JP2006176349A - Yttria ceramic substrate - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はイットリアセラミックス基材に係り、特に基材表面に酸素欠陥領域を形成したイットリアセラミックス基材に関する。 The present invention relates to a yttria ceramic substrate, and more particularly, to a yttria ceramic substrate having an oxygen defect region formed on the substrate surface.
半導体ウェーハ製造用のエッチング装置やＣＶＤ装置などのプラズマ装置では、現在、サセプタ、高周波透過窓、静電チャック等に耐プラズマ性が優れたイットリアセラミックス基材が用いられるようになっている。 In plasma apparatuses such as etching apparatuses and CVD apparatuses for manufacturing semiconductor wafers, yttria ceramic substrates having excellent plasma resistance are currently used for susceptors, high-frequency transmission windows, electrostatic chucks, and the like.
このようなイットリアセラミックス基材の製造管理上あるいは半導体ウェーハ製造工程に用いられる生産管理上、イットリアセラミックス基材に製造番号等の刻印を付することが行われている。 For the production management of such a yttria ceramic base material or the production management used in the semiconductor wafer manufacturing process, the yttria ceramic base material is marked with a production number or the like.
この刻印はドリルを用いた研削により行われていたが、イットリアの機械的強度や破壊靱性値が低いことから、刻印が難しく、また、研削による刻印では、表面を削るだけのため、刻印は素材の色であり、着色はできず、着色剤を用いて着色する必要があり、その作業が複雑であった。 This engraving was performed by grinding with a drill, but because of the low mechanical strength and fracture toughness of yttria, it is difficult to engrave, and the inscription by grinding only scrapes the surface, so the engraving is made of material The color was not able to be colored, and it was necessary to color with a colorant, and the work was complicated.
また、イットリアセラミックス基材をサセプタや静電チャック等に使用する場合、その表面に電極などの電気回路を形成する必要があるが、従来、これらの回路の形成には、スクリーン印刷などで、導電性膜を形成するか、電極をセラミック間で挟み込み、内部に電気回路を形成することが一般的であった。 Also, when using yttria ceramic substrates for susceptors, electrostatic chucks, etc., it is necessary to form electrical circuits such as electrodes on the surface. Conventionally, these circuits are formed by screen printing or the like. In general, a conductive film is formed, or an electrode is sandwiched between ceramics to form an electric circuit inside.
この挟み込み回路形成方法は、セラミックス基材に電極を置いて形成後、ホットプレスで接合し、その後、所定の形状に加工する等、工程及び構造が複雑であり、高価であった。 This sandwiching circuit forming method is complicated and expensive because it is formed by placing an electrode on a ceramic substrate, bonding it by hot pressing, and then processing it into a predetermined shape.
なお、特許文献１には、セラミック基材にレーザ光を用いて刻印を形成する方法が記載されているが、透明あるいは淡黄色のイットリア基材にレーザ光により黒色の刻印を形成する方法ではない。 Patent Document 1 describes a method of forming a stamp on a ceramic substrate using laser light, but it is not a method of forming a black stamp on a transparent or light yellow yttria substrate using laser light. .
また、特許文献２には、半導体電子部品が搭載され配線が施されたセラミック配線基板に、このセラミック基板と色調が異なるムライト質焼結体からなるレーザ刻印用セラミック被膜を設け、このレーザ刻印用セラミック被膜にレーザ光を用いて刻印を形成する方法が記載されているが、透明あるいは淡黄色イットリア基材に直接レーザ光を照射して黒色の刻印を形成する方法ではない。
本発明は上述した事情を考慮してなされたもので、イットリアセラミックス基材の表面にレーザ光により酸素欠陥領域が形成され、安価で確実に読取り可能な刻印が付され、あるいは安価で構造が簡単な導電回路が形成されたイットリアセラミックス基材等を提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of the above-described circumstances, and an oxygen defect region is formed on the surface of a yttria ceramic base material by laser light, and an inexpensive and surely readable stamp is attached, or it is inexpensive and has a simple structure. An object of the present invention is to provide a yttria ceramic substrate on which a conductive circuit is formed.
上述した目的を達成するため、本発明に係るイットリアセラミックス基材は、純度９９．９重量％以上のイットリアを焼成して得られるイットリアセラミックス基材に、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ光を照射し、前記基材表面に酸素欠陥領域が形成されたことを特徴とする。 In order to achieve the above-described object, the yttria ceramic substrate according to the present invention irradiates a ydria ceramic substrate obtained by firing yttria having a purity of 99.9% by weight or more with Nd: YAG laser light, and An oxygen defect region is formed on the surface of the material.
好適には、前記酸素欠陥領域は、識別用刻印である。 Preferably, the oxygen defect region is an identification stamp.
また、好適には、前記酸素欠陥領域は、導電回路である。 Preferably, the oxygen defect region is a conductive circuit.
また、好適には、前記導電回路は、抵抗が１ＭΩ・ｃｍ以下である。 Preferably, the conductive circuit has a resistance of 1 MΩ · cm or less.
本発明に係るイットリアセラミックス基材によれば、表面にレーザ光により酸素欠陥領域が形成され、安価で確実に読取り可能な刻印が付され、あるいは安価で構造が簡単な導電回路が形成されたイットリアセラミックス基材等を提供することができる。 According to the yttria ceramic substrate according to the present invention, an oxygen defect region is formed on the surface by a laser beam, and an inexpensive and surely readable mark is attached, or a cheap and simple conductive circuit is formed. A ceramic substrate or the like can be provided.
以下、本発明に係るイットリアセラミックス基材の一実施形態について添付図面を参照して説明する。 Hereinafter, an embodiment of a yttria ceramic substrate according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
図１は本発明の第１実施形態に係るイットリアセラミックス基材の斜視図である。 FIG. 1 is a perspective view of a yttria ceramic substrate according to the first embodiment of the present invention.
図１に示すように、本第１実施形態に係るイットリアセラミックス基材１は、純度９９．９重量％以上のイットリア（酸化イットリウム：Ｙ２Ｏ３）を焼成して得られ、平板状の基材本体２に、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ光を照射し、角部近傍表面に酸素欠陥領域例えばバーコード３が形成されている。 As shown in FIG. 1, the yttria ceramic substrate 1 according to the first embodiment is obtained by firing yttria (yttrium oxide: Y 2 O 3 ) having a purity of 99.9% by weight or more, and has a flat base shape. The material body 2 is irradiated with Nd: YAG laser light, and an oxygen defect region, for example, a barcode 3 is formed on the surface near the corner.
これはイットリアセラミックス表面付近の酸素が脱離し酸素欠陥が生じることが示唆され、ＥＰＭＡの分析結果から明らかになった。 This suggests that oxygen in the vicinity of the yttria ceramic surface is desorbed and oxygen defects are generated, and was clarified from the EPMA analysis results.
基材本体２は純度９９．９重量％以上のイットリアの焼成体であるので、プラズマ耐蝕に優れる。純度９９．９重量％未満ではプラズマ耐蝕に劣る。 Since the base body 2 is a yttria fired body having a purity of 99.9% by weight or more, it is excellent in plasma corrosion resistance. If the purity is less than 99.9% by weight, the plasma corrosion resistance is poor.
Ｎｄ：ＹＡＧレーザ光で照射することにより、透明あるいは淡黄色のイットリアセラミックス基材本体２にプラズマ耐蝕に優れ、黒色の金属光沢を有する酸素欠陥領域を形成することができる。 By irradiating with Nd: YAG laser light, an oxygen defect region having excellent plasma corrosion resistance and a black metallic luster can be formed on the transparent or pale yellow yttria ceramic substrate body 2.
この酸素欠陥領域は黒色の金属光沢を有するので、識別用刻印としてのバーコード３として有効である。 Since this oxygen defect region has a black metallic luster, it is effective as a bar code 3 as an identification stamp.
酸素欠陥領域をバーコードとして活用すれば、バーコード読取機により、確実に読取ることができ、イットリアセラミックス基材の製造管理上あるいは半導体ウェーハ製造工程に用いられる生産管理上有用である。また、プラズマ耐蝕に優れ長期間の使用に耐えられる。 If the oxygen defect region is used as a bar code, it can be reliably read by a bar code reader, which is useful for the production management of the yttria ceramic substrate or for the production management used in the semiconductor wafer manufacturing process. In addition, it has excellent plasma corrosion resistance and can withstand long-term use.
上記のように本イットリアセラミックス基材は、なんら被膜等が形成されていない基材本体に、直接Ｎｄ：ＹＡＧレーザ光によりバーコードを形成するので、追加の工程や複雑な構造を必要とせず安価に製造される。また、バーコード刻印部位に被膜等を用いていないので、バーコードからパーティクルの発生がなく、使用時半導体ウェーハ等にパーティクルが付着して汚染することがない。 As described above, the yttria ceramic substrate is inexpensive because it does not require additional processes or complicated structures because the barcode is formed directly on the substrate body on which no film or the like is formed by using a Nd: YAG laser beam. To be manufactured. Further, since no coating or the like is used at the barcode marking site, particles are not generated from the barcode, and particles are not adhered to and contaminated on the semiconductor wafer or the like when in use.
本実施形態のイットリアセラミックス基材によれば、透明あるいは淡黄色のイットリアセラミックス基材本体に黒色の金属光沢を有するバーコードが形成されているので、安価で読取りが確実であり、イットリアセラミックス基材の製造管理上あるいは使用時の生産管理上有用であり、さらに、長期間の使用に耐えられる。 According to the yttria ceramic substrate of the present embodiment, a bar code having a black metallic luster is formed on a transparent or pale yellow yttria ceramic substrate body, so that it is inexpensive and reliable to read, and the yttria ceramic substrate It is useful for manufacturing management or production management during use, and can withstand long-term use.
次に本発明の第２実施形態に係るイットリアセラミックス基材について説明する。 Next, the yttria ceramic substrate according to the second embodiment of the present invention will be described.
本第２実施形態は、上記第１実施形態が基材本体表面にバーコードが形成されるのに対して、基材本体表面に導電回路が形成されるものである。 In the second embodiment, a bar code is formed on the surface of the base body in the first embodiment, but a conductive circuit is formed on the surface of the base body.
例えば、図２に示すように、本第２実施形態のイットリアセラミックス基材１は、基材本体２の表面のほぼ全域に渡って、酸素欠陥領域例えば導電回路４が形成されている。 For example, as shown in FIG. 2, in the yttria ceramic substrate 1 of the second embodiment, an oxygen defect region, for example, a conductive circuit 4 is formed over almost the entire surface of the substrate body 2.
この導電回路４は、減圧あるいは還元雰囲気下で、第１実施形態と同様に、純度９９．９重量％以上のイットリアセラミックス基材１の表面にＮｄ：ＹＡＧレーザ光を回路パターン状に照射して形成される。 This conductive circuit 4 irradiates the surface of the yttria ceramic substrate 1 having a purity of 99.9% by weight or more with a Nd: YAG laser beam in a circuit pattern in a reduced pressure or reducing atmosphere as in the first embodiment. It is formed.
上記のように本イットリアセラミックス基材は、なんら被膜等が形成されていない基材本体に、直接Ｎｄ：ＹＡＧレーザ光により導電回路が形成されるので、安価であり、また、プラズマ雰囲気下で使用されても、長期間の使用に耐えられる。 As described above, this yttria ceramic substrate is inexpensive and can be used in a plasma atmosphere because a conductive circuit is directly formed by a Nd: YAG laser beam on a substrate body on which no film or the like is formed. Can withstand long-term use.
（１）試験１；本発明のイットリアセラミックス基材を作製し、バーコードの状態とその読取り状態を調べた。 (1) Test 1: The yttria ceramic substrate of the present invention was produced, and the state of the barcode and the reading state thereof were examined.
「試料」：
実施例１；純度９９．９重量％以上のイットリア原料を水素雰囲気中１７００〜１９００℃で焼結した明度８．０（マンセル）のイットリアセラミックス焼結体に、波長１．０６μｍ、出力２０〜５０Ｗの単一パルスのＮｄ：ＹＡＧレーザ光をイットリアに照射した。
"sample":
Example 1 A yttria ceramic sintered body having a lightness of 8.0 (Munsell) obtained by sintering a yttria raw material having a purity of 99.9% by weight or more in a hydrogen atmosphere at 1700 to 1900 ° C., a wavelength of 1.06 μm, and an output of 20 to 50 W. A single pulse of Nd: YAG laser light was applied to yttria.
比較例１；Ａｌ２Ｏ３セラミックスに実施例と同様にして、レーザ光を照射した。 Comparative Example 1; Al 2 O 3 ceramics was irradiated with laser light in the same manner as in the example.
比較例２；イットリアセラミックス基材にドリルを使って刻印した。 Comparative Example 2: A yttria ceramic substrate was engraved using a drill.
「結果」：
実施例１；黒色のバーコードが刻印され、このバーコードは読取り認識が可能であった。
"result":
Example 1 A black bar code was imprinted, and this bar code could be read and recognized.
比較例１；Ａｌ２Ｏ３セラミックスでは明瞭な黒色は得られず、バーコード作成しても読取ることはできなかった。 Comparative Example 1: Al 2 O 3 ceramics could not obtain a clear black color, and could not be read even when a barcode was prepared.
比較例２；バーコードに色の変化は見られず、読取ることはできなかった。 Comparative Example 2: No color change was observed in the barcode, and reading was impossible.
（２）試験２；本発明のイットリアセラミックス基材を作製し、導電回路の状態とその抵抗値を調べた。 (2) Test 2: The yttria ceramic substrate of the present invention was produced, and the state of the conductive circuit and its resistance value were examined.
「試料」：
実施例２；純度が９９．９重量％以上のイットリア粉末を用い、これにバインダを添加し、スプレードライヤにより造粒粉を作成する。イットリアを１０００℃、大気中で脱脂し、１７５０℃の水素焼成でほぼ真密度のイットリア焼成体を得た。得られた焼成体を研削加工し、φ３００×１０ｔの円板を作製した。この円板を減圧あるいは還元雰囲気でＹＡＧレーザ光にて、線幅２ｍｍ×１０ｍｍのパルス照射を行い、導電回路を形成した。
"sample":
Example 2 Yttria powder having a purity of 99.9% by weight or more is used, a binder is added thereto, and granulated powder is prepared by a spray dryer. Yttria was degreased at 1000 ° C. in the atmosphere, and a nearly true density yttria fired body was obtained by hydrogen firing at 1750 ° C. The obtained fired body was ground to produce a disk of φ300 × 10t. This disk was irradiated with a pulse having a line width of 2 mm × 10 mm with a YAG laser beam in a reduced pressure or reducing atmosphere to form a conductive circuit.
「結果」；
実施例２の導電回路は黒色のアモルファス金属色を示し、その抵抗値は１０００Ωであり、導電性があることを確認した。また、導電回路部をＥＰＭＡにより分析した結果、酸素が極端に減少していた。
"result";
The conductive circuit of Example 2 showed a black amorphous metal color, its resistance value was 1000Ω, and it was confirmed that it had conductivity. Further, as a result of analyzing the conductive circuit portion by EPMA, oxygen was extremely reduced.
１ イットリアセラミックス基材
２ 基材本体
３ バーコード（酸素欠陥領域）
1 Yttria Ceramic Base Material 2 Base Material Body 3 Bar Code (Oxygen Defect Area)
Claims (4)
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|---|---|---|---|
| JP2004369396A JP2006176349A (en) | 2004-12-21 | 2004-12-21 | Yttria ceramic substrate |
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|---|---|---|---|---|
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2004
- 2004-12-21 JP JP2004369396A patent/JP2006176349A/en active Pending
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