JP3025259B1 - Conductive ceramic pins - Google Patents

Conductive ceramic pins

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JP3025259B1
JP3025259B1 JP11066967A JP6696799A JP3025259B1 JP 3025259 B1 JP3025259 B1 JP 3025259B1 JP 11066967 A JP11066967 A JP 11066967A JP 6696799 A JP6696799 A JP 6696799A JP 3025259 B1 JP3025259 B1 JP 3025259B1
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裕之 松尾
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Taiheiyo Cement Corp
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Abstract

【要約】 【課題】 抵抗率のバラツキが小さく、耐プラズマ性に
も優れる導電性セラミックスピンを提供すること。 【解決手段】 導電性を有するセラミックスピンにおい
て、該セラミックスが、周期律表3A族に属する元素の
うち少なくとも1種の元素を含む化合物とTiO
2-x(0<x<2)とを含み、それら化合物とTiO2-x
の少なくとも一部が複合酸化物を形成して成るセラミッ
クスであり、かつそのセラミックスの相対密度が95%
以上、抵抗率が100〜1013Ω・cmの範囲のセラミ
ックスであることとした導電性セラミックスピン。
【wrap up】 PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce variation in resistivity and improve plasma resistance
To provide conductive ceramic pins that are also excellent. SOLUTION: A ceramic pin having conductivity is smelled.
Thus, the ceramic is an element belonging to Group 3A of the periodic table.
A compound containing at least one element thereof and TiO
2-x(0 <x <2), and the compound and TiO2-x
Of at least a part of the composite oxide
And the relative density of the ceramic is 95%
As described above, the resistivity is 100-1013Ceramic in the range of Ωcm
Conductive ceramic pins that are made of

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、セラミックスピン
に関し、特に導電性を有するセラミックスピンに関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a ceramic pin, and more particularly, to a conductive ceramic pin.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体製造においては、プラズマ処理を
施すとシリコンウェハの表面に静電気が帯電する。その
静電気を除去するために金属や導電性を有するセラミッ
クスなどのピンをウェハ表面に接触させて除電した後に
シリコンウェハを取り出している。そのピンのうち金属
から成るピンでは、Al、SUSなどの金属から成って
いる。
2. Description of the Related Art In semiconductor manufacturing, the surface of a silicon wafer is charged with static electricity by plasma processing. In order to remove the static electricity, pins such as metal or ceramics having conductivity are brought into contact with the wafer surface to remove the static electricity, and then the silicon wafer is taken out. Among the pins, those made of metal are made of metal such as Al and SUS.

【0003】一方、導電性セラミックスから成るピンで
は、単体で導電性を示すセラミックス、例えばSiC、
TiN、TiC、WC、WO2、TiO2-x(0<x≦
0.5)などのセラミックスから成っている。また、こ
れらセラミックスの導電性を生かしてこのセラミックス
と絶縁セラミックスとを複合させた複合セラミックス、
例えばAl23−SiC、Al23−TiO2-x(0<
x≦0.5)、AlN−TiN(TiC)、Si34
TiC(TiN)などの複合セラミックスから成ってい
るものもある。
[0003] On the other hand, a pin made of conductive ceramics is a single piece of conductive ceramics such as SiC.
TiN, TiC, WC, WO 2 , TiO 2-x (0 <x ≦
0.5). In addition, composite ceramics, in which the ceramics and insulating ceramics are combined using the conductivity of these ceramics,
For example Al 2 O 3 -SiC, Al 2 O 3 -TiO 2-x (0 <
x ≦ 0.5), AlN—TiN (TiC), Si 3 N 4
Some are made of composite ceramics such as TiC (TiN).

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記金
属から成るピンでは、抵抗率が低すぎるので、シリコン
ウェハとの接触時にアーク放電を起こしやすいという問
題があった。また、単体の導電性セラミックスから成る
ピンでも、やはり抵抗率が低すぎるので、同様にアーク
放電を起こしやすいという問題があった。
However, the pin made of the above-mentioned metal has a problem that an arc discharge is liable to occur when the pin is made in contact with a silicon wafer because the resistivity is too low. Further, even a pin made of a single conductive ceramic has a problem that an arc discharge is also likely to occur similarly because the resistivity is too low.

【0005】一方、上記複合セラミックスから成るピン
では、導電性セラミックスと絶縁セラミックスとの割合
を変えることにより目標とする抵抗率に調整することが
できるので、抵抗率が低すぎるということはないが、複
合させたセラミックスが単に組成が全く違い抵抗率も大
きく異なる粒子同士が焼結して成っているだけであるの
で、ピンの抵抗率が一様でなく、そのため、ピン毎の抵
抗率のバラツキが大きく、安定した除電ができ難いとい
う問題があった。また、これら複合セラミックは、いず
れも耐プラズマ性に優れていないので、プラズマ照射に
よって腐蝕され、ピンの寿命が短いという問題もあっ
た。
On the other hand, the pin made of the composite ceramic can be adjusted to a target resistivity by changing the ratio between the conductive ceramic and the insulating ceramic, so that the resistivity is not too low. Since the composite ceramics consist only of sintering of particles with completely different compositions and greatly different resistivity, the resistivity of the pins is not uniform, and therefore, the variation of the resistivity of each pin is reduced. There is a problem that large and stable static elimination is difficult. In addition, since none of these composite ceramics has excellent plasma resistance, there is also a problem that the pins are short-lived because they are corroded by plasma irradiation.

【0006】本発明は、上述した導電性セラミックスピ
ンが有する課題に鑑みなされたものであって、その目的
は、抵抗率のバラツキが小さく、耐プラズマ性にも優れ
る導電性セラミックスピンを提供することにある。
The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the conductive ceramic pins, and has as its object to provide a conductive ceramic pin having a small variation in resistivity and excellent plasma resistance. It is in.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記目的
を達成するため鋭意研究した結果、周期律表3A族に属
する元素のうち少なくとも1種の元素を含む化合物とT
iO2-x(0<x<2)とから成るセラミックスを導電
性セラミックスピンとすれば、抵抗率のバラツキが小さ
く、耐プラズマ性にも優れる導電性セラミックスピンが
得られるとの知見を得て本発明を完成するに至った。
Means for Solving the Problems The inventors of the present invention have conducted intensive studies to achieve the above object, and have found that a compound containing at least one of the elements belonging to Group 3A of the periodic table and T
Based on the knowledge that if ceramics made of iO 2-x (0 <x <2) are used as conductive ceramic pins, it is possible to obtain conductive ceramic pins with small variation in resistivity and excellent plasma resistance. The invention has been completed.

【0008】即ち本発明は、(1)導電性を有するセラ
ミックスピンにおいて、該セラミックスが、周期律表3
A族に属する元素のうち少なくとも1種の元素を含む化
合物とTiO2-x(0<x<2)とを含み、それら化合
物とTiO2-xの少なくとも一部が複合酸化物を形成し
て成るセラミックスであり、かつそのセラミックスの相
対密度が95%以上、抵抗率が100〜1013Ω・cm
の範囲のセラミックスであることを特徴とする導電性セ
ラミックスピン(請求項1)とし、そのうち、(2)前
記周期律表3A族に属する元素が、Y、La、Ybのう
ち少なくとも1種であることを特徴とする請求項1記載
の導電性セラミックスピン(請求項2)とし、また、
(3)前記周期律表3A族に属する元素が、Yであるこ
とを特徴とする請求項2記載の導電性セラミックスピン
(請求項3)とし、さらに、(4)前記周期律表3A族
に属する元素のうち少なくとも1種を含む化合物が、Y
23であり、それから形成される複合酸化物が、Y2
iO5-x(0<x<5)、Y2Ti27-x(0<x<7)
またはこれらの混合物であることを特徴とする請求項3
記載の導電性セラミックスピン(請求項4)とし、さら
にまた、(5)前記相対密度が、98%以上であること
を特徴とする請求項1、2、3または4記載の導電性セ
ラミックスピン(請求項5)とし、そしてさらに、
(6)前記抵抗率が、10〜1011Ω・cmであること
を特徴とする請求項1、2、3、4または5記載の導電
性セラミックスピン(請求項6)とすることを要旨とす
る。以下さらに詳細に説明する。
That is, the present invention provides (1) a ceramic pin having conductivity, wherein the ceramic is made of
A compound containing at least one of the elements belonging to Group A and TiO 2-x (0 <x <2), and at least a part of the compound and TiO 2-x form a composite oxide And the relative density of the ceramic is 95% or more, and the resistivity is 10 0 to 10 13 Ω · cm.
(Claim 1) wherein the element belonging to Group 3A of the periodic table is at least one of Y, La and Yb. The conductive ceramic pin according to claim 1 (claim 2),
(3) The conductive ceramic pin according to claim 2, wherein the element belonging to the group 3A of the periodic table is Y (claim 3). A compound containing at least one of the elements belonging to Y
2 O 3 , and the composite oxide formed therefrom is Y 2 T
iO 5-x (0 <x <5), Y 2 Ti 2 O 7-x (0 <x <7)
Or a mixture thereof.
The conductive ceramic pin according to any one of claims 1 to 3, wherein the relative density is 98% or more. Claim 5), and further,
(6) The conductive ceramic pin according to claim 1, 2, 3, 4, or 5, wherein the resistivity is 10 to 10 11 Ω · cm. I do. This will be described in more detail below.

【0009】上記で述べたように、導電性を有するセラ
ミックスピンとしては、そのセラミックスを周期律表3
A族に属する元素のうち少なくとも1種の元素を含む化
合物とTiO2-x(0<x<2)とを含み、それら化合
物とTiO2-xの少なくとも一部が複合酸化物を形成し
て成るセラミックスとし、かつそのセラミックスの相対
密度を95%以上、抵抗率を100〜1013Ω・cmの
範囲のセラミックスとする導電性セラミックスピンとし
た(請求項1)。
As described above, as the ceramic pin having conductivity, the ceramic is made of the periodic table 3
A compound containing at least one of the elements belonging to Group A and TiO 2-x (0 <x <2), and at least a part of the compound and TiO 2-x form a composite oxide comprising a ceramic, and the relative density of the ceramics 95% or more, and the resistivity as a conductive ceramic pins to 10 0 ~10 13 Ω · cm range of ceramics (claim 1).

【0010】導電性を有するセラミックスピンして、周
期律表3A族の元素化合物とTiO 2-xとから成るセラ
ミックスとしたのは、このセラミックスの抵抗率をTi
2-xの割合を変えることにより容易に制御することが
でき、同時にその抵抗率のバラツキも小さくでき、しか
も周期律表3A族の元素化合物が耐食性に優れているの
で、耐プラズマ性も極めてよくすることができることに
よる。
A ceramic pin having electrical conductivity is
Group 3A elemental compounds and TiO 2-xSera consisting of
The mix was made by setting the resistivity of this ceramic to Ti
O2-xCan be easily controlled by changing the ratio of
And at the same time reduce the variation in resistivity.
The elemental compounds of group 3A of the periodic table have excellent corrosion resistance
In addition, plasma resistance can be extremely improved
According to

【0011】ここで、周期律表3A族に属する元素は、
Y、La、Yb、Sc、Nd、Er、Smなどの元素が
挙げられるが、そのうちY、La、YbはTiO2-x
の化合物を形成しやすいためより好ましい(請求項
2)。この詳細は不明であるが、Y、La、Ybの化合
物はTiO2-xとの間でY2TiO5-x(0<x<5)、
2Ti27-x(0<x<7)、La2TiO5-x(0<
x<5)、La2Ti27-x(0<x<7)、La4Ti
924-x(0<x<24)、Yb2TiO5-x(0<x<
5)、Yb2Ti27-x(0<x<7)などの複合酸化
物を形成しやすいためであると考えられる。その中でも
Yがその化合物を反応性に富む出発原料として工業的に
安価に入手可能であるのでさらに好ましい(請求項
3)。そのYの化合物の中では、特にY23がTiO
2-xと結合してY2TiO5-x(0<x<5)やY2Ti2
7-x(0<x<7)の複合酸化物を、またそれらの混合
物を容易に形成しやすいので、より好ましい(請求項
4)。
Here, the elements belonging to Group 3A of the periodic table are:
Y, L a, Yb, Sc , Nd, Er, including but elements such as Sm, of which Y, La, Yb is preferable because the easily form a compound of the TiO 2-x (Claim 2). Although the details are unknown, the compounds of Y, La, and Yb can be mixed with TiO 2-x by Y 2 TiO 5-x (0 <x <5),
Y 2 Ti 2 O 7-x (0 <x <7), La 2 TiO 5-x (0 <
x <5), La 2 Ti 2 O 7-x (0 <x <7), La 4 Ti
9 O 24-x (0 <x <24), Yb 2 TiO 5-x (0 <x <
5) It is considered that this is because a composite oxide such as Yb 2 Ti 2 O 7-x (0 <x <7) is easily formed. Among them, Y is more preferable because the compound is industrially available at low cost as a highly reactive starting material (claim 3). Among the compounds of Y, especially Y 2 O 3 is TiO
Combined with 2-x to form Y 2 TiO 5-x ( 0 <x <5) or Y 2 Ti 2 O
A composite oxide of 7-x (0 <x <7) and a mixture thereof are easily formed, so that they are more preferable (claim 4).

【0012】その制御する抵抗率としては、100〜1
13Ω・cmの範囲が好ましく、10〜1011Ω・cm
の範囲であればなお好ましい(請求項6)。抵抗率が1
0Ω・cmより低いと電流が流れすぎてアーク放電が
発生し、逆に1013Ω・cmより高いと電流が流れず除
電ができなくなる。
[0012] as a resistivity to the control, 10 0-1
A range of 0 13 Ω · cm is preferable, and 10 to 10 11 Ω · cm.
It is still more preferable if it is in the range of (claim 6). The resistivity is 1
0 0 Omega · to lower the current is too flows from cm occurred arc discharge current higher than conversely 10 13 Omega · cm static elimination can not not flow.

【0013】そしてこの抵抗率は、そのバラツキが小さ
くないと安定した除電をすることが難しくなる。それ
は、抵抗率のバラツキが小さいと目標とした抵抗率にほ
ぼ合った範囲の抵抗率が得られ、安定した除電ができる
が、そのバラツキが大きくなると目標とした抵抗率の範
囲を外れることが生じ、安定した除電ができ難くなる。
本発明のピンではその抵抗率のバラツキを小さくできる
ため、安定した除電ができる。
Unless the variation in the resistivity is small, it is difficult to perform stable static elimination. If the variation in resistivity is small, a resistivity in a range almost matching the target resistivity can be obtained, and stable static elimination can be performed.However, if the variation increases, the resistivity may fall outside the targeted range of resistivity. , It is difficult to perform stable static elimination.
The pin of the present invention can reduce the variation in the resistivity, and thus can perform stable static elimination.

【0014】抵抗率のバラツキを小さくできるのは、周
期律表3A族の元素化合物とTiO 2-xとの間で、焼結
すると同時に例えばY2TiO5-x(0<x<5)、Y2
Ti27-x(0<x<7)、La2TiO5-x(0<x<
5)、La2Ti27-x(0<x<7)、La4Ti9
24-x(0<x<24)、Yb2TiO5-x(0<x<
5)、Yb2Ti27-x(0<x<7)などの複合酸化
物を形成するので、ピンの組成が一様となって抵抗率も
一様となり、それがためにAl23−TiO2-x(0<
x≦0.5)などの複合セラミックスよりはるかに小さ
くできるものと思われる。そしてその複合酸化物は、全
てが複合酸化物になっていればより好ましいが、一部が
複合酸化物を形成しているものであってもその効果を発
揮することができるので、少なくとも一部が複合酸化物
を形成していればよい。
The variation in resistivity can be reduced by
Group 3A elemental compounds and TiO 2-xBetween and sintering
And at the same time, for example, YTwoTiO5-x(0 <x <5), YTwo
TiTwoO7-x(0 <x <7), LaTwoTiO5-x(0 <x <
5), LaTwoTiTwoO7-x(0 <x <7), LaFourTi9O
24-x(0 <x <24), YbTwoTiO5-x(0 <x <
5), YbTwoTiTwoO7-xComplex oxidation such as (0 <x <7)
The pin composition becomes uniform and the resistivity increases.
Uniform, which is due to AlTwoOThree-TiO2-x(0 <
x ≦ 0.5), much smaller than composite ceramics
It seems that it can be done. And the complex oxide is
It is more preferable that the core is a composite oxide, but some
Even if a complex oxide is formed, the effect
At least a part of the composite oxide
Should be formed.

【0015】そのセラミックスの相対密度としては、高
いほど好ましいが、少なくとも95%以上が好ましく、
98%以上であればなお好ましい(請求項5)。相対密
度が95%より低いとポア(気孔)が多くなり抵抗率の
バラツキを小さく抑えることができず、また耐プラズマ
性も悪くなる。
The relative density of the ceramic is preferably as high as possible, but is preferably at least 95% or more.
It is even more preferable if it is 98% or more (claim 5). If the relative density is lower than 95%, the number of pores (pores) increases, and the variation in resistivity cannot be suppressed, and the plasma resistance also deteriorates.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】本発明の製造方法を述べると、先
ず周期律表3A族の元素化合物としてY23、YN、L
23、Yb23、Sc23、Nd23、Er23、S
23などの化合物粉末を用意し、これに添加するTi
2粉末も用意する。TiO2粉末には、Y2Ti27
どのTiO2を含む複合酸化物でも構わない。それら粉
末の純度は、98%以上が抵抗率のバラツキを抑えるた
めに好ましく、99%以上が一層好ましい。また、粉末
の細かさは、平均粒径で5μm以下が緻密な焼結をする
ために好ましく、3μm以下が一層好ましい。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The production method of the present invention will be described. First, Y 2 O 3 , YN, L
a 2 O 3, Yb 2 O 3, Sc 2 O 3, Nd 2 O 3, Er 2 O 3, S
Prepare a compound powder such as m 2 O 3 and add Ti
O 2 powder is also prepared. The TiO 2 powder may be a composite oxide containing TiO 2 such as Y 2 Ti 2 O 7 . The purity of these powders is preferably 98% or more for suppressing variation in resistivity, and more preferably 99% or more. The fineness of the powder is preferably 5 μm or less in average particle diameter for performing dense sintering, and more preferably 3 μm or less.

【0017】用意したY23などの粉末とTiO2粉末
とを100〜1013Ω・cmの範囲の目標とする抵抗率
が得られるよう所定割合に配合し、それにアルコール等
の有機溶媒または水などを加え、ボールミルなどで混合
した後、乾燥するか、所定配合の塩類、アルコキシド等
の溶液から共沈物を分離した後、乾燥するかなどの方法
で調合する。この調合物に緻密化を容易にするため、S
iO2、MgOなどの焼結助剤を添加してもよい。焼結
助剤の形態に関しては、酸化物粉末、塩類、アルコキシ
ド等どのような形態であっても特に構わない。
[0017] formulated prepared the Y 2 O 3 such as powder and a TiO 2 powder in a predetermined ratio to resistivity is obtained as a target in the range of 10 0 ~10 13 Ω · cm, it organic solvent such as an alcohol Alternatively, water and the like are added and mixed by a ball mill or the like, and then dried, or a coprecipitate is separated from a solution of a salt, alkoxide, or the like having a predetermined composition, and then dried. To facilitate densification of this formulation, S
Sintering aids such as iO 2 and MgO may be added. Regarding the form of the sintering aid, any form such as oxide powder, salts, and alkoxides may be used.

【0018】調合した混合粉末を一軸プレスまたは冷間
静水圧プレス(CIP)などによってピン形状に成形す
る。これをTiO2から酸素を欠損しなければならない
ので、還元雰囲気下で1000〜1900℃の温度で焼
成するか、前もって大気中または還元雰囲気中で100
0〜1900℃の温度で焼成した後、還元雰囲気下で8
00〜1900℃の温度で1000kgf/cm2以上
の圧力で熱間静水圧プレス(HIP)処理するかして相
対密度が95%以上で抵抗率が100〜1013Ω・cm
の範囲の焼結体を焼結する。これをピンに加工してセラ
ミックスピンを作製する。
The prepared mixed powder is formed into a pin shape by a uniaxial press or a cold isostatic press (CIP). Since this must be depleted of oxygen from TiO 2, it is fired at a temperature of 1000 to 1900 ° C. in a reducing atmosphere or 100 ° C. beforehand in air or a reducing atmosphere.
After firing at a temperature of 0 to 1900 ° C.,
00-1900 temperature 1000 kgf / cm 2 or more hot isostatic pressing at a pressure (HIP) process either relative density resistivity at 95% ℃ is 10 0 ~10 13 Ω · cm
Is sintered. This is processed into a pin to produce a ceramic pin.

【0019】上記焼成またはHIP処理時間は特に限定
しないが、2〜4時間程度でよい。焼成温度は、100
0℃より低いと緻密化が不十分となり、抵抗率のバラツ
キが大きく、1900℃を超えると成分が分解する恐れ
がある。HIP処理温度は、800℃より低いとHIP
処理の効果が小さく、1900℃を超えると前記と同様
分解する恐れがある。HIP処理圧力は、1000kg
f/cm2より低いとHIP処理の効果が小さい。
The firing or HIP treatment time is not particularly limited, but may be about 2 to 4 hours. The firing temperature is 100
If the temperature is lower than 0 ° C., the densification becomes insufficient, the variation in resistivity is large, and if it exceeds 1900 ° C., the components may be decomposed. If the HIP processing temperature is lower than 800 ° C.
The effect of the treatment is small, and if it exceeds 1900 ° C., it may be decomposed as described above. HIP processing pressure is 1000kg
If it is lower than f / cm 2, the effect of the HIP treatment is small.

【0020】なお、還元雰囲気の還元力によって酸素を
欠損させる量が異なるので、還元力が強ければ強いほど
Tiに結合している酸素のみならず周期律表3A族の元
素と結合している酸素をも欠損させる可能性があるが、
通常採用されるカーボン雰囲気程度の還元力では、Ti
に結合している酸素を欠損させるのみであり、Tiの係
数をmとした場合に0<x<2mの範囲である。すなわ
ち、例えばY2TiO5 -x等の場合にはm=1で0<x<
2であり、Y2Ti27-x等の場合にはm=2で0<x
<4であり、La4Ti924-xの場合にはm=9で0<
x<18の範囲となる。そして、本発明のセラミックス
ピンはこの範囲の酸素欠損量において極めて安定した抵
抗率を示す。
Since the amount of oxygen deficiency varies depending on the reducing power of the reducing atmosphere, the stronger the reducing power, the more the oxygen bonded to Ti and also the oxygen bonded to the element of Group 3A of the periodic table. May also be lost,
With the reducing power of the carbon atmosphere which is usually adopted, Ti
Is only deficient in oxygen bonded to, and when the coefficient of Ti is m, the range is 0 <x <2m. That is, for example, in the case of Y 2 TiO 5 -x, m = 1 and 0 <x <
In the case of Y 2 Ti 2 O 7-x or the like, m = 2 and 0 <x
<4. In the case of La 4 Ti 9 O 24-x , m = 9 and 0 <
x <18. The ceramic pin of the present invention shows an extremely stable resistivity in this range of oxygen deficiency.

【0021】以上述べた方法で導電性を有するセラミッ
クスピンを作製すれば、抵抗率のバラツキが小さく、耐
プラズマ性にも優れる導電性セラミックスピンとするこ
とができる。
When a ceramic pin having conductivity is manufactured by the above-described method, a conductive ceramic pin having small variation in resistivity and excellent plasma resistance can be obtained.

【0022】[0022]

【実施例】以下、本発明の実施例を比較例と共に具体的
に挙げ、本発明をより詳細に説明する。
EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples of the present invention and Comparative Examples.

【0023】(実施例1〜9) (1)セラミックスピンの作製 純度が98%以上で平均粒径が3μmの表1に示す周期
律表3A族の元素酸化物粉末と、純度が98%以上で平
均粒径が2μmのTiO2粉末またはY2Ti27粉末ま
たはY2TiO5粉末を表1に示す割合で合計で200g
秤量し、ポリエチレン製のポットミル中にそれぞれの粉
末とイオン交換水200gとφ10mmの鉄芯入りナイ
ロンボール250gを入れ、必要に応じて焼結助剤とし
てSiO2またはMgOを1wt%添加し、16時間混
合した。
(Examples 1 to 9) (1) Preparation of ceramic pins Element oxide powder of Group 3A of the periodic table shown in Table 1 having a purity of 98% or more and an average particle size of 3 μm, and a purity of 98% or more And a total of 200 g of TiO 2 powder, Y 2 Ti 2 O 7 powder or Y 2 TiO 5 powder having an average particle size of 2 μm in the ratio shown in Table 1.
Weigh the powder, put 200 g of each powder, ion-exchanged water and 250 g of φ10 mm iron cored nylon balls in a polyethylene pot mill, add 1 wt% of SiO 2 or MgO as a sintering aid as needed, and add Mixed.

【0024】得られたスラリーをロータリーエバポレー
ターで減圧乾燥した後、得られた粉末を#100のナイ
ロンメッシュでメッシュパスを行った。この粉末を圧力
1200kgf/cm2でCIP成形してφ10×15
0lの大きさに成形した。得られた成形体を大気中で1
500℃の温度で3時間焼成した後、還元雰囲気下で1
400℃の温度で1800kgf/cm2の圧力で2時
間HIP処理し、それをφ2×100lに加工してセラ
ミックスピンを20本作製した。
After the obtained slurry was dried under reduced pressure with a rotary evaporator, the obtained powder was subjected to a mesh pass with a # 100 nylon mesh. This powder was subjected to CIP molding at a pressure of 1200 kgf / cm 2 to form φ10 × 15
It was molded to a size of 0 l. The obtained molded body is placed in the atmosphere for 1 hour.
After firing for 3 hours at a temperature of 500 ° C.,
HIP treatment was performed for 2 hours at a temperature of 400 ° C. and a pressure of 1800 kgf / cm 2 , and the resultant was processed into φ2 × 100 l to produce 20 ceramic pins.

【0025】(2)評価 得られたセラミックスピンの嵩密度をアルキメデス法で
求め、相対密度を求めた。また、得られたセラミックス
ピンの抵抗率を4端子法で測定した。さらに、得られた
セラミックスピンを3000Vに帯電させたシリコンウ
ェハに接触させ、その時に発生するアーク放電の有無を
接触部の直接観察で調べ、さらに帯電されていた静電気
の除電時間を表面電位計で調べた。さらにまた、セラミ
ックスピンを実機搭載しプラズマ(条件:プラズマ種類
CF4+O2(10%)、プラズマ出力1500W)でシ
リコンウェハを処理し、ピンが腐蝕して用が為さなくな
るまでの耐久時間を調べた。それらの結果を表1に示
す。
(2) Evaluation The bulk density of the obtained ceramic pins was determined by the Archimedes method, and the relative density was determined. Further, the resistivity of the obtained ceramic pin was measured by a four-terminal method. Furthermore, the obtained ceramic pins are brought into contact with a silicon wafer charged to 3000 V, and the presence or absence of arc discharge generated at that time is examined by direct observation of the contact portion, and the static electricity removal time of the charged static electricity is measured with a surface voltmeter. Examined. Furthermore, a ceramic pin was mounted on an actual machine, and a silicon wafer was treated with plasma (conditions: plasma type CF4 + O2 (10%), plasma output 1500 W), and the durability time until the pin was corroded and no longer used was examined. Table 1 shows the results.

【0026】(比較例1〜7)比較例1では、焼成温度
を900℃に、HIP処理温度を700℃に、HIP圧
力を500kgf/cm2に変えることにより相対密度
を本発明の範囲外にした他は実施例と同様にセラミック
スピンを作製し、評価した。また、比較例2では、導電
性を有さない絶縁セラミックスをピンとし、比較例3〜
5では、絶縁セラミックスと導電性セラミックスとの複
合セラミックスをピンとし、比較例6、7では、金属を
ピンとして同様に評価した。それらの結果も表1に示
す。
Comparative Examples 1 to 7 In Comparative Example 1, the relative density was out of the range of the present invention by changing the firing temperature to 900 ° C., the HIP processing temperature to 700 ° C., and the HIP pressure to 500 kgf / cm 2. Other than that, a ceramic pin was prepared and evaluated in the same manner as in the example. In Comparative Example 2, insulating ceramics having no conductivity were used as pins, and Comparative Examples 3 to
In No. 5, composite ceramics of insulating ceramics and conductive ceramics were used as pins, and in Comparative Examples 6 and 7, metal was used as pins and evaluated similarly. The results are also shown in Table 1.

【0027】表1から明らかなように、実施例全ての相
対密度が98%以上にあるので、抵抗率が10〜1011
の範囲にあり、アーク放電の発生もなかった。そして、
その抵抗率のバラツキが全て小さいので、除電時間も安
定していた。また、プラズマによる耐久性も極めて高か
った。このことは、本発明のセラミックスを導電性セラ
ミックスピンとすれば、目標とした抵抗率にほぼ近いバ
ラツキの小さい抵抗率になり、それがために安定した除
電ができ、また、耐プラズマ性も極めて良好であるとい
うことを示している。
As is apparent from Table 1, since the relative densities of all the examples are 98% or more, the resistivity is 10 to 10 11.
And no arc discharge occurred. And
Since all variations in the resistivity were small, the static elimination time was stable. Also, the durability by plasma was extremely high. This means that if the ceramic of the present invention is made of a conductive ceramic pin, the resistivity of the dispersion becomes almost close to the target resistivity and has a small variation, so that stable static elimination can be performed, and the plasma resistance is also extremely good. It is shown that it is.

【0028】これに対して、比較例1では、本発明のセ
ラミックスではあるものの、相対密度が本発明の範囲内
にないので、抵抗率のバラツキが大きく、しかも耐プラ
ズマ性も極めて悪くなっていた。また、比較例2では、
ピンが絶縁セラミックスから成るピンであるので、除電
ができなかった。さらに、比較例3では、抵抗率が本発
明の範囲内にあるものの、そのバラツキが実施例よりは
るかに大きく、耐プラズマ性も極めて悪くなっていた。
さらにまた、比較例4、5では、抵抗率のバラツキが小
さければ、本発明の範囲内に納めることも可能である
が、そのバラツキが大きいため、本発明の範囲外になる
ものが生じ、その結果、アーク放電を発生したものが多
く出現した。そしてさらに、比較例6、7では、ピンが
金属製であるため、全てアーク放電が発生していた。
On the other hand, in Comparative Example 1, although the ceramic of the present invention was used, the relative density was not within the range of the present invention, so that the variation in resistivity was large and the plasma resistance was extremely poor. . In Comparative Example 2,
Since the pins were made of insulating ceramics, static elimination could not be performed. Furthermore, in Comparative Example 3, although the resistivity was within the range of the present invention, the variation was much larger than in the example, and the plasma resistance was extremely poor.
Furthermore, in Comparative Examples 4 and 5, if the variation in the resistivity is small, it is possible to fall within the scope of the present invention. However, since the variation is large, some of the products fall outside the scope of the present invention. As a result, many arc discharges appeared. Further, in Comparative Examples 6 and 7, since the pins were made of metal, arc discharge was all generated.

【0029】[0029]

【発明の効果】以上の通り、本発明にかかる導電性を有
するセラミックスピンであれば、抵抗率のバラツキが小
さく、耐プラズマ性にも優れる導電性セラミックスピン
とすることができるようになった。このことにより、除
電特性の安定な寿命の長いピンとして半導体装置関連部
品であるシリコンウェハ取り出しピンに好適に用いるこ
とができるようになった。
As described above, the ceramic pin having conductivity according to the present invention can be a conductive ceramic pin having small variation in resistivity and excellent plasma resistance. As a result, a pin having a stable static elimination characteristic and a long life can be suitably used for a silicon wafer take-out pin which is a semiconductor device-related component.

【表1】 [Table 1]

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岸 幸男 宮城県仙台市泉区明通三丁目5番 株式 会社日本セラ テック本社工場内 審査官 深草 祐一 (56)参考文献 特開 平7−45315(JP,A) 特開 平3−5363(JP,A) 特開 平5−330911(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C04B 35/46 H01B 1/08 CA(STN) JICSTファイル(JOIS) REGISTRY(STN)────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing from the front page (72) Inventor Yukio Kishi 3-5-1 Meidori, Izumi-ku, Sendai, Miyagi Japan Nippon Cera Tech Co., Ltd. Examiner Yuichi Fukakusa (56) References JP-A-7-45315 ( JP, A) JP-A-3-5363 (JP, A) JP-A-5-330911 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) C04B 35/46 H01B 1/08 CA (STN) JICST file (JOIS) REGISTRY (STN)

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 導電性を有するセラミックスピンにおい
て、該セラミックスが、周期律表3A族に属する元素の
うち少なくとも1種の元素を含む化合物とTiO
2-x(0<x<2)とを含み、それら化合物とTiO2-x
の少なくとも一部が複合酸化物を形成して成るセラミッ
クスであり、かつそのセラミックスの相対密度が95%
以上、抵抗率が100〜1013Ω・cmの範囲のセラミ
ックスであることを特徴とする導電性セラミックスピ
ン。
1. A ceramic pin having conductivity, wherein said ceramic is made of a compound containing at least one element selected from the group consisting of elements belonging to Group 3A of the periodic table.
2-x (0 <x <2), and the compound and TiO 2-x
Is a ceramic in which at least a part thereof forms a composite oxide, and the relative density of the ceramic is 95%
As described above, a conductive ceramic pin characterized by being a ceramic having a resistivity in the range of 10 0 to 10 13 Ω · cm.
【請求項2】 前記周期律表3A族に属する元素が、
Y、La、Ybのうち少なくとも1種であることを特徴
とする請求項1記載の導電性セラミックスピン。
2. The element belonging to Group 3A of the periodic table,
2. The conductive ceramic pin according to claim 1, wherein the conductive ceramic pin is at least one of Y, La, and Yb.
【請求項3】 前記周期律表3A族に属する元素が、Y
であることを特徴とする請求項2記載の導電性セラミッ
クスピン。
3. An element belonging to Group 3A of the periodic table, wherein Y is Y.
The conductive ceramic pin according to claim 2, wherein:
【請求項4】 前記周期律表3A族に属する元素のうち
少なくとも1種を含む化合物が、Y23であり、それか
ら形成される複合酸化物が、Y2TiO5-x(0<x<
5)、Y2Ti27-x(0<x<7)またはこれらの混
合物であることを特徴とする請求項3記載の導電性セラ
ミックスピン。
4. A compound containing at least one of the elements belonging to Group 3A of the periodic table is Y 2 O 3 , and a composite oxide formed therefrom is Y 2 TiO 5-x (0 <x <
5), Y 2 Ti 2 O 7-x (0 <x <7) or a conductive ceramic pin according to claim 3, wherein the mixtures thereof.
【請求項5】 前記相対密度が、98%以上であること
を特徴とする請求項1、2、3または4記載の導電性セ
ラミックスピン。
5. The conductive ceramic pin according to claim 1, wherein said relative density is 98% or more.
【請求項6】 前記抵抗率が、10〜1011Ω・cmで
あることを特徴とする請求項1、2、3、4または5記
載の導電性セラミックスピン。
6. The conductive ceramic pin according to claim 1, wherein the resistivity is 10 to 10 11 Ω · cm.
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