JP3821075B2 - セラミックスヒータ及びその製造方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、所定パターンの抵抗発熱体を有するセラミックスヒータとその製造方法に関し、及びこのセラミックスヒータを用いた半導体製造装置用のウエハ保持体に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、半導体装置の高集積化、高速化の要求が厳しくなるに従い、半導体製造装置でウエハ上に皮膜形成やエッチング等の処理を行う際に、装置内の場所による温度やガスの流れの不均一に起因するエッチングや皮膜の品質のばらつきが問題になっている。
【0003】
そこで、複数のエッチング装置や成膜装置を並べ、それらの装置間にローダーを用いて半導体ウエハを自動送りして、1枚ずつ処理する枚葉式の半導体製造装置が使用されるようになりつつある。このような枚葉式の半導体製造装置を用いる場合には、内部に抵抗発熱体を埋設したセラミックスヒータからなるウエハ保持体をエッチング装置や成膜装置等の反応容器内に設置し、ウエハを静電チャックでウエハ保持体上に保持固定した状態で、ウエハ保持体内の抵抗発熱体からの熱でウエハを均一に加熱する方法が採用されている。
【0004】
従って、ウエハ保持体の少なくともウエハに接する部分は、膜形成用の反応ガスやエッチングガスとして用いるガス、例えば腐食性の高いハロゲンガス等のガスに対する耐食性を備え、高い熱伝導率を有する材料で構成される必要がある。このようなウエハ保持体に好適な材料としては、窒化アルミニウムが注目されている。また、ウエハ保持体自身には、ヒータ機能と共に、静電チャック機能や機械固定機能等を付与する必要がある。かかるウエハ保持体としては、既に多くのものが知れているが、例えば特許第2604944号公報には、ウエハ保持体の発熱面の均熱化を図るため、内部に埋設されるヒータの構造が開示されている。
【0005】
ウエハ保持体として用いるセラミックスヒータの製造方法としては、窒化アルミニウ等のセラミックス粉末からなる2枚の成形体の間にタングステンやモリブデン等の金属製のコイルやワイヤを挟み込み、これらをホットプレス焼結することにより、ヒータや静電チャック用電極等の金属回路層をセラミックス内に埋設する方法が知られている。
【0006】
また、タングステンやモリブデンを含んだ金属ペーストを、セラミックス成形体の表面に印刷するか、又はセラミックス焼結体の表面に印刷した後、この成形体を重ね合わせて成形体とペーストとを同時に焼結することにより、又はこの焼結体を重ね合わせて加熱しながらホットプレスして焼結体同士を接合することにより、金属回路層をセラミックス内に埋設する方法も採用されている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
上記したセラミックヒータの製造方法においては、内部に金属回路層を入れた状態で、成形体のホットプレス焼結、成形体とペーストとの同時焼結、又は焼結体のホットプレス接合等を行うと、セラミックス焼結体内部、特に金属回路層とセラミックスの界面付近に、焼結又は接合時に空隙が形成される。
【0008】
例えば、金属回路層を入れたセラミックス成形体をホットプレス焼結する場合には、成形体中に圧縮しにくい金属製のコイルやワイヤが存在するため、ホットプレス時の圧縮圧力を大きくしても空隙は完全になくならない。また、金属ペーストとセラミックス成形体を同時焼結する場合では、金属ペーストとセラミックスが焼結時に反応しないため、金属回路層とセラミックスの間に空隙が発生する。
【0009】
更に、表面に金属ペーストを印刷した2枚のセラミックス焼結体をホットプレスして焼結体同士を接合する場合には、ペースト状接合ガラスの量が少ないと、金属回路層とセラミックスの間に外部に導通した開口空隙が発生する。一方、ペースト状接合ガラスの量が多い場合は、ガラスがセラミックスの粒界に浸透し、粒界三重点付近に外部に導通していない微少な閉口空隙が発生する。
【0010】
これらの金属回路層とセラミックスの間に生じた空隙は、このセラミックスヒータを高温下で通電加熱する場合に、ある一定電圧以上を印加すると、金属回路層の間に部分放電が発生する起点となる。特に閉口空隙があると、高温通電加熱中にある電圧以上で部分放電を開始し、金属回路層間が短絡(ショート)して、その局所的で急激な昇温によりセラミックスヒータが破損する危険もある。
【0011】
本発明は、かかる従来の事情に鑑み、金属回路層間の部分放電を抑止して、短絡による破損をなくすため、温度に対する耐電圧特性を向上させたセラミックスヒータ及びその製造方法を提供することを目的とする。本発明はまた、このセラミックスヒータを用いることにより、半導体製造装置用の信頼性の高いウエハ保持体を提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明が提供するセラミックスヒータは、内部に金属回路層を備えたセラミックスヒータであって、非酸化物系セラミックスからなる2つ以上のセラミックス基板を積層した積層部(多積層構造)にある閉口空隙の内部圧力が室温で16kPa以上、好ましくは40kPa以上であることを特徴とする。
【0013】
上記本発明のセラミックスヒータにおいては、前記積層部に接合層を有することができる。前記接合層の厚みは、500μm以下であることが好ましい。また、前記接合層は、窒化アルミニウムを20重量%以上含み、残部が酸化アルミニウムと、周期律表3a族元素の化合物から選ばれた少なくとも1種とからなることを特徴とする。
【0014】
また、上記本発明のセラミックスヒータにおいては、前記積層部の金属回路層と接合層の間に耐圧層を有することができる。前記耐圧層は、セラミックス基板の非酸化物系セラミックスと同じであるか、若しくは窒化アルミニウムを50重量%以上含み、残部が酸化アルミニウムと、周期律表3a族元素の化合物から選ばれた少なくとも1種とからなることを特徴とする。
【0015】
上記本発明のセラミックスヒータでは、前記非酸化物系セラミックスの熱伝導率が100W/mK以上であることが好ましい。また、前記非酸化物系セラミックスは、窒化アルミニウム、炭化ケイ素又はそれらの複合体であることが好ましい。
【0016】
また、上記本発明のセラミックスヒータでは、前記金属回路層が、W、Mo、Ta、Ag、Pd、Ni、及びCrから選ばれた少なくとも1種であることが好ましい。また、前記金属回路層は低融点ガラスを含有することができ、前記低融点ガラスはY及び/又はAlを含むことが好ましい。
【0017】
本発明は、また、内部に金属回路層を備えたセラミックスヒータの製造方法を提供する。この本発明のセラミックスヒータの製造方法は、金属回路層を間に挟んで非酸化物系セラミックスからなる2つ以上のセラミックス基板を接合する際に、101kPaを超える非酸化性雰囲気圧力下において加熱接合することを特徴とするものである。また、この本発明方法では、前記セラミックス基板を5kg/cm2以上の圧力で圧縮することができる。
【0018】
上記本発明のセラミックスヒータの製造方法においては、前記多積層構造の中で2つのセラミックス基板の間に、接合後の厚みが500μm以下となる接合層を介在させることができる。また、この本発明方法では、前記セラミックス基板を3kg/cm2以上の圧力で圧縮することができる。更に、前記金属回路層と接合層の間に、耐圧層を介在させることができる。
【0019】
上記本発明のセラミックスヒータの製造方法で、前記接合層は、窒化アルミニウムを20重量%以上含み、残部が酸化アルミニウムと、周期律表3a族元素の化合物から選ばれた少なくとも1種とからなることを特徴とする。前記耐圧層は、セラミックス基板の非酸化物系セラミックスと同じであるか、若しくは窒化アルミニウムを50重量%以上含み、残部が酸化アルミニウムと、周期律表3a族元素の化合物から選ばれた少なくとも1種とからなることを特徴とする。
【0020】
本発明は、更に、ウエハを保持して加熱するための半導体製造装置用のウエハ保持体を提供するものであって、そのウエハ保持体は、上記した本発明によるいずれかのセラミックスヒータを用いたことを特徴とする。
【0021】
【発明の実施の形態】
本発明者らは、セラミックスヒータの金属回路層とセラミックスの界面付近に形成される空隙について鋭意研究を重ねた結果、セラミックスヒータ内の閉口空隙の内部圧力(以下、空隙内圧力とも言う)を高めることにより、温度に対する耐電圧特性が飛躍的に向上することを見出した。
【0022】
即ち、閉口空隙の内部圧力と部分放電開始電圧との関係は、金属回路層の間隔が一定距離の場合は、閉口空隙の内部圧力によって金属回路層間で部分放電が開始する電圧が変化する(パッシェンの法則:鳥山他著、「新版 高電圧工学」、新版、コロナ社、1999年12月10日、57−59頁、参照)。具体的には、閉口空隙の内部圧力が真空に近い場合には部分放電開始電圧は高くなるが、閉口空隙の内部圧力が大きくなるにつれて部分放電開始電圧は徐々に低くなり、極小値を経て再び上昇することが分った。
【0023】
また、閉口空隙の内部圧力が一定の場合には、金属回路層の間隔により部分放電開始電圧が変化する。具体的には、金属回路層の間隔が小さいときには部分放電開始電圧は高いが、金属回路層の間隔が大きくなるにつれて部分放電開始電圧は次第に低くなり、極小値を経て再び上昇する傾向がある。更に、このセラミックスヒータを高温までに通電加熱すると、この部分放電開始電圧は緩やかに低下していく傾向にある。
【0024】
そして、先に述べたように、セラミックスヒータを製造する際には、特に抵抗発熱体としての金属回路層とセラミックスの界面付近に、焼結又は接合時に大きさが直径換算で0.5μm〜1mm程度の閉口空隙が形成される。このセラミックスヒータ内に形成される閉口空隙の内部圧力は、焼結又は接合時の雰囲気ガスの圧力によって変化する。即ち、雰囲気ガスの圧力が大気圧の場合、その最高焼結温度において閉口空隙の内部圧力はほぼ大気圧になっている。しかし、焼結又は接合後に室温まで冷却すると、この閉口空隙の内部圧力は低下することが分った。
【0025】
以上の知見から、セラミックスヒータ内の積層部に閉口空隙があっても、その空隙の内部圧力が室温で16kPa以上であれば、高温下でセラミックスヒータの金属回路層が短絡せず、部分放電開始電圧が高いセラミックスヒータが得られることを見出した。この閉口空隙の内部圧力は、室温で40kPa以上であることが好ましい。
【0026】
尚、閉口空隙の内部圧力(空隙内圧力)は、ボイル・シャルルの法則より、加熱接合時の雰囲気圧力と加熱温度から近似的に、式P1・V1/T1=P2・V2/T2によって求めることができる。この式で、P1、V1、T1は、本発明のセラミックスヒータを実使用するときの、閉口空隙の内部圧力、閉口空隙の体積、温度をそれぞれ示す。また、P2、V2、T2は、加熱接合時の雰囲気温度、形成された閉口空隙の体積、加熱温度をそれぞれ示す。ここで、V1とV2は温度に対して変化しないと仮定して、上記式はp1/T1=P2/T2と表される。従って、この式を用いて、加熱接合時の雰囲気圧力と加熱温度から近似的に計算によって、本発明のセラミックスヒータを実使用するときの、閉口空隙の内部圧力を求めることができる。
【0027】
また、このように閉口空隙の内部圧力が室温で16kPa以上となるセラミックスヒータを得るためには、図1に示すように、金属回路層2を間に挟んで2以上のセラミックス基板1a、1bを接合する際に、101kPaを超える非酸化性雰囲気圧力下において加熱接合すれば良いことが判明した。例えば、金属回路層となるべきスクリーン印刷された金属ペーストを挟んで、2つのセラミックス焼結体をホットプレス接合する方法において、大気圧(101kPa)を超える非酸化性雰囲気で加熱接合する。
【0028】
この接合時に非酸化性雰囲気ガスの圧力を101kPaを超える圧力に設定すると、その最高焼結温度では空隙内圧力は101kPaを超えるほぼ同じ圧力になっている。そして、接合後に室温まで冷却したときには、この閉口空隙の内部圧力はほぼ16kPa以上になり、セラミックスヒータの温度に対する耐電圧特性が向上するのである。
【0029】
尚、接合時の非酸化性雰囲気ガスの圧力が高い場合には、接合前に内部圧力の高い閉口空隙があるために、多積層構造中の2つのセラミックス基板が十分接合しなかったり、開口空隙が残る場合がある。そのような場合には、高圧力の圧縮下でセラミックス基板の加熱接着を実施することが必要である。具体的には、5kg/cm2以上の圧力をかけてセラミックス基板を加熱接合すれば良い。圧縮圧力が5kg/cm2未満の場合、非酸化性雰囲気ガスの圧力によっては接合が不十分となりやすく、開口空隙や目視で部分的に接合していない箇所が認められることがある。
【0030】
更に、高温高圧下で安定して2つのセラミックス基板を接合するために、その積層部に接合層を介在させることができる。例えば図2に示すように、2つのセラミックス基板1a、1bの間に、金属回路層2と共に接合層3を挟み込む。この接合層は、窒化アルミニウムを20重量%以上含み、残部が酸化アルミニウムと、周期律表3a族元素の化合物から選ばれた少なくとも1種とからなる。また、3a族元素の化合物としては、Y2O3、La2O3、CeO2などの酸化物が好ましい。
【0031】
接合時に介在させる接合層のペースト量が少ない場合は直径換算して約1mm以上の開口空隙が発生しやすく、逆に量が多い場合にはセラミックス粒界に浸透して、粒界三重点付近に平均粒径1μm以下の微少な閉口空隙が発生しやすい。従って、セラミックス基板の接合後に高い空隙内圧力を保持するためには、接合時に用いる接合層のペースト量を調整して、接合後における接合層の厚さを500μm以下とすることが好ましく、100μm以下が更に好ましい。尚、接合後における接合層の厚さが500μmを超える場合、上記の微小な閉口空隙が多くなり、この閉口空隙の室温下での内部圧力が15kPa以下の場合、著しく耐電圧特性が低下する。従って、接合層の厚さが500μmを超える場合は、閉口空隙の室温下での内部圧力を40kPa以上にすることが必要である。
【0032】
また、焼成時に、金属回路層付近に、接合層が浸透するのを防ぐために、金属回路層と接合層の間に、耐圧層を挟むことをもできる。例えば図3に示すように、2つのセラミックス基板1a、1bの間の積層部で、金属回路層2と接合層3の間に耐圧層4を介在させる。この耐圧層は、セラミックス基板の非酸化物系セラミックスと同じであるか、若しくは窒化アルミニウムを50重量%以上含み、残部が酸化アルミニウムと、周期律表3a族元素の化合物から選ばれた少なくとも1種とからなる。尚、3a族元素の化合物としては、Y2O3、La2O3、CeO2などの酸化物が好ましい。
【0033】
このように接合層を介在させ、必要に応じて更に耐圧層を挟むときは、2つのセラミックス基板を安定して接合するために、接合時のセラミックス基板に3kg/cm2以上の圧力をかけることが望ましい。
【0034】
このようにして製造した本発明のセラミックスヒータは、ヒータ内の積層部に閉口空隙があっても、その内部圧力が16kPa以上と高いため、抵抗発熱体等の回路パターンを形成する金属回路層の間隔を変えなくても、ヒータの耐電圧特性を向上させることができる。
【0035】
本発明のセラミックスヒータは、CVDのような成膜装置やエッチング装置等の半導体製造装置において、ウエハ上に皮膜形成やエッチング等の処理を行う際にウエハを保持して均一加熱するためのウエハ保持体として好適に使用できる。
【0036】
ウエハ保持体においては、その均熱性を高めるための一つの方法として、抵抗発熱体となる金属回路層のパターン間隔を狭くし、発熱回路パターンを緻密化することが挙げられる。この場合、金属回路層のパターン間隔を狭くすると、部分放電が起きやすくなる。しかし、本発明によるウエハ保持体では、部分放電開始電圧が極小値を取る条件を外すことにより、部分放電開始電圧を上昇させることができ、部分放電をなくすことが可能である。
【0037】
また、均熱性を高める他の方法として、高い熱伝導度を有するセラミックス基板を使用することが挙げられる。そのためには、セラミックス基板を構成する非酸化物系セラミックスとして、熱伝導率が100W/mK以上のものが望ましく、具体的には窒化アルミニウム、炭化ケイ素又はそれらの複合体が好ましい。
【0038】
セラミックスヒータ又はウエハ保持体において、抵抗発熱体を形成する金属回路層としては、W、Mo、Ta、Ag、Pd、Ag、Ni、Crの少なくとも1種以上からなることが望ましい。また、セラミックスヒータ中に金属回路層と共に接合層を積層する場合には、金属回路層中にも接合層を形成しているガラス成分がホットプレス接合時に浸透するため、金属回路層に低融点ガラスを含んでいても良い。低融点ガラスとしては、Y及び/又はAlを含むものが好ましい。
【0039】
【実施例】
実施例1
窒化アルミニウム(AlN)粉末100重量部に対して、焼結助剤として0.5重量部のイットリア(Y2O3)を添加し、更に所定量の有機バインダを加え、ボールミル混合法により混合した後、スプレードライにより造粒した。この造粒粉末を、焼結後に直径350mm×厚さ10mmの円板状となる寸法に一軸成形プレスして、2枚のAlN成形体を作製した。
【0040】
これらの円板状のAlN成形体を温度900℃の窒素雰囲気中で脱脂し、更に窒素雰囲気中にて温度1900℃で5時間焼結した。得られたAlN焼結体の熱伝導率は、いずれも170W/mKであった。これらのAlN焼結体の全表面をダイヤモンド砥粒で研磨して基板とした。
【0041】
片方のAlN基板の表面に、W粉末に焼結助剤とエチルセルロース系のバインダを添加混練したスラリーを用いて回路パターンを印刷し、900℃の窒素雰囲気中で脱脂した後、1850℃で1時間加熱して焼き付けて抵抗発熱体を形成した。この抵抗発熱体の上に、上記造粒粉末と酸化アルミニウム粉末とエチルセルロース系のバインダを添加混練したスラリーをコートし、900℃の窒素雰囲気中で脱脂した後、1850℃で1時間加熱して焼き付けた。
【0042】
他方のAlN基板上には、接合用のガラスにエチルセルロース系のバインダを添加混練したスラリーを塗布し、900℃の窒素雰囲気中で脱脂した。この2枚のAlN基板の接合用ガラス面と抵抗発熱体面とを重ね合わせ、窒素ガス雰囲気の圧力507kPaとし、9kg/cm2の圧力で圧縮しながら、1800℃で2時間加熱して接合することにより、図3に示す積層構造のセラミックスヒータ(試料7)を作製した。
【0043】
また、上記試料7と同様の方法により、下記表1に示すセラミックス基板、金属回路層、必要に応じて接合層又は接合層と耐圧層からなり、図1〜3のいずれかに示す積層構造を有する各試料のセラミックスヒータを作製した。得られた各セラミックスヒータについて、セラミックス基板接合時の接合条件と共に、室温と温度500℃での空隙内圧力、及び500℃の減圧雰囲気下での部分放電開始電圧を、下記表2に示した。
【0044】
【表1】
【0045】
【表2】
【0046】
上記表1及び表2の試料1〜3に示すように、ホットプレス接合時に非酸化性雰囲気ガス圧力を大気圧(101kPa)を超える圧力にした場合、形成される閉口空隙の内部圧力(空隙内圧力)が50kPa以上になり、500℃での部分放電開始電圧が比較例の試料4〜6と比較して約2倍以上に上昇することが分る。
【0047】
また、図2〜図3に示す接合層や耐圧層を有する構造のセラミックスヒータであっても、ホットプレス接合後の接合層の厚さを500μm以下とし、圧縮圧力を5kg/cm2以上とすることによって、高い部分放電開始電圧が得られることが分る。例えば、接合後の接合層の厚さが500μm以上である試料12〜14に比べ、試料7〜9のセラミックスヒータの部分放電開始電圧は約1.4倍以上に上昇している。
【0048】
尚、この試料12〜14のセラミックスヒータについて、組織をSEMで観察したところ、AlNの粒界三重点付近に平均粒径1μm以下の微少な閉口空隙が多数存在していることが確認された。この閉口空隙が存在する領域は、接合層の厚さが厚いほど広くなっていた。この場合の500℃での部分放電開始電圧の低下は、閉口空隙の内部圧力が高い場合でも、接合層の厚さが500μmを超えると部分放電開始電圧が低下することから、接合層自体の体積固有抵抗率が温度500℃にて低下することが主な原因と考えられる。
【0049】
更に、ホットプレス接合時のセラミックス基板への圧縮圧力を変えた場合、圧縮圧力を3kg/cm2以上にした試料18〜20は、3kg/cm2未満の試料21〜23と比較して、部分放電開始電圧が約2陪以上に上昇している。この試料21〜23のセラミックスヒータを切断し、その接合状態を観察したところ、全面にわたって均一に接着されておらず、開口空隙が存在した。このため、減圧雰囲気下で部分放電開始電圧を測定したとき、開口空隙の内部圧力が減圧状態となり、部分放電開始電圧が大幅に低下したものと考えられる。
【0050】
上記の試料1〜32では、2枚のAlN基板を重ね合わせて所定圧力の窒素ガス雰囲気にて接合する際に、AlN基板に圧力を加えて圧縮しながら接合したが、以下の試料33〜58ではAlN基板の圧縮を行わない以外、上記と同様にして接合を実施した。下記表3に示すセラミックス基板、金属回路層、必要に応じて接合層又は接合層と耐圧層からなり、図1〜3のいずれかに示す積層構造を有する試料33〜58のセラミックスヒータを、並びに下記表4に各セラミックスヒータについて、セラミックス基板接合時の接合条件と共に、室温と温度500℃での空隙内圧力、及び500℃の減圧雰囲気下での部分放電開始電圧を、下記表2に示した。
【0051】
【表3】
【0052】
【表4】
【0053】
実施例2
上記表1〜2に示す本発明の試料の各セラミックスヒータを用いて、図4に示すように、半導体製造装置用のウエハ保持体を作製した。即ち、セラミックスヒータでウエハ保持体5を作製し、そのウエハ加熱面と反対側の表面(裏面)に、抵抗発熱体である金属回路層2に接続される電極端子を接合し、更に外部電源に接続するための引出線6を接続した。この電極端子と引出線6を熱伝導度1W/mKのムライト焼結体の絶縁管7内に収納し、絶縁管7の一端面に接合用B−Si系ガラスを塗布してウエハ保持体の裏面にあてがい、ズレ防止のために50g/cm2の荷重をかけた状態で、800℃で1時間加熱して接合した。
【0054】
このウエハ保持体5の裏面に、深さ5mmの熱電対挿入用の穴を設けた。また、一端を閉じた内径8mmの有底筒状体9内に、直径2mmのSUS製シース付きK型熱電対8を挿入して一端の有底部に接触させ、この有底筒状体9の有底部をウエハ保持体5の熱電対挿入用の穴に挿入した。尚、この有底筒状体9は、AlN焼結体からなる有底部と、この有底部の他端にB−Si系ガラス接合されたムライト焼結体とからなる。
【0055】
更に、外径10mm×内径8mm×長さ100mmのムライト焼結体のパイプからなり、両端にフランジを設けた略円筒状の支持部材10を作製した。この支持部材10の他端側のフランジを反応容器11の底部に固定し、一端側のフランジ上にウエハ保持体5を接合することなく載置した。尚、ウエハ保持体5の裏面に接合した絶縁管7及び有底筒状体9は、それぞれの他端側を反応容器11の底部との間で全てO−リング12を用いて気密封止した。
【0056】
上記本発明のウエハ保持体を搭載した半導体製造装置を使用して、プラズマCVD、減圧CVD、Low−k膜焼成、プラズマエッチング、絶縁膜CVD等の処理を実施した。その結果、いずれも処理においても、ウエハ保持体での部分放電はまったく発生せず、何ら支障なくウエハの処理を行うことができた。
【0057】
【発明の効果】
本発明によれば、内部に所定パターンの金属回路層を有するセラミックスヒータについて、温度に対する耐電圧特性を向上させることができ、高温加熱時の金属回路層間での部分放電をなくして、金属回路層間の短絡による割れ等を防止することができる。従って、このセラミックスヒータを半導体製造装置に用いられるウエハ保持体として用いることにより、ウエハ保持体での部分放電や破損をなくし、安定したウエハ処理を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明におけるセラミックスヒータの接合構造の一具体例を示す概略の断面図である。
【図2】本発明におけるセラミックスヒータの接合層を有する接合構造の一具体例を示す概略の断面図である。
【図3】本発明におけるセラミックスヒータの接合層と耐圧層を有する接合構造の一具体例を示す概略の断面図である。
【図4】本発明のセラミックスヒータをウエハ保持体として用いた半導体製造装置の一具体例を示す概略の断面図である。
【符号の説明】
1a、1b セラミックス基板
2 金属回路層
3 接合層
4 耐圧層
5 ウエハ保持体
6 引出線
7 絶縁管
8 熱電対
9 有底筒状体
10 支持部材
11 反応容器
12 O−リング
Claims (20)
- 内部に金属回路層を備えたセラミックスヒータであって、非酸化物系セラミックスからなる2つ以上のセラミックス基板を積層した積層部(多積層構造)にある閉口空隙の内部圧力が、室温で16kPa以上であることを特徴とするセラミックスヒータ。
- 前記閉口空隙の内部圧力が室温で40kPa以上であることを特徴とする、請求項1に記載のセラミックスヒータ。
- 前記積層部に接合層を有することを特徴とする、請求項1又は2に記載のセラミックスヒータ。
- 前記接合層の厚みが500μm以下であることを特徴とする、請求項3に記載のセラミックスヒータ。
- 前記接合層は、窒化アルミニウムを20重量%以上含み、残部が酸化アルミニウムと、周期律表3a族元素の化合物から選ばれた少なくとも1種とからなることを特徴とする、請求項3又は4に記載のセラミックスヒータ。
- 前記積層部の金属回路層と接合層の間に耐圧層を有することを特徴とする、請求項3〜5のいずれかに記載のセラミックスヒータ。
- 前記耐圧層は、セラミックス基板の非酸化物系セラミックスと同じであるか、若しくは窒化アルミニウムを50重量%以上含み、残部が酸化アルミニウムと、周期律表3a族元素の化合物から選ばれた少なくとも1種とからなることを特徴とする、請求項6に記載のセラミックスヒータ。
- 前記非酸化物系セラミックスの熱伝導率が100W/mK以上であることを特徴とする、請求項1〜7のいずれかに記載のセラミックスヒータ。
- 前記非酸化物系セラミックスが、窒化アルミニウム、炭化ケイ素又はそれらの複合体であることを特徴とする、請求項1〜8のいずれかに記載のセラミックスヒータ。
- 前記金属回路層が、W、Mo、Ta、Ag、Pd、Ni、及びCrから選ばれた少なくとも1種であることを特徴とする、請求項1〜9のいずれかに記載のセラミックスヒータ。
- 前記金属回路層が低融点ガラスを含有することを特徴とする、請求項10に記載のセラミックスヒータ。
- 前記低融点ガラスが、Y及び/又はAlを含むことを特徴とする、請求項11に記載のセラミックスヒータ。
- ウエハを保持して加熱するためのウエハ保持体であって、請求項1〜12のいずれかのセラミックスヒータを用いたことを特徴とする半導体製造装置用のウエハ保持体。
- 内部に金属回路層を備えたセラミックスヒータの製造方法において、金属回路層を間に挟んで非酸化物系セラミックスからなる2つのセラミックス基板を接合する際に、101kPaを超える非酸化性雰囲気圧力下において加熱接合することを特徴とするセラミックスヒータの製造方法。
- 前記セラミックス基板を5kg/cm2以上の圧力で圧縮することを特徴とする、請求項14に記載のセラミックスヒータの製造方法。
- 前記2つのセラミックス基板の間に、接合後の厚みが500μm以下となる接合層を介在させることを特徴とする、請求項14に記載のセラミックスヒータの製造方法。
- 前記セラミックス基板を3kg/cm2以上の圧力で圧縮することを特徴とする、請求項16に記載のセラミックスヒータの製造方法。
- 前記接合層は、窒化アルミニウムを20重量%以上含み、残部が酸化アルミニウムと、周期律表3a族元素の化合物から選ばれた少なくとも1種とからなることを特徴とする、請求項16又は17に記載のセラミックスヒータの製造方法。
- 前記金属回路層と接合層の間に耐圧層を介在させることを特徴とする、請求項16〜18のいずれかに記載のセラミックスヒータの製造方法。
- 前記耐圧層は、セラミックス基板の非酸化物系セラミックスと同じであるか、若しくは窒化アルミニウムを50重量%以上含み、残部が酸化アルミニウムと、周期律表3a族元素の化合物から選ばれた少なくとも1種とからなることを特徴とする、請求項19に記載のセラミックスヒータの製造方法。
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