JP2018182059A - Method of manufacturing parts for semiconductor manufacturing equipment - Google Patents
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Abstract
【課題】半導体製造装置用部品の製造時間の長期化を抑制する。【解決手段】略平面状のセラミックス表面を備え、該表面に溝部が形成され、溝部の底面に電極が配置されたセラミックス部材を備える半導体製造装置用部品の製造方法である。第1の表面132上に電極が配置された第1のセラミックス成形体130を準備する第1の準備工程と、第2の表面144に凹部146が形成された第2のセラミックス成形体140を準備する第2の準備工程と、第1の表面上の電極44Pを、第2の表面に形成された凹部に対応する位置に合わせ、第1の表面と第2の表面とを圧着させることにより、第1のセラミックス成形体と第2のセラミックス成形体との接合体150を形成する圧着工程と、接合体のうち、第2のセラミックス成形体の部分における第2の表面とは反対側の第3の表面142側を加工して、溝部112が形成されたセラミックス表面を形成する加工工程と、を含む。【選択図】図6PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress a long manufacturing time of a component for a semiconductor manufacturing apparatus. SOLUTION: This is a method for manufacturing a component for a semiconductor manufacturing apparatus, which comprises a ceramic member having a substantially flat ceramic surface, a groove formed on the surface, and an electrode arranged on the bottom surface of the groove. A first preparation step of preparing a first ceramic molded body 130 in which an electrode is arranged on a first surface 132, and a second ceramic molded body 140 in which a recess 146 is formed in a second surface 144 are prepared. The second preparation step and the electrode 44P on the first surface are aligned with the positions corresponding to the recesses formed on the second surface, and the first surface and the second surface are crimped to each other. The crimping step of forming the bonded body 150 of the first ceramic molded body and the second ceramic molded body, and the third of the bonded bodies on the side opposite to the second surface in the portion of the second ceramic molded body. Includes a processing step of processing the surface 142 side of the surface to form a ceramic surface on which the groove 112 is formed. [Selection diagram] FIG. 6
Description
本明細書に開示される技術は、セラミックス表面を備えるとともに該セラミックス表面に形成された溝部の底面に電極が配置されたセラミックス部材を備える半導体製造装置用部品の製造方法に関する。 The technology disclosed in the present specification relates to a method for manufacturing a component for a semiconductor manufacturing apparatus, which includes a ceramic surface and a ceramic member having an electrode disposed on the bottom of a groove formed in the ceramic surface.
セラミックス表面を備えるとともに該セラミックス表面に形成された溝部の底面に電極が配置されたセラミックス部材を備える半導体製造装置用部品として、シャワーヘッドを構成するガス分配体が知られている。シャワーヘッドは、例えばプラズマCVD装置において、ウェハを保持する保持装置の上方に配置される。ガス分配体は、セラミックスにより形成されたセラミックス部材を備えている。セラミックス部材の下面には複数のガス噴出孔が形成されており、セラミックス部材の内部にはガス噴出孔に連通する流路が形成されている。プロセスガス(例えば成膜用の反応ガス)が、セラミックス部材の流路内に供給されてガス噴出孔から噴出されることによって、ウェハの表面に薄膜が形成される。 BACKGROUND ART A gas distributor that constitutes a shower head is known as a component for a semiconductor manufacturing apparatus including a ceramic member having a ceramic surface and having an electrode disposed on the bottom of a groove formed in the ceramic surface. The showerhead is disposed, for example, in a plasma CVD apparatus, above a holding device for holding a wafer. The gas distributor includes a ceramic member formed of a ceramic. A plurality of gas injection holes are formed on the lower surface of the ceramic member, and a flow passage communicating with the gas injection holes is formed inside the ceramic member. A thin film is formed on the surface of the wafer by supplying a process gas (for example, a reaction gas for film formation) into the flow path of the ceramic member and ejecting it from the gas injection holes.
このようなセラミックス表面に形成された溝部に電極が配置されたセラミックス部材の製造方法として、次の製造方法が知られている(例えば特許文献1参照)。まず、複数のグリーンシートと内部用電極が印刷されたシートとを積層し、加圧プレスを施すことにより、内部に内部電極を備える積層体を形成する。次に、マシニング加工により、積層体を、所望の形状に加工し、焼成する。次に、積層体の表面に、内部電極を露出するように凹部を形成し、該凹部に電極ペーストを塗布して焼成する。 The following manufacturing method is known as a manufacturing method of the ceramic member by which an electrode is arrange | positioned to the groove part formed in such a ceramic surface (for example, refer patent document 1). First, a plurality of green sheets and a sheet on which the internal electrodes are printed are laminated, and a pressure press is performed to form a laminate having internal electrodes inside. Next, the laminate is processed into a desired shape by machining and fired. Next, a recess is formed on the surface of the laminate so as to expose the internal electrode, and an electrode paste is applied to the recess and fired.
上述した従来の製造方法では、内部に内部電極を備える積層体を焼成し、その焼成後の積層体に凹部を形成し電極ペーストを塗布し、その電極ペーストの塗布後の積層体を再度焼成する。すなわち、従来の製造方法では、積層体に対して2度の焼成が必須であるため、セラミックス部材の製造時間の短縮化が困難であるという問題があった。 In the conventional manufacturing method described above, the laminate having the internal electrode inside is fired, a recess is formed on the fired laminate, an electrode paste is applied, and the laminate after application of the electrode paste is fired again . That is, in the conventional manufacturing method, since firing of the laminate twice is essential, there is a problem that it is difficult to shorten the manufacturing time of the ceramic member.
なお、このような課題は、シャワーヘッドを構成するガス分配体に限らず、例えば静電チャック等の保持装置の製造にも共通の課題である。また、このような課題は、保持装置に限らず、セラミックス表面に形成された溝部に電極が配置されたセラミックス部材を備える半導体製造装置用部品の製造に共通の課題である。 In addition, such a subject is a subject common to manufacture of holding | maintenance apparatuses, such as not only the gas distribution body which comprises a shower head but an electrostatic chuck etc., for example. Moreover, such a subject is not a holding | maintenance apparatus but a subject common to manufacture of the components for semiconductor manufacturing apparatuses provided with the ceramic member by which the electrode was arrange | positioned to the groove part formed in the ceramic surface.
本明細書では、上述した課題を解決することが可能な技術を開示する。 The present specification discloses a technology that can solve the above-described problems.
本明細書に開示される技術は、例えば、以下の形態として実現することが可能である。 The technology disclosed in the present specification can be realized, for example, as the following form.
(1)本明細書に開示される半導体製造装置用部品の製造方法は、略平面状のセラミックス表面を備え、前記セラミックス表面に溝部が形成され、前記溝部の底面に電極が配置されたセラミックス部材を備える半導体製造装置用部品の製造方法において、第1の表面を備え、前記第1の表面上に前記電極が配置された第1のセラミックス成形体を準備する第1の準備工程と、第2の表面を備え、前記第2の表面に凹部が形成された第2のセラミックス成形体を準備する第2の準備工程と、前記第1の表面上の前記電極を、前記第2の表面に形成された前記凹部に対応する位置に合わせ、前記第1の表面と前記第2の表面とを圧着させることにより、前記第1のセラミックス成形体と前記第2のセラミックス成形体との接合体を形成する圧着工程と、前記接合体のうち、前記第2のセラミックス成形体の部分における前記第2の表面とは反対側の第3の表面側を加工して、前記溝部が形成された前記セラミックス表面を形成する加工工程と、を含む。本半導体製造装置用部品の製造方法によれば、予め電極が形成された第1の表面を備える第1のセラミックス成形体と、予め凹部が形成された第2の表面を備える第2のセラミックス成形体とを準備する。そして、第1の表面上の電極を、第2の表面に形成された凹部内に収容させつつ、第1の表面と第2の表面とを圧着させることにより、第1のセラミックス成形体と第2のセラミックス成形体との接合体を形成する。そして、接合体のうち、第2のセラミックス成形体の部分における第2の表面とは反対側の第3の表面側を加工して、溝部が形成されたセラミックス表面を形成する。これにより、略平面状のセラミックス表面に形成された溝部の底面に電極が配置されたセラミックス部材を製造することができる。これにより、従来の製造方法とは異なり、接合体の焼成後の電極ペーストの塗布および焼成が不要であるため、製造時間の長期化を抑制できる。 (1) A method of manufacturing a component for a semiconductor manufacturing device disclosed in the present specification is a ceramic member including a substantially planar ceramic surface, a groove formed on the ceramic surface, and an electrode disposed on the bottom of the groove. A first preparing step of preparing a first ceramic formed body having a first surface and the electrode disposed on the first surface, and A second preparing step of preparing a second ceramic molded body having the surface of the second surface and the recess formed in the second surface, and forming the electrode on the first surface on the second surface The bonded body of the first ceramic compact and the second ceramic compact is formed by press-fitting the first surface and the second surface according to the position corresponding to the recessed portion. Crimper And processing the third surface side opposite to the second surface in the portion of the second ceramic molded body in the joined body to form the ceramic surface in which the groove portion is formed. And a processing step. According to the method of manufacturing a component for a semiconductor manufacturing apparatus, the first ceramic molded body having the first surface on which the electrode is formed in advance, and the second ceramic molding having the second surface on which the recess is formed in advance Prepare with the body. Then, the first ceramic molded body and the first ceramic molded body are formed by pressing the first surface and the second surface while the electrode on the first surface is accommodated in the recess formed in the second surface. A bonded body with the ceramic molded body of 2 is formed. Then, of the joined body, the third surface side opposite to the second surface in the portion of the second ceramic molded body is processed to form the ceramic surface in which the groove is formed. Thereby, the ceramic member in which the electrode is disposed on the bottom surface of the groove portion formed on the substantially planar ceramic surface can be manufactured. Thereby, unlike the conventional manufacturing method, since application and baking of the electrode paste after baking of a joined_body | zygote are unnecessary, it can suppress prolongation of manufacturing time.
(2)上記半導体製造装置用部品の製造方法において、前記第2のセラミックス成形体には、前記凹部の底面から前記第3の表面まで貫通する貫通孔が形成されており、前記圧着工程では、真空圧着により、前記接合体を形成する構成としてもよい。本半導体製造装置用部品の製造方法によれば、第2のセラミックス成形体には、凹部の底面から第3の表面まで貫通する貫通孔が形成されているため、接合体が真空圧着後に大気中に配置された場合、凹部内と外部との圧力差による凹部の形状の変形を抑制することができる。 (2) In the method of manufacturing a component for a semiconductor manufacturing apparatus, a through hole penetrating from the bottom of the recess to the third surface is formed in the second ceramic molded body, and in the pressure bonding step, The bonded body may be formed by vacuum pressure bonding. According to the method of manufacturing a part for a semiconductor manufacturing apparatus, since the through hole penetrating from the bottom of the recess to the third surface is formed in the second ceramic molded body, the joined body is exposed to the air after vacuum pressure bonding. When it arrange | positions, deformation | transformation of the shape of the recessed part by the pressure difference between the inside and the outside of a recessed part can be suppressed.
(3)上記半導体製造装置用部品の製造方法において、前記圧着工程では、前記第1のセラミックス成形体の前記第1の表面上の前記電極と、前記第2のセラミックス成形体の前記凹部の底面との間に、スペーサを配置する構成としてもよい。本半導体製造装置用部品の製造方法によれば、第1のセラミックス成形体の第1の表面上の前記電極と、第2のセラミックス成形体の凹部の底面との間に、スペーサが介在することにより、電極と第2のセラミックス成形体の凹部の底面とが直接接触して接合されることを抑制することができる。 (3) In the method for manufacturing a component for a semiconductor manufacturing apparatus, in the pressure bonding step, the electrode on the first surface of the first ceramic molded body and the bottom surface of the concave portion of the second ceramic molded body And the spacer may be disposed between them. According to the method of manufacturing a part for a semiconductor manufacturing apparatus, a spacer is interposed between the electrode on the first surface of the first ceramic compact and the bottom surface of the recess of the second ceramic compact. Thus, it is possible to suppress direct contact and bonding between the electrode and the bottom surface of the recess of the second ceramic molded body.
(4)上記半導体製造装置用部品の製造方法において、前記溝部の形状と、前記電極の形状と、前記第2のセラミックス成形体に形成された前記凹部との形状は、いずれも、環状であることを特徴とする構成としてもよい。半導体製造装置用部品がセラミックス表面に形成された溝部の形状と電極の形状とが環状である場合においても、本半導体製造装置用部品の製造方法によれば、上述の従来の製造方法のような2度の焼成が必須ではなくなるため、半導体製造装置用部品の製造時間の長期化を抑制することができる。 (4) In the method of manufacturing a component for a semiconductor manufacturing apparatus, the shape of the groove, the shape of the electrode, and the shape of the recess formed in the second ceramic molded body are all annular. It is good also as composition characterized by that. Even when the shape of the groove portion formed on the ceramic surface and the shape of the electrode are annular, according to the method of manufacturing a component for a semiconductor manufacturing device, like the conventional manufacturing method described above. Since firing twice is not essential, it is possible to suppress an increase in the manufacturing time of parts for semiconductor manufacturing devices.
なお、本明細書に開示される技術は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、シャワーヘッド用のガス分配体、静電チャックおよび真空チャック等の保持装置や、サセプタ等の加熱装置等の半導体製造装置用部品、および、その製造方法の形態で実現することが可能である。 The technology disclosed in the present specification can be realized in various forms, for example, a gas distribution body for a shower head, a holding device such as an electrostatic chuck and a vacuum chuck, a heating device such as a susceptor It is possible to realize in the form of components for semiconductor manufacturing devices such as devices and a method of manufacturing the same.
A.実施形態:
A−1.シャワーヘッド10の構成:
図1は、本実施形態におけるシャワーヘッド10の外観構成を概略的に示す斜視図であり、図2は、本実施形態におけるシャワーヘッド10のXZ断面構成を概略的に示す説明図であり、図3は、シャワーヘッド10に備えられたガス分配体100の上側のXY平面構成を示す説明図であり、図4は、図2におけるA部分のXZ断面構成を拡大して示す説明図である。各図には、方向を特定するための互いに直交するXYZ軸が示されている。図6についても同様である。
A. Embodiment:
A-1. Configuration of shower head 10:
FIG. 1 is a perspective view schematically showing an appearance configuration of the
シャワーヘッド10は、対象物(例えばウェハW)を保持する保持装置(静電チャック等)の上方に配置され、ウェハWに向けてプロセスガスPG(例えば成膜用の反応ガス 図2参照)を噴出する装置であり、例えば半導体装置の製造工程で使用される薄膜形成装置(例えばCVD装置)やエッチング装置(例えばプラズマエッチング装置)に備えられている。
The
図1および図2に示すように、シャワーヘッド10は、上下方向(Z軸方向)に並べて配置されたガス分配体100とガス供給体200とを備える。ガス分配体100とガス供給体200とは、ガス分配体100の上面(以下、「分配側対向面S2」という)とガス供給体200の下面(以下、「供給側対向面S3」という)とが上下方向に対向するように配置されている。なお、ガス分配体100は、図示しない取付機構により、ガス供給体200に対して着脱可能に取り付けられる。ガス分配体100は、特許請求の範囲における半導体製造装置用部品、セラミックス部材に相当する。
As shown to FIG. 1 and FIG. 2, the
(ガス分配体100)
ガス分配体100は、例えば円形平面の板状部材であり、セラミックスにより形成されている。ガス分配体100の直径は、例えば200mm〜500mm程度であり、ガス分配体100の厚さ(上下方向の寸法)は、例えば5mm〜20mm程度である。
(Gas distribution body 100)
The
図2から図4に示すように、ガス分配体100の分配側対向面S2には、溝部112が形成されている。溝部112は、上下方向視で略円環状である。溝部112の底面112Aには、表面電極44が配置されている。表面電極44は、上下方向視で溝部112に沿って延びる略円環状であり、導電性材料(例えば、タングステンやモリブデン等)により形成されている。なお、表面電極44の厚さD1(上下方向の寸法)は、溝部112の深さD2(上下方向の寸法)より小さい(図4参照)。このため、表面電極44の上面44Aとガス供給体200の供給側対向面S3とは上下方向に離間している。また、表面電極44の幅D3(ガス分配体100の径方向の寸法)は、溝部112の幅D4(ガス分配体100の径方向の寸法)より狭い。そして、該径方向において、表面電極44の内周面と溝部112の内周壁との間に隙間が形成されており、表面電極44の外周面と溝部112の外周壁との間に隙間が形成されている。ガス噴出面S1は、特許請求の範囲におけるセラミックス表面に相当し、表面電極44は、特許請求の範囲における電極に相当する。
As shown in FIGS. 2 to 4, a
また、図1および図2に示すように、ガス分配体100の下面(以下、「ガス噴出面S1」という)には、複数のガス噴出孔101が形成されている。なお、ウェハW全体にプロセスガスPGを均一に噴出するために、複数のガス噴出孔101は、ガス分配体100の中心軸を中心とし、かつ、互いに径が異なる複数の同心円上のそれぞれにおいて周方向に等間隔で配置されている。ただし、複数のガス噴出孔101の配置パターンは、これに限らず、同心円以外の配置パターンでもよい。また、ガス分配体100には、該ガス分配体100を上下方向に貫通し、各ガス噴出孔101に連通する複数の連通路104が形成されている。
Further, as shown in FIG. 1 and FIG. 2, a plurality of gas injection holes 101 are formed on the lower surface of the gas distribution body 100 (hereinafter, referred to as “gas injection surface S1”). Note that, in order to eject the process gas PG uniformly to the entire wafer W, the plurality of gas injection holes 101 are circumferentially centered on the central axis of the
ガス分配体100の内部には、内部電極40と一対のビア導体42とが設けられている。内部電極40は、略円板状であり、導電性材料(例えば、タングステンやモリブデン等)により形成されている。なお、内部電極40には、上記複数の連通路104を構成する複数の貫通孔が形成されている。また、各ビア導体42は、複数のビアと複数のパッドとが上下方向に交互に並べて配置された導電体(図2では簡略化して線状の導電体)であり、各ビア導体42の上端は、各表面電極44に接続されており、下端は、内部電極40に接続されている。これにより、内部電極40と表面電極44とが電気的に接続されている。
Inside the
(ガス供給体200)
図1および図2に示すように、ガス供給体200は、平板部210と筒部220とを備える。平板部210は、例えば円形平面の板状部材であり、セラミックスにより形成されている。平板部210の直径は、ガス分配体100の直径と略同一である。平板部210の上面S4の中央部付近には、接合層300を介して、筒部220が接合されている。筒部220は、例えば上下方向に延びた円筒状であり、筒部220の上端から下端まで上下方向に貫通するガス導入孔202が形成されている。筒部220は、セラミックスにより形成されている。筒部220の外径は、例えば30mm〜90mm程度であり、内径は、例えば10mm〜60mm程度であり、上下方向の長さは、例えば50mm〜200mm程度である。
(Gas supply 200)
As shown to FIG. 1 and FIG. 2, the
平板部210の内部には、筒部220のガス導入孔202とガス分配体100の複数の連通路104とに連通するガス流路230が形成されている。ガス流路230は、縦流路230Aと横流路230Bとを含む。縦流路230Aは、平板部210の中央部付近を上下方向に貫通し、筒部220のガス導入孔202に連通する。横流路230Bは、平板部210の供給側対向面S3に形成され、該供給側対向面S3に平行な方向に延びる流路である。より詳しくは、横流路230Bは、上述の複数のガス噴出孔101が配列された上記複数の同心円に沿って形成された複数の円形溝と、ガス供給体200の中心軸から放射状に延びつつ、複数の円形溝間を繋ぐ複数の放射状溝とを含む。このような構成により、筒部220のガス導入孔202は、ガス流路230および連通路104を介して、複数のガス噴出孔101のそれぞれに連通している。
Inside the
また、平板部210の供給側対向面S3には、接触リング240が配置されている。接触リング240は、横流路230Bの周囲を囲む略環状であり、導電性材料(例えば、タングステンやモリブデン等)により形成されている。接触リング240は、ガス分配体100の分配側対向面S2に形成された上述の溝部112に対向する領域に配置されている。なお、図4に示すように、接触リング240は、供給側対向面S3から下側(ガス分配体100側)に突出するように配置されている。接触リング240の下面240Aと表面電極44の上面44Aとは、全周にわたって接触している。これにより、内部電極40と接触リング240とが電気的に接続されている。なお、本実施形態では、内部電極40は、アノード電極であり、接触リング240を介して接地される。
Further, a
以上の構成により、ガス供給体200の筒部220の上端がガス供給源(図示せず)に連結されると、ガス供給源から供給されたプロセスガスPGは、筒部220を介して、平板部210内の縦流路230Aに導かれる。縦流路230A内に導かれたプロセスガスPGは、横流路230Bに導かれる。横流路230Bに導かれたプロセスガスPGは、横流路230Bによって放射状に導かれつつ、ガス分配体100のガス噴出孔101を介してガス噴出孔101から外部に噴出される。また、例えば、シャワーヘッド10の下方に配置された静電チャックに備えられたチャック電極(図示せず)に、高周波電源(図示せず)により、プラズマ発生用の高周波電圧が印加されると、シャワーヘッド10と静電チャックとの間でプラズマが発生し、このプラズマにより、シャワーヘッド10から噴出されたプロセスガスが活性され、静電チャックに保持されたウェハWに対してエッチング処理が施される。
With the above configuration, when the upper end of the
A−2.ガス分配体100の製造方法:
次に、本実施形態におけるガス分配体100の製造方法を説明する。図5は、ガス分配体100の製造方法を示すフローチャートであり、図6は、ガス分配体100の製造工程を模式的に示す説明図である。
A-2. Method of Manufacturing Gas Distribution Body 100:
Next, a method of manufacturing the
A−2−1.第1のセラミックス成形体130の準備工程:
未焼結の第1のセラミックス成形体130を準備する(図5および図6のS110)。第1のセラミックス成形体130は、例えば円形平面の板状体であり、第1のセラミックス成形体130における略平面状の上側表面132上には、後に表面電極44となる未焼結導体(以下、「未焼結表面電極44P」という)が配置されている。第1のセラミックス成形体130の内部には、後に内部電極40となる未焼結導体(以下、「未焼結内部電極40P」という)と、後にビア導体42となる未焼結導体(以下、「未焼結ビア導体42P」という)とが設けられている。なお、第1のセラミックス成形体130には、連通路104となる貫通孔は形成されていない。
A-2-1. Preparation process of the first ceramic molded body 130:
An unsintered first ceramic compact 130 is prepared (S110 in FIGS. 5 and 6). The first ceramic formed
本実施形態では、第1のセラミックス成形体130を、シート積層法を用いて作製することによって準備する。まず、窒化アルミニウム粉末に、酸化イットリウム(Y2O3)粉末と、アクリル系バインダと、適量の分散剤および可塑剤とを加えた混合物に、有機溶剤を加え、ボールミルにて混合し、グリーンシート用スラリーを作製する。このグリーンシート用スラリーをキャスティング装置でシート状に成形した後に乾燥させ、グリーンシートを複数枚作製する。
In the present embodiment, the first ceramic molded
また、窒化アルミニウム粉末、アクリル系バインダ、有機溶剤の混合物に、タングステンやモリブデン等の導電性粉末を添加して混練することにより、メタライズペーストを作製する。このメタライズペーストを例えばスクリーン印刷装置を用いて印刷することにより、特定のグリーンシートに、未焼結内部電極40Pを形成する。また、グリーンシートにあらかじめビア孔を設けた状態でメタライズペーストを印刷することにより、未焼結ビア導体42Pを形成する。
In addition, a metallized paste is produced by adding a conductive powder such as tungsten or molybdenum to a mixture of an aluminum nitride powder, an acrylic binder, and an organic solvent and kneading. The non-sintered
次に、これらのグリーンシートを複数枚、熱圧着し、必要に応じて外周を切断して、グリーンシート積層体を作製する。このグリーンシート積層体をマシニングによって切削加工して円板状の成形体を作製する。この成形体の上側表面132上に、メタライズペーストを例えばスクリーン印刷装置を用いて印刷することにより、略円環状の未焼結表面電極44Pを上側表面132上に形成する。これにより、第1のセラミックス成形体130を作製することができる。なお、上側表面132は、特許請求の範囲における第1の表面に相当する。
Next, a plurality of these green sheets are thermocompression-bonded, and if necessary, the outer periphery is cut to prepare a green sheet laminate. The green sheet laminate is cut by machining to produce a disc-shaped compact. A substantially annular
A−2−2.第2のセラミックス成形体140の準備工程:
未焼結の第2のセラミックス成形体140を準備する(図5および図6のS110)。第2のセラミックス成形体140は、例えば円形平面の板状体であり、第2のセラミックス成形体140における略平面状の下側表面144には、凹部146が形成されている。凹部146は、上下方向視で、略円環状であり、かつ、第1のセラミックス成形体130の上側表面132上に形成された未焼結表面電極44Pと略同一径である。なお、後述の焼成工程で第2のセラミックス成形体140が収縮し得ることを考慮して、凹部146の幅D5(第2のセラミックス成形体140の径方向の寸法)は、ガス分配体100の溝部112の幅D4より若干広いことが好ましい。また、後述の加工工程で凹部146の上端側が加工され得ることを考慮して、凹部146の深さD6(上下方向の寸法)は、溝部112の深さD2より若干深いことが好ましい。また、第2のセラミックス成形体140には、凹部146の底面146Aから上側表面142まで貫通する1また複数の貫通孔148が形成されている。なお、第2のセラミックス成形体140には、連通路104は形成されていない。
A-2-2. Preparation process of the second ceramic molded body 140:
An unsintered second ceramic
本実施形態では、第2のセラミックス成形体140を、シート積層法を用いて作製することによって準備する。まず、上記第1のセラミックス成形体130の作製方法と同様、グリーンシートを複数枚作製し、これらのグリーンシートを複数枚、熱圧着し、必要に応じて外周を切断して、グリーンシート積層体を作製する。このグリーンシート積層体をマシニングによって切削加工して円板状の成形体を作製する。また、この成形体の下側表面144にマシニングによって上述した凹部146を形成し、さらに、貫通孔148を形成する。これにより、第2のセラミックス成形体140を作製することができる。なお、S110の工程は、特許請求の範囲における第1の準備工程および第2の準備工程に相当し、下側表面144は、特許請求の範囲における第2の表面に相当し、上側表面142は、特許請求の範囲における第3の表面に相当する。また、スペーサ400を準備する。スペーサ400は、上下方向視で略円環状であり、第2のセラミックス成形体140の凹部146と略同一径である。スペーサ400は、例えばテフロン(登録商標)により形成されている。
In the present embodiment, the second ceramic molded
A−2−3.圧着工程:
次に、第1のセラミックス成形体130の上側表面132と、第2のセラミックス成形体140の下側表面144とを圧着させることにより、第1のセラミックス成形体130と第2のセラミックス成形体140との接合体150を形成する(図5および図6のS120)。具体的には、第1のセラミックス成形体130の上側表面132と、第2のセラミックス成形体140の下側表面144とを重ね合わせる。この際、第1のセラミックス成形体130に形成された未焼結表面電極44Pを、スペーサ400を介して、第2のセラミックス成形体140に形成された凹部146に対応する位置に合わせる。換言すれば、未焼結表面電極44Pが、スペーサ400を介して、凹部146に対向するようにして、第1のセラミックス成形体130の上側表面132と、第2のセラミックス成形体140の下側表面144とを重ね合わせる。これにより、凹部146内に未焼結表面電極44Pが収容され、かつ、未焼結表面電極44Pの上面と凹部146の底面との間にスペーサ400が配置された状態になる。このとき、スペーサ400は、未焼結表面電極44Pの上面と凹部146の底面との両方に接触していることが好ましい。そして、上側表面132と下側表面144とを重ね合わせた状態で、第1のセラミックス成形体130と第2のセラミックス成形体140とを真空圧着により接合する。具体的には、第1のセラミックス成形体130と第2のセラミックス成形体140とを真空用パック(図示せず)に入れて、真空用パック内を真空状態とすることにより圧着させる。これにより、接合体150を形成することができる。
A-2-3. Crimping process:
Next, by pressing the
A−2−4.加工工程:
次に、接合体150の上面側(第2のセラミックス成形体140の上側表面142側)をマシニングによって研削加工することにより除去する(図5および図6のS130)。この研削加工を、凹部146の上端側が上側表面142に開口するまで行う。その後、スペーサ400を凹部146から取り除く。これにより、上述の溝部112が形成された分配側対向面S2を有する溝有り接合体160を形成することができる。また、溝有り接合体160に、穴加工を施すことにより、上述の複数の連通路104を形成し、マシニングにより、溝有り接合体160の外径等の寸法調整を行う。
A-2-4. Processing process:
Next, the upper surface side (the
A−2−5.焼成工程:
次に、溝有り接合体160を脱脂し、さらにこの脱脂体を焼成して焼結体を作製する(S140)。この焼結体の表面を研磨加工する。以上の工程により、ガス分配体100が作製される。
A-2-5. Firing process:
Next, the grooved bonded
A−3.本実施形態の効果:
本実施形態の製造方法によれば、予め表面電極44が形成された上側表面132を備える第1のセラミックス成形体130と、予め凹部146が形成された下側表面144を備える第2のセラミックス成形体140とを準備する(S110)。そして、上側表面132上の表面電極44を、下側表面144に形成された凹部146に対応する位置に合わせつつ、上側表面132と下側表面144とを圧着させることにより、接合体150を形成する(S120)。そして、接合体150の上側表面142側を加工して、溝部112が形成された分配側対向面S2を形成する(S130)。これにより、略平面状の分配側対向面S2に形成された溝部112の底面112Aに表面電極44が配置されたガス分配体100を製造することができる。これにより、上述の従来の製造方法とは異なり、接合体150の焼成後の電極ペーストの塗布、脱脂および焼成が不要であるため、ガス分配体100の製造時間の長期化を抑制できる。
A-3. Effects of the present embodiment:
According to the manufacturing method of the present embodiment, the first ceramic molded
ここで、圧着工程(S120)において、仮に、第2のセラミックス成形体140に貫通孔148が形成されないとすると、次のように、溝部112が変形することがある。真空圧着により接合体150を形成した後、第2のセラミックス成形体140の凹部146の内部空間は、第1のセラミックス成形体130によって封止されることにより密閉状態になっている。その接合体150を真空用パックから取り出す際、凹部146の内部空間は真空状態が維持される一方で、接合体150の外部は大気に晒される。すなわち、凹部146の底面146Aは真空空間に面する一方で、底面146Aとの反対側の上側表面142は大気空間に面する。そして、真空空間と大気空間との圧力差により、接合体150における底面146Aと上側表面142との間の部分が下方につぶれ、これに伴い、溝部112が変形するおそれがある。このように、溝部112が変形すると、例えば、ガス供給体200にガス分配体100を取り付ける際、ガス供給体200の接触リング240が溝部112の周辺部に干渉し、溝部112内に収容されないといった問題が生じるおそれがある。これに対して、本実施形態の製造方法によれば、第2のセラミックス成形体140には貫通孔148が形成されている。このため、接合体150が真空圧着後に大気中に配置された場合、凹部146内と接合体150の外部との圧力差による凹部146(溝部112)の形状の変形を抑制することができる。
Here, if the through
また、本実施形態の製造方法によれば、第1のセラミックス成形体130の上側表面132上の未焼結表面電極44Pと、第2のセラミックス成形体140の凹部146の底面146Aとの間に、スペーサ400が介在することにより、未焼結表面電極44Pと凹部146の底面146Aとが直接接触して接合されることを抑制することができる。
Further, according to the manufacturing method of the present embodiment, between the
また、上述のように、分配側対向面S2に形成された溝部112の形状と表面電極44の形状とが環状である場合においても、本実施形態の製造方法によれば、上述の従来の製造方法のような2度の焼成が必須ではなくなるため、ガス分配体100の製造時間の長期化を抑制することができる。また、仮に、焼結前のグリーンシート積層体に対して、環状の焼結前電極を形成した後に、焼結前電極が露出するように他の焼結前のグリーンシートを積層し環状の凹部を形成する製造方法が考えられる。しかし、この製造方法では、他の焼結前のグリーンシートとして、環状の焼結前のグリーンシートおよび円形形状の焼結前のグリーンシートの2枚を、焼結前のグリーンシート積層体に焼結前電極が露出するように積層することとなる。環状の焼結前のグリーンシートおよび円形形状の焼結前のグリーンシートを焼結前のグリーンシート積層体に対して精度良く積層することは難しい。これに対して、本実施形態の製造方法によれば、第2のセラミックス成形体140に環状の凹部を形成した後に、該第2のセラミックス成形体140を第1のセラミックス成形体130に積層しており、その積層の際、第2のセラミックス成形体140が2つに分離されていないため、ガス分配体100の品質が低下することを抑制することができる。
Also, as described above, according to the manufacturing method of the present embodiment, even when the shape of the
B.変形例:
本明細書で開示される技術は、上述の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の形態に変形することができ、例えば次のような変形も可能である。
B. Modification:
The technology disclosed in the present specification is not limited to the above-described embodiment, and can be modified into various forms without departing from the scope of the present invention. For example, the following modifications are also possible.
上記実施形態では、半導体製造装置用部品として、特許請求の範囲におけるセラミックス部材に相当する構成のみを備えるガス分配体100を例示したが、半導体製造装置用部品は、これに限定されず、セラミックス部材以外のものに相当する構成をも備えるとしてもよい。例えば、半導体製造装置用部品は、例えばガス分配体100とガス供給体200とを備えるシャワーヘッド10であるとしてもよい。
In the above embodiment, the
また、上記実施形態のガス分配体100では、表面電極44の上面44Aは、上下方向において、分配側対向面S2より低い位置に位置しているが、これに限定されず、表面電極44の上面44Aは、上下方向において、分配側対向面S2と略同じ位置であるとしてもよい。この場合、ガス供給体200の供給側対向面S3に配置された接触リング240の下面も、上下方向において、分配側対向面S2と略同じ位置になる。
Further, in the
また、上記実施形態では、電極として、上下方向視で略円環状の表面電極44を例示したが、これに限定されず、上下方向視で円環状以外の環状でもよいし、環状以外の形状(例えば、複数に分割された電極など)でもよい。溝部112やスペーサ400についても同様であり、円環状以外の環状でもよいし、環状以外の形状でもよい。また、表面電極44の幅D3は、溝部112の幅D4より広いとしてもよい。例えば、表面電極44の幅方向(ガス分配体100の径方向)の少なくとも一方の端部がセラミックスに覆われているとしてもよい。要するに、電極は、溝部内に配置され、少なくとも一部が外部に露出するものであればよい。
In the above embodiment, the
また、上記実施形態におけるシャワーヘッド10の製造方法はあくまで一例であり、種々変形可能である。例えば、S110において、各セラミックス成形体130,140を、プレス成形法を用いて作製することによって準備するとしてもよい。また、第2のセラミックス成形体140の準備工程(S110)において、第2のセラミックス成形体140に貫通孔148が形成されないとしてもよい。また、圧着工程(S120)において、未焼結表面電極44Pの上面44Aと凹部146の底面との間にスペーサ400を配置しないとしてもよい。また、該圧着工程において、第1のセラミックス成形体130と第2のセラミックス成形体140とを、真空圧着以外の方法(例えば熱圧着)により接合するとしてもよい。加工処理(S130)を、焼成工程(S140)の後に行うとしてもよい。この場合は、加工処理では、焼結後の接合体150について、上面側(第2のセラミックス成形体140の上側表面142側)をマシニングによって切削加工することにより除去する。
Moreover, the manufacturing method of the
本発明は、シャワーヘッド10のガス分配体100に限らず、静電チャックおよび真空チャック等の保持装置や、ポリイミドヒータやサセプタ等の加熱装置等の半導体製造装置用部品の製造にも適用可能である。
The present invention is applicable not only to the
10:シャワーヘッド 40:内部電極 40P:未焼結内部電極 42:ビア導体 42P:未焼結ビア導体 44:表面電極 44A:上面 44P:未焼結表面電極 100:ガス分配体 101:ガス噴出孔 104:連通路 112:溝部 112A:底面 130:第1のセラミックス成形体 132:上側表面 140:第2のセラミックス成形体 142:上側表面 144:下側表面 146:凹部 146A:底面 148:貫通孔 150:接合体 160:溝有り接合体 200:ガス供給体 202:ガス導入孔 210:平板部 220:筒部 230:ガス流路 230A:縦流路 230B:横流路 240:接触リング 240A:下面 300:接合層 400:スペーサ PG:プロセスガス S1:ガス噴出面 S2:分配側対向面 S3:供給側対向面 S4:上面 W:ウェハ
10: shower head 40:
Claims (4)
第1の表面を備え、前記第1の表面上に前記電極が配置された第1のセラミックス成形体を準備する第1の準備工程と、
第2の表面を備え、前記第2の表面に凹部が形成された第2のセラミックス成形体を準備する第2の準備工程と、
前記第1の表面上の前記電極を、前記第2の表面に形成された前記凹部に対応する位置に合わせ、前記第1の表面と前記第2の表面とを圧着させることにより、前記第1のセラミックス成形体と前記第2のセラミックス成形体との接合体を形成する圧着工程と、
前記接合体のうち、前記第2のセラミックス成形体の部分における前記第2の表面とは反対側の第3の表面側を加工して、前記溝部が形成された前記セラミックス表面を形成する加工工程と、を含むことを特徴とする、半導体製造装置用部品の製造方法。 A method of manufacturing a component for a semiconductor manufacturing apparatus, comprising a ceramic member having a substantially planar ceramic surface, a groove formed on the ceramic surface, and an electrode disposed on the bottom of the groove.
A first preparing step of preparing a first ceramic formed body having a first surface and the electrode disposed on the first surface;
A second preparing step of preparing a second ceramic formed body having a second surface and having a recess formed on the second surface;
The first electrode is placed on the first surface at a position corresponding to the recess formed in the second surface, and the first surface and the second surface are pressed together to form the first electrode. A pressure bonding step of forming a joined body of the second ceramic green body and the ceramic green body of
A processing step of processing the third surface side opposite to the second surface in the portion of the second ceramic molded body in the joined body to form the ceramic surface in which the groove portion is formed And a method of manufacturing a component for a semiconductor manufacturing apparatus.
前記第2のセラミックス成形体には、前記凹部の底面から前記第3の表面まで貫通する貫通孔が形成されており、
前記圧着工程では、真空圧着により、前記接合体を形成することを特徴とする、半導体製造装置用部品の製造方法。 In the method of manufacturing a part for a semiconductor manufacturing apparatus according to claim 1,
The second ceramic molded body is formed with a through hole penetrating from the bottom surface of the recess to the third surface,
The method for manufacturing a component for a semiconductor manufacturing apparatus, wherein the bonded body is formed by vacuum pressure bonding in the pressure bonding step.
前記圧着工程では、前記第1のセラミックス成形体の前記第1の表面上の前記電極と、前記第2のセラミックス成形体の前記凹部の底面との間に、スペーサを配置することを特徴とする、半導体製造装置用部品の製造方法。 In the method of manufacturing a part for a semiconductor manufacturing apparatus according to claim 1 or 2,
In the pressure bonding step, a spacer is disposed between the electrode on the first surface of the first ceramic compact and the bottom of the recess of the second ceramic compact. , And method of manufacturing parts for semiconductor manufacturing equipment.
前記溝部の形状と、前記電極の形状と、前記第2のセラミックス成形体に形成された前記凹部との形状は、いずれも、環状であることを特徴とする、半導体製造装置用部品の製造方法。 In the method of manufacturing a part for a semiconductor manufacturing apparatus according to any one of claims 1 to 3.
A method of manufacturing a component for a semiconductor manufacturing apparatus, wherein the shape of the groove, the shape of the electrode, and the shape of the recess formed in the second ceramic molded body are all annular. .
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