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JP2024104939A - Ceramic Susceptor - Google Patents

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JP2024104939A
JP2024104939A JP2023009393A JP2023009393A JP2024104939A JP 2024104939 A JP2024104939 A JP 2024104939A JP 2023009393 A JP2023009393 A JP 2023009393A JP 2023009393 A JP2023009393 A JP 2023009393A JP 2024104939 A JP2024104939 A JP 2024104939A
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JP
Japan
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substrate
ceramic
electrode
ceramic susceptor
susceptor
Prior art date
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Pending
Application number
JP2023009393A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
佳孝 市川
Yoshitaka Ichikawa
美史 傳井
Yoshifumi Tsutai
徹夫 北林
Tetsuo Kitabayashi
浩正 下嶋
Hiromasa Shimojima
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Niterra Co Ltd
Original Assignee
NGK Spark Plug Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NGK Spark Plug Co Ltd filed Critical NGK Spark Plug Co Ltd
Priority to JP2023009393A priority Critical patent/JP2024104939A/en
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Abstract

To provide a ceramic susceptor which is available for a semiconductor manufacturing process under a low temperature and with high output.SOLUTION: A ceramic susceptor 100 comprises: a substrate 10 including a mounting surface and formed from a ceramic sintered body containing Sic as a main component; and at least one electrode 20 embedded in the substrate 10. Volume resistivity of the substrate 10 is greater than 108 Ωcm at 20°C and greater than 109 Ωcm at -30°C. Thus, electric insulation property of the substrate under a low temperature can be secured and functions of the susceptor, in which the electrode is embedded, can be presented in a semiconductor manufacturing process under a low temperature with high output.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、セラミックスサセプタに関する。 The present invention relates to a ceramic susceptor.

近年の半導体の微細化に伴い、半導体製造プロセスでの微細加工の要求が高まってきている。例えば、エッチングプロセスにおいては、溝幅が狭く、溝深さが深いシャロートレンチ構造の高精細化要求が高まっている。これに対応するために、ラジカルによる等方性エッチングを抑制し、イオンによる異方性エッチングを主とするため低温下(0℃以下)でのプロセスが検討されてきた。 As semiconductors have become finer in recent years, there has been an increasing demand for finer processing in semiconductor manufacturing processes. For example, in etching processes, there is an increasing demand for high-definition shallow trench structures with narrow trench widths and deep trench depths. To meet this demand, processes at low temperatures (below 0°C) have been considered that suppress isotropic etching by radicals and focus on anisotropic etching by ions.

特許文献1は、処理室内にてサセプタ上に静電チャック手段により吸着保持され冷却された被処理体を所定の処理ガスの反応プラズマによりプラズマ処理するための低温処理装置を制御するにあたり、前記被処理体を前記静電チャック手段の吸着面に載置し、前記被処理体と前記静電チャック手段との接触面に伝熱ガスを供給し、それから所定時間経過後に、処理室内に導入された処理ガスをプラズマ化することを特徴とする低温処理装置の制御方法が開示されている。 Patent Document 1 discloses a method for controlling a low-temperature processing apparatus for plasma processing a workpiece, which is attracted and held by an electrostatic chuck means on a susceptor in a processing chamber and cooled, with a reactive plasma of a predetermined processing gas, by placing the workpiece on the attraction surface of the electrostatic chuck means, supplying a heat transfer gas to the contact surface between the workpiece and the electrostatic chuck means, and then, after a predetermined time has elapsed, converting the processing gas introduced into the processing chamber into plasma.

特開平7-147274号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 7-147274

低温下ではエッチングレートが低下しスループットが上がらないため、高出力化(大熱量化)する必要があった。しかしながら、高出力化に伴い処理する基板に入射される熱量が増大するため、この大熱量を吸熱し基板を低温に維持することが困難であった。 At low temperatures, the etching rate decreases and throughput does not increase, so it was necessary to increase the output (large amount of heat). However, as the output increases, the amount of heat incident on the substrate being processed also increases, making it difficult to absorb this large amount of heat and maintain the substrate at a low temperature.

サセプタに伝熱された熱量は、サセプタの内部を熱伝導するため、サセプタを構成する素材の熱伝導率が吸熱に影響する。すなわち、吸熱には熱伝導率の大きい素材が有効であり、例えば、SiCやAlNなどが検討されてきた。しかしながら、SiCは熱伝導率は高いものの、体積抵抗率が低く、電極が埋設されたサセプタの基材を構成する材料としては適用しにくい難点があった。 The heat transferred to the susceptor is conducted inside the susceptor, so the thermal conductivity of the material that makes up the susceptor affects heat absorption. In other words, materials with high thermal conductivity are effective for heat absorption, and for example, SiC and AlN have been considered. However, although SiC has high thermal conductivity, it has a low volume resistivity, making it difficult to use as a material that makes up the base material of a susceptor with an embedded electrode.

特許文献1は、低パワー(100W以下の電力)下で基板を冷却できる静電チャックの制御方法が開示されているものの、入射熱量が大きいプロセスで使用できるものではない。そこで、低温下、かつ高出力の半導体製造プロセスでも使用できるサセプタが要望されてきた。 Patent Document 1 discloses a method for controlling an electrostatic chuck that can cool a substrate at low power (power of 100 W or less), but it cannot be used in processes that involve a large amount of incident heat. Therefore, there has been a demand for a susceptor that can be used in semiconductor manufacturing processes at low temperatures and with high power.

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、低温下、高出力の半導体製造プロセスに使用できるセラミックスサセプタを提供することを目的とする。 The present invention was made in consideration of these circumstances, and aims to provide a ceramic susceptor that can be used in low-temperature, high-output semiconductor manufacturing processes.

(1)上記の目的を達成するため、本発明は、以下のような手段を講じた。すなわち、本発明の適用例のセラミックスサセプタは、セラミックスサセプタであって、載置面を有し、SiCを主成分とするセラミックス焼結体により形成された基材と、前記基材に埋設された少なくとも1つの電極と、を備え、前記基材の体積抵抗率は、20℃で10Ωcmより大きく、-30℃で10Ωcmより大きいことを特徴としている。 (1) In order to achieve the above object, the present invention provides the following means: That is, a ceramic susceptor according to an embodiment of the present invention is a ceramic susceptor, which includes a base having a mounting surface and formed of a ceramic sintered body mainly composed of SiC, and at least one electrode embedded in the base, and is characterized in that the volume resistivity of the base is greater than 10 8 Ωcm at 20°C and greater than 10 9 Ωcm at -30°C.

このように、基材の体積抵抗率が20℃で10Ωcmより大きく、-30℃で10Ωcmより大きいことにより、基材の低温下での電気絶縁性を確保することができ、低温下、高出力での半導体製造プロセスにおいて電極が埋設されたサセプタの機能を発揮させることができる。 In this manner, by making the volume resistivity of the base material greater than 10 8 Ωcm at 20° C. and greater than 10 9 Ωcm at −30° C., the electrical insulation of the base material at low temperatures can be ensured, and the function of a susceptor with embedded electrodes can be exhibited in a semiconductor manufacturing process at low temperatures and high power.

(2)また、上記(1)の適用例のセラミックスサセプタにおいて、前記電極は、静電吸着用電極であることを特徴としている。 (2) In addition, in the ceramic susceptor of the application example of (1) above, the electrode is an electrode for electrostatic adsorption.

本発明のセラミックスサセプタは、低温下での電気絶縁性が確保されているため、この構成によりセラミックスサセプタを低温下、高出力で使用できる静電チャックとして機能させることができる。特に、強い接触圧(吸着力)を発揮することができるジョンセン・ラーベック(JR)型静電チャックとして好適に使用することができる。 The ceramic susceptor of the present invention has electrical insulation properties at low temperatures, so this configuration allows the ceramic susceptor to function as an electrostatic chuck that can be used at low temperatures and high output. In particular, it can be suitably used as a Johnsen-Rahbek (JR) type electrostatic chuck that can exert a strong contact pressure (adsorption force).

(3)また、上記(1)の適用例のセラミックスサセプタにおいて、前記電極は、ヒーター用電極であることを特徴としている。 (3) In addition, in the ceramic susceptor of the application example of (1) above, the electrode is a heater electrode.

本発明のセラミックスサセプタは、低温下での電気絶縁性が確保されているため、この構成によりセラミックスサセプタを低温下、高出力で使用できる基板温度調節、加熱用ヒーターとして機能させることができる。 The ceramic susceptor of the present invention has electrical insulation properties even at low temperatures, so this configuration allows the ceramic susceptor to function as a heater for regulating substrate temperature and heating, which can be used at low temperatures and with high output.

(4)また、上記(1)の適用例のセラミックスサセプタにおいて、前記電極は、高周波用電極であることを特徴としている。 (4) In addition, in the ceramic susceptor of the application example of (1) above, the electrode is a high-frequency electrode.

本発明のセラミックスサセプタは、低温下での電気絶縁性が確保されているため、この構成によりセラミックスサセプタを低温下、高出力で使用できるRF印加用基台として機能させることができる。 The ceramic susceptor of the present invention has electrical insulation properties even at low temperatures, so this configuration allows the ceramic susceptor to function as an RF application base that can be used at low temperatures and high output.

(5)また、上記(1)から(4)のいずれかの適用例のセラミックスサセプタにおいて、前記電極は、表面に絶縁層が設けられていることを特徴としている。 (5) In addition, in the ceramic susceptor of any of the application examples (1) to (4) above, the electrode is characterized in that an insulating layer is provided on the surface.

このように、電極の表面に絶縁層を設けることによって、不必要なリーク電流を抑制することができる。また、セラミックスサセプタの使用環境により基材の電気絶縁性が不十分になった場合であっても、不具合が生じる虞を低減できる。 In this way, by providing an insulating layer on the surface of the electrode, unnecessary leakage current can be suppressed. Furthermore, even if the electrical insulation of the base material becomes insufficient due to the environment in which the ceramic susceptor is used, the risk of malfunction can be reduced.

(6)また、上記(5)の適用例のセラミックスサセプタにおいて、前記電極は、W、Moまたはこれらを主成分とする合金からなり、前記絶縁層は、融点が2200℃以上の窒化物または酸化物により形成されることを特徴としている。 (6) In addition, in the ceramic susceptor of the application example of (5) above, the electrodes are made of W, Mo or an alloy containing these as main components, and the insulating layer is formed of a nitride or oxide having a melting point of 2200°C or higher.

これにより、電極に絶縁層が設けられたセラミックスサセプタを具体的に構成することができる。 This makes it possible to specifically construct a ceramic susceptor in which an insulating layer is provided on the electrode.

(7)また、上記(1)から(6)のいずれかの適用例のセラミックスサセプタにおいて、前記基材は、内部に媒体流路が設けられていることを特徴としている。 (7) In addition, in the ceramic susceptor of any of the application examples (1) to (6) above, the substrate is characterized in that a media flow path is provided therein.

これにより、セラミックスサセプタに媒体による加熱、冷却の機能を付与することができ、セラミックスサセプタの機能を拡充することができる。 This allows the ceramic susceptor to be given the ability to heat and cool using a medium, expanding the functionality of the ceramic susceptor.

(8)また、上記(1)から(7)のいずれかの適用例のセラミックスサセプタにおいて、前記基材のSiCの純度は、99.91wt%以上であることを特徴としている。 (8) In addition, in the ceramic susceptor of any of the application examples (1) to (7) above, the purity of the SiC of the substrate is 99.91 wt% or more.

これにより、基材の体積抵抗率が20℃で10Ωcmより大きく、-30℃で10Ωcmより大きいセラミックスサセプタを具体的に構成することが容易になる。 This makes it easy to specifically configure a ceramic susceptor whose base material has a volume resistivity of more than 10 8 Ωcm at 20°C and more than 10 9 Ωcm at -30°C.

本発明のセラミックスサセプタによれば、低温下、高出力での半導体製造プロセスに使用することができる。 The ceramic susceptor of the present invention can be used in semiconductor manufacturing processes at low temperatures and high power.

本発明の実施形態に係るセラミックスサセプタの一例を示した模式的な断面図である。1 is a schematic cross-sectional view showing an example of a ceramic susceptor according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係るセラミックスサセプタの変形例を示した模式的な断面図である。FIG. 11 is a schematic cross-sectional view showing a modified example of a ceramic susceptor according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係るセラミックスサセプタの変形例を示した模式的な部分断面図である。FIG. 11 is a schematic partial cross-sectional view showing a modified example of a ceramic susceptor according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係るセラミックスサセプタの変形例を示した模式的な断面図である。FIG. 11 is a schematic cross-sectional view showing a modified example of a ceramic susceptor according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係るセラミックスサセプタの上面の一例を示した模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing an example of the upper surface of a ceramic susceptor according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係るセラミックスサセプタの変形例を示した模式的な断面図である。FIG. 11 is a schematic cross-sectional view showing a modified example of a ceramic susceptor according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係るセラミックスサセプタの上面の変形例を示した模式図である。10A and 10B are schematic diagrams showing modified examples of the upper surface of the ceramic susceptor according to the embodiment of the present invention. (a)~(d)、それぞれセラミックスサセプタの製造方法の一段階を示した模式的な断面図である。5A to 5D are schematic cross-sectional views each showing a stage of a manufacturing method for a ceramic susceptor. (a)~(d)、それぞれセラミックスサセプタの製造方法の一段階を示した模式的な断面図である。5A to 5D are schematic cross-sectional views each showing a stage of a manufacturing method for a ceramic susceptor. セラミックスサセプタの製造方法の一段階を示した模式的な断面図である。2 is a schematic cross-sectional view showing one stage of a method for manufacturing a ceramic susceptor. FIG. 実施例および比較例の製造条件および各種試験の結果を示す表である。1 is a table showing the production conditions and the results of various tests of Examples and Comparative Examples.

次に、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。なお、構成図において、各構成要素の大きさは概念的に表したものであり、必ずしも実際の寸法比率を表すものではない。 Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. To facilitate understanding of the description, the same reference numbers are used for the same components in each drawing, and duplicate descriptions will be omitted. Note that in the configuration diagrams, the size of each component is shown conceptually, and does not necessarily represent the actual dimensional ratio.

[実施形態]
(電極埋設部材の構成)
本発明の実施形態に係るセラミックスサセプタについて、図1を参照して説明する。図1は、本発明の実施形態に係るセラミックスサセプタの一例を示した模式的な断面図である。本発明の実施形態に係るセラミックスサセプタ100は、基材10、および少なくとも1つの電極20を備えている。
[Embodiment]
(Configuration of electrode-embedded member)
A ceramic susceptor according to an embodiment of the present invention will be described with reference to Fig. 1. Fig. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of a ceramic susceptor according to an embodiment of the present invention. A ceramic susceptor 100 according to an embodiment of the present invention includes a substrate 10 and at least one electrode 20.

基材10は、SiCを主成分とするセラミックス焼結体により形成されている。基材10は略円板状のほか、多角形板状または楕円板状などのさまざまな形状であってもよい。基材10は、上面12に形成される凸部等を除いて平板状である。基材10の上面12に後述するピン状凸部が形成されない場合、基材10の上面12は、基板を載置する所定の形状の平面または曲面(載置面)を形成する。 The substrate 10 is formed of a ceramic sintered body whose main component is SiC. The substrate 10 may be in various shapes, such as a substantially circular plate, a polygonal plate, or an elliptical plate. The substrate 10 is flat except for convex portions formed on the upper surface 12. If no pin-shaped convex portions, which will be described later, are formed on the upper surface 12 of the substrate 10, the upper surface 12 of the substrate 10 forms a flat or curved surface (mounting surface) of a predetermined shape on which a substrate is placed.

基材10の体積抵抗率は、20℃で10Ωcmより大きく、-30℃で10Ωcmより大きい。これにより、基材10の低温下(0℃以下)での電気絶縁性を確保することができ、低温下、高出力での半導体製造プロセスにおいて電極20が埋設されたセラミックスサセプタの機能を発揮させることができる。 The volume resistivity of the substrate 10 is greater than 10 8 Ωcm at 20° C. and greater than 10 9 Ωcm at −30° C. This ensures electrical insulation of the substrate 10 at low temperatures (below 0° C.), allowing the substrate 10 to function as a ceramic susceptor with the electrodes 20 embedded therein in a semiconductor manufacturing process at low temperatures and high power.

セラミックスサセプタ100に伝熱された熱量は、セラミックスサセプタ100の内部を熱伝導するため、セラミックスサセプタ100を構成する素材の熱伝導率が吸熱に影響する。すなわち、熱伝導率の大きい素材が吸熱には有効である。よって、基材10の熱伝導率は、50W/mK以上であることが好ましく、100W/mK以上であることがより好ましい。 The heat transferred to the ceramic susceptor 100 is thermally conducted inside the ceramic susceptor 100, so the thermal conductivity of the material that constitutes the ceramic susceptor 100 affects heat absorption. In other words, materials with high thermal conductivity are effective for heat absorption. Therefore, the thermal conductivity of the substrate 10 is preferably 50 W/mK or more, and more preferably 100 W/mK or more.

SiCを主成分とするセラミックス焼結体とは、SiCの純度が98wt%以上であることをいう。基材のSiCの純度は、99.91wt%以上であることが好ましい。これにより、基材の体積抵抗率が20℃で10Ωcmより大きく、-30℃で10Ωcmより大きいセラミックスサセプタ100を具体的に構成することが容易になる。 The ceramic sintered body mainly composed of SiC means that the purity of SiC is 98 wt% or more. The purity of SiC in the base material is preferably 99.91 wt% or more. This makes it easy to specifically configure the ceramic susceptor 100 having a base material volume resistivity of more than 10 8 Ωcm at 20°C and more than 10 9 Ωcm at -30°C.

電極20は、基材10に埋設されている。電極20は、セラミックスサセプタ100の設計に応じた形状のものが埋設される。電極20は、W、Moまたはこれらを主成分とする合金からなることが好ましい。 The electrode 20 is embedded in the substrate 10. The electrode 20 is embedded in a shape that corresponds to the design of the ceramic susceptor 100. The electrode 20 is preferably made of W, Mo, or an alloy containing these as its main components.

電極20は、静電吸着用電極であることが好ましい。本発明のセラミックスサセプタ100は、低温下での電気絶縁性が確保されているため、この構成によりセラミックスサセプタ100を低温下、高出力で使用できる静電チャックとして機能させることができる。 The electrode 20 is preferably an electrode for electrostatic adsorption. Since the ceramic susceptor 100 of the present invention has electrical insulation properties at low temperatures, this configuration allows the ceramic susceptor 100 to function as an electrostatic chuck that can be used at low temperatures and high output.

基板に入射される大熱量を吸熱するには、例えば、基板とセラミックスサセプタ100の接触による熱伝達を高くすることが有効である。そのためには、セラミックスサセプタ100は強い接触圧(吸着力)を発揮することができるジョンセン・ラーベック(JR)型静電チャックとすることが好ましい。 To absorb the large amount of heat incident on the substrate, it is effective to increase the heat transfer caused by contact between the substrate and the ceramic susceptor 100. For this purpose, it is preferable that the ceramic susceptor 100 be a Johnsen-Rahbek (JR) type electrostatic chuck capable of exerting a strong contact pressure (adsorption force).

JR型静電チャックは、使用する温度でその体積抵抗率を一定の範囲に維持する必要がある。体積抵抗率が大きすぎるとJR効果が発揮されず、静電吸着力は小さくなり基板との熱伝達が悪化する。体積抵抗率が小さすぎると消費電流が大きくなり、基板と静電チャックに内蔵される静電吸着用電極間の電位差が維持できなくなり、静電吸着力が低下し基板との熱伝達が悪化する。そのため、セラミックスサセプタ100をJR型静電チャックとして使用する場合、体積抵抗率は、使用温度において10Ωcm以上1012Ωcm以下であることが好ましく、10Ωcm以上1011Ωcm以下であることがより好ましい。本発明のセラミックスサセプタ100は、使用温度における体積抵抗率が概ねこの範囲にあるため、JR型静電チャックとして好適に使用することができる。 The JR type electrostatic chuck needs to maintain its volume resistivity within a certain range at the temperature at which it is used. If the volume resistivity is too large, the JR effect is not exerted, the electrostatic adsorption force is reduced, and the heat transfer with the substrate is deteriorated. If the volume resistivity is too small, the current consumption is large, the potential difference between the substrate and the electrostatic adsorption electrode built into the electrostatic chuck cannot be maintained, the electrostatic adsorption force is reduced, and the heat transfer with the substrate is deteriorated. Therefore, when the ceramic susceptor 100 is used as a JR type electrostatic chuck, the volume resistivity is preferably 10 9 Ωcm or more and 10 12 Ωcm or less at the operating temperature, and more preferably 10 9 Ωcm or more and 10 11 Ωcm or less. Since the ceramic susceptor 100 of the present invention has a volume resistivity at the operating temperature that is generally within this range, it can be suitably used as a JR type electrostatic chuck.

電極20は、ヒーター用電極であることが好ましい。本発明のセラミックスサセプタ100は、低温下での電気絶縁性が確保されているため、この構成によりセラミックスサセプタ100を低温下、高出力で使用できる基板温度調節、加熱用ヒーターとして機能させることができる。 The electrode 20 is preferably a heater electrode. Since the ceramic susceptor 100 of the present invention has electrical insulation properties at low temperatures, this configuration allows the ceramic susceptor 100 to function as a heater for regulating substrate temperature and heating, which can be used at low temperatures and with high output.

電極20は、高周波用電極であることが好ましい。本発明のセラミックスサセプタ100は、低温下での電気絶縁性が確保されているため、この構成によりセラミックスサセプタ100を低温下、高出力で使用できるRF印加用基台として機能させることができる。 The electrode 20 is preferably a high-frequency electrode. Since the ceramic susceptor 100 of the present invention has electrical insulation properties at low temperatures, this configuration allows the ceramic susceptor 100 to function as an RF application base that can be used at low temperatures and high output.

基材10は、2種類以上の異なる電極20が埋設されていてもよい。図2は、本発明の実施形態に係るセラミックスサセプタの変形例を示した模式的な断面図である。図2に示されるように、例えば、基材10に静電吸着用電極22とヒーター用電極24が埋設されることで、基板の静電吸着機能と温度調節、加熱用機能を発揮させることができ、半導体製造プロセスをより高機能なものにすることができる。基材10は、3種類の異なる電極20が埋設されていてもよい。 The substrate 10 may have two or more different types of electrodes 20 embedded therein. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a modified example of a ceramic susceptor according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 2, for example, an electrostatic adsorption electrode 22 and a heater electrode 24 are embedded in the substrate 10, thereby providing the electrostatic adsorption function of the substrate, temperature regulation, and heating functions, thereby making the semiconductor manufacturing process more sophisticated. The substrate 10 may have three different types of electrodes 20 embedded therein.

図3は、本発明の実施形態に係るセラミックスサセプタの変形例を示した模式的な部分断面図である。図3に示されるように、電極20は、表面に絶縁層28が設けられていることが好ましい。このように、電極20の表面に絶縁層28を設けることによって、不必要なリーク電流を抑制することができる。また、セラミックスサセプタ100の使用環境により基材10の電気絶縁性が不十分になった場合であっても、不具合が生じる虞を低減できる。絶縁層28は、5μm以上1000μm以下の厚さであることが好ましい。絶縁層28は、融点が2200℃以上の窒化物または酸化物により形成されることが好ましい。絶縁層28は、電極20の一部のみに設けられてもよい。また、電極20が複数ある場合、絶縁層28はその全てに設けられてもよいし、一部の電極20のみに設けられてもよい。 3 is a schematic partial cross-sectional view showing a modified example of a ceramic susceptor according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 3, the electrode 20 is preferably provided with an insulating layer 28 on its surface. In this way, by providing the insulating layer 28 on the surface of the electrode 20, unnecessary leakage current can be suppressed. In addition, even if the electrical insulation of the substrate 10 becomes insufficient due to the usage environment of the ceramic susceptor 100, the risk of malfunction can be reduced. The insulating layer 28 is preferably 5 μm or more and 1000 μm or less in thickness. The insulating layer 28 is preferably formed of a nitride or oxide having a melting point of 2200° C. or more. The insulating layer 28 may be provided only on a part of the electrode 20. In addition, when there are multiple electrodes 20, the insulating layer 28 may be provided on all of them, or only on some of the electrodes 20.

絶縁層28は、例えば、Y(融点2435℃)やLa(融点2315℃)、BN(融点2700℃)で形成することができる。YおよびLaにより形成される絶縁層28は、例えば、YまたはLaを溶媒に懸濁させて、埋設前の電極20をディップし、熱処理をすることで形成することが可能である。BNにより形成される絶縁層28は、例えば、BClとNHを原料ガスとして2000℃以上で熱分解して、埋設前の電極20にコーティングする熱分解CVDによって形成することが可能である。 The insulating layer 28 can be formed of, for example, Y 2 O 3 (melting point 2435° C.), La 2 O 3 (melting point 2315° C.), or BN (melting point 2700° C.). The insulating layer 28 formed of Y 2 O 3 and La 2 O 3 can be formed, for example, by suspending Y 2 O 3 or La 2 O 3 in a solvent, dipping the electrode 20 before embedding, and performing a heat treatment. The insulating layer 28 formed of BN can be formed, for example, by pyrolysis CVD in which BCl 4 and NH 3 are used as raw material gases and pyrolyzed at 2000° C. or higher to coat the electrode 20 before embedding.

図4は、本発明の実施形態に係るセラミックスサセプタの変形例を示した模式的な断面図である。図5は、本発明の実施形態に係るセラミックスサセプタの上面の一例を示した模式図である。図4は、図5のAA線における断面を示している。 Figure 4 is a schematic cross-sectional view showing a modified example of a ceramic susceptor according to an embodiment of the present invention. Figure 5 is a schematic view showing an example of the upper surface of a ceramic susceptor according to an embodiment of the present invention. Figure 4 shows a cross section taken along line AA in Figure 5.

図4および図5に示されるように、基材10は、内部に媒体流路30を有することが好ましい。媒体流路30は、例えば、管状に形成される。媒体流路30は、基材10の垂直な断面において、電極20が埋設された層より基材10の下面14に近い位置にあることが好ましい。媒体流路30の幅は、1mm以上60mm以下であることが好ましい。媒体流路30の断面形状は、矩形に限られず、円形、楕円形、半円形、段差付きの形状など、製造可能な形状であればどのようなものでもよい。 As shown in Figures 4 and 5, the substrate 10 preferably has a media flow path 30 therein. The media flow path 30 is formed, for example, in a tubular shape. In a vertical cross section of the substrate 10, the media flow path 30 is preferably located closer to the bottom surface 14 of the substrate 10 than the layer in which the electrodes 20 are embedded. The width of the media flow path 30 is preferably 1 mm or more and 60 mm or less. The cross-sectional shape of the media flow path 30 is not limited to a rectangle, and may be any shape that can be manufactured, such as a circle, an ellipse, a semicircle, or a stepped shape.

媒体流路30は、低温のチラーを循環する方式であることが好ましい。そのため、媒体流路30は、チラーを流入させる流入口および流出させる流出口が形成されることが好ましい。 The medium flow path 30 is preferably a system that circulates a low-temperature chiller. Therefore, the medium flow path 30 is preferably formed with an inlet for allowing the chiller to flow in and an outlet for allowing the chiller to flow out.

基材10に媒体流路30が形成される場合、基材10はセラミックス焼結体により一体的に形成されることが好ましい。基材10がセラミックス焼結体により一体的に形成されるとは、媒体流路30の天井部を形成するセラミックス焼結体と媒体流路30の底部を形成するセラミックス焼結体がセラミックスを含む接合材を用いてもしくは接合材を用いずに直接接合されていることをいう。これにより、基材10の機械的強度が高くなる。 When the media flow path 30 is formed in the substrate 10, it is preferable that the substrate 10 is integrally formed from a ceramic sintered body. The substrate 10 is integrally formed from a ceramic sintered body means that the ceramic sintered body forming the ceiling of the media flow path 30 and the ceramic sintered body forming the bottom of the media flow path 30 are directly bonded together using a bonding material containing ceramics or without using a bonding material. This increases the mechanical strength of the substrate 10.

媒体流路30は、基材10を上面12から透視した形状で、基材10の中心16を中心とする略円環状の形状を含むことが好ましい。これにより、基材10表面の半径方向の温度分布を調整できる。略円環状とは、図5のように円環状の円弧の一部がつながっていない形状および通常の円環状を含む。図5の点線は、基材10を上面12から透視したときの媒体流路30の形状を示している。媒体流路30以外の透視される構造は省略している。 The media flow path 30 preferably has an approximately annular shape centered at the center 16 of the substrate 10 when viewed from the top surface 12 of the substrate 10. This allows the temperature distribution in the radial direction of the substrate 10 surface to be adjusted. An approximately annular shape includes a shape in which some of the arcs of the annular shape are not connected, as in Figure 5, and a normal annular shape. The dotted line in Figure 5 indicates the shape of the media flow path 30 when the substrate 10 is viewed from the top surface 12. Structures that are viewed from the perspective other than the media flow path 30 are omitted.

図6は、本発明の実施形態に係るセラミックスサセプタの変形例を示した模式的な断面図である。図7は、本発明の実施形態に係るセラミックスサセプタの上面の変形例を示した模式図である。図6は、図7のBB線における断面を示している。 Figure 6 is a schematic cross-sectional view showing a modified example of a ceramic susceptor according to an embodiment of the present invention. Figure 7 is a schematic view showing a modified example of the upper surface of a ceramic susceptor according to an embodiment of the present invention. Figure 6 shows a cross section taken along line BB in Figure 7.

図6および図7に示されるように、媒体流路30は、基材10を上面12から透視した形状で、基材10の中心16を中心とする同心円状に配置されることが好ましい。これにより、基材10の表面の半径方向の温度分布を細かく調整できる。同心円状に配置される略円環状の媒体流路30は、図6および図7のように2重であってもよいし、3重以上であってもよい。同心円状に配置される略円環状の媒体流路30は、図7のように基材10の内部で連通していてもよいし、それぞれに流入口および流出口が形成されてもよい。また、隣接する媒体流路30の間隙の幅(隣接する媒体流路30の間隙に存在する基材10の幅)は、2mm以上であることが好ましい。また、隣接する媒体流路30の間隙の幅は、媒体流路30の幅の25%以上であることが好ましい。これにより、基材10の内部に媒体流路30を形成しても、基材10の強度を保つことができる。 As shown in FIG. 6 and FIG. 7, the media flow paths 30 are preferably arranged in a concentric shape centered on the center 16 of the substrate 10 in a shape seen through the substrate 10 from the top surface 12. This allows fine adjustment of the radial temperature distribution on the surface of the substrate 10. The substantially annular media flow paths 30 arranged in a concentric shape may be double as shown in FIG. 6 and FIG. 7, or may be triple or more. The substantially annular media flow paths 30 arranged in a concentric shape may be connected inside the substrate 10 as shown in FIG. 7, or each may have an inlet and an outlet. In addition, the width of the gap between adjacent media flow paths 30 (the width of the substrate 10 present in the gap between adjacent media flow paths 30) is preferably 2 mm or more. In addition, the width of the gap between adjacent media flow paths 30 is preferably 25% or more of the width of the media flow path 30. This allows the strength of the substrate 10 to be maintained even if the media flow path 30 is formed inside the substrate 10.

媒体流路30は、直線状の形状を含んでもよい。また、略円環状の媒体流路30と直線状の媒体流路30を組み合わせてもよい。略円環状の媒体流路30と直線状の媒体流路30は、連通していてもよい。 The media flow path 30 may include a linear shape. In addition, a substantially annular media flow path 30 and a linear media flow path 30 may be combined. The substantially annular media flow path 30 and the linear media flow path 30 may be connected to each other.

セラミックスサセプタ100は、ピン状凸部を備えていてもよい。その場合、ピン状凸部は、基材10の上面12から上方に突出して複数形成される。ピン状凸部の形状は、円柱状、角柱状等の柱状、円錐状、角錐状等の錐状、円錐台状、角錐台状等の錐状の上部を切断した形状等から適宜選択される。 The ceramic susceptor 100 may have pin-shaped protrusions. In this case, multiple pin-shaped protrusions are formed and protrude upward from the upper surface 12 of the substrate 10. The shape of the pin-shaped protrusions is appropriately selected from among pillar shapes such as a cylindrical shape or a rectangular pillar shape, pyramid shapes such as a cone shape or a pyramid shape, and shapes with the top of a pyramid shape such as a truncated cone shape or a truncated pyramid shape.

ピン状凸部の配置は特に限定されない。既知の形態またはそれに類似する形態であればよく、例えば、同心円状、正方格子状、三角格子状など規則的な配置であってもよいし、局部的に疎密が生じているような不規則的な配置であってもよい。また、セラミックスサセプタ100の上面12の外周部には、ピン状凸部を囲むように環状凸部が配置されていてもよい。 The arrangement of the pin-shaped protrusions is not particularly limited. It may be in a known form or a similar form, and may be, for example, a regular arrangement such as concentric circles, a square lattice, or a triangular lattice, or may be an irregular arrangement with localized sparseness and denseness. In addition, annular protrusions may be arranged on the outer periphery of the upper surface 12 of the ceramic susceptor 100 so as to surround the pin-shaped protrusions.

基材10にピン状凸部が形成される場合、複数のピン状凸部の上端は、全体として基板を載置する所定の形状の平面または曲面(載置面)を形成する。これによって、複数のピン状凸部は、基板を支持する。すなわち、複数のピン状凸部の上端により形成される載置面が決定される。これにより、複数のピン状凸部の上端と基板とが当接し、基板が支持される。なお、複数のピン状凸部のうち、上端が基板と当接しないものがあってもよい。これは、そのようなピン状凸部があっても、周りのピン状凸部の配置によっては、基板を支持することが可能だからである。ピン状凸部の上端は、全面が基板と当接していてもよいし、一部のみが基板と当接していてもよい。 When pin-shaped protrusions are formed on the substrate 10, the upper ends of the multiple pin-shaped protrusions as a whole form a flat or curved surface (mounting surface) of a predetermined shape on which the substrate is placed. As a result, the multiple pin-shaped protrusions support the substrate. That is, the mounting surface formed by the upper ends of the multiple pin-shaped protrusions is determined. As a result, the upper ends of the multiple pin-shaped protrusions come into contact with the substrate, and the substrate is supported. Note that, among the multiple pin-shaped protrusions, there may be some whose upper ends do not come into contact with the substrate. This is because, even if such pin-shaped protrusions exist, it is possible to support the substrate depending on the arrangement of the surrounding pin-shaped protrusions. The upper ends of the pin-shaped protrusions may come into contact with the substrate entirely, or only partially.

ピン状凸部の高さは、セラミックスサセプタ100の用途によって異なる。例えば、セラミックスサセプタ100を静電チャックとして適用する場合、5μm以上50μm以下であることが好ましい。また、例えば、セラミックスサセプタ100を基板の温度調節、加熱用ヒーターとして適用する場合、50μm以上1000μm以下であることが好ましい。なお、ピン状凸部の高さとは、基材10の上面12からピン状凸部の上端までの距離をいう。ピン状凸部の上端は、所定の大きさの平面になっていることが好ましい。その場合、ピン状凸部の上端の平面の最大径は、100μm以上5mm以下であることが好ましい。ピン状凸部の上端の平面の表面粗さは、Ra0.01μm以上1.6μm以下であることが好ましい。 The height of the pin-shaped protrusions varies depending on the application of the ceramic susceptor 100. For example, when the ceramic susceptor 100 is used as an electrostatic chuck, it is preferably 5 μm or more and 50 μm or less. Also, for example, when the ceramic susceptor 100 is used as a heater for adjusting the temperature of a substrate or for heating, it is preferably 50 μm or more and 1000 μm or less. The height of the pin-shaped protrusions refers to the distance from the upper surface 12 of the substrate 10 to the upper end of the pin-shaped protrusions. It is preferable that the upper end of the pin-shaped protrusions is a flat surface of a predetermined size. In this case, the maximum diameter of the flat surface at the upper end of the pin-shaped protrusions is preferably 100 μm or more and 5 mm or less. It is preferable that the surface roughness of the flat surface at the upper end of the pin-shaped protrusions is Ra 0.01 μm or more and 1.6 μm or less.

セラミックスサセプタ100は、必要に応じて端子50、51や端子穴52を備えていてもよい。また、セラミックスサセプタ100は、図示しないリフトピン孔や、真空チャックとして使用する場合の通気孔等を備えていてもよい。 The ceramic susceptor 100 may have terminals 50, 51 and terminal holes 52 as necessary. The ceramic susceptor 100 may also have lift pin holes (not shown) and ventilation holes when used as a vacuum chuck.

[セラミックスサセプタの製造方法]
次に、本発明の実施形態に係るセラミックスサセプタの製造方法を説明する。本発明の実施形態に係るセラミックスサセプタは、例えば、以下に説明する成形体ホットプレス法によって作製される。なお、セラミックスサセプタの製造方法は本方法に限られず、例えば、粉末ホットプレス法や従前のグリーンシート積層法等であってもよい。粉末ホットプレス法は、セラミックス原料粉と所定の発熱抵抗体や電極を交互に重ねることにより発熱抵抗体や電極をセラミックスの内部に埋設し、それを1軸ホットプレス焼成する方法である。
[Method of manufacturing ceramic susceptor]
Next, a method for manufacturing a ceramic susceptor according to an embodiment of the present invention will be described. The ceramic susceptor according to an embodiment of the present invention is manufactured, for example, by a molded body hot pressing method described below. The method for manufacturing a ceramic susceptor is not limited to this method, and may be, for example, a powder hot pressing method or a conventional green sheet lamination method. The powder hot pressing method is a method in which ceramic raw material powder and a predetermined heating resistor and electrode are alternately stacked to embed the heating resistor and electrodes inside the ceramic, and then the resulting product is uniaxially hot-pressed and fired.

本発明の実施形態に係るセラミックスサセプタの成形体ホットプレス法による製造方法は、セラミックス成形体形成工程、セラミックス脱脂体作製工程、積層体形成工程、積層体焼成工程、基材加工工程を備えている。 The manufacturing method for a ceramic susceptor according to an embodiment of the present invention using a molded body hot pressing method includes a ceramic molded body forming process, a ceramic degreased body making process, a laminate forming process, a laminate firing process, and a substrate processing process.

セラミックス成形体形成工程では、例えば、SiC(炭化珪素)を主成分とするセラミックス原料粉から複数のセラミックス成形体を形成する。必要に応じて焼結助剤が添加されてもよい。例えば、SiCセラミックス原料粉に焼結助剤のBC、C、バインダ、可塑剤、分散剤などの添加剤を適宜添加して混合して、スラリーを作製し、スプレードライ法等により造粒粉を造粒する。その後、造粒粉を加圧成形して複数のセラミックス成形体を形成することができる。 In the ceramic molded body forming process, for example, a plurality of ceramic molded bodies are formed from ceramic raw material powder mainly composed of SiC (silicon carbide). Sintering aids may be added as necessary. For example, additives such as sintering aids B4C , C, binders, plasticizers, and dispersants are appropriately added to and mixed with SiC ceramic raw material powder to prepare a slurry, and the granulated powder is granulated by a spray drying method or the like. The granulated powder is then pressure-molded to form a plurality of ceramic molded bodies.

原料となるセラミックス原料粉は、アチソン法により作製された原料粉やCVD法により作製された原料粉などが用いられる。これらの中でも、体積抵抗率を大きくしやすいCVD法により作製された原料粉を用いることが好ましい。 The ceramic raw material powder used may be raw material powder produced by the Acheson method or raw material powder produced by the CVD method. Of these, it is preferable to use raw material powder produced by the CVD method, which tends to increase the volume resistivity.

セラミックス原料粉は、高純度であることが好ましく、その純度は、好ましくは99%以上、より好ましくは99.9%以上である。また、セラミックス原料粉の平均粒径は、好ましくは0.1μm以上1.0μm以下である。 The ceramic raw material powder is preferably of high purity, preferably 99% or more, more preferably 99.9% or more. The average particle size of the ceramic raw material powder is preferably 0.1 μm or more and 1.0 μm or less.

混合方法は、湿式、乾式の何れであってもよく、例えばボールミル、振動ミルなどの混合器を用いることができる。成形方法としては、例えば、一軸加圧成形や冷間静水等方圧加圧(CIP:Cold Isostatic Pressing)法などの公知の方法を用いればよい。なお、セラミックス成形体を形成する方法は、加圧成形に限らず、例えば、グリーンシート積層、または鋳込み成形であっても適用が可能であり、これらを適宜脱脂、またはさらに仮焼する工程により、セラミックス成形体を製造することができる。 The mixing method may be either wet or dry, and a mixer such as a ball mill or a vibration mill may be used. The molding method may be a known method such as uniaxial pressing or cold isostatic pressing (CIP). The method for forming the ceramic molded body is not limited to pressing, and may be, for example, green sheet lamination or casting, which may be appropriately degreased or further calcined to produce the ceramic molded body.

セラミックス成形体は、成形後、機械加工により成形体の形状が整えられてもよい。また、セラミックス成形体の片面または両面(他のセラミックス成形体との接合面)に、電極、ビア、配線等の形状に合わせた形状の溝が形成されてもよい。機械加工は、脱脂後に行なってもよい。 After molding, the ceramic molded body may be machined to adjust the shape of the molded body. In addition, grooves may be formed on one or both sides of the ceramic molded body (the bonding surface with another ceramic molded body) to match the shapes of electrodes, vias, wiring, etc. Machining may be performed after degreasing.

セラミックス脱脂体作製工程では、複数のセラミックス成形体を所定の温度以上、所定の時間以上脱脂処理して複数のセラミックス脱脂体を作製する。 In the ceramic degreased body production process, multiple ceramic molded bodies are degreased at a predetermined temperature or higher for a predetermined period of time or longer to produce multiple ceramic degreased bodies.

セラミックス成形体は、例えば、500℃以上900℃以下の温度で熱処理され、セラミックス脱脂体となる。脱脂時間は、1時間以上120時間以下であることが好ましい。脱脂には、大気炉または窒素雰囲気炉を用いることができるが、バインダの有機成分を除去するために、大気炉の方が好ましい。 The ceramic molded body is heat-treated, for example, at a temperature of 500°C to 900°C to become a ceramic degreased body. The degreasing time is preferably 1 hour to 120 hours. An atmospheric furnace or a nitrogen atmosphere furnace can be used for degreasing, but an atmospheric furnace is preferred to remove the organic components of the binder.

積層体形成工程では、1または複数の電極および必要な場合、ビアの材料、配線を準備し、これらと複数のセラミックス脱脂体を組み合わせ、平板状に形成された積層体を形成する。図8(a)~(d)は、それぞれセラミックスサセプタの製造工程の一段階を示す模式的な断面図である。図8(a)は、上面が載置面となるセラミックス脱脂体101、電極20、電極20が配置される凹部が形成されたセラミックス脱脂体102の断面を示している。図8(b)は、セラミックス脱脂体101、電極20、およびセラミックス脱脂体102が組み合わされて1の積層体110が形成されている。図8は、2つのセラミックス脱脂体を用いて積層体110を作製しているが、セラミックス脱脂体の数は、セラミックスサセプタの設計に応じて3以上でもよい。電極、ビアの材料、配線はモリブデンやタングステンなどの箔、薄板、ワイヤー、メッシュまたはこれら材質の多孔体、ペースト充填、印刷により形成される。 In the laminate formation process, one or more electrodes and, if necessary, via material and wiring are prepared, and these are combined with multiple ceramic degreased bodies to form a laminate formed in a flat plate shape. Figures 8(a) to (d) are schematic cross-sectional views each showing one stage of the manufacturing process of a ceramic susceptor. Figure 8(a) shows a cross-section of a ceramic degreased body 101 whose upper surface is the mounting surface, an electrode 20, and a ceramic degreased body 102 in which a recess in which the electrode 20 is placed is formed. Figure 8(b) shows a laminate 110 formed by combining the ceramic degreased body 101, the electrode 20, and the ceramic degreased body 102. In Figure 8, the laminate 110 is made using two ceramic degreased bodies, but the number of ceramic degreased bodies may be three or more depending on the design of the ceramic susceptor. The electrodes, via material, and wiring are formed by foil, thin plate, wire, mesh, or porous body of these materials such as molybdenum or tungsten, or by filling with paste or printing.

電極20は、セラミックスサセプタの設計に応じた形状に加工されたものを準備する。電極の形状は、メッシュ状や箔状など、様々な形状とすることができる。また、材質も、モリブデン、タングステンなど、様々な材質とすることができる。 The electrode 20 is prepared by machining it into a shape that corresponds to the design of the ceramic susceptor. The electrode can be in a variety of shapes, such as mesh or foil. It can also be made of a variety of materials, such as molybdenum or tungsten.

積層体焼成工程では、形成された積層体110を、積層方向に一軸加圧焼成して基材を形成する。焼成条件のうち、加圧する力は4MPa以上であることが好ましい。また、焼成温度は、2000℃以上2200℃以下であることが好ましい。焼成時間は、1時間以上12時間以下であることが好ましく、1時間以上5時間以下であることがより好ましい。焼成雰囲気は、例えば、窒素や不活性ガス雰囲気であるが、真空などの雰囲気であってもよい。また、真空雰囲気の後に不活性ガス雰囲気とすることでもよい。これにより、それぞれの積層体で1または複数のセラミックス脱脂体が焼結してセラミックス焼結体となり、これらが一体化され、基材を得ることができる。図8(c)は、基材加工前の基材の断面を示している。 In the laminate firing process, the laminate 110 is uniaxially pressurized and fired in the lamination direction to form a substrate. Among the firing conditions, the pressure is preferably 4 MPa or more. The firing temperature is preferably 2000°C or more and 2200°C or less. The firing time is preferably 1 hour or more and 12 hours or less, and more preferably 1 hour or more and 5 hours or less. The firing atmosphere is, for example, a nitrogen or inert gas atmosphere, but may also be a vacuum atmosphere. The vacuum atmosphere may be followed by an inert gas atmosphere. As a result, one or more ceramic degreased bodies are sintered in each laminate to become ceramic sintered bodies, which are integrated to obtain a substrate. Figure 8 (c) shows a cross section of the substrate before substrate processing.

基材加工工程では、基材の外形の加工をする。また、必要な場合、ピン状凸部等を形成する。また、下面の所定の位置に端子を接続するための端子穴の穿設を行なう。 In the substrate processing process, the outer shape of the substrate is processed. If necessary, pin-shaped protrusions, etc. are formed. Terminal holes for connecting terminals are also drilled at specified positions on the underside.

そして、端子穴にロウ材等で端子を接続する。端子は、Ni等を用いることができる。また、ロウ材はAuロウ等を用いることができる。図8(d)は、端子を接続した基材の断面を示している。 Then, a terminal is connected to the terminal hole using solder or the like. The terminal can be made of Ni or the like. The solder can be made of Au or the like. Figure 8(d) shows a cross section of the substrate with the terminal connected.

なお、セラミックス脱脂体作製工程と、積層体形成工程との間に、セラミックス仮焼体作製工程を設けてもよい。セラミックス仮焼体作製工程を設ける場合、セラミックス脱脂体を所定の温度で仮焼してセラミックス仮焼体を作製する。これにより、セラミックスサセプタの寸法精度をより高くすることができる。仮焼温度は1200℃以上1900℃以下であることが好ましい。仮焼時間は、0.5時間以上12時間以下であることが好ましい。仮焼雰囲気は、窒素や不活性ガス雰囲気であることが好ましいが、真空などの雰囲気であってもよい。仮焼体作製工程を設ける場合、機械加工は仮焼体作製工程の後に行なってもよい。 A ceramic calcined body preparation process may be provided between the ceramic degreased body preparation process and the laminate formation process. When the ceramic calcined body preparation process is provided, the ceramic degreased body is calcined at a predetermined temperature to prepare a ceramic calcined body. This allows the dimensional accuracy of the ceramic susceptor to be improved. The calcination temperature is preferably 1200°C or higher and 1900°C or lower. The calcination time is preferably 0.5 hours or higher and 12 hours or lower. The calcination atmosphere is preferably a nitrogen or inert gas atmosphere, but may be a vacuum atmosphere or the like. When the calcined body preparation process is provided, machining may be performed after the calcined body preparation process.

このようにして、低温下、高出力での半導体製造プロセスに使用できる電極が埋設されたセラミックスサセプタを製造することができる。 In this way, it is possible to produce ceramic susceptors with embedded electrodes that can be used in semiconductor manufacturing processes at low temperatures and high power.

[セラミックスサセプタの製造方法の変形例]
次に、本発明のセラミックスサセプタの製造方法の変形例を説明する。本発明の実施形態に係る媒体流路を備えるセラミックスサセプタの成形体ホットプレス法による製造方法は、セラミックス成形体形成工程、セラミックス脱脂体作製工程、積層体形成工程、積層体焼成工程、基材前駆体加工工程、基材前駆体接合工程、および基材加工工程を備えている。セラミックス成形体形成工程、セラミックス脱脂体作製工程、および基材加工工程は、上記と同様であるため、説明を省略する。
[Modification of the method for manufacturing a ceramic susceptor]
Next, a modified example of the method for manufacturing a ceramic susceptor according to the present invention will be described. The method for manufacturing a ceramic susceptor having a media flow path according to the embodiment of the present invention by a molded body hot pressing method includes a ceramic molded body forming step, a ceramic degreased body fabricating step, a laminate forming step, a laminate firing step, a substrate precursor processing step, a substrate precursor bonding step, and a substrate processing step. The ceramic molded body forming step, the ceramic degreased body fabricating step, and the substrate processing step are the same as those described above, and therefore will not be described.

積層体形成工程では、1または複数の電極および必要な場合、ビアの材料、配線を準備し、これらと複数のセラミックス脱脂体を組み合わせ、平板状に形成された1または複数の積層体を形成する。図9(a)~(d)および図10は、それぞれセラミックスサセプタの製造工程の一段階を示す模式的な断面図である。図9(a)は、上面が載置面となるセラミックス脱脂体101、電極20、電極20が配置される凹部が形成され、下面が媒体流路の天井部となるセラミックス脱脂体102、媒体流路の一部となる溝105が形成されるセラミックス脱脂体103の断面を示している。図9(b)は、セラミックス脱脂体101、電極20、およびセラミックス脱脂体102が組み合わされて1の積層体110が形成されている。また、セラミックス脱脂体103のみから1の積層体110が形成されている。積層体110は、1のセラミックス脱脂体からなるものがあってもよい。 In the laminate formation process, one or more electrodes and, if necessary, via material and wiring are prepared, and these are combined with multiple ceramic degreased bodies to form one or more laminates formed in a flat plate shape. Figures 9(a) to (d) and Figure 10 are schematic cross-sectional views each showing one stage of the manufacturing process of a ceramic susceptor. Figure 9(a) shows a cross-section of a ceramic degreased body 101, the upper surface of which serves as a mounting surface, an electrode 20, a ceramic degreased body 102, in which a recess in which the electrode 20 is placed is formed and the lower surface of which serves as the ceiling of the media flow path, and a ceramic degreased body 103, in which a groove 105, which serves as part of the media flow path, is formed. Figure 9(b) shows a laminate 110 formed by combining the ceramic degreased body 101, the electrode 20, and the ceramic degreased body 102. Also, one laminate 110 is formed only from the ceramic degreased body 103. The laminate 110 may be made of one ceramic degreased body.

積層体焼成工程では、形成された積層体を、それぞれ積層方向に一軸加圧焼成して1または複数の基材前駆体を形成する。焼成条件は、上記と同様である。複数の基材前駆体とは、例えば、電極が埋設された基材前駆体、媒体流路の蓋となる基材前駆体、媒体流路の一部が形成される基材前駆体などである。 In the laminate firing process, the formed laminate is uniaxially pressurized and fired in the stacking direction to form one or more substrate precursors. The firing conditions are the same as above. The multiple substrate precursors include, for example, a substrate precursor in which an electrode is embedded, a substrate precursor that serves as a cover for a media flow path, and a substrate precursor in which part of a media flow path is formed.

基材前駆体加工工程では、1または複数の基材前駆体に対し、それぞれ必要な加工を行う。例えば、接合後媒体流路となる溝の形成をする。図9(c)は、基材前駆体122に接合後媒体流路となる溝105が形成された断面を示している。図9では、溝105に他の基材前駆体121が蓋をすることで媒体流路が形成されているが、2つの基材前駆体にそれぞれ形成された溝が組み合わさって媒体流路が形成されてもよい。このような方法によると、様々な形状の媒体流路を形成することができる。 In the substrate precursor processing step, one or more substrate precursors are each subjected to the necessary processing. For example, a groove that will become the media flow path after bonding is formed. Figure 9 (c) shows a cross section of a substrate precursor 122 in which a groove 105 that will become the media flow path after bonding is formed. In Figure 9, the media flow path is formed by covering the groove 105 with another substrate precursor 121, but the media flow path may also be formed by combining grooves formed in two substrate precursors. Using this method, media flow paths of various shapes can be formed.

基材前駆体接合工程では、複数の基材前駆体を接合して、基材を作製する。接合は、接合材を用いた接合方法、および接合材を用いない接合方法のいずれかを用いることができる。図9(d)は、接合後の基材を示している。 In the substrate precursor bonding process, multiple substrate precursors are bonded to produce a substrate. Bonding can be performed using either a bonding method that uses a bonding material or a bonding method that does not use a bonding material. Figure 9(d) shows the substrate after bonding.

最初に接合材を用いた接合方法を説明する。まず、接合材を準備し、基材前駆体の接合する側の端面の少なくとも一方に接合材を塗布する。基材前駆体の接合する側の端面は、表面粗さRaを1.6μm以下にすることが好ましく、0.4μm以下に研磨することがより好ましい。塗布する接合材の厚さは、5μm以上30μm以下であることが好ましい。 First, a bonding method using a bonding material will be described. First, a bonding material is prepared and applied to at least one of the end faces of the substrate precursor on the bonding side. The end face of the substrate precursor on the bonding side is preferably polished to a surface roughness Ra of 1.6 μm or less, and more preferably to 0.4 μm or less. The thickness of the applied bonding material is preferably 5 μm or more and 30 μm or less.

次に、複数の基材前駆体を配置し、基板載置面に垂直方向に加圧しつつ加熱する。接合条件のうち加圧する力は、5kPa以上であることが好ましい。また、加熱温度は、1500℃以上1800℃以下であることが好ましい。加熱時間は、0.5時間以上5時間以下であることが好ましい。加熱雰囲気は、例えば、窒素や不活性ガス雰囲気であるが、真空などの雰囲気であってもよい。これにより、複数の基材前駆体を接合することができる。 Next, multiple substrate precursors are placed and heated while being pressed in a direction perpendicular to the substrate placement surface. Of the bonding conditions, the pressure is preferably 5 kPa or more. The heating temperature is preferably 1500°C or more and 1800°C or less. The heating time is preferably 0.5 hours or more and 5 hours or less. The heating atmosphere is, for example, a nitrogen or inert gas atmosphere, but may also be a vacuum atmosphere. This allows multiple substrate precursors to be bonded.

接合材は、基材前駆体同士を接合できればどのようなものであってもよい。例えば、基材前駆体と同一の主成分であるSiC粉末にBC粉末を少なくとも含む混合粉末のペーストであってもよい。また、SiCを90wt%以上含み、必要に応じて接合時融液となる温度を調節するためにSiやBを含むペーストであってもよい。 The bonding material may be any material capable of bonding the substrate precursors together. For example, it may be a paste of mixed powder containing at least B 4 C powder in SiC powder, which is the same main component as the substrate precursor. It may also be a paste containing 90 wt % or more of SiC and, if necessary, containing Si or B to adjust the temperature at which the substrate precursors become molten during bonding.

次に、接合材を用いない接合方法を説明する。まず、複数の基材前駆体を配置する。基材前駆体の接合する側の端面は、表面粗さRaを0.1μm以下に研磨することが好ましい。次に、基板載置面に垂直方向に加圧しつつ加熱する。接合条件のうち、加圧する力は、4MPa以上であることが好ましい。また、加熱温度は、1600℃以上2000℃以下であることが好ましい。加熱時間は、0.5時間以上6時間以下であることが好ましい。加熱雰囲気は、例えば、窒素や不活性ガス雰囲気であるが、真空などの雰囲気であってもよい。これにより、複数の基材前駆体を接合することができる。 Next, a bonding method that does not use a bonding material will be described. First, multiple substrate precursors are arranged. The end faces of the substrate precursors on the bonding side are preferably polished to a surface roughness Ra of 0.1 μm or less. Next, the substrate precursors are heated while being pressed in a direction perpendicular to the substrate mounting surface. Among the bonding conditions, the pressure is preferably 4 MPa or more. The heating temperature is preferably 1600°C or more and 2000°C or less. The heating time is preferably 0.5 hours or more and 6 hours or less. The heating atmosphere is, for example, a nitrogen or inert gas atmosphere, but may also be a vacuum atmosphere. This allows multiple substrate precursors to be bonded.

また、上述した方法では、基材前駆体をセラミックス焼結体で形成して、それらを接合して基材としたが、基材前駆体をセラミックス仮焼体で形成して、それらを接合しつつ焼結させて基材を作製してもよい。また、媒体流路等の構造が単純な場合は、セラミックス脱脂体を加工して、積層、焼結して基材を作製することもできる。媒体流路等の構造が複雑な場合や媒体流路に外部から連通する流路を設ける場合、媒体流路の寸法精度を高くする場合は、セラミックス焼結体を接合する方法のほうが好ましい。 In the above-mentioned method, the substrate precursor is formed from a ceramic sintered body and then bonded to form the substrate, but the substrate precursor may be formed from a ceramic calcined body and then bonded and sintered to form the substrate. In addition, when the structure of the media flow path is simple, the substrate can be made by processing a ceramic degreased body, laminating and sintering it. When the structure of the media flow path is complex, when a flow path that communicates with the outside is provided to the media flow path, or when the dimensional accuracy of the media flow path is to be high, the method of bonding ceramic sintered bodies is preferable.

このようにして、低温下、高出力での半導体製造プロセスに使用できる電極が埋設され媒体流路が形成されたセラミックスサセプタを製造することができる。 In this way, it is possible to manufacture ceramic susceptors with embedded electrodes and media flow paths that can be used in semiconductor manufacturing processes at low temperatures and high power.

[実施例および比較例]
(実施例1)
実施例1は、静電吸着用電極が埋設されたセラミックスサセプタの実施例である。基材の原料は、アチソン法で作製されたSiC原料粉(純度99.9wt%)を使用した。SiC原料粉に、焼結助剤としてBCを内割で0.1wt%添加し、バインダ、分散剤などを適宜添加して混合して、スラリーを作製し、スプレードライ法により造粒粉を造粒した。
[Examples and Comparative Examples]
Example 1
Example 1 is an example of a ceramic susceptor in which an electrostatic attraction electrode is embedded. The raw material of the substrate was SiC raw material powder (purity 99.9 wt%) produced by the Acheson method. 0.1 wt% of B4C was added as a sintering aid to the SiC raw material powder, and binders, dispersants, etc. were appropriately added and mixed to produce a slurry, which was then granulated by a spray-drying method.

次に、造粒粉を静水圧成形し、成形後Φ320mm、厚さt10mmの円板状の成形体とΦ320mm、厚さt20mmの円板状の成形体に加工した。また、厚さt20mmの成形体の片面にΦ294mm深さ0.15mmの凹部を形成した。電極は、半径146mmの半円板の形状に加工したMoメッシュ(線径0.1mm、#50メッシュ、平織)を2つ組み合わせて用いた。電極は、外径がおよそΦ294mmの範囲に収まる形状とした。 Next, the granulated powder was isostatically molded, and after molding, it was processed into a disk-shaped compact with a diameter of 320 mm and a thickness of 10 mm, and a disk-shaped compact with a diameter of 320 mm and a thickness of 20 mm. In addition, a recess with a diameter of 294 mm and a depth of 0.15 mm was formed on one side of the compact with a thickness of 20 mm. The electrodes were made by combining two Mo meshes (wire diameter 0.1 mm, #50 mesh, plain weave) processed into a semicircular shape with a radius of 146 mm. The electrodes were shaped so that the outer diameter fell within the range of approximately Φ294 mm.

次に、厚さt20mmの成形体の凹部に電極を配置し、厚さt10mmの成形体と組み合わせて積層体を形成した。次に、積層体を真空雰囲気で1500℃で2時間熱処理後、Ar雰囲気、焼成温度2050℃、ホットプレス圧力4MPaでホットプレス焼成した。焼成時間は、3時間とした。焼成後、外径をΦ300mm、上面から電極までの距離(厚み)を1mmとし、上面をRa0.2μmに研磨加工した。また、電極まで止まり穴を形成し、コバール製の端子をBag-8ロウ材で真空中、850℃でロウ付けした。このようにして、実施例1のセラミックスサセプタを作製した。また、同一の造粒粉を使用し、同一の焼成条件でΦ60mm、厚さt10mmの円板状の実施例1の試験用試料を作製した。 Next, an electrode was placed in the recess of the molded body with a thickness of t20 mm, and combined with a molded body with a thickness of t10 mm to form a laminate. Next, the laminate was heat treated at 1500°C in a vacuum atmosphere for 2 hours, and then hot-pressed in an Ar atmosphere at a firing temperature of 2050°C and a hot-press pressure of 4 MPa. The firing time was 3 hours. After firing, the outer diameter was set to Φ300 mm, the distance (thickness) from the upper surface to the electrode was set to 1 mm, and the upper surface was polished to Ra 0.2 μm. In addition, a blind hole was formed to the electrode, and a Kovar terminal was brazed in a vacuum at 850°C with Bag-8 brazing material. In this way, the ceramic susceptor of Example 1 was produced. In addition, using the same granulated powder, a disk-shaped test sample of Example 1 with a diameter of Φ60 mm and a thickness of t10 mm was produced under the same firing conditions.

(実施例2)
実施例2は、焼成雰囲気をN添加Ar雰囲気(N/Ar流量比=0.03)とした。それ以外は、実施例1と同様の条件で実施例2のセラミックスサセプタを作製した。また、同一の造粒粉を使用し、同一の焼成条件で実施例2の試験用試料を作製した。
Example 2
In Example 2, the firing atmosphere was an N2 -added Ar atmosphere ( N2 /Ar flow ratio = 0.03). Except for that, the ceramic susceptor of Example 2 was produced under the same conditions as those of Example 1. In addition, the same granulated powder was used to produce a test sample of Example 2 under the same firing conditions.

(実施例3)
実施例3は、焼結助剤を0.1wt%BC+1wt%Cとして造粒粉を造粒した。また、焼成温度を2000℃、ホットプレス圧力を15MPaとした。それ以外は、実施例1と同様の条件で実施例3のセラミックスサセプタを作製した。また、同一の造粒粉を使用し、同一の焼成条件で実施例3の試験用試料を作製した。
Example 3
In Example 3, the granulated powder was granulated using a sintering aid of 0.1 wt % B4C + 1 wt % C. The firing temperature was 2000°C, and the hot press pressure was 15 MPa. Except for this, the ceramic susceptor of Example 3 was produced under the same conditions as those of Example 1. In addition, a test sample of Example 3 was produced using the same granulated powder and under the same firing conditions.

(実施例4)
実施例4は、焼結助剤を0.3wt%BC+2wt%Cとして造粒粉を造粒した。また、焼成温度を2100℃、ホットプレス圧力を15MPaとした。それ以外は、実施例1と同様の条件で実施例4のセラミックスサセプタを作製した。また、同一の造粒粉を使用し、同一の焼成条件で実施例4の試験用試料を作製した。
Example 4
In Example 4, the granulated powder was granulated using a sintering aid of 0.3 wt % B4C + 2 wt % C. The firing temperature was 2100°C, and the hot press pressure was 15 MPa. Other than that, the ceramic susceptor of Example 4 was produced under the same conditions as Example 1. Also, a test sample of Example 4 was produced using the same granulated powder and under the same firing conditions.

(実施例5)
実施例5は、基材の原料をCVD法で作製されたSiC原料粉(純度99.9wt%)に変更した。また、焼結助剤を0.1wt%BC+1wt%Cとして造粒粉を造粒した。また、ホットプレス圧力を15MPaとした。それ以外は、実施例1と同様の条件で実施例5のセラミックスサセプタを作製した。また、同一の造粒粉を使用し、同一の焼成条件で実施例5の試験用試料を作製した。
Example 5
In Example 5, the raw material of the substrate was changed to SiC raw material powder (purity 99.9 wt%) produced by the CVD method. The sintering aid was 0.1 wt% B4C + 1 wt% C, and the granulated powder was granulated. The hot press pressure was 15 MPa. A ceramic susceptor of Example 5 was produced under the same conditions as Example 1 except for the above. A test sample of Example 5 was produced using the same granulated powder and under the same firing conditions.

(比較例1)
比較例1は、焼結助剤を0.1wt%BC+5wt%Cとして造粒粉を造粒した。それ以外は、実施例1と同様の条件で比較例1のセラミックスサセプタを作製した。また、同一の造粒粉を使用し、同一の焼成条件で比較例1の試験用試料を作製した。
(Comparative Example 1)
In Comparative Example 1, the granulated powder was granulated using a sintering aid of 0.1 wt% B4C + 5 wt% C. Except for that, the ceramic susceptor of Comparative Example 1 was produced under the same conditions as those of Example 1. In addition, a test sample of Comparative Example 1 was produced using the same granulated powder under the same firing conditions.

(比較例2)
比較例2は、焼結助剤を0.3wt%BCとして造粒粉を造粒した。それ以外は、実施例1と同様の条件で比較例2のセラミックスサセプタを作製した。また、同一の造粒粉を使用し、同一の焼成条件で比較例2の試験用試料を作製した。
(Comparative Example 2)
In Comparative Example 2, the granulated powder was granulated using 0.3 wt % B 4 C as the sintering aid. Otherwise, the ceramic susceptor of Comparative Example 2 was produced under the same conditions as those of Example 1. In addition, a test sample of Comparative Example 2 was produced using the same granulated powder and under the same firing conditions.

(比較例3)
比較例3は、焼成温度を2200℃とした。それ以外は、実施例1と同様の条件で比較例3のセラミックスサセプタを作製した。また、同一の造粒粉を使用し、同一の焼成条件で比較例3の試験用試料を作製した。
(Comparative Example 3)
In Comparative Example 3, the firing temperature was set to 2200° C. Except for this, the ceramic susceptor of Comparative Example 3 was produced under the same conditions as those of Example 1. In addition, a test sample of Comparative Example 3 was produced using the same granulated powder under the same firing conditions.

(体積抵抗率の測定)
実施例および比較例の試験用試料の体積抵抗率を3端子法(JIS C 2139-3)により測定した。試験用試料の厚みを2mmに加工し、Φ60mm×2mmtの測定物を準備した。電極はAgペーストを印刷して形成した。測定器(アドバンテスト社製R8340(超高抵抗計))を用いて、試験電圧500VDC、電圧印加後1分経過後の体積抵抗率を測定した。測定温度は、20℃(室温)、-20℃、-30℃、-50℃とした。0℃以下の測定は、測定物を冷却盤を備えた真空チャンバに載置して、排気後冷却盤により冷却して所定の温度になってから測定を開始した。
(Measurement of volume resistivity)
The volume resistivity of the test samples of the examples and comparative examples was measured by the three-terminal method (JIS C 2139-3). The thickness of the test sample was processed to 2 mm, and a measurement object of Φ60 mm x 2 mmt was prepared. The electrodes were formed by printing Ag paste. Using a measuring device (Advantest R8340 (ultra-high resistance meter)), the volume resistivity was measured 1 minute after the test voltage of 500 VDC was applied. The measurement temperatures were 20°C (room temperature), -20°C, -30°C, and -50°C. For measurements below 0°C, the measurement object was placed in a vacuum chamber equipped with a cooling plate, and after evacuation, it was cooled by the cooling plate to a specified temperature and then measurement was started.

(焼成後成分分析)
実施例および比較例の試験用試料に対し、GDMSによる微量成分分析とJIS G 1211-3(燃焼-赤外線吸収法)、JIS R 1616(ファインセラミックス用炭化けい素微粉末の化学分析方法)、JIS R 6124(炭化けい素質研削材の化学分析方法)に準拠してフリーカーボン分析を行った。Si、C以外の微量成分とフリーカーボンを総計し、100%より差し引いて各試験用試料のSiCの純度とした。
(Component analysis after firing)
For the test samples of the examples and comparative examples, trace element analysis by GDMS and free carbon analysis were performed in accordance with JIS G 1211-3 (combustion-infrared absorption method), JIS R 1616 (chemical analysis method for silicon carbide fine powder for fine ceramics), and JIS R 6124 (chemical analysis method for silicon carbide abrasives). The total of trace elements other than Si and C and free carbon was subtracted from 100% to obtain the purity of SiC for each test sample.

(吸着力試験)
実施例および比較例のセラミックスサセプタを真空チャンバ内の冷却盤上に載置し、上面に基板(シリコンウェハ)を載置した。セラミックスサセプタは、真空排気後に所定の温度(-20℃、-30℃、-50℃)に冷却され、外部の電源より端子間に±500Vの電圧が印加された。基板に横方向からロードセルを押し当て基板が動き出す荷重を測定した。動き出す荷重が3000gf以上であれば十分な吸着力が発現しているものと評価した。
(Adsorption force test)
The ceramic susceptors of the examples and comparative examples were placed on a cooling plate in a vacuum chamber, and a substrate (silicon wafer) was placed on the top surface. The ceramic susceptors were cooled to a predetermined temperature (-20°C, -30°C, -50°C) after evacuation, and a voltage of ±500V was applied between the terminals from an external power source. A load cell was pressed against the substrate from the side to measure the load at which the substrate began to move. If the load at which the substrate began to move was 3000 gf or more, it was evaluated that a sufficient suction force was exerted.

図11は、実施例および比較例の製造条件および各種試験の結果を示す表である。実施例1~5は、体積抵抗率が20℃で10Ωcmより大きく、-30℃で10Ωcmより大きいことが確かめられた。一方、比較例1~3は、体積抵抗率が20℃で10Ωcmより小さく、-30℃で10Ωcmより小さいことが確かめられた。 11 is a table showing the manufacturing conditions and the results of various tests for the examples and comparative examples. It was confirmed that the volume resistivity of Examples 1 to 5 was greater than 10 8 Ωcm at 20° C. and greater than 10 9 Ωcm at −30° C. On the other hand, it was confirmed that the volume resistivity of Comparative Examples 1 to 3 was less than 10 8 Ωcm at 20° C. and less than 10 9 Ωcm at −30° C.

実施例および比較例から、ホウ素添加量が低いほど体積抵抗率は高く、高抵抗化には、ホウ素添加量は少ないほうがよいことが分かった。これは、ホウ素のSiC格子中への固溶に関係し、SiCバンド中にアクセプタレベルが形成されたためと推測される。また、Nを含有するAr雰囲気中で焼結を行うことにより、体積抵抗率の増加が認められた。これは、SiC格子中にNが侵入することによる影響と推測される。 From the examples and comparative examples, it was found that the lower the amount of boron added, the higher the volume resistivity, and that to increase the resistance, it is better to add less boron. This is related to the solid solution of boron in the SiC lattice, and is presumed to be due to the formation of an acceptor level in the SiC band. In addition, an increase in volume resistivity was observed by sintering in an Ar atmosphere containing N2 . This is presumed to be due to the influence of N penetrating into the SiC lattice.

アチソン法によるSiC粉末を原料とする場合とCVD法によるSiC粉末を原料とする場合では、CVD法による原料粉末のほうが微細であり焼成後も相対的に微細な組織が残存し、多くの粒界が形成されるため体積抵抗率が高くなったと推測される。さらに、同等の純度(99.9wt%)であったとしても、アチソン法の粉体には比較的多くの不純物が含有されうることも、相対的にCVD法によるSiC粉末を原料とした場合のほうが高い体積抵抗率を有する原因であると推測される。 When using SiC powder produced by the Acheson method as the raw material and SiC powder produced by the CVD method as the raw material, it is assumed that the raw powder produced by the CVD method is finer and a relatively fine structure remains even after sintering, and many grain boundaries are formed, resulting in a higher volume resistivity. Furthermore, even if the purity is the same (99.9 wt%), the powder produced by the Acheson method may contain a relatively large amount of impurities, which is also assumed to be the reason why the powder produced by the CVD method has a relatively higher volume resistivity.

実施例および比較例は、SiCの純度がいずれも98wt%以上であったが、実施例のほうが若干高い値を示す傾向にあった。SiCの純度が99.85wt%以上であった実施例1~5は、体積抵抗率が基準を満たしていたが、SiCの純度が同じく99.85wt%以上であった比較例2または3は、体積抵抗率が基準を満たさなかった。このことから、SiCの純度のみでは体積抵抗率は定まらず、セラミックスサセプタとしての性能を満たすかどうかは分からないことが確かめられた。一方、SiCの純度が99.91wt%未満であった実施例4は、SiCの純度が99.91wt%以上であった実施例1~3、5と比較して各温度における体積抵抗率が低い値を示す傾向にあった。このことから、体積抵抗率が基準を満たす場合、SiCの純度は99.91wt%以上であることが好ましいことが確かめられた。 In both the Examples and Comparative Examples, the purity of SiC was 98 wt% or more, but the Examples tended to show slightly higher values. In Examples 1 to 5, in which the purity of SiC was 99.85 wt% or more, the volume resistivity met the standard, but in Comparative Examples 2 and 3, in which the purity of SiC was also 99.85 wt% or more, the volume resistivity did not meet the standard. From this, it was confirmed that the volume resistivity is not determined by the purity of SiC alone, and it is not clear whether the performance as a ceramic susceptor is satisfied. On the other hand, Example 4, in which the purity of SiC was less than 99.91 wt%, tended to show lower volume resistivity values at each temperature compared to Examples 1 to 3 and 5, in which the purity of SiC was 99.91 wt% or more. From this, it was confirmed that when the volume resistivity meets the standard, the purity of SiC is preferably 99.91 wt% or more.

実施例1~5は、-20℃、-30℃、-50℃の全ての温度で十分な吸着力が発現していたが、比較例1は全ての温度で、比較例2および3は-20℃と-30℃で十分な吸着力が発現していなかった。これは、実施例1~5は、-20℃、-30℃、-50℃での体積抵抗率が10Ωcmより大きいことが理由であると推測される。 In Examples 1 to 5, sufficient adsorptive power was exhibited at all temperatures, −20° C., −30° C., and −50° C., but in Comparative Example 1, sufficient adsorptive power was not exhibited at all temperatures, and in Comparative Examples 2 and 3, sufficient adsorptive power was not exhibited at −20° C. and −30° C. This is presumably because in Examples 1 to 5, the volume resistivities at −20° C., −30° C., and −50° C. were greater than 10 9 Ωcm.

実施例のセラミックスサセプタは、-20℃でも大きな体積抵抗率を示していたことから、本発明のセラミックスサセプタは、低温下(0℃以下)で静電チャックとして使用する場合、電流消費が抑制され、基板と電極間に十分な電位差が生じ、ジョンセン・ラーベック効果による強い吸着力が発現するものと期待される。 The ceramic susceptor of the embodiment showed a large volume resistivity even at -20°C, so when the ceramic susceptor of the present invention is used as an electrostatic chuck at low temperatures (below 0°C), it is expected that current consumption will be suppressed, a sufficient potential difference will be generated between the substrate and the electrode, and a strong adsorption force will be generated due to the Johnsen-Rahbek effect.

以上により、本発明のセラミックスサセプタは、低温下、かつ高出力のプロセスでも使用できることが確かめられた。 The above confirmed that the ceramic susceptor of the present invention can be used in low-temperature, high-output processes.

本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の思想と範囲に含まれる様々な変形および均等物に及ぶことはいうまでもない。また、各図面に示された構成要素の構造、形状、数、位置、大きさ等は説明の便宜上のものであり、適宜変更しうる。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and it goes without saying that it covers various modifications and equivalents that fall within the spirit and scope of the present invention. Furthermore, the structure, shape, number, position, size, etc. of the components shown in each drawing are for convenience of explanation and may be changed as appropriate.

10 基材
12 上面
14 下面
16 中心
20 電極
22 静電吸着用電極
24 ヒーター用電極
28 絶縁層
30 媒体流路
50、51 端子
52 端子穴
100 セラミックスサセプタ
101、102、103 セラミックス脱脂体
105 溝
110 積層体
121、122 基材前駆体
REFERENCE SIGNS LIST 10 Substrate 12 Upper surface 14 Lower surface 16 Center 20 Electrode 22 Electrode for electrostatic attraction 24 Electrode for heater 28 Insulating layer 30 Media flow path 50, 51 Terminal 52 Terminal hole 100 Ceramic susceptor 101, 102, 103 Ceramic degreased body 105 Groove 110 Laminate 121, 122 Substrate precursor

Claims (9)

セラミックスサセプタであって、
載置面を有し、SiCを主成分とするセラミックス焼結体により形成された基材と、
前記基材に埋設された少なくとも1つの電極と、を備え、
前記基材の体積抵抗率は、20℃で10Ωcmより大きく、-30℃で10Ωcmより大きいことを特徴とするセラミックスサセプタ。
A ceramic susceptor,
A substrate having a mounting surface and formed of a ceramic sintered body mainly composed of SiC;
at least one electrode embedded in the substrate;
The ceramic susceptor is characterized in that the volume resistivity of the substrate is greater than 10 8 Ωcm at 20°C and greater than 10 9 Ωcm at -30°C.
前記電極は、静電吸着用電極であることを特徴とする請求項1に記載のセラミックスサセプタ。 The ceramic susceptor according to claim 1, characterized in that the electrode is an electrostatic adsorption electrode. 前記電極は、ヒーター用電極であることを特徴とする請求項1に記載のセラミックスサセプタ。 The ceramic susceptor according to claim 1, characterized in that the electrode is a heater electrode. 前記電極は、高周波用電極であることを特徴とする請求項1に記載のセラミックスサセプタ。 The ceramic susceptor according to claim 1, characterized in that the electrode is a high-frequency electrode. 前記電極は、表面に絶縁層が設けられていることを特徴とする請求項1に記載のセラミックスサセプタ。 The ceramic susceptor according to claim 1, characterized in that the electrode has an insulating layer on its surface. 前記電極は、W、Moまたはこれらを主成分とする合金からなり、
前記絶縁層は、融点が2200℃以上の窒化物または酸化物により形成されることを特徴とする請求項5に記載のセラミックスサセプタ。
The electrode is made of W, Mo, or an alloy containing W or Mo as a main component,
6. The ceramic susceptor according to claim 5, wherein the insulating layer is made of a nitride or oxide having a melting point of 2200[deg.] C. or higher.
前記基材は、内部に媒体流路が設けられていることを特徴とする請求項1から請求項6のいずれかに記載のセラミックスサセプタ。 The ceramic susceptor according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the substrate has a media flow path provided therein. 前記基材のSiCの純度は、99.91wt%以上であることを特徴とする請求項1から請求項6のいずれかに記載のセラミックスサセプタ。 The ceramic susceptor according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the purity of the SiC of the substrate is 99.91 wt% or more. 前記基材のSiCの純度は、99.91wt%以上であることを特徴とする請求項7に記載のセラミックスサセプタ。
8. The ceramic susceptor according to claim 7, wherein the purity of the SiC of the substrate is 99.91 wt % or more.
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