JPWO2013147037A1 - 流路部材およびこれを備える熱交換器ならびに半導体製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】静電気を帯びた流体を流入させたとしても静電気放電を起こすことを抑制できる、電気的信頼性の高い流路部材およびこれを備える熱交換器ならびに半導体製造装置を提供する。【解決手段】セラミックスからなる基体の内部に、流入口と流出口とを備える流路（４）を有し、流路（４）の少なくとも一部に表面抵抗値が１?１０７Ω／ｓｑ未満である低抵抗部を有する流路部材（１）である。この流路部材によれば、流路（４）に供給される流体が、供給されるまでの間に静電気を帯びたものであったとしても、低抵抗部で静電気を除電でき、静電気放電を抑制でき、電気的信頼性の高い流路部材とすることができる。【選択図】図１

Description

本発明は、流路部材およびこれを備える熱交換器ならびに半導体製造装置に関する。

半導体素子の基板材料であるウェハの保持に流路を有する保持台（以下、流路部材と記載する。）が用いられており、製造または検査の過程において、この流路内に、高温もしくは低温の流体を循環させてウェハの加熱または冷却が行なわれている。そして、流路部材の材質としては、流路を流す流体に腐食性の高いガスまたは液体の使用が可能であり、優れた耐久性や耐食性を有し、かつ絶縁性に優れていることから、セラミックスが用いられている。

ここで、流路部材における流路を循環する流体は、チューブ等を通して流路の入口（以下、流入口と記載する。）に供給されるが、流入口に供給されるまでの間に、流体とチューブの内面との摩擦により少なからず静電気が生じる。そして、この静電気を帯びた流体が流入口から流路部材に流入したときに静電気放電が起きると、半導体素子の製造または検査に支障をきたすことから、このような不具合を解消すべく、例えば、特許文献１には、流体に帯電緩和剤を添加することが提案されている。

特開2008−16487号公報

ところで、特許文献１に提案されているように流体に帯電緩和剤を添加すれば、流体の循環によって生じる静電気を抑えることができるものの、特許文献１に示されているように、帯電緩和剤がアルコールであるときには、アルコールが揮発成分であることから、流体における帯電緩和剤の濃度の制御が困難であった。そのため、静電気放電を抑制可能な構造とした流路部材が求められている。

本発明は、上記要求を満たすべく案出されたものであり、静電気放電を抑制でき、電気的信頼性の高い流路部材およびこれを備える熱交換器ならびに半導体製造装置を提供することを目的とするものである。

本発明の流路部材は、セラミックスからなる基体の内部に、流入口と流出口とを備える流路を有し、該流路の少なくとも一部に表面抵抗値が１×１０^７Ω／ｓｑ未満である低抵抗部を有することを特徴とするものである。

また、本発明の熱交換器は、上記構成の前記流路部材が、蓋体部と隔壁部と底板部とを備え、前記蓋体部の上面または内部に金属部材が設けられていることを特徴とするものである。

また、本発明の半導体製造装置は、上記構成の流路部材が、蓋体部と隔壁部と底板部とを備え、前記蓋体部の上面または内部に金属部材が設けられており、該金属部材がウェハを吸着するための電極であることを特徴とするものである。

本発明の流路部材によれば、セラミックスからなる基体の内部に、流入口と流出口とを備える流路を有し、該流路の少なくとも一部に表面抵抗値が１×１０^７Ω／ｓｑ未満である低抵抗部を有することから、流路に供給される流体が、供給されるまでの間に静電気を帯びたものであったとしても、低抵抗部で静電気を除電でき、静電気放電を抑制できることから、電気的信頼性の高い流路部材とすることができる。

また、本発明の熱交換器によれば、電気的信頼性の高い流路部材の蓋体部の上面または内部に金属板を設けてなることから、電気的信頼性を有するとともに熱交換効率が高く、長期間の使用に耐え得る熱交換器とすることができる。

また、本発明の半導体製造装置によれば、電気的信頼性が高い流路部材を備えていることから、半導体素子の製造や検査に支障をきたすことのない好適な半導体製造装置とすることができる。

本実施形態の流路部材を備える半導体製造装置の一例を示す概略図である。 本実施形態の流路部材の一例を示す、（ａ）は斜視図であり、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ’線での断面図である。 本実施形態の流路部材の他の一例を示す、（ａ）は斜視図であり、（ｂ）は（ａ）におけるＢ−Ｂ’線での断面図である。

以下、本実施形態の流路部材およびこれを備える熱交換器ならびに半導体製造装置について説明する。

図１は、本実施形態の流路部材を備える半導体製造装置の一例を示す概略図である。この半導体製造装置１０は、ウェハＷのプラズマ処理装置であり、ウェハＷは、本実施形態の流路部材１と金属部材７とを備える熱交換器２０に載置されている。流路部材１は、流入口２に供給チューブ８、流出口３に排出チューブ９が接続され、高温もしくは低温の流体を流路部材１の内部に有する流路を循環させることによってウェハＷの加熱や冷却を行なうものである。

図２は、本実施形態の流路部材の一例を示す、（ａ）は斜視図であり、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ’線での断面図である。なお、図２（ｂ）において、流路４を明確に示すため色調を異ならせて示している。そして、図２（ａ）および（ｂ）に示すように、本実施形態の流路部材１は、セラミックスからなる基体の内部に、流入口２と流出口３とを備える流路４を有している。また、流路４は、流入口２側の流入路４ａと、流出口３側の流出路４ｂと、流入路４ａと流出路４ｂとの間の流通路４ｃとによって構成されている。そして、図２（ｂ）に示す例において、流路４が全体として蛇行流路となるように、適宜隔壁５を設けている。なお、本実施形態において、流入路４ａ、流出路４ｂとは、それぞれ流路４の流入口側と流出口側より総路長の１／５にあたる部分までのことを指す。なお、流入路４ａと流出路４ｂと流通路４ｃとは、幅を異ならせてもよく、また同じ幅で形成してもよい。図２においては、流入路４ａと流出路４ｂと流通路４ｃとを同じ幅で形成した流路４を示している。

ここで、流入口２および流出口３は、使用時においては、流体を供給もしくは排出するチューブ等が接続され、この流路部材１に被処理物を載置するときには、図１に示すように、流入口２および流出口３が設けられた面と反対側の面が載置面となる。なおチューブ等は、流入口２および流出口３に挿入され、熱伝導性を良くするために金属ろう材や金属フィラーを含んだ接着剤によって、流入路４ａおよび流出路４ｂと接続されている。

そして、本実施形態の流路部材１は、セラミックスからなる基体の内部に、流入口２と流出口３とを備える流路４を有し、流路４の少なくとも一部に表面抵抗値が１×１０^７Ω／ｓｑ未満である低抵抗部を有することが重要である。

ここで、表面抵抗値が１×１０^７Ω／ｓｑ未満である低抵抗部は、流路部材１における流路４の路長を必要に応じて数カ所に切断して、各切断した部位の隔壁５の流路４側の面の表面抵抗値を測定し、その表面抵抗値が１×１０^７Ω／ｓｑ未満である部位の有無を確認することをくり返すことで、確認することができる。なお表面抵抗値の測定は、市販の抵抗測定器（例えば、シシド静電気株式会社製、ＭＥＧＡＲＥＳＴＡII）を用いて測定することにより確認することができる。

このように、流路４の少なくとも一部に表面抵抗値が１×１０^７Ω／ｓｑ未満である低抵抗部を有することにより、流体が流路部材１に供給されるまでの間に静電気を帯びたとしても、低抵抗部において除電することができ、静電気放電を抑制できることから、電気的信頼性の高い流路部材１とすることができる。なお、図１および図２には記載していないが、静電気を除電するために、低抵抗部は外部に繋がるアースを備えていることが好ましい。なおアースは、低抵抗部に繋がる構造と成っていれば、流路部材１の強度および流体の流れを妨げない構造であればいかなるものであってもよい。

なお、セラミックスの表面抵抗値は、一般的には、１×１０^７Ω／ｓｑ以上である（例えば、アルミナは１×１０^１４Ω／ｓｑであり、炭化珪素は１×１０^７Ω／ｓｑ）ことから、低抵抗部は１×１０^７Ω／ｓｑ未満であれば、効率よく流体中の静電気を除電することができる。

また、基体がセラミックスからなることから、耐久性と耐食性とを有し、流路４を流す流体に腐食性の高いガスや液体の使用が可能であるとともに、電気特性において絶縁部材であるので、絶縁性に優れた流路部材１とすることができる。なお、流路部材１の材質としては、アルミナ、ジルコニア、窒化珪素、窒化アルミニウム、炭化珪素、炭化硼素、コージェライトまたはこれらの複合物を用いることができる。

また、本実施形態の流路部材１は、流路４は、流入口側の流入路４ａと、流出口側の流出路４ｂと、流入路４ａと流出路４ｂとの間の流通路４ｃとを有し、流入路４ａに低抵抗部を有することが好ましい。このように、流入路４ａに低抵抗部を有することによって、流体が流路部材１に供給されるまでの間に静電気を帯びたとしても、流体が基体内部において最初に接触する流入路４ａに有する低抵抗部において静電気を除電することができるので、静電気放電が流路部材１の流路内で生じることを抑制でき、電気的信頼性の高い流路部材１とすることができる。

なお、効率よく静電気放電を抑制するにあたっては、流入口２が低抵抗部の一部であることが好ましい。それにより、流路部材１に供給される流体と最初に接触する部分である流入口２において、効率よく静電気を除電することができる。

ちなみに、このような構成の場合において静電気の除電は、上述のようにチューブと流入路４ａとを金属ろう材や金属フィラーを含有する接着剤により接続する際には、その接続部をアースとつなげればよい。

また、本実施形態の流路部材１は、アースが流入口２に接続されている場合において、流入路４ａの低抵抗部の表面抵抗値が、流入口２に向けて段階的に小さくなっていることが好ましい。流入路４ａの低抵抗部の表面抵抗値が、流入口２に向けて段階的に小さくなっていることで、流入路４ａと流入路４ａを流れる流体との摩擦によって発生する静電気を、表面抵抗値が段階的に小さくなる方向である流入口２の方に流れやすくでき、アースを介して除電しやすくなる。それにより、静電気放電が生じるおそれをさらに低減でき、電気的信頼性をさらに高めることができる。なお、流入路４ａにおける表面抵抗値の比較は、流入路４ａの路長を５等分し、それぞれの部位の表面抵抗値を測定して比較し、低抵抗部における流入口２から最も遠くなる部位から流入口２側に向けて表面抵抗値が段階的に小さく成っていればよい。

なお、表面抵抗値は流入口２および流出口３に向けて段階的に小さくなっていればよく、連続的（漸次）小さくなっていてもよい。「段階的」については以下においても同意である。

また、本実施形態の流路部材１は、流出路４ｂに低抵抗部を有することが好ましい。このように流出路４ｂにも低抵抗部を有すれば、流路部材１内で流体と流路４との摩擦によって発生する静電気を流出路４ｂ側でも除電することができる。それにより、静電気を除電する機会が増え、流体の中に静電気が帯電することを抑制できる。

この場合において、流入路４ａに低抵抗部を有する場合と同様に、流出口３が低抵抗部の一部であることが好ましく、この場合に、チューブと流出路４ｂとを金属ろう材や金属フィラーを含有する接着剤により接続する際には、その接続部をアースとつなげればよい。

また、本実施形態の流路部材１は、アースが流出口３に接続されている場合において、流出路４ｂの低抵抗部の表面抵抗値が、流出口３に向けて段階的に小さくなっていることが好ましい。流出路４ｂの低抵抗部の表面抵抗値が、流出口３に向けて段階的に小さくなっていることで、流出路４ｂと流出路４ｂを流れる流体との摩擦で発生する静電気を、表面抵抗値が段階的に小さくなる方向である流出口３の方に流れやすくでき、アースを介して除電することができる。それにより、流出口３においても流体に帯電する静電気を除電しやすくなる。なお、流出路４ｂにおける表面抵抗値の比較は、流出路４ｂの路長を５等分し、それぞれの部位の表面抵抗値を測定して比較し、低抵抗部における流出口３から最も遠くなる部位から流出口３側に向けて表面抵抗値が段階的に小さく成っていればよい。

また、本実施形態の流路部材１は、基体が、炭化珪素質焼結体からなることが好ましい。そして、本実施形態の流路部材１が、炭化珪素質焼結体からなるときには、優れた機械的特性や耐食性に加えて熱伝導率が高いことから、熱交換効率が向上する。また、他のセラミックス、例えばアルミナと比べて比重が小さいことから、軽量化を図ることができ、大型化の際の運搬等における負荷を軽減することができる。

なお、流路部材１の材質は、流路部材１から所定の大きさの試料を切り出し、Ｘ線回折法によって確認することができる。また、含有量については、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）によるエネルギー分散型Ｘ線（ＥＤＳ）分析を行なうことによって確認することができる。また、ＩＣＰ発光分光分析法または蛍光Ｘ線分析法によっても含有量を確認することができる。

また、流路部材１の熱交換効率を上げるために、流体の圧力を上げる場合があるが、それに伴って、チューブが接続された流入口２近傍に大きな圧力がかかり、流入口２近傍でクラックが生じるほか、そのクラックの発生に伴って流入路４ａが破損する場合がある。

それゆえ、本実施形態の流路部材１においては、さらに流入路４ａの表面における炭素の含有量が、流入口２に向けて段階的に多くなっていることが好ましい。炭素は比較的硬度が低いことから、この炭素が流路にかかった圧力のクッションの役目を果たすことで、クラックや破損が生じるおそれを低減することができる。それゆえ、特に大きな圧力がかかる流入口２に向けて炭素の含有量が多くなっていることで、流入口２近傍でのクラックの発生を抑制でき、あわせて流入路４ａの破損を抑制することができる。

一方で、流入口２より圧力の高い流体が流入した場合においては、その流出口３側でも圧力の高い流体が流れることとなる。それゆえ、この場合にも、チューブが接続された流出口３近傍に大きな圧力がかかり、流出口３近傍でクラックが生じるほか、そのクラックの発生に伴って流出路４ｂが破損する場合がある。

それゆえ、本実施形態の流路部材１においては、流出路４ｂの表面における炭素の含有量が、流出口３に向けて段階的に多くなっていることが好ましい。上記でも説明したように、炭素は比較的硬度が低いことから、この炭素が流路にかかった圧力のクッションの役目を果たすことで、クラックや破損が生じるおそれを低減することができる。それゆえ、特に大きな圧力がかかる流出口３に向けて炭素の含有量が多くなっていることで、流出口３近傍でのクラックの発生を抑制でき、あわせて流出路４ｂの破損を抑制することができる。

ここで、流路部材１の流入路４ａおよび流出路４ｂの各組成の含有量については、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）によるエネルギー分散型Ｘ線（ＥＤＳ）分析を行なうことによって確認することができる。また、ＩＣＰ発光分光分析法または蛍光Ｘ線分析法（ＸＲＦ）によっても含有量を確認することができる。

図３は、本実施形態の流路部材の他の一例を示す、（ａ）は斜視図であり、（ｂ）は（ａ）におけるＢ−Ｂ’線での断面図である。なお、図３（ｂ）についても、図２（ｂ）と同様に、流路４を明確に示すため色調を異ならせて示している。

このように、流路部材１は、図３に示すように円柱状のものであってもよい。この場合に、流入口２を端部側に、流出口３を中央部に位置させて、流路４を渦巻き状とすることで、流路部材１の温度の均一化を図ることができる。

また、流入口２と流出口３とを近接して設け、流路４の構成を、流体の入側からの渦の巻き方と出側に向けた渦の巻き方とを異ならせるような形状とすることで、より流路部材１の温度の均一化を図ることができる。

このように、図２および図３においては、いずれも流入口２および流出口３を図示面である一方主面に設けている例を示したが、流入口２と流出口３とが側面にあってもよく、図３においては流入口２と流出口３とが入れ替わった構造であってもよいことはいうまでもない。

さらに、本実施形態の熱交換器２０は、本実施形態の流路部材１が蓋体部と隔壁部と底板部とを有し、蓋体部の上面または内部に金属部材７を設けていることが好ましい。蓋体部の上面または内部に金属部材を設けてなることから、電気的信頼性を有するとともに熱交換効率が高く、長期間の使用に耐え得る熱交換器２０とすることができる。また、金属部材７に電流を流すことによって加熱し、流体の温度を調整することもできる。

また、図示していないが、上記の熱交換器２０を備える半導体装置１００においては、金属部材７とウェハＷとの間には誘電体層を設けてあり、金属部材７に電圧を印加すると、ウェハＷと誘電体層との間にクーロン力やジョンソン・ラーベック力などの静電吸着力を発生させて、ウェハＷを吸着・保持できるようになっている。そして、この半導体製造装置１００をプラズマ処理装置として用いた場合には、熱交換器２０の金属部材７を、プラズマを発生させるための下部電極としても利用でき、処理室の中の上部に設けられたアンテナ電極１０との間に電圧を印加することで、電極７、１０間にプラズマを発生させることができ、誘電体層上に吸着・保持したウェハＷに対してプラズマを当てることができるようになっている。そして、供給チューブ８より流入口２を介して流路部材１に流体を流し、また、流出口３を介して排出チューブ９から流体を排出することにより、プラズマ処理する際に高温となる下部電極を冷却し、安定した温度に維持できる。このことにより、ウェハＷの温度も制御されることから、寸法精度の高い加工ができる。また、半導体製造装置１００の金属部材７を複数に分割し、一方の電極と他方の電極からなる双極型の電極としても構わない。さらに、金属部材７は、流路部材１においてウェハＷを載置する側を蓋体部とした場合、蓋体部の内部に設けてあっても構わない。

そして、本実施形態の流路部材１は、上述したように、耐久性や耐食性に優れ、電気的信頼性の高いものであることから、これを備える本実施形態の半導体製造装置１００は、半導体素子の製造や検査に支障をきたすことの少ない好適な半導体製造装置とすることができる。また、本実施形態の半導体製造装置１００としては、その一例を示す図１のプラズマ処理装置の他に、スパッタ装置、レジスト塗布装置、ＣＶＤ装置等やエッチング処理装置があり、これらの装置においても本実施形態の流路部材１を備えることにより、上述した効果を得ることができる。

以下、本実施形態の流路部材１の製造方法の一例について示す。

まず、流路部材１の作製にあたって、蓋体部と、隔壁部と底板部とを備え流路４となる凹部を有する基体部との成形体を得る工程について説明する。純度が９０％以上であり平均粒径が１μｍ程度のセラミック原料を用意し、これに焼結助剤、バインダ、溶媒および分散剤等を所定量添加して混合したスラリーを噴霧造粒法（スプレードライ法）により噴霧乾燥して造粒し、１次原料とする。次に、噴霧乾燥して造粒した１次原料を所定形状のゴム型内へ投入し、静水圧プレス成形法（ラバープレス法）により成形し、その後、成形体をゴム型から取り外し、切削加工を施す。

なお、この切削加工において、蓋体部となる成形体については、所望の外形を形成するとともに、流入口２および流出口３を形成する。また、基体部となる成形体については、所望の外形を形成するとともに、流路４となる凹部を形成する。そして、蓋体部となる成形体および基体部となる成形体のそれぞれにおける低抵抗部に相当する部分に、導電性成分を塗布する。

ここで、導電性成分とは、上記の基体部を構成するセラミックよりも表面抵抗値が低いものを例示でき、一例として銅や炭素（グラファイト）等が挙げられる。例えば、銅の表面抵抗値は１０^−５Ω／ｓｑであり、炭素（グラファイト）の表面抵抗値は１０^−４Ω／ｓｑである。このような導電性成分を塗布することによって、流路の少なくとも一部に表面抵抗値が１×１０^７Ω／ｓｑ未満である低抵抗部を有することができる。

なお、流路部材１の流路４内、特に流路４の路長の中央あたりに低抵抗部を設けるならば、低抵抗部に向けて流路部材１の外側から穴を加工して、その穴に導体を埋め込むことによって、静電気を外部に除電することができ、本実施形態の効果を得ることができる。なお、加工による穴の大きさは、流路４内の低抵抗部の少なくとも一部に接する程度の大きさで構わない。

なお、導電性成分については、低抵抗部から所定の大きさの試料を切り出し、Ｘ線光電子分光（ＸＰＳ）分析を行なうことによって確認することができる。

次に、蓋体部となる成形体および基体部となる成形体を接合する工程について説明する。接合に用いる接合剤としては、蓋体部となる成形体および基体部となる成形体の作製に用いたセラミック原料、焼結助剤、バインダ、分散剤および溶媒を所定量秤量して混合したスラリーからなる接合剤を用いる。そして、蓋体部となる成形体および基体部となる成形体の少なくとも一方の接合部にこの接合剤を塗布し、蓋体部となる成形体と基体部となる成形体とが一体化した接合成形体を得る。そして、この接合成形体をセラミック原料に応じた雰囲気中において焼成することにより、本実施形態の流路部材１を得ることができる。

また、製造方法の他の例としては、蓋体部となる成形体および基体部となる成形体をセラミック原料に応じた雰囲気中において焼成して、蓋体部および基体部の焼結体を得る。そして、蓋体部および基体部のそれぞれの焼結体における低抵抗部に相当する部分に、気相成膜法または液相成膜法により導電性成分を成膜する。ここで、気相成膜法としては、例えば、イオンプレーティング法、電子ビーム法、抵抗加熱法などの蒸着法やスパッタリング法が挙げられる。また、液相成膜法としては、例えば、塗布法、めっき法などが挙げられる。その後、ガラスからなる接合剤を用いて、蓋体部および基体部の焼結体の少なくとも一方の接合部にこの接合剤を塗布して一体化させ、熱処理することにより本実施形態の流路部材１を得ることができる。

また、成形体を得る工程の他の例としては、スラリーを用いてセラミックスの一般的な成形法であるドクターブレード法やロールコンパクション成形法によりグリーンシートを形成し、金型により所望形状に打ち抜いた成形体を用いて積層するものであってもよい。

スラリーの作製方法としては、例えば、基体が、炭化珪素質焼結体からなる場合には、まず平均粒径が０．５μｍ以上２μｍ以下である炭化珪素粉末と、焼結助剤として、炭化硼素およびカルボン酸塩の粉末とを準備する。そして、各粉末を、例えば、炭化珪素粉末１００質量％に対して、炭化硼素に粉末を０．１２質量％以上１．４質量％以下、カルボン酸塩の粉末を１質量％以上３．４質量％以下となるように秤量して混合する。

次に、この混合粉末とともに、ポリビニルアルコール、ポリエチレングリコール、アクリル樹脂またはブチラール樹脂等のバインダと、水と、分散剤とを、ボールミル、回転ミル、振動ミルまたはビーズミル等に入れて混合する。ここで、バインダの添加量としては、成形体の強度や可撓性が良好で、また、焼成時に成形用バインダの脱脂が不十分とならないようにすればよく、このようにして作製されたスラリーを用いればよい。

このようにして作製されたスラリーを用いることによって、公知のドクターブレード法で、もしくはスラリーを噴霧造粒法（スプレードライ法）により噴霧乾燥して造粒し１次原料とし、それをロールコンパクション法でグリーンシートを得ることができる。

このようにして作製した複数のグリーンシートを所望の形状となるように積層するが、あらかじめ金型もしくはレーザーによって各シートの寸法を調整して加工されたグリーンシートを積層するのが良く、必要に応じて、各グリーンシートの厚みを変更したり、積層するグリーンシートの枚数を変更してもよく、それによって容易に流路４を形成することができる。このとき、グリーンシートを積層する時に用いる接合剤としては、グリーンシートの作製に用いたセラミック原料、焼結助剤、バインダ、分散剤および溶媒を所定量秤量して混合したスラリーからなる接合剤を用いればよく、接合剤を塗布した後、グリーンシートを積層したあとに、平板状の加圧具を介して約０．５ＭＰａ程度の加圧を加え、そのあとに、約５０〜７０℃の室温で約１０〜１５時間乾燥させる。これによって、成形体を得ることができる。

次に、流路部材１となる成形体を、例えば公知のプッシャー方式やローラー方式の連続トンネル炉で焼成する。それぞれの材質により焼成温度は異なるが、例えば、炭化珪素質の材料であるときには、不活性ガスの雰囲気中または真空雰囲気中、１８００〜２２００℃の温度範囲で１０分〜１０時間保持した後、２２００〜２３５０℃の温度範囲で１０分〜２０時間にて焼成すればよい。なお、低抵抗部の形成方法としては、流入口２および流出口３を介して、流路４内に銅や炭素（グラファイト）等の導電性成分を塗布すればよい。

また、流入路４ａの低抵抗部の表面抵抗値を流入口２に向けて段階的に小さくする、または流出路４ｂの低抵抗部の表面抵抗値を流出口３に向けて段階的に小さくするにあたっては、導電性成分の塗布や成膜において、流入路４ａの中でも流入口２に近い方、または流入路４ｂの中でも流出口３に近い方の導電性成分の含有量を段階的に多くして作製すればよい。

以上のようにして得られる本実施形態の流路部材１は、流体が供給されるまでの間に静電気を帯びたとしても、流路４の少なくとも一部に表面抵抗値が１×１０^７Ω／ｓｑ未満である低抵抗部を有することから、静電気放電が生じるおそれを抑制でき、電気的信頼性の高いものとできる。また、特に、半導体製造装置が本実施形態の流路部材１を備えていることにより、支障をきたすことなく半導体素子の製造または検査を行なうことができる。

以下、本実施形態の実施例を具体的に説明するが、本実施形態は以下の実施例に限定されるものではない。

図１に示す本実施形態の流路部材を備える半導体製造装置を用いて、流体を循環させることによる流体に帯電される静電気が除電されるかのテストを行なった。

なお、このときに用いる流路部材は図２に示す形状のものを用いた、その製造は、まず平均粒径が１．２５μｍである炭化珪素粉末と、焼結助剤として、炭化硼素およびカルボン酸塩の粉末とを準備する。そして、各粉末を、炭化珪素粉末１００質量％に対して、炭化硼素の粉末を０．７６質量％、カルボン酸塩の粉末を２．２質量％となるように秤量して混合する。

次に、この混合した粉末とともに、バインダとして、ポリビニルアルコールと、水と、分散剤とを、ボールミルに入れて混合してスラリーを作製した。

つぎに、得られたスラリーを用いて、公知のドクターブレード法で複数のグリーンシートを作製し、なお、グリーンシートの一部には、流入口２、流出口３および流路となる部分をレーザー加工し得られたグリーンシートを積層し、平板状の加圧具を介して約０．５ＭＰａの加圧を加え、その後、７０℃の室温で１３時間乾燥することによって成形体を得た。なお積層する各グリーンシートの間には、接着剤として、グリーンシートを作製するときに用いたスラリーを用いた。

つぎに、不活性ガスの雰囲気中２０００℃の温度で５時間保持した後、２２７５℃の温度で１０時間焼成して流路部材を得た。

なお、試料としては、流入口２を介して流入口２に繋がるように流入路４ａに炭素を塗布して低抵抗部を形成したものを本実施形態の試料Ｎｏ．１とし、本実施形態の比較用として、低抵抗部を形成しなかったものを試料Ｎｏ．２とした。表面抵抗値はシシド静電気株式会社製、ＭＥＧＡＲＥＳＴＡIIを用いて測定し、低抵抗部の表面抵抗値は１×１０^６Ω／ｓｑであって、その他の流路の場所の表面抵抗値は、１×１０^７Ω／ｓｑであった。

そして、得られた各試料を図１に示す半導体製造装置１００にセットしてフッ素系冷却媒体からなる流体を循環させることによって、静電気が除電されるかのテストをした。

なおこのとき供給チューブ８と排出チューブ９とはゴム性のものを用い流入口２および流出口３と接続する部分には金属フィルムを巻き付け、金属ろう材を用いてそれぞれ流入口２および流出口３に接合した。なお、試料Ｎｏ．１のみ流入口２の金属ろう材を用いて接合する部分からアースを取り付け静電気を除電できるようにし、試料Ｎｏ．２にはアースは設けなかった。

つぎに、静電気が除電されたかの確認方法としては、流体を６０分間循環させ５分毎に流入口２の金属ろう材の部分の電流値を測定し、電流値が一定であれば、静電気が除電されているとみなし、電流値が漸次高く成っていけば静電気が除電されていないこととみなした。なお、このときの電流値の測定はテスタ（オーム電機（株）製 規格ＴＡＲ−５０１）を用いた。

６０分の間に５分毎に電流値を測定した結果は、本実施例の低抵抗部を設けた試料Ｎｏ．１は、電流値が一定の値を示したが、比較例の試料Ｎｏ．２は電流値が漸次高くなることが分かった。

１，１’：流路部材
２：流入口
３：流出口
４：流路
４ａ：流入路
４ｂ：流出路
４ｃ：流通路
100：半導体製造装置

Claims (10)

1. セラミックスからなる基体の内部に、流入口と流出口とを備える流路を有し、該流路の少なくとも一部に表面抵抗値が１×１０^７Ω／ｓｑ未満である低抵抗部を有することを特徴とする流路部材。
2. 前記流路は、前記流入口側の流入路と、前記流出口側の流出路と、前記流入路と流出路との間の流通路とを有するとともに、前記流入路に前記低抵抗部を有することを特徴とする請求項１に記載の流路部材。
3. 前記流入路の前記低抵抗部の表面抵抗値が、前記流入口に向けて段階的に小さくなっていることを特徴とする請求項２に記載の流路部材。
4. 前記流出路に前記低抵抗部を有することを特徴とする請求項２または請求項３に記載の流路部材。
5. 前記流出路の前記低抵抗部の表面抵抗値が、前記流出口に向けて段階的に小さくなっていることを特徴とする請求項４に記載の流路部材。
6. 前記基体が、炭化珪素質焼結体からなることを特徴とする請求項２乃至請求項５のいずれかに記載の流路部材。
7. 前記流入路の表面における炭素の含有量が、前記流入口に向けて段階的に多くなっていることを特徴とする請求項６に記載の流路部材。
8. 前記流出路の表面における炭素の含有量が、前記流出口に向けて段階的に多くなっていることを特徴とする請求項６または請求項７に記載の流路部材。
9. 請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の流路部材が、蓋体部と隔壁部と底板部とを備え、該蓋体部の上面または内部に金属部材が設けられていることを特徴とする熱交換器。
10. 請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の流路部材が、蓋体部と隔壁部と底板部とを備え、前記蓋体部の上面または内部に金属部材が設けられており、該金属部材がウェハを吸着するための電極であることを特徴とする半導体製造装置。