CN111567139B - 保持装置及保持装置的制造方法 - Google Patents
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Abstract
一种保持装置及保持装置的制造方法,保持装置抑制由在发热电阻器的表面形成变质层引起的发热电阻器的电阻值(发热量)的偏差。保持装置具备:陶瓷构件,由以氮化铝为主要成分的陶瓷烧结体形成;金属制的发热电阻器,配置于陶瓷构件的内部;及导电性的供电构件,与发热电阻器接触,该保持装置是将对象物保持在陶瓷构件的表面上的装置。在本保持装置中,发热电阻器的表面中除了与供电构的接触面以外的表面的至少一部分被由氮化物形成的涂层覆盖,该氮化物含有Al、Ti、Zr、V、Ta和Nb中的至少1种。
Description
技术领域
在本说明书中公开的技术涉及对对象物进行保持的保持装置。
背景技术
公知有对对象物(例如,半导体晶片)进行保持并加热至规定的温度(例如,400~800℃的程度)的加热装置(也称为“基座”。)。加热装置例如作为如成膜装置(CVD成膜装置、溅射成膜装置等)、蚀刻装置(等离子蚀刻装置等)这样的半导体制造装置的一部分而使用。
一般而言,加热装置具备由陶瓷烧结体形成的陶瓷构件。在陶瓷构件的内部配置有例如钨(W)、钼(Mo)等金属制的发热电阻器,导电性的供电构件与该发热电阻器接触。当经由供电构件对发热电阻器施加电压时,发热电阻器发热,从而保持在陶瓷构件的表面(以下,称为“保持面”。)上的对象物被加热。
在加热装置的制造时,通过在高温(例如,1700℃~1900℃的程度)下对在内部配置有发热电阻器的材料的陶瓷构件的材料的成形体进行烧成,制作由致密的陶瓷烧结体形成的陶瓷构件和在陶瓷构件的内部配置的发热电阻器。在该烧成时,来自炉内气氛或原料的杂质(例如,碳)进入致密化之前的陶瓷构件的材料的成形体中而与发热电阻器反应,由此,在发热电阻器的表面会形成变质层(例如,碳化钨层、碳化钼层)。若在发热电阻器的表面形成变质层,则产生发热电阻器的电阻值的偏差(产品内及/或产品间的偏差),由此可能产生发热电阻器的发热量的偏差,从而产生陶瓷构件的保持面的温度(进而,保持于保持面的对象物的温度)的偏差。以往公知有通过调整陶瓷构件的相对密度、烧成条件,抑制在发热电阻器的表面形成变质层的技术(例如,参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2006-273586号公报
发明内容
发明所要解决的课题
在上述现有技术中存在如下课题,即,无法充分地抑制在发热电阻器的表面形成变质层,结果,无法充分地抑制发热电阻器的电阻值(发热量)的偏差,从而无法充分地抑制陶瓷构件的保持面的温度(进而,保持于保持面的对象物的温度)的偏差。
此外,这样的课题不限于上述结构的加热装置,而是具备由陶瓷烧结体形成的陶瓷构件、配置于陶瓷构件的内部的金属制的发热电阻器及与发热电阻器接触的导电性的供电构件并将对象物保持在陶瓷构件的表面上的保持装置的一般性通用的课题。
在本说明书中公开了能够解决上述课题的技术。
用于解决课题的技术方案
在本说明书中公开的技术例如可以作为以下的方式而实现。
(1)在本说明书中公开的保持装置具备:陶瓷构件,具有与第一方向大致正交的第一表面,并且由以氮化铝为主要成分的陶瓷烧结体形成;金属制的发热电阻器,配置于所述陶瓷构件的内部;及与所述发热电阻器接触的导电性的供电构件,该保持装置将对象物保持在所述陶瓷构件的所述第一表面上,其中,所述发热电阻器的表面中除了与所述供电构件的接触面以外的表面的至少一部分被由氮化物形成的涂层覆盖,该氮化物含有Al、Ti、Zr、V、Ta和Nb中的至少1种。在本保持装置中,由于覆盖发热电阻器的表面的涂层的存在,在陶瓷构件的烧成时,能够抑制发热电阻器与杂质反应而在发热电阻器的表面形成变质层,进而,能够抑制由发热电阻器的电阻值的偏差引起的发热电阻器的发热量的偏差的产生,结果,能够抑制陶瓷构件的第一表面的温度(进而,保持于第一表面的对象物的温度)的偏差。另外,由于涂层由含有Al、Ti、Zr、V、Ta和Nb中的至少1种的氮化物形成,因此在高温烧成时具有耐热性,并且不易发生向以氮化铝为主要成分的陶瓷构件的元素扩散。因此,根据本保持装置,能够在抑制由来自涂层的元素扩散引起的陶瓷构件的特性变化的发生的同时,通过耐热性高的涂层的存在来抑制在发热电阻器的表面形成变质层,进而,能够抑制发热电阻器的电阻值(发热量)的偏差,结果,能够抑制陶瓷构件的第一表面的温度(进而,保持于第一表面的对象物的温度)的偏差。
(2)在上述保持装置中也可以是如下结构:所述涂层的厚度为0.3μm以上且60μm以下。若采用这样的结构,则由于涂层的厚度不会过薄(为0.3μm以上),因此通过涂层的存在能够更可靠地抑制在发热电阻器的表面形成变质层。另外,若采用这样的结构,则由于涂层的厚度不会过厚(为60μm以下),因此能够减小因发热电阻器与涂层之间的线膨胀差而在涂层产生的应力,能够防止因该应力而在涂层产生裂纹从而无法抑制变质层的形成这样的事态的发生。
(3)在上述保持装置中也可以是如下结构:在与所述第一方向平行的至少一个截面中,存在于所述发热电阻器与所述涂层的界面的气孔的平均直径为10μm以下。若采用这样的结构,则由于在发热电阻器与涂层的界面存在的气孔的直径较小,因此能够抑制杂质经由存在于该界面的气孔侵入,能够更可靠地抑制在发热电阻器的表面形成变质层。另外,若采用这样的结构,则由于在发热电阻器与涂层的界面存在的气孔的直径较小,因此在对发热电阻器及涂层施加了按压力时,能够抑制气孔被压碎而在涂层产生裂纹,利用这一点也能够更可靠地抑制在发热电阻器的表面形成变质层。
(4)在上述保持装置中也可以是如下结构:在与所述第一方向平行的至少一个截面中,形成于所述发热电阻器的表面的碳化物层的截面积相对于所述发热电阻器的截面积之比为10%以下。若采用这样的结构,则发热电阻器的表面的作为变质层的碳化物层的形成量少,因此,能够实现发热电阻器的电阻值(发热量)的偏差小的保持装置。
(5)在上述保持装置中也可以是如下结构:在与所述第一方向平行的至少一个截面中,形成于所述发热电阻器的表面的碳化物层的截面积相对于所述发热电阻器的截面积之比为3%以下。若采用这样的结构,则发热电阻器的表面的作为变质层的碳化物层的形成量更少,因此能够实现发热电阻器的电阻值(发热量)的偏差更小的保持装置。
(6)在上述保持装置中也可以是如下结构:所述供电构件不含有机物。若采用这样的结构,则能够抑制发热电阻器与来自供电构件的有机物发生反应而在发热电阻器的表面形成变质层。
(7)在上述保持装置中也可以是如下结构:所述发热电阻器为网格形状。若采用这样的结构,则能够使发热电阻器与陶瓷构件之间的密接性提高。
(8)另外,在本说明书中公开的保持装置的制造方法是如下保持装置的制造方法,该保持装置具备:陶瓷构件,具有与第一方向大致正交的第一表面,并且由以氮化铝为主要成分的陶瓷烧结体形成;金属制的发热电阻器,配置于所述陶瓷构件的内部;及与所述发热电阻器接触的导电性的供电构件,该保持装置将对象物保持在所述陶瓷构件的所述第一表面上,其中,所述保持装置的制造方法包括:在所述发热电阻器的表面中除了与所述供电构件的接触面以外的表面的至少一部分形成含有Al、Ti、Zr、V、Ta和Nb中的至少1种的氮化物的涂层的工序涂层;及通过烧成来制作在内部配置有所述供电构件和形成有所述涂层的所述发热电阻器的所述陶瓷构件的工序。在本保持装置的制造方法中,由于覆盖发热电阻器的表面的涂层的存在,在陶瓷构件的烧成时,能够抑制发热电阻器与杂质发生反应而在发热电阻器的表面形成变质层,进而,能够抑制由发热电阻器的电阻值的偏差引起的发热电阻器的发热量的偏差的产生,结果,能够抑制陶瓷构件的第一表面的温度(进而,保持于第一表面的对象物的温度)的偏差。另外,涂层由含有Al、Ti、Zr、V、Ta和Nb中的至少1种的氮化物形成,因此在高温烧成时具有耐热性,并且不易发生向以氮化铝为主要成分的陶瓷构件的元素扩散。因此,根据本保持装置的制造方法,能够在抑制由来自涂层的元素扩散引起的陶瓷构件的特性变化的发生的同时,通过耐热性高的涂层的存在来抑制在发热电阻器的表面形成变质层,进而,能够抑制发热电阻器的电阻值(发热量)的偏差,结果,能够抑制陶瓷构件的第一表面的温度(进而,保持于第一表面的对象物的温度)的偏差。
需要说明的是,在本说明书中公开的技术能够以多种方式实现,例如,能够以保持装置、加热装置、半导体制造装置用部件及它们的制造方法等方式实现。
附图说明
图1是概略地示出第一实施方式中的加热装置100的外观结构的立体图。
图2是概略地示出第一实施方式中的加热装置100的XZ截面结构的说明图。
图3是放大示出图2的X1部中的加热装置100的XZ截面结构的说明图。
图4是放大示出图3的X2部中的加热装置100的XZ截面结构的说明图。
图5是示出第一实施方式的加热装置100的制造方法的一例的流程图。
图6是放大示出第二实施方式的加热装置100中的一部分的XZ截面结构的说明图。
图7是示出性能评价结果的说明图。
具体实施方式
A.第一实施方式:
A-1.加热装置100的结构:
图1是概略地示出第一实施方式中的加热装置100的外观结构的立体图,图2是概略地示出第一实施方式中的加热装置100的XZ截面结构的说明图,图3是放大示出图2的X1部中的加热装置100的XZ截面结构的说明图。在各图中示出了用于确定方向的互相正交的XYZ轴。在本说明书中方便起见,将Z轴正方向称为上方向,将Z轴负方向称为下方向,但是加热装置100实际上也可以以与这样的朝向不同的朝向设置。
加热装置100是对对象物(例如,半导体晶片W)进行保持并加热至规定的温度(例如,400~800℃的程度)的装置,也称为基座。加热装置100例如作为构成像成膜装置(CVD成膜装置、溅射成膜装置等)、蚀刻装置(等离子蚀刻装置等)这样的半导体制造装置的半导体制造装置用部件而使用。加热装置100相当于要求保护的范围中的保持装置。
如图1及图2所示,加热装置100具备保持构件10和支承构件20。
保持构件10是具有与Z轴方向(上下方向)大致正交的一个表面(以下,称为“保持面”。)S1和与保持面S1相反侧的表面(以下,称为“背面”。)S2的大致圆板状的构件。保持构件10由以氮化铝(AlN)为主要成分的陶瓷烧结体形成。此外,在本说明书中,主要成分是指含有比例(重量比例)最多的成分。保持构件10的直径例如为100mm以上且500mm以下的程度,保持构件10的厚度(Z轴方向上的尺寸)例如为3mm以上且30mm以下的程度。保持构件10相当于要求保护的范围中的陶瓷构件,保持面S1相当于要求保护的范围中的第一表面,Z轴方向相当于要求保护的范围中的第一方向。
如图2及图3所示,在保持构件10的背面S2形成有与后述的一对端子构件70、一对受电电极53对应的一对凹部12。各凹部12的与Z轴方向正交的截面(XY截面)的形状例如为大致圆形。
支承构件20是沿大致Z轴方向延伸的大致圆管状的构件。支承构件20例如由以氮化铝、氧化铝(Al2O3)为主要成分的陶瓷烧结体形成。支承构件20的外径例如为30mm以上且90mm以下的程度,支承构件20的高度(Z轴方向上的尺寸)例如为100mm以上且300mm以下的程度。
如图2所示,在支承构件20形成有从支承构件20的上表面S3到下表面S4为止在Z轴方向上延伸的贯通孔22。贯通孔22的与Z轴方向正交的截面(XY截面)的形状例如为大致圆形。贯通孔22的内径例如为10mm以上且70mm以下的程度。
如图2所示,保持构件10和支承构件20以保持构件10的背面S2与支承构件20的上表面S3在Z轴方向上互相对向的方式,并且以保持构件10和支承构件20互相为大致同轴的方式配置,并经由接合部30互相接合,该接合部30由公知的接合材料形成。
如图2所示,在保持构件10的内部配置有作为对保持构件10进行加热的加热器的发热电阻器50。发热电阻器50例如构成在Z轴方向观察时大致螺旋状地延伸的图案。发热电阻器50例如由钨(W)、钼(Mo)等金属形成。在Z轴方向观察时的发热电阻器50的整体的直径例如为70mm以上且450mm以下的程度,在Z轴方向观察时的发热电阻器50的线宽例如为0.1mm以上且10mm以下的程度,发热电阻器50的厚度(Z轴方向上的大小)例如为0.1mm以上且3mm以下的程度。
另外,如图2及图3所示,在保持构件10配置有一对受电电极53。各受电电极53例如在Z轴方向上观察时为大致圆形的板状构件。各受电电极53例如由钨、钼等导电性材料形成,不含有机物。此外,在此提及的“不含有机物”的状态包括作为杂质含有有机物的状态(具体而言,含有小于1wt%的状态)。受电电极53的厚度例如为0.1mm以上且5mm以下的程度。在本实施方式中,受电电极53相当于要求保护的范围中的供电构件。
一对受电电极53中的一方露出到在保持构件10的背面S2形成的一对凹部12中的一方的底面,且通过上表面S6与构成大致螺旋状图案的发热电阻器50的一端附近的下表面S5接触而与发热电阻器50电连接。另外,一对受电电极53中的另一方露出到在保持构件10的背面S2形成的一对凹部12中的另一方的底面,且通过上表面S6与发热电阻器50的另一端附近的下表面S5接触而与发热电阻器50电连接。
另外,如图2及图3所示,在形成于支承构件20的贯通孔22内收容有一对端子构件70。各端子构件70例如为大致圆柱状的构件。各端子构件70例如由镍、钛等导电性材料形成。端子构件70的直径例如为3mm以上且8mm以下的程度。
一对端子构件70中的一方的上端部分收容于在保持构件10的背面S2形成的一对凹部12中的一方,通过钎焊部56与露出到该凹部12的底面的受电电极53接合。另外,一对端子构件70中的另一方的上端部分收容于在保持构件10的背面S2形成的一对凹部12中的另一方,通过钎焊部56与露出到该凹部12的底面的受电电极53接合。各钎焊部56例如使用如Ni合金(Ni-Cr系合金等)、Au合金(Au-Ni系合金等)、纯Au这样的金属钎料而形成。
在这样的结构的加热装置100中,当从未图示的电源经由各端子构件70及各受电电极53向发热电阻器50施加电压时,发热电阻器50发热,由此,保持在保持构件10的保持面S1上的对象物(例如,半导体晶片W)被加热至规定的温度(例如,400~800℃的程度)。此外,在本实施方式的加热装置100中,由于端子构件70和发热电阻器50经由受电电极53连接,因此能够缓和由端子构件70与发热电阻器50之间的热膨胀差产生的应力。
A-2.发热电阻器50的周边的详细结构:
接下来,参照图3及将图3的X2部中的加热装置100的XZ截面结构放大而示出的说明图即图4对发热电阻器50的周边的详细结构进行说明。
在本实施方式的加热装置100中,发热电阻器50的表面中除了与受电电极53的接触面以外的表面的至少一部分被涂层60覆盖。更具体而言,发热电阻器50的表面中除了与受电电极53的接触面以外的表面的大部分(例如80%以上)被涂层60覆盖。
涂层60由含有Al、Ti、Zr、V、Ta和Nb中的至少1种的氮化物形成。即,涂层60例如由AlN、TiN、ZrN、(Al,Ti)N、(Al,Ti,Si)N、(Al,Ti,Cr)N、(Al,Cr)N、VN、TaN、NbN等形成。涂层60的厚度t1优选为0.3μm以上且60μm以下。另外,涂层60的气孔率优选为30%以下,更优选为10%以下。
此外,“发热电阻器50的表面中除了与受电电极53的接触面以外的表面的至少一部分被涂层60覆盖”是指在关注于发热电阻器50的表面中的除了与受电电极53的接触面以外的表面时,其全部或一部分被涂层60覆盖,不排除发热电阻器50的表面中的与受电电极53的接触面的全部或一部分被涂层60覆盖的方式。此外,在涂层60有导电性的情况(例如,涂层60由含有Ti、Zr、V、Ta和Nb中的至少1种的氮化物形成的情况)下,该涂层60即使覆盖发热电阻器50的表面中的与受电电极53的接触面的全部或一部分也不会对发热电阻器50与受电电极53之间的导通造成影响,在涂层60无导电性的情况(例如,涂层60由AlN形成的情况)下,为了确保发热电阻器50与受电电极53之间的导通,优选该涂层60不覆盖发热电阻器50的表面中的与受电电极53的接触面的至少一部分。
另外,B、C、O元素由于可能会与由Mo、W形成的发热电阻器50发生反应,因此涂层60优选不含有B、C、O元素。
另外,在与Z轴方向平行的至少一个截面(例如,在图4中示出的XZ截面)中,在发热电阻器50与涂层60的界面存在的气孔PO的平均直径优选为10μm以下。但是,在涂层60的厚度为10μm以下的情况下,气孔PO的平均直径优选为涂层60的厚度的2/3以下。
另外,在与Z轴方向平行的至少一个截面(例如,在图4中示出的XZ截面)中,作为在发热电阻器50的表面形成的变质层TL的碳化物层(例如,碳化钨层、碳化钼层等)的截面积相对于发热电阻器50的截面积的比优选为10%以下,更优选为3%以下。需要说明的是,在此提及的截面只需是表现出Z轴方向上的发热电阻器50的整体的视野就足够了,无需是表现出与Z轴方向正交的方向(例如,X轴向)上的发热电阻器50的整体的视野。
A-3.加热装置100的制造方法:
本实施方式的加热装置100的制造方法例如如下。图5是示出第一实施方式的加热装置100的制造方法的一例的流程图。首先,准备由金属(例如,钨、钼)网格、箔构成的发热电阻器50,在发热电阻器50的表面中除了与受电电极53的接触面的表面的至少一部分(在本实施方式中,除了与受电电极53的接触面的表面的大部分)形成作为含有Al、Ti、Zr、V、Ta和Nb中的至少1种的氮化物的涂层60(S110)。此外,涂层60例如通过在发热电阻器50的表面的涂层60的非形成区域设置掩膜并进行喷镀、溅镀、CVD、PVD等而形成。通过调整此时的成膜条件(例如,成膜速度),能够调整在涂层60与发热电阻器50的界面存在的气孔PO的直径。
另外,例如以下的方式制作保持构件10(S120)。即,将在氮化铝粉末(例如95重量份)中根据需要添加有适量(例如5重量份)的氧化钇粉末而成的混合原料粉末填充于模具并进行单轴加压,由此形成成形体的第1层。在该第1层上将形成有涂层60的发热电阻器50和由例如金属板构成的受电电极53以两者互相接触的状态载置。接下来,将上述混合原料粉末以规定的厚度填充在发热电阻器50及受电电极53上,形成成形体的第2层。通过将这样制作的成形体在规定的条件(例如,温度:1700℃~1900℃的程度,压力:1MPa~20MPa的程度,时间:1小时~5小时的程度)下热压烧成,制作在内部配置有发热电阻器50和受电电极53的保持构件10。
另外,保持构件10的背面S2的凹部12例如在上述的热压烧成后,通过进行使用了磨削工具的磨削加工来形成。该磨削加工进行到受电电极53露出为止。此外,优选使受电电极53的厚度比发热电阻器50厚,从而即使在用于凹部12的形成的磨削加工时被磨削工具稍微磨削,在受电电极53也不会产生裂纹等的破损。
另外,例如如下那样制作支承构件20(S130)。即,将甲醇等有机溶剂加入在氮化铝粉末(例如100重量份)中根据需要添加了适量(例如1重量份)的氧化钇粉末、PVA粘合剂(例如3重量份)、分散剂及可塑剂而成的混合物,利用球磨机混合而得到浆料,利用喷雾干燥器将该浆料颗粒化,由此制作原料粉末。对该原料粉末在规定的压力(例如,100MPa~250MPa)下进行冷等静压而得到成形体。此外,支承构件20中的贯通孔22可以在成形时使用橡胶模具形成,也可以通过在成形后或者烧成后进行机械加工形成。将所得到的成形体在空气中在例如600℃下脱脂,将脱脂体悬挂在氮气气氛的炉内并在规定的条件(例如,温度:1800℃~1900℃的程度,时间:4小时~6小时的程度)下进行烧成,由此制作支承构件20。
接下来,将保持构件10和支承构件20接合(S140)。即,在根据需要对保持构件10的背面S2及支承构件20的上表面S3进行了研磨加工之后,在保持构件10的背面S2和支承构件20的上表面S3中的至少一方均匀涂布将例如碱性土、稀土、铝的复合氧化物等公知的接合剂与有机溶剂等混合而成为糊状的材料,之后,进行脱脂处理。接下来,使保持构件10的背面S2与支承构件20的上表面S3重叠,在真空中或在减压后的氮气、氩气等惰性气体中,在规定的条件(例如,温度:1400℃~1850℃的程度,压力:0.5MPa~10MPa的程度)下热压烧成,由此,形成将保持构件10和支承构件20接合的接合部30。
接下来,将端子构件70插入支承构件20的贯通孔22内,将端子构件70的上端部分钎焊于受电电极53,形成钎焊部56(S150)。主要通过以上的制造方法,制造上述的结构的加热装置100。
A-4.本实施方式的效果:
如以上的说明,本实施方式的加热装置100具备具有与Z轴方向大致正交的保持面S1且由以氮化铝为主要成分的陶瓷烧结体形成的保持构件10、配置于保持构件10的内部的金属制的发热电阻器50及与发热电阻器50接触的导电性的受电电极53,是将如半导体晶片W这样的对象物保持在保持构件10的保持面S1上的保持装置。在本实施方式的加热装置100中,发热电阻器50的表面中除了与受电电极53的接触面以外的表面的至少一部分被由含有Al、Ti、Zr、V、Ta和Nb中的至少1种的氮化物形成的涂层60覆盖。
在此,如上所述,在本实施方式的加热装置100的制造时,通过将在内部配置有发热电阻器50的材料的保持构件10的材料的成形体在高温(例如,1700℃~1900℃的程度)下烧成,制作由致密的陶瓷烧结体形成的保持构件10和配置于保持构件10的内部的发热电阻器50。在该烧成时,来自炉内气氛、原料的杂质(例如,碳)进入致密化前的保持构件10的材料的成形体中而与发热电阻器50发生反应,由此会在发热电阻器50的表面形成变质层TL(例如,碳化钨层、碳化钼层)(参照图4)。若在发热电阻器50的表面形成变质层TL,则产生发热电阻器50的电阻值的偏差(产品内及/或产品间的偏差),由此可能产生发热电阻器50的发热量的偏差,进而产生保持构件10的保持面S1的温度(进而,保持于保持面S1的半导体晶片W等对象物的温度)的偏差。
然而,在本实施方式的加热装置100中,由于覆盖发热电阻器50的表面的涂层60的存在,在保持构件10的烧成时,能够抑制发热电阻器50与杂质反应而在发热电阻器50的表面形成变质层TL,进而,能够抑制由发热电阻器50的电阻值的偏差引起的发热电阻器50的发热量的偏差的产生,结果,能够抑制保持构件10的保持面S1的温度(进而,保持于保持面S1的对象物的温度)的偏差。另外,涂层60由含有Al、Ti、Zr、V、Ta和Nb中的至少1种的氮化物形成,因此在高温烧成时具有耐热性,并且不易发生向以氮化铝为主要成分的保持构件10的元素扩散。因此,根据本实施方式的加热装置100,能够在抑制由来自涂层60的元素扩散引起的保持构件10的特性变化的发生的同时,通过耐热性高的涂层60的存在而抑制在发热电阻器50的表面形成变质层TL,进而,能够抑制发热电阻器50的电阻值(发热量)的偏差,结果,能够抑制保持构件10的保持面S1的温度(进而,保持于保持面S1的对象物的温度)的偏差。
此外,在涂层60有导电性的情况(例如,涂层60由含有Ti、Zr、V、Ta和Nb中的至少1种的氮化物形成的情况)下,在向发热电阻器50的表面形成涂层60时,不需要进行特别的处置(例如,对应该确保导通的部分(发热电阻器50的表面中的与受电电极53的接触面等)进行掩膜的处理),因此,能够实现制造工序的简化和低成本化。另外,在涂层60由AlN形成的情况下,涂层60与保持构件10及发热电阻器50之间的热膨胀差变得较小,因此,即使使涂层60的厚度较厚也能够抑制涂层60的裂纹的产生。
另外,在本实施方式的加热装置100中,受电电极53例如由钨、钼等导电性材料形成,不含有机物。即,在本实施方式的加热装置100中,发热电阻器50不经由含有有机物的构件(例如,含有金属和作为粘合剂的有机物的连接构件)地与用于供电的构件(受电电极53、端子构件70)连接。因此,根据本实施方式的加热装置100,能够抑制发热电阻器50与有机物反应而在发热电阻器50的表面形成变质层TL。此外,发热电阻器50由金属箔、金属板、网状金属、线圈状金属等形成。若发热电阻器50由金属箔、金属板等这样的具有较小凹凸的表面的材料形成,则能够容易地实现发热电阻器50不经由含有有机物的构件地与用于供电的构件连接的结构。另一方面,若发热电阻器50由网状金属、线圈状金属等这样的具有较大凹凸的表面的材料形成,则能够使发热电阻器50与保持构件10之间的密接性提高。
此外,优选涂层60的厚度t1为0.3μm以上且60μm以下。若采用这样的结构,则由于涂层60的厚度不会过薄(为0.3μm以上),因此由于涂层60的存在,能够更可靠地抑制在发热电阻器50的表面形成变质层TL。另外,若采用这样的结构,则由于涂层60的厚度不会过厚(为60μm以下),因此能够减小因发热电阻器50与涂层60之间的线膨胀差而在涂层60产生的应力,能够防止因该应力而在涂层60产生裂纹从而无法抑制变质层TL的形成这样的事态的发生。
另外,优选在与Z轴方向平行的至少一个截面(例如,在图4中示出的XZ截面)中,在发热电阻器50与涂层60的界面存在的气孔PO的平均直径为10μm以下。若采用这样的结构,则由于在发热电阻器50与涂层60的界面存在的气孔PO的直径较小,因此能够抑制杂质经由存在于该界面的气孔PO侵入,能够更可靠地抑制在发热电阻器50的表面形成变质层TL。另外,若采用这样的结构,则由于在发热电阻器50与涂层60的界面存在的气孔PO的直径较小,因此例如在热压烧成时对发热电阻器50及涂层60施加按压力时,能够抑制气孔PO破碎而在涂层60产生裂纹,利用这一点也能够更可靠地抑制在发热电阻器50的表面形成变质层TL。
另外,优选在与Z轴方向平行的至少一个截面(例如,在图4中示出的XZ截面)中,作为在发热电阻器50的表面形成的变质层TL的碳化物层的截面积相对于发热电阻器50的截面积的比为10%以下。若采用这样的结构,则发热电阻器50的表面的作为变质层TL的碳化物层的形成量少,因此能够实现发热电阻器50的电阻值(发热量)的偏差小的加热装置100。另外,进一步优选在与Z轴方向平行的至少一个截面(例如,在图4中示出的XZ截面)中,在发热电阻器50的表面形成的作为变质层TL的碳化物层的截面积相对于发热电阻器50的截面积的比为3%以下。若采用这样的结构,则发热电阻器50的表面的作为变质层TL的碳化物层的形成量更少,因此能够实现发热电阻器50的电阻值(发热量)的偏差更小的加热装置100。
A-5.加热装置100的分析方法:
A-5-1.涂层60的厚度t1的确定方法:
形成于发热电阻器50的表面的涂层60的厚度t1的确定方法如下所述。
(涂层60含有除Al以外的元素的情况)
在对包含发热电阻器50的截面(与Z轴方向平行的截面)进行了镜面研磨之后,进行利用氩离子等离子束对样品的截面进行处理的离子束剖面研磨(Cross sectionpolisher)处理。接下来,以加工面为对象,使用电子探针微量分析仪(EPMA)对10个视野进行拍摄并观察。此外,元素映射的视野设为100μm×100μm。接下来,使用图像解析软件(SoftImaging System Gmb H公司制造的Analysis Five)确认发热电阻器50与涂层60的界面以及保持构件10与涂层60的界面位置,并画线。在各视野图像中,将在两界面画的线间的最短距离确定为涂层60的厚度t1。将在10个视野图像中确定的涂层60的厚度t1的平均值作为最终的涂层60的厚度t1。
(涂层60由AlN形成的情况(即,涂覆层60由与保持构件10同一材料形成的情况))
在对包含发热电阻器50的截面(与Z轴方向平行的截面)进行了镜面研磨之后,进行利用氩离子等离子束对样品的截面进行处理的离子束剖面研磨处理。接下来,以加工面为对象,使用扫描电子显微镜(SEM)对确定的视野进行拍摄并观察。需要说明的是,针对以下的2种各对10个视野进行拍摄。
(1)将视野设为100μm×100μm,包含发热电阻器50与保持构件10的界面。
(2)将视野设为1mm×1mm,包含发热电阻器50与保持构件10的界面。
在满足下记的2个必要条件时,判断为发热电阻器50由AlN的涂层60覆盖。
·必要条件1:在观察上述(1)中的发热电阻器50与保持构件10的界面的气孔直径和气孔数量时,在10个视野图像中,0.5μm以上且3μm以下的气孔平均存在2个以上,且无在保持构件10和发热电阻器50中所不含有的成分的元素扩散。
·必要条件2:在观察上述(2)中的晶界相成分的分布时,在10个视野图像内的至少5个以上中,在发热电阻器50与保持构件10的界面附近(距离界面100μm以内的范围)不存在晶界相成分少的区域。
通常,W、Mo等的金属表面氧化物与AlN粒子表面的氧化物在低温下生成液相并致密化,因此在界面不易产生气孔。另外,当烧结进行时AlN的晶界相成分朝向未烧结部而排出,因此产生晶界相成分的浓度差。另一方面,在表面存在由AlN形成的涂层60的情况下,基于金属表面氧化物与保持构件10的AlN粒子表面的氧化物的反应的低温下的液相生成反应不发生,因此界面气孔容易残留。另外,由于在界面附近和除其以外的位置处不易产生烧结动作的差别,因此晶界相成分的浓度差也不易产生。因此,若满足上述2个必要条件,则能够判断为发热电阻器50由AlN的涂层60覆盖。
另外,在判断为发热电阻器50由AlN的涂层60覆盖的情况下,涂层60的厚度t1能够按照以下的方式进行确定。即,在涂层60的厚度t1小于10μm的情况下,在10个视野下对包含发热电阻器50和保持构件10的视野30μm×30μm的反射电子像进行拍摄。另外,在涂层60的厚度t1为10μm以上的情况下,在10个视野下对包含发热电阻器50和保持构件10的视野100μm×100μm的反射电子像进行拍摄。无论哪种情况均在各视野中在发热电阻器50与AlN部分(保持构件10+涂层60)的界面以及AlN部分中的晶界相成分的多寡的边界处画互相平行的直线。此外,对于AlN部分,由于涂层60不含助剂,而保持构件10包含助烧结剂,因此能够通过AlN部分中的晶界相成分的浓淡确定保持构件10与涂层60的界面。在各视野中,将上述互相平行的2根直线间的距离确定为涂层60的厚度t1。使各视野中的涂层60的厚度t1的平均值为最终的涂层60的厚度t1。
A-5-2.在发热电阻器50与涂层60的界面存在的气孔PO的平均直径的确定方法:
在发热电阻器50与涂层60的界面存在的气孔PO的平均直径的确定方法如下。首先,与上述的涂层60的厚度t1的确定方法(涂层60包含除Al以外的元素的情况)同样地取得10个视野的图像,并测定各图像中的气孔PO的平均直径。各图像中的气孔PO的平均直径的测定根据在“水谷惟恭、尾崎义治、木村敏夫、山口乔著,《陶瓷处理》,技报堂出版株式会社,1985年3月25日发行,第192页~第195页”记载的方法(截断方法)而进行。具体而言,在各视野图像中,画出多根大致平行于发热电阻器50与涂层60的界面的直线,针对每个气孔PO测定位于该直线上的气孔PO的长度,将这些长度的平均值作为气孔PO的平均直径。以在10个视野图像中确定的气孔PO的平均直径的平均值为最终的气孔PO的平均直径。
A-5-3.在发热电阻器50的表面形成的变质层TL(碳化物层)的截面积相对于发热电阻器50的截面积的比的确定方法:
在发热电阻器50的表面形成的变质层TL(碳化物层)的截面积相对于发热电阻器50的截面积的比的确定方法如下。首先,在对包含发热电阻器50的厚度方向上的整体的截面(与Z轴方向平行的截面)进行了镜面研磨之后,进行利用氩离子等离子束对样品的截面进行处理的离子束剖面研磨处理。之后,以加工面为对象,使用电子探针微量分析仪(EPMA)对10个视野进行拍摄并观察。此外,元素映射的视野为200μm×200μm。接下来,使用图像解析软件(Soft Imaging System GmbH社制的AnalysisFive)确认变质层TL的界面位置并画线。在各视野图像中,求出变质层TL的平均厚度,并将(变质层TL的平均厚度/发热电阻器50的厚度)×100(%)确定为上述截面积的比。将在10个视野图像中确定的上述截面积的比的平均值作为最终的截面积的比。
B.第二实施方式:
图6是将第二实施方式的加热装置100中的一部分(相当于图2的X1部的部分)放大示出的XZ截面结构的说明图。以下,通过对第二实施方式的加热装置100的结构内的与上述的第一实施方式的加热装置100的结构相同的结构附以同一标号而适当地省略其说明。
如图6所示,第二实施方式的加热装置100如下的点与第一实施方式的加热装置不同,即,发热电阻器50与受电电极53不直接接触,两者经由连接构件51电连接。连接构件51是与发热电阻器50和受电电极53双方接触而将两者电连接的构件。连接构件51例如由钨、钼等导电性材料形成。在本实施方式中连接构件51相当于要求保护的范围中的供电构件。
在第二实施方式的加热装置100中,与第一实施方式的加热装置100同样地,发热电阻器50的表面被涂层60覆盖。即,发热电阻器50的表面中除了与连接构件51的接触面以外的表面的至少一部分被涂层60覆盖。更具体而言,发热电阻器50的表面中除了与连接构件51的接触面以外的表面的大部分(例如80%以上)被涂层60覆盖。
此外,第二实施方式的加热装置100中的涂层60的形成材料和厚度、在发热电阻器50与涂层60的界面存在的气孔PO的直径、发热电阻器50的表面中的变质层TL的形成状态等与第一实施方式的加热装置100相同。
另外,第二实施方式的加热装置100可以通过如下方式制作:在上述的第一实施方式的加热装置100的制造方法中,在被夹入作为保持构件10的形成材料的混合原料粉末中的发热电阻器50与受电电极53之间配置有连接构件51的形成材料(例如,含有金属和作为粘合剂的有机物的金属膏)的状态下进行热压烧成。
如以上说明的那样,第二实施方式的加热装置100具备具有与Z轴方向大致正交的保持面S1并且由以氮化铝为主要成分的陶瓷烧结体形成的保持构件10、配置于保持构件10的内部的金属制的发热电阻器50及与发热电阻器50接触的导电性的连接构件51,加热装置100是将如半导体晶片W这样的对象物保持在保持构件10的保持面S1上的保持装置。在第二实施方式的加热装置100中,发热电阻器50的表面中除了与连接构件51的接触面以外的表面的至少一部分被由含有Al、Ti、Zr、V、Ta和Nb中的至少1种的氮化物形成的涂层60覆盖。因此,在第二实施方式的加热装置100中,由于覆盖发热电阻器50的表面的涂层60的存在,在保持构件10的烧成时,能够抑制发热电阻器50与杂质发生反应而在发热电阻器50的表面形成变质层TL,进而,能够抑制由发热电阻器50的电阻值的偏差引起的发热电阻器50的发热量的偏差的发生,结果,能够抑制保持构件10的保持面S1的温度(进而,保持于保持面S1的对象物的温度)的偏差。另外,涂层60由于由含有Al、Ti、Zr、V、Ta和Nb中的至少1种的氮化物形成,因此在高温烧成时具有耐热性,并且不易发生向以氮化铝为主要成分的保持构件10的元素扩散。因此,根据第二实施方式的加热装置100,能够在抑制由来自涂层60的元素扩散引起的保持构件10的特性变化的发生的同时,通过耐热性高的涂层60的存在而抑制在发热电阻器50的表面形成变质层TL,进而,能够抑制发热电阻器50的电阻值(发热量)的偏差,结果,能够抑制保持构件10的保持面S1的温度(进而,保持于保持面S1的对象物的温度)的偏差。
C.性能评价:
对通过采用上述的加热装置100的结构而能够抑制发热电阻器50的电阻值的偏差的点进行了性能评价。以下,对该性能评价进行说明。图7是示出性能评价结果的说明图。
如图7所示,在性能评价中使用了25个样品(SA1~SA25)的加热装置。各样品利用基于上述的实施方式的加热装置100的制造方法的制造方法制作。对于各样品,发热电阻器50的材料及形状、发热电阻器50与受电电极53的连接形态、涂层60的材料及厚度t1、在发热电阻器50与涂层60的界面存在的气孔PO的平均直径互相不同。
具体而言,在样品SA1~SA16、SA21~SA25中,使用网格(线径:0.1mm,网眼:50目)作为发热电阻器50,在样品SA17~SA20中,使用箔(厚度:0.2mm)作为发热电阻器50。另外,在样品SA1~SA16、SA21~SA25中,如上述的第二实施方式那样,是发热电阻器50与受电电极53经由连接构件51连接的结构,在样品SA17~SA20中,如上述的第一实施方式那样,是发热电阻器50与受电电极53未经由连接构件51而直接连接的结构。另外,在样品SA1~SA20中,在发热电阻器50的表面形成有涂层60,在样品SA21~SA25中,在发热电阻器50的表面未形成涂层60。此外,如图7所示,在样品SA1~SA20中,作为涂层60使用了含有Al、Ti、Zr、V、Ta和Nb中的至少1种的氮化物。
另外,作为性能评价,对各样品求出了发热电阻器50的电阻值的偏差(n=20)。另外,对各样品测定了与Z轴方向平行的截面中的变质层(碳化物层)TL的截面积相对于发热电阻器50的截面积的比。
进一步地,作为性能评价,对各样品测定了保持构件10的保持面S1的温度偏差。更详细而言,在保持构件10的保持面S1载置黑色化后的假晶片,通过经由端子构件70向发热电阻器50供给电力,使各样品的加热装置升温,测定出假晶片的表面温度。从假晶片的表面温度达到500℃的时间点起的15分钟期间,将经由了端子构件70的供给电力维持为同一值,之后,将假晶片内的最大温度差作为保持面S1的温度偏差而测定。在图7中,“◎”表示温度偏差为5℃以下,“〇”表示温度偏差为超过5℃且为10℃以下,“×”表示温度偏差超过10℃。
如图7所示,在发热电阻器50的表面未形成涂层60的样品SA21~SA25中,发热电阻器50的电阻值的偏差为49%以上的较大的值。另外,在这些样品中,保持面S1的温度偏差(温度差)为超过10℃的较大的值。在这些样品中,认为由于在发热电阻器50的表面不存在涂层60,因此在保持构件10的烧成时,来自炉内气氛、原料的杂质进入致密化前的保持构件10的材料的成形体中而与发热电阻器50发生反应,由此,在发热电阻器50的表面变质层TL形成得较多,发生发热电阻器50与受电电极53之间的接触不良,并且,发生由发热电阻器50的电阻值的偏差引起的发热电阻器50的发热量的偏差,从而发生保持面S1的温度偏差。实际上,在这些样品中,与Z轴方向平行的截面中的变质层(碳化物层)TL的截面积相对于发热电阻器50的截面积的比为19%以上,是较大的值。
与此相对,在发热电阻器50的表面形成有涂层60的样品SA1~SA20中,发热电阻器50的电阻值的偏差为21%以下的较小的值。另外,在这些样品,保持面S1的温度偏差(温度差)为10℃以下的较小的值。在这些样品中,认为由于覆盖发热电阻器50的表面的涂层60的存在,在保持构件10的烧成时,抑制了发热电阻器50与杂质反应并在发热电阻器50的表面形成变质层TL,从而抑制了发热电阻器50与受电电极53之间的接触不良的发生和由发热电阻器50的电阻值的偏差引起的发热电阻器50的发热量的偏差的发生。实际上,在这些样品中,与Z轴方向平行的截面中的变质层(碳化物层)TL的截面积相对于发热电阻器50的截面积的比为10%以下,是较小的值。
根据该性能评价结果,确认了若发热电阻器50的表面中除了与受电电极53或连接构件51的接触面以外的表面的至少一部分被由含有Al、Ti、Zr、V、Ta和Nb中的至少1种的氮化物形成的涂层60覆盖,则能够抑制在发热电阻器50的表面形成变质层TL,进而,能够抑制发热电阻器50的电阻值的偏差,结果,能够抑制保持构件10的保持面S1的温度的偏差。
此外,在发热电阻器50的表面形成有涂层60的样品SA1~SA20中,在涂层60的厚度t1小于0.3μm的样品SA1、SA3及涂层60的厚度t1超过60μm的样品SA2、SA4中,发热电阻器50的电阻值的偏差为19%以上,另一方面,在涂层60的厚度t1为0.3μm以上且60μm以下的样品SA5~SA20中,发热电阻器50的电阻值的偏差为16%以下,是较良好的结果。在样品SA5~SA20中,认为由于涂层60的厚度t1不会过薄(为0.3μm以上),因此通过涂层60的存在而能够更可靠地抑制在发热电阻器50的表面形成变质层TL,另外,由于涂层60的厚度不会过厚(为60μm以下),因此能够减小因发热电阻器50与涂层60之间的线膨胀差而在涂层60产生的应力,从而能够防止因该应力而在涂层60产生裂纹从而无法抑制变质层TL的形成这样的事态的发生。根据该性能评价结果,确认了优选涂层60的厚度t1为0.3μm以上且60μm以下。
另外,在发热电阻器50的表面形成有涂层60的样品SA1~SA20中,在发热电阻器50与涂层60的界面存在的气孔PO的平均直径超过10μm的样品SA1~SA9中,发热电阻器50的电阻值的偏差为13%以上,另一方面,在发热电阻器50与涂层60的界面存在的气孔PO的平均直径为10μm以下的样品SA10~SA20中,发热电阻器50的电阻值的偏差为9%以下,是更良好的结果。在样品SA10~SA20中,认为由于在发热电阻器50与涂层60的界面存在的气孔PO的直径较小,因此能够抑制杂质经由存在于该界面的气孔PO侵入,能够更可靠地抑制在发热电阻器50的表面形成变质层TL。另外,在样品SA10~SA20中,认为由于在发热电阻器50与涂层60的界面存在的气孔PO的直径较小,因此例如在热压烧成时对发热电阻器50及涂层60施加按压力时,能够抑制气孔PO破碎而在涂层60产生裂纹,利用这一点也能够更可靠地抑制在发热电阻器50的表面形成变质层TL。根据该性能评价结果,确认了优选在与Z轴方向平行的截面中,在发热电阻器50与涂层60的界面存在的气孔PO的平均直径为10μm以下。
另外,在发热电阻器50的表面形成有涂层60的样品SA1~SA20中,在发热电阻器50与受电电极53经由连接构件51连接的样品SA1~SA16中,发热电阻器50的电阻值的偏差为3%以上,另一方面,在发热电阻器50与受电电极53未经由连接构件51而直接连接的样品SA17~SA20中,发热电阻器50的电阻值的偏差为2%以下,是更良好的结果。在样品SA17~SA20中,认为由于发热电阻器50未经由含有有机物的构件(例如,包含金属和作为粘合剂的有机物的连接构件51)地与用于供电的构件(受电电极53、端子构件70)连接,因此进一步有效地抑制了发热电阻器50与有机物反应而在发热电阻器50的表面形成变质层TL。根据该性能评价结果,确认了优选发热电阻器50不经由含有有机物的构件(例如,含有金属和作为粘合剂的有机物的连接构件51)而与用于供电的构件(受电电极53、端子构件70)连接。
另外,如图7所示,与Z轴方向平行的截面中的变质层(碳化物层)TL的截面积相对于发热电阻器50的截面积的比和发热电阻器50的电阻值的偏差有相关性,当该比为10%以下时,发热电阻器50的电阻值的偏差为21%以下的良好的值,当该比为3%以下时,发热电阻器50的电阻值的偏差为4%以下的更良好的值。根据该性能评价结果,确认了优选在与Z轴方向平行的截面中,变质层(碳化物层)TL的截面积相对于发热电阻器50的截面积的比为10%以下,进一步优选为3%以下。
D.变形例:
在本说明书中公开的技术不限于上述的实施方式,在不脱离其要旨的范围内能够变形为多种方式,例如也可以是如下的变形。
上述实施方式中的加热装置100结构不过是例示,能够进行多种变形。例如,在上述第一实施方式中,发热电阻器50经由受电电极53与端子构件70电连接,但是也可以是如下结构:省略受电电极53,发热电阻器50通过与端子构件70直接接触而与端子构件70电连接。在这样的结构中,端子构件70相当于要求保护的范围中的供电构件。
另外,在上述实施方式中,受电电极53与端子构件70通过钎焊部56接合,但是为了缓和由受电电极53与端子构件70的热膨胀差产生的应力,也可以在受电电极53与端子构件70之间配置由例如可伐合金等金属形成的缓冲构件。
另外在上述实施方式中,发热电阻器50的表面中除了与受电电极53或连接构件51的接触面以外的表面的大部分(例如80%以上)被涂层60覆盖,但是发热电阻器50的表面中除了与受电电极53或连接构件51的接触面以外的表面的至少一部分被涂层60覆盖即可。
另外,在上述实施方式中,在保持构件10的内部配置有1个发热电阻器50,但是也可以在保持构件10的内部配置多个发热电阻器50。在这样的结构中设置与多个发热电阻器50分别建立对应的多组受电电极53及端子构件70等。
另外,构成上述实施方式的加热装置100的各构件的形状、个数、形成材料等不过是一例,可以进行多种变形。另外,上述实施方式中的加热装置100的制造方法不过是一例,可以进行多种变形。
另外,在上述实施方式中,虽对加热装置100的结构详细地进行了说明,但是在本说明书中公开的技术对于具备由以氮化铝为主要成分的陶瓷烧结体形成的陶瓷构件、配置于陶瓷构件的内部的金属制的发热电阻器及与发热电阻器接触的导电性的供电构件,并将对象物保持在陶瓷构件的表面上的一般的保持装置,能够同样地适用。
标号说明
10:保持构件 12:凹部 20:支承构件 22:贯通孔 30:接合部 50:发热电阻器 51:连接构件 53:受电电极 56:钎焊部 60:涂层 70:端子构件 100:加热装置 PO:气孔 S1:保持面 S2:背面 S3:上表面 S4:下表面 S5:下表面 S6:上表面 TL:变质层(碳化物层) W:半导体晶片。
Claims (9)
1.一种保持装置,具备:
陶瓷构件,具有与第一方向大致正交的第一表面,并且由以氮化铝为主要成分的陶瓷烧结体形成;
金属制的发热电阻器,配置于所述陶瓷构件的内部;及
与所述发热电阻器接触的导电性的供电构件,
该保持装置将对象物保持在所述陶瓷构件的所述第一表面上,
其特征在于,
所述发热电阻器的表面中除了与所述供电构件的接触面以外的表面的至少一部分被由氮化物形成的涂层覆盖,该氮化物含有Al、Ti、Zr、V、Ta和Nb中的至少1种,
所述涂层位于所述陶瓷构件与所述发热电阻器之间。
2.根据权利要求1所述的保持装置,其特征在于,
所述涂层的厚度为0.3μm以上且60μm以下。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的保持装置,其特征在于,
在与所述第一方向平行的至少一个截面中,存在于所述发热电阻器与所述涂层的界面的气孔的平均直径为10μm以下。
4.根据权利要求1或权利要求2所述的保持装置,其特征在于,
在与所述第一方向平行的至少一个截面中,形成于所述发热电阻器的表面的碳化物层的截面积相对于所述发热电阻器的截面积之比为10%以下。
5.根据权利要求4所述的保持装置,其特征在于,
在与所述第一方向平行的至少一个截面中,形成于所述发热电阻器的表面的碳化物层的截面积相对于所述发热电阻器的截面积之比为3%以下。
6.根据权利要求1或权利要求2所述的保持装置,其特征在于,所述供电构件不含有机物。
7.根据权利要求1或权利要求2所述的保持装置,其特征在于,所述发热电阻器为网格形状。
8.根据权利要求1所述的保持装置,其特征在于,
所述发热电阻器的表面中除了与所述供电构件的接触面以外的表面的至少一部分被由含有Al、V和Nb中的至少1种的氮化物形成的涂层覆盖。
9.一种保持装置的制造方法,该保持装置具备:
陶瓷构件,具有与第一方向大致正交的第一表面,并且由以氮化铝为主要成分的陶瓷烧结体形成;
金属制的发热电阻器,配置于所述陶瓷构件的内部;及
与所述发热电阻器接触的导电性的供电构件,
该保持装置将对象物保持在所述陶瓷构件的所述第一表面上,
其特征在于,
所述保持装置的制造方法包括:
在所述发热电阻器的表面中除了与所述供电构件的接触面以外的表面的至少一部分形成含有Al、Ti、Zr、V、Ta和Nb中的至少1种的氮化物的涂层的工序;及
通过烧成来制作在内部配置有所述供电构件和形成有所述涂层的所述发热电阻器的所述陶瓷构件的工序,
所述涂层位于所述陶瓷构件与所述发热电阻器之间。
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---|---|---|---|---|
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JP7372224B2 (ja) * | 2020-10-16 | 2023-10-31 | 日本碍子株式会社 | ウエハ載置台 |
CN112573926A (zh) * | 2020-12-28 | 2021-03-30 | 无锡海古德新技术有限公司 | 氮化铝导体材料及氮化铝全陶瓷加热结构器件 |
CN114513869B (zh) * | 2022-02-23 | 2024-03-29 | 常州联德陶业有限公司 | 一种氮化铝陶瓷器件用接线端子及其固定工艺 |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07135068A (ja) * | 1993-11-12 | 1995-05-23 | Ngk Insulators Ltd | セラミックスヒーター |
JP2003288975A (ja) * | 2002-03-27 | 2003-10-10 | Ngk Insulators Ltd | セラミックヒーター、セラミックヒーターの製造方法、および金属部材の埋設品 |
JP2004273659A (ja) * | 2003-03-07 | 2004-09-30 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 半導体製造装置用ウェハ保持体およびそれを搭載した半導体製造装置 |
JP2005286107A (ja) * | 2004-03-30 | 2005-10-13 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 加熱装置 |
CN101026119A (zh) * | 2005-12-21 | 2007-08-29 | 通用电气公司 | 耐蚀刻晶片处理装置和其制造方法 |
JP2016042457A (ja) * | 2014-08-14 | 2016-03-31 | 日本碍子株式会社 | 燃料電池のスタック構造体 |
CN107872903A (zh) * | 2016-09-23 | 2018-04-03 | 日本特殊陶业株式会社 | 加热装置 |
Family Cites Families (24)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS61179084A (ja) * | 1985-01-31 | 1986-08-11 | 京セラ株式会社 | セラミツクヒ−タおよびその製法 |
JP3530021B2 (ja) * | 1998-05-25 | 2004-05-24 | 株式会社日立製作所 | 真空処理装置及びその処理台 |
JP3568194B2 (ja) * | 2000-06-21 | 2004-09-22 | 東芝セラミックス株式会社 | 半導体熱処理用セラミックヒーター |
EP1406472A1 (en) * | 2001-07-09 | 2004-04-07 | Ibiden Co., Ltd. | Ceramic heater and ceramic joined article |
JP4040284B2 (ja) * | 2001-11-08 | 2008-01-30 | 住友大阪セメント株式会社 | プラズマ発生用電極内蔵型サセプタ及びその製造方法 |
EP1484787A1 (en) * | 2002-03-13 | 2004-12-08 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Holder for semiconductor production system |
US20050194374A1 (en) * | 2004-03-02 | 2005-09-08 | Applied Materials, Inc. | Heated ceramic substrate support with protective coating |
JP4349952B2 (ja) * | 2004-03-24 | 2009-10-21 | 京セラ株式会社 | ウェハ支持部材とその製造方法 |
JP5062959B2 (ja) | 2005-03-25 | 2012-10-31 | 日本碍子株式会社 | セラミックス部材及びその製造方法 |
JP2007134088A (ja) * | 2005-11-08 | 2007-05-31 | Shin Etsu Chem Co Ltd | セラミックスヒーターおよびセラミックスヒーターの製造方法 |
KR101299495B1 (ko) * | 2005-12-08 | 2013-08-29 | 신에쓰 가가꾸 고교 가부시끼가이샤 | 세라믹스 히터, 히터 급전 부품 및 세라믹스 히터의제조방법 |
US7696455B2 (en) * | 2006-05-03 | 2010-04-13 | Watlow Electric Manufacturing Company | Power terminals for ceramic heater and method of making the same |
JP2007273992A (ja) * | 2007-04-06 | 2007-10-18 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 半導体製造装置用ウェハ保持体およびそれを搭載した半導体製造装置 |
KR20100086799A (ko) * | 2009-01-23 | 2010-08-02 | 삼성전자주식회사 | 마이크로 히터 및 그 제조 방법 |
JP5262878B2 (ja) * | 2009-03-17 | 2013-08-14 | 東京エレクトロン株式会社 | 載置台構造及びプラズマ成膜装置 |
JP5341049B2 (ja) * | 2010-10-29 | 2013-11-13 | 日本発條株式会社 | セラミックス焼結体の製造方法、セラミックス焼結体およびセラミックスヒータ |
JP5737388B2 (ja) * | 2011-03-28 | 2015-06-17 | 株式会社村田製作所 | ガラスセラミック基板およびその製造方法 |
JP5996519B2 (ja) * | 2013-03-13 | 2016-09-21 | 信越化学工業株式会社 | セラミックヒーター |
CN104754780B (zh) * | 2015-04-10 | 2017-10-24 | 张飞林 | 一种陶瓷电热组件及其制备方法 |
JP6332190B2 (ja) * | 2015-07-31 | 2018-05-30 | 株式会社村田製作所 | セラミック配線基板、電子回路モジュールおよび電子回路モジュールの製造方法 |
KR101776581B1 (ko) * | 2016-03-18 | 2017-09-11 | (주)티티에스 | 히터의 단자접합 구조 |
JP6921306B2 (ja) * | 2018-11-19 | 2021-08-18 | 日本特殊陶業株式会社 | 保持装置および保持装置の製造方法 |
WO2022072382A1 (en) * | 2020-09-29 | 2022-04-07 | Lam Research Corporation | Coated conductor for heater embedded in ceramic |
JP2023160287A (ja) * | 2022-04-22 | 2023-11-02 | 三星電子株式会社 | 静電チャック装置 |
-
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Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07135068A (ja) * | 1993-11-12 | 1995-05-23 | Ngk Insulators Ltd | セラミックスヒーター |
JP2003288975A (ja) * | 2002-03-27 | 2003-10-10 | Ngk Insulators Ltd | セラミックヒーター、セラミックヒーターの製造方法、および金属部材の埋設品 |
JP2004273659A (ja) * | 2003-03-07 | 2004-09-30 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 半導体製造装置用ウェハ保持体およびそれを搭載した半導体製造装置 |
JP2005286107A (ja) * | 2004-03-30 | 2005-10-13 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 加熱装置 |
CN101026119A (zh) * | 2005-12-21 | 2007-08-29 | 通用电气公司 | 耐蚀刻晶片处理装置和其制造方法 |
JP2016042457A (ja) * | 2014-08-14 | 2016-03-31 | 日本碍子株式会社 | 燃料電池のスタック構造体 |
CN107872903A (zh) * | 2016-09-23 | 2018-04-03 | 日本特殊陶业株式会社 | 加热装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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