JP2005228834A - Electrode embedding member for plasma generator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体製造装置などの分野において、プラズマ発生雰囲気下でシリコンウエハなどを処理するために用いられるプラズマ発生装置用電極埋設部材に関するものである。 The present invention relates to an electrode burying member for a plasma generator used for processing a silicon wafer or the like under a plasma generating atmosphere in the field of a semiconductor manufacturing apparatus or the like.
一般に、エッチング装置や化学的気相成長装置等の半導体製造装置には、ステンレス製ヒータや赤外線を利用した間接加熱方式のヒータが配設されている。しかしながら、半導体製造装置の場合、デポジション用ガスやエッチング用ガス、クリーニング用ガスとして反応性の高いフッ素系、塩素系のハロゲン系腐食ガスが使用されているため、ステンレス鋼やインコネル等の金属からなるヒータが、これらの腐食性ガスと反応し、装置内にパーティクルを発生するという問題があった。こうした問題を解決するために、従来、ヒータの抵抗発熱体はセラミック基板中に埋設することとしている。 In general, a semiconductor manufacturing apparatus such as an etching apparatus or a chemical vapor deposition apparatus is provided with a stainless steel heater or an indirect heating heater using infrared rays. However, in the case of semiconductor manufacturing equipment, highly reactive fluorine-based and chlorine-based halogen-based corrosive gases are used as deposition gas, etching gas, and cleaning gas. The heater which reacts with these corrosive gases has a problem of generating particles in the apparatus. In order to solve such a problem, conventionally, the resistance heating element of the heater is embedded in a ceramic substrate.
また、こうした半導体製造装置では、多くの場合、シリコンウエハ等に所定の処理を加えているが、そのとき、該装置内には前記ハロゲン系腐食性ガスを導入すると共にプラズマを発生させている。そのため、この装置内に設置する部材としては、耐プラズマ性と同時にハロゲン系腐食性ガスに対して耐食性および耐久性に優れているものが求められる。例えば、従来のプラズマ発生装置では、セラミック基板中にプラズマ発生用電極やヒータ電極が埋設されており、そのセラミック基板としては、ハロゲン系腐食性ガスおよびプラズマに対する耐食性および耐久性に優れた窒化アルミニウムを用いることとしている(特許文献1)。そして、こうしたセラミック基板中に埋設されるプラズマ発生用電極としては、特許文献2によると、モリブデン(Mo)あるいはタングステン(W)からなる金網状電極が用いられている。
従来のモリブデン(Mo)あるいはタングステン(W)からなる金網状電極をプラズマ発生用電極とするものでは、電極とシリコンウエハ保持側の面(以下、「加工面」という。)との距離が場所によって異なるという問題がある。即ち、金網状電極は、金属製の線材を編み上げることによって形成されるため、線材が交差する部分とそれ以外の部分では、電極表面からセラミック基板のシリコンウエハ加工面までの距離が違ったものになる。例えば、こうした電極に高周波を印加してプラズマを発生させて、シリコンウエハを処理するとき、プラズマ状態になった反応ガスの陽イオンがセラミック基板中のプラズマ発生用電極方向に向ってくる際、プラズマは雷と同様に距離が最も近い場所にめがけて移動するため、金網状電極の線材が交差してシリコンウエハ加工面までの距離が最も短いところに集中してしまう。このような小さな凹凸の存在による上記現象によって、プラズマ発生密度が一定でなくなるため、シリコンウエハの均一処理が困難になるのである。 In the case where a conventional metal mesh electrode made of molybdenum (Mo) or tungsten (W) is used as a plasma generating electrode, the distance between the electrode and the silicon wafer holding surface (hereinafter referred to as “processed surface”) depends on the location. There is a problem of being different. In other words, the wire mesh electrode is formed by braiding a metal wire, so the distance from the electrode surface to the silicon wafer processing surface of the ceramic substrate is different between the part where the wire intersects and the other part. Become. For example, when processing a silicon wafer by applying a high frequency to such an electrode to process a silicon wafer, when the cations of the reactive gas in the plasma state are directed toward the plasma generating electrode in the ceramic substrate, Like the thunder, the wire moves toward the closest distance, so that the wire of the wire mesh electrode crosses and concentrates on the shortest distance to the silicon wafer processing surface. Due to the above phenomenon due to the presence of such small irregularities, the plasma generation density is not constant, so that uniform processing of the silicon wafer becomes difficult.
さらに、従来、プラズマ発生用電極部材を形成する場合、グリーンシート上に炭化タングステン(WC)のペーストを印刷するか、炭化タングステングリーンシートの打ち抜きパターンにて、プラズマ発生用電極とする導体ペースト層を形成し、スルーホールとなる部分に導体ペーストを充填して導体ペースト充填層を形成している。次いで、これらの処理が行なわれたグリーンシートを積層してホットプレスによって焼成する。この時、端子となる導体ペースト充填層がプラズマ発生用電極を変形させてしまい、結果的にその部分が大きな凹凸形状をもつ突起となってしまう。したがって、シリコンウエハ加工面までの距離が最も短い前記突起部のところに陽イオンプラズマが集中し、この現象によって、プラズマの密度が一定でなくなるため、シリコンウエハの均一処理が困難になるという問題を抱えていた。 Furthermore, conventionally, when forming a plasma generating electrode member, a conductive paste layer serving as a plasma generating electrode is formed by printing a tungsten carbide (WC) paste on a green sheet or by a punching pattern of a tungsten carbide green sheet. The conductive paste filling layer is formed by filling the portion that becomes the through hole with the conductive paste. Next, the green sheets subjected to these treatments are stacked and fired by hot pressing. At this time, the conductive paste filling layer serving as a terminal deforms the plasma generating electrode, and as a result, the portion becomes a projection having a large uneven shape. Therefore, the cation plasma concentrates on the protrusion having the shortest distance to the silicon wafer processing surface, and this phenomenon makes the plasma density non-uniform, which makes it difficult to uniformly process the silicon wafer. I had it.
本発明の目的は、プラズマ発生用電極に高周波を印可して、プラズマを発生させ、シリコンウエハを処理するに当たって、プラズマの発生分布(密度)を一定に保つことによってシリコンウエハを均一に処理できるようにすると共に、ハロゲン系腐食性ガスに対する耐久性の大きいプラズマ発生装置用電極埋設部材を提供することにある。 An object of the present invention is to apply a high frequency to a plasma generating electrode, generate plasma, and process a silicon wafer so that the silicon wafer can be processed uniformly by keeping the plasma generation distribution (density) constant. It is another object of the present invention to provide an electrode burying member for a plasma generator having high durability against a halogen-based corrosive gas.
従来技術が抱えている上述した課題の解決について鋭意研究した結果、発明者らは、以下に述べる要旨構成の本発明を開発するに到った。
即ち、発明者らは、セラミック基板中にプラズマ発生用電極を配設してなる電極埋設部材において、前記電極は、少なくともウエハ保持側の表面がJIS B 0601に規定された面粗度Raで0.05〜10μmの範囲の粗さを有することを特徴とするプラズマ発生装置用電極埋設部材を提案する。
As a result of diligent research on the solution of the above-described problems that the prior art has, the inventors have developed the present invention having the gist configuration described below.
That is, the inventors of the present invention have an electrode embedding member in which an electrode for generating plasma is disposed in a ceramic substrate, and at least the surface on the wafer holding side of the electrode has a surface roughness Ra of 0.05 as defined in JIS B 0601. An electrode embedding member for a plasma generator characterized by having a roughness in the range of ˜10 μm is proposed.
なお、前記プラズマ発生用電極は、導電性炭化物セラミックスもしくは導電性窒化物セラミックスにて形成することが好ましい。 The plasma generating electrode is preferably formed of conductive carbide ceramics or conductive nitride ceramics.
さらに、発明者らは、セラミック基板中にプラズマ発生用電極を配設してなる電極埋設部材において、前記電極は、少なくともウエハ保持側の表面に、規則的に配列させた突起を設けたことを特徴とするプラズマ発生装置用電極埋設部材をも提案する。 Furthermore, the inventors have provided that in the electrode embedding member in which the electrode for plasma generation is disposed in the ceramic substrate, the electrode is provided with protrusions regularly arranged on at least the surface on the wafer holding side. A featured electrode burying member for a plasma generator is also proposed.
なお、前記突起は、100μm〜200μmの高さにしたこと、前記電極は、導電性炭化物セラミックスもしくは導電性窒化物セラミックスにて形成することが好ましい。 In addition, it is preferable that the protrusion has a height of 100 μm to 200 μm, and the electrode is formed of conductive carbide ceramics or conductive nitride ceramics.
本発明に係るプラズマ発生装置用電極埋設部材によれば、該基板中に埋設した電極によるプラズマの発生分布(プラズマ密度)を均一にかつ安定して発生させることができると同時に、ハロゲン系腐食性ガスに対する耐久性に優れ、そうした品質を長期間安定した状態に維持できるプラズマ発生装置用電極埋設部材を安価に提供することができる。 According to the electrode embedded member for a plasma generator according to the present invention, it is possible to generate a plasma generation distribution (plasma density) uniformly and stably by the electrode embedded in the substrate, and at the same time, halogen-based corrosiveness. An electrode embedding member for a plasma generating apparatus that is excellent in durability against gas and can maintain such quality in a stable state for a long period of time can be provided at low cost.
上述したように、ハロゲン系腐食性ガスおよびプラズマ発生雰囲気下で使用される電極埋設部材としては、その中に埋設されるプラズマ発生用電極に、金網状電極が採用されていたが、線材を編み上げて形成する場合、線材が交差する部分と交差しない部分とで、電極表面とシリコンウエハ処理面との距離が異なる(小さな凹凸)ことによってプラズマ発生分布が不均一になる。また、セラミックグリーンシートに電極を印刷して積層し、ホットプレスで焼成するとき、端子接続部で電極の変形が発生し、部分的に電極表面とシリコンウエハ処理面との距離が異なる(大きな凹凸)ことになることによって、プラズマ発生分布が不均一になるという問題があった。 As described above, as an electrode burying member used in a halogen-based corrosive gas and a plasma generation atmosphere, a wire mesh electrode has been adopted for the plasma generation electrode embedded therein, but the wire is braided. In this case, the distance between the electrode surface and the silicon wafer processing surface is different (small unevenness) between the portion where the wire intersects and the portion where the wire does not intersect, resulting in non-uniform plasma generation distribution. Also, when electrodes are printed and laminated on a ceramic green sheet and fired by hot pressing, electrode deformation occurs at the terminal connection part, and the distance between the electrode surface and the silicon wafer processing surface is partially different (large unevenness) As a result, there is a problem that the plasma generation distribution becomes non-uniform.
この点に関し、発明者らの研究によると、前者(小さな凹凸)に対する対策としては、前記プラズマ発生用電極の表面を粗面化することが有効であることを突き止めた。即ち、電極表面の面粗度をRaで0.05〜10μmの範囲に、好ましくは3〜10μmの範囲に形成することである。さらに好ましくは、3〜5μmの範囲に形成することである。一方、後者(大きな凹凸)に対する対策としては、前記プラズマ発生用電極のウエハ加工面に高さ100μm〜200μmの突起を規則的に配置することによって、シリコンウエハ表面上のプラズマ発生分布(密度)を均一に保つようにした。 In this regard, according to the inventors' research, it has been found that it is effective to roughen the surface of the plasma generating electrode as a countermeasure against the former (small unevenness). That is, the surface roughness of the electrode surface is formed in the range of 0.05 to 10 μm, preferably 3 to 10 μm in terms of Ra. More preferably, it is formed in the range of 3 to 5 μm. On the other hand, as a countermeasure against the latter (large unevenness), the plasma generation distribution (density) on the surface of the silicon wafer is controlled by regularly arranging protrusions having a height of 100 μm to 200 μm on the wafer processing surface of the plasma generating electrode. It was kept uniform.
一般に、プラズマ発生装置は、シリコンウエハ等に処理を加える際に、プラズマ発生用電極とウエハ加工部材の上方に別に設置されたもう一方のプラズマ発生用電極との間に高周波電圧を印加してプラズマを発生させ成膜あるいはエッチング用ガスを供給することによってシリコンウエハ等に所定の処理を加えている。このとき、セラミック基板中に埋設されたプラズマ発生用電極側がマイナス極となるため、一対のプラズマ発生用電極の間でプラズマ状態に解離した陽イオンがセラミック基板中に埋設されたプラズマ発生用電極側に向って移動する。このとき、プラズマ状態の陽イオンは雷と同じ性質を有するため、避雷針効果によって最も距離が近い電極に集中する性質を示す。
したがって、部材内に埋設したプラズマ発生用電極とは別に、該電極のウエハ加工面の上方に設置されたもう一方のプラズマ発生用電極との間を一定にすれば、プラズマの局部的な集中を回避することが可能となる。なお、上述の避雷針効果については、平均的には約10μmを超える距離差の時に起こる現象である。
In general, a plasma generating apparatus applies a high-frequency voltage between a plasma generating electrode and another plasma generating electrode separately provided above a wafer processing member when processing a silicon wafer or the like. And a predetermined process is applied to the silicon wafer or the like by supplying a film forming or etching gas. At this time, since the plasma generating electrode side embedded in the ceramic substrate becomes a negative pole, the cations dissociated into a plasma state between the pair of plasma generating electrodes are on the plasma generating electrode side embedded in the ceramic substrate Move towards. At this time, since the cations in the plasma state have the same properties as lightning, they exhibit the property of being concentrated on the closest electrode by the lightning rod effect.
Therefore, if the gap between the electrode for plasma generation embedded in the member and the other electrode for plasma generation installed above the wafer processing surface of the electrode is made constant, the local concentration of plasma is reduced. It can be avoided. The above lightning rod effect is a phenomenon that occurs when the distance difference exceeds about 10 μm on average.
そこで、本発明では、前記プラズマ発生用電極の表面に設ける粗化面は、その面粗度を、JIS-B 0601に規定されている面粗度Raで0.05〜10μmの範囲、好ましくは3〜10μm、さらに好ましくは3〜5μmの範囲に形成することにした。また、このことに代えて本発明では、電極ウエハ加工面に、意図的に100μm〜200μm程度の高さとなる大きな突起を板面全体に規則的かつ均一な配列で設けることにした。このように、電極表面に粗面化処理を施したり、意図的に突起を設けることによって、プラズマの極端な避雷針効果を制御することができるようになる。
なお、突起についての考え方であるが、これを上記の範囲の高さとし、しかも板面全体に規則的かつ均一な配列とすることにより、上記避雷針効果を積極的に利用することによって、散発的な前記避雷針効果を目立たなくすることで、プラズマの発生分布を逆に均一化するというものである。
Therefore, in the present invention, the roughened surface provided on the surface of the plasma generating electrode has a surface roughness Ra in the range of 0.05 to 10 μm, preferably 3 to 3 in terms of surface roughness Ra specified in JIS-B 0601. It was decided to form in the range of 10 μm, more preferably 3-5 μm. Instead of this, in the present invention, large protrusions having a height of about 100 μm to 200 μm are intentionally provided on the entire processed surface of the electrode wafer in a regular and uniform arrangement. In this way, it is possible to control the extreme lightning rod effect of plasma by subjecting the electrode surface to a roughening treatment or intentionally providing a protrusion.
In addition, although it is an idea about a protrusion, by making this into the height of the above-mentioned range and making it a regular and uniform arrangement on the entire plate surface, the lightning rod effect is actively used, thereby sporadic. By making the lightning rod effect inconspicuous, the plasma generation distribution is made uniform on the contrary.
本発明では、プラズマ発生用電極の表面を、平均粗さ(Ra)表示で10μm程度以下の粗さに制御する。表面粗化方法としては、例えば、400メッシュ、線径0.018(mm)、400メッシュ、線径0.023(mm)、350メッシュ、線径0.025(mm)、325メッシュ、線径0.028(mm)、300メッシュ、線径0.030(mm)、270メッシュ、線径0.035(mm)のステンレス・スクリーンによるスクリーン印刷法によって、導電性ペーストをセラミックグリーンシートに印刷する方法が挙げられている。上記のメッシュおよび線径によって形成されるマスクを使用しスクリーン印刷すると、導電ペースト印刷後に、印刷表面にメッシュの痕が残る。この痕は、積層、ホットプレス法による焼結後に、0.05〜10μmの範囲の凹凸を形成するのである。 In the present invention, the surface of the plasma generating electrode is controlled to a roughness of about 10 μm or less in terms of average roughness (Ra). Surface roughening methods include, for example, 400 mesh, wire diameter 0.018 (mm), 400 mesh, wire diameter 0.023 (mm), 350 mesh, wire diameter 0.025 (mm), 325 mesh, wire diameter 0.028 (mm), 300 There is a method of printing a conductive paste on a ceramic green sheet by a screen printing method using a stainless steel screen having a mesh, a wire diameter of 0.030 (mm), 270 mesh, and a wire diameter of 0.035 (mm). When screen printing is performed using the mask formed of the mesh and the wire diameter, a mesh mark remains on the printed surface after the conductive paste is printed. This mark forms irregularities in the range of 0.05 to 10 μm after lamination and sintering by a hot press method.
また、その表面に規則的に並んだ高さ100〜200μmの大きな突起12bについては、厚さ150〜250μmのセラミックグリーンシートにパンチングによって直径3.3mmの孔を形成し、この孔にプラズマ発生用電極と同じ組成のセラミックペーストを充填し、積層体を形成する時に、プラズマ発生用電極用グリーンシートの上に積層して、焼成することによって、プラズマ発生用電極表面に高さ100〜200μm、直径3mmの突起を形成する。 Moreover, about the large protrusion 12b with a height of 100-200 micrometers arranged regularly on the surface, the hole of 3.3 mm in diameter is formed by punching in the ceramic green sheet of thickness 150-250 micrometers, and the electrode for plasma generation in this hole When the ceramic paste of the same composition is filled and a laminated body is formed, it is laminated on the plasma generating electrode green sheet and fired, so that the surface of the plasma generating electrode has a height of 100 to 200 μm and a diameter of 3 mm. Protrusions are formed.
ところで、ハロゲン系腐食性ガスおよびプラズマ発生雰囲気下で使用される従来の電極埋設部材、たとえば、C含有窒化アルミニウムをセラミック基板とする部材では、含有Cと、セラミック基板内埋設電極、例えばプラズマ発生用電極の構成材料であるMoやWとが反応を起こし、高温に曝されると炭化物を生成し、その結果として、部材としての体積抵抗率を上昇させて、プラズマ密度が不均一になる。この点に関し、本発明では、プラズマ発生用電極を構成する物質として、導電性セラミックスを採用する。このように、導電性セラミックスを基板材料にすると、上記体積抵抗率の上昇を抑えることができるようになる。 By the way, in the conventional electrode embedding member used in a halogen corrosive gas and a plasma generation atmosphere, for example, a member having C-containing aluminum nitride as a ceramic substrate, the contained C and the electrode embedded in the ceramic substrate, for example, for plasma generation Mo and W, which are constituent materials of the electrode, react and generate carbides when exposed to high temperatures. As a result, the volume resistivity of the member is increased and the plasma density becomes non-uniform. In this regard, in the present invention, conductive ceramics are employed as the material constituting the plasma generating electrode. Thus, when the conductive ceramic is used as the substrate material, the increase in the volume resistivity can be suppressed.
即ち、導電性セラミックスというのは、カーボン(C)との反応性が低く、そのため、焼成時や500℃以上(プラズマCVD膜形成の温度)で長時間使用しても、電極成分とセラミック基板に含まれるCとが反応せず、抵抗値の経時変化がほとんど起らないからである。なかでも、導電性炭化物セラミックスは、予め炭化物となっているためにCとは反応せず、抵抗値の経時変化も全くないため、プラズマ密度を長時間にわたって安定かつ均一に維持できるという特徴がある。 In other words, conductive ceramics have low reactivity with carbon (C), so that even when used for a long time at firing or above 500 ° C. (temperature of plasma CVD film formation) This is because the contained C does not react and the resistance value hardly changes with time. Among these, conductive carbide ceramics are characterized by being able to maintain the plasma density stably and uniformly over a long period of time because they are pre-carburized and do not react with C and there is no change in resistance value over time. .
なお、前記電極として、従来のようにMoやWなどの金属を使用した場合には、温度の上昇とともに、その金属の格子振動が急速に激しくなるため、電子の自由運動が妨げられるようになる。その結果として、体積抵抗率の上昇を招き、電圧が一定の場合には、電流流量が低下し、温度上昇が困難になるという問題が生じる。
これに対し、導電性セラミックス、特に導電性炭化物セラミックスの場合には、高温になるほど体積抵抗率が低下するため、高温において大電流を投入することができるようになり、プラズマを発生させやすくする。従って、導電性炭化物セラミックスは、200℃以上という高温にて使用するプラズマ発生用電極として有利である。
In addition, when a metal such as Mo or W is used as the electrode as in the conventional case, the lattice vibration of the metal rapidly increases as the temperature rises, so that the free movement of electrons is hindered. . As a result, when the volume resistivity is increased and the voltage is constant, there is a problem that the current flow rate is decreased and it is difficult to increase the temperature.
On the other hand, in the case of conductive ceramics, particularly conductive carbide ceramics, the volume resistivity decreases as the temperature increases, so that a large current can be input at a high temperature, and plasma is easily generated. Therefore, the conductive carbide ceramic is advantageous as a plasma generating electrode used at a high temperature of 200 ° C. or higher.
上記導電性セラミックスは、粒子の粒径が、0.1〜10μmのものが好適である。この理由は、0.1μm未満だと酸化されやすくなるからである。一方、10μmを超えると、焼結しにくくなり、抵抗値が大きくなる。なお、この粒径の定義は、上述したとおり、任意の二次元断面視で最小短径と最大長径の範囲を定めるものである。 The conductive ceramics preferably has a particle size of 0.1 to 10 μm. This is because if the thickness is less than 0.1 μm, oxidation tends to occur. On the other hand, if it exceeds 10 μm, it becomes difficult to sinter and the resistance value increases. In addition, the definition of this particle size defines the range of the minimum minor axis and the maximum major axis in an arbitrary two-dimensional sectional view as described above.
以上のことから、本発明では、絶縁性窒化物セラミック基板中に、導電性炭化物セラミックスにて作成したプラズマ発生電極を埋設することが好ましい。基板として用いる絶縁性窒化物セラミックスは、耐熱性や機械的特性に優れるとともに、ハロゲン系腐食性ガスおよびプラズマに対する耐食性および耐久性に優れるとともに、熱伝導率も高く、温度追従性もまた優れている。しかも、この絶縁性窒化物セラミックスというのは、埋設する導電性セラミック電極と熱膨張係数が近似しているため、熱衝撃によるクラックの発生が起らない。また、この絶縁性窒化物セラミックスは、高温での体積抵抗率の方が、絶縁性炭化物セラミックスの高温での体積抵抗率より高いために、電気的な短絡を起こすことがなく大電流を流すことができ、プラズマを均一に発生させることができる。この意味において、本発明では、絶縁性窒化物セラミック基板に対して、導電性炭化物セラミックスをプラズマ発生用電極の素材として用いることが好ましい。 From the above, in the present invention, it is preferable to embed a plasma generating electrode made of conductive carbide ceramics in an insulating nitride ceramic substrate. Insulating nitride ceramics used as a substrate have excellent heat resistance and mechanical properties, as well as excellent corrosion resistance and durability against halogen-based corrosive gases and plasmas, as well as high thermal conductivity and excellent temperature followability. . In addition, since this insulating nitride ceramic has a thermal expansion coefficient close to that of the conductive ceramic electrode to be embedded, the occurrence of cracks due to thermal shock does not occur. In addition, this insulating nitride ceramic has a higher volume resistivity at high temperatures than that of insulating carbide ceramics, so that a large current flows without causing an electrical short circuit. And plasma can be generated uniformly. In this sense, in the present invention, it is preferable to use conductive carbide ceramics as the material for the plasma generating electrode for the insulating nitride ceramic substrate.
本発明において、前記窒化物セラミック基板中にはまた、前記プラズマ発生用電極と共に、ヒータ電極を埋設して併用してもよい。その理由は、その電極が腐食性のプラズマガス雰囲気に曝されるのを防止できるとともに、セラミック基板内部にある方が温度制御を迅速に行うことができるからである。 In the present invention, a heater electrode may be embedded in the nitride ceramic substrate together with the plasma generating electrode. The reason is that the electrode can be prevented from being exposed to a corrosive plasma gas atmosphere, and the temperature can be controlled more quickly when it is inside the ceramic substrate.
本発明において用いられる前記プラズマ発生用電極には、炭化タングステン(タングステンカーバイト)の粒子を焼成してなる焼結体を用いることが望ましい。原料である炭化タングステン粒子の大きさは、任意の二次元断面視、例えばセラミック基板の厚さ方向の断面視で、粒子径が、1μm〜10μmの範囲内のもの(最小短径:1μm、最大長径:10μm)が望ましい。その理由は、粒子径が1μm未満の大きさでは、反応性が高く酸化しやすいため、使用中にセラミック基板中の酸素と反応して抵抗値が高くなる、一方、粒子径が10μm以上では焼結性が低下し、やはり抵抗値が高く、電極内での電流密度にばらつきが発生して均一なプラズマを発生させることができないからである。 For the plasma generating electrode used in the present invention, it is desirable to use a sintered body obtained by firing particles of tungsten carbide (tungsten carbide). The size of the tungsten carbide particles as the raw material is one having a particle diameter in the range of 1 μm to 10 μm in an arbitrary two-dimensional sectional view, for example, a sectional view in the thickness direction of the ceramic substrate (minimum minor diameter: 1 μm, maximum Long diameter: 10 μm) is desirable. The reason is that when the particle size is less than 1 μm, it is highly reactive and easily oxidizes, so it reacts with oxygen in the ceramic substrate during use, resulting in a high resistance value. This is because the crystallinity is lowered, the resistance value is still high, and the current density in the electrode varies and uniform plasma cannot be generated.
本発明では、セラミック基板の厚さは、5mm〜20 mm程度とすることが望ましい。この理由は5mm未満だと、セラミック基板の強度自体が低下するため破損しやすくなる。一方、20 mmを超えると、セラミック基板中の温度応答性が悪くなるため、温度制御できなくなる。 In the present invention, the thickness of the ceramic substrate is preferably about 5 mm to 20 mm. If the reason is less than 5 mm, the strength of the ceramic substrate itself is lowered, so that the ceramic substrate is easily damaged. On the other hand, if it exceeds 20 mm, the temperature responsiveness in the ceramic substrate deteriorates, and the temperature cannot be controlled.
以下、本発明の実施形態について図面に基づき詳しく説明する。
図1は、本発明に係るプラズマ発生装置用電極埋設部材の一例を示す部分断面図である。この図に示すように、本発明に適合する形態をもつプラズマ発生装置の電極埋設部材10は、主として、セラミック基板11と、この基板11中に埋設されているプラズマ発生用電極112とからなるものである。
そして、この部材には、必要に応じてさらに、前記基板の底面(ウエハ処理面とは反対側の面)11bに、セラミック製の端子保護筒17が接合され、一方、前記セラミック基板11の上面(加工面)11aは、表ウエハを支持するための複数の凸部11cが形成され、さらにセラミック基板11の内部には、ヒータ電極12が埋設され、そしてこのヒータ電極12の端部には、スルーホール13およびこのスルーホール13を基板底面11bに露出させるための袋孔などを形成することが好ましい。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a partial cross-sectional view showing an example of an electrode embedding member for a plasma generator according to the present invention. As shown in this figure, an
Further, if necessary, a ceramic
なお、前記プラズマ発生用電極112の端部の直下にもまた別のスルーホール113およびこのスルーホール113を基板底面11bに露出させるため袋孔などが形成される。これらのスルーホール13、113は、ロウ材層(図示せず)を介して外部端子23と接続される。
ここで、前記スルーホールとは、プラズマ発生用電極やヒータ電極、静電電極等と、外部端子とを電気的に接続するため用いられる孔内壁部に導体が形成された孔をいう。
Further, another through
Here, the through hole refers to a hole in which a conductor is formed on an inner wall portion of a hole used for electrically connecting a plasma generating electrode, a heater electrode, an electrostatic electrode and the like to an external terminal.
図1に示すプラズマ発生装置10では、セラミック基板11の内部に埋設されたヒータ電極12は、基板の中心付近から外周方向へ同心円状に連続配設された回路例を示しており、ヒータ電極12の端部は、セラミック基板11の中心付近に形成されている例が示してある。
In the
上述したプラズマ発生装置用電極埋設部材を半導体製造装置中で使用する場合、セラミック基板11は通常、底板を備えた支持容器内に、端子保護筒17とは反対側の面が上記底板に密着するように固定される。これにより、端子保護筒17の内側と外側とは気密状態で隔離され、たとえセラミック基板11の周囲が反応性ガスやハロゲンガス等の腐食性ガス雰囲気に曝された場合であっても、該端子保護筒17の内部に収納された外部端子23等は、上記腐食性ガスと直接触れても、腐食するようなことはない。しかも、この端子保護筒17は、セラミック基板11をしっかりと支持する働きをも発揮するので、セラミック基板11が高温に加熱された場合でも、自重によって反るようなことはない。その結果、半導体ウエハ等の被加熱物の破損を防止できるとともに、被加熱物を均一な温度になるように加熱することができる。
When the above-mentioned electrode burying member for a plasma generator is used in a semiconductor manufacturing apparatus, the
また、前記測温素子180に接続されているリード線26も、端子保護筒17の内部に収納されることが望ましい。もし、このリード線26を端子保護筒1の外に設ける場合、反応性ガスやハロゲンガス等による腐食を防ぐ上で碍子等により保護することが望ましい。
In addition, it is desirable that the
本発明において、前記プラズマ発生用電極112の一の構造としては、単層の場合はウエハ加工面側が、図3(a)に示すような複数層の場合は、少なくても最上層のウエハ加工面側が、上述したように小さな凹凸である粗面112aになっている。さらに、本発明において、前記プラズマ発生用電極112の他の構造としては、単層の場合はウエハ加工面側が、図3(b)に示すような複数層の場合は、少なくても最上層のウエハ加工面側が、上述したような大きな凹凸からなる突起112bが形成されている。そして、この電極112の素材は、導電性セラミックスにて構成されることが望ましい。その導電性セラミックスとしては、例えば、使用時の焼成によって金属が炭化したものではなく、電極材料として、既にタングステン炭化物、モリブデン炭化物となったものが用いられる。これらの導電性セラミックスは、単独で用いてもよくまた、2種以上を混合したものでもよい。なかでも炭化タングステンはより好適である。
In the present invention, as one structure of the
上記導電性セラミックスからなるプラズマ発生用電極112の層の配置としては、上述した粗化面112の粗さ頂部は、その突起頂部からの距離にして5μm〜300μm程度とすることが望ましい。本発明において、この電極層の厚みの測定値は、プラズマ発生用電極が埋設されるセラミック基板11を、ウエハ加工面に対して垂直な方向に切断し、その時に観察されるプラズマ発生用電極とセラミック基板との境界と境界の距離を、場所によってばらつきが生じるのを防ぐため、任意の10個所を測定し、その平均値を用いる。この厚さが、5μm未満だと、電極層の厚みのバラツキの程度が大きく影響されるため、抵抗値のバラツキが大きく、プラズマ分布が一定にならないため、ウエハ表面に形成される気相成長面の厚みバラツキが大きくなる。一方、300μmを超えると、高温時に、クラックが発生してしまう。
As for the arrangement of the
上記プラズマ発生用電極の層を形成する方法としては、導体グリーンシートか導体ペーストを用いることが好ましい。導体グリーンシートの場合、導体グリーンシートをパターンに打ち抜いた後、セラミック基板となる絶縁性グリーンシートの上に積層し、焼成して形成することが望ましい。その導体グリーンシートとは、導電性セラミック粒子を含有したものであり、その他に各種の樹脂や溶剤、増粘剤等を含有するものであってもよい。 As a method of forming the plasma generating electrode layer, it is preferable to use a conductor green sheet or a conductor paste. In the case of a conductor green sheet, it is desirable that the conductor green sheet is punched into a pattern, and then laminated on an insulating green sheet serving as a ceramic substrate and fired. The conductor green sheet contains conductive ceramic particles, and may contain various resins, solvents, thickeners and the like.
上記グリーンシートに使用される樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂等が使用でき、上記溶剤としては、例えば、イソプロピルアルコールなどが使用でき、また、上記増粘剤としては、例えば、セルロースなどが使用できるが、これらの例示のものだけに限られるものではない。 Examples of the resin used for the green sheet include an epoxy resin and a phenol resin. Examples of the solvent include isopropyl alcohol. Examples of the thickener include cellulose. Can be used, but is not limited to these examples.
また、上記導電性セラミックスからなるプラズマ発生用電極の層を形成する際に、導体ペーストを採用する場合、絶縁性セラミックグリーンシート上に、スクリーン印刷法を利用して、導体ペースト層を形成し、その後さらに、印刷していない他のセラミックグリーンシートを積層し、焼成することにより、セラミック基板の内部にプラズマ発生用電極層が埋設されたものとすることができる。 In addition, when a conductive paste is employed when forming the plasma generating electrode layer made of the conductive ceramic, a conductive paste layer is formed on the insulating ceramic green sheet using a screen printing method. Thereafter, another ceramic green sheet that is not printed is further laminated and fired, whereby the plasma generating electrode layer can be embedded in the ceramic substrate.
上記導電性セラミックペーストは、スクリーン印刷法を利用するため、導電性セラミック粒子以外に、各種の樹脂や溶剤、増粘剤等を含有しているものが望ましい。樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂などが用いられ、溶剤としては、例えば、イソプロピルアルコールなどが用いられ、そして、増粘剤としては、例えば、セルロースなどが用いられるが、これらのものだけに限られるものではない。 The conductive ceramic paste preferably contains various resins, solvents, thickeners, and the like in addition to the conductive ceramic particles in order to use a screen printing method. As the resin, for example, an epoxy resin, a phenol resin, or the like is used. As the solvent, for example, isopropyl alcohol or the like is used. As the thickener, for example, cellulose or the like is used. It is not limited to.
本発明の電極埋設部材において、前記セラミック基板11には、プラズマ発生用電極112に加えてさらに、静電電極を形成してもよく、この場合、上記のプラズマ発生装置は、加熱手段を備えた静電チャックとして機能する。
In the electrode embedding member of the present invention, an electrostatic electrode may be further formed on the
本発明の電極埋設部材において、セラミック基板11を構成するセラミック材料(なお、炭化ケイ素は、純度が高い場合には、絶縁性を示し、一方、純度が低い場合には、カーボンの導電性により導電化を示す。そのため、上記セラミック基板として用いるときは純度の高い炭化ケイ素を使用することが望ましい)としては、例えば、窒化物セラミックス、炭化物セラミックス、酸化物セラミックスなどの使用が可能である。上記窒化物セラミックスの例としては、例えば、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、窒化ホウ素、窒化チタン等が挙げられる。上記炭化物セラミックスの例としては、例えば、炭化ケイ素、炭化ジルコニウム、炭化ホウ素、炭化チタン、炭化タンタル、炭化タングステン等が挙げられる。また、上記酸化物セラミックスの例としては、例えば、アルミナ、シリカ、コージェライト、ムライト、ジルコニア、ベリリア等を用いることができる。これらのセラミック材料は、単独で用いてもよく、また2種以上を混合したものでもよい。 In the electrode embedding member of the present invention, the ceramic material constituting the ceramic substrate 11 (in addition, silicon carbide exhibits insulating properties when the purity is high, while it is conductive due to the conductivity of carbon when the purity is low. Therefore, it is desirable to use high-purity silicon carbide when used as the ceramic substrate, for example, nitride ceramics, carbide ceramics, oxide ceramics, etc. can be used. Examples of the nitride ceramics include aluminum nitride, silicon nitride, boron nitride, titanium nitride and the like. Examples of the carbide ceramic include silicon carbide, zirconium carbide, boron carbide, titanium carbide, tantalum carbide, and tungsten carbide. Examples of the oxide ceramic include alumina, silica, cordierite, mullite, zirconia, and beryllia. These ceramic materials may be used alone, or may be a mixture of two or more.
これらのなかでは、窒化物セラミックスや炭化物セラミックスの使用が望ましい。その理由は、窒化物セラミックスや炭化物セラミックスは、熱膨張係数が金属より小さく、また機械的な強度が金属に比べて格段に高いので、セラミック基板の厚さを薄くしても加熱により反ったり歪んだりしないという特性を持ち、そのため、セラミック基板を薄くて軽いものとすることができるからである。また、上記セラミック基板は熱伝導率が高いので、これを薄くすると、電圧、電流量を変えてヒータ電極の温度を変化させた場合に、基板表面温度がヒータ電極の温度変化に迅速に追従し、温度制御が容易になる。基板には、窒化物セラミックスを用いることがより好ましい。その理由は、窒化物セラミックスは、耐熱性や機械的特性に優れるとともに、熱伝導率も高いからであり、とくに、窒化アルミニウムがよい。それは、窒化アルミニウムは、常温で熱伝導率が180 W/m・Kと高く、セラミック基板の温度追従性が最も優れているからである。 Among these, it is desirable to use nitride ceramics or carbide ceramics. The reason is that nitride ceramics and carbide ceramics have a smaller coefficient of thermal expansion than metals and have a much higher mechanical strength than metals. Therefore, even if the thickness of the ceramic substrate is reduced, it is warped or distorted by heating. This is because the ceramic substrate can be made thin and light. Also, since the ceramic substrate has high thermal conductivity, if the thickness is reduced, the substrate surface temperature quickly follows the temperature change of the heater electrode when the temperature of the heater electrode is changed by changing the voltage and current amount. Temperature control becomes easy. It is more preferable to use nitride ceramics for the substrate. The reason is that nitride ceramics are excellent in heat resistance and mechanical properties and have high thermal conductivity, and aluminum nitride is particularly preferable. This is because aluminum nitride has a high thermal conductivity of 180 W / m · K at room temperature, and the temperature followability of the ceramic substrate is most excellent.
上記セラミック基板は、焼結助剤を含有したものを用いることが好ましい。この焼結助剤としては、例えば、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物、希土類酸化物等を用いる。これらのなかでは、CaO、Y2O3、Na2O、Li2O、Rb2Oの使用が望ましい。 It is preferable to use a ceramic substrate containing a sintering aid. As the sintering aid, for example, an alkali metal oxide, an alkaline earth metal oxide, a rare earth oxide, or the like is used. Among these, the use of CaO, Y 2 O 3 , Na 2 O, Li 2 O, Rb 2 O is desirable.
上記セラミック基板は、また、カーボンを200 ppm以上含有するものが望ましい。その理由は、このようなセラミック基板では、サーモビュアによる明度(N)の測定を通じて、表面温度の正確な測定が可能になるからである。ここで、明度のNは、理想的な黒の明度を0とし、理想的な白の明度を10とし、これらの黒の明度と白の明度との間で、その色の明るさの知覚が等歩度となるように各色を10分割し、N0〜N10の記号で表示したものである。 The ceramic substrate preferably contains 200 ppm or more of carbon. The reason is that such a ceramic substrate can accurately measure the surface temperature through the measurement of brightness (N) by a thermoviewer. Here, the brightness N is an ideal black brightness of 0, an ideal white brightness of 10, and the perception of the brightness of the color between these black brightness and white brightness. Each color is divided into 10 so as to have a uniform rate, and is displayed with symbols N0 to N10.
前記セラミック基板11は、また、気孔率が5%以下のものを用いることが望ましい。その理由は、高温での熱伝導率の低下、反りの発生を抑制することができるからである。上記気孔率はアルキメデス法により測定することができる。
The
図2(a)〜(c)は、本発明のプラズマ発生装置用電極埋設部材に埋設されるプラズマ発生用電極の形状を示す平面図である、図2(a)は円状プレーン型のプラズマ発生用電極の例、図2(b)、図2(c)に示すものは、円形プレーン型のものに円形や方形の開口112hを規則的に穿孔してなるメッシュ状のパターンをもつプラズマ発生用電極の例である。
2 (a) to 2 (c) are plan views showing the shape of the plasma generating electrode embedded in the electrode generating member for a plasma generating apparatus of the present invention. FIG. 2 (a) is a circular plane type plasma. Examples of generating electrodes, shown in FIGS. 2 (b) and 2 (c), generate a plasma having a mesh pattern formed by regularly drilling circular or
なお、図2(b)、(c)に示すプラズマ発生装置用電極112は、多数の開口112hを有する板状体からなる面状の電極層であり、粗面112a、突起112bの他、多数の開口112hを有するため、これらが相乗的に作用し合って、セラミック粒子がセラミックグリーンシートの積層時に流動し、セラミックスの接合力が向上し強度が向上する。また、セラミック基板11とプラズマ発生用電極112との熱膨張係数の差によって、接触部付近では応力が発生し、セラミック基板11が破損する可能性があるが、開口112hを有する場合、応力が分散されるため、上記の危険性が回避される点で有用である。
2B and 2C is a planar electrode layer made of a plate-like body having a large number of
図2(c)に示すプラズマ発生装置用電極は、網状のメッシュとしたものであって、開口率は4〜40%程度に調整されている。そして、その表面は、スクリーン印刷法によって、平均表面粗さ(Ra)8μm程度の粗面とするか、場合によっては突起112bを形成してもよい。
The electrode for a plasma generator shown in FIG. 2C is a mesh mesh, and the aperture ratio is adjusted to about 4 to 40%. The surface may be a rough surface having an average surface roughness (Ra) of about 8 μm by screen printing, or a
図3は、セラミック基板11中にプラズマ発生装置用電極112の複数を積層して多層状に埋設したものである。一般に、プラズマ発生用電極に高周波を印加すると、電極の層厚が薄いと高周波が流れにくく、とくに、一層からなる場合、電極と給電端子との接合部に熱が集中して、大きな熱応力が発生する。そのために、セラミック基板に破損を引き起こす可能性があるので、2層以上の多層状とすることによって、このような問題を回避することができる点で有利である。
FIG. 3 shows a multilayer structure in which a plurality of
図4は、円状の前記プラズマ発生用電極112等を複数に分割した形態を示す断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a form in which the circular
なお、セラミック基板の内部に、ヒータ電極を埋設する場合のその埋設位置は、基板底面から厚さ方向60%までの位置に、少なくとも1層を埋設することが望ましい。その理由は、熱が加熱面まで伝搬する間によく拡散し、加熱面での温度分布を均一にしやすいからである。 It should be noted that when the heater electrode is embedded in the ceramic substrate, it is desirable that at least one layer is embedded at a position from the bottom surface of the substrate to 60% in the thickness direction. The reason is that heat diffuses well during propagation to the heating surface, and it is easy to make the temperature distribution on the heating surface uniform.
上記プラズマ発生用電極112およびヒータ電極113には、導電性セラミックス製パッド(スルーホール)が接続され、そのパッドにはさらに金属製(W,Mo)の外部端子受けが接続される。なお、この外部端子受けには、セラミック製パッドと接する外周部にネジが設けてあり、そのネジを介して外部端子受けとセラミックスとが接合固定される。その外部端子受けにもまた、ネジが形成されていて、このネジに給電端子であるNi電極に螺合される。
そして、上記セラミック基板11には、その底面に、加熱面に向けて穿設された有底孔を設け、その有底孔内には熱電対等の測温素子を取付けることが望ましい。この測温素子によりヒータ電極の温度を測定し、そのデータをもとに電圧、電流量を変えて、温度を制御することができる。
A conductive ceramic pad (through hole) is connected to the
The
また、本発明において、セラミック基板の中央から離れた部分には、図1に示すように、リフターピン(図示せず)を挿通するための貫通孔15が設けられていることが望ましい。このリフターピンは、その上に半導体ウエハ等の被加熱物を載置して上下させることができるようになっており、これにより、上記半導体ウエハを搬送機(図示せず)に渡したり、搬送機から半導体ウエハを受け取ったりするものである。
In the present invention, as shown in FIG. 1, it is desirable that a through
なお、上記セラミック基板のウエハ加工面側の表面には、該ウエハを支持するための複数個の突起(但し、これは電極に設けた前記突起112bとは異なるものである)11cがエンボス加工によって設けてあると共に、その突起11c表面はブラスト加工によって粗面化したものを用いてもよい。なお、この基板上に形成された突起11cを介して半導体ウエハを該基板の加工面上に支持することにより、ウエハ等を該加工面から10〜300 μm離間させた状態に保持することができる。
A plurality of projections (but different from the
上記端子保護筒17は略筒状であるが、筒の壁面に垂直な断面における外壁の輪郭形状としては、例えば、円形、楕円形、多角形等の形状をのものが好ましい。通常、セラミック基板が円板形状であることから、セラミック体の断面における外壁の輪郭形状は、円形であることが望ましい。
The
以下、本発明に係るプラズマ発生装置用電極埋設部材を製造する方法につき、プラズマ発生装置10、とくに電極埋設部材の部分を中心とする製造方法の一例を示す図5に基づき説明する。
Hereinafter, a method for manufacturing an electrode embedding member for a plasma generator according to the present invention will be described with reference to FIG. 5 showing an example of a manufacturing method centering on a portion of the
(1)グリーンシートの作製工程
まず、セラミック粉末をバインダ、溶剤等と混合してペーストを調製し、これをドクターブレード法でシート状に成形してグリーンシート110を作製する。上記セラミック粉末としては、窒化アルミニウム等を使用することができ、必要に応じて、イットリア等の焼結助剤、Na、Caを含む化合物等を加えてもよい。上記バインダとしては、アクリル系バインダ、エチルセルロース、ブチルセロソルブおよびポリビニルアルコールからなる群より選択される少なくとも1種であることが望ましい。上記溶媒としては、α−テルピネオールおよび/またはグリコールが望ましい。
(1) Green Sheet Production Step First, a ceramic powder is mixed with a binder, a solvent, and the like to prepare a paste, which is formed into a sheet shape by a doctor blade method, and a
グリーンシート110の厚さは、好ましくは0.1〜2.0 mm程度のものとし、所定のグリーンシート110にヒータ電極およびプラズマ発生用電極と接続するためのスルーホールとなる部分を形成するか、予めグリーンシート積層体を作製し、焼成した後に貫通孔や有底孔を形成してもよい。
The thickness of the
(2)グリーンシート上に炭化タングステンペーストを印刷する工程
グリーンシート110上に炭化タングステン(WC)のペーストを印刷または、炭化タングステングリーンシートをパターンで打ち抜いてプラズマ発生用電極112となる導体ペースト層122を形成し、スルーホールとなる部分に導体ペーストを充填して導体ペースト充填層133を形成する。そして、炭化タングステン(WC)グリーンシートを打ち抜いて形成したヒータ電極(炭化WC発熱体パターン層)12を前記グリーンシート110で挟み、ヒータ電極12となる炭化タングステン(WC)ヒータ電極パターン層120を、その端部とスルーホールとなる部分に充填した導体ペースト充填層130とが重なるように印刷形成し、その上に、導体ペーストを印刷して高周波電極112となる導体ペースト層122を形成し、さらにスルーホールとなる部分に導体ペーストを充填して導体ペースト充填層133を形成する。
このとき、ヒータ電極12となる導体ペースト層120は、その端部とスルーホールとなる部分に充填した導体ペースト充填層130とが重なるように印刷し、また、プラズマ発生用電極112となる導体ペースト層122は、その端部とスルーホールとなる部分に充填した導体ペースト充填層133とが重なるように印刷する。これらの導体ペーストとしては、金属粒子または導電性セラミック粒子が含まれたものを用いることが好ましい。
(2) Step of Printing Tungsten Carbide Paste on Green Sheet A conductor paste layer 122 that becomes a
At this time, the
上記金属粒子としては、炭化タングステン粒子、炭化モリブデン粒子等が好ましく、それらは平均粒径が、0.1〜10μmのものが好ましい。その理由は、粒径が0.1μm未満であるか、10μmを超えると、導体ペーストを印刷し難いからである。 As said metal particle, a tungsten carbide particle, a molybdenum carbide particle, etc. are preferable, and those with an average particle diameter of 0.1-10 micrometers are preferable. The reason is that when the particle size is less than 0.1 μm or exceeds 10 μm, it is difficult to print the conductor paste.
このような導体ペーストとしては、例えば、金属粒子または導電性セラミック粒子85〜87重量部;アクリル系、エチルセルロース、ブチルセロソルブ、ポリビニルアルコールからなる群より選択される少なくとも1種のバインダ1.5〜10重量部;α−テルピネオールおよび/またはグリコールからなる溶媒1.5〜10重量部を混合した組成物(ペースト)等を用いることができる。なお、スルーホールとなる部分に充填した導体ペースト充填層130、133に使用する導体ペーストと、導体ペースト層120、122に使用する導体ペーストとは、同じ組成であってもよく、また異なる組成のものを用いてもよい。
Examples of such a conductive paste include 85 to 87 parts by weight of metal particles or conductive ceramic particles; 1.5 to 10 parts by weight of at least one binder selected from the group consisting of acrylic, ethyl cellulose, butyl cellosolve, and polyvinyl alcohol; A composition (paste) in which 1.5 to 10 parts by weight of a solvent composed of α-terpineol and / or glycol is mixed can be used. The conductor paste used for the conductor
次に、プラズマ発生用電極の粗面化の工程について説明する。プラズマ発生用電極の表面をRa:0.05〜10μmの範囲に粗面化する場合、400メッシュ、線径0.018(mm)、400メッシュ、線径0.023(mm)、350メッシュ、線径0.025(mm)、325メッシュ、線径0.028(mm)、300メッシュ、線径0.030(mm)、270メッシュ、線径0.035(mm)、200メッシュ、線径0.040(mm)、120メッシュ、線径0.080(mm)などのステンレススクリーンを用いるスクリーン印刷法によって、導電性ペーストをセラミックグリーンシート上に印刷する方法が挙げられる。上記のメッシュおよび線径によって形成されるマスクを使用しスクリーン印刷すると、導電ペースト印刷後に、印刷表面にメッシュの痕が残る。この痕は、積層、ホットプレス法による焼結後に、0.05〜10μmの範囲の凹凸となる。また、大きな突起112bを形成するために、厚さ150〜250μmのセラミックグリーンシートにパンチングによって直径3.3mmの孔を形成し、この孔にプラズマ発生用電極と同じ組成のセラミックペーストを充填し、積層体を形成する時に、プラズマ発生用電極用グリーンシートの上に積層し、焼成することによって、プラズマ発生用電極表面に高さ100〜200μm、直径3mmの突起を形成するのである。
Next, the process of roughening the plasma generating electrode will be described. When roughening the surface of the electrode for plasma generation to Ra: 0.05-10μm, 400 mesh, wire diameter 0.018 (mm), 400 mesh, wire diameter 0.023 (mm), 350 mesh, wire diameter 0.025 (mm) , 325 mesh, wire diameter 0.028 (mm), 300 mesh, wire diameter 0.030 (mm), 270 mesh, wire diameter 0.035 (mm), 200 mesh, wire diameter 0.040 (mm), 120 mesh, wire diameter 0.080 (mm) A method of printing a conductive paste on a ceramic green sheet by a screen printing method using a stainless steel screen or the like. When screen printing is performed using the mask formed of the mesh and the wire diameter, a mesh mark remains on the printed surface after the conductive paste is printed. These marks become irregularities in the range of 0.05 to 10 μm after lamination and sintering by a hot press method. In addition, in order to form a
(3)グリーンシートの積層工程
面粗さが10μm以下のプラズマ発生用電極を埋設する積層工程は、プラズマ発生用電極112となる導電ペースト層122をスクリーン印刷したグリーンシート110の上に、電極パターン層を形成していないグリーンシート110を図示例では2層積層し、一方、そのグリーンシート110の下には、接続導体113となる導体ペースト充填層133のみを形成したグリーンシート110を図示例では2層重ね合わせる。
そして、このグリーンシート110の下にはさらに、ヒータ電極12用パターン層120を形成したグリーンシート110を重ね合わせ、さらにその下に、好ましくは筒状体である導体ペースト充填層130を形成したグリーンシート110を積層し、さらにその下に何の加工もしていないグリーンシート110を積層する(図5(a))。
(3) Green sheet laminating process A laminating process for embedding a plasma generating electrode having a surface roughness of 10 μm or less is performed by forming an electrode pattern on a
Further, a
また、大きな突起を有するプラズマ発生用電極を埋設する積層工程は、プラズマ発生用電極112となる導電ペースト層122を形成したグリーンシート110上に、厚さ150〜250μmで直径3.3mmの孔に突起用導電ペーストが充填されるセラミックグリーンシート110を積層し、その下には、導電ペースト充填層133のみを形成したグリーンシート110を重ね合わせる。
そして、このグリーンシート110の下にはさらに、ヒータ電極12用パターン層120を形成したグリーンシート110を重ね合わせ、さらにその下に、好ましくは筒状体である導体ペースト充填層130を形成したグリーンシート110を積層し、さらにその下に何の加工もしていないグリーンシート110を積層する(図5(a)’)。
In addition, the stacking step of embedding the plasma generating electrode having large protrusions is performed by projecting into a hole having a thickness of 150 to 250 μm and a diameter of 3.3 mm on the
Further, a
上記の例において、導体ペースト層120を形成したグリーンシート110の上側に積層するグリーンシート110の数を、下側に積層するグリーンシート110の数よりも多くして、製造する電極の形成位置を底面側の方向に偏芯させてもよい。具体的には、上側のグリーンシート110の積層数は、20〜50枚程度とし、下側のグリーンシート110の積層数は10〜50枚程度とすることが望ましい。
In the above example, the number of
(4)グリーンシート積層体の焼成工程
次に、グリーンシート積層体の加圧、加熱を行い、グリーンシート110および内部のプラズマ発生用電極とヒータ電極となる導体ペースト層120、122等を焼成し、セラミック基板11、抵抗発熱体であるヒータ電極12、プラズマ発生用電極112およびスルーホール13、113等を製造する(図5(b))。
上記焼成のための加熱温度の望ましい下限は1000 ℃、望ましい上限は2100 ℃である。加熱は、不活性ガス雰囲気中または真空中で行う。上記不活性ガスとしては、例えば、アルゴン、窒素等を使用することができる。加圧の圧力の望ましい下限は10MPa、望ましい上限は20MPaである。
(4) Baking process of green sheet laminated body Next, the green sheet laminated body is pressurized and heated to bake the
A desirable lower limit of the heating temperature for the firing is 1000 ° C., and a desirable upper limit is 2100 ° C. Heating is performed in an inert gas atmosphere or in a vacuum. As the inert gas, for example, argon, nitrogen or the like can be used. A desirable lower limit of the pressure of pressurization is 10 MPa, and a desirable upper limit is 20 MPa.
半導体ウエハ等の被加熱物を運搬するためのリフターピンを挿入する貫通孔となる部分は、グリーンシート110を積層し、焼成後に形成する。形成は、ドリル加工によって行われる。次いで、セラミック基板11の底面11bに、ドリル加工により袋孔19を形成する。
A portion to be a through hole into which a lifter pin for transporting an object to be heated such as a semiconductor wafer is inserted is formed after the
(5)略筒状の端子保護筒の製造工程
窒化アルミニウム粉末等のセラミック粉末を、略筒状の成形型に入れて成形し、必要に応じて切断加工を施した後、これを加熱温度1000〜2100 ℃、常圧で焼結することにより、略筒状のセラミック体17を製造する。このとき、製造する略筒状のセラミック体は、略円筒状であることが望ましい。上記焼結のための加熱は、不活性ガス雰囲気中または真空中で行う。上記不活性ガスとしては、例えば、アルゴン、窒素等を使用することができる。次いで、セラミック体17の端面を研磨して平坦化する。
(5) Manufacturing process of substantially cylindrical terminal protection cylinder Ceramic powder, such as aluminum nitride powder, is put in a substantially cylindrical forming mold and is cut as necessary. The substantially cylindrical
(6)セラミック基板とセラミック体との接合工程
セラミック基板11の底面中央付近に前記端子保護筒17の端面を接触させた状態で、セラミック基板11と端子保護筒17とを加熱して、これらを接合する。このとき、セラミック体17の内径の内側にセラミック基板11内のスルーホール13、113が収まるようにして、セラミック体17をセラミック基板11の底面に接合する(図5(c))。
(6) Joining process of ceramic substrate and ceramic body In a state where the end surface of the
セラミック基板11および端子保護筒17を接合する方法としては、例えば、セラミック基板11内部の焼結助剤の濃度と端子保護筒17の内部の焼結助剤の濃度とが異なるように焼結助剤を含有させ、両者を接合位置で接触させた後、加熱することにより接合する方法は、セラミック基板11と端子保護筒17との接合強度が優れることから好ましい方法と言える。この場合、焼結助剤の濃度の高い部材から濃度の低い部材の方に焼結助剤が移動するとともに、界面を横切るように粒子が成長し、しっかりとした接合面が形成される。
As a method for joining the
また、セラミック基板11と端子保護筒体17とを接合するその他の方法としては、例えば、
a.セラミック基板11および端子保護筒17の接合面に、これらを構成するセラミック材料の焼結助剤を含有する溶液を塗布して焼成する方法(拡散接合)、
b.セラミック基板11および端子保護筒17の接合面に、これらを構成するセラミックと主成分が同じセラミックペーストを塗布したのち焼成する方法、
c.金ろう、銀ろう等を用いてろう付けする方法、
d.酸化物系ガラス等の接着剤を用いて接合する方法、
等が挙げられる。
Moreover, as another method of joining the
a. A method (diffusion bonding) in which a solution containing a sintering aid for a ceramic material constituting these is applied to the bonding surfaces of the
b. A method of firing the
c. Brazing using gold brazing, silver brazing, etc.
d. A method of bonding using an adhesive such as oxide glass,
Etc.
(7)外部端子等の取り付け
前記端子保護筒17の内側に形成した袋孔19に、ろう材19cを介してタングステンネジ付きピン19aをねじ込み、そしてろう材付きのNi棒19bをタングステンネジ付ピンにねじ込む(図6)、その後、900〜1100 ℃に加熱することが好ましい。
(7) Attaching an external terminal or the like A
さらに、測温素子としての熱電対26等をセラミック基板11の底面に形成した有底孔14内に挿入し、本発明の電極埋設部材10の製造を終了する。
Further, a
(実施例1)
(1)窒化アルミニウム粉末(トクヤマ社製、平均粒径1.1μm)100重量部、酸化イットリウム(Y2O3:イットリア、平均粒径0.4μm)4重量部、アクリルバインダ11.5重量部、分散剤0.5重量部および1−ブタノールとエタノールとからなるアルコール53重量部を混合したペーストを用い、ドクターブレード法により成形を行って、厚さ0.47 mmのグリーンシートを作製した。
(2)次に、このグリーンシートを80 ℃で5時間乾燥させた後、スルーホールとなる部分等をパンチングにより成形した。
(3)平均粒径1μmの炭化タングステン(アライドマテリアル製WC−10)粒子10000重量部、アクリル系バインダ(三井化学製SA−545)1509重量部、可塑剤(黒金化成製 DOA)175重量部、1−ブタノール560重量部、エタノール432重量部を混合し、ドクターブレード法にて厚さ65μm±5μmの炭化タングステングリーンシートを製造した。これを空気中25 ℃で48時間乾燥させて厚さ55μm±5μmのグリーンシートとし、このグリーンシートを打ち抜き加工して、ヒータ電極用炭化タングステンのパターンシートを形成した。
(4)平均粒径3μmの炭化タングステン粒子100重量部、アクリル系バインダ1.9重量部、α―テルピネオール溶媒3.7重量部、および分散剤0.2重量部を混合してプラズマ発生用電極用導体ペーストを調整した。さらに、外部端子を接続するためのスルーホールとなる部分に導体ペーストを充填し、充填層を形成した。
(5)上記(1)の処理の終わったグリーンシート上に、上述した導体ペーストを、400メッシュ、線径0.018mmのマスクを使用しスクリーン印刷し、空気中25℃で8時間以上乾燥させる。
(6)上記処理の終わった(1)〜(5)のグリーンシートと炭化タングステンのパターンシートを積層し、130 ℃、8 MPaの圧力で圧着して積層体を形成した。
(7)上記処理の終わった(1)〜(6)のグリーンシートと炭化タングステンのパターンシートを積層し、130 ℃、8 MPaの圧力で圧着して積層体を形成した。
(8)次に、得られた積層体を窒素ガス中、600 ℃で5時間脱脂し、1840℃、圧力15 MPaで6時間ホットプレスし、厚さ18 mmのセラミックス板状体を得た。これを330 mmの円盤状に切り出し、内部に厚さ25μm、幅10 mmのヒータ電極を有するとともに、プラズマ発生用電極の表面を2μmの面粗度にスルーホールを有するセラミック板状体とした。
(9)そして、得られたセラミックス板状体の表面にドリル加工で測温素子を挿通するための有底孔およびニッケル製の電極棒を固定するための側面にネジの溝が形成される固定用孔を形成した。
(10)(1)〜(9)の工程により製造された電極埋設部材、即ちセラミックヒータのウエハ処理面の粗度をRaが0.5μmになるようにブラスト加工を行った。
(11)(1)〜(9)の工程により製造されたセラミックヒータに、窒化アルミニウム粉末(トクヤマ社製、平均粒径0.6μm)を乾式ラバープレス法により円筒型に成形して、酸化雰囲気、600 ℃、5時間の条件で脱脂した後、窒素ガス中、1860 ℃、6時間の条件で焼成してなる窒化アルミニウム製の柱状体(外径80 mm、内径70 mm、長さ190 mm)を窒素ガス中、1850 ℃で加熱して接合した。
(12)前記セグメント1nにドリル加工を施して、シリコンウエハのリフターピンを挿通させる貫通孔、熱伝対を埋め込むための有底孔(直径:1.7 mm、深さ:10 mm)を形成した。
(Example 1)
(1) Aluminum nitride powder (manufactured by Tokuyama Corporation, average particle size 1.1 μm) 100 parts by weight, yttrium oxide (Y 2 O 3 : yttria, average particle size 0.4 μm) 4 parts by weight, acrylic binder 11.5 parts by weight, dispersant 0.5 Using a paste in which 53 parts by weight of an alcohol composed of 1 part by weight and 1-butanol and ethanol was mixed, molding was performed by a doctor blade method to produce a green sheet having a thickness of 0.47 mm.
(2) Next, the green sheet was dried at 80 ° C. for 5 hours, and then a portion to be a through hole was formed by punching.
(3) 10000 parts by weight of tungsten carbide (WC-10 manufactured by Allied Material) particles having an average particle size of 1 μm, 1509 parts by weight of an acrylic binder (SA-545 manufactured by Mitsui Chemicals), and 175 parts by weight of a plasticizer (DOA manufactured by Kuroki Kasei) Then, 560 parts by weight of 1-butanol and 432 parts by weight of ethanol were mixed, and a tungsten carbide green sheet having a thickness of 65 μm ± 5 μm was produced by a doctor blade method. This was dried in air at 25 ° C. for 48 hours to obtain a green sheet having a thickness of 55 μm ± 5 μm, and this green sheet was punched to form a tungsten carbide pattern sheet for a heater electrode.
(4) A conductive paste for an electrode for plasma generation was prepared by mixing 100 parts by weight of tungsten carbide particles having an average particle size of 3 μm, 1.9 parts by weight of an acrylic binder, 3.7 parts by weight of α-terpineol solvent, and 0.2 parts by weight of a dispersant. . Furthermore, a conductor paste was filled in a portion to be a through hole for connecting an external terminal to form a filling layer.
(5) On the green sheet after the treatment of (1), the above-mentioned conductor paste is screen-printed using a 400 mesh mask with a wire diameter of 0.018 mm and dried in air at 25 ° C. for 8 hours or more.
(6) The green sheets of (1) to (5) having been subjected to the above treatment and a tungsten carbide pattern sheet were laminated and pressure-bonded at 130 ° C. and a pressure of 8 MPa to form a laminate.
(7) The green sheets of (1) to (6) after the above treatment and the tungsten carbide pattern sheet were laminated, and pressure-bonded at 130 ° C. and a pressure of 8 MPa to form a laminate.
(8) Next, the obtained laminate was degreased in nitrogen gas at 600 ° C. for 5 hours, and hot pressed at 1840 ° C. under a pressure of 15 MPa for 6 hours to obtain a ceramic plate having a thickness of 18 mm. This was cut out into a 330 mm disk shape, and a ceramic plate-like body having a heater electrode with a thickness of 25 μm and a width of 10 mm inside and a through hole with a surface roughness of 2 μm on the surface of the plasma generating electrode was obtained.
(9) Then, a screw groove is formed on the side surface for fixing the bottomed hole for inserting the temperature measuring element by drilling and the electrode rod made of nickel on the surface of the obtained ceramic plate-like body A hole was formed.
(10) The electrode embedding member manufactured by the steps (1) to (9), that is, the blasting was performed so that the roughness of the wafer processing surface of the ceramic heater was Ra 0.5 μm.
(11) To the ceramic heater manufactured by the steps (1) to (9), aluminum nitride powder (manufactured by Tokuyama Corporation, average particle size 0.6 μm) is formed into a cylindrical shape by a dry rubber press method, and an oxidizing atmosphere, A columnar body made of aluminum nitride (outer diameter 80 mm, inner diameter 70 mm, length 190 mm) formed by degreasing at 600 ° C for 5 hours and then firing in nitrogen gas at 1860 ° C for 6 hours Bonding was performed by heating at 1850 ° C. in nitrogen gas.
(12) The segment 1n was drilled to form a through hole for inserting a lifter pin of a silicon wafer and a bottomed hole (diameter: 1.7 mm, depth: 10 mm) for embedding a thermocouple.
(実施例2)
(1)窒化アルミニウム粉末(トクヤマ社製、平均粒径1.1μm)100重量部、酸化イットリウム(Y2O3:イットリア、平均粒径0.4μm)4重量部、アクリルバインダ11.5重量部、分散剤0.5重量部および1−ブタノールとエタノールとからなるアルコール53重量部を混合したペーストを用い、ドクターブレード法により成形を行って、厚さ0.47 mmのグリーンシートを作製した。
(2)次に、このグリーンシートを80 ℃で5時間乾燥させた後、スルーホールとなる部分等をパンチングにより成形した。
(3)平均粒径1μmの炭化タングステン(アライドマテリアル製WC−10)粒子10000重量部、アクリル系バインダ(三井化学製SA−545)1509重量部、可塑剤(黒金化成製 DOA)175重量部、1−ブタノール560重量部、エタノール432重量部を混合し、ドクターブレード法にて厚さ65μm±5μmの炭化タングステングリーンシートを製造した。これを空気中25 ℃で48時間乾燥させて厚さ55μm±5μmのグリーンシートとし、このグリーンシートを打ち抜き加工して、ヒータ電極用炭化タングステンのパターンシートを形成した。
(4)平均粒径3μmの炭化タングステン粒子100重量部、アクリル系バインダ1.9重量部、α―テルピネオール溶媒3.7重量部、および分散剤0.2重量部を混合してプラズマ発生用電極用導体ペーストを調整した。さらに、外部端子を接続するためのスルーホールとなる部分に導体ペーストを充填し、充填層を形成した。
(5)上記(1)の処理の終わったグリーンシート上に、上述した導体ペーストを、350メッシュ、線径0.025mmのマスクを使用しスクリーン印刷し、空気中25℃で8時間以上乾燥させる。
(6)上記処理の終わった(1)〜(5)のグリーンシートと炭化タングステンのパターンシートを積層し、130 ℃、8 MPaの圧力で圧着して積層体を形成した。
(7)上記処理の終わった(1)〜(6)のグリーンシートと炭化タングステンのパターンシートを積層し、130 ℃、8 MPaの圧力で圧着して積層体を形成した。
(8)次に、得られた積層体を窒素ガス中、600 ℃で5時間脱脂し、1840℃、圧力15 MPaで6時間ホットプレスし、厚さ18 mmのセラミックス板状体を得た。これを330 mmの円盤状に切り出し、内部に厚さ25μm、幅10 mmのヒータ電極を有するとともに、プラズマ発生用電極の表面を2μmの面粗度にスルーホールを有するセラミック板状体とした。
(9)そして、得られたセラミックス板状体の表面にドリル加工で測温素子を挿通するための有底孔およびニッケル製の電極棒を固定するための側面にネジの溝が形成される固定用孔を形成した。
(10)(1)〜(9)の工程により製造された電極埋設部材、即ちセラミックヒータのウエハ処理面の粗度をRaが0.5μmになるようにブラスト加工を行った。
(11)(1)〜(9)の工程により製造されたセラミックヒータに、窒化アルミニウム粉末(トクヤマ社製、平均粒径0.6μm)を乾式ラバープレス法により円筒型に成形して、酸化雰囲気、600 ℃、5時間の条件で脱脂した後、窒素ガス中、1860 ℃、6時間の条件で焼成してなる窒化アルミニウム製の柱状体(外径80 mm、内径70 mm、長さ190 mm)を窒素ガス中、1850 ℃で加熱して接合した。
(12)前記セグメント1nにドリル加工を施して、シリコンウエハのリフターピンを挿通させる貫通孔、熱伝対を埋め込むための有底孔(直径:1.7 mm、深さ:10 mm)を形成した。
(Example 2)
(1) Aluminum nitride powder (manufactured by Tokuyama Corporation, average particle size 1.1 μm) 100 parts by weight, yttrium oxide (Y 2 O 3 : yttria, average particle size 0.4 μm) 4 parts by weight, acrylic binder 11.5 parts by weight, dispersant 0.5 Using a paste in which 53 parts by weight of an alcohol composed of 1 part by weight and 1-butanol and ethanol was mixed, molding was performed by a doctor blade method to produce a green sheet having a thickness of 0.47 mm.
(2) Next, the green sheet was dried at 80 ° C. for 5 hours, and then a portion to be a through hole was formed by punching.
(3) 10000 parts by weight of tungsten carbide (WC-10 manufactured by Allied Material) particles having an average particle size of 1 μm, 1509 parts by weight of an acrylic binder (SA-545 manufactured by Mitsui Chemicals), and 175 parts by weight of a plasticizer (DOA manufactured by Kuroki Kasei) Then, 560 parts by weight of 1-butanol and 432 parts by weight of ethanol were mixed, and a tungsten carbide green sheet having a thickness of 65 μm ± 5 μm was produced by a doctor blade method. This was dried in air at 25 ° C. for 48 hours to obtain a green sheet having a thickness of 55 μm ± 5 μm, and this green sheet was punched to form a tungsten carbide pattern sheet for a heater electrode.
(4) A conductive paste for an electrode for plasma generation was prepared by mixing 100 parts by weight of tungsten carbide particles having an average particle size of 3 μm, 1.9 parts by weight of an acrylic binder, 3.7 parts by weight of α-terpineol solvent, and 0.2 parts by weight of a dispersant. . Furthermore, a conductor paste was filled in a portion to be a through hole for connecting an external terminal to form a filling layer.
(5) On the green sheet after the treatment in (1), the above-mentioned conductor paste is screen-printed using a mask of 350 mesh and wire diameter of 0.025 mm, and dried in air at 25 ° C. for 8 hours or more.
(6) The green sheets of (1) to (5) having been subjected to the above treatment and a tungsten carbide pattern sheet were laminated and pressure-bonded at 130 ° C. and a pressure of 8 MPa to form a laminate.
(7) The green sheets of (1) to (6) after the above treatment and the tungsten carbide pattern sheet were laminated, and pressure-bonded at 130 ° C. and a pressure of 8 MPa to form a laminate.
(8) Next, the obtained laminate was degreased in nitrogen gas at 600 ° C. for 5 hours, and hot pressed at 1840 ° C. under a pressure of 15 MPa for 6 hours to obtain a ceramic plate having a thickness of 18 mm. This was cut out into a 330 mm disk shape, and a ceramic plate-like body having a heater electrode with a thickness of 25 μm and a width of 10 mm inside and a through hole with a surface roughness of 2 μm on the surface of the plasma generating electrode was obtained.
(9) Then, a screw groove is formed on the side surface for fixing the bottomed hole for inserting the temperature measuring element by drilling and the electrode rod made of nickel on the surface of the obtained ceramic plate-like body A hole was formed.
(10) The electrode embedding member manufactured by the steps (1) to (9), that is, the blasting was performed so that the roughness of the wafer processing surface of the ceramic heater was Ra 0.5 μm.
(11) To the ceramic heater manufactured by the steps (1) to (9), aluminum nitride powder (manufactured by Tokuyama Corporation, average particle size 0.6 μm) is formed into a cylindrical shape by a dry rubber press method, and an oxidizing atmosphere, A columnar body made of aluminum nitride (outer diameter 80 mm, inner diameter 70 mm, length 190 mm) formed by degreasing at 600 ° C for 5 hours and then firing in nitrogen gas at 1860 ° C for 6 hours Bonding was performed by heating at 1850 ° C. in nitrogen gas.
(12) The segment 1n was drilled to form a through hole for inserting a lifter pin of a silicon wafer and a bottomed hole (diameter: 1.7 mm, depth: 10 mm) for embedding a thermocouple.
(実施例3)
(1)窒化アルミニウム粉末(トクヤマ社製、平均粒径1.1μm)100重量部、酸化イットリウム(Y2O3:イットリア、平均粒径0.4μm)4重量部、アクリルバインダ11.5重量部、分散剤0.5重量部および1−ブタノールとエタノールとからなるアルコール53重量部を混合したペーストを用い、ドクターブレード法により成形を行って、厚さ0.47 mmのグリーンシートを作製した。
(2)次に、このグリーンシートを80 ℃で5時間乾燥させた後、スルーホールとなる部分等をパンチングにより成形した。
(3)平均粒径1μmの炭化タングステン(アライドマテリアル製WC−10)粒子10000重量部、アクリル系バインダ(三井化学製SA−545)1509重量部、可塑剤(黒金化成製 DOA)175重量部、1−ブタノール560重量部、エタノール432重量部を混合し、ドクターブレード法にて厚さ65μm±5μmの炭化タングステングリーンシートを製造した。これを空気中25 ℃で48時間乾燥させて厚さ55μm±5μmのグリーンシートとし、このグリーンシートを打ち抜き加工して、ヒータ電極用炭化タングステンのパターンシートを形成した。
(4)平均粒径3μmの炭化タングステン粒子100重量部、アクリル系バインダ1.9重量部、α―テルピネオール溶媒3.7重量部、および分散剤0.2重量部を混合してプラズマ発生用電極用導体ペーストを調整した。さらに、外部端子を接続するためのスルーホールとなる部分に導体ペーストを充填し、充填層を形成した。
(5)上記(1)の処理の終わったグリーンシート上に、上述した導体ペーストを、400メッシュ、線径0.023mmのマスクを使用しスクリーン印刷し、空気中25℃で8時間以上乾燥させる。
(6)上記処理の終わった(1)〜(5)のグリーンシートと炭化タングステンのパターンシートを積層し、130 ℃、8 MPaの圧力で圧着して積層体を形成した。
(7)上記処理の終わった(1)〜(6)のグリーンシートと炭化タングステンのパターンシートを積層し、130 ℃、8 MPaの圧力で圧着して積層体を形成した。
(8)次に、得られた積層体を窒素ガス中、600 ℃で5時間脱脂し、1840℃、圧力15 MPaで6時間ホットプレスし、厚さ18 mmのセラミックス板状体を得た。これを330 mmの円盤状に切り出し、内部に厚さ25μm、幅10 mmのヒータ電極を有するとともに、プラズマ発生用電極の表面を2μmの面粗度にスルーホールを有するセラミック板状体とした。
(9)そして、得られたセラミックス板状体の表面にドリル加工で測温素子を挿通するための有底孔およびニッケル製の電極棒を固定するための側面にネジの溝が形成される固定用孔を形成した。
(10)(1)〜(9)の工程により製造された電極埋設部材、即ちセラミックヒータのウエハ処理面の粗度をRaが0.5μmになるようにブラスト加工を行った。
(11)(1)〜(9)の工程により製造されたセラミックヒータに、窒化アルミニウム粉末(トクヤマ社製、平均粒径0.6μm)を乾式ラバープレス法により円筒型に成形して、酸化雰囲気、600 ℃、5時間の条件で脱脂した後、窒素ガス中、1860 ℃、6時間の条件で焼成してなる窒化アルミニウム製の柱状体(外径80 mm、内径70 mm、長さ190 mm)を窒素ガス中、1850 ℃で加熱して接合した。
(12)前記セグメント1nにドリル加工を施して、シリコンウエハのリフターピンを挿通させる貫通孔、熱伝対を埋め込むための有底孔(直径:1.7 mm、深さ:10 mm)を形成した。
(Example 3)
(1) Aluminum nitride powder (manufactured by Tokuyama Corporation, average particle size 1.1 μm) 100 parts by weight, yttrium oxide (Y 2 O 3 : yttria, average particle size 0.4 μm) 4 parts by weight, acrylic binder 11.5 parts by weight, dispersant 0.5 Using a paste in which 53 parts by weight of an alcohol composed of 1 part by weight and 1-butanol and ethanol was mixed, molding was performed by a doctor blade method to produce a green sheet having a thickness of 0.47 mm.
(2) Next, the green sheet was dried at 80 ° C. for 5 hours, and then a portion to be a through hole was formed by punching.
(3) 10000 parts by weight of tungsten carbide (WC-10 manufactured by Allied Material) particles having an average particle size of 1 μm, 1509 parts by weight of an acrylic binder (SA-545 manufactured by Mitsui Chemicals), and 175 parts by weight of a plasticizer (DOA manufactured by Kuroki Kasei) Then, 560 parts by weight of 1-butanol and 432 parts by weight of ethanol were mixed, and a tungsten carbide green sheet having a thickness of 65 μm ± 5 μm was produced by a doctor blade method. This was dried in air at 25 ° C. for 48 hours to obtain a green sheet having a thickness of 55 μm ± 5 μm, and this green sheet was punched to form a tungsten carbide pattern sheet for a heater electrode.
(4) A conductive paste for an electrode for plasma generation was prepared by mixing 100 parts by weight of tungsten carbide particles having an average particle size of 3 μm, 1.9 parts by weight of an acrylic binder, 3.7 parts by weight of α-terpineol solvent, and 0.2 parts by weight of a dispersant. . Furthermore, a conductor paste was filled in a portion to be a through hole for connecting an external terminal to form a filling layer.
(5) On the green sheet after the treatment of (1), the above-mentioned conductor paste is screen-printed using a 400 mesh mask with a wire diameter of 0.023 mm, and dried in air at 25 ° C. for 8 hours or more.
(6) The green sheets of (1) to (5) having been subjected to the above treatment and a tungsten carbide pattern sheet were laminated and pressure-bonded at 130 ° C. and a pressure of 8 MPa to form a laminate.
(7) The green sheets of (1) to (6) after the above treatment and the tungsten carbide pattern sheet were laminated, and pressure-bonded at 130 ° C. and a pressure of 8 MPa to form a laminate.
(8) Next, the obtained laminate was degreased in nitrogen gas at 600 ° C. for 5 hours, and hot pressed at 1840 ° C. under a pressure of 15 MPa for 6 hours to obtain a ceramic plate having a thickness of 18 mm. This was cut out into a 330 mm disk shape, and a ceramic plate-like body having a heater electrode with a thickness of 25 μm and a width of 10 mm inside and a through hole with a surface roughness of 2 μm on the surface of the plasma generating electrode was obtained.
(9) Then, a screw groove is formed on the side surface for fixing the bottomed hole for inserting the temperature measuring element by drilling and the electrode rod made of nickel on the surface of the obtained ceramic plate-like body A hole was formed.
(10) The electrode embedding member manufactured by the steps (1) to (9), that is, the blasting was performed so that the roughness of the wafer processing surface of the ceramic heater was Ra 0.5 μm.
(11) To the ceramic heater manufactured by the steps (1) to (9), aluminum nitride powder (manufactured by Tokuyama Corporation, average particle size 0.6 μm) is formed into a cylindrical shape by a dry rubber press method, and an oxidizing atmosphere, A columnar body made of aluminum nitride (outer diameter 80 mm, inner diameter 70 mm, length 190 mm) formed by degreasing at 600 ° C for 5 hours and then firing in nitrogen gas at 1860 ° C for 6 hours Bonding was performed by heating at 1850 ° C. in nitrogen gas.
(12) The segment 1n was drilled to form a through hole for inserting a lifter pin of a silicon wafer and a bottomed hole (diameter: 1.7 mm, depth: 10 mm) for embedding a thermocouple.
(実施例4)
(1)窒化アルミニウム粉末(トクヤマ社製、平均粒径1.1μm)100重量部、酸化イットリウム(Y2O3:イットリア、平均粒径0.4μm)4重量部、アクリルバインダ11.5重量部、分散剤0.5重量部および1−ブタノールとエタノールとからなるアルコール53重量部を混合したペーストを用い、ドクターブレード法により成形を行って、厚さ0.47 mmのグリーンシートを作製した。
(2)次に、このグリーンシートを80 ℃で5時間乾燥させた後、スルーホールとなる部分等をパンチングにより成形した。
(3)平均粒径1μmの炭化タングステン(アライドマテリアル製WC−10)粒子10000重量部、アクリル系バインダ(三井化学製SA−545)1509重量部、可塑剤(黒金化成製 DOA)175重量部、1−ブタノール560重量部、エタノール432重量部を混合し、ドクターブレード法にて厚さ65μm±5μmの炭化タングステングリーンシートを製造した。これを空気中25 ℃で48時間乾燥させて厚さ55μm±5μmのグリーンシートとし、このグリーンシートを打ち抜き加工して、ヒータ電極用炭化タングステンのパターンシートを形成した。
(4)平均粒径3μmの炭化タングステン粒子100重量部、アクリル系バインダ1.9重量部、α―テルピネオール溶媒3.7重量部、および分散剤0.2重量部を混合してプラズマ発生用電極用導体ペーストを調整した。さらに、外部端子を接続するためのスルーホールとなる部分に導体ペーストを充填し、充填層を形成した。
(5)上記(1)の処理の終わったグリーンシート上に、上述した導体ペーストを、325メッシュ、線径0.028mmのマスクを使用しスクリーン印刷し、空気中25℃で8時間以上乾燥させる。
(6)上記処理の終わった(1)〜(5)のグリーンシートと炭化タングステンのパターンシートを積層し、130 ℃、8 MPaの圧力で圧着して積層体を形成した。
(7)上記処理の終わった(1)〜(6)のグリーンシートと炭化タングステンのパターンシートを積層し、130 ℃、8 MPaの圧力で圧着して積層体を形成した。
(8)次に、得られた積層体を窒素ガス中、600 ℃で5時間脱脂し、1840℃、圧力15 MPaで6時間ホットプレスし、厚さ18 mmのセラミックス板状体を得た。これを330 mmの円盤状に切り出し、内部に厚さ25μm、幅10 mmのヒータ電極を有するとともに、プラズマ発生用電極の表面を2μmの面粗度にスルーホールを有するセラミック板状体とした。
(9)そして、得られたセラミックス板状体の表面にドリル加工で測温素子を挿通するための有底孔およびニッケル製の電極棒を固定するための側面にネジの溝が形成される固定用孔を形成した。
(10)(1)〜(9)の工程により製造された電極埋設部材、即ちセラミックヒータのウエハ処理面の粗度をRaが0.5μmになるようにブラスト加工を行った。
(11)(1)〜(9)の工程により製造されたセラミックヒータに、窒化アルミニウム粉末(トクヤマ社製、平均粒径0.6μm)を乾式ラバープレス法により円筒型に成形して、酸化雰囲気、600 ℃、5時間の条件で脱脂した後、窒素ガス中、1860 ℃、6時間の条件で焼成してなる窒化アルミニウム製の柱状体(外径80 mm、内径70 mm、長さ190 mm)を窒素ガス中、1850 ℃で加熱して接合した。
(12)前記セグメント1nにドリル加工を施して、シリコンウエハのリフターピンを挿通させる貫通孔、熱伝対を埋め込むための有底孔(直径:1.7 mm、深さ:10 mm)を形成した。
Example 4
(1) Aluminum nitride powder (manufactured by Tokuyama Corporation, average particle size 1.1 μm) 100 parts by weight, yttrium oxide (Y 2 O 3 : yttria, average particle size 0.4 μm) 4 parts by weight, acrylic binder 11.5 parts by weight, dispersant 0.5 Using a paste in which 53 parts by weight of an alcohol composed of 1 part by weight and 1-butanol and ethanol was mixed, molding was performed by a doctor blade method to produce a green sheet having a thickness of 0.47 mm.
(2) Next, the green sheet was dried at 80 ° C. for 5 hours, and then a portion to be a through hole was formed by punching.
(3) 10000 parts by weight of tungsten carbide (WC-10 manufactured by Allied Material) particles having an average particle size of 1 μm, 1509 parts by weight of an acrylic binder (SA-545 manufactured by Mitsui Chemicals), and 175 parts by weight of a plasticizer (DOA manufactured by Kuroki Kasei) Then, 560 parts by weight of 1-butanol and 432 parts by weight of ethanol were mixed, and a tungsten carbide green sheet having a thickness of 65 μm ± 5 μm was produced by a doctor blade method. This was dried in air at 25 ° C. for 48 hours to obtain a green sheet having a thickness of 55 μm ± 5 μm, and this green sheet was punched to form a tungsten carbide pattern sheet for a heater electrode.
(4) A conductive paste for an electrode for plasma generation was prepared by mixing 100 parts by weight of tungsten carbide particles having an average particle size of 3 μm, 1.9 parts by weight of an acrylic binder, 3.7 parts by weight of α-terpineol solvent, and 0.2 parts by weight of a dispersant. . Furthermore, a conductor paste was filled in a portion to be a through hole for connecting an external terminal to form a filling layer.
(5) On the green sheet after the treatment of (1), the above-mentioned conductor paste is screen-printed using a mask of 325 mesh and wire diameter of 0.028 mm, and dried in air at 25 ° C. for 8 hours or more.
(6) The green sheets of (1) to (5) having been subjected to the above treatment and a tungsten carbide pattern sheet were laminated and pressure-bonded at 130 ° C. and a pressure of 8 MPa to form a laminate.
(7) The green sheets of (1) to (6) after the above treatment and the tungsten carbide pattern sheet were laminated, and pressure-bonded at 130 ° C. and a pressure of 8 MPa to form a laminate.
(8) Next, the obtained laminate was degreased in nitrogen gas at 600 ° C. for 5 hours, and hot pressed at 1840 ° C. under a pressure of 15 MPa for 6 hours to obtain a ceramic plate having a thickness of 18 mm. This was cut out into a 330 mm disk shape, and a ceramic plate-like body having a heater electrode with a thickness of 25 μm and a width of 10 mm inside and a through hole with a surface roughness of 2 μm on the surface of the plasma generating electrode was obtained.
(9) Then, a screw groove is formed on the side surface for fixing the bottomed hole for inserting the temperature measuring element by drilling and the electrode rod made of nickel on the surface of the obtained ceramic plate-like body A hole was formed.
(10) The electrode embedding member manufactured by the steps (1) to (9), that is, the blasting was performed so that the roughness of the wafer processing surface of the ceramic heater was Ra 0.5 μm.
(11) To the ceramic heater manufactured by the steps (1) to (9), aluminum nitride powder (manufactured by Tokuyama Corporation, average particle size 0.6 μm) is formed into a cylindrical shape by a dry rubber press method, and an oxidizing atmosphere, A columnar body made of aluminum nitride (outer diameter 80 mm, inner diameter 70 mm, length 190 mm) formed by degreasing at 600 ° C for 5 hours and then firing in nitrogen gas at 1860 ° C for 6 hours Bonding was performed by heating at 1850 ° C. in nitrogen gas.
(12) The segment 1n was drilled to form a through hole for inserting a lifter pin of a silicon wafer and a bottomed hole (diameter: 1.7 mm, depth: 10 mm) for embedding a thermocouple.
(実施例5)
(1)窒化アルミニウム粉末(トクヤマ社製、平均粒径1.1μm)100重量部、酸化イットリウム(Y2O3:イットリア、平均粒径0.4μm)4重量部、アクリルバインダ11.5重量部、分散剤0.5重量部および1−ブタノールとエタノールとからなるアルコール53重量部を混合したペーストを用い、ドクターブレード法により成形を行って、厚さ0.47 mmのグリーンシートを作製した。
(2)次に、このグリーンシートを80 ℃で5時間乾燥させた後、スルーホールとなる部分等をパンチングにより成形した。
(3)平均粒径1μmの炭化タングステン(アライドマテリアル製WC−10)粒子10000重量部、アクリル系バインダ(三井化学製SA−545)1509重量部、可塑剤(黒金化成製 DOA)175重量部、1−ブタノール560重量部、エタノール432重量部を混合し、ドクターブレード法にて厚さ65μm±5μmの炭化タングステングリーンシートを製造した。これを空気中25 ℃で48時間乾燥させて厚さ55μm±5μmのグリーンシートとし、このグリーンシートを打ち抜き加工して、ヒータ電極用炭化タングステンのパターンシートを形成した。
(4)平均粒径3μmの炭化タングステン粒子100重量部、アクリル系バインダ1.9重量部、α―テルピネオール溶媒3.7重量部、および分散剤0.2重量部を混合してプラズマ発生用電極用導体ペーストを調整した。さらに、外部端子を接続するためのスルーホールとなる部分に導体ペーストを充填し、充填層を形成した。
(5)上記(1)の処理の終わったグリーンシート上に、上述した導体ペーストを、300メッシュ、線径0.030mmのマスクを使用しスクリーン印刷し、空気中25℃で8時間以上乾燥させる。
(6)上記処理の終わった(1)〜(5)のグリーンシートと炭化タングステンのパターンシートを積層し、130 ℃、8 MPaの圧力で圧着して積層体を形成した。
(7)上記処理の終わった(1)〜(6)のグリーンシートと炭化タングステンのパターンシートを積層し、130 ℃、8 MPaの圧力で圧着して積層体を形成した。
(8)次に、得られた積層体を窒素ガス中、600 ℃で5時間脱脂し、1840℃、圧力15 MPaで6時間ホットプレスし、厚さ18 mmのセラミックス板状体を得た。これを330 mmの円盤状に切り出し、内部に厚さ25μm、幅10 mmのヒータ電極を有するとともに、プラズマ発生用電極の表面を2μmの面粗度にスルーホールを有するセラミック板状体とした。
(9)そして、得られたセラミックス板状体の表面にドリル加工で測温素子を挿通するための有底孔およびニッケル製の電極棒を固定するための側面にネジの溝が形成される固定用孔を形成した。
(10)(1)〜(9)の工程により製造された電極埋設部材、即ちセラミックヒータのウエハ処理面の粗度をRaが0.5μmになるようにブラスト加工を行った。
(11)(1)〜(9)の工程により製造されたセラミックヒータに、窒化アルミニウム粉末(トクヤマ社製、平均粒径0.6μm)を乾式ラバープレス法により円筒型に成形して、酸化雰囲気、600 ℃、5時間の条件で脱脂した後、窒素ガス中、1860 ℃、6時間の条件で焼成してなる窒化アルミニウム製の柱状体(外径80 mm、内径70 mm、長さ190 mm)を窒素ガス中、1850 ℃で加熱して接合した。
(12)前記セグメント1nにドリル加工を施して、シリコンウエハのリフターピンを挿通させる貫通孔、熱伝対を埋め込むための有底孔(直径:1.7 mm、深さ:10 mm)を形成した。
(Example 5)
(1) Aluminum nitride powder (manufactured by Tokuyama Corporation, average particle size 1.1 μm) 100 parts by weight, yttrium oxide (Y 2 O 3 : yttria, average particle size 0.4 μm) 4 parts by weight, acrylic binder 11.5 parts by weight, dispersant 0.5 Using a paste in which 53 parts by weight of an alcohol composed of 1 part by weight and 1-butanol and ethanol was mixed, molding was performed by a doctor blade method to produce a green sheet having a thickness of 0.47 mm.
(2) Next, the green sheet was dried at 80 ° C. for 5 hours, and then a portion to be a through hole was formed by punching.
(3) 10000 parts by weight of tungsten carbide (WC-10 manufactured by Allied Material) particles having an average particle size of 1 μm, 1509 parts by weight of an acrylic binder (SA-545 manufactured by Mitsui Chemicals), and 175 parts by weight of a plasticizer (DOA manufactured by Kuroki Kasei) Then, 560 parts by weight of 1-butanol and 432 parts by weight of ethanol were mixed, and a tungsten carbide green sheet having a thickness of 65 μm ± 5 μm was produced by a doctor blade method. This was dried in air at 25 ° C. for 48 hours to obtain a green sheet having a thickness of 55 μm ± 5 μm, and this green sheet was punched to form a tungsten carbide pattern sheet for a heater electrode.
(4) A conductive paste for an electrode for plasma generation was prepared by mixing 100 parts by weight of tungsten carbide particles having an average particle size of 3 μm, 1.9 parts by weight of an acrylic binder, 3.7 parts by weight of α-terpineol solvent, and 0.2 parts by weight of a dispersant. . Furthermore, a conductor paste was filled in a portion to be a through hole for connecting an external terminal to form a filling layer.
(5) On the green sheet after the treatment of (1), the above-mentioned conductor paste is screen-printed using a 300 mesh mask with a wire diameter of 0.030 mm, and dried in air at 25 ° C. for 8 hours or more.
(6) The green sheets of (1) to (5) having been subjected to the above treatment and a tungsten carbide pattern sheet were laminated and pressure-bonded at 130 ° C. and a pressure of 8 MPa to form a laminate.
(7) The green sheets of (1) to (6) after the above treatment and the tungsten carbide pattern sheet were laminated, and pressure-bonded at 130 ° C. and a pressure of 8 MPa to form a laminate.
(8) Next, the obtained laminate was degreased in nitrogen gas at 600 ° C. for 5 hours, and hot pressed at 1840 ° C. under a pressure of 15 MPa for 6 hours to obtain a ceramic plate having a thickness of 18 mm. This was cut out into a 330 mm disk shape, and a ceramic plate-like body having a heater electrode with a thickness of 25 μm and a width of 10 mm inside and a through hole with a surface roughness of 2 μm on the surface of the plasma generating electrode was obtained.
(9) Then, a screw groove is formed on the side surface for fixing the bottomed hole for inserting the temperature measuring element by drilling and the electrode rod made of nickel on the surface of the obtained ceramic plate-like body A hole was formed.
(10) The electrode embedding member manufactured by the steps (1) to (9), that is, the blasting was performed so that the roughness of the wafer processing surface of the ceramic heater was Ra 0.5 μm.
(11) To the ceramic heater manufactured by the steps (1) to (9), aluminum nitride powder (manufactured by Tokuyama Corporation, average particle size 0.6 μm) is formed into a cylindrical shape by a dry rubber press method, and an oxidizing atmosphere, A columnar body made of aluminum nitride (outer diameter 80 mm, inner diameter 70 mm, length 190 mm) formed by degreasing at 600 ° C for 5 hours and then firing in nitrogen gas at 1860 ° C for 6 hours Bonding was performed by heating at 1850 ° C. in nitrogen gas.
(12) The segment 1n was drilled to form a through hole for inserting a lifter pin of a silicon wafer and a bottomed hole (diameter: 1.7 mm, depth: 10 mm) for embedding a thermocouple.
(実施例6)
(1)窒化アルミニウム粉末(トクヤマ社製、平均粒径1.1μm)100重量部、酸化イットリウム(Y2O3:イットリア、平均粒径0.4μm)4重量部、アクリルバインダ11.5重量部、分散剤0.5重量部および1−ブタノールとエタノールとからなるアルコール53重量部を混合したペーストを用い、ドクターブレード法により成形を行って、厚さ0.47 mmのグリーンシートを作製した。
(2)次に、このグリーンシートを80 ℃で5時間乾燥させた後、スルーホールとなる部分等をパンチングにより成形した。
(3)平均粒径1μmの炭化タングステン(アライドマテリアル製WC−10)粒子10000重量部、アクリル系バインダ(三井化学製SA−545)1509重量部、可塑剤(黒金化成製 DOA)175重量部、1−ブタノール560重量部、エタノール432重量部を混合し、ドクターブレード法にて厚さ65μm±5μmの炭化タングステングリーンシートを製造した。これを空気中25 ℃で48時間乾燥させて厚さ55μm±5μmのグリーンシートとし、このグリーンシートを打ち抜き加工して、ヒータ電極用炭化タングステンのパターンシートを形成した。
(4)平均粒径3μmの炭化タングステン粒子100重量部、アクリル系バインダ1.9重量部、α―テルピネオール溶媒3.7重量部、および分散剤0.2重量部を混合してプラズマ発生用電極用導体ペーストを調整した。さらに、外部端子を接続するためのスルーホールとなる部分に導体ペーストを充填し、充填層を形成した。
(5)上記(1)の処理の終わったグリーンシート上に、上述した導体ペーストを、270メッシュ、線径0.035mmのマスクを使用しスクリーン印刷し、空気中25℃で8時間以上乾燥させる。
(6)上記処理の終わった(1)〜(5)のグリーンシートと炭化タングステンのパターンシートを積層し、130 ℃、8 MPaの圧力で圧着して積層体を形成した。
(7)上記処理の終わった(1)〜(6)のグリーンシートと炭化タングステンのパターンシートを積層し、130 ℃、8 MPaの圧力で圧着して積層体を形成した。
(8)次に、得られた積層体を窒素ガス中、600 ℃で5時間脱脂し、1840℃、圧力15 MPaで6時間ホットプレスし、厚さ18 mmのセラミックス板状体を得た。これを330 mmの円盤状に切り出し、内部に厚さ25μm、幅10 mmのヒータ電極を有するとともに、プラズマ発生用電極の表面を2μmの面粗度にスルーホールを有するセラミック板状体とした。
(9)そして、得られたセラミックス板状体の表面にドリル加工で測温素子を挿通するための有底孔およびニッケル製の電極棒を固定するための側面にネジの溝が形成される固定用孔を形成した。
(10)(1)〜(9)の工程により製造された電極埋設部材、即ちセラミックヒータのウエハ処理面の粗度をRaが0.5μmになるようにブラスト加工を行った。
(11)(1)〜(9)の工程により製造されたセラミックヒータに、窒化アルミニウム粉末(トクヤマ社製、平均粒径0.6μm)を乾式ラバープレス法により円筒型に成形して、酸化雰囲気、600 ℃、5時間の条件で脱脂した後、窒素ガス中、1860 ℃、6時間の条件で焼成してなる窒化アルミニウム製の柱状体(外径80 mm、内径70 mm、長さ190 mm)を窒素ガス中、1850 ℃で加熱して接合した。
(12)前記セグメント1nにドリル加工を施して、シリコンウエハのリフターピンを挿通させる貫通孔、熱伝対を埋め込むための有底孔(直径:1.7 mm、深さ:10 mm)を形成した。
(Example 6)
(1) Aluminum nitride powder (manufactured by Tokuyama Corporation, average particle size 1.1 μm) 100 parts by weight, yttrium oxide (Y 2 O 3 : yttria, average particle size 0.4 μm) 4 parts by weight, acrylic binder 11.5 parts by weight, dispersant 0.5 Using a paste in which 53 parts by weight of an alcohol composed of 1 part by weight and 1-butanol and ethanol was mixed, molding was performed by a doctor blade method to produce a green sheet having a thickness of 0.47 mm.
(2) Next, the green sheet was dried at 80 ° C. for 5 hours, and then a portion to be a through hole was formed by punching.
(3) 10000 parts by weight of tungsten carbide (WC-10 manufactured by Allied Material) particles having an average particle size of 1 μm, 1509 parts by weight of an acrylic binder (SA-545 manufactured by Mitsui Chemicals), and 175 parts by weight of a plasticizer (DOA manufactured by Kuroki Kasei) Then, 560 parts by weight of 1-butanol and 432 parts by weight of ethanol were mixed, and a tungsten carbide green sheet having a thickness of 65 μm ± 5 μm was produced by a doctor blade method. This was dried in air at 25 ° C. for 48 hours to obtain a green sheet having a thickness of 55 μm ± 5 μm, and this green sheet was punched to form a tungsten carbide pattern sheet for a heater electrode.
(4) A conductive paste for an electrode for plasma generation was prepared by mixing 100 parts by weight of tungsten carbide particles having an average particle size of 3 μm, 1.9 parts by weight of an acrylic binder, 3.7 parts by weight of α-terpineol solvent, and 0.2 parts by weight of a dispersant. . Furthermore, a conductor paste was filled in a portion to be a through hole for connecting an external terminal to form a filling layer.
(5) On the green sheet after the treatment of (1), the above-mentioned conductor paste is screen-printed using a mask of 270 mesh and wire diameter of 0.035 mm, and dried in air at 25 ° C. for 8 hours or more.
(6) The green sheets of (1) to (5) having been subjected to the above treatment and a tungsten carbide pattern sheet were laminated and pressure-bonded at 130 ° C. and a pressure of 8 MPa to form a laminate.
(7) The green sheets of (1) to (6) after the above treatment and the tungsten carbide pattern sheet were laminated, and pressure-bonded at 130 ° C. and a pressure of 8 MPa to form a laminate.
(8) Next, the obtained laminate was degreased in nitrogen gas at 600 ° C. for 5 hours, and hot pressed at 1840 ° C. under a pressure of 15 MPa for 6 hours to obtain a ceramic plate having a thickness of 18 mm. This was cut out into a 330 mm disk shape, and a ceramic plate-like body having a heater electrode with a thickness of 25 μm and a width of 10 mm inside and a through hole with a surface roughness of 2 μm on the surface of the plasma generating electrode was obtained.
(9) Then, a screw groove is formed on the side surface for fixing the bottomed hole for inserting the temperature measuring element by drilling and the electrode rod made of nickel on the surface of the obtained ceramic plate-like body A hole was formed.
(10) The electrode embedding member manufactured by the steps (1) to (9), that is, the blasting was performed so that the roughness of the wafer processing surface of the ceramic heater was Ra 0.5 μm.
(11) To the ceramic heater manufactured by the steps (1) to (9), aluminum nitride powder (manufactured by Tokuyama Corporation, average particle size 0.6 μm) is formed into a cylindrical shape by a dry rubber press method, and an oxidizing atmosphere, A columnar body made of aluminum nitride (outer diameter 80 mm, inner diameter 70 mm, length 190 mm) formed by degreasing at 600 ° C for 5 hours and then firing in nitrogen gas at 1860 ° C for 6 hours Bonding was performed by heating at 1850 ° C. in nitrogen gas.
(12) The segment 1n was drilled to form a through hole for inserting a lifter pin of a silicon wafer and a bottomed hole (diameter: 1.7 mm, depth: 10 mm) for embedding a thermocouple.
(実施例7)
(1)窒化アルミニウム粉末(トクヤマ社製、平均粒径1.1μm)100重量部、酸化イットリウム(Y2O3:イットリア、平均粒径0.4μm)4重量部、アクリルバインダ11.5重量部、分散剤0.5重量部および1−ブタノールとエタノールとからなるアルコール53重量部を混合したペーストを用い、ドクターブレード法により成形を行って、厚さ0.47 mmのグリーンシートを作製した。
(2)次に、このグリーンシートを80 ℃で5時間乾燥させた後、直径3mmスルーホールとなる部分等を10個パンチングにより成形した。
(3)平均粒径1μmの炭化タングステン(アライドマテリアル製WC−10)粒子10000重量部、アクリル系バインダ(三井化学製SA−545)1509重量部、可塑剤(黒金化成製 DOA)175重量部、1−ブタノール560重量部、エタノール432重量部を混合し、ドクターブレード法にて厚さ65μm±5μmの炭化タングステングリーンシートを製造した。これを空気中25 ℃で48時間乾燥させて厚さ55μm±5μmのグリーンシートとし、このグリーンシートを打ち抜き加工して、ヒータ電極用炭化タングステンのパターンシートを形成した。
(4)平均粒径3μmの炭化タングステン粒子100重量部、アクリル系バインダ1.9重量部、α―テルピネオール溶媒3.7重量部、および分散剤0.2重量部を混合してプラズマ発生用電極用導体ペーストを調整した。さらに、外部端子を接続するためのスルーホールとなる部分に導体ペーストを充填し、充填層を形成した。
(5)上記(1)の処理の終わったグリーンシート上に、上述した導体ペーストを、200メッシュ、線径0.040mmのマスクを使用しスクリーン印刷し、空気中25℃で8時間以上乾燥させる。
(6)上記処理の終わった(1)〜(5)のグリーンシートと炭化タングステンのパターンシートを積層し、130 ℃、8 MPaの圧力で圧着して積層体を形成した。
(7)上記処理の終わった(1)〜(6)のグリーンシートと炭化タングステンのパターンシートを積層し、130 ℃、8 MPaの圧力で圧着して積層体を形成した。
(8)次に、得られた積層体を窒素ガス中、600 ℃で5時間脱脂し、1840℃、圧力15 MPaで6時間ホットプレスし、厚さ18 mmのセラミックス板状体を得た。これを330 mmの円盤状に切り出し、内部に厚さ25μm、幅10 mmのヒータ電極を有するとともに、プラズマ発生用電極の表面を10μmの面粗度にスルーホールを有するセラミック板状体とした。
(9)そして、得られたセラミック板状体の表面にドリル加工で測温素子を挿通するための有底孔およびニッケル製の電極棒を固定するための側面にネジの溝が形成される固定用孔を形成した。
(10)(1)〜(9)の工程により製造された電極埋設部材、即ちセラミックヒータのウエハ処理面の粗度をRaが0.5μmになるようにブラスト加工を行った。
(11)(1)〜(9)の工程により製造されたセラミックヒータに、窒化アルミニウム粉末(トクヤマ社製、平均粒径0.6μm)を乾式ラバープレス法により円筒型に成形して、酸化雰囲気、600 ℃、5時間の条件で脱脂した後、窒素ガス中、1860 ℃、6時間の条件で焼成してなる窒化アルミニウム製の柱状体(外径80 mm、内径70 mm、長さ190 mm)を窒素ガス中、1850 ℃で加熱して接合した。
(12)前記セグメント1nにドリル加工を施して、シリコンウエハのリフターピンを挿通させる貫通孔、熱伝対を埋め込むための有底孔(直径:1.7 mm、深さ:10 mm)を形成した。
(13)ニッケル製の電極棒を固定するための側面にネジの溝が形成される固定用孔に、Au−Niろう材を附着したタングステンピンを固定用孔に固定し、先端にAu−Niろう材を附着させたニッケル棒をねじ込み、窒素雰囲気、1030 ℃で28分の条件でニッケル棒のろう付けした。
(Example 7)
(1) Aluminum nitride powder (manufactured by Tokuyama Corporation, average particle size 1.1 μm) 100 parts by weight, yttrium oxide (Y 2 O 3 : yttria, average particle size 0.4 μm) 4 parts by weight, acrylic binder 11.5 parts by weight, dispersant 0.5 Using a paste in which 53 parts by weight of an alcohol composed of 1 part by weight and 1-butanol and ethanol was mixed, molding was performed by a doctor blade method to produce a green sheet having a thickness of 0.47 mm.
(2) Next, after the green sheet was dried at 80 ° C. for 5 hours, 10 portions or the like that would become through holes with a diameter of 3 mm were formed by punching.
(3) 10000 parts by weight of tungsten carbide (WC-10 manufactured by Allied Material) particles having an average particle size of 1 μm, 1509 parts by weight of an acrylic binder (SA-545 manufactured by Mitsui Chemicals), and 175 parts by weight of a plasticizer (DOA manufactured by Kuroki Kasei) Then, 560 parts by weight of 1-butanol and 432 parts by weight of ethanol were mixed, and a tungsten carbide green sheet having a thickness of 65 μm ± 5 μm was produced by a doctor blade method. This was dried in air at 25 ° C. for 48 hours to obtain a green sheet having a thickness of 55 μm ± 5 μm, and this green sheet was punched to form a tungsten carbide pattern sheet for a heater electrode.
(4) A conductive paste for an electrode for plasma generation was prepared by mixing 100 parts by weight of tungsten carbide particles having an average particle size of 3 μm, 1.9 parts by weight of an acrylic binder, 3.7 parts by weight of α-terpineol solvent, and 0.2 parts by weight of a dispersant. . Furthermore, a conductor paste was filled in a portion to be a through hole for connecting an external terminal to form a filling layer.
(5) On the green sheet after the treatment in (1) above, the above-mentioned conductor paste is screen printed using a mask of 200 mesh and wire diameter of 0.040 mm, and dried in air at 25 ° C. for 8 hours or more.
(6) The green sheets of (1) to (5) having been subjected to the above treatment and a tungsten carbide pattern sheet were laminated and pressure-bonded at 130 ° C. and a pressure of 8 MPa to form a laminate.
(7) The green sheets of (1) to (6) after the above treatment and the tungsten carbide pattern sheet were laminated, and pressure-bonded at 130 ° C. and a pressure of 8 MPa to form a laminate.
(8) Next, the obtained laminate was degreased in nitrogen gas at 600 ° C. for 5 hours, and hot pressed at 1840 ° C. under a pressure of 15 MPa for 6 hours to obtain a ceramic plate having a thickness of 18 mm. This was cut into a 330 mm disk shape, and a ceramic electrode having a heater electrode with a thickness of 25 μm and a width of 10 mm inside and a through hole with a surface roughness of 10 μm on the surface of the plasma generating electrode was obtained.
(9) Then, a screw groove is formed on the side surface for fixing the bottomed hole for inserting the temperature measuring element by drilling and the electrode rod made of nickel on the surface of the obtained ceramic plate-like body A hole was formed.
(10) The electrode embedding member manufactured by the steps (1) to (9), that is, the blasting was performed so that the roughness of the wafer processing surface of the ceramic heater was Ra 0.5 μm.
(11) To the ceramic heater manufactured by the steps (1) to (9), aluminum nitride powder (manufactured by Tokuyama Corporation, average particle size 0.6 μm) is formed into a cylindrical shape by a dry rubber press method, and an oxidizing atmosphere, A columnar body made of aluminum nitride (outer diameter 80 mm, inner diameter 70 mm, length 190 mm) formed by degreasing at 600 ° C for 5 hours and then firing in nitrogen gas at 1860 ° C for 6 hours Bonding was performed by heating at 1850 ° C. in nitrogen gas.
(12) The segment 1n was drilled to form a through hole for inserting a lifter pin of a silicon wafer and a bottomed hole (diameter: 1.7 mm, depth: 10 mm) for embedding a thermocouple.
(13) A tungsten pin with an Au-Ni brazing material is fixed to the fixing hole in a fixing hole in which a screw groove is formed on the side surface for fixing the nickel electrode rod, and the tip is Au-Ni A nickel rod with a brazing material was screwed in, and the nickel rod was brazed in a nitrogen atmosphere at 1030 ° C. for 28 minutes.
(実施例8)
(1)窒化アルミニウム粉末(トクヤマ社製、平均粒径1.1μm)100重量部、酸化イットリウム(Y2O3:イットリア、平均粒径0.4μm)4重量部、アクリルバインダ11.5重量部、分散剤0.5重量部および1−ブタノールとエタノールとからなるアルコール53重量部を混合したペーストを用い、ドクターブレード法により成形を行って、厚さ0.47 mmおよび0.15mmのグリーンシートを作製した。
(2)次に、このグリーンシートを80 ℃で5時間乾燥させた後、外部端子形成のために、厚さ0.47mmのグリーンシートに、直径3mmの円形スルーホール10個をパンチングにより成形した。
(3)さらに、80 ℃で5時間乾燥させた厚さ150μmのグリーンシートを、電極表面形成のために、直径3.3mmの円形スルーホール50個をパンチングにより成形した。
(4)平均粒径1μmの炭化タングステン(アライドマテリアル製WC−10)粒子10000重量部、アクリル系バインダ(三井化学製SA−545)1509重量部、可塑剤(黒金化成製 DOA)175重量部、1−ブタノール560重量部、エタノール432重量部を混合し、ドクターブレード法にて厚さ65μm±5μmの炭化タングステングリーンシートを製造した。これを空気中25 ℃で48時間乾燥させて厚さ55μm±5μmのグリーンシートとし、このグリーンシートを打ち抜き加工して、ヒータ電極用炭化タングステンのパターンシートを形成した。
(5)平均粒径3μmの炭化タングステン粒子100重量部、アクリル系バインダ1.9重量部、α―テルピネオール溶媒3.7重量部、および分散剤0.2重量部を混合してプラズマ発生用電極用導体ペーストを調整した。さらに、外部端子を接続するためのスルーホールとなる部分に導体ペーストを充填し、充填層を形成した。さらに、プラズマ発生用電極の表面に突起を形成するために設けられるスルーホール内に導体ペーストを充填し、充填層を形成した。
(6)上記(1)の処理の終わったグリーンシート上に、上述した導体ペーストをスクリーン印刷し、空気中25 ℃で8時間以上乾燥させる。
(7)上記処理の終わった(1)〜(6)のグリーンシートと炭化タングステンのパターンシートを積層し、130 ℃、8 MPaの圧力で圧着して積層体を形成した。こうして、プラズマ発生用電極の表面に150μmの突起が形成されるとともに、電極表面は、Ra:150μm程度の表面粗度となった。
(8)次に、得られた積層体を窒素ガス中、600 ℃で5時間脱脂し、1840℃、圧力15 MPaで6時間ホットプレスし、厚さ18 mmのセラミック板状体を得た。これを330 mmの円盤状に切り出し、内部に厚さ25μm、幅10 mmのヒータ電極を有するとともに、プラズマ発生用電極表面に100μmの突起が形成されるととともに、スルーホールを有するセラミック板状体とした。
(9)次に、前記セラミックス板状体の表面にドリル加工で測温素子を挿通するための有底孔およびニッケル製の電極棒を固定するための側面にネジの溝が形成される固定用孔を形成した。
(10)(1)〜(9)の工程により製造された電極埋設部材のウエハ処理面に粗度(Ra)が0.5μmになるようにブラスト加工を行った。
(11)(1)〜(9)の工程により製造されたセラミックヒータに、窒化アルミニウム粉末(トクヤマ社製、平均粒径0.6μm)を乾式ラバープレス法により円筒型に成形して、酸化雰囲気、600 ℃、5時間の条件で脱脂した後、窒素ガス中、1860 ℃、6時間の条件で焼成してなる窒化アルミニウム製の柱状体(外径80 mm、内径70 mm、長さ190 mm)を窒素ガス中、1850 ℃で加熱して接合した。
(12)前記セグメント1nにドリル加工を施して、シリコンウエハのリフターピンを挿通させる貫通孔、熱伝対を埋め込むための有底孔(直径:1.7 mm、深さ:10 mm)を形成した。
(13)ニッケル製の電極棒を固定するための側面にネジの溝が形成される固定用孔に、Au−Niろう材を附着したタングステンピンを固定用孔に固定し、先端にAu−Niろう材を附着させたニッケル棒をねじ込み、窒素雰囲気、1030 ℃で28分の条件でニッケル棒のろう付けした。
(Example 8)
(1) Aluminum nitride powder (manufactured by Tokuyama Corporation, average particle size 1.1 μm) 100 parts by weight, yttrium oxide (Y 2 O 3 : yttria, average particle size 0.4 μm) 4 parts by weight, acrylic binder 11.5 parts by weight, dispersant 0.5 Using a paste in which 53 parts by weight of alcohol composed of 1 part by weight and 1-butanol and ethanol were mixed, molding was performed by a doctor blade method to produce green sheets having thicknesses of 0.47 mm and 0.15 mm.
(2) Next, this green sheet was dried at 80 ° C. for 5 hours, and then 10 circular through holes with a diameter of 3 mm were formed by punching on a green sheet having a thickness of 0.47 mm in order to form external terminals.
(3) Further, 50 circular through holes having a diameter of 3.3 mm were formed by punching a 150 μm thick green sheet dried at 80 ° C. for 5 hours to form an electrode surface.
(4) 10000 parts by weight of tungsten carbide (WC-10 manufactured by Allied Material) particles having an average particle diameter of 1 μm, 1509 parts by weight of an acrylic binder (SA-545 manufactured by Mitsui Chemicals), and 175 parts by weight of a plasticizer (DOA manufactured by Kuroki Kasei) Then, 560 parts by weight of 1-butanol and 432 parts by weight of ethanol were mixed, and a tungsten carbide green sheet having a thickness of 65 μm ± 5 μm was produced by a doctor blade method. This was dried in air at 25 ° C. for 48 hours to obtain a green sheet having a thickness of 55 μm ± 5 μm, and this green sheet was punched to form a tungsten carbide pattern sheet for a heater electrode.
(5) A conductive paste for an electrode for plasma generation was prepared by mixing 100 parts by weight of tungsten carbide particles having an average particle diameter of 3 μm, 1.9 parts by weight of an acrylic binder, 3.7 parts by weight of α-terpineol solvent, and 0.2 parts by weight of a dispersant. . Furthermore, a conductor paste was filled in a portion to be a through hole for connecting an external terminal to form a filling layer. Further, a conductive paste was filled into a through hole provided to form a protrusion on the surface of the plasma generating electrode to form a filling layer.
(6) The above-mentioned conductor paste is screen-printed on the green sheet subjected to the treatment of (1) and dried in air at 25 ° C. for 8 hours or more.
(7) The green sheets of (1) to (6) after the above treatment and the tungsten carbide pattern sheet were laminated, and pressure-bonded at 130 ° C. and a pressure of 8 MPa to form a laminate. Thus, 150 μm protrusions were formed on the surface of the plasma generating electrode, and the surface of the electrode had a surface roughness of Ra: about 150 μm.
(8) Next, the obtained laminate was degreased in nitrogen gas at 600 ° C. for 5 hours, and hot-pressed at 1840 ° C. and a pressure of 15 MPa for 6 hours to obtain a ceramic plate having a thickness of 18 mm. This is cut out into a 330 mm disk, and has a heater electrode with a thickness of 25 μm and a width of 10 mm inside, and a 100 μm protrusion is formed on the surface of the plasma generating electrode, and a ceramic plate having a through hole It was.
(9) Next, a screw groove is formed on the side surface for fixing the bottomed hole for inserting the temperature measuring element by drilling and the nickel electrode rod on the surface of the ceramic plate-like body A hole was formed.
(10) Blasting was performed on the wafer processing surface of the electrode embedding member manufactured by the steps (1) to (9) so that the roughness (Ra) was 0.5 μm.
(11) To the ceramic heater manufactured by the steps (1) to (9), aluminum nitride powder (manufactured by Tokuyama Corporation, average particle size 0.6 μm) is formed into a cylindrical shape by a dry rubber press method, and an oxidizing atmosphere, A columnar body made of aluminum nitride (outer diameter 80 mm, inner diameter 70 mm, length 190 mm) formed by degreasing at 600 ° C for 5 hours and then firing in nitrogen gas at 1860 ° C for 6 hours Bonding was performed by heating at 1850 ° C. in nitrogen gas.
(12) The segment 1n was drilled to form a through hole for inserting a lifter pin of a silicon wafer and a bottomed hole (diameter: 1.7 mm, depth: 10 mm) for embedding a thermocouple.
(13) A tungsten pin with an Au-Ni brazing material is fixed to the fixing hole in a fixing hole in which a screw groove is formed on the side surface for fixing the nickel electrode rod, and the tip is Au-Ni A nickel rod with a brazing material was screwed in, and the nickel rod was brazed in a nitrogen atmosphere at 1030 ° C. for 28 minutes.
(実施例9)
(1)窒化アルミニウム粉末(トクヤマ社製、平均粒径1.1μm)100重量部、酸化イットリウム(Y2O3:イットリア、平均粒径0.4μm)4重量部、アクリルバインダ11.5重量部、分散剤0.5重量部および1−ブタノールとエタノールとからなるアルコール53重量部を混合したペーストを用い、ドクターブレード法により成形を行って、厚さ0.47 mmおよび0.17mmのグリーンシートを作製した。
(2)次に、このグリーンシートを80 ℃で5時間乾燥させた後、外部端子形成のために、直径3mmの円形スルーホール10個をパンチングにより成形した。
(3)さらに、80 ℃で5時間乾燥させた厚さ170μmのグリーンシートを、電極表面形成のために、直径3.3mmの円形スルーホール50個をパンチングにより成形した。
(4)平均粒径1μmの炭化タングステン(アライドマテリアル製WC−10)粒子10000重量部、アクリル系バインダ(三井化学製SA−545)1509重量部、可塑剤(黒金化成製 DOA)175重量部、1−ブタノール560重量部、エタノール432重量部を混合し、ドクターブレード法にて厚さ65μm±5μmの炭化タングステングリーンシートを製造した。これを空気中25 ℃で48時間乾燥させて厚さ55μm±5μmのグリーンシートとし、このグリーンシートを打ち抜き加工して、ヒータ電極用炭化タングステンのパターンシートを形成した
(5)平均粒径3μmの炭化モリブデン粒子100重量部、アクリル系バインダ1.9重量部、α―テルピネオール溶媒3.7重量部、および分散剤0.2重量部を混合してプラズマ発生用電極用導体ペーストを調整した。さらに、プラズマ発生用電極の表面に突起を形成するために設けられるスルーホール内に導体ペーストを充填し、充填層を形成した。
(6)上記(1)の処理の終わったグリーンシート上に、上述した導体ペーストをスクリーン印刷し、空気中25 ℃で8時間以上乾燥させる。
(7)上記処理の終わった(1)〜(6)のグリーンシートと炭化タングステンのパターンシートを積層し、130 ℃、8 MPaの圧力で圧着して積層体を形成した。こうして、プラズマ発生用電極の表面に170μmの突起が形成されるとともに、電極表面は、Ra:150μm程度の表面粗度となった。
(8)次に、得られた積層体を窒素ガス中、600 ℃で5時間脱脂し、1840℃、圧力15 MPaで6時間ホットプレスし、厚さ18 mmのセラミック板状体を得た。これを330 mmの円盤状に切り出し、内部に厚さ25μm、幅10 mmのヒータ電極を有するとともに、プラズマ発生用電極表面に120μmの突起が形成されるととともに、スルーホールを有するセラミック板状体とした。
(9)そして、得られたセラミックス板状体の表面にドリル加工で測温素子を挿通するための有底孔およびニッケル製の電極棒を固定するための側面にネジの溝が形成される固定用孔を形成した。
(10)(1)〜(9)の工程により製造された電極埋設部材、即ちセラミックヒータのウエハ処理面の粗度をRaが0.5μmになるようにブラスト加工を行った。
(11)(1)〜(9)の工程により製造されたセラミックヒータに、窒化アルミニウム粉末(トクヤマ社製、平均粒径0.6μm)を乾式ラバープレス法により円筒型に成形して、酸化雰囲気、600 ℃、5時間の条件で脱脂した後、窒素ガス中、1860 ℃、6時間の条件で焼成してなる窒化アルミニウム製の柱状体(外径80 mm、内径70 mm、長さ190 mm)を窒素ガス中、1850 ℃で加熱して接合した。
(12)前記セグメント1nにドリル加工を施して、シリコンウエハのリフターピンを挿通させる貫通孔、熱伝対を埋め込むための有底孔(直径:1.7 mm、深さ:10 mm)を形成した。
(13)ニッケル製の電極棒を固定するための側面にネジの溝が形成される固定用孔に、Au−Niろう材を附着したタングステンピンを固定用孔に固定し、先端にAu−Niろう材を附着させたニッケル棒をねじ込み、窒素雰囲気、1030 ℃で28分の条件でニッケル棒のろう付けした。
Example 9
(1) Aluminum nitride powder (manufactured by Tokuyama Corporation, average particle size 1.1 μm) 100 parts by weight, yttrium oxide (Y 2 O 3 : yttria, average particle size 0.4 μm) 4 parts by weight, acrylic binder 11.5 parts by weight, dispersant 0.5 Using a paste in which 53 parts by weight of an alcohol composed of 1 part by weight and 1-butanol and ethanol was mixed, molding was performed by a doctor blade method to produce green sheets having a thickness of 0.47 mm and 0.17 mm.
(2) Next, this green sheet was dried at 80 ° C. for 5 hours, and then 10 circular through holes with a diameter of 3 mm were formed by punching in order to form external terminals.
(3) Further, a green sheet having a thickness of 170 μm dried at 80 ° C. for 5 hours was formed by punching 50 circular through-holes having a diameter of 3.3 mm in order to form an electrode surface.
(4) 10000 parts by weight of tungsten carbide (WC-10 manufactured by Allied Material) particles having an average particle diameter of 1 μm, 1509 parts by weight of an acrylic binder (SA-545 manufactured by Mitsui Chemicals), and 175 parts by weight of a plasticizer (DOA manufactured by Kuroki Kasei) Then, 560 parts by weight of 1-butanol and 432 parts by weight of ethanol were mixed, and a tungsten carbide green sheet having a thickness of 65 μm ± 5 μm was produced by a doctor blade method. This was dried in air at 25 ° C. for 48 hours to form a green sheet having a thickness of 55 μm ± 5 μm, and this green sheet was punched to form a tungsten carbide pattern sheet for heater electrodes. (5) Average particle diameter of 3 μm A conductive paste for an electrode for plasma generation was prepared by mixing 100 parts by weight of molybdenum carbide particles, 1.9 parts by weight of an acrylic binder, 3.7 parts by weight of an α-terpineol solvent, and 0.2 parts by weight of a dispersant. Further, a conductive paste was filled into a through hole provided to form a protrusion on the surface of the plasma generating electrode to form a filling layer.
(6) The above-mentioned conductor paste is screen-printed on the green sheet subjected to the treatment of (1) and dried in air at 25 ° C. for 8 hours or more.
(7) The green sheets of (1) to (6) after the above treatment and the tungsten carbide pattern sheet were laminated, and pressure-bonded at 130 ° C. and a pressure of 8 MPa to form a laminate. In this way, a 170 μm protrusion was formed on the surface of the plasma generating electrode, and the surface of the electrode had a surface roughness of Ra: about 150 μm.
(8) Next, the obtained laminate was degreased in nitrogen gas at 600 ° C. for 5 hours, and hot-pressed at 1840 ° C. and a pressure of 15 MPa for 6 hours to obtain a ceramic plate having a thickness of 18 mm. This is cut out into a 330 mm disk shape, and has a heater electrode with a thickness of 25 μm and a width of 10 mm inside, a 120 μm protrusion formed on the surface of the plasma generating electrode, and a ceramic plate having a through hole It was.
(9) Then, a screw groove is formed on the side surface for fixing the bottomed hole for inserting the temperature measuring element by drilling and the electrode rod made of nickel on the surface of the obtained ceramic plate-like body A hole was formed.
(10) The electrode embedding member manufactured by the steps (1) to (9), that is, the blasting was performed so that the roughness of the wafer processing surface of the ceramic heater was Ra 0.5 μm.
(11) To the ceramic heater manufactured by the steps (1) to (9), aluminum nitride powder (manufactured by Tokuyama Corporation, average particle size 0.6 μm) is formed into a cylindrical shape by a dry rubber press method, and an oxidizing atmosphere, A columnar body made of aluminum nitride (outer diameter 80 mm, inner diameter 70 mm, length 190 mm) formed by degreasing at 600 ° C for 5 hours and then firing in nitrogen gas at 1860 ° C for 6 hours Bonding was performed by heating at 1850 ° C. in nitrogen gas.
(12) The segment 1n was drilled to form a through hole for inserting a lifter pin of a silicon wafer and a bottomed hole (diameter: 1.7 mm, depth: 10 mm) for embedding a thermocouple.
(13) A tungsten pin with an Au-Ni brazing material is fixed to the fixing hole in a fixing hole in which a screw groove is formed on the side surface for fixing the nickel electrode rod, and the tip is Au-Ni A nickel rod with a brazing material was screwed in, and the nickel rod was brazed in a nitrogen atmosphere at 1030 ° C. for 28 minutes.
(実施例10)
(1)窒化アルミニウム粉末(トクヤマ社製、平均粒径1.1μm)100重量部、酸化イットリウム(Y2O3:イットリア、平均粒径0.4μm)4重量部、アクリルバインダ11.5重量部、分散剤0.5重量部および1−ブタノールとエタノールとからなるアルコール53重量部を混合したペーストを用い、ドクターブレード法により成形を行って、厚さ0.47 mmおよび0.20mmのグリーンシートを作製した。
(2)次に、このグリーンシートを80 ℃で5時間乾燥させた後、外部端子形成のために、直径3mmの円形スルーホール10個をパンチングにより成形した。
(3)さらに、80 ℃で5時間乾燥させた厚さ200μmのグリーンシートを、電極表面形成のために、直径3.3mmの円形スルーホール50個をパンチングにより成形した。
(4)平均粒径1μmの炭化タングステン(アライドマテリアル製WC−10)粒子10000重量部、アクリル系バインダ(三井化学製SA−545)1509重量部、可塑剤(黒金化成製 DOA)175重量部、1−ブタノール560重量部、エタノール432重量部を混合し、ドクターブレード法にて厚さ65μm±5μmの炭化タングステングリーンシートを製造した。これを空気中25 ℃で48時間乾燥させて厚さ55μm±5μmのグリーンシートとし、このグリーンシートを打ち抜き加工して、ヒータ電極用炭化タングステンのパターンシートを形成した。
(5)平均粒径3μmの炭化タングステン粒子100重量部、アクリル系バインダ1.9重量部、α―テルピネオール溶媒3.7重量部、および分散剤0.2重量部を混合してプラズマ発生用電極用導体ペーストを調整した。さらに、外部端子を接続するためのスルーホールとなる部分に導体ペーストを充填し、充填層を形成した。さらに、プラズマ発生用電極の表面に突起を形成するために設けられるスルーホール内に導体ペーストを充填し、充填層を形成した。
(6)上記(1)の処理の終わったグリーンシート上に、上述した導体ペーストをスクリーン印刷し、空気中25 ℃で8時間以上乾燥させる。
(7)上記処理の終わった(1)〜(6)のグリーンシートと炭化タングステンのパターンシートを積層し、130 ℃、8 MPaの圧力で圧着して積層体を形成した。こうして、プラズマ発生用電極の表面に200μmの突起が形成されるとともに、電極表面は、Ra:150μm程度の表面粗度となった。
(8)次に、得られた積層体を窒素ガス中、600 ℃で5時間脱脂し、1840℃、圧力15 MPaで6時間ホットプレスし、厚さ18 mmのセラミック板状体を得た。これを330 mmの円盤状に切り出し、内部に厚さ25μm、幅10 mmのヒータ電極を有するとともに、プラズマ発生用電極表面に150μmの突起が形成されるととともに、スルーホールを有するセラミック板状体とした。
(9)そして、得られたセラミックス板状体の表面にドリル加工で測温素子を挿通するための有底孔およびニッケル製の電極棒を固定するための側面にネジの溝が形成される固定用孔を形成した。
(10)(1)〜(9)の工程により製造された電極埋設部材、即ちセラミックヒータのウエハ処理面の粗度をRaが0.5μmになるようにブラスト加工を行った。
(11)(1)〜(9)の工程により製造されたセラミックヒータに、窒化アルミニウム粉末(トクヤマ社製、平均粒径0.6μm)を乾式ラバープレス法により円筒型に成形して、酸化雰囲気、600 ℃、5時間の条件で脱脂した後、窒素ガス中、1860 ℃、6時間の条件で焼成してなる窒化アルミニウム製の柱状体(外径80 mm、内径70 mm、長さ190 mm)を窒素ガス中、1850 ℃で加熱して接合した。
(12)前記セグメント1nにドリル加工を施して、シリコンウエハのリフターピンを挿通させる貫通孔、熱伝対を埋め込むための有底孔(直径:1.7 mm、深さ:10 mm)を形成した。
(13)ニッケル製の電極棒を固定するための側面にネジの溝が形成される固定用孔に、Au−Niろう材を附着したタングステンピンを固定用孔に固定し、先端にAu−Niろう材を附着させたニッケル棒をねじ込み、窒素雰囲気、1030 ℃で28分の条件でニッケル棒のろう付けした。
(Example 10)
(1) Aluminum nitride powder (manufactured by Tokuyama Corporation, average particle size 1.1 μm) 100 parts by weight, yttrium oxide (Y 2 O 3 : yttria, average particle size 0.4 μm) 4 parts by weight, acrylic binder 11.5 parts by weight, dispersant 0.5 Using a paste in which 53 parts by weight of an alcohol composed of 1 part by weight and 1-butanol and ethanol was mixed, molding was performed by a doctor blade method to produce green sheets having a thickness of 0.47 mm and 0.20 mm.
(2) Next, this green sheet was dried at 80 ° C. for 5 hours, and then 10 circular through holes with a diameter of 3 mm were formed by punching in order to form external terminals.
(3) Further, a green sheet having a thickness of 200 μm dried at 80 ° C. for 5 hours was formed by punching 50 circular through-holes having a diameter of 3.3 mm in order to form an electrode surface.
(4) 10000 parts by weight of tungsten carbide (WC-10 manufactured by Allied Material) particles having an average particle diameter of 1 μm, 1509 parts by weight of an acrylic binder (SA-545 manufactured by Mitsui Chemicals), and 175 parts by weight of a plasticizer (DOA manufactured by Kuroki Kasei) Then, 560 parts by weight of 1-butanol and 432 parts by weight of ethanol were mixed, and a tungsten carbide green sheet having a thickness of 65 μm ± 5 μm was produced by a doctor blade method. This was dried in air at 25 ° C. for 48 hours to obtain a green sheet having a thickness of 55 μm ± 5 μm, and this green sheet was punched to form a tungsten carbide pattern sheet for a heater electrode.
(5) A conductive paste for an electrode for plasma generation was prepared by mixing 100 parts by weight of tungsten carbide particles having an average particle diameter of 3 μm, 1.9 parts by weight of an acrylic binder, 3.7 parts by weight of α-terpineol solvent, and 0.2 parts by weight of a dispersant. . Furthermore, a conductor paste was filled in a portion to be a through hole for connecting an external terminal to form a filling layer. Further, a conductive paste was filled into a through hole provided to form a protrusion on the surface of the plasma generating electrode to form a filling layer.
(6) The above-mentioned conductor paste is screen-printed on the green sheet subjected to the treatment of (1) and dried in air at 25 ° C. for 8 hours or more.
(7) The green sheets of (1) to (6) after the above treatment and the tungsten carbide pattern sheet were laminated, and pressure-bonded at 130 ° C. and a pressure of 8 MPa to form a laminate. Thus, 200 μm protrusions were formed on the surface of the plasma generating electrode, and the surface of the electrode had a surface roughness of Ra: about 150 μm.
(8) Next, the obtained laminate was degreased in nitrogen gas at 600 ° C. for 5 hours, and hot-pressed at 1840 ° C. and a pressure of 15 MPa for 6 hours to obtain a ceramic plate having a thickness of 18 mm. This is cut out into a 330 mm disk shape, and has a heater electrode with a thickness of 25 μm and a width of 10 mm inside, a 150 μm protrusion formed on the surface of the plasma generating electrode, and a ceramic plate having a through hole It was.
(9) Then, a screw groove is formed on the side surface for fixing the bottomed hole for inserting the temperature measuring element by drilling and the electrode rod made of nickel on the surface of the obtained ceramic plate-like body A hole was formed.
(10) The electrode embedding member manufactured by the steps (1) to (9), that is, the blasting was performed so that the roughness of the wafer processing surface of the ceramic heater was Ra 0.5 μm.
(11) To the ceramic heater manufactured by the steps (1) to (9), aluminum nitride powder (manufactured by Tokuyama Corporation, average particle size 0.6 μm) is formed into a cylindrical shape by a dry rubber press method, and an oxidizing atmosphere, A columnar body made of aluminum nitride (outer diameter 80 mm, inner diameter 70 mm, length 190 mm) formed by degreasing at 600 ° C for 5 hours and then firing in nitrogen gas at 1860 ° C for 6 hours Bonding was performed by heating at 1850 ° C. in nitrogen gas.
(12) The segment 1n was drilled to form a through hole for inserting a lifter pin of a silicon wafer and a bottomed hole (diameter: 1.7 mm, depth: 10 mm) for embedding a thermocouple.
(13) A tungsten pin with an Au-Ni brazing material is fixed to the fixing hole in a fixing hole in which a screw groove is formed on the side surface for fixing the nickel electrode rod, and the tip is Au-Ni A nickel rod with a brazing material was screwed in, and the nickel rod was brazed in a nitrogen atmosphere at 1030 ° C. for 28 minutes.
(実施例11)
(1)窒化アルミニウム粉末(トクヤマ社製、平均粒径1.1μm)100重量部、酸化イットリウム(Y2O3:イットリア、平均粒径0.4μm)4重量部、アクリルバインダ11.5重量部、分散剤0.5重量部および1−ブタノールとエタノールとからなるアルコール53重量部を混合したペーストを用い、ドクターブレード法により成形を行って、厚さ0.47 mmおよび0.22mmのグリーンシートを作製した。
(2)次に、このグリーンシートを80 ℃で5時間乾燥させた後、外部端子形成のために、直径3mmの円形スルーホール10個をパンチングにより成形した。
(3)さらに、80 ℃で5時間乾燥させた厚さ220μmのグリーンシートを、電極表面形成のために、直径3.3mmの円形スルーホール50個をパンチングにより成形した。
(4)平均粒径1μmの炭化タングステン(アライドマテリアル製WC−10)粒子10000重量部、アクリル系バインダ(三井化学製SA−545)1509重量部、可塑剤(黒金化成製 DOA)175重量部、1−ブタノール560重量部、エタノール432重量部を混合し、ドクターブレード法にて厚さ65μm±5μmの炭化タングステングリーンシートを製造した。これを空気中25 ℃で48時間乾燥させて厚さ55μm±5μmのグリーンシートとし、このグリーンシートを打ち抜き加工して、ヒータ電極用炭化タングステンのパターンシートを形成した。
(5)平均粒径3μmの窒化チタン粒子100重量部、アクリル系バインダ1.9重量部、α―テルピネオール溶媒3.7重量部、および分散剤0.2重量部を混合してプラズマ発生用電極用導体ペーストを調整した。さらに、外部端子を接続するためのスルーホールとなる部分に導体ペーストを充填し、充填層を形成した。
さらに、プラズマ発生用電極の表面に突起を形成するために設けられるスルーホール内に導体ペーストを充填し、充填層を形成した。
(6)上記(1)の処理の終わったグリーンシート上に、上述した導体ペーストをスクリーン印刷し、空気中25 ℃で8時間以上乾燥させる。
(7)上記処理の終わった(1)〜(6)のグリーンシートと炭化タングステンのパターンシートを積層し、130 ℃、8 MPaの圧力で圧着して積層体を形成した。こうして、プラズマ発生用電極の表面に220μmの突起が形成されるとともに、電極表面は、Ra:150μm程度の表面粗度となった。
(8)次に、得られた積層体を窒素ガス中、600 ℃で5時間脱脂し、1840℃、圧力15 MPaで6時間ホットプレスし、厚さ18 mmのセラミック板状体を得た。これを330 mmの円盤状に切り出し、内部に厚さ25μm、幅10 mmのヒータ電極を有するとともに、プラズマ発生用電極表面に180μmの突起が形成されるととともに、スルーホールを有するセラミック板状体とした。
(9)そして、得られたセラミックス板状体の表面にドリル加工で測温素子を挿通するための有底孔およびニッケル製の電極棒を固定するための側面にネジの溝が形成される固定用孔を形成した。
(10)(1)〜(9)の工程により製造された電極埋設部材、即ちセラミックヒータのウエハ処理面の粗度をRaが0.5μmになるようにブラスト加工を行った。
(11)(1)〜(9)の工程により製造されたセラミックヒータに、窒化アルミニウム粉末(トクヤマ社製、平均粒径0.6μm)を乾式ラバープレス法により円筒型に成形して、酸化雰囲気、600 ℃、5時間の条件で脱脂した後、窒素ガス中、1860 ℃、6時間の条件で焼成してなる窒化アルミニウム製の柱状体(外径80 mm、内径70 mm、長さ190 mm)を窒素ガス中、1850 ℃で加熱して接合した。
(12)前記セグメント1nにドリル加工を施して、シリコンウエハのリフターピンを挿通させる貫通孔、熱伝対を埋め込むための有底孔(直径:1.7 mm、深さ:10 mm)を形成した。
(13)ニッケル製の電極棒を固定するための側面にネジの溝が形成される固定用孔に、Au−Niろう材を附着したタングステンピンを固定用孔に固定し、先端にAu−Niろう材を附着させたニッケル棒をねじ込み、窒素雰囲気、1030 ℃で28分の条件でニッケル棒のろう付けした。
(Example 11)
(1) Aluminum nitride powder (manufactured by Tokuyama Corporation, average particle size 1.1 μm) 100 parts by weight, yttrium oxide (Y 2 O 3 : yttria, average particle size 0.4 μm) 4 parts by weight, acrylic binder 11.5 parts by weight, dispersant 0.5 Using a paste in which 53 parts by weight of an alcohol composed of 1 part by weight and 1-butanol and ethanol was mixed, molding was performed by a doctor blade method to produce green sheets having a thickness of 0.47 mm and 0.22 mm.
(2) Next, this green sheet was dried at 80 ° C. for 5 hours, and then 10 circular through holes with a diameter of 3 mm were formed by punching in order to form external terminals.
(3) Further, a green sheet having a thickness of 220 μm dried at 80 ° C. for 5 hours was formed by punching 50 circular through holes having a diameter of 3.3 mm in order to form the electrode surface.
(4) 10000 parts by weight of tungsten carbide (WC-10 manufactured by Allied Material) particles having an average particle diameter of 1 μm, 1509 parts by weight of an acrylic binder (SA-545 manufactured by Mitsui Chemicals), and 175 parts by weight of a plasticizer (DOA manufactured by Kuroki Kasei) Then, 560 parts by weight of 1-butanol and 432 parts by weight of ethanol were mixed, and a tungsten carbide green sheet having a thickness of 65 μm ± 5 μm was produced by a doctor blade method. This was dried in air at 25 ° C. for 48 hours to obtain a green sheet having a thickness of 55 μm ± 5 μm, and this green sheet was punched to form a tungsten carbide pattern sheet for a heater electrode.
(5) A plasma paste electrode conductive paste was prepared by mixing 100 parts by weight of titanium nitride particles having an average particle size of 3 μm, 1.9 parts by weight of an acrylic binder, 3.7 parts by weight of α-terpineol solvent, and 0.2 parts by weight of a dispersant. . Furthermore, a conductor paste was filled in a portion to be a through hole for connecting an external terminal to form a filling layer.
Further, a conductive paste was filled into a through hole provided to form a protrusion on the surface of the plasma generating electrode to form a filling layer.
(6) The above-mentioned conductor paste is screen-printed on the green sheet subjected to the treatment of (1) and dried in air at 25 ° C. for 8 hours or more.
(7) The green sheets of (1) to (6) after the above treatment and the tungsten carbide pattern sheet were laminated, and pressure-bonded at 130 ° C. and a pressure of 8 MPa to form a laminate. Thus, a projection of 220 μm was formed on the surface of the plasma generating electrode, and the surface of the electrode had a surface roughness of Ra: about 150 μm.
(8) Next, the obtained laminate was degreased in nitrogen gas at 600 ° C. for 5 hours, and hot-pressed at 1840 ° C. and a pressure of 15 MPa for 6 hours to obtain a ceramic plate having a thickness of 18 mm. This is cut into a disk shape of 330 mm, and has a heater electrode with a thickness of 25 μm and a width of 10 mm inside, and a projection of 180 μm is formed on the surface of the plasma generating electrode, and a ceramic plate having a through hole It was.
(9) Then, a screw groove is formed on the side surface for fixing the bottomed hole for inserting the temperature measuring element by drilling and the electrode rod made of nickel on the surface of the obtained ceramic plate-like body A hole was formed.
(10) The electrode embedding member manufactured by the steps (1) to (9), that is, the blasting was performed so that the roughness of the wafer processing surface of the ceramic heater was Ra 0.5 μm.
(11) To the ceramic heater manufactured by the steps (1) to (9), aluminum nitride powder (manufactured by Tokuyama Corporation, average particle size 0.6 μm) is formed into a cylindrical shape by a dry rubber press method, and an oxidizing atmosphere, A columnar body made of aluminum nitride (outer diameter 80 mm, inner diameter 70 mm, length 190 mm) formed by degreasing at 600 ° C for 5 hours and then firing in nitrogen gas at 1860 ° C for 6 hours Bonding was performed by heating at 1850 ° C. in nitrogen gas.
(12) The segment 1n was drilled to form a through hole for inserting a lifter pin of a silicon wafer and a bottomed hole (diameter: 1.7 mm, depth: 10 mm) for embedding a thermocouple.
(13) A tungsten pin with an Au-Ni brazing material is fixed to the fixing hole in a fixing hole in which a screw groove is formed on the side surface for fixing the nickel electrode rod, and the tip is Au-Ni A nickel rod with a brazing material was screwed in, and the nickel rod was brazed in a nitrogen atmosphere at 1030 ° C. for 28 minutes.
(実施例12)
(1)窒化アルミニウム粉末(トクヤマ社製、平均粒径1.1μm)100重量部、酸化イットリウム(Y2O3:イットリア、平均粒径0.4μm)4重量部、アクリルバインダ11.5重量部、分散剤0.5重量部および1−ブタノールとエタノールとからなるアルコール53重量部を混合したペーストを用い、ドクターブレード法により成形を行って、厚さ0.47 mmおよび0.25mmのグリーンシートを作製した。
(2)次に、このグリーンシートを80 ℃で5時間乾燥させた後、外部端子形成のために、直径3mmの円形スルーホール10個をパンチングにより成形した。
(3)さらに、80 ℃で5時間乾燥させた厚さ250μmのグリーンシートを、電極表面形成のために、直径3.3mmの円形スルーホール50個をパンチングにより成形した。
(4)平均粒径1μmの炭化タングステン(アライドマテリアル製WC−10)粒子10000重量部、アクリル系バインダ(三井化学製SA−545)1509重量部、可塑剤(黒金化成製 DOA)175重量部、1−ブタノール560重量部、エタノール432重量部を混合し、ドクターブレード法にて厚さ65μm±5μmの炭化タングステングリーンシートを製造した。これを空気中25 ℃で48時間乾燥させて厚さ55μm±5μmのグリーンシートとし、このグリーンシートを打ち抜き加工して、ヒータ電極用炭化タングステンのパターンシートを形成した。
(5)平均粒径3μmの炭化タングステン粒子100重量部、アクリル系バインダ1.9重量部、α―テルピネオール溶媒3.7重量部、および分散剤0.2重量部を混合してプラズマ発生用電極用導体ペーストを調整した。さらに、外部端子を接続するためのスルーホールとなる部分に導体ペーストを充填し、充填層を形成した。さらに、プラズマ発生用電極の表面に突起を形成するために設けられるスルーホール内に導体ペーストを充填し、充填層を形成した。
(6)上記(1)の処理の終わったグリーンシート上に、上述した導体ペーストをスクリーン印刷し、空気中25 ℃で8時間以上乾燥させる。
(7)上記処理の終わった(1)〜(6)のグリーンシートと炭化タングステンのパターンシートを積層し、130 ℃、8 MPaの圧力で圧着して積層体を形成した。こうして、プラズマ発生用電極の表面に200μmの突起が形成されるとともに、電極表面は、Ra:150μm程度の表面粗度となった。
(8)次に、得られた積層体を窒素ガス中、600 ℃で5時間脱脂し、1840℃、圧力15 MPaで6時間ホットプレスし、厚さ18 mmのセラミック板状体を得た。これを330 mmの円盤状に切り出し、内部に厚さ25μm、幅10 mmのヒータ電極を有するとともに、プラズマ発生用電極表面に200μmの突起が形成されるととともに、スルーホールを有するセラミック板状体とした。
(9)そして、得られたセラミックス板状体の表面にドリル加工で測温素子を挿通するための有底孔およびニッケル製の電極棒を固定するための側面にネジの溝が形成される固定用孔を形成した。
(10)(1)〜(9)の工程により製造された電極埋設部材、即ちセラミックヒータのウエハ処理面の粗度をRaが0.5μmになるようにブラスト加工を行った。
(11)(1)〜(9)の工程により製造されたセラミックヒータに、窒化アルミニウム粉末(トクヤマ社製、平均粒径0.6μm)を乾式ラバープレス法により円筒型に成形して、酸化雰囲気、600 ℃、5時間の条件で脱脂した後、窒素ガス中、1860 ℃、6時間の条件で焼成してなる窒化アルミニウム製の柱状体(外径80 mm、内径70 mm、長さ190 mm)を窒素ガス中、1850 ℃で加熱して接合した。
(12)前記セグメント1nにドリル加工を施して、シリコンウエハのリフターピンを挿通させる貫通孔、熱伝対を埋め込むための有底孔(直径:1.7 mm、深さ:10 mm)を形成した。
(13)ニッケル製の電極棒を固定するための側面にネジの溝が形成される固定用孔に、Au−Niろう材を附着したタングステンピンを固定用孔に固定し、先端にAu−Niろう材を附着させたニッケル棒をねじ込み、窒素雰囲気、1030 ℃で28分の条件でニッケル棒のろう付けした。
(Example 12)
(1) Aluminum nitride powder (manufactured by Tokuyama Corporation, average particle size 1.1 μm) 100 parts by weight, yttrium oxide (Y 2 O 3 : yttria, average particle size 0.4 μm) 4 parts by weight, acrylic binder 11.5 parts by weight, dispersant 0.5 Using a paste in which 53 parts by weight of an alcohol composed of 1 part by weight and 1-butanol and ethanol was mixed, molding was performed by a doctor blade method to produce green sheets having a thickness of 0.47 mm and 0.25 mm.
(2) Next, this green sheet was dried at 80 ° C. for 5 hours, and then 10 circular through holes with a diameter of 3 mm were formed by punching in order to form external terminals.
(3) Further, a green sheet having a thickness of 250 μm dried at 80 ° C. for 5 hours was formed by punching 50 circular through holes having a diameter of 3.3 mm in order to form an electrode surface.
(4) 10000 parts by weight of tungsten carbide (WC-10 manufactured by Allied Material) particles having an average particle diameter of 1 μm, 1509 parts by weight of an acrylic binder (SA-545 manufactured by Mitsui Chemicals), and 175 parts by weight of a plasticizer (DOA manufactured by Kuroki Kasei) Then, 560 parts by weight of 1-butanol and 432 parts by weight of ethanol were mixed, and a tungsten carbide green sheet having a thickness of 65 μm ± 5 μm was produced by a doctor blade method. This was dried in air at 25 ° C. for 48 hours to obtain a green sheet having a thickness of 55 μm ± 5 μm, and this green sheet was punched to form a tungsten carbide pattern sheet for a heater electrode.
(5) A conductive paste for an electrode for plasma generation was prepared by mixing 100 parts by weight of tungsten carbide particles having an average particle diameter of 3 μm, 1.9 parts by weight of an acrylic binder, 3.7 parts by weight of α-terpineol solvent, and 0.2 parts by weight of a dispersant. . Furthermore, a conductor paste was filled in a portion to be a through hole for connecting an external terminal to form a filling layer. Further, a conductive paste was filled into a through hole provided to form a protrusion on the surface of the plasma generating electrode to form a filling layer.
(6) The above-mentioned conductor paste is screen-printed on the green sheet subjected to the treatment of (1) and dried in air at 25 ° C. for 8 hours or more.
(7) The green sheets of (1) to (6) after the above treatment and the tungsten carbide pattern sheet were laminated, and pressure-bonded at 130 ° C. and a pressure of 8 MPa to form a laminate. Thus, 200 μm protrusions were formed on the surface of the plasma generating electrode, and the surface of the electrode had a surface roughness of Ra: about 150 μm.
(8) Next, the obtained laminate was degreased in nitrogen gas at 600 ° C. for 5 hours, and hot-pressed at 1840 ° C. and a pressure of 15 MPa for 6 hours to obtain a ceramic plate having a thickness of 18 mm. This is cut out into a 330 mm disk shape, and has a heater electrode with a thickness of 25 μm and a width of 10 mm inside, and a 200 μm protrusion formed on the surface of the plasma generating electrode, and a ceramic plate-like body with a through hole It was.
(9) Then, a screw groove is formed on the side surface for fixing the bottomed hole for inserting the temperature measuring element by drilling and the electrode rod made of nickel on the surface of the obtained ceramic plate-like body A hole was formed.
(10) The electrode embedding member manufactured by the steps (1) to (9), that is, the blasting was performed so that the roughness of the wafer processing surface of the ceramic heater was Ra 0.5 μm.
(11) To the ceramic heater manufactured by the steps (1) to (9), aluminum nitride powder (manufactured by Tokuyama Corporation, average particle size 0.6 μm) is formed into a cylindrical shape by a dry rubber press method, and an oxidizing atmosphere, A columnar body made of aluminum nitride (outer diameter 80 mm, inner diameter 70 mm, length 190 mm) formed by degreasing at 600 ° C for 5 hours and then firing in nitrogen gas at 1860 ° C for 6 hours Bonding was performed by heating at 1850 ° C. in nitrogen gas.
(12) The segment 1n was drilled to form a through hole for inserting a lifter pin of a silicon wafer and a bottomed hole (diameter: 1.7 mm, depth: 10 mm) for embedding a thermocouple.
(13) A tungsten pin with an Au-Ni brazing material is fixed to the fixing hole in a fixing hole in which a screw groove is formed on the side surface for fixing the nickel electrode rod, and the tip is Au-Ni A nickel rod with a brazing material was screwed in, and the nickel rod was brazed in a nitrogen atmosphere at 1030 ° C. for 28 minutes.
(比較例1)
(1)窒化アルミニウム粉末(トクヤマ社製、平均粒径1.1μm)100重量部、酸化イットリウム(Y2O3:イットリア、平均粒径0.4μm)4重量部、アクリルバインダ11.5重量部、分散剤0.5重量部および1−ブタノールとエタノールとからなるアルコール53重量部を混合したペーストを用い、ドクターブレード法により成形を行って、厚さ0.47 mmおよび0.15mmのグリーンシートを作製した。
(2)次に、このグリーンシートを80 ℃で5時間乾燥させた後、外部端子形成のために、厚さ0.47mmのグリーンシートに、直径3mmの円形スルーホール10個をパンチングにより成形した。
(3)さらに、80 ℃で5時間乾燥させた厚さ150μmのグリーンシートを、電極表面形成のために、直径3.3mmの円形スルーホール50個をパンチングにより成形した。
(4)平均粒径1μmの炭化タングステン(アライドマテリアル製WC−10)粒子10000重量部、アクリル系バインダ(三井化学製SA−545)1509重量部、可塑剤(黒金化成製 DOA)175重量部、1−ブタノール560重量部、エタノール432重量部を混合し、ドクターブレード法にて厚さ65μm±5μmの炭化タングステングリーンシートを製造した。これを空気中25 ℃で48時間乾燥させて厚さ55μm±5μmのグリーンシートとし、このグリーンシートを打ち抜き加工して、ヒータ電極用炭化タングステンのパターンシートを形成した。
(5)平均粒径3μmの炭化タングステン粒子100重量部、アクリル系バインダ1.9重量部、α―テルピネオール溶媒3.7重量部、および分散剤0.2重量部を混合してプラズマ発生用電極用導体ペーストを調整した。さらに、外部端子を接続するためのスルーホールとなる部分に導体ペーストを充填し、充填層を形成した。さらに、プラズマ発生用電極の表面に突起を形成するために設けられるスルーホール内に導体ペーストを充填し、充填層を形成した。
このことによって、電極表面は、Ra:150μm程度の表面粗度となった。
(6)上記(1)の処理の終わったグリーンシート上に、上述した導体ペーストをスクリーン印刷し、空気中25 ℃で8時間以上乾燥させる。
(7)上記処理の終わった(1)〜(6)のグリーンシートと炭化タングステンのパターンシートを積層し、130 ℃、8 MPaの圧力で圧着して積層体を形成した。こうして、プラズマ発生用電極の表面に150μmの突起が形成されるとともに、電極表面はRa:150μm程度の表面粗度となった。
(8)次に、得られた積層体を窒素ガス中、600 ℃で5時間脱脂し、1840℃、圧力15 MPaで6時間ホットプレスし、厚さ18 mmのセラミック板状体を得た。これを330 mmの円盤状に切り出し、内部に厚さ25μm、幅10 mmのヒータ電極を有するとともに、プラズマ発生用電極表面に100μmの突起が形成されるととともに、スルーホールを有するセラミック板状体とした。
(9)次に、前記セラミックス板状体の表面にドリル加工で測温素子を挿通するための有底孔およびニッケル製の電極棒を固定するための側面にネジの溝が形成される固定用孔を形成した。
(10)(1)〜(9)の工程により製造された電極埋設部材のウエハ処理面に粗度(Ra)が0.5μmになるようにブラスト加工を行った。
(11)(1)〜(9)の工程により製造されたセラミックヒータに、窒化アルミニウム粉末(トクヤマ社製、平均粒径0.6μm)を乾式ラバープレス法により円筒型に成形して、酸化雰囲気、600 ℃、5時間の条件で脱脂した後、窒素ガス中、1860 ℃、6時間の条件で焼成してなる窒化アルミニウム製の柱状体(外径80 mm、内径70 mm、長さ190 mm)を窒素ガス中、1850 ℃で加熱して接合した。
(12)前記セグメント1nにドリル加工を施して、シリコンウエハのリフターピンを挿通させる貫通孔、熱伝対を埋め込むための有底孔(直径:1.7 mm、深さ:10 mm)を形成した。
(13)ニッケル製の電極棒を固定するための側面にネジの溝が形成される固定用孔に、Au−Niろう材を附着したタングステンピンを固定用孔に固定し、先端にAu−Niろう材を附着させたニッケル棒をねじ込み、窒素雰囲気、1030 ℃で28分の条件でニッケル棒のろう付けした。
(Comparative Example 1)
(1) Aluminum nitride powder (manufactured by Tokuyama Corporation, average particle size 1.1 μm) 100 parts by weight, yttrium oxide (Y 2 O 3 : yttria, average particle size 0.4 μm) 4 parts by weight, acrylic binder 11.5 parts by weight, dispersant 0.5 Using a paste in which 53 parts by weight of alcohol composed of 1 part by weight and 1-butanol and ethanol were mixed, molding was performed by a doctor blade method to produce green sheets having thicknesses of 0.47 mm and 0.15 mm.
(2) Next, this green sheet was dried at 80 ° C. for 5 hours, and then 10 circular through holes with a diameter of 3 mm were formed by punching on a green sheet having a thickness of 0.47 mm in order to form external terminals.
(3) Further, 50 circular through holes having a diameter of 3.3 mm were formed by punching a 150 μm thick green sheet dried at 80 ° C. for 5 hours to form an electrode surface.
(4) 10000 parts by weight of tungsten carbide (WC-10 manufactured by Allied Material) particles having an average particle diameter of 1 μm, 1509 parts by weight of an acrylic binder (SA-545 manufactured by Mitsui Chemicals), and 175 parts by weight of a plasticizer (DOA manufactured by Kuroki Kasei) Then, 560 parts by weight of 1-butanol and 432 parts by weight of ethanol were mixed, and a tungsten carbide green sheet having a thickness of 65 μm ± 5 μm was produced by a doctor blade method. This was dried in air at 25 ° C. for 48 hours to obtain a green sheet having a thickness of 55 μm ± 5 μm, and this green sheet was punched to form a tungsten carbide pattern sheet for a heater electrode.
(5) A conductive paste for an electrode for plasma generation was prepared by mixing 100 parts by weight of tungsten carbide particles having an average particle diameter of 3 μm, 1.9 parts by weight of an acrylic binder, 3.7 parts by weight of α-terpineol solvent, and 0.2 parts by weight of a dispersant. . Furthermore, a conductor paste was filled in a portion to be a through hole for connecting an external terminal to form a filling layer. Further, a conductive paste was filled into a through hole provided to form a protrusion on the surface of the plasma generating electrode to form a filling layer.
As a result, the electrode surface had a surface roughness of Ra: about 150 μm.
(6) The above-mentioned conductor paste is screen-printed on the green sheet subjected to the treatment of (1) and dried in air at 25 ° C. for 8 hours or more.
(7) The green sheets of (1) to (6) after the above treatment and the tungsten carbide pattern sheet were laminated, and pressure-bonded at 130 ° C. and a pressure of 8 MPa to form a laminate. Thus, 150 μm protrusions were formed on the surface of the plasma generating electrode, and the surface of the electrode had a surface roughness of Ra: about 150 μm.
(8) Next, the obtained laminate was degreased in nitrogen gas at 600 ° C. for 5 hours, and hot-pressed at 1840 ° C. and a pressure of 15 MPa for 6 hours to obtain a ceramic plate having a thickness of 18 mm. This is cut out into a 330 mm disk, and has a heater electrode with a thickness of 25 μm and a width of 10 mm inside, and a 100 μm protrusion is formed on the surface of the plasma generating electrode, and a ceramic plate having a through hole It was.
(9) Next, a screw groove is formed on the side surface for fixing the bottomed hole for inserting the temperature measuring element by drilling and the nickel electrode rod on the surface of the ceramic plate-like body A hole was formed.
(10) Blasting was performed on the wafer processing surface of the electrode embedding member manufactured by the steps (1) to (9) so that the roughness (Ra) was 0.5 μm.
(11) To the ceramic heater manufactured by the steps (1) to (9), aluminum nitride powder (manufactured by Tokuyama Corporation, average particle size 0.6 μm) is formed into a cylindrical shape by a dry rubber press method, and an oxidizing atmosphere, A columnar body made of aluminum nitride (outer diameter 80 mm, inner diameter 70 mm, length 190 mm) formed by degreasing at 600 ° C for 5 hours and then firing in nitrogen gas at 1860 ° C for 6 hours Bonding was performed by heating at 1850 ° C. in nitrogen gas.
(12) The segment 1n was drilled to form a through hole for inserting a lifter pin of a silicon wafer and a bottomed hole (diameter: 1.7 mm, depth: 10 mm) for embedding a thermocouple.
(13) A tungsten pin with an Au-Ni brazing material is fixed to the fixing hole in a fixing hole in which a screw groove is formed on the side surface for fixing the nickel electrode rod, and the tip is Au-Ni A nickel rod with a brazing material was screwed in, and the nickel rod was brazed in a nitrogen atmosphere at 1030 ° C. for 28 minutes.
(比較例2)
(1)窒化アルミニウム粉末(トクヤマ社製、平均粒径1.1μm)100重量部、酸化イットリウム(Y2O3:イットリア、平均粒径0.4μm)4重量部、アクリルバインダ11.5重量部、分散剤0.5重量部および1−ブタノールとエタノールとからなるアルコール53重量部を混合したペーストを用い、ドクターブレード法により成形を行って、厚さ0.47 mmのグリーンシートを作製した。
(2)次に、このグリーンシートを80 ℃で5時間乾燥させた後、スルーホールとなる部分等をパンチングにより成形した。
(3)平均粒径1μmの炭化タングステン(アライドマテリアル製WC−10)粒子10000重量部、アクリル系バインダ(三井化学製SA−545)1509重量部、可塑剤(黒金化成製 DOA)175重量部、1−ブタノール560重量部、エタノール432重量部を混合し、ドクターブレード法にて厚さ65μm±5μmの炭化タングステングリーンシートを製造した。これを空気中25 ℃で48時間乾燥させて厚さ55μm±5μmのグリーンシートとし、このグリーンシートを打ち抜き加工して、ヒータ電極用炭化タングステンのパターンシートを形成した。
(4)平均粒径3μmの炭化タングステン粒子100重量部、アクリル系バインダ1.9重量部、α―テルピネオール溶媒3.7重量部、および分散剤0.2重量部を混合してプラズマ発生用電極用導体ペーストを調整した。さらに、外部端子を接続するためのスルーホールとなる部分に導体ペーストを充填し、充填層を形成した。
(5)上記(1)の処理の終わったグリーンシート上に、上述した導体ペーストを、120メッシュ、線径0.080mmのマスクを使用しスクリーン印刷し、空気中25℃で8時間以上乾燥させる。
(6)上記処理の終わった(1)〜(5)のグリーンシートと炭化タングステンのパターンシートを積層し、130 ℃、8 MPaの圧力で圧着して積層体を形成した。
(7)上記処理の終わった(1)〜(6)のグリーンシートと炭化タングステンのパターンシートを積層し、130 ℃、8 MPaの圧力で圧着して積層体を形成した。
(8)次に、得られた積層体を窒素ガス中、600 ℃で5時間脱脂し、1840℃、圧力15 MPaで6時間ホットプレスし、厚さ18 mmのセラミックス板状体を得た。これを330 mmの円盤状に切り出し、内部に厚さ25μm、幅10 mmのヒータ電極を有するとともに、プラズマ発生用電極の表面を20μmの面粗度にスルーホールを有するセラミック板状体とした。
(9)そして、得られたセラミックス板状体の表面にドリル加工で測温素子を挿通するための有底孔およびニッケル製の電極棒を固定するための側面にネジの溝が形成される固定用孔を形成した。
(10)(1)〜(9)の工程により製造された電極埋設部材、即ちセラミックヒータのウエハ処理面の粗度をRaが0.5μmになるようにブラスト加工を行った。
(11)(1)〜(9)の工程により製造されたセラミックヒータに、窒化アルミニウム粉末(トクヤマ社製、平均粒径0.6μm)を乾式ラバープレス法により円筒型に成形して、酸化雰囲気、600 ℃、5時間の条件で脱脂した後、窒素ガス中、1860 ℃、6時間の条件で焼成してなる窒化アルミニウム製の柱状体(外径80 mm、内径70 mm、長さ190 mm)を窒素ガス中、1850 ℃で加熱して接合した。
(12)前記セグメント1nにドリル加工を施して、シリコンウエハのリフターピンを挿通させる貫通孔、熱伝対を埋め込むための有底孔(直径:1.7 mm、深さ:10 mm)を形成した。
(Comparative Example 2)
(1) Aluminum nitride powder (manufactured by Tokuyama Corporation, average particle size 1.1 μm) 100 parts by weight, yttrium oxide (Y 2 O 3 : yttria, average particle size 0.4 μm) 4 parts by weight, acrylic binder 11.5 parts by weight, dispersant 0.5 Using a paste in which 53 parts by weight of an alcohol composed of 1 part by weight and 1-butanol and ethanol was mixed, molding was performed by a doctor blade method to produce a green sheet having a thickness of 0.47 mm.
(2) Next, the green sheet was dried at 80 ° C. for 5 hours, and then a portion to be a through hole was formed by punching.
(3) 10000 parts by weight of tungsten carbide (WC-10 manufactured by Allied Material) particles having an average particle size of 1 μm, 1509 parts by weight of an acrylic binder (SA-545 manufactured by Mitsui Chemicals), and 175 parts by weight of a plasticizer (DOA manufactured by Kuroki Kasei) Then, 560 parts by weight of 1-butanol and 432 parts by weight of ethanol were mixed, and a tungsten carbide green sheet having a thickness of 65 μm ± 5 μm was produced by a doctor blade method. This was dried in air at 25 ° C. for 48 hours to obtain a green sheet having a thickness of 55 μm ± 5 μm, and this green sheet was punched to form a tungsten carbide pattern sheet for a heater electrode.
(4) A conductive paste for an electrode for plasma generation was prepared by mixing 100 parts by weight of tungsten carbide particles having an average particle size of 3 μm, 1.9 parts by weight of an acrylic binder, 3.7 parts by weight of α-terpineol solvent, and 0.2 parts by weight of a dispersant. . Furthermore, a conductor paste was filled in a portion to be a through hole for connecting an external terminal to form a filling layer.
(5) On the green sheet after the treatment in (1), the above-mentioned conductor paste is screen-printed using a mask of 120 mesh and wire diameter of 0.080 mm and dried in air at 25 ° C. for 8 hours or more.
(6) The green sheets of (1) to (5) having been subjected to the above treatment and a tungsten carbide pattern sheet were laminated and pressure-bonded at 130 ° C. and a pressure of 8 MPa to form a laminate.
(7) The green sheets of (1) to (6) after the above treatment and the tungsten carbide pattern sheet were laminated, and pressure-bonded at 130 ° C. and a pressure of 8 MPa to form a laminate.
(8) Next, the obtained laminate was degreased in nitrogen gas at 600 ° C. for 5 hours, and hot pressed at 1840 ° C. under a pressure of 15 MPa for 6 hours to obtain a ceramic plate having a thickness of 18 mm. This was cut into a 330 mm disc shape, and a ceramic plate-like body having a heater electrode with a thickness of 25 μm and a width of 10 mm inside, and a through hole with a surface roughness of 20 μm on the surface of the plasma generating electrode.
(9) Then, a screw groove is formed on the side surface for fixing the bottomed hole for inserting the temperature measuring element by drilling and the electrode rod made of nickel on the surface of the obtained ceramic plate-like body A hole was formed.
(10) The electrode embedding member manufactured by the steps (1) to (9), that is, the blasting was performed so that the roughness of the wafer processing surface of the ceramic heater was Ra 0.5 μm.
(11) To the ceramic heater manufactured by the steps (1) to (9), aluminum nitride powder (manufactured by Tokuyama Corporation, average particle size 0.6 μm) is formed into a cylindrical shape by a dry rubber press method, and an oxidizing atmosphere, A columnar body made of aluminum nitride (outer diameter 80 mm, inner diameter 70 mm, length 190 mm) formed by degreasing at 600 ° C for 5 hours and then firing in nitrogen gas at 1860 ° C for 6 hours Bonding was performed by heating at 1850 ° C. in nitrogen gas.
(12) The segment 1n was drilled to form a through hole for inserting a lifter pin of a silicon wafer and a bottomed hole (diameter: 1.7 mm, depth: 10 mm) for embedding a thermocouple.
(比較例3)
(1)窒化アルミニウム粉末(トクヤマ社製、平均粒径1.1μm)100重量部、酸化イットリウム(Y2O3:イットリア、平均粒径0.4μm)4重量部、アクリルバインダ11.5重量部、分散剤0.5重量部および1−ブタノールとエタノールとからなるアルコール53重量部を混合したペーストを用い、ドクターブレード法により成形を行って、厚さ0.47 mmおよび0.10mmのグリーンシートを作製した。
(2)次に、このグリーンシートを80 ℃で5時間乾燥させた後、外部端子形成のために、直径3mmの円形スルーホール10個をパンチングにより成形した。
(3)さらに、80 ℃で5時間乾燥させた厚さ100μmのグリーンシートを、電極表面形成のために、直径3.3mmの円形スルーホール50個をパンチングにより成形した。
(4)平均粒径1μmの炭化タングステン(アライドマテリアル製WC−10)粒子10000重量部、アクリル系バインダ(三井化学製SA−545)1509重量部、可塑剤(黒金化成製 DOA)175重量部、1−ブタノール560重量部、エタノール432重量部を混合し、ドクターブレード法にて厚さ65μm±5μmの炭化タングステングリーンシートを製造した。これを空気中25 ℃で48時間乾燥させて厚さ55μm±5μmのグリーンシートとし、このグリーンシートを打ち抜き加工して、ヒータ電極用炭化タングステンのパターンシートを形成した。
(5)平均粒径3μmの炭化タングステン粒子100重量部、アクリル系バインダ1.9重量部、α―テルピネオール溶媒3.7重量部、および分散剤0.2重量部を混合してプラズマ発生用電極用導体ペーストを調整した。さらに、外部端子を接続するためのスルーホールとなる部分に導体ペーストを充填し、充填層を形成した。さらに、プラズマ発生用電極の表面の突起を形成するためのスルーホールとなる部分に導体ペーストを充填し、充填層を形成した。
(6)上記(1)の処理の終わったグリーンシート上に、上述した導体ペーストをスクリーン印刷し、空気中25 ℃で8時間以上乾燥させる。
(7)上記処理の終わった(1)〜(6)のグリーンシートと炭化タングステンのパターンシートを積層し、130 ℃、8 MPaの圧力で圧着して積層体を形成した。こうして、プラズマ発生用電極の表面に100μmの突起が形成されるとともに、電極表面は、Ra:150μm程度の表面粗度となった。
(8)次に、得られた積層体を窒素ガス中、600 ℃で5時間脱脂し、1840℃、圧力15 MPaで6時間ホットプレスし、厚さ18 mmのセラミック板状体を得た。これを330 mmの円盤状に切り出し、内部に厚さ25μm、幅10 mmのヒータ電極を有するとともに、プラズマ発生用電極表面に80μmの突起が形成されるととともに、スルーホールを有するセラミック板状体とした。
(9)そして、得られたセラミックス板状体の表面にドリル加工で測温素子を挿通するための有底孔およびニッケル製の電極棒を固定するための側面にネジの溝が形成される固定用孔を形成した。
(10)(1)〜(9)の工程により製造された電極埋設部材、即ちセラミックヒータのウエハ処理面の粗度をRaが0.5μmになるようにブラスト加工を行った。
(11)(1)〜(9)の工程により製造されたセラミックヒータに、窒化アルミニウム粉末(トクヤマ社製、平均粒径0.6μm)を乾式ラバープレス法により円筒型に成形して、酸化雰囲気、600 ℃、5時間の条件で脱脂した後、窒素ガス中、1860 ℃、6時間の条件で焼成してなる窒化アルミニウム製の柱状体(外径80 mm、内径70 mm、長さ190 mm)を窒素ガス中、1850 ℃で加熱して接合した。
(12)前記セグメント1nにドリル加工を施して、シリコンウエハのリフターピンを挿通させる貫通孔、熱伝対を埋め込むための有底孔(直径:1.7 mm、深さ:10 mm)を形成した。
(13)ニッケル製の電極棒を固定するための側面にネジの溝が形成される固定用孔に、Au−Niろう材を附着したタングステンピンを固定用孔に固定し、先端にAu−Niろう材を附着させたニッケル棒をねじ込み、窒素雰囲気、1030 ℃で28分の条件でニッケル棒のろう付けした。
(Comparative Example 3)
(1) Aluminum nitride powder (manufactured by Tokuyama Corporation, average particle size 1.1 μm) 100 parts by weight, yttrium oxide (Y 2 O 3 : yttria, average particle size 0.4 μm) 4 parts by weight, acrylic binder 11.5 parts by weight, dispersant 0.5 Using a paste in which 53 parts by weight of alcohol composed of 1 part by weight and 1-butanol and ethanol were mixed, molding was performed by a doctor blade method to produce green sheets having thicknesses of 0.47 mm and 0.10 mm.
(2) Next, this green sheet was dried at 80 ° C. for 5 hours, and then 10 circular through holes with a diameter of 3 mm were formed by punching in order to form external terminals.
(3) Further, 50 circular through holes having a diameter of 3.3 mm were formed by punching a 100 μm thick green sheet dried at 80 ° C. for 5 hours to form an electrode surface.
(4) 10000 parts by weight of tungsten carbide (WC-10 manufactured by Allied Material) particles having an average particle diameter of 1 μm, 1509 parts by weight of an acrylic binder (SA-545 manufactured by Mitsui Chemicals), and 175 parts by weight of a plasticizer (DOA manufactured by Kuroki Kasei) Then, 560 parts by weight of 1-butanol and 432 parts by weight of ethanol were mixed, and a tungsten carbide green sheet having a thickness of 65 μm ± 5 μm was produced by a doctor blade method. This was dried in air at 25 ° C. for 48 hours to obtain a green sheet having a thickness of 55 μm ± 5 μm, and this green sheet was punched to form a tungsten carbide pattern sheet for a heater electrode.
(5) A conductive paste for an electrode for plasma generation was prepared by mixing 100 parts by weight of tungsten carbide particles having an average particle diameter of 3 μm, 1.9 parts by weight of an acrylic binder, 3.7 parts by weight of α-terpineol solvent, and 0.2 parts by weight of a dispersant. . Furthermore, a conductor paste was filled in a portion to be a through hole for connecting an external terminal to form a filling layer. Further, a conductive paste was filled in a portion to be a through hole for forming a protrusion on the surface of the plasma generating electrode to form a filling layer.
(6) The above-mentioned conductor paste is screen-printed on the green sheet subjected to the treatment of (1) and dried in air at 25 ° C. for 8 hours or more.
(7) The green sheets of (1) to (6) after the above treatment and the tungsten carbide pattern sheet were laminated, and pressure-bonded at 130 ° C. and a pressure of 8 MPa to form a laminate. Thus, protrusions of 100 μm were formed on the surface of the plasma generating electrode, and the surface of the electrode had a surface roughness of Ra: about 150 μm.
(8) Next, the obtained laminate was degreased in nitrogen gas at 600 ° C. for 5 hours, and hot-pressed at 1840 ° C. and a pressure of 15 MPa for 6 hours to obtain a ceramic plate having a thickness of 18 mm. This is cut out into a 330 mm disk shape, and has a heater electrode with a thickness of 25 μm and a width of 10 mm inside, a projection of 80 μm is formed on the surface of the electrode for plasma generation, and a ceramic plate having a through hole It was.
(9) Then, a screw groove is formed on the side surface for fixing the bottomed hole for inserting the temperature measuring element by drilling and the electrode rod made of nickel on the surface of the obtained ceramic plate-like body A hole was formed.
(10) The electrode embedding member manufactured by the steps (1) to (9), that is, the blasting was performed so that the roughness of the wafer processing surface of the ceramic heater was Ra 0.5 μm.
(11) To the ceramic heater manufactured by the steps (1) to (9), aluminum nitride powder (manufactured by Tokuyama Corporation, average particle size 0.6 μm) is formed into a cylindrical shape by a dry rubber press method, and an oxidizing atmosphere, A columnar body made of aluminum nitride (outer diameter 80 mm, inner diameter 70 mm, length 190 mm) formed by degreasing at 600 ° C for 5 hours and then firing in nitrogen gas at 1860 ° C for 6 hours Bonding was performed by heating at 1850 ° C. in nitrogen gas.
(12) The segment 1n was drilled to form a through hole for inserting a lifter pin of a silicon wafer and a bottomed hole (diameter: 1.7 mm, depth: 10 mm) for embedding a thermocouple.
(13) A tungsten pin with an Au-Ni brazing material is fixed to the fixing hole in a fixing hole in which a screw groove is formed on the side surface for fixing the nickel electrode rod, and the tip is Au-Ni A nickel rod with a brazing material was screwed in, and the nickel rod was brazed in a nitrogen atmosphere at 1030 ° C. for 28 minutes.
(比較例4)
(1)窒化アルミニウム粉末(トクヤマ社製、平均粒径1.1μm)100重量部、酸化イットリウム(Y2O3:イットリア、平均粒径0.4μm)4重量部、アクリルバインダ11.5重量部、分散剤0.5重量部および1−ブタノールとエタノールとからなるアルコール53重量部を混合したペーストを用い、ドクターブレード法により成形を行って、厚さ0.47 mmおよび0.27mmのグリーンシートを作製した。
(2)次に、このグリーンシートを80 ℃で5時間乾燥させた後、外部端子形成のために、直径3mmの円形スルーホール10個をパンチングにより成形した。
(3)さらに、80 ℃で5時間乾燥させた厚さ270μmのグリーンシートを、電極表面形成のために、直径3.3mmの円形スルーホール50個をパンチングにより成形した。
(4)平均粒径1μmの炭化タングステン(アライドマテリアル製WC−10)粒子10000重量部、アクリル系バインダ(三井化学製SA−545)1509重量部、可塑剤(黒金化成製 DOA)175重量部、1−ブタノール560重量部、エタノール432重量部を混合し、ドクターブレード法にて厚さ65μm±5μmの炭化タングステングリーンシートを製造した。これを空気中25 ℃で48時間乾燥させて厚さ55μm±5μmのグリーンシートとし、このグリーンシートを打ち抜き加工して、ヒータ電極用炭化タングステンのパターンシートを形成した。
(5)平均粒径3μmの窒化チタン粒子100重量部、アクリル系バインダ1.9重量部、α―テルピネオール溶媒3.7重量部、および分散剤0.2重量部を混合してプラズマ発生用電極用導体ペーストを調整した。さらに、外部端子を接続するためのスルーホールとなる部分に導体ペーストを充填し、充填層を形成した。さらに、プラズマ発生用電極の表面の突起を形成するためのスルーホールとなる部分に導体ペーストを充填し、充填層を形成した。
(6)上記(1)の処理の終わったグリーンシート上に、上述した導体ペーストをスクリーン印刷し、空気中25 ℃で8時間以上乾燥させる。
(7)上記処理の終わった(1)〜(6)のグリーンシートと炭化タングステンのパターンシートを積層し、130 ℃、8 MPaの圧力で圧着して積層体を形成した。こうして、プラズマ発生用電極の表面に270μmの突起が形成されるとともに、電極表面は、Ra:150μm程度の表面粗度となった。
(8)次に、得られた積層体を窒素ガス中、600 ℃で5時間脱脂し、1840℃、圧力15 MPaで6時間ホットプレスし、厚さ18 mmのセラミック板状体を得た。これを330 mmの円盤状に切り出し、内部に厚さ25μm、幅10 mmのヒータ電極を有するとともに、プラズマ発生用電極表面に220μmの突起が形成されるととともに、スルーホールを有するセラミック板状体とした。
(9)そして、得られたセラミックス板状体の表面にドリル加工で測温素子を挿通するための有底孔およびニッケル製の電極棒を固定するための側面にネジの溝が形成される固定用孔を形成した。
(10)(1)〜(9)の工程により製造された電極埋設部材、即ちセラミックヒータのウエハ処理面の粗度をRaが0.5μmになるようにブラスト加工を行った。
(11)(1)〜(9)の工程により製造されたセラミックヒータに、窒化アルミニウム粉末(トクヤマ社製、平均粒径0.6μm)を乾式ラバープレス法により円筒型に成形して、酸化雰囲気、600 ℃、5時間の条件で脱脂した後、窒素ガス中、1860 ℃、6時間の条件で焼成してなる窒化アルミニウム製の柱状体(外径80 mm、内径70 mm、長さ190 mm)を窒素ガス中、1850 ℃で加熱して接合した。
(12)前記セグメント1nにドリル加工を施して、シリコンウエハのリフターピンを挿通させる貫通孔、熱伝対を埋め込むための有底孔(直径:1.7 mm、深さ:10 mm)を形成した。
(13)ニッケル製の電極棒を固定するための側面にネジの溝が形成される固定用孔に、Au−Niろう材を附着したタングステンピンを固定用孔に固定し、先端にAu−Niろう材を附着させたニッケル棒をねじ込み、窒素雰囲気、1030 ℃で28分の条件でニッケル棒のろう付けした。
(Comparative Example 4)
(1) Aluminum nitride powder (manufactured by Tokuyama Corporation, average particle size 1.1 μm) 100 parts by weight, yttrium oxide (Y 2 O 3 : yttria, average particle size 0.4 μm) 4 parts by weight, acrylic binder 11.5 parts by weight, dispersant 0.5 Using a paste in which 53 parts by weight of alcohol composed of 1 part by weight and 1-butanol and ethanol were mixed, molding was performed by a doctor blade method to produce green sheets having a thickness of 0.47 mm and 0.27 mm.
(2) Next, this green sheet was dried at 80 ° C. for 5 hours, and then 10 circular through holes with a diameter of 3 mm were formed by punching in order to form external terminals.
(3) Further, 50 circular through holes having a diameter of 3.3 mm were formed by punching a green sheet having a thickness of 270 μm dried at 80 ° C. for 5 hours to form an electrode surface.
(4) 10000 parts by weight of tungsten carbide (WC-10 manufactured by Allied Material) particles having an average particle diameter of 1 μm, 1509 parts by weight of an acrylic binder (SA-545 manufactured by Mitsui Chemicals), and 175 parts by weight of a plasticizer (DOA manufactured by Kuroki Kasei) Then, 560 parts by weight of 1-butanol and 432 parts by weight of ethanol were mixed, and a tungsten carbide green sheet having a thickness of 65 μm ± 5 μm was produced by a doctor blade method. This was dried in air at 25 ° C. for 48 hours to obtain a green sheet having a thickness of 55 μm ± 5 μm, and this green sheet was punched to form a tungsten carbide pattern sheet for a heater electrode.
(5) A plasma paste electrode conductive paste was prepared by mixing 100 parts by weight of titanium nitride particles having an average particle size of 3 μm, 1.9 parts by weight of an acrylic binder, 3.7 parts by weight of α-terpineol solvent, and 0.2 parts by weight of a dispersant. . Furthermore, a conductor paste was filled in a portion to be a through hole for connecting an external terminal to form a filling layer. Further, a conductive paste was filled in a portion to be a through hole for forming a protrusion on the surface of the plasma generating electrode to form a filling layer.
(6) The above-mentioned conductor paste is screen-printed on the green sheet subjected to the treatment of (1) and dried in air at 25 ° C. for 8 hours or more.
(7) The green sheets of (1) to (6) after the above treatment and the tungsten carbide pattern sheet were laminated, and pressure-bonded at 130 ° C. and a pressure of 8 MPa to form a laminate. Thus, 270 μm protrusions were formed on the surface of the plasma generating electrode, and the surface of the electrode had a surface roughness of Ra: about 150 μm.
(8) Next, the obtained laminate was degreased in nitrogen gas at 600 ° C. for 5 hours, and hot-pressed at 1840 ° C. and a pressure of 15 MPa for 6 hours to obtain a ceramic plate having a thickness of 18 mm. This is cut out into a 330 mm disk shape, and has a heater electrode with a thickness of 25 μm and a width of 10 mm inside, a ceramic plate-like body having a through hole with 220 μm protrusions formed on the surface of the electrode for plasma generation It was.
(9) Then, a screw groove is formed on the side surface for fixing the bottomed hole for inserting the temperature measuring element by drilling and the electrode rod made of nickel on the surface of the obtained ceramic plate-like body A hole was formed.
(10) The electrode embedding member manufactured by the steps (1) to (9), that is, the blasting was performed so that the roughness of the wafer processing surface of the ceramic heater was Ra 0.5 μm.
(11) To the ceramic heater manufactured by the steps (1) to (9), aluminum nitride powder (manufactured by Tokuyama Corporation, average particle size 0.6 μm) is formed into a cylindrical shape by a dry rubber press method, and an oxidizing atmosphere, A columnar body made of aluminum nitride (outer diameter 80 mm, inner diameter 70 mm, length 190 mm) formed by degreasing at 600 ° C for 5 hours and then firing in nitrogen gas at 1860 ° C for 6 hours Bonding was performed by heating at 1850 ° C. in nitrogen gas.
(12) The segment 1n was drilled to form a through hole for inserting a lifter pin of a silicon wafer and a bottomed hole (diameter: 1.7 mm, depth: 10 mm) for embedding a thermocouple.
(13) A tungsten pin with an Au-Ni brazing material is fixed to the fixing hole in a fixing hole in which a screw groove is formed on the side surface for fixing the nickel electrode rod, and the tip is Au-Ni A nickel rod with a brazing material was screwed in, and the nickel rod was brazed in a nitrogen atmosphere at 1030 ° C. for 28 minutes.
(比較例5)
(1)窒化アルミニウム粉末(トクヤマ社製、平均粒径1.1μm)100重量部、酸化イットリウム(Y2O3:イットリア、平均粒径0.4μm)4重量部、アクリルバインダ11.5重量部、分散剤0.5重量部および1−ブタノールとエタノールとからなるアルコール53重量部を混合したペーストを用い、ドクターブレード法により成形を行って、厚さ0.47 mmおよび0.30mmのグリーンシートを作製した。
(2)次に、このグリーンシートを80 ℃で5時間乾燥させた後、外部端子形成のために、直径3mmの円形スルーホール10個をパンチングにより成形した。
(3)さらに、80 ℃で5時間乾燥させた厚さ300μmのグリーンシートを、電極表面形成のために、直径3.3mmの円形スルーホール50個をパンチングにより成形した。
(4)平均粒径1μmの炭化タングステン(アライドマテリアル製WC−10)粒子10000重量部、アクリル系バインダ(三井化学製SA−545)1509重量部、可塑剤(黒金化成製 DOA)175重量部、1−ブタノール560重量部、エタノール432重量部を混合し、ドクターブレード法にて厚さ65μm±5μmの炭化タングステングリーンシートを製造した。これを空気中25 ℃で48時間乾燥させて厚さ55μm±5μmのグリーンシートとし、このグリーンシートを打ち抜き加工して、ヒータ電極用炭化タングステンのパターンシートを形成した。
(5)平均粒径3μmの炭化タングステン粒子100重量部、アクリル系バインダ1.9重量部、α―テルピネオール溶媒3.7重量部、および分散剤0.2重量部を混合してプラズマ発生用電極用導体ペーストを調整した。さらに、外部端子を接続するためのスルーホールとなる部分に導体ペーストを充填し、充填層を形成した。さらに、プラズマ発生用電極の表面の突起を形成するためのスルーホールとなる部分に導体ペーストを充填し、充填層を形成した。
(6)上記(1)の処理の終わったグリーンシート上に、上述した導体ペーストをスクリーン印刷し、空気中25 ℃で8時間以上乾燥させる。
(7)上記処理の終わった(1)〜(6)のグリーンシートと炭化タングステンのパターンシートを積層し、130 ℃、8 MPaの圧力で圧着して積層体を形成した。こうして、プラズマ発生用電極の表面に300μmの突起が形成されるとともに、電極表面は、Ra:150μm程度の表面粗度となった。
(8)次に、得られた積層体を窒素ガス中、600 ℃で5時間脱脂し、1840℃、圧力15 MPaで6時間ホットプレスし、厚さ18 mmのセラミック板状体を得た。これを330 mmの円盤状に切り出し、内部に厚さ25μm、幅10 mmのヒータ電極を有するとともに、プラズマ発生用電極表面に250μmの突起が形成されるととともに、スルーホールを有するセラミック板状体とした。
(9)そして、得られたセラミックス板状体の表面にドリル加工で測温素子を挿通するための有底孔およびニッケル製の電極棒を固定するための側面にネジの溝が形成される固定用孔を形成した。
(10)(1)〜(9)の工程により製造された電極埋設部材、即ちセラミックヒータのウエハ処理面の粗度をRaが0.5μmになるようにブラスト加工を行った。
(11)(1)〜(9)の工程により製造されたセラミックヒータに、窒化アルミニウム粉末(トクヤマ社製、平均粒径0.6μm)を乾式ラバープレス法により円筒型に成形して、酸化雰囲気、600 ℃、5時間の条件で脱脂した後、窒素ガス中、1860 ℃、6時間の条件で焼成してなる窒化アルミニウム製の柱状体(外径80 mm、内径70 mm、長さ190 mm)を窒素ガス中、1850 ℃で加熱して接合した。
(12)前記セグメント1nにドリル加工を施して、シリコンウエハのリフターピンを挿通させる貫通孔、熱伝対を埋め込むための有底孔(直径:1.7 mm、深さ:10 mm)を形成した。
(13)ニッケル製の電極棒を固定するための側面にネジの溝が形成される固定用孔に、Au−Niろう材を附着したタングステンピンを固定用孔に固定し、先端にAu−Niろう材を附着させたニッケル棒をねじ込み、窒素雰囲気、1030 ℃で28分の条件でニッケル棒のろう付けした。
(Comparative Example 5)
(1) Aluminum nitride powder (manufactured by Tokuyama Corporation, average particle size 1.1 μm) 100 parts by weight, yttrium oxide (Y 2 O 3 : yttria, average particle size 0.4 μm) 4 parts by weight, acrylic binder 11.5 parts by weight, dispersant 0.5 Using a paste in which 53 parts by weight of alcohol composed of 1 part by weight and 1-butanol and ethanol were mixed, molding was performed by a doctor blade method to produce green sheets having thicknesses of 0.47 mm and 0.30 mm.
(2) Next, this green sheet was dried at 80 ° C. for 5 hours, and then 10 circular through holes with a diameter of 3 mm were formed by punching in order to form external terminals.
(3) Further, a green sheet having a thickness of 300 μm dried at 80 ° C. for 5 hours was formed by punching 50 circular through holes having a diameter of 3.3 mm in order to form an electrode surface.
(4) 10000 parts by weight of tungsten carbide (WC-10 manufactured by Allied Material) particles having an average particle diameter of 1 μm, 1509 parts by weight of an acrylic binder (SA-545 manufactured by Mitsui Chemicals), and 175 parts by weight of a plasticizer (DOA manufactured by Kuroki Kasei) Then, 560 parts by weight of 1-butanol and 432 parts by weight of ethanol were mixed, and a tungsten carbide green sheet having a thickness of 65 μm ± 5 μm was produced by a doctor blade method. This was dried in air at 25 ° C. for 48 hours to obtain a green sheet having a thickness of 55 μm ± 5 μm, and this green sheet was punched to form a tungsten carbide pattern sheet for a heater electrode.
(5) A conductive paste for an electrode for plasma generation was prepared by mixing 100 parts by weight of tungsten carbide particles having an average particle diameter of 3 μm, 1.9 parts by weight of an acrylic binder, 3.7 parts by weight of α-terpineol solvent, and 0.2 parts by weight of a dispersant. . Furthermore, a conductor paste was filled in a portion to be a through hole for connecting an external terminal to form a filling layer. Further, a conductive paste was filled in a portion to be a through hole for forming a protrusion on the surface of the plasma generating electrode to form a filling layer.
(6) The above-mentioned conductor paste is screen-printed on the green sheet subjected to the treatment of (1) and dried in air at 25 ° C. for 8 hours or more.
(7) The green sheets of (1) to (6) after the above treatment and the tungsten carbide pattern sheet were laminated, and pressure-bonded at 130 ° C. and a pressure of 8 MPa to form a laminate. Thus, a 300 μm protrusion was formed on the surface of the plasma generating electrode, and the surface of the electrode had a surface roughness of Ra: about 150 μm.
(8) Next, the obtained laminate was degreased in nitrogen gas at 600 ° C. for 5 hours, and hot-pressed at 1840 ° C. and a pressure of 15 MPa for 6 hours to obtain a ceramic plate having a thickness of 18 mm. This is cut out into a 330 mm disk shape, and has a heater electrode with a thickness of 25 μm and a width of 10 mm inside, and a 250 μm protrusion is formed on the surface of the plasma generating electrode, and a ceramic plate having a through hole It was.
(9) Then, a screw groove is formed on the side surface for fixing the bottomed hole for inserting the temperature measuring element by drilling and the electrode rod made of nickel on the surface of the obtained ceramic plate-like body A hole was formed.
(10) The electrode embedding member manufactured by the steps (1) to (9), that is, the blasting was performed so that the roughness of the wafer processing surface of the ceramic heater was Ra 0.5 μm.
(11) To the ceramic heater manufactured by the steps (1) to (9), aluminum nitride powder (manufactured by Tokuyama Corporation, average particle size 0.6 μm) is formed into a cylindrical shape by a dry rubber press method, and an oxidizing atmosphere, A columnar body made of aluminum nitride (outer diameter 80 mm, inner diameter 70 mm, length 190 mm) formed by degreasing at 600 ° C for 5 hours and then firing in nitrogen gas at 1860 ° C for 6 hours Bonding was performed by heating at 1850 ° C. in nitrogen gas.
(12) The segment 1n was drilled to form a through hole for inserting a lifter pin of a silicon wafer and a bottomed hole (diameter: 1.7 mm, depth: 10 mm) for embedding a thermocouple.
(13) A tungsten pin with an Au-Ni brazing material is fixed to the fixing hole in a fixing hole in which a screw groove is formed on the side surface for fixing the nickel electrode rod, and the tip is Au-Ni A nickel rod with a brazing material was screwed in, and the nickel rod was brazed in a nitrogen atmosphere at 1030 ° C. for 28 minutes.
(比較例6)
(1)窒化アルミニウム粉末(トクヤマ社製、平均粒径1.1μm)100重量部、酸化イットリウム(Y2O3:イットリア、平均粒径0.4μm)4重量部、アクリルバインダ11.5重量部、分散剤0.5重量部および1−ブタノールとエタノールとからなるアルコール53重量部を混合したペーストを用い、ドクターブレード法により成形を行って、厚さ0.47 mmおよび0.35mmのグリーンシートを作製した。
(2)次に、このグリーンシートを80 ℃で5時間乾燥させた後、外部端子形成のために、直径3mmの円形スルーホール10個をパンチングにより成形した。
(3)さらに、80 ℃で5時間乾燥させた厚さ350μmのグリーンシートを、電極表面形成のために、直径3.3mmの円形スルーホール50個をパンチングにより成形した。
(4)平均粒径1μmの炭化タングステン(アライドマテリアル製WC−10)粒子10000重量部、アクリル系バインダ(三井化学製SA−545)1509重量部、可塑剤(黒金化成製 DOA)175重量部、1−ブタノール560重量部、エタノール432重量部を混合し、ドクターブレード法にて厚さ65μm±5μmの炭化タングステングリーンシートを製造した。これを空気中25 ℃で48時間乾燥させて厚さ55μm±5μmのグリーンシートとし、このグリーンシートを打ち抜き加工して、ヒータ電極用炭化タングステンのパターンシートを形成した。
(5)平均粒径3μmの炭化モリブデン粒子100重量部、アクリル系バインダ1.9重量部、α―テルピネオール溶媒3.7重量部、および分散剤0.2重量部を混合してプラズマ発生用電極用導体ペーストを調整した。さらに、外部端子を接続するためのスルーホールとなる部分に導体ペーストを充填し、充填層を形成した。さらに、プラズマ発生用電極の表面の突起を形成するためのスルーホールとなる部分に導体ペーストを充填し、充填層を形成した。
(6)上記(1)の処理の終わったグリーンシート上に、上述した導体ペーストをスクリーン印刷し、空気中25 ℃で8時間以上乾燥させる。
(7)上記処理の終わった(1)〜(6)のグリーンシートと炭化タングステンのパターンシートを積層し、130 ℃、8 MPaの圧力で圧着して積層体を形成した。こうして、プラズマ発生用電極の表面に350μmの突起が形成されるとともに、電極表面は、Ra:150μm程度の表面粗度となった。
(8)次に、得られた積層体を窒素ガス中、600 ℃で5時間脱脂し、1840℃、圧力15 MPaで6時間ホットプレスし、厚さ18 mmのセラミック板状体を得た。これを330 mmの円盤状に切り出し、内部に厚さ25μm、幅10 mmのヒータ電極を有するとともに、プラズマ発生用電極表面に300μmの突起が形成されるととともに、スルーホールを有するセラミック板状体とした。
(9)そして、得られたセラミックス板状体の表面にドリル加工で測温素子を挿通するための有底孔およびニッケル製の電極棒を固定するための側面にネジの溝が形成される固定用孔を形成した。
(10)(1)〜(9)の工程により製造された電極埋設部材、即ちセラミックヒータのウエハ処理面の粗度をRaが0.5μmになるようにブラスト加工を行った。
(11)(1)〜(9)の工程により製造されたセラミックヒータに、窒化アルミニウム粉末(トクヤマ社製、平均粒径0.6μm)を乾式ラバープレス法により円筒型に成形して、酸化雰囲気、600 ℃、5時間の条件で脱脂した後、窒素ガス中、1860 ℃、6時間の条件で焼成してなる窒化アルミニウム製の柱状体(外径80 mm、内径70 mm、長さ190 mm)を窒素ガス中、1850 ℃で加熱して接合した。
(12)前記セグメント1nにドリル加工を施して、シリコンウエハのリフターピンを挿通させる貫通孔、熱伝対を埋め込むための有底孔(直径:1.7 mm、深さ:10 mm)を形成した。
(13)ニッケル製の電極棒を固定するための側面にネジの溝が形成される固定用孔に、Au−Niろう材を附着したタングステンピンを固定用孔に固定し、先端にAu−Niろう材を附着させたニッケル棒をねじ込み、窒素雰囲気、1030 ℃で28分の条件でニッケル棒のろう付けした。
(Comparative Example 6)
(1) Aluminum nitride powder (manufactured by Tokuyama Corporation, average particle size 1.1 μm) 100 parts by weight, yttrium oxide (Y 2 O 3 : yttria, average particle size 0.4 μm) 4 parts by weight, acrylic binder 11.5 parts by weight, dispersant 0.5 Using a paste in which 53 parts by weight of alcohol composed of 1 part by weight and 1-butanol and ethanol were mixed, molding was performed by a doctor blade method to produce green sheets having thicknesses of 0.47 mm and 0.35 mm.
(2) Next, this green sheet was dried at 80 ° C. for 5 hours, and then 10 circular through holes with a diameter of 3 mm were formed by punching in order to form external terminals.
(3) Furthermore, a green sheet having a thickness of 350 μm dried at 80 ° C. for 5 hours was formed by punching 50 circular through-holes having a diameter of 3.3 mm in order to form an electrode surface.
(4) 10000 parts by weight of tungsten carbide (WC-10 manufactured by Allied Material) particles having an average particle diameter of 1 μm, 1509 parts by weight of an acrylic binder (SA-545 manufactured by Mitsui Chemicals), and 175 parts by weight of a plasticizer (DOA manufactured by Kuroki Kasei) Then, 560 parts by weight of 1-butanol and 432 parts by weight of ethanol were mixed, and a tungsten carbide green sheet having a thickness of 65 μm ± 5 μm was produced by a doctor blade method. This was dried in air at 25 ° C. for 48 hours to obtain a green sheet having a thickness of 55 μm ± 5 μm, and this green sheet was punched to form a tungsten carbide pattern sheet for a heater electrode.
(5) A conductive paste for an electrode for plasma generation was prepared by mixing 100 parts by weight of molybdenum carbide particles having an average particle diameter of 3 μm, 1.9 parts by weight of an acrylic binder, 3.7 parts by weight of α-terpineol solvent, and 0.2 parts by weight of a dispersant. . Furthermore, a conductor paste was filled in a portion to be a through hole for connecting an external terminal to form a filling layer. Further, a conductive paste was filled in a portion to be a through hole for forming a protrusion on the surface of the plasma generating electrode to form a filling layer.
(6) The above-mentioned conductor paste is screen-printed on the green sheet subjected to the treatment of (1) and dried in air at 25 ° C. for 8 hours or more.
(7) The green sheets of (1) to (6) after the above treatment and the tungsten carbide pattern sheet were laminated, and pressure-bonded at 130 ° C. and a pressure of 8 MPa to form a laminate. Thus, 350 μm protrusions were formed on the surface of the plasma generating electrode, and the surface of the electrode had a surface roughness of Ra: about 150 μm.
(8) Next, the obtained laminate was degreased in nitrogen gas at 600 ° C. for 5 hours, and hot-pressed at 1840 ° C. and a pressure of 15 MPa for 6 hours to obtain a ceramic plate having a thickness of 18 mm. This is cut out into a 330 mm disk shape, and has a heater electrode with a thickness of 25 μm and a width of 10 mm inside, a 300 μm protrusion formed on the surface of the plasma generating electrode, and a ceramic plate having a through hole It was.
(9) Then, a screw groove is formed on the side surface for fixing the bottomed hole for inserting the temperature measuring element by drilling and the electrode rod made of nickel on the surface of the obtained ceramic plate-like body A hole was formed.
(10) The electrode embedding member manufactured by the steps (1) to (9), that is, the blasting was performed so that the roughness of the wafer processing surface of the ceramic heater was Ra 0.5 μm.
(11) To the ceramic heater manufactured by the steps (1) to (9), aluminum nitride powder (manufactured by Tokuyama Corporation, average particle size 0.6 μm) is formed into a cylindrical shape by a dry rubber press method, and an oxidizing atmosphere, A columnar body made of aluminum nitride (outer diameter 80 mm, inner diameter 70 mm, length 190 mm) formed by degreasing at 600 ° C for 5 hours and then firing in nitrogen gas at 1860 ° C for 6 hours Bonding was performed by heating at 1850 ° C. in nitrogen gas.
(12) The segment 1n was drilled to form a through hole for inserting a lifter pin of a silicon wafer and a bottomed hole (diameter: 1.7 mm, depth: 10 mm) for embedding a thermocouple.
(13) A tungsten pin with an Au-Ni brazing material is fixed to the fixing hole in a fixing hole in which a screw groove is formed on the side surface for fixing the nickel electrode rod, and the tip is Au-Ni A nickel rod with a brazing material was screwed in, and the nickel rod was brazed in a nitrogen atmosphere at 1030 ° C. for 28 minutes.
実施例および比較例の考察
表1は、プラズマ発生用電極の面粗度Raおよびプラズマ発生電極の表面に設けた突起高さとプラズマの分布との関係を示したものである。試験結果は、プラズマ発生用電極の面粗度Raが0.05〜10μmの範囲内のものと、プラズマ発生用電極の表面に100〜200μmの高さの突起を設けたものでは、プラズマが均一に分布していることが明らかとなった。この事実は、プラズマ発生用電極の面粗度Raが0.05〜10μmの範囲内のものでは、プラズマ状態にあるイオンが避雷針効果による影響を全く受けないことによって生じた結果であり、プラズマ発生用電極の表面に100〜200μmの高さの突起を設けたものでは、プラズマ状態にあるイオンが避雷針効果による影響をプラズマ発生用部材表面に均一に受けたことによって生じた結果であることを示唆するものである。
Discussion of Examples and Comparative Examples Table 1 shows the relationship between the surface roughness Ra of the plasma generating electrode, the height of the protrusions provided on the surface of the plasma generating electrode, and the plasma distribution. The test results show that the plasma is uniformly distributed when the surface roughness Ra of the plasma generating electrode is in the range of 0.05 to 10 μm and the surface of the plasma generating electrode is provided with protrusions with a height of 100 to 200 μm. It became clear that This fact is a result of the fact that when the surface roughness Ra of the plasma generating electrode is in the range of 0.05 to 10 μm, ions in the plasma state are not affected at all by the lightning rod effect. In the case where protrusions with a height of 100 to 200 μm are provided on the surface of the metal, it is suggested that the result is that ions in the plasma state are caused by the effect of the lightning rod effect on the surface of the plasma generating member uniformly. It is.
本発明は、半導体製造装置などの分野において、プラズマ発生雰囲気下でシリコンウエハなどを処理するために用いられるプラズマ発生装置用電極埋設部材に利用可能である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is applicable to an electrode burying member for a plasma generator used for processing a silicon wafer or the like in a plasma generating atmosphere in the field of a semiconductor manufacturing apparatus or the like.
10、30、40 電極埋設部材
11、31、41 セラミック基板
11a 加熱面
11b 底面
11c エンボス
12、32、42 ヒータ電極
13、53 スルーホール
14 有底孔
15 貫通孔
17 端子保護筒
19 袋孔
23 外部端子
24 導電線
26 リード線
110 グリーンシート
120 モータ電極パターン層
130 導電ペースト充填層
180 側温素子
10, 30, 40 Electrode-embedding
Claims (5)
The electrode embedding member for a plasma generator according to any one of claims 3 and 4, wherein the electrode is made of conductive carbide ceramics or conductive nitride ceramics.
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