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JP2005197393A - Electrode-burying member for plasma generator - Google Patents

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JP2005197393A
JP2005197393A JP2004000945A JP2004000945A JP2005197393A JP 2005197393 A JP2005197393 A JP 2005197393A JP 2004000945 A JP2004000945 A JP 2004000945A JP 2004000945 A JP2004000945 A JP 2004000945A JP 2005197393 A JP2005197393 A JP 2005197393A
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Japan
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ceramic substrate
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green sheet
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JP2004000945A
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Japanese (ja)
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Yasutaka Ito
康隆 伊藤
Jun Ohashi
純 大橋
Hideto Abe
英人 阿部
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Ibiden Co Ltd
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Ibiden Co Ltd
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electrode-burying member for generating plasma for maintaining quality stably for a long time, by reliably preventing the destruction of a ceramic substrate caused by thermal stress generated at the adhesion section between an electrode for generating plasma and a power feeding terminal. <P>SOLUTION: In the electrode-burying member 10 for plasma generators, the power feeding terminal 23 is arranged closer to the outer periphery of the ceramic substrate 11 in the electrode burying member 10 in which the electrode 112 for generating plasma is buried into the ceramic substrate 11 and the power feeding terminal 23 is connected to one surface of the electrode 112. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、半導体製造の分野において、プラズマ発生雰囲気下でシリコンウエハなどを処理するために用いられるプラズマ発生装置用電極埋設部材に関するものである。   The present invention relates to an electrode embedding member for a plasma generator used for processing a silicon wafer or the like in a plasma production atmosphere in the field of semiconductor manufacturing.

一般に、半導体製造分野において用いられているエッチング装置や化学的気相成長装置などの半導体製造装置には、ステンレス製ヒータや電極管が配設されている。しかしながら、かかる半導体製造装置は、デポジション用ガスやエッチング用ガス、クリーニング用ガスとして反応性の高いフッ素系、塩素系のハロゲン系腐食ガス発生雰囲気で使用されていることが多く、そのために、ステンレス鋼やインコネル等の装置構成部材が、これらの腐食性ガスと反応して、装置内にパーティクルを発生するという問題があった。こうした問題を解決するために、従来、抵抗発熱体などをセラミック基体中に埋設するようにしている。   Generally, a stainless steel heater and an electrode tube are disposed in a semiconductor manufacturing apparatus such as an etching apparatus or a chemical vapor deposition apparatus used in the semiconductor manufacturing field. However, such semiconductor manufacturing apparatuses are often used in a highly reactive fluorine-based or chlorine-based halogen-based corrosive gas generation atmosphere as a deposition gas, etching gas, or cleaning gas. There has been a problem that apparatus constituent members such as steel and Inconel react with these corrosive gases to generate particles in the apparatus. In order to solve such a problem, a resistance heating element or the like is conventionally embedded in a ceramic substrate.

こうした半導体製造装置の中で、セラミック基体中にプラズマ発生用電極を埋設してなるプラズマ発生装置は、ハロゲン系腐食性ガスに対しての耐食性に優れると同時に耐プラズマに優れるものが求められている。なお、このプラズマ発生装置は、シリコンウエハ等に所定の処理を加える際に、プラズマ発生用電極とウエハ(被加工材)の上方に別に設置されたもう一方のプラズマ発生用電極との間で高周波電圧を印加してプラズマを発生させることにより成膜したり、エッチング用ガスを供給してシリコンウエハ等に所定の処理を加えるために用いられる。   Among such semiconductor manufacturing apparatuses, a plasma generating apparatus in which an electrode for generating a plasma is embedded in a ceramic substrate is required to have excellent corrosion resistance against halogen-based corrosive gas and at the same time excellent plasma resistance. . In addition, when performing a predetermined process on a silicon wafer or the like, this plasma generator is used to generate a high frequency between the plasma generating electrode and the other plasma generating electrode separately provided above the wafer (workpiece). A film is formed by applying a voltage to generate plasma, or an etching gas is supplied to apply a predetermined treatment to a silicon wafer or the like.

ところで、前記プラズマの発生装置では、ウエハを載置するセラミック基板内と、そのセラミック基板の上方とに一対のプラズマ発生用電極が配設されており、これらの電極間に高周波電圧を印加してプラズマを発生させることにより、必要な処理を行うものである。この場合、セラミック基体中に埋設された下側のプラズマ発生用電極に帯電した電子は、このプラズマ発生用電極に接続されている給電端子を通じて流れる。この時、プラズマ発生用電極と給電端子との接続部では、大きなジュール熱が発生し、そのために接続部が発熱して、そのために熱応力の発生を招き、ひいてはセラミック基板の破壊を誘発することがあった。
このような問題に対して従来、特許文献1では、電流を通しやすくするために複数枚の薄い電極を積層した状態にして用いることによって前記発熱を抑えるように工夫し、また、特許文献2では、電極間をビアホールと導電層とを介在させて接続すると共に、ビアホールの位置と給電端子との位置が接近しないように配慮することによって、特定個所への熱応力の集中を防止する技術を提案している。
特開平11−162698号公報 特開平9−213455号公報
By the way, in the plasma generating apparatus, a pair of plasma generating electrodes are disposed in a ceramic substrate on which a wafer is placed and above the ceramic substrate, and a high frequency voltage is applied between these electrodes. Necessary processing is performed by generating plasma. In this case, the electrons charged in the lower plasma generating electrode embedded in the ceramic substrate flow through the power supply terminal connected to the plasma generating electrode. At this time, a large Joule heat is generated at the connection portion between the plasma generating electrode and the power supply terminal, which causes the connection portion to generate heat, thereby inducing the generation of thermal stress and thus inducing the destruction of the ceramic substrate. was there.
Conventionally, in Patent Document 1, in order to make it easy to pass a current, such a problem is devised to suppress the heat generation by using a plurality of thin electrodes stacked, and in Patent Document 2, Proposes a technology that prevents the concentration of thermal stress at specific locations by connecting via holes and conductive layers between the electrodes and keeping the via holes and feed terminals close to each other. doing.
JP-A-11-162698 Japanese Patent Laid-Open No. 9-213455

しかしながら、上掲の特許文献1、2に記載の従来技術の場合、プラズマ発生用電極をたとえ複数枚を積層材としても、また給電端子の位置をビアホールから離したとしても、セラミック基板中に埋設されたプラズマ発生用電極に帯電した電子の流量が減少する訳ではないので、プラズマ発生用電極と給電端子の接合部では依然として無視できない熱応力が発生し、セラミック基板の破壊が起こることがあった。   However, in the case of the prior art described in the above-mentioned Patent Documents 1 and 2, even if a plurality of plasma generating electrodes are used as a laminated material and the position of the power supply terminal is separated from the via hole, it is embedded in the ceramic substrate. The flow rate of the charged electrons in the generated plasma generation electrode does not decrease, and thermal stress that cannot be ignored still occurs at the junction between the plasma generation electrode and the power supply terminal, and the ceramic substrate may be destroyed. .

本発明の目的は、高温で長時間使用し続けてもプラズマ発生用電極と前記給電端子との接続部で発生する発熱に起因した熱応力によるセラミック基板の破壊を確実に防止することができ、品質を長期に亘って安定した状態に維持することができるプラズマ発生用電極埋設部材を提供することにある。   The object of the present invention can reliably prevent the destruction of the ceramic substrate due to the thermal stress caused by the heat generated at the connecting portion between the electrode for plasma generation and the power supply terminal even if it is used for a long time at a high temperature, An object of the present invention is to provide a plasma generating electrode burying member capable of maintaining the quality in a stable state over a long period of time.

従来の電極埋設部材、とくに、セラミック基板中にプラズマ発生用電極を埋設してなる部材については、上述したように、高周波例えば(13.56MHz、2.5kW)を高温で長時間にわたって印加すると、前記プラズマ発生用電極の表面の電子が、表皮効果によってそのまま給電端子の表面を流れるため、電極と端子との接続部において急激な発熱が起こり、やがてセラミック基体中の給電端子付近に熱応力を発生して基板の破壊に到るという問題点がある。そこで、本発明では、こうした問題点の解決には、以下に述べるような構成を採用することが有効であるとの知見を得て、本発明を開発した。
即ち、本発明は、セラミック基板中にプラズマ発生用電極を埋設すると共に、この電極の一方の面に給電端子を接続してなる電極埋設部材において、前記給電端子をセラミック基板の外周寄りに配置したことを特徴とするプラズマ発生装置用電極埋設部材である。
そして、本発明の上記の構成において、前記給電端子の配置を、セラミック基板の外周縁から半径方向に向って直径の20%に当る領域内とすること、および前記プラズマ発生用電極を、導電性炭化物セラミックスもしくは導電性窒化物セラミックスにて形成したものにすることが好ましいことがわかった。
As described above, conventional electrode-embedded members, particularly members formed by embedding a plasma generating electrode in a ceramic substrate, are subjected to the above-mentioned plasma when a high frequency, for example (13.56 MHz, 2.5 kW) is applied at a high temperature for a long time. Electrons on the surface of the generating electrode flow on the surface of the power supply terminal as they are due to the skin effect, so that sudden heat generation occurs at the connection between the electrode and the terminal, eventually generating thermal stress near the power supply terminal in the ceramic substrate. There is a problem that the substrate is destroyed. Therefore, in the present invention, the present invention has been developed with the knowledge that it is effective to employ the following configuration to solve such problems.
That is, according to the present invention, an electrode for plasma generation is embedded in a ceramic substrate, and in the electrode embedding member in which the power supply terminal is connected to one surface of the electrode, the power supply terminal is disposed near the outer periphery of the ceramic substrate. This is an electrode embedding member for a plasma generator.
In the above configuration of the present invention, the feed terminal is disposed in a region corresponding to 20% of the diameter in the radial direction from the outer periphery of the ceramic substrate, and the plasma generating electrode is made conductive. It has been found preferable to use carbide ceramics or conductive nitride ceramics.

本発明において、給電端子の配置位置を、上記のように設定したのは、以下の理由による。プラズマ発生用電極と給電端子の接続部は、上述したように、給電端子の表面に電子が集中し、大きなジュール熱を発生し、プラズマ発生用電極の給電端子の接着面付近および該給電端子が高温になる。従って、給電端子が複数存在する場合は、これらを離れた位置に配置することが望ましいと言える。さらに、セラミック基板は、それの中心付近に比べて外周付近では熱の放射が大きいから、発熱原因の部分を熱の放射が大きい基板外周付近に配置する方が望ましいと言える。そこで、本発明では、給電端子をセラミック基板の外周縁から半径方向に向って直径の20%以内の領域に当る外周部分に設置することによって、プラズマ発生用電極と給電端子の接続部での異常発熱を抑制することにしたのである。   In the present invention, the reason why the position of the power feeding terminal is set as described above is as follows. As described above, the plasma generation electrode and the power supply terminal connection portion concentrates electrons on the surface of the power supply terminal, generates large Joule heat, and the vicinity of the adhesion surface of the power supply terminal of the plasma generation electrode and the power supply terminal It becomes hot. Therefore, when there are a plurality of power supply terminals, it can be said that it is desirable to dispose these at remote positions. Furthermore, since the ceramic substrate emits heat more in the vicinity of the outer periphery than in the vicinity of the center of the ceramic substrate, it can be said that it is desirable to arrange the heat generation part near the outer periphery of the substrate where the heat emission is large. Therefore, in the present invention, by installing the power supply terminal in the outer peripheral portion that is within 20% of the diameter in the radial direction from the outer peripheral edge of the ceramic substrate, abnormalities in the connection portion between the plasma generating electrode and the power supply terminal are detected. I decided to suppress the fever.

本発明において、給電端子の配置位置を、給電端子をセラミック基板の外周縁から半径方向に向って直径の20%以内の領域に設置する理由は、20%よりも内側に配置すると、給電端子とプラズマ発生用電極の接合部で発生する熱によって形成される各高温領域の間隔が小さくなり、そのため、プラズマ発生用電極の中心部に大きな高温領域が形成され、プラズマ発生用部材のウエハ処理面上での温度均一性が悪くなるばかりでなく、温度差に起因する熱応力によって基板の破壊が生じるからである。
したがって、本発明において、給電端子はセラミック基板の外周緑から半径方向に向って直径の20%以内、好ましくは上記の効果をより高めるためには、5%〜15%の位置に配置する。なお、その配置位置が5%より外側だと、プラズマ発生用電極の最外周部に位置し、そのため電極と基板材料のセラミックスとの境界が高温領域になり、熱応力による影響を大きく受けることになる。
In the present invention, the reason why the feed terminal is disposed in the region within 20% of the diameter in the radial direction from the outer peripheral edge of the ceramic substrate is that the feed terminal is disposed inside 20%, The interval between the high temperature regions formed by the heat generated at the junction of the plasma generating electrode is reduced, so that a large high temperature region is formed at the center of the plasma generating electrode, and the wafer processing surface of the plasma generating member is formed. This is because not only the temperature uniformity is deteriorated, but also the substrate is destroyed by the thermal stress caused by the temperature difference.
Accordingly, in the present invention, the power supply terminal is arranged within 20% of the diameter from the green outer periphery of the ceramic substrate in the radial direction, preferably 5% to 15% in order to further enhance the above effect. If the arrangement position is outside 5%, it is located on the outermost peripheral portion of the plasma generating electrode, so that the boundary between the electrode and the ceramic of the substrate material becomes a high temperature region, and is greatly affected by thermal stress. Become.

また、上掲の問題点に対しさらに鋭意研究を続けた結果、発明者らは、プラズマ発生用電極と接続する給電端子の外表面に、軸方向に沿う複数の凹凸とくに、凹凸条を設けるようにすれば、プラズマ発生用電極と給電端子との接続部での異常な発熱と、大きい熱応力を抑制するのにさらに有効であることがわかった。その理由は、一般に、プラズマ発生装置では、高周波を、高温で長時間にわたって印加するが、このときセラミック基板中に埋設されているプラズマ発生用電極の表面に帯電する電子は、表皮効果によって、その全てがこれと接続されている給電端子の表面層の部分のみに流れ、それ故に、この部分の温度が周辺部よりも高温になり、セラミック基板の内部で大きな温度差を生じる。従って、電極や給電端子の表面積はこれが大きいほど、その表面を流れる電子密度が小さくなるので、熱応力の発生を小さくすることができる。そこで、本発明では、上記の給電端子の配置位置の工夫に加えてさらに必要に応じてプラズマ発生用電極や給電端子の表層部、とくにその接続部で発生するジュール熱による熱応力の発生を抑制するために、プラズマ発生用電極に接続する給電端子の表面に凹凸を設けて、その表面積を大きくすることにした。例えば、電極底面とその底面と接続する給電端子の外表面に設ける凹凸の形態として、軸方向に直交する断面において、その外周部の形が花弁状や星形等になるようにした、いわゆる軸方向に沿って形成された複数の凹凸条を設けてその面積を大きくし、上述した異常発熱ならびに熱応力の発生によるセラミック基板の破壊を効果的に防止するようにしたのである。   In addition, as a result of continuing earnest research on the above-mentioned problems, the inventors have provided a plurality of unevenness along the axial direction, particularly unevenness strips, on the outer surface of the power supply terminal connected to the plasma generating electrode. In this case, it was found that the present invention is more effective in suppressing abnormal heat generation at the connecting portion between the plasma generating electrode and the power supply terminal and a large thermal stress. The reason is that, generally, in a plasma generator, a high frequency is applied for a long time at a high temperature. At this time, electrons charged on the surface of the plasma generating electrode embedded in the ceramic substrate are affected by the skin effect. All flows only in the surface layer portion of the power supply terminal connected thereto, and therefore, the temperature of this portion becomes higher than that of the peripheral portion, and a large temperature difference is generated inside the ceramic substrate. Therefore, the larger the surface area of the electrode and the power supply terminal, the smaller the density of electrons flowing on the surface, so that the generation of thermal stress can be reduced. Therefore, in the present invention, in addition to the above-described arrangement of the feed terminal, the generation of thermal stress due to Joule heat generated at the surface layer portion of the plasma generating electrode and the feed terminal, particularly the connection portion, is suppressed as necessary. Therefore, the surface of the power supply terminal connected to the electrode for plasma generation is provided with irregularities to increase the surface area. For example, as a form of unevenness provided on the electrode bottom surface and the outer surface of the power supply terminal connected to the bottom surface, in the cross section orthogonal to the axial direction, the shape of the outer peripheral portion is a petal shape, a star shape, etc. A plurality of concavo-convex ridges formed along the direction were provided to increase the area, thereby effectively preventing the destruction of the ceramic substrate due to the abnormal heat generation and thermal stress described above.

本発明で用いるプラズマ発生用電極としては導電性セラミックスを用いる。一般に、ハロゲン系腐食性ガスおよびプラズマ発生雰囲気下で使用される従来の電極埋設部材、たとえば、炭素含有窒化アルミニウムをセラミック基板とする部材では、その含有炭素と、セラミック基板内埋設電極の材料である金属Moや金属Wとが反応して炭化物を生成することが知られている。その結果として、部材としての体積抵抗率が上昇して、プラズマ発生密度が不均一になるという大きな問題があった。そこで、本発明に係る部材において用いられるプラズマ発生用電極としては、金属ではなく導電性セラミックスを用いることとした。その理由は、電極材料として導電性セラミックスを用いると、上記体積抵抗率の上昇を抑えることができるからである。   Conductive ceramics are used as the plasma generating electrode used in the present invention. In general, in a conventional electrode-embedded member used in a halogen-based corrosive gas and plasma generation atmosphere, for example, a member using carbon-containing aluminum nitride as a ceramic substrate, the contained carbon and the material for the embedded electrode in the ceramic substrate are used. It is known that metal Mo and metal W react to generate carbide. As a result, the volume resistivity as a member increases and there is a big problem that the plasma generation density becomes non-uniform. Therefore, as the plasma generating electrode used in the member according to the present invention, conductive ceramics are used instead of metal. The reason is that when conductive ceramics are used as the electrode material, the increase in volume resistivity can be suppressed.

電極材料に用いる炭化物や窒化物からなる導電性セラミックスは、カーボン(C)との反応性が低いという特性がある。即ち、焼成する時や500 ℃以上(プラズマCVD膜形成の温度)で長時間使用する時、電極成分とセラミック基板に含まれるCとが反応するようなことはなく、抵抗値の経時変化がほとんどない。なかでも、炭化物セラミックスは、予め炭化物となっているために、更にCと反応することはなく、そのために抵抗値の経時変化がないため、プラズマ密度を長時間にわたって安定して均一に維持することができる。   Conductive ceramics made of carbide or nitride used for the electrode material has a characteristic of low reactivity with carbon (C). That is, when firing or when used for a long time at 500 ° C. or higher (plasma CVD film formation temperature), the electrode component does not react with C contained in the ceramic substrate, and the resistance value changes with time. Absent. Among them, since the carbide ceramics are pre-carburized, there is no further reaction with C, and therefore there is no change in resistance over time, so that the plasma density can be maintained stably and uniformly over a long period of time. Can do.

この点、プラズマ発生用電極として、従来のようにMoやWなどの金属を用いた場合、これらの金属は、温度の上昇とともに格子振動が激しくなって、電子の自由運動が妨げられ、その結果、体積抵抗率の上昇を招き、そのために、電圧が一定の場合に電流流量が低下し、温度上昇が困難になるという問題があった。これに対して、導電性セラミックス、特に導電性炭化物セラミックスを用いた場合、高温になるほど体積抵抗率が低下するため、高温において大電流を投入することができる。その結果、プラズマを発生させやすくする。   In this regard, when metals such as Mo and W are used as plasma generating electrodes as in the prior art, these metals become intense in lattice vibration as the temperature rises, preventing the free movement of electrons. As a result, the volume resistivity is increased. For this reason, when the voltage is constant, there is a problem in that the current flow rate is lowered and the temperature rise is difficult. On the other hand, when conductive ceramics, particularly conductive carbide ceramics are used, the volume resistivity decreases as the temperature rises, so that a large current can be input at a high temperature. As a result, plasma is easily generated.

かかるプラズマ発生用電極の具体例としては、例えば炭化タングステン(タングステンカーバイト)の粒子を焼成してなる板状断面形状の焼結体などを用いることができる。なお、原料である炭化タングステン粒子の大きさは、任意の二次元断面視、例えばセラミック基板の厚さ方向の断面視で、粒子径が、1μm〜10μmの範囲内のもの(最小短径:1μm、最大長径:10μm)が望ましい。その理由は、粒子径が1μm未満の大きさでは、反応性が高く酸化しやすいため、使用中にセラミック基体中の酸素と反応して抵抗値が高くなる。一方、粒子径が10μm以上では焼結性が低下し、やはり抵抗値が高く、電極内での電流密度にばらつきを生じて均一なプラズマを発生させることができない。   As a specific example of the plasma generating electrode, for example, a sintered body having a plate-like cross-sectional shape obtained by firing particles of tungsten carbide (tungsten carbide) can be used. In addition, the size of the tungsten carbide particles as a raw material is an arbitrary two-dimensional cross-sectional view, for example, a cross-sectional view in the thickness direction of the ceramic substrate, and the particle diameter is in the range of 1 μm to 10 μm (minimum short diameter: 1 μm , Maximum major axis: 10 μm) is desirable. The reason is that when the particle size is less than 1 μm, the reactivity is high and the material is easily oxidized, so that the resistance value is increased by reacting with oxygen in the ceramic substrate during use. On the other hand, when the particle size is 10 μm or more, the sinterability is lowered, the resistance value is still high, and the current density in the electrode varies, so that uniform plasma cannot be generated.

なお、本発明の実施形態では、導電性炭化物セラミック製のプラズマ発生電極を、絶縁性窒化物セラミック基板中に埋設することが好ましい。絶縁性窒化物セラミック基板は、耐熱性や機械的特性に優れるとともに、ハロゲン系腐食性ガスおよびプラズマに対して強い耐食性および耐久性を示し、かつ熱伝導率が高く、温度追従性に優れている。しかも、この絶縁性窒化物セラミックスは、埋設電極と熱膨張係数が近く、そのために熱衝撃によるクラックの発生が起らないという特徴がある。また、この絶縁性窒化物セラミックスは、高温での体積抵抗率が絶縁性炭化物セラミックスの高温での体積抵抗率より高いために、電気的な短絡を起こすことなく大電流を流すことができ、プラズマを均一に発生させるのに有利である。   In the embodiment of the present invention, it is preferable to embed a plasma generating electrode made of conductive carbide ceramic in an insulating nitride ceramic substrate. Insulating nitride ceramic substrate has excellent heat resistance and mechanical characteristics, strong corrosion resistance and durability against halogen-based corrosive gas and plasma, high thermal conductivity, and excellent temperature followability. . Moreover, this insulating nitride ceramic has a characteristic that the thermal expansion coefficient is close to that of the buried electrode, and therefore, cracks due to thermal shock do not occur. In addition, this insulating nitride ceramic has a higher volume resistivity at high temperatures than that of insulating carbide ceramics, so that a large current can flow without causing an electrical short circuit. It is advantageous to uniformly generate.

本発明において用いられるセラミック基板としては、窒化物セラミックス、炭化物セラミックス、酸化物セラミックスなどの使用が可能である。上記窒化物セラミックスの例としては、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、窒化ホウ素、窒化チタンなどが挙げられる。上記炭化物セラミックスの例としては、炭化ケイ素(なお、炭化けい素は、純度が高い場合には、絶縁性を示し、一方、純度が低い場合には、カーボンの導電性により導電化を示す。そのため、上記セラミック基体として用いるときは純度の高い炭化けい素を使用する)、炭化ジルコニウム、炭化ホウ素、炭化チタン、炭化タンタル、炭化タングステンなどが挙げられる。また、上記酸化物セラミックスとしては、アルミナ、シリカ、コージェライト、ムライト、ジルコニア、ベリリアなどを用いることができる。これらのセラミック材料は、単独で用いてもよく、また2種以上を混合したものでもよい。   As the ceramic substrate used in the present invention, nitride ceramics, carbide ceramics, oxide ceramics and the like can be used. Examples of the nitride ceramics include aluminum nitride, silicon nitride, boron nitride, titanium nitride and the like. As an example of the above-mentioned carbide ceramics, silicon carbide (in addition, silicon carbide exhibits insulating properties when the purity is high, while it exhibits conductivity due to the conductivity of carbon when the purity is low. When used as the ceramic substrate, high-purity silicon carbide is used), zirconium carbide, boron carbide, titanium carbide, tantalum carbide, tungsten carbide and the like. As the oxide ceramic, alumina, silica, cordierite, mullite, zirconia, beryllia, or the like can be used. These ceramic materials may be used alone, or may be a mixture of two or more.

これらのなかでは、窒化物セラミックや炭化物セラミックが好ましい。その理由は上記窒化物セラミックや炭化物セラミックは、熱膨張係数が金属より小さく、機械的な強度が金属に比べて格段に高いので、セラミック基板の厚さを薄くしても加熱により反ったり歪んだりせず、セラミック基板を薄くて軽いものとすることができるからである。とくに、これらのセラミック基板は熱伝導率が高いので、これを薄くすると、電圧や電流量を変えてヒータの温度を変化させたときに、基板表面温度がヒータ電極の温度変化に迅速に追従しやすく、温度制御が容易になる。とりわけ、窒化物セラミックスがより好ましい。その理由は、窒化物セラミックスは、耐熱性や機械的特性に優れるとともに、熱伝導率も高いからであり、とくに、窒化アルミニウムがよい。それは、窒化アルミニウムは、常温で熱伝導率が180 W/m・Kと高く、セラミック基板の温度追従性が最も優れているからである。   Of these, nitride ceramics and carbide ceramics are preferred. The reason for this is that the above-mentioned nitride ceramics and carbide ceramics have a thermal expansion coefficient smaller than that of metal, and mechanical strength is much higher than that of metal. Therefore, even if the thickness of the ceramic substrate is reduced, it may be warped or distorted by heating. This is because the ceramic substrate can be made thin and light. In particular, since these ceramic substrates have high thermal conductivity, if they are thinned, the substrate surface temperature quickly follows the temperature changes of the heater electrode when the heater temperature is changed by changing the voltage or current amount. Easy and temperature control becomes easy. In particular, nitride ceramics are more preferable. The reason is that nitride ceramics are excellent in heat resistance and mechanical properties and have high thermal conductivity, and aluminum nitride is particularly preferable. This is because aluminum nitride has a high thermal conductivity of 180 W / m · K at room temperature, and the temperature followability of the ceramic substrate is most excellent.

なお、前記セラミック基板はまた、カーボンを200 ppm以上、好ましくは200〜1000 ppm程度である。セラミック基体中にCを200 ppm以上含有させることにより、上記セラミック基板の明度を、JIS Z 8721の規定に基づく値でN6以下にすることができる。このような明度のセラミック基板は、輻射熱量、隠蔽性に優れる。しかも、こうしたセラミック基板は、サーモビュアにより、正確な表面温度測定が可能になる。なお、上記セラミック基板に含有されるカーボンの分析法としては、酸素気流中燃焼―赤外線吸収法として、JIS Z 2615(1996)に規定されている方法を用いることが好適である。   Note that the ceramic substrate also has carbon of 200 ppm or more, preferably about 200 to 1000 ppm. By containing C in the ceramic substrate at 200 ppm or more, the brightness of the ceramic substrate can be made N6 or less as a value based on the JIS Z 8721 standard. The ceramic substrate having such brightness is excellent in the amount of radiant heat and concealment. In addition, such a ceramic substrate enables accurate surface temperature measurement by a thermoviewer. As a method for analyzing the carbon contained in the ceramic substrate, it is preferable to use a method defined in JIS Z 2615 (1996) as an oxygen gas combustion-infrared absorption method.

上記カーボンとしては、非晶質のものおよび結晶質のもののいずれもが使用可能である。非晶質のカーボンは、セラミック基板の高温における体積抵抗率の低下を抑制し、結晶質のカーボンは、セラミック基板の高温における熱伝導率の低下を抑制することができるため、製造するセラミック基板の目的等に応じて、カーボンの種類を適宜選択して使用することが望ましい。   As the carbon, both amorphous and crystalline carbon can be used. Amorphous carbon suppresses the decrease in volume resistivity of ceramic substrates at high temperatures, and crystalline carbon suppresses the decrease in thermal conductivity of ceramic substrates at high temperatures. It is desirable to appropriately select and use the type of carbon according to the purpose and the like.

セラミック基板11の形状は、円板形状にすることが望ましく、その大きさは直径で200mm以上、より望ましくは250mm以上の大きさのものに適用する。このような大きさのセラミック基板は、上記プラズマ発生装置を半導体製造の分野で用いる場合に、大口径の半導体ウエハを載置することができるからである。   The shape of the ceramic substrate 11 is preferably a disk shape, and the size is 200 mm or more, more preferably 250 mm or more in diameter. This is because the ceramic substrate having such a size can mount a large-diameter semiconductor wafer when the plasma generator is used in the field of semiconductor manufacturing.

前記セラミック基板のウエハ処理側の面は、JIS B 0601の規定に基づく面粗度はRaで0.05〜2.0μm程度の粗さにすることが望ましい。その理由は、面粗度Raが0.05μm未満だと、シリコンウエハとセラミック基板との密着性が高くなり、セラミック基板中に焼結助剤として添加されたイットリウムが高温処理中にシリコンウエハと反応してシリコンウエハの汚染を引き起こすからである。一方、ウエハ処理側の面の面粗度Raが2.0μmを超えて粗くなると、加熱処理などではウエハの温度分布にバラツキが生じ、ウエハ表面を均一に処理することができなくなってしまうからである。なお、好ましい面粗度Raは0.1〜1.2μmである。   The surface of the ceramic substrate on the wafer processing side preferably has a surface roughness based on JIS B 0601 of about 0.05 to 2.0 μm in Ra. The reason for this is that when the surface roughness Ra is less than 0.05 μm, the adhesion between the silicon wafer and the ceramic substrate becomes high, and yttrium added as a sintering aid in the ceramic substrate reacts with the silicon wafer during high-temperature processing. This is because the silicon wafer is contaminated. On the other hand, when the surface roughness Ra of the surface on the wafer processing side exceeds 2.0 μm, the temperature distribution of the wafer varies in the heat treatment or the like, and the wafer surface cannot be processed uniformly. . A preferable surface roughness Ra is 0.1 to 1.2 μm.

セラミック基板11の厚さは、5mm以上、20 mm以下のものを用いることが望ましい。その理由は、5mm未満だと、セラミック基板自体の強度が低下するため破損しやすくなり、一方、20 mmを超えると、温度追従性が低下することがある。より望ましい下限は12 mmであり、より望ましい上限は16 mmである。その理由は、12 mm未満だと、セラミック基板中を伝搬する熱が充分に拡散しないため加熱面に温度のばらつきが発生することがあり、また、セラミック基板の強度が低下して破損する場合がある。一方、16 mmを超えると、セラミック基板中を熱が伝搬しにくくなり、加熱の効率が低下する傾向がある。   The thickness of the ceramic substrate 11 is desirably 5 mm or more and 20 mm or less. The reason is that if the thickness is less than 5 mm, the strength of the ceramic substrate itself is reduced, so that the ceramic substrate is easily damaged. On the other hand, if the thickness exceeds 20 mm, the temperature followability may be lowered. A more desirable lower limit is 12 mm, and a more desirable upper limit is 16 mm. The reason for this is that if the thickness is less than 12 mm, the heat propagated in the ceramic substrate will not be sufficiently diffused, resulting in temperature variations on the heating surface, and the strength of the ceramic substrate may be reduced and damaged. is there. On the other hand, when the thickness exceeds 16 mm, heat hardly propagates through the ceramic substrate, and the heating efficiency tends to decrease.

なお、本発明において、前記セラミック基板中にはまた、前記プラズマ発生用電極と共に、ヒータ電極を埋設して併用してもよい。この場合、該ヒータ電極もまた、セラミック基板中に埋設するが。それはこれらの電極が腐食性のプラズマガス雰囲気に曝されるのを防止することとともに、セラミック基板内部にある方が温度制御を迅速に行うことができるからである。   In the present invention, a heater electrode may be embedded in the ceramic substrate together with the plasma generating electrode. In this case, the heater electrode is also embedded in the ceramic substrate. This is because these electrodes are prevented from being exposed to a corrosive plasma gas atmosphere, and temperature control can be performed more quickly in the ceramic substrate.

以上説明したように、本発明に係るプラズマ発生装置用電極埋設部材によれば、セラミック基板の焼成時や高温長時間の使用に当たっても、該基板中に埋設した各種電極、とくにプラズマ発生用電極の体積抵抗率の変動が小さいだけでなく、電極と端子との接続部における熱応力の発生を抑制できるので基板の破壊が少なく、耐食性や耐久性に優れ、品質を長期間安定した状態に維持できる。   As described above, according to the electrode embedding member for a plasma generator according to the present invention, even when a ceramic substrate is fired or used at a high temperature for a long time, various electrodes embedded in the substrate, particularly plasma generating electrodes. Not only does the volume resistivity change small, but it can suppress the generation of thermal stress at the connection between the electrode and the terminal, so there is little destruction of the substrate, excellent corrosion resistance and durability, and the quality can be kept stable for a long time. .

図1は、本発明に係るプラズマ発生装置用電極埋設部材の一例を示す部分断面図である。この図に示すように、本発明に適合する形態をもつプラズマ発生装置の電極埋設部材10は、主として、セラミック基板11と、この基板11中に埋設されている断面が板状のプラズマ発生用電極112およびヒータ電極12とからなるものである。このプラズマ発生用電極112のシリコンウエハを載置す側の面とは反対側に当る底面には、給電端子となるスルーホール113、13およびこのスルーホール113、13を基底面11bに露出させるための外部端子23、23’が形成される。なお、この部材には、図示を省略したが必要に応じてさらに、前記セラミック基板11の底面11bに、セラミック製の端子保護筒を接合してもよく、一方、前記セラミック基板11の上面11aは、ウエハを支持するための複数の凸起11cが設けられる。   FIG. 1 is a partial sectional view showing an example of an electrode embedding member for a plasma generator according to the present invention. As shown in this figure, an electrode embedding member 10 of a plasma generating apparatus having a configuration suitable for the present invention is mainly composed of a ceramic substrate 11 and a plasma generating electrode having a plate-like cross section embedded in the substrate 11. 112 and the heater electrode 12. In order to expose the through holes 113 and 13 serving as power supply terminals and the through holes 113 and 13 to the base bottom surface 11b on the bottom surface of the plasma generating electrode 112 opposite to the surface on which the silicon wafer is placed. External terminals 23, 23 'are formed. Although not shown in the figure, a ceramic terminal protection cylinder may be joined to the bottom surface 11b of the ceramic substrate 11 if necessary. On the other hand, the upper surface 11a of the ceramic substrate 11 is A plurality of protrusions 11c for supporting the wafer are provided.

本発明に係る部材において、特徴的なことは、上述したように、少なくとも前記給電端子(スルーホール113)を、基板11の外周縁から半径方向に向って直径Dの20%、即ち、0.2Dの範囲内に配置することである。場合によっては、ヒータ電極12のスルーホール13についても、基板外周部、即ち0.2Dの範囲に収まるように配置することが好ましい。このような配置によって、電極と端子との接続部に生じるジュール熱による悪影響を解消することができるようになる。   As described above, the member according to the present invention is characterized in that at least the power supply terminal (through hole 113) is 20% of the diameter D from the outer peripheral edge of the substrate 11 in the radial direction, that is, 0.2D. It is to arrange within the range. In some cases, it is preferable to arrange the through hole 13 of the heater electrode 12 so as to be within the outer periphery of the substrate, that is, within a range of 0.2D. Such an arrangement makes it possible to eliminate the adverse effect caused by Joule heat generated at the connection portion between the electrode and the terminal.

さらに、上記のように配置される前記給電端子用スルーホール113、ヒータ電極用スルーホール13、とくにプラズマ発生用電極112に接続されるスルーホール(給電端子)113は、上述した表皮効果の影響を考慮して、その表面積がより大きくなるように、外周に多数の凹凸、より好ましくは軸方向に沿って設けられる凹凸条を設けたものにすることが望ましい。例えば、軸方向に直交する水平断面の形状が花弁状あるいは星形等にするとよい。   Furthermore, the feed terminal through-hole 113 and heater electrode through-hole 13 arranged as described above, especially the through-hole (feed terminal) 113 connected to the plasma generating electrode 112 are affected by the skin effect described above. In consideration, it is desirable to provide a large number of irregularities on the outer periphery, more preferably irregularities provided along the axial direction so that the surface area becomes larger. For example, the shape of the horizontal cross section orthogonal to the axial direction may be a petal shape or a star shape.

なお、前記給電端子としては、外周に凹凸を設けている限り、中空材だけに限らず円筒状のものを用いてもよい。この場合、スルーホール113は、孔内に導電性ペーストを密に充填したものではなく、孔内壁に導電性ペーストを塗布して円筒状となるように、つまり孔内に導電性ペーストを充填してもその中心部が空洞になるように形成するとよい。そして、このような給電端子としては、図7(a)〜(d)に示すように、導電性ペーストを塗布して筒状体としたあと、大気圧下、80℃で5時間程度で乾燥させた後、空洞部に窒化アルミニウムのペーストを充填するとよい。このようにして、水平断面形状が花弁状筒状体や星形断面の筒状体(図7(a)〜(d))の給電端子としてもよい。なお、これらのスルーホール113にて形成される給電端子を介して、それぞれ外部端子23、23’や導線24が接続される。なお、上述したスルーホールとは、プラズマ発生用電極112やヒータ電極12、あるいは静電電極等と、外部端子23、23’とを電気的に接続するため用いられる孔内壁部に導体が形成された孔をいう。   Note that the power supply terminal is not limited to the hollow material as long as the outer periphery is provided with irregularities, and a cylindrical terminal may be used. In this case, the through hole 113 is not the one in which the conductive paste is densely filled in the hole, but the conductive paste is applied to the inner wall of the hole to form a cylindrical shape, that is, the hole is filled with the conductive paste. However, it is good to form so that the center part may become a cavity. And as such a power supply terminal, as shown to Fig.7 (a)-(d), after apply | coating an electrically conductive paste and making it a cylindrical body, it dries at atmospheric pressure at 80 degreeC for about 5 hours. Then, the cavity is preferably filled with an aluminum nitride paste. In this manner, the horizontal cross-sectional shape may be a feeding terminal of a petal-like cylindrical body or a cylindrical body having a star-shaped cross section (FIGS. 7A to 7D). The external terminals 23 and 23 ′ and the conductive wire 24 are connected to each other through power supply terminals formed in these through holes 113. Note that the above-described through hole is a conductor formed on the inner wall portion of the hole used for electrically connecting the plasma generating electrode 112, the heater electrode 12, the electrostatic electrode, or the like to the external terminals 23 and 23 ′. Refers to a hole.

給電端子を構成する上記スルーホール113、13を構成する材料としては、例えば、金、銀、白金およびパラジウム等の貴金属、鉛、タングステン、モリブデン、ニッケル等の金属またはこれらの合金、タングステン、モリブデンの炭化物等の導電性セラミックなどが好適に用いられる。   Examples of the material constituting the through holes 113 and 13 constituting the power supply terminal include noble metals such as gold, silver, platinum and palladium, metals such as lead, tungsten, molybdenum and nickel or alloys thereof, tungsten and molybdenum. A conductive ceramic such as carbide is preferably used.

給電端子とする上記スルーホール113、13とプラズマ発生用電極112あるいはヒータ電極12との間には、必要に応じこれらの接続面積を大きくして導通を確実にしかつ接着力を高めるためにパッド部19cを形成することが望ましい。かかるパッド部19cを構成する材料としては、導電性を有する材料であればよく、例えば、電極材料やスルーホールと同じ材料等を用いることができる他、金属(W、Mo)合金やこれらの混合物であってもよい。   A pad portion is provided between the through holes 113 and 13 serving as power supply terminals and the plasma generating electrode 112 or the heater electrode 12 in order to increase the connection area as necessary to ensure conduction and increase the adhesive force. It is desirable to form 19c. As a material constituting the pad portion 19c, any material having conductivity may be used. For example, the same material as the electrode material or the through hole may be used, and a metal (W, Mo) alloy or a mixture thereof. It may be.

上述したプラズマ発生装置用電極埋設部材を半導体製造装置に適用する場合、セラミック基板11は通常、底板を備えた支持容器内に、シリコンウエハを載置する側の面とは反対側が固定される。しかも、例えばセラミック基板11下に図示を省略した端子保護筒を設け、それの内側を気密に保持しておけば、たとえセラミック基板11の周囲が反応性ガスやハロゲンガス等の腐食性ガス雰囲気に曝されている場合であっても、この端子保護筒の内部に収納された外部端子23等は、上記腐食性ガスと直接触れるようになことはない。   When the above-mentioned electrode burying member for a plasma generator is applied to a semiconductor manufacturing apparatus, the ceramic substrate 11 is usually fixed in a support container having a bottom plate on the side opposite to the surface on which the silicon wafer is placed. In addition, for example, if a terminal protection cylinder (not shown) is provided below the ceramic substrate 11 and the inside thereof is kept airtight, the periphery of the ceramic substrate 11 is exposed to a corrosive gas atmosphere such as reactive gas or halogen gas. Even if it is exposed, the external terminal 23 and the like housed in the terminal protection cylinder do not come into direct contact with the corrosive gas.

前記プラズマ発生用電極112は、導電性セラミックスにて構成するが、それは使用時の焼成によって金属が炭化したようなものではなく、既にタングステン炭化物、モリブデン炭化物となったものを用いる。これらの導電性セラミックスは、単独で用いてもよくまた、2種以上を混合したものでもよい。なかでも炭化タングステンがより好適である。   The plasma generating electrode 112 is made of conductive ceramics, but it is not a metal carbonized by firing at the time of use, but one that has already become tungsten carbide or molybdenum carbide. These conductive ceramics may be used alone or in combination of two or more. Of these, tungsten carbide is more preferable.

かかるプラズマ発生用電極112の厚みは、5μm〜300μm程度とすることが望ましい。この電極層の厚みの測定値は、プラズマ発生用電極が埋設されたセラミック基板11を、板面に対して垂直な方向に切断し、その時に観察される2つのプラズマ発生用電極とセラミック基板との境界と境界の距離を、場所によってばらつきが生じるのを防ぐため、任意の10個所を測定し、その平均値を用いた。この厚さが、5μm未満だと、電極層の厚みのバラツキの程度が大きく影響されるため、抵抗値のバラツキが大きく、プラズマ分布が一定にならないため、ウエハ表面に形成される気相成長面の厚みバラツキが大きくなる。一方、300μmを超えると、高温時に、クラックが発生してしまう。   The thickness of the plasma generating electrode 112 is preferably about 5 μm to 300 μm. The measured value of the thickness of this electrode layer is obtained by cutting the ceramic substrate 11 in which the plasma generating electrode is embedded in a direction perpendicular to the plate surface, and two plasma generating electrodes and a ceramic substrate observed at that time. In order to prevent variation in the distance between the boundaries between the two locations, arbitrary 10 locations were measured and the average value was used. If this thickness is less than 5 μm, the degree of variation in the thickness of the electrode layer is greatly affected, so that the variation in resistance value is large and the plasma distribution is not constant, so that the vapor phase growth surface formed on the wafer surface The thickness variation of becomes large. On the other hand, if it exceeds 300 μm, cracks occur at high temperatures.

電極に用いられる導電性セラミックスは、粒子の粒径が、0.1〜10μmのものが用いられる。この理由は、0.1μm未満だと酸化されやすくなるからである。一方、10μmを超えると、焼結しにくくなり、抵抗値が大きくなる。この粒径の定義は、上述したとおり、任意の二次元断面視で最小短径と最大長径の範囲を定めるものである。   As the conductive ceramic used for the electrode, one having a particle diameter of 0.1 to 10 μm is used. This is because if the thickness is less than 0.1 μm, oxidation tends to occur. On the other hand, if it exceeds 10 μm, it becomes difficult to sinter and the resistance value increases. The definition of the particle size defines the range of the minimum minor axis and the maximum major axis in an arbitrary two-dimensional sectional view as described above.

セラミック基板11中にプラズマ発生用電極113の層を埋設した状態で形成するには、導体グリーンシートか導体ペーストを用いることが好ましい。導体グリーンシートを用いる場合、導体グリーンシートをパターンに打ち抜いた後、セラミック基板となる絶縁性グリーンシートの上に積層し、焼成して形成することが望ましい。   In order to form a layer of the plasma generating electrode 113 embedded in the ceramic substrate 11, it is preferable to use a conductor green sheet or a conductor paste. When using a conductor green sheet, it is desirable that the conductor green sheet is punched into a pattern, and then laminated on an insulating green sheet to be a ceramic substrate and fired.

上記導体グリーンシートとは、導電性セラミック粒子を含有したものであり、その他に各種の樹脂や溶剤、増粘剤等を含有するものであってもよい。前記樹脂としては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂等が使用でき、上記溶剤としては、イソプロピルアルコールなどが使用でき、また、上記増粘剤としては、セルロースなどが使用できるが、これらの例示のものだけに限られるものではない。   The conductor green sheet contains conductive ceramic particles, and may contain various resins, solvents, thickeners and the like. As the resin, an epoxy resin, a phenol resin, or the like can be used. As the solvent, isopropyl alcohol or the like can be used. As the thickener, cellulose or the like can be used. It is not limited.

また、プラズマ発生用電極の層を形成する際に、導体ペースト法による場合、絶縁性セラミックスグリーンシート上に、スクリーン印刷法によって、導体ペースト層を形成し、その後さらに、印刷していない他のセラミックグリーンシートを積層し、焼成することにより、セラミック基板の内部にプラズマ発生用電極層が埋設された状態としてもよい。   In addition, when the electrode for plasma generation is formed by the conductor paste method, the conductor paste layer is formed on the insulating ceramic green sheet by the screen printing method, and then another ceramic not printed. The plasma generation electrode layer may be embedded in the ceramic substrate by stacking and firing the green sheets.

前記導電性セラミックペーストには、導電性セラミック粒子以外に、各種の樹脂や溶剤、増粘剤等を添加してもよい。上記樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂などが用いられ、溶剤としては、例えば、イソプロピルアルコールなどが用いられ、そして、増粘剤としては、セルロースなどが用いられるが、これらのものだけに限られるものではない。   In addition to the conductive ceramic particles, various resins, solvents, thickeners, and the like may be added to the conductive ceramic paste. Examples of the resin include epoxy resins and phenol resins, examples of the solvent include isopropyl alcohol, and examples of the thickener include cellulose and the like. It is not limited.

図2(a)〜(c)は、本発明のプラズマ発生装置用電極埋設部材に埋設されるプラズマ発生用電極形状の好適例を示す平面図である、図2(a)は円状プレーン型のプラズマ発生用電極の例、図2(b)、図2(c)に示すものは円状プレーン型のものに円形や方形の開口112hを規則的に穿孔してなるメッシュ状のパターンをもつプラズマ発生用電極の例である。   2 (a) to 2 (c) are plan views showing a preferred example of the shape of the electrode for plasma generation embedded in the electrode embedding member for the plasma generator of the present invention. FIG. 2 (a) is a circular plane type. 2 (b) and 2 (c) have a mesh pattern formed by regularly drilling circular or square openings 112h in a circular plane type. It is an example of the electrode for plasma generation.

なお、図2(b)、(c)に示すプラズマ発生装置用電極112は、多数の開口112hを有する板状体からなる電極層であり、多数の開口112hを有するため、セラミックス粒子がセラミックグリーンシートの積層時に流動し、セラミックスの接合力が向上し強度が向上する。また、セラミック基板11とプラズマ発生用電極112との熱膨張係数の差によって、これらの接触部付近では応力が発生し、セラミック基板11が破損する可能性があるが、開口112hを有する場合、応力が分散されるため、上記の危険性が回避される点で有用である。   2 (b) and 2 (c) is an electrode layer made of a plate-like body having a large number of openings 112h, and has a large number of openings 112h, so that the ceramic particles are ceramic green. It flows when the sheets are laminated, and the bonding strength of the ceramic is improved and the strength is improved. Further, due to the difference in thermal expansion coefficient between the ceramic substrate 11 and the plasma generating electrode 112, stress may be generated in the vicinity of these contact portions and the ceramic substrate 11 may be damaged. This is useful in that the above risk is avoided.

図2(c)に示すプラズマ発生装置用電極は、網状のメッシュ状体としたものであって、開口率は4≦x<40%程度に調整される。   The electrode for a plasma generator shown in FIG. 2C is a mesh-like mesh body, and the aperture ratio is adjusted to about 4 ≦ x <40%.

図3は、セラミック基板11中にプラズマ発生装置用電極112として、複数個を一組として多層化して埋設した例である。一般に、プラズマ発生用電極に高周波を印加すると、電極の層厚が薄いと高周波が流れにくく、とくに、一層からなる場合、電極と給電端子との接合部に熱が集中して、大きな熱応力が発生する。そのために、この電極については、セラミック基体に破損を引き起こす可能性があるので、2層以上の多層にしたものとすることが好ましい。   FIG. 3 shows an example in which a plurality of plasma generator electrodes 112 are embedded in a ceramic substrate 11 as a set. In general, when a high frequency is applied to a plasma generating electrode, it is difficult for the high frequency to flow if the layer thickness of the electrode is thin. Occur. For this reason, this electrode is preferably made into a multilayer of two or more layers because it may cause damage to the ceramic substrate.

一方、図4は、円状の前記プラズマ発生用電極112等を4分割した形態を示す断面図である。   On the other hand, FIG. 4 is a cross-sectional view showing a form in which the circular plasma generating electrode 112 and the like are divided into four parts.

次に、給電端子(スルーホール113、13)に接続される外部端子23、23’は、図1に示すような断面視でT字形状のものを用いることが好ましいが、その他、棒状部材、端部にねじ溝が切られた部材であってもよい。なお、上記外部端子にねじが刻接されたものである場合、該スルーホール113、13に上記外部端子23のねじを螺合させることができるねじ孔を形成することが望ましい。   Next, the external terminals 23 and 23 'connected to the power supply terminals (through holes 113 and 13) are preferably T-shaped in a cross-sectional view as shown in FIG. A member having a thread groove at the end may be used. When the external terminal is screwed, it is desirable to form a screw hole into which the screw of the external terminal 23 can be screwed into the through holes 113 and 13.

上記外部端子23の材料としては、例えば、ニッケル、タングステン等の金属を用いることができる。この外部端子23の大きさとしては、上記(1)式の条件を充足して設けられているスルーホール(給電端子)の形状に合わせ、さらには使用するセラミック基板の大きさ等によって適宜に調整すればよく、例えば、外周および内部にねじ山が形成された外部端子を使用する場合、その軸部分の直径の好ましい下限は2.0 mm程度、好ましい上限は8.0 mm程度であり、軸部分の長さの好ましい下限は5.0 mm程度、好ましい上限は12.0 mm程度ものを用いる。   As the material of the external terminal 23, for example, a metal such as nickel or tungsten can be used. The size of the external terminal 23 is appropriately adjusted according to the shape of the through hole (feeding terminal) provided satisfying the condition of the above formula (1) and further according to the size of the ceramic substrate to be used. For example, when using an external terminal having a thread formed on the outer periphery and inside, the preferred lower limit of the diameter of the shaft portion is about 2.0 mm, and the preferred upper limit is about 8.0 mm, and the length of the shaft portion The preferred lower limit is about 5.0 mm, and the preferred upper limit is about 12.0 mm.

上記セラミック基板11には、その底面に、図1に示すように、加熱面に向けて穿設された有底孔14を設け、この有底孔14の孔底をヒータ電極埋設位置よりも加熱面に近い位置に形成し、その有底孔14内には熱電対等の測温素子180を取付ける。この測温素子180により基板の温度を測定し、そのデータをもとにヒータ電極12への電圧、電流量を変えて、温度を制御することができる。   As shown in FIG. 1, the bottom surface of the ceramic substrate 11 is provided with a bottomed hole 14 drilled toward the heating surface, and the bottom of the bottomed hole 14 is heated more than the heater electrode embedding position. A temperature measuring element 180 such as a thermocouple is attached in the bottomed hole 14. The temperature of the substrate can be measured by the temperature measuring element 180, and the temperature can be controlled by changing the voltage and current amount to the heater electrode 12 based on the data.

また、セラミック基板11の中央から離れた部分には、図1に示すように、リフターピン(図示せず)を挿通するための貫通孔15を設けることが望ましい。   Moreover, as shown in FIG. 1, it is desirable to provide the through-hole 15 for inserting a lifter pin (not shown) in the part away from the center of the ceramic substrate 11.

また、セラミック基板11のシリコンウエハ載置側の面には、該ウエハを支持するための複数個の突起11cをエンボス加工によって設けることが好ましく、その突起11c表面はブラスト加工によって粗面化したものがより好ましい。なお、この基板上に形成された突起11cを介して半導体ウエハを該基板の加熱面上に支持することにより、加熱面から5〜300 μm離間させた状態に保持して加熱することもできる。   The surface of the ceramic substrate 11 on the silicon wafer mounting side is preferably provided with a plurality of protrusions 11c for supporting the wafer by embossing, and the surface of the protrusions 11c is roughened by blasting. Is more preferable. In addition, by supporting the semiconductor wafer on the heating surface of the substrate through the projections 11c formed on the substrate, the semiconductor wafer can be heated while being separated from the heating surface by 5 to 300 μm.

以下、本発明に係るプラズマ発生装置用電極埋設部材を製造する方法の一例を、示す図5に基づき説明する。   Hereinafter, an example of a method for producing an electrode embedding member for a plasma generator according to the present invention will be described with reference to FIG.

(1)グリーンシートおよび給電端子の作製工程
まず、セラミック粉末をバインダ、溶剤等と混合してペーストを調製し、これをドクターブレード法でシート状に成形してグリーンシート110を作製する。そのセラミック粉末としては、窒化アルミニウム等を使用することができ、必要に応じて、イットリア等の焼結助剤、Na、Caを含む化合物等を加えてもよい。上記バインダとしては、アクリル系バインダ、エチルセルロース、ブチルセロソルブおよびポリビニルアルコールからなる群より選択される少なくとも1種であることが望ましい。上記溶媒としては、α−テルピネオールおよび/またはグリコールが望ましい。
(1) Green Sheet and Power Supply Terminal Manufacturing Process First, a ceramic powder is mixed with a binder, a solvent, and the like to prepare a paste, which is formed into a sheet shape by a doctor blade method, and a green sheet 110 is manufactured. As the ceramic powder, aluminum nitride or the like can be used, and if necessary, a sintering aid such as yttria, a compound containing Na, Ca, or the like may be added. The binder is preferably at least one selected from the group consisting of an acrylic binder, ethyl cellulose, butyl cellosolve, and polyvinyl alcohol. As the solvent, α-terpineol and / or glycol is desirable.

グリーンシート110の厚さは、好ましくは0.1〜2.0 mm程度とし、所定のグリーンシート110については、プラズマ発生用電極やヒータ電極と接続するための給電端子形成用のスルーホール113や貫通孔あるいは有底孔となる部分(孔)を予め形成するか、グリーシート積層体を作製し焼成した後に形成してもよい。上記スーホール113については、その孔内を導電性ペーストで完全に充填するのではなく、孔壁部分にのみ導電性ペーストを塗布することによって中心部が空洞(筒状)になるようにした後、大気圧、80℃で5時間乾燥し、最後に空洞部に窒化アルミニウムペーストを充填してペースト充填層133とし、これを給電端子113としたようなものでもよい。   The thickness of the green sheet 110 is preferably about 0.1 to 2.0 mm. For a predetermined green sheet 110, a through hole 113 for forming a power supply terminal for connecting to a plasma generating electrode or a heater electrode, a through hole, or an existence is provided. A portion (hole) to be a bottom hole may be formed in advance, or may be formed after the green sheet laminate is produced and fired. About the above-mentioned Sue hole 113, the inside of the hole is not completely filled with the conductive paste, but after the conductive paste is applied only to the hole wall portion so that the center becomes a hollow (tubular), It may be dried at atmospheric pressure and 80 ° C. for 5 hours, and finally the aluminum nitride paste is filled in the cavity to form a paste filling layer 133, which is used as the power supply terminal 113.

(2)グリーンシート上に導体ペースト層を形成する工程
グリーンシート110上に炭化タングステン(WC)のペーストを印刷または、炭化タングステングリーンシートをパターンで打ち抜いてプラズマ発生用電極112となる導体ペースト層122を形成し、次いで、炭化タングステン(WC)グリーンシートを打ち抜いて形成したヒータ電極(炭化WC発熱体パターン層)12を前記グリーンシート110で挟み、ヒータ電極12とする炭化タングステンからなるパターン層120を、その端部とスルーホールとなる部分に充填した導体ペースト充填層130とが重なるように印刷形成し、その上に、プラズマ発生用電極112とする導体ペースト層122を形成し、さらにスルーホールとなる部分に導体ペーストを充填して導体ペースト充填層133を形成し、前記導体ペースト層122の端部とスルーホールとなる部分に充填した導体ペースト充填層133とが重なるように印刷する。これらの導体ペーストとしては、金属粒子または導電性セラミック粒子が含まれたものを用いることが好ましい。
(2) Step of forming a conductive paste layer on the green sheet A conductive paste layer 122 that becomes a plasma generating electrode 112 by printing a tungsten carbide (WC) paste on the green sheet 110 or punching out the tungsten carbide green sheet in a pattern. Then, a heater electrode (WC carbonized heating element pattern layer) 12 formed by punching a tungsten carbide (WC) green sheet is sandwiched between the green sheets 110, and a pattern layer 120 made of tungsten carbide serving as the heater electrode 12 is formed. The conductive paste filling layer 130 filled in the end portion and the portion that becomes the through hole is printed and formed, and the conductive paste layer 122 serving as the plasma generating electrode 112 is formed thereon, and the through hole and Fill the part with conductor paste Forming a Hamaso 133, and the conductive paste filling layer 133 filled to print so as to overlap the end portion and the portion to be a through-hole of said conductive paste layer 122. As these conductor pastes, those containing metal particles or conductive ceramic particles are preferably used.

上記グリーンシートとする炭化タングステン粒子や炭化モリブデン粒子等は、それらの平均粒径は0.1〜10μm程度のものが好ましい。その理由は、粒径が0.1μm未満であるか、10μmを超えると、導体ペーストを印刷しにくいからである。   The tungsten carbide particles and molybdenum carbide particles used as the green sheet preferably have an average particle size of about 0.1 to 10 μm. The reason is that when the particle size is less than 0.1 μm or exceeds 10 μm, it is difficult to print the conductor paste.

このような導体ペーストとしては、例えば、導電性セラミック粒子85〜87重量部;アクリル系、エチルセルロース、ブチルセロソルブ、ポリビニルアルコールからなる群より選択される少なくとも1種のバインダ1.5〜10重量部;α−テルピネオールおよび/またはグリコールからなる溶媒1.5〜10重量部を混合した組成物(ペースト)等を用いることができる。なお、スルーホールとなる部分に充填した導体ペースト充填層130、133に使用する導体ペーストと、導体ペースト層120、122に使用する導体ペーストとは、同じ組成であってもよく、また異なる組成のものを用いてもよい。   Examples of such a conductive paste include 85 to 87 parts by weight of conductive ceramic particles; 1.5 to 10 parts by weight of at least one binder selected from the group consisting of acrylic, ethyl cellulose, butyl cellosolve, and polyvinyl alcohol; α-terpineol In addition, a composition (paste) or the like in which 1.5 to 10 parts by weight of a solvent composed of glycol is mixed can be used. The conductor paste used for the conductor paste filling layers 130 and 133 filled in the portions to be through holes and the conductor paste used for the conductor paste layers 120 and 122 may have the same composition or different compositions. A thing may be used.

(3)グリーンシートの積層工程
導体ペースト層122を形成したグリーンシート110の上に、炭化タングステン(WC)ヒータ電極パターン層120を形成していないグリーンシート110を積層し、その下に、筒状の導体ペースト充填層133のみを形成したグリーンシート110を重ね合わせる。そして、このグリーンシート110の下に、炭化タングステン(WC)ヒータ電極パターン層120を形成したグリーンシート110を重ね合わせ、さらにその下に、筒状体とした導体ペースト充填層130、133を形成したグリーンシート110を積層し、さらに何の加工もしていないグリーンシート110を積層する(図5(a))。
(3) Green Sheet Lamination Step The green sheet 110 on which the tungsten carbide (WC) heater electrode pattern layer 120 is not formed is laminated on the green sheet 110 on which the conductive paste layer 122 is formed, and a cylindrical shape is formed thereunder. The green sheets 110 on which only the conductive paste filling layer 133 is formed are superposed. Then, the green sheet 110 on which the tungsten carbide (WC) heater electrode pattern layer 120 is formed is overlaid on the green sheet 110, and further, the conductor paste filling layers 130 and 133 each having a cylindrical shape are formed thereon. The green sheets 110 are stacked, and the green sheets 110 that are not processed are further stacked (FIG. 5A).

このとき、導体ペースト層120を形成したグリーンシート110の上側に積層するグリーンシート110の数を下側に積層するグリーンシート110の数よりも多くして、製造するヒータ電極の形成位置を底面側の方向に偏芯させる。具体的には、上側のグリーンシート110の積層数は5〜20枚程度とし、下側のグリーンシート110の積層数は50〜70枚程度とすることが望ましい。   At this time, the number of the green sheets 110 laminated on the upper side of the green sheet 110 on which the conductive paste layer 120 is formed is made larger than the number of the green sheets 110 laminated on the lower side, so that the heater electrode to be manufactured is formed on the bottom side. Eccentric in the direction of. Specifically, it is desirable that the upper green sheet 110 is stacked on the order of 5 to 20 and the lower green sheet 110 is stacked on the order of 50 to 70.

(4)グリーンシート積層体の焼成工程
次に、グリーンシート積層体の加圧、加熱を行い、グリーンシート110および内部の導体ペースト層120、122等を焼成し、セラミック基板11、抵抗発熱体であるヒータ電極12、プラズマ発生用電極112およびスルーホール13、113等を製造する。(図5(b))
上記焼成のための加熱温度の望ましい下限は1000 ℃、望ましい上限は2100 ℃である。加熱は、不活性ガス雰囲気中または真空中で行う。上記不活性ガスとしては、例えば、アルゴン、窒素等を使用することができる。加圧の圧力の望ましい下限は10MPa、望ましい上限は20MPaである。
(4) Green sheet laminate firing step Next, the green sheet laminate is pressurized and heated to fire the green sheet 110 and the internal conductor paste layers 120, 122, etc. A heater electrode 12, a plasma generating electrode 112, through holes 13, 113, and the like are manufactured. (Fig. 5 (b))
A desirable lower limit of the heating temperature for the firing is 1000 ° C., and a desirable upper limit is 2100 ° C. Heating is performed in an inert gas atmosphere or in a vacuum. As the inert gas, for example, argon, nitrogen or the like can be used. A desirable lower limit of the pressure of pressurization is 10 MPa, and a desirable upper limit is 20 MPa.

半導体ウエハ等の被加熱物を運搬するためのリフターピンを挿入する貫通孔となる部分は、グリーンシート110を積層し、焼成後に形成する。形成は、ドリル加工によって行われる。   A portion to be a through hole into which a lifter pin for transporting an object to be heated such as a semiconductor wafer is inserted is formed after the green sheets 110 are laminated and fired. Formation is performed by drilling.

次に、セラミック基板11の底面11bに、ドリル加工により袋孔19を形成する。   Next, a bag hole 19 is formed in the bottom surface 11b of the ceramic substrate 11 by drilling.

(5)略筒状の端子保護筒の製造工程
窒化アルミニウム粉末等のセラミック粉末を、筒状の成形型に入れて成形し、必要に応じて切断加工を施した後、これを加熱温度1000〜2100 ℃、常圧で焼結することにより、筒状のセラミック体17を製造する。このとき、製造する筒状のセラミック体は、略円筒状であることが望ましい。上記焼結のための加熱は、不活性ガス雰囲気中または真空中で行う。上記不活性ガスとしては、例えば、アルゴン、窒素等を使用することができる。次いで、セラミック体17の端面を研磨して平坦化する。
(5) Manufacturing process of substantially cylindrical terminal protection cylinder Ceramic powder such as aluminum nitride powder is molded in a cylindrical mold and cut as necessary, and then heated at a temperature of 1000- The cylindrical ceramic body 17 is manufactured by sintering at 2100 ° C. and normal pressure. At this time, it is desirable that the cylindrical ceramic body to be manufactured is substantially cylindrical. The heating for the sintering is performed in an inert gas atmosphere or in a vacuum. As the inert gas, for example, argon, nitrogen or the like can be used. Next, the end surface of the ceramic body 17 is polished and flattened.

(6)セラミック基板とセラミック体との接合工程
セラミック基板11の底面中央付近に前記端子保護筒17の端面を接触させた状態で、セラミック基板11と端子保護筒17とを加熱して、これらを接合する。このとき、セラミック体17の内側に前記給電端子用のスルーホール113、13が収まるようにして接合する(図5(c))。
(6) Joining process of ceramic substrate and ceramic body In a state where the end surface of the terminal protection cylinder 17 is in contact with the vicinity of the center of the bottom surface of the ceramic substrate 11, the ceramic substrate 11 and the terminal protection cylinder 17 are heated, Join. At this time, the through holes 113 and 13 for the power supply terminals are joined inside the ceramic body 17 (FIG. 5C).

セラミック基板11および端子保護筒17を接合する方法としては、例えば、セラミック基板11内部の焼結助剤の濃度と端子保護筒17の内部の焼結助剤の濃度とが異なるように焼結助剤を含有させ、両者を接合位置で接触させた後、加熱することにより接合する。この場合、焼結助剤の濃度の高い部材から濃度の低い部材の方に焼結助剤が移動するとともに、界面を横切るように粒子が成長し、しっかりとした接合面が形成される。   As a method for joining the ceramic substrate 11 and the terminal protection cylinder 17, for example, the sintering aid is set so that the concentration of the sintering aid inside the ceramic substrate 11 and the concentration of the sintering aid inside the terminal protection cylinder 17 are different. After containing an agent and bringing them into contact at the joining position, they are joined by heating. In this case, the sintering aid moves from a member having a high concentration of sintering aid to a member having a low concentration, and particles grow across the interface to form a firm joint surface.

セラミック基板11と端子保護筒体17とを接合するその他の方法としては、例えば、
(1) セラミック基板11および端子保護筒17の接合面に、これらを構成するセラミック材料の焼結助剤を含有する溶液を塗布して焼成する方法(拡散接合)、
(2) セラミック基板11および端子保護筒17の接合面に、これらを構成するセラミックと主成分が同じセラミックペーストを塗布したのち焼成する方法、
(3) 金ろう、銀ろう等を用いてろう付けする方法、
(4) 酸化物系ガラス等の接着剤を用いて接合する方法、
等であってもよい。
Other methods for joining the ceramic substrate 11 and the terminal protection cylinder 17 include, for example,
(1) A method (diffusion bonding) in which a solution containing a sintering aid of a ceramic material constituting these is applied to the bonding surfaces of the ceramic substrate 11 and the terminal protection cylinder 17 and fired (diffusion bonding),
(2) A method of firing after applying a ceramic paste having the same main component as the ceramic constituting the ceramic substrate 11 and the terminal protection cylinder 17 to the joint surface,
(3) Brazing method using gold brazing, silver brazing, etc.
(4) A method of bonding using an adhesive such as oxide glass,
Etc.

(7)外部端子等の取り付け
前記端子保護筒17の内側に形成した袋孔19に、ろう材19cを介してタングステンネジ付きピン19aをねじ込み、そして、ろう材付きのNi棒19bをタングステンネジ付ピンにねじ込む(図6)、その後、900〜1100 ℃に加熱することが好ましい。
(7) Attaching an external terminal or the like A pin 19a with a tungsten screw is screwed into a bag hole 19 formed inside the terminal protection cylinder 17 via a brazing material 19c, and a Ni rod 19b with a brazing material is attached with a tungsten screw. It is preferable to screw into the pin (FIG. 6) and then heat to 900-1100 ° C.

さらに、測温素子としての熱電対26等をセラミック基板11の底面に形成した有底孔14内に挿入し、本発明の電極埋設部材10の製造を終了する。   Further, a thermocouple 26 or the like as a temperature measuring element is inserted into the bottomed hole 14 formed in the bottom surface of the ceramic substrate 11, and the manufacture of the electrode embedding member 10 of the present invention is completed.

(実施例1)
(1)窒化アルミニウム粉末(トクヤマ社製、平均粒径1.1μm)100重量部、酸化イットリウム(Y23:イットリア、平均粒径0.4μm)4重量部、アクリルバインダ11.5重量部、分散剤0.5重量部および1−ブタノールとエタノールとからなるアルコール53重量部を混合したペーストを用い、ドクターブレード法により成形を行って、基板として用いる厚さ0.47 mmのグリーンシートを作製した。
(2)次に、このグリーンシートを80 ℃で5時間乾燥させた後、給電端子形成のための、直径3.0 mmの円柱状のスルーホール10個を、グリーシート外周縁から半径方向の内側に向けて33 mm(中心からの距離132 mm)の位置に、周方向に均等間隔でパンチングにより成形した。
(3)平均粒径1μmの炭化タングステン(アライドマテリアル製WC−10)粒子10000重量部、アクリル系バインダ(三井化学製SA−545)1509重量部、可塑剤(黒金化成製 DOA)175重量部、1−ブタノール560重量部、エタノール432重量部を混合し、ドクターブレード法にて厚さ65μm±5μmの炭化タングステングリーンシートを製造した。この炭化タングステングリーンシートを、空気中25 ℃で48時間乾燥させて、厚さ55μm±5μmのグリーンシートとし、このグリーンシートを打ち抜き加工して、ヒータ電極とすべき炭化タングステンのパターンシートを形成した。
(4)平均粒径3μmの炭化タングステン粒子100重量部、アクリル系バインダ1.9重量部、α―テルピネオール溶媒3.7重量部、および分散剤0.2重量部を混合してプラズマ発生用電極用導体ペーストを調整し、ドクターブレード法にて厚さ65μm±5μmの炭化タングステングリーンシートを製造した。この炭化タングステングリーンシートを、空気中25 ℃で48時間乾燥させて、厚さ55μm±5μmのグリーンシートとし、このグリーンシートを打ち抜き加工して、プラズマ発生用電極とすべき炭化タングステンのパターンシートを形成した。
(5)上記(2)で形成したスルーホール部分に、上記(4)の電極用導体ペーストと同じものを充填し、大気圧、80℃で5時間乾燥機で乾燥させて、厚さ0.47 mm、直径3.0 mm円板状給電端子を得た。
(6)上記(1)〜(5)の処理が終わったグリーンシートと炭化タングステンのパターンシートを積層し、130 ℃、8 MPaの圧力で圧着して積層体を形成した。
(7)次に、得られた積層体を窒素ガス中、600 ℃で5時間脱脂し、1840℃、圧力15 MPaで6時間ホットプレスし、厚さ18 mmのセラミックス板状体を得た。これを330 mmの円盤状に切り出し、内部に厚さ25μm、幅10 mmのヒータ電極ならびに厚さ80μm、開口率36%のプラズマ発生用電極を有するとともに、スルーホールを有するセラミックス板状体とした。
(8)そして、得られたセラミックス板状体の表面にドリル加工で測温素子を挿通するための有底孔およびニッケル製の電極棒を固定するための側面にネジの溝が形成される固定用孔を形成した。
(9)上記(1)〜(8)の工程により製造された電極埋設部材のウエハ加工面の粗度をRaが0.5μmになるようにブラスト加工を行った。
(10)上記(1)〜(9)の工程により製造された電極埋設部材の給電端子を取囲む位置に、窒化アルミニウム粉末(トクヤマ社製、平均粒径0.6μm)を乾式ラバープレス法により円筒型に成形して、酸化雰囲気、600 ℃、5時間の条件で脱脂した後、窒素ガス中、1860 ℃、6時間の条件で焼成してなる窒化アルミニウム製の柱状体(外径80 mm、内径70 mm、長さ190 mm)を窒素ガス中、1850 ℃で加熱して接合した。
(11)前記セグメント1nにドリル加工を施して、シリコンウエハのリフターピンを挿通させる貫通孔、熱伝対を埋め込むための有底孔(直径:1.7 mm、深さ:10 mm)を形成した。
(12)ニッケル製の電極棒を固定するための側面にネジの溝が形成される固定用孔に、Au−Niろう材を附着したタングステンピンを固定用孔に固定し、先端にAu−Niろう材を附着させたニッケル棒をねじ込み、窒素雰囲気、1030 ℃で28分の条件でニッケル棒のろう付けし、プラズマ発生用電極埋設部材を得た。
(Example 1)
(1) Aluminum nitride powder (manufactured by Tokuyama Corporation, average particle size 1.1 μm) 100 parts by weight, yttrium oxide (Y 2 O 3 : yttria, average particle size 0.4 μm) 4 parts by weight, acrylic binder 11.5 parts by weight, dispersant 0.5 Using a paste in which 53 parts by weight of an alcohol composed of 1 part by weight and 1-butanol and ethanol was mixed, molding was performed by a doctor blade method to produce a green sheet having a thickness of 0.47 mm used as a substrate.
(2) Next, after this green sheet was dried at 80 ° C. for 5 hours, 10 cylindrical through-holes with a diameter of 3.0 mm were formed radially inward from the outer periphery of the green sheet for forming the power supply terminals. It was formed by punching at equal intervals in the circumferential direction at a position of 33 mm (distance 132 mm from the center).
(3) 10000 parts by weight of tungsten carbide (WC-10 manufactured by Allied Material) particles having an average particle size of 1 μm, 1509 parts by weight of an acrylic binder (SA-545 manufactured by Mitsui Chemicals), and 175 parts by weight of a plasticizer (DOA manufactured by Kuroki Kasei) Then, 560 parts by weight of 1-butanol and 432 parts by weight of ethanol were mixed, and a tungsten carbide green sheet having a thickness of 65 μm ± 5 μm was produced by a doctor blade method. This tungsten carbide green sheet was dried in air at 25 ° C. for 48 hours to obtain a green sheet having a thickness of 55 μm ± 5 μm, and this green sheet was punched to form a tungsten carbide pattern sheet to be a heater electrode. .
(4) Mixing 100 parts by weight of tungsten carbide particles with an average particle diameter of 3 μm, 1.9 parts by weight of an acrylic binder, 3.7 parts by weight of α-terpineol solvent, and 0.2 parts by weight of a dispersant to prepare a conductor paste for an electrode for plasma generation. A tungsten carbide green sheet having a thickness of 65 μm ± 5 μm was manufactured by the doctor blade method. This tungsten carbide green sheet is dried in air at 25 ° C. for 48 hours to obtain a green sheet having a thickness of 55 μm ± 5 μm, and this green sheet is punched into a tungsten carbide pattern sheet to be used as an electrode for plasma generation. Formed.
(5) The through-hole portion formed in (2) above is filled with the same electrode paste as in (4) above, and dried in a dryer at 80 ° C. for 5 hours at a thickness of 0.47 mm. A disk-shaped power supply terminal having a diameter of 3.0 mm was obtained.
(6) The green sheet and the tungsten carbide pattern sheet after the treatments (1) to (5) were laminated, and pressure-bonded at 130 ° C. and a pressure of 8 MPa to form a laminate.
(7) Next, the obtained laminate was degreased in nitrogen gas at 600 ° C. for 5 hours and hot-pressed at 1840 ° C. under a pressure of 15 MPa for 6 hours to obtain a ceramic plate having a thickness of 18 mm. This was cut out into a 330 mm disk shape, and a ceramic plate having a through hole and a heater electrode with a thickness of 25 μm and a width of 10 mm and a plasma generating electrode with a thickness of 80 μm and an aperture ratio of 36% inside. .
(8) Then, a screw groove is formed on the side surface for fixing the bottomed hole for inserting the temperature measuring element by drilling and the electrode rod made of nickel on the surface of the obtained ceramic plate-like body A hole was formed.
(9) Blasting was performed so that the roughness of the wafer processing surface of the electrode embedding member manufactured by the steps (1) to (8) was 0.5 μm.
(10) Aluminum nitride powder (manufactured by Tokuyama Co., Ltd., average particle size 0.6 μm) is cylindrically formed by dry rubber pressing at a position surrounding the power supply terminal of the electrode embedding member manufactured by the steps (1) to (9). Formed into a mold, degreased in an oxidizing atmosphere at 600 ° C for 5 hours, and then fired in nitrogen gas at 1860 ° C for 6 hours (aluminum nitride columnar body (outer diameter 80 mm, inner diameter) 70 mm in length and 190 mm in length) were bonded in nitrogen gas by heating at 1850 ° C.
(11) The segment 1n was drilled to form a through-hole through which the lifter pin of the silicon wafer was inserted and a bottomed hole (diameter: 1.7 mm, depth: 10 mm) for embedding the thermocouple.
(12) A tungsten pin with an Au-Ni brazing material is fixed to the fixing hole in a fixing hole in which a screw groove is formed on the side surface for fixing the nickel electrode rod, and the tip is Au-Ni A nickel rod to which a brazing material was attached was screwed, and the nickel rod was brazed in a nitrogen atmosphere at 1030 ° C. for 28 minutes to obtain a plasma generating electrode-embedded member.

(実施例2)
(1)窒化アルミニウム粉末(トクヤマ社製、平均粒径1.1μm)100重量部、酸化イットリウム(Y23:イットリア、平均粒径0.4μm)4重量部、アクリルバインダ11.5重量部、分散剤0.5重量部および1−ブタノールとエタノールとからなるアルコール53重量部を混合したペーストを用い、ドクターブレード法により成形を行って、基板として用いる厚さ0.47 mmのグリーンシートを作製した。
(2)次に、このグリーンシートを80 ℃で5時間乾燥させた後、給電端子形成のための、直径12.0 mmの花弁状断面のスルーホール10個を、グリーシート外周縁から半径方向の内側に向けて25 mm(中心からの距離140 mm)の位置に、周方向に均等間隔でパンチングにより成形した。
(3)平均粒径1μmの炭化タングステン(アライドマテリアル製WC−10)粒子10000重量部、アクリル系バインダ(三井化学製SA−545)1509重量部、可塑剤(黒金化成製 DOA)175重量部、1−ブタノール560重量部、エタノール432重量部を混合し、ドクターブレード法にて厚さ65μm±5μmの炭化タングステングリーンシートを製造した。この炭化タングステングリーンシートを、空気中25 ℃で48時間乾燥させて、厚さ55μm±5μmのグリーンシートとし、このグリーンシートを打ち抜き加工して、ヒータ電極とすべき炭化タングステンのパターンシートを形成した。
(4)平均粒径3μmの炭化タングステン粒子100重量部、アクリル系バインダ1.9重量部、α―テルピネオール溶媒3.7重量部、および分散剤0.2重量部を混合してプラズマ発生用電極用導体ペーストを調整し、ドクターブレード法にて厚さ65μm±5μmの炭化タングステングリーンシートを製造した。この炭化タングステングリーンシートを、空気中25 ℃で48時間乾燥させて、厚さ55μm±5μmのグリーンシートとし、このグリーンシートを打ち抜き加工して、プラズマ発生用電極とすべき炭化タングステンのパターンシートを形成した。
(5)次に、前記スルーホールの孔内壁に、導電性ペーストをスルーホールが導電性ペーストによって完全に充填されず中心部が空洞(筒状)になるように導電性ペーストを塗布し、大気圧、80 ℃で5時間乾燥機で乾燥させて、その後さらに前記空洞部内に窒化アルミニウムペーストを充填し、厚さ0.47 mm、直径3.0 mmの花弁形状断面の凹凸条を有する筒状の給電端子とした。
(6)上記(1)〜(5)の処理が終わったグリーンシートと炭化タングステンのパターンシートを積層し、130 ℃、8 MPaの圧力で圧着して積層体を形成した。
(7)次に、得られた積層体を窒素ガス中、600 ℃で5時間脱脂し、1840℃、圧力15 MPaで6時間ホットプレスし、厚さ18 mmのセラミックス板状体を得た。これを330 mmの円盤状に切り出し、内部に厚さ25μm、幅10 mmのヒータ電極ならびに厚さ80μm、開口率36%のプラズマ発生用電極を有するとともに、スルーホールを有するセラミックス板状体とした。
(8)そして、得られたセラミックス板状体の表面にドリル加工で測温素子を挿通するための有底孔およびニッケル製の電極棒を固定するための側面にネジの溝が形成される固定用孔を形成した。
(9)上記(1)〜(8)の工程により製造された電極埋設部材のウエハ加工面の粗度をRaが0.8μmになるようにブラスト加工を行った。
(10)上記(1)〜(9)の工程により製造された電極埋設部材の給電端子を取囲む位置に、窒化アルミニウム粉末(トクヤマ社製、平均粒径0.6μm)を乾式ラバープレス法により円筒型に成形して、酸化雰囲気、600 ℃、5時間の条件で脱脂した後、窒素ガス中、1860 ℃、6時間の条件で焼成してなる窒化アルミニウム製の柱状体(外径80 mm、内径
70 mm、長さ190 mm)を窒素ガス中、1850 ℃で加熱して接合した。
(11)前記セグメント1nにドリル加工を施して、シリコンウエハのリフターピンを挿通させる貫通孔、熱伝対を埋め込むための有底孔(直径:1.7 mm、深さ:10 mm)を形成した。
(12)ニッケル製の電極棒を固定するための側面にネジの溝が形成される固定用孔に、Au−Niろう材を附着したタングステンピンを固定用孔に固定し、先端にAu−Niろう材を附着させたニッケル棒をねじ込み、窒素雰囲気、1030 ℃で28分の条件でニッケル棒のろう付けし、プラズマ発生用電極埋設部材を得た。
(Example 2)
(1) Aluminum nitride powder (manufactured by Tokuyama Corporation, average particle size 1.1 μm) 100 parts by weight, yttrium oxide (Y 2 O 3 : yttria, average particle size 0.4 μm) 4 parts by weight, acrylic binder 11.5 parts by weight, dispersant 0.5 Using a paste in which 53 parts by weight of an alcohol composed of 1 part by weight and 1-butanol and ethanol was mixed, molding was performed by a doctor blade method to produce a green sheet having a thickness of 0.47 mm used as a substrate.
(2) Next, after this green sheet was dried at 80 ° C. for 5 hours, 10 through-holes having a petal-like cross section with a diameter of 12.0 mm were formed on the inner side in the radial direction from the outer periphery of the green sheet. In the direction of 25 mm (distance 140 mm from the center), it was formed by punching at equal intervals in the circumferential direction.
(3) 10000 parts by weight of tungsten carbide (WC-10 manufactured by Allied Material) particles having an average particle size of 1 μm, 1509 parts by weight of an acrylic binder (SA-545 manufactured by Mitsui Chemicals), and 175 parts by weight of a plasticizer (DOA manufactured by Kuroki Kasei) Then, 560 parts by weight of 1-butanol and 432 parts by weight of ethanol were mixed, and a tungsten carbide green sheet having a thickness of 65 μm ± 5 μm was produced by a doctor blade method. This tungsten carbide green sheet was dried in air at 25 ° C. for 48 hours to obtain a green sheet having a thickness of 55 μm ± 5 μm, and this green sheet was punched to form a tungsten carbide pattern sheet to be a heater electrode. .
(4) Mixing 100 parts by weight of tungsten carbide particles with an average particle diameter of 3 μm, 1.9 parts by weight of an acrylic binder, 3.7 parts by weight of α-terpineol solvent, and 0.2 parts by weight of a dispersant to prepare a conductor paste for an electrode for plasma generation. A tungsten carbide green sheet having a thickness of 65 μm ± 5 μm was manufactured by the doctor blade method. This tungsten carbide green sheet is dried in air at 25 ° C. for 48 hours to obtain a green sheet having a thickness of 55 μm ± 5 μm, and this green sheet is punched into a tungsten carbide pattern sheet to be used as an electrode for plasma generation. Formed.
(5) Next, the conductive paste is applied to the inner wall of the through hole so that the through hole is not completely filled with the conductive paste so that the center portion is hollow (tubular). A cylindrical power supply terminal having a petal-shaped cross-section with a petal-shaped cross section having a thickness of 0.47 mm and a diameter of 3.0 mm, which is further dried with a dryer at 80 ° C. for 5 hours and then filled with an aluminum nitride paste in the cavity. did.
(6) The green sheet and the tungsten carbide pattern sheet after the treatments (1) to (5) were laminated, and pressure-bonded at 130 ° C. and a pressure of 8 MPa to form a laminate.
(7) Next, the obtained laminate was degreased in nitrogen gas at 600 ° C. for 5 hours and hot-pressed at 1840 ° C. under a pressure of 15 MPa for 6 hours to obtain a ceramic plate having a thickness of 18 mm. This was cut out into a 330 mm disk shape, and a ceramic plate having a through hole and a heater electrode with a thickness of 25 μm and a width of 10 mm and a plasma generating electrode with a thickness of 80 μm and an aperture ratio of 36% inside. .
(8) Then, a screw groove is formed on the side surface for fixing the bottomed hole for inserting the temperature measuring element by drilling and the electrode rod made of nickel on the surface of the obtained ceramic plate-like body A hole was formed.
(9) Blasting was performed so that the roughness of the wafer processing surface of the electrode embedding member manufactured by the steps (1) to (8) was Ra of 0.8 μm.
(10) Aluminum nitride powder (manufactured by Tokuyama Co., Ltd., average particle size 0.6 μm) is cylindrically formed by dry rubber pressing at a position surrounding the power supply terminal of the electrode embedding member manufactured by the steps (1) to (9). Formed into a mold, degreased in an oxidizing atmosphere at 600 ° C for 5 hours, and then fired in nitrogen gas at 1860 ° C for 6 hours (aluminum nitride columnar body (outer diameter 80 mm, inner diameter)
70 mm in length and 190 mm in length) were bonded in nitrogen gas by heating at 1850 ° C.
(11) The segment 1n was drilled to form a through-hole through which the lifter pin of the silicon wafer was inserted and a bottomed hole (diameter: 1.7 mm, depth: 10 mm) for embedding the thermocouple.
(12) A tungsten pin with an Au-Ni brazing material is fixed to the fixing hole in a fixing hole in which a screw groove is formed on the side surface for fixing the nickel electrode rod, and the tip is Au-Ni A nickel rod to which a brazing material was attached was screwed, and the nickel rod was brazed in a nitrogen atmosphere at 1030 ° C. for 28 minutes to obtain a plasma generating electrode-embedded member.

(実施例3)
(1)窒化アルミニウム粉末(トクヤマ社製、平均粒径1.1μm)100重量部、酸化イットリウム(Y23:イットリア、平均粒径0.4μm)4重量部、アクリルバインダ11.5重量部、分散剤0.5重量部および1−ブタノールとエタノールとからなるアルコール53重量部を混合したペーストを用い、ドクターブレード法により成形を行って、基板とする厚さ0.47 mmのグリーンシートを作製した。
(2)次に、このグリーンシートを80 ℃で5時間乾燥させた後、給電端子形成のための、直径3.0 mmの星形状断面のスルーホール10個を、グリーシート外周縁から半径方向の内側に向けて15 mm(中心からの距離150 mm)の位置に、周方向に均等間隔でパンチングにより成形した。
(3)平均粒径1μmの炭化タングステン(アライドマテリアル製WC−10)粒子10000重量部、アクリル系バインダ(三井化学製SA−545)1509重量部、可塑剤(黒金化成製 DOA)175重量部、1−ブタノール560重量部、エタノール432重量部を混合し、ドクターブレード法にて厚さ65μm±5μmの炭化タングステングリーンシートを製造した。この炭化タングステングリーンシートを、空気中25 ℃で48時間乾燥させて、厚さ55μm±5μmのグリーンシートとし、このグリーンシートを打ち抜き加工して、ヒータ電極とすべき炭化タングステンのパターンシートを形成した。
(4)平均粒径3μmの炭化タングステン粒子100重量部、アクリル系バインダ1.9重量部、α―テルピネオール溶媒3.7重量部、および分散剤0.2重量部を混合してプラズマ発生用電極用導体ペーストを調整し、この炭化タングステングリーンシートを、空気中25 ℃で48時間乾燥させて、厚さ55μm±5μmのグリーンシートとし、このグリーンシートを打ち抜き加工して、プラズマ発生用電極とすべきタングステンのパターンシートを形成した。
(5)上記(2)で形成したスルーホール部分に、上記(4)の電極用導体ペーストと同じものを充填し、大気圧、80℃で5時間乾燥機で乾燥させて、厚さ0.47 mm、直径3.0 mmの星形状断面の凹凸条を有する給電端子を得た。
(6)(1)〜(5)の上記処理が終わったグリーンシートと炭化タングステンのパターンシートを積層し、130 ℃、8 MPaの圧力で圧着して積層体を形成した。
(7)次に、得られた積層体を窒素ガス中、600 ℃で5時間脱脂し、1840℃、圧力15 MPaで6時間ホットプレスし、厚さ18 mmのセラミックス板状体を得た。これを330 mmの円盤状に切り出し、内部に厚さ25μm、幅10 mmのヒータ電極ならびに厚さ80μm、開口率36%のプラズマ発生用電極を有するとともに、スルーホールを有するセラミックス板状体とした。
(8)そして、得られたセラミックス板状体の表面にドリル加工で測温素子を挿通するための有底孔およびニッケル製の電極棒を固定するための側面にネジの溝が形成される固定用孔を形成した。
(9)上記(1)〜(8)の工程により製造された電極埋設部材のウエハ加工面の粗度をRaが0.8μmになるようにブラスト加工を行った。
(10)上記(1)〜(9)の工程により製造された電極埋設部材の給電端子を取囲む位置に、窒化アルミニウム粉末(トクヤマ社製、平均粒径0.6μm)を乾式ラバープレス法により円筒型に成形して、酸化雰囲気、600 ℃、5時間の条件で脱脂した後、窒素ガス中、1860 ℃、6時間の条件で焼成してなる窒化アルミニウム製の柱状体(外径80 mm、内径
70 mm、長さ190 mm)を窒素ガス中、1850 ℃で加熱して接合した。
(11)前記セグメント1nにドリル加工を施して、シリコンウエハのリフターピンを挿通させる貫通孔、熱伝対を埋め込むための有底孔(直径:1.7 mm、深さ:10 mm)を形成した。
(12)ニッケル製の電極棒を固定するための側面にネジの溝が形成される固定用孔に、Au−Niろう材を附着したタングステンピンを固定用孔に固定し、先端にAu−Niろう材を附着させたニッケル棒をねじ込み、窒素雰囲気、1030 ℃で28分の条件でニッケル棒のろう付けし、プラズマ発生用電極埋設部材を得た。
(Example 3)
(1) Aluminum nitride powder (manufactured by Tokuyama Corporation, average particle size 1.1 μm) 100 parts by weight, yttrium oxide (Y 2 O 3 : yttria, average particle size 0.4 μm) 4 parts by weight, acrylic binder 11.5 parts by weight, dispersant 0.5 Using a paste in which 53 parts by weight of an alcohol composed of 1 part by weight and 1-butanol and ethanol was mixed, molding was performed by a doctor blade method to produce a 0.47 mm thick green sheet as a substrate.
(2) Next, after this green sheet was dried at 80 ° C. for 5 hours, 10 star-shaped through-holes with a diameter of 3.0 mm were formed on the inner side in the radial direction from the outer periphery of the green sheet. In the direction of 15mm (distance from the center 150mm), it was formed by punching at equal intervals in the circumferential direction.
(3) 10000 parts by weight of tungsten carbide (WC-10 manufactured by Allied Material) particles having an average particle size of 1 μm, 1509 parts by weight of an acrylic binder (SA-545 manufactured by Mitsui Chemicals), and 175 parts by weight of a plasticizer (DOA manufactured by Kuroki Kasei) Then, 560 parts by weight of 1-butanol and 432 parts by weight of ethanol were mixed, and a tungsten carbide green sheet having a thickness of 65 μm ± 5 μm was produced by a doctor blade method. This tungsten carbide green sheet was dried in air at 25 ° C. for 48 hours to obtain a green sheet having a thickness of 55 μm ± 5 μm, and this green sheet was punched to form a tungsten carbide pattern sheet to be a heater electrode. .
(4) Mixing 100 parts by weight of tungsten carbide particles with an average particle diameter of 3 μm, 1.9 parts by weight of an acrylic binder, 3.7 parts by weight of α-terpineol solvent, and 0.2 parts by weight of a dispersant to prepare a conductor paste for an electrode for plasma generation. The tungsten carbide green sheet is dried in air at 25 ° C. for 48 hours to obtain a green sheet having a thickness of 55 μm ± 5 μm. The green sheet is punched to form a tungsten pattern sheet to be used as a plasma generating electrode. Formed.
(5) The through-hole portion formed in (2) above is filled with the same electrode paste as in (4) above, and dried in a dryer at 80 ° C. for 5 hours at a thickness of 0.47 mm. A power supply terminal having a star-shaped cross-section with a diameter of 3.0 mm was obtained.
(6) A green sheet and the tungsten carbide pattern sheet after the above treatments (1) to (5) were laminated and pressure-bonded at 130 ° C. and a pressure of 8 MPa to form a laminate.
(7) Next, the obtained laminate was degreased in nitrogen gas at 600 ° C. for 5 hours and hot-pressed at 1840 ° C. under a pressure of 15 MPa for 6 hours to obtain a ceramic plate having a thickness of 18 mm. This was cut out into a 330 mm disk shape, and a ceramic plate having a through hole and a heater electrode with a thickness of 25 μm and a width of 10 mm and a plasma generating electrode with a thickness of 80 μm and an aperture ratio of 36% inside. .
(8) Then, a screw groove is formed on the side surface for fixing the bottomed hole for inserting the temperature measuring element by drilling and the electrode rod made of nickel on the surface of the obtained ceramic plate-like body A hole was formed.
(9) Blasting was performed so that the roughness of the wafer processing surface of the electrode embedding member manufactured by the steps (1) to (8) was Ra of 0.8 μm.
(10) Aluminum nitride powder (manufactured by Tokuyama Co., Ltd., average particle size 0.6 μm) is cylindrically formed by dry rubber pressing at a position surrounding the power supply terminal of the electrode embedding member manufactured by the steps (1) to (9). Formed into a mold, degreased in an oxidizing atmosphere at 600 ° C for 5 hours, and then fired in nitrogen gas at 1860 ° C for 6 hours (aluminum nitride columnar body (outer diameter 80 mm, inner diameter)
70 mm in length and 190 mm in length) were bonded in nitrogen gas by heating at 1850 ° C.
(11) The segment 1n was drilled to form a through-hole through which the lifter pin of the silicon wafer was inserted and a bottomed hole (diameter: 1.7 mm, depth: 10 mm) for embedding the thermocouple.
(12) A tungsten pin with an Au-Ni brazing material is fixed to the fixing hole in a fixing hole in which a screw groove is formed on the side surface for fixing the nickel electrode rod, and the tip is Au-Ni A nickel rod to which a brazing material was attached was screwed, and the nickel rod was brazed in a nitrogen atmosphere at 1030 ° C. for 28 minutes to obtain a plasma generating electrode-embedded member.

(実施例4)
(1)窒化アルミニウム粉末(トクヤマ社製、平均粒径1.1μm)100重量部、酸化イットリウム(Y23:イットリア、平均粒径0.4μm)4重量部、アクリルバインダ11.5重量部、分散剤0.5重量部および1−ブタノールとエタノールとからなるアルコール53重量部を混合したペーストを用い、ドクターブレード法により成形を行って、基板として用いる厚さ0.47 mmのグリーンシートを作製した。
(2)次に、このグリーンシートを80 ℃で5時間乾燥させた後、給電端子形成のための、直径12.0 mmの花弁状断面のスルーホール10個を、グリーシート外周縁から半径方向の内側に向けて8mm(中心からの距離157 mm)の位置に、周方向に均等間隔でパンチングにより成形した。
(3)平均粒径1μmの炭化タングステン(アライドマテリアル製WC−10)粒子10000重量部、アクリル系バインダ(三井化学製SA−545)1509重量部、可塑剤(黒金化成製 DOA)175重量部、1−ブタノール560重量部、エタノール432重量部を混合し、ドクターブレード法にて厚さ65μm±5μmの炭化タングステングリーンシートを製造した。この炭化タングステングリーンシートを、空気中25 ℃で48時間乾燥させて、厚さ55μm±5μmのグリーンシートとし、このグリーンシートを打ち抜き加工して、ヒータ電極とすべき炭化タングステンのパターンシートを形成した。
(4)平均粒径3μmの炭化タングステン粒子100重量部、アクリル系バインダ1.9重量部、α―テルピネオール溶媒3.7重量部、および分散剤0.2重量部を混合してプラズマ発生用電極用導体ペーストを調整し、ドクターブレード法にて厚さ65μm±5μmの炭化タングステングリーンシートを製造した。この炭化タングステングリーンシートを、空気中25 ℃で48時間乾燥させて、厚さ55μm±5μmのグリーンシートとし、このグリーンシートを打ち抜き加工して、プラズマ発生用電極とすべき炭化タングステンのパターンシートを形成した。
(5)次に、前記スルーホールの孔内壁に、導電性ペーストをスルーホールが導電性ペーストによって完全に充填されず中心部が空洞(筒状)になるように導電性ペーストを塗布し、大気圧、80 ℃で5時間乾燥機で乾燥させて、その後さらに前記空洞部内に窒化アルミニウムペーストを充填し、厚さ0.47 mm、直径3.0 mmの花弁形状断面の凹凸条を有する筒状の給電端子とした。
(6)上記(1)〜(5)の処理が終わったグリーンシートと炭化タングステンのパターンシートを積層し、130 ℃、8 MPaの圧力で圧着して積層体を形成した。
(7)次に、得られた積層体を窒素ガス中、600 ℃で5時間脱脂し、1840℃、圧力15 MPaで6時間ホットプレスし、厚さ18 mmのセラミックス板状体を得た。これを330 mmの円盤状に切り出し、内部に厚さ25μm、幅10 mmのヒータ電極ならびに厚さ80μm、開口率36%のプラズマ発生用電極を有するとともに、スルーホールを有するセラミックス板状体とした。
(8)そして、得られたセラミックス板状体の表面にドリル加工で測温素子を挿通するための有底孔およびニッケル製の電極棒を固定するための側面にネジの溝が形成される固定用孔を形成した。
(9)上記(1)〜(8)の工程により製造された電極埋設部材のウエハ加工面の粗度をRaが0.8μmになるようにブラスト加工を行った。
(10)上記(1)〜(9)の工程により製造された電極埋設部材の給電端子を取囲む位置に、窒化アルミニウム粉末(トクヤマ社製、平均粒径0.6μm)を乾式ラバープレス法により円筒型に成形して、酸化雰囲気、600 ℃、5時間の条件で脱脂した後、窒素ガス中、1860 ℃、6時間の条件で焼成してなる窒化アルミニウム製の柱状体(外径80 mm、内径
70 mm、長さ190 mm)を窒素ガス中、1850 ℃で加熱して接合した。
(11)前記セグメント1nにドリル加工を施して、シリコンウエハのリフターピンを挿通させる貫通孔、熱伝対を埋め込むための有底孔(直径:1.7 mm、深さ:10 mm)を形成した。
(12)ニッケル製の電極棒を固定するための側面にネジの溝が形成される固定用孔に、Au−Niろう材を附着したタングステンピンを固定用孔に固定し、先端にAu−Niろう材を附着させたニッケル棒をねじ込み、窒素雰囲気、1030 ℃で28分の条件でニッケル棒のろう付けし、プラズマ発生用電極埋設部材を得た。
Example 4
(1) Aluminum nitride powder (manufactured by Tokuyama Corporation, average particle size 1.1 μm) 100 parts by weight, yttrium oxide (Y 2 O 3 : yttria, average particle size 0.4 μm) 4 parts by weight, acrylic binder 11.5 parts by weight, dispersant 0.5 Using a paste in which 53 parts by weight of an alcohol composed of 1 part by weight and 1-butanol and ethanol was mixed, molding was performed by a doctor blade method to produce a green sheet having a thickness of 0.47 mm used as a substrate.
(2) Next, after this green sheet was dried at 80 ° C. for 5 hours, 10 through-holes having a petal-like cross section with a diameter of 12.0 mm were formed on the inner side in the radial direction from the outer periphery of the green sheet. Toward the surface by punching at equal intervals in the circumferential direction at a position of 8 mm (distance 157 mm from the center).
(3) 10000 parts by weight of tungsten carbide (WC-10 manufactured by Allied Material) particles having an average particle size of 1 μm, 1509 parts by weight of an acrylic binder (SA-545 manufactured by Mitsui Chemicals), and 175 parts by weight of a plasticizer (DOA manufactured by Kuroki Kasei) Then, 560 parts by weight of 1-butanol and 432 parts by weight of ethanol were mixed, and a tungsten carbide green sheet having a thickness of 65 μm ± 5 μm was produced by a doctor blade method. This tungsten carbide green sheet was dried in air at 25 ° C. for 48 hours to obtain a green sheet having a thickness of 55 μm ± 5 μm, and this green sheet was punched to form a tungsten carbide pattern sheet to be a heater electrode. .
(4) Mixing 100 parts by weight of tungsten carbide particles with an average particle diameter of 3 μm, 1.9 parts by weight of an acrylic binder, 3.7 parts by weight of α-terpineol solvent, and 0.2 parts by weight of a dispersant to prepare a conductor paste for an electrode for plasma generation. A tungsten carbide green sheet having a thickness of 65 μm ± 5 μm was manufactured by the doctor blade method. This tungsten carbide green sheet is dried in air at 25 ° C. for 48 hours to obtain a green sheet having a thickness of 55 μm ± 5 μm, and this green sheet is punched into a tungsten carbide pattern sheet to be used as an electrode for plasma generation. Formed.
(5) Next, the conductive paste is applied to the inner wall of the through hole so that the through hole is not completely filled with the conductive paste so that the center portion is hollow (tubular). A cylindrical power supply terminal having a petal-shaped cross-section with a petal-shaped cross section having a thickness of 0.47 mm and a diameter of 3.0 mm, which is further dried with a dryer at 80 ° C. for 5 hours and then filled with an aluminum nitride paste in the cavity. did.
(6) The green sheet and the tungsten carbide pattern sheet after the treatments (1) to (5) were laminated, and pressure-bonded at 130 ° C. and a pressure of 8 MPa to form a laminate.
(7) Next, the obtained laminate was degreased in nitrogen gas at 600 ° C. for 5 hours and hot-pressed at 1840 ° C. under a pressure of 15 MPa for 6 hours to obtain a ceramic plate having a thickness of 18 mm. This was cut out into a 330 mm disk shape, and a ceramic plate having a through hole and a heater electrode with a thickness of 25 μm and a width of 10 mm and a plasma generating electrode with a thickness of 80 μm and an aperture ratio of 36% inside. .
(8) Then, a screw groove is formed on the side surface for fixing the bottomed hole for inserting the temperature measuring element by drilling and the electrode rod made of nickel on the surface of the obtained ceramic plate-like body A hole was formed.
(9) Blasting was performed so that the roughness of the wafer processing surface of the electrode embedding member manufactured by the steps (1) to (8) was Ra of 0.8 μm.
(10) Aluminum nitride powder (manufactured by Tokuyama Co., Ltd., average particle size 0.6 μm) is cylindrically formed by dry rubber pressing at a position surrounding the power supply terminal of the electrode embedding member manufactured by the steps (1) to (9). Formed into a mold, degreased in an oxidizing atmosphere at 600 ° C for 5 hours, and then fired in nitrogen gas at 1860 ° C for 6 hours (aluminum nitride columnar body (outer diameter 80 mm, inner diameter)
70 mm in length and 190 mm in length) were bonded in nitrogen gas by heating at 1850 ° C.
(11) The segment 1n was drilled to form a through-hole through which the lifter pin of the silicon wafer was inserted and a bottomed hole (diameter: 1.7 mm, depth: 10 mm) for embedding the thermocouple.
(12) A tungsten pin with an Au-Ni brazing material is fixed to the fixing hole in a fixing hole in which a screw groove is formed on the side surface for fixing the nickel electrode rod, and the tip is Au-Ni A nickel rod to which a brazing material was attached was screwed, and the nickel rod was brazed in a nitrogen atmosphere at 1030 ° C. for 28 minutes to obtain a plasma generating electrode-embedded member.

(比較例1)
(1)窒化アルミニウム粉末(トクヤマ社製、平均粒径1.1μm)100重量部、酸化イットリウム(Y23:イットリア、平均粒径0.4μm)4重量部、アクリルバインダ11.5重量部、分散剤0.5重量部および1−ブタノールとエタノールとからなるアルコール53重量部を混合したペーストを用い、ドクターブレード法により成形を行って、基板とする厚さ0.47 mmのグリーンシートを作製した。
(2)次に、このグリーンシートを80 ℃で5時間乾燥させた後、給電端子形成のための、直径3.0 mmのスルーホール10個を、グリーシートの外周縁から115 mm(中心から50 mm)の位置にパンチングにより成形した。
(3)平均粒径1μmの炭化タングステン(アライドマテリアル製WC−10)粒子10000重量部、アクリル系バインダ(三井化学製SA−545)1509重量部、可塑剤(黒金化成製 DOA)175重量部、1−ブタノール560重量部、エタノール432重量部を混合し、ドクターブレード法にて厚さ65μm±5μmの炭化タングステングリーンシートを製造した。この炭化タングステングリーンシートを、空気中25 ℃で48時間乾燥させて、厚さ55μm±5μmのグリーンシートとし、このグリーンシートを打ち抜き加工して、ヒータ電極とすべき炭化タングステンのパターンシートを形成した。
(4)平均粒径3μmの炭化タングステン粒子100重量部、アクリル系バインダ1.9重量部、α―テルピネオール溶媒3.7重量部、および分散剤0.2重量部を混合してプラズマ発生用電極用導体ペーストを調整した。さらに、外部端子を接続するためのスルーホールとなる部分にその導体ペーストを充填し、直径3.0 mmの凹凸のない円柱状の充填層を形成して給電端子を得た。
(5)上記(1)〜(4)の処理が終わったグリーンシートと炭化タングステンのパターンシートを積層し、130 ℃、8 MPaの圧力で圧着して積層体を形成した。
(6)次に、得られた積層体を窒素ガス中、600 ℃で5時間脱脂し、1840℃、圧力15 MPaで6時間ホットプレスし、厚さ18 mmのセラミックス板状体を得た。これを330 mmの円盤状に切り出し、内部に厚さ25μm、幅10 mmのヒータ電極を有するとともに、スルーホールを有するセラミックス板状体とした。
(7)そして、得られたセラミックス板状体の表面にドリル加工で測温素子を挿通するための有底孔およびニッケル製の電極棒を固定するための側面にネジの溝が形成される固定用孔を形成した。
(8)上記(1)〜(7)の工程により製造された電極埋設部材のウエハ加工面の粗度をRaが0.9μmになるようにブラスト加工を行った。
(9)上記(1)〜(8)の工程により製造された電極埋設部材に、窒化アルミニウム粉末(トクヤマ社製、平均粒径0.6μm)を乾式ラバープレス法により円筒型に成形して、酸化雰囲気、600 ℃、5時間の条件で脱脂した後、窒素ガス中、1860 ℃、6時間の条件で焼成してなる窒化アルミニウム製の柱状体(外径80 mm、内径70 mm、長さ190 mm)を窒素ガス中、1850 ℃で加熱して接合した。
(10)前記セグメント1nにドリル加工を施して、シリコンウエハのリフターピンを挿通させる貫通孔、熱伝対を埋め込むための有底孔(直径:1.7 mm、深さ:10 mm)を形成した。
(11)ニッケル製の電極棒を固定するための側面にネジの溝が形成される固定用孔に、Au−Niろう材を附着したタングステンピンを固定用孔に固定し、先端にAu−Niろう材を附着させたニッケル棒をねじ込み、窒素雰囲気、1030 ℃で28分の条件でニッケル棒のろう付けし、プラズマ発生用電極埋設部材を得た。
(Comparative Example 1)
(1) Aluminum nitride powder (manufactured by Tokuyama Corporation, average particle size 1.1 μm) 100 parts by weight, yttrium oxide (Y 2 O 3 : yttria, average particle size 0.4 μm) 4 parts by weight, acrylic binder 11.5 parts by weight, dispersant 0.5 Using a paste in which 53 parts by weight of an alcohol composed of 1 part by weight and 1-butanol and ethanol was mixed, molding was performed by a doctor blade method to produce a 0.47 mm thick green sheet as a substrate.
(2) Next, after this green sheet was dried at 80 ° C. for 5 hours, 10 through-holes with a diameter of 3.0 mm were formed 115 mm from the outer periphery of the green sheet (50 mm from the center). ) At the position of).
(3) 10000 parts by weight of tungsten carbide (WC-10 manufactured by Allied Material) particles having an average particle size of 1 μm, 1509 parts by weight of an acrylic binder (SA-545 manufactured by Mitsui Chemicals), and 175 parts by weight of a plasticizer (DOA manufactured by Kuroki Kasei) Then, 560 parts by weight of 1-butanol and 432 parts by weight of ethanol were mixed, and a tungsten carbide green sheet having a thickness of 65 μm ± 5 μm was produced by a doctor blade method. This tungsten carbide green sheet was dried in air at 25 ° C. for 48 hours to obtain a green sheet having a thickness of 55 μm ± 5 μm, and this green sheet was punched to form a tungsten carbide pattern sheet to be a heater electrode. .
(4) A conductive paste for an electrode for plasma generation was prepared by mixing 100 parts by weight of tungsten carbide particles having an average particle size of 3 μm, 1.9 parts by weight of an acrylic binder, 3.7 parts by weight of α-terpineol solvent, and 0.2 parts by weight of a dispersant. . Furthermore, the conductor paste was filled in a portion to be a through hole for connecting an external terminal, and a cylindrical filling layer having a diameter of 3.0 mm and having no irregularities was formed to obtain a power feeding terminal.
(5) The green sheet and the tungsten carbide pattern sheet after the treatments (1) to (4) were laminated, and pressure-bonded at 130 ° C. and a pressure of 8 MPa to form a laminate.
(6) Next, the obtained laminate was degreased in nitrogen gas at 600 ° C. for 5 hours, and hot-pressed at 1840 ° C. and a pressure of 15 MPa for 6 hours to obtain a ceramic plate having a thickness of 18 mm. This was cut into a 330 mm disk shape, and a ceramic plate-like body having a heater electrode with a thickness of 25 μm and a width of 10 mm inside and a through hole was obtained.
(7) Fixing in which a screw groove is formed on a side surface for fixing a bottomed hole for inserting a temperature measuring element by drilling and a nickel electrode rod on the surface of the obtained ceramic plate-like body A hole was formed.
(8) Blasting was performed so that the roughness of the wafer processing surface of the electrode embedding member manufactured by the steps (1) to (7) was Ra of 0.9 μm.
(9) Aluminum nitride powder (manufactured by Tokuyama Corp., average particle size 0.6 μm) is formed into a cylindrical shape by a dry rubber press method on the electrode embedding member manufactured by the steps (1) to (8), and oxidized. Columnar made of aluminum nitride that is degreased at 600 ° C for 5 hours in an atmosphere and then fired in nitrogen gas at 1860 ° C for 6 hours (outer diameter 80 mm, inner diameter 70 mm, length 190 mm ) Was heated in nitrogen gas at 1850 ° C. for bonding.
(10) The segment 1n was drilled to form a through hole for inserting a lifter pin of a silicon wafer and a bottomed hole (diameter: 1.7 mm, depth: 10 mm) for embedding a thermocouple.
(11) A tungsten pin with an Au-Ni brazing material is fixed to the fixing hole in a fixing hole in which a screw groove is formed on the side surface for fixing the nickel electrode rod, and the tip is Au-Ni A nickel rod to which a brazing material was attached was screwed, and the nickel rod was brazed in a nitrogen atmosphere at 1030 ° C. for 28 minutes to obtain a plasma generating electrode-embedded member.

(比較例2)
(1)窒化アルミニウム粉末(トクヤマ社製、平均粒径1.1μm)100重量部、酸化イットリウム(Y23:イットリア、平均粒径0.4μm)4重量部、アクリルバインダ11.5重量部、分散剤0.5重量部および1−ブタノールとエタノールとからなるアルコール53重量部を混合したペーストを用い、ドクターブレード法により成形を行って、基材として用いる厚さ0.47 mmのグリーンシートを作製した。
(2)次に、このグリーンシートを80 ℃で5時間乾燥させた後、給電端子形成のための、直径18.0 mmのスルーホール10個を、グリーシートの外周縁から85 mm(中心から80 mm)の位置にパンチングにより成形した。
(3)平均粒径1μmの炭化タングステン(アライドマテリアル製WC−10)粒子10000重量部、アクリル系バインダ(三井化学製SA−545)1509重量部、可塑剤(黒金化成製 DOA)175重量部、1−ブタノール560重量部、エタノール432重量部を混合し、ドクターブレード法にて厚さ65μm±5μmの炭化タングステングリーンシートを製造した。この炭化タングステングリーンシートを、空気中25 ℃で48時間乾燥させて、厚さ55μm±5μmのグリーンシートとし、このグリーンシートを打ち抜き加工して、ヒータ電極とすべき炭化タングステンのパターンシートを形成した。
(4)平均粒径3μmの炭化タングステン粒子100重量部、アクリル系バインダ1.9重量部、α―テルピネオール溶媒3.7重量部、および分散剤0.2重量部を混合してプラズマ発生用電極用導体ペーストを調整した。さらに、外部端子を接続するためのスルーホールとなる部分に導体ペーストを充填し、直径18.0 mmの凹凸のない円柱状からなる給電端子とした。
(5)上記(1)〜(4)の処理が終わったグリーンシートと炭化タングステンのパターンシートを積層し、130 ℃、8 MPaの圧力で圧着して積層体を形成した。
(6)次に、得られた積層体を窒素ガス中、600 ℃で5時間脱脂し、1840℃、圧力15 MPaで6時間ホットプレスし、厚さ18 mmのセラミックス板状体を得た。これを330 mmの円盤状に切り出し、内部に厚さ25μm、幅10 mmのヒータ電極を有するとともに、スルーホールを有するセラミックス板状体とした。
(7)そして、得られたセラミックス板状体の表面にドリル加工で測温素子を挿通するための有底孔およびニッケル製の電極棒を固定するための側面にネジの溝が形成される固定用孔を形成した。
(8)上記(1)〜(7)の工程により製造された電極埋設部材のウエハ加工面の粗度をRaが0.8μmになるようにブラスト加工を行った。
(9)上記(1)〜(8)の工程により製造された電極埋設部材に、窒化アルミニウム粉末(トクヤマ社製、平均粒径0.6μm)を乾式ラバープレス法により円筒型に成形して、酸化雰囲気、600 ℃、5時間の条件で脱脂した後、窒素ガス中、1860 ℃、6時間の条件で焼成してなる窒化アルミニウム製の柱状体(外径80 mm、内径70 mm、長さ190 mm)を窒素ガス中、1850 ℃で加熱して接合した。
(10)前記セグメント1nにドリル加工を施して、シリコンウエハのリフターピンを挿通させる貫通孔、熱伝対を埋め込むための有底孔(直径:1.7 mm、深さ:10 mm)を形成した。
(11)ニッケル製の電極棒を固定するための側面にネジの溝が形成される固定用孔に、Au−Niろう材を附着したタングステンピンを固定用孔に固定し、先端にAu−Niろう材を附着させたニッケル棒をねじ込み、窒素雰囲気、1030 ℃で28分の条件でニッケル棒のろう付けしてプラズマ発生用電極埋設部材を得た。
(Comparative Example 2)
(1) Aluminum nitride powder (manufactured by Tokuyama Corporation, average particle size 1.1 μm) 100 parts by weight, yttrium oxide (Y 2 O 3 : yttria, average particle size 0.4 μm) 4 parts by weight, acrylic binder 11.5 parts by weight, dispersant 0.5 Using a paste in which 53 parts by weight of alcohol composed of 1 part by weight and 1-butanol and ethanol were mixed, molding was performed by a doctor blade method to produce a green sheet having a thickness of 0.47 mm used as a substrate.
(2) Next, after this green sheet was dried at 80 ° C. for 5 hours, 10 through-holes with a diameter of 18.0 mm were formed 85 mm from the outer periphery of the green sheet (80 mm from the center). ) At the position of).
(3) 10000 parts by weight of tungsten carbide (WC-10 manufactured by Allied Material) particles having an average particle size of 1 μm, 1509 parts by weight of an acrylic binder (SA-545 manufactured by Mitsui Chemicals), and 175 parts by weight of a plasticizer (DOA manufactured by Kuroki Kasei) Then, 560 parts by weight of 1-butanol and 432 parts by weight of ethanol were mixed, and a tungsten carbide green sheet having a thickness of 65 μm ± 5 μm was produced by a doctor blade method. This tungsten carbide green sheet was dried in air at 25 ° C. for 48 hours to obtain a green sheet having a thickness of 55 μm ± 5 μm, and this green sheet was punched to form a tungsten carbide pattern sheet to be a heater electrode. .
(4) A conductive paste for an electrode for plasma generation was prepared by mixing 100 parts by weight of tungsten carbide particles having an average particle size of 3 μm, 1.9 parts by weight of an acrylic binder, 3.7 parts by weight of α-terpineol solvent, and 0.2 parts by weight of a dispersant. . Furthermore, a conductive paste was filled in a portion serving as a through hole for connecting an external terminal to obtain a power supply terminal having a cylindrical shape with a diameter of 18.0 mm and having no unevenness.
(5) The green sheet and the tungsten carbide pattern sheet after the treatments (1) to (4) were laminated, and pressure-bonded at 130 ° C. and a pressure of 8 MPa to form a laminate.
(6) Next, the obtained laminate was degreased in nitrogen gas at 600 ° C. for 5 hours, and hot-pressed at 1840 ° C. and a pressure of 15 MPa for 6 hours to obtain a ceramic plate having a thickness of 18 mm. This was cut into a 330 mm disk shape, and a ceramic plate-like body having a heater electrode with a thickness of 25 μm and a width of 10 mm inside and a through hole was obtained.
(7) Fixing in which a screw groove is formed on a side surface for fixing a bottomed hole for inserting a temperature measuring element by drilling and a nickel electrode rod on the surface of the obtained ceramic plate-like body A hole was formed.
(8) Blasting was performed so that the roughness of the wafer processing surface of the electrode embedding member manufactured by the steps (1) to (7) was Ra of 0.8 μm.
(9) Aluminum nitride powder (manufactured by Tokuyama Corp., average particle size 0.6 μm) is formed into a cylindrical shape by a dry rubber press method on the electrode embedding member manufactured by the steps (1) to (8), and oxidized. Columnar made of aluminum nitride that is degreased at 600 ° C for 5 hours in an atmosphere and then fired in nitrogen gas at 1860 ° C for 6 hours (outer diameter 80 mm, inner diameter 70 mm, length 190 mm ) Was heated in nitrogen gas at 1850 ° C. for bonding.
(10) The segment 1n was drilled to form a through hole for inserting a lifter pin of a silicon wafer and a bottomed hole (diameter: 1.7 mm, depth: 10 mm) for embedding a thermocouple.
(11) A tungsten pin with an Au-Ni brazing material is fixed to the fixing hole in a fixing hole in which a screw groove is formed on the side surface for fixing the nickel electrode rod, and the tip is Au-Ni A nickel rod to which a brazing material was attached was screwed, and the nickel rod was brazed in a nitrogen atmosphere at 1030 ° C. for 28 minutes to obtain a plasma generating electrode-embedded member.

(比較例3)
(1)窒化アルミニウム粉末(トクヤマ社製、平均粒径1.1μm)100重量部、酸化イットリウム(Y23:イットリア、平均粒径0.4μm)4重量部、アクリルバインダ11.5重量部、分散剤0.5重量部および1−ブタノールとエタノールとからなるアルコール53重量部を混合したペーストを用い、ドクターブレード法により成形を行って、厚さ0.47 mmのグリーンシートを作製した。
(2)次に、このグリーンシートを80 ℃で5時間乾燥させた後、給電端子形成用のスルーホールを形成するために、グリーンシートの外周縁から65 mm(中心から100 mm)の距離に放射状に、直径3mmの円形状スルーホール10個をパンチングにより成形した。
(3)平均粒径1μmの炭化タングステン(アライドマテリアル製WC−10)粒子10000重量部、アクリル系バインダ(三井化学製SA−545)1509重量部、可塑剤(黒金化成製DOA)175重量部、1−ブタノール560重量部、エタノール432重量部を混合し、ドクターブレード法にて厚さ65μm±5μmの炭化タングステングリーンシートを製造した。これを空気中25 ℃で48時間乾燥させて厚さ55μm±5μmのグリーンシートとし、このグリーンシートを打ち抜き加工して、ヒータ電極とすべき炭化タングステンのパターンシートを形成した。
(4)平均粒径3μmのタングステン粒子100重量部、アクリル系バインダ1.9重量部、α−テルピネオール溶媒3.7重量部、および分散剤0.2重量部を混合してプラズマ発生用電極用導体ペーストを調整した。さらに、外部端子を接続するためのスルーホールとなる部分に導体ペーストを充填し、充填層を形成して給電端子とした。
(5)上記処理の終わった(1)〜(4)のグリーンシートと炭化タングステンのパターンシートを積層し、130 ℃、8 MPaの圧力で圧着して積層体を形成した。
(6)次に、得られた積層体を窒素ガス中、600 ℃で5時間脱脂し、1840 ℃、圧力15 MPaで6時間ホットプレスし、厚さ18 mmのセラミック板状体を得た。これを330 mmの円盤状に切り出し、内部に厚さ25μm、幅10 mmのヒータ電極を有するとともに、スルーホールを有するセラミック板状体とした。
(7)そして、得られたセラミック板状体の表面にドリル加工で測温素子を挿通するための有底孔およびニッケル製の電極棒を固定するための側面にネジの溝が形成される固定用孔を形成した。
(8)(1)〜(7)の工程により製造された電極埋設部材、即ちセラミックヒータのウエハ加工面の粗度をRaが0.5μmになるようにブラスト加工を行った。
(9)(1)〜(8)の工程により製造されたセラミックヒータに、窒化アルミニウム粉末(トクヤマ社製、平均粒径0.6μm)を乾式ラバープレス法により円筒型に成形して、酸化雰囲気、600 ℃、5時間の条件で脱脂した後、窒素ガス中、1860 ℃、6時間の条件で焼成してなる窒化アルミニウム製の柱状体(外径80 mm、内径70 mm、長さ190 mm)を窒素ガス中、1850 ℃で加熱して接合した。
(10)前記セグメント1nにドリル加工を施して、シリコンウエハのリフターピンを挿通させる貫通孔、熱伝対を埋め込むための有底孔(直径:1.7 mm、深さ:10 mm)を形成した。
(12)ニッケル製の電極棒を固定するための側面にネジの溝が形成される固定用孔に、Au−Niろう材を附着したタングステンピンを固定用孔に固定し、先端にAu−Niろう材を附着させたニッケル棒をねじ込み、窒素雰囲気、1030 ℃で28分の条件でニッケル棒のろう付けした。
(Comparative Example 3)
(1) Aluminum nitride powder (manufactured by Tokuyama Corporation, average particle size 1.1 μm) 100 parts by weight, yttrium oxide (Y 2 O 3 : yttria, average particle size 0.4 μm) 4 parts by weight, acrylic binder 11.5 parts by weight, dispersant 0.5 Using a paste in which 53 parts by weight of an alcohol composed of 1 part by weight and 1-butanol and ethanol was mixed, molding was performed by a doctor blade method to produce a green sheet having a thickness of 0.47 mm.
(2) Next, after drying this green sheet at 80 ° C. for 5 hours, in order to form a through hole for forming the power supply terminal, the distance from the outer periphery of the green sheet to 65 mm (100 mm from the center) Radially, 10 circular through holes with a diameter of 3 mm were formed by punching.
(3) 10000 parts by weight of tungsten carbide (WC-10 manufactured by Allied Material) particles having an average particle diameter of 1 μm, 1509 parts by weight of an acrylic binder (SA-545 manufactured by Mitsui Chemicals), and 175 parts by weight of a plasticizer (DOA manufactured by Kuroki Kasei) Then, 560 parts by weight of 1-butanol and 432 parts by weight of ethanol were mixed, and a tungsten carbide green sheet having a thickness of 65 μm ± 5 μm was produced by a doctor blade method. This was dried in air at 25 ° C. for 48 hours to obtain a green sheet having a thickness of 55 μm ± 5 μm, and this green sheet was punched to form a tungsten carbide pattern sheet to be a heater electrode.
(4) 100 parts by weight of tungsten particles having an average particle diameter of 3 μm, 1.9 parts by weight of an acrylic binder, 3.7 parts by weight of α-terpineol solvent, and 0.2 parts by weight of a dispersant were mixed to prepare a conductor paste for plasma generating electrode. Further, a portion serving as a through hole for connecting an external terminal was filled with a conductive paste, and a filling layer was formed to form a power supply terminal.
(5) The green sheets of (1) to (4) after the above treatment and the tungsten carbide pattern sheet were laminated and pressure-bonded at 130 ° C. and a pressure of 8 MPa to form a laminate.
(6) Next, the obtained laminate was degreased in nitrogen gas at 600 ° C. for 5 hours, and hot pressed at 1840 ° C. and a pressure of 15 MPa for 6 hours to obtain a ceramic plate having a thickness of 18 mm. This was cut into a 330 mm disk shape, and a ceramic plate-like body having a heater electrode with a thickness of 25 μm and a width of 10 mm inside and a through hole was obtained.
(7) Fixing in which a screw groove is formed on a side surface for fixing a bottomed hole for inserting a temperature measuring element by drilling and a nickel electrode rod on the surface of the obtained ceramic plate-like body A hole was formed.
(8) Blasting was performed so that the roughness of the wafer processing surface of the electrode embedding member manufactured by the steps (1) to (7), that is, the ceramic heater was 0.5 μm.
(9) To the ceramic heater manufactured by the steps (1) to (8), aluminum nitride powder (manufactured by Tokuyama Corporation, average particle size 0.6 μm) is formed into a cylindrical shape by a dry rubber press method, and an oxidizing atmosphere, A columnar body made of aluminum nitride (outer diameter 80 mm, inner diameter 70 mm, length 190 mm) formed by degreasing at 600 ° C for 5 hours and then firing in nitrogen gas at 1860 ° C for 6 hours Bonding was performed by heating at 1850 ° C. in nitrogen gas.
(10) The segment 1n was drilled to form a through hole for inserting a lifter pin of a silicon wafer and a bottomed hole (diameter: 1.7 mm, depth: 10 mm) for embedding a thermocouple.
(12) A tungsten pin with an Au-Ni brazing material is fixed to the fixing hole in a fixing hole in which a screw groove is formed on the side surface for fixing the nickel electrode rod, and the tip is Au-Ni A nickel rod with a brazing material was screwed in, and the nickel rod was brazed in a nitrogen atmosphere at 1030 ° C. for 28 minutes.

Figure 2005197393
Figure 2005197393

実施例および比較例の考察
表1は、プラズマ発生用電極の底面に設置される給電端子の位置とサイクル試験結果を示したものである。表に示す結果から、セラミック基板の中心から132 mm以上、つまり、直径が330 mmのセラミック基板の外周から20%以内に相当する位置に給電端子を設置した場合、耐久性に優れることがわかった。
従って、本発明に係るプラズマ発生装置用電極埋設部材によれば、セラミック基板の高温での長時間使用に当たっても、基板中に埋設した各種電極の底面に設置した給電端子での発熱が小さく、耐久性に優れ、品質を長期間安定した状態に維持できるプラズマ発生装置用電極埋設部材を安価に提供することができる。
Discussion of Examples and Comparative Examples Table 1 shows the positions of the power supply terminals installed on the bottom surface of the plasma generating electrode and the cycle test results. From the results shown in the table, it was found that durability was excellent when the power supply terminal was installed at a position equivalent to 132 mm or more from the center of the ceramic substrate, that is, within 20% of the outer periphery of the ceramic substrate with a diameter of 330 mm. .
Therefore, according to the electrode embedding member for a plasma generator according to the present invention, even when the ceramic substrate is used for a long time at a high temperature, heat generation at the power supply terminals installed on the bottom surfaces of the various electrodes embedded in the substrate is small and durable. It is possible to provide an electrode embedded member for a plasma generator that is excellent in performance and can maintain quality in a stable state for a long period of time.

本発明に係る電極埋設部材は、半導体を製造する分野において、半導体ウエハに薄膜を形成するためのCVD装置のような薄膜形成装置や、ドライエッチング装置に対して用いられるものである。   The electrode embedding member according to the present invention is used for a thin film forming apparatus such as a CVD apparatus for forming a thin film on a semiconductor wafer and a dry etching apparatus in the field of manufacturing a semiconductor.

本発明のプラズマ発生装置用電極埋設部材の部分断面図である。It is a fragmentary sectional view of the electrode embedding member for plasma generators of the present invention. プラズマ発生用電極の一例を模式的に示す平面図である。It is a top view which shows typically an example of the electrode for plasma generation. プラズマ発生用電極を基板内に多層に埋設した例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the example which embedded the electrode for plasma generation in the multilayer in the board | substrate. プラズマ発生用電極の他の例を模式的に示す平面図である。It is a top view which shows typically the other example of the electrode for plasma generation. (a)〜(c)は、本発明のプラズマ発生装置用電極埋設部材の製造方法の一例を示す断面図である。(A)-(c) is sectional drawing which shows an example of the manufacturing method of the electrode embedding member for plasma generators of this invention. 外部端子取り付け部の拡大断面図である。It is an expanded sectional view of an external terminal attachment part. (a)〜(d)は給電端子の形状とプラズマ発生用電極との接合着部の形状を示す断面図である。(A)-(d) is sectional drawing which shows the shape of the junction part of the shape of an electric power feeding terminal and the electrode for plasma generation.

符号の説明Explanation of symbols

10、30、40 電極埋設部材
11、31、41 セラミック基板
11a 加熱面
11b 底面
11c エンボス
12、32、42 ヒータ電極
13、113 スルーホール
14 有底孔
15 貫通孔
17 端子保護筒
19 袋孔
23 外部端子
24 導電線
26 リード線
110 グリーンシート
120 モータ電極パターン層
130 導電ペースト充填層
180 側温素子
10, 30, 40 Electrode embedding member 11, 31, 41 Ceramic substrate 11a Heating surface 11b Bottom surface 11c Emboss 12, 32, 42 Heater electrodes 13, 113 Through hole 14 Bottomed hole 15 Through hole 17 Terminal protection cylinder 19 Bag hole 23 External Terminal 24 Conductive wire 26 Lead wire 110 Green sheet 120 Motor electrode pattern layer 130 Conductive paste filling layer 180 Side temperature element

Claims (3)

セラミック基板中にプラズマ発生用電極を埋設すると共に、この電極の一方の面に給電端子を接続してなる電極埋設部材において、前記給電端子をセラミック基板の外周寄りに配置したことを特徴とするプラズマ発生装置用電極埋設部材。 A plasma characterized in that an electrode for plasma generation is embedded in a ceramic substrate and a power supply terminal is connected to one surface of the electrode, and the power supply terminal is disposed near the outer periphery of the ceramic substrate. Electrode burying member for generator. 前記給電端子の配置が、セラミック基板の外周縁から半径方向に向って直径の20%に当る領域内であることを特徴とする請求項1に記載のプラズマ発生装置用電極埋設部材。 2. The electrode embedding member for a plasma generator according to claim 1, wherein the power supply terminal is disposed in a region corresponding to 20% of the diameter in the radial direction from the outer peripheral edge of the ceramic substrate. 前記プラズマ発生用電極は、導電性炭化物セラミックスもしくは導電性窒化物セラミックスにて形成されていることを特徴とする請求項1または2に記載のプラズマ発生装置用電極埋設部材。
3. The electrode embedding member for a plasma generating apparatus according to claim 1, wherein the plasma generating electrode is formed of conductive carbide ceramics or conductive nitride ceramics.
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