KR102043916B1 - 반도체 제조 장치용 부재 및 그 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 반도체 제조 장치용 부재로서, 가스 분산판이나 샤프트가 부식되지 않아, 크랙이 쉽게 발생하지 않고, 아킹이 쉽게 발생하지 않는 것을 제공하는 것을 목적으로 한다.
고주파 전력 공급 장치(10)는, 고주파 전극(14)이 매설된 가스 분산판인 플레이트(12)의 한쪽 면에, 가스가 통과하는 관통 구멍(20)을 갖는 샤프트(16)가 접합되어 있다. 플레이트(12) 및 샤프트(16)는, 모두 세라믹스제이다. 샤프트(16)는 내관(18)과 외관(22)을 구비한 이중관 구조로 되어 있고, 내관(18)의 내부 공간이 관통 구멍(20)으로 되어 있다. 플레이트(12)와 내관(18) 및 외관(22)은 각각 기밀을 유지하도록 고상 접합되어 있다. 샤프트(16)의 접합 위치는 플레이트(12)의 중앙이다.
고주파 전력 공급 장치(10)는, 고주파 전극(14)이 매설된 가스 분산판인 플레이트(12)의 한쪽 면에, 가스가 통과하는 관통 구멍(20)을 갖는 샤프트(16)가 접합되어 있다. 플레이트(12) 및 샤프트(16)는, 모두 세라믹스제이다. 샤프트(16)는 내관(18)과 외관(22)을 구비한 이중관 구조로 되어 있고, 내관(18)의 내부 공간이 관통 구멍(20)으로 되어 있다. 플레이트(12)와 내관(18) 및 외관(22)은 각각 기밀을 유지하도록 고상 접합되어 있다. 샤프트(16)의 접합 위치는 플레이트(12)의 중앙이다.
Description
본 발명은, 반도체 제조 장치용 부재 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
반도체 제조 장치에 있어서, 웨이퍼를 처리하는 처리실 내에 설치되어, 고주파 전력과 가스를 공급하는 부품이 있다(예컨대 특허문헌 1 참조). 이러한 부품은, 고주파 전력 공급 장치라고 불린다. 고주파 전력 공급 장치는, Al 재료로 이루어진 원반형의 가스 분산판과, 이 가스 분산판을 지지하는 Al제의 통형 샤프트를 구비하고, 통형 샤프트의 내부를 가스가 통과하는 구조로 되어 있다.
종래의 고주파 전력 공급 장치의 경우에는, Al제이기 때문에, 부식성의 프로세스 가스를 흐르게 하면 Al이 부식되고, 그 부식물이 웨이퍼에 부착된다고 하는 문제가 있었다. 이 문제를 해결하기 위해서, 일본 특허 제4282221호 공보를 참고로 하여, 가스 분산판 및 통형 샤프트를 모두 세라믹스로 제작하였다. 그러나, 그 경우, 고주파 전력 공급 장치는, 통형 샤프트의 내부, 즉 가스가 통과하는 관통 구멍에 아킹이 발생한다고 하는 문제가 생겼다. 이러한 아킹을 막기 위해서, 통형 샤프트의 관통 구멍의 직경을 작게 하였다. 이러한 경우의 일례를 도 7에 나타낸다.
도 7의 고주파 전력 공급 장치(100)는, 고주파 전극이 매설된 세라믹스제의 가스 분산판(102)의 한쪽 면에, 직경이 작은 관통 구멍(106)을 갖는 세라믹스제의 통형 샤프트(104)를 고상(固相) 접합한 것이다. 또한, 가스 분산판(102)에는, 관통 구멍(106)을 통과하여 온 가스를 통형 샤프트(104)가 접합된 면과는 반대측의 면에 공급하기 위한 복수의 구멍이 형성되어 있지만, 이들 구멍에 대해서는 도시를 생략하였다. 도 7의 고주파 전력 공급 장치(100)에서는, 관통 구멍(106)에 아킹이 발생하는 것을 방지할 수 있었지만, 다음 문제가 생겼다. 즉, 통형 샤프트(104)의 관통 구멍(106)의 직경이 작아짐에 따라, 통형 샤프트(104)의 단면에서 차지하는 세라믹스가 커지기 때문에, 통형 샤프트(104)에 크랙이 생긴다고 하는 문제가 발생하였다. 또한, 가스 분산판(102)으로부터 통형 샤프트(104)를 통한 방열이 커지기 때문에, 가스 분산판(102) 중 통형 샤프트(104)와의 접합 부분 근방의 표면 온도가 내려가고, 가스 분산판(102)의 중심부에 본래 불필요한 증착(deposition)이 발생하였다.
본 발명은 이러한 과제를 해결하기 위해서 이루어진 것으로, 반도체 제조 장치용 부재로서, 가스 분산판이나 샤프트가 부식되지 않아, 크랙이 쉽게 발생하지 않고, 아킹이 쉽게 발생하지 않는 것을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 반도체 제조 장치용 부재는,
전극이 매설된 가스 분산판의 한쪽 면에, 가스가 통과하는 관통 구멍을 갖는 샤프트가 접합되고, 상기 관통 구멍을 통과하여 온 가스가 상기 가스 분산판에 형성된 복수의 구멍을 통해 외부로 방출되는 반도체 제조 장치용 부재로서,
상기 가스 분산판 및 상기 샤프트는 모두 세라믹스제이며,
상기 샤프트는 내관과 외관을 구비한 이중관 구조로 되어 있고, 상기 내관의 내부 공간이 상기 관통 구멍으로 되어 있다.
이 반도체 제조 장치용 부재에서는, 세라믹스제이기 때문에, 관통 구멍을 통과하는 가스가 부식성 가스였다고 해도, 가스 분산판이나 샤프트가 부식되는 일은 없다. 또한, 샤프트는 내관과 외관을 구비한 이중 구조로서, 내관과 외관 사이는 세라믹스가 아니라 공간으로 되어 있기 때문에, 단면에서 차지하는 세라믹스의 비율이 적다. 이 때문에, 샤프트에 크랙이 쉽게 발생하지 않는다. 또한, 내관의 내경을 아킹이 발생하지 않도록 작게 설계할 수 있다.
이러한 반도체 제조 장치용 부재의 제조 방법은, 상기 가스 분산판의 한쪽 면에 상기 내관 및 상기 외관을 배치하고, 상기 내관 및 상기 외관에 각각 추를 올려놓은 상태로 가열함으로써, 상기 내관 및 상기 외관을 상기 가스 분산판에 고상 접합한다.
또한, 가스 분산판에 매설되는 전극은, 고주파 전극(RF 전극)이어도 좋고, 히터 전극이어도 좋으며, 정전 전극이어도 좋다.
도 1은 고주파 전력 공급 장치(10)의 단면도이다.
도 2는 고주파 전력 공급 장치(10)의 제조 공정도이다.
도 3은 고주파 전력 공급 장치(40)의 단면도이다.
도 4는 고주파 전력 공급 장치(40)의 제조 공정도이다.
도 5는 고주파 전력 공급 장치(50)의 단면도이다.
도 6은 고주파 전력 공급 장치(60)의 단면도이다.
도 7은 종래의 고주파 전력 공급 장치(100)의 단면도이다.
도 2는 고주파 전력 공급 장치(10)의 제조 공정도이다.
도 3은 고주파 전력 공급 장치(40)의 단면도이다.
도 4는 고주파 전력 공급 장치(40)의 제조 공정도이다.
도 5는 고주파 전력 공급 장치(50)의 단면도이다.
도 6은 고주파 전력 공급 장치(60)의 단면도이다.
도 7은 종래의 고주파 전력 공급 장치(100)의 단면도이다.
[제1 실시형태]
도 1은 반도체 제조 장치용 부재의 하나인 고주파 전력 공급 장치(10)의 단면도이다. 또한, 도면 중에 치수를 나타내었지만, 이것은 일례이며, 이 치수에 한정되는 것은 아니다.
고주파 전력 공급 장치(10)는, 고주파 전극(14)이 매설된 가스 분산판인 플레이트(12)의 한쪽 면에, 가스가 통과하는 관통 구멍(20)을 갖는 샤프트(16)가 접합되어 있다.
플레이트(12) 및 샤프트(16)는 모두 세라믹스제이다.
샤프트(16)는, 내관(18)과 외관(22)을 구비한 이중관 구조로 되어 있고, 내관(18)의 내부 공간이 관통 구멍(20)으로 되어 있다.
플레이트(12)와 내관(18) 및 외관(22)은, 각각 기밀을 유지하도록 고상 접합되어 있다. 샤프트(16)의 접합 위치는 플레이트(12)의 중앙이다.
내관(18)은, 플레이트(12)에 접합되는 쪽의 단부에 외측 플랜지(18a)를 갖고 있다. 내관(18)의 내측에 위치하는 플레이트(12)에는 도시하지 않은 복수의 관통 구멍이 개구되어 있다. 내관(18)의 내경은, 도시하지 않은 반도체 제조 장치의 용기 내의 압력 혹은 통과하는 가스 유량에 따라 적절하게 선택하면 좋지만, 10 ㎜ 이하가 바람직하고, 5 ㎜ 이하가 더욱 바람직하다. 내경이 작은 쪽이 아킹이 발생하기 어려워지기 때문에 바람직하다.
외관(22)은, 플레이트(12)에 접합되는 쪽의 단부에 플랜지를 갖지 않고, 플레이트(12)에 접합되는 쪽과는 반대측의 단부에 내측 플랜지(22a)를 갖고 있다. 이 내측 플랜지(22a)의 내경은, 내관(18)의 외경보다도 크다. 즉, 내측 플랜지(22a)의 내측에는, 내관(18)이 관통하기에 충분한 개구부가 있다. 외관(22) 중, 플레이트(12)에 접합되는 쪽의 단부는, 외관(22)의 원통부(동체부)와 거의 동일한 단면 형상을 갖고 있다. 외관(22)의 원통부의 두께는, 2 ㎜ 이상 7 ㎜ 이하로 하는 것이 바람직하고, 3 ㎜ 이상 5 ㎜ 이하로 하는 것이 보다 바람직하다.
내관(18)과 외관(22) 사이의 영역에는, 고주파 전극(14)에 전력을 공급하는 급전 부재(26)가 통과하고 있다. 급전 부재(26)는, 플레이트(12)에 매설되어 있는 고주파 전극(14)과 접속되어 있다. 내측 플랜지(22a)에는, 급전 부재(26)를 삽입 관통하기 위한 구멍(24)이 형성되어 있다.
내관(18)의 측면 및 외관(22)의 내측 플랜지(22a)는 기밀성을 가지며(예컨대 도시하지 않은 O링 등을 이용하여), 도시하지 않은 반도체 제조 장치의 용기에 접속된다. 또한, 내관(18)은, 도시하지 않은 가스 도입관에 접속된다. 내관(18)의 외측 플랜지(18a)와는 반대측의 단부는, 외관(22)보다 긴 것이 바람직하다. 내관(18)과 가스 도입관의 접속을 용이하게 기밀하게 할 수 있기 때문이다. 가스 도입관으로부터 내관(18)의 관통 구멍(20)에 공급된 가스는, 플레이트(12)에 형성된 도시하지 않은 복수의 구멍을 통해 외부(용기 내)로 방출된다. 또한, 이들 구멍을 통하여 고주파 전력 공급 장치(10)의 외부로부터 가스를 내관(18)의 관통 구멍(20)으로 끌어들이는 것도 가능하다.
이 고주파 전력 공급 장치(10)는, 이하와 같이 하여 제조된다. 도 2는 고주파 전력 공급 장치(10)의 제조 공정도이다. 여기서는, 세라믹스로서 AlN을 이용하는 경우를 예를 들어 설명한다. 단, AlN 이외의 세라믹스를 이용하는 것을 배제하는 것은 아니다.
우선, 플레이트(12)의 한쪽 면에 내관(18) 및 외관(22)을 배치한다. 이때, 플레이트(12)와 내관(18)과 외관(22)이 동축이 되도록 배치한다.
다음에, 내관(18)의 외측 플랜지(18a) 및 외관(22)의 내측 플랜지(22a)를 각각 압박한다. 이때, 내관(18)의 외측 플랜지(18a)를 압박하는 지그는, 가압통(30)과 추(32)로 이루어지고, 외관(22)의 내측 플랜지(22a)를 압박하는 지그는, 가압통(34)과 추(36)로 이루어진다. 그리고, 가압통(34)과 추(36)가 가압통(30)과 추(32)를 둘러싸도록 하여, 샤프트(16)의 위쪽에 열용량이 큰 지그가 모이도록 하고 있다. 왜냐하면, 접합 부분을 되도록이면 빠르게 승온할 수 있고, 또한 강온하는 것이 가능해지기 때문이다.
가압통(34)은, 외관(22)의 내측 플랜지(22a)와 접촉하는 면이 내측 플랜지(22a)와 거의 동일한 내경, 외경이 되도록, 테이퍼형으로 되어 있다. 이에 따라, 접촉면의 미소한 간극이 메워져 전체 압력이 내측 플랜지(22a)에 균등하게 부하되므로, 편접촉 등에 의한 외관(22)의 단부의 이상 변형이 없고, 또한 균등한 압력이 내측 플랜지(22a)를 통해 접합부에 부하되어, 균질한 응력 가중에 의한 균질한 접합이 가능해진다. 또한, 가압통(34)의 외주면이 테이퍼형으로 되어 있고, 접촉면의 치수가 내측 플랜지(22a)와 거의 동일하기 때문에, 반복 사용에 의한 지그 자체의 형상 변화를 억제할 수 있다.
세라믹스로서 AlN을 이용하는 경우에는, 가압통(30, 34)은 BN제가 바람직하다. 고융점인 동시에 AlN과 고온에서 반응하지 않으므로, 접합 후에 간단하게 떼어낼 수 있기 때문이다. 추(32, 36)는, 밀도가 크고, 고융점인 텅스텐이 바람직하다. 고온에서 BN과 반응하지 않으므로, 접합 후에 간단하게 떼어낼 수 있기 때문이다.
가압통(34) 및 추(36)의 합계 중량은, 접합면에 500 g/㎠~700 g/㎠의 압력이 가해지도록 설정하는 것이 바람직하다. 500 g/㎠ 이상에서, 충분히 기밀한 접합을 얻을 수 있지만, 700 g/㎠를 초과하는 압력에서는, 외관(22) 자체가 접합 중에 변형되어 버려, 필요한 치수 정밀도를 얻을 수 없게 될 우려가 높아지기 때문이다.
가압통(30) 및 추(32)의 합계 중량은, 접합면에 500 g/㎠ 이상의 압력이 가해지도록 설정하는 것이 바람직하다. 내관(18)의 외측 플랜지(18a)에만 압력이 가해지기 때문에, 변형이 생겼다고 해도 외측 플랜지(18a)의 변형만으로 억제되므로, 2 ㎏/㎠~3 ㎏/㎠의 압력이 가해지도록 하는 것이 보다 바람직하다.
플레이트(12) 및 샤프트(16)[내관(18) 및 외관(22)]는 고상 접합으로 접합된다. 고상 접합의 상세한 내용은, 일본 특허 제2783980호, 일본 특허 제4070752호, 일본 특허 제3316167호 등에 상세히 기술되어 있다. 우선, 샤프트(16)의 접합면과 플레이트(12)의 접합면을 소정의 거칠기로 평면으로 만들고, 필요에 따라, 접합면에 조제(助劑)를 도포하며, 상기한 바와 같이 플레이트(12), 샤프트(16), 접합 지그[가압통(30, 34) 및 추(32, 36)]를 조립한다. 이 조립체를 전술한 특허에 있는 바와 같이 분위기로(雰圍氣爐) 내에 설치하고, 불활성 가스 분위기로 하여, 소정 온도까지 승온하며, 소정 온도에서 소정 시간 유지하고, 강온시킨다. 가열 상태에서, 추(32, 36)에 의해 접합면에 압박력이 부하되고, AlN 세라믹스끼리가 고상 확산 접합된다. 압박력에 추(32, 36)를 이용하기 때문에, 분위기로를 이용하는 것이 가능하고, 외부로부터 유압 실린더로 압박력을 부가하는 장치는 불필요하다. 그 결과, 매우 재현성이 좋고, 편차가 없는 접합 프로세스를 제공할 수 있다.
이상 상세히 설명한 고주파 전력 공급 장치(10)에 따르면, 전체가 세라믹스제이기 때문에, 관통 구멍(20)을 통과하는 가스가 부식성 가스였다고 해도, 플레이트(12)나 샤프트(16)가 부식되는 일은 없다. 또한, 샤프트(16)는 내관(18)과 외관(22)을 구비한 이중 구조이며, 내관(18)과 외관(22) 사이는 세라믹스가 아니라 공간으로 되어 있기 때문에, 단면에서 차지하는 세라믹스의 비율이 적다. 이 때문에, 샤프트(16)에 크랙이 쉽게 발생하지 않는다. 또한, 내관(18)의 내경을 아킹이 발생하지 않도록 작게 설계할 수 있다.
게다가, 내관(18)과 외관(22) 사이의 영역은 반도체 제조 장치의 용기 내의 분위기[고주파 전력 공급 장치(10)의 외측의 분위기]와 격절(隔絶)되고, 내관(18) 내의 분위기와도 격절되기 때문에, 용기 내에 도입되는 부식성 가스로부터 급전 부재(26)를 격리시킬 수 있다. 내관(18)과 외관(22) 사이의 영역의 분위기는 대기여도 좋지만, 플레이트(12)가 고온이 되는 경우는, 급전 부재(26)의 산화 방지를 위해, 질소나 아르곤 등의 불활성 가스의 분위기로 하여도 좋다.
그리고 또한, 내관(18)은 플레이트(12)와 외측 플랜지(18a)에서 접합되어 있기 때문에, 접합 강도가 높아, 내관(18)의 굽힘 모멘트에 대한 내력(耐力)을 증대시키고, 내관(18)이 접합 부분에서 떨어지는 것을 막을 수 있다. 이 외측 플랜지(18a)는 접합할 때에 가중을 부하하는 부분으로서 최적이다.
그리고 게다가, 고주파 전력 공급 장치(10)에서는, 외관(22) 중 플레이트(12)와의 접합부의 외경을 작게 하면서도, 외관(22)과 내관(18) 사이의 영역을 충분히 크게 할 수 있다. 외관(22) 중 플레이트(12)와의 접합부의 외경이 작기 때문에, 플레이트 근방의 열용량을 작게 할 수 있다. 이 때문에, 용기 내의 온도에 따르기 쉬워지고, 불필요한 증착이 플레이트(12)에 일어나는 것을 막을 수 있다. 또한, 외관(22)의 단부에 내측 플랜지(22a)가 있음으로써, 구조체로서의 외관(22)의 강도가 커져, 접합시의 외관의 변형을 작게 할 수 있다.
[제2 실시형태]
도 3은 제2 실시형태의 고주파 전력 공급 장치(40)의 단면도이다. 이 고주파 전력 공급 장치(40)에서는, 외관(42)의 형상이 상이한 것 이외에는 제1 실시형태의 고주파 전력 공급 장치(10)와 동일하기 때문에, 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 부호를 붙이고, 그 설명을 생략한다.
외관(42)은, 플레이트(12)에 접합되는 쪽의 단부에 외측 플랜지(42a)를 갖고, 플레이트(12)에 접합되는 쪽과는 반대측의 단부에 내측 플랜지(42b)를 가지며, 내측 플랜지(42b)의 내경은 내관(18)의 외경보다도 크다. 이 외관(42)의 원통부의 두께는 2 ㎜ 이상 7 ㎜ 이하로 하는 것이 바람직하고, 3 ㎜ 이상 5 ㎜ 이하로 하는 것이 보다 바람직하다.
이 고주파 전력 공급 장치(40)는, 이하와 같이 하여 제조된다. 도 4는 고주파 전력 공급 장치(40)의 제조 공정도이다. 여기서는, 세라믹스로서 AlN을 이용하는 경우를 예를 들어 설명한다. 단, AlN 이외의 세라믹스를 이용하는 것을 배제하는 것은 아니다.
우선, 플레이트(12)의 한쪽 면에 내관(18) 및 외관(42)을 배치한다. 이때, 플레이트(12)와 내관(18)과 외관(42)이 동축이 되도록 배치한다.
다음에, 내관(18)의 외측 플랜지(18a) 및 외관(42)의 외측 플랜지(42a)를 각각 압박한다. 이때, 내관(18)의 외측 플랜지(18a)를 압박하는 지그는, 제1 실시형태와 마찬가지로, 가압통(30)과 추(32)로 이루어진다. 외관(42)의 외측 플랜지(42a)를 압박하는 지그는, 링형의 가압통(44)과 추(46)로 이루어진다. 이 경우, 접합시에 외관(42)의 원통부에 압박력이 가해지지 않기 때문에, 제1 실시형태에 비하여 외관(42)의 두께를 얇게 할 수 있다. 외관(42)의 두께를 얇게 함으로써, 플레이트(12)로부터의 열의 전달량이 작아지기 때문에, 특히 플레이트(12)가 고온에 노출되는 경우에는, 플레이트(12)의 온도 분포가 악화되는 것을 방지할 수 있다.
가압통(44)의 압박 단부면[플랜지(42a)와 접촉하는 부분]의 치수는, 외측 플랜지(42a)와 거의 동일한 것이 바람직하다. 가압통(44)의 내경은 외관(42)의 원통부의 외경보다 약간 크고, 클리어런스가 있는 정도가 바람직하다. 이러한 가압통(44)을 이용하기 때문에, 외측 플랜지(42a)에 균등하게 압박력이 가해지고, 외측 플랜지(42a)와 플레이트(12)와의 접합면에 균등하게 압력이 전달되어, 균등하게 접합할 수 있다. 외측 플랜지(42a)가 압박될 뿐이기 때문에, 외관(42) 자체는 압박되지 않아, 외관(42)의 변형을 완전히 억제할 수 있다.
한편, 접합 프로세스에 대해서는, 제1 실시형태와 동일하므로, 설명을 생략한다.
이상 상세히 기술한 고주파 전력 공급 장치(40)에 따르면, 제1 실시형태와 동일한 효과를 얻을 수 있는 것 외에, 전술한 바와 같이, 외관(42)의 두께를 얇게 할 수 있기 때문에 플레이트(12)의 온도 분포가 악화되는 것을 방지할 수 있다.
[기타]
한편, 본 발명은 전술한 실시형태에 전혀 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 범위에 속하는 한 여러 가지의 양태로 실시할 수 있는 것은 물론이다.
예컨대, 전술한 제1 실시형태에서는, 외관(22) 중 플레이트(12)에 접합되는 쪽과는 반대측의 단부에 내측 플랜지(22a)를 마련하였지만, 도 5에 도시된 고주파 전력 공급 장치(50)와 같이, 내측 플랜지(22a) 대신에 외측 플랜지(22b)를 마련하여도 좋다. 이 경우, 외측 플랜지(22b)에는 급전 부재(26)가 관통하는 구멍을 형성할 필요는 없다. 이와 같이 하여도, 제1 실시형태와 동일한 효과를 얻을 수 있다.
전술한 제2 실시형태에서는, 플레이트(12)에 접합되는 쪽의 단부에 외측 플랜지(42a), 플레이트(12)에 접합되는 쪽과는 반대측의 단부에 내측 플랜지(42b)를 갖는 외관(42)을 이용하였지만, 도 6에 도시된 고주파 전력 공급 장치(60)와 같은 외관(62)을 이용하여도 좋다. 외관(62)은, 플레이트(12)에 가까운 쪽이 대직경, 먼 쪽이 소직경인 단차 형성 관으로서, 플레이트(12)에 접합되는 쪽의 단부에 제1 외측 플랜지(62a), 플레이트(12)에 접합되는 쪽과는 반대측의 단부에 제2 외측 플랜지(62b)를 갖고 있다. 제2 외측 플랜지(62b)의 내경(단차 형성 관의 가는 부분의 내경)은, 내관(18)의 외경보다도 크다. 또한, 고주파 전력 공급 장치(60)를 평면에서 보았을 때[도 6의 위쪽으로부터 고주파 전력 공급 장치(60)를 내려다보았을 때]에 제2 외측 플랜지(62b)가 제1 외측 플랜지(62a)와 간섭하지 않도록, 즉 겹치지 않도록 되어 있다. 이 때문에, 고주파 전력 공급 장치(60)를 제조할 때에는, 고주파 전력 공급 장치(40)를 제조할 때에 이용한 가압통(44)과 추(46)를 그대로 이용할 수 있다. 가압통(44)이 제1 외측 플랜지(62a)를 압박하는 것을 제2 외측 플랜지(62b)가 방해하지 않기 때문이다. 물론, 가압통(30)과 추(32)도 내관(18)의 외측 플랜지(18a)를 압박하는 데 이용할 수 있다.
전술한 제2 실시형태에서는, 도 4에 도시된 바와 같이 추(46)를 링형으로 하였지만, 가압통(30)의 높이를 도 2와 같이 낮게 하고, 가압통(44)의 높이를 추(32)의 높이보다도 높게 한 경우에는, 추(46)를 원기둥형으로 하여도 좋다.
실시예
[실시예 1]
제1 실시형태의 고주파 전력 공급 장치(10)를 도 1에 도시된 치수로 제작하였다. 플레이트(12)나 샤프트(16)[내관(18) 및 외관(22)]는 AlN으로 제작하였다.
[실시예 2]
제2 실시형태의 고주파 전력 공급 장치(40)를 도 3에 도시된 치수로 제작하였다. 플레이트(12)나 샤프트(16)[내관(18) 및 외관(42)]는 AlN으로 제작하였다.
[실시예 3]
도 5에 도시된 고주파 전력 공급 장치(50)를 도 5에 도시된 치수로 제작하였다. 플레이트(12)나 샤프트(16)[내관(18) 및 외관(22)]는 AlN으로 제작하였다.
[실시예 4]
도 6에 도시된 고주파 전력 공급 장치(60)를 도 6에 도시된 치수로 제작하였다. 플레이트(12)나 샤프트(16)[내관(18) 및 외관(62)]는 AlN으로 제작하였다.
[비교예 1]
도 7에 도시된 고주파 전력 공급 장치(100)를 도 7에 도시된 치수로 제작하였다. 가스 분산판(플레이트)(102)이나 통형 샤프트(104)는 AlN으로 제작하였다.
[평가]
·크랙의 유무
1900℃에서 샤프트와 플레이트를 접합하는 처리를 실시한 후, 샤프트에 크랙이 발생했는지 여부를 조사하였다. 그 결과, 실시예 1~4에서는 크랙은 발생하지 않았지만, 비교예 1에서는 크랙이 발생하였다(표 1 참조). 비교예 1에서는, 통형 샤프트(104)의 관통 구멍(106)의 직경이 작아, 통형 샤프트(104)의 단면에서 차지하는 세라믹스의 비율이 크기 때문에, 통형 샤프트(104)에 크랙이 발생하였다고 고려된다. 이에 비하여, 실시예 1~4에서는, 샤프트는 내관과 외관을 구비한 이중관 구조로 되어 있고, 내관과 외관 사이는 세라믹스가 아니라 공간으로 되어 있기 때문에, 단면에서 차지하는 세라믹스의 비율이 작다. 그 때문에, 크랙이 발생하지 않았다고 고려된다.
·증착(퇴적물)의 유무
각 고주파 전력 공급 장치를 200℃로 가열한 상태에서 사용하고, 플레이트의 중심에 증착이 발생하는지 여부를 조사하였다. 그 결과, 실시예 1~4에서는 증착은 발생하지 않았지만, 비교예 1에서는 증착이 발생하였다(표 1 참조). 비교예 1에서 증착이 발생한 것은, 가스 분산판(102)으로부터 통형 샤프트(104)를 통한 방열이 크기 때문에, 가스 분산판(102) 중 통형 샤프트(104)와의 접합 부분 근방의 표면 온도가 내려간 것에 기인한다고 고려된다. 이에 비하여, 실시예 1~4에서는 플레이트로부터 샤프트(외관 및 내관)를 통한 방열이 비교예 1보다도 작기 때문에, 플레이트의 중심에 증착이 발생하지 않았다고 고려된다.
| 도면 | 샤프트 구조 | 크랙의 유무 | 증착의 유무 | |
| 실시예1 | 도 1 | 이중관 | 관찰되지 않음 | 관찰되지 않음 |
| 실시예2 | 도 3 | 이중관 | 관찰되지 않음 | 관찰되지 않음 |
| 실시예3 | 도 5 | 이중관 | 관찰되지 않음 | 관찰되지 않음 |
| 실시예4 | 도 6 | 이중관 | 관찰되지 않음 | 관찰되지 않음 |
| 비교예1 | 도 7 | 단일관 | 관찰됨 | 관찰됨 |
10 : 고주파 전력 공급 장치 12 : 플레이트
14 : 고주파 전극 16 : 샤프트
18 : 내관 18a : 외측 플랜지
20 : 관통 구멍 22 : 외관
22a : 내측 플랜지 22b : 외측 플랜지
24 : 구멍 26 : 급전 부재
30 : 가압통 34 : 가압통
40 : 고주파 전력 공급 장치 42 : 외관
42a : 외측 플랜지 42b : 내측 플랜지
44 : 가압통 50 : 고주파 전력 공급 장치
60 : 고주파 전력 공급 장치 62 : 외관
62a : 외측 플랜지 62b : 외측 플랜지
100 : 고주파 전력 공급 장치 102 : 가스 분산판
104 : 통형 샤프트 106 : 관통 구멍
14 : 고주파 전극 16 : 샤프트
18 : 내관 18a : 외측 플랜지
20 : 관통 구멍 22 : 외관
22a : 내측 플랜지 22b : 외측 플랜지
24 : 구멍 26 : 급전 부재
30 : 가압통 34 : 가압통
40 : 고주파 전력 공급 장치 42 : 외관
42a : 외측 플랜지 42b : 내측 플랜지
44 : 가압통 50 : 고주파 전력 공급 장치
60 : 고주파 전력 공급 장치 62 : 외관
62a : 외측 플랜지 62b : 외측 플랜지
100 : 고주파 전력 공급 장치 102 : 가스 분산판
104 : 통형 샤프트 106 : 관통 구멍
Claims (10)
- 전극이 매설된 가스 분산판의 한쪽 면에, 가스가 통과하는 관통 구멍을 갖는 샤프트가 접합되고, 상기 관통 구멍을 통과하여 온 가스가 상기 가스 분산판에 형성된 복수의 구멍을 통해 외부로 방출되는 반도체 제조 장치용 부재로서,
상기 가스 분산판 및 상기 샤프트는 모두 세라믹스제이며,
상기 샤프트는 내관과 외관을 구비한 이중관 구조로 되어 있고, 상기 내관의 내부 공간이 상기 관통 구멍으로 되어 있으며, 상기 전극에 접속된 급전 부재가 배치되는 상기 내관과 외관 사이의 분위기는 상기 반도체 제조 장치 내의 분위기와 격리되어 있는 것인 반도체 제조 장치용 부재. - 제1항에 있어서, 상기 내관은, 상기 가스 분산판에 접합되는 쪽의 단부에 외측 플랜지를 가지며,
상기 외관은, 상기 가스 분산판에 접합되는 쪽의 단부에 플랜지를 갖지 않고, 상기 가스 분산판에 접합되는 쪽과는 반대측의 단부에 내측 플랜지를 가지며, 이 내측 플랜지의 내경은 상기 내관의 외경보다도 큰 것인 반도체 제조 장치용 부재. - 제1항에 있어서, 상기 내관은, 상기 가스 분산판에 접합되는 쪽의 단부에 외측 플랜지를 가지며,
상기 외관은, 상기 가스 분산판에 접합되는 쪽의 단부에 외측 플랜지를 갖고, 상기 가스 분산판에 접합되는 쪽과는 반대측의 단부에 내측 플랜지를 가지며, 이 내측 플랜지의 내경은 상기 내관의 외경보다도 큰 것인 반도체 제조 장치용 부재. - 제1항에 있어서, 상기 내관은, 상기 가스 분산판에 접합되는 쪽의 단부에 외측 플랜지를 가지며,
상기 외관은, 상기 가스 분산판에 접합되는 쪽의 단부에 플랜지를 갖지 않고, 상기 가스 분산판에 접합되는 쪽과는 반대측의 단부에 외측 플랜지를 가지며, 이 외측 플랜지의 내경은 상기 내관의 외경보다도 큰 것인 반도체 제조 장치용 부재. - 제1항에 있어서, 상기 내관은, 상기 가스 분산판에 접합되는 쪽의 단부에 외측 플랜지를 가지며,
상기 외관은, 상기 가스 분산판에 접합되는 쪽이 대직경으로 되어 있는 단차 형성 관으로서, 상기 가스 분산판에 접합되는 쪽의 단부에 제1 외측 플랜지를 가지며, 상기 가스 분산판에 접합되는 쪽과는 반대측의 단부에 제2 외측 플랜지를 갖고, 이 제2 외측 플랜지의 내경은 상기 내관의 외경보다도 크며, 상기 반도체 제조 장치용 부재를 평면에서 보았을 때에 상기 제2 외측 플랜지가 상기 제1 외측 플랜지와 간섭하지 않는 것인 반도체 제조 장치용 부재. - 제1항에 기재된 반도체 제조 장치용 부재의 제조 방법으로서,
상기 가스 분산판의 한쪽 면에 상기 내관 및 상기 외관을 배치하고, 상기 내관 및 상기 외관에 각각 추를 올려놓은 상태로 가열함으로써, 상기 내관 및 상기 외관을 상기 가스 분산판에 고상(固相) 접합하는 것인 반도체 제조 장치용 부재의 제조 방법. - 제2항에 기재된 반도체 제조 장치용 부재의 제조 방법으로서,
상기 가스 분산판의 한쪽 면에 상기 내관 및 상기 외관을 배치하고, 상기 내관의 외측 플랜지 및 상기 외관의 내측 플랜지에 각각 추를 올려놓은 상태로 가열함으로써, 상기 내관 및 상기 외관을 상기 가스 분산판에 고상 접합하는 것인 반도체 제조 장치용 부재의 제조 방법. - 제3항에 기재된 반도체 제조 장치용 부재의 제조 방법으로서,
상기 가스 분산판의 한쪽 면에 상기 내관 및 상기 외관을 배치하고, 상기 내관의 외측 플랜지 및 상기 외관의 외측 플랜지에 각각 추를 올려놓은 상태로 가열함으로써, 상기 내관 및 상기 외관을 상기 가스 분산판에 고상 접합하는 것인 반도체 제조 장치용 부재의 제조 방법. - 제4항에 기재된 반도체 제조 장치용 부재의 제조 방법으로서,
상기 가스 분산판의 한쪽 면에 상기 내관 및 상기 외관을 배치하고, 상기 내관의 외측 플랜지 및 상기 외관의 외측 플랜지에 각각 추를 올려놓은 상태로 가열함으로써, 상기 내관 및 상기 외관을 상기 가스 분산판에 고상 접합하는 것인 반도체 제조 장치용 부재의 제조 방법. - 제5항에 기재된 반도체 제조 장치용 부재의 제조 방법으로서,
상기 가스 분산판의 한쪽 면에 상기 내관 및 상기 외관을 배치하고, 상기 내관의 외측 플랜지 및 상기 외관의 제1 외측 플랜지에 각각 추를 올려놓은 상태로 가열함으로써, 상기 내관 및 상기 외관을 상기 가스 분산판에 고상 접합하는 것인 반도체 제조 장치용 부재의 제조 방법.
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