JP2020177735A - 電極埋設部材の製造方法 - Google Patents
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Description
セラミックス成形体を脱脂して作製したセラミックス製の第1脱脂体と、
前記電極と、
前記基体を構成する少なくとも1種のセラミックス成分からなるセラミックス粉末と金属の粉末から作製した前記接続部材の未焼成体と、
前記接続部材の未焼成体が収容される穴部を有し、セラミックス成形体を脱脂して作製したセラミックス製の第2脱脂体と、
を順に積層して積層体を構成し、
前記積層体を加圧焼成することによって、一体化してなる電極埋設部材を製造することを特徴とする。
開口を有する有底筒状型にセラミックス原料粉末を充填して加圧し第1圧粉体を形成する第1圧粉体形成工程と、
前記有底筒状型の中で、前記第1圧粉体の前記有底筒状型の開口側に、前記基体を構成する少なくとも1種のセラミックス成分からなるセラミックス粉末と金属の粉末から作製した前記接続部材の未焼成体と、前記電極とを配置する電極載置工程と、
前記有底筒状型の中の、前記第1圧粉体、前記電極、及び前記接続部材の未焼成体の前記開口側に前記セラミックス原料粉末を充填して加圧し前記第1圧粉体を含んだ第2圧粉体を形成する第2圧粉体形成工程と、
前記電極及び前記接続部材の未焼成体を埋設した前記第2圧粉体を加圧焼成する焼結工程と、を備えることを特徴とする。
これにより、上述した特有の作用効果を確実に奏することができる。
上述した実施形態では成形体プレス法を用いたが、本実施形態においては粉末ホットプレス法を用いる。
以下、上記実施形態の電極埋設部材の製造方法に関する各種の実施例について説明する。以下の実施例に記載の脱脂、焼成、ロウ付けの条件は従前のセラミックス焼結体の製造方法に準拠し、適切な条件の変更を含む。
まず、実施例1として、成形体プレス法を用いて電極埋設部材を製造した例について、図4A乃至図8を参照して説明する。
(i)円板状成形体(第1の脱脂体)21(焼成後絶縁層となるプレート)(図4A)
直径340mm、厚み5mm
(ii)円板状成形体(第2の脱脂体)22(焼成後に中間基台となるプレート) (図4B)
直径340mm、厚み10mm
円板状成形体22の一方の面に、成形体の中心を共有し、電極を収納するための直径300mm、深さ0.1mmの凹部24を設ける。
更に、端子を形成する所定の位置に、接続部材を収納するための直径8.5mm、深さ1.1mmの凹部25を設ける。
(iii)円板状成形体(第3の脱脂体)23(焼成後に基台となるプレート) (図4C)
直径340mm、厚み20mm
円板状成形体23の一方の面に、成形体の中心を共有し、電極を収納するための直径300mm、深さ0.1mmの凹部26を設ける。
更に、端子を形成する所定の位置に、接続部材成形体を収納するための直径8.5mm、深さ1.1mmの凹部27を設ける。
タングステン(W)粉末及び窒化アルミニウム(AlN)粉末95質量%、酸化イットリウム粉末5質量%からなる粉末混合物をWの体積比が90%、80%、70%、60%となるように配合し、これを一軸プレス成型の後、CIP成形し、φ8mm×0.8mmtの接続部材成形体3を作製した。
(iv)ヒーター電極
モリブデンワイヤーによるメッシュ(線径0.1mm、平織り、メッシュサイズ#50)
これを所定の形状に裁断しヒーター電極2Aとする。最外径294mm。
(v)電極等の配置
円板上脱脂体23の直径8.5mmの凹部27に接続部材成形体3を配置する(図5A)。
その上に、300mm凹部にヒーター電極2Aを収納する(図5B)。
(vi)円板状脱脂体22の積層
円板上脱脂体23のヒーター電極2Aが埋設された側に、円板状脱脂体22を積層する(図5C)。
(vii)円板状脱脂体21の積層(図6、6B)
円板状脱脂体22の直径8.5mmの凹部25に、上述の接続部材成形体3を配置する(図6A)。
その上の300mm凹部24にヒーター電極と同様のモリブデンワイヤーによるメッシュからなり最外径が300mmとなるように裁断された高周波電極2Bを収納する(図6A)。
その上に円板状脱脂体21を積層し、積層体(脱脂体)28を完成させる(図6B)。
10MPaの圧力で、焼成温度1800℃、焼成時間2時間でホットプレス焼成を行った。
その後、全面に研削、研磨加工を行い、総厚25mm、絶縁層厚さ1.0mm、表面粗さをRa0.4μmのウェハ載置面を形成した。
セラミック基体裏面側より端子位置に接続部材3に到達するまで穴径φ5.5mmの平底穴加工を行い、端子穴8を形成する。
露出した接続部材底面にロウ材(ロウ付け部9)を介して直径5mm、厚み2mmのタングステンとコバール製の緩衝部材(中間部材9a、9b)と直径5mm長さ30mmの円柱状Ni製給電端子10を設置し、真空炉により1050℃でAu−Ni系ロウ材によるロウ付けを行い、電極内蔵部材(図8)を完成させた。
次に、実施例2として、実施例1で積層した接続部材成形体の代わりに、以下の工程による接続部材脱脂体を用いて、同様に電極埋設部材を作製した例について説明する。
Wの体積比は60%となるように配合した。
これをN2雰囲気、500℃で脱脂し、接続部材脱脂体を作製した。
次に、実施例3として、実施例1で積層した接続部材成形体の代わりに以下の工程による接続部材仮焼体を用いて同様に電極埋設部材を作製した例について説明する。
Wの体積比は60%となるように配合した。
これを、Ar雰囲気、1500℃で仮焼し、接続部材仮焼体を作製した。
次に、実施例4として、粉末ホットプレス法を用いて電極埋設部材を製造した例について説明する。
(i)第1円板状圧粉体(焼成後絶縁層となるプレート)
直径340mm、厚み5mm。
(ii)実施例1と同じ高周波電極を第1円形圧粉体上の所定位置に載置する。
(iii)接続部材
実施例1と同じ接続部材成形体を高周波電極上の所定の位置に配置する。
直径340mm、厚み10mm
(iv)ヒーター電極を第2円板状圧粉体上に載せる。
(v)接続部材
実施例1と同じ接続部材成形体をヒーター電極上の所定の位置に配置する。
(vi)第3円板状圧粉体(焼成後基台となるプレート)
直径340mm、厚み20mm
10MPaの圧力で、焼成温度1800℃、焼成時間2時間でホットプレス焼成を行った。
その後、全面に研削、研磨加工を行い、総厚25mm、絶縁層厚さ1.0mm、表面粗さをRa0.4μmのウェハ載置面を形成した。
セラミック基体裏面側より端子位置に接続部材に到達するまで穴径φ5.5mmの平底穴加工を行う。
露出した接続部材底面にロウ材を介して直径5mm、厚み2mmのタングステンとコバール製の緩衝部材と直径5mm長さ30mmの円柱状Ni製給電端子を設置し、真空炉により1050℃でAu−Ni系ロウ材によるろう付けを行い電極内蔵部材を完成させた。
実施例1において接続部材をタングステン(W)のバルク体(焼結金属)とした従来の製造方法によって電極埋設部材を作製した。
実施例1〜4及び比較例で作製した電極埋設部材を、プロセス温度が600℃である半導体製造プロセスに使用した。
使用開始後3か月経過後に、端子部の断面をSEM観察した。
その結果、実施例1〜4ともクラックは確認されなかったが、比較例は、接続部材の縁部から電極埋設部材表面に向かうクラックの進展が確認された。
また、接続部材にφ4mmのNi端子をロウ付けした後、引っ張り試験を行った。強度試験後は全て接続部材の内部で破断していた。
強度値はWの体積比が大きくなるにつれ、わずかに強度の低下傾向がみられたものの使用上問題となる程度ではなかった。
2、2A、2B 電極(内部電極)
3 接続部材
4 第2部材(第2脱脂体)
5、25、27 穴部
6 積層体
7 基体
8 端子穴
9 ロウ付け部
10 端子
21 円板状成形体(第1の脱脂体)
22 円板状成形体(第2の脱脂体)
23 円板状成形体(第3の脱脂体)
Claims (3)
- セラミックス製の基体の中に電極及び前記電極と電気的に接続した接続部材を埋設してなる電極埋設部材の製造方法において、
セラミックス成形体を脱脂して作製したセラミックス製の第1脱脂体と、
前記電極と、
前記基体を構成する少なくとも1種のセラミックス成分からなるセラミックス粉末と金属の粉末から作製した前記接続部材の未焼成体と、
前記接続部材の未焼成体が収容される穴部を有し、セラミックス成形体を脱脂して作製したセラミックス製の第2脱脂体と、
を順に積層して積層体を構成し、
前記積層体を加圧焼成することによって、一体化してなる電極埋設部材を製造することを特徴とする電極埋設部材の製造方法。 - セラミックス製の基体の中に電極及び前記電極と電気的に接続した接続部材を埋設してなる電極埋設部材の製造方法において、
開口を有する有底筒状型にセラミックス原料粉末を充填して加圧し第1圧粉体を形成する第1圧粉体形成工程と、
前記有底筒状型の中で、前記第1圧粉体の前記有底筒状型の開口側に、前記基体を構成する少なくとも1種のセラミックス成分からなるセラミックス粉末と金属の粉末から作製した前記接続部材の未焼成体と、前記電極とを配置する電極載置工程と、
前記有底筒状型の中の、前記第1圧粉体、前記電極、及び前記接続部材の未焼成体の前記開口側に前記セラミックス原料粉末を充填して加圧し前記第1圧粉体を含んだ第2圧粉体を形成する第2圧粉体形成工程と、
前記電極及び前記接続部材の未焼成体を埋設した前記第2圧粉体を加圧焼成する焼結工程と、
を備える電極埋設部材の製造方法。 - 前記接続部材の未焼成体は、成形体、脱脂体、又は仮焼体である、請求項1または2に記載の電極埋設部材の製造方法。
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JP2004288887A (ja) * | 2003-03-24 | 2004-10-14 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 半導体製造装置用ウェハ保持体およびそれを搭載した半導体製造装置 |
JP2004362933A (ja) * | 2003-06-04 | 2004-12-24 | Toshiba Ceramics Co Ltd | セラミックスヒータの製造方法 |
JP2008130609A (ja) * | 2006-11-16 | 2008-06-05 | Ngk Insulators Ltd | 加熱装置 |
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