JP7632969B2 - Electrode embedding member and substrate holding member - Google Patents
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Description
本発明は、電極埋設部材、および基板保持部材に関する。 The present invention relates to an electrode embedding member and a substrate holding member.
半導体製造プロセスで利用されるＣＶＤなどの製膜プロセスでは、基板外縁部の腐食性ガスによる堆積の防止および基板を支持する載置台の腐食を抑制するために、不活性ガスによるパージが行われ、特に基板と基板載置台の隙間にガスが滞留しやすいため、基板外周部にパージガスを流すことが行われている。そこでは、基板載置面の基板外縁部に相当する位置に、パージ溝とパージ溝の中に複数の貫通孔が設けられている。そして複数の貫通孔は基体内部に設けられた分配溝により分配され、分配溝へは基体に接合されたシャフトに設けられた貫通孔を介して接続されている。 In film-forming processes such as CVD used in semiconductor manufacturing processes, purging with an inert gas is performed to prevent deposition of corrosive gases on the outer edge of the substrate and to suppress corrosion of the mounting table that supports the substrate. Since gas is particularly likely to accumulate in the gap between the substrate and the substrate mounting table, purge gas is flowed around the outer periphery of the substrate. In this case, a purge groove is provided at a position on the substrate mounting surface that corresponds to the outer edge of the substrate, and multiple through holes are provided in the purge groove. The multiple through holes are distributed by a distribution groove provided inside the base, and are connected to the distribution groove via a through hole provided in a shaft joined to the base.
パージガスを基板（ウェハ）の外周部周辺からチャンバーに噴き出すように流す場合であって、特にヒータープレートをシャフトで支持するシャフト付きヒーターの場合、ヒータープレートまでは集約されたガス供給路（シャフト内の縦穴や配管）で供給され、ヒータープレート内に外周部に分岐する溝が形成された層を設けていた。そしてその溝が形成された層の外周部からパージガスを流していた（特許文献１を参照）。 When the purge gas is made to flow so as to be sprayed into the chamber from around the outer periphery of the substrate (wafer), particularly in the case of a heater with a shaft in which the heater plate is supported by a shaft, the gas is supplied to the heater plate through a centralized gas supply path (vertical hole or piping in the shaft), and a layer is provided in the heater plate in which grooves are formed that branch out to the outer periphery. The purge gas is then made to flow from the outer periphery of the layer in which the grooves are formed (see Patent Document 1).
特許文献２では、サセプターと平板状部との間で内周側突起と前記外周側突起によってリング状空隙部が形成され、その空隙部が、バックサイドガスまたはパージガスを流すためのガス供給路となり、サセプターの背面に対して固相接合する工程を有する、支持部材の製造方法が開示されている。 Patent Document 2 discloses a method for manufacturing a support member, in which a ring-shaped gap is formed between a susceptor and a flat plate-shaped portion by an inner peripheral protrusion and the outer peripheral protrusion, and the gap serves as a gas supply path for flowing a backside gas or a purge gas, and includes a process of solid-phase bonding to the back surface of the susceptor.
ガス溝を一平面に対称的に設ける設計により、ヒーター外周部に設けたガス出口のガス流量は、均等になるものと考えられていた。しかし、特許文献１のように設計をしても、実際にはヒーターにはリフトピンや各種電極の端子、熱電対など回避する必要がある領域が散在し、溝のパターンを完全に対称になるように配置することに制約があった。 It was thought that by designing the gas grooves symmetrically on one plane, the gas flow rate from the gas outlets located on the outer periphery of the heater would be uniform. However, even if a design was made as in Patent Document 1, in reality the heater was dotted with areas that needed to be avoided, such as lift pins, various electrode terminals, and thermocouples, so there were limitations to arranging the groove pattern to be completely symmetrical.
また、対称に配置できたとしても製作時の溝寸法のバラツキ、さらにヒータープレート内部の電極と溝との配置位置の関係により、各ガス出口のパージガス流量はばらつき、その結果としてプロセスの不均一が生じていた。 Even if the grooves could be arranged symmetrically, the purge gas flow rate at each gas outlet would vary due to variations in the groove dimensions during manufacturing and the relative positions of the electrodes and grooves inside the heater plate, resulting in non-uniformity in the process.
また、特許文献２のように内部に広い空間を設けることによりガスの圧力は均一化され、ガス流量は安定するものと思われるものの、これをヒーターのような高温で使用する場合、広い空間が伝熱の障害となる。また空間が大きいため接合が困難になり接合不良を生じやすい構造であった。 In addition, by providing a large internal space as in Patent Document 2, the gas pressure is uniform and the gas flow rate is thought to be stable, but when this is used at high temperatures such as in a heater, the large internal space becomes an obstacle to heat transfer. Also, the large internal space makes joining difficult, making the structure prone to joining failures.
またシャフト付きヒーターではガス配管をシャフトの内壁に設けるなど、ヒータープレートのガス入口が中心に設けることが困難な場合が多い。そのため、シャフトに設けられたガス入口から出口まで完全に対称に配置することができない場合であっても、よりパージガス流量のバラツキが抑制されるシャフト付きヒーターが要望されていた。 In addition, in heaters with shafts, it is often difficult to place the gas inlet of the heater plate in the center, as the gas piping must be installed on the inner wall of the shaft. For this reason, there has been a demand for a heater with a shaft that further suppresses variations in the purge gas flow rate, even in cases where it is not possible to arrange the gas inlet and outlet on the shaft in a completely symmetrical manner.
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、圧力均一性と製作容易性とを同時に解決することができる電極埋設部材、その製造方法、および基板保持部材を提供することを目的とする。 The present invention was made in consideration of these circumstances, and aims to provide an electrode-embedded member, a manufacturing method thereof, and a substrate-holding member that can simultaneously achieve both pressure uniformity and ease of manufacture.
（１）上記の目的を達成するため、本発明の電極埋設部材は、電極埋設部材であって、セラミックス焼結体からなり、一方の主面に載置面を有する平板状の基体と、前記基体に埋設された電極と、を備え、前記基体は、内部に前記載置面に平行な少なくとも２層に形成されたガス溝と、隣接する層の前記ガス溝を連通する連通孔と、前記載置面に最も近い第１層ガス溝からガスを外部に排出する複数の排出孔と、前記載置面から最も遠い第２層ガス溝にガスを外部から供給する供給孔とを有し、前記第１ガス溝及び前記第２ガス溝の、前記主面に直交する上下方向の上端は、前記載置面よりも前記上下方向の下方にあり、前記第１層ガス溝は、それぞれの前記排出孔から前記第１層ガス溝に沿って最も近い前記連通孔までの前記ガス溝を通る最短距離の前記第１層ガス溝の経由形状がそれぞれ略同一に形成されることを特徴としている。 (1) In order to achieve the above object, an electrode-embedded member of the present invention is an electrode-embedded member comprising: a flat base made of a sintered ceramic body and having a mounting surface on one main surface; and an electrode embedded in the base, the base having gas grooves formed therein in at least two layers parallel to the mounting surface, communication holes connecting the gas grooves in adjacent layers, a plurality of exhaust holes for exhausting gas to the outside from a first-layer gas groove closest to the mounting surface, and supply holes for supplying gas from the outside to a second-layer gas groove farthest from the mounting surface, the first gas grooves and the second gas grooves having upper ends in a vertical direction perpendicular to the main surface being located lower in the vertical direction than the mounting surface, and the first layer gas grooves have substantially identical route shapes for the shortest distances passing through the gas grooves from the respective exhaust holes along the first layer gas grooves to the nearest communication holes.
このように、ガス溝を複数の層に形成することで、第１層ガス溝を電極埋設部材の様々な構成要素（リフトピン、電極の端子、熱電対等）をそれほど考慮しなくてもよい位置に配置することができ、それぞれの排出孔についてのガス溝の経由形状を略同一にすることができる。その結果、ガス圧を均一にすることができ、それぞれの排出孔からガスを均一に排出することができる。これにより、例えば、電極埋設部材を使用した製膜プロセス等で、製膜分布等を改善することができる。 In this way, by forming the gas grooves in multiple layers, the first layer gas groove can be positioned at a position where various components of the electrode-embedded member (lift pins, electrode terminals, thermocouples, etc.) do not need to be taken into consideration, and the route shape of the gas groove for each exhaust hole can be made approximately the same. As a result, the gas pressure can be made uniform, and gas can be exhausted uniformly from each exhaust hole. This can improve the film formation distribution, for example, in a film formation process using an electrode-embedded member.
（２）また、本発明の電極埋設部材において、前記第２層ガス溝は、前記連通孔が複数形成され、前記第２層ガス溝は、線対称な形状に形成されることを特徴としている。 (2) In addition, in the electrode-embedded member of the present invention, the second-layer gas groove is characterized in that a plurality of the communication holes are formed, and the second-layer gas groove is formed in an axisymmetric shape.
これにより、第２層においてもガス圧が均一になるように調整されるので、それぞれの排出孔からガスをより均一に排出することができる。 This allows the gas pressure to be adjusted uniformly in the second layer as well, allowing gas to be discharged more uniformly from each exhaust hole.
（３）また、本発明の電極埋設部材において、前記排出孔のガス出口は、前記載置面に設けられることを特徴としている。 (3) In addition, in the electrode-embedded member of the present invention, the gas outlet of the exhaust hole is provided on the placement surface.
これにより、載置面と基板の裏面との間に滞留するガスを効率よくパージでき、基板の裏面へのパーティクル付着を抑制することができる。 This allows gas remaining between the mounting surface and the back surface of the substrate to be purged efficiently, suppressing particle adhesion to the back surface of the substrate.
（４）また、本発明の電極埋設部材において、前記第１層ガス溝または前記第２層ガス溝は、円周状の溝を含むことを特徴としている。 (4) In addition, in the electrode-embedded member of the present invention, the first layer gas groove or the second layer gas groove includes a circumferential groove.
これにより、円周状のガス溝が形成された層のガス圧はより均一になるように調整されるので、それぞれの排出孔からガスをより均一に排出することができる。なお、第１層ガス溝および第２層ガス溝の両方のガス溝に円周状のガス溝が含まれていてもよい。 This allows the gas pressure in the layer in which the circumferential gas grooves are formed to be adjusted more uniformly, so that gas can be discharged more uniformly from each exhaust hole. Note that both the first layer gas groove and the second layer gas groove may include a circumferential gas groove.
（５）また、本発明の基板保持部材は、上記（１）から（４）のいずれかに記載の電極埋設部材と、セラミックス焼結体からなり、前記電極埋設部材を支持する支持部材と、を備え、前記支持部材は、一方の端面から他方の端面に貫通する貫通孔を有し、前記貫通孔は、前記供給孔と連通することを特徴としている。 (5) The substrate holding member of the present invention comprises an electrode-embedded member according to any one of (1) to (4) above, and a support member made of a ceramic sintered body and supporting the electrode-embedded member, the support member having a through hole penetrating from one end face to the other end face, the through hole communicating with the supply hole.
これにより、シャフト付きの基板保持部材においても、ガス圧を均一にすることができ、それぞれの排出孔からガスを均一に排出することができる。これにより、例えば、基板保持部材を使用した製膜プロセス等で、製膜分布等を改善することができる。 This allows the gas pressure to be uniform even in a substrate holding member with a shaft, and allows the gas to be discharged uniformly from each exhaust hole. This makes it possible to improve the film formation distribution, for example, in a film formation process using a substrate holding member.
本発明の電極埋設部材および基板保持部材によれば、圧力均一性と製作容易性とを同時に解決することができる。 The electrode embedding member and substrate holding member of the present invention can simultaneously achieve both pressure uniformity and ease of manufacture.
次に、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。なお、構成図において、各構成要素の大きさは概念的に表したものであり、必ずしも実際の寸法比率を表すものではない。 Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. To facilitate understanding of the description, the same reference numbers are used for the same components in each drawing, and duplicate descriptions will be omitted. Note that in the configuration diagrams, the size of each component is shown conceptually and does not necessarily represent the actual dimensional ratio.
［実施形態］
［電極埋設部材の構成］
まず、本発明の実施形態に係る電極埋設部材の構成を説明する。図１は、本発明の実施形態に係る電極埋設部材の一例を示す模式的な断面図である。また、図２（ａ）、（ｂ）は、それぞれ本発明の実施形態に係る電極埋設部材の第１層ガス溝および第２層ガス溝の形状の一例を示す模式図である。本発明の実施形態に係る電極埋設部材１００は、基体１１０と、電極１３０と、を備える。電極埋設部材１００は、ヒーター、静電チャック等に適用される。
[Embodiment]
[Configuration of electrode-embedded member]
First, the configuration of an electrode-embedded member according to an embodiment of the present invention will be described. Fig. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of an electrode-embedded member according to an embodiment of the present invention. Figs. 2(a) and 2(b) are schematic views showing examples of the shapes of a first layer gas groove and a second layer gas groove of an electrode-embedded member according to an embodiment of the present invention, respectively. An electrode-embedded member 100 according to an embodiment of the present invention includes a base body 110 and an electrode 130. The electrode-embedded member 100 is applied to a heater, an electrostatic chuck, and the like.
基体１１０は、セラミックス焼結体からなり、平板状に形成され、一方の主面に基板を載置する載置面１１２を有する。基体１１０の材質は、用途に応じて様々な材料を使用することができる。例えば、ＡｌＮ、Ａｌ2Ｏ3、Ｓｉ3Ｎ4、ＳｉＣなどを使用することができる。また、基体１１０の形状は、円板状、多角形板状、楕円板状など、様々な形状にすることができるが、円板状であることが好ましい。 The base 110 is made of a ceramic sintered body, formed in a flat plate shape, and has a mounting surface 112 on one of its main surfaces for mounting a substrate. Various materials can be used for the material of the base 110 depending on the application. For example, AlN, Al2O3 , Si3N4 , SiC, etc. can be used. The shape of the base 110 can be various shapes such as a disk shape, a polygonal plate shape, an elliptical plate shape, etc., but a disk shape is preferable.
基体１１０は、内部に載置面１１２に平行な少なくとも２層に形成されたガス溝１２０と、隣接する層のガス溝１２０を連通する連通孔１１４と、載置面１１２に最も近い第１層ガス溝１２１からガスを外部に排出する複数の排出孔１１６と、載置面１１２から最も遠い第２層ガス溝１２２にガスを外部から供給する供給孔１１８とを有する。載置面１１２に平行に形成されたガス溝１２０は、３層以上あってもよいが、その場合も、載置面１１２に最も近いガス溝１２０を第１層ガス溝１２１、載置面１１２から最も遠いガス溝１２０を第２層ガス溝１２２という。 The base 110 has gas grooves 120 formed in at least two layers parallel to the mounting surface 112, communication holes 114 connecting the gas grooves 120 of adjacent layers, a plurality of exhaust holes 116 for exhausting gas from the first layer gas groove 121 closest to the mounting surface 112 to the outside, and supply holes 118 for supplying gas from the outside to the second layer gas groove 122 furthest from the mounting surface 112. The gas grooves 120 formed parallel to the mounting surface 112 may have three or more layers, but even in that case, the gas groove 120 closest to the mounting surface 112 is called the first layer gas groove 121, and the gas groove 120 furthest from the mounting surface 112 is called the second layer gas groove 122.
このように、ガス溝１２０を複数の層に形成することで、第１層ガス溝１２１を電極埋設部材１００の様々な構成要素（リフトピン、電極の端子、熱電対、真空吸着する場合のガスの流路等）をそれほど考慮しなくてもよい位置に配置することができる。また、電極埋設部材１００の様々な構成要素を１層のガス溝で回避しようとすると、その層に形成されるガス溝の長さが長くなり、他の層との接合面積が小さくなるため、接合不良が生じやすくなる。本発明のようにガス溝を複数の層に分けて配置することで、各層のガス溝の長さを短くすることができ、接合不良を抑制できる。 In this way, by forming the gas grooves 120 in multiple layers, the first layer gas groove 121 can be positioned at a location where various components of the electrode-embedded member 100 (lift pins, electrode terminals, thermocouples, gas flow paths in the case of vacuum adsorption, etc.) do not need to be taken into consideration. Furthermore, if an attempt is made to avoid the various components of the electrode-embedded member 100 with a single layer of gas grooves, the length of the gas groove formed in that layer will be long and the bonding area with other layers will be small, making bonding failures more likely to occur. By dividing the gas grooves into multiple layers and arranging them as in the present invention, the length of the gas groove in each layer can be shortened, and bonding failures can be suppressed.
ガス溝１２０は、断面として様々な形状をとることができるが、ガスのスムーズな流れを考慮すると、円形状、楕円形状、矩形状、半円形状、半楕円形状であることが好ましく、作製容易性を考慮すると、矩形状、半円形状、半楕円形状であることがより好ましい。また、ガス溝１２０の断面の大きさは、幅が１ｍｍ以上１０ｍｍ以下であることが好ましい。また、深さが１ｍｍ以上１０ｍｍ以下であることが好ましい。 The gas groove 120 can have various shapes in cross section, but considering the smooth flow of gas, a circular, elliptical, rectangular, semicircular, or semi-elliptical shape is preferable, and considering ease of fabrication, a rectangular, semicircular, or semi-elliptical shape is more preferable. In addition, the size of the cross section of the gas groove 120 is preferably a width of 1 mm or more and 10 mm or less. In addition, it is preferable that the depth is 1 mm or more and 10 mm or less.
第１層ガス溝１２１は、それぞれの排出孔１１６から第１層ガス溝１２１に沿って最も近い連通孔１１４までのガス溝１２０を通る最短距離の第１層ガス溝１２１の経由形状がそれぞれ略同一に形成されることが好ましい。このように、それぞれの排出孔１１６についてのガス溝１２０の経由形状を略同一にすることで、ガス圧を均一にすることができ、それぞれの排出孔１１６からガスを均一に排出することができる。これにより、例えば、電極埋設部材１００を使用した製膜プロセス等で、製膜分布等を改善することができる。 It is preferable that the first layer gas grooves 121 are formed so that the route shapes of the first layer gas grooves 121 for the shortest distance passing through the gas grooves 120 from each exhaust hole 116 to the nearest communication hole 114 along the first layer gas grooves 121 are substantially identical. In this way, by making the route shapes of the gas grooves 120 for each exhaust hole 116 substantially identical, the gas pressure can be made uniform, and gas can be discharged uniformly from each exhaust hole 116. This can improve the film formation distribution, for example, in a film formation process using the electrode embedding member 100.
なお、ガス溝１２０の経由形状が略同一であるとは、それぞれの排出孔１１６から最も近い連通孔１１４までの最短距離で経由するガス溝１２０の経路を部分に分割したときの、各部分の形状、大きさ、および隣接部分の連結角度が、それぞれの排出孔１１６について製造工程等で生じる不可避の誤差を除いて同一であるとみなせることをいう。 The term "the shapes of the gas grooves 120 are substantially the same" means that when the path of the gas grooves 120 that runs the shortest distance from each exhaust hole 116 to the nearest communication hole 114 is divided into portions, the shape, size, and connection angle of each portion between adjacent portions can be considered to be the same for each exhaust hole 116, except for unavoidable errors that occur during the manufacturing process, etc.
例として、図２（ａ）に示した第１層ガス溝１２１は、４つの連通孔１１４のそれぞれに対して分岐がある同一形状の第１層ガス溝１２１が接続され、８つの排出孔１１６からガスを排出している。図２（ａ）に示した例によると、それぞれの排出孔１１６から最も近い連通孔１１４までの最短距離で経由するガス溝１２０の経路を部分に分割したときの、各部分の形状、大きさ、および隣接部分の連結角度が、それぞれの排出孔１１６について同一であるとみなせる。すなわち、図２（ａ）に示した第１層ガス溝１２１は、それぞれの排出孔１１６から第１層ガス溝１２１に沿って最も近い連通孔１１４までのガス溝１２０を通る最短距離の第１層ガス溝１２１の経由形状がそれぞれ略同一に形成されている。なお、第１層ガス溝１２１は、線対称または点対称に形成されてもよい。 2(a) is connected to four communication holes 114, and gas is discharged from eight exhaust holes 116. According to the example shown in FIG. 2(a), when the path of the gas groove 120 passing through the shortest distance from each exhaust hole 116 to the nearest communication hole 114 is divided into parts, the shape, size, and connection angle of the adjacent parts of each part can be considered to be the same for each exhaust hole 116. That is, the first layer gas groove 121 shown in FIG. 2(a) is formed such that the route shape of the first layer gas groove 121 passing through the gas groove 120 for the shortest distance from each exhaust hole 116 to the nearest communication hole 114 along the first layer gas groove 121 is approximately the same. The first layer gas groove 121 may be formed in line symmetry or point symmetry.
第２層ガス溝１２２は、連通孔１１４が複数形成され、第２層ガス溝１２２は、線対称な形状に形成されることが好ましい。これにより、第２層においてもガス圧が均一になるように調整されるので、それぞれの排出孔１１６からガスをより均一に排出することができる。 The second layer gas groove 122 has a plurality of communication holes 114, and the second layer gas groove 122 is preferably formed in a line-symmetrical shape. This allows the gas pressure to be adjusted uniformly even in the second layer, so that gas can be discharged more uniformly from each exhaust hole 116.
例として、図２（ｂ）に示した第２層ガス溝１２２は、４つの連通孔１１４が設けられ、１つの供給孔１１８を含めて、線対称な形状に形成されている。 For example, the second layer gas groove 122 shown in FIG. 2(b) has four communication holes 114 and is formed in an axisymmetric shape including one supply hole 118.
図３は、本発明の実施形態に係る電極埋設部材の変形例を示す模式的な断面図である。また、図４は、本発明の実施形態に係る電極埋設部材の変形例を示す模式的な平面図である。また、図５（ａ）、（ｂ）は、それぞれ本発明の実施形態に係る電極埋設部材の第１層ガス溝および第２層ガス溝の形状の変形例を示す模式図である。 Figure 3 is a schematic cross-sectional view showing a modified example of an electrode-embedded member according to an embodiment of the present invention. Also, Figure 4 is a schematic plan view showing a modified example of an electrode-embedded member according to an embodiment of the present invention. Also, Figures 5(a) and (b) are schematic views showing modified examples of the shapes of the first layer gas groove and the second layer gas groove of the electrode-embedded member according to an embodiment of the present invention, respectively.
図３および図４に示されるように、排出孔１１６のガス出口は、載置面１１２に設けられることが好ましい。これにより、載置面１１２と基板の裏面との間に滞留するガスを効率よくパージでき、基板の裏面へのパーティクル付着を抑制することができる。 As shown in Figures 3 and 4, the gas outlet of the exhaust hole 116 is preferably provided on the mounting surface 112. This allows gas remaining between the mounting surface 112 and the back surface of the substrate to be purged efficiently, and particle adhesion to the back surface of the substrate can be suppressed.
図６は、本発明の実施形態に係る電極埋設部材の第１層ガス溝の形状の変形例を示す模式図である。図２（ｂ）、図５（ｂ）、および図６に示されるように、第１層ガス溝１２１または第２層ガス溝１２２は、円周状の溝を含むことが好ましい。これにより、円周状のガス溝が形成された層のガス圧はより均一になるように調整されるので、それぞれの排出孔１１６からガスをより均一に排出することができる。第１層ガス溝１２１および第２層ガス溝１２２の両方のガス溝１２０に円周状の溝が含まれていてもよい。なお、図２（ｂ）、および図５（ｂ）の第２層ガス溝１２２は、いずれも円周状の溝が含まれている例を示しているが、第２層ガス溝１２２は、円周状の溝を含むものに限られるわけではない。 Figure 6 is a schematic diagram showing a modified shape of the first layer gas groove of the electrode-embedded member according to the embodiment of the present invention. As shown in Figures 2(b), 5(b), and 6, it is preferable that the first layer gas groove 121 or the second layer gas groove 122 includes a circumferential groove. This allows the gas pressure in the layer in which the circumferential gas groove is formed to be adjusted to be more uniform, so that gas can be more uniformly discharged from each exhaust hole 116. The gas grooves 120 of both the first layer gas groove 121 and the second layer gas groove 122 may include a circumferential groove. Note that, although the second layer gas grooves 122 in Figures 2(b) and 5(b) both include a circumferential groove, the second layer gas groove 122 is not limited to one that includes a circumferential groove.
複数の排出孔１１６は、基体１１０に均等に配置されることが好ましい。また、排出孔１１６の数は、８以上であることが好ましい。これにより、ガスを均等にパージできる。 The multiple exhaust holes 116 are preferably evenly spaced in the base 110. The number of exhaust holes 116 is also preferably eight or more. This allows the gas to be purged evenly.
第１層ガス溝１２１は、集約できるガス溝は集約して構成することが好ましい。すなわち、第１層ガス溝１２１とその直下の層のガス溝１２０とを連通する連通孔１１４の数は、排出孔１１６の数と比較して小さいことが好ましい。さらに言い換えると、第１層ガス溝１２１は、分岐を有することが好ましい。これにより、電極埋設部材１００の様々な構成要素を避けつつ、第１層ガス溝１２１の経由形状を略同一に構成しやすくなる。また、ガス溝１２０による熱伝導の阻害の影響を低減できる。 It is preferable that the first layer gas grooves 121 are configured by integrating gas grooves that can be integrated. In other words, it is preferable that the number of communication holes 114 that connect the first layer gas grooves 121 to the gas grooves 120 in the layer immediately below it is small compared to the number of exhaust holes 116. In other words, it is preferable that the first layer gas grooves 121 have branches. This makes it easier to configure the first layer gas grooves 121 with approximately the same route shape while avoiding various components of the electrode-embedded member 100. In addition, the effect of the gas grooves 120 on inhibiting heat conduction can be reduced.
電極１３０は、基体１１０の内部に埋設される。電極１３０の形状は、メッシュ状や箔状など、様々な形状とすることができる。また、材質も、モリブデン、タングステンなど、様々な材質とすることができる。電極１３０は、ヒーター用電極、静電吸着用電極、およびＲＦ電極等とすることができる。 The electrode 130 is embedded inside the base 110. The electrode 130 can be in various shapes, such as a mesh shape or a foil shape. It can also be made of various materials, such as molybdenum and tungsten. The electrode 130 can be a heater electrode, an electrostatic adsorption electrode, an RF electrode, etc.
図１では、電極１３０は、第１層ガス溝１２１の上部に埋設されているが、電極１３０の埋設位置はこれに限られない。すなわち、電極１３０は、第１層ガス溝１２１と第２層ガス溝１２２との間の層に埋設されてもよいし、第２層ガス溝１２２の下部に埋設されてもよい。また、電極１３０の形状、ガス溝１２０の形状、およびその他の条件に適合する場合は、ガス溝１２０と同一の層に埋設されてもよい。 In FIG. 1, the electrode 130 is embedded in the upper part of the first-layer gas groove 121, but the embedding position of the electrode 130 is not limited to this. That is, the electrode 130 may be embedded in a layer between the first-layer gas groove 121 and the second-layer gas groove 122, or may be embedded in the lower part of the second-layer gas groove 122. Furthermore, if the shape of the electrode 130, the shape of the gas groove 120, and other conditions are met, the electrode 130 may be embedded in the same layer as the gas groove 120.
基体１１０は、複数の電極１３０を備えていてもよい。例えば、ヒーター用電極と静電吸着用電極を備えることで、電極埋設部材１００は、ヒーター付静電チャックとして使用できる。基体１１０は、複数の電極１３０を備える場合の電極１３０の埋設位置も、設計等に応じて、様々な位置にできる。 The base 110 may have multiple electrodes 130. For example, by providing a heater electrode and an electrostatic attraction electrode, the electrode-embedded member 100 can be used as a heater-equipped electrostatic chuck. When the base 110 has multiple electrodes 130, the electrodes 130 can be embedded in various positions depending on the design, etc.
電極埋設部材１００は、上記以外に必要な端子１４０および端子穴１４２を備える。これにより、電極１３０に給電することができる。 The electrode-embedded member 100 also includes the necessary terminals 140 and terminal holes 142, which allow power to be supplied to the electrode 130.
本発明の電極埋設部材は、圧力均一性と製作容易性とを同時に解決することができる。 The electrode-embedded member of the present invention can simultaneously solve the problems of pressure uniformity and ease of manufacture.
［基板保持部材の構成］
図７は、本発明の実施形態に係る基板保持部材の一例を示す模式的な断面図である。本発明の実施形態に係る基板保持部材２００は、本発明の実施形態に係る電極埋設部材１００と、支持部材２１０とを備える。
[Configuration of the substrate holding member]
7 is a schematic cross-sectional view showing an example of a substrate holding member according to an embodiment of the present invention. The substrate holding member 200 according to an embodiment of the present invention includes the electrode-embedded member 100 according to an embodiment of the present invention and a support member 210.
支持部材２１０は、基体１１０の載置面１１２に対向する下面に接合され、電極埋設部材１００を支持する。支持部材２１０は、一方の端面２１２から他方の端面２１４に貫通する貫通孔２１６を有し、貫通孔２１６は、供給孔１１８と連通する。これにより、支持部材２１０を通る貫通孔２１６から供給孔１１８にガスを供給することができる。支持部材２１０は、円筒状に形成されることが好ましい。 The support member 210 is joined to the underside of the substrate 110 facing the mounting surface 112, and supports the electrode-embedded member 100. The support member 210 has a through hole 216 that penetrates from one end surface 212 to the other end surface 214, and the through hole 216 communicates with the supply hole 118. This allows gas to be supplied to the supply hole 118 from the through hole 216 that passes through the support member 210. The support member 210 is preferably formed in a cylindrical shape.
図８は、本発明の実施形態に係る基板保持部材の変形例を示す模式的な断面図である。基板保持部材２００は、電極埋設部材１００と支持部材２１０との界面の上側、下側、または両側に第２層ガス溝１２２が設けられていてもよい。このようにすることで、電極埋設部材１００を製造する際の部材の数を削減でき、製造コストを低減できる。この場合、支持部材２１０は、有底開口筒状で底部と電極埋設部材１００との間に第２層ガス溝１２２が設けられてもよいし、筒状で接合面と電極埋設部材１００との間に第２層ガス溝１２２が設けられてもよい。 Figure 8 is a schematic cross-sectional view showing a modified example of a substrate holding member according to an embodiment of the present invention. The substrate holding member 200 may be provided with a second-layer gas groove 122 on the upper side, lower side, or both sides of the interface between the electrode-embedded member 100 and the support member 210. In this way, the number of parts required to manufacture the electrode-embedded member 100 can be reduced, and manufacturing costs can be reduced. In this case, the support member 210 may be a bottomed, open-tube shape with the second-layer gas groove 122 provided between the bottom and the electrode-embedded member 100, or may be a tube shape with the second-layer gas groove 122 provided between the joint surface and the electrode-embedded member 100.
基板保持部材２００は、支持部材２１０の外径より内側に第２層ガス溝１２２が収まっていることが好ましい。これにより、電極埋設部材１００と支持部材２１０との間の伝熱を抑制することができる。 It is preferable that the second layer gas groove 122 of the substrate holding member 200 is located inside the outer diameter of the support member 210. This makes it possible to suppress heat transfer between the electrode-embedded member 100 and the support member 210.
本発明の基板保持部材は、圧力均一性と製作容易性とを同時に解決することができる。また、基板保持部材は、電極埋設部材に支持部材と接合されていることから、電極埋設部材と支持部材との間で伝熱が生じる。本発明の電極埋設部材は、ガス溝等の位置や形状をこれまでよりも柔軟に設計できることから、基板保持部材において、ガス溝等の位置や形状を電極埋設部材と支持部材との間の伝熱を考慮した位置や形状等にすることもできる。 The substrate holding member of the present invention can simultaneously achieve both pressure uniformity and ease of manufacture. In addition, since the substrate holding member is joined to the electrode-embedded member and the support member, heat transfer occurs between the electrode-embedded member and the support member. Since the electrode-embedded member of the present invention allows for more flexible design of the position and shape of gas grooves, etc., the substrate holding member can also be designed to take into account heat transfer between the electrode-embedded member and the support member.
［電極埋設部材の製造方法］
次に、本発明の実施形態に係る電極埋設部材の製造方法を説明する。図９は、本発明の実施形態に係る電極埋設部材の製造方法の一例を示すフローチャートである。本発明の実施形態に係る電極埋設部材の製造方法は、図９に示すように、焼結体準備工程ＳＴＥＰ１、ガス溝等加工工程ＳＴＥＰ２、焼結体接合工程ＳＴＥＰ３を備えている。なお、以下では特許６１４８８４５号にあるような成形体を積層して製造する成形体ホットプレス法による製造方法を説明するが、型に詰めた粉末原料および電極をホットプレス焼成する粉末ホットプレス法であってもよく、本発明はガス溝を２層以上に適切な形状に作製できる方法であれば、どのような方法に置き換えてもよい。
[Method of manufacturing electrode-embedded member]
Next, a method for manufacturing an electrode-embedded member according to an embodiment of the present invention will be described. FIG. 9 is a flow chart showing an example of a method for manufacturing an electrode-embedded member according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 9, the method for manufacturing an electrode-embedded member according to an embodiment of the present invention includes a sintered body preparation step STEP 1, a gas groove processing step STEP 2, and a sintered body joining step STEP 3. In the following, a manufacturing method using a molded body hot pressing method in which molded bodies are stacked as described in Japanese Patent No. 6148845 will be described, but a powder hot pressing method in which powder raw material and electrodes packed in a mold are hot-pressed and sintered may also be used. The present invention may be replaced with any method as long as it is a method that can create gas grooves in an appropriate shape in two or more layers.
図１０、図１１、および図１２は、それぞれ本発明の実施形態に係る電極埋設部材の製造工程の一段階を模式的に示す断面図である。図１３（ａ）、（ｂ）は、それぞれ本発明の実施形態に係る電極埋設部材の製造に使用される複数のセラミックス焼結体４２、４３の模式的な平面図である。また、図１４（ａ）～（ｃ）は、それぞれ本発明の実施形態に係る電極埋設部材の製造工程の一段階を模式的に示す断面図である。図１０～図１４は、図１の電極埋設部材を製造する場合について示している。 Figures 10, 11, and 12 are cross-sectional views each showing a schematic step in the manufacturing process of an electrode-embedded member according to an embodiment of the present invention. Figures 13(a) and (b) are schematic plan views of a plurality of ceramic sintered bodies 42, 43 used in the manufacture of an electrode-embedded member according to an embodiment of the present invention. Also, Figures 14(a) to (c) are cross-sectional views each showing a schematic step in the manufacturing process of an electrode-embedded member according to an embodiment of the present invention. Figures 10 to 14 show the case of manufacturing the electrode-embedded member of Figure 1.
焼結体準備工程ＳＴＥＰ１では、セラミックス原料粉から複数のセラミックス成形体１１、１２、１３、および１４を形成し、脱脂や凹部の加工など必要な加工を行なう。なお、図１０ではセラミックス成形体は４の部材に分かれているが、設計に応じて３であってもよいし、５以上であってもよい。例えば、セラミックス原料粉末にバインダ、可塑剤、分散剤などの添加剤を適宜添加して混合して、スラリーを作製し、スプレードライ法等により顆粒（セラミックス原料粉）を造粒後、加圧成形して複数のセラミックス成形体１１、１２、１３、および１４を形成することができる。セラミックス原料粉には、必要に応じて焼結助剤となる粉末が添加されてもよい。 In the sintered body preparation step STEP 1, multiple ceramic molded bodies 11, 12, 13, and 14 are formed from ceramic raw material powder, and necessary processing such as degreasing and processing of recesses is performed. In FIG. 10, the ceramic molded body is divided into four parts, but it may be three or five or more parts depending on the design. For example, additives such as binders, plasticizers, and dispersants are appropriately added to the ceramic raw material powder and mixed to prepare a slurry, which is then granulated (ceramic raw material powder) by a spray drying method or the like, and then pressed to form multiple ceramic molded bodies 11, 12, 13, and 14. Powder that serves as a sintering aid may be added to the ceramic raw material powder as necessary.
セラミックス原料粉末は、高純度であることが好ましく、その純度は、好ましくは９６％以上、より好ましくは９８％以上である。また、セラミックス原料粉末の平均粒径は、好ましくは０．１μｍ以上１．０μｍ以下である。 The ceramic raw material powder is preferably of high purity, preferably 96% or more, more preferably 98% or more. The average particle size of the ceramic raw material powder is preferably 0.1 μm or more and 1.0 μm or less.
混合方法は、湿式、乾式の何れであってもよく、例えばボールミル、振動ミルなどの混合器を用いることができる。また、成形方法としては、例えば、一軸加圧成形や冷間静水等方圧加圧（ＣＩＰ：Cold Isostatic Pressing）法などの公知の方法を用いればよい。なお、セラミックス成形体を形成する方法は、加圧成形に限らず、例えば、グリーンシート積層、または鋳込み成形であっても適用が可能であり、これらを適宜脱脂、またはさらに仮焼する工程により、セラミックス成形体を製造することができる。複数のセラミックス成形体１１、１２、１３、および１４は、成形後、機械加工により成形体の形状および電極を収納する凹部、電極と端子を接続するための接続端子を収納する凹部、溝や穴があらかじめ整えられてもよい。 The mixing method may be either wet or dry, and a mixer such as a ball mill or a vibration mill may be used. The molding method may be a known method such as uniaxial pressing or cold isostatic pressing (CIP). The method of forming the ceramic molded body is not limited to pressing, and may be, for example, green sheet lamination or casting, which may be appropriately degreased or further calcined to produce the ceramic molded body. After molding, the multiple ceramic molded bodies 11, 12, 13, and 14 may be machined to have the shape of the molded body, recesses for accommodating electrodes, recesses for accommodating connecting terminals for connecting electrodes and terminals, and grooves and holes.
脱脂は、複数のセラミックス成形体１１、１２、１３、および１４を所定の温度以上、所定の時間以上脱脂処理して複数のセラミックス脱脂体２１、２２、２３、および２４を作製する。セラミックス成形体１１、１２、１３、および１４は、例えば、４００℃以上８００℃以下の温度で熱処理され、それぞれセラミックス脱脂体２１、２２、２３、および２４となる。脱脂時間は、１時間以上１２０時間以下であることが好ましい。脱脂には、大気炉または窒素雰囲気炉を用いることができるが、大気炉の方が好ましい。 In the degreasing process, a plurality of ceramic molded bodies 11, 12, 13, and 14 are degreased at a predetermined temperature or higher for a predetermined time or longer to produce a plurality of ceramic degreased bodies 21, 22, 23, and 24. The ceramic molded bodies 11, 12, 13, and 14 are heat treated at a temperature of, for example, 400°C or higher and 800°C or lower to become the ceramic degreased bodies 21, 22, 23, and 24, respectively. The degreasing time is preferably 1 hour or longer and 120 hours or shorter. For the degreasing, an atmospheric furnace or a nitrogen atmosphere furnace can be used, but an atmospheric furnace is preferred.
次に、所定の形状に裁断された電極１３０を準備する。電極１３０の形状は、メッシュ状や箔状など、様々な形状とすることができる。また、材質も、モリブデン、タングステンなど、様々な材質とすることができる。また、図示していないが、必要に応じて、セラミックス焼結体に埋設する１または複数の接続部材を準備してもよい。接続部材は、電極埋設部材１００の設計に応じた形状に加工されたものを準備する。 Next, the electrode 130 is prepared by cutting it into a predetermined shape. The electrode 130 can be formed into various shapes, such as a mesh shape or a foil shape. In addition, the electrode 130 can be made of various materials, such as molybdenum and tungsten. Although not shown, one or more connecting members to be embedded in the ceramic sintered body may be prepared as necessary. The connecting members are prepared by processing them into a shape according to the design of the electrode embedding member 100.
次に、準備した電極１３０、および複数のセラミックス脱脂体２１、２２を組み合わせて、平板状に形成され、セラミックス焼結体前駆体３０を形成する。このとき、必要であれば電極１３０に端子１４０を接続するための接続部材も同時に組み合わせて埋設する。 Next, the prepared electrode 130 and multiple ceramic degreased bodies 21, 22 are combined into a flat plate to form the ceramic sintered body precursor 30. At this time, if necessary, a connecting member for connecting the terminal 140 to the electrode 130 is also combined and embedded at the same time.
そして、形成されたセラミックス焼結体前駆体３０、および複数のセラミックス脱脂体２３、２４を、主面に垂直方向に一軸加圧焼成して複数のセラミックス焼結体４１、４３、および４４を得る。加圧する力は、１ＭＰａ以上であることが好ましい。また、焼成温度は、１５００℃以上大きく２０００℃以下であることが好ましい。焼成時間は、１時間以上１２時間以下であることが好ましい。焼成雰囲気は、例えば、窒素や不活性ガス雰囲気であるが、真空などの雰囲気であってもよい。これにより、セラミックス焼結体前駆体３０、および複数のセラミックス脱脂体２３、２４が焼結して複数のセラミックス焼結体４１、４３、および４４となる。焼成は、連続して温度を上げることで行なってもよい。 Then, the formed ceramic sintered body precursor 30 and the multiple ceramic degreased bodies 23, 24 are uniaxially pressurized and fired in a direction perpendicular to the main surface to obtain multiple ceramic sintered bodies 41, 43, and 44. The pressure is preferably 1 MPa or more. The firing temperature is preferably 1500°C or more and 2000°C or less. The firing time is preferably 1 hour or more and 12 hours or less. The firing atmosphere is, for example, a nitrogen or inert gas atmosphere, but may also be a vacuum atmosphere. As a result, the ceramic sintered body precursor 30 and the multiple ceramic degreased bodies 23, 24 are sintered to become multiple ceramic sintered bodies 41, 43, and 44. Firing may be performed by continuously increasing the temperature.
ガス溝等加工工程ＳＴＥＰ２では、例えば、図１３（ａ）に示されるように、セラミックス焼結体４３の片面（セラミックス焼結体４１との接合面）に、第１層ガス溝１２１、排出孔１１６が形成され、セラミックス焼結体４３を貫通する連通孔１１４が形成される。また、図１３（ｂ）に示されるように、セラミックス焼結体４４の片面（セラミックス焼結体４３との接合面）に、第２層ガス溝１２２が形成され、セラミックス焼結体４４を貫通する供給孔１１８が形成される。これらが組み合わさることで、他方のセラミックス焼結体の接合面が蓋となり、それぞれのガス溝１２０（第１層ガス溝１２１、および第２層ガス溝１２２）が、セラミックス焼結体の内部に形成される。 In the gas groove processing step STEP 2, for example, as shown in FIG. 13(a), a first layer gas groove 121 and an exhaust hole 116 are formed on one side (the joint surface with the ceramic sintered body 41) of the ceramic sintered body 43, and a communication hole 114 is formed through the ceramic sintered body 43. Also, as shown in FIG. 13(b), a second layer gas groove 122 is formed on one side (the joint surface with the ceramic sintered body 43) of the ceramic sintered body 44, and a supply hole 118 is formed through the ceramic sintered body 44. By combining these, the joint surface of the other ceramic sintered body becomes a lid, and each gas groove 120 (first layer gas groove 121 and second layer gas groove 122) is formed inside the ceramic sintered body.
なお、接合する他方のセラミックス焼結体の面にガス溝１２０が形成されてもよいし、両方のセラミックス焼結体にそれぞれガス溝１２０の一部が形成され、組み合わさることでガス溝１２０となるように構成してもよい。また、これらのガス溝１２０等の機械加工は、成形体の脱脂の前後に行なってもよいが、焼結後に行なうことで寸法精度が非常に高くなり、接合時のガス溝１２０等の変形も抑制できるので、焼結後に行なうことが好適である。 The gas groove 120 may be formed on the surface of the other ceramic sintered body to be joined, or a portion of the gas groove 120 may be formed in each of the two ceramic sintered bodies, and the gas groove 120 may be formed by combining them. Furthermore, machining of the gas groove 120 etc. may be performed before or after degreasing of the compact, but it is preferable to perform machining after sintering, since this provides very high dimensional accuracy and also suppresses deformation of the gas groove 120 etc. during joining.
焼結体接合工程ＳＴＥＰ３では、準備し、必要に応じてガス溝等加工をしたセラミックス焼結体を組み合わせて、主面（載置面）に垂直方向に加圧しつつ加熱する。これにより、複数のセラミックス焼結体４１、４３、および４４が接合して、内部に少なくとも２層のガス溝１２０を有する電極埋設部材１００を得ることができる。接合は、接合材を用いた接合方法、および接合材を用いない接合方法のいずれかを用いることができる。この焼結体接合工程には、接合前のセラミックス焼結体４１、４３、および４４の接合面を所定の表面粗さ、平坦度に調整する工程を含む場合がある。 In the sintered body joining process STEP 3, the prepared ceramic sintered bodies, which have been processed with gas grooves etc. as necessary, are combined and heated while being pressurized in a direction perpendicular to the main surface (mounting surface). This bonds the multiple ceramic sintered bodies 41, 43, and 44 together to obtain an electrode-embedded member 100 having at least two layers of gas grooves 120 inside. The bonding can be performed using either a bonding method that uses a bonding material or a bonding method that does not use a bonding material. This sintered body joining process may include a process of adjusting the bonding surfaces of the ceramic sintered bodies 41, 43, and 44 before bonding to a predetermined surface roughness and flatness.
接合された電極埋設部材１００の埋設された電極１３０の位置に応じて、電極埋設部材１００に端子穴１４２を加工して、電極１３０または接続部材の一部を露出させ、露出させた電極１３０または接続部材にロウ材等で端子１４０を接続する工程を設けてもよい。端子１４０は、Ｎｉ等を用いることができる。また、ロウ材はＡｕ系またはＡｇ系のロウ材を用いることができる。電極１３０または接続部材と端子１４０との間にコバールなどで形成された中間部材１５０を配置して、ロウ付けしてもよい。 Depending on the position of the embedded electrode 130 in the joined electrode-embedding member 100, a terminal hole 142 may be machined in the electrode-embedding member 100 to expose a part of the electrode 130 or the connection member, and a process may be provided in which a terminal 140 is connected to the exposed electrode 130 or the connection member with brazing material or the like. The terminal 140 may be made of Ni or the like. The brazing material may be an Au-based or Ag-based brazing material. An intermediate member 150 made of Kovar or the like may be placed between the electrode 130 or the connection member and the terminal 140, and brazed.
このようにすることで、圧力均一性と製作容易性とを同時に解決することができる電極埋設部材を製造することができる。 By doing this, it is possible to manufacture an electrode-embedded member that simultaneously achieves both pressure uniformity and ease of manufacturing.
なお、焼結体準備工程ＳＴＥＰ１において、セラミックス仮焼体作製工程を設けてもよい。セラミックス仮焼体作製工程を設ける場合、セラミックス脱脂体を１２００℃以上１７００℃以下の温度で仮焼してセラミックス仮焼体を作製する。仮焼時間は、０．５時間以上１２時間以下であることが好ましい。仮焼雰囲気は、窒素や不活性ガス雰囲気であることが好ましいが、真空などの雰囲気であってもよい。仮焼体作製工程を設ける場合、ガス溝等を形成する機械加工は仮焼体作製工程の後に行なってもよい。この段階で加工を行なうことで、脱脂体に加工を行なうよりも寸法精度をよくすることができ、焼結後に加工を行なうよりも加工がしやすくなるとのメリットがある。 In addition, a ceramic calcined body preparation step may be provided in the sintered body preparation step STEP 1. When the ceramic calcined body preparation step is provided, the ceramic degreased body is calcined at a temperature of 1200°C to 1700°C to prepare a ceramic calcined body. The calcination time is preferably 0.5 hours to 12 hours. The calcination atmosphere is preferably a nitrogen or inert gas atmosphere, but may be a vacuum atmosphere. When the calcined body preparation step is provided, machining to form gas grooves, etc. may be performed after the calcined body preparation step. By performing machining at this stage, the dimensional accuracy can be improved compared to machining the degreased body, and machining is easier than machining after sintering.
［基板保持部材の製造方法］
次に、本発明の実施形態に係る基板保持部材の製造方法を説明する。図１５は、本発明の実施形態に係る基板保持部材の製造方法の一例を示すフローチャートである。本発明の実施形態に係る基板保持部材の製造方法は、図１５に示すように、焼結体準備工程ＳＴＥＰ１、ガス溝等加工工程ＳＴＥＰ２、焼結体接合工程ＳＴＥＰ３、支持部材準備工程ＳＴＥＰ４、および接合工程ＳＴＥＰ５を備えている。ＳＴＥＰ１からＳＴＥＰ３までは、上述した電極埋設部材１００の製造方法と同様であるので、ＳＴＥＰ４から説明をする。
[Method of manufacturing the substrate holding member]
Next, a method for manufacturing a substrate holding member according to an embodiment of the present invention will be described. Fig. 15 is a flow chart showing an example of a method for manufacturing a substrate holding member according to an embodiment of the present invention. As shown in Fig. 15, the method for manufacturing a substrate holding member according to an embodiment of the present invention includes a sintered body preparation step STEP 1, a gas groove processing step STEP 2, a sintered body joining step STEP 3, a support member preparation step STEP 4, and a joining step STEP 5. STEPs 1 to 3 are the same as the method for manufacturing the electrode-embedded member 100 described above, so the description will begin with STEP 4.
図１６（ａ）～（ｃ）は、それぞれ本発明の実施形態に係る基板保持部材の製造工程の一段階を模式的に示す断面図である。図１６（ａ）～（ｃ）は、図７の基板保持部材を製造する場合について示している。 Figures 16(a) to (c) are cross-sectional views each showing a schematic diagram of one stage in the manufacturing process of a substrate holding member according to an embodiment of the present invention. Figures 16(a) to (c) show the manufacturing of the substrate holding member of Figure 7.
支持部材準備工程ＳＴＥＰ４では、第２のセラミックス原料粉から第２のセラミックス成形体１５を形成する。第２のセラミックス原料粉は、電極埋設部材１００のセラミックス原料粉と同一の原料を主成分として、焼結助剤を含まないことが好ましい。そして、第２のセラミックス成形体１５を所定の温度以上、所定の時間以上脱脂処理して第２のセラミックス脱脂体２５を作製する。第２のセラミックス原料粉の作製方法や第２のセラミックス成形体１５の成形方法、第２のセラミックス成形体の脱脂条件の数値範囲等は、焼結体準備工程ＳＴＥＰ１と同じでよい。なお、支持部材準備工程ＳＴＥＰ４の脱脂を、焼結体準備工程ＳＴＥＰ１の脱脂と同時に行ってもよい。 In the support member preparation process STEP 4, the second ceramic molded body 15 is formed from the second ceramic raw material powder. The second ceramic raw material powder is preferably composed mainly of the same raw material as the ceramic raw material powder of the electrode embedding member 100 and does not contain a sintering aid. The second ceramic molded body 15 is then degreased at a predetermined temperature or higher for a predetermined time or longer to produce a second ceramic degreased body 25. The method for producing the second ceramic raw material powder, the method for forming the second ceramic molded body 15, and the numerical range of the degreasing conditions for the second ceramic molded body may be the same as those in the sintered body preparation process STEP 1. The degreasing in the support member preparation process STEP 4 may be performed simultaneously with the degreasing in the sintered body preparation process STEP 1.
次に、第２のセラミックス脱脂体２５を焼成して電極埋設部材１００を支持する支持部材２１０を焼成する。支持部材２１０の焼成は、常圧焼成であることが好ましい。また、焼成温度は、１５００℃以上２０００℃以下であることが好ましい。焼成時間は、１時間以上１２時間以下であることが好ましい。焼成雰囲気は、例えば、窒素や不活性ガス雰囲気であるが、真空などの雰囲気であってもよい。 Next, the second ceramic degreased body 25 is fired to form the support member 210 that supports the electrode-embedded member 100. The firing of the support member 210 is preferably performed at atmospheric pressure. The firing temperature is preferably 1500°C or higher and 2000°C or lower. The firing time is preferably 1 hour or higher and 12 hours or lower. The firing atmosphere is, for example, a nitrogen or inert gas atmosphere, but may also be a vacuum atmosphere.
そして、電極埋設部材１００の供給孔１１８と連通する位置に、支持部材２１０の一方の端面２１２から他方の端面２１４に貫通する貫通孔２１６を形成する。貫通孔２１６の形成は、脱脂後に行なってもよい。 Then, a through hole 216 is formed at a position communicating with the supply hole 118 of the electrode-embedded member 100, penetrating from one end surface 212 of the support member 210 to the other end surface 214. The through hole 216 may be formed after degreasing.
接合工程ＳＴＥＰ５では、電極埋設部材１００の基体１１０の下面の接合位置に支持部材２１０を接合する。接合は、接合材を用いた接合方法、および接合材を用いない接合方法のいずれかを用いることができる。この接合工程には、接合前の下面および支持部材２１０の接合面を所定の表面粗さ、平坦度に調整する工程を含む場合がある。なお、電極埋設部材１００に支持部材２１０を接合して基板保持部材２００とする場合は、電極埋設部材１００の端子穴１４２の加工や端子１４０のロウ付けは、接合後に行なってもよい。 In the joining step STEP 5, the support member 210 is joined to the joining position of the underside of the base 110 of the electrode-embedded member 100. The joining can be performed using either a joining method using a joining material or a joining method without using a joining material. This joining step may include a step of adjusting the underside and the joining surface of the support member 210 before joining to a predetermined surface roughness and flatness. When the support member 210 is joined to the electrode-embedded member 100 to form the substrate holding member 200, the processing of the terminal hole 142 of the electrode-embedded member 100 and the brazing of the terminal 140 may be performed after joining.
このようにすることで、圧力均一性と製作容易性とを同時に解決することができる基板保持部材２００を製造することができる。 By doing this, it is possible to manufacture a substrate holding member 200 that simultaneously achieves both pressure uniformity and ease of manufacture.
［実施例および比較例］
（実施例１）
まず、各セラミックス焼結体を作製した。５ｗｔ％Ｙ2Ｏ3を添加したＡｌＮを主成分とするセラミックス原料粉を用いて、４つの成形体を形成した。これに電極を収めるための凹部や電極と端子を接続するための接続端子を収納する凹部を所定の位置に加工して設けた。それらを脱脂、焼結することで、直径φ３４０ｍｍ、厚さ２ｍｍの第１のセラミックス焼結体、直径φ３４０ｍｍ、厚さ１０ｍｍの第２のセラミックス焼結体、および直径φ３４０ｍｍ、厚さ１０ｍｍの第３のセラミックス焼結体を作製した。また、焼結助剤を添加していないＡｌＮを主成分とする第２のセラミックス原料粉を用いて、１つのセラミックス成形体を形成した。それを脱脂、焼結することで、内径５０ｍｍ、外径７０ｍｍ、長さ１５０ｍｍ、上端部と下端部に外径９０ｍｍ厚さ１５ｍｍの拡径部を有する支持部材を作製した。
[Examples and Comparative Examples]
Example 1
First, each ceramic sintered body was prepared. Four molded bodies were formed using ceramic raw material powder mainly composed of AlN to which 5 wt % Y2O3 was added. A recess for accommodating an electrode and a recess for accommodating a connection terminal for connecting an electrode and a terminal were machined and provided at a predetermined position. By degreasing and sintering them, a first ceramic sintered body having a diameter of φ340 mm and a thickness of 2 mm, a second ceramic sintered body having a diameter of φ340 mm and a thickness of 10 mm, and a third ceramic sintered body having a diameter of φ340 mm and a thickness of 10 mm were prepared. In addition, one ceramic molded body was formed using the second ceramic raw material powder mainly composed of AlN to which no sintering aid was added. By degreasing and sintering it, a support member having an inner diameter of 50 mm, an outer diameter of 70 mm, a length of 150 mm, and an enlarged diameter portion having an outer diameter of 90 mm and a thickness of 15 mm at the upper end and the lower end was prepared.
各成形体の脱脂は、大気雰囲気で５５０℃、１２時間とした。また、第１から第３のセラミックス焼結体の焼成は、窒素雰囲気で１８００℃、２時間、１ＭＰａの圧力で１軸ホットプレス焼成した。また、支持部材の焼成は、窒素雰囲気で１８５０℃、２時間常圧焼成した。なお、第１のセラミックス焼結体は、電極として、直径２９０ｍｍのモリブデン製のモリブデンメッシュ（線径０．１ｍｍ、目開き５０メッシュ）を所定の形状に切断した電極を埋設して焼結した。 Each compact was degreased at 550°C for 12 hours in an air atmosphere. The first to third ceramic sintered bodies were sintered by uniaxial hot press sintering at 1800°C for 2 hours at a pressure of 1 MPa in a nitrogen atmosphere. The support member was sintered at 1850°C for 2 hours at normal pressure in a nitrogen atmosphere. The first ceramic sintered body was sintered with an electrode embedded therein, the electrode being a molybdenum mesh (wire diameter 0.1 mm, mesh size 50 mesh) made of molybdenum with a diameter of 290 mm cut to a specified shape.
次に、溝および連通孔等の加工をした。第１のセラミックス焼結体は、ＰＣＤ２８０ｍｍ、８等配の位置に、Φ５ｍｍの排出孔を設けた。第２のセラミックス焼結体は、ＰＣＤ１２０ｍｍ、４等配の位置に、Φ５ｍｍの連通孔を設けた。また、一方の面に、図５（ａ）に示すような、連通孔を端部として外周部に向かい、溝幅５ｍｍ、溝深さ５ｍｍの対称的な形状の第１層ガス溝を設けた。第１層ガス溝の他方の端部は外周部ＰＣＤ２８０ｍｍ、８等配の位置とし、第１のセラミックス焼結体の排出孔の位置と一致させた。第３のセラミックス焼結体は、中心線がΦ１２０ｍｍとなる溝幅５ｍｍ、溝深さ５ｍｍの円周状溝を設けた。また、円周状溝から支持部材の貫通孔と連通する位置まで溝幅５ｍｍ、溝深さ５ｍｍの溝を設けた。また、支持部材の貫通孔と連通する位置にΦ５ｍｍの供給孔を設けた。支持部材は、支持部材の円筒部の壁内であって、円筒部の中心から６０ｍｍの位置に支持部材の一方の端面から他方の端面まで貫通する貫通孔をΦ５ｍｍで設けた。 Next, grooves and communication holes were processed. The first ceramic sintered body was provided with exhaust holes of Φ5 mm at 8 equal intervals on PCD 280 mm. The second ceramic sintered body was provided with communication holes of Φ5 mm at 4 equal intervals on PCD 120 mm. In addition, a first layer gas groove was provided on one surface, with a groove width of 5 mm and a groove depth of 5 mm, symmetrically shaped with the communication holes as the end toward the outer periphery, as shown in FIG. 5(a). The other end of the first layer gas groove was provided at a position of 8 equal intervals on the outer periphery PCD 280 mm, which coincided with the position of the exhaust hole of the first ceramic sintered body. The third ceramic sintered body was provided with a circumferential groove with a groove width of 5 mm and a groove depth of 5 mm, with a center line of Φ120 mm. In addition, a groove with a groove width of 5 mm and a groove depth of 5 mm was provided from the circumferential groove to a position communicating with the through hole of the support member. In addition, a supply hole of Φ5 mm was provided at a position communicating with the through hole of the support member. The support member had a through hole with a diameter of 5 mm that penetrated from one end face of the support member to the other end face at a position 60 mm from the center of the cylindrical portion within the wall of the support member.
次に、第１から第３のセラミックス焼結体を溝や孔が正確に連通するように調整して重ね合わせ、載置面に垂直な方向に１０ＭＰａの力を加えつつ、１８５０℃、２時間、１軸ホットプレス焼成した。このようにして、電極埋設部材を焼成した。 Next, the first to third ceramic sintered bodies were stacked together, adjusted so that the grooves and holes were accurately connected, and uniaxial hot press sintering was performed at 1850°C for 2 hours while applying a force of 10 MPa in the direction perpendicular to the mounting surface. In this manner, the electrode-embedded member was sintered.
そして、電極埋設部材と支持部材を、載置面に垂直な方向に１ＭＰａの力を加えつつ、１７００℃、１時間加熱し接合した。また、必要な端子穴を穿設し、Ｎｉ端子をＡｕロウでロウ付けした。このようにして、実施例１の基板保持部材を作製した。 The electrode-embedded member and the support member were then joined by heating at 1700°C for 1 hour while applying a force of 1 MPa in the direction perpendicular to the mounting surface. The necessary terminal holes were then drilled, and Ni terminals were brazed with Au solder. In this manner, the substrate holding member of Example 1 was produced.
（実施例２）
実施例２は、第２のセラミックス焼結体に設けた第１層ガス溝を、図６に示されるような円周状の溝を含む形状にしたことを除き、実施例１と同じ条件およびサイズで基板保持部材を作製した。
Example 2
In Example 2, a substrate holding member was produced under the same conditions and with the same size as Example 1, except that the first-layer gas groove provided in the second ceramic sintered body was shaped to include a circumferential groove as shown in FIG. 6 .
（比較例）
比較例は、直径φ３４０ｍｍ、厚さ１２ｍｍの第１のセラミックス焼結体、および直径φ３４０ｍｍ、厚さ１０ｍｍの第２のセラミックス焼結体を作製した。そして、第１のセラミックス焼結体は、ＰＣＤ２８０ｍｍ、８等配の位置に、Φ５ｍｍの排出孔を設けた。第２のセラミックス焼結体は、一方の面に、図１７に示すような形状の溝幅５ｍｍ、溝深さ５ｍｍ形状のガス溝を設けた。また、支持部材の貫通孔と連通する位置にΦ５ｍｍの供給孔を設けた。これを接合して、比較例１の電極埋設部材を作製した。そして、これに実施例１と同一の支持部材を接合して、比較例１の基板保持部材を作製した。図１７は、比較例のガス溝を示す模式図である。
Comparative Example
In the comparative example, a first ceramic sintered body having a diameter of φ340 mm and a thickness of 12 mm and a second ceramic sintered body having a diameter of φ340 mm and a thickness of 10 mm were prepared. The first ceramic sintered body was provided with exhaust holes of φ5 mm at 8 equal positions with a PCD of 280 mm. The second ceramic sintered body was provided with gas grooves of a groove width of 5 mm and a groove depth of 5 mm on one side as shown in FIG. 17. In addition, a supply hole of φ5 mm was provided at a position communicating with the through hole of the support member. This was joined to prepare an electrode-embedded member of Comparative Example 1. Then, the same support member as in Example 1 was joined to this to prepare a substrate holding member of Comparative Example 1. FIG. 17 is a schematic diagram showing a gas groove of the comparative example.
すなわち、比較例は、１層のガス溝を有する基板保持部材である。なお、図１７のガス溝は、電極埋設部材の様々な構成要素を避けることを想定した形状であるが、実際の構成要素の位置や形状に即した形状ではない。 That is, the comparative example is a substrate holding member having one layer of gas grooves. Note that the gas grooves in FIG. 17 are shaped to avoid various components of the electrode-embedded member, but are not shaped to correspond to the positions or shapes of the actual components.
（製膜分布の測定）
実施例および比較例の基板保持部材を用いて、４００℃のＴＥＯＳ原料を用いたＳｉＯ2膜のプラズマＣＶＤ製膜プロセスに使用した。そのときの基板全体の製膜分布を、分光式膜厚計を使用して測定した。
(Measurement of film distribution)
The substrate holding members of the example and comparative example were used in a plasma CVD deposition process of a SiO 2 film using a TEOS source material at 400° C. The deposition distribution over the entire substrate was measured using a spectroscopic film thickness meter.
実施例１の基板保持部材は、製膜分布が１００００±５００ｎｍであった。また、実施例２の基板保持部材は、製膜分布が１００００±４００ｎｍであった。これに対し、比較例の基板保持部材は、製膜分布が１００００±９００ｎｍであった。これにより、本発明の基板保持部材は、排出孔からパージガスが均等に噴出されることにより、製膜分布が従来品に比べ改善されていることが確かめられた。 The substrate holding member of Example 1 had a film formation distribution of 10,000±500 nm. The substrate holding member of Example 2 had a film formation distribution of 10,000±400 nm. In contrast, the substrate holding member of the comparative example had a film formation distribution of 10,000±900 nm. This confirmed that the substrate holding member of the present invention has an improved film formation distribution compared to conventional products, due to the even ejection of purge gas from the exhaust holes.
以上により、本発明の電極埋設部材および基板保持部材は、圧力均一性と製作容易性とを同時に解決することができることが確かめられた。また、本発明の製造方法は、そのような電極埋設部材を製造できることが確かめられた。 From the above, it has been confirmed that the electrode-embedded member and substrate-holding member of the present invention can simultaneously achieve both pressure uniformity and ease of manufacture. It has also been confirmed that the manufacturing method of the present invention can manufacture such an electrode-embedded member.
本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の思想と範囲に含まれる様々な変形および均等物に及ぶことはいうまでもない。また、各図面に示された構成要素の構造、形状、数、位置、大きさ等は説明の便宜上のものであり、適宜変更しうる。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and it goes without saying that it covers various modifications and equivalents that fall within the spirit and scope of the present invention. Furthermore, the structure, shape, number, position, size, etc. of the components shown in each drawing are for convenience of explanation and may be changed as appropriate.
１１、１２、１３、１４ セラミックス成形体
２１、２２、２３、２４ セラミックス脱脂体
３０ セラミックス焼結体前駆体３０
４１、４３、４４ セラミックス焼結体
１００ 電極埋設部材
１１０ 基体
１１２ 載置面
１１４ 連通孔
１１６ 排出孔
１１８ 供給孔
１２０ ガス溝
１２１ 第１層ガス溝
１２２ 第２層ガス溝
１３０ 電極
１４０ 端子
１４２ 端子穴
２００ 基板保持部材
２１０ 支持部材
２１２ 一方の端面
２１４ 他方の端面
２１６ 貫通孔
11, 12, 13, 14 Ceramic molded body 21, 22, 23, 24 Ceramic degreased body 30 Ceramic sintered body precursor 30
41, 43, 44 Ceramic sintered body 100 Electrode-embedded member 110 Base body 112 Mounting surface 114 Communication hole 116 Discharge hole 118 Supply hole 120 Gas groove 121 First layer gas groove 122 Second layer gas groove 130 Electrode 140 Terminal 142 Terminal hole 200 Substrate holding member 210 Support member 212 One end surface 214 The other end surface 216 Through hole
Claims (5)
セラミックス焼結体からなり、一方の主面に載置面を有する平板状の基体と、
前記基体に埋設された電極と、を備え、
前記基体は、内部に前記載置面に平行な少なくとも２層に形成されたガス溝と、隣接する層の前記ガス溝を連通する連通孔と、前記載置面に最も近い第１層ガス溝からガスを外部に排出する複数の排出孔と、前記載置面から最も遠い第２層ガス溝にガスを外部から供給する供給孔とを有し、
前記第１ガス溝及び前記第２ガス溝の、前記主面に直交する上下方向の上端は、前記載置面よりも前記上下方向の下方にあり、
前記第１層ガス溝は、それぞれの前記排出孔から前記第１層ガス溝に沿って最も近い前記連通孔までの前記ガス溝を通る最短距離の前記第１層ガス溝の経由形状がそれぞれ略同一に形成されることを特徴とする電極埋設部材。 An electrode embedding member,
A flat-plate-shaped base body made of a ceramic sintered body and having a mounting surface on one of its main surfaces;
an electrode embedded in the substrate;
the base has gas grooves formed therein in at least two layers parallel to the mounting surface, communication holes connecting the gas grooves of adjacent layers, a plurality of exhaust holes for exhausting gas from a first-layer gas groove closest to the mounting surface to the outside, and supply holes for supplying gas from the outside to a second-layer gas groove farthest from the mounting surface,
upper ends of the first gas groove and the second gas groove in a vertical direction perpendicular to the main surface are located below the mounting surface in the vertical direction;
the first layer gas grooves are each formed so that the route shapes of the first layer gas grooves for the shortest distance from the exhaust hole along the first layer gas groove to the nearest communication hole are substantially identical to each other.
前記第２層ガス溝は、線対称な形状に形成されることを特徴とする請求項１に記載の電極埋設部材。 The second layer gas groove has a plurality of communication holes formed therein,
2. The electrode-embedded member according to claim 1, wherein the second-layer gas groove is formed in an axisymmetric shape.
セラミックス焼結体からなり、前記電極埋設部材を支持する支持部材と、を備え、
前記支持部材は、一方の端面から他方の端面に貫通する貫通孔を有し、前記貫通孔は、前記供給孔と連通することを特徴とする基板保持部材。
An electrode-embedded member according to any one of claims 1 to 4,
A support member made of a ceramic sintered body and supporting the electrode-embedded member,
A substrate holding member, wherein the support member has a through hole penetrating from one end surface to the other end surface, the through hole communicating with the supply hole.
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