JP2005085657A - Ceramic heater - Google Patents

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Yasutaka Ito
康隆 伊藤
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Ibiden Co Ltd
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Ibiden Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To restrain a cooling spot from being caused on a heating surface. <P>SOLUTION: This ceramic heater is provided with: a ceramic substrate 21 with a resistance heating element 23 embedded; and a power-feeding terminal 27 having one end connected to the heating element 23 and the other end formed so as to be exposed to the outside from a surface, that is, the bottom surface opposite to the heating surface of the ceramic substrate 21; and the diameter (d) of the power-feeding terminal 27 is smaller than the width W of the resistance heating element. In the ceramic heater, the heat capacity of the power-feeding terminal 27 is small and the heat quantity of the heating element 23 is hardly radiated as compared with one where the diameter (d) of the power-feeding terminal is larger than the width W of the resistance heating element, and the power-feeding terminal 27 itself generates heat by carrying a current. Therefore, a cooling spot is prevented from being caused on the heating surface of the ceramic substrate 21. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、セラミックヒータに関するものである。   The present invention relates to a ceramic heater.

従来、セラミックヒータとしては、腐食性ガスを使用する半導体製造装置内に設置されるものが知られている。この種のセラミックヒータとしては、図10に示すように、円盤状のセラミック基板301の内部にタングステン系等の抵抗発熱体303をスパイラル状に埋設し、その抵抗発熱体303の両端に給電端子305を介して導電部材307を接続し、その導電部材307から電力を供給することにより加熱するものが知られている(特許文献1参照)。
特許第2518962号公報
Conventionally, as a ceramic heater, what is installed in a semiconductor manufacturing apparatus using a corrosive gas is known. As this type of ceramic heater, as shown in FIG. 10, a tungsten-based resistance heating element 303 is embedded in a spiral shape inside a disk-shaped ceramic substrate 301, and power supply terminals 305 are provided at both ends of the resistance heating element 303. There is known a technique in which a conductive member 307 is connected via a wire and heated by supplying electric power from the conductive member 307 (see Patent Document 1).
Japanese Patent No. 2518962

しかしながら、特許文献1に開示されたセラミックヒータでは、スパイラル状の抵抗発熱体303の幅よりも径の太い柱状の給電端子305を介して導電部材307を接続しているため、抵抗発熱体303に通電することにより発生した熱が給電端子305に奪われてセラミック基板301の加熱面にクーリングスポット309が発生するという問題があった。   However, in the ceramic heater disclosed in Patent Document 1, the conductive member 307 is connected via the columnar power supply terminal 305 having a diameter larger than the width of the spiral resistance heating element 303. There is a problem that heat generated by energization is taken by the power supply terminal 305 and a cooling spot 309 is generated on the heating surface of the ceramic substrate 301.

本発明は、このような課題に鑑みなされたものであり、加熱面にクーリングスポットが発生するのを抑制するセラミックヒータを提供することを目的とする。   This invention is made | formed in view of such a subject, and it aims at providing the ceramic heater which suppresses that a cooling spot generate | occur | produces on a heating surface.

本発明のセラミックヒータは、上述の目的を達成するために以下の手段を採った。すなわち、本発明のセラミックヒータは、抵抗発熱体が埋設されたセラミック基板と、一端が前記抵抗発熱体に接続され他端が前記セラミック基板の加熱面とは反対側の面から外部に露出するように形成された給電端子と、を備え、前記給電端子の直径が前記抵抗発熱体の幅よりも小さいものである。   The ceramic heater of the present invention employs the following means in order to achieve the above object. That is, the ceramic heater of the present invention has a ceramic substrate in which a resistance heating element is embedded, and one end connected to the resistance heating element and the other end exposed from the surface opposite to the heating surface of the ceramic substrate. And the diameter of the power supply terminal is smaller than the width of the resistance heating element.

このセラミックヒータでは、給電端子の直径が抵抗発熱体の幅よりも大きいものに比べて、給電端子の直径が抵抗発熱体の幅よりも小さいため、給電端子の熱容量が小さく抵抗発熱体の熱量を奪いにくい。したがって、加熱面にクーリングスポットが発生するのを抑制することができる。   In this ceramic heater, the diameter of the power supply terminal is smaller than the width of the resistance heating element, compared to the one where the diameter of the power supply terminal is larger than the width of the resistance heating element. It is hard to steal. Therefore, generation of a cooling spot on the heating surface can be suppressed.

本発明のセラミックヒータにおいて、前記給電端子は通電されることにより発熱することが好ましい。こうすれば、給電端子自身が発熱するのでクーリングスポットの発生を有効に抑制することができる。技術常識に照らせば、むしろ給電端子で発熱しないほうが電力損失がなく好ましいのであるが、このような技術常識の逆を実行することで加熱面に発生するクーリングスポットの発生を有効に抑制できるという意外な効果を獲得したのである。   In the ceramic heater of the present invention, it is preferable that the power supply terminal generates heat when energized. By so doing, the power feeding terminal itself generates heat, so that the generation of cooling spots can be effectively suppressed. In light of technical common sense, it is preferable not to generate heat at the power supply terminal because there is no power loss, but it is surprising that the occurrence of cooling spots generated on the heating surface can be effectively suppressed by performing the reverse of this common technical knowledge. The effect was acquired.

本発明のセラミックヒータにおいて、前記抵抗発熱体の幅をW、前記給電端子の直径をdとしたとき、W/dが1.1〜10であることが好ましい。W/dが1.1未満ではクーリングスポットの発生を十分抑制できないおそれがあり、W/dが10超では給電端子自身の発熱によりホットスポットが発生する傾向があるからである。   In the ceramic heater of the present invention, it is preferable that W / d is 1.1 to 10, where W is the width of the resistance heating element and d is the diameter of the power supply terminal. This is because if W / d is less than 1.1, the generation of cooling spots may not be sufficiently suppressed, and if W / d exceeds 10, there is a tendency for hot spots to be generated due to heat generated by the power supply terminals themselves.

本発明のセラミックヒータにおいて、抵抗発熱体の幅は1〜30mmであることが好ましい。抵抗発熱体の幅が1mm未満では加熱面を均一に加熱するのが難しくなるため加熱面の温度均一性が低下する傾向にあり、30mm超では抵抗発熱体が曲線状の場合に内周に過剰電流が流れて発熱量が多くなりやはり加熱面の温度均一性が低下する傾向にあるからである。特に、抵抗発熱体の幅は5〜25mmであることが好ましい。また、給電端子の直径は0.5〜20mm(ただし、抵抗発熱体の幅より小さいという条件を満たす)であることが好ましい。0.5mm未満ではホットスポットが発生する傾向があり、20mm超ではクーリングスポットの発生を十分抑制できないおそれがあるからである。特に、給電端子の直径は1〜10mmであることが好ましい。   In the ceramic heater of the present invention, the resistance heating element preferably has a width of 1 to 30 mm. If the width of the resistance heating element is less than 1 mm, it becomes difficult to uniformly heat the heating surface, so that the temperature uniformity of the heating surface tends to decrease, and if it exceeds 30 mm, the resistance heating element is excessively curved on the inner periphery when the resistance heating element is curved. This is because current flows and the amount of heat generation increases, and the temperature uniformity of the heating surface tends to decrease. In particular, the width of the resistance heating element is preferably 5 to 25 mm. Moreover, it is preferable that the diameter of the power supply terminal is 0.5 to 20 mm (provided that the condition is smaller than the width of the resistance heating element). If the thickness is less than 0.5 mm, hot spots tend to be generated, and if it exceeds 20 mm, the generation of cooling spots may not be sufficiently suppressed. In particular, the diameter of the power supply terminal is preferably 1 to 10 mm.

本発明のセラミックヒータにおいて、前記給電端子を前記加熱面へ仮想投影したときの投影像は、前記抵抗発熱体を前記加熱面へ仮想投影したときの投影像に包含されるようにしてもよい。こうすれば、クーリングスポットの発生をより効果的に抑制することができる。   In the ceramic heater of the present invention, a projection image when the power feeding terminal is virtually projected onto the heating surface may be included in a projection image when the resistance heating element is virtually projected onto the heating surface. By so doing, the generation of cooling spots can be more effectively suppressed.

本発明のセラミックヒータにおいて、前記抵抗発熱体は、前記セラミック基板の加熱面とは反対側の面からその基板厚さの60%までの位置に少なくとも1層形成されていることが好ましい。こうすれば、抵抗発熱体の熱がセラミック基板の加熱面まで伝搬する間に拡散し、加熱面での温度が均一になりやすい。   In the ceramic heater of the present invention, it is preferable that at least one layer of the resistance heating element is formed at a position from the surface opposite to the heating surface of the ceramic substrate to 60% of the thickness of the substrate. By so doing, the heat of the resistance heating element diffuses while propagating to the heating surface of the ceramic substrate, and the temperature on the heating surface tends to be uniform.

本発明のセラミックヒータにおいて、前記抵抗発熱体は炭化物セラミックを主成分とし、前記セラミック基板は窒化物セラミックを主成分とし、前記給電端子は高融点金属を主成分とすることが好ましい。抵抗発熱体の主成分として金属(例えばWやMoなど)を採用した場合、金属は温度上昇とともに格子振動が急速に激しくなり電子の自由運動が妨げられるようになり体積抵抗率の上昇を招くため、電圧が一定の場合、電流が低下し、温度上昇が困難になる。一方、導電性セラミック、特に炭化物セラミックは高温になるほど体積抵抗率が低下するため、高温(300〜1000℃)において大電流を投入でき、温度上昇が容易になる。したがって、抵抗発熱体はカーボンや炭化物セラミック、特に炭化物セラミックを主成分とすることが好ましい。セラミック基板は、窒化物セラミックを主成分とすることが好ましい。窒化物セラミックは、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も優れ、熱伝導率も高く、温度追従性も優れているからである。また、窒化物セラミックの高温での体積抵抗率の方が炭化物セラミックの高温での体積抵抗率より十分に高いため、高温においてセラミック基板を介して電気的な短絡を起こすおそれがないからである。給電端子は、W又はMoなどの高融点金属を主成分とすることが好ましい。これらの高融点金属は、セラミック基板の主成分である窒化物セラミックとの密着性に優れ、熱膨張係数も窒化物セラミックと近接していて熱衝撃によるクラックが発生しにくいからである。   In the ceramic heater of the present invention, it is preferable that the resistance heating element is mainly composed of carbide ceramic, the ceramic substrate is mainly composed of nitride ceramic, and the power supply terminal is mainly composed of refractory metal. When a metal (for example, W or Mo) is used as the main component of the resistance heating element, the metal rapidly increases the lattice vibration as the temperature rises, preventing the free movement of electrons and increasing the volume resistivity. When the voltage is constant, the current decreases and the temperature rise becomes difficult. On the other hand, since the volume resistivity of conductive ceramics, particularly carbide ceramics, decreases as the temperature increases, a large current can be input at a high temperature (300 to 1000 ° C.), and the temperature can be easily increased. Therefore, it is preferable that the resistance heating element is mainly composed of carbon or carbide ceramic, particularly carbide ceramic. The ceramic substrate is preferably composed mainly of a nitride ceramic. This is because nitride ceramics are excellent in heat resistance and mechanical properties, are excellent in corrosion resistance and durability against halogen-based corrosive gas and plasma, have high thermal conductivity, and excellent temperature followability. Further, the volume resistivity of nitride ceramics at a high temperature is sufficiently higher than the volume resistivity of carbide ceramics at a high temperature, so there is no possibility of causing an electrical short circuit through the ceramic substrate at a high temperature. The power supply terminal is preferably composed mainly of a refractory metal such as W or Mo. This is because these refractory metals are excellent in adhesion to the nitride ceramic, which is the main component of the ceramic substrate, and have a thermal expansion coefficient close to that of the nitride ceramic, so that cracks due to thermal shock are unlikely to occur.

本発明のセラミックヒータにおいて、前記給電端子は、外周にネジ山を備え、前記セラミック基板の加熱面とは反対側の面に形成されたネジ穴にねじ込まれて機械的に接合されると共に一端が前記抵抗発熱体とろう付けにより化学的に接合されていることが好ましい。こうすれば、給電端子は機械的接合と化学的接合によりセラミック基板に固定されため、化学的接合のみの場合に比べて脱落等のおそれがない。ここで、給電端子の一端は抵抗発熱体と直接ろう付けされていてもよいし、パッドや導体層を介してろう付けされていてもよい。   In the ceramic heater of the present invention, the power supply terminal has a thread on the outer periphery, and is screwed into a screw hole formed on a surface opposite to the heating surface of the ceramic substrate and mechanically joined, and has one end. It is preferable to be chemically joined to the resistance heating element by brazing. In this case, the power supply terminal is fixed to the ceramic substrate by mechanical bonding and chemical bonding, and therefore, there is no fear of dropping out compared to the case of only chemical bonding. Here, one end of the power supply terminal may be brazed directly to the resistance heating element, or may be brazed via a pad or a conductor layer.

本発明のセラミックヒータは、腐食性ガスを使用する装置、例えばプラズマ発生装置に使用することができる。プラズマ発生装置に使用するときには、セラミック基板に抵抗発熱体と共にプラズマ発生電極を埋設してもよい。   The ceramic heater of the present invention can be used for an apparatus using a corrosive gas, for example, a plasma generator. When used in a plasma generator, a plasma generating electrode may be embedded in a ceramic substrate together with a resistance heating element.

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図1はプラズマCVD装置10の概略説明図、図2はサセプタ20の部分断面図、図3は図2の要部拡大図(給電端子付近の拡大図)、図4は図3のA−A断面図である。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 is a schematic explanatory view of a plasma CVD apparatus 10, FIG. 2 is a partial cross-sectional view of a susceptor 20, FIG. 3 is an enlarged view of an essential part of FIG. 2 (enlarged view near a power supply terminal), and FIG. It is sectional drawing.

プラズマCVD装置10は、図1に示すように、反応チャンバ12内にサセプタ20(本発明のセラミックヒータに相当)とシャワーヘッド60とを備えている。サセプタ20は、シリコンウエハなどの被処理体18を上面に載置する円盤状のセラミック基板21と、そのセラミック基板21の下面中央から下向きに延びる中空のセラミックスリーブ41とを備えている。このうち、セラミック基板21は、被処理体18を加熱するための抵抗発熱体23やプラズマ生成のための下部電極33(上下2層)が埋設されている。抵抗発熱体23は、導電部材29,29を介して電源67の正極及び負極に接続されている。一方、セラミックスリーブ41は、上側開口の周縁がセラミック基板21と拡散接合されている。このセラミックスリーブ41は、下側開口の周縁に半径外向きのフランジ42を有し、このフランジ42がOリング43を介して反応チャンバ12の底面に締結されている。このため、セラミックスリーブ41の内部と反応チャンバ12の内部とは完全に隔離されている。シャワーヘッド60は、セラミック基板21に平行且つ対向する位置に配置され、バルブ61を介して反応ガスソース(図示せず)から供給される反応ガスを反応チャンバ12内へシャワー状に導入する。このシャワーヘッド60はプラズマ生成のための上部電極63を兼ねている。そして、上部電極63と2層の下部電極33には高周波65が印加されるように接続されている。また、反応チャンバ12には排気口14が設けられ、この排気口14には調整弁16を介して真空ポンプが接続されている。   As shown in FIG. 1, the plasma CVD apparatus 10 includes a susceptor 20 (corresponding to a ceramic heater of the present invention) and a shower head 60 in a reaction chamber 12. The susceptor 20 includes a disk-shaped ceramic substrate 21 on which an object 18 such as a silicon wafer is placed on the upper surface, and a hollow ceramic sleeve 41 extending downward from the center of the lower surface of the ceramic substrate 21. Among these, the ceramic substrate 21 is embedded with a resistance heating element 23 for heating the workpiece 18 and a lower electrode 33 (upper and lower two layers) for plasma generation. The resistance heating element 23 is connected to the positive electrode and the negative electrode of the power supply 67 via the conductive members 29 and 29. On the other hand, the peripheral edge of the upper opening of the ceramic sleeve 41 is diffusion bonded to the ceramic substrate 21. The ceramic sleeve 41 has a radially outward flange 42 at the periphery of the lower opening, and the flange 42 is fastened to the bottom surface of the reaction chamber 12 via an O-ring 43. For this reason, the inside of the ceramic sleeve 41 and the inside of the reaction chamber 12 are completely isolated. The shower head 60 is disposed at a position parallel to and opposed to the ceramic substrate 21 and introduces a reaction gas supplied from a reaction gas source (not shown) through the valve 61 into the reaction chamber 12 in a shower shape. The shower head 60 also serves as an upper electrode 63 for generating plasma. The upper electrode 63 and the two-layer lower electrode 33 are connected so that a high frequency 65 is applied. Further, the reaction chamber 12 is provided with an exhaust port 14, and a vacuum pump is connected to the exhaust port 14 via an adjustment valve 16.

次に、セラミック基板21について図2に基づいて詳細に説明する。セラミック基板21は、前述したとおり、被処理体18を加熱するための抵抗発熱体23やプラズマ生成のための下部電極33を埋設しているほか、抵抗発熱体23に電力を供給する給電端子27や、リフタピン挿通孔50に挿通されたリフタピン51、有底孔46に差し込まれた測温素子45などを備えている。このセラミック基板21は、窒化アルミニウムと酸化イットリウムを主成分として構成され、窒化アルミニウムを主成分とする中空のセラミックスリーブ41の上側開口の周縁と拡散接合されている。セラミック基板21の上面(加熱面)は面粗度Raが1.0μm以下に加工されている。この上面には、被処理体18を支持する複数の凸部21aが形成されている。この凸部21aは、セラミック基板21の上面に形成された凹部に略球状の支持体を嵌め込んだものである。凸部21aの高さは、凸部21aに支持された被処理体18とセラミック基板21の上面との間隔が10〜2000μmとなるように設定されている。   Next, the ceramic substrate 21 will be described in detail with reference to FIG. As described above, the ceramic substrate 21 has the resistance heating element 23 for heating the object 18 to be processed and the lower electrode 33 for plasma generation embedded therein, as well as a power supply terminal 27 for supplying power to the resistance heating element 23. And a lifter pin 51 inserted into the lifter pin insertion hole 50, a temperature measuring element 45 inserted into the bottomed hole 46, and the like. This ceramic substrate 21 is composed mainly of aluminum nitride and yttrium oxide, and is diffusion bonded to the peripheral edge of the upper opening of the hollow ceramic sleeve 41 mainly composed of aluminum nitride. The upper surface (heating surface) of the ceramic substrate 21 is processed to have a surface roughness Ra of 1.0 μm or less. On the upper surface, a plurality of convex portions 21 a that support the object to be processed 18 are formed. The convex portion 21 a is formed by fitting a substantially spherical support body into a concave portion formed on the upper surface of the ceramic substrate 21. The height of the convex portion 21a is set so that the distance between the workpiece 18 supported by the convex portion 21a and the upper surface of the ceramic substrate 21 is 10 to 2000 μm.

抵抗発熱体23は、セラミック基板21に埋設されている。この抵抗発熱体23は、幅が1〜30mm(本実施形態では5〜25mm)であり、厚さが1〜50μmの扁平な炭化タングステン製の板状部材である。また、抵抗発熱体23は、一方の端部23aがセラミック基板21の略中心に配置され、その端部23aからいわゆる一筆書きの要領でセラミック基板21の面全体に抵抗発熱体23を配線していき最終的に他方の端部23aが一方の端部23aの近くに配置されている。   The resistance heating element 23 is embedded in the ceramic substrate 21. The resistance heating element 23 is a flat tungsten carbide plate-like member having a width of 1 to 30 mm (5 to 25 mm in this embodiment) and a thickness of 1 to 50 μm. In addition, the resistance heating element 23 has one end 23a disposed substantially at the center of the ceramic substrate 21, and the resistance heating element 23 is wired from the end 23a to the entire surface of the ceramic substrate 21 in a so-called one-stroke manner. Finally, the other end 23a is arranged near one end 23a.

給電端子27は、図2〜図4に示すように、上端が抵抗発熱体23に接続され、下端がセラミック基板21の加熱面とは反対側の面つまり下面から外部に露出するように取り付けられている。この給電端子27は、タングステン製で外形が略円柱状であり、その直径が抵抗発熱体23の幅よりも小さく形成されている。具体的には、給電端子27の直径をd、抵抗発熱体23の幅をWとしたとき、W/dが1.1〜10の範囲となるように直径dが決められている。例えば、抵抗発熱体23の幅Wが10mmであれば給電端子27の直径dは1mm〜9.1mmの範囲に設定される。また、給電端子27は、抵抗発熱体23の端部23aから下方に延びるように形成された導体充填層26とろう材28でろう付けされている。導体充填層26は、略円柱状に形成され、その径が抵抗発熱体23の幅や給電端子27の直径よりも小さい。また、給電端子27は、外周にネジ山27aが形成された止めネジタイプの端子であり、セラミック基板21の下面に設けられたネジ穴22にねじ込まれている。このように、給電端子27はろう材28で抵抗発熱体23に繋がる導体充填層26と化学的に接合されているのみならず、ネジにより機械的にも結合されている。更に、給電端子27には、下方に向かって開口するネジ穴27bが軸に沿って形成されている。このネジ穴27bには、棒状でニッケル製の導電部材29がねじ込まれている。すなわち、導電部材29の上端には雄ネジ29bが形成され、この雄ねじ29bが給電端子27のネジ穴27bつまり雌ネジにねじ込まれている。また、2本の導電部材29,29はそれぞれ電源67(図1参照)の正極及び負極に接続されており、この電源67からの電力を抵抗発熱体23へ供給する役割を果たしている。   2 to 4, the power supply terminal 27 is attached so that the upper end is connected to the resistance heating element 23 and the lower end is exposed to the outside from the surface opposite to the heating surface of the ceramic substrate 21, that is, the lower surface. ing. The power supply terminal 27 is made of tungsten and has a substantially cylindrical outer shape. The diameter of the power supply terminal 27 is smaller than the width of the resistance heating element 23. Specifically, the diameter d is determined so that W / d is in the range of 1.1 to 10, where d is the diameter of the power supply terminal 27 and W is the width of the resistance heating element 23. For example, if the width W of the resistance heating element 23 is 10 mm, the diameter d of the power supply terminal 27 is set in the range of 1 mm to 9.1 mm. The power supply terminal 27 is brazed with a conductor filling layer 26 and a brazing material 28 formed to extend downward from the end 23 a of the resistance heating element 23. The conductor filling layer 26 is formed in a substantially cylindrical shape, and its diameter is smaller than the width of the resistance heating element 23 and the diameter of the power supply terminal 27. The power supply terminal 27 is a set screw type terminal having a screw thread 27 a formed on the outer periphery, and is screwed into a screw hole 22 provided on the lower surface of the ceramic substrate 21. As described above, the power supply terminal 27 is not only chemically bonded to the conductor filling layer 26 connected to the resistance heating element 23 by the brazing material 28 but also mechanically connected by screws. Furthermore, a screw hole 27b that opens downward is formed in the power supply terminal 27 along the axis. A rod-like nickel conductive member 29 is screwed into the screw hole 27b. That is, a male screw 29 b is formed at the upper end of the conductive member 29, and this male screw 29 b is screwed into a screw hole 27 b of the power supply terminal 27, that is, a female screw. The two conductive members 29 and 29 are connected to the positive electrode and the negative electrode of the power source 67 (see FIG. 1), respectively, and serve to supply power from the power source 67 to the resistance heating element 23.

なお、ろう材28としては、例えば、金、銀、白金、パラジウム等の貴金属;鉛、タングステン、モリブデン、ニッケル等の金属またはこれらの合金、カーボン、タングステン、モリブデンの炭化物等の導電性セラミック等が挙げられる。また、導体充填層26を構成する材料としては、特に限定されないが、例えば、金、銀、白金、パラジウム等の貴金属;鉛、タングステン、モリブデン、ニッケル等の金属またはこれらの合金、カーボン、タングステン、モリブデンの炭化物等の導電性セラミック等が挙げられる。   Examples of the brazing material 28 include noble metals such as gold, silver, platinum, and palladium; metals such as lead, tungsten, molybdenum, and nickel, or alloys thereof, and conductive ceramics such as carbon, tungsten, and molybdenum carbides. Can be mentioned. Further, the material constituting the conductor filling layer 26 is not particularly limited. For example, noble metals such as gold, silver, platinum, and palladium; metals such as lead, tungsten, molybdenum, and nickel, or alloys thereof, carbon, tungsten, Examples thereof include conductive ceramics such as molybdenum carbide.

下部電極33は、プラズマ発生用の電極であり、セラミック基板21に埋設されている。この下部電極33は、導電性セラミック製でメッシュ状の円盤である。本実施形態では下部電極33は上下2層形成されている。これは、電極を流れる電流量(許容電流)を低減させ、電極の発熱を抑制するためである。両下部電極33には、上部電極63との間で高周波65を印加可能なように導電部材35が接合されている。ここで、下部電極33と導電部材35とを接合するにあたっては、抵抗発熱体23と導電部材29との接合と同様の構成を採用している。すなわち、給電端子27と同じ構造の高周波印加端子37が、下部電極33から下方に延びるように形成された導体充填層36とろう付けされると共にセラミック基板21に設けられたネジ穴に螺合されている。また、この高周波印加端子37には下方に向かって開口するネジ穴が軸に沿って形成され、このネジ穴に導電部材35がねじ込まれている。   The lower electrode 33 is an electrode for generating plasma and is embedded in the ceramic substrate 21. The lower electrode 33 is a mesh disk made of conductive ceramic. In the present embodiment, the lower electrode 33 is formed in two upper and lower layers. This is to reduce the amount of current flowing through the electrode (allowable current) and suppress the heat generation of the electrode. The conductive member 35 is joined to both the lower electrodes 33 so that the high frequency 65 can be applied between the lower electrodes 33. Here, in joining the lower electrode 33 and the conductive member 35, the same configuration as the joining of the resistance heating element 23 and the conductive member 29 is adopted. That is, a high frequency application terminal 37 having the same structure as that of the power supply terminal 27 is brazed to the conductor filling layer 36 formed to extend downward from the lower electrode 33 and is screwed into a screw hole provided in the ceramic substrate 21. ing. The high-frequency application terminal 37 is formed with a screw hole that opens downward along the axis, and the conductive member 35 is screwed into the screw hole.

セラミック基板21には上下方向に貫通するリフタピン挿通孔50が、円盤状のセラミック基板21と同じ中心を持つ正三角形の頂点3箇所に設けられている。これら3箇所はいずれもセラミックスリーブ41の外側である。このリフタピン挿通孔50には、図示しない作動機構により上下方向に動作されるリフタピン51が挿通されている。また、リフタピン51は、反応チャンバ12の内部へ被処理体18を搬入したり反応チャンバ12の内部から被処理体18を搬出したりする搬送機(図示せず)との間で、被処理体18を受け取ったり引き渡したりする役割を果たすものであり、その役割を果たす際に、セラミック基板21の上面から上方へ延び出して被処理体18をセラミック基板21の凸部21aから持ち上げたり、セラミック基板21の上面より下方に没入して被処理体18をセラミック基板21の凸部21aに載置したりする。このリフタピン51の上下動は、図示しないアクチュエータ(モータ、エアシリンダ、油圧シリンダ等)によって行われる。なお、図1にはリフタピン挿通孔50及びリフタピン51を省略した。   In the ceramic substrate 21, lifter pin insertion holes 50 penetrating in the vertical direction are provided at three apexes of an equilateral triangle having the same center as the disk-shaped ceramic substrate 21. These three places are all outside the ceramic sleeve 41. The lifter pin insertion hole 50 is inserted with a lifter pin 51 that is moved up and down by an operating mechanism (not shown). Also, the lifter pin 51 is connected to a workpiece (not shown) that carries the workpiece 18 into or out of the reaction chamber 12. 18 is received and delivered, and when performing this role, it extends upward from the upper surface of the ceramic substrate 21 and lifts the workpiece 18 from the convex portion 21a of the ceramic substrate 21, or the ceramic substrate. The workpiece 18 is placed below the upper surface of the substrate 21 and placed on the convex portion 21 a of the ceramic substrate 21. The lifter pin 51 is moved up and down by an actuator (motor, air cylinder, hydraulic cylinder, etc.) (not shown). In FIG. 1, the lifter pin insertion hole 50 and the lifter pin 51 are omitted.

測温素子45は、セラミック基板21の温度を測定するものであり、本実施形態ではシース熱電対を採用している。この測温素子45は、図示しないバネの付勢によりセラミック基板21の下面に設けられた有底孔46の底部に先端が押しつけられた状態で保持されている。この測温素子45によって測定されたセラミック基板21の温度があらかじめオペレータにより設定された温度となるように、図示しないコントローラが抵抗発熱体23への通電をフィードバック制御する。なお、図1には測温素子45及び有底孔46を省略した。   The temperature measuring element 45 measures the temperature of the ceramic substrate 21 and employs a sheath thermocouple in this embodiment. The temperature measuring element 45 is held in a state in which the tip is pressed against the bottom of the bottomed hole 46 provided on the lower surface of the ceramic substrate 21 by urging of a spring (not shown). A controller (not shown) feedback-controls energization to the resistance heating element 23 so that the temperature of the ceramic substrate 21 measured by the temperature measuring element 45 becomes a temperature set in advance by an operator. In FIG. 1, the temperature measuring element 45 and the bottomed hole 46 are omitted.

次に、本実施形態のプラズマCVD装置10の動作、つまりシリコンウエハ等の被処理体18の表面に膜を形成する動作について、簡単に説明する。まず、図示しない搬送機により反応チャンバ12の内部に搬入された未処理の被処理体18がセラミック基板21の上面から上方へ延び出した状態のリフタピン51に載せられると、リフタピン51は上面から下方へ没入して被処理体18をセラミック基板21の凸部21aに上に載置する。続いて、調整弁16により反応チャンバ12の内部が所定の真空度(例えば10〜60000Pa)になるように調整し、測温素子45により測定された温度が所定の温度(例えば300〜600℃)となるように抵抗発熱体23に通電することにより被処理体18を加熱する。このとき、抵抗発熱体23には電源67から導電部材29,29及び給電端子27,27を介して電流が流れる。続いて、バルブ61を開けて図示しないマスフローコントローラによりシャワーヘッド60から反応チャンバ12内に所定流量で反応ガスを導入する。そして、上部電極63と下部電極33との間に高周波65を印加して反応ガスをプラズマ化してイオンと電子に解離させる。これにより、解離したイオンが被処理体18の表面上で化学反応を起こして被処理体18の表面に膜が形成される。   Next, the operation of the plasma CVD apparatus 10 of this embodiment, that is, the operation of forming a film on the surface of the object 18 such as a silicon wafer will be briefly described. First, when an unprocessed object 18 that has been carried into the reaction chamber 12 by a transfer machine (not shown) is placed on the lifter pin 51 that extends upward from the upper surface of the ceramic substrate 21, the lifter pin 51 is moved downward from the upper surface. The workpiece 18 is placed on the convex portion 21 a of the ceramic substrate 21. Subsequently, the inside of the reaction chamber 12 is adjusted to a predetermined degree of vacuum (for example, 10 to 60000 Pa) by the adjusting valve 16, and the temperature measured by the temperature measuring element 45 is a predetermined temperature (for example, 300 to 600 ° C.). The object 18 is heated by energizing the resistance heating element 23 so that At this time, a current flows from the power source 67 through the conductive members 29 and 29 and the power supply terminals 27 and 27 to the resistance heating element 23. Subsequently, the valve 61 is opened, and a reaction gas is introduced into the reaction chamber 12 from the shower head 60 into the reaction chamber 12 by a mass flow controller (not shown). Then, a high frequency 65 is applied between the upper electrode 63 and the lower electrode 33 to turn the reaction gas into plasma and dissociate it into ions and electrons. Thereby, the dissociated ions cause a chemical reaction on the surface of the object to be processed 18 and a film is formed on the surface of the object to be processed 18.

以上述べた本実施形態のサセプタ20によれば、給電端子27の直径dが抵抗発熱体23の幅Wよりも小さいため、dがWより大きいものに比べて、給電端子27の熱容量が小さく抵抗発熱体23の熱量を奪いにくいし、抵抗発熱体23に通電すると給電端子27が自ら発熱する。したがって、セラミック基板21の上面つまり加熱面にクーリングスポットが発生するのを抑制することができる。また、W/dが1.1〜10であるため、クーリングスポットの発生を十分抑制できるばかりでなく給電端子27の発熱によりホットスポットが発生するのを抑制することもできる。また、図4は給電端子27と抵抗発熱体23とをセラミック基板21の加熱面へ仮想投影したときの投影像と見ることもできるが、これによれば給電端子27の投影像は抵抗発熱体23の投影像に包含されているため、クーリングスポットの発生をより効果的に抑制することができる。また、給電端子27はネジによる機械的接合とろう材による化学的接合によりセラミック基板21に固定されているため、腐食性ガスの雰囲気下であっても脱落等のおそれがない。   According to the susceptor 20 of the present embodiment described above, since the diameter d of the power supply terminal 27 is smaller than the width W of the resistance heating element 23, the heat capacity of the power supply terminal 27 is smaller and the resistance is smaller than that in which d is larger than W. It is difficult to take the heat amount of the heat generating element 23, and when the resistance heat generating element 23 is energized, the power supply terminal 27 generates heat by itself. Therefore, generation of a cooling spot on the upper surface of the ceramic substrate 21, that is, the heating surface can be suppressed. Further, since W / d is 1.1 to 10, not only the generation of cooling spots can be sufficiently suppressed, but also the generation of hot spots due to heat generation of the power supply terminals 27 can be suppressed. 4 can also be seen as a projection image when the power feeding terminal 27 and the resistance heating element 23 are virtually projected onto the heating surface of the ceramic substrate 21, according to which the projection image of the power feeding terminal 27 is the resistance heating element. 23, the generation of cooling spots can be more effectively suppressed. Further, since the power feeding terminal 27 is fixed to the ceramic substrate 21 by mechanical joining using screws and chemical joining using brazing material, there is no risk of dropping off even in an atmosphere of corrosive gas.

更に、セラミックスリーブ41の内部と反応チャンバ12の内部とは完全に隔離されており、反応チャンバ12の内部が腐食性ガス(例えばプラズマ状態の反応ガス等)の雰囲気になったとしても、セラミックスリーブ41の内部に収納されている各部材は腐食性ガスと触れることがないため腐食することがない。ここで、上述した実施形態では抵抗発熱体23の両端部23a,23aをセラミック基板21の略中心に配置したが、特にどの位置に配置してもよい。但し、セラミックスリーブ41の開口に面している位置から外れた位置に両端部23a,23aを配置したときには、その位置からセラミックスリーブ41の開口に面している位置までセラミック基板21の内部に配線を形成したあと給電端子27と抵抗発熱体23とを接合するのが好ましい。こうすれば、給電端子27はセラミックスリーブ41の内部に配置されるため、腐食性ガスと触れることはない。   Further, the inside of the ceramic sleeve 41 and the inside of the reaction chamber 12 are completely separated from each other, and even if the inside of the reaction chamber 12 becomes an atmosphere of corrosive gas (for example, a reaction gas in a plasma state), the ceramic sleeve. Since each member accommodated in 41 does not touch corrosive gas, it does not corrode. Here, in the above-described embodiment, the both end portions 23a and 23a of the resistance heating element 23 are disposed at substantially the center of the ceramic substrate 21, but may be disposed at any position. However, when both end portions 23a and 23a are arranged at positions deviating from the position facing the opening of the ceramic sleeve 41, wiring is performed from the position to the position facing the opening of the ceramic sleeve 41 inside the ceramic substrate 21. It is preferable to join the power supply terminal 27 and the resistance heating element 23 after forming the electrode. By doing so, the power supply terminal 27 is disposed inside the ceramic sleeve 41 and therefore does not come into contact with corrosive gas.

更にまた、セラミックスリーブ41は、セラミック基板21をしっかりと支持する役割も果たすため、セラミック基板21が高温に加熱された際に反りが生じることを防止できる。セラミック基板21に反りが生じると被処理体18が破損したり被処理体18の面全体を均一に加熱することができなくなったりするが、本実施形態はセラミックスリーブ41が反りを防止するためそのような不具合は生じない。また、本実施形態のセラミック基板21に、プラズマ発生用の下部電極33に加えてさらに静電電極を埋設してもよく、こうすればセラミック基板21は加熱手段を備えた静電チャックとして機能する。このとき、下部電極33を静電電極と兼ねるように構成してもよい。   Furthermore, since the ceramic sleeve 41 also serves to firmly support the ceramic substrate 21, it can be prevented that warpage occurs when the ceramic substrate 21 is heated to a high temperature. If warpage occurs in the ceramic substrate 21, the object to be processed 18 is damaged or the entire surface of the object to be processed 18 cannot be heated uniformly. However, in this embodiment, the ceramic sleeve 41 prevents warpage. Such a problem does not occur. Further, in addition to the lower electrode 33 for generating plasma, an electrostatic electrode may be embedded in the ceramic substrate 21 of the present embodiment. In this way, the ceramic substrate 21 functions as an electrostatic chuck provided with heating means. . At this time, you may comprise so that the lower electrode 33 may serve as an electrostatic electrode.

1.本実施形態の各部材は以下のように構成してもよい。
(1)本実施形態のセラミック基板21について
セラミック基板21を構成するセラミック材料としては、特に限定されないが、例えば窒化物セラミック、炭化物セラミック、酸化物セラミック等が挙げられる。窒化物セラミックとしては、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。炭化物セラミックとしては、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。酸化物セラミックとしては、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、ベリリア等が挙げられる。これらのセラミック材料は、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、窒化物セラミックや炭化物セラミックが好ましい。窒化物セラミックや炭化物セラミックは、熱膨張係数が金属より小さく、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21の厚さを薄くしても加熱により反ったり歪んだりせず、セラミック基板21を薄くて軽いものとすることができるからである。また、熱伝導率が高いので、電圧又は電流を制御して抵抗発熱体23の温度を変化させたときの追従性が良好となる。より好ましくは、窒化物セラミックである。窒化物セラミックは、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る。さらに好ましくは窒化アルミニウムである。熱膨張率が180W/m・Kと高く、セラミック基板の温度追従性が最も優れたものとなるからである。
1. Each member of the present embodiment may be configured as follows.
(1) About the ceramic substrate 21 of this embodiment Although it does not specifically limit as a ceramic material which comprises the ceramic substrate 21, For example, a nitride ceramic, a carbide ceramic, an oxide ceramic etc. are mentioned. Examples of the nitride ceramic include aluminum nitride, silicon nitride, boron nitride, and titanium nitride. 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 independently and may use 2 or more types together. Among these, nitride ceramics and carbide ceramics are preferable. Nitride ceramics and carbide ceramics have a coefficient of thermal expansion smaller than that of metal and mechanical strength is significantly higher than that of metal. Therefore, even if the thickness of the ceramic substrate 21 is reduced, it is not warped or distorted by heating. This is because the ceramic substrate 21 can be thin and light. Further, since the thermal conductivity is high, the followability when the temperature of the resistance heating element 23 is changed by controlling the voltage or current is good. More preferably, it is a nitride ceramic. This is because nitride ceramics are excellent in heat resistance and mechanical properties and have high thermal conductivity. More preferred is aluminum nitride. This is because the coefficient of thermal expansion is as high as 180 W / m · K, and the temperature followability of the ceramic substrate is the best.

このセラミック基板21は、焼結助剤を含有していてもよい。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、希土類酸化物等が挙げられる。これらの中では、CaO、Y23、Na2O、Li2O、Rb2Oが望ましい。また、セラミック材料として炭化ケイ素を用いる場合には、B4C、C、AlNが好ましい。焼結助剤の含有量の好ましい下限は0.1重量%、好ましい上限は20重量%である。なお、セラミック基板21は、アルミナを含有していてもよい。 The ceramic substrate 21 may contain a sintering aid. Examples of the sintering aid include alkali metal oxides, alkaline earth metal oxides, rare earth oxides, and the like. Among these, CaO, Y 2 O 3, Na 2 O, Li 2 O, Rb 2 O is preferable. When silicon carbide is used as the ceramic material, B 4 C, C, and AlN are preferable. The preferable lower limit of the content of the sintering aid is 0.1% by weight, and the preferable upper limit is 20% by weight. The ceramic substrate 21 may contain alumina.

セラミック基板21の気孔率は、5%以下(0%を含む)であることが好ましい。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。気孔率は、例えばアルキメデス法により測定することができる。セラミック基板21の形状は、特に限定されないが、円板形状が好ましく、その直径は200mm以上であることが好ましく、250mm以上であることが更に好ましい。このような大きな直径を持つセラミック基板21は、プラズマ発生装置を半導体製造に用いる場合に、大口径のシリコンウエハを載置することができるからである。一方、直径が400mmを超えると高温でヤング率が低下し自重で変形しやすくなる。変形すると、セラミック基板21と被加熱体(例えばウエハ)との距離が大きくなり両者が密着しにくくなるため被加熱体を均一に加熱できないおそれがある。このため、直径は400mm以下であることが好ましい。セラミック基板21の厚さの好ましい下限は5mmであり、好ましい上限は20mmである。5mm未満ではセラミック基板21の強度自体が低下し破損しやすくなり、20mm超では温度追従性が低下する傾向にある。より好ましい下限は12mmであり、より好ましい上限は16mmである。12mm未満ではセラミック基板21の強度がやや低下する傾向にあり、16mm超では温度追従性がやや抵抗する傾向にある。   The porosity of the ceramic substrate 21 is preferably 5% or less (including 0%). This is because it is possible to suppress a decrease in thermal conductivity and warpage at a high temperature. The porosity can be measured by, for example, the Archimedes method. The shape of the ceramic substrate 21 is not particularly limited, but is preferably a disc shape, and the diameter is preferably 200 mm or more, and more preferably 250 mm or more. This is because the ceramic substrate 21 having such a large diameter can mount a large-diameter silicon wafer when the plasma generator is used for semiconductor manufacturing. On the other hand, when the diameter exceeds 400 mm, the Young's modulus decreases at a high temperature, and deformation easily occurs due to its own weight. When deformed, the distance between the ceramic substrate 21 and the object to be heated (for example, a wafer) becomes large and it becomes difficult for both to be in close contact with each other. For this reason, it is preferable that a diameter is 400 mm or less. A preferable lower limit of the thickness of the ceramic substrate 21 is 5 mm, and a preferable upper limit is 20 mm. If it is less than 5 mm, the strength itself of the ceramic substrate 21 is lowered and easily broken, and if it exceeds 20 mm, the temperature followability tends to be lowered. A more preferable lower limit is 12 mm, and a more preferable upper limit is 16 mm. If the thickness is less than 12 mm, the strength of the ceramic substrate 21 tends to be slightly reduced, and if it exceeds 16 mm, the temperature followability tends to be somewhat resistant.

セラミック基板21の加熱面は、JIS B 0601に基づく面粗度Raが1.0μm以下であることが好ましい。Raが1.0μmを超えて粗くなると、加熱面上の被加熱体(例えばウエハ等)の温度分布にバラツキが生じやすく、被加熱体の表面に均一な処理を行えなくなるおそれがあるからである。また、セラミック基板21の厚さは、5mm〜20mmの範囲であることが好ましい。5mm未満ではセラミック基板の強度が十分得られないおそれがあり、20mm超ではセラミック基板の温度応答性が低下し温度を制御しにくくなるおそれがあるからである。なお、セラミック基板21の加熱面に設けられた凸部21aは、ウエハなどの被加熱体をセラミック基板21から離間して加熱するためのものである。これにより、セラミック基板21の焼結助剤などの不純物が被加熱体に拡散するのを防止することができる。また、セラミック基板21の表面温度も完全に均一ではないので直接接触させると被加熱体の温度が不均一になるおそれがあることから、被加熱体を離間して熱拡散させて被加熱体を均一に加熱できる。   The heating surface of the ceramic substrate 21 preferably has a surface roughness Ra based on JIS B 0601 of 1.0 μm or less. This is because if Ra exceeds 1.0 μm, the temperature distribution of the heated object (for example, a wafer) on the heating surface tends to vary, and the surface of the heated object may not be uniformly processed. . The thickness of the ceramic substrate 21 is preferably in the range of 5 mm to 20 mm. If the thickness is less than 5 mm, the strength of the ceramic substrate may not be sufficiently obtained, and if it exceeds 20 mm, the temperature responsiveness of the ceramic substrate may be reduced and the temperature may be difficult to control. The convex portion 21 a provided on the heating surface of the ceramic substrate 21 is for heating the object to be heated such as a wafer away from the ceramic substrate 21. Thereby, it is possible to prevent impurities such as a sintering aid for the ceramic substrate 21 from diffusing into the object to be heated. In addition, since the surface temperature of the ceramic substrate 21 is not completely uniform, the temperature of the heated body may become non-uniform if it is brought into direct contact. Therefore, the heated body is separated and thermally diffused to separate the heated body. Can be heated uniformly.

(2)本実施形態の抵抗発熱体23について
抵抗発熱体23を形成するには、導体グリーンシートを用いるか、又は導体ペーストを用いることが好ましい。抵抗発熱体23を導体グリーンシートを用いて形成する一例としては、導体グリーンシートをヒータパターンに打ち抜いて形成した後、これをセラミックグリーンシートの間に挟んで積層し焼成することにより、セラミック基板の内部に抵抗発熱体23を埋設することが挙げられる。このとき、導体グリーンシートは、導電性セラミック粒子及び/又は金属粒子を含有しており、さらに樹脂、溶剤、増粘剤等を含有しているものが好ましい。一方、抵抗発熱体23を導体ペーストを用いて形成する一例としては、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、導体ペーストを用いてパターンを形成した後、他のセラミックグリーンシートを積層、焼成することにより、セラミック基板21の内部に抵抗発熱体23を埋設することが挙げられる。このとき、導体ペーストは、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及び/又は金属粒子以外に、樹脂、溶剤、増粘剤等を含有しているものが好ましい。ここで、導電性セラミック粒子や金属粒子は、導電性を確保するために含有される。導電性セラミック粒子としては、例えば、タングステン、モリブデンの炭化物等からなる粒子が挙げられる。これらの導電性セラミック粒子は、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。金属粒子としては、例えば、金、銀、白金、パラジウム等の貴金属;鉛、タングステン、モリブデン、ニッケル等からなる粒子が挙げられる。これらの金属は、比較的酸化しにくく、発熱するに充分な抵抗値を有するからである。これらの金属粒子は、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。導電性セラミック粒子又は金属粒子の粒径の好ましい下限は0.1μm、好ましい上限は10μmである。0.1μm未満では酸化されやすくなり、10μm超では焼結しにくく抵抗値が大きくなりやすい。導電性セラミック粒子又は金属粒子の形状としては特に限定されないが、例えば、球状、リン片状等が挙げられる。上記球状物と上記リン片状物との混合物であってもよい。金属粒子がリン片状物、または、球状物とリン片状物との混合物である場合には、金属粒子間の金属酸化物を保持しやすくなり、抵抗発熱体23とセラミック基板21との密着性を向上し、かつ、抵抗値を大きくすることができるため有利である。樹脂としては、特に限定されないが、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂等が挙げられる。また、溶剤としては、特に限定されないが、例えば、イソプロピルアルコール等が挙げられる。また、導体ペーストに使用される増粘剤としては、特に限定されないが、例えば、セルロース等が挙げられる。
(2) About the resistance heating element 23 of this embodiment In order to form the resistance heating element 23, it is preferable to use a conductor green sheet or a conductor paste. As an example of forming the resistance heating element 23 using a conductor green sheet, the conductor green sheet is formed by punching into a heater pattern, and then sandwiched between the ceramic green sheets and fired to form a ceramic substrate. For example, a resistance heating element 23 may be embedded inside. At this time, the conductor green sheet preferably contains conductive ceramic particles and / or metal particles, and further contains a resin, a solvent, a thickener and the like. On the other hand, as an example of forming the resistance heating element 23 using a conductor paste, after forming a pattern using a conductor paste on a ceramic green sheet using a screen printing method, another ceramic green sheet is laminated, The resistance heating element 23 can be embedded in the ceramic substrate 21 by firing. At this time, the conductor paste preferably uses a resin, a solvent, a thickener and the like in addition to the conductive ceramic particles and / or metal particles in order to use a screen printing method. Here, the conductive ceramic particles and the metal particles are contained in order to ensure conductivity. Examples of the conductive ceramic particles include particles made of carbide of tungsten or molybdenum. These conductive ceramic particles may be used alone or in combination of two or more. Examples of the metal particles include particles made of noble metals such as gold, silver, platinum, and palladium; lead, tungsten, molybdenum, nickel, and the like. This is because these metals are relatively difficult to oxidize and have sufficient resistance to generate heat. These metal particles may be used independently and may use 2 or more types together. The preferable lower limit of the particle size of the conductive ceramic particles or metal particles is 0.1 μm, and the preferable upper limit is 10 μm. If it is less than 0.1 μm, it tends to be oxidized, and if it exceeds 10 μm, it is difficult to sinter and the resistance value tends to increase. Although it does not specifically limit as a shape of electroconductive ceramic particle or metal particle, For example, spherical shape, scale shape, etc. are mentioned. It may be a mixture of the spheres and the flakes. When the metal particles are flakes or a mixture of spheres and flakes, the metal oxides between the metal particles are easily retained, and the resistance heating element 23 and the ceramic substrate 21 are in close contact with each other. This is advantageous because the resistance can be increased and the resistance can be increased. Although it does not specifically limit as resin, For example, an epoxy resin, a phenol resin, etc. are mentioned. Moreover, it does not specifically limit as a solvent, For example, isopropyl alcohol etc. are mentioned. Moreover, it does not specifically limit as a thickener used for a conductor paste, For example, a cellulose etc. are mentioned.

抵抗発熱体23の断面は、方形、楕円形、紡錘形、蒲鉾形状のいずれでもよいが、偏平であることが好ましい。偏平である方が加熱面に向かって放熱しやすいため、加熱面への熱伝搬量を多くすることができ、加熱面の温度分布が均一になりやすいからである。なお、抵抗発熱体23の全体形状は螺旋形状でもよい。抵抗発熱体23の厚さの好ましい下限は1μm、好ましい上限は50μmであり、抵抗発熱体23の幅の好ましい下限は1mm、好ましい上限は30mmである。抵抗発熱体23は、その厚さや幅を変化させることにより、その抵抗値を変化させることができるが、この範囲が最も実用的だからである。なお、抵抗発熱体23の抵抗値は、断面積が小さくなるほど大きくなる。抵抗発熱体23のセラミック基板21の内部における形成位置は、特に限定されないが、セラミック基板21の底面からその基板厚さの60%までの位置に少なくとも1層形成されていることが好ましい。加熱面まで熱が伝搬する間に拡散し、加熱面での温度が均一になりやすいからである。   The cross section of the resistance heating element 23 may be any of a square shape, an elliptical shape, a spindle shape, and a bowl shape, but is preferably flat. This is because the flatter surface tends to radiate heat toward the heating surface, so that the amount of heat propagation to the heating surface can be increased, and the temperature distribution on the heating surface tends to be uniform. The overall shape of the resistance heating element 23 may be a spiral shape. The preferable lower limit of the thickness of the resistance heating element 23 is 1 μm and the preferable upper limit is 50 μm. The preferable lower limit of the width of the resistance heating element 23 is 1 mm and the preferable upper limit is 30 mm. The resistance heating element 23 can change its resistance value by changing its thickness and width, but this range is the most practical. Note that the resistance value of the resistance heating element 23 increases as the cross-sectional area decreases. The formation position of the resistance heating element 23 inside the ceramic substrate 21 is not particularly limited, but it is preferable that at least one layer is formed at a position from the bottom surface of the ceramic substrate 21 to 60% of the substrate thickness. This is because the heat is diffused while propagating to the heating surface, and the temperature on the heating surface tends to be uniform.

抵抗発熱体23は、端部23aにパッド部が形成されていてもよい。このパッド部は、抵抗発熱体23の幅と同じかそれよりも小さい薄型円盤状に形成され、導体充填層26と抵抗発熱体23との接触面積を大きくして両者の導通を確実にする役割を果たす。パッド部を構成する材料としては、導電性を有する材料であれば特に限定されないが、例えば、抵抗発熱体23と同様の材料や導体充填層26と同様の材料等が挙げられ、さらに、これらの材料の混合物(合金)等であってもよい。   The resistance heating element 23 may have a pad portion formed at the end 23a. The pad portion is formed in a thin disk shape that is the same as or smaller than the width of the resistance heating element 23, and increases the contact area between the conductor filling layer 26 and the resistance heating element 23 to ensure the conduction between the two. Fulfill. The material constituting the pad portion is not particularly limited as long as it is a conductive material, and examples thereof include the same material as the resistance heating element 23, the same material as the conductor filling layer 26, and the like. It may be a mixture of materials (alloy) or the like.

(3)本実施形態の給電端子27について
給電端子27の材料としては、特に限定されないが、例えば、ニッケル、コバール、タングステン、モリブデン等の金属を挙げることができるが、特に、タングステン、モリブデンの高融点金属が他の金属に比べて最適である。この給電端子27の大きさは、使用するセラミック基板21、抵抗発熱体23等の大きさ等によって適宜調整されるため特に限定されないが、給電端子27の軸部分の直径の好ましい下限は0.5mm、好ましい上限は20mmである、軸部分の長さの好ましい下限は1mm、好ましい上限は30mmである。
(3) Regarding the power supply terminal 27 of the present embodiment The material of the power supply terminal 27 is not particularly limited. The melting point metal is optimal compared to other metals. The size of the power supply terminal 27 is not particularly limited because it is appropriately adjusted depending on the size of the ceramic substrate 21 and the resistance heating element 23 to be used, but the preferable lower limit of the diameter of the shaft portion of the power supply terminal 27 is 0.5 mm. The preferable upper limit is 20 mm, the preferable lower limit of the length of the shaft portion is 1 mm, and the preferable upper limit is 30 mm.

(4)本実施形態の下部電極33について
下部電極33を形成するには、導体グリーンシートを用いるか、又は導体ペーストを用いることが好ましい。これらについては、既に抵抗発熱体23を形成する方法において説明したため、ここではその説明を省略する。下部電極33の厚さとしては、好ましい下限は5μm、好ましい上限は300μmである。5μm未満では、厚みバラツキの程度が大きく反映されるため、抵抗値バラツキが大きく、被処理体18に形成される気相成長面の厚みバラツキが大きくなる。300μm超では、抵抗値が低くなりすぎるおそれがある。上述した実施形態では下部電極33を2層としたが、1層でもよいし3層以上であってもよい。なお、下部電極33と導電部材35とを接合するにあたっては、給電端子27と同じ構造の高周波印加端子37を利用したが、高周波印加端子37を利用せず他の方法で接合してもよい。
(4) About the lower electrode 33 of this embodiment In order to form the lower electrode 33, it is preferable to use a conductor green sheet or a conductor paste. Since these have already been described in the method of forming the resistance heating element 23, description thereof is omitted here. As for the thickness of the lower electrode 33, a preferable lower limit is 5 μm and a preferable upper limit is 300 μm. If the thickness is less than 5 μm, the degree of thickness variation is greatly reflected, so that the resistance value variation is large, and the thickness variation of the vapor phase growth surface formed on the workpiece 18 is large. If it exceeds 300 μm, the resistance value may be too low. In the embodiment described above, the lower electrode 33 has two layers, but it may be one layer or three or more layers. Note that, when the lower electrode 33 and the conductive member 35 are joined, the high frequency application terminal 37 having the same structure as the power supply terminal 27 is used. However, the high frequency application terminal 37 may not be used and may be joined by another method.

(5)本実施形態の測温素子45について
測温素子45としては、例えば、熱電対、白金測温抵抗体、サーミスタ等が挙げられる。このうち、熱電対としては、例えばJIS C 1602(1980)に挙げられるように、K型、R型、B型、S型、E型、J型、T型熱電対等が挙げられるが、これらの中ではK型熱電対が好ましい。熱電対としては、ステンレスや絶縁管などのシース中に熱電対が格納されたシース熱電対を使用することができる。シース熱電対は、ばねなどの弾性体により有底孔46の底に押圧して使用できる。熱電対は、金ろう、銀ろう等を使用して、有底孔46の底に接着してもよく、有底孔46に挿入した後、耐熱性樹脂、セラミック(シリカゲル等)等で封止してもよく、両者を併用してもよい。金ろうとしては、37〜80.5重量%Au−63〜19.5重量%Cu合金、81.5〜82.5重量%Au−18.5〜17.5重量%Ni合金から選ばれる少なくとも1種が好ましい。これらは、溶融温度が、900℃以上であり、高温領域でも溶融しにくいためである。銀ろうとしては、例えば、Ag−Cu系のものを使用することができる。耐熱性樹脂としては、例えば、熱硬化性樹脂、特にはエポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ビスマレイミド−トリアジン樹脂等が挙げられる。これらの樹脂は、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。また、測温素子45に代えて又は加えて、サーモビュア等の光学的な測温手段を用いることも可能である。サーモビュアを用いた場合には、セラミック基板21の加熱面の温度を測定することができるほか、シリコンウエハ等の被処理体18の表面温度を直接測定することができるため、被処理体18の温度制御の精度が向上する。
(5) About the temperature measuring element 45 of this embodiment As the temperature measuring element 45, a thermocouple, a platinum resistance temperature detector, a thermistor etc. are mentioned, for example. Among these, examples of the thermocouple include K-type, R-type, B-type, S-type, E-type, J-type, and T-type thermocouples as described in JIS C 1602 (1980). Among them, a K-type thermocouple is preferable. As the thermocouple, a sheathed thermocouple in which a thermocouple is housed in a sheath such as stainless steel or an insulating tube can be used. The sheath thermocouple can be used by being pressed against the bottom of the bottomed hole 46 by an elastic body such as a spring. The thermocouple may be bonded to the bottom of the bottomed hole 46 using gold brazing, silver brazing or the like, and after being inserted into the bottomed hole 46, sealed with a heat resistant resin, ceramic (silica gel or the like), etc. You may use both together. The gold solder is at least selected from 37-80.5 wt% Au-63-19.5 wt% Cu alloy, 81.5-82.5 wt% Au-18.5-17.5 wt% Ni alloy. One is preferred. This is because the melting temperature is 900 ° C. or higher and it is difficult to melt even in a high temperature region. As the silver solder, for example, an Ag-Cu-based solder can be used. Examples of the heat resistant resin include a thermosetting resin, particularly an epoxy resin, a polyimide resin, a bismaleimide-triazine resin, and the like. These resins may be used alone or in combination of two or more. Further, instead of or in addition to the temperature measuring element 45, an optical temperature measuring means such as a thermoviewer can be used. When a thermoviewer is used, the temperature of the heated surface of the ceramic substrate 21 can be measured, and the surface temperature of the object 18 such as a silicon wafer can be directly measured. The accuracy of control is improved.

測温素子45が配設される有底孔46は、セラミック基板21の下面から加熱面に向かって穿設するとともに、該有底孔46の底を抵抗発熱体23よりも相対的に加熱面に近く形成することが好ましい。有底孔46の底と加熱面との距離は、0.1mm〜セラミック基板21の厚さの1/2であることが好ましい。0.1mm未満では、有底孔46から放熱してしまい加熱面の温度分布が不均一になるおそれがあり、セラミック基板21の厚さの1/2を超えると、抵抗発熱体23の温度の影響を受けやすくなるため正確な温度制御ができなくなるからである。有底孔46の底と加熱面との距離を0.1mm〜セラミック基板の厚さの1/2とすることにより、測温場所が抵抗発熱体23よりも加熱面に近くなり、より正確な被処理体18の温度測定が可能となる。有底孔46の直径の好ましい下限は0.3mm、好ましい上限は5mmである。0.3mm未満では、加工性が低下して加熱面との距離を均等にすることができなくなるからであり、5mm超では、放熱性が大きくなりすぎるため、加熱面の温度分布が不均一になる傾向があるからである。このような有底孔46は、セラミック基板21の中心に対して対称で、かつ、十字を形成するように複数配列されることが好ましい。こうすれば、各有底孔に測温素子を挿入して加熱面の数カ所で温度を測定し、その平均を加熱面全体の温度とすることができ、測温精度が上がるからである。   The bottomed hole 46 in which the temperature measuring element 45 is disposed is drilled from the lower surface of the ceramic substrate 21 toward the heating surface, and the bottom of the bottomed hole 46 is relatively heated from the resistance heating element 23. It is preferable to form near. The distance between the bottom of the bottomed hole 46 and the heating surface is preferably 0.1 mm to ½ of the thickness of the ceramic substrate 21. If the thickness is less than 0.1 mm, heat may be radiated from the bottomed hole 46 and the temperature distribution on the heating surface may become non-uniform. This is because it becomes easy to be affected and accurate temperature control cannot be performed. By setting the distance between the bottom of the bottomed hole 46 and the heating surface to be 0.1 mm to ½ of the thickness of the ceramic substrate, the temperature measuring place is closer to the heating surface than the resistance heating element 23 and more accurate. The temperature of the object 18 can be measured. The preferable lower limit of the diameter of the bottomed hole 46 is 0.3 mm, and the preferable upper limit is 5 mm. If the thickness is less than 0.3 mm, the workability deteriorates and the distance from the heating surface cannot be made uniform. If the thickness exceeds 5 mm, the heat dissipation becomes too large, and the temperature distribution on the heating surface becomes uneven. Because there is a tendency to become. A plurality of such bottomed holes 46 are preferably arranged so as to be symmetrical with respect to the center of the ceramic substrate 21 and to form a cross. This is because the temperature measuring element can be inserted into each bottomed hole, the temperature can be measured at several places on the heating surface, and the average can be set as the temperature of the entire heating surface, thereby improving the temperature measurement accuracy.

(6)本実施形態のセラミックスリーブ41について
セラミックスリーブ41を構成するセラミック材料としては、特に限定されないが、例えば、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、窒化ホウ素、窒化チタン等の窒化物セラミック;炭化ケイ素、炭化ジルコニウム、炭化チタン、炭化タンタル、炭化タングステン等の炭化物セラミック;アルミナ、ジルコニア、コージュライト、ムライト等の酸化物セラミック等が挙げられる。これらの中では、窒化アルミニウムが最も好ましい。熱伝導率が180W/m・Kと最も高く、温度追従性に優れるからである。なお、セラミックスリーブ41を構成するセラミック材料は、セラミック基板21を構成するセラミック材料と同じものであることが好ましい。セラミック基板21とセラミックスリーブ41とを拡散接合により接合することができるからである。但し、セラミックスリーブ41は、焼結助剤を含有しなくてもよい。セラミック基板21に焼結助剤が含有されているため、セラミック基板21とセラミックスリーブ41とを接合する際に加熱すると、セラミック基板21に含有されている焼結助剤がセラミックスリーブ41に拡散することによって境界でセラミックの結晶粒成長が起こり、その結果両者が接着一体化する(拡散接合)。セラミックスリーブ41は中空で略筒状であるが、筒の壁面に垂直に切断したときの断面形状としては、特に限定されず、例えば、円形、楕円形、多角形等の形状を挙げることができる。通常、セラミック基板21が円板形状であることから、セラミックスリーブ41の断面形状も円形であることが好ましい。
(6) Ceramic sleeve 41 of the present embodiment The ceramic material constituting the ceramic sleeve 41 is not particularly limited. For example, nitride ceramics such as aluminum nitride, silicon nitride, boron nitride, and titanium nitride; silicon carbide, carbonized Examples thereof include carbide ceramics such as zirconium, titanium carbide, tantalum carbide, and tungsten carbide; oxide ceramics such as alumina, zirconia, cordierite, and mullite. Of these, aluminum nitride is most preferred. This is because the thermal conductivity is the highest, 180 W / m · K, and the temperature followability is excellent. The ceramic material constituting the ceramic sleeve 41 is preferably the same as the ceramic material constituting the ceramic substrate 21. This is because the ceramic substrate 21 and the ceramic sleeve 41 can be bonded by diffusion bonding. However, the ceramic sleeve 41 may not contain a sintering aid. Since the sintering aid is contained in the ceramic substrate 21, the sintering aid contained in the ceramic substrate 21 diffuses into the ceramic sleeve 41 when heated when the ceramic substrate 21 and the ceramic sleeve 41 are joined. As a result, ceramic crystal grain growth occurs at the boundary, and as a result, both are bonded and integrated (diffusion bonding). The ceramic sleeve 41 is hollow and substantially cylindrical, but the cross-sectional shape when cut perpendicularly to the wall surface of the cylinder is not particularly limited, and examples thereof include a circular shape, an elliptical shape, and a polygonal shape. . In general, since the ceramic substrate 21 has a disk shape, the cross-sectional shape of the ceramic sleeve 41 is preferably circular.

(7)測定法等の定義について
厚みの測定法は、セラミック基板21を加熱面に対して垂直な方向に切断し、そのとき観察される2つのセラミック基板21の各々につき測定対象物(下部電極33や抵抗発熱体23)の上側境界と下側境界との距離を任意の10個所で測定し、その平均値を下部電極33の厚さと定義した。また、粒径は、セラミック基板21を加熱面に対して垂直な方向に切断し、そのとき観察される抵抗発熱体23の断面に観察される導電性セラミック粒子の長径をいうと定義した。
(7) Definition of measurement method The thickness is measured by cutting the ceramic substrate 21 in a direction perpendicular to the heating surface, and measuring objects (lower electrodes) for each of the two ceramic substrates 21 observed at that time. 33 and the distance between the upper boundary and the lower boundary of the resistance heating element 23) were measured at arbitrary 10 points, and the average value was defined as the thickness of the lower electrode 33. The particle size was defined as the major diameter of the conductive ceramic particles observed in the cross section of the resistance heating element 23 observed when the ceramic substrate 21 was cut in a direction perpendicular to the heating surface.

2.本実施形態のサセプタ20の作製手順を以下に説明する。なお、図5(a)〜(c)及び図6は、サセプタ20の作製手順の一例を模式的に示す断面図である。   2. A procedure for manufacturing the susceptor 20 of this embodiment will be described below. 5A to 5C and FIG. 6 are cross-sectional views schematically showing an example of a manufacturing procedure of the susceptor 20.

(1)セラミックグリーンシート作製工程(図5(a)参照)
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セラミックグリーンシート110を作製する。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。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種であることが好ましい。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好ましい。グリーンシート110の厚さの好ましい下限は0.1mm、好ましい上限は5mmである。また、セラミック基板21を作製するにあたっては、抵抗発熱体23の端部23aの直下に設けられる導体充填層26を形成するための孔126や、下部電極33の直下に設けられる導体充填層36を形成するための孔136(導体ペーストが充填される)、有底孔46を形成するための孔146(導体ペーストが充填される)、リフタピン挿通孔50を形成するための孔150、加熱面に凸部21aを形成するための凹部121などが必要であり、それらに応じて複数積層されるセラミックグリーンシート110のいくつかにこのような孔や凹部を穿設する。なお、このような孔や凹部は、後述するグリーンシート積層体を作製した後に形成してもよいし、グリーンシート積層体を作製し焼成した後に形成してもよい。
(1) Ceramic green sheet manufacturing process (see FIG. 5A)
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 to produce a ceramic green sheet 110. As the ceramic powder, aluminum nitride or the like can be used, and if necessary, a sintering aid such as yttria, a compound containing Na, Ca, or the like may be added. The binder is preferably at least one selected from the group consisting of an acrylic binder, ethyl cellulose, butyl cellosolve and polyvinyl alcohol. As the solvent, α-terpineol and / or glycol are preferable. The preferable lower limit of the thickness of the green sheet 110 is 0.1 mm, and the preferable upper limit is 5 mm. Further, when the ceramic substrate 21 is manufactured, the hole 126 for forming the conductor filling layer 26 provided immediately below the end 23 a of the resistance heating element 23 and the conductor filling layer 36 provided immediately below the lower electrode 33 are formed. Hole 136 for forming (filled with conductor paste), hole 146 for forming bottomed hole 46 (filled with conductor paste), hole 150 for forming lifter pin insertion hole 50, and heating surface A concave portion 121 or the like for forming the convex portion 21a is necessary, and such holes and concave portions are formed in some of the ceramic green sheets 110 that are stacked in accordance with them. Such holes and recesses may be formed after producing a green sheet laminate described later, or may be formed after producing and firing the green sheet laminate.

また、セラミックヒータの表面に凹部121を設けて球状体などを嵌め込んで凸部21aを設ける方法以外に、セラミックヒータの表面にマスクを載置しサンドブラスト加工を施して複数の凸部を形成する方法を採用してもよい。   In addition to the method of providing the concave portion 121 on the surface of the ceramic heater and fitting the spherical body or the like to provide the convex portion 21a, the mask is placed on the surface of the ceramic heater and sandblasted to form a plurality of convex portions. A method may be adopted.

(2)WCペースト印刷工程(図5(a)参照)
複数積層されるセラミックグリーンシート110の所定枚数目のものの上に炭化タングステン(WC)ペーストを印刷してプラズマ発生用の下部電極33となる導体ペースト層133を形成し、孔136に導体ペーストを充填して導体ペースト充填層236を形成する。また、WCペーストをドクターブレード法でシート状に成形してWCグリーンシートとし、このWCグリーンシートを抵抗発熱体23のパターンに打ち抜いて形成したWCヒータパターンシート123を複数積層されるセラミックグリーンシート110の所定位置に挟み込む。このとき、WCヒータパターンシート123は、その両端部が孔126,126に重なるように配置する。また、孔126には導体ペーストが充填されて導体ペースト充填層226が形成される。導体ペースト中には、金属粒子または導電性セラミック粒子が含まれている。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)等が挙げられる。なお、導体ペースト層133、WCヒータパターンシート123及び導体ペースト充填層236、226に使用する導体ペーストはそれぞれ同じ組成であってもよく、異なる組成であってもよい。
(2) WC paste printing process (see FIG. 5A)
A tungsten paste (WC) paste is printed on a predetermined number of ceramic green sheets 110 to be laminated to form a conductive paste layer 133 to be a lower electrode 33 for generating plasma, and the holes 136 are filled with the conductive paste. Thus, the conductive paste filling layer 236 is formed. A ceramic green sheet 110 in which a plurality of WC heater pattern sheets 123 formed by punching a WC green sheet into a pattern of the resistance heating element 23 is formed by forming a WC paste into a sheet shape by a doctor blade method to form a WC green sheet. Sandwiched at a predetermined position. At this time, the WC heater pattern sheet 123 is arranged so that both ends thereof overlap the holes 126 and 126. Also, the hole 126 is filled with a conductive paste to form a conductive paste filling layer 226. The conductive paste contains metal particles or conductive ceramic particles. Examples of such a conductive paste include 85 to 87 parts by weight of metal particles or conductive ceramic particles; 1.5 to 10 weights of at least one binder selected from the group consisting of acrylic, ethyl cellulose, butyl cellosolve, and polyvinyl alcohol. Part; a composition (paste) mixed with 1.5 to 10 parts by weight of a solvent composed of α-terpineol and / or glycol. The conductive paste used for the conductive paste layer 133, the WC heater pattern sheet 123, and the conductive paste filling layers 236 and 226 may have the same composition or different compositions.

(3)セラミックグリーンシート積層工程(図5(b)参照)
セラミック基板21を作製するために、複数のセラミックグリーンシート110を積層してグリーンシート積層体210とする。このとき上層から下層にかけて、リフタピン挿通孔50となる孔150や凹部121が形成されたセラミックグリーンシート110,孔150のみ形成されたセラミックグリーンシート110,孔150のほか上層の下部電極33となる導体ペースト層133やその直下の導体ペースト充填層236が形成されたセラミックグリーンシート110,孔150のほか下層の下部電極33となる導体ペースト層133やその直下の導体ペースト充填層236等が形成されたセラミックグリーンシート110,孔150のほか導体ペースト充填層236や有底孔46となる孔146が形成されたセラミックグリーンシート110,WCグリーンシートを打ち抜いて得たWCヒータパターンシート123、孔150のほか導体ペースト充填層236や有底孔46となる孔146や導体ペースト充填層226が形成されたセラミックグリーンシート110,孔150や孔146が形成されたセラミックグリーンシート110という順序で積層される。なお、図5は模式図であるため実際の積層数は図5に示す枚数とは異なる。このとき、WCヒータパターンシート123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、セラミック基板21における抵抗発熱体23の上下方向(厚さ方向)の位置を底面側に偏るようにする。具体的には、上側のグリーンシート110の積層数は20〜50枚が、下側のグリーンシート110の積層数は5〜40枚が好ましい。
(3) Ceramic green sheet lamination process (see FIG. 5B)
In order to produce the ceramic substrate 21, a plurality of ceramic green sheets 110 are laminated to form a green sheet laminate 210. At this time, from the upper layer to the lower layer, the ceramic green sheet 110 in which the hole 150 serving as the lifter pin insertion hole 50 and the recess 121 are formed, the ceramic green sheet 110 in which only the hole 150 is formed, and the conductor serving as the lower electrode 33 in the upper layer. In addition to the ceramic green sheet 110 on which the paste layer 133 and the conductor paste filling layer 236 immediately below it are formed, the conductor paste layer 133 to be the lower electrode 33 below, the conductor paste filling layer 236 and the like below are formed. In addition to the ceramic green sheet 110 and the hole 150, in addition to the ceramic green sheet 110 and the WC heater pattern sheet 123 and the hole 150 obtained by punching the ceramic green sheet 110 and the WC green sheet in which the hole 146 serving as the bottomed hole 46 is formed. Conductive paste filling layer 236 and Ceramic green sheets 110 hole 146 and conductive paste filling layer 226 serving as a bottom hole 46 is formed, are laminated in the order of the ceramic green sheet 110 with a hole 150 and hole 146 are formed. Since FIG. 5 is a schematic diagram, the actual number of stacked layers is different from the number shown in FIG. At this time, the number of the green sheets 110 laminated on the upper side of the green sheet 110 on which the WC heater pattern sheet 123 is formed is larger than the number of the green sheets 110 laminated on the lower side, so that the resistance heating elements 23 of the ceramic substrate 21 are formed. The position in the vertical direction (thickness direction) is biased toward the bottom surface. Specifically, the number of the upper green sheets 110 is preferably 20 to 50, and the number of the lower green sheets 110 is preferably 5 to 40.

(4)グリーンシート積層体焼成工程(図5(c),(d)参照)
次に、グリーンシート積層体210の加熱、加圧を行い、セラミックグリーンシート110および内部の導体ペースト充填層226,236等を焼結させることにより、抵抗発熱体23や下部電極33,導体充填層26,36等を埋設したセラミック基板21を得る。加熱温度の好ましい下限は1000℃、好ましい上限は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。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。加圧の圧力の好ましい下限は10MPa、好ましい上限は20MPaである。なお、予めセラミックグリーンシート110にリフタピン挿通孔50となる孔150や、測温素子45を差し込むための有底孔46となる孔146を形成しなかった場合には、焼成後のセラミック基板21に表面研磨等の処理を施した後、ドリル加工やサンドブラスト等のブラスト処理等を行うことによりリフタピン挿通孔50や有底孔46を形成する。次に、セラミック基板21の底面のうち導体充填層26,36が形成されている位置に、ドリル加工やブラスト処理を行うことによりネジ穴22を開ける。
(4) Green sheet laminate firing step (see FIGS. 5C and 5D)
Next, the green sheet laminate 210 is heated and pressurized to sinter the ceramic green sheet 110 and the internal conductor paste filling layers 226, 236, etc., so that the resistance heating element 23, the lower electrode 33, and the conductor filling layer are sintered. A ceramic substrate 21 having 26, 36, etc. embedded therein is obtained. The preferable lower limit of the heating temperature is 1000 ° C., and the preferable 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. The preferable lower limit of the pressure of pressurization is 10 MPa, and the preferable upper limit is 20 MPa. In the case where the hole 150 serving as the lifter pin insertion hole 50 and the hole 146 serving as the bottomed hole 46 for inserting the temperature measuring element 45 are not previously formed in the ceramic green sheet 110, the ceramic substrate 21 after firing is formed. After the surface polishing or the like is performed, the lifter pin insertion hole 50 or the bottomed hole 46 is formed by performing a blasting process such as drilling or sandblasting. Next, screw holes 22 are formed by drilling or blasting at the positions where the conductor filling layers 26 and 36 are formed on the bottom surface of the ceramic substrate 21.

(5)セラミックスリーブ製造工程
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℃、常圧で焼結させることで略筒状のセラミックスリーブ41を製造する。このとき、セラミックスリーブ41は、略円筒状であることが好ましい。また、焼結は、不活性ガス雰囲気中または真空中で行う。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、セラミックスリーブ41の端面を研磨して平坦化する。
(5) Ceramic sleeve manufacturing process Ceramic powder, such as aluminum nitride powder, is put into a substantially cylindrical mold, and after being cut as necessary, it is heated at 1000 to 2100 ° C. and normal pressure. The substantially cylindrical ceramic sleeve 41 is manufactured by sintering. At this time, the ceramic sleeve 41 is preferably substantially cylindrical. Sintering 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. Next, the end surface of the ceramic sleeve 41 is polished and flattened.

(6)セラミックスリーブ接合工程(図6参照)
セラミック基板21の底面の中央付近とセラミックスリーブ41の上側開口の周縁とを接触させた状態で、セラミック基板21とセラミックスリーブ41とを加熱して、これらを接合する。このとき、セラミックスリーブ41の内側にセラミック基板21の各導体充填層26,36に繋がるネジ穴22が収まるようにする。セラミック基板21およびセラミックスリーブ41を接合する方法としては特に限定されないが、セラミック基板21に含まれる焼結助剤の濃度とセラミックスリーブ41に含まれる焼結助剤の濃度とが異なるように調整しておき、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させる方法が好ましい。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、十分な接合強度が得られる。また、セラミック基板21とセラミックスリーブ41とを接合するその他の方法としては、例えば、セラミック基板21およびセラミックスリーブ41の接合面に、これらを構成するセラミック材料に焼結助剤を含有させた溶液を塗布し、これを焼結させる方法(拡散接合);セラミック基板21およびセラミックスリーブ41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、これを焼結させる方法;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。
(6) Ceramic sleeve joining process (see Fig. 6)
In a state where the vicinity of the center of the bottom surface of the ceramic substrate 21 and the periphery of the upper opening of the ceramic sleeve 41 are in contact with each other, the ceramic substrate 21 and the ceramic sleeve 41 are heated to join them. At this time, the screw holes 22 connected to the conductor filling layers 26 and 36 of the ceramic substrate 21 are accommodated inside the ceramic sleeve 41. The method for joining the ceramic substrate 21 and the ceramic sleeve 41 is not particularly limited, but the concentration of the sintering aid contained in the ceramic substrate 21 and the concentration of the sintering aid contained in the ceramic sleeve 41 are adjusted to be different. In addition, a method in which both are brought into contact at a joining position and then joined by heating is preferable. In this case, the sintering aid moves from a member having a high concentration of the sintering aid to a member having a low concentration, and particles grow across the interface to form a firm joint surface. Bond strength is obtained. As another method for joining the ceramic substrate 21 and the ceramic sleeve 41, for example, a solution containing a sintering aid in the ceramic material constituting the ceramic substrate 21 and the ceramic sleeve 41 is used on the joining surface of the ceramic substrate 21 and the ceramic sleeve 41. A method of applying and sintering this (diffusion bonding); A method of applying a ceramic paste having the same main component as the ceramic constituting the ceramic substrate 21 and the ceramic sleeve 41 and sintering it; oxidation The method of joining using adhesives, such as physical glass, is mentioned.

(7)給電端子取付工程(図6参照)
各導体充填層26,36に繋がるネジ穴22に、ろう材が塗布してあるタングステンネジ付きピンである給電端子27,高周波印加端子37をねじ込み、続いて、ろう材付きのニッケル棒である導電部材29,35を各端子27,37にねじ込み、その後加熱してろう付けを行う。このとき、加熱温度は、900〜1100℃が好適である。さらに、測温素子45をセラミック基板21の底面に形成した有底孔46に挿入し、サセプタ20の製造を終了する。
(7) Feeding terminal mounting process (see Fig. 6)
The screw holes 22 connected to the conductor filling layers 26 and 36 are screwed with a power supply terminal 27 and a high frequency application terminal 37 which are tungsten screw pins to which a brazing material is applied, and then a conductive material which is a nickel rod with a brazing material. The members 29 and 35 are screwed into the terminals 27 and 37 and then heated to perform brazing. At this time, 900-1100 degreeC is suitable for heating temperature. Further, the temperature measuring element 45 is inserted into the bottomed hole 46 formed in the bottom surface of the ceramic substrate 21, and the manufacture of the susceptor 20 is finished.

以下には、サセプタ20の作製方法の具体例について説明する。ここでは、抵抗発熱体23の端部23aをセラミック基板21の中心から外れた位置に配置した以外は、上述した実施形態と同様の構成のサセプタ20を作製した。   Below, the specific example of the manufacturing method of the susceptor 20 is demonstrated. Here, the susceptor 20 having the same configuration as that of the above-described embodiment was manufactured except that the end 23a of the resistance heating element 23 was disposed at a position off the center of the ceramic substrate 21.

(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(Y23: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0.47mmのセラミックグリーンシートを作製した。 (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 Using a paste obtained by mixing 0.5 parts by weight of a dispersant and 53 parts by weight of an alcohol composed of 1-butanol and ethanol, molding was performed by a doctor blade method to produce a ceramic green sheet having a thickness of 0.47 mm.

(2)次に、このセラミックグリーンシートを80℃で5時間乾燥させた後、導体充填層となる部分にパンチングにより孔を形成した。   (2) Next, this ceramic green sheet was dried at 80 ° C. for 5 hours, and then a hole was formed by punching in a portion to be a conductor filling layer.

(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WCグリーンシート(WC:炭化タングステン)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WCグリーンシートとし、このWCグリーンシートを打ち抜き加工して、抵抗発熱体用のWCヒータパターンシートを形成した。   (3) 10000 parts by weight of tungsten carbide (WC-10) 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 WC green sheet (WC: tungsten carbide) 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 WC green sheet having a thickness of 55 μm ± 5 μm, and this WC green sheet was punched to form a WC heater pattern sheet for a resistance heating element.

(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重量部を混合して導体ペーストを調製した。   (4) A conductor paste is 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. did.

(5)前記(2)の処理の終わったセラミックグリーンシート上に、前記(4)の導体ペーストを用いてメッシュ状にスクリーン印刷することによりプラズマ発生用の下部電極となる導体ペースト層を形成し、また、この下部電極直下の導体充填層となる部分に形成された孔に導体ペーストを充填して導体ペースト充填層とした。一方、前記(1)の処理の終わったセラミックグリーンシートのうち抵抗発熱体直下の導体充填層となる部分に孔が形成されたグリーンシートにつき、その孔に導体ペーストを充填して導体ペースト充填層とした。その後、これらを空気中25℃で8時間以上乾燥させた。   (5) A conductor paste layer to be a lower electrode for plasma generation is formed on the ceramic green sheet after the treatment of (2) by screen printing in a mesh shape using the conductor paste of (4). In addition, a conductor paste filling layer was formed by filling a hole formed in a portion to be a conductor filling layer immediately below the lower electrode with a conductor paste. On the other hand, for the green sheet in which holes are formed in the portion of the ceramic green sheet that has been subjected to the treatment (1) to be the conductor filling layer immediately below the resistance heating element, the conductor paste filling layer is filled with the conductor paste. It was. Thereafter, these were dried in air at 25 ° C. for 8 hours or more.

(6)前記(5)で得られた各種のセラミックグリーンシートと前記(3)で得られたWCヒータパターンシート(ヒータパターンの概略を図9に示す)を積層し、130℃、8MPaの圧力で圧着してグリーンシート積層体を形成した。ここでは、下部電極となる導体ペースト層を形成したセラミックグリーンシートを2枚使用した。   (6) The various ceramic green sheets obtained in (5) above and the WC heater pattern sheet obtained in (3) above (the outline of the heater pattern is shown in FIG. 9) are laminated, and the pressure is 130 ° C. and 8 MPa. To form a green sheet laminate. Here, two ceramic green sheets on which a conductive paste layer serving as a lower electrode was formed were used.

(7)次に、グリーンシート積層体を窒素ガス中、600℃で5時間脱脂し、1840℃、圧力15MPaで6時間ホットプレスし、厚さ15mmのセラミック板状体を得た。これを330mmの円盤状に切り出し、内部に厚さ6μm、幅10mmの抵抗発熱体を有するとともに、この抵抗発熱体に繋がる導体充填層やプラズマ発生用の下部電極やこの下部電極に繋がる導体充填層を有するセラミック基板とした。   (7) Next, the green sheet 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 15 mm. This is cut into a 330 mm disk shape, and has a resistance heating element with a thickness of 6 μm and a width of 10 mm inside, a conductor filling layer connected to the resistance heating element, a lower electrode for plasma generation, and a conductor filling layer connected to the lower electrode A ceramic substrate having

(8)そして、得られたセラミック基板にドリル加工で測温素子を挿入するための有底孔や給電端子を螺合するためのネジ穴を形成した。また、セラミック基板の加熱面をRa=0.8μmにブラスト加工を行った。   (8) Then, a bottomed hole for inserting a temperature measuring element by drilling and a screw hole for screwing a power supply terminal were formed in the obtained ceramic substrate. The heating surface of the ceramic substrate was blasted to Ra = 0.8 μm.

(9)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下、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セラミックスリーブ(外径220mm、内径210mm、長さ190mm)を、前記(8)の工程後のセラミック基板に、窒素ガス中、1850℃で加熱して接合し、サセプタとした。   (9) Aluminum nitride powder (manufactured by Tokuyama Co., Ltd., average particle size 0.6 μm) is molded into a cylindrical shape by a dry rubber press method and degreased under an oxidizing atmosphere at 600 ° C. for 5 hours. A ceramic sleeve made of aluminum nitride (outer diameter 220 mm, inner diameter 210 mm, length 190 mm) fired under the conditions of 1860 ° C. for 6 hours is applied to the ceramic substrate after the step (8) in nitrogen gas at 1850 ° C. And heated to form a susceptor.

(10)セラミック基板にドリル加工を施して、シリコンウエハのリフタピンを挿通させる貫通孔、さらに、ウエハをセラミック基板表面からおよそ100μm離間させるためのウエハ支持ピン(窒化アルミニウム製の球状体で凸部となるもの)をはめ込むための直径3mmの凹部をサンドブラスト処理にて加工した。   (10) Drilling a ceramic substrate to insert through holes for silicon wafer lifter pins, and wafer support pins for separating the wafer from the surface of the ceramic substrate by about 100 μm A recess having a diameter of 3 mm for fitting the above was processed by sandblasting.

(11)Au−Niろう材を付着した直径5mm、長さ12mmのタングステン製の給電端子(W/d=2)を抵抗発熱体の直下の導体充填層に繋がるネジ穴にねじ込み、この給電端子に設けられたネジ穴に先端にAu−Niろう材を附着させたニッケル製で棒状の導電部材をねじ込み、窒素雰囲気、1030℃で28分の条件で各ろう材によるろう付けを行った。このとき、同時に、高周波端子をネジ穴にねじ込み、この高周波端子に設けられたネジ穴に導電部材をねじ込み、これらのろう付けも行った。なお、抵抗発熱体は加熱面から5mmの位置に配置した。   (11) A tungsten power supply terminal (W / d = 2) having a diameter of 5 mm and a length of 12 mm, to which an Au—Ni brazing material is adhered, is screwed into a screw hole connected to the conductor filling layer immediately below the resistance heating element. A rod-shaped conductive member made of nickel and having an Au—Ni brazing material attached to the tip thereof was screwed into the screw hole provided in, and brazed with each brazing material in a nitrogen atmosphere at 1030 ° C. for 28 minutes. At the same time, the high-frequency terminal was screwed into the screw hole, the conductive member was screwed into the screw hole provided in the high-frequency terminal, and these were also brazed. The resistance heating element was disposed at a position 5 mm from the heating surface.

(12)サセプタのセラミックスリーブの下側開口の周縁を、反応チャンバの底面にOリングを介して固定し、測温素子としてのシース熱電対をばねで有底孔の底部に押し付けて固定した。   (12) The periphery of the lower opening of the ceramic sleeve of the susceptor was fixed to the bottom surface of the reaction chamber via an O-ring, and a sheath thermocouple as a temperature measuring element was pressed against the bottom of the bottomed hole with a spring and fixed.

給電端子の直径を8.8mm、長さを15mmとした以外は、実施例1と同様である(W/d=1.1)。   Example 1 is the same as Example 1 except that the diameter of the power supply terminal is 8.8 mm and the length is 15 mm (W / d = 1.1).

プラズマ発生用の下部電極の導体ペーストを調製する際に導体セラミック粒子として平均粒径3μmの窒化チタン粒子を使用し、給電端子の直径を1mm、長さを10mmとした以外は、実施例1と同様である(W/d=10)。   Example 1 is the same as Example 1 except that titanium nitride particles having an average particle diameter of 3 μm were used as the conductive ceramic particles when preparing the conductive paste for the lower electrode for plasma generation, and the diameter of the power supply terminal was 1 mm and the length was 10 mm. The same is true (W / d = 10).

比較例1Comparative Example 1

給電端子の直径を0.7mm、長さを10mmとした以外は、実施例1と同様である(W/d=14)。   The same as Example 1 except that the diameter of the power supply terminal was 0.7 mm and the length was 10 mm (W / d = 14).

比較例2Comparative Example 2

給電端子の直径を10mm、長さを10mmとした以外は、実施例1と同様である(W/d=1)。   Example 1 is the same as Example 1 except that the diameter of the power supply terminal is 10 mm and the length is 10 mm (W / d = 1).

比較例3Comparative Example 3

給電端子の直径を20mm、長さを15mmとした以外は、実施例1と同様である(W/d=0.5)。   The same as Example 1 except that the diameter of the power supply terminal was 20 mm and the length was 15 mm (W / d = 0.5).

比較例4Comparative Example 4

ここでは、直径0.1mmのタングステン線をコイル状にし(コイル直径2mm)、これをタングステンピン(直径3mm、長さ10mm)にAuろう材で接着した。このタングステンピンとタングステンコイルを、ドリル加工にて溝及び孔を形成した窒化アルミニウム成形体に嵌め込み、上から窒化アルミニウム粉末を入れて、1890℃、200kg/cm2にてホットプレスし、焼結した。さらに窒化アルミニウム成形体の表面を研磨してタングステンピンを露出させ、このタングステンピンにネジをグラインダ加工にて形成した。 Here, a tungsten wire having a diameter of 0.1 mm was coiled (coil diameter 2 mm), and this was bonded to a tungsten pin (diameter 3 mm, length 10 mm) with an Au brazing material. The tungsten pin and the tungsten coil were fitted into an aluminum nitride molded body in which grooves and holes were formed by drilling, and aluminum nitride powder was added from above, and hot pressed at 1890 ° C. and 200 kg / cm 2 to sinter. Further, the surface of the aluminum nitride molded body was polished to expose the tungsten pin, and a screw was formed on the tungsten pin by grinder processing.

試験例Test example

実施例1〜3、比較例1〜3で得たサセプタのセラミック基板を設定温度500℃、昇温速度15℃/minで昇温し、500℃に達して定常状態になってから10分後の加熱面をサーモビュア(日本電子製サーモビュアーJTG6300(スターリングクーラー冷却式))で観察した。その結果を図7に示す。図7(a)は比較例2のサーモビュアの観察画像であり、図7(b)は実施例1のサーモビュアの観察画像である。ここで、点B,Cはマーカーを表している。すなわち、図7(a)と図7(b)とは倍率が異なるため、同じ座標位置を表す点B,Cをマーカーとして示している。また、図中、点Bと点Cとの中央やや上方に位置する黒丸部分はリフタ挿通孔(リフタピンなし)であり、その他の黒い部分は加熱面に形成された凹部(ここに球状体を入れてウエハを支持する凸部を形成するためのもの)である。図7(a)と図7(b)とを比較すると、比較例2では、点B付近に黒ずんだ部分があり、その左下にも黒ずんだ部分がある(図中、楕円で囲んである)。この2つの部分が給電端子の取付位置に当たり、黒ずんでいる(実際には紺色)ことからクーリングスポットが発生していることがわかる。これに対して、実施例1では、給電端子の取付位置である点B付近やその左下あたりをみても、黒ずんでおらず均一なグレー(実際には水色)であることからクーリングスポットは発生していないことがわかる。なお、比較例4で得たサセプタのセラミック基板についても500℃まで15℃/minにて昇温して加熱面を前出のサーモビュアで観察したところ、図10に示す位置にクーリングスポットが観察された。   The ceramic substrate of the susceptor obtained in Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 3 was heated at a set temperature of 500 ° C. at a heating rate of 15 ° C./min, 10 minutes after reaching 500 ° C. and becoming a steady state. The heated surface was observed with a thermoviewer (JEOL Thermoviewer JTG6300 (Stirling cooler cooling type)). The result is shown in FIG. 7A is an observation image of the thermoviewer of Comparative Example 2, and FIG. 7B is an observation image of the thermoviewer of Example 1. FIG. Here, points B and C represent markers. That is, since magnification is different between FIG. 7A and FIG. 7B, points B and C representing the same coordinate position are shown as markers. Also, in the figure, the black circle part located slightly above the center of points B and C is the lifter insertion hole (no lifter pin), and the other black part is a recess formed on the heating surface (with a spherical body inserted here) For forming convex portions for supporting the wafer). Comparing FIG. 7A and FIG. 7B, in Comparative Example 2, there is a darkened portion near the point B, and there is also a darkened portion in the lower left (enclosed by an ellipse in the figure). . These two portions hit the attachment position of the power supply terminal and are darkened (in fact, are fading), it can be seen that a cooling spot is generated. On the other hand, in Example 1, a cooling spot is generated because it is not dark and is uniform gray (actually light blue) even near the point B where the power supply terminal is attached and around the lower left thereof. You can see that it is not. In addition, when the ceramic substrate of the susceptor obtained in Comparative Example 4 was also heated to 500 ° C. at 15 ° C./min and the heating surface was observed with the aforementioned thermoviewer, a cooling spot was observed at the position shown in FIG. It was.

また、実施例1〜3、比較例1〜3で得たサセプタのセラミック基板を設定温度500℃、昇温速度15℃/minで昇温し、500℃に達し定常状態になってから10分後に、給電端子の直上の加熱面の温度Toと、給電端子からセラミック基板中心方向18mmの位置における加熱面の温度Tsを測定し、その差ΔT(=To−Ts)を計算した。図8は横軸をW/d、縦軸をΔTとしたときのグラフである。W/dがゼロのときには加熱面の温度分布が略均一であることを示し、ゼロから離れるほど温度分布のばらつきが大きいことを示す。また、W/dが負のときには給電端子の取付位置にクーリングスポットが発生しており、W/dが正のときには給電端子の取付位置がホットスポットが発生していることを示す。このグラフからわかるように、W/dが1.1〜10の範囲ではΔTがゼロであり、加熱面の温度分布が略均一になっているのに対し、W/dが1.1未満ではクーリングスポットが発生し、W/dが10超ではホットスポットが発生している。   Further, the ceramic substrates of the susceptors obtained in Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 3 were heated at a set temperature of 500 ° C. and a heating rate of 15 ° C./min, and after reaching 500 ° C. and becoming a steady state, 10 minutes. Later, the temperature To of the heating surface immediately above the power supply terminal and the temperature Ts of the heating surface at a position 18 mm in the center direction of the ceramic substrate from the power supply terminal were measured, and the difference ΔT (= To−Ts) was calculated. FIG. 8 is a graph when the horizontal axis is W / d and the vertical axis is ΔT. When W / d is zero, it indicates that the temperature distribution on the heating surface is substantially uniform, and that the variation in temperature distribution increases with distance from zero. Further, when W / d is negative, a cooling spot is generated at the mounting position of the power supply terminal, and when W / d is positive, it indicates that a hot spot is generated at the mounting position of the power supply terminal. As can be seen from this graph, ΔT is zero when W / d is in the range of 1.1 to 10, and the temperature distribution on the heating surface is substantially uniform, whereas when W / d is less than 1.1, A cooling spot is generated, and when W / d exceeds 10, a hot spot is generated.

プラズマCVD装置10の概略説明図である。1 is a schematic explanatory diagram of a plasma CVD apparatus 10. サセプタ20の部分断面図である。2 is a partial cross-sectional view of a susceptor 20. FIG. 図2の要部拡大図である。FIG. 3 is an enlarged view of a main part of FIG. 2. 図3のA−A断面図である。It is AA sectional drawing of FIG. サセプタ20の作製手順(前半)の一例を示す断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view showing an example of a manufacturing procedure (first half) of the susceptor 20. サセプタ20の作製手順(後半)の一例を示す断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view showing an example of a manufacturing procedure (second half) of the susceptor 20. サーモビュアの観察画像である。It is an observation image of a thermoviewer. W/dと温度分布の均一性との関係を表すグラフである。It is a graph showing the relationship between W / d and the uniformity of a temperature distribution. ヒータパターンの概略説明図である。It is a schematic explanatory drawing of a heater pattern. 従来例の説明図である。It is explanatory drawing of a prior art example.

符号の説明Explanation of symbols

10 プラズマCVD装置、12 反応チャンバ、14 排気口、16 調整弁、18 被処理体、20 サセプタ、21 セラミック基板、21a 凸部、22 ネジ穴、23 抵抗発熱体、23a 端部、26 導体充填層、27 給電端子、27a ネジ山、27b ネジ穴、28 ろう材、29 導電部材、29b 雄ネジ、33 下部電極、35 導電部材、36 導体充填層、37 高周波印加端子、41 セラミックスリーブ、42 フランジ、43 Oリング、45 測温素子、46 有底孔、50 リフタピン挿通孔、51 リフタピン、60 シャワーヘッド、61 バルブ、63 上部電極、65 高周波、67 電源、110 セラミックグリーンシート、121 凹部、123 WCヒータパターンシート、126 孔、133 導体ペースト層、136 孔、146 孔、150 孔、210 グリーンシート積層体、226 導体ペースト充填層、236 導体ペースト充填層、W 抵抗発熱体の幅、d 給電端子の直径。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Plasma CVD apparatus, 12 Reaction chamber, 14 Exhaust port, 16 Control valve, 18 Processed object, 20 Susceptor, 21 Ceramic substrate, 21a Convex part, 22 Screw hole, 23 Resistance heating element, 23a End part, 26 Conductor filling layer 27 Power supply terminal, 27a Screw thread, 27b Screw hole, 28 Brazing material, 29 Conductive member, 29b Male screw, 33 Lower electrode, 35 Conductive member, 36 Conductor filling layer, 37 High frequency application terminal, 41 Ceramic sleeve, 42 Flange, 43 O-ring, 45 Temperature measuring element, 46 Bottomed hole, 50 Lifter pin insertion hole, 51 Lifter pin, 60 Shower head, 61 Valve, 63 Upper electrode, 65 High frequency, 67 Power supply, 110 Ceramic green sheet, 121 Recess, 123 WC heater Pattern sheet, 126 holes, 133 conductor pace Layers, 136 holes, 146 holes, 150 holes, 210 green sheet laminate, 226 conductive paste filling layer, 236 conductive paste filling layer, the width of the W resistance heating element, the diameter of the d power supply terminals.

Claims (9)

抵抗発熱体が埋設されたセラミック基板と、
一端が前記抵抗発熱体に接続され他端が前記セラミック基板の加熱面とは反対側の面から外部に露出するように形成された給電端子と、
を備え、
前記給電端子の直径が前記抵抗発熱体の幅よりも小さい、セラミックヒータ。
A ceramic substrate with an embedded resistance heating element;
A power feeding terminal formed so that one end is connected to the resistance heating element and the other end is exposed to the outside from the surface opposite to the heating surface of the ceramic substrate;
With
A ceramic heater in which a diameter of the power supply terminal is smaller than a width of the resistance heating element.
前記給電端子は通電されることにより発熱する、請求項1記載のセラミックヒータ。   The ceramic heater according to claim 1, wherein the power supply terminal generates heat when energized. 前記抵抗発熱体の幅をW、前記給電端子の直径をdとしたとき、W/dが1.1〜10である、請求項1又は2記載のセラミックヒータ。   The ceramic heater according to claim 1 or 2, wherein W / d is 1.1 to 10, where W is a width of the resistance heating element and d is a diameter of the power supply terminal. 前記抵抗発熱体の幅が1〜30mm、前記給電端子の直径が0.5〜20mmである、請求項1〜3いずれか記載のセラミックヒータ。   The ceramic heater according to any one of claims 1 to 3, wherein the resistance heating element has a width of 1 to 30 mm and a diameter of the power supply terminal of 0.5 to 20 mm. 前記給電端子を前記加熱面へ仮想投影したときの投影像は、前記抵抗発熱体を前記加熱面へ仮想投影したときの投影像に包含される、請求項1〜4いずれか記載のセラミックヒータ。   The ceramic heater according to claim 1, wherein a projection image when the power feeding terminal is virtually projected onto the heating surface is included in a projection image when the resistance heating element is virtually projected onto the heating surface. 前記抵抗発熱体は、前記セラミック基板の加熱面とは反対側の面からその基板厚さの60%までの位置に少なくとも1層形成されている、請求項1〜5いずれか記載のセラミックヒータ。   6. The ceramic heater according to claim 1, wherein at least one layer of the resistance heating element is formed at a position from a surface opposite to a heating surface of the ceramic substrate to 60% of a thickness of the substrate. 前記抵抗発熱体の主成分が炭化物セラミックであり、前記セラミック基板の主成分が窒化物セラミックであり、前記給電端子は主成分が高融点金属である、請求項1〜6いずれか記載のセラミックヒータ。   The ceramic heater according to claim 1, wherein a main component of the resistance heating element is a carbide ceramic, a main component of the ceramic substrate is a nitride ceramic, and a main component of the power supply terminal is a refractory metal. . 前記給電端子は、外周にネジ山を備え、前記セラミック基板の加熱面とは反対側の面に形成されたネジ穴にねじ込まれて機械的に接合されると共に一端が前記抵抗発熱体とろう付けにより化学的に接合されている、請求項1〜7いずれか記載のセラミックヒータ。   The power supply terminal has a thread on the outer periphery, is screwed into a screw hole formed on a surface opposite to the heating surface of the ceramic substrate and mechanically joined, and one end is brazed to the resistance heating element. The ceramic heater according to any one of claims 1 to 7, which is chemically bonded to each other. プラズマ発生装置内に設置される、請求項1〜8いずれか記載のセラミックヒータ。   The ceramic heater according to any one of claims 1 to 8, which is installed in a plasma generator.
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