JP7657072B2 - Electrode-embedding member, its manufacturing method, and substrate holding member - Google Patents
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Description
本発明は、電極埋設部材、その製造方法、および基板保持部材に関する。 The present invention relates to an electrode-embedded member, a manufacturing method thereof, and a substrate-holding member.
半導体製造装置用部材として、電極(発熱抵抗体)が埋設されたヒータープレート(電極埋設部材)が用いられてきた。ヒータープレートは、載置した基板を加熱することができる。 Heater plates (electrode-embedded components) with electrodes (heat generating resistors) embedded in them have been used as components for semiconductor manufacturing equipment. The heater plate can heat the substrate placed on it.
特許文献1は、被処理物を支持し、加熱する加熱面が設けられたセラミック基体、基体内に埋設されている発熱体、および加熱面に被処理物に接触するエンボス部を備えるセラミックヒーターであって、加熱面のヒートスポットによる被処理物への悪影響を防止することを目的として、加熱面の平均温度が目的温度に昇温したときに、加熱面において表面温度が相対的に高いヒートスポットが存在し、ヒートスポットにおけるエンボス部の単位面積当たりの個数が、ヒートスポット以外の領域におけるエンボス部の単位面積当たりの個数よりも少ないセラミックヒーターが開示されている。 Patent Document 1 discloses a ceramic heater that includes a ceramic base provided with a heating surface that supports and heats the workpiece, a heating element embedded within the base, and an embossed portion on the heating surface that comes into contact with the workpiece, and that aims to prevent adverse effects on the workpiece from heat spots on the heating surface, and that when the average temperature of the heating surface is raised to a target temperature, there are heat spots on the heating surface where the surface temperature is relatively high, and the number of embossed portions per unit area in the heat spots is smaller than the number of embossed portions per unit area in areas other than the heat spots.
特許文献2は、保持面の平坦度を1~50μmにしたホットプレート、静電チャックが開示されている。ウェハの温度不均一は表面のうねりに起因しているのでこれを所定の範囲内に収めたこと、セラミックはALNが望ましいこと、チャックとして使用する場合はウェハと電極との距離のバラツキが小さくなり十分なチャック力が得られること、および凸状のうねりが記載されている。 Patent document 2 discloses a hot plate and electrostatic chuck with a holding surface flatness of 1 to 50 μm. It describes how the unevenness of the wafer temperature is caused by surface undulations, and how this is kept within a specified range; how ALN is preferable for the ceramic; how when used as a chuck, the variation in the distance between the wafer and the electrode is reduced, providing sufficient chucking force; and how the undulations are convex.
ヒーターを内蔵する静電チャックやセラミックヒーターなどの電極埋設部材は発熱異常点(ホットスポット)が現れることがある。半導体プロセスではプロセスの均一性の要求から、ホットスポットが発生しない電極埋設部材が要望されていた。 Electrode-embedded components such as electrostatic chucks with built-in heaters and ceramic heaters can have abnormal heating points (hot spots). Due to the need for process uniformity in semiconductor processes, there has been a demand for electrode-embedded components that do not cause hot spots.
特許文献1は、予めホットスポット(ヒートスポット)になる部分を把握し、ホットスポットにおいてエンボス部の単位面積当たりの個数を少なくすることで、その影響を低減しているが、局所的なホットスポットの発生を低減することを考慮していない。また、特許文献2には、静電チャックへの適用の記載はあるものの、凸部の記載はなく、局所的なホットスポットに関する記載もない。 In Patent Document 1, hot spots (heat spots) are identified in advance and the number of embossed portions per unit area in the hot spots is reduced to reduce their impact, but no consideration is given to reducing the occurrence of localized hot spots. Furthermore, although Patent Document 2 describes application to electrostatic chucks, there is no mention of protruding portions, and no mention of localized hot spots.
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、局所的なホットスポットの発生を低減でき、パーティクルのかみ込みを抑制でき、必要に応じて基板下の空間をガスの流路とすることができる電極埋設部材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 embedding member and a substrate holding member that can reduce the occurrence of localized hot spots, suppress particle entrapment, and, if necessary, allow the space under the substrate to serve as a gas flow path.
(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により形成された基体と、前記基体に埋設された電極と、前記基体の上面から上方に突出して形成された複数のピン状凸部と、を備え、前記複数のピン状凸部の上端により構成される載置曲面を前記基体の中心軸をZ軸として前記Z軸を通る断面で切断した断面曲線は、所定の基準面と前記断面との交線をX軸としたときに、前記中心軸の近傍でZの値の最大値をとり前記基体の外周に向かって単調減少する曲線、または前記中心軸の近傍でZの値の最小値をとり前記基体の外周に向かって単調増加する曲線であることを特徴としている。 (1) In order to achieve the above object, the electrode embedding member of the present invention is an electrode embedding member comprising a base formed of a ceramic sintered body, an electrode embedded in the base, and a plurality of pin-shaped protrusions formed by protruding upward from the upper surface of the base, and the cross-sectional curve obtained by cutting the mounting curved surface formed by the upper ends of the plurality of pin-shaped protrusions at a cross section passing through the central axis of the base as the Z axis, is a curve that has a maximum Z value near the central axis and monotonically decreases toward the outer periphery of the base, or a curve that has a minimum Z value near the central axis and monotonically increases toward the outer periphery of the base, when the intersection line between a predetermined reference plane and the cross section is the X axis.
このように、載置曲面の断面曲線が中心軸の近傍でZの値の最大値をとり基体の外周に向かって単調減少する曲線、または中心軸の近傍でZの値の最小値をとり基体の外周に向かって単調増加する曲線であることで、載置曲面の平坦度を高くして平面に近くするよりもピン状凸部に対する基板の追従性がよくなり、局所的なホットスポットの発生を低減できる。また、基板がピン状凸部で支えられることから、パーティクルのかみ込みを抑制でき、必要に応じて基板下の空間をガスの流路とすることができる。 In this way, by having the cross-sectional curve of the mounting surface be a curve that has a maximum Z value near the central axis and monotonically decreases toward the periphery of the base, or a curve that has a minimum Z value near the central axis and monotonically increases toward the periphery of the base, the substrate can better conform to the pin-shaped protrusions than by increasing the flatness of the mounting surface to make it closer to a plane, thereby reducing the occurrence of localized hot spots. In addition, because the substrate is supported by the pin-shaped protrusions, particle entrapment can be suppressed, and the space below the substrate can be used as a gas flow path if necessary.
(2)本発明の電極埋設部材は、(1)の特徴に加えて、前記断面曲線は、前記X軸方向の基準長さをL(mm)、あるX(mm)に対するZ(mm)の値をZ(X)、偏差ΔZ(X)の値をΔZ(X)=Z(X)-((Z(X+L)+Z(X-L))/2)として、ΔZ(X)の最大値をΔZ(X)max、ΔZ(X)の最小値をΔZ(X)minとしたとき、ΔZ(X)max-ΔZ(X)min≦1(μm)を満たすことを特徴としている。 (2) In addition to the characteristic feature of (1) , the electrode-embedded member of the present invention is characterized in that the cross-sectional curve satisfies ΔZ(X) max - ΔZ(X) min ≦1 (μm), where L (mm) is a reference length in the X-axis direction, Z(X) is a value of Z (mm) for a certain X (mm), and ΔZ(X) = Z(X) - ((Z(X + L) + Z(X - L))/2), where ΔZ(X) is the maximum value of ΔZ(X) and ΔZ(X) is the minimum value of ΔZ(X).
これにより、局所的な凹凸が抑制されるので、局所的なホットスポットの発生をより低減することができる。 This helps to reduce localized unevenness, further reducing the occurrence of localized hot spots.
(3)また、本発明の電極埋設部材において、前記載置曲面の平坦度は、50μm以下であることを特徴としている。 (3) The electrode-embedded member of the present invention is also characterized in that the flatness of the curved surface is 50 μm or less.
これにより、基板にしわが寄ることなく基板を載置できる。 This allows the substrate to be placed without wrinkling.
(4)また、本発明の別の態様に係る電極埋設部材は、(1)の特徴に加えて、前記載置曲面を前記X軸に垂直で前記Z軸を含む第2の断面で切断した曲線を第2の断面曲線、前記所定の基準面と前記第2の断面との交線をY軸としたときに、前記断面曲線を2次曲線近似したときの第1の近似式に対する決定係数R2、および前記第2の断面曲線を2次曲線近似したときの第2の近似式に対する決定係数R2がいずれも0.99以上であることを特徴としている。 (4) In addition to the feature of (1) , an electrode-embedded member according to another aspect of the present invention is characterized in that, when a curve obtained by cutting the aforementioned placement surface at a second cross section perpendicular to the X-axis and including the Z-axis is defined as a second cross-sectional curve, and an intersection line between the predetermined reference plane and the second cross section is defined as a Y-axis, a coefficient of determination R2 for a first approximation equation when the cross-sectional curve is approximated by a quadratic curve, and a coefficient of determination R2 for a second approximation equation when the second cross-sectional curve is approximated by a quadratic curve are both 0.99 or more.
これにより、X軸方向およびY軸方向の断面曲線を2次曲線形状とすることができ、断面曲線の高さ方向の局所的で変則的な変化を抑制することができるため、局所的なホットスポットの発生をさらに低減することができる。 This allows the cross-sectional curves in the X-axis and Y-axis directions to have a quadratic curve shape, suppressing localized and irregular changes in the height direction of the cross-sectional curve, further reducing the occurrence of localized hot spots.
(5)また、本発明の電極埋設部材は、前記第1の近似式の2次係数をa(X)、前記第2の近似式の2次係数をa(Y)としたとき、2(a(X)-a(Y))/(a(X)+a(Y))≦0.1を満たすことを特徴としている。 (5) Furthermore, the electrode-embedded member of the present invention is characterized in that, when the quadratic coefficient of the first approximation formula is a(X) and the quadratic coefficient of the second approximation formula is a(Y), the relationship 2(a(X)-a(Y))/(a(X)+a(Y))≦0.1 is satisfied.
これにより、Z軸に対して対称性のよい曲面が形成され、全面にわたり断面曲線の高さ方向の局所的で変則的な変化を抑制することができるため、ホットスポットの発生を抑制できる。 This creates a curved surface that is highly symmetrical with respect to the Z axis, and suppresses localized and irregular changes in the height direction of the cross-sectional curve over the entire surface, thereby preventing the occurrence of hot spots.
(6)また、本発明の電極埋設部材は、前記第1の近似式の2次係数をa(X)、前記第2の近似式の2次係数をa(Y)としたとき、a(X)およびa(Y)の絶対値が、4×10-4以上であることを特徴としている。 (6) Furthermore, in the electrode-embedded member of the present invention, when the quadratic coefficient of the first approximation formula is a(X) and the quadratic coefficient of the second approximation formula is a(Y), the absolute values of a(X) and a(Y) are 4× 10-4 or more.
これにより、電極が基体の内側および外側で別々に制御できる2ゾーンヒーターとして電極埋設部材を適用したときに、温度分布の制御がしやすく、ホットスポットの発生を抑制できる。 This makes it easier to control the temperature distribution and suppresses the occurrence of hot spots when the electrode-embedded member is used as a two-zone heater in which the electrodes can be controlled separately on the inside and outside of the substrate.
(7)また、本発明の基板保持部材は、上記(1)から(6)のいずれかに記載の電極埋設部材と、前記電極埋設部材の下面に接合され、前記電極埋設部材を支持する支持部材と、を備えることを特徴としている。 (7) The substrate holding member of the present invention is characterized by comprising an electrode-embedded member according to any one of (1) to (6) above, and a support member joined to the underside of the electrode-embedded member and supporting the electrode-embedded member.
これにより、局所的なホットスポットの発生を低減できる電極埋設部材を用いた基板保持部材を構成できる。 This makes it possible to construct a substrate holding member using an electrode-embedded member that can reduce the occurrence of localized hot spots.
(8)また、本発明の電極埋設部材の製造方法は、電極埋設部材の製造方法であって、内部に電極が埋設され一方の主面に複数のピン状凸部が形成されたセラミック基体を準備する工程と、前記複数のピン状凸部に基板を載置または吸着し、その表面の曲面形状をレーザー干渉計で測定する工程と、前記曲面形状が中心軸に略対称な所定の凸形状または凹形状となるように前記複数のピン状凸部を研磨または研削加工する工程と、研磨または研削加工後の前記複数のピン状凸部に基板を載置または吸着し、その表面の曲面形状をレーザー干渉計で測定し、前記曲面形状が前記所定の凸形状または凹形状となっていることを確かめる工程と、を含むことを特徴としている。 (8) The method for manufacturing an electrode-embedded member of the present invention is characterized in that it includes the steps of: preparing a ceramic base having an electrode embedded therein and having a plurality of pin-shaped protrusions formed on one of its main surfaces; placing or adsorbing a substrate on the pin-shaped protrusions and measuring the curved shape of the surface with a laser interferometer; polishing or grinding the pin-shaped protrusions so that the curved shape becomes a predetermined convex or concave shape that is approximately symmetrical about a central axis; and placing or adsorbing a substrate on the pin-shaped protrusions after polishing or grinding, measuring the curved shape of the surface with a laser interferometer, and verifying that the curved shape becomes the predetermined convex or concave shape.
このように、基板を載置したときの曲面形状を所定の凸形状または凹形状となるように複数のピン状凸部を研磨または研削加工することで、曲面形状の平坦度を高くして平面に近くするよりもピン状凸部に対する基板の追従性がよくなり、局所的なホットスポットの発生を低減できる電極埋設部材を製造できる。 In this way, by polishing or grinding the multiple pin-shaped protrusions so that the curved shape when the substrate is placed on it has a predetermined convex or concave shape, the substrate can better conform to the pin-shaped protrusions than if the curved shape was made more flat to make it closer to a plane, making it possible to manufacture an electrode-embedded member that can reduce the occurrence of localized hot spots.
(9)また、本発明の電極埋設部材の製造方法は、電極埋設部材の製造方法であって、
内部に電極が埋設され一方の主面に複数のピン状凸部が形成されたセラミック基体を準備する工程と、前記複数のピン状凸部に基板を載置または吸着し、その表面の曲面形状をレーザー干渉計で測定する工程と、測定した前記曲面形状を中心軸をZ軸として前記Z軸を通る断面で切断した断面曲線に対し、所定の基準面と前記断面との交線をX軸、前記X軸方向の基準長さをL(mm)、あるX(mm)に対するZ(mm)の値をZ(X)、偏差ΔZ(X)の値をΔZ(X)=Z(X)-((Z(X+L)+Z(X-L))/2)として、ΔZ(X)の最大値をΔZ(X)max、ΔZ(X)の最小値をΔZ(X)minとしたとき、ΔZ(X)max-ΔZ(X)min≦1(μm)を満たすように前記複数のピン状凸部を研磨または研削加工する工程と、研磨または研削加工後の前記複数のピン状凸部に基板を載置または吸着し、その表面の曲面形状をレーザー干渉計で測定し、前記曲面形状が前記所定の関係を満たしていることを確かめる工程と、を含むことを特徴としている。
(9) The present invention also provides a method for producing an electrode-embedded member, comprising the steps of:
a step of preparing a ceramic base having an electrode embedded therein and a plurality of pin-shaped protrusions formed on one of its principal surfaces; a step of placing or sucking a substrate on the plurality of pin-shaped protrusions and measuring the curved shape of the surface with a laser interferometer; a step of cutting the measured curved shape at a cross section passing through the Z axis with the central axis as the Z axis, a line of intersection between a predetermined reference plane and the cross section is defined as the X axis, a reference length in the X-axis direction is defined as L (mm), a value of Z (mm) for a certain X (mm) is defined as Z(X), and a value of deviation ΔZ(X) is defined as ΔZ(X)=Z(X)-((Z(X+L)+Z(X-L))/2), where ΔZ(X) is the maximum value of ΔZ(X) max and ΔZ(X) is the minimum value of ΔZ(X) min, The method is characterized by including the steps of: polishing or grinding the plurality of pin-shaped protrusions so as to satisfy the relationship ≦1 (μm); and placing or adsorbing a substrate on the plurality of pin-shaped protrusions after polishing or grinding, measuring the curved shape of the surface with a laser interferometer, and verifying that the curved shape satisfies the specified relationship.
このように、基板を載置したときの曲面形状を所定の関係を満たすように複数のピン状凸部を研磨または研削加工することで、曲面形状の平坦度を高くして平面に近くするよりもピン状凸部に対する基板の追従性がよくなり、局所的なホットスポットの発生を低減できる電極埋設部材を製造できる。 In this way, by polishing or grinding the multiple pin-shaped protrusions so that the curved shape when the substrate is placed on it satisfies a specified relationship, the substrate can better conform to the pin-shaped protrusions than if the curved shape was made more flat to make it closer to a plane, and an electrode-embedded member can be manufactured that can reduce the occurrence of localized hot spots.
本発明によれば、局所的なホットスポットの発生を低減できる。また、基板がピン状凸部で支えられることから、パーティクルのかみ込みを抑制でき、必要に応じて基板下の空間をガスの流路とすることができる。 The present invention can reduce the occurrence of localized hot spots. In addition, because the substrate is supported by pin-shaped protrusions, particle entrapment can be suppressed, and the space below the substrate can be used as a gas flow path if necessary.
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.
[第1の実施形態]
(電極埋設部材の構成)
本発明の第1の実施形態に係る電極埋設部材について、図1から図4を参照して説明する。図1は、本発明の第1の実施形態に係る電極埋設部材の一例を示した模式的な断面図である。図2は、第1の実施形態に係る電極埋設部材の上面の一例を示した模式図である。図3は、第1の実施形態に係る電極埋設部材の一例を示した模式的な部分断面図である。図4は、図3の例において、あるXにおける偏差ΔZ(X)を求めるための模式的な部分断面図である。部分断面図には、端子50および端子穴52を省略している。本実施形態に係る電極埋設部材100は、基体10、電極20、およびピン状凸部30を備えている。
[First embodiment]
(Configuration of electrode-embedded member)
An electrode-embedded member according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to Figs. 1 to 4. Fig. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of an electrode-embedded member according to the first embodiment of the present invention. Fig. 2 is a schematic view showing an example of the upper surface of an electrode-embedded member according to the first embodiment. Fig. 3 is a schematic partial cross-sectional view showing an example of an electrode-embedded member according to the first embodiment. Fig. 4 is a schematic partial cross-sectional view for determining a deviation ΔZ(X) at a certain X in the example of Fig. 3. In the partial cross-sectional view, the terminal 50 and the terminal hole 52 are omitted. The electrode-embedded member 100 according to this embodiment includes a base 10, an electrode 20, and a pin-shaped protrusion 30.
基体10は、セラミックス焼結体により略平板状に形成されている。基体10は略円板状のほか、多角形板状または楕円板状などのさまざまな形状であってもよい。なお、略平板状とは、後述する凸形状または凹形状を含む。基体10は、自然に基体の中心16が定まる形状である。 The base 10 is made of a sintered ceramic body and is formed into a generally flat plate shape. The base 10 may be generally disc-shaped or may have various other shapes such as a polygonal plate or an elliptical plate. Note that a generally flat plate shape includes a convex shape or a concave shape, which will be described later. The base 10 has a shape in which the center 16 of the base is naturally determined.
電極20は、基体10に埋設されている。電極20は、基板(ウエハ)Wを加熱するためのヒーター用電極として用いられる。これ以外の用途に用いられる電極、例えば、静電吸着用電極や高周波電極がさらに埋設されていてもよい。 The electrode 20 is embedded in the base 10. The electrode 20 is used as a heater electrode for heating the substrate (wafer) W. Electrodes used for other purposes, such as an electrostatic adsorption electrode or a high-frequency electrode, may also be embedded.
ピン状凸部30は、基体10の上面12から上方に突出して複数形成される。ピン状凸部30の形状は、円柱状、角柱状等の柱状、円錐状、角錐状等の錐状、円錐台状、角錐台状等の錐状の上部を切断した形状等から適宜選択される。 A plurality of pin-shaped protrusions 30 are formed protruding upward from the upper surface 12 of the base 10. The shape of the pin-shaped protrusions 30 is appropriately selected from among cylindrical shapes such as a cylindrical column, a rectangular column, a cone shape such as a cone, a truncated cone, a truncated pyramid, and a shape with the top of the cone cut off, etc.
ピン状凸部30の配置は特に限定されない。既知の形態またはそれに類似する形態であればよく、例えば、図2に示されるような同心円状、図5に示されるような正方格子状、または三角格子状など規則的な配置のほか、局部的に疎密が生じているような不規則的な配置であってもよい。図5は、第1の実施形態に係る電極埋設部材の上面の変形例を示した模式図である。 The arrangement of the pin-shaped protrusions 30 is not particularly limited. They may be of a known form or a similar form, and may be arranged in a regular manner, such as concentric circles as shown in FIG. 2, a square lattice as shown in FIG. 5, or a triangular lattice, or may be arranged irregularly with localized sparseness and density. FIG. 5 is a schematic diagram showing a modified example of the upper surface of the electrode-embedded member according to the first embodiment.
複数のピン状凸部の上端32は、全体として基板Wを載置する所定の形状の曲面(載置曲面)を形成する。これによって、複数のピン状凸部30は、基板Wを支持する。すなわち、複数のピン状凸部の上端32により形成される載置曲面が決定される。これにより、複数のピン状凸部の上端32と基板Wとが当接し、基板Wが支持される。なお、複数のピン状凸部30のうち、上端が基板Wと当接しないものがあってもよい。これは、そのような凸部があっても、周りのピン状凸部30の配置によっては、基板Wを支持することが可能だからである。なお、図3では、ピン状凸部の上端32の全面が基板Wと当接しているが、ピン状凸部の上端32の一部のみが基板Wと当接していてもよい。 The upper ends 32 of the pin-shaped protrusions as a whole form a curved surface (curved mounting surface) of a predetermined shape on which the substrate W is placed. As a result, the pin-shaped protrusions 30 support the substrate W. That is, the curved mounting surface formed by the upper ends 32 of the pin-shaped protrusions is determined. As a result, the upper ends 32 of the pin-shaped protrusions come into contact with the substrate W, and the substrate W is supported. Note that some of the pin-shaped protrusions 30 may not have their upper ends in contact with the substrate W. This is because, even if such protrusions exist, the substrate W can be supported depending on the arrangement of the surrounding pin-shaped protrusions 30. Note that in FIG. 3, the entire upper end 32 of the pin-shaped protrusions comes into contact with the substrate W, but only a portion of the upper end 32 of the pin-shaped protrusions may come into contact with the substrate W.
複数のピン状凸部の上端32により構成される載置曲面を基体10の中心軸(基体の中心16を通り、基体10の基準面に垂直な直線)をZ軸としてZ軸を通る断面で切断した断面曲線42は、所定の基準面と断面との交線をX軸としたときに、図3に示されるような中心軸の近傍でZの値の最大値をとり基体10の外周18に向かって単調減少する曲線、または図6に示されるような中心軸の近傍でZの値の最小値をとり基体10の外周18に向かって単調増加する曲線である。図6は、第1の実施形態に係る電極埋設部材の変形例を示した部分断面図である。 When the central axis of the base 10 (a straight line passing through the center 16 of the base and perpendicular to the reference plane of the base 10) is taken as the Z axis and the cross-sectional curve 42 is cut on the mounting curved surface formed by the upper ends 32 of the multiple pin-shaped protrusions, the cross-sectional curve 42 is a curve that has a maximum value of Z near the central axis and monotonically decreases toward the outer periphery 18 of the base 10 as shown in FIG. 3, or a curve that has a minimum value of Z near the central axis and monotonically increases toward the outer periphery 18 of the base 10 as shown in FIG. 6, when the intersection line between the predetermined reference plane and the cross-section is taken as the X axis. FIG. 6 is a partial cross-sectional view showing a modified example of the electrode-embedded member according to the first embodiment.
なお、所定の基準面は、図3または図6のように基体10を水平面に載置した際の上面12が水平である場合その上面12とし、図7または図8のように基体10を水平面に載置した際の上面12が水平でない場合、基体10の上面12のうち、水平面に最も近い位置にある点を通る水平面としてもよい。また、これらの水平面を上方または下方に平行移動した面を基準面としてもよい。図7および図8は、第1の実施形態に係る電極埋設部材の変形例を示した部分断面図である。なお、中心軸の近傍とは、中心軸から25mm以内の範囲をいう。 The predetermined reference plane may be the upper surface 12 of the base 10 when the upper surface 12 is horizontal when the base 10 is placed on a horizontal surface as shown in FIG. 3 or FIG. 6, or may be a horizontal plane passing through a point on the upper surface 12 of the base 10 that is closest to the horizontal surface when the upper surface 12 is not horizontal when the base 10 is placed on a horizontal surface as shown in FIG. 7 or FIG. 8. The reference plane may also be a plane obtained by translating these horizontal planes upward or downward. FIGS. 7 and 8 are partial cross-sectional views showing modified examples of the electrode-embedded member according to the first embodiment. The vicinity of the central axis refers to a range within 25 mm from the central axis.
このように、載置曲面の断面曲線42が中心軸の近傍でZの値の最大値をとり基体10の外周18に向かって単調減少する曲線、または中心軸の近傍でZの値の最小値をとり基体10の外周18に向かって単調増加する曲線であることで、載置曲面の平坦度を高くして平面に近くするよりもピン状凸部30に対する基板Wの追従性がよくなり、局所的なホットスポットの発生を低減できる。また、基板Wがピン状凸部30で支えられることから、パーティクルのかみ込みを抑制でき、必要に応じて基板W下の空間をガスの流路とすることができる。 In this way, by having the cross-sectional curve 42 of the mounting surface be a curve that has a maximum Z value near the central axis and monotonically decreases toward the outer periphery 18 of the base 10, or a curve that has a minimum Z value near the central axis and monotonically increases toward the outer periphery 18 of the base 10, the substrate W can better conform to the pin-shaped protrusions 30 than by increasing the flatness of the mounting surface to make it closer to a plane, thereby reducing the occurrence of localized hot spots. In addition, because the substrate W is supported by the pin-shaped protrusions 30, particle entrapment can be suppressed, and the space below the substrate W can be used as a gas flow path if necessary.
基体10と複数のピン状凸部30の形状は、図3のように基体10は平板状であり、複数のピン状凸部30が基準面からの高さが異なるように形成され、複数のピン状凸部30によって載置曲面が形成されることが好ましい。これにより、載置曲面の加工が容易になり、ピン状凸部30の研削、研磨加工の際に複数の載置曲面形状から1つを選択することもできる。 As shown in FIG. 3, the base 10 and the multiple pin-shaped protrusions 30 are preferably formed such that the base 10 is flat and the multiple pin-shaped protrusions 30 are formed at different heights from the reference plane, and the multiple pin-shaped protrusions 30 form a mounting curved surface. This makes it easier to process the mounting curved surface, and one of the multiple mounting curved surface shapes can be selected when grinding and polishing the pin-shaped protrusions 30.
一方、基体10と複数のピン状凸部30の形状は、図7のように基体10の上面12が載置曲面と略同一の曲面で形成され、基体10の上面12からの高さが略同一に形成された複数のピン状凸部30によって載置曲面が形成されてもよい。これにより、電極埋設部材100を、基板Wを吸着するタイプの部材として使用する場合、吸着力の均一化を図ることができる。なお、図3の形状であっても、Z軸方向の凸部30の高さの差は微量であるので、基板Wの吸着力自体に影響はない。 On the other hand, the shape of the base 10 and the multiple pin-shaped protrusions 30 may be such that the upper surface 12 of the base 10 is formed with substantially the same curved surface as the curved mounting surface, as shown in FIG. 7, and the curved mounting surface is formed by multiple pin-shaped protrusions 30 formed at substantially the same height from the upper surface 12 of the base 10. This makes it possible to make the suction force uniform when the electrode-embedded member 100 is used as a member that adsorbs the substrate W. Note that even with the shape of FIG. 3, the difference in height of the protrusions 30 in the Z-axis direction is slight, so there is no effect on the suction force of the substrate W itself.
また、基体10の形状を、図8のように基体10の下面14を載置曲面と略同一の曲面で形成してもよい。また、図8のように基体10に埋設された電極20を載置曲面と略同一の曲面で形成してもよい。よって、基体10が略平板状とは、図3や図6だけでなく、図7や図8のような凸形状または図示しない凹形状を含むこととする。 The shape of the base 10 may be such that the bottom surface 14 of the base 10 is formed with approximately the same curved surface as the curved surface on which it is placed, as shown in FIG. 8. The electrode 20 embedded in the base 10 may be formed with approximately the same curved surface as the curved surface on which it is placed, as shown in FIG. 8. Therefore, the base 10 being approximately flat includes not only the convex shape shown in FIG. 3 or FIG. 6, but also the convex shape shown in FIG. 7 or FIG. 8, or the concave shape not shown.
載置曲面は3次元測定器で測定できる。しかし、電極埋設部材100に基板Wを載置または吸着したときの基板Wが載置曲面に追従し、基板Wの載置曲面と反対側の面(基板Wの表面)の形状が理想的な曲面になっていることが重要である。そのため、厚み0.775mmのシリコンウエハを載置または吸着したときの載置曲面と反対側の面をレーザー干渉計で測定した曲面を、載置曲面とみなす。断面曲線42も同様である。 The curved placement surface can be measured with a three-dimensional measuring device. However, it is important that when the substrate W is placed or adsorbed on the electrode-embedded member 100, the substrate W conforms to the curved placement surface, and that the shape of the surface of the substrate W opposite the curved placement surface (the surface of the substrate W) is an ideal curved surface. For this reason, the curved surface measured by a laser interferometer on the surface opposite the curved placement surface when a silicon wafer with a thickness of 0.775 mm is placed or adsorbed is regarded as the curved placement surface. The same applies to the cross-sectional curve 42.
また、断面曲線42は、図4に示されるように、X軸方向の基準長さをL(mm)、あるX(mm)に対するZ(mm)の値をZ(X)、偏差ΔZ(X)の値をΔZ(X)=Z(X)-((Z(X+L)+Z(X-L))/2)として、ΔZ(X)の最大値をΔZ(X)max、ΔZ(X)の最小値をΔZ(X)minとしたとき、ΔZ(X)max-ΔZ(X)min≦1(μm)を満たすことが好ましく、0.5μm以下であることがさらに好ましい。ここで、Xは電極埋設部材の基板を載置する領域の外縁より少なくともLだけ内側の領域で定義され、領域の外縁より2Lより内側の領域で計算されることが好ましい。これにより、局所的な凹凸が抑制されるので、局所的なホットスポットの発生をより低減することができる。図4は、図3の例において、あるXにおける偏差ΔZ(X)を求めるための模式的な部分断面図である。基準長さLは、ピン状凸部30の配置ピッチとすることができる。例えば、ピン状凸部30が同心円状に配置されているときはその同心円の半径の差を適用することができる。基準長さLは、複数のピン状凸部30が一定の間隔で配置されている場合、その間隔とすることが好ましい。図6はそのような例を示している。 As shown in FIG. 4, the cross-sectional curve 42 preferably satisfies ΔZ(X) max - ΔZ(X) min ≦1 (μm), and more preferably satisfies ΔZ(X) max - ΔZ(X) min ≦1 (μm), where L (mm) is the reference length in the X-axis direction, Z(X) is the value of Z (mm) for a certain X (mm), and ΔZ(X) = Z(X) - ( (Z(X + L ) + Z(X - L)) / 2), and the maximum value of ΔZ(X) is ΔZ(X) max and the minimum value of ΔZ(X) is ΔZ(X) min . Here, X is defined in a region at least L inward from the outer edge of the region where the electrode-embedded member is placed on the substrate, and is preferably calculated in a region 2L inward from the outer edge of the region. This suppresses localized unevenness, and thus the occurrence of localized hot spots can be further reduced. FIG. 4 is a schematic partial cross-sectional view for determining the deviation ΔZ(X) at a certain X in the example of FIG. 3. The reference length L may be the arrangement pitch of the pin-shaped protrusions 30. For example, when the pin-shaped protrusions 30 are arranged in a concentric circle, the difference in the radii of the concentric circles may be applied. When a plurality of pin-shaped protrusions 30 are arranged at regular intervals, the reference length L is preferably set to the interval. Fig. 6 shows such an example.
また、載置曲面の平坦度は、50μm以下であることが好ましい。これにより、基板Wにしわが寄ることなく基板Wを載置できる。載置曲面の平坦度とは、載置曲面の全ての点についてのZの値の最大値から最小値を引いた差である。なお、平坦度の下限は、基体10の径や目標とする載置曲面の形状によって異なるが、例えば、5μm以上であることが好ましい。 The flatness of the curved support surface is preferably 50 μm or less. This allows the substrate W to be supported without wrinkling. The flatness of the curved support surface is the difference between the maximum and minimum Z values for all points on the curved support surface. The lower limit of the flatness varies depending on the diameter of the substrate 10 and the shape of the target curved support surface, but is preferably 5 μm or more, for example.
また、載置曲面をX軸に垂直でZ軸を含む第2の断面で切断した曲線を第2の断面曲線、所定の基準面と第2の断面との交線をY軸としたときに、断面曲線を2次曲線近似したときの第1の近似式に対する決定係数R2、および第2の断面曲線を2次曲線近似したときの第2の近似式に対する決定係数R2がいずれも0.99以上であることが好ましい。これにより、X軸方向およびY軸方向の断面曲線を2次曲線形状とすることができ、断面曲線の高さ方向の局所的で変則的な変化を抑制することができるため、局所的なホットスポットの発生をさらに低減することができる。なお、決定係数R2を求めるには、回帰平方和を全平方和で割ればよい。回帰平方和は目的変数の予測値の偏差平方和であり、全平方和は目的変数の観測値の偏差平方和である。 In addition, when the curve obtained by cutting the placement surface at a second cross section perpendicular to the X-axis and including the Z-axis is the second cross section, and the intersection line between a predetermined reference plane and the second cross section is the Y-axis, it is preferable that the coefficient of determination R 2 for the first approximation formula when the cross section curve is approximated by a quadratic curve and the coefficient of determination R 2 for the second approximation formula when the second cross section curve is approximated by a quadratic curve are both 0.99 or more. This allows the cross section curves in the X-axis and Y-axis directions to have a quadratic curve shape, and local and irregular changes in the height direction of the cross section curve can be suppressed, thereby further reducing the occurrence of local hot spots. Note that the coefficient of determination R 2 can be calculated by dividing the regression sum of squares by the total sum of squares. The regression sum of squares is the sum of squares of the deviations of the predicted values of the objective variable, and the total sum of squares is the sum of squares of the deviations of the observed values of the objective variable.
また、Zの単位をμm、X、Yの単位をmmとしたときの第1の近似式の2次係数をa(X)、第2の近似式の2次係数をa(Y)としたとき、2(a(X)-a(Y))/(a(X)+a(Y))≦0.1を満たすことが好ましい。これにより、Z軸に対して対称性のよい曲面が形成され、全面にわたり断面曲線の高さ方向の局所的で変則的な変化を抑制することができるため、ホットスポットの発生を抑制できる。なお、a(X)およびa(Y)の正負は同一である。 In addition, when the units of Z are μm, X and Y are mm, the quadratic coefficient of the first approximation equation is a(X), and the quadratic coefficient of the second approximation equation is a(Y), it is preferable that 2(a(X) - a(Y))/(a(X) + a(Y))≦0.1 is satisfied. This forms a curved surface with good symmetry with respect to the Z axis, and localized and irregular changes in the height direction of the cross-sectional curve can be suppressed over the entire surface, thereby suppressing the occurrence of hot spots. Note that a(X) and a(Y) have the same positive and negative values.
ピン状凸部30の高さは、50μm以上500μm以下であることが好ましい。なお、ピン状凸部30の高さとは、基体10の基準面からピン状凸部の上端32までの距離をいう。ピン状凸部の上端32は、所定の大きさの平面になっていることが好ましい。その場合、ピン状凸部の上端32の平面の最大径は、100μm以上300μm以下であることが好ましい。ピン状凸部の上端32の平面の表面粗さは、Ra0.01μm以上0.50μm以下であることが好ましい。 The height of the pin-shaped protrusion 30 is preferably 50 μm or more and 500 μm or less. The height of the pin-shaped protrusion 30 refers to the distance from the reference surface of the base 10 to the upper end 32 of the pin-shaped protrusion. The upper end 32 of the pin-shaped protrusion is preferably a flat surface of a predetermined size. In this case, the maximum diameter of the flat surface of the upper end 32 of the pin-shaped protrusion is preferably 100 μm or more and 300 μm or less. The surface roughness of the flat surface of the upper end 32 of the pin-shaped protrusion is preferably Ra 0.01 μm or more and 0.50 μm or less.
なお、電極埋設部材100は、端子50および端子穴52、図示しないリフトピン孔、真空チャックとして使用する場合、そのための通気孔、環状凸部等を備えていてもよい。 The electrode-embedded member 100 may also be provided with a terminal 50, a terminal hole 52, a lift pin hole (not shown), and, if used as a vacuum chuck, a vent hole for that purpose, an annular protrusion, etc.
(基板保持部材の構成)
次に、第1の実施形態に係る基板保持部材の構成を説明する。図9は、本実施形態に係る基板保持部材の一例を示した断面図である。本実施形態に係る基板保持部材150は、電極埋設部材100と、支持部材110と、を備える。電極埋設部材100の基本的構成は、上記のとおりである。
(Configuration of the substrate holding member)
Next, the configuration of the substrate holding member according to the first embodiment will be described. Fig. 9 is a cross-sectional view showing an example of the substrate holding member according to this embodiment. The substrate holding member 150 according to this embodiment includes an electrode embedding member 100 and a support member 110. The basic configuration of the electrode embedding member 100 is as described above.
支持部材110は、セラミックス焼結体からなり、電極埋設部材100を支持する。これにより、基板保持部材150は、シャフト付ヒーター、シャフト付静電チャック等に適用される。支持部材110は、電極埋設部材100の下面の所定の位置に接合面112を介して接合されている。接合は、固相接合であってもよいし、接合材を用いた接合であってもよい。支持部材110は、電極埋設部材100の基体10と同一の主成分を有するセラミックス焼結体で形成されていることが好ましい。 The support member 110 is made of a ceramic sintered body and supports the electrode-embedded member 100. This allows the substrate holding member 150 to be used in a heater with a shaft, an electrostatic chuck with a shaft, and the like. The support member 110 is joined to a predetermined position on the underside of the electrode-embedded member 100 via a joining surface 112. The joining may be solid-state joining or joining using a joining material. The support member 110 is preferably formed of a ceramic sintered body having the same main component as the base 10 of the electrode-embedded member 100.
[第2の実施形態]
図10は、本発明の第2の実施形態に係る電極埋設部材の一例を示した断面図である。本実施形態に係る電極埋設部材200は、基本的な構成は第1の実施形態に係る電極埋設部材100と同様であるので、以下では、異なる点のみ説明する。
Second Embodiment
10 is a cross-sectional view showing an example of an electrode-embedded member according to a second embodiment of the present invention. The electrode-embedded member 200 according to this embodiment has a basic configuration similar to that of the electrode-embedded member 100 according to the first embodiment, and therefore only the differences will be described below.
本実施形態に係る電極埋設部材200は、少なくとも基体の中心16を含む内側領域と基体10の上面12から内側領域を除いた外側領域の2つの領域に、それぞれ異なる内側電極22および外側電極24が埋設され、各領域ごとに電極のコントロールが可能である、いわゆる2ゾーンヒーターである。なお、領域は3以上であってもよい。 The electrode-embedded member 200 according to this embodiment is a so-called two-zone heater in which different inner electrodes 22 and outer electrodes 24 are embedded in two regions: an inner region including at least the center 16 of the base body, and an outer region on the top surface 12 of the base body 10 excluding the inner region, and the electrodes can be controlled for each region. The number of regions may be three or more.
このとき、Zの単位をμm、X、Yの単位をmmとしたときの第1の実施形態で記載した第1の近似式の2次係数をa(X)、第2の近似式の2次係数をa(Y)としたとき、a(X)およびa(Y)の絶対値が、4×10-4以上であることが好ましい。これにより、電極埋設部材200を、電極が基体の内側および外側で別々に制御できる2ゾーンヒーターとして適用したときに、温度分布の制御がしやすく、ホットスポットの発生を抑制できる。なお、a(X)およびa(Y)の絶対値の上限は、基体10の径や目標とする平坦度によって異なるが、例えば、2.2×10-3以下であることが好ましい。 In this case, when the unit of Z is μm, and the unit of X and Y is mm, the second-order coefficient of the first approximation formula described in the first embodiment is a(X), and the second-order coefficient of the second approximation formula is a(Y), the absolute values of a(X) and a(Y) are preferably 4×10 −4 or more. This makes it easier to control the temperature distribution and suppress the occurrence of hot spots when the electrode-embedded member 200 is applied as a two-zone heater in which the electrodes can be controlled separately inside and outside the base. The upper limit of the absolute values of a(X) and a(Y) varies depending on the diameter of the base 10 and the target flatness, but is preferably 2.2×10 −3 or less, for example.
(基板保持部材の構成)
次に、第2の実施形態に係る基板保持部材の構成を説明する。本実施形態に係る基板保持部材は、支持部材に接合する電極埋設部材が上記の2ゾーンヒーターであること以外は、第1の実施形態の基板保持部材と同様の構成を有する。したがって説明は省略する。
(Configuration of the substrate holding member)
Next, the configuration of the substrate holding member according to the second embodiment will be described. The substrate holding member according to this embodiment has the same configuration as the substrate holding member according to the first embodiment, except that the electrode-embedded member joined to the support member is the above-mentioned two-zone heater. Therefore, the description will be omitted.
[電極埋設部材の製造方法]
次に、第1および第2の実施形態に係る電極埋設部材の製造方法を説明する。実施形態に係る電極埋設部材は、例えば、粉末ホットプレス法によって作製される。粉末ホットプレス法は、セラミックス原料粉と所定の電極を交互に重ねることにより電極をセラミックスの内部に埋設し、それを1軸ホットプレス焼成する方法である。粉末ホットプレス法を採用することで短期間に作製することができる。なお、製法は本方法に限られず、例えば、特許6148845号で開示されている成形体ホットプレス法や、従前のグリーンシート積層法等であってもよい。
[Method of manufacturing electrode-embedded member]
Next, a method for manufacturing the electrode-embedded member according to the first and second embodiments will be described. The electrode-embedded member according to the embodiment is manufactured, for example, by a powder hot pressing method. The powder hot pressing method is a method in which ceramic raw material powder and a predetermined electrode are alternately stacked to embed the electrodes inside the ceramic, and then uniaxial hot pressing and firing the resulting material. By employing the powder hot pressing method, the member can be manufactured in a short period of time. Note that the manufacturing method is not limited to this method, and may be, for example, a molded body hot pressing method disclosed in Japanese Patent No. 6148845, a conventional green sheet lamination method, or the like.
例えば、セラミックス粉末に焼結助剤、バインダー、可塑剤、分散剤などの添加剤を適宜添加して混合して、セラミックス原料粉(スラリー)を作製し、スプレードライ法等により造粒粉を造粒する。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。原料となるセラミックス粉末としては、炭化珪素、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、窒化珪素などが用いられる。 For example, ceramic powder is mixed with additives such as sintering aids, binders, plasticizers, and dispersants to produce ceramic raw material powder (slurry), and the powder is granulated by a spray-drying method or the like. The mixing method may be either wet or dry, and a mixer such as a ball mill or a vibration mill may be used. Examples of ceramic powder that can be used as raw material include silicon carbide, aluminum oxide, aluminum nitride, and silicon nitride.
セラミックス粉末は、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、セラミックス粉末の平均粒径は、原料とするセラミックス粉末の種類によっても異なるが、例えば、0.1μm以上1.0μm以下であることが好ましく、0.3μm以上0.8μm以下であることがより好ましい。 The ceramic powder is preferably of high purity, preferably 96% or more, more preferably 98% or more. The average particle size of the ceramic powder varies depending on the type of ceramic powder used as the raw material, but is preferably 0.1 μm or more and 1.0 μm or less, and more preferably 0.3 μm or more and 0.8 μm or less.
セラミックス焼結体に埋設される電極の材質は、MoまたはWを用いることが好ましい。 The material of the electrodes embedded in the ceramic sintered body is preferably Mo or W.
焼結は、一軸ホットプレス焼成や常圧焼成を用いることができる。一軸ホットプレス焼成は、有底のカーボン型に基体を形成する造粒粉を充填し、一軸プレス後に所定形状に裁断された電極を成形体上に配置する。その上に同じ造粒粉を充填しカーボン型のパンチを載せ成形後、1700℃以上2000℃以下の温度条件、1MPa以上20MPa以下の圧力条件で、0.1時間以上20時間以下、ホットプレス焼成することが好ましい。 For sintering, uniaxial hot press sintering or atmospheric sintering can be used. In uniaxial hot press sintering, a bottomed carbon mold is filled with granulated powder that will form the base, and after uniaxial pressing, an electrode cut to a specified shape is placed on the compact. The same granulated powder is filled on top of it, a carbon punch is placed on top of it, and after molding, it is preferably hot press sintered at a temperature of 1700°C to 2000°C and a pressure of 1 MPa to 20 MPa for 0.1 hours to 20 hours.
焼成後は、複数のピン状凸部の形成、裏面の加工、端子穴の形成のほか所定の形状に研削や研磨加工を行なう。形成方法としては、ブラスト加工、ミリング加工、レーザー加工等によって形成することが可能である。必要な場合は、通気孔、環状凸部等を形成してもよい。これにより、内部に電極が埋設され一方の主面に複数のピン状凸部が形成されたセラミック基体を準備することができる。 After firing, multiple pin-shaped protrusions are formed, the back surface is processed, terminal holes are formed, and grinding and polishing are performed to the specified shape. Forming methods include blasting, milling, laser processing, etc. If necessary, ventilation holes, annular protrusions, etc. may be formed. This makes it possible to prepare a ceramic base with electrodes embedded inside and multiple pin-shaped protrusions formed on one main surface.
次に、複数のピン状凸部に基板Wを載置または吸着し、その表面の曲面形状(載置曲面形状)をレーザー干渉計で測定する。測定の結果、曲面形状が中心軸に略対称な所定の凸形状または凹形状となっていた場合は、加工を終了する。測定の結果、曲面形状が中心軸に略対称な所定の凸形状または凹形状となっていなかった場合は、曲面形状が中心軸に略対称な所定の凸形状または凹形状となるように複数のピン状凸部を研磨または研削加工する。そして、研磨または研削加工後の複数のピン状凸部に基板を載置または吸着し、その表面の曲面形状をレーザー干渉計で測定し、曲面形状が前記所定の凸形状または凹形状となっていることを確かめる。これらの工程を繰り返すことで、曲面形状を所望の形状に加工する。曲面形状が中心軸に略対称な所定の凸形状または凹形状であるとは、測定した曲面形状の任意の断面曲線が、中心軸の近傍でZの値の最大値をとり基体の外周に向かって単調減少する曲線、または中心軸の近傍でZの値の最小値をとり基体の外周に向かって単調増加する曲線であることをいう。 Next, a substrate W is placed or sucked onto the multiple pin-shaped protrusions, and the curved shape of the surface (mounted curved shape) is measured by a laser interferometer. If the measurement shows that the curved shape is a predetermined convex or concave shape that is approximately symmetrical about the central axis, processing is terminated. If the measurement shows that the curved shape is not a predetermined convex or concave shape that is approximately symmetrical about the central axis, the multiple pin-shaped protrusions are polished or ground so that the curved shape becomes a predetermined convex or concave shape that is approximately symmetrical about the central axis. Then, a substrate is placed or sucked onto the multiple pin-shaped protrusions after polishing or grinding, and the curved shape of the surface is measured by a laser interferometer to confirm that the curved shape is the predetermined convex or concave shape. By repeating these steps, the curved shape is processed into the desired shape. A curved surface shape being a predetermined convex or concave shape that is approximately symmetrical about the central axis means that any cross-sectional curve of the measured curved surface shape is a curve that has a maximum Z value near the central axis and monotonically decreases toward the periphery of the base, or a curve that has a minimum Z value near the central axis and monotonically increases toward the periphery of the base.
なお、複数のピン状凸部に基板Wを載置または吸着し、その表面の曲面形状(載置曲面形状)をレーザー干渉計で測定する際の狙いとする曲面形状は、中心軸をZ軸としてZ軸を通る断面で切断した断面曲線に対し、所定の基準面と断面との交線をX軸、X軸方向の基準長さをL(mm)、あるX(mm)に対するZ(mm)の値をZ(X)、偏差ΔZ(X)の値をΔZ(X)=Z(X)-((Z(X+L)+Z(X-L))/2)として、ΔZ(X)の最大値をΔZ(X)max、ΔZ(X)の最小値をΔZ(X)minとしたとき、ΔZ(X)max-ΔZ(X)min≦1(μm)を満たす形状としてもよい。この場合、複数のピン状凸部を研磨または研削加工する工程も、その形状を目標として行なう。また、両方の特徴やそれ以外の特徴を含めた形状を目標としてもよい。 The target curved shape when the substrate W is placed or sucked onto the multiple pin-shaped protrusions and the curved shape of the surface (mounted curved shape) is measured by a laser interferometer may be a shape that satisfies ΔZ(X) max - ΔZ(X) min ≦ 1 (μm) for a cross-sectional curve cut at a cross section passing through the Z axis with the central axis as the Z axis, where the intersection line between a predetermined reference plane and the cross section is the X axis, the reference length in the X-axis direction is L (mm), the value of Z (mm) for a certain X (mm) is Z(X), the value of deviation ΔZ(X) is ΔZ(X) = Z(X) - ((Z(X + L) + Z(X - L)) / 2), the maximum value of ΔZ(X) is ΔZ(X) max and the minimum value of ΔZ(X) is ΔZ(X) min . In this case, the step of polishing or grinding the multiple pin-shaped protrusions is also performed with that shape as a target. Also, a shape that includes both features or other features may be targeted.
最後に、端子穴にロウ材等で端子を接続する。端子は、Ni等を用いることができる。また、ロウ材はAuロウ等を用いることができる。 Finally, the terminals are connected to the terminal holes using solder or similar material. The terminals can be made of Ni or similar material. The solder can be made of Au or similar material.
このようにすることで、本発明の実施形態に係る電極埋設部材を製造することができる。 In this way, the electrode-embedded member according to the embodiment of the present invention can be manufactured.
[基板保持部材の製造方法]
セラミックス粉末を造粒した造粒粉から、焼成後支持部材となるセラミックス成形体を形成する。セラミックス粉末は、電極埋設部材で使用したセラミックス粉末と主成分が同一であることが好ましい。
[Method of manufacturing the substrate holding member]
The ceramic powder is granulated to form a ceramic molded body that will become the support member after firing. The ceramic powder preferably has the same main component as the ceramic powder used in the electrode-embedded member.
次に、セラミックス成形体を所定の温度以上、所定の時間以上脱脂処理してセラミックス脱脂体を作製する。例えば、400℃以上800℃以下の温度で熱処理され、セラミックス脱脂体となる。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。 Next, the ceramic molded body is degreased at a predetermined temperature or higher for a predetermined time or longer to produce a ceramic degreased body. For example, it is heat treated at a temperature of 400°C or higher and 800°C or lower to produce a ceramic degreased body. The degreasing time is preferably 1 hour or longer and 120 hours or shorter. For degreasing, an atmospheric furnace or a nitrogen atmosphere furnace can be used, but an atmospheric furnace is preferred.
次に、セラミックス脱脂体を焼成して電極埋設部材を支持する支持部材を焼成する。支持部材の焼成は、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 ceramic degreased body is fired to fire the support member that supports the electrode-embedded member. The firing of the support member is preferably performed at normal 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、電極埋設部材の下面の所定の位置に支持部材を配置し、接合面に垂直方向に加圧しつつ加熱することで電極埋設部材と支持部材とを接合する。加圧する力は、1MPa以上であることが好ましい。また、加熱温度は、1500℃以上2000℃以下であることが好ましい。加熱時間は、0.5時間以上5時間以下であることが好ましい。加熱雰囲気は、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、基板保持部材本体と支持部材とが固相接合される。なお、接合手段は固相接合に限られず、無機系の接合材を介在させた手段であってもよい。 Then, a support member is placed at a predetermined position on the underside of the electrode-embedded member, and the electrode-embedded member and the support member are joined by applying pressure perpendicular to the joining surface while heating. The pressure is preferably 1 MPa or more. The heating temperature is preferably 1500°C or more and 2000°C or less. The heating time is preferably 0.5 hours or more and 5 hours or less. The heating atmosphere is, for example, a nitrogen or inert gas atmosphere, but may also be a vacuum atmosphere. This results in a solid-state bond between the substrate holding member body and the support member. The joining means is not limited to solid-state bonding, and may also be a means that involves an inorganic bonding material.
なお、電極埋設部材のピン状凸部の形成やピン状凸部の研磨、研削、端子のロウ付け等は、電極埋設部材と支持部材との接合後に行なうことが好ましい。 It is preferable to perform the formation of the pin-shaped protrusions of the electrode-embedded member, polishing or grinding the pin-shaped protrusions, brazing the terminals, etc. after joining the electrode-embedded member and the support member.
このようにすることで、電極埋設部材と支持部材とが接合された本発明の実施形態に係る基板保持部材を製造することができる。 In this way, it is possible to manufacture a substrate holding member according to an embodiment of the present invention in which an electrode-embedded member and a support member are joined.
[実施例および比較例]
(実施例1)
実施例1は、図9に示されるような、凸状の載置曲面を有する基板保持部材である。基体および支持部材の材質は、窒化アルミニウム(AlN)を主成分とする焼結体からなる。径φ300mm、厚さt25mmの略円板状の電極が埋設された基体(電極埋設部材)および支持部材を準備し、支持部材と接合後、ブラスト加工することで、複数のピン状凸部が形成された。複数のピン状凸部は、基体の中心からφ298mm以内となる領域に同心円状にφ1mm、基準面からの高さ50μmとなるように形成された。
[Examples and Comparative Examples]
Example 1
Example 1 is a substrate holding member having a convex curved mounting surface as shown in FIG. 9. The material of the base and the support member is a sintered body mainly composed of aluminum nitride (AlN). A base (electrode-embedded member) in which a substantially disk-shaped electrode having a diameter of φ300 mm and a thickness of t25 mm is embedded and a support member are prepared, and after joining with the support member, multiple pin-shaped protrusions are formed by blasting. The multiple pin-shaped protrusions are formed in a concentric shape of φ1 mm in an area within φ298 mm from the center of the base, with a height of 50 μm from the reference plane.
続いて、ピン状凸部を研磨加工することで凸状の載置曲面を加工した。外周部のピン状凸部から順に遊離砥粒によるラップ研磨を行い、高さを最大で10μm程度削ることで、載置曲面を凸状にした。また、複数のピン状凸部の表面粗さRaが0.05μmとなるようにした。 Then, the pin-shaped protrusions were polished to create a convex mounting surface. Starting from the outer periphery of the pin-shaped protrusions, the protrusions were polished with loose abrasive grains, and the height was reduced by a maximum of about 10 μm, creating a convex mounting surface. The surface roughness Ra of the multiple pin-shaped protrusions was set to 0.05 μm.
すなわち、実施例1の基板保持部材は、ピン状凸部の上端により構成される載置曲面を基体の中心軸をZ軸としてZ軸を通る断面で切断した断面曲線は、所定の基準面と断面との交線をX軸としたときに、中心軸の近傍でZの値の最大値をとり基体の外周に向かって単調減少する曲線となるように加工した基板保持部材である。 In other words, the substrate holding member of Example 1 is a substrate holding member that has been processed so that the cross-sectional curve obtained by cutting the curved mounting surface formed by the upper ends of the pin-shaped convex portions at a cross section passing through the central axis of the base body, with the Z axis being the Z axis, is a curve that has a maximum Z value near the central axis and monotonically decreases toward the outer periphery of the base body when the intersection line between the cross section and a predetermined reference plane is the X axis.
(比較例1)
比較例1は、図15に示されるような、平板状の載置曲面を有する従来例の基板保持部材である。実施例1と同様の条件で基板保持部材を作製し、ピン状凸部の研磨加工は、載置曲面(載置平面)の平坦度を高くするように調整した。図15は、従来例の基板保持部材を示した模式的な断面図である。
(Comparative Example 1)
Comparative Example 1 is a conventional substrate holding member having a flat curved mounting surface as shown in Fig. 15. The substrate holding member was produced under the same conditions as in Example 1, and the polishing of the pin-shaped convex portion was adjusted to increase the flatness of the curved mounting surface (mounting plane). Fig. 15 is a schematic cross-sectional view showing the conventional substrate holding member.
(載置曲面の測定方法)
実施例1および比較例1により得られた基板保持部材にφ300mm、厚み0.775mmの基板(シリコンウエハ)を載置したときの載置曲面と反対側の面(基板の表面)をレーザー干渉計で測定した。図11(a)、(b)は、それぞれ実施例1の基板保持部材の基板表面のX軸方向の測定結果、Y軸方向の測定結果を示すグラフである。また、図12(a)、(b)は、それぞれ比較例1の基板保持部材の基板表面のX軸方向の測定結果、Y軸方向の測定結果を示すグラフである。なお、実施例および比較例における所定の基準面は、図1の所定の基準面を上方に平行移動したものとしている。したがって、Zの値がマイナスとなる範囲もある。これらのグラフは、それぞれ実施例1および比較例1の基板保持部材の載置曲面のX軸方向、Y軸方向の断面曲線を示していると解釈することができる。
(Method of measuring the curved surface)
The surface (surface of the substrate) opposite to the curved surface when a substrate (silicon wafer) having a diameter of 300 mm and a thickness of 0.775 mm was placed on the substrate holding member obtained in Example 1 and Comparative Example 1 was measured by a laser interferometer. Figures 11(a) and (b) are graphs showing the measurement results in the X-axis direction and the Y-axis direction of the substrate surface of the substrate holding member of Example 1, respectively. Also, Figures 12(a) and (b) are graphs showing the measurement results in the X-axis direction and the Y-axis direction of the substrate surface of the substrate holding member of Comparative Example 1, respectively. Note that the predetermined reference plane in the examples and comparative examples is the predetermined reference plane in Figure 1 translated upward. Therefore, there is a range in which the value of Z is negative. These graphs can be interpreted as showing the cross-sectional curves in the X-axis direction and the Y-axis direction of the curved surface of the substrate holding member of Example 1 and Comparative Example 1, respectively.
実施例1の載置曲面の平坦度は、10μmであったのに対し、比較例1の載置曲面の平坦度は、3.5μmであった。一方、図11および図12のグラフを比較して分かるとおり、実施例1は、比較例1と比べて平坦度は大きいものの、局所的な凹凸は小さくなっていた。これは、比較例1のように全体の平坦度を小さくすることを目的として加工を行なう場合、平坦度の悪い部分が重点的に研磨され、重点的に研磨された部分とあまり研磨されなかった部分との境界は所定の範囲内であればそれ以上研磨されないためであると考えられる。また、この境界の凹凸を小さくするためにさらに研磨すると、全体の平坦度が悪くなると推定される。 The flatness of the curved mounting surface in Example 1 was 10 μm, while the flatness of the curved mounting surface in Comparative Example 1 was 3.5 μm. On the other hand, as can be seen by comparing the graphs in FIG. 11 and FIG. 12, Example 1 had a greater flatness than Comparative Example 1, but the local unevenness was smaller. This is thought to be because, when processing is performed with the aim of reducing the overall flatness as in Comparative Example 1, the parts with poor flatness are polished intensively, and the boundary between the parts that have been polished intensively and the parts that have not been polished much is not polished any further as long as it is within a specified range. It is also presumed that further polishing to reduce the unevenness at this boundary would result in a worsening of the overall flatness.
一方、本発明のように、全体の平坦度に重点を置かず、載置曲面を凸状または凹状に滑らかにすることを目的として加工を行なう場合、外周から内周に向かってまたは内周から外周に向かって連続的に研磨されるため、重点的に研磨された部分とあまり研磨されなかった部分との境界はほとんど生じないと考えられる。 On the other hand, when machining is performed with the aim of smoothing the mounting surface to a convex or concave shape, without placing emphasis on overall flatness, as in the present invention, polishing is performed continuously from the outer circumference to the inner circumference or from the inner circumference to the outer circumference, so it is thought that there is almost no boundary between the areas that have been polished intensively and the areas that have not been polished much.
図13(a)、(b)は、それぞれ実施例1および比較例1のX軸方向の断面曲線について、偏差ΔZ(X)の値を示したグラフである。それぞれ、X軸方向の基準長さをL=9.5mm、あるX(mm)に対するZ(mm)の値をZ(X)、偏差ΔZ(X)の値をΔZ(X)=Z(X)-((Z(X+L)+Z(X-L))/2)として、-139.5(mm)≦X≦139.5(mm)の範囲で計算した値を示している。 Figures 13(a) and (b) are graphs showing the deviation ΔZ(X) values for the cross-sectional curves in the X-axis direction of Example 1 and Comparative Example 1, respectively. Each shows values calculated in the range of -139.5 (mm) ≦ X ≦ 139.5 (mm) with the reference length in the X-axis direction being L = 9.5 mm, the value of Z (mm) for a certain X (mm) being Z(X), and the value of deviation ΔZ(X) being ΔZ(X) = Z(X) - ((Z(X + L) + Z(X - L))/2).
このグラフによると、局所的な凹凸を示す偏差ΔZ(X)は、比較例1と比べて、実施例1の方が小さいことが分かった。また、ΔZ(X)の最大値をΔZ(X)max、ΔZ(X)の最小値をΔZ(X)minとしたとき、実施例1は、ΔZ(X)max-ΔZ(X)min≦1(μm)を満たしていたが、比較例1は満たしていなかったことが確かめられた。 According to this graph, it was found that the deviation ΔZ(X), which indicates local unevenness, was smaller in Example 1 than in Comparative Example 1. In addition, when the maximum value of ΔZ(X) is ΔZ(X) max and the minimum value of ΔZ(X) is ΔZ(X) min , it was confirmed that Example 1 satisfied ΔZ(X) max - ΔZ(X) min ≦1 (μm), but Comparative Example 1 did not.
(評価方法)
実施例1および比較例1の基板保持部材に上記基板を載置し、内部電極に電圧を印加することで、基板の中央部の温度を400℃に設定し温度制御した。このとき、基板の温度分布を赤外線カメラを使用してX軸に沿って測定した。図14(a)、(b)は、それぞれ実施例1および比較例1の基板の温度分布を示すグラフである。当該グラフに、ピーク状となっている部分がある場合、ピークの大きさに応じたホットスポットが発生していると判断した。なお、図14のグラフは、-100mmから+100mmの範囲の温度分布を示している。これは、赤外線カメラから距離がある外周部は、散乱等の影響が大きくなり、赤外線カメラの測定値と実際の温度との乖離が大きくなる場合があるためである。
(Evaluation Method)
The substrate was placed on the substrate holding member of Example 1 and Comparative Example 1, and a voltage was applied to the internal electrode to set the temperature of the center of the substrate to 400°C and control the temperature. At this time, the temperature distribution of the substrate was measured along the X-axis using an infrared camera. Figures 14(a) and (b) are graphs showing the temperature distribution of the substrate of Example 1 and Comparative Example 1, respectively. When the graphs show a peak-shaped portion, it was determined that a hot spot occurred according to the size of the peak. The graph of Figure 14 shows the temperature distribution in the range of -100 mm to +100 mm. This is because the influence of scattering, etc. is large in the outer periphery, which is far from the infrared camera, and the deviation between the measured temperature of the infrared camera and the actual temperature may become large.
(評価結果)
実施例1は、中央部付に相対的に小さいピークが認められた。一方、比較例1は中心部付近に大きなホットスポットが発生していた。すなわち、本発明の基板保持部材は、ホットスポットの発生が抑制されていることが確かめられた。
(Evaluation Results)
A relatively small peak was observed near the center in Example 1. On the other hand, a large hot spot occurred near the center in Comparative Example 1. In other words, it was confirmed that the substrate holding member of the present invention suppresses the occurrence of hot spots.
次に、実施例1および比較例1のZの単位をμm、X、Yの単位をmmとしたときの断面曲線を2次曲線近似したときの近似式を算出した。実施例のX軸方向の断面曲線を2次曲線近似したときの第1の近似式は、Z=(4.598E-04)X2+(2.416E-03)X-(3.403E+00)であり、これに対する決定係数R2は0.9983であった。また、Y軸方向の断面曲線(第2の断面曲線)を2次曲線近似したときの第2の近似式は、Z=(4.453E-04)Y2-(1.526E-03)Y+(3.296E+00)であり、これに対する決定係数R2は0.9972であった。すなわち、実施例の決定係数R2はいずれも0.99以上であることが確かめられた。 Next, the approximation formulas were calculated when the cross-sectional curves of Example 1 and Comparative Example 1 were approximated by a quadratic curve when the unit of Z was μm, and the units of X and Y were mm. The first approximation formula when the cross-sectional curve in the X-axis direction of the example was approximated by a quadratic curve was Z = (4.598E-04) X 2 + (2.416E-03) X - (3.403E + 00), and the coefficient of determination R 2 for this was 0.9983. The second approximation formula when the cross-sectional curve in the Y-axis direction (second cross-sectional curve) was approximated by a quadratic curve was Z = (4.453E-04) Y 2 - (1.526E-03) Y + (3.296E + 00), and the coefficient of determination R 2 for this was 0.9972. That is, it was confirmed that the coefficient of determination R 2 of each of the examples was 0.99 or more.
一方、比較例1のX軸方向の断面曲線を2次曲線近似したときの第1の近似式は、Z=(9.232E-05)X2+(2.354E-04)X-(6.858E-01)であり、これに対する決定係数R2は0.8910であった。また、Y軸方向の断面曲線(第2の断面曲線)を2次曲線近似したときの第2の近似式は、Z=(1.146E-04)Y2+(3.055E-04)Y-(8.462E-01)であり、これに対する決定係数R2は0.8715であった。すなわち、比較例1の決定係数R2はいずれも0.99を下回っていた。 On the other hand, the first approximation equation when the cross-sectional curve in the X-axis direction of Comparative Example 1 was approximated by a quadratic curve was Z = (9.232E-05) X2 + (2.354E-04)X-(6.858E-01), and the coefficient of determination R2 for this was 0.8910. Also, the second approximation equation when the cross-sectional curve in the Y-axis direction (second cross-sectional curve) was approximated by a quadratic curve was Z = (1.146E-04) Y2 + (3.055E-04)Y-(8.462E-01), and the coefficient of determination R2 for this was 0.8715. That is, the coefficients of determination R2 for Comparative Example 1 were all below 0.99.
また、実施例1について、第1の近似式の2次係数をa(X)、第2の近似式の2次係数をa(Y)としたとき、2(a(X)-a(Y))/(a(X)+a(Y))≦0.1が確かめられた。これにより、実施例の基板保持部材は、Z軸に対して対称性のよい曲面が形成されていることが確かめられた。このような特徴を有することで、全面にわたり断面曲線の高さ方向の局所的で変則的な変化を抑制することができるため、ホットスポットの発生を抑制できたと考えられる。 In addition, for Example 1, when the quadratic coefficient of the first approximation equation is a(X) and the quadratic coefficient of the second approximation equation is a(Y), it was confirmed that 2(a(X)-a(Y))/(a(X)+a(Y))≦0.1. This confirmed that the substrate holding member of the example has a curved surface that is symmetrical with respect to the Z axis. With this characteristic, it is believed that localized and irregular changes in the height direction of the cross-sectional curve can be suppressed over the entire surface, thereby suppressing the occurrence of hot spots.
また、実施例1のa(X)およびa(Y)の絶対値が、4×10-4以上であったのに対し、比較例1は、4×10-4未満であった。 Moreover, the absolute values of a(X) and a(Y) in Example 1 were 4×10 −4 or more, whereas those in Comparative Example 1 were less than 4×10 −4 .
(実施例2)
実施例2は、実施例1の電極埋設部材の電極を、φ200mm以内の円形の内側電極、およびφ200mm以上298mm以内のドーナツ状の外側電極として、それぞれの電極を別々に制御できる2ゾーンヒーターとした以外、実施例1と同様の条件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 as in Example 1, except that the electrodes of the electrode-embedded member of Example 1 were a circular inner electrode having a diameter of 200 mm or less and a donut-shaped outer electrode having a diameter of 200 mm or more and 298 mm or less, forming a two-zone heater in which each electrode could be controlled separately.
(比較例2)
比較例2は、比較例1の電極埋設部材の電極を、実施例2と同様の2ゾーンヒーターとした以外、比較例1と同様の条件で基板保持部材を作製した。
(Comparative Example 2)
In Comparative Example 2, a substrate holding member was produced under the same conditions as in Comparative Example 1, except that the electrodes of the electrode-embedded member in Comparative Example 1 were replaced with two-zone heaters similar to those in Example 2.
実施例2は、内側電極と外側電極を別々に制御することにより、基板の内側から外側に向かって基板の表面温度がなだらかに低下するように温度分布を制御できた。これに対して、比較例2は、内側電極と外側電極を別々に制御して、基板の内側から外側に向かって基板の表面温度がなだらかに低下するように温度分布を制御しようとしたが、内側電極と外側電極の境界で急激に温度が低下するようにしか制御できなかった。 In Example 2, by separately controlling the inner electrode and the outer electrode, it was possible to control the temperature distribution so that the surface temperature of the substrate gradually decreased from the inside to the outside of the substrate. In contrast, in Comparative Example 2, it was attempted to control the temperature distribution so that the surface temperature of the substrate gradually decreased from the inside to the outside of the substrate by separately controlling the inner electrode and the outer electrode, but it was only possible to control the temperature to decrease sharply at the boundary between the inner electrode and the outer electrode.
実施例2は、a(X)およびa(Y)の絶対値が、4×10-4以上であったのに対し、比較例2は、4×10-4未満であった。このように、断面曲線のa(X)およびa(Y)の絶対値が所定の値以上、すなわち、載置曲面の曲率半径が所定の値以下であることにより、電極が基体の内側および外側で別々に制御できる2ゾーンヒーターとして電極埋設部材を適用したときに、温度分布の制御がしやすく、ホットスポットの発生を抑制できると考えられる。 In Example 2, the absolute values of a(X) and a(Y) were 4×10 −4 or more, whereas they were less than 4×10 −4 in Comparative Example 2. In this way, it is considered that by having the absolute values of a(X) and a(Y) of the cross-sectional curves be a predetermined value or more, i.e., the radius of curvature of the mounting curved surface be a predetermined value or less, when the electrode-embedded member is used as a two-zone heater in which the electrodes can be controlled separately on the inside and outside of the base, it becomes easier to control the temperature distribution and the occurrence of hot spots can be suppressed.
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、局所的なホットスポットの発生を低減でき、パーティクルのかみ込みを抑制でき、必要に応じて基板下の空間をガスの流路とすることができることが確かめられた。 From the above, it has been confirmed that the electrode embedding member and substrate holding member of the present invention can reduce the occurrence of localized hot spots, suppress particle entrapment, and, if necessary, can use the space under the substrate as a gas flow path.
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.
10 基体
12 上面
14 下面
16 基体の中心
18 外周
20 電極
22 内側電極
24 外側電極
30 ピン状凸部
32 ピン状凸部の上端
42 断面曲線
50 端子
52 端子穴
100、200 電極埋設部材
110 支持部材
112 接合面
150 基板保持部材
W 基板
REFERENCE SIGNS LIST 10 Base 12 Upper surface 14 Lower surface 16 Center of base 18 Outer periphery 20 Electrode 22 Inner electrode 24 Outer electrode 30 Pin-shaped protrusion 32 Upper end of pin-shaped protrusion 42 Cross-sectional curve 50 Terminal 52 Terminal hole 100, 200 Electrode embedding member 110 Support member 112 Bonding surface 150 Substrate holding member W Substrate
Claims (8)
セラミックス焼結体により形成された基体と、
前記基体に埋設された電極と、
前記基体の上面から上方に突出して形成された複数のピン状凸部と、を備え、
前記複数のピン状凸部の上端により構成される載置曲面を前記基体の中心軸をZ軸として前記Z軸を通る断面で切断した断面曲線は、所定の基準面と前記断面との交線をX軸としたときに、前記中心軸の近傍でZの値の最大値をとり前記基体の外周に向かって単調減少する曲線、または前記中心軸の近傍でZの値の最小値をとり前記基体の外周に向かって単調増加する曲線であり、
前記断面曲線は、前記X軸方向の基準長さをL(mm)、あるX(mm)に対するZ(mm)の値をZ(X)、偏差ΔZ(X)の値を
ΔZ(X)=Z(X)-((Z(X+L)+Z(X-L))/2)
として、ΔZ(X)の最大値をΔZ(X) max 、ΔZ(X)の最小値をΔZ(X) min としたとき、
ΔZ(X) max -ΔZ(X) min ≦1(μm)
を満たすことを特徴とする電極埋設部材。 An electrode embedding member,
A base body formed of a ceramic sintered body;
an electrode embedded in the substrate;
a plurality of pin-shaped protrusions formed to protrude upward from the upper surface of the base,
a cross-sectional curve obtained by cutting the mounting surface formed by the upper ends of the multiple pin-shaped convex portions at a cross section passing through the central axis of the base body as the Z-axis, is a curve that has a maximum Z value near the central axis and monotonically decreases toward the outer periphery of the base body, or a curve that has a minimum Z value near the central axis and monotonically increases toward the outer periphery of the base body, when an intersection line between a predetermined reference plane and the cross section is set as the X-axis;
The cross-sectional curve is expressed by the following equation: the reference length in the X-axis direction is L (mm), the value of Z (mm) for a certain X (mm) is Z(X), and the value of deviation ΔZ(X) is
ΔZ(X)=Z(X)-((Z(X+L)+Z(XL))/2)
With the maximum value of ΔZ(X) being ΔZ(X) max and the minimum value of ΔZ(X) being ΔZ(X) min ,
ΔZ(X) max - ΔZ(X) min ≦1(μm)
An electrode-embedded member, comprising :
セラミックス焼結体により形成された基体と、A base body formed of a ceramic sintered body;
前記基体に埋設された電極と、An electrode embedded in the substrate;
前記基体の上面から上方に突出して形成された複数のピン状凸部と、を備え、a plurality of pin-shaped protrusions formed to protrude upward from the upper surface of the base,
前記複数のピン状凸部の上端により構成される載置曲面を前記基体の中心軸をZ軸として前記Z軸を通る断面で切断した断面曲線は、所定の基準面と前記断面との交線をX軸としたときに、前記中心軸の近傍でZの値の最大値をとり前記基体の外周に向かって単調減少する曲線、または前記中心軸の近傍でZの値の最小値をとり前記基体の外周に向かって単調増加する曲線であり、a cross-sectional curve obtained by cutting the mounting surface formed by the upper ends of the multiple pin-shaped convex portions at a cross section passing through the central axis of the base body as the Z-axis, is a curve that has a maximum Z value near the central axis and monotonically decreases toward the outer periphery of the base body, or a curve that has a minimum Z value near the central axis and monotonically increases toward the outer periphery of the base body, when an intersection line between a predetermined reference plane and the cross section is set as the X-axis;
前記載置曲面を前記X軸に垂直で前記Z軸を含む第2の断面で切断した曲線を第2の断面曲線、前記所定の基準面と前記第2の断面との交線をY軸としたときに、前記断面曲線を2次曲線近似したときの第1の近似式に対する決定係数R2、および前記第2の断面曲線を2次曲線近似したときの第2の近似式に対する決定係数R2がいずれも0.99以上であることを特徴とする電極埋設部材。an electrode-embedded member, characterized in that, when a curve obtained by cutting the mounting surface at a second cross section perpendicular to the X-axis and including the Z-axis is defined as a second cross-sectional curve, and an intersection line between the predetermined reference plane and the second cross section is defined as a Y-axis, a coefficient of determination R2 for a first approximation equation when the cross-sectional curve is approximated by a quadratic curve, and a coefficient of determination R2 for a second approximation equation when the second cross-sectional curve is approximated by a quadratic curve are both 0.99 or more.
2(a(X)-a(Y))/(a(X)+a(Y))≦0.1 2(a(X)-a(Y))/(a(X)+a(Y))≦0.1
を満たすことを特徴とする請求項3に記載の電極埋設部材。4. The electrode-embedding member according to claim 3, wherein the above-mentioned condition is satisfied.
前記電極埋設部材の下面に接合され、前記電極埋設部材を支持する支持部材と、を備えることを特徴とする基板保持部材。a support member joined to a lower surface of the electrode-embedded member and supporting the electrode-embedded member.
内部に電極が埋設され一方の主面に複数のピン状凸部が形成されたセラミック基体を準備する工程と、preparing a ceramic base having an electrode embedded therein and a plurality of pin-shaped protrusions formed on one of its main surfaces;
前記複数のピン状凸部に基板を載置または吸着し、その表面の曲面形状をレーザー干渉計で測定する工程と、a step of placing or sucking a substrate on the plurality of pin-shaped protrusions and measuring the curved surface shape of the substrate by a laser interferometer;
前記曲面形状が中心軸に略対称な所定の凸形状または凹形状となるように前記複数のピン状凸部を研磨または研削加工する工程と、a step of polishing or grinding the plurality of pin-shaped protrusions so that the curved surface shape has a predetermined convex or concave shape that is substantially symmetrical with respect to a central axis;
研磨または研削加工後の前記複数のピン状凸部に基板を載置または吸着し、その表面の曲面形状をレーザー干渉計で測定し、前記曲面形状が前記所定の凸形状または凹形状となっていることを確かめる工程と、を含むことを特徴とする電極埋設部材の製造方法。a step of placing or sucking a substrate onto the plurality of pin-shaped convex portions after polishing or grinding, measuring the curved shape of the surface with a laser interferometer, and confirming that the curved shape is the specified convex shape or concave shape.
内部に電極が埋設され一方の主面に複数のピン状凸部が形成されたセラミック基体を準備する工程と、preparing a ceramic base having an electrode embedded therein and a plurality of pin-shaped protrusions formed on one of its main surfaces;
前記複数のピン状凸部に基板を載置または吸着し、その表面の曲面形状をレーザー干渉計で測定する工程と、a step of placing or sucking a substrate on the plurality of pin-shaped protrusions and measuring the curved surface shape of the substrate by a laser interferometer;
測定した前記曲面形状を中心軸をZ軸として前記Z軸を通る断面で切断した断面曲線に対し、所定の基準面と前記断面との交線をX軸、前記X軸方向の基準長さをL(mm)、あるX(mm)に対するZ(mm)の値をZ(X)、偏差ΔZ(X)の値をThe measured curved surface shape is cut at a cross section passing through the Z axis with the central axis as the Z axis, the intersection line between a predetermined reference plane and the cross section is the X axis, the reference length in the X axis direction is L (mm), the value of Z (mm) for a certain X (mm) is Z(X), and the value of deviation ΔZ(X) is
ΔZ(X)=Z(X)-((Z(X+L)+Z(X-L))/2) ΔZ(X)=Z(X)-((Z(X+L)+Z(XL))/2)
として、ΔZ(X)の最大値をΔZ(X)Then, the maximum value of ΔZ(X) is ΔZ(X). maxmax 、ΔZ(X)の最小値をΔZ(X), the minimum value of ΔZ(X) is ΔZ(X) minmin としたとき、When
ΔZ(X)ΔZ(X) maxmax -ΔZ(X)−ΔZ(X) minmin ≦1(μm)≦1 (μm)
を満たすように前記複数のピン状凸部を研磨または研削加工する工程と、a step of polishing or grinding the plurality of pin-shaped protrusions so as to satisfy
研磨または研削加工後の前記複数のピン状凸部に基板を載置または吸着し、その表面の曲面形状をレーザー干渉計で測定し、前記曲面形状が前記所定の関係を満たしていることを確かめる工程と、を含むことを特徴とする電極埋設部材の製造方法。a step of placing or sucking a substrate onto the plurality of pin-shaped convex portions after polishing or grinding, measuring the curved shape of the surface with a laser interferometer, and verifying that the curved shape satisfies the specified relationship.
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