KR20210107085A - 전극 매설 부재 및 그 제조 방법, 정전 척, 세라믹스제 히터 - Google Patents

전극 매설 부재 및 그 제조 방법, 정전 척, 세라믹스제 히터 Download PDF

Info

Publication number
KR20210107085A
KR20210107085A KR1020217023398A KR20217023398A KR20210107085A KR 20210107085 A KR20210107085 A KR 20210107085A KR 1020217023398 A KR1020217023398 A KR 1020217023398A KR 20217023398 A KR20217023398 A KR 20217023398A KR 20210107085 A KR20210107085 A KR 20210107085A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
electrode
molded body
buffer member
buffer
ceramic
Prior art date
Application number
KR1020217023398A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102527439B1 (ko
Inventor
마사키 야부하나
Original Assignee
니뽄 도쿠슈 도교 가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 니뽄 도쿠슈 도교 가부시키가이샤 filed Critical 니뽄 도쿠슈 도교 가부시키가이샤
Publication of KR20210107085A publication Critical patent/KR20210107085A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102527439B1 publication Critical patent/KR102527439B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/687—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches
    • H01L21/68714—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support
    • H01L21/68757—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support characterised by a coating or a hardness or a material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q3/00—Devices holding, supporting, or positioning work or tools, of a kind normally removable from the machine
    • B23Q3/15—Devices for holding work using magnetic or electric force acting directly on the work
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/515—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
    • C04B35/58—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides
    • C04B35/581—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides based on aluminium nitride
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/64—Burning or sintering processes
    • C04B35/645—Pressure sintering
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67098—Apparatus for thermal treatment
    • H01L21/67103—Apparatus for thermal treatment mainly by conduction
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/6831—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using electrostatic chucks
    • H01L21/6833—Details of electrostatic chucks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/687—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches
    • H01L21/68714—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support
    • H01L21/68785—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support characterised by the mechanical construction of the susceptor, stage or support
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00—Ohmic-resistance heating
    • H05B3/02—Details
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00—Ohmic-resistance heating
    • H05B3/10—Heating elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor
    • H05B3/12—Heating elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor characterised by the composition or nature of the conductive material
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00—Ohmic-resistance heating
    • H05B3/68—Heating arrangements specially adapted for cooking plates or analogous hot-plates
    • H05B3/74—Non-metallic plates, e.g. vitroceramic, ceramic or glassceramic hobs, also including power or control circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N13/00—Clutches or holding devices using electrostatic attraction, e.g. using Johnson-Rahbek effect

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)
  • Resistance Heating (AREA)
  • Ceramic Products (AREA)

Abstract

전극 매설 부재 (1) 는, 세라믹스제 기체 (2) 와 전극 (3) 과 일방의 주면 (4a) 이 전극 (3) 측을 향하고, 또한 전극 (3) 과 전기적으로 접속된 상태에서 기체 (2) 에 매설된 텅스텐 또는 몰리브덴의 적어도 일방을 포함하는 접속 부재 (4) 와, 기체 (2) 의 외면으로부터 접속 부재 (4) 의 타방의 주면 (4b) 까지 연장되는 구멍부 (5) 를 구비한다. 기체 (2) 에 매설된 완충 부재 (10) 는, 적어도 기체 (2) 를 구성하는 세라믹스 재료와 텅스텐 및 몰리브덴의 적어도 일방을 구성 원소로 하는 도전성 재료를 포함하고, 또한 완충 부재 (10) 는, 접속 부재 (4) 의 가장자리부의 적어도 일부를 덮는다.

Description

전극 매설 부재 및 그 제조 방법, 정전 척, 세라믹스제 히터
본 발명은, 세라믹스제 기체의 내부에 전극이 매설된 전극 매설 부재 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 여기서, 전극 매설 부재는, 예를 들어 반도체 제조 장치에 장착되는 세라믹스제 히터 또는 정전 척으로서 사용된다.
종래, 질화알루미늄 (AlN) 등의 세라믹스로 이루어지는 판 형상의 기체의 내부에 금속 전극 (내부 전극) 을 매설하여 구성된 전극 매설 부재가 알려져 있다. 이 전극 매설 부재에 있어서는, 세라믹스제 기체에 기계 가공에 의해 구멍 (단자 구멍) 을 형성하고, 이 구멍에 기체 내부의 금속 전극을 노출시켜, 당해 구멍에 원기둥 형상의 금속 단자를 삽입하고, 금속 단자의 선단면을 기체 내부의 금속 전극에 납땜하고 있다.
전극 매설 부재는, 예를 들어 반도체 제조 장치 (에칭 장치, CVD 장치 등) 에 장착되어, 반도체 웨이퍼의 정전 척이나 가열을 위해 사용되는 것으로, 사용 환경하에서 고온에 반복적으로 노출되는 경우가 있다.
일본 특허공보 제3776499호에 따르면, 종래의 전극 매설 부재에 대하여 실온과 600 ℃ 사이에서의 열 사이클 시험, 및 600 ℃ 에서의 장기간의 유지 시험을 실시한 바, 금속 단자용 구멍을 획정하는 기체의 내측면에 크랙이 발생하는 경우가 있었다. 그러한 크랙 발생에 대한 대책으로서 일본 특허공보 제3776499호에서는, 전극 매설 부재 제조시에 기체에 잔류하는 응력을 감소시켜, 기체에 발생하는 크랙을 억제하는 기술이 제안되어 있다.
일본 특허공보 제3776499호
전극 매설 부재에 있어서 발생하는 상기 서술한 크랙에 대해서 더 상세하게 살펴보면, 단자 구멍의 저부에 그 일부가 노출된 접속 부재의 가장자리부로부터, 그 주위의 질화알루미늄 (AlN) 등으로 이루어지는 기체의 내부에 있어서 크랙이 발생하고 있음이 확인되었다.
이런 점에 대해서 종래의 전극 매설 부재의 접속 부재 및 그 주변 부분을 확대해서 나타낸 도 7 을 참조하여 설명한다.
도 7 에 나타낸 바와 같이, 종래의 전극 매설 부재 (100) 는, 질화알루미늄 (AlN) 등의 세라믹스로 형성된 기체 (101) 에 매설된 내부 전극 (102) 을 구비하고 있고, 내부 전극 (102) 의 이면측 (도면 중 상측) 에 접속 부재 (103) 가 형성되어 있다. 접속 부재 (103) 는, 예를 들어 텅스텐 (W) 등의 금속으로 형성되어 있다. 기체 (101) 에는, 기체 (101) 의 이면측 (도면 중 상측) 으로부터 접속 부재 (103) 의 이면까지 연장되는 단자 구멍 (104) 이 뚫려 형성되어 있다. 단자 구멍 (104) 에는 단자 (105) (외부 금속 단자) 의 일부가 삽입되어 있고, 단자 (105) 의 단부와 접속 부재 (103) 가 납땜부 (106) 에 의해 접속되어 있다. 단자 (105) 는, 예를 들어 니켈 (Ni) 로 형성되어 있다. 상기 구성에 의해 단자 (105) 와 내부 전극 (102) 이 전기적으로 접속되어 있다.
또, 전극 매설 부재 (100) 의 세라믹스제 기체 (101) 의 표면측 (도면 중 하측) 부분은, 예를 들어 반도체 제조 장치 (에칭 장치, CVD 장치 등) 에 장착된 전극 매설 부재 (100) 위에 재치 (載置) 되는 반도체 웨이퍼와, 전극 매설 부재 (100) 의 내부 전극 (102) 의 사이를 전기적으로 절연하기 위한 절연층을 형성하고 있다.
그리고, 종래의 전극 매설 부재 (100) 에 있어서는, 전극 매설 부재 (100) 의 제조 과정에서 혹은 반도체 제조 장치 등에 장착되어 반복적으로 고온하에서 사용될 때에, 세라믹스제 기체 (101) 의 내부에 크랙이 발생한다는 문제가 있었다.
도 7 에 나타낸 바와 같이, 전형적으로는 접속 부재 (103) 의 이측 (도면 중 상측) 의 가장자리부 부근을 기점으로 하여 기체 (101) 의 내부에 크랙 (107) 이 발생하고 있다. 이 크랙 (107) 은, 내부 전극 (102) 을 통과하여 기체 (101) 의 표면 (반도체 웨이퍼 등의 재치면) 까지 도달하는 경우도 있었다. 크랙 (107) 이 접속 부재 (103) 의 이측 (도면 중 상측) 의 가장자리부 부근을 기점으로 하여 발생하기 쉬운 것은, 전극 매설 부재 (100) 의 내부에 있어서의 산화 진행이, 주로 접속 부재 (103) 의 표면측 (도면 중 하측) 이 아니라 이면측 (도면 중 상측) 으로부터 진행되는 것에서 기인되는 것으로 생각된다.
또, 상기 서술한 바와 같이 전극 매설 부재 (100) 의 기체 (101) 의 표면측 부분은, 전극 매설 부재 (100) 위에 재치되는 반도체 웨이퍼 등의 피처리 기판과 전극 매설 부재 (100) 의 내부 전극 (102) 의 사이를 전기적으로 절연하기 위한 절연층을 형성하고 있으므로, 전극 매설 부재 (100) 의 기체 (101) 의 내부에 있어서의 크랙 발생을 방지하고, 특히 크랙이 절연층을 관통하여 피처리 기판의 재치면까지 도달하는 것은 방지해야 한다.
상기 서술한 크랙의 발생 원인에 대해서는, 종래에 니켈 (Ni) 로 이루어지는 단자 (외부 접속 단자) (105) 와, 질화알루미늄 (AlN) 으로 이루어지는 기체 (101) 에 매설된 텅스텐 (W) 으로 이루어지는 접속 부재 (103) 의 사이의 선팽창 계수차 (열팽창 계수차) 의 영향이 크다고 생각되었지만, 특히 장기간 사용되는 경우에는, 매설되어 있는 텅스텐 (W) 으로 이루어지는 접속 부재 (103) 와 주위의 AlN 의 선팽창 계수차에서 기인되는 영향이 더 큰 것을 알 수 있었다.
본 발명은, 이상과 같은 점을 감안하여, 세라믹스제 기체의 내부에 전극이 매설된 전극 매설 부재에 있어서, 기체의 내부에서 크랙이 발생하는 것을 억제 또는 방지할 수 있는 전극 매설 부재 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
[1] 상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 의한 전극 매설 부재는,
세라믹스제 기체와,
상기 기체에 매설된 전극과,
일방의 주면 및 타방의 주면을 갖고, 상기 일방의 주면이 상기 전극측을 향하고, 또한 상기 전극과 전기적으로 접속된 상태에서 상기 기체에 매설된 텅스텐 또는 몰리브덴의 적어도 일방을 포함하는 접속 부재와,
상기 기체의 외면으로부터 상기 접속 부재의 타방의 주면까지 연장되는 구멍부를 구비하는 전극 매설 부재로서,
상기 기체에는 완충 부재가 매설되고,
상기 완충 부재는, 적어도 세라믹스 재료와 텅스텐 및 몰리브덴의 적어도 일방을 포함하고,
또한 상기 완충 부재는, 상기 접속 부재의 가장자리부의 적어도 일부를 덮는 것을 특징으로 한다.
상기 특징을 구비한 본 발명의 전극 매설 부재에 따르면, 완충 부재를 구성하고 있는 혼합 조직의 선팽창 계수 (열팽창 계수) 가, 접속 부재의 재료와 기체의 재료의 각각의 선팽창 계수의 중간 값을 취하고, 부재 간에 있어서의 선팽창 계수 (열팽창 계수) 의 변화 (차이의 크기) 가 완화된다. 이로써, 접속 부재의 가장자리부에 집중되는 응력을 완화시킬 수 있고, 그 결과, 접속 부재로부터 기체로 진전되는 크랙의 발생을 억제 또는 방지할 수 있다.
[2] 또한, 본 발명의 전극 매설 부재에 있어서, 상기 완충 부재는, 적어도 상기 기체를 구성하는 세라믹스 재료와 텅스텐 및 몰리브덴의 적어도 일방을 구성 원소로 하는 도전성 재료를 포함하는 것이 바람직하다.
[3] 또한, 본 발명의 전극 매설 부재에 있어서, 상기 구멍부에 일부가 삽입된 상태에서 상기 접속 부재에 접속된 외부 금속 단자를 구비하는 것이 바람직하다.
이로써, 기체 내부에 매설된 내부 전극을, 외부 금속 단자 및 접속 부재를 개재하여 외부와 전기적으로 접속할 수 있다.
[4] 또한, 본 발명의 전극 매설 부재에 있어서, 상기 접속 부재는, 상기 일방의 주면과 상기 타방의 주면을 접속하는 측면과, 상기 일방의 주면과 상기 측면에 의해 형성되는 가장자리부를 추가로 구비하고, 상기 완충 부재는, 상기 가장자리부를 전체 둘레에 걸쳐서 덮는 것이 바람직하다.
이로써, 접속 부재의 가장자리부를 기점으로 하여 발생하는 크랙을 확실하게 억제하거나 또는 방지할 수 있다.
[5] 상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 의한 전극 매설 부재의 제조 방법은,
상기 어느 것의 전극 매설 부재의 제조 방법으로서,
세라믹스제의 제 1 성형체 및 제 2 성형체를 형성하는 성형체 형성 공정과,
상기 제 1 성형체 위에 상기 전극과 상기 접속 부재를 재치하는 전극 재치 공정과,
상기 접속 부재의 가장자리부의 적어도 일부를, 적어도 상기 제 1 성형체 및 상기 제 2 성형체를 구성하는 세라믹스 재료와 텅스텐 및 몰리브덴의 적어도 일방을 구성 원소로 하는 도전성 재료를 혼합시켜 형성된 상기 완충 부재에 의해 덮는 완충 부재 공정과,
상기 제 1 성형체, 상기 전극, 상기 접속 부재 및 상기 완충 부재 위에 상기 제 2 성형체를 얹는 제 2 성형체 재치 공정과,
상기 전극, 상기 접속 부재 및 상기 완충 부재를 상기 제 1 성형체와 상기 제 2 성형체의 사이에 둔 상태에서 가압 소성시키는 소결 공정을 구비한다.
상기 특징을 구비한 본 발명의 전극 매설 부재의 제조 방법에 따르면, 접속 부재로부터 기체로 진전되는 크랙의 발생을 억제 또는 방지할 수 있는 전극 매설 부재를 제조할 수 있다. 즉, 완충 부재를 구성하고 있는 혼합 조직의 선팽창 계수가, 접속 부재의 재료와 기체의 재료의 각각의 선팽창 계수의 중간 값을 취하고, 부재 간에 있어서의 선팽창 계수의 변화 (차이의 크기) 가 완화된다. 이로써, 접속 부재의 가장자리부에 집중되는 응력을 완화시킬 수 있고, 그 결과, 접속 부재로부터 기체로 진전되는 크랙의 발생을 억제 또는 방지할 수 있다.
[6] 상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 의한 전극 매설 부재의 제조 방법은,
상기 어느 것의 전극 매설 부재의 제조 방법으로서,
개구를 갖는 바닥이 있는 통 형상 틀에 세라믹스제 원료분 (粉) 을 충전하고 가압하여 제 1 압분체를 형성하는 제 1 압분체 형성 공정과,
상기 바닥이 있는 통 형상 틀 안에서, 상기 제 1 압분체의 상기 바닥이 있는 통 형상 틀의 개구측에, 상기 전극과 상기 접속 부재를 배치하는 전극 재치 공정과,
상기 접속 부재의 가장자리부의 적어도 일부를, 적어도 상기 원료분을 구성하는 세라믹스 재료와 텅스텐 및 몰리브덴의 적어도 일방을 구성 원소로 하는 도전성 재료를 혼합시켜 형성된 상기 완충 부재에 의해 덮는 완충 부재 공정과,
상기 바닥이 있는 통 형상 틀 안의, 상기 제 1 압분체, 상기 전극 및 상기 완충 부재의 상기 개구측에 상기 원료분을 충전하고 가압하여 상기 제 1 압분체를 포함한 제 2 압분체를 형성하는 제 2 압분체 형성 공정과,
상기 전극, 상기 접속 부재 및 상기 완충 부재를 매설한 상기 제 2 압분체를 가압 소성시키는 소결 공정을 구비한다.
상기 특징을 구비한 본 발명의 전극 매설 부재의 제조 방법에 따르면, 접속 부재로부터 기체로 진전되는 크랙의 발생을 억제 또는 방지할 수 있는 전극 매설 부재를 제조할 수 있다. 즉, 완충 부재를 구성하고 있는 혼합 조직의 선팽창 계수가, 접속 부재의 재료와 기체의 재료의 각각의 선팽창 계수의 중간 값을 취하고, 부재 간에 있어서의 선팽창 계수의 변화 (차이의 크기) 가 완화된다. 이로써, 접속 부재의 가장자리부에 집중되는 응력을 완화시킬 수 있고, 그 결과, 접속 부재로부터 기체로 진전되는 크랙의 발생을 억제 또는 방지할 수 있다.
도 1A 는, 본 발명의 일 실시형태로서의 전극 매설 부재의 주요부를 모식적으로 나타내는 설명도이다.
도 1B 는, 본 발명의 일 실시형태로서의 전극 매설 부재의 주요부를 모식적으로 나타내는 설명도이다.
도 2 는, 도 1A, 도 1B 에 나타낸 전극 매설 부재의 접속 부재 및 완충 부재를 서로 분리한 상태에서 확대해서 나타낸 설명도이다.
도 3A 는, 본 발명의 일 실시형태로서의 전극 매설 부재의 제조 방법을 나타내는 설명도이다.
도 3B 는, 본 발명의 일 실시형태로서의 전극 매설 부재의 제조 방법을 나타내는 설명도이다.
도 4A 는, 본 발명의 일 실시형태로서의 전극 매설 부재의 제조 방법을 나타내는 다른 설명도이다.
도 4B 는, 본 발명의 일 실시형태로서의 전극 매설 부재의 제조 방법을 나타내는 다른 설명도이다.
도 5A 는, 본 발명의 다른 실시형태로서의 전극 매설 부재의 주요부를 모식적으로 나타내는 설명도이다.
도 5B 는, 본 발명의 다른 실시형태로서의 전극 매설 부재의 주요부를 모식적으로 나타내는 설명도이다.
도 6 은, 본 발명의 다른 실시형태로서의 전극 매설 부재의 주요부를 모식적으로 나타내는 설명도이다.
도 7 은, 종래의 전극 매설 부재의 주요부를 모식적으로 나타내는 설명도이다.
도 8 은, 본 실시형태에 있어서의 정전 척 (1000) 의 외관 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 9 는, 본 실시형태에 있어서의 정전 척 (1000) 의 XZ 단면 구성을 개략적으로 나타내는 설명도이다.
도 10 은, 세라믹스 구조체의 평면도이다.
도 11 은, 도 10 의 A-A 선 단면도이다.
이하, 본 발명의 일 실시형태로서의 전극 매설 부재 및 그 제조 방법에 대해서 도면을 참조하여 설명한다. 또, 도면은, 전극 매설 부재의 주요부, 특히 내부 전극과 외부 금속 단자의 접속 지점을, 모식적 (개념적) 으로 나타내는 것이다. 본 실시형태의 전극 매설 부재는, 예를 들어 반도체 제조 장치에 장착되고, 반도체 제조용 웨이퍼를 가열하는 세라믹스제 히터, 또는 반도체 제조용 웨이퍼를 존슨 라벡력 또는 쿨롱력에 의해 끌어 당기는 정전 척으로서 사용된다.
도 1A 및 도 1B 에 나타낸 바와 같이, 본 실시형태에 의한 전극 매설 부재 (1) 는, 표면 (2a) 및 이면 (2b) 을 갖고, 세라믹스로 이루어지는 판 형상의 기체 (2) 를 구비하고 있다. 기체 (2) 의 내부에는, 기체 (2) 의 표면 (2a) 과 평행하게 연장되고, 금속 재료로 이루어지는 내부 전극 (3) 이 매설되어 있다. 기체 (2) 를 구성하는 세라믹스 재료로서는, 전형적으로는 질화알루미늄 (AlN) 을 들 수 있고, 그 밖에 산화알루미늄 (Al2O3) 이 있다. 내부 전극 (3) 을 구성하는 금속 재료로서는, 전형적으로는 몰리브덴 (Mo) 을 들 수 있고, 그 밖에 텅스텐 (W), 텅스텐 및/또는 몰리브덴을 주성분으로 하는 합금이 있다.
내부 전극 (3) 의 이면측에는, 기체 (2) 의 표면 (2a) 을 따라 연장되는 원판 형상의 접속 부재 (4) 가 배치되어 있다. 접속 부재 (4) 는, 내부 전극 (3) 의 측을 향하는 일방의 주면 (4a) 과, 일방의 주면 (4a) 에 대향되는 타방의 주면 (4b) 을 갖는다. 접속 부재 (4) 는, 내부 전극 (3) 에 대하여 전기적으로 접속되어 있다. 접속 부재 (4) 를 구성하는 재료로서는, 상기 서술한 내부 전극 (3) 을 구성하는 금속 재료와 동일한 재료를 사용할 수 있지만, 내부 전극 (3) 과 반드시 동일한 재료일 필요는 없다. 즉, 접속 부재 (4) 를 구성하는 재료는, 텅스텐 또는 몰리브덴의 적어도 일방을 포함하고 있으면 된다.
기체 (2) 에는, 그 이면 (외면) (2b) 으로부터 기체 (2) 내부의 접속 부재 (4) 의 타방의 주면 (4b) 에 도달할 때까지 연장되는 단자 구멍 (구멍부) (5) 이 뚫려 형성되어 있다. 단자 구멍 (5) 에는 원기둥 형상의 단자 (6) 의 일부가 삽입되어 있고, 단자 (6) 의 단부와 접속 부재 (4) 가 납땜부 (7) 에 의해 접속되어 있다. 납땜부 (7) 에는, Au-Ni 계로 대표되는 금납이나 Ag-Cu 계로 대표되는 은납 등의 납재 안에 매설된 텅스텐 (W) 의 중간 부재 (7a) 와 코발의 중간 부재 (7b) 가 포함되어 있다. 단자 구멍 (5) 의 직경은, 예를 들어 5 mm 이다. 단자 (6) 는, 예를 들어 직경이 4.8 mm 이며, 길이가 20 mm 이다. 단자 (6) 와 단자 구멍 (5) 을 획정하는 기체 (2) 의 내측면 (8) 의 사이에는, 간극 (9) 이 형성되어 있다. 간극 (9) 의 폭은, 예를 들어 0.1 mm 이다. 단자 (외부 금속 단자) (6) 를 구성하는 금속 재료로서는, 전형적으로는 니켈을 들 수 있고, 그 밖에 코발 등의 저열팽창 금속 합금, 및/또는 티탄, 구리 또는 이것들을 주성분으로 하는 합금이 있다.
또, 본 실시형태에 있어서는, 원기둥 형상의 단자 (6) 와 원판 형상의 접속 부재 (4) 가 서로 동심적으로 배치되어 접속되어 있지만, 단자 (6) 와 접속 부재 (4) 는 반드시 동심적으로 배치할 필요는 없고, 동심 위치로부터 어긋나 있어도 된다. 또한, 단자 (6) 의 형상은, 원기둥 형상 이외의 봉 형상의 형상이어도 된다. 또한, 납땜부 (7) 는, 그 주위의 부재 (예를 들어 완충 부재 (10)) 와 접촉되어 있어도 된다.
상기 서술한 구성에 의해 단자 (외부 금속 단자) (6) 와, 기체 (2) 의 내부에 매설된 내부 전극 (3) 이 전기적으로 접속된다. 또, 접속 부재 (4) 의 형상은, 반드시 원판 형상에 한정되는 것이 아니라, 내부 전극 (3) 과 단자 (6) 를 전기적으로 접속함에 있어서 바람직한 형상을 적절히 선택할 수 있다. 또한, 내부 전극 (3) 과 접속 부재 (4) 사이의 전기적인 접속 상태를 확보하기 위한 형태로서는, 양자를 직접적으로 접촉시키는 형태, 또는 도전성 페이스트를 사용하여 양자를 접착시키는 형태 등을 채용할 수 있다.
그리고, 본 실시형태에 의한 전극 매설 부재 (1) 는, 접속 부재 (4) 의 가장자리부의 적어도 일부를 덮는 완충 부재 (10) 가 기체 (2) 의 내부에 매설되어 있다. 완충 부재 (10) 는, 적어도 기체 (2) 를 구성하는 세라믹스 재료와 텅스텐 및 몰리브덴의 적어도 일방을 구성 원소로 하는 도전성 재료를 포함하고 있다.
완충 부재 (10) 를 구성하는 도전성 재료는, 반드시 접속 부재 (4) 를 구성하는 재료와 동일한 것일 필요는 없다. 예를 들어, 접속 부재 (4) 가 몰리브덴제인 경우, 완충 부재 (10) 를 구성하는 도전성 재료는, 몰리브덴이어도 되지만, 텅스텐이어도 된다.
또한, 완충 부재 (10) 를 구성하는 도전성 재료는, 텅스텐의 탄화물 또는 몰리브덴의 탄화물이어도 되고, 요컨대 텅스텐 또는 몰리브덴의 적어도 일방을 구성 원소로 하는 재료이면 된다.
도 2 에 나타낸 바와 같이, 본 실시형태에 있어서의 접속 부재 (4) 는, 일방의 주면 (4a) 과 타방의 주면 (4b) 을 접속하는 측면 (4c) 과, 주면 (4a, 4b) 과 측면 (4c) 에 의해 형성되는 가장자리부 (4d, 4e) 를 갖는다. 본 실시형태에 있어서는, 완충 부재 (10) 는, 원판 형상의 접속 부재 (4) 의 타방의 주면 (4b) 측의 가장자리부 (4e) 를, 그 전체 둘레에 걸쳐서 덮고 있다.
다음으로, 도 1A 및 도 1B 에 나타낸 전극 매설 부재 (1) 의 제조 방법에 대해서 도면을 참조하여 설명한다. 또, 전극 매설 부재 (1) 의 제조 방법에는, 크게 나눠 성형체 프레스법을 사용하는 방법과 분말 핫 프레스법을 사용하는 방법이 있다.
먼저, 성형체 프레스법을 사용하여 전극 매설 부재 (1) 를 제조하는 방법에 대해서 설명한다. 또, 이 성형체 프레스법에 의해 처리되는 성형체에는, 탈지체, 가소체 (假燒體) 도 포함되는 것으로 한다.
이 제조 방법은, 세라믹스제의 제 1 성형체 및 제 2 성형체를 형성하는 성형체 형성 공정과, 제 1 성형체 위에 내부 전극 (3) 과 접속 부재 (4) 를 재치하는 전극 재치 공정과, 접속 부재 (4) 의 가장자리부 (4d, 4e) 의 적어도 일부를 완충 부재 (10) 에 의해 덮는 완충 부재 공정과, 제 1 성형체, 내부 전극 (3), 접속 부재 (4) 및 완충 부재 (10) 위에 제 2 성형체를 얹는 제 2 성형체 재치 공정과, 전극 (3), 접속 부재 (4) 및 완충 부재 (10) 를 제 1 성형체와 제 2 성형체의 사이에 둔 상태에서 가압 소성시키는 소결 공정을 구비하고 있다.
완충 부재 공정에 있어서의 완충 부재 (10) 는, 적어도 제 1 성형체 및 제 2 성형체를 구성하는 세라믹스 재료와 텅스텐 및 몰리브덴의 적어도 일방을 구성 원소로 하는 도전성 재료를 혼합시켜 형성된다. 완충 부재 (10) 는, 예를 들어 텅스텐 (또는 몰리브덴) 과 질화알루미늄 (AlN) 을 주성분으로 하고, 필요에 따라 Y2O3 등의 소결 보조제를 첨가한 혼합 재료로 형성할 수 있다.
완충 부재 (10) 를 형성하는 혼합 재료에 대해서, 보다 구체적인 재료의 조합 (조성의 비율 등) 은 이하와 같다.
(1) AlN 에 5 wt％ Y2O3 을 혼합한 혼합 분말이 50 vol％, 텅스텐 분말이 50 vol％
(2) AlN 에 5 wt％ Y2O3 을 혼합한 혼합 분말이 30 vol％, 텅스텐 분말이 70 vol％
(3) AlN 에 5 wt％ Y2O3 을 혼합한 혼합 분말이 90 vol％, 텅스텐 분말이 10 vol％
(4) AlN 에 5 wt％ Y2O3 을 혼합한 혼합 분말이 70 vol％, 몰리브덴 분말이 30 vol％
여기서, AlN 이 90 vol％ 를 초과하면, 완충 부재 (10) 의 선팽창 계수가 기체 (2) 의 재료의 선팽창 계수에 지나치게 가까워지기 때문에, 접속 부재 (4) 와 기체 (2) 의 사이에서의 선팽창 계수의 변화 (차이의 크기) 가 충분히 완화되지 않게 된다. 이로써, 접속 부재 (4) 의 가장자리부에 집중되는 응력을 완화시킬 수 없어, 접속 부재 (4) 로부터 기체 (2) 로 진전되는 크랙의 발생을 억제 또는 방지할 수 없게 될 가능성이 있다.
또한, AlN 이 30 vol％ 미만이면, 완충 부재 (10) 의 선팽창 계수가 접속 부재 (4) 의 재료의 선팽창 계수에 지나치게 가까워지기 때문에, 접속 부재 (4) 와 기체 (2) 의 사이에서의 선팽창 계수의 변화 (차이의 크기) 가 충분히 완화되지 않게 된다. 이로써, 접속 부재 (4) 의 가장자리부에 집중되는 응력을 완화시킬 수 없어, 접속 부재 (4) 로부터 기체 (2) 로 진전되는 크랙의 발생을 억제 또는 방지할 수 없게 될 가능성이 있다.
이하, 보다 구체적인 전극 매설 부재 (1) 의 제조 방법에 대해서 도 3A 내지 도 4B 를 참조하여 설명한다.
(1) AlN 성형체를 복수 준비하는 공정
종전의 방법으로 CIP 체 등으로부터 잘라내어, 소정 형상으로 가공하는 공정
이 공정에 있어서,
i) 제 1 성형체 (소성 후 절연층이 되는 플레이트)
ii) 제 2 성형체 (소성 후에 기대 (基臺) 가 되는 플레이트)
를 제작한다.
(2) 제 1 및 제 2 AlN 성형체를 탈지하여, 제 1 탈지체 (20) 및 제 2 탈지체 (21) 를 제작하는 공정
(3) 제 1 탈지체 (20) 에 내부 전극 (3) 및 그 위에 접속 부재 (4) 를 재치하는 공정
(4) AlN 원료분과 접속 부재 (4) 를 구성하는 금속 분말의 혼합 성형체를 제작하고, 접속 부재 (4) 를 덮는 형상의 완충 부재 (10) 로 가공하여, 접속 부재 (4) 에 씌우는 공정
(5) 제 2 탈지체 (21) 를 그 위에 재치하고, 1 축 가압 소성 (핫 프레스) 하는 공정 (도 3A)
여기서, 제 1 탈지체 (20) 및 제 2 탈지체 (21) 가 소결되고, 내부 전극 (3), 접속 부재 (4) 및 완충 부재 (10) 가 소결 일체화된다.
(6) 소결체의 일방의 면 (이면 (2b)) 으로부터 구멍 가공을 실시하고, 단자 구멍 (5) 을 뚫려 형성하여, 매설된 접속 부재 (4) 를 노출시키는 공정 (도 3B)
여기서, 단자 구멍 (5) 의 직경은, 접속 부재 (4) 의 대표 치수 (예를 들어 직경) 보다 작은 것이 더 바람직하다.
(7) 단자 (외부 접속 단자) (6) 와 접속 부재 (4) 를 납재 (납땜부) 로 납 접합하는 공정 (도 4A, 도 4B)
상기 (1) ∼ (7) 의 일련 공정에 의해 도 1A 및 도 1B 에 나타낸 전극 매설 부재 (1) 가 제조된다.
또한, 전극 매설 부재 (1) 의 기체 (2) 에 매설되는 내부 전극 (3) 의 수는 1 개에 한정되지 않고, 복수의 내부 전극 (3) 을 기체 (2) 에 매설해도 된다. 그 경우, 기체 (2) 의 두께 방향이 상이한 위치에 복수의 내부 전극 (3) 을 매설할 수 있다. 예를 들어, 2 개의 내부 전극 (3) 을 매설한 기체 (2) 는, 상기 (5) 공정에 있어서, 제 2 탈지체 (21) 위에 추가로 내부 전극 (3) 을 재치하고, 이 내부 전극 (3) 의 소정 위치에 접속 부재 (4) 와 완충 부재 (10) 를 배치하고, 그 위에 별도로 준비한 AlN 성형체의 탈지체를 재치한 후에 1 축 가압 소성 (핫 프레스) 을 실시함으로써 제조할 수 있다.
다음으로, 분말 핫 프레스법을 사용하여 전극 매설 부재 (1) 를 제조하는 방법에 대해서 설명한다.
이 제조 방법은, 개구를 갖는 바닥이 있는 통 형상 틀에 세라믹스제 원료분을 충전하고 가압하여 제 1 압분체를 형성하는 제 1 압분체 형성 공정과, 바닥이 있는 통 형상 틀 안에서, 제 1 압분체의 바닥이 있는 통 형상 틀의 개구측에, 내부 전극 (3) 과 접속 부재 (4) 를 배치하는 전극 재치 공정과, 접속 부재 (4) 의 가장자리부 (4d, 4e) 의 적어도 일부를 완충 부재 (10) 에 의해 덮는 완충 부재 공정과, 바닥이 있는 통 형상 틀 안의, 제 1 압분체, 내부 전극 (3) 및 완충 부재 (10) 의 개구측에 원료분을 충전하고 가압하여 제 1 압분체를 포함한 제 2 압분체를 형성하는 제 2 압분체 형성 공정과, 내부 전극 (3), 접속 부재 (4) 및 완충 부재 (10) 를 매설한 제 2 압분체를 가압 소성시키는 소결 공정을 구비한다.
이 제조 방법에서도, 완충 부재 공정에 있어서의 완충 부재 (10) 는, 적어도 제 1 성형체 및 제 2 성형체를 구성하는 세라믹스 재료와 텅스텐 및 몰리브덴의 적어도 일방을 구성 원소로 하는 도전성 재료를 혼합시켜 형성된다.
또한, 분말 핫 프레스법을 사용하여 2 개의 내부 전극 (3) 을 기체 (2) 의 두께 방향이 상이한 위치에 매설하는 경우에는, 제 2 압분체 위에 추가로 내부 전극 (3) 을 재치하고, 이 내부 전극 (3) 의 소정 위치에 접속 부재 (4), 완충 부재 (10) 를 배치하고, 바닥이 있는 통 형상 틀 안의 개구측에 원료분을 충전하고 가압함으로써, 제 2 압분체와 내부 전극 (3), 접속 부재 (4) 및 완충 부재 (10) 를 매설한 제 3 압분체를 제작하고, 이것을 가압 소성시키는 소결 공정을 행할 수 있다.
이상, 본 발명의 실시형태로서의 전극 매설 부재 및 그 제조 방법에 대해서 설명했는데, 상기 실시형태에 따르면, 이하에 서술하는 바와 같은 특유한 작용 효과를 발휘할 수 있다.
즉, 상기 실시형태에 있어서는, 접속 부재 (4) 의 주위, 특히 타방의 주면 (4b) 측의 가장자리부 (4e) 의 전체 둘레에 걸쳐서 완충 부재 (10) 가 배치되어 있다. 그리고, 이 완충 부재 (10) 는, 적어도 기체 (2) 를 구성하는 세라믹스 재료와 텅스텐 및 몰리브덴의 적어도 일방을 구성 원소로 하는 도전성 재료를 포함한 혼합 조직으로 이루어진다. 그래서, 완충 부재 (10) 를 구성하고 있는 혼합 조직은, 그 선팽창 계수가, 접속 부재 (4) 의 재료와 기체 (2) 의 재료 (AlN 등의 세라믹스) 의 각각의 선팽창 계수의 중간 값을 취하고, 부재 간에 있어서의 선팽창 계수의 변화 (차이의 크기) 가 완화된다. 이로써, 접속 부재 (4) 의 가장자리부에 집중되는 응력을 완화시킬 수 있고, 그 결과, 접속 부재 (4) 의 가장자리부로부터 기체 (2) 로 진전되는 크랙의 발생을 억제 또는 방지할 수 있다.
또한, 본 실시형태에 있어서는, 접속 부재 (4) 의 주위에 배치된 완충 부재 (10) 가, 적어도 기체 (2) 를 구성하는 세라믹스 재료와 텅스텐 및 몰리브덴의 적어도 일방을 구성 원소로 하는 도전성 재료 (예를 들어 텅스텐 (W)-AlN 의 혼합 조직) 을 구비하고 있으므로, 소성 처리 등일 때에 완충 부재 (10) 와 기체 (2) 사이의 계면에서 발생하는 미소한 요철의 발생량이 증가한다. 그 결과, 완충 부재 (10) 와 기체 (2) 의 사이에서 양호한 접합 상태가 확보되어, 전극 매설 부재 (1) 의 내부에서의 산화 진행을 억제할 수 있다.
다음으로, 본 발명의 다른 실시형태에 의한 전극 매설 부재에 대해서 도 5A 및 도 5B 를 참조하여 설명한다. 또, 도 1A 등에 나타낸 상기 실시형태와 구성을 공통으로 하는 부분에 대해서는, 도 5A, 도 5B 에서 공통되는 부호를 붙임과 함께, 이하에서는 특히 상기 실시형태와 상이하는 부분에 대해서 설명한다.
도 1A 등에 나타낸 실시형태에 있어서는, 완충 부재 (10) 의 내부 전극 (3) 측의 단면 (내부 전극 (3) 에 전기적으로 접속되는 면) 이, 접속 부재 (4) 의 주위로 연장되는 원고리 형상을 이루고 있고, 이 완충 부재 (10) 의 원고리 형상의 단면 전체가, 내부 전극 (3) 의 이면에 전기적으로 접속되어 있다.
이에 비해 도 5A 및 도 5B 에 나타낸 실시형태에 있어서는, 완충 부재 (10A) 의 내부 전극 (3) 측의 단면 (내부 전극 (3) 에 전기적으로 접속되는 면) 이, 접속 부재 (4) 의 주위로 원고리 형상 (연속적) 으로 연장되는 것이 아니라, 둘레 방향에서 단속적 (불연속) 으로 형성되어 있다. 즉, 완충 부재 (10A) 와 내부 전극 (3) 의 전기적인 접속 상태가, 둘레 방향에서 단속적 (불연속) 으로 되어 있다. 바꾸어 말하면, 도 5A 및 도 5B 에 나타낸 실시형태에 있어서는, 완충 부재 (10A) 와 내부 전극 (3) 의 사이에, 세라믹스제 기체 (2A) 의 일부가 국소적으로 개재되어 있다.
도 5A 및 도 5B 에 나타낸 실시형태에 있어서도, 도 1A 등에 나타낸 상기 실시형태와 마찬가지로, 접속 부재 (4) 의 타방의 주면 (4b) 측의 가장자리부 (4e) 를 전체 둘레에 걸쳐서 덮을 수 있으므로, 접속 부재 (4) 의 가장자리부 (4e) 의 부근에 있어서 응력의 집중을 완화시켜 크랙의 발생을 억제 또는 방지할 수 있다.
또 다른 실시형태로서는, 제 1 탈지체 또는 제 1 압분체의 소정 위치에 다른 완충 부재를 배치함으로써, 도 6 에 나타내는 바와 같이, 접속 부재 (4) 의 타방의 주면 (4b) 측의 가장자리부 (4e) 의 주위뿐만 아니라, 접속 부재 (4) 의 일방의 주면 (4a) 측의 가장자리부 (4d) 의 주위에도 완충 부재를 배치하도록 해도 된다. 이와 같이 하면, 접속 부재 (4) 의 양방의 가장자리부 (4d, 4e) 의 부근에 있어서 크랙의 발생을 억제 또는 방지할 수 있다.
본 발명은, 고주파 전극, 접지 전극이나 정전 흡착용 전극으로서의 내부 전극 (3) 이 기체 (2) 의 표면 (2a) 에 가까운 위치에 매설되는 전극 매설 부재 (1) 에 바람직하다. 또한 전극 매설 부재 (1) 가 자체 발열될 수 있도록, 기체의 표면 (2a) 에 가까운 위치에 매설되는 내부 전극 (3) 과는 별도로 히터 전극으로서의 내부 전극 (3) 이 매설된 전극 매설 부재 (1) 에 바람직하다. 이하의 실시예에서는, 고온하에서 사용할 때에 기체 (2) 의 내부에서 크랙이 발생하는 것을 억제하는 것을 목적으로 하고, 기체 (2) 에 고주파 전극과 히터 전극으로서의 2 개의 내부 전극 (3) 을 매설한 전극 매설 부재 (1) 에 대해서 개시한다.
(실시예)
도 1A 내지 도 4B 는, 기체의 표면 (2a) 에 가까운 위치에 매설되는 고주파 전극으로서의 내부 전극 (3), 접속 부재 (4) 및 완충 부재 (10) 의 매설 공정 및 구조를 설명한 것이다. 히터 전극으로서의 내부 전극 (3) 과 이것에 대응되게 형성되는 접속 부재 (4) 및 완충 부재 (10) 의 매설 공정 및 구조는, 고주파 전극으로서의 내부 전극 (3) 의 매설 공정 및 구조에 준하기 때문에 도시는 생략하지만, 이하에는 고주파 전극 및 히터 전극으로서의 2 개의 내부 전극 (3) 이 매설된 전극 매설 부재 (1) 의 제조 방법에 관한 각종 실시예에 대해서 설명한다.
또한, 하기 실시예에 기재된 탈지, 소성, 납땜의 조건은 종전의 세라믹스 소결체의 제조 방법에 준거하여 적절한 조건의 변경을 포함하는 것으로 한다.
[실시예 1]
먼저, 실시예 1 로서 성형체 프레스법을 사용하여 전극 매설 부재 (1) 를 제조한 예에 대해서 설명한다.
(1) 질화알루미늄 분말 95 질량％, 산화이트륨 분말 5 질량％ 로 이루어지는 분말 혼합물에 바인더를 첨가하여 조립 (造粒) 후에, CIP 성형 (압력 1 ton/㎠) 하여, 성형체의 잉곳을 얻고, 이것을 기계 가공에 의해 이하의 성형체를 제작하였다.
(i) 원판 형상 성형체 A (소성 후 절연층이 되는 플레이트)
직경 340 mm, 두께 5 mm
(ii) 원판 형상 성형체 B (소성 후에 중간 기대가 되는 플레이트)
직경 340 mm, 두께 10 mm
원판 형상 성형체 B 의 일방의 면에, 성형체의 중심을 공유하고, 제 1 내부 전극 (3) (고주파 전극) 을 수납하기 위한 직경 300 mm, 깊이 0.1 mm 인 오목부를 형성한다.
또한, 단자를 형성하는 소정 위치에, 접속 부재 (4) 및 완충 부재 (10) 를 수납하기 위한 직경 12 mm, 깊이 1.5 mm 인 오목부를 형성한다.
(iii) 원판 형상 성형체 C (소성 후에 기대가 되는 플레이트)
직경 340 mm, 두께 20 mm
원판 형상 성형체 C 의 일방의 면에, 성형체의 중심을 공유하고, 제 2 내부 전극 (3) (히터 전극) 을 수납하기 위한 직경 300 mm, 깊이 0.1 mm 인 오목부를 형성한다.
또, 단자를 형성하는 소정 위치에, 접속 부재 (4) 및 완충 부재 (10) 를 수납하기 위한 직경 12 mm, 깊이 1.5 mm 인 오목부를 형성한다.
(2) 원판 형상 성형체 A, B, C 를 탈지하여 원판 형상 탈지체 A, B, C 를 제작한다.
탈지는 500 ℃ 이상, 대기 분위기에서 행한다.
(3) 원판 형상 탈지체 B 에 제 1 내부 전극 (3), 접속 부재 (4) 및 완충 부재 (10) 를 내장하고, 원판 형상 탈지체 C 에 제 2 내부 전극 (3), 접속 부재 (4) 및 완충 부재 (10) 를 내장하였다.
(iii) 히터 전극 및 고주파 전극
몰리브덴 와이어에 의한 메시 (선 직경 0.1 mm, 평직, 메시 사이즈 ＃50)
이것을 소정 형상으로 재단하여 히터 전극으로 한다. 최외경 294 mm.
동일한 몰리브덴 와이어에 의한 메시로부터 원형 형상으로 재단하여 고주파 전극으로 한다. 최외경 298 mm.
(iv) 접속 부재
직경 8 mm 두께 0.5 mm 인 텅스텐의 벌크체로 한다.
(iv) 완충 부재
AlN 원료분과 W 의 분말을 체적비 50 ％：50 ％ 로 혼합한 후에 성형하고, 직경 12 mm 두께 1.5 mm 인 원판에 편면으로부터 직경 8 mm, 깊이 0.5 mm 의 스폿 페이싱 가공을 실시한 오목부 형상 부재를 준비한다.
(v) 히터 전극 등의 배치
원판 형상 탈지체 C 의 직경 12 mm 인 오목부에 완충 부재를 스폿 페이싱 구멍이 상방이 되는 방향으로 배치한다.
완충 부재의 스폿 페이싱 구멍에 접속 부재를 수납한다.
그 위에 직경 300 mm 인 오목부에 제 2 내부 전극으로서의 히터 전극을 수납한다.
(vi) 원판 형상 탈지체 B 의 적층
원판 형상 탈지체 C 의 히터 전극이 매설된 측에, 원판 형상 탈지체 (2) 를 적층시킨다.
(vii) 고주파 전극 등의 배치
원판 형상 탈지체 B 의 직경 12 mm 인 오목부에 완충 부재를 스폿 페이싱 구멍이 상방이 되는 방향으로 배치한다.
완충 부재의 스폿 페이싱 구멍에 접속 부재를 수납한다.
그 위에 직경 300 mm 인 오목부에 제 1 내부 전극으로서의 고주파 전극을 수납한다.
그 위에 원판 형상 탈지체 A 를 적층시켜, 적층체 (탈지체) 를 완성시킨다.
(4) 탈지체를 카본 틀 내에 옮겨 형성하고 핫 프레스노 (爐) 에 재치하여 핫 프레스 소성시켰다.
10 MPa 의 압력으로 소성 온도 1800 ℃, 소성 시간 2 시간 동안 핫 프레스 소성을 실시하였다.
(5) 소성 후 가공
그 후, 전체면에 연삭, 연마 가공을 실시하여, 총 두께 25 mm, 절연층 두께 1.0 mm, 표면 조도를 Ra 0.4 ㎛ 의 웨이퍼 재치면을 형성하였다.
세라믹 기체 이면측으로부터 단자 위치에 접속 부재에 도달할 때까지 구멍 직경 φ5.5 mm 인 평저 구멍 가공을 실시한다.
(6) 외부 금속 단자 접속
노출된 접속 부재 저면에 납재를 개재하여 직경 5 mm, 두께 1 mm 인 텅스텐과 코발제 중간 부재와 직경 5 mm 길이 30 mm 인 원기둥 형상 Ni 제 급전 단자를 설치하고, 진공노에 의해 1050 ℃ 에서 Au-Ni 계 납재에 의한 납땜을 실시하여 전극 매설 부재를 완성시켰다.
[실시예 2]
다음으로, 실시예 2 로서 분말 핫 프레스법을 사용하여 실시예 1 과 동일한 전극 매설 부재 (1) 를 제조한 예에 대해서 설명한다.
(1) 질화알루미늄 분말 95 질량％, 산화이트륨 분말 5 질량％ 로 이루어지는 분말 혼합 원료분을 바닥이 있는 카본 틀에 충전하고 1 축 가압하여 원판 형상 압분체 1 을 제작한다.
(i) 원판 형상 압분체 A (소성 후 절연층이 되는 플레이트)
직경 340 mm, 두께 5 mm.
(ii) 실시예 1 과 동일한 고주파 전극을 원판 형상 압분체 1 위의 소정 위치에 재치한다.
(iii) 접속 부재
실시예 1 과 동일한 접속 부재를 고주파 전극 위의 소정 위치에 배치한다.
(iv) 완충 부재
실시예 1 과 동일한 완충 부재를 고주파 전극 위의 접속 부재에 씌워서 배치한다.
(2) 동일한 분말 혼합 원료분을 바닥이 있는 카본 틀에 추가로 충전하고 1 축 가압하여 원판 형상 압분체 B 를 제작한다.
직경 340 mm, 두께 10 mm
(v) 히터 전극을 원판 형상 압분체 B 위에 얹는다.
(vi) 접속 부재
실시예 1 과 동일한 접속 부재를 히터 전극 위의 소정 위치에 배치한다.
(vii) 완충 부재
실시예 1 과 동일한 완충 부재를 히터 전극 위의 접속 부재에 씌운다.
(3) 동일한 분말 혼합 원료분을 바닥이 있는 카본 틀에 추가로 충전하고 1 축 가압하여 원판 형상 압분체 C 를 제작한다.
(viii) 원판 형상 압분체 C (소성 후에 기대가 되는 플레이트)
직경 340 mm, 두께 20 mm
(4) 핫 프레스 소성
10 MPa 의 압력으로 소성 온도 1800 ℃, 소성 시간 2 시간 동안 핫 프레스 소성을 실시하였다.
(5) 소성 후 가공
그 후, 전체면에 연삭, 연마 가공을 실시하여, 총 두께 25 mm, 절연층 두께 1.0 mm, 표면 조도를 Ra 0.4 ㎛ 의 웨이퍼 재치면을 형성하였다.
세라믹 기체 이면측으로부터 단자 위치에 접속 부재에 도달할 때까지 구멍 직경 φ5.5 mm 인 평저 구멍 가공을 실시한다.
(6) 외부 금속 단자 접속
노출된 접속 부재 저면에 납재를 개재하여 직경 5 mm, 두께 1 mm 인 텅스텐과 코발제 중간 부재와 직경 5 mm 길이 30 mm 인 원기둥 형상 Ni 제 급전 단자를 설치하고, 진공노에 의해 1050 ℃ 에서 Au-Ni 계 납재에 의한 납땜을 실시하여 전극 매설 부재를 완성시켰다.
[실시예 3]
다음으로, 실시예 3 으로서 성형체 프레스법을 사용하여 전극 매설 부재 (1) 를 제조한 다른 예에 대해서 설명한다.
완충 부재를 AlN 원료분과 텅스텐 (W) 의 분말을 체적비 70 ％：30 ％ 로 혼합한 후에 성형하고, 직경 12 mm, 두께 1.5 mm 인 원판에 편면으로부터 직경 8 mm, 깊이 0.5 mm 의 스폿 페이싱 가공을 실시한 오목부 형상 부재를 준비하기로 한 것 이외에는 실시예 1 과 동일한 공정으로 하였다.
[실시예 4]
다음으로, 실시예 4 로서 성형체 프레스법을 사용하여 전극 매설 부재 (1) 를 제조한 다른 예에 대해서 설명한다.
완충 부재를 AlN 원료분과 텅스텐 (W) 의 분말을 체적비 90 ％：10 ％ 로 혼합한 후에 성형하고, 직경 12 mm, 두께 1.5 mm 인 원판에 편면으로부터 직경 8 mm, 깊이 0.5 mm 의 스폿 페이싱 가공을 실시한 오목부 형상 부재를 준비하기로 한 것 이외에는 실시예 1 과 동일한 공정으로 하였다.
[실시예 5]
다음으로, 실시예 5 로서 성형체 프레스법을 사용하여 전극 매설 부재 (1) 를 제조한 다른 예에 대해서 설명한다.
접속 부재가 직경 8 mm, 두께 0.5 mm 인 몰리브덴의 벌크체로 하는 것, 및 완충 부재를 AlN 원료분과 몰리브덴 (Mo) 의 분말을 체적비 70 ％：30 ％ 로 혼합한 후에 성형하고, 직경 12 mm, 두께 1.5 mm 인 원판에 편면으로부터 직경 8 mm, 깊이 0.5 mm 의 스폿 페이싱 가공을 실시한 오목부 형상 부재를 준비하기로 한 것 이외에는 실시예 1 과 동일한 공정으로 하였다.
[비교예]
다음으로, 상기 실시예에 대한 비교예에 대해서 설명한다.
본 비교예에서는, 상기 서술한 실시예 1 에 있어서, 완충 부재를 접속 부재의 주위에 배치하지 않고, 완충 부재를 포함하지 않은 종래의 제법에 의한 전극 매설 부재를 제작하였다.
(평가)
실시예 1 ∼ 5 및 비교예에서 제작한 전극 매설 부재를 사용하여, 프로세스 온도가 600 ℃ 인 반도체 제조 프로세스에 사용하였다.
사용 개시 후 3 개월 경과 후에 단자부의 단면을 SEM 관찰한 바, 실시예 1 ∼ 5 모두 크랙은 확인되지 않았지만, 비교예에서는, 접속 부재의 가장자리부로부터 전극 매설 부재의 표면으로 향하는 크랙의 진전이 확인되었다.
A. 실시형태 :
A-1. 정전 척 (1000) 의 구성 :
도 8 은, 본 실시형태에 있어서의 정전 척 (1000) 의 외관 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이고, 도 9 는, 본 실시형태에 있어서의 정전 척 (1000) 의 XZ 단면 구성을 개략적으로 나타내는 설명도이다. 도 8 및 도 9 에는, 방향을 특정하기 위한 서로 직교하는 XYZ 축이 도시되어 있다. 본 명세서에서는, 편의적으로 Z 축 정방향을 상방향이라고 하고, Z 축 부방향을 하방향이라고 하는 것으로 하는데, 정전 척 (1000) 은 실제로는 그러한 방향과는 다른 방향에서 설치되어도 된다.
정전 척 (1000) 은, 대상물 (예를 들어 웨이퍼 (1500)) 을 정전 인력에 의해 흡착하여 유지하는 장치로, 예를 들어 반도체 제조 장치의 진공 챔버 내에서 웨이퍼 (1500) 를 고정시키기 위해서 사용된다. 정전 척 (1000) 은, 소정 배열 방향 (본 실시형태에서는 상하 방향 (Z 축 방향)) 으로 나열되어 배치된 세라믹스판 (1010) 및 베이스판 (1020) 을 구비한다. 세라믹스판 (1010) 과 베이스판 (1020) 은, 세라믹스판 (1010) 의 하면 (이하, 「세라믹스측 접착면 (S2)」이라고 한다) 과 베이스판 (1020) 의 상면 (이하, 「베이스측 접착면 (S3)」이라고 한다) 이 상기 배열 방향으로 대향하도록 배치되어 있다. 정전 척 (1000) 은, 추가로 세라믹스판 (1010) 의 세라믹스측 접착면 (S2) 과 베이스판 (1020) 의 베이스측 접착면 (S3) 의 사이에 배치된 접착층 (1030) 을 구비한다.
세라믹스판 (1010) 은, 예를 들어 원형 평면의 판 형상 부재이고, 세라믹스에 의해 형성되어 있다. 세라믹스판 (1010) 의 직경은, 예를 들어 50 mm ∼ 500 mm 정도 (통상적으로는 200 mm ∼ 350 mm 정도) 이며, 세라믹스판 (1010) 의 두께는, 예를 들어 2 mm ∼ 10 mm 정도이다.
세라믹스판 (1010) 의 형성 재료로서는, 각종 세라믹스가 사용될 수 있지만, 강도나 내마모성, 내플라즈마성, 후술하는 베이스판 (1020) 의 형성 재료와의 관계 등의 관점에서, 예를 들어 산화알루미늄 (알루미나, Al2O3) 또는 질화알루미늄 (AlN) 을 주성분으로 하는 세라믹스가 사용되는 것이 바람직하다. 또, 여기서 말하는 주성분이란, 함유 비율 (중량 비율) 이 가장 많은 성분을 의미한다.
세라믹스판 (1010) 의 내부에는, 도전성 재료 (예를 들어, 텅스텐이나 몰리브덴 등) 에 의해 형성된 1 쌍의 내부 전극 (1040) 이 형성되어 있다. 1 쌍의 내부 전극 (1040) 에 전원 (도시하지 않음) 으로부터 전압이 인가되면, 정전 인력이 발생하고, 이 정전 인력에 의해 웨이퍼 (1500) 가 세라믹스판 (1010) 의 상면 (이하, 「흡착면 (S1)」이라고 한다) 에 흡착 고정된다.
또한, 세라믹스판 (1010) 의 내부에는, 도전성 재료 (예를 들어, 텅스텐이나 몰리브덴 등) 에 의해 형성된 저항 발열체로 구성된 히터 (1050) 가 형성되어 있다. 히터 (1050) 에 전원 (도시하지 않음) 으로부터 전압이 인가되면, 히터 (1050) 가 발열함으로써 세라믹스판 (1010) 이 데워지고, 세라믹스판 (1010) 의 흡착면 (S1) 에 유지된 웨이퍼 (1500) 가 데워진다. 이로써, 웨이퍼 (1500) 의 온도 제어가 실현된다. 또, 히터 (1050) 는, 세라믹스판 (1010) 의 흡착면 (S1) 을 가능한 한 골고루 데우기 때문에, 예를 들어 Z 방향에서 볼 때 대략 동심원 형상으로 배치되어 있다.
베이스판 (1020) 은, 예를 들어 세라믹스판 (1010) 과 동일 직경이거나 또는 세라믹스판 (1010) 보다 직경이 큰 원형 평면의 판 형상 부재이고, 세라믹스와 알루미늄 합금으로 구성된 복합 재료에 의해 형성되어 있다. 베이스판 (1020) 의 직경은, 예를 들어 220 mm ∼ 550 mm 정도 (통상적으로는 220 mm ∼ 350 mm 정도) 이며, 베이스판 (1020) 의 두께는, 예를 들어 20 mm ∼ 40 mm 정도이다.
베이스판 (1020) 의 형성 재료로서는, 금속이나 각종 복합 재료가 사용될 수 있다. 금속으로는, Al (알루미늄) 이나 Ti (티탄) 이 사용되는 것이 바람직하다. 복합 재료로서는, 탄화규소 (SiC) 를 주성분으로 하는 다공질 세라믹스에, 알루미늄을 주성분으로 하는 알루미늄 합금을 용융시켜 가압 침투시킨 복합 재료가 사용되는 것이 바람직하다. 복합 재료에 포함되는 알루미늄 합금은, Si (규소)나 Mg (마그네슘) 를 포함하고 있어도 되고, 성질 등에 영향이 없는 범위에서 기타 원소를 포함하고 있어도 된다.
베이스판 (1020) 의 내부에는 냉매 유로 (1021) 가 형성되어 있다. 냉매 유로 (1021) 에 냉매 (예를 들어, 불소계 불활성 액체나 물 등) 가 흘러 나오면, 베이스판 (1020) 이 냉각되고, 접착층 (1030) 을 개재한 베이스판 (1020) 과 세라믹스판 (1010) 사이의 전열 (傳熱) 에 의해 세라믹스판 (1010) 이 냉각되고, 세라믹스판 (1010) 의 흡착면 (S1) 에 유지된 웨이퍼 (1500) 가 냉각된다. 이로써, 웨이퍼 (1500) 의 온도 제어가 실현된다.
접착층 (1030) 은, 세라믹스판 (1010) 과 베이스판 (1020) 을 접착시키고 있다. 접착층 (1030) 의 두께는, 예를 들어 0.03 mm ∼ 1 mm 정도이다.
A-2. 세라믹스 히터 (2000) 의 구성 :
도 10 은, 실시예의 세라믹스 히터 (2000) 의 평면도이다. 도 11 은, 도 10 의 A-A 선을 따른 단면도이다.
본 실시예의 세라믹스 구조체로서의 세라믹스 히터 (2000) 는, 도 10 에 나타낸 바와 같이, 예를 들어 Y2O3 을 포함하는 AlN 의 세라믹스 소결체로 이루어지는 판 형상의 세라믹스 기재로서의 기재 (2020) 를 갖고 있다.
기재 (2020) 는, 원판 형상을 갖고 있다. 기재 (2020) 는, 일방의 면이 기판 재치면 (2020S) 으로 되어 있다. 기재 (2020) 를 형성하는 세라믹스 소결체의 재료로서는, 상기한 질화알루미늄 외에 질화규소, 사이알론, 탄화규소, 질화붕소, 알루미나 등을 사용하는 것도 가능하다.
도 11 에 나타내는 바와 같이, 기판 (SB) (도 11 에서 파선으로 나타낸다) 은, 기판 재치면 (2020S) 위에 접하여 재치된다.
기판 재치면 (2020S) 의 중심점 (C) 을 중심으로 하는 원의 내부에는, 기판 재치 영역 (SR) 이 형성되어 있다.
지지체로서의 샤프트 (2011) 는, 원통 형상의 중공 샤프트 부재이다. 샤프트 (2011) 는, 예를 들어 알루미나 (Al2O3), 질화알루미늄 (AlN) 또는 질화규소 (Si3N4) 등의 세라믹스 소결체로 이루어져 있다.
샤프트 (2011) 에는, 축 방향의 일방의 단부에 있어서 플랜지부 (2011F) 가 형성되어 있다. 샤프트 (2011) 는, 당해 플랜지부 (2011F) 가 형성되어 있는 일단에 있어서 기재 (2020) 의 주면인 하면 (2021) 에 부착되어 있다. 예를 들어, 샤프트 (2011) 의 기재 (2020) 에 대한 부착은, 기재 (2020) 의 하면 (2021) 과 플랜지부 (2011F) 의 표면을 고상 접합시킴으로써 행해진다.
금속 전극층으로서의 전극 (2030) 은, 기재 (2020) 내에 매설되어 있는 발열 저항체이다. 금속 단자로서의 급전 로드 (2040) 는, 당해 일단부에 있어서 전극 (2030) 과 전기적으로 접속되어 있다. 또한, 급전 로드 (2040) 는, 타단부에 있어서 전원 (도시하지 않음) 에 접속되어 있다. 즉, 전극 (2030) 에는, 급전 로드 (2040) 를 통해서 전원으로부터의 전력이 공급된다. 전극 (2030) 은, 이 전력의 공급에 의해 발열되는 발열체이고, 이로써 기재 (2020) 전체가 가열된다. 도시되어 있지 않지만, 전극 (2030) 에는, 복수의 급전 로드 (2040) 가 전기적으로 접속되어 있다.
전극 (2030) 은, 기판 재치면 (2020S) 과 수직인 방향에서 볼 때, 기판 재치 영역 (SR) 에 걸쳐서 연장되도록 매설되어 있다. 또한, 전극 (2030) 은, 예를 들어, 기판 재치면 (2020S) 과 수직인 방향에서 볼 때 메시 형상을 갖고 있다. 전극 (2030) 은, 예를 들어 몰리브덴 등의 금속 재료로 이루어져 있다.
급전 로드 (2040) 는, 샤프트 (2011) 의 중공 부분에 있어서 샤프트 (2011) 의 축 방향으로 신장되고, 또한 일단부가 기재 (2020) 내까지 신장되는 기둥 형상으로 형성되어 있다.
급전 로드 (2040) 의 재료로서는, 니켈 (Ni) 등을 사용할 수 있다. 또, 급전 로드 (2040) 의 형상은, 기둥 형상인 것이면, 예를 들어 다각기둥이나 원뿔대 등의 형상으로 할 수도 있다.
1 : 전극 매설 부재
2, 2A : 기체
3 : 내부 전극
4 : 접속 부재
4a, 4b : 접속 부재의 주면
4d, 4e : 접속 부재의 가장자리부
5 : 단자 구멍
6 : 단자 (외부 금속 단자)
7 : 납땜부
7a, 7b : 중간 부재
10, 10A : 완충 부재
20 : 제 1 탈지체
21 : 제 2 탈지체

Claims (11)

  1. 세라믹스제 기체와,
    상기 기체에 매설된 전극과,
    일방의 주면 및 타방의 주면을 갖고, 상기 일방의 주면이 상기 전극측을 향하고, 또한 상기 전극과 전기적으로 접속된 상태에서 상기 기체에 매설된 텅스텐 또는 몰리브덴의 적어도 일방을 포함하는 접속 부재와,
    상기 기체의 외면으로부터 상기 접속 부재의 타방의 주면까지 연장되는 구멍부
    를 구비하는 전극 매설 부재로서,
    상기 기체에는 완충 부재가 매설되고,
    상기 완충 부재는, 적어도 세라믹스 재료와 텅스텐 및 몰리브덴의 적어도 일방을 포함하고,
    또한 상기 완충 부재는, 상기 접속 부재의 가장자리부의 적어도 일부를 덮는 것을 특징으로 하는 전극 매설 부재.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 완충 부재는, 적어도 상기 기체를 구성하는 세라믹스 재료와 텅스텐 및 몰리브덴의 적어도 일방을 구성 원소로 하는 도전성 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 전극 매설 부재.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 구멍부에 일부가 삽입된 상태에서 상기 접속 부재에 접속된 외부 금속 단자를 구비하는 것을 특징으로 하는 전극 매설 부재.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 접속 부재는, 상기 일방의 주면과 상기 타방의 주면을 접속하는 측면과, 상기 일방의 주면과 상기 측면에 의해 형성되는 가장자리부를 추가로 구비하고,
    상기 완충 부재는, 상기 가장자리부를 전체 둘레에 걸쳐서 덮는 것을 특징으로 하는 전극 매설 부재.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 접속 부재는, 상기 일방의 주면과 상기 타방의 주면을 접속하는 측면과, 상기 일방의 주면과 상기 측면에 의해 형성되는 가장자리부를 추가로 구비하고,
    상기 완충 부재는, 상기 가장자리부를 전체 둘레에 걸쳐서 덮는 것을 특징으로 하는 전극 매설 부재.
  6. 제 4 항에 기재된 전극 매설 부재의 제조 방법으로서,
    세라믹스제의 제 1 성형체 및 제 2 성형체를 형성하는 성형체 형성 공정과,
    상기 제 1 성형체 위에 상기 전극과 상기 접속 부재를 재치하는 전극 재치 공정과,
    상기 접속 부재의 가장자리부의 적어도 일부를, 적어도 상기 제 1 성형체 및 상기 제 2 성형체를 구성하는 세라믹스 재료와 텅스텐 및 몰리브덴의 적어도 일방을 구성 원소로 하는 도전성 재료를 혼합시켜 형성된 상기 완충 부재에 의해 덮는 완충 부재 공정과,
    상기 제 1 성형체, 상기 전극, 상기 접속 부재 및 상기 완충 부재 위에 상기 제 2 성형체를 얹는 제 2 성형체 재치 공정과,
    상기 전극, 상기 접속 부재 및 상기 완충 부재를 상기 제 1 성형체와 상기 제 2 성형체의 사이에 둔 상태에서 가압 소성시키는 소결 공정
    을 구비하는 전극 매설 부재의 제조 방법.
  7. 제 1 항에 기재된 전극 매설 부재의 제조 방법으로서,
    세라믹스제의 제 1 성형체 및 제 2 성형체를 형성하는 성형체 형성 공정과,
    상기 제 1 성형체 위에 상기 전극과 상기 접속 부재를 재치하는 전극 재치 공정과,
    상기 접속 부재의 가장자리부의 적어도 일부를, 적어도 상기 제 1 성형체 및 상기 제 2 성형체를 구성하는 세라믹스 재료와 텅스텐 및 몰리브덴의 적어도 일방을 구성 원소로 하는 도전성 재료를 혼합시켜 형성된 상기 완충 부재에 의해 덮는 완충 부재 공정과,
    상기 제 1 성형체, 상기 전극, 상기 접속 부재 및 상기 완충 부재 위에 상기 제 2 성형체를 얹는 제 2 성형체 재치 공정과,
    상기 전극, 상기 접속 부재 및 상기 완충 부재를 상기 제 1 성형체와 상기 제 2 성형체의 사이에 둔 상태에서 가압 소성시키는 소결 공정
    을 구비하는 전극 매설 부재의 제조 방법.
  8. 제 4 항에 기재된 전극 매설 부재의 제조 방법으로서,
    개구를 갖는 바닥이 있는 통 형상 틀에 세라믹스제 원료분을 충전하고 가압하여 제 1 압분체를 형성하는 제 1 압분체 형성 공정과,
    상기 바닥이 있는 통 형상 틀 안에서, 상기 제 1 압분체의 상기 바닥이 있는 통 형상 틀의 개구측에, 상기 전극과 상기 접속 부재를 배치하는 전극 재치 공정과,
    상기 접속 부재의 가장자리부의 적어도 일부를, 적어도 상기 원료분을 구성하는 세라믹스 재료와 텅스텐 및 몰리브덴의 적어도 일방을 구성 원소로 하는 도전성 재료를 혼합시켜 형성된 상기 완충 부재에 의해 덮는 완충 부재 공정과,
    상기 바닥이 있는 통 형상 틀 안의, 상기 제 1 압분체, 상기 전극 및 상기 완충 부재의 상기 개구측에 상기 원료분을 충전하고 가압하여 상기 제 1 압분체를 포함한 제 2 압분체를 형성하는 제 2 압분체 형성 공정과,
    상기 전극, 상기 접속 부재 및 상기 완충 부재를 매설한 상기 제 2 압분체를 가압 소성시키는 소결 공정
    을 구비하는 전극 매설 부재의 제조 방법.
  9. 제 1 항에 기재된 전극 매설 부재의 제조 방법으로서,
    개구를 갖는 바닥이 있는 통 형상 틀에 세라믹스제 원료분을 충전하고 가압하여 제 1 압분체를 형성하는 제 1 압분체 형성 공정과,
    상기 바닥이 있는 통 형상 틀 안에서, 상기 제 1 압분체의 상기 바닥이 있는 통 형상 틀의 개구측에, 상기 전극과 상기 접속 부재를 배치하는 전극 재치 공정과,
    상기 접속 부재의 가장자리부의 적어도 일부를, 적어도 상기 원료분을 구성하는 세라믹스 재료와 텅스텐 및 몰리브덴의 적어도 일방을 구성 원소로 하는 도전성 재료를 혼합시켜 형성된 상기 완충 부재에 의해 덮는 완충 부재 공정과,
    상기 바닥이 있는 통 형상 틀 안의, 상기 제 1 압분체, 상기 전극 및 상기 완충 부재의 상기 개구측에 상기 원료분을 충전하고 가압하여 상기 제 1 압분체를 포함한 제 2 압분체를 형성하는 제 2 압분체 형성 공정과,
    상기 전극, 상기 접속 부재 및 상기 완충 부재를 매설한 상기 제 2 압분체를 가압 소성시키는 소결 공정
    을 구비하는 전극 매설 부재의 제조 방법.
  10. 제 1 항에 기재된 전극 매설 부재는 정전 척인 것을 특징으로 하는 정전 척.
  11. 제 1 항에 기재된 전극 매설 부재는 세라믹스제 히터인 것을 특징으로 하는 세라믹스제 히터.
KR1020217023398A 2019-03-26 2020-03-19 전극 매설 부재 및 그 제조 방법, 정전 척, 세라믹스제 히터 KR102527439B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019059113 2019-03-26
JPJP-P-2019-059113 2019-03-26
PCT/JP2020/012499 WO2020196339A1 (ja) 2019-03-26 2020-03-19 電極埋設部材及びその製造方法、静電チャック、セラミックス製ヒーター

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20210107085A true KR20210107085A (ko) 2021-08-31
KR102527439B1 KR102527439B1 (ko) 2023-04-28

Family

ID=72611959

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020217023398A KR102527439B1 (ko) 2019-03-26 2020-03-19 전극 매설 부재 및 그 제조 방법, 정전 척, 세라믹스제 히터

Country Status (6)

Country Link
US (1) US11869796B2 (ko)
JP (1) JP6966651B2 (ko)
KR (1) KR102527439B1 (ko)
CN (1) CN113196870B (ko)
TW (1) TWI772767B (ko)
WO (1) WO2020196339A1 (ko)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3776499B2 (ja) 1996-02-29 2006-05-17 日本碍子株式会社 金属部材とセラミックス部材との接合構造およびその製造方法
JP2008012053A (ja) * 2006-07-05 2008-01-24 Juki Corp ミシン
JP2015207765A (ja) * 2014-04-09 2015-11-19 住友大阪セメント株式会社 静電チャック装置
JP2016143795A (ja) * 2015-02-03 2016-08-08 日本特殊陶業株式会社 静電チャック
JP2018016536A (ja) * 2016-07-29 2018-02-01 日本特殊陶業株式会社 セラミックス部材

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3746594B2 (ja) 1997-06-20 2006-02-15 日本碍子株式会社 セラミックスの接合構造およびその製造方法
JP3792440B2 (ja) * 1999-06-25 2006-07-05 日本碍子株式会社 異種部材の接合方法、および同接合方法により接合された複合部材
JP2001253777A (ja) * 2000-03-13 2001-09-18 Ibiden Co Ltd セラミック基板
JP3618640B2 (ja) * 2000-06-15 2005-02-09 イビデン株式会社 半導体製造・検査装置用ホットプレート
JP3973872B2 (ja) * 2001-10-17 2007-09-12 住友大阪セメント株式会社 電極内蔵型サセプタ及びその製造方法
JP4467453B2 (ja) * 2004-09-30 2010-05-26 日本碍子株式会社 セラミックス部材及びその製造方法
US7696455B2 (en) * 2006-05-03 2010-04-13 Watlow Electric Manufacturing Company Power terminals for ceramic heater and method of making the same
JP4421595B2 (ja) * 2006-11-16 2010-02-24 日本碍子株式会社 加熱装置
US8908349B2 (en) 2011-03-31 2014-12-09 Ngk Insulators, Ltd. Member for semiconductor manufacturing apparatus
CN106255674B (zh) * 2014-04-30 2019-11-01 日本碍子株式会社 陶瓷部件与金属部件的接合体及其制法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3776499B2 (ja) 1996-02-29 2006-05-17 日本碍子株式会社 金属部材とセラミックス部材との接合構造およびその製造方法
JP2008012053A (ja) * 2006-07-05 2008-01-24 Juki Corp ミシン
JP2015207765A (ja) * 2014-04-09 2015-11-19 住友大阪セメント株式会社 静電チャック装置
JP2016143795A (ja) * 2015-02-03 2016-08-08 日本特殊陶業株式会社 静電チャック
JP2018016536A (ja) * 2016-07-29 2018-02-01 日本特殊陶業株式会社 セラミックス部材

Also Published As

Publication number Publication date
KR102527439B1 (ko) 2023-04-28
JPWO2020196339A1 (ja) 2021-04-08
WO2020196339A1 (ja) 2020-10-01
TWI772767B (zh) 2022-08-01
CN113196870B (zh) 2023-09-29
TW202106105A (zh) 2021-02-01
JP6966651B2 (ja) 2021-11-17
CN113196870A (zh) 2021-07-30
US20220102180A1 (en) 2022-03-31
US11869796B2 (en) 2024-01-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4467453B2 (ja) セラミックス部材及びその製造方法
JP4040284B2 (ja) プラズマ発生用電極内蔵型サセプタ及びその製造方法
JP4542485B2 (ja) アルミナ部材及びその製造方法
US20040240142A1 (en) Bonding member and electrostatic chuck
CN106068251B (zh) 接合体的制造方法
TW201616915A (zh) 接合構造體
JP4005268B2 (ja) セラミックスと金属との接合構造およびこれに使用する中間挿入材
JP3808407B2 (ja) 電極内蔵型サセプタ及びその製造方法
US20220230905A1 (en) Wafer placement table and method of manufacturing the same
KR102527439B1 (ko) 전극 매설 부재 및 그 제조 방법, 정전 척, 세라믹스제 히터
JP7519168B2 (ja) セラミックス部材の製造方法
KR102386581B1 (ko) 웨이퍼 적재대 및 그 제법
JP7265930B2 (ja) 加熱装置および加熱装置の製造方法
JP7014651B2 (ja) セラミックス基板構造体及びその製造方法
JP2020126913A (ja) セラミックス部材
JP2023116214A (ja) 電極埋設部材、およびその製造方法
JP2020177735A (ja) 電極埋設部材の製造方法
JP7240232B2 (ja) 保持装置
JP6898792B2 (ja) セラミックス部材及びその製造方法
JP7208801B2 (ja) 保持装置
JP7227806B2 (ja) 保持装置
JP7507019B2 (ja) 窒化アルミニウム焼結体、その製造方法、および窒化アルミニウム焼結体を用いた半導体製造装置用部品
WO2023176886A1 (ja) 静電チャック部材、静電チャック装置、および静電チャック部材の製造方法
JP2005166821A (ja) ウェーハ保持用静電チャック及びその製造方法
JPH05211248A (ja) 半導体搭載用複合放熱基板及びその製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant