JP2024054628A - 積層構造体および積層構造体の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】絶縁性能および信頼性の優れた積層構造体を提供すること。【解決手段】積層構造体は、第1面および前記第1面に連なって設けられた第2面を有する基材と、前記第1面および前記第2面に設けられた第1絶縁膜と、前記第1絶縁膜上および前記第1面と前記第2面との境界に形成される角部に設けられる第2絶縁膜と、を含み、前記基材の熱膨張係数と前記第2絶縁膜の熱膨張係数との差は、前記基材の熱膨張係数と前記第1絶縁膜の熱膨張係数との差よりも小さい。積層構造体の製造方法は、第1面、および前記第1面に連なって設けられた第2面を有する基材を用いることと、前記第1面および前記第2面に第1絶縁膜を形成することと、前記第1絶縁膜上および前記第1絶縁膜の隙間に有機材料の粉末を溶融して吹き付けることにより第2絶縁膜を形成することと、を含む。【選択図】図1
Description
本発明の実施形態は、積層構造体および積層構造体の製造方法に関し、例えば、基板を載置するための積層構造体、および積層構造体の製造方法に関する。
半導体デバイスはほぼ全ての電子機器に搭載されており、電子機器の機能に対して重要な役割を担っている。半導体デバイスはシリコンなどが有する半導体特性を利用したデバイスである。半導体デバイスは、半導体膜、絶縁膜、および導電膜を基板上に積層し、これらの膜がパターニングされることによって構成される。これらの膜は、蒸着法、スパッタリング法、化学気相成長(CVD)法、または基板の化学反応などを利用して積層され、リソグラフィプロセスによってこれらの膜がパターニングされる。リソグラフィプロセスは、パターニングに供されるこれらの膜の上へのレジストの形成、レジストの露光、現像によるレジストマスクの形成、エッチングによるこれらの膜の部分的除去、およびレジストマスクの除去を含む。
上述した膜の特性は、膜を成膜する条件、または膜をエッチングする条件によって大きく左右される。当該条件の1つが基板を載置するための載置台(以下、ステージという)に印加する電圧である。近年の半導体デバイスの微細化に伴い、加工する穴の径と加工する膜の厚さの比(アスペクト比)が大きくなっている。このため、例えば、エッチング装置に含まれるステージに印加する電圧が増加する傾向にある。また、ステージに印加する電圧が増加することに伴い、ステージに含まれる部材の耐電圧の向上が求められる。ステージに含まれる部材として、例えば、冷却板、静電チャックなどが挙げられる。特許文献1および特許文献2には、基材表面に溶射法の1つであるセラミック溶射により絶縁膜を形成し、絶縁膜の耐電圧を向上させたステージが開示されている。また、ステージ表面に絶縁膜を形成するためのその他の方法として、陽極酸化法が用いられることが知られている。
従来の方法によれば、1つの面と別の面との境界(以下、角部または隅部ともいう)に絶縁膜が形成しづらく、特に、角部には隙間または空隙が生成されるという問題があった。また、絶縁膜を加熱した際に隙間が生成されるという問題があった。隙間または空隙が生成されると、絶縁膜の耐電圧(絶縁破壊電圧ともいう)が低下することにつながる。
そこで、本発明は、絶縁性能および信頼性の優れた積層構造体を提供することを目的の1つとする。
本発明の一実施形態によれば、第1面および前記第1面に連なって設けられた第2面を有する基材と、前記第1面および前記第2面に設けられた第1絶縁膜と、前記第1絶縁膜上および前記第1面と前記第2面との境界に形成される角部に設けられる第2絶縁膜と、を含み、前記基材の熱膨張係数と前記第2絶縁膜の熱膨張係数との差は、前記基材の熱膨張係数と前記第1絶縁膜の熱膨張係数との差よりも小さい、積層構造体が提供される。
上記積層構造体において、前記第1面と前記第2面との境界に形成される角部において、前記第2絶縁膜の厚さは前記第1絶縁膜の厚さよりも大きくてもよい。
本発明の一実施形態によれば、第1面を有する基材と、前記基材の第1面のうち第1領域上に設けられた第1絶縁膜と、前記基材の第1面のうち前記第1領域において前記第1絶縁膜上に設けられるとともに、前記第1領域に隣接して設けられた第2領域上に設けられた第2絶縁膜と、を含み、前記基材の熱膨張係数と前記第2絶縁膜の熱膨張係数との差は、前記基材の熱膨張係数と前記第1絶縁膜の熱膨張係数との差よりも小さい、積層構造体が提供される。
上記積層構造体において、前記第2領域において、前記基材と前記第2絶縁膜との間に隙間を有してもよい。
上記積層構造体において、前記基材は、金属であり、前記第1絶縁膜は、金属酸化物であってもよい。
上記積層構造体において、前記第1面の前記第2絶縁膜の厚さは前記第2面の前記の厚さよりも大きくてもよい。
上記積層構造体において、前記基材は、アルミニウムであり、前記第1絶縁膜は、酸化アルミニウムであってもよい。
上記積層構造体において、前記第2絶縁膜は、有機材料を含んでもよい。
上記積層構造体において、前記第2絶縁膜は、ポリベンゾイミダゾールを含んでもよい。
本発明の一実施形態によれば、第1面、および前記第1面に連なって設けられた第2面を有する基材を用いることと、前記第1面および前記第2面に第1絶縁膜を形成することと、前記第1絶縁膜上および前記第1絶縁膜の隙間に有機材料を溶融して吹き付けることにより第2絶縁膜を形成することと、を含む、積層構造体の製造方法が提供される。
上記積層構造体の製造方法において、前記基材は金属であり、前記第1絶縁膜は、陽極酸化処理により形成されてもよい。
上記積層構造体の製造方法において、前記第1絶縁膜は、溶射処理により形成されてもよい。
上記積層構造体の製造方法において、前記第1絶縁膜は、金属酸化膜であってもよい。
上記積層構造体の製造方法において、前記第1面および前記第2面により形成される角部において、前記第2絶縁膜の厚さは前記第1絶縁膜の厚さよりも大きくてもよい。
上記積層構造体の製造方法において、前記第2絶縁膜は、樹脂材料を含んでもよい。
上記積層構造体の製造方法において、前記第2絶縁膜は、ポリベンゾイミダゾールを含んでもよい。
上記積層構造体の製造方法において、前記第1面および前記第2面に沿って前記第1絶縁膜を形成した後に前記第1絶縁膜を加熱することをさらに含んでもよい。
本発明の一実施形態によれば、絶縁性能および信頼性の優れた積層構造体を提供することができる。
以下、本出願で開示される発明の各実施形態について、図面を参照しつつ説明する。但し、本発明は、その要旨を逸脱しない範囲において様々な形態で実施することができ、以下に例示する実施形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。
なお、本実施形態で参照する図面において、同一部分または同様な機能を有する部分には同一の符号または類似の符号(符号の後に-(ハイフン)数字等を付しただけの符号)を付し、その繰り返しの説明は省略する場合がある。また、図面の寸法比率は説明の都合上実際の比率とは異なったり、構成の一部が図面から省略されたりする場合がある。
<第1実施形態>
本実施形態に係る積層構造体10の構成および積層構造体10の製造方法について説明する。
本実施形態に係る積層構造体10の構成および積層構造体10の製造方法について説明する。
(1-1.積層構造体10の構成)
図1は、本発明の一実施形態に係る積層構造体10の模式的な斜視図および平面図である。具体的には、図1(A)は、積層構造体10の模式的な斜視図である。図1(B)は、積層構造体10の模式的な平面図である。
図1は、本発明の一実施形態に係る積層構造体10の模式的な斜視図および平面図である。具体的には、図1(A)は、積層構造体10の模式的な斜視図である。図1(B)は、積層構造体10の模式的な平面図である。
積層構造体10は、円盤型の形状を有する。積層構造体10は、基板(例えば、シリコンウェハ)を載置可能な上面を有し、ステージとして用いることができる。積層構造体10は、例えば、12インチのシリコンウェハを載置できる程度の直径を有する。積層構造体10は、基板を持ち上げるためのリフトピン用の孔20、半導体デバイスを製造する際に用いられるガスを流すための溝部30が設けられている。孔20および溝部30の配置、数、および形状は、半導体デバイス製造装置の仕様に合わせて適宜変更されてもよい。
図2(A)は、図1(B)に示す線A-A’に沿って切断された積層構造体10のうち溝部30の模式的な断面図である。図2(B)は、図2(A)の一部を拡大した断面図である。積層構造体10は、基材100、第1絶縁膜110および第2絶縁膜120を有する。第1絶縁膜110は、基材100の上面100u(第1面ともいう)、側面100s、および底面100dを覆うように設けられている。また、本実施形態において、基材100の上面100uと、側面100sとの間には面取り部100b(第2面ともいう)が設けられている。面取り部100bは、上面100uに連なって設けられるとともに、側面100sに連なって設けられる。この例では、面取り部100bはC面取りである。面取り部100bの寸法は、例えば、0.1mm以上10mm以下である。面取り部100bは、孔20および基材100の端部においても同様に設けられている。
基材100の材料として、例えば、金属を用いることができる。本実施形態において、基材100にはアルミニウム(Al)が用いられる。
第1絶縁膜110には、所望の耐電圧特性を満たすことが可能な材料が用いられる。第1絶縁膜110には、金属酸化物などの無機絶縁材料用いられる。この例では、第1絶縁膜110には、基材100に用いられる金属(アルミニウム)に合わせて、金属酸化物である酸化アルミニウム(Al2O3)が用いられる。
上面100uにおける第1絶縁膜110の厚さTu1は、耐電圧特性の観点から5μm以上100μm以下であることが望ましい。
第2絶縁膜120は、第1絶縁膜110上および基材100の隣り合う各面の境界に形成される角部100cに設けられる。基材100の熱膨張係数と第2絶縁膜120の熱膨張係数との差は、基材100の熱膨張係数と第1絶縁膜110の熱膨張係数との差よりも小さい。そのため、第2絶縁膜120には、基材100の熱膨張係数に近く、耐食性、および耐熱性が高い材料が用いられる。この例では、第2絶縁膜120には、樹脂材料が用いられる。より具体的には、第2絶縁膜120は、ポリベンゾイミダゾール(PBI)を含む。ポリベンゾイミダゾールは、耐食性かつ耐熱性に優れるとともに、熱膨張係数がアルミニウムの熱膨張係数に近い特徴を有する。
上面100uにおける第2絶縁膜の厚さTu2は、耐電圧特性の観点から5μm以上100μm以下、好ましくは10μm以上50μm以下であることが望ましい。
本実施形態に係る積層構造体10において、上面100u(第1面)と、面取り部100b(第2面)との間に形成される境界領域101(角部100c)において、第2絶縁膜120の厚さTc2は第1絶縁膜110の厚さT1よりも大きい。このとき、角部100c-1における第2絶縁膜120の厚さTc2は、上面110uにおける第1絶縁膜110の厚さT1と同等あるいはそれ以上の厚さを有する。面取り部100bと、側面100sとの間の角部100c(角部100c-2)および側面100sと、底面100dとの間の角部100c(角部100c-3)においても、第2絶縁膜120の厚さは第1絶縁膜110の厚さよりも大きい。
また、本実施形態では、角部100cの他、基材100の上面100uのうち、第1絶縁膜110にクラック115(隙間)が発生した領域(第2領域100ur2)および、クラック115(隙間)が存在しない領域(第1領域100ur1)上に第2絶縁膜120が設けられる。第1領域100ur1上において、第1絶縁膜110および第2絶縁膜120が積層されている。第2領域100ur2上においては、基材100と、第2絶縁膜120との間に隙間(空間)が設けられてもよいし、クラック115内に第2絶縁膜120の全部または一部が充填されてもよい。第2絶縁膜120は、第1領域100ur1および第2領域100ru2において同等の厚さを有する。また、クラック115は、第1絶縁膜110の間に設けられている。そのため、上述した第2領域100ur2は、第1領域100ur1に隣接しているともいうことができる。
上述したように、ポリベンゾイミダゾールは、耐食性かつ耐熱性に優れるとともに、熱膨張係数がアルミニウムの熱膨張係数に近い特徴を有する。これにより、積層構造体に高温熱処理が繰り返された場合において、第2絶縁膜が基材および第1絶縁膜の熱膨張に追従することができる。そのため、第1絶縁膜110にクラック115が生じた場合においても、第2絶縁膜が存在するため、基材100が露出することを抑えられる。また、本実施形態の場合、基材100の表面全域が所定の厚さ以上の第1絶縁膜110または第2絶縁膜120により覆われる。これにより、積層構造体10の耐電圧が向上する。したがって、本実施形態に係る積層構造体10は、絶縁性能および信頼性に優れるということができる。
なお、本実施形態において、側面100sにおける第2絶縁膜120の厚さTs2は上面100uにおける第2絶縁膜120の厚さTu2よりも小さくてもよい。
(1-2.積層構造体10の製造方法)
次に、本実施形態に係る積層構造体10の製造方法について、図3乃至図5を参照しながら説明する。
次に、本実施形態に係る積層構造体10の製造方法について、図3乃至図5を参照しながら説明する。
図3は、本実施形態に係る積層構造体10の製造方法を示すフローチャートである。図4~図5は、本実施形態に係る積層構造体10の製造方法を示す断面模式図である。
まず、図3および図4(A)に示すように、用意された基材100に対して、第1絶縁膜110を形成する(ステップS110)。この例では、基材100には、アルミニウム基材が用いられる。アルミニウム基材に対して陽極酸化処理を行うにより、第1絶縁膜110としての酸化アルミニウムが形成される。このとき、耐電圧向上の観点から、酸化アルミニウムの厚さは、5μm以上100μm以下、好ましくは10μm以上50μm以下であることが望ましい。陽極酸化処理の場合、他の処理方法に比べて、安価に第1絶縁膜を厚く形成することができる。
次に、図3および図4(B)に示すように、基材100および第1絶縁膜110に対して加熱処理を行う(ステップS120)。加熱処理は、第1絶縁膜110にクラックを発生させる観点から100℃以上500℃以下であることが望ましい。上述の温度領域で加熱処理を行うことにより、クラック115を生じさせ、あらかじめ第1絶縁膜110内に隙間を生じさせることができる。
次に、図3および図5(A)に示すように、第1絶縁膜110上および第1絶縁膜110のクラック115に第2絶縁膜を形成する(ステップS130)。具体的には、第1絶縁膜110の表面、および第1絶縁膜110のクラック115(隙間)に対して吹付装置500から樹脂材料501(具体的にはポリベンゾイミダゾール)を高温で溶融して吹き付ける(高温吹付処理)を行うことにより第2絶縁膜120を形成する。この場合の高温吹付処理では、ガラス転移点を考慮して、400℃以上に加熱されたポリベンゾイミダゾールを吹き付ける。このとき、耐電圧性の観点から、ポリベンゾイミダゾールの厚さは、5μm以上100μm以下、好ましくは10μm以上50μmであることが望ましい。高温吹付処理の場合、溶融した樹脂材料が硬化して膜を形成することにより、緻密な絶縁膜を形成することができる。
高温吹付処理は、基材100の上面100u側から行われる。そのため、基材100の上面100uおよび基材100の面取り部100bに対しては、第2絶縁膜120をほぼ均一に成膜することができる。なお、基材100の上面100uに比べて基材100の側面100sには第2絶縁膜120を成膜しづらい場合がある。そのため、側面100sにおける第2絶縁膜120の厚さは上面100uにおける第2絶縁膜120の厚さよりも小さくなる場合がある。しかしながら、本実施形態の場合、陽極酸化処理により、第1絶縁膜110を厚く形成することができるため、基材100の側面100sには所定の厚さの第1絶縁膜110を安定して形成することができる。以上により、図5(B)に示すように、積層構造体10が製造される。
本実施形態に係る積層構造体10の製造方法によれば、陽極酸化を用いることにより、安価に厚膜の第1絶縁膜を形成することができるとともに、第1絶縁膜の隙間には高温吹付処理により緻密でありかつ基材の熱膨張係数に近い第2絶縁膜が形成される。これにより、基材100の表面全域が所定の厚さ以上の第1絶縁膜110または第2絶縁膜120により覆われる。そのため、熱処理が繰り返されても積層構造体10における絶縁膜の欠陥がなくなり、耐電圧が向上する。したがって、本実施形態を用いることにより、絶縁性能および信頼性に優れる積層構造体10を製造することができる。
なお、本実施形態では、基材100に設けられた面取り部100bを中心に説明を行ったが、リフトピン用孔20および基材端部における面取り部に対しても同様に第2絶縁膜120が形成される。
また、本実施形態の場合、酸化アルミニウムを厚く形成し、ポリベンゾイミダゾールを酸化アルミニウムよりも薄く形成してもよい。これにより、積層構造体の製造コストを抑えることができる。
<第2実施形態>
図6を参照して、本発明の一実施形態に係る膜加工装置50の構成について説明する。膜加工装置50は、積層構造体10を含む。そのため、以下では、第1実施形態に係る積層構造体10の構成については、説明を省略する場合がある。
図6を参照して、本発明の一実施形態に係る膜加工装置50の構成について説明する。膜加工装置50は、積層構造体10を含む。そのため、以下では、第1実施形態に係る積層構造体10の構成については、説明を省略する場合がある。
図6は、本発明の一実施形態に係る膜加工装置50の模式的な断面図である。膜加工装置50は、いわゆるエッチング装置であるが、膜加工装置50はこれに限られない。
膜加工装置50は、種々の膜に対してドライエッチングを行うことができる。膜加工装置50は、チャンバー52を有している。チャンバー52は、基板上に形成された導電体、絶縁体、または半導体などの膜に対してエッチングを行う空間を提供する。
チャンバー52には排気装置54が接続され、これにより、チャンバー52内を減圧雰囲気に設定することができる。チャンバー52にはさらに反応ガスを導入するための導入管56が設けられ、バルブ58を介してチャンバー内にエッチング用の反応ガスが導入される。反応ガスとしては、例えば四フッ化炭素(CF4)、オクタフルオロシクロブタン(c-C4F8)、デカフルオロシクロペンタン(c-C5F10)、またはヘキサフルオロブタジエン(C4F6)などの含フッ素有機化合物が挙げられる。
チャンバー52上部には導波管60を介してマイクロ波源62を設けることができる。マイクロ波源62はマイクロ波を供給するためのアンテナなどを有しており、例えば2.45GHzのマイクロ波や、13.56MHzのラジオ波(RF)といった高周波数のマイクロ波を出力する。マイクロ波源62で発生したマイクロ波は導波管60によってチャンバー52の上部へ伝播し、石英やセラミックなどを含む窓64を介してチャンバー52内部へ導入される。マイクロ波によって反応ガスがプラズマ化し、プラズマに含まれる電子やイオン、ラジカルによって膜のエッチングが進行する。
チャンバー52の下部には、基板を載置するための積層構造体10が設けられている。積層構造体10には電源74が接続され、高周波電力に相当する電圧が積層構造体10に印加され、マイクロ波による電界が積層構造体10の表面、基板表面に対して垂直な方向に形成される。チャンバー52の上部または側面には、さらに、磁石66、磁石68、および磁石70を設けることができる。磁石66、磁石68、および磁石70としては永久磁石でもよく、電磁コイルを有する電磁石でもよい。磁石66、磁石68、および磁石70によって、積層構造体10および基板表面に平行な磁界成分が生成され、マイクロ波による電界との連携により、プラズマ中の電子はローレンツ力を受けて共鳴し、積層構造体10および基板表面に束縛される。その結果、高い密度のプラズマを基板表面に発生させることができる。
例えば、積層構造体10がシースヒータを備える場合、シースヒータを制御するヒータ電源が接続される。積層構造体10にはさらに、任意の構成として、基板を積層構造体10に固定するための静電チャック用の電源76や、積層構造体10内部に環流される媒体の温度制御を行う温度コントローラ78、積層構造体10を回転させるための回転制御装置(図示は省略)が接続されてもよい。
本実施形態に係る膜加工装置50は、積層構造体10を含む。積層構造体10を用いることで、基板を均一に加熱し、かつ、加熱温度を精密に制御することができる。また、絶縁性能に優れた積層構造体10を用いることで、基板に印加される電圧に対する耐電圧が向上する。そのため、膜加工装置50を用いることによって、アスペクト比が高いコンタクトの形成、または、アスペクト比が高い膜を形成することができる。したがって、膜加工装置50により、基板上に設けられる種々の膜を均一にエッチングすることが可能となる。さらに、信頼性に優れた積層構造体10を用いることで、膜加工装置50のメンテナンスの回数を減らすことができる。
本実施例では、本発明の一実施形態に係る積層構造体を製造し、各種評価をおこなった結果について説明する。
<1.各サンプルの処理条件>
(1-1.実施例1の処理条件)
本実施例において、実施例1におけるサンプルの処理条件は以下のとおりである。
基材の材質:A6061(アルミニウム)
基材サイズ:Φ118mm×厚さ8mm
第1絶縁膜(酸化アルミニウム):陽極酸化処理により30μm成膜
第2絶縁膜:ポリベンゾイミダゾールを高温吹付処理により15μm成膜
(1-1.実施例1の処理条件)
本実施例において、実施例1におけるサンプルの処理条件は以下のとおりである。
基材の材質:A6061(アルミニウム)
基材サイズ:Φ118mm×厚さ8mm
第1絶縁膜(酸化アルミニウム):陽極酸化処理により30μm成膜
第2絶縁膜:ポリベンゾイミダゾールを高温吹付処理により15μm成膜
(1-2.比較例1の処理条件)
本実施例において、実施例1におけるサンプルの処理条件は以下のとおりである。
基材の材質:A6061(アルミニウム)
基材サイズ:Φ118mm×厚さ8mm
第1絶縁膜(酸化アルミニウム):陽極酸化処理により30μm成膜
本実施例において、実施例1におけるサンプルの処理条件は以下のとおりである。
基材の材質:A6061(アルミニウム)
基材サイズ:Φ118mm×厚さ8mm
第1絶縁膜(酸化アルミニウム):陽極酸化処理により30μm成膜
(1-3.比較例2の処理条件)
本実施例において、実施例1におけるサンプルの処理条件は以下のとおりである。
基材の材質:A6061(アルミニウム)
基材サイズ:Φ118mm×厚さ8mm
第2絶縁膜:ポリベンゾイミダゾールを高温吹付処理により15μm成膜
本実施例において、実施例1におけるサンプルの処理条件は以下のとおりである。
基材の材質:A6061(アルミニウム)
基材サイズ:Φ118mm×厚さ8mm
第2絶縁膜:ポリベンゾイミダゾールを高温吹付処理により15μm成膜
(1-4.昇温サイクル処理)
本実施例では、各評価サンプルに対して、室温から375℃まで昇温して30分保持後、室温まで戻すという昇温サイクル処理を30回行った。
本実施例では、各評価サンプルに対して、室温から375℃まで昇温して30分保持後、室温まで戻すという昇温サイクル処理を30回行った。
<2.評価結果>
(2-1.断面SEM観察評価)
本実施例では、実施例1のサンプルに対して、上記昇温サイクル処理後に断面SEM観察評価を行った。
(2-1.断面SEM観察評価)
本実施例では、実施例1のサンプルに対して、上記昇温サイクル処理後に断面SEM観察評価を行った。
図7は、断面SEM観察評価である。より具体的には、図7(A)は、断面SEMの観察ポイントを示す模式図である。図7(B)は、観察ポイント1の断面SEM観察結果である。図7(C)は、観察ポイント2の断面SEM観察結果である。図7(D)は、観察ポイント3の断面SEM観察結果である。図7(B)、図7(C)および図7(D)に示すように、実施例1において、上面、面取り部、側面、および底面において、第1絶縁膜(酸化アルミニウム)が均一に形成されていることが認められる。また、上面と面取り部の境界部(角部)および側面と面取り部の境界部(角部)において、酸化アルミニウムの隙間を覆うように第2絶縁膜が形成されていることが認められる。つまり、基材が表面全域にわたって第1絶縁膜または第2絶縁膜によって覆われているということができる。
(2-2.塩酸バブル試験)
本実施例では、実施例1および比較例2の評価サンプルを上記昇温サイクル処理後に、温度25±5℃の環境で5重量%の塩酸溶液に浸漬して所定の時間において保持し、腐食による気泡の発生有無を評価した。
本実施例では、実施例1および比較例2の評価サンプルを上記昇温サイクル処理後に、温度25±5℃の環境で5重量%の塩酸溶液に浸漬して所定の時間において保持し、腐食による気泡の発生有無を評価した。
図8は、塩酸バブル試験の試験結果である。図8に示すように、実施例1および比較例2の評価サンプルともに、塩酸溶液中4時間以上浸漬しても気泡の発生は確認されなかった。つまり、評価サンプルの基材(アルミニウム)は、露出せずに第2絶縁膜(PBI)によって保護されていることが認められる。
(2-3.破壊電圧試験)
本実施例では、評価サンプルを上記昇温サイクル処理後に、絶縁膜の破壊電圧試験を行った。破壊電圧試験では、試験サンプルの所定のポイントで測定を行うポイント測定と、サンプル全体で測定する全体測定を行った。
本実施例では、評価サンプルを上記昇温サイクル処理後に、絶縁膜の破壊電圧試験を行った。破壊電圧試験では、試験サンプルの所定のポイントで測定を行うポイント測定と、サンプル全体で測定する全体測定を行った。
図9は、破壊電圧ポイント測定の測定結果である。図10は、破壊電圧全体測定の測定結果である。図9および図10に示すように、破壊電圧ポイント測定および全体測定ともに、比較例1および比較例2に比べて、実施例1において破壊電圧の向上が確認された。また、実施例では、比較例1および比較例2の結果を合算した比較例3の結果よりも、実施例1の破壊電圧が高くなっている。つまり、第1絶縁膜(酸化アルミニウム)および第2絶縁膜(PBI)を組み合わせて形成することにより、各絶縁膜を単独で用いるよりも破壊電圧が相乗的に向上することが認められた。したがって、本発明の一実施形態を用いることにより、絶縁性能および信頼性の優れた積層構造体を提供することができる。
(変形例)
本発明の実施形態として上述した各実施形態は、相互に矛盾しない限りにおいて、適宜組み合わせて実施することができる。また、各実施形態を基にして、当業者が適宜構成要素の追加、削除もしくは設計変更を行ったものも、本発明の要旨を備えている限り、本発明の範囲に含まれる。
本発明の実施形態として上述した各実施形態は、相互に矛盾しない限りにおいて、適宜組み合わせて実施することができる。また、各実施形態を基にして、当業者が適宜構成要素の追加、削除もしくは設計変更を行ったものも、本発明の要旨を備えている限り、本発明の範囲に含まれる。
また、上述した各実施形態によりもたらされる作用効果とは異なる他の作用効果であっても、本明細書の記載から明らかなもの、又は、当業者において容易に予測し得るものについては、当然に本発明によりもたらされるものと理解される。
本発明の第1実施形態では、第2絶縁膜120としてポリベンゾイミダゾール樹脂が用いられる例を示したが、本発明はこれに限定されない。例えば、絶縁膜としてポリイミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリテトラフルオロエチレン樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂が用いられてもよい。
本発明の第1実施形態では、基材100の材料として、金属、特にアルミニウムが用いられる例を示したが、本発明はこれに限定されない。基材100は、アルミニウム以外に、チタン(Ti)、もしくはステンレスなどの金属が用いられてもよい。また、金属以外にセラミックスが用いられてもよい。
本発明の第1実施形態では、第1絶縁膜110には、酸化アルミニウムが用いられる例を示したが、本発明はこれに限定されない。第1絶縁膜110には、酸化アルミニウム以外に、アルカリ土類金属、希土類金属、アルミニウム(Al)、タンタル(Ta)、チタン(Ti)、クロム(Cr)、ジルコニウム(Zr)、イットリウム(Y)、およびケイ素(Si)のうち少なくとも1種類以上の元素を含む酸化物、またはこれらの複合酸化物などが用いられてもよい。
本発明の第1実施形態では、基材100に対して陽極酸化処理により第1絶縁膜110を形成する例を示したが、本発明はこれに限定されない。例えば、基材100に対して溶射処理を行うことにより第1絶縁膜110を形成してもよい。溶射処理の場合、基材100と、第1絶縁膜110には異なる元素が用いられてもよい(例えば、基材がガラスであり、第1絶縁膜が酸化アルミニウムであってもよい)。
本発明の第1実施形態では、有機材料(樹脂材料、より具体的にはポリベンゾイミダゾール)の高温吹付処理を行うことにより第2絶縁膜120を形成する例を示したが、本発明はこれに限定されない。例えば、第2絶縁膜120は、有機樹脂を含む溶液中に基材を浸漬させて形成してもよい。この場合、第2絶縁膜120を形成した後で加熱処理を行ってもよい。
なお、本発明の第1実施形態では、溝部30を中心に説明したが、孔20および基板においても同様の構成を有してもよい。また、基板の上面だけでなく下面にも同様の構成を設けてもよい。
本発明の第1実施形態では、第1絶縁膜を形成後に加熱処理を行う例を示したが、本発明はこれに限定されない。加熱処理は、第1絶縁膜の材料に応じてなされなくてもよい。
本発明の第1実施形態では、積層構造体10は、ステージに用いられる例を示したが、本発明はこれに限定されない。例えば、積層構造体10は、半導体製造装置のステージにおいてヒータ又は冷却板として用いることができる。または、積層構造体10は、半導体製造装置上部電極において、シャワーヘッドとして用いることができる。積層構造体は、加熱される環境下において使用されてよい、又は液体窒素などを用いた冷却された環境下において使用されてもよい。
10・・・積層構造体,20・・・孔,30・・・溝部,35・・・ヒータ電源,50・・・膜加工装置,52・・・チャンバー,54・・・排気装置,56・・・導入管,58・・・バルブ,60・・・導波管,62・・・マイクロ波源,64・・・窓,66・・・磁石,68・・・磁石,70・・・磁石,74・・・電源,76・・・電源,78・・・温度コントローラ,100・・・基材,100b・・・面取り部,100c・・・角部,100d・・・底面,100e・・・端部,100s・・・側面,103・・・下面,110・・・第1絶縁膜,115・・・クラック,120・・・第2絶縁膜,500・・・吹付装置,501・・・樹脂材料
Claims (16)
- 第1面および前記第1面に連なって設けられた第2面を有する基材と、
前記第1面および前記第2面に設けられた第1絶縁膜と、
前記第1絶縁膜上および前記第1面と前記第2面との境界に形成される角部に設けられる第2絶縁膜と、を含み、
前記基材の熱膨張係数と前記第2絶縁膜の熱膨張係数との差は、前記基材の熱膨張係数と前記第1絶縁膜の熱膨張係数との差よりも小さい、
積層構造体。 - 前記第1面と前記第2面との境界に形成される角部において、前記第2絶縁膜の厚さは前記第1絶縁膜の厚さよりも大きい、
請求項1に記載の積層構造体。 - 第1面を有する基材と、
前記基材の第1面のうち第1領域上に設けられた第1絶縁膜と、
前記基材の第1面のうち前記第1領域において前記第1絶縁膜上に設けられるとともに、前記第1領域に隣接して設けられた第2領域上に設けられた第2絶縁膜と、を含み、
前記基材の熱膨張係数と前記第2絶縁膜の熱膨張係数との差は、前記基材の熱膨張係数と前記第1絶縁膜の熱膨張係数との差よりも小さい、
積層構造体。 - 前記第2領域において、前記基材と前記第2絶縁膜との間に隙間を有する、
請求項3に記載の積層構造体。 - 前記基材は、金属であり、
前記第1絶縁膜は、金属酸化物である、
請求項1に記載の積層構造体。 - 前記基材は、アルミニウムであり、
前記第1絶縁膜は、酸化アルミニウムである、
請求項1に記載の積層構造体。 - 前記第2絶縁膜は、有機材料を含む、
請求項1に記載の積層構造体。 - 前記第2絶縁膜は、ポリベンゾイミダゾールを含む、
請求項1に記載の積層構造体。 - 第1面、および前記第1面に連なって設けられた第2面を有する基材を用いることと、
前記第1面および前記第2面に第1絶縁膜を形成することと、
前記第1絶縁膜上および前記第1絶縁膜の隙間に有機材料を溶融して吹き付けることにより第2絶縁膜を形成することと、を含む、
積層構造体の製造方法。 - 前記基材は、金属であり、
前記第1絶縁膜は、陽極酸化処理により形成される、
請求項9に記載の積層構造体の製造方法。 - 前記第1絶縁膜は、溶射処理により形成される、
請求項9に記載の積層構造体の製造方法。 - 前記第1絶縁膜は、金属酸化物である、
請求項10に記載の積層構造体の製造方法。 - 前記第1面および前記第2面により形成される角部において、前記第2絶縁膜の厚さは前記第1絶縁膜の厚さよりも大きい、
請求項9に記載の積層構造体の製造方法。 - 前記第2絶縁膜は、樹脂材料を含む、
請求項13に記載の積層構造体の製造方法。 - 前記第2絶縁膜は、ポリベンゾイミダゾールである、
請求項13記載の積層構造体の製造方法。 - 前記第1面および前記第2面に沿って前記第1絶縁膜を形成した後に前記第1絶縁膜を加熱することをさらに含む、
請求項9乃至14のいずれか一項に記載の積層構造体の製造方法。
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