JP7181898B2 - 窒化アルミニウム焼結体およびこれを含む半導体製造装置用部材 - Google Patents
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Description
本発明は、窒化アルミニウム焼結体およびこれを含む半導体製造装置用部材に関する。
半導体製造装置用部材の中でも、半導体製造工程中にウェハを固定させる静電チャックと化学気相蒸着（ＣＶＤ）工程などでウェハを固定させると共に加熱する半導体製造用ヒータなどにセラミック物質が用いられている。
特に、窒化アルミニウムを含むセラミック物質は、高い熱伝導度を有することによって、基板を加熱するセラミックヒータに適用できる。前記セラミックヒータは、セラミック胴体、前記胴体の内部にプラズマを生成するための基準電位層、および熱を発生するための発熱体を備える。よって、窒化アルミニウムを含むセラミック物質は、優れた電気的絶縁性および熱伝導率が求められる。
さらに、前記セラミックヒータは、静電気力を用いる静電チャックとしての機能が求められることによって、高温で高い体積抵抗値が求められる。例えば、前記セラミックヒータをなすセラミック物質は、５００℃の温度下で１．０×１０７Ω・ｃｍ以上の体積抵抗を有する必要がある。
しかし、窒化アルミニウムのようなセラミック物質は、温度の増加に応じて減少する体積抵抗を有する。よって、窒化アルミニウムのようなセラミック物質を用いるセラミックヒータの場合、その温度が増加するほど前記セラミック胴体の体積抵抗値が減少することによって、前記基準電位層および発熱層の間に漏れ電流が発生しうる。さらには、前記セラミックヒータが静電チャックとしての機能が悪化しうる。
したがって、高温で前記セラミック物質の体積抵抗値を保持するために、前記セラミック胴体をなす窒化アルミニウムにチタニウム、マグネシウムまたはシリコンのような金属系の添加剤を追加している。しかし、前記添加剤は、セラミックヒータの熱伝導度を低下させ、前記セラミックヒータの温度均一度を悪化させる。さらには、前記添加剤を含む窒化アルミニウムからなるセラミックヒータが半導体製造装置に適用される場合、前記半導体製造装置の動作中に、前記添加剤が汚染源として作動するという問題がある。
本発明の目的は、高温で体積抵抗値を保持すると共に優れた熱伝導率を有し、且つ、不純物の発生を抑制できる窒化アルミニウム焼結体を提供することにある。
本発明の他の目的は、前記窒化アルミニウム焼結体を含む半導体製造装置用部材を提供することにある。
上述した本発明の目的を達成するために、本発明の一実施例による窒化アルミニウム焼結体は、１～５重量％の酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）、１０～１００重量ｐｐｍのチタニウム（Ｔｉ）および残りの窒化アルミニウム（ＡｌＮ）を含む。
本発明の一実施例において、前記酸化イットリウムに対する前記チタニウムの重量比は０．０００２～０．００３１であってもよい。
本発明の一実施例による窒化アルミニウム焼結体は、５００℃の温度および５００Ｖ／ｍｍの電場条件で３．０×１０８～５．０×１０９Ω・ｃｍ範囲の体積抵抗値を有してもよい。
本発明の一実施例による窒化アルミニウム焼結体は、１００Ｗ／ｍＫ以上の熱伝導率を有してもよい。
本発明の一実施例による窒化アルミニウム焼結体は、不純物検査で３０ｐｐｂ以下であってもよい。
本発明の一実施例による半導体製造装置用部材は、１～５重量％の酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）、１０～１００重量ｐｐｍのチタニウム（Ｔｉ）および残りの窒化アルミニウム（ＡｌＮ）を含む窒化アルミニウム焼結体からなる加熱板（ｈｅａｔｉｎｇ ｐｌａｔｅ）、前記加熱板に埋め込まれた導電性部材、および前記導電性部材に連結された電力供給部を含む。
本発明の一実施例において、前記酸化イットリウムに対する前記チタニウムの重量比は０．０００２～０．００３１であってもよい。
本発明の一実施例において、前記窒化アルミニウム焼結体は、５００℃の温度および５００Ｖ／ｍｍの電場条件で３．０×１０８～５．０×１０９Ω・ｃｍ範囲の体積抵抗値を有してもよい。
本発明の一実施例において、前記窒化アルミニウム焼結体は、１００Ｗ／ｍＫ以上の熱伝導率を有してもよい。
本発明の一実施例において、前記窒化アルミニウム焼結体は、不純物検査で３０ｐｐｂ以下であってもよい。
本発明に係る窒化アルミニウム焼結体は、１～５重量％の酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）、１０～１００重量ｐｐｍのチタニウム（Ｔｉ）および残りの窒化アルミニウム（ＡｌＮ）を含む。よって、少量のチタニウム元素および最適化された酸化イットリウムを含有する窒化アルミニウム焼結体が高温での体積抵抗値を保持できるだけでなく優れた熱伝導率を同時に確保できる。
さらに、前記窒化アルミニウム焼結体を用いた半導体製造部材が半導体製造工程で用いられる場合、汚染源として機能するチタニウムの含量が制限されることによって、前記製造工程での不良の発生が減少できる。
以下では、添付図面を参照して、本発明の実施例による窒化アルミニウム焼結体およびこれを含む半導体製造装置用部材について詳しく説明する。本発明は、様々な変更を加えてもよく、種々の形態を有してもよいところ、特定の実施例を図面に例示し、本文にて詳しく説明することにする。しかし、これは、本発明を特定の開示形態に対して限定しようとするものではなく、本発明の思想および技術範囲に含まれる全ての変更、均等物乃至代替物を含むものとして理解しなければならない。各図面を説明する際に、類似した参照符号は、類似した構成要素に対して付するようにした。添付された図面において、構造物の寸法は、本発明の明確性のため、実際より拡大して示したものである。
第１、第２などの用語は様々な構成要素を説明するのに用いられるが、前記構成要素は前記用語によって限定されてはならない。前記用語は、一つの構成要素を他の構成要素から区別する目的にのみ用いられる。例えば、本発明の権利範囲を逸脱せずに、第１構成要素は第２構成要素に命名されてもよく、それと同様に、第２構成要素は第１構成要素に命名されてもよい。
本出願で用いられた用語は、単に特定の実施例を説明するために用いられたものであって、本発明を限定するためのものではない。単数の表現は、文脈上明確に別の意味でない限り、複数の表現を含む。本出願において、「含む」または「有する」などの用語は、明細書上に記載された特徴、数字、ステップ、動作、構成要素、部分品またはこれらを組み合わせたものが存在することを指定しようとするものであって、一つまたはそれ以上の他の特徴や数字、ステップ、動作、構成要素、部分品またはこれらを組み合わせたものの存在または付加可能性を予め排除しようとするものではないことを理解しなければならない。
特に定義されない限り、技術的または科学的な用語を含めてここで用いられる全ての用語は、本発明が属する技術分野における通常の知識を有した者によって一般的に理解されるものと同様の意味を有している。一般的に用いられる辞典に定義されているような用語は、関連技術の文脈上有する意味と一致する意味を有するものとして解釈すべきであり、本出願で明らかに定義しない限り、理想的または過度に形式的な意味に解釈してはならない。
窒化アルミニウム焼結体
窒化アルミニウム焼結体
本発明に係る窒化アルミニウム焼結体は、酸化イットリウム、チタニウムおよび窒化アルミニウムを含む。
本発明の焼結体に含まれる窒化アルミニウム（ＡｌＮ）は、高い熱伝導性および高い電気絶縁性を有する。よって、前記窒化アルミニウム（ＡｌＮ）は、前記窒化アルミニウム焼結体が高い熱伝導性および高い絶縁性の特性を有するようにする役割をする。
したがって、前記窒化アルミニウムを含む窒化アルミニウム焼結体は、ウェハを固定させると共に加熱する静電チャック型加熱板に適用できる。
本発明の一実施例によれば、前記窒化アルミニウムの原料粉末として、高純度（９９％以上）の還元窒化アルミニウム粉末を用いることができる。
本発明の窒化アルミニウム焼結体は、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）を含む。酸化イットリウムの重量％は、窒化アルミニウム焼結体を走査電子顕微鏡あるいは透過電子顕微鏡に取り付けられたエネルギー分散型Ｘ線分光分析器（Ｅｎｅｒｇｙ Ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ Ｘ－ｒａｙ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｅ）を利用して測定した時に検出された元素の量を確認する方法である。酸化イットリウムの重量％は、検出されたイットリウムの含量を酸化物に換算して計算できる。
前記酸化イットリウムは、前記窒化アルミニウム焼結体が一定値以上の熱伝導率を有するようにする。すなわち、酸化イットリウムは、チタニウムの添加に応じた熱伝導率の減少を補完できる機能をする。
一方、前記酸化イットリウムは、窒化アルミニウム焼結体の製造過程において各成分間の焼結を助ける役割をする。例えば、イットリウムが酸化物の形態で添加される場合、窒化アルミニウム焼結体粉末に含まれた酸素およびアルミニウムと反応をしてアルミネート化合物として存在することができる。前記アルミネート化合物は、相対的に低い焼成温度を有する。その結果、前記酸化イットリウムは、焼結体の製造のための他の元素との反応で焼結を容易にして焼成過程時の焼成温度を下げる役割をする。よって、本発明の窒化アルミニウム焼結体は、前記酸化イットリウムを含むことによって、焼結工程を容易にし、焼結体の緻密性を高めることができる。
前記酸化イットリウムは、全体窒化アルミニウム焼結体の重量に対して１～５重量％の範囲の組成比を有することができる。
前記酸化イットリウムが適正量未満に添加される場合には、窒化アルミニウム焼結体の熱伝導率が悪化する。よって、前記窒化アルミニウム焼結体がヒータとして用いられるのに難しさがある。
一方、前記酸化イットリウムが適正量超過に添加される場合には、窒化アルミニウム焼結体の機械的強度が低下する。前記酸化イットリウムが適正量を超過しても、前記窒化アルミニウム焼結体の体積抵抗には特に寄与することがない。さらには、前記窒化アルミニウム焼結体の明度または彩度のような外観を悪化させるという問題が発生しうる。
本発明の窒化アルミニウム焼結体は、チタニウム（Ｔｉ）を含む。前記チタニウム（Ｔｉ）は、全体窒化アルミニウム焼結体の重量に対して１０～１００重量ｐｐｍ範囲の組成比を有することができる。
前記チタニウムは、前記窒化アルミニウム焼結体の体積抵抗値を増加させる役割をする。すなわち、前記窒化アルミニウムに酸化イットリウムとチタニウムを共に添加して焼結体を製造する場合、焼結体の体積抵抗値が５００℃の温度および５００Ｖ／ｍｍの電場条件で３．０×１０８～５．０×１０９Ω・ｃｍ範囲を有することができる。よって、窒化アルミニウム焼結体がセラミックヒータに適用され、前記セラミックヒータの温度が増加する場合、前記セラミックヒータが一定範囲の体積抵抗値を保持することによって、前記セラミックヒータに発生しうる漏れ電流が抑制できる。
前記焼結体に添加されるチタニウムの含量が１００重量ｐｐｍ（０．０１重量％）超過の場合には、窒化アルミニウムの色が変わり、硬度および熱伝導率などのような窒化アルミニウム焼結体の物性悪化を招く。特に、チタニウムによる窒化アルミニウム焼結体の体積抵抗の増加効果が微少であって窒化アルミニウム焼結体の体積抵抗がこれ以上増加せず、３×１０９Ω・ｃｍ～４．０×１０９Ω・ｃｍ範囲の体積抵抗を保持するだけである。
さらには、チタニウムの過量添加により、窒化アルミニウム焼結体が高温状態で窒化チタン（ＴｉＮ）相が独立に存在せずに互いに連結されて、体積抵抗値が急激に減少しうる。
一方、不純物の測定方法について説明する。前記不純物の測定方法によれば、製品をイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）などのような液体に浸し、前記製品の表面を一定時間の間ラビングする。その後、前記液体に存在する不純物数をカウントする。特に、半導体工程中に、チタニウム（Ｔｉ）元素は、不純物に該当して、半導体工程時に工程汚染源として作用する。
この場合、不純物の測定方法により不純物検査を行う場合、前記不純物数が５０ｐｐｂを超過して前記焼結体を含むユニットが半導体製造装置に適用される場合には、半導体製造装置が工程の遂行時に不純物による汚染問題が深刻になる。
また、チタニウムの含量が１０重量ｐｐｍ（０．００１重量％）未満の場合には、酸化チタニウムの極めて小さい極少量の添加によって、窒化アルミニウム焼結体が高温測定条件で体積抵抗値の測定が難しいほど低いという問題がある。
したがって、前記チタニウム（Ｔｉ）は、全体窒化アルミニウム焼結体の重量に対して１０～１００重量ｐｐｍ範囲の組成比を有することができる。
窒化アルミニウム焼結体の製造方法
窒化アルミニウム焼結体の製造方法
窒化アルミニウム焼結体の総重量を基準にして、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）粉末、酸化チタニウム（ＴｉＯ２）粉末および残りの窒化アルミニウム（ＡｌＮ）粉末を混合した窒化アルミニウム焼結体粉末を準備する。この時、前記窒化アルミニウム粉末としては、高純度の還元窒化アルミニウム粉末を準備する。この時、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）粉末、酸化チタニウム（ＴｉＯ２）粉末および残りの窒化アルミニウム（ＡｌＮ）の組成比は調節できる。
その後、前記窒化アルミニウム焼結体粉末を乾式または湿式で混合する。
本発明の一実施例によれば、前記混合は、湿式混合方法で行われる。この時、溶媒としては、例えば、無水エタノール、イソプロピルアルコールなどを用いることができる。前記窒化アルミニウム焼結体粉末を混合した後、スラリーを抽出して噴霧乾燥法などを利用して乾燥することによって混合粉末を得る。例えば、前記混合物は、乾燥機で約６０～約１００℃で乾燥させる。
前記窒化アルミニウム焼結体粉末をふるいを用いてふるい分けを行った後、前記窒化アルミニウム焼結体粉末を適切な形状の成形体に焼成する。焼成後、前記窒化アルミニウム焼結体粉末を焼結する。本発明の一実施例によれば、焼結は、約１，７００～約２，０００℃の温度で約３０分以上焼成して行われる。例えば、前記窒化アルミニウム焼結体粉末を黒鉛モールドに装入し、それを高温加圧焼結炉において窒素雰囲気下で約１，８５０℃の焼結温度で約３時間焼成後に冷却させて窒化アルミニウム焼結体を形成する。
以下では、本発明の窒化アルミニウム焼結体を様々な実施例および比較例を通じてより詳しく説明する。
実施例１
実施例１
窒化アルミニウム焼結体粉末の総重量を基準にして、表１に記載される量の、窒化アルミニウム粉末、酸化イットリウム粉末および酸化チタニウム粉末を準備する。この時、酸化イットリウムの重量％は、イットリウムを含む水和物、塩化物およびその他の形態の前駆体の重量を酸化イットリウム重量に換算した値に添加した酸化イットリウム粉末の重量を加えて計算された値を意味する。
前記窒化アルミニウム粉末として高純度の還元窒化アルミニウム粉末を準備する。前記還元窒化アルミニウム粉末において、酸素を除いた純度は９９．９％以上であり、平均粒子直径は約１．３μｍ程度である。
前記酸化イットリウム粉末としては、純度９９．９％以上、平均粒子直径が約０．８μｍのものを用い、前記酸化チタニウム粉末としては、純度９９．９％以上、平均粒子直径が約１．０μｍのものを用いた。
これらの粉末を混合し、無水エタノールを溶媒として用いて、ナイロンで製造されたポートおよびアルミナボールを用いて２０時間湿式混合した。混合後、スラリーを抽出して乾燥機で８０℃で乾燥させた。乾燥が完了した粉末を８０ｍｅｓｈのふるいを用いてふるい分けを行った。ふるい分けを完了した粉末を直径Φ２１０ｍｍの黒鉛モールドに装入し、それを高温加圧焼結炉においてプレス圧力１５ＭＰａ、窒素雰囲気圧力０．１ＭＰａ下で１，８５０℃の焼結温度で３時間焼成後に冷却させた。
前記酸化イットリウムの重量％およびチタニウムの重量（ｐｐｍ）は以下の方法で測定された。焼結が完了した窒化アルミニウム焼結体を走査電子顕微鏡あるいは透過電子顕微鏡に取り付けられたエネルギー分散型Ｘ線分光分析器（Ｅｎｅｒｇｙ Ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ Ｘ－ｒａｙ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｅ）を用いて測定した時に検出された元素の量を確認する方法である。酸化イットリウムの重量％は、検出されたイットリウムの含量を酸化物に換算して計算した。また、チタニウムの元素量は、ＩＣＰ ＭＳ分析を通じて測定した。
実施例２～７および比較例１～９
実施例２～７および比較例１～９
実施例２～７および比較例１～９において、実施例１と同様の方法により窒化アルミニウム焼結体を製造し、窒化アルミニウム、酸化イットリウムおよびチタニウムの組成比は下記表のように調節された。
窒化アルミニウム焼結体の特性評価
前記実施例１～７および比較例１～９により製造された窒化アルミニウム焼結体の特性を評価し、その結果を下記表２に示す。
特性分析方法
体積抵抗：実施例１～７および比較例１～９により製造された窒化アルミニウム焼結体を横５０ｍｍ×縦５０ｍｍ×厚さ１ｍｍになるように試片を製作し、電極形状を主電極直径２６ｍｍ、保護電極直径３８ｍｍにし、印加電界を基準に５００Ｖ／ｍｍになるように印加電圧を設定し、電圧印加時間６０秒を保持した後に得られた体積抵抗値を記録した。
不純物の検査方法：焼結体試片をＩＰＡなどのような液体に浸し、前記試片の表面を１０分間ラビングする。その後、前記液体に存在する不純物数をカウントする。
熱伝導率の測定方法：窒化アルミニウム焼結体の試片の表面を黒化処理した後、レーザフラッシュ法により拡散係数を算出した。前記拡散係数を用いて、式（１）によって熱伝導率を導出した。
密度×比熱×拡散係数＝熱伝導率（Ｗ／ｍＫ） （式１）
密度×比熱×拡散係数＝熱伝導率（Ｗ／ｍＫ） （式１）
以上で説明したように、本発明の実施例１～７による窒化アルミニウム焼結体は、高温（５００℃）での体積抵抗値が３．０×１０８～５．０×１０９Ω・ｃｍであり、不純物検査時に５０ｐｐｂ未満であり、熱伝導率が１２５Ｗ／ｍＫ以上として、ヒータ部材に好適であることを確認することができる。
一方、酸化イットリウムが追加されない場合（比較例４～７）、熱伝導率が１００Ｗ／ｍＫ未満として過度に低いため、前記窒化アルミニウム焼結体はヒータ部材として用いられるのに好適ではない。
一方、チタニウムが含まれていない比較例３および４の場合、高温（５００℃）での体積抵抗値が測定不可能な程度に減少する一方、チタニウムが過度に過量に添加される場合（比較例１）、実施例７と比較する時、チタニウムが体積抵抗の増加に寄与するところが非常に少ない反面、かえって不純物が急激に増加するという問題が発生する。
半導体製造装置用部材
半導体製造装置用部材
図１を参照すれば、本発明の一実施例による半導体製造装置用部材は、加熱板１１０、導電性部材１２０および電力供給部１４０を含む。
前記加熱板１１０は、静電気力を用いて基板１０を支持する。前記加熱板１１０は、前記基板を加熱できるように備えられる。前記加熱板１１０は、ディスク形状を有する。
前記支持部材（図示せず）は、加熱板１１０が傾かないように支持する役割をする。また、前記支持部材は、ステンレス合金、アルミニウム合金または銅合金からなることができる。
前記加熱板１１０は、窒化アルミニウム焼結体で構成される。前記窒化アルミニウム焼結体は、酸化イットリウム、チタニウムおよび窒化アルミニウムを含む。
前記窒化アルミニウムを含む本発明の窒化アルミニウム焼結体は、半導体の製造工程でウェハを固定させると共に加熱するヒータなどの加熱板１１０の用途として用いられることができる。
前記チタニウムは、前記窒化アルミニウム焼結体の体積抵抗値を増加させる役割をする。
本発明の他の実施例によれば、加熱板１１０の上面には、誘電層（図示せず）がさらに形成されることができる。
導電性部材１２０は、加熱板１１０内に埋め込まれる。導電性部材１２０は、静電場生成電極、高周波生成電極、発熱体などの役割をする。
導電性部材１２０は金属からなる。例えば、導電性部材１２０は、タングステン（Ｗ）、チタニウム（Ｔｉ）、ロジウム（Ｒｈ）、ニオビウム（Ｎｂ）、イリジウム（Ｉｒ）、レニウム（Ｒｅ）、タンタル（Ｔａ）、モリブデン（Ｍｏ）またはこれらの組み合わせを含む金属からなることができる。
導電性部材１２０の下部には、導電性部材１２０と電気的に連結された連結ケーブル１２５が備えられる。連結ケーブル１２５は、導電性部材１２０との接触抵抗が小さく電気伝導性に優れた金属からなる。
連結ケーブル１２５は、導電性部材１２０に電源を供給するための電源供給部１４０に連結される。電源供給部１４０から導電性部材１２０に供給されるパワーは多様に選択できる。例えば、電源供給部１４０から導電性部材１２０にプレート１１０の上部に静電場を生成するためには直流チャック電圧が供給され、プラズマ（ｐｌａｓｍａ）を生成するためには高周波バイアス電力が供給され、導電性部材１２０から熱を生成するためには一般的な交流電圧が供給されることができる。
本発明の実施例による窒化アルミニウム焼結体は、ウェハを固定させる静電チャックと化学気相蒸着（ＣＶＤ）工程などでウェハを固定させると共に加熱する半導体製造用ヒータに適用できる。
上述したように、本発明の好ましい実施例を参照して説明したが、当該技術分野の熟練した当業者であれば、下記の特許請求の範囲に記載された本発明の思想および領域から逸脱しない範囲内で本発明を多様に修正および変更できることを理解することができるであろう。
Claims (11)
- 窒化アルミニウム焼結体を含む半導体製造装置用セラミックヒータであって、
前記焼結体はイットリウムおよびチタニウムを含有し、
前記焼結体の総重量を基準に、前記イットリウムはＹ２Ｏ３に換算した時に１～５重量％含まれ、Ｔｉは１７～３１ｐｐｍ含まれ、
４００℃の温度および５００Ｖ／ｍｍの電場条件で２．０×１０９～４．０×１０１１Ω・ｃｍの範囲の体積抵抗値を有することを特徴とする、半導体製造装置用セラミックヒータ。 - 前記イットリウムは、Ｙ２Ｏ３換算を基準に３～５重量％含まれることを特徴とする、請求項１に記載の半導体製造装置用セラミックヒータ。
- Ｔｉ／Ｙ２Ｏ３の質量比は、０．０００６～０．００２であることを特徴とする、請求項１に記載の半導体製造装置用セラミックヒータ。
- Ｔｉ／Ｙ２Ｏ３の質量比は、０．０００４～０．００２であることを特徴とする、請求項１に記載の半導体製造装置用セラミックヒータ。
- 前記窒化アルミニウム焼結体に埋め込まれた導電性ヒータ部材、および
前記導電性ヒータ部材に連結された電力供給部を含むことを特徴とする、請求項１に記載の半導体製造装置用セラミックヒータ。 - １２５Ｗ／ｍＫ以上の熱伝導率を有することを特徴とする、請求項１に記載の半導体製造装置用セラミックヒータ。
- チタニウム、イットリウムおよび窒化アルミニウムを含む焼結体からなる半導体製造装置用セラミックヒータを製造する方法であって、
チタニウムソース、酸化イットリウムおよび窒化アルミニウムを含む原料粉末を混合するステップ、および
前記混合された原料粉末を１７００～２０００℃の温度で焼結して焼結体を製造するステップを含み、
前記混合ステップの原料粉末中の酸化イットリウムは１～５ｗｔ％であり、
前記焼結体中のＴｉ含量は１７～３１ｐｐｍであり、
４００℃の温度および５００Ｖ／ｍｍの電場条件で２．０×１０９～４．０×１０１１Ω・ｃｍの範囲の体積抵抗値を有することを特徴とする、セラミックヒータの製造方法。 - 前記酸化イットリウムは、３～５重量％であることを特徴とする、請求項７に記載のセラミックヒータの製造方法。
- 前記Ｔｉ含量と前記酸化イットリウムの比率は０．０００６～０．００２であることを特徴とする、請求項７に記載のセラミックヒータの製造方法。
- 前記Ｔｉ含量と前記酸化イットリウムの比率は０．０００４～０．００２であることを特徴とする、請求項７に記載のセラミックヒータの製造方法。
- １００Ｗ／ｍＫ以上の熱伝導率を有することを特徴とする、請求項７に記載のセラミックヒータの製造方法。
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|---|---|---|---|---|
| KR102292855B1 (ko) * | 2018-03-26 | 2021-08-25 | 엔지케이 인슐레이터 엘티디 | 웨이퍼 지지대 |
| IL267345A (en) | 2019-06-13 | 2019-11-28 | MALIACH Gal | Device for simulating gait |
| JP7312712B2 (ja) * | 2020-02-07 | 2023-07-21 | 新光電気工業株式会社 | セラミックス基板、静電チャック、静電チャックの製造方法 |
| JP7412242B2 (ja) * | 2020-03-27 | 2024-01-12 | 日本碍子株式会社 | 積層構造体および半導体製造装置部材 |
| TWI765518B (zh) * | 2021-01-07 | 2022-05-21 | 財團法人工業技術研究院 | 靜電吸盤及其製備方法 |
| WO2022195947A1 (ja) * | 2021-03-18 | 2022-09-22 | 日本碍子株式会社 | ＡｌＮセラミック基体及び半導体製造装置用ヒータ |
| KR102461995B1 (ko) * | 2021-09-17 | 2022-11-03 | 주식회사 미코세라믹스 | 저열전도 샤프트를 구비하는 고온용 서셉터 |
Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001013423A1 (fr) | 1999-08-10 | 2001-02-22 | Ibiden Co., Ltd. | Plaque ceramique pour dispositif de production de semi-conducteurs |
| JP3272791B2 (ja) | 1992-11-12 | 2002-04-08 | 株式会社東芝 | 窒化アルミニウム焼結体の製造方法 |
| JP2002145670A (ja) | 1999-09-06 | 2002-05-22 | Ibiden Co Ltd | 半導体製造・検査装置用セラミック基板 |
| JP2002249379A (ja) | 2000-12-21 | 2002-09-06 | Ngk Insulators Ltd | 窒化アルミニウム焼結体及び半導体製造装置用部材 |
| JP2003288975A (ja) | 2002-03-27 | 2003-10-10 | Ngk Insulators Ltd | セラミックヒーター、セラミックヒーターの製造方法、および金属部材の埋設品 |
| JP2004182585A (ja) | 2002-11-19 | 2004-07-02 | Toyo Aluminium Kk | 高純度窒化アルミニウム粉末及びその製造方法ならびに高純度窒化アルミニウム焼結体 |
| JP2007321138A (ja) | 2006-06-05 | 2007-12-13 | Kaneka Corp | 高熱伝導性熱可塑性樹脂組成物 |
| JP2008127276A (ja) | 2006-11-23 | 2008-06-05 | Komico Ltd | 静電チャック用窒化アルミニウム焼結体、及びその形成方法 |
| KR100940019B1 (ko) | 2005-04-22 | 2010-02-03 | 주식회사 코미코 | 치밀질 질화알루미늄 소결체, 그 제조 방법 및 상기소결체를 이용한 반도체 제조용 부재 |
| KR100940456B1 (ko) | 2005-12-30 | 2010-02-04 | 주식회사 코미코 | 질화 알루미늄 소결체 및 이를 포함하는 반도체 제조장치용 부재 |
Family Cites Families (32)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5548345A (en) * | 1978-10-05 | 1980-04-07 | Asahi Kikai Kk | Fish meat slicing apparatus |
| DE3627317A1 (de) * | 1985-08-13 | 1987-02-19 | Tokuyama Soda Kk | Sinterbare aluminiumnitridzusammensetzung, sinterkoerper aus dieser zusammensetzung und verfahren zu seiner herstellung |
| DE3734601A1 (de) * | 1987-10-13 | 1989-04-27 | Bosch Gmbh Robert | Bremsanlage |
| KR920003226B1 (ko) * | 1988-05-16 | 1992-04-24 | 스미도모덴기고오교오 가부시기가이샤 | 질화알루미늄소결체와 그것을 사용한 회로기판 및 반도체패키지 |
| JPH02124772A (ja) * | 1988-05-16 | 1990-05-14 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 窒化アルミニウム焼結体および製造法 |
| JPH07187788A (ja) * | 1993-12-27 | 1995-07-25 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 窒化アルミニウム焼結体及びその製造方法 |
| JP3160229B2 (ja) | 1997-06-06 | 2001-04-25 | 日本エー・エス・エム株式会社 | プラズマｃｖｄ装置用サセプタ及びその製造方法 |
| JP4447750B2 (ja) | 1999-09-30 | 2010-04-07 | 日本碍子株式会社 | 窒化アルミニウム焼結体および半導体製造用部材 |
| JP2001114563A (ja) * | 1999-10-14 | 2001-04-24 | Tokai Konetsu Kogyo Co Ltd | セラミック抵抗体及びその製造方法 |
| US6723274B1 (en) * | 1999-12-09 | 2004-04-20 | Saint-Gobain Ceramics & Plastics, Inc. | High-purity low-resistivity electrostatic chucks |
| EP1254874A4 (en) | 1999-12-28 | 2005-01-05 | Ibiden Co Ltd | CARBONATED ALUMINUM NITRIDE INTERCODES, CERAMIC SUBSTRATE FOR USE IN DEVICES FOR PRODUCING AND REVIEWING SEMICONDUCTORS |
| CN1414929A (zh) | 1999-12-28 | 2003-04-30 | Ibiden股份有限公司 | 含碳的氮化铝烧结体以及用于半导体制造/检测设备的陶瓷基材 |
| JP3565496B2 (ja) * | 2000-04-13 | 2004-09-15 | イビデン株式会社 | セラミックヒータ、静電チャックおよびウエハプローバ |
| US7071551B2 (en) * | 2000-05-26 | 2006-07-04 | Ibiden Co., Ltd. | Device used to produce or examine semiconductors |
| JP4458722B2 (ja) * | 2000-10-23 | 2010-04-28 | 日本碍子株式会社 | 低体積抵抗材料、窒化アルミニウム焼結体および半導体製造用部材 |
| US6607836B2 (en) * | 2000-10-23 | 2003-08-19 | Ngk Insulators, Ltd. | Material of low volume resistivity, an aluminum nitride sintered body and a member used for the production of semiconductors |
| JP4245125B2 (ja) * | 2001-11-26 | 2009-03-25 | 日本碍子株式会社 | 窒化アルミニウム質セラミックス、半導体製造用部材、耐蝕性部材および導電性部材 |
| JP2003179043A (ja) | 2001-12-13 | 2003-06-27 | Ulvac Japan Ltd | プラズマｃｖｄ装置 |
| JP2003292377A (ja) | 2002-03-29 | 2003-10-15 | Toshiba Ceramics Co Ltd | 半導体装置用セラミックス部材 |
| JP4243943B2 (ja) * | 2002-04-22 | 2009-03-25 | 日本碍子株式会社 | 窒化アルミニウム材料および半導体製造用部材 |
| JP4386695B2 (ja) * | 2002-11-14 | 2009-12-16 | 日本碍子株式会社 | 窒化アルミニウム焼結体の製造方法 |
| JP4424659B2 (ja) * | 2003-02-28 | 2010-03-03 | 日本碍子株式会社 | 窒化アルミニウム質材料および半導体製造装置用部材 |
| JP4987238B2 (ja) | 2005-03-25 | 2012-07-25 | 日本碍子株式会社 | 窒化アルミニウム焼結体、半導体製造用部材及び窒化アルミニウム焼結体の製造方法 |
| KR100918190B1 (ko) | 2005-04-22 | 2009-09-22 | 주식회사 코미코 | 치밀질 질화알루미늄 소결체, 그 제조 방법 및 상기소결체를 이용한 반도체 제조용 부재 |
| JP2008044846A (ja) * | 2007-10-19 | 2008-02-28 | Taiheiyo Cement Corp | 窒化アルミニウム焼結体およびそれを用いた静電チャック |
| CN101333114A (zh) | 2008-07-31 | 2008-12-31 | 潮州三环（集团）股份有限公司 | 一种高导热率氮化铝陶瓷基片的制作方法 |
| JP5942380B2 (ja) | 2011-10-20 | 2016-06-29 | 住友電気工業株式会社 | 半導体製造装置用ウエハ保持体 |
| CN103204682B (zh) | 2012-01-16 | 2015-07-01 | 佛山市陶瓷研究所有限公司 | 一种高导热氮化铝陶瓷散热基片及其制备方法 |
| CN104725050B (zh) * | 2015-04-20 | 2017-01-18 | 福建华清电子材料科技有限公司 | 一种采用自蔓延粉体制备高导热氮化铝陶瓷的方法 |
| JP6697363B2 (ja) | 2015-10-30 | 2020-05-20 | 日本碍子株式会社 | 半導体製造装置用部材、その製法及びシャフト付きヒータ |
| JP6393006B1 (ja) * | 2018-02-08 | 2018-09-19 | 日本碍子株式会社 | 半導体製造装置用ヒータ |
| US10566228B2 (en) * | 2018-02-08 | 2020-02-18 | Ngk Insulators, Ltd. | Heater for semiconductor manufacturing apparatus |
-
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2022
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Patent Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3272791B2 (ja) | 1992-11-12 | 2002-04-08 | 株式会社東芝 | 窒化アルミニウム焼結体の製造方法 |
| WO2001013423A1 (fr) | 1999-08-10 | 2001-02-22 | Ibiden Co., Ltd. | Plaque ceramique pour dispositif de production de semi-conducteurs |
| JP2002145670A (ja) | 1999-09-06 | 2002-05-22 | Ibiden Co Ltd | 半導体製造・検査装置用セラミック基板 |
| JP2002249379A (ja) | 2000-12-21 | 2002-09-06 | Ngk Insulators Ltd | 窒化アルミニウム焼結体及び半導体製造装置用部材 |
| JP2003288975A (ja) | 2002-03-27 | 2003-10-10 | Ngk Insulators Ltd | セラミックヒーター、セラミックヒーターの製造方法、および金属部材の埋設品 |
| JP2004182585A (ja) | 2002-11-19 | 2004-07-02 | Toyo Aluminium Kk | 高純度窒化アルミニウム粉末及びその製造方法ならびに高純度窒化アルミニウム焼結体 |
| KR100940019B1 (ko) | 2005-04-22 | 2010-02-03 | 주식회사 코미코 | 치밀질 질화알루미늄 소결체, 그 제조 방법 및 상기소결체를 이용한 반도체 제조용 부재 |
| KR100940456B1 (ko) | 2005-12-30 | 2010-02-04 | 주식회사 코미코 | 질화 알루미늄 소결체 및 이를 포함하는 반도체 제조장치용 부재 |
| JP2007321138A (ja) | 2006-06-05 | 2007-12-13 | Kaneka Corp | 高熱伝導性熱可塑性樹脂組成物 |
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