３０ｖ／ｖ％〜７０ｖ／ｖ％のものを好適に使用することができる。
また、第１電極層〜第３電極層の各層の厚みは、特に限定されるものではないが、各層とも５μｍ〜５０μｍの範囲が好適である。なぜならば、各層の厚みが上記の範囲外になると、充分な低抵抗化と熱応力緩和を達成することができない虞があるからである。
【００３８】
このプラズマ発生用電極１５の低抵抗領域２１以外の領域である高抵抗領域２２を形成する導電性材料としては、例えば、アルミナ−タングステン複合導電性セラミックス、アルミナ−タンタルカーバイド複合導電性セラミックス、アルミナ−モリブデンカーバイド複合導電性セラミックス等の複合導電性材料が好適に用いられる。
この高抵抗領域２２の厚みは、特に制限されるものではないが、通常、１５μｍ〜１５０μｍの範囲内とされ、隣接する低抵抗領域２１の厚みと同一とするのが望ましい。
【００３９】
（２）載置板１２及び支持板１４を構成するセラミックスが窒化アルミニウム基セラミックスである場合
プラズマ発生用電極１５の低抵抗領域２１は、次の▲１▼または▲２▼のタイプの３層構造が好適である。
▲１▼ 窒化アルミニウム−タングステン複合導電性セラミックス（第１電極層）と、タングステン（第２電極層）と、窒化アルミニウム−タングステン複合導電性セラミックス（第３電極層）とからなる３層構造。
▲２▼ 窒化アルミニウム−モリブデン複合導電性セラミックス（第１電極層）と、モリブデン（第２電極層）と、窒化アルミニウム−モリブデン複合導電性セラミックス（第３電極層）とからなる３層構造。
【００４０】
このような３層構造とすることで、低抵抗化を容易に達成することができ、また、載置板１２または支持板１４と、プラズマ発生用電極１５との熱膨張係数の差を２×１０-6／℃以下とすることができ、これらの熱膨張係数の差に起因する熱応力を容易に緩和することができ、プラズマ発生用電極内蔵型サセプタ１１の耐久性を向上させることができる。
また、これらの３層構造においては、いずれのタイプのものであっても、第２電極層により充分な低抵抗化を図ることができ、また、第１電極層及び第３電極層の熱膨係数が、窒化アルミニウム基セラミックスからなる支持板１４及び載置板１２の熱膨係数により近似したものとなり、その結果、熱膨係数の差に起因する熱応力を緩和することができる。
【００４１】
なお、窒化アルミニウム−タングステン複合導電性セラミックス中における窒化アルミニウムの含有量は、特に限定されるものではないが、例えば、３０ｖ／ｖ％（体積％）〜７０ｖ／ｖ％のものを好適に使用することができる。
また、窒化アルミニウム−モリブデン複合導電性セラミックス中における窒化アルミニウムの含有量は、特に限定されるものではないが、例えば、３０ｖ／ｖ％〜７０ｖ／ｖ％のものを好適に使用することができる。
また、第１電極層〜第３電極層の各層の厚みは、特に限定されるものではないが、各層とも５μｍ〜５０μｍの範囲が好適である。なぜならば、各層の厚みが上記の範囲外になると、充分な低抵抗化と熱応力緩和を達成することができない虞があるからである。
【００４２】
このプラズマ発生用電極１５の低抵抗領域２１以外の領域である高抵抗領域２２を形成する導電性材料としては、例えば、窒化アルミニウム−タングステン複合導電性セラミックス、窒化アルミニウム−モリブデン複合導電性セラミックス、窒化アルミニウム−タンタルカーバイド複合導電性セラミックス等の複合導電性材料が好適に用いられる。
この高抵抗領域２２の厚みは、特に制限されるものではないが、通常、１５μｍ〜１５０μｍの範囲内とされ、隣接する低抵抗領域２１の厚みと同一とするのが望ましい。
【００４３】
次に、本実施形態のプラズマ発生用電極内蔵型サセプタの製造方法について、図４に基づき説明する。
まず、アルミナ基セラミックス、窒化アルミニウム基セラミックス等を用いて板状の載置板１２及び支持板１４を作製する。
次いで、図４（ａ）に示すように、支持板１４に、予め給電用端子１６を組み込み保持するための固定孔１３を形成する。
【００４４】
この固定孔１３の穿設方法は、特に制限されるものではないが、例えば、ダイヤモンドドリルによる孔あけ加工法、レーザ加工法、放電加工法、超音波加工法等を用いて穿設することができる。また、その加工精度は、通常の加工精度でよく、歩留まりはほぼ１００％で加工することができる。
なお、固定孔１３の穿設位置及び数は、プラズマ発生用電極１５の形状により決定される。
【００４５】
次いで、給電用端子１６を、支持板１４の固定孔１３に密着・固定し得る大きさ、形状となるように作製する。
この給電用端子１６は、その主たる材料が複合導電性セラミックスか、金属かによって作製方法が異なる。
複合導電性セラミックスの場合には、導電性セラミックス粉末を、所望の形状に成形して加圧・焼成し、焼結体とする方法等があげられる。このとき、給電用端子１６として用いられる導電性セラミックス粉末は、プラズマ発生用電極１５と同様の組成のセラミックス粉末が好ましい。
【００４６】
金属の場合には、タングステンやモリブデン等の高融点金属を用い、研削法、粉末冶金等の公知の金属加工法等を用いて作製する。
この給電用端子１６は、後の加圧・熱処理で再焼成されることで支持板１４の固定孔１３に密着・固定されるので、その加工精度は日本工業規格（ＪＩＳ）の標準公差レベルでクリアランスを有していてもよい。
【００４７】
次いで、この給電用端子１６を、支持板１４の固定孔１３に嵌め込む。
次いで、図４（ｂ）に示すように、給電用端子１３が嵌め込まれた支持板１４の表面の所定領域に該給電用端子１６に接触するように、低抵抗性の導電材をテレピノール等の有機溶媒に分散した低抵抗域プラズマ発生用電極形成用塗布剤（第１の電極用塗布材）を塗布し、乾燥して、低抵抗域プラズマ発生用電極形成層（第１のプラズマ発生用電極形成層）３１を形成する。
【００４８】
次いで、支持板１４上かつ該低抵抗域プラズマ発生用電極形成層３１に接するように、前記低抵抗性の導電材よりも高抵抗である導電材をテレピノール等の有機溶媒に分散した高抵抗域プラズマ発生用電極形成用塗布剤（第２の電極用塗布材）を塗布し、乾燥して、高抵抗域プラズマ発生用電極形成層（第２のプラズマ発生用電極形成層）３２を形成する。このような塗布剤の塗布方法としては、均一な厚さに塗布する必要があることから、スクリーン印刷法等を用いることが望ましい。
【００４９】
次いで、支持板２３上かつ前記低抵抗域プラズマ発生用電極形成層３１及び高抵抗域プラズマ発生用電極形成層３２を形成した領域以外の領域に、絶縁性、耐腐食性、耐プラズマ性を向上させるために、載置板１２及び支持板１４を構成する材料と同一組成の粉末材料または主成分が同一である粉末材料を含む絶縁材層３３を形成する。
この絶縁材層３３を形成するには、例えば、アルミナ粉末や窒化アルミニウム粉末をエチルアルコール等の有機溶媒に分散した塗布剤を、支持板２３上の所定位置にスクリーン印刷法等を用いて塗布し、乾燥する方法が採られる。
【００５０】
次いで、図４（ｃ）に示すように、これら低抵抗域プラズマ発生用電極形成層３１、高抵抗域プラズマ発生用電極形成層３２及び絶縁材層３３を形成した支持板１４上に、載置板１２を重ね合わせ、その後、これらを加圧下にて熱処理する。
このときの熱処理の条件としては、雰囲気は、真空、あるいはＡｒ、Ｈｅ、Ｎ2等の不活性雰囲気のいずれかが好ましい。加圧力は０．５ＭＰａ〜４０ＭＰａが好ましい。また、熱処理温度は１５００℃〜１８５０℃が好ましく、熱処理時間は０．５時間以上が好ましい。
【００５１】
この加圧下における熱処理により、支持板１４上に形成された低抵抗域プラズマ発生用電極形成層３１は焼成されて複合導電性セラミックスからなる低抵抗領域２１となり、高抵抗域プラズマ発生用電極形成層３２は焼成されて複合導電性セラミックスからなる高抵抗領域２２となり、絶縁材層３３は焼成されて絶縁性セラミックスからなる絶縁層１７となる。
かくして、給電用端子１６との接続部分近傍の高電流密度域、即ち、低抵抗領域２１における異常発熱が抑制されたプラズマ発生用電極内蔵型サセプタ１１を得ることができる。
【００５２】
また、載置板１２および支持板１４は、これらの間に有機系接着剤や金属系接着剤を介在させることなく、加圧下での熱処理のみで、絶縁層１７を介して接合一体化される。また、給電用端子１６は、加圧下での熱処理で再焼成されて支持板１４の固定孔１３に密着・固定される。
【００５３】
ここで、上記のプラズマ発生用電極１５の低抵抗領域２１の形成方法について、さらに詳しく説明する。
（１）載置板１２及び支持板１４を構成するセラミックスがアルミナ基セラミックスである場合
低抵抗域プラズマ発生用電極形成層３１は、次の▲１▼〜▲４▼のいずれかの方法により形成するのが好ましい。
【００５４】
▲１▼ 支持板１４上に、アルミナ−タンタルカーバイド複合導電性材料を含む塗布液を用いて第１電極形成層を形成し、次いで、該第１電極形成層上に、タンタルカーバイドを含む塗布液を用いて第２電極形成層を形成し、更に、該第２電極形成層上に、アルミナ−タンタルカーバイド複合導電性材料を含む塗布液を用いて第３電極形成層を形成する。
▲２▼ 支持板１４上に、アルミナ−タンタルカーバイド複合導電性材料を含む塗布液を用いて第１電極形成層を形成し、次いで、該第１電極形成層上に、タンタルを含む塗布液を用いて第２電極形成層を形成し、更に、該第２電極形成層上に、アルミナ−タンタルカーバイド複合導電性材料を含む塗布液を用いて第３電極形成層を形成する。
【００５５】
▲３▼ 支持板１４上に、アルミナ−モリブデンカーバイド複合導電性性材料を含む塗布液を用いて第１電極形成層を形成し、次いで、該第１電極形成層上に、モリブデンカーバイドを含む塗布液を用いて第２電極形成層を形成し、更に、該第２電極形成層上に、アルミナ−モリブデンカーバイド複合導電性材料を含む塗布液を用いて第３電極形成層を形成する。
▲４▼ 支持板１４上に、アルミナ−タングステン複合導電性材料を含む塗布液を用いて第１電極形成層を形成し、次いで、該第１電極形成層上に、タングステンを含む塗布液を用いて第２電極形成層を形成し、更に、該第２電極形成層上に、アルミナ−タングステン複合導電性材料を含む塗布液を用いて第３電極形成層を形成する。
【００５６】
これらの方法のいずれかにより形成された低抵抗域プラズマ発生用電極形成層３１を加圧下で熱処理することにより、３層構造の低抵抗領域２１を得ることができる。
これにより、プラズマ発生用電極１５と給電用端子１６との接続部分近傍の高電流密度域における低抵抗化を容易に達成することができ、載置板１２または支持板１４とプラズマ発生用電極１５との熱膨張係数の差を２×１０-6／℃以下とすることができ、これらの熱膨張係数の差に起因する熱応力を容易に緩和することができ、耐久性を向上させることができるアルミナ系のプラズマ発生用電極内蔵型サセプタ１１を容易に作製することができる。
【００５７】
（２）載置板１２及び支持板１４を構成するセラミックスが窒化アルミニウム基セラミックスである場合
低抵抗域プラズマ発生用電極形成層３１は、次の▲１▼または▲２▼の方法により形成するのが好ましい。
【００５８】
▲１▼ 支持板１４上に、窒化アルミニウム−タングステン複合導電性材料を含む塗布液を用いて第１電極形成層を形成し、次いで、該第１電極形成層上に、タングステンを含む塗布液を用いて第２電極形成層を形成し、更に、該第２電極形成層上に、窒化アルミニウム−タングステン複合導電性材料を含む塗布液を用いて第３電極形成層を形成する。
▲１▼ 支持板１４上に、窒化アルミニウム−モリブデン複合導電性材料を含む塗布液を用いて第１電極形成層を形成し、次いで、該第１電極形成層上に、モリブデンを含む塗布液を用いて第２電極形成層を形成し、更に、該第２電極形成層上に
、窒化アルミニウム−モリブデン複合導電性材料を含む塗布液を用いて第３電極形成層を形成する。
【００５９】
これらの方法のいずれかにより形成された低抵抗域プラズマ発生用電極形成層３１を加圧下で熱処理することにより、３層構造の低抵抗領域２１を得ることができる。
これにより、プラズマ発生用電極１５と給電用端子１６との接続部分近傍の高電流密度域における低抵抗化を容易に達成することができ、載置板１２または支持板１４とプラズマ発生用電極１５との熱膨張係数の差を２×１０-6／℃以下とすることができ、これらの熱膨張係数の差に起因する熱応力を容易に緩和することができ、耐久性を向上させることができる窒化アルミニウム系のプラズマ発生用電極内蔵型サセプタ１１を容易に作製することができる。
【００６０】
以上説明したように、本実施形態のプラズマ発生用電極内蔵型サセプタ１１によれば、プラズマ発生用電極１５の給電用端子１６との接続部分近傍の領域を低抵抗領域２１とし、その他の領域を高抵抗領域２２としたので、前記接続部分近傍の領域（低抵抗領域２１）における異常発熱を抑制することができ、載置板１２及び支持板１４を均熱化することができる。したがって、載置板１２の載置面１２ａにおける均熱性を向上させることができ、その結果、該載置面１２ａに載置されるシリコンウエハ等の板状試料の均熱性を向上させることができ、該板状試料のプラズマ処理による処理量を均一化することができる。また、載置板１２の載置面１２ａにおける均熱性が向上する結果、耐久性を大幅に向上させることができる。
【００６１】
また、載置板１２と支持板１４との接合面を、これらを構成する材料と同一組成または主成分が同一の絶縁性材料からなる絶縁層１７により接合し一体化したので、載置板２１と支持板２３との接合界面から、ガスやプラズマ等がプラズマ発生用電極内蔵型サセプタ１１内部に侵入するおそれがなくなり、プラズマ発生用電極１５がこれらに曝らされることがなくなる。したがって、載置板１２と支持板１４との接合界面が破壊されるおそれがなくなる。また、内蔵されたプラズマ発生用電極１５は、異常放電や破壊などを起こすおそれがないので、このプラズマ発生用電極内蔵型サセプタ１１の耐腐食性、耐プラズマ性を向上させることができる。
【００６２】
本実施形態のプラズマ発生用電極内蔵型サセプタの製造方法によれば、既に焼結体とされた支持板１４と載置板１２との境界面に、低抵抗域プラズマ発生用電極形成層３１、高抵抗域プラズマ発生用電極形成層３２及び絶縁材層３３を形成し、これらを加圧下にて熱処理し、接合・一体化するので、低抵抗領域２１における異常発熱を抑制することで載置板１２の載置面１２ａにおける均熱性を向上させることができ、その結果、該載置面１２ａに載置されるシリコンウエハ等の板状試料の均熱性を向上させることができ、該板状試料のプラズマ処理による処理量を均一化することができ、耐久性を大幅に向上させることができるプラズマ発生用電極内蔵型サセプタを、歩留まりよく、廉価に製造することができる。
【００６３】
［第２の実施形態］
図５は、本発明の第２の実施形態のプラズマ発生用電極内蔵型サセプタを示す縦断面図であり、このプラズマ発生用電極内蔵型サセプタ４１が第１の実施形態のサセプタ１１と異なる点は、第１の実施形態のサセプタ１１では、載置板１２及び支持板１４を、同一組成または主成分が同一である絶縁材料からなる絶縁層１７により接合一体化したのに対し、本実施形態のサセプタ４１では、セラミックス粉末を含むスラリーにより載置板用グリーン体、支持板用グリーン体及び給電用端子用グリーン体（給電用端子形成用材料）を作製し、これらを加圧下にて熱処理することにより、載置板１２及び支持板１４を絶縁層１７を介さずに直接接合し一体化したサセプタ基体４２とした点である。
【００６４】
次に、本実施形態のプラズマ発生用電極内蔵型サセプタの作製方法について、図６に基づき説明する。ここでは、図４と同一の構成要素については同一の符号を付し、説明を省略することとする。
まず、図６（ａ）に示すように、例えば、ドクターブレード法等を用いて、アルミナ基セラミックス粉末、窒化アルミニウム基セラミックス粉末等のセラミックス粉末を含有するスラリーにより、載置板用グリーン体５１及び支持板用グリーン体５２を作製する。
【００６５】
次いで、この支持板用グリーン体５２に厚み方向に貫通する固定孔１３を形成し、この固定孔１３に導電性粉末を含有する給電用端子用グリーン体５３を充填する。この給電用端子用グリーン体５３を充填する替わりに焼結体である給電用端子１６を嵌め込んでもよい。
【００６６】
次いで、図６（ｂ）に示すように、支持板用グリーン体５２の表面の所定領域に給電用端子用グリーン体５３に接触するように、低抵抗域プラズマ発生用電極形成用塗布剤を塗布し、乾燥して、低抵抗域プラズマ発生用電極形成層３１を形成する。
次いで、支持板用グリーン体５２上かつ該低抵抗域プラズマ発生用電極形成層３１に接するように、高抵抗域プラズマ発生用電極形成用塗布剤を塗布し、乾燥して、高抵抗域プラズマ発生用電極形成層３２を形成する。
【００６７】
次いで、図６（ｃ）に示すように、これら低抵抗域プラズマ発生用電極形成層３１及び高抵抗域プラズマ発生用電極形成層３２を形成した支持板用グリーン体５２上に、載置板用グリーン体５１を重ね合わせ、その後、これらを加圧下にて熱処理する。
このときの熱処理の条件としては、雰囲気は、真空、あるいはＡｒ、Ｈｅ、Ｎ2等の不活性雰囲気のいずれかが好ましい。加圧力は０．５〜４０ＭＰａが好ましい。また、熱処理温度は１５００〜１８５０℃が好ましく、熱処理時間は０．５時間以上が好ましい。
【００６８】
この加圧下における熱処理により、これら載置板用グリーン体５１、支持板用グリーン体５２、給電用端子用グリーン体５３、低抵抗域プラズマ発生用電極形成層３１及び高抵抗域プラズマ発生用電極形成層３２を、焼成と同時に接合一体化し、載置板１２及び支持板１４を直接接合し一体化したプラズマ発生用電極内蔵型サセプタ４１を得ることができる。
【００６９】
本実施形態のプラズマ発生用電極内蔵型サセプタ４１によれば、載置板用グリーン体５１、支持板用グリーン体５２、給電用端子用グリーン体５３、低抵抗域プラズマ発生用電極形成層３１及び高抵抗域プラズマ発生用電極形成層３２を、焼成と同時に接合一体化したので、載置板１２と支持板１４との接合部の機械的強度を高めるとともに均一化することができ、載置板１２及び支持板１４を均熱化することができ、載置面１２ａに載置されるシリコンウエハ等の板状試料の均熱性を向上させることができ、その結果、該板状試料のプラズマ処理による処理量を均一化することができる。また、載置板１２の載置面１２ａにおける均熱性が向上する結果、耐久性を大幅に向上させることができる。
【００７０】
本実施形態のプラズマ発生用電極内蔵型サセプタ４１の製造方法によれば、載置板用グリーン体５１、支持板用グリーン体５２、給電用端子用グリーン体５３、低抵抗域プラズマ発生用電極形成層３１及び高抵抗域プラズマ発生用電極形成層３２を加圧下にて熱処理し、接合・一体化するので、低抵抗領域２１における異常発熱を抑制することで載置板１２の載置面１２ａにおける均熱性を向上させることができ、その結果、該載置面１２ａに載置されるシリコンウエハ等の板状試料の均熱性を向上させることができ、該板状試料のプラズマ処理による処理量を均一化することができ、耐久性を大幅に向上させることができるプラズマ発生用電極内蔵型サセプタを、１回の熱処理により、歩留まりよく、廉価に製造することができる。
【００７１】
【実施例】
以下、実施例及び比較例を挙げ、本発明をさらに詳しく説明する。
（実施例１）
「給電用端子の作製」
アルミナ粉末（平均粒径０．２μｍ）４０体積部と、タンタルカーバイド粉末（平均粒径１μｍ）６０体積部と、イソプロピルアルコール１００体積部とを混合し、更に遊星型ボールミルを用いて均一に分散させてスラリーを得た。
その後、このスラリーを吸引ろ過することにより、アルコール分を除去し、残分である固形分を乾燥してアルミナ−タンタルカーバイド混合粉末を得た。
【００７２】
次いで、この複合粉末を成型、焼成し、直径５ｍｍ、長さ５ｍｍの棒状アルミナ−タンタルカーバイド複合導電性セラミックスを得、これを給電用端子１６とした。焼成は、ホットプレスによる加圧焼成とし、この加圧焼成の条件は、焼成温度１７００℃、圧力２０ＭＰａとした。
焼成後のアルミナ−タンタルカーバイド複合導電性セラミックスの相対密度は９８％以上であった。
【００７３】
「支持板の作製」
アルミナ粉末（平均粒径０．２μｍ）を成型、焼成し、直径２３０ｍｍ、厚さ５ｍｍの円板状のアルミナセラミックス（支持板１４）を得た。焼成は、ホットプレスによる加圧焼成とし、この加圧焼成の条件は、給電用端子１６と同様とした。
次いで、このアルミナセラミックスに、給電用端子１６を組み込み、固定するための固定孔１３を、ダイヤモンドドリルによって孔あけ加工することにより穿設し、アルミナセラミックスからなる支持板１４を得た。
【００７４】
「載置板の作製」
上記の支持板１４の作製方法に準じて、直径２３０ｍｍ、厚さ５ｍｍの円板状のアルミナセラミックスを得た。次いで、この円板状のアルミナセラミックスの一主面を平坦度が１０μｍとなるよう研磨し、この研磨面をシリコンウエハ等の板状試料の載置面とするアルミナセラミックスからなる載置板１２を得た。
【００７５】
「プラズマ発生用電極形成層等の形成」
上記の支持板１４に穿設された固定孔１３に、上記の給電用端子１６を押し込み、組み込み固定した。
次いで、図２及び図４に示すように、この給電用端子１６が組み込み固定された支持板１４上の、給電用端子１６の軸心から半径２０ｍｍの円形領域内であって、後の加圧下での熱処理工程により低抵抗域プラズマ発生用電極２１となる位置に３層構造の低抵抗域プラズマ発生用電極形成層３１を形成した。
【００７６】
この３層構造の低抵抗域プラズマ発生用電極形成層３１は次のようにして形成した。
まず、支持板１４上に、複合導電性材料（アルミナ粉末（平均粒径０．２μｍ）７０ｖ／ｖ％、タンタルカーバイド粉末３０ｖ／ｖ％）とテレピノール等からなる塗布剤を、スクリーン印刷法にて印刷塗布し、乾燥して、第１電極形成層とした。
【００７７】
次いで、この第１電極形成層上に、導電性材料（タンタルカーバイド粉末）とテレピノール等からなる塗布剤を、スクリーン印刷法にて印刷塗布し、乾燥して、第２電極形成層とした。
次いで、この第２電極形成層上に、第１電極形成層と同一の塗布剤を、スクリーン印刷法にて印刷塗布し、乾燥して、第３電極形成層とした。
【００７８】
次いで、支持板１４上かつ該支持板１４の中心から半径１１０ｍｍの円形領域内で、３層構造の低抵抗域プラズマ発生用電極形成層３１を除く領域に、複合導電性材料（アルミナ粉末（平均粒径０．２μｍ）７０ｖ／ｖ％、タンタルカーバイド粉末３０ｖ／ｖ％）とテレピノール等からなる塗布剤を、スクリーン印刷法にて印刷塗布し、乾燥して、高抵抗域プラズマ発生用電極形成層３２とした。
【００７９】
次いで、支持板１４上かつ低抵抗域プラズマ発生用電極形成層３１及び高抵抗域プラズマ発生用電極形成層３２を除く領域に、アルミナ粉末（平均粒径０．２μｍ）７０重量％、残部がテレピノールである絶縁層形成用塗布剤を、スクリーン印刷法にて印刷塗布し、乾燥して、絶縁材層３３とした。
【００８０】
「接合一体化」
次いで、図４（ｃ）に示すように、低抵抗域プラズマ発生用電極形成層３１、高抵抗域プラズマ発生用電極形成層３２及び絶縁材層３３を挟み込むように、また、載置板１２の研磨面が上面となるように、載置板１２と支持板１４とを重ね合わせ、ホットプレスにて加圧・熱処理し、接合一体化した。この加圧・熱処理における雰囲気はアルゴン（Ａｒ）雰囲気とし、加圧条件は７．５ＭＰａ、熱処理温度は１７５０℃、熱処理時間は２時間とした。
その後、室温まで放冷して、実施例１のプラズマ発生用電極内蔵型サセプタを得た。このサセプタでは、低抵抗域プラズマ発生用電極２１の第１電極層の厚さは１０μｍ、第２電極層の厚さは１５μｍ、第３電極層の厚さは１０μｍであり、高抵抗域プラズマ発生用電極層２２の厚さは３５μｍであった。
【００８１】
（実施例２）
実施例１に準じて、実施例２のプラズマ発生用電極内蔵型サセプタを得た。ただし、低抵抗域プラズマ発生用電極形成層３１を構成する各塗布材について、その一部の組成を次のように変更した。
第１電極形成層：実施例１と同一。
第２電極形成層：導電性材料（タンタル粉末（平均粒径２μｍ））とテレピノール等からなる塗布剤。
第３電極形成層：第１電極形成層と同一。
【００８２】
（実施例３）
実施例１に準じて、実施例３のプラズマ発生用電極内蔵型サセプタを得た。ただし、低抵抗域プラズマ発生用電極形成層３１を構成する各塗布材について、その組成を次のように変更した。
第１電極形成層：複合導電性材料（アルミナ粉末（平均粒径０．２μｍ）５０ｖ／ｖ％、モリブデンカーバイド粉末（平均粒径０．５μｍ）５０ｖ／ｖ％）とテレピノール等からなる塗布剤。
第２電極形成層：導電性材料（モリブデンカーバイド粉末（平均粒径０．５μｍ））とテレピノール等からなる塗布剤。
第３電極形成層：第１電極形成層と同一。
【００８３】
（実施例４）
実施例１に準じて、実施例４のプラズマ発生用電極内蔵型サセプタを得た。ただし、低抵抗域プラズマ発生用電極形成層３１を構成する各塗布材について、その組成を次のように変更した。
第１電極形成層：複合導電性材料（アルミナ粉末（平均粒径０．２μｍ）６５ｖ／ｖ％、タングステン粉末（平均粒径１μｍ）３５ｖ／ｖ％）とテレピノール等からなる塗布剤。
第２電極形成層：導電性材料（タングステン粉末（平均粒径１μｍ））とテレピノール等からなる塗布剤。
第３電極形成層：第１電極形成層と同一。
【００８４】
（実施例５）
「給電用端子の作製」
窒化アルミニウム粉末（平均粒径０．５μｍ、焼結助剤Ｙ2Ｏ3を５重量％含む）７０体積部と、タングステン粉末（平均粒径１μｍ）３０体積部と、テレピノール１５０体積部とを混合し、更に遊星型ボールミルを用いて均一に分散させてスラリーを得た。
その後、このスラリーを吸引ろ過することにより、アルコール分を除去し、残分である固形分を乾燥して窒化アルミニウム−タングステン混合粉末を得た。
【００８５】
次に、この複合粉末を成型、焼成し、直径５ｍｍ、長さ５ｍｍの棒状の窒化アルミニウム−タングステン複合導電性セラミックスを得、これを給電用端子１６とした。焼成は、ホットプレスによる加圧焼成とし、この加圧焼成の条件は、焼成温度１７００℃、圧力２０ＭＰａとした。
焼成後の窒化アルミニウム−タングステン複合導電性セラミックスの相対密度は９８％以上であった。
【００８６】
「支持板の作製」
窒化アルミニウム粉末（平均粒径０．５μｍ、焼結助剤Ｙ2Ｏ3を５重量％含む。以下、単に窒化アルミニウム粉末と略称する）を成型、焼成し、直径２３０ｍｍ、厚さ５ｍｍの円板状の窒化アルミニウムセラミックス（支持板１４）を得た。加圧焼成の条件は、上記の給電用端子１６の加圧焼成条件と全く同様とした。次いで、この円板状の窒化アルミニウムセラミックスに、ダイヤモンドドリル等を用いて、給電用端子１６を組み込み、固定するための固定孔１３を孔あけ加工することにより穿設し、窒化アルミニウムセラミックスからなる支持板１４を得た。
【００８７】
「載置板の作製」
上記の支持板１４の作製方法に準じて、直径２３０ｍｍ、厚さ５ｍｍの円板状の窒化アルミニウムセラミックスを得た。次いで、この円板状の窒化アルミニウムセラミックスの一主面（板状試料の載置面）を平坦度が１０μｍとなるように研磨し、窒化アルミニウムセラミックスからなる載置板１２を得た。
【００８８】
「プラズマ発生用電極形成層等の形成」
上記の支持板１４に穿設された固定孔１３に、上記の給電用端子１６を押し込み、組み込み固定した。
次いで、実施例１に準じて、この支持板１４上に、しかも給電用端子１６に接触するように、低抵抗域プラズマ発生用電極形成層３１を形成した。
ただし、低抵抗域プラズマ発生用電極形成層３１を構成する各塗布材について、その組成を次のように変更した。
第１電極形成層：複合導電性材料（窒化アルミニウム粉末７０ｖ／ｖ％、タングステン粉末（平均粒径１μｍ）３０ｖ／ｖ％）とテレピノール等からなる塗布剤。
第２電極形成層：導電性材料（タングステン粉末（平均粒径１μｍ））とテレピノール等からなる塗布剤。
第３電極形成層：第１電極形成層と同一。
【００８９】
また、支持板１４上かつ低抵抗域プラズマ発生用電極形成層３１に接するように、複合導電性材料（窒化アルミニウム粉末７０ｖ／ｖ％、タングステン粉末（平均粒径１μｍ）３０ｖ／ｖ％）とテレピノール等からなる塗布剤を、スクリーン印刷法にて印刷塗布し、乾燥して、高抵抗域プラズマ発生用電極形成層３２を形成した。
次いで、支持板１４上かつ低抵抗域プラズマ発生用電極形成層３１及び高抵抗域プラズマ発生用電極形成層３２を除く領域に、窒化アルミニウム粉末７０重量％、残部がテレピノール等からなる絶縁層形成用塗布剤を、スクリーン印刷法にて印刷塗布し、乾燥して、絶縁材層３３を形成した。
【００９０】
「接合一体化」
次いで、図４（ｃ）に示すように、低抵抗域プラズマ発生用電極形成層３１、高抵抗域プラズマ発生用電極形成層３２及び絶縁材層３３を挟み込むように、また、載置板１２の研磨面が上面となるように、支持板１４と載置板１２とを重ね合わせ、ホットプレスにて加圧・熱処理し、接合一体化した。この加圧・熱処理における雰囲気はアルゴン（Ａｒ）雰囲気とし、加圧条件は７．５ＭＰａ、熱処理温度は１７５０℃、熱処理時間は２時間とした。
その後、室温まで放冷して、実施例５のプラズマ発生用電極内蔵型サセプタを得た。このサセプタでは、低抵抗域プラズマ発生用電極２１の第１電極層の厚さは１０μｍ、第２電極層の厚さは１５μｍ、第３電極層の厚さは１０μｍであり、高抵抗域プラズマ発生用電極層２２の厚さは３５μｍであった。
【００９１】
（実施例６）
実施例５に準じて、実施例６のプラズマ発生用電極内蔵型サセプタを得た。
ただし、低抵抗域プラズマ発生用電極形成層３１を構成する各塗布材について、その組成を次のように変更した。
第１電極形成層：複合導電性材料（窒化アルミニウム粉末７０ｖ／ｖ％、モリブデン粉末（平均粒径１μｍ）３０ｖ／ｖ％）とテレピノール等からなる塗布剤。
第２電極形成層：導電性材料（モリブデン粉末（平均粒径１μｍ））とエチルアルコール等からなる塗布剤。
第３電極形成層：第１電極形成層と同一。
【００９２】
（実施例７）
従来技術に従い、かつ実施例１に準じて、焼成後に給電用端子、載置板、支持板となるグリーン体をそれぞれ作製した。給電用端子用グリーン体は、支持板用グリーン体に穿孔された固定孔に組み込み固定した。次いで、実施例１に準じて、これらのグリーン体を重ね合わせ、ホットプレスにて加圧・熱処理し、接合一体化した。この加圧・熱処理における雰囲気、加圧条件及び熱処理条件は実施例１と全く同様とした。
その後、室温まで放冷して、実施例７のプラズマ発生用電極内蔵型サセプタを得た。
【００９３】
（比較例１）
実施例１に準じて、比較例１のプラズマ発生用電極内蔵型サセプタを得た。
ただし、プラズマ発生用電極１５は、実施例１において高抵抗域プラズマ発生用電極形成層３２を形成する際に用いられた塗布剤により形成されたもので、低抵抗域プラズマ発生用電極２１がないので、給電用端子１６との接続部分の近傍の高電流密度域は低抵抗化されていない。
【００９４】
（比較例２）
実施例５に準じて、比較例２のプラズマ発生用電極内蔵型サセプタを得た。
ただし、プラズマ発生用電極１５は、実施例５において高抵抗域プラズマ発生用電極形成層３２を形成する際に用いられた塗布剤により形成されたもので、低抵抗域プラズマ発生用電極２１がないので、給電用端子１６との接続部分の近傍の高電流密度域は低抵抗化されていない。
【００９５】
「評価」
以上により作製された実施例１〜７、比較例１、２の各プラズマ発生用電極内蔵型サセプタについて、下記の評価を行った。
（１）走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）による接合断面の観察
実施例１〜７、比較例１、２の各プラズマ発生用電極内蔵型サセプタの接合断面をＳＥＭを用いて観察したところ、いずれにおいても、載置板１２、支持板１４及び給電用端子１６は良好に接合され一体化されていることが確認された。
【００９６】
（２）耐腐食性、耐プラズマ性の評価
実施例１〜７、比較例１、２の各プラズマ発生用電極内蔵型サセプタを、ＣＦ4ガスとＯ2ガスとの混合ガス（ １ｔｏｒｒ）中に配置し、このサセプタの給電用端子１６を通じてプラズマ発生用電極１５に高周波電流（１３．５７ＭＨｚ）を印加してプラズマを発生させ、このプラズマ中に１５時間曝した後、これらのサセプタの表面の性状を目視観察したところ、表面性状に変化は認められなかった。
また、これらのサセプタの載置面１２ａのプラズマ中暴露の前後における表面粗さの変化を測定したところ、試験前のＲａは０．１２μｍ、試験後のＲａは０．１３μｍであり、表面粗さも殆ど変化していないことが分かった。
以上により、実施例１〜７、比較例１、２共に、耐腐食性、耐プラズマ性が極めて良好であることが判明した。
【００９７】
（３）プラズマ中暴露のサイクル試験結果
実施例１〜７、比較例１、２の各プラズマ発生用電極内蔵型サセプタについて、上記プラズマ中における１５時間に及ぶ暴露を１００回繰り返し実施したところ、実施例１〜７のプラズマ発生用電極内蔵型サセプタにおいては、何ら支障が発生しなかった。一方、比較例１、２のプラズマ発生用電極内蔵型サセプタにおいては、プラズマ発生用電極１５と給電用端子１６との接続部分の近傍にクラックが発生していることが認められた。
【００９８】
（４）プラズマエッチング処理における評価
実施例１〜７のプラズマ発生用電極内蔵型サセプタの載置面１２ａにＳｉウエハを載置し、このＳｉウエハの表面をプラズマエッチング処理したところ、エッチングレートの分布は±１％であった。
一方、比較例１、２のプラズマ発生用電極内蔵型サセプタを用い、実施例１〜７と同様にプラズマエッチング処理したところ、エッチングレートの分布は±３％であった。
【００９９】
以上の評価によれば、実施例１〜７のプラズマ発生用電極内蔵型サセプタは、比較例１、２のプラズマ発生用電極内蔵型サセプタと比べて、板状試料の載置面１２ａの均熱性が極めて優れていることがわかった。
一方、比較例１、２のプラズマ発生用電極内蔵型サセプタは、給電用端子１６とプラズマ発生用電極１５との接続部分の近傍が他の領域よりも高温となっていたが、その理由は、板状試料の載置面１２ａの均熱性が劣っているためと考えられる。
【０１００】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のプラズマ発生用電極内蔵型サセプタによれば、プラズマ発生用電極のうち、給電用端子の上部端面の中心軸を中心として、前記給電用端子の端面面積の５〜１００倍に相当する領域を、該プラズマ発生用電極の他の領域より低抵抗の低抵抗領域とし、この低抵抗領域を、複合導電性セラミックス層、導電性セラミックス層または高融点金属層、複合導電性セラミックス層を順次積層してなることとしたので、プラズマ発生用電極の給電用端子との接続部分近傍の領域における異常発熱を抑制することができ、サセプタ基体を均熱化することができる。したがって、サセプタ基体の載置面の均熱性を向上させることができ、その結果、該載置面に載置される板状試料の均熱性を向上させることができ、該板状試料のプラズマ処理による処理量を均一化することができる。また、サセプタ基体の載置面の均熱性が向上する結果、耐久性を大幅に向上させることができる。
【０１０１】
また、プラズマを利用して処理される板状試料への成膜、エッチング等の処理量が均一となり、プラズマ発生用電極と給電用端子との接続部分の近傍にクラックが発生するおそれがない。
また、載置板と支持板との接合面から、腐食性のガスやプラズマの侵入がないので、これらの接合界面が破壊されるおそれがない。また、プラズマ発生用電極が腐食性のガスやプラズマに曝らされるおそれがないので、耐腐食性、耐プラズマ性に優れたものとなる。
【０１０２】
本発明のプラズマ発生用電極内蔵型サセプタの製造方法によれば、支持板の一主面に第１のプラズマ発生用電極形成層を形成し、前記支持板の一主面上かつ第１のプラズマ発生用電極形成層を除く領域に高抵抗の第２のプラズマ発生用電極形成層を形成し、この支持板に、これら第１及び第２のプラズマ発生用電極形成層を介して載置板を重ね合わせ、加圧下にて熱処理するので、プラズマ発生用電極の給電用端子との接続部分近傍の領域における異常発熱が抑制されてサセプタ基体の載置面の均熱性が向上し、この載置面に載置される板状試料のプラズマ処理による処理量が均一化し、しかも耐久性が大幅に向上したプラズマ発生用電極内蔵型サセプタを、歩留まりよく、廉価に製造することができる。
【０１０３】
本発明のプラズマ発生用電極内蔵型サセプタの他の製造方法によれば、載置板用グリーン体及び支持板用グリーン体を作製し、この支持板用グリーン体の一主面に第１のプラズマ発生用電極形成層を形成し、この支持板用グリーン体の一主面上かつ第１のプラズマ発生用電極形成層を除く領域に高抵抗の第２のプラズマ発生用電極形成層を形成し、この支持板用グリーン体に、第１及び第２のプラズマ発生用電極形成層を介して載置板用グリーン体を重ね合わせ、加圧下にて熱処理するので、プラズマ発生用電極の給電用端子との接続部分近傍の領域における異常発熱が抑制されてサセプタ基体の載置面の均熱性が向上し、この載置面に載置される板状試料のプラズマ処理による処理量が均一化し、しかも耐久性が大幅に向上したプラズマ発生用電極内蔵型サセプタを、１回の熱処理により、歩留まりよく、廉価に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施形態のプラズマ発生用電極内蔵型サセプタを示す縦断面図である。
【図２】 本発明の第１の実施形態のプラズマ発生用電極内蔵型サセプタを示す横断面図である。
【図３】 本発明の第１の実施形態のプラズマ発生用電極内蔵型サセプタの要部を示す縦断面図である。
【図４】 本発明の第１の実施形態のプラズマ発生用電極内蔵型サセプタの製造方法を示す過程図である。
【図５】 本発明の第２の実施形態のプラズマ発生用電極内蔵型サセプタを示す縦断面図である。
【図６】 本発明の第２の実施形態のプラズマ発生用電極内蔵型サセプタの製造方法を示す過程図である。
【図７】 従来のプラズマ発生用電極内蔵型サセプタを示す縦断面図である。
【符号の説明】
１１ プラズマ発生用電極内蔵型サセプタ
１２ 載置板
１２ａ 載置面
１３ 固定孔（貫通孔）
１４ 支持板
１５ プラズマ発生用電極
１６ 給電用端子
１７ 絶縁層
１８ サセプタ基体
２１ 低抵抗領域
２１ａ 第１電極層
２１ｂ 第２電極層
２１ｃ 第３電極層
２２ 高抵抗領域
３１ 低抵抗域プラズマ発生用電極形成層（第１プラズマ発生用電極形成層）
３２ 高抵抗域プラズマ発生用電極形成層（第２プラズマ発生用電極形成層）
３３ 絶縁材層
４１ プラズマ発生用電極内蔵型サセプタ
４２ サセプタ基体
５１ 載置板用グリーン体
５２ 支持板用グリーン体
５３ 給電用端子用グリーン体
【発明の属する技術分野】
本発明は、プラズマ発生用電極内蔵型サセプタ及びその製造方法に関し、特に、耐腐食性、耐プラズマ性に優れるとともに、板状試料へのエッチング処理、成膜処理等を均一に施すことができ、しかも、耐久性に優れたプラズマ発生用電極内蔵型サセプタ、及び該プラズマ発生用電極内蔵型サセプタを歩留まりよく、しかも廉価に製造することが可能なプラズマ発生用電極内蔵型サセプタの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ＩＣ、ＬＳＩ、ＶＬＳＩ等の半導体装置の製造工程において使用されるプラズマエッチング装置や、プラズマＣＶＤ装置等においては、プラズマエッチングやプラズマＣＶＤによる成膜をウエハ毎に均一に行うため、このウエハ（板状試料）をサセプタと称される試料台（台座）に載置し、所定の処理を施している。
このサセプタは、プラズマ中での使用に耐え、かつ高温での使用に耐え得る必要があることから、耐プラズマ性に優れ、熱伝導率が大きいことが要求される。このようなサセプタとしては、耐プラズマ性、熱伝導性に優れたセラミックス焼結体からなるサセプタが使用されている。
【０００３】
従来、このようなセラミックス焼結体からなるサセプタとしては、例えば、図７に示すようなプラズマ発生用電極内蔵型サセプタが知られている。
このプラズマ発生用電極内蔵型サセプタ１は、上面がウエハ等の板状試料を載置する載置面２ａとされた載置板２と、この載置板２と一体化されて、この載置板２を支持する支持板３と、これら載置板２と支持板３との間に形成されたプラズマ発生用電極４と、前記支持板３を貫通する固定孔５内に設けられて前記プラズマ発生用電極４に接するとともに外部からの高周波電流を該プラズマ発生用電極４に供給する給電用端子６とにより構成されている。
【０００４】
上記の載置板２は、絶縁性セラミックス焼結体からなる板状体であり、支持板３は、絶縁性セラミックス焼結体からなる板状体であり、これら載置板２及び支持板３によりサセプタ基体７が構成されている。
また、プラズマ発生用電極４は、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、タンタル（Ｔａ）、ニオブ（Ｎｂ）等の高融点金属を主成分とする導電層からなるもので、その抵抗値は、この導電層の全域に亘って均一とされている。
給電用端子６は、プラズマ発生用電極４と同様、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、タンタル（Ｔａ）、ニオブ（Ｎｂ）等の高融点金属を主成分とする棒状体である。
【０００５】
このプラズマ発生用電極内蔵型サセプタ１を製造するには、まず、支持板３の所定位置にその厚み方向に貫通する固定孔５を形成し、この固定孔５に給電用端子６を固定する。
次いで、この支持板３上に、給電用端子６に接するように高融点金属粉末を含有する導電性塗布材７を塗布して、乾燥させ、次いで、この導電性塗布材７の塗布面を介して支持板３と載置板２とを重ね合わせ、加圧下にて熱処理することによりこれらを一体化すると共に、支持板３と載置板２との間に導電性塗布材７を熱処理してなるプラズマ発生用電極４を形成する。
以上により、プラズマ発生用電極４と給電用端子６とが確実かつ強固に接合されたプラズマ発生用電極内蔵型サセプタ１が得られる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したサセプタ１においては、プラズマを利用して処理されるウエハ等の板状試料への成膜、エッチング等の処理量が、その板状試料の面内では必ずしも均一ではないために、得られた半導体装置の特性のバラツキが大きいという問題点があった。
特に、近年のウエハの大径化に伴い、ウエハの面内における特性のバラツキを極力小さくする必要があるために、プラズマ発生用電極内蔵型サセプタにおいても、各種プラズマ処理における処理量の面内均一性をさらに高めるようなサセプタが強く求められていた。
また、プラズマ発生用電極４と給電用端子６との接続部位近傍にクラックが発生し易く、プラズマ発生用電極内臓型サセプタの耐久性が充分でないという問題点もあった。
【０００７】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、載置される板状試料への各種プラズマ処理における処理量をより均一化することができ、しかも、耐プラズマ性、熱伝導性、耐久性に優れたプラズマ発生用電極内蔵型サセプタ、このプラズマ発生用電極内蔵型サセプタを容易、かつ廉価に得ることができるプラズマ発生用電極内蔵型サセプタの製造方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、鋭意検討した結果、従来のプラズマ発生用電極内臓型サセプタにおいては、プラズマ発生中に、プラズマ発生用電極と給電用端子との接続部分近傍が高電流密度領域となるために、この接続部分近傍において異常発熱が生じ易くなり、その結果、載置される板状試料への各種プラズマ処理における処理量が不均一となることを見出し、また、この接続部位近傍にクラックが発生し易いために、プラズマ発生用電極内臓型サセプタの耐久性がが充分でないことも見出し、そこで、プラズマ発生用電極内の高電流密度領域となる部分、すなわち、プラズマ発生用電極と給電用端子との接続部分の近傍を低抵抗化すれば、上記課題を効率よく解決し得ることを知見し、本発明を完成するに至った。
【０００９】
すなわち、本発明のプラズマ発生用電極内蔵型サセプタは、一主面が板状試料を載置する載置面とされセラミックスからなるサセプタ基体と、このサセプタ基体に内蔵されたプラズマ発生用電極と、前記サセプタ基体を貫通するように設けられて前記プラズマ発生用電極に接続された給電用端子とを備えたプラズマ発生用電極内蔵型サセプタであって、前記プラズマ発生用電極のうち、前記給電用端子の上部端面の中心軸を中心として、前記給電用端子の端面面積の５〜１００倍に相当する領域を、該プラズマ発生用電極の他の領域より低抵抗の低抵抗領域とし、この低抵抗領域は、複合導電性セラミックス層、導電性セラミックス層または高融点金属層、複合導電性セラミックス層を順次積層してなることを特徴とする。
【００１０】
このプラズマ発生用電極内蔵型サセプタでは、プラズマ発生用電極のうち、給電用端子の上部端面の中心軸を中心として、前記給電用端子の端面面積の５〜１００倍に相当する領域を、該プラズマ発生用電極の他の領域より低抵抗の低抵抗領域とし、この低抵抗領域を、複合導電性セラミックス層、導電性セラミックス層または高融点金属層、複合導電性セラミックス層を順次積層してなることにより、プラズマ発生用電極の給電用端子との接続部分近傍の領域（低抵抗領域）における異常発熱が抑制され、サセプタ基体が均熱化される。これにより、サセプタ基体の載置面の均熱性が向上し、その結果、該載置面に載置される板状試料の均熱性が向上し、該板状試料のプラズマ処理による処理量が均一化する。また、サセプタ基体の載置面の均熱性が向上する結果、耐久性が大幅に向上する。
【００１１】
前記サセプタ基体を、一主面が板状試料を載置する載置面とされセラミックスからなる載置板と、該載置板に接合され一体化されたセラミックスからなる支持板とを備えた構成とすることが好ましい。
このような構成とすることにより、プラズマ発生用電極をサセプタ基体内の所望の位置に容易に配設することが可能になる。また、このプラズマ発生用電極と給電用端子とを確実、強固に接続することが可能であるから、通電確実性が改善される。
【００１２】
前記支持板上の前記プラズマ発生用電極を除く領域に、これら支持板及び載置板と少なくとも主成分が同一である絶縁層を形成した構成とすることが好ましい。このような構成とすることにより、プラズマ発生用電極の絶縁性がさらに高まる。
前記セラミックスは、酸化アルミニウム基セラミックスまたは窒化アルミニウム基セラミックスが好ましい。
【００１４】
前記複合導電性セラミックス層は、酸化アルミニウム−炭化タンタル複合導電性セラミックス、酸化アルミニウム−炭化モリブデン複合導電性セラミックス、酸化アルミニウム−タングステン複合導電性セラミックスから選択された１種とし、前記導電性セラミックス層は、炭化タンタル導電性セラミックスまたは炭化モリブデン導電性セラミックスとし、前記高融点金属層は、タンタルまたはタングステンとすることが好ましい。
また、前記複合導電性セラミックス層は、窒化アルミニウム−タングステン複合導電性セラミックスまたは窒化アルミニウム−モリブデン複合導電性セラミックスとし、前記高融点金属層は、タングステンまたはモリブデンとしてもよい。
【００１５】
本発明のプラズマ発生用電極内蔵型サセプタの製造方法は、板状試料が載置される載置板及び該載置板を支持する支持板をセラミックスを用いて作製し、次いで、該支持板に貫通孔を形成し、この貫通孔に給電用端子を挿入して固定し、次いで、前記支持板の一主面の、前記給電用端子の上部端面の中心軸を中心として、前記給電用端子の端面面積の５〜１００倍に相当する領域に、複合導電性セラミックス層形成用塗布液を用いて第１層を形成し、導電性セラミックス層形成用塗布液または高融点金属層形成用塗布液を用いて第２層を形成し、前記複合導電性セラミックス層形成用塗布液を用いて第３層を形成することにより、３層構造の第１のプラズマ発生用電極形成層を形成し、次いで、前記支持板の一主面上かつ前記第１のプラズマ発生用電極形成層を除く領域に、前記第１の電極用塗布材より高抵抗の導電性粉末を含有する第２の電極用塗布材を塗布して前記第１のプラズマ発生用電極形成層より高抵抗の第２のプラズマ発生用電極形成層を形成し、
次いで、前記支持板に、これら第１及び第２のプラズマ発生用電極形成層を介して前記載置板を重ね合わせ、加圧下にて熱処理することにより、この支持板と載置板との間に低抵抗領域と高抵抗領域とを有するプラズマ発生用電極を形成するとともに、これらを接合し一体化することを特徴とする。
【００１６】
このプラズマ発生用電極内蔵型サセプタの製造方法では、セラミックスからなる載置板と支持板との境界面に、低抵抗領域となる第１のプラズマ発生用電極形成層と、該第１のプラズマ発生用電極形成層よりも高抵抗領域となる第２のプラズマ発生用電極形成層とを形成し、前記支持板及び前記載置板をこれら第１及び第２のプラズマ発生用電極形成層とともに加圧下にて熱処理することにより、プラズマ発生用電極の給電用端子との接続部分近傍の領域における異常発熱が抑制されてサセプタ基体の載置面の均熱性が向上し、この載置面に載置される板状試料のプラズマ処理による処理量が均一化し、しかも耐久性が大幅に向上したプラズマ発生用電極内蔵型サセプタを、歩留まりよく、廉価に製造することが可能になる。
【００１７】
本発明のプラズマ発生用電極内蔵型サセプタの他の製造方法は、セラミックス粉末を含むスラリーにより、板状試料を載置するための載置板用グリーン体及び該載置板を支持するための支持板用グリーン体を作製し、次いで、前記支持板用グリーン体に貫通孔を形成し、この貫通孔に導電性粉末を含有する給電用端子形成用材料を充填または給電用端子を挿入し、次いで、前記支持板用グリーン体の一主面の、前記給電用端子形成用材料または前記給電用端子の上部端面の中心軸を中心として、前記給電用端子形成用材料または前記給電用端子の端面面積の５〜１００倍に相当する領域に、複合導電性セラミックス層形成用塗布液を用いて第１層を形成し、導電性セラミックス層形成用塗布液または高融点金属層形成用塗布液を用いて第２層を形成し、前記複合導電性セラミックス層形成用塗布液を用いて第３層を形成することにより、３層構造の第１のプラズマ発生用電極形成層を形成し、次いで、前記支持板用グリーン体の一主面上かつ前記第１のプラズマ発生用電極形成層を除く領域に、前記第１の電極用塗布材より高抵抗の導電性粉末を含有する第２の電極用塗布材を塗布して前記第１のプラズマ発生用電極形成層より高抵抗の第２のプラズマ発生用電極形成層を形成し、次いで、前記支持板用グリーン体に、前記第１及び第２のプラズマ発生用電極形成層を介して前記載置板用グリーン体を重ね合わせ、加圧下にて熱処理することにより、セラミックスからなる支持板と載置板との間に低抵抗領域と高抵抗領域とを有するプラズマ発生用電極を形成するとともに、これらを接合し一体化することを特徴とする。
【００１８】
このプラズマ発生用電極内蔵型サセプタの製造方法では、載置板用グリーン体と支持板用グリーン体との境界面に、低抵抗領域となる第１のプラズマ発生用電極形成層と、該第１のプラズマ発生用電極形成層よりも高抵抗領域となる第２のプラズマ発生用電極形成層とを形成し、前記支持板用グリーン体及び前記載置板用グリーン体をこれら第１及び第２のプラズマ発生用電極形成層とともに加圧下にて熱処理することにより、プラズマ発生用電極の給電用端子との接続部分近傍の領域における異常発熱が抑制されてサセプタ基体の載置面の均熱性が向上し、この載置面に載置される板状試料のプラズマ処理による処理量が均一化し、しかも耐久性が大幅に向上したプラズマ発生用電極内蔵型サセプタを、１回の熱処理により、歩留まりよく廉価に製造することが可能になる。
【００１９】
上述した本発明のプラズマ発生用電極内蔵型サセプタの製造方法においては、前記支持板の一主面の前記第１及び第２のプラズマ発生用電極形成層を除く領域に、前記支持板と少なくとも主成分が同一であるセラミックス粉末を含む絶縁材層を形成し、その後に加圧下にて熱処理することにより、該絶縁材層を絶縁層とする方法が好ましい。
このような方法とすることにより、プラズマ発生用電極の絶縁性がさらに高まったプラズマ発生用電極内蔵型サセプタを製造することが可能になる。
【００２０】
また、前記セラミックスは、酸化アルミニウム基セラミックスまたは窒化アルミニウム基セラミックスであることが好ましい。
また、前記第１のプラズマ発生用電極形成層を、複合導電性セラミックス層形成用塗布液を用いて第１層を形成し、導電性セラミックス層形成用塗布液または高融点金属層形成用塗布液を用いて第２層を形成し、前記複合導電性セラミックス層形成用塗布液を用いて第３層を形成することにより、３層構造とすることが好ましい。
【００２１】
また、前記複合導電性セラミックス層形成用塗布液は、酸化アルミニウム−炭化タンタル複合導電性セラミックス粉末、酸化アルミニウム−炭化モリブデン複合導電性セラミックス粉末、酸化アルミニウム−タングステン複合導電性セラミックス粉末から選択された１種を含有し、前記導電性セラミックス層形成用塗布液は、炭化タンタル導電性セラミックス粉末または炭化モリブデン導電性セラミックス粉末を含有し、前記高融点金属層形成用塗布液は、タンタル粉末またはタングステン粉末を含有することが好ましい。
【００２２】
また、前記複合導電性セラミックス層形成用塗布液は、窒化アルミニウム−タングステン複合導電性セラミックス粉末または窒化アルミニウム−モリブデン複合導電性セラミックス粉末を含有し、前記高融点金属層形成用塗布液は、タングステン粉末またはモリブデン粉末を含有することとしてもよい。
【００２３】
【発明の実施の形態】
本発明のプラズマ発生用電極内蔵型サセプタ及びその製造方法の各実施の形態について説明する。
なお、本実施の形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。
【００２４】
［第１の実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態のプラズマ発生用電極内蔵型サセプタを示す縦断面図、図２は同横断面図、図３はこのプラズマ発生用電極内蔵型サセプタの要部を示す縦断面図であり、このプラズマ発生用電極内蔵型サセプタ１１は、上面（一主面）がウエハ等の板状試料を載置する載置面１２ａとされた載置板１２と、この載置板１２と一体化されかつ厚み方向に貫通する固定孔（貫通孔）１３が形成された支持板１４と、この載置板１２と支持板１４との間に形成されたプラズマ発生用電極１５と、前記支持板１４の固定孔１３に設けられてプラズマ発生用電極１５に接合され外部からの高周波電流を該プラズマ発生用電極１５に供給する給電用端子１６とにより構成され、載置面１２ａは、その平坦度が１０μｍ以下となるように研磨されている。
【００２５】
これら載置板１２及び支持板１４は、ともに同一組成または主成分が同一であるセラミックスからなるもので、その重ね合わせ面の形状を同じくし、載置板１２及び支持板１４を構成する材料と同一組成または主成分が同一である絶縁材料からなる絶縁層１７により接合一体化されており、これら載置板１２及び支持板１４によりサセプタ基体１８を構成している。
【００２６】
これら載置板１２及び支持板１４を構成するセラミックスとしては、耐プラズマ性や耐腐蝕性に優れるアルミナ（酸化アルミニウム）基セラミックス、あるいは耐プラズマ性や熱伝導性に優れる窒化アルミニウム基セラミックスが好ましく用いられる。ここに、アルミナ基セラミックスとは、アルミナの含有量が５０重量％以上、アルミナ以外の他の成分、例えば、炭化珪素（ＳｉＣ）、シリカ（ＳｉＯ2）等の含有量が５０重量％未満、好ましくは２０重量％以下であるセラミックスを称する。同様に、窒化アルミニウム基セラミックスとは、窒化アルミニウムの含有量が５０重量％以上、窒化アルミニウム以外の他の成分、例えば、炭化珪素（ＳｉＣ）、酸化イットリウム（Ｙ2Ｏ3）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）等の含有量が５０重量％未満、好ましくは２０重量％以下であるセラミックスを称する。
【００２７】
上記の絶縁層１７は、載置板１２と支持板１４との境界部、すなわちプラズマ発生用電極１５部分を除く領域を接合するために設けられたもので、載置板１２及び支持板１４を構成する材料と同一組成または主成分が同一である絶縁材料粉末を加圧下で焼成したものである。ここに、「主成分が同一である材料」とは、載置板１２及び支持板１４を構成するセラミックス材料以外の材料の含有量が５０重量％以下、好ましくは２０重量％以下である材料をいう。
【００２８】
プラズマ発生用電極１５は、高周波電流を通電してプラズマを発生させ、このプラズマにより各種処理を行うために内部電極として用いられるもので、その形状や、大きさは、発生させるプラズマの仕様により適宜変更可能である。
そして、このプラズマ発生用電極１５と給電用端子１６との接続部分近傍の高電流密度域、例えば、プラズマ発生用電極１５の全域における平均電流密度の３倍以上の電流密度を有する領域、より具体的には、給電用端子１６の上部端面の中心軸を中心として、該給電用端子１６の端面面積の５〜１００倍に相当する領域は、プラズマ発生用電極１５の他の領域よりも低抵抗化されている。
【００２９】
以上により、このプラズマ発生用電極１５は、電極面が２つの抵抗領域、すなわち給電用端子１６との接続部分近傍の低抵抗領域２１と、この低抵抗領域２１以外の領域に形成された該低抵抗領域２１より高抵抗の高抵抗領域２２とにより構成されることとなる。
この低抵抗領域２１は、導電性セラミックス層および／または複合導電性セラミックス層を合計２層以上含む多層構造とされている。
特に、図３に示すように、支持板１４上に、複合導電性セラミックス層からなる第１電極層２１ａ、導電性セラミックス層または高融点金属層からなる第２電極層２１ｂ、複合導電性セラミックス層からなる第３電極層２１ｃを順次積層した３層構造が好適である。
【００３０】
上記の複合導電性セラミックス層としては、アルミナ−タンタルカーバイド複合導電性セラミックス、アルミナ−モリブデンカーバイド複合導電性セラミックス、アルミナ−タングステン複合導電性セラミックスから選択された１種が好ましい。また、導電性セラミックス層は、タンタルカーバイド導電性セラミックスまたはモリブデンカーバイド導電性セラミックスとすることが好ましい。
また、上記の複合導電性セラミックス層を、窒化アルミニウム−タングステン複合導電性セラミックスまたは窒化アルミニウム−モリブデン複合導電性セラミックスとし、前記高融点金属層をタングステンまたはモリブデンとしてもよい。
【００３１】
給電用端子１６は、プラズマ発生用電極１５に高周波電流を供給するために設けられたもので、その数、形状、大きさ等は、プラズマ発生用電極１５の形状により決定される。
この給電用端子１６は、導電性セラミックス粉末、例えばアルミナ（酸化アルミニウム）−タングステン複合導電性セラミックス粉末、アルミナ−タンタルカーバイド（炭化タンタル）複合導電性セラミックス粉末、アルミナ−モリブデンカーバイド（炭化モリブデン）複合導電性セラミックス粉末、窒化アルミニウム−タングステン複合導電性セラミックス粉末、窒化アルミニウム−モリブデン複合導電性セラミックス粉末、窒化アルミニウム−タンタルカーバイド複合導電性セラミックス粉末等を加圧下にて焼成した導電性セラミックス、または、タングステン、モリブデン等の高融点金属により形成されている。
【００３２】
ここで、上記のプラズマ発生用電極１５の低抵抗領域２１について、さらに詳しく説明する。
（１）載置板１２及び支持板１４を構成するセラミックスがアルミナ基セラミックスである場合
プラズマ発生用電極１５の低抵抗領域２１は、次の▲１▼〜▲４▼のいずれかのタイプの３層構造が好適である。
【００３３】
▲１▼ アルミナ−タンタルカーバイド複合導電性セラミックス（第１電極層）と、タンタルカーバイド導電性セラミックス（第２電極層）と、アルミナ−タンタルカーバイド複合導電性セラミックス（第３電極層）とからなる３層構造。
▲２▼ アルミナ−タンタルカーバイド複合導電性セラミックス（第１電極層）と、タンタル（第２電極層）と、アルミナ−タンタルカーバイド複合導電性セラミックス（第３電極層）とからなる３層構造。
【００３４】
▲３▼ アルミナ−炭化モリブデン複合導電性セラミックス（第１電極層）と、モリブデンカーバイド導電性セラミックス（第２電極層）と、アルミナ−モリブデンカーバイド複合導電性セラミックス（第３電極層）とからなる３層構造。
▲４▼ アルミナ−タングステン複合導電性セラミックス（第１電極層）と、タングステン（第２電極層）と、アルミナ−タングステン複合導電性セラミックス（第３電極層）とからなる３層構造。
【００３５】
このような３層構造とすることで、低抵抗化を容易に達成することができ、また、載置板１２または支持板１４と、プラズマ発生用電極１５との熱膨張係数の差を２×１０-6／℃以下とすることができ、これらの熱膨張係数の差に起因する熱応力を容易に緩和することができ、プラズマ発生用電極内蔵型サセプタ１１の耐久性を向上させることができる。
また、これらの３層構造においては、いずれのタイプのものであっても、第２電極層により充分な低抵抗化を図ることができ、また、第１電極層及び第３電極層の熱膨係数が、アルミナ基セラミックスからなる支持板１４及び載置板１２の熱膨係数により近似したものとなり、その結果、熱膨係数の差に起因する熱応力を緩和することができる。
【００３６】
なお、アルミナ−タンタルカーバイド複合導電性セラミックス中におけるアルミナの含有量は、特に限定されるものではないが、例えば、３０ｖ／ｖ％（体積％）〜７０ｖ／ｖ％のものを好適に使用することができる。
また、アルミナ−炭化モリブデン複合導電性セラミックス中におけるアルミナの含有量は、特に限定されるものではないが、例えば、３０ｖ／ｖ％〜７０ｖ／ｖ％のものを好適に使用することができる。
【００３７】
更に、アルミナ−タングステン複合導電性セラミックスにおけるアルミナの含有量は、特に限定されるものではないが、例えば、３０ｖ／ｖ％〜７０ｖ／ｖ％のものを好適に使用することができる。
また、第１電極層〜第３電極層の各層の厚みは、特に限定されるものではないが、各層とも５μｍ〜５０μｍの範囲が好適である。なぜならば、各層の厚みが上記の範囲外になると、充分な低抵抗化と熱応力緩和を達成することができない虞があるからである。
【００３８】
このプラズマ発生用電極１５の低抵抗領域２１以外の領域である高抵抗領域２２を形成する導電性材料としては、例えば、アルミナ−タングステン複合導電性セラミックス、アルミナ−タンタルカーバイド複合導電性セラミックス、アルミナ−モリブデンカーバイド複合導電性セラミックス等の複合導電性材料が好適に用いられる。
この高抵抗領域２２の厚みは、特に制限されるものではないが、通常、１５μｍ〜１５０μｍの範囲内とされ、隣接する低抵抗領域２１の厚みと同一とするのが望ましい。
【００３９】
（２）載置板１２及び支持板１４を構成するセラミックスが窒化アルミニウム基セラミックスである場合
プラズマ発生用電極１５の低抵抗領域２１は、次の▲１▼または▲２▼のタイプの３層構造が好適である。
▲１▼ 窒化アルミニウム−タングステン複合導電性セラミックス（第１電極層）と、タングステン（第２電極層）と、窒化アルミニウム−タングステン複合導電性セラミックス（第３電極層）とからなる３層構造。
▲２▼ 窒化アルミニウム−モリブデン複合導電性セラミックス（第１電極層）と、モリブデン（第２電極層）と、窒化アルミニウム−モリブデン複合導電性セラミックス（第３電極層）とからなる３層構造。
【００４０】
このような３層構造とすることで、低抵抗化を容易に達成することができ、また、載置板１２または支持板１４と、プラズマ発生用電極１５との熱膨張係数の差を２×１０-6／℃以下とすることができ、これらの熱膨張係数の差に起因する熱応力を容易に緩和することができ、プラズマ発生用電極内蔵型サセプタ１１の耐久性を向上させることができる。
また、これらの３層構造においては、いずれのタイプのものであっても、第２電極層により充分な低抵抗化を図ることができ、また、第１電極層及び第３電極層の熱膨係数が、窒化アルミニウム基セラミックスからなる支持板１４及び載置板１２の熱膨係数により近似したものとなり、その結果、熱膨係数の差に起因する熱応力を緩和することができる。
【００４１】
なお、窒化アルミニウム−タングステン複合導電性セラミックス中における窒化アルミニウムの含有量は、特に限定されるものではないが、例えば、３０ｖ／ｖ％（体積％）〜７０ｖ／ｖ％のものを好適に使用することができる。
また、窒化アルミニウム−モリブデン複合導電性セラミックス中における窒化アルミニウムの含有量は、特に限定されるものではないが、例えば、３０ｖ／ｖ％〜７０ｖ／ｖ％のものを好適に使用することができる。
また、第１電極層〜第３電極層の各層の厚みは、特に限定されるものではないが、各層とも５μｍ〜５０μｍの範囲が好適である。なぜならば、各層の厚みが上記の範囲外になると、充分な低抵抗化と熱応力緩和を達成することができない虞があるからである。
【００４２】
このプラズマ発生用電極１５の低抵抗領域２１以外の領域である高抵抗領域２２を形成する導電性材料としては、例えば、窒化アルミニウム−タングステン複合導電性セラミックス、窒化アルミニウム−モリブデン複合導電性セラミックス、窒化アルミニウム−タンタルカーバイド複合導電性セラミックス等の複合導電性材料が好適に用いられる。
この高抵抗領域２２の厚みは、特に制限されるものではないが、通常、１５μｍ〜１５０μｍの範囲内とされ、隣接する低抵抗領域２１の厚みと同一とするのが望ましい。
【００４３】
次に、本実施形態のプラズマ発生用電極内蔵型サセプタの製造方法について、図４に基づき説明する。
まず、アルミナ基セラミックス、窒化アルミニウム基セラミックス等を用いて板状の載置板１２及び支持板１４を作製する。
次いで、図４（ａ）に示すように、支持板１４に、予め給電用端子１６を組み込み保持するための固定孔１３を形成する。
【００４４】
この固定孔１３の穿設方法は、特に制限されるものではないが、例えば、ダイヤモンドドリルによる孔あけ加工法、レーザ加工法、放電加工法、超音波加工法等を用いて穿設することができる。また、その加工精度は、通常の加工精度でよく、歩留まりはほぼ１００％で加工することができる。
なお、固定孔１３の穿設位置及び数は、プラズマ発生用電極１５の形状により決定される。
【００４５】
次いで、給電用端子１６を、支持板１４の固定孔１３に密着・固定し得る大きさ、形状となるように作製する。
この給電用端子１６は、その主たる材料が複合導電性セラミックスか、金属かによって作製方法が異なる。
複合導電性セラミックスの場合には、導電性セラミックス粉末を、所望の形状に成形して加圧・焼成し、焼結体とする方法等があげられる。このとき、給電用端子１６として用いられる導電性セラミックス粉末は、プラズマ発生用電極１５と同様の組成のセラミックス粉末が好ましい。
【００４６】
金属の場合には、タングステンやモリブデン等の高融点金属を用い、研削法、粉末冶金等の公知の金属加工法等を用いて作製する。
この給電用端子１６は、後の加圧・熱処理で再焼成されることで支持板１４の固定孔１３に密着・固定されるので、その加工精度は日本工業規格（ＪＩＳ）の標準公差レベルでクリアランスを有していてもよい。
【００４７】
次いで、この給電用端子１６を、支持板１４の固定孔１３に嵌め込む。
次いで、図４（ｂ）に示すように、給電用端子１３が嵌め込まれた支持板１４の表面の所定領域に該給電用端子１６に接触するように、低抵抗性の導電材をテレピノール等の有機溶媒に分散した低抵抗域プラズマ発生用電極形成用塗布剤（第１の電極用塗布材）を塗布し、乾燥して、低抵抗域プラズマ発生用電極形成層（第１のプラズマ発生用電極形成層）３１を形成する。
【００４８】
次いで、支持板１４上かつ該低抵抗域プラズマ発生用電極形成層３１に接するように、前記低抵抗性の導電材よりも高抵抗である導電材をテレピノール等の有機溶媒に分散した高抵抗域プラズマ発生用電極形成用塗布剤（第２の電極用塗布材）を塗布し、乾燥して、高抵抗域プラズマ発生用電極形成層（第２のプラズマ発生用電極形成層）３２を形成する。このような塗布剤の塗布方法としては、均一な厚さに塗布する必要があることから、スクリーン印刷法等を用いることが望ましい。
【００４９】
次いで、支持板２３上かつ前記低抵抗域プラズマ発生用電極形成層３１及び高抵抗域プラズマ発生用電極形成層３２を形成した領域以外の領域に、絶縁性、耐腐食性、耐プラズマ性を向上させるために、載置板１２及び支持板１４を構成する材料と同一組成の粉末材料または主成分が同一である粉末材料を含む絶縁材層３３を形成する。
この絶縁材層３３を形成するには、例えば、アルミナ粉末や窒化アルミニウム粉末をエチルアルコール等の有機溶媒に分散した塗布剤を、支持板２３上の所定位置にスクリーン印刷法等を用いて塗布し、乾燥する方法が採られる。
【００５０】
次いで、図４（ｃ）に示すように、これら低抵抗域プラズマ発生用電極形成層３１、高抵抗域プラズマ発生用電極形成層３２及び絶縁材層３３を形成した支持板１４上に、載置板１２を重ね合わせ、その後、これらを加圧下にて熱処理する。
このときの熱処理の条件としては、雰囲気は、真空、あるいはＡｒ、Ｈｅ、Ｎ2等の不活性雰囲気のいずれかが好ましい。加圧力は０．５ＭＰａ〜４０ＭＰａが好ましい。また、熱処理温度は１５００℃〜１８５０℃が好ましく、熱処理時間は０．５時間以上が好ましい。
【００５１】
この加圧下における熱処理により、支持板１４上に形成された低抵抗域プラズマ発生用電極形成層３１は焼成されて複合導電性セラミックスからなる低抵抗領域２１となり、高抵抗域プラズマ発生用電極形成層３２は焼成されて複合導電性セラミックスからなる高抵抗領域２２となり、絶縁材層３３は焼成されて絶縁性セラミックスからなる絶縁層１７となる。
かくして、給電用端子１６との接続部分近傍の高電流密度域、即ち、低抵抗領域２１における異常発熱が抑制されたプラズマ発生用電極内蔵型サセプタ１１を得ることができる。
【００５２】
また、載置板１２および支持板１４は、これらの間に有機系接着剤や金属系接着剤を介在させることなく、加圧下での熱処理のみで、絶縁層１７を介して接合一体化される。また、給電用端子１６は、加圧下での熱処理で再焼成されて支持板１４の固定孔１３に密着・固定される。
【００５３】
ここで、上記のプラズマ発生用電極１５の低抵抗領域２１の形成方法について、さらに詳しく説明する。
（１）載置板１２及び支持板１４を構成するセラミックスがアルミナ基セラミックスである場合
低抵抗域プラズマ発生用電極形成層３１は、次の▲１▼〜▲４▼のいずれかの方法により形成するのが好ましい。
【００５４】
▲１▼ 支持板１４上に、アルミナ−タンタルカーバイド複合導電性材料を含む塗布液を用いて第１電極形成層を形成し、次いで、該第１電極形成層上に、タンタルカーバイドを含む塗布液を用いて第２電極形成層を形成し、更に、該第２電極形成層上に、アルミナ−タンタルカーバイド複合導電性材料を含む塗布液を用いて第３電極形成層を形成する。
▲２▼ 支持板１４上に、アルミナ−タンタルカーバイド複合導電性材料を含む塗布液を用いて第１電極形成層を形成し、次いで、該第１電極形成層上に、タンタルを含む塗布液を用いて第２電極形成層を形成し、更に、該第２電極形成層上に、アルミナ−タンタルカーバイド複合導電性材料を含む塗布液を用いて第３電極形成層を形成する。
【００５５】
▲３▼ 支持板１４上に、アルミナ−モリブデンカーバイド複合導電性性材料を含む塗布液を用いて第１電極形成層を形成し、次いで、該第１電極形成層上に、モリブデンカーバイドを含む塗布液を用いて第２電極形成層を形成し、更に、該第２電極形成層上に、アルミナ−モリブデンカーバイド複合導電性材料を含む塗布液を用いて第３電極形成層を形成する。
▲４▼ 支持板１４上に、アルミナ−タングステン複合導電性材料を含む塗布液を用いて第１電極形成層を形成し、次いで、該第１電極形成層上に、タングステンを含む塗布液を用いて第２電極形成層を形成し、更に、該第２電極形成層上に、アルミナ−タングステン複合導電性材料を含む塗布液を用いて第３電極形成層を形成する。
【００５６】
これらの方法のいずれかにより形成された低抵抗域プラズマ発生用電極形成層３１を加圧下で熱処理することにより、３層構造の低抵抗領域２１を得ることができる。
これにより、プラズマ発生用電極１５と給電用端子１６との接続部分近傍の高電流密度域における低抵抗化を容易に達成することができ、載置板１２または支持板１４とプラズマ発生用電極１５との熱膨張係数の差を２×１０-6／℃以下とすることができ、これらの熱膨張係数の差に起因する熱応力を容易に緩和することができ、耐久性を向上させることができるアルミナ系のプラズマ発生用電極内蔵型サセプタ１１を容易に作製することができる。
【００５７】
（２）載置板１２及び支持板１４を構成するセラミックスが窒化アルミニウム基セラミックスである場合
低抵抗域プラズマ発生用電極形成層３１は、次の▲１▼または▲２▼の方法により形成するのが好ましい。
【００５８】
▲１▼ 支持板１４上に、窒化アルミニウム−タングステン複合導電性材料を含む塗布液を用いて第１電極形成層を形成し、次いで、該第１電極形成層上に、タングステンを含む塗布液を用いて第２電極形成層を形成し、更に、該第２電極形成層上に、窒化アルミニウム−タングステン複合導電性材料を含む塗布液を用いて第３電極形成層を形成する。
▲１▼ 支持板１４上に、窒化アルミニウム−モリブデン複合導電性材料を含む塗布液を用いて第１電極形成層を形成し、次いで、該第１電極形成層上に、モリブデンを含む塗布液を用いて第２電極形成層を形成し、更に、該第２電極形成層上に
、窒化アルミニウム−モリブデン複合導電性材料を含む塗布液を用いて第３電極形成層を形成する。
【００５９】
これらの方法のいずれかにより形成された低抵抗域プラズマ発生用電極形成層３１を加圧下で熱処理することにより、３層構造の低抵抗領域２１を得ることができる。
これにより、プラズマ発生用電極１５と給電用端子１６との接続部分近傍の高電流密度域における低抵抗化を容易に達成することができ、載置板１２または支持板１４とプラズマ発生用電極１５との熱膨張係数の差を２×１０-6／℃以下とすることができ、これらの熱膨張係数の差に起因する熱応力を容易に緩和することができ、耐久性を向上させることができる窒化アルミニウム系のプラズマ発生用電極内蔵型サセプタ１１を容易に作製することができる。
【００６０】
以上説明したように、本実施形態のプラズマ発生用電極内蔵型サセプタ１１によれば、プラズマ発生用電極１５の給電用端子１６との接続部分近傍の領域を低抵抗領域２１とし、その他の領域を高抵抗領域２２としたので、前記接続部分近傍の領域（低抵抗領域２１）における異常発熱を抑制することができ、載置板１２及び支持板１４を均熱化することができる。したがって、載置板１２の載置面１２ａにおける均熱性を向上させることができ、その結果、該載置面１２ａに載置されるシリコンウエハ等の板状試料の均熱性を向上させることができ、該板状試料のプラズマ処理による処理量を均一化することができる。また、載置板１２の載置面１２ａにおける均熱性が向上する結果、耐久性を大幅に向上させることができる。
【００６１】
また、載置板１２と支持板１４との接合面を、これらを構成する材料と同一組成または主成分が同一の絶縁性材料からなる絶縁層１７により接合し一体化したので、載置板２１と支持板２３との接合界面から、ガスやプラズマ等がプラズマ発生用電極内蔵型サセプタ１１内部に侵入するおそれがなくなり、プラズマ発生用電極１５がこれらに曝らされることがなくなる。したがって、載置板１２と支持板１４との接合界面が破壊されるおそれがなくなる。また、内蔵されたプラズマ発生用電極１５は、異常放電や破壊などを起こすおそれがないので、このプラズマ発生用電極内蔵型サセプタ１１の耐腐食性、耐プラズマ性を向上させることができる。
【００６２】
本実施形態のプラズマ発生用電極内蔵型サセプタの製造方法によれば、既に焼結体とされた支持板１４と載置板１２との境界面に、低抵抗域プラズマ発生用電極形成層３１、高抵抗域プラズマ発生用電極形成層３２及び絶縁材層３３を形成し、これらを加圧下にて熱処理し、接合・一体化するので、低抵抗領域２１における異常発熱を抑制することで載置板１２の載置面１２ａにおける均熱性を向上させることができ、その結果、該載置面１２ａに載置されるシリコンウエハ等の板状試料の均熱性を向上させることができ、該板状試料のプラズマ処理による処理量を均一化することができ、耐久性を大幅に向上させることができるプラズマ発生用電極内蔵型サセプタを、歩留まりよく、廉価に製造することができる。
【００６３】
［第２の実施形態］
図５は、本発明の第２の実施形態のプラズマ発生用電極内蔵型サセプタを示す縦断面図であり、このプラズマ発生用電極内蔵型サセプタ４１が第１の実施形態のサセプタ１１と異なる点は、第１の実施形態のサセプタ１１では、載置板１２及び支持板１４を、同一組成または主成分が同一である絶縁材料からなる絶縁層１７により接合一体化したのに対し、本実施形態のサセプタ４１では、セラミックス粉末を含むスラリーにより載置板用グリーン体、支持板用グリーン体及び給電用端子用グリーン体（給電用端子形成用材料）を作製し、これらを加圧下にて熱処理することにより、載置板１２及び支持板１４を絶縁層１７を介さずに直接接合し一体化したサセプタ基体４２とした点である。
【００６４】
次に、本実施形態のプラズマ発生用電極内蔵型サセプタの作製方法について、図６に基づき説明する。ここでは、図４と同一の構成要素については同一の符号を付し、説明を省略することとする。
まず、図６（ａ）に示すように、例えば、ドクターブレード法等を用いて、アルミナ基セラミックス粉末、窒化アルミニウム基セラミックス粉末等のセラミックス粉末を含有するスラリーにより、載置板用グリーン体５１及び支持板用グリーン体５２を作製する。
【００６５】
次いで、この支持板用グリーン体５２に厚み方向に貫通する固定孔１３を形成し、この固定孔１３に導電性粉末を含有する給電用端子用グリーン体５３を充填する。この給電用端子用グリーン体５３を充填する替わりに焼結体である給電用端子１６を嵌め込んでもよい。
【００６６】
次いで、図６（ｂ）に示すように、支持板用グリーン体５２の表面の所定領域に給電用端子用グリーン体５３に接触するように、低抵抗域プラズマ発生用電極形成用塗布剤を塗布し、乾燥して、低抵抗域プラズマ発生用電極形成層３１を形成する。
次いで、支持板用グリーン体５２上かつ該低抵抗域プラズマ発生用電極形成層３１に接するように、高抵抗域プラズマ発生用電極形成用塗布剤を塗布し、乾燥して、高抵抗域プラズマ発生用電極形成層３２を形成する。
【００６７】
次いで、図６（ｃ）に示すように、これら低抵抗域プラズマ発生用電極形成層３１及び高抵抗域プラズマ発生用電極形成層３２を形成した支持板用グリーン体５２上に、載置板用グリーン体５１を重ね合わせ、その後、これらを加圧下にて熱処理する。
このときの熱処理の条件としては、雰囲気は、真空、あるいはＡｒ、Ｈｅ、Ｎ2等の不活性雰囲気のいずれかが好ましい。加圧力は０．５〜４０ＭＰａが好ましい。また、熱処理温度は１５００〜１８５０℃が好ましく、熱処理時間は０．５時間以上が好ましい。
【００６８】
この加圧下における熱処理により、これら載置板用グリーン体５１、支持板用グリーン体５２、給電用端子用グリーン体５３、低抵抗域プラズマ発生用電極形成層３１及び高抵抗域プラズマ発生用電極形成層３２を、焼成と同時に接合一体化し、載置板１２及び支持板１４を直接接合し一体化したプラズマ発生用電極内蔵型サセプタ４１を得ることができる。
【００６９】
本実施形態のプラズマ発生用電極内蔵型サセプタ４１によれば、載置板用グリーン体５１、支持板用グリーン体５２、給電用端子用グリーン体５３、低抵抗域プラズマ発生用電極形成層３１及び高抵抗域プラズマ発生用電極形成層３２を、焼成と同時に接合一体化したので、載置板１２と支持板１４との接合部の機械的強度を高めるとともに均一化することができ、載置板１２及び支持板１４を均熱化することができ、載置面１２ａに載置されるシリコンウエハ等の板状試料の均熱性を向上させることができ、その結果、該板状試料のプラズマ処理による処理量を均一化することができる。また、載置板１２の載置面１２ａにおける均熱性が向上する結果、耐久性を大幅に向上させることができる。
【００７０】
本実施形態のプラズマ発生用電極内蔵型サセプタ４１の製造方法によれば、載置板用グリーン体５１、支持板用グリーン体５２、給電用端子用グリーン体５３、低抵抗域プラズマ発生用電極形成層３１及び高抵抗域プラズマ発生用電極形成層３２を加圧下にて熱処理し、接合・一体化するので、低抵抗領域２１における異常発熱を抑制することで載置板１２の載置面１２ａにおける均熱性を向上させることができ、その結果、該載置面１２ａに載置されるシリコンウエハ等の板状試料の均熱性を向上させることができ、該板状試料のプラズマ処理による処理量を均一化することができ、耐久性を大幅に向上させることができるプラズマ発生用電極内蔵型サセプタを、１回の熱処理により、歩留まりよく、廉価に製造することができる。
【００７１】
【実施例】
以下、実施例及び比較例を挙げ、本発明をさらに詳しく説明する。
（実施例１）
「給電用端子の作製」
アルミナ粉末（平均粒径０．２μｍ）４０体積部と、タンタルカーバイド粉末（平均粒径１μｍ）６０体積部と、イソプロピルアルコール１００体積部とを混合し、更に遊星型ボールミルを用いて均一に分散させてスラリーを得た。
その後、このスラリーを吸引ろ過することにより、アルコール分を除去し、残分である固形分を乾燥してアルミナ−タンタルカーバイド混合粉末を得た。
【００７２】
次いで、この複合粉末を成型、焼成し、直径５ｍｍ、長さ５ｍｍの棒状アルミナ−タンタルカーバイド複合導電性セラミックスを得、これを給電用端子１６とした。焼成は、ホットプレスによる加圧焼成とし、この加圧焼成の条件は、焼成温度１７００℃、圧力２０ＭＰａとした。
焼成後のアルミナ−タンタルカーバイド複合導電性セラミックスの相対密度は９８％以上であった。
【００７３】
「支持板の作製」
アルミナ粉末（平均粒径０．２μｍ）を成型、焼成し、直径２３０ｍｍ、厚さ５ｍｍの円板状のアルミナセラミックス（支持板１４）を得た。焼成は、ホットプレスによる加圧焼成とし、この加圧焼成の条件は、給電用端子１６と同様とした。
次いで、このアルミナセラミックスに、給電用端子１６を組み込み、固定するための固定孔１３を、ダイヤモンドドリルによって孔あけ加工することにより穿設し、アルミナセラミックスからなる支持板１４を得た。
【００７４】
「載置板の作製」
上記の支持板１４の作製方法に準じて、直径２３０ｍｍ、厚さ５ｍｍの円板状のアルミナセラミックスを得た。次いで、この円板状のアルミナセラミックスの一主面を平坦度が１０μｍとなるよう研磨し、この研磨面をシリコンウエハ等の板状試料の載置面とするアルミナセラミックスからなる載置板１２を得た。
【００７５】
「プラズマ発生用電極形成層等の形成」
上記の支持板１４に穿設された固定孔１３に、上記の給電用端子１６を押し込み、組み込み固定した。
次いで、図２及び図４に示すように、この給電用端子１６が組み込み固定された支持板１４上の、給電用端子１６の軸心から半径２０ｍｍの円形領域内であって、後の加圧下での熱処理工程により低抵抗域プラズマ発生用電極２１となる位置に３層構造の低抵抗域プラズマ発生用電極形成層３１を形成した。
【００７６】
この３層構造の低抵抗域プラズマ発生用電極形成層３１は次のようにして形成した。
まず、支持板１４上に、複合導電性材料（アルミナ粉末（平均粒径０．２μｍ）７０ｖ／ｖ％、タンタルカーバイド粉末３０ｖ／ｖ％）とテレピノール等からなる塗布剤を、スクリーン印刷法にて印刷塗布し、乾燥して、第１電極形成層とした。
【００７７】
次いで、この第１電極形成層上に、導電性材料（タンタルカーバイド粉末）とテレピノール等からなる塗布剤を、スクリーン印刷法にて印刷塗布し、乾燥して、第２電極形成層とした。
次いで、この第２電極形成層上に、第１電極形成層と同一の塗布剤を、スクリーン印刷法にて印刷塗布し、乾燥して、第３電極形成層とした。
【００７８】
次いで、支持板１４上かつ該支持板１４の中心から半径１１０ｍｍの円形領域内で、３層構造の低抵抗域プラズマ発生用電極形成層３１を除く領域に、複合導電性材料（アルミナ粉末（平均粒径０．２μｍ）７０ｖ／ｖ％、タンタルカーバイド粉末３０ｖ／ｖ％）とテレピノール等からなる塗布剤を、スクリーン印刷法にて印刷塗布し、乾燥して、高抵抗域プラズマ発生用電極形成層３２とした。
【００７９】
次いで、支持板１４上かつ低抵抗域プラズマ発生用電極形成層３１及び高抵抗域プラズマ発生用電極形成層３２を除く領域に、アルミナ粉末（平均粒径０．２μｍ）７０重量％、残部がテレピノールである絶縁層形成用塗布剤を、スクリーン印刷法にて印刷塗布し、乾燥して、絶縁材層３３とした。
【００８０】
「接合一体化」
次いで、図４（ｃ）に示すように、低抵抗域プラズマ発生用電極形成層３１、高抵抗域プラズマ発生用電極形成層３２及び絶縁材層３３を挟み込むように、また、載置板１２の研磨面が上面となるように、載置板１２と支持板１４とを重ね合わせ、ホットプレスにて加圧・熱処理し、接合一体化した。この加圧・熱処理における雰囲気はアルゴン（Ａｒ）雰囲気とし、加圧条件は７．５ＭＰａ、熱処理温度は１７５０℃、熱処理時間は２時間とした。
その後、室温まで放冷して、実施例１のプラズマ発生用電極内蔵型サセプタを得た。このサセプタでは、低抵抗域プラズマ発生用電極２１の第１電極層の厚さは１０μｍ、第２電極層の厚さは１５μｍ、第３電極層の厚さは１０μｍであり、高抵抗域プラズマ発生用電極層２２の厚さは３５μｍであった。
【００８１】
（実施例２）
実施例１に準じて、実施例２のプラズマ発生用電極内蔵型サセプタを得た。ただし、低抵抗域プラズマ発生用電極形成層３１を構成する各塗布材について、その一部の組成を次のように変更した。
第１電極形成層：実施例１と同一。
第２電極形成層：導電性材料（タンタル粉末（平均粒径２μｍ））とテレピノール等からなる塗布剤。
第３電極形成層：第１電極形成層と同一。
【００８２】
（実施例３）
実施例１に準じて、実施例３のプラズマ発生用電極内蔵型サセプタを得た。ただし、低抵抗域プラズマ発生用電極形成層３１を構成する各塗布材について、その組成を次のように変更した。
第１電極形成層：複合導電性材料（アルミナ粉末（平均粒径０．２μｍ）５０ｖ／ｖ％、モリブデンカーバイド粉末（平均粒径０．５μｍ）５０ｖ／ｖ％）とテレピノール等からなる塗布剤。
第２電極形成層：導電性材料（モリブデンカーバイド粉末（平均粒径０．５μｍ））とテレピノール等からなる塗布剤。
第３電極形成層：第１電極形成層と同一。
【００８３】
（実施例４）
実施例１に準じて、実施例４のプラズマ発生用電極内蔵型サセプタを得た。ただし、低抵抗域プラズマ発生用電極形成層３１を構成する各塗布材について、その組成を次のように変更した。
第１電極形成層：複合導電性材料（アルミナ粉末（平均粒径０．２μｍ）６５ｖ／ｖ％、タングステン粉末（平均粒径１μｍ）３５ｖ／ｖ％）とテレピノール等からなる塗布剤。
第２電極形成層：導電性材料（タングステン粉末（平均粒径１μｍ））とテレピノール等からなる塗布剤。
第３電極形成層：第１電極形成層と同一。
【００８４】
（実施例５）
「給電用端子の作製」
窒化アルミニウム粉末（平均粒径０．５μｍ、焼結助剤Ｙ2Ｏ3を５重量％含む）７０体積部と、タングステン粉末（平均粒径１μｍ）３０体積部と、テレピノール１５０体積部とを混合し、更に遊星型ボールミルを用いて均一に分散させてスラリーを得た。
その後、このスラリーを吸引ろ過することにより、アルコール分を除去し、残分である固形分を乾燥して窒化アルミニウム−タングステン混合粉末を得た。
【００８５】
次に、この複合粉末を成型、焼成し、直径５ｍｍ、長さ５ｍｍの棒状の窒化アルミニウム−タングステン複合導電性セラミックスを得、これを給電用端子１６とした。焼成は、ホットプレスによる加圧焼成とし、この加圧焼成の条件は、焼成温度１７００℃、圧力２０ＭＰａとした。
焼成後の窒化アルミニウム−タングステン複合導電性セラミックスの相対密度は９８％以上であった。
【００８６】
「支持板の作製」
窒化アルミニウム粉末（平均粒径０．５μｍ、焼結助剤Ｙ2Ｏ3を５重量％含む。以下、単に窒化アルミニウム粉末と略称する）を成型、焼成し、直径２３０ｍｍ、厚さ５ｍｍの円板状の窒化アルミニウムセラミックス（支持板１４）を得た。加圧焼成の条件は、上記の給電用端子１６の加圧焼成条件と全く同様とした。次いで、この円板状の窒化アルミニウムセラミックスに、ダイヤモンドドリル等を用いて、給電用端子１６を組み込み、固定するための固定孔１３を孔あけ加工することにより穿設し、窒化アルミニウムセラミックスからなる支持板１４を得た。
【００８７】
「載置板の作製」
上記の支持板１４の作製方法に準じて、直径２３０ｍｍ、厚さ５ｍｍの円板状の窒化アルミニウムセラミックスを得た。次いで、この円板状の窒化アルミニウムセラミックスの一主面（板状試料の載置面）を平坦度が１０μｍとなるように研磨し、窒化アルミニウムセラミックスからなる載置板１２を得た。
【００８８】
「プラズマ発生用電極形成層等の形成」
上記の支持板１４に穿設された固定孔１３に、上記の給電用端子１６を押し込み、組み込み固定した。
次いで、実施例１に準じて、この支持板１４上に、しかも給電用端子１６に接触するように、低抵抗域プラズマ発生用電極形成層３１を形成した。
ただし、低抵抗域プラズマ発生用電極形成層３１を構成する各塗布材について、その組成を次のように変更した。
第１電極形成層：複合導電性材料（窒化アルミニウム粉末７０ｖ／ｖ％、タングステン粉末（平均粒径１μｍ）３０ｖ／ｖ％）とテレピノール等からなる塗布剤。
第２電極形成層：導電性材料（タングステン粉末（平均粒径１μｍ））とテレピノール等からなる塗布剤。
第３電極形成層：第１電極形成層と同一。
【００８９】
また、支持板１４上かつ低抵抗域プラズマ発生用電極形成層３１に接するように、複合導電性材料（窒化アルミニウム粉末７０ｖ／ｖ％、タングステン粉末（平均粒径１μｍ）３０ｖ／ｖ％）とテレピノール等からなる塗布剤を、スクリーン印刷法にて印刷塗布し、乾燥して、高抵抗域プラズマ発生用電極形成層３２を形成した。
次いで、支持板１４上かつ低抵抗域プラズマ発生用電極形成層３１及び高抵抗域プラズマ発生用電極形成層３２を除く領域に、窒化アルミニウム粉末７０重量％、残部がテレピノール等からなる絶縁層形成用塗布剤を、スクリーン印刷法にて印刷塗布し、乾燥して、絶縁材層３３を形成した。
【００９０】
「接合一体化」
次いで、図４（ｃ）に示すように、低抵抗域プラズマ発生用電極形成層３１、高抵抗域プラズマ発生用電極形成層３２及び絶縁材層３３を挟み込むように、また、載置板１２の研磨面が上面となるように、支持板１４と載置板１２とを重ね合わせ、ホットプレスにて加圧・熱処理し、接合一体化した。この加圧・熱処理における雰囲気はアルゴン（Ａｒ）雰囲気とし、加圧条件は７．５ＭＰａ、熱処理温度は１７５０℃、熱処理時間は２時間とした。
その後、室温まで放冷して、実施例５のプラズマ発生用電極内蔵型サセプタを得た。このサセプタでは、低抵抗域プラズマ発生用電極２１の第１電極層の厚さは１０μｍ、第２電極層の厚さは１５μｍ、第３電極層の厚さは１０μｍであり、高抵抗域プラズマ発生用電極層２２の厚さは３５μｍであった。
【００９１】
（実施例６）
実施例５に準じて、実施例６のプラズマ発生用電極内蔵型サセプタを得た。
ただし、低抵抗域プラズマ発生用電極形成層３１を構成する各塗布材について、その組成を次のように変更した。
第１電極形成層：複合導電性材料（窒化アルミニウム粉末７０ｖ／ｖ％、モリブデン粉末（平均粒径１μｍ）３０ｖ／ｖ％）とテレピノール等からなる塗布剤。
第２電極形成層：導電性材料（モリブデン粉末（平均粒径１μｍ））とエチルアルコール等からなる塗布剤。
第３電極形成層：第１電極形成層と同一。
【００９２】
（実施例７）
従来技術に従い、かつ実施例１に準じて、焼成後に給電用端子、載置板、支持板となるグリーン体をそれぞれ作製した。給電用端子用グリーン体は、支持板用グリーン体に穿孔された固定孔に組み込み固定した。次いで、実施例１に準じて、これらのグリーン体を重ね合わせ、ホットプレスにて加圧・熱処理し、接合一体化した。この加圧・熱処理における雰囲気、加圧条件及び熱処理条件は実施例１と全く同様とした。
その後、室温まで放冷して、実施例７のプラズマ発生用電極内蔵型サセプタを得た。
【００９３】
（比較例１）
実施例１に準じて、比較例１のプラズマ発生用電極内蔵型サセプタを得た。
ただし、プラズマ発生用電極１５は、実施例１において高抵抗域プラズマ発生用電極形成層３２を形成する際に用いられた塗布剤により形成されたもので、低抵抗域プラズマ発生用電極２１がないので、給電用端子１６との接続部分の近傍の高電流密度域は低抵抗化されていない。
【００９４】
（比較例２）
実施例５に準じて、比較例２のプラズマ発生用電極内蔵型サセプタを得た。
ただし、プラズマ発生用電極１５は、実施例５において高抵抗域プラズマ発生用電極形成層３２を形成する際に用いられた塗布剤により形成されたもので、低抵抗域プラズマ発生用電極２１がないので、給電用端子１６との接続部分の近傍の高電流密度域は低抵抗化されていない。
【００９５】
「評価」
以上により作製された実施例１〜７、比較例１、２の各プラズマ発生用電極内蔵型サセプタについて、下記の評価を行った。
（１）走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）による接合断面の観察
実施例１〜７、比較例１、２の各プラズマ発生用電極内蔵型サセプタの接合断面をＳＥＭを用いて観察したところ、いずれにおいても、載置板１２、支持板１４及び給電用端子１６は良好に接合され一体化されていることが確認された。
【００９６】
（２）耐腐食性、耐プラズマ性の評価
実施例１〜７、比較例１、２の各プラズマ発生用電極内蔵型サセプタを、ＣＦ4ガスとＯ2ガスとの混合ガス（ １ｔｏｒｒ）中に配置し、このサセプタの給電用端子１６を通じてプラズマ発生用電極１５に高周波電流（１３．５７ＭＨｚ）を印加してプラズマを発生させ、このプラズマ中に１５時間曝した後、これらのサセプタの表面の性状を目視観察したところ、表面性状に変化は認められなかった。
また、これらのサセプタの載置面１２ａのプラズマ中暴露の前後における表面粗さの変化を測定したところ、試験前のＲａは０．１２μｍ、試験後のＲａは０．１３μｍであり、表面粗さも殆ど変化していないことが分かった。
以上により、実施例１〜７、比較例１、２共に、耐腐食性、耐プラズマ性が極めて良好であることが判明した。
【００９７】
（３）プラズマ中暴露のサイクル試験結果
実施例１〜７、比較例１、２の各プラズマ発生用電極内蔵型サセプタについて、上記プラズマ中における１５時間に及ぶ暴露を１００回繰り返し実施したところ、実施例１〜７のプラズマ発生用電極内蔵型サセプタにおいては、何ら支障が発生しなかった。一方、比較例１、２のプラズマ発生用電極内蔵型サセプタにおいては、プラズマ発生用電極１５と給電用端子１６との接続部分の近傍にクラックが発生していることが認められた。
【００９８】
（４）プラズマエッチング処理における評価
実施例１〜７のプラズマ発生用電極内蔵型サセプタの載置面１２ａにＳｉウエハを載置し、このＳｉウエハの表面をプラズマエッチング処理したところ、エッチングレートの分布は±１％であった。
一方、比較例１、２のプラズマ発生用電極内蔵型サセプタを用い、実施例１〜７と同様にプラズマエッチング処理したところ、エッチングレートの分布は±３％であった。
【００９９】
以上の評価によれば、実施例１〜７のプラズマ発生用電極内蔵型サセプタは、比較例１、２のプラズマ発生用電極内蔵型サセプタと比べて、板状試料の載置面１２ａの均熱性が極めて優れていることがわかった。
一方、比較例１、２のプラズマ発生用電極内蔵型サセプタは、給電用端子１６とプラズマ発生用電極１５との接続部分の近傍が他の領域よりも高温となっていたが、その理由は、板状試料の載置面１２ａの均熱性が劣っているためと考えられる。
【０１００】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のプラズマ発生用電極内蔵型サセプタによれば、プラズマ発生用電極のうち、給電用端子の上部端面の中心軸を中心として、前記給電用端子の端面面積の５〜１００倍に相当する領域を、該プラズマ発生用電極の他の領域より低抵抗の低抵抗領域とし、この低抵抗領域を、複合導電性セラミックス層、導電性セラミックス層または高融点金属層、複合導電性セラミックス層を順次積層してなることとしたので、プラズマ発生用電極の給電用端子との接続部分近傍の領域における異常発熱を抑制することができ、サセプタ基体を均熱化することができる。したがって、サセプタ基体の載置面の均熱性を向上させることができ、その結果、該載置面に載置される板状試料の均熱性を向上させることができ、該板状試料のプラズマ処理による処理量を均一化することができる。また、サセプタ基体の載置面の均熱性が向上する結果、耐久性を大幅に向上させることができる。
【０１０１】
また、プラズマを利用して処理される板状試料への成膜、エッチング等の処理量が均一となり、プラズマ発生用電極と給電用端子との接続部分の近傍にクラックが発生するおそれがない。
また、載置板と支持板との接合面から、腐食性のガスやプラズマの侵入がないので、これらの接合界面が破壊されるおそれがない。また、プラズマ発生用電極が腐食性のガスやプラズマに曝らされるおそれがないので、耐腐食性、耐プラズマ性に優れたものとなる。
【０１０２】
本発明のプラズマ発生用電極内蔵型サセプタの製造方法によれば、支持板の一主面に第１のプラズマ発生用電極形成層を形成し、前記支持板の一主面上かつ第１のプラズマ発生用電極形成層を除く領域に高抵抗の第２のプラズマ発生用電極形成層を形成し、この支持板に、これら第１及び第２のプラズマ発生用電極形成層を介して載置板を重ね合わせ、加圧下にて熱処理するので、プラズマ発生用電極の給電用端子との接続部分近傍の領域における異常発熱が抑制されてサセプタ基体の載置面の均熱性が向上し、この載置面に載置される板状試料のプラズマ処理による処理量が均一化し、しかも耐久性が大幅に向上したプラズマ発生用電極内蔵型サセプタを、歩留まりよく、廉価に製造することができる。
【０１０３】
本発明のプラズマ発生用電極内蔵型サセプタの他の製造方法によれば、載置板用グリーン体及び支持板用グリーン体を作製し、この支持板用グリーン体の一主面に第１のプラズマ発生用電極形成層を形成し、この支持板用グリーン体の一主面上かつ第１のプラズマ発生用電極形成層を除く領域に高抵抗の第２のプラズマ発生用電極形成層を形成し、この支持板用グリーン体に、第１及び第２のプラズマ発生用電極形成層を介して載置板用グリーン体を重ね合わせ、加圧下にて熱処理するので、プラズマ発生用電極の給電用端子との接続部分近傍の領域における異常発熱が抑制されてサセプタ基体の載置面の均熱性が向上し、この載置面に載置される板状試料のプラズマ処理による処理量が均一化し、しかも耐久性が大幅に向上したプラズマ発生用電極内蔵型サセプタを、１回の熱処理により、歩留まりよく、廉価に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施形態のプラズマ発生用電極内蔵型サセプタを示す縦断面図である。
【図２】 本発明の第１の実施形態のプラズマ発生用電極内蔵型サセプタを示す横断面図である。
【図３】 本発明の第１の実施形態のプラズマ発生用電極内蔵型サセプタの要部を示す縦断面図である。
【図４】 本発明の第１の実施形態のプラズマ発生用電極内蔵型サセプタの製造方法を示す過程図である。
【図５】 本発明の第２の実施形態のプラズマ発生用電極内蔵型サセプタを示す縦断面図である。
【図６】 本発明の第２の実施形態のプラズマ発生用電極内蔵型サセプタの製造方法を示す過程図である。
【図７】 従来のプラズマ発生用電極内蔵型サセプタを示す縦断面図である。
【符号の説明】
１１ プラズマ発生用電極内蔵型サセプタ
１２ 載置板
１２ａ 載置面
１３ 固定孔（貫通孔）
１４ 支持板
１５ プラズマ発生用電極
１６ 給電用端子
１７ 絶縁層
１８ サセプタ基体
２１ 低抵抗領域
２１ａ 第１電極層
２１ｂ 第２電極層
２１ｃ 第３電極層
２２ 高抵抗領域
３１ 低抵抗域プラズマ発生用電極形成層（第１プラズマ発生用電極形成層）
３２ 高抵抗域プラズマ発生用電極形成層（第２プラズマ発生用電極形成層）
３３ 絶縁材層
４１ プラズマ発生用電極内蔵型サセプタ
４２ サセプタ基体
５１ 載置板用グリーン体
５２ 支持板用グリーン体
５３ 給電用端子用グリーン体
Claims (12)
- 一主面が板状試料を載置する載置面とされセラミックスからなるサセプタ基体と、このサセプタ基体に内蔵されたプラズマ発生用電極と、前記サセプタ基体を貫通するように設けられて前記プラズマ発生用電極に接続された給電用端子とを備えたプラズマ発生用電極内蔵型サセプタであって、
前記プラズマ発生用電極のうち、前記給電用端子の上部端面の中心軸を中心として、前記給電用端子の端面面積の５〜１００倍に相当する領域を、該プラズマ発生用電極の他の領域より低抵抗の低抵抗領域とし、
この低抵抗領域は、複合導電性セラミックス層、導電性セラミックス層または高融点金属層、複合導電性セラミックス層を順次積層してなることを特徴とするプラズマ発生用電極内蔵型サセプタ。 - 前記サセプタ基体は、一主面が板状試料を載置する載置面とされセラミックスからなる載置板と、該載置板に接合され一体化されたセラミックスからなる支持板とを備えていることを特徴とする請求項１記載のプラズマ発生用電極内蔵型サセプタ。
- 前記支持板上の前記プラズマ発生用電極を除く領域に、これら支持板及び載置板と少なくとも主成分が同一である絶縁層を形成してなることを特徴とする請求項２記載のプラズマ発生用電極内蔵型サセプタ。
- 前記セラミックスは、酸化アルミニウム基セラミックスまたは窒化アルミニウム基セラミックスであることを特徴とする請求項１、２または３記載のプラズマ発生用電極内蔵型サセプタ。
- 前記複合導電性セラミックス層は、酸化アルミニウム−炭化タンタル複合導電性セラミックス、酸化アルミニウム−炭化モリブデン複合導電性セラミックス、酸化アルミニウム−タングステン複合導電性セラミックスから選択された１種からなり、
前記導電性セラミックス層は、炭化タンタル導電性セラミックスまたは炭化モリブデン導電性セラミックスからなり、
前記高融点金属層は、タンタルまたはタングステンからなることを特徴とする請求項１記載のプラズマ発生用電極内蔵型サセプタ。 - 前記複合導電性セラミックス層は、窒化アルミニウム−タングステン複合導電性セラミックスまたは窒化アルミニウム−モリブデン複合導電性セラミックスからなり、
前記高融点金属層は、タングステンまたはモリブデンからなることを特徴とする請求項１記載のプラズマ発生用電極内蔵型サセプタ。 - 板状試料が載置される載置板及び該載置板を支持する支持板をセラミックスを用いて作製し、
次いで、該支持板に貫通孔を形成し、この貫通孔に給電用端子を挿入して固定し、
次いで、前記支持板の一主面の、前記給電用端子の上部端面の中心軸を中心として、前記給電用端子の端面面積の５〜１００倍に相当する領域に、複合導電性セラミックス層形成用塗布液を用いて第１層を形成し、導電性セラミックス層形成用塗布液または高融点金属層形成用塗布液を用いて第２層を形成し、前記複合導電性セラミックス層形成用塗布液を用いて第３層を形成することにより、３層構造の第１のプラズマ発生用電極形成層を形成し、
次いで、前記支持板の一主面上かつ前記第１のプラズマ発生用電極形成層を除く領域に、前記第１の電極用塗布材より高抵抗の導電性粉末を含有する第２の電極用塗布材を塗布して前記第１のプラズマ発生用電極形成層より高抵抗の第２のプラズマ発生用電極形成層を形成し、
次いで、前記支持板に、これら第１及び第２のプラズマ発生用電極形成層を介して前記載置板を重ね合わせ、加圧下にて熱処理することにより、この支持板と載置板との間に低抵抗領域と高抵抗領域とを有するプラズマ発生用電極を形成するとともに、これらを接合し一体化することを特徴とするプラズマ発生用電極内蔵型サセプタの製造方法。 - セラミックス粉末を含むスラリーにより、板状試料を載置するための載置板用グリーン体及び該載置板を支持するための支持板用グリーン体を作製し、
次いで、前記支持板用グリーン体に貫通孔を形成し、この貫通孔に導電性粉末を含有する給電用端子形成用材料を充填または給電用端子を挿入し、
次いで、前記支持板用グリーン体の一主面の、前記給電用端子形成用材料または前記給電用端子の上部端面の中心軸を中心として、前記給電用端子形成用材料または前記給電用端子の端面面積の５〜１００倍に相当する領域に、複合導電性セラミックス層形成用塗布液を用いて第１層を形成し、導電性セラミックス層形成用塗布液または高融点金属層形成用塗布液を用いて第２層を形成し、前記複合導電性セラミックス層形成用塗布液を用いて第３層を形成することにより、３層構造の第１のプラズマ発生用電極形成層を形成し、
次いで、前記支持板用グリーン体の一主面上かつ前記第１のプラズマ発生用電極形成層を除く領域に、前記第１の電極用塗布材より高抵抗の導電性粉末を含有する第２の電極用塗布材を塗布して前記第１のプラズマ発生用電極形成層より高抵抗の第２のプラズマ発生用電極形成層を形成し、
次いで、前記支持板用グリーン体に、前記第１及び第２のプラズマ発生用電極形成層を介して前記載置板用グリーン体を重ね合わせ、加圧下にて熱処理することにより、セラミックスからなる支持板と載置板との間に低抵抗領域と高抵抗領域とを有するプラズマ発生用電極を形成するとともに、これらを接合し一体化することを特徴とするプラズマ発生用電極内蔵型サセプタの製造方法。 - 前記支持板の一主面の前記第１及び第２のプラズマ発生用電極形成層を除く領域に、前記支持板と少なくとも主成分が同一であるセラミックス粉末を含む絶縁材層を形成し、その後に加圧下にて熱処理することにより、該絶縁材層を絶縁層とすることを特徴とする請求項７記載のプラズマ発生用電極内蔵型サセプタの製造方法。
- 前記セラミックスは、酸化アルミニウム基セラミックスまたは窒化アルミニウム基セラミックスであることを特徴とする請求項７、８または９記載のプラズマ発生用電極内蔵型サセプタの製造方法。
- 前記複合導電性セラミックス層形成用塗布液は、酸化アルミニウム−炭化タンタル複合導電性セラミックス粉末、酸化アルミニウム−炭化モリブデン複合導電性セラミックス粉末、酸化アルミニウム−タングステン複合導電性セラミックス粉末から選択された１種を含有し、
前記導電性セラミックス層形成用塗布液は、炭化タンタル導電性セラミックス粉末または炭化モリブデン導電性セラミックス粉末を含有し、
前記高融点金属層形成用塗布液は、タンタル粉末またはタングステン粉末を含有することを特徴とする請求項７または８記載のプラズマ発生用電極内蔵型サセプタの製造方法。 - 前記複合導電性セラミックス層形成用塗布液は、窒化アルミニウム−タングステン複合導電性セラミックス粉末または窒化アルミニウム−モリブデン複合導電性セラミックス粉末を含有し、
前記高融点金属層形成用塗布液は、タングステン粉末またはモリブデン粉末を含有することを特徴とする請求項７または８記載のプラズマ発生用電極内蔵型サセプタの製造方法。
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