JP2020109725A - Holding device - Google Patents
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Abstract
Description
本明細書に開示される技術は、保持装置に関する。 The technology disclosed in this specification relates to a holding device.
対象物(例えば、半導体ウェハ)を保持しつつ所定の処理温度(例えば、400〜650℃程度)に加熱する加熱装置(「サセプタ」とも呼ばれる)が知られている。加熱装置は、例えば、成膜装置(CVD成膜装置やスパッタリング成膜装置等)やエッチング装置(プラズマエッチング装置等)といった半導体製造装置の一部として使用される。 A heating device (also called “susceptor”) for heating an object (for example, a semiconductor wafer) to a predetermined processing temperature (for example, about 400 to 650° C.) is known. The heating device is used as a part of a semiconductor manufacturing device such as a film forming device (CVD film forming device, sputtering film forming device, etc.) or an etching device (plasma etching device, etc.).
一般に、加熱装置は、セラミックス部材と、該セラミックス部材に設けられた発熱用抵抗体と、を備える。発熱用抵抗体に電圧が印加されると、発熱用抵抗体が発熱し、セラミックス部材の近傍に配置された対象物(例えば、半導体ウェハ)が例えば400〜650℃程度に加熱される。 Generally, a heating device includes a ceramic member and a heating resistor provided on the ceramic member. When a voltage is applied to the heating resistor, the heating resistor generates heat, and the object (for example, a semiconductor wafer) arranged in the vicinity of the ceramic member is heated to, for example, about 400 to 650°C.
ここで、Re(レニウム)は、高融点金属であり、かつ、比較的に炭化しにくいため、セラミックス部材に設けられた発熱用抵抗体の形成材料として用いられることがある(例えば、特許文献1参照)。 Here, Re (rhenium) is a refractory metal, and is relatively hard to be carbonized, so that it may be used as a material for forming a heating resistor provided in a ceramic member (for example, Patent Document 1). reference).
例えば発熱用抵抗体の発熱効率の向上等の観点から、発熱用抵抗体の抵抗温度係数の向上が要求されることがある。発熱用抵抗体がReを含有する材料によって形成された上記従来の技術では、発熱用抵抗体の抵抗温度係数が低い。その結果、例えば、所定の目標温度までセラミックス部材の吸着面を加熱できなくなったり、また、仮に所定の目標温度までセラミックス部材の吸着面を加熱できたとしても発熱用抵抗体の発熱効率が低下したりする、といった問題があった。 For example, from the viewpoint of improving the heat generation efficiency of the heat generating resistor, the resistance temperature coefficient of the heat generating resistor may be required to be improved. In the above conventional technique in which the heating resistor is made of a material containing Re, the heating resistor has a low resistance temperature coefficient. As a result, for example, the suction surface of the ceramic member cannot be heated to a predetermined target temperature, or even if the suction surface of the ceramic member can be heated to a predetermined target temperature, the heating efficiency of the heating resistor decreases. There was a problem such as.
なお、このような課題は、加熱装置に限らず、抵抗体が設けられたセラミックス部材を備え、セラミックス部材の表面上に対象物を保持する保持装置一般に共通の課題である。 It should be noted that such a problem is not limited to the heating device, but is common to general holding devices that include a ceramic member provided with a resistor and hold an object on the surface of the ceramic member.
本明細書では、上述した課題を解決することが可能な技術を開示する。 This specification discloses a technique capable of solving the above-mentioned problems.
本明細書に開示される技術は、以下の形態として実現することが可能である。 The technology disclosed in this specification can be implemented as the following modes.
(1)本明細書に開示される保持装置は、第1の方向に略垂直で略平面状の第1の表面を有するセラミックス部材と、前記セラミックス部材に設けられた発熱用抵抗体と、を備え、前記セラミックス部材の前記第1の表面上に対象物を保持する保持装置において、前記発熱用抵抗体の少なくとも1つの特定断面において、前記発熱用抵抗体は、主成分としてReを含み、かつ、Reに固溶しているCの含有率が1.0wt%以下である。 (1) The holding device disclosed in the present specification includes a ceramic member having a substantially planar first surface that is substantially perpendicular to the first direction, and a heating resistor provided on the ceramic member. In a holding device for holding an object on the first surface of the ceramic member, in at least one specific cross section of the heating resistor, the heating resistor contains Re as a main component, and , Re contained C in solid solution is 1.0 wt% or less.
本願の発明者は、Reを含む発熱用抵抗体では、ReにC(炭素)が固溶し、そのReに固溶するCの含有率が高いほど、発熱用抵抗体の抵抗温度係数が低くなる、ことを新たに見出した。なお、発熱用抵抗体の抵抗温度係数が低いと、発熱用抵抗体に印加する所定の電圧に対する発熱量が小さいため、発熱用抵抗体に所定の電圧を印加しても、十分な発熱量を得られなくなる。そこで、本保持装置では、発熱用抵抗体は、Reを含み、かつ、Reに固溶しているCの含有率が1.0wt%以下である。これにより、耐炭化性の高いReを用いて発熱用抵抗体を形成しつつ、発熱用抵抗体の抵抗温度係数の低下を抑制することができる。 The inventor of the present application has found that in a heating resistor containing Re, C (carbon) is solid-dissolved in Re, and the higher the content ratio of C dissolved in Re is, the lower the temperature coefficient of resistance of the heating resistor is. I found that If the resistance temperature coefficient of the heat-generating resistor is low, the amount of heat generated for the predetermined voltage applied to the heat-generating resistor is small, so even if a predetermined voltage is applied to the heat-generating resistor, a sufficient amount of heat is generated. You won't get it. Therefore, in the present holding device, the heat-generating resistor contains Re and the content ratio of C dissolved in Re is 1.0 wt% or less. This makes it possible to suppress the decrease in the resistance temperature coefficient of the heat-generating resistor while forming the heat-generating resistor using Re having high carbonization resistance.
(2)上記保持装置において、さらに、前記発熱用抵抗体は、前記セラミックス部材の内部に配置されており、前記第1の方向におけるセラミックス部材の厚さは、5mm以上である構成としてもよい。本保持装置では、第1の方向におけるセラミックス部材の厚さは、5mm以上であるため、第1の方向におけるセラミックス部材の厚さは、5mm未満である構成に比べて、特に、発熱用抵抗体において、ReにCが固溶しやすい。本発明は、このようなReにCが固溶しやすい構成に対して、発熱用抵抗体の抵抗温度係数の低下を抑制できるため、特に有効である。 (2) In the holding device, the heating resistor may be arranged inside the ceramic member, and the thickness of the ceramic member in the first direction may be 5 mm or more. In the present holding device, since the thickness of the ceramic member in the first direction is 5 mm or more, the thickness of the ceramic member in the first direction is less than 5 mm. In C, C is likely to form a solid solution in Re. The present invention is particularly effective for such a structure in which C is likely to form a solid solution in Re because it can suppress a decrease in the temperature coefficient of resistance of the heating resistor.
なお、本明細書に開示される技術は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば静電チャック、真空チャック等の保持装置、サセプタ等の加熱装置、さらには、発熱用抵抗体が設けられたセラミックス部材、それらの製造方法等の形態で実現することが可能である。 The technology disclosed in the present specification can be realized in various forms. For example, a holding device such as an electrostatic chuck or a vacuum chuck, a heating device such as a susceptor, or a heating resistor is used. It can be realized in the form of the provided ceramic members, their manufacturing method and the like.
A.本実施形態:
A−1.加熱装置100の構成:
図1は、本実施形態における加熱装置100の外観構成を概略的に示す斜視図であり、図2は、本実施形態における加熱装置100のXZ断面構成を概略的に示す説明図である。各図には、方向を特定するための互いに直交するXYZ軸が示されている。本明細書では、便宜的に、Z軸正方向を上方向といい、Z軸負方向を下方向というものとするが、加熱装置100は実際にはそのような向きとは異なる向きで設置されてもよい。
A. This embodiment:
A-1. Configuration of heating device 100:
FIG. 1 is a perspective view schematically showing an external configuration of a
加熱装置100は、対象物(例えば、半導体ウェハW)を保持しつつ所定の処理温度(例えば、400〜650℃程度)に加熱する装置であり、サセプタとも呼ばれる。加熱装置100は、例えば、成膜装置(CVD成膜装置やスパッタリング成膜装置等)やエッチング装置(プラズマエッチング装置等)といった半導体製造装置の一部として使用される。
The
図1および図2に示すように、加熱装置100は、保持体10と柱状支持体20とを備える。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
(保持体10)
保持体10は、所定の方向(本実施形態では上下方向)に略直交する保持面S1および裏面S2を有する略円板状の部材である。保持体10は、例えば、AlN(窒化アルミニウム)を主成分とするセラミックスにより形成されている。なお、ここでいう主成分とは、含有割合(重量割合)の最も多い成分を意味する。保持体10のセラミックス部分におけるAlNの含有率は、90体積%以上、99.5体積%以下であることが好ましい。保持体10の直径は、例えば100mm以上、500mm以下程度であり、保持体10の厚さ(上下方向における長さ)は、例えば3mm以上、20mm以下程度である。
(Holder 10)
The
図2に示すように、保持体10の内部には、保持体10を加熱する抵抗発熱体により構成されたヒータ電極50が配置されている。ヒータ電極50の詳細構成については後述する。ヒータ電極50の一対の端部は、保持体10の周縁側に配置されている。また、保持体10の内部には、一対の周縁側ビア導体51と、一対の導電路53と、ビア群52とが設けられている。各周縁側ビア導体51は、上下方向に延びる線状の導電体であり、保持体10の周縁側に位置している。各周縁側ビア導体51の上端は、ヒータ電極50の各端部に接続されている。各導電路53は、保持体10の径方向に延びる線状の導電体であり、各導電路53の上記径方向外側の端部に、各周縁側ビア導体51の下端が接続されている。ビア群52は、上下方向に延びる線状の導電体である複数(本実施形態では、2つ)のビア52Aを含む。各ビア52Aの上端は、各導電路53の上記径方向内側の端部に接続されている。また、保持体10の裏面S2の中央部付近には、一対の凹部12が形成されており、各凹部12内には受電電極(電極パッド)54が配置されている。各受電電極54は、保持体10の裏面S2に露出するように配置されており、受電電極54の露出部分はろう付け部56に覆われている。各ビア52Aの下端は各受電電極54に接続されている。これにより、ヒータ電極50と各受電電極54とが電気的に接続されている。
As shown in FIG. 2, a
(柱状支持体20)
柱状支持体20は、上記所定の方向(上下方向)に延びる略円柱状部材である。柱状支持体20は、保持体10と同様に、例えばAlNを主成分とするセラミックスにより形成されている。柱状支持体20の外径は、例えば30mm以上、90mm以下程度であり、柱状支持体20の高さ(上下方向における長さ)は、例えば100mm以上、300mm以下程度である。
(Columnar support 20)
The
(接合部30)
保持体10と柱状支持体20とは、保持体10の裏面S2と柱状支持体20の上面S3とが上下方向に対向するように配置されている。柱状支持体20は、保持体10の裏面S2の中心部付近に、後述の接合材料により形成された接合部30を介して接合されている。
(Joint part 30)
The
図2に示すように、柱状支持体20には、保持体10の裏面S2側に開口する貫通孔22が形成されている。貫通孔22は、上下方向と略同一方向に延び、延伸方向にわたって略一定の内径を有する断面略円形の孔である。貫通孔22には、複数(本実施形態では2つ)の電極端子70が収容されている。各電極端子70の上端部は、金属ろう材(例えば金ろう材)を含む、ろう付け部56を介して受電電極54に接合されている。図示しない電源から各電極端子70、各受電電極54、ビア群52(ビア52A)を介してヒータ電極50に電圧が印加されると、ヒータ電極50が発熱し、保持体10の保持面S1上に保持された対象物(例えば、半導体ウェハW)が所定の温度(例えば、400〜650℃程度)に加熱される。
As shown in FIG. 2, the
A−2.ヒータ電極50の詳細構成:
ヒータ電極50の詳細構成について説明する。ヒータ電極50は、導電性材料として(レニウム)を含む材料により形成されている。なお、ヒータ電極50は、Re以外に、W(タングステン)やMo(モリブデン)などの他の導電性材料を含んでいてもよい。また、ヒータ電極50は、導電性材料以外の成分を含んでいてもよい。例えば、保持体10とヒータ電極50との熱膨張差の低減のため、ヒータ電極50は、保持体10の主成分であるセラミックスと同じセラミックスを含んでいることが好ましい。
A-2. Detailed configuration of the heater electrode 50:
The detailed configuration of the
また、ヒータ電極50は、少なくとも次の第1の要件を満たす。
<第1の要件>
ヒータ電極50の少なくとも1つの特定断面において、ヒータ電極50は、主成分としてReを含み、かつ、Reに固溶しているC(炭素)の含有率(以下、「Cの固溶率」という)が1.0wt%以下である。
なお、Cの固溶率は、0.8wt%以下であることが好ましく、0.6wt%以下であることが、より好ましい。これにより、ヒータ電極50の材料比抵抗を、効果的に低減することができる。
Further, the
<First requirement>
In at least one specific cross section of the
The solid solution rate of C is preferably 0.8 wt% or less, and more preferably 0.6 wt% or less. As a result, the material resistivity of the
また、保持体10は、次の第2の要件を満たすことが好ましい。
<第2の要件>
保持体10の厚さ(上下方向の長さ)は、5mm以上である。
なお、保持体10の厚さは、18mm以上であることが、より好ましい。
Moreover, it is preferable that the holding
<Second requirement>
The thickness (length in the vertical direction) of the
The thickness of the
なお、加熱装置100は、特許請求の範囲における保持装置に相当し、上下方向(Z軸方向)は、特許請求の範囲における第1の方向に相当する。保持体10は、特許請求の範囲におけるセラミックス部材に相当し、保持面S1は、特許請求の範囲における第1の表面に相当する。ヒータ電極50は、特許請求の範囲における抵抗体に相当する。
The
A−3.加熱装置100の製造方法:
加熱装置100の製造方法は、例えば以下の通りである。初めに、保持体10と柱状支持体20とを作製する。
A-3. Manufacturing method of the heating device 100:
The manufacturing method of the
保持体10の作製方法は、例えば以下の通りである。まず、AlN粉末100重量部に、Y2O3(酸化イットリウム)粉末1重量部と、アクリル系バインダ20重量部と、適量の分散剤および可塑剤とを加えた混合物に、トルエン等の有機溶剤を加え、ボールミルにて混合し、グリーンシート用スラリーを作製する。このグリーンシート用スラリーをキャスティング装置でシート状に成形した後に乾燥させ、グリーンシートを複数枚作製する。
The method for producing the holding
また、W粉末80およびRe粉末100重量部と、AlN粉末3.5重量部と、バインダ3重量部と、溶剤13.5重量部とを混合して混練することにより、メタライズペーストを作製する。このメタライズペーストを例えばスクリーン印刷装置を用いて印刷することにより、特定のグリーンシートに、後にヒータ電極50や受電電極54等となる未焼結導体層を形成する。また、グリーンシートにあらかじめビア孔を設けた状態で印刷することにより、後にビア群52(ビア52A)となる未焼結導体部を形成する。
Further, 100 parts by weight of W powder and Re powder, 3.5 parts by weight of AlN powder, 3 parts by weight of binder, and 13.5 parts by weight of solvent are mixed and kneaded to produce a metallized paste. By printing this metallizing paste using, for example, a screen printing device, a non-sintered conductor layer that will later become the
次に、これらのグリーンシートを複数枚(例えば30枚)熱圧着し、必要に応じて外周を切断して、グリーンシート積層体を作製する。このグリーンシート積層体をマシニングによって切削加工して円板状の成形体を作製し、この成形体を、窒素雰囲気において450℃で4時間、脱脂して脱脂体を得る。得られた脱脂体を、熱処理用のカーボン炉内においてAlN製のサヤに入れて、窒素雰囲気、常圧、例えば1825℃で4時間焼成して焼成体を作製する。このように、窒素雰囲気で、1800℃以上、4時間以上、焼成することにより、少なくとも上記第1の要件を満たすヒータ電極50を生成することができる。その後、この焼成体の表面を研磨加工する。以上の工程により、保持体10が作製される。なお、脱脂温度、脱脂時間等の脱脂条件を変更することにより、ヒータ電極50におけるCの固溶率を調整することができる。
Next, a plurality of these green sheets (for example, 30 sheets) are thermocompression-bonded, and the outer periphery is cut as necessary to produce a green sheet laminate. This green sheet laminate is cut by machining to produce a disk-shaped molded body, and this molded body is degreased at 450° C. for 4 hours in a nitrogen atmosphere to obtain a degreased body. The obtained degreased body is put into a sheath made of AlN in a carbon furnace for heat treatment, and fired at a nitrogen atmosphere and atmospheric pressure, for example, 1825° C. for 4 hours to produce a fired body. In this way, by firing in a nitrogen atmosphere at 1800° C. or higher for 4 hours or longer, the
また、柱状支持体20の作製方法は、例えば以下の通りである。まず、窒化アルミニウム粉末100重量部に、酸化イットリウム粉末1重量部と、PVAバインダ3重量部と、適量の分散剤および可塑剤と、を加えた混合物に、メタノール等の有機溶剤を加え、ボールミルにて混合し、スラリーを得る。このスラリーをスプレードライヤーにて顆粒化し、原料粉末を作製する。次に、貫通孔22に対応する中子が配置されたゴム型に原料粉末を充填し、冷間静水圧プレスして成形体を得る。得られた成形体を脱脂し、さらにこの脱脂体を焼成する。以上の工程により、柱状支持体20が作製される。
The method for producing the
次に、保持体10と柱状支持体20とを接合する。保持体10の裏面S2および柱状支持体20の上面S3に対して必要によりラッピング加工を行った後、保持体10の裏面S2と柱状支持体20の上面S3との少なくとも一方に、例えば希土類や有機溶剤等を混合してペースト状にした接合剤を均一に塗布した後、脱脂処理する。次いで、保持体10の裏面S2と柱状支持体20の上面S3とを重ね合わせ、ホットプレス焼成を行うことにより、保持体10と柱状支持体20とを接合する。
Next, the
保持体10と柱状支持体20との接合の後、各電極端子70を各貫通孔22内に挿入し、各電極端子70の上端部を各受電電極54に例えば金ろう材によりろう付けすることにより、ろう付け部56を形成した。以上の製造方法により、上述した構成の加熱装置100が製造される。
After joining the
A−4.本実施形態の効果:
上述したように、Reは、高融点金属であり、かつ、比較的に炭化しにくいため、セラミックス部材に設けられた発熱用抵抗体の形成材料として用いられることがある。しかし、本願の発明者は、Reを含有する材料によって形成された発熱用抵抗体が設けられたセラミックス部材について、次の点(1)(2)を新たに見出した。
(1)例えばセラミックス部材の製造段階におけるセラミックス材料内の残炭具合や焼成条件等の要因により、発熱用抵抗体において、ReにCが固溶する。
(2)発熱用抵抗体におけるCの固溶率が高いほど、発熱用抵抗体の抵抗温度係数が低くなる。
したがって、上述した従来技術のように、Reに固溶するCについて何ら考慮することなく、Reを含有する材料によって発熱用抵抗体を形成すれば、Reの炭化は抑制できたとしても、発熱用抵抗体の抵抗温度係数は比較的低いため、抵抗温度係数の向上の要求に応えることはできない。
A-4. Effects of this embodiment:
As described above, Re is a refractory metal and is relatively hard to be carbonized, so Re is sometimes used as a material for forming a heating resistor provided in a ceramic member. However, the inventor of the present application newly found the following points (1) and (2) regarding the ceramic member provided with the heating resistor formed of a material containing Re.
(1) For example, C is solid-dissolved in Re in the heat-generating resistor due to factors such as the degree of residual carbon in the ceramic material and the firing conditions during the manufacturing process of the ceramic member.
(2) The higher the solid solution ratio of C in the heating resistor, the lower the resistance temperature coefficient of the heating resistor.
Therefore, even if carbonization of Re can be suppressed by forming a heating resistor with a material containing Re without considering C solid-dissolved in Re as in the above-mentioned conventional technique, even if carbonization of Re can be suppressed. Since the resistance temperature coefficient of the resistor is relatively low, it is not possible to meet the demand for improvement of the resistance temperature coefficient.
これに対して、本実施形態の加熱装置100では、ヒータ電極50の少なくとも1つの特定断面において、保持体10に設けられたヒータ電極50は、Reを含み、かつ、Cの固溶率が1.0wt%以下である(上記第1の要件)。これにより、耐炭化性の高いReを用いてヒータ電極50を形成しつつ、ヒータ電極50の抵抗温度係数の低下を抑制することができる。
On the other hand, in the
また、本実施形態では、保持体10の厚さは、5mm以上であることが好ましい(上記第2の要件)。保持体10の厚さが5mm以上である構成では、保持体10の厚さが5mm未満である構成に比べて、特に、ヒータ電極50において、ReにCが固溶しやすい。しかし、本実施形態では、このようなReにCが固溶しやすい構成に対して、ヒータ電極50の抵抗温度係数の低下を抑制できるため、特に有効である。すなわち、本実施形態によれば、保持体10の厚さを5mm以上にすることによって保持体10の強度を確保しつつ、ヒータ電極50の抵抗温度係数の低下を抑制することができる。
In addition, in the present embodiment, the thickness of the
A−5.性能評価:
複数のセラミックス部材のサンプルを作製し、作製された複数のセラミックス部材のサンプルを用いて性能評価を行った。図3は、各サンプルにおけるヒータ電極の材料比抵抗と抵抗温度係数とに関する評価結果を示す説明図である。図4は、サンプル1におけるヒータ電極付近のXZ断面構成を模式的に示す説明図である。図5は、サンプル1のX線回折パターンを示す説明図である。
A-5. Performance evaluation:
Samples of a plurality of ceramic members were produced, and performance evaluation was performed using the produced samples of the ceramic members. FIG. 3 is an explanatory diagram showing the evaluation results regarding the material specific resistance of the heater electrode and the temperature coefficient of resistance in each sample. FIG. 4 is an explanatory diagram schematically showing the XZ sectional configuration in the vicinity of the heater electrode in
A−5−1.各サンプルについて:
図3に示すように、3つのサンプルについて、ヒータ電極の材料比抵抗と抵抗温度係数とに関する評価を行った。3つのサンプルは、全体として、上述の加熱装置100における保持体10と略同一構成である。具体的には、AlNの含有率が90〜99.5体積%の材料により形成されたセラミックス部材と、セラミックス部材の内部に設けられたヒータ電極と、を備える。ヒータ電極は、導電性材料としてReを含む材料により形成されている。また、ヒータ電極には、AlNが含まれている。なお、各サンプルは、上述した製造方法と同様の方法により製造できる。
A-5-1. For each sample:
As shown in FIG. 3, three samples were evaluated for the material specific resistance of the heater electrode and the temperature coefficient of resistance. The three samples as a whole have substantially the same configuration as the
3つのサンプルは、ヒータ電極が、主成分としてのReを含む点で共通するが、ヒータ電極におけるCの固溶率(wt%)が互いに異なる。Cの固溶率は、次の方法により特定することができる。まず、各サンプルにおけるヒータ電極付近の特定断面(例えばXZ断面)のうち、Reを含む10箇所について、Cの含有率(wt%)を特定する。各サンプルにおけるCの含有率は、EPMA(Electron Probe Micro Analyzer)の定量分析により特定することができる。そして、上記10箇所のそれぞれのCの含有率の平均値を、ヒータ電極におけるCの固溶率とする。なお、ヒータ電極付近の特定断面のうち、Cの固溶率を特定するための領域は、メタライズ部分(ヒータ電極 すなわち、Reが存在する部分)の最上端より1μmだけ下の位置から、メタライズ部分の最下端より1μmだけ上の位置までの領域である。
The three samples are common in that the heater electrode contains Re as the main component, but the solid solution ratio (wt%) of C in the heater electrode is different from each other. The solid solution rate of C can be specified by the following method. First, the content rate (wt %) of C is specified for 10 locations including Re in a specific cross section (for example, XZ cross section) near the heater electrode in each sample. The content rate of C in each sample can be specified by quantitative analysis of EPMA (Electron Probe Micro Analyzer). Then, the average value of the content ratios of C at each of the 10 locations is set as the solid solution ratio of C in the heater electrode. In the specific cross section near the heater electrode, the region for identifying the solid solution rate of C is the metallized portion from a
サンプル1では、Cの固溶率が0.55wt%であり、サンプル2では、Cの固溶率が0.76wt%であり、サンプル3では、Cの固溶率が1.07wt%である。したがって、サンプル1,2は、上述の第1の要件を満たしており、サンプル3は、第1の要件を満たしていない。図4に示すように、サンプル1では、ヒータ電極は、主としてRe(図4中、点ハッチング部分)を含んでおり、そのReの領域内にAlN(図4中、黒色部分)が点在している。また、ヒータ電極には、Reに固溶した複数のC(斜め線ハッチング部分)が点在している。なお、ReにCが固溶していることは、図5に示すように、X線結晶構造解析(XRD)において、Cが固溶していないときのReの強度ピークを示す回折角度(図5中の点線グラフ参照)に対して、Cが固溶しているときのReの強度ピークを示す回折角度(図5中の実線グラフおよび白抜き矢印参照)がずれることからも確認することができる。なお、図5中の黒塗り三角は、AlNの強度ピークを示す。
In
A−5−2.評価方法について:
各サンプルにおけるヒータ電極の材料比抵抗(μΩ・cm)は、次のようにして求めることができる。まず、各サンプルにおけるヒータ電極の抵抗値を、抵抗計を用いて測定する。その測定されたヒータ電極の抵抗値と、ヒータ電極の長手方向に直交する断面の面積と、ヒータ電極の長さとから、ヒータ電極の材料比抵抗を求める。また、各サンプルにおけるヒータ電極の抵抗温度係数(ppm/℃)は、次のようにして求めることができる。各サンプルを例えば炉内で加熱し、サンプルの温度上昇過程における各温度でのヒータ電極の抵抗値を、マルチメータを用いて計測する。そして、基準温度から各温度までの温度変化量から、ヒータ電極の抵抗温度係数を求める。
なお、「抵抗温度係数」は、物質の温度変化に対する抵抗値の変化の割合を示すパラメータであり、抵抗温度係数が高いほど、加熱性が高いことを意味し、かつ、温度感受性が高いことを意味する。「抵抗温度係数」は、次の式で示される。
「抵抗温度係数(ppm/℃)」=(R−Ra)/Ra÷(T−Ta)×106
Ra:基準温度における抵抗値(Ω)
Ta:基準温度(℃)
R:任意温度における抵抗値(Ω)
T:任意温度(℃)
A-5-2. About evaluation method:
The material specific resistance (μΩ·cm) of the heater electrode in each sample can be obtained as follows. First, the resistance value of the heater electrode in each sample is measured using a resistance meter. The material specific resistance of the heater electrode is obtained from the measured resistance value of the heater electrode, the area of the cross section orthogonal to the longitudinal direction of the heater electrode, and the length of the heater electrode. Further, the resistance temperature coefficient (ppm/° C.) of the heater electrode in each sample can be obtained as follows. Each sample is heated in, for example, a furnace, and the resistance value of the heater electrode at each temperature in the temperature rising process of the sample is measured using a multimeter. Then, the temperature coefficient of resistance of the heater electrode is obtained from the amount of temperature change from the reference temperature to each temperature.
The "temperature coefficient of resistance" is a parameter indicating the rate of change in resistance with respect to the temperature change of a substance. The higher the temperature coefficient of resistance, the higher the heating property, and the higher the temperature sensitivity. means. The “temperature coefficient of resistance” is expressed by the following equation.
“Resistance temperature coefficient (ppm/° C.)”=(R−Ra)/Ra÷(T−Ta)×10 6
Ra: Resistance value at standard temperature (Ω)
Ta: reference temperature (°C)
R: Resistance value (Ω) at any temperature
T: arbitrary temperature (°C)
A−5−3.評価結果について:
サンプル1では、ヒータ電極の材料比抵抗は、49.2μΩ・cmであり、50μΩ・cm以下に抑制されている。また、ヒータ電極の抵抗温度係数は、2290ppm/℃であり、例えば2000ppm/℃より高い。サンプル2では、ヒータ電極の材料比抵抗は、66.2μΩ・cmであり、70μΩ・cm以下に抑制されている。また、ヒータ電極の抵抗温度係数は、1850ppm/℃であり、例えば1800ppm/℃より高い。これに対して、サンプル3では、ヒータ電極の材料比抵抗は、82μΩ・cmであり、ヒータ電極の抵抗温度係数は、744ppm/℃であり、2000ppm/℃を大きく下回っている。以上のことから、ヒータ電極が、Reを含み、かつ、ヒータ電極におけるCの固溶率が1.0wt%以下である、という上記第1の要件を満たすことにより、耐炭化性の高いReを用いてヒータ電極を形成しつつ、ヒータ電極の抵抗温度係数の低下を抑制することができることが分かる。
A-5-3. About evaluation results:
In
また、ヒータ電極におけるCの固溶率が0.8wt%以下であれば、ヒータ電極の材料比抵抗の増大を抑制しつつ、ヒータ電極の抵抗温度係数の向上を図ることができることが分かる。さらに、ヒータ電極におけるCの固溶率が0.6wt%以下であれば、ヒータ電極の材料比抵抗の増大をより効果的に抑制することができることが分かる。 Further, it can be seen that when the solid solution ratio of C in the heater electrode is 0.8 wt% or less, the resistance temperature coefficient of the heater electrode can be improved while suppressing an increase in the material specific resistance of the heater electrode. Furthermore, it can be seen that if the solid solution ratio of C in the heater electrode is 0.6 wt% or less, the increase in the material specific resistance of the heater electrode can be suppressed more effectively.
B.変形例:
本明細書で開示される技術は、上述の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の形態に変形することができ、例えば次のような変形も可能である。
B. Modification:
The technology disclosed in the present specification is not limited to the above-described embodiment, and can be modified into various forms without departing from the gist thereof, for example, the following modifications are also possible.
上記実施形態における加熱装置100を構成する各部材の形成材料は、あくまで例示であり、各部材が他の材料により形成されてもよい。例えば、上記実施形態における加熱装置100では、保持体10と柱状支持体20との主成分(セラミックス粒子)は、AlNであったが、例えばAl2O3(アルミナ)など、他のセラミックスであってもよい。また、保持体10の主成分と柱状支持体20の主成分とは、互いに異なる材料であってもよい。なお、セラミックス部材のセラミックス部分の主成分がAlN以外の材料(アルミナ等)であっても、セラミックス部分の残炭により、抵抗体においてReにCが固溶し、抵抗体の抵抗温度係数が低くなる、という問題が生じることがある。これに対して、本発明を適用することにより、抵抗体の抵抗温度係数を向上させることができる。
The forming material of each member constituting the
上記実施形態では、抵抗体として、ヒータ電極50を例示したが、抵抗体は、セラミックス部材の内部に配置されたものに限らず、例えば、セラミックス部材の表面側(例えば上記実施形態において保持体10の裏面S2側)に配置されている構成であってもよい。
In the above embodiment, the
また、上記実施形態において、加熱装置100は、上述の第2の要件を満たさない構成であってもよい。
In addition, in the above-described embodiment, the
また、上記実施形態における加熱装置100の構成は、あくまで例示であり、種々変形可能である。例えば、上記実施形態では、保持体10および柱状支持体20のZ軸方向視の外形が略円形であるとしているが、他の形状であってもよい。また、柱状支持体20に形成された貫通孔22に収容される電極端子は、ヒータ電極50に電気的に接続された端子に限らず、例えば、プラズマを発生させる高周波(RF)電極に電気的に接続された端子や、静電吸着のための吸着電極に電気的に接続された端子でもよい。また、上記実施形態では、受電電極54は、保持体10の裏面S2に形成された凹部12内に配置されているが、保持体10の裏面S2上に配置されているとしてもよい。要するに、受電電極は、保持体の第2の表面側に配置されていればよい。
Further, the configuration of the
また、上記実施形態において、ビア群52は、1つのビア52Aを含むとしてもよいし、3つ以上のビア52Aを含むとしてもよい。
Further, in the above embodiment, the via
上記実施形態における加熱装置100の製造方法はあくまで一例であり、種々変形可能である。
The manufacturing method of the
本発明は、加熱装置に限らず、静電チャック、真空チャック等の保持装置にも適用可能である。要するに、本発明は、抵抗体が設けられたセラミックス部材を備える保持装置に適用可能である。 The present invention is applicable not only to a heating device but also to a holding device such as an electrostatic chuck or a vacuum chuck. In short, the present invention can be applied to a holding device including a ceramic member provided with a resistor.
10:保持体 12:凹部 13:溶剤 20:柱状支持体 22:貫通孔 30:接合部 50:ヒータ電極 51:周縁側ビア導体 52:ビア群 52A:ビア 53:導電路 54:受電電極 56:ろう付け部 70:電極端子 80:W粉末 100:加熱装置 S1:保持面 S2:裏面 S3:上面 W:半導体ウェハ
10: Retainer 12: Recessed portion 13: Solvent 20: Columnar support 22: Through hole 30: Joined portion 50: Heater electrode 51: Edge side via conductor 52: Via
Claims (2)
前記セラミックス部材に設けられた発熱用抵抗体と、
を備え、前記セラミックス部材の前記第1の表面上に対象物を保持する保持装置において、
前記発熱用抵抗体の少なくとも1つの特定断面において、前記発熱用抵抗体は、主成分としてReを含み、かつ、Reに固溶しているCの含有率が1.0wt%以下である、
ことを特徴とする保持装置。 A ceramic member having a substantially planar first surface that is substantially perpendicular to the first direction;
A heating resistor provided on the ceramic member;
And a holding device for holding an object on the first surface of the ceramic member,
In at least one specific cross section of the heat-generating resistor, the heat-generating resistor contains Re as a main component, and the content rate of C dissolved in Re is 1.0 wt% or less.
A holding device characterized by the above.
前記発熱用抵抗体は、前記セラミックス部材の内部に配置されており、
前記第1の方向におけるセラミックス部材の厚さは、5mm以上である、
ことを特徴とする保持装置。 The holding device according to claim 1, further comprising:
The heating resistor is disposed inside the ceramic member,
The thickness of the ceramic member in the first direction is 5 mm or more,
A holding device characterized by the above.
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JPH07504711A (en) * | 1992-02-14 | 1995-05-25 | イー・アイ・デュポン・ドゥ・ヌムール・アンド・カンパニー | Alloy of molybdenum, rhenium and tungsten |
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JP2018181697A (en) * | 2017-04-18 | 2018-11-15 | 日本特殊陶業株式会社 | Heating apparatus |
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