JP2001085505A

JP2001085505A - サセプタ及びその製造方法

Info

Publication number: JP2001085505A
Application number: JP25958999A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Ishizuka; 雅之石塚; Hiroshi Inazumachi; 浩稲妻地; Takaro Kitagawa; 高郎北川; Takashi Otsuka; 剛史大塚; Yoshiki Yoshioka; 良樹吉岡
Original assignee: Sumitomo Osaka Cement Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Osaka Cement Co Ltd
Priority date: 1999-09-13
Filing date: 1999-09-13
Publication date: 2001-03-30
Anticipated expiration: 2019-09-13
Also published as: JP3685962B2

Abstract

(57)【要約】【課題】サセプタ１５に内蔵された内部電極１２に確
実に通電可能なサセプタ１５、及び該サセプタ１５を歩
留まりよく、廉価に製造することが可能なサセプタ１５
の製造方法を得る。【解決手段】支持板１３に固定孔１６，１６を形成
し、ついで、この固定孔１６，１６に窒化アルミニウム
−タングステン複合導電性焼結体からなる給電用端子１
４，１４を、支持板１３を貫通するようにして固定し、
ついで、この支持板１３上に、給電用端子１４に接する
ように、窒化アルミニウム−タングステン複合導電性材
料からなる塗布材を塗布して乾燥させ、ついで、この塗
布面を介して支持板１３と載置板１１とを重ね合わせ、
加圧下にて熱処理してこれらを一体化すると共に、窒化
アルミニウム−タングステン複合導電性焼結体からなる
内部電極１２を形成してサセプタ１５を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、サセプタ及びその
製造方法に関し、特にサセプタの内部に内蔵された内部
電極に確実に通電可能なサセプタ、及び該サセプタを歩
留まりよく廉価に製造することが可能なサセプタの製造
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、ＩＣ、ＬＳＩ、ＶＬＳＩ等の半導
体の製造工程において使用されるドライエッチング装置
や、ＣＶＤ装置等においては、エッチングやＣＶＤによ
る成膜をウエハ毎に均一に行うため、半導体ウエハ、液
晶基板ガラス、プリント基板等の板状試料を、１枚ずつ
処理する枚葉化がすすんでいる。この枚葉式プロセスに
おいては、板状試料を１枚ずつ処理室内に保持するため
に、この板状試料をサセプタと称される試料台（台座）
に載置し、所定の処理を施している。このサセプタは、
プラズマ中での使用に耐え、かつ高温での使用に耐え得
る必要があることから、耐プラズマ性に優れ、熱伝導率
が大きいことが要求される。このようなサセプタとして
は、耐プラズマ性、熱伝導性に優れた窒化アルミニウム
焼結体からなるサセプタが使用されている。

【０００３】このようなサセプタには、その内部に電荷
を発生させて静電吸着力で板状試料を固定するための静
電チャック用電極、通電発熱させて板状試料を加熱する
ためのヒータ電極、高周波電力を通電してプラズマを発
生させてプラズマ処理するためのプラズマ発生用電極等
の内部電極を配設したものがある。

【０００４】図３は、このような内部電極が内蔵された
サセプタの一例を示したものである。サセプタ５は、板
状試料（図示せず）を載置する載置板１と、この載置板
１を支える支持板３と、この載置板１と支持板３に挟ま
れて保持される内部電極２と、この内部電極２に接する
ように支持板３内に埋設され、電流を内部電極２に供給
する給電用端子４，４からなる。

【０００５】このようなサセプタ５の製造方法として
は、例えば、予め支持板３に、給電用端子４，４を内部
電極２につなげるための固定孔を形成し、この固定孔に
金属製の給電用端子４，４を固定し、この給電端子４，
４を有する支持板３と、載置板１との間に、タングステ
ン等の高融点金属からなる内部電極２を配し、これらを
各種接合剤により加圧下にて接合する方法が挙げられ
る。しかしながら、このようなサセプタ５の製造方法に
おいては、載置板１と、給電用端子４，４を有する支持
板３との接合の際に、前記載置板１や前記支持板３の熱
膨張率と、給電用端子４，４の熱膨張率とを近似させる
のが困難であった。また給電用端子４，４を形成する金
属には、耐熱性に富む高価な高融点金属を用いる必要が
あった。

【０００６】さらに、加圧下での高温接合の際に、金属
製の給電用端子４，４のヤング率と、載置板１や支持板
３のヤング率が大きく異なるため、大きな圧力で加圧す
ると、これらの変形率の差により、これらに破壊が生じ
るため、十分に加圧することができずに、給電用端子
４，４と内部電極２との電気的な連結が十分でなかった
り、内部電極２と載置板１との間に空隙が生じて、内部
電極２の用途により、静電吸着性能が低下したり、ヒー
タ加熱性能が低下したり、載置板１上にプラズマが発生
しなかったりすることがあり、更に接合剤が露出して接
合剤成分が揮発、飛散して板状試料を汚染する虞もあっ
た。

【０００７】そこで、これらの不都合を解消するため、
サセプタ５内部に内部電極２を形成する方法として、例
えば、所定のパターン形状で、内部電極２となる電極材
料を支持板３上に印刷し、この支持板３と、載置板１と
を、前記電極材料が印刷された面を介して重ね合わせて
一体焼結した後、内部電極２とサセプタ５の外部との間
に導電回路を形成するために、支持板３に、内部電極２
に到達するように孔を穿設する作業を行い、この孔にリ
ード線等の金属製給電用端子４，４を収め、ろう材を介
して金属製給電用端子４，４と内部電極２とを接合する
製造方法が一般的に行われている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなサセプタ５の製造方法においては、上記給電用端子
４，４を固定するための孔の穿設作業は、支持板３の表
面から掘り進み、内部電極２に接触する面で正確に孔の
形成を止めなくてはならない。また、内部電極２と給電
用端子４，４は良好に接触し、電気的に完全に接合され
ることが要求されるが、内部電極２まで到達していない
場合はもちろん、内部電極２を貫通してしまった場合に
は電気的な接合は不完全となり、内部電極２への通電は
不確実なものとなってしまう。また、一般に内部電極２
の厚さは数十μmオーダーであり、内部電極２の厚さの
オーダー以下の穿設速度で加工を行う必要上、穿設作業
は極めて効率の悪い作業となり、また、正確に止め位置
を決定することができないため、加工歩留まり低下の原
因ともなっている。さらに、内部電極２が、双極型静電
チャック用電極のように、内部電極２のパターン平面上
の給電用端子４，４の位置が重要となる場合は、Ｘ線透
過装置等を用いて穿設位置をモニタリングしながら慎重
に穿設作業を行う必要があり、手間を要する作業となっ
てしまう。

【０００９】このように、従来においては、内部電極２
と、給電用端子４，４を正確な位置に形成し、確実に内
部電極２に通電可能なサセプタ５、及び該サセプタ５を
歩留まりよく廉価に製造することが可能なサセプタ５の
製造方法として適切なものがなかった。本発明は、これ
らの問題点に鑑みてなされたものであり、その為に具体
的に設定された課題は、窒化アルミニウム基焼結体製の
サセプタの内部に形成された内部電極に確実に通電可能
なサセプタ、及び該サセプタを歩留まりよく廉価に製造
することが可能なサセプタの製造方法を提供することに
ある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
解決のため鋭意検討した結果、特定組成の導電性材料に
より内部電極と給電用端子を形成し、載置板と支持板と
を加圧下で熱処理して一体化することにより上記課題を
効率よく解決し得ることを知見し、本発明を完成するに
至った。即ち、第１の発明においては、試料を載置する
載置板と、この載置板と一体化される支持板と、これら
載置板と支持板との間に設けられた内部電極と、この内
部電極に接するように前記支持板に貫通して設けられた
給電用端子とからなり、前記内部電極と給電用端子が窒
化アルミニウム−タングステン複合導電性焼結体からな
るものであるサセプタを提案する。

【００１１】第２の発明においては、請求項１の発明に
おいて、前記窒化アルミニウム−タングステン複合導電
性焼結体が、５８〜８０重量％のタングステンを含有す
るものであるサセプタを提案する。第３の発明において
は、支持板に固定孔を形成し、ついで、この固定孔に窒
化アルミニウム−タングステン複合導電性焼結体からな
る給電用端子を、支持板を貫通するようにして固定し、
ついで、この給電用端子を保持する支持板上に、給電用
端子に接するように、窒化アルミニウム−タングステン
複合導電性材料からなる塗布材を塗布して、乾燥させ、
ついで、この塗布材の塗布面を介して支持板と載置板と
を重ね合わせて、加圧下にて熱処理することによりこれ
らを一体化すると共に、これらの支持板と載置板との間
に、窒化アルミニウム−タングステン複合導電材焼結体
からなる内部電極を形成することを特徴とするサセプタ
の製造方法を提案する。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、発明の実施の形態を掲げ、
本発明を詳述する。なお、この発明の実施の形態は、特
に限定のない限り発明の内容を制限するものではない。
図１は、本発明のサセプタの一例を示したものである。
サセプタ１５は、板上試料を載置する載置板１１と、こ
の載置板１１と一体化される支持板１３と、この載置板
１１と支持板１３との間に形成された内部電極１２と、
この内部電極１２に通じ、前記支持板１３内部に貫通す
るようにして設けられた給電用端子１４、１４とからな
るものである。

【００１３】上記載置板１１および支持板１３は、その
重ね合わせ面の形状を同じくし、ともに、窒化アルミニ
ウム基焼結体からなるものである。前記の窒化アルミニ
ウム基焼結体としては、特に限定されるものではなく、
一般に市販されているものでよい。また、前記窒化アル
ミニウム基焼結体は、焼結性や耐プラズマ性を向上させ
るために、イットリア（Ｙ2Ｏ3）、カルシア（Ｃａ
Ｏ）、マグネシア（ＭｇＯ）、炭化珪素（ＳｉＣ）、チ
タニア（ＴｉＯ2）から選択された１種または２種以上
を合計で０．１〜１０．０重量％含有するようにしても
よい。

【００１４】上記内部電極１２は、電荷を発生させて静
電吸着力で板状試料を固定するための静電チャック用電
極、通電発熱させて板状試料を加熱するためのヒータ電
極、高周波電力を通電してプラズマを発生させてプラズ
マ処理するためのプラズマ発生用電極等として用いられ
るもので、その用途によって、その形状や、大きさが適
宜調整される。この内部電極１２は、窒化アルミニウム
−タングステン複合導電性焼結体からなる。この窒化ア
ルミニウム−タングステン複合導電性焼結体としては、
タングステンの含有量が５８〜８０重量％であるもので
あることが望ましい。タングステンの含有量を５８〜８
０重量％としたのは、５８重量％未満では内部電極１２
の抵抗値が高くなり、内部電極１２として機能しなくな
るため不都合となり、８０重量％を超えると、内部電極
１２の熱膨張率が、前記載置板１１と前記支持板１３を
形成する窒化アルミニウム基焼結体と大きく異なり、後
工程の加圧熱処理により熱応力破壊するため不都合とな
るためである。

【００１５】上記給電用端子１４，１４は、内部電極１
２に電流を供給するために設けられたもので、その数、
形状、大きさ等は、内部電極１２の形状と、態様（即ち
静電チャック用電極、ヒータ電極、プラズマ発生電極等
のいずれのタイプの内部電極１２とするか）により決定
される。この給電用端子１４は、窒化アルミニウム粉末
とタングステン粉末とを混合し、この混合粉末を加圧焼
結した窒化アルミニウム−タングステン複合導電性焼結
体からなり、その混合比は、内部電極１２と同様にして
タングステンが５８〜８０重量％となるようにされたも
のであることが望ましい。

【００１６】次に、このようなサセプタ１５の製造方法
を説明する。図２は、サセプタ１５の製造工程を示した
ものである。まず、窒化アルミニウム基焼結体からなる
支持板１３に、予め給電用端子１４，１４を組み込み保
持するための固定孔１６，１６を形成する。この固定孔
１６，１６の穿設方法は、特に制限されるものでなく、
例えば、ダイヤモンドドリルによる孔あけ加工法、レー
ザ加工法、放電加工法、超音波加工法を用いて穿設する
ことができる。また、その加工精度は、通常の加工精度
でよく、歩留まりはほぼ１００％で加工できる。なお、
固定孔１６，１６の穿設位置および数は、内部電極１２
の態様と形状により決定される。

【００１７】次に、給電用端子１４を、上記支持体１３
の固定孔１６に密着固定し得る大きさ、形状となるよう
に作製する。給電用端子１４の作製方法は、窒化アルミ
ニウム粉末とタングステン粉末とを混合し、この混合粉
末を加圧焼結することによる。このとき、混合粉末の混
合量は、タングステンの割合が５８〜８０重量％となる
ように混合したものであることが好ましい。タングステ
ンの割合が５８重量％未満では、給電用端子１４の抵抗
値が高くなり、給電用端子１４として機能しなくなり、
８０重量％を超えると給電用端子１４の熱膨張率が、前
記載置板１１と前記支持板１３を形成する窒化アルミニ
ウム基焼結体と大きく異なり、後工程の加圧熱処理によ
り熱応力破壊することとなり不都合となる。この給電用
端子１４の加工精度は、後の加圧熱処理で熱変形して固
定されるので、日本工業規格（ＪＩＳ）の標準公差レベ
ルでクリアランスをもっていてもよい。

【００１８】次に、この給電用端子１４，１４を、支持
体１３の固定孔１６，１６に嵌め込む。次に、給電用端
子１４，１４が組み込まれた支持板１３の表面の所定領
域に、前記給電用端子１４，１４に接触するように、窒
化アルミニウム粉末とタングステン粉末との混合粉末
（窒化アルミニウム−タングステン複合導電性材料）
を、エチルアルコール等の有機溶媒に分散した内部電極
形成用塗布剤を塗布し、乾燥して内部電極形成層１２’
を形成する。このような塗布液の塗布方法としては、均
一な厚さに塗布する必要があることから、スクリーン印
刷法等を用いることが望ましい。また、上記窒化アルミ
ニウム−タングステン複合導電性材料としては、タング
ステン含有量が５８〜８０重量％となるように配合した
ものを用いることが好ましい。タングステンの含有量が
５８重量％未満では、内部電極１２の抵抗値が高くな
り、内部電極１２として機能しなくなり、８０重量％を
超えると内部電極１２の熱膨張率が、前記載置板１１と
前記支持板１３を形成する窒化アルミニウム基焼結体と
大きく異なり、後工程の加圧下での熱処理により熱応力
破壊することとなり不都合となる。

【００１９】次に、内部電極形成層１２’を形成した支
持板１３上に、該内部電極形成層１２’を介するように
載置板１１を重ねた後、これらを加圧下にて熱処理して
一体化する。このように、この製造方法においては、前
記支持板１３と、前記載置板１１との間に接合剤を介在
させることなく、加圧下での熱処理のみで、載置板１１
と指示板１３との接合一体化を達成することができる。
このときの熱処理の条件としては、熱処理雰囲気は真
空、Ａｒ、Ｈｅ、Ｎ₂などの不活性雰囲気であるのが好
ましく、特に窒化アルミニウムの分解抑制のためにはＮ
₂雰囲気が望ましい。加圧力は５〜１０ＭＰａが望まし
く、また熱処理温度は１６００〜１８５０℃が望まし
い。

【００２０】そして、このとき、支持板１３上に形成さ
れた内部電極形成層１２’は、窒化アルミニウム粉末と
タングステン粉末とが焼成されて、窒化アルミニウム−
タングステン複合導電性焼結体製の内部電極１２とされ
る。また、給電用端子１４，１４は、加圧下での熱処理
で熱変形して支持板１３の固定孔０１６，１６に固定さ
れる。

【００２１】このようなサセプタの製造方法によれば、
支持板１３に孔を形成して、給電用端子１４を取り付け
る後加工の作業なしに、サセプタ１５を製造することが
できる。また、内部電極１２および給電用端子１４，１
４に、窒化アルミニウム−タングステン複合導電性焼結
体からなるものを用いているので、載置板１１と支持板
１３とを一体化させる処理において内部電極１２を容易
に形成することができ、給電用端子１４，１４を支持体
１３に固定させることができ、また、内部電極１２と、
給電用端子１４との接続も確実に行うことができる。さ
らに、給電用端子１４を安価に製造することができる。
そして、窒化アルミニウム−タングステン複合導電性焼
結体として、タングステンを５８〜８０重量％含有する
ものを用いれば、載置板１１や支持板１３の熱膨張率や
ヤング率との差異を小さくすることができるので、これ
らの違いにより、サセプタ１５に熱応力破壊が生じるこ
とがない。このように、サセプタ１５の製造方法によれ
ば、内部電極１２に確実に通電可能なサセプタ１５を得
ることができ、サセプタ１５を歩留まりよく廉価に製造
することができる。

【００２２】

【実施例】以下、内部電極１２を静電チャック用電極と
した場合の実施例を掲げ、本発明を更に詳述する。「給電用端子の作製」窒化アルミニウム粉末（平均粒径
０．６μm、トクヤマ（株）製）２８重量部、タングス
テン粉末（平均粒径０．５μm、東京タングステン
（株）製）７２重量部、イソプロピルアルコール１００
重量部とを混合し、更に遊星型ボールミルを用いて均一
に分散させてスラリーを得た。このスラリーから、アル
コール分を、吸引ろ過して除去し、乾燥して窒化アルミ
ニウム−タングステン複合粉末を得た。次に、上記複合
粉末を成型、焼結し、直径２．５ｍｍ、長さ５ｍｍの棒
状窒化アルミニウム−タングステン複合導電性焼結体を
得、これを給電用端子１４とした。焼結は温度１７５０
℃、圧力２０MPａの条件でホットプレスによる加圧焼結
を行った。焼結後の窒化アルミニウム−タングステン複
合導電性焼結体の相対密度は９９％以上であった。

【００２３】「支持板の作製」窒化アルミニウム粉末
（平均粒径０．６μm、トクヤマ（株）製）９７重量
部、イットリア粉末（平均粒径１．４μm、日本イット
リウム（株）製）３重量部、イソプロピルアルコール１
００重量部とを混合し、更に遊星型ボールミルを用いて
均一に分散させてスラリーを得た。このスラリーから、
上記給電用端子１４の作製方法に準じて窒化アルミニウ
ム基粉末を得た。その後、この窒化アルミニウム基粉末
を成型、焼結し、直径２３０ｍｍ、厚さ５ｍｍの円盤状
窒化アルミニウム基焼結体（支持板１３）を得た。焼結
時の条件は、上記給電用端子１４の作製時と同様とし
た。次いで、この窒化アルミニウム基焼結体に、給電用
端子１４，１４を組み込み、固定するための固定孔１
６，１６を、ダイヤモンドドリルによって孔あけ加工す
ることにより穿設し、窒化アルミニウム基焼結体製の支
持板１３を得た。

【００２４】「載置板の作製」上記窒化アルミニウム基
焼結体製の支持板１３の作製方法に準じて、直径２３０
ｍｍ、厚さ５ｍｍの円盤状窒化アルミニウム基焼結体を
得た。次いで、この円盤状窒化アルミニウム基焼結体の
一面（板状試料の載置面）を平坦度が１０μm以下とな
るよう研摩し、窒化アルミニウム基焼結体製の載置板１
１を得た。

【００２５】「一体化」上記支持板１３に穿設された前
記固定孔１６，１６に、前記の給電用端子１４，１４を
押し込み、組み込み固定した。次いで、図２ー（ｂ）に
示すように、この給電用端子１４，１４が組み込み固定
された支持板１３上に、後の加圧下での熱処理工程で内
部電極１２となるよう、２８重量％の窒化アルミニウム
粉末と７２重量％のタングステン粉末を含む、窒化アル
ミニウム−タングステン複合導電性材料からなる塗布剤
を、スクリーン印刷法にて印刷塗布し、乾燥して、内部
電極形成層１２’を形成した。次いで、図２−（ｃ）に
示すように、この内部電極形成層１２’（印刷面）を挟
み込むように、また、前記載置板１１の研摩面が上面と
なるように、前記支持板１３と載置板１１とを重ね合わ
せて、ホットプレスにて加圧下にて熱処理して一体化し
てサセプタ１５を作製した。このときの加圧、熱処理条
件は、温度１８００℃、圧力７．５MPａの条件にて行っ
た。

【００２６】「評価」このようにして作製されたサセプ
タ１５の接合断面をＳＥＭ観察したところ、前記載置板
１１と、前記支持板１３と、前記給電用端子１４，１４
とは良好に接合されていた。また、接合された前記載置
板１１、前記支持板１３、前記給電用端子１４，１４に
亀裂等の発生は無く、内部電極１２の剥離も認められな
かった。また、前記給電用端子１４，１４と前記内部電
極１２との間の導通も良好であり、電気的に確実に連結
されていることも確認された。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のサセプタ
は、給電用端子が内部電極と確実、強固に連結されてお
り、通電確実性が極めて高いものである。また、上記サ
セプタの内部電極および給電用端子が、タングステンを
５８〜８０重量％含む窒化アルミニウム−タングステン
複合導電性焼結体からなるものであれば、その製造時に
おける各部材間の熱膨張率の違い等に起因する熱応力に
よる破壊を防ぐことができるので、これらが、確実、強
固に連結され、通電確実性がより高いものとなる。ま
た、このようなサセプタによれば、前記給電用端子と前
記内部電極との間の導通も良好であり、電気的に確実に
連結される。また、本発明のサセプタの製造方法によれ
ば、上記の特性を備えたサセプタを高度な後加工なしに
歩留まり良く、しかも廉価に製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のサセプタの一例を示す断面図であ
る。

【図２】本発明のサセプタの製造方法の一例を示す工
程図である。

【図３】従来のサセプタの一例を示す断面図である。

【符号の説明】

１１載置板１２内部電極１３支持板１４給電用端子１５サセプタ１６固定孔

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者北川高郎千葉県船橋市豊富町585番地住友大阪セメント株式会社新規技術研究所内 (72)発明者大塚剛史千葉県船橋市豊富町585番地住友大阪セメント株式会社新規技術研究所内 (72)発明者吉岡良樹千葉県船橋市豊富町585番地住友大阪セメント株式会社新規技術研究所内Ｆターム(参考） 4K030 GA02 KA14 KA46 KA47 LA15 LA18 5F004 BB29 5F031 DA13 EA01 HA02 HA03 HA17 HA18 HA37 MA28 MA32

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】試料を載置する載置板と、この載置板と
一体化される支持板と、これら載置板と支持板との間に
設けられた内部電極と、この内部電極に接するように前
記支持板に貫通して設けられた給電用端子とからなり、
前記内部電極と給電用端子が窒化アルミニウム−タング
ステン複合導電性焼結体からなるものであるサセプタ。
【請求項２】前記窒化アルミニウム−タングステン複
合導電性焼結体が、５８〜８０重量％のタングステンを
含有するものである請求項１に記載のサセプタ。
【請求項３】支持板に固定孔を形成し、ついで、この
固定孔に窒化アルミニウム−タングステン複合導電性焼
結体からなる給電用端子を、支持板を貫通するようにし
て固定し、ついで、この給電用端子を保持する支持板上
に、給電用端子に接するように、窒化アルミニウム−タ
ングステン複合導電性材料からなる塗布材を塗布して、
乾燥させ、ついで、この塗布材の塗布面を介して支持板
と載置板とを重ね合わせ、加圧下にて熱処理することに
よりこれらを一体化すると共に、これらの支持板と載置
板との間に、窒化アルミニウム−タングステン複合導電
性焼結体からなる内部電極を形成することを特徴とする
サセプタの製造方法。