JP4646461B2

JP4646461B2 - Electrode built-in ceramic member and manufacturing method thereof

Info

Publication number: JP4646461B2
Application number: JP2001244831A
Authority: JP
Inventors: 和一口町
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2001-08-10
Filing date: 2001-08-10
Publication date: 2011-03-09
Anticipated expiration: 2021-08-10
Also published as: JP2003060017A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、セラミック製静電チャックやセラミックヒータ等のセラミック体中に膜状電極層を埋設した電極内蔵セラミック部材及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、半導体ウエハ加熱装置などに用いられるセラミックヒータは、図１０にその一例を示すように、窒化アルミニウム質焼結体等からなるセラミック体４１の上面を半導体ウエハ（不図示）を載せる載置面４８とするとともに、上記セラミック体４１中に、ヒータ電極として、タングステンやモリブデン等の金属からなる膜状電極層４３を埋設したもので、上記セラミック体４１の下面には、上記膜状電極層４３に通電する給電端子（不図示）を挿入、固定するための給電端子用穴４４が形成されていた。
【０００３】
また、この種のセラミックヒータでは、載置面４８上の半導体ウエハの温度を正確に測定する必要があることから、セラミック体４１の下面には、熱電対等の温度検知手段を設置するための温度検知用穴４５が形成されていた。
【０００４】
さらに、加工を終えた半導体ウエハをリフトピン（不図示）により載置面４８から離脱させる必要があることから、セラミック体４１には下面から上面まで貫通するリフトピン挿入用穴４６が形成されていた。
【０００５】
また、必要に応じ、半導体ウエハと載置面４８との隙間にＨｅ等のガスを供給し、載置面４８上の半導体ウエハを均一に加熱するようにするため、セラミック体４１には下面から上面まで貫通するガス導入用穴４７が形成したものもあった。
【０００６】
また、このようなセラミックヒータは、以下の方法により製造されていた。
【０００７】
テープ成形法やプレス成形法により形成した複数枚のセラミック生シートを積層するとともに、このうち二枚のセラミック生シート間に所望のパターン形状を有する膜状電極層４３を挟んだセラミック積層体を製作して焼成一体化することにより、膜状電極層４３が埋設されたセラミック体３１を製作し、しかる後、上記セラミック体４１に研削加工を施して所定の寸法形状とするとともに、セラミック体４１の上面に研磨加工を施して載置面４８を形成し、さらに穴あけ加工を施してセラミック体４１の下面に給電端子用穴４４、温度検知用穴４５、リフトピン挿入用穴４６、及びガス導入用穴４７をそれぞれ穿孔するようになっていた。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記セラミックヒータを形成する場合、セラミック体４１の厚み加工や外形加工にあたっては、載置面４８から膜状電極層４３までの距離やセラミック体４1の側面から膜状電極層４３までの距離を所定の寸法に加工する必要があり、給電端子用穴４４の形成にあたっては、セラミック体４１の下面から膜状電極層４３の電極取出部に達する穴あけ加工をする必要があり、さらに温度検知用穴４５、リフトピン挿入用穴４６、及びガス導入用穴４７の形成にあたっては、膜状電極層４３を横切って形成する必要があるが、セラミック積層体は焼成時に焼成収縮を起こすとともに、セラミック積層体の形成時におけるプレス圧によって膜状電極層４３が変形することがあり、これら焼成収縮やプレス圧による膜状電極層４３の変形により、所望の厚み加工、外形加工、及び穴あけ加工ができず、厚み加工では、製品毎に載置面４８から膜状電極層４３までの距離がばらつき、外形加工では、セラミック体４１の側面より膜状電極層４３の一部が露出することがあり、また、給電端子用穴４４の穴あけ加工では、所定位置よりずれて穿孔され、膜状電極層４３の電極取出部との導通がとれなくなったり、温度検知用穴４５、リフトピン挿入用穴４６、及びガス導入用穴４７の穴あけ加工では、膜状電極層４３を貫通して穿孔され、膜状電極層４３を断線させてしまったりするといった課題があり、歩留りが非常に悪いものであった。
【０００９】
そこで、このような問題を解決する手段として、焼成したセラミック体のＸ線透過写真を撮影し、このＸ線透過写真に基づいて膜状電極層のパターン形状、向き、及び中心等を確認し、給電端子用穴、温度検知用穴、リフトピン挿入用穴、ガス導入用穴等の穴あけ加工を施すことが提案されている（特開平６−７６９２５号公報参照）。
【００１０】
しかしながら、Ｘ線透過写真を用いたとしてもセラミック体中の膜状電極層の埋設深さまでは正確に検知することができず、依然として深さ方向の加工にあたっては信頼性の点で問題があった。
【００１１】
また、Ｘ線透過写真を用いた方法では、Ｘ線の性質として、Ｘ線の光源直下は正確に測定できるものの、Ｘ線の光源から離れたセラミック体の外周部ではＸ線が斜めに照射されるため、膜状電極層の外周部における寸法や形状を正確に測定することができないといった課題もあった。この問題はセラミック体の外形が大きくなればなる程顕著となり、直径が２００ｍｍを超えるような大型構造体の場合、膜状電極層のパターン形状、向き、及び中心等を正確に測定することは難しいものであった。
【００１２】
さらに、セラミック体の厚みが１０ｍｍ以上と大きくなると、膜状電極層を確認しづらくなるため、測定精度がさらに悪くなるといった課題もあった。
【００１３】
このように、セラミック体中に膜状電極層を埋設した電極内蔵セラミック部材に、厚み加工、外形加工、穴あけ加工等を施すにあたり、不良品を発生させることなく製造することは難しく、特にセラミック体の外径が２００ｍｍ以上、厚みが１０ｍｍを超えるような大型の電極内蔵セラミック部材を歩留り良く製造することができる手段は未だ得られていなかった。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明は上記課題に鑑み、セラミック体中に膜状電極層を埋設した電極内蔵セラミック部材において、上記セラミック体の内部又は表面に上記膜状電極層の向き、中心、深さのうち少なくともいずれか一つを確認する、上記セラミック体および上記膜状電極層と、上記セラミック体を焼結させることができる温度で焼成一体化した膜状基準層を設けたことを特徴とする。
【００１５】
なお、上記膜状電極層は静電吸着用電極又はヒータ電極として用いることができる。
【００１６】
また、電極内蔵セラミック部材を製造するにあたり、本発明の第１の方法は、複数枚のセラミック生シートを積層してなり、少なくとも二枚のセラミック生シート間に膜状電極層と、該膜状電極層の周囲に配置した膜状基準層とをそれぞれ有するセラミック積層体を焼成一体化して上記膜状電極層と上記膜状基準層とを埋設したセラミック体を製作し、次いで該セラミック体中の膜状基準層を基準とし、上記セラミック体に外形加工、厚み加工、穴あけ加工の少なくとも一つ以上の加工を施すようにしたことを特徴とする。
【００１７】
また、本発明の第２の方法は、複数枚のセラミック生シートを積層してなり、少なくとも二枚のセラミック生シート間に膜状電極層を、他の二枚のセラミック生シート間に膜状基準層をそれぞれ有するセラミック積層体を焼成一体化して上記膜状電極層と上記膜状基準層とを埋設したセラミック体を製作し、次いで該セラミック体中の上記膜状基準層を基準とし、上記セラミック体に外形加工、厚み加工、穴あけ加工の少なくとも一つ以上の加工を施すようにしたことを特徴とする。
【００１８】
さらに、本発明の第３の方法は、複数枚のセラミック生シートを積層してなり、二枚のセラミック生シート間に膜状電極層を有するセラミック積層体を製作し、該セラミック積層体表面に膜状基準層を敷設した後焼成一体化することにより、上記膜状電極層と上記膜状基準層とを有するセラミック体を製作し、次いで該セラミック体表面の上記膜状基準層を基準とし、上記セラミック体に外形加工、厚み加工、穴あけ加工の少なくとも一つ以上の加工を施すようにしたことを特徴とする。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について説明する。
【００２０】
図１は本発明の電極内蔵セラミック部材の一例を示す断面図である。
【００２１】
この電極内蔵セラミック部材１は、セラミック体２の内部に膜状電極層３と膜状基準層４をそれぞれ埋設したもので、上記膜状電極層３は、例えば図２に示すような略半円状をした二つの電極層３ａ，３ｂからなり、円を構成するように配置してある。また、上記膜状基準層４は上記膜状電極層３と同一深さに埋設するとともに、かつその一端がセラミック体２の側面より露出するようにしてあり、図２では膜状電極層３の外周部に線状をした四つの膜状基準層４を等間隔に配置してある。
【００２２】
また、セラミック体２の中心部及び外周部には、その厚み方向に貫通穴５，６をそれぞれ穿孔するとともに、セラミック体２の下面から膜状電極層３に達する下穴７ａ，７ｂを穿孔してある。なお、図２において、３ｃは膜状電極層３に形成されたくり抜き部であり、このくり抜き部３ｃを貫通して穴５，６が穿孔されるようになっている。
【００２３】
次に、この電極内蔵セラミック部材１の製造方法について説明する。
【００２４】
まず、テープ成形法やプレス成形法により複数枚のセラミック生シートを用意する。
そして、これらのセラミック生シートを積層してセラミック積層体を製作するのであるが、この時、二枚のセラミック生シート間に膜状電極層３となる導電ペーストと、膜状基準層４となるペーストをそれぞれ図２に示すようなパターン形状となるように印刷しておく。
【００２５】
次に、セラミック積層体を焼結させることができる温度にて焼成一体化することにより、膜状電極層３と膜状基準層４とが同一深さに埋設されたセラミック体２を製作する。
【００２６】
しかる後、焼結したセラミック体２の上下面に研削加工を施して、セラミック体２の上面から膜状電極層３までの距離が所定の範囲となるように厚み加工するとともに、セラミック体２の側面から膜状電極層３までの距離が所定の範囲となるように外形加工し、かつセラミック体２の所定位置に貫通穴５，６や下穴７ａ，７ｂを穿孔するのであるが、この時、セラミック体２中に埋設されている膜状基準層４を基準とし、セラミック体２に外形加工、厚み加工、穴あけ加工を施す。
【００２７】
即ち、本発明の電極内蔵セラミック部材１は、セラミック体２内に膜状電極層３と同じ深さに膜状基準層４を設け、これらをセラミック体２の焼成と同時に形成するようにしたことから、膜状基準層４をセラミック体２とともに膜状電極層３と略同じように焼成収縮や変形させることができるため、焼結後においても膜状電極膜３と略同じ深さに埋設することができる。
【００２８】
その為、この膜状基準層４を基準とし、厚み加工を施せば、セラミック体２の上下面から膜状電極層３の深さが所定の深さとなるように加工することができ、また、図２に示す膜状基準層４と膜状電極層３との距離を焼成時の収縮量を考慮して形成しておけば、膜状基準層４がなくなるまでセラミック体２の側面を研削加工すれば、板状セラミック体２の外径を所定の大きさに加工することができる。
【００２９】
さらに、図２に示すように、四つの線状をした膜状基準層４から膜状電極層３の向きを把握することができるとともに、対向する膜状基準層４同士を結んで交差する点を求めれば、膜状電極層３の中心位置を把握することができるため、膜状電極層３の中心と向きから穴の穿孔位置を算出し、セラミック体２の所定位置にドリルにて穴を穿孔すれば、膜状電極層３のくり抜き部３ｃを正確に貫通するように貫通穴５，６を穿孔することができるとともに、さらに膜状電極層３までの深さも判ることから膜状電極層３に達する下穴７ａ，７ｂを正確に穿孔することができる。
【００３０】
なお、この実施形態では、膜状基準層４として、線状をしたものを膜状電極層３の周囲に等間隔に配置した例を示したが、膜状基準層４の線幅や数については特に限定するものではなく、必要に応じて形成すれば良い。
【００３１】
次に、本発明の他の電極内蔵セラミック部材について図３及び図４を基に説明する。
【００３２】
この電極内蔵セラミック部材１１は、セラミック体１２の内部に膜状電極層１３と膜状基準層１４をそれぞれ埋設したもので、上記膜状電極層１３は、例えば図２と同様に、略半円状をした二つの電極層１３ａ，１３ｂからなり、円を構成するように配置してある。また、上記膜状基準層１４は、上記膜状電極層１３と異なる深さに埋設するとともに、セラミック体１２の表面近傍に埋設してあり、図４に示すように、膜状電極層１３よりも大きな径を有する四つの円弧状をした膜状基準層１４を円環を構成するように配置してある。
【００３３】
また、セラミック体１２の中心部及び外周部には、その厚み方向に貫通穴１５，１６をそれぞれ穿孔するとともに、セラミック体１２の下面から膜状電極層１３に達する下穴１７ａ，１７ｂを穿孔してある。
【００３４】
次に、この電極内蔵セラミック部材１１の製造方法について説明する。
【００３５】
まず、テープ成形法やプレス成形法により複数枚のセラミック生シートを用意する。
そして、これらのセラミック生シートを積層してセラミック積層体を製作するのであるが、この時、二枚のセラミック生シート間に膜状電極層１３となる導電ペーストを図２に示すようなパターン形状となるように印刷するとともに、別の二枚のセラミック生シート間に膜状基準層１４となるペーストを図４に示すようなパターン形状となるように印刷しておく。この時、膜状基準層１４はセラミック積層体の表面近傍に位置するように配置するとともに、セラミック積層体の表面に上記膜状電極層１３と膜状基準層１４とを投影させた時、円環状の膜状基準層１４が円形の膜状電極層１３の外側に所定の距離を隔てて位置するようにする。
【００３６】
次に、セラミック積層体を焼結させることができる温度にて焼成一体化することにより、膜状電極層１３と膜状基準層１４を埋設してなり、一方の表面に膜状基準層１４のパターン形状が透過して見えるセラミック体１２を製作する。
【００３７】
しかる後、焼結したセラミック体１２の上下面に研削加工を施して、セラミック体１２の上下面から膜状電極層１３までの距離が所定の範囲となるように厚み加工するとともに、セラミック体１２の側面から膜状電極層１３までの距離が所定の範囲となるように外形加工し、かつセラミック体１２の所定位置に貫通穴１５，１６や下穴１７ａ，１７ｂを穿孔するのであるが、この時、セラミック体１２中に埋設されている膜状基準層１４を基準とし、セラミック体１２に外形加工、厚み加工、穴あけ加工を施す。
【００３８】
即ち、この電極内蔵セラミック部材１１は、セラミック体１２内に膜状電極層１３と特定の位置関係を有するように膜状基準層１４を設け、これらをセラミック体１２の焼成と同時に形成するようにしたことから、膜状基準層１４をセラミック体１２とともに膜状電極層１３と略同じように焼成収縮や変形させることができるため、焼結後においても膜状電極膜１３と同じ位置関係となるように埋設することができるとともに、上記膜状基準層１４はセラミック体１２の表面近傍に埋設してあることから、セラミック体１２の一方の主面に膜状基準層１４を透過させ、そのパターン形状を確認することができる。
【００３９】
その為、図４に示すように、四つの円弧状をした膜状基準層１４から膜状電極層１３の向きを把握することができるとともに、対向する膜状基準層１４同士を結んで交差する点を求めれば、膜状電極層１３の中心位置を把握することができるため、膜状電極層１３の中心と向きから穴の穿孔位置を算出し、セラミック体１２の所定位置にドリルにて穴を穿孔すれば、膜状電極層１３のくり抜き部１３ｃを正確に貫通するように貫通穴１５，１６を穿孔することができる。
【００４０】
また、セラミック積層体の焼成時における収縮率を求めておけば、膜状基準層１４から膜状電極層１３までの距離を把握することができるため、膜状基準層１４を基準とし、厚み加工を施せば、セラミック体１２の上下面から膜状電極層１３の深さが所定の深さとなるように加工することができるとともに、セラミック体１２の下面から膜状電極層１３までの深さも求めることができるため、膜状電極層１３に達する下穴１７ａ，１７ｂを正確に穿孔することができる。
【００４１】
さらに、図４における膜状基準層１４と膜状電極層１３との距離を焼成時の収縮量を考慮して形成しておけば、膜状基準層１４がなくなるまでセラミック体１２の側面を研削加工することにより、板状セラミック体１２の外径を所定の大きさに加工することができる。
【００４２】
なお、この実施形態では、膜状基準層１４として、帯状をしたものを膜状電極層１３の周囲に等間隔に配置した例を示したが、膜状基準層１４の線幅や数については特に限定するものではなく、必要に応じて形成すれば良い。
【００４３】
さらに、本発明の他の電極内蔵セラミック部材２１について図５及び図６を基に説明する。
【００４４】
この電極内蔵セラミック部材２１は、セラミック体２２の内部に膜状電極層２３を埋設するとともに、上記セラミック体２２の表面に膜状基準層２４を敷設したもので、上記膜状電極層２３は、例えば図２と同様に、略半円状をした二つの電極層２３ａ，２３ｂからなり、円を構成するように配置してある。また、上記膜状基準層２４は、上記膜状電極層２３と異なる深さに埋設するとともに、そのパターン形状を図６に示すように、円環内に十字のクロス線を引いた形状としてある。
【００４５】
また、セラミック体２２の中心部及び外周部には、その厚み方向に貫通穴２５，２６をそれぞれ穿孔するとともに、セラミック体２２の下面から膜状電極層２３に達する下穴２７ａ，１７ｂを穿孔してある。
【００４６】
次に、この電極内蔵セラミック部材２１の製造方法について説明する。
【００４７】
まず、テープ成形法やプレス成形法により複数枚のセラミック生シートを用意する。
そして、これらのセラミック生シートを積層してセラミック積層体を製作するのであるが、この時、二枚のセラミック生シート間に膜状電極層２３となる導電ペーストを図２に示すようなパターン形状となるように印刷する。
【００４８】
また、セラミック積層体の表面には、図６に示すようなパターン形状となるように、膜状基準層２４となるペーストを印刷する。
【００４９】
次に、セラミック積層体を焼結させることができる温度にて焼成一体化することにより、膜状電極層２３と膜状基準層２４を備えたセラミック体２２を製作する。
【００５０】
しかる後、焼結したセラミック体２２の上下面に研削加工を施して、セラミック体２２の上面から膜状電極層２３までの距離が所定の範囲となるように厚み加工するとともに、セラミック体２２の側面から膜状電極層２３までの距離が所定の範囲となるように外形加工し、かつセラミック体２２の所定位置に貫通穴２５，２６や下穴２７ａ，２７ｂを穿孔するのであるが、この時、セラミック体２２中に埋設されている膜状基準層２４を基準とし、セラミック体２２に外形加工、厚み加工、穴あけ加工を施す。
【００５１】
即ち、この電極内蔵セラミック部材２１は、セラミック体２２の表面に、膜状電極層２３と特定の位置関係を有するように膜状基準層２４を設け、これらをセラミック体１２の焼成と同時に形成するようにしたことから、膜状基準層２４をセラミック体２２とともに膜状電極層２３と略同じように焼成収縮や変形させることができるため、焼結後においても膜状電極膜２３と同じ位置関係となるように埋設することができる。
【００５２】
その為、図６に示す膜状基準層２４のパターン形状から膜状電極層１３の向き及び中心を把握することができるため、膜状電極層１３の中心と向きから穴の穿孔位置を算出し、セラミック体２２の所定位置にドリルにて穴を穿孔すれば、膜状電極層２３のくり抜き部２３ｃを正確に貫通するように貫通穴２５，２６を穿孔することができる。
【００５３】
また、セラミック積層体の焼成時における収縮率を求めておけば、膜状基準層２４から膜状電極層２３までの距離を把握することができるため、膜状基準層２４を基準とし、厚み加工を施せば、セラミック体２２の上下面から膜状電極層２３の深さが所定の深さとなるように加工することができるとともに、セラミック体２２の下面から膜状電極層２３までの深さも求めることができるため、膜状電極層２３に達する下穴２７ａ，２７ｂを正確に穿孔することができる。
【００５４】
さらに、図６における膜状基準層２４と膜状電極層２３との距離を焼成時の収縮量を考慮して形成しておけば、膜状基準層２４がなくなるまでセラミック体２２の側面を研削加工することにより、板状セラミック体２２の外径を所定の大きさに加工することができる。
【００５５】
ところで、上記セラミック体２，１２，２２を形成する材質としては、窒化アルミニウム、アルミナ、炭化珪素、窒化硼素等を主成分とするセラミック焼結体を用いることができ、要求される特性に応じて適宜選択して用いれば良い。
【００５６】
また、セラミック体２，１２，２２中に埋設する膜状電極層３，１３，２３としては、タングステン、モリブデン、パラジウム、銀、金、白金及びそれらの化合物からなるものを用いることができ、セラミック体２，１２，２２との密着性を考慮し、セラミック体２，１２，２２を形成するセラミック焼結体との熱膨張差が近似したものを選択して用いれば良い。
【００５７】
さらに、膜状基準層４，１４，２４を形成する材質としては、セラミック体２，１２，２２との密着性及び膜状電極層３，１３，２３と同じ焼成収縮率とするため、膜状電極層３，１３，２３と同じ材質により形成することが好ましい。ただし、これ以外にセラミック体２，１２，２２を形成するセラミック焼結体と異なる色を呈する窒化アルミニウム、アルミナ、炭化珪素、窒化硼素のいずれかの材質により形成しても構わない。
【００５８】
以上、セラミック体２，１２，２２に外形加工、厚み加工、穴あけ加工を施すための方法について説明したが、本発明は上述した実施例だけに限定されるものではなく、セラミック体２，１２，２２に膜状基準層４，１４，２４を設け、この膜状基準層４，１，４，２４を基準として外形加工、厚み加工、穴あけ加工のうち少なくとも一つの加工を施すようにしたものであれば良い。
【００５９】
また、膜状基準層４，１４，２４のパターン形状についても、図２、図４、図６に示すものだけに限らず、例えば、図７（ａ）〜（ｃ）に示すようなものでも構わない。
【００６０】
次に、本発明の電極内蔵セラミック部材より図８に示すセラミック製静電チャックを製造するための製法について図９（ａ）〜（ｄ）を基に説明する。
【００６１】
まず、セラミック生シートを作製する。このセラミック生シートは、セラミック粉末と有機結合剤、可塑剤及び溶剤をボールミルに入れて粉砕混練してスラリーを製作した後、ドクターブレード法等のテープ成形法により製作する。
【００６２】
ここで、セラミック粉末としては、窒化アルミニウム、アルミナ、炭化珪素、窒化硼素などを主成分とし、必要に応じて焼結助剤等を添加したものを用いる。
また、セラミック生シートの厚みとしては、０．１〜１．０mmのものを用いることが好ましい。
【００６３】
次に、複数枚のセラミック生シートのうち、二枚のセラミック生シート間に図２と同様のパターン形状を有する静電吸着用の膜状電極層３となる導体ペーストをスクリーン印刷にて形成するとともに、その周囲に線状の膜状基準層４となるペーストをスクリーン印刷にて形成する。
【００６４】
静電吸着用の膜状電極層３となる導体ペーストには、タングステン、モリブデン、パラジウム、銀、金、白金等の金属粉末に対し、有機結合剤及び溶剤を添加したものを用いるとともに、膜状基準層４となるペーストには、静電吸着用の膜状電極層３と同じ導体ペーストを用いる。
【００６５】
そして、各セラミック生シートを密着液を介して複数枚積層し、プレス機のプレート状金型に積層体を置き、圧力を加えることにより密着させてセラミック積層体を製作する。
【００６６】
この時、若干温度を加えると密着力を高めることができる。また、熱可塑性のバインダーを含有するセラミック生シートを用いる時には、密着液をつけずにそのまま積層して温度と圧力により各セラミック生シート同士を圧着することも可能である。
【００６７】
圧着を行うときの温度は有機結合剤の種類や密着液の性状で異なるが、プレス機のプレート状金型とパンチを予め４０〜１５０℃程度の温度に上げておく。プレス機の圧力はセラミック生シートの性状等により変更することが好ましいが、通常２〜１５ＭＰａ程度の圧力で圧着を行う。
【００６８】
その後、得られたセラミック積層体に切削加工を施して円盤状体とする。
【００６９】
なお、セラミック生シートに成形にあたってはテープ成形以外にプレス成形により製作しても構わない。
【００７０】
次に、セラミック積層体に含まれる有機結合剤を除去する脱脂工程を施した後、焼成工程を行う。場合によっては脱脂と焼成工程を同時に行うことも可能である。
【００７１】
脱脂工程では、酸化雰囲気で行う酸素脱脂、真空中で行う真空脱脂、窒素中で行う窒素脱脂等がある。どの脱脂工程を使用するかは、セラミック積層体を形成するセラミックス及び導体ペーストの金属の酸化温度により適宜決定すれば良い。
【００７２】
例えば、セラミックスに窒化アルミニウムを用い、導体ペーストの金属にタングステンを用いる場合、タングステンの酸化温度が４００℃付近であるため、高温の酸素脱脂を行うことができない。その為、５００℃程度の温度の窒素雰囲気で脱脂を行い多くの有機物を除去、炭化した後に、３５０℃程度の酸素雰囲気で脱脂を行い、炭化物やバインダーを除去する。
【００７３】
しかる後、脱脂されたセラミック積層体を焼成することにより静電吸着用の膜状電極層と膜状基準層を同じ深さに埋設した板状のセラミック体を製作する。
【００７４】
なお、焼成にあたっては、セラミック積層体を均一に焼成するため、焼成鉢の中で焼結させることが好ましい。この場合、焼成鉢の中に平坦度の小さな台板を置き、台板上に焼成収縮をスムーズに行わせるための敷き粉やトチを敷いてその上にセラミック積層体を載せる。その際、焼成反りを小さくするため、載置面となる面を下にしてセラミック積層体を載置する。また、焼成時の雰囲気調整が必要な場合は雰囲気調整用の粉体を周囲に置いたり、埋め焼き等を行ったりしても良い。
【００７５】
上述のようにセットしたセラミック積層体を焼成することにより焼結させる。
焼成はセラミックスの材質で雰囲気や温度は異なるが、窒化アルミニウムの場合は２０００℃程度の温度で窒素圧力を０．１〜５．０MＰａ程度で焼成することにより焼結させることができる。
【００７６】
このようにして、図９（ａ）に示すように、図２と同様のパターン形状を有する膜状電極層３３と膜状基準層３４とを備えたセラミック体３２を製作する。
【００７７】
次に、得られたセラミック体３２の上下面に、平面研削盤、ロータリー研削盤等を用いて研削加工を施し、ウエハを載せる載置面３８を形成するとともに、セラミック体３２の側面に、円筒研削盤、万能研削盤、ロータリー研削盤等を用いて研削加工を施し、所定の外形状とし、さらにセラミック体３２の下面に、マシニングセンタ等を用いてリフトピン挿入用穴やガス導入用穴等の貫通孔３５，３６、あるいは給電端子用穴の下穴３７ａ，３７ｂを穿孔するのであるが、これら研削加工や穴あけ加工を施すには、セラミック体３２の側面より露出する膜状基準層３４を基に、膜状電極層３３の中心と向き（Ｘ軸とＹ軸）を決定し、このデータに基づいて所定の寸法精度となるようにセラミック体３２に厚み加工、外形加工、穴あけ加工を行う。
【００７８】
具体的には、まず、焼成時の反りを無くすため、ロータリー研削盤を用いてセラミック体３２の上下面を平坦化する。
【００７９】
そして、図９（ｂ）に示すように、セラミック体２の側面に露出する膜状基準層３４を基に、Ｘ軸、Ｙ軸の仮想線を引いて中心及び方向を決定する。
【００８０】
次に、図９（ｃ）に示すように、そのＸ軸、Ｙ軸の仮想線を基にマシニングセンタによりリフトピン挿入用穴やガス導入用穴等の貫通穴３５，３６や給電端子用穴の下穴３７の穴あけ加工を行うとともに、図９（ｄ）に示すように、中心を基に円筒研削盤を用いてセラミック体３２に外形加工を行う。
【００８１】
その後、予め測定しておいた膜状電極層３３からセラミック体３２の表面までの距離を基に、載置面３８から静電吸着用の膜状電極層３３までの深さが均一となるように厚み加工を施すことにより、図８に示すセラミック製静電チャックを製作することができる。
【００８２】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、複数枚のセラミック生シートを積層してなり、少なくとも二枚のセラミック生シート間に膜状電極層と、該膜状電極層の周囲に配置した膜状基準層をそれぞれ有するセラミック積層体を焼成一体化して上記膜状電極層と上記膜状基準層とを埋設したセラミック体を製作するか、複数枚のセラミック生シートを積層してなり、少なくとも二枚のセラミック生シート間に膜状電極層を、他の二枚のセラミック生シート間に膜状基準層をそれぞれ有するセラミック積層体を焼成一体化して上記膜状電極層と上記膜状基準層とを埋設したセラミック体を製作するか、あるいは複数枚のセラミック生シートを積層してなり、二枚のセラミック生シート間に膜状電極層を有するセラミック積層体を製作し、このセラミック積層体表面に膜状基準層を敷設した後焼成一体化することにより、上記膜状電極層と上記膜状基準層とを有するセラミック体を製作することにより、セラミック体中に膜状電極層を埋設してなり、セラミック体の内部又は表面に膜状電極層の向き、中心、深さのうち少なくともいずれか一つを確認する膜状基準層を設けるようにしたことから、膜状電極層との位置関係を明確にし、膜状基準層を基準として外形加工を施せば、要求される寸法精度に仕上げることができ、また、穴あけ加工を施せば、膜状電極層を切断したりすることなく所定位置に穴を穿孔することができ、さらに厚み加工を施せば、セラミック体の上下面から膜状電極層までの距離を均一にすることができる。
【００８３】
その為、本発明の電極内蔵セラミック部材を用い、セラミック製静電チャックを製造すれば、安定した吸着力が得られ、絶縁破壊や絶縁不良のない静電チャックを歩留り良く製造することができ、また、セラミックヒータを製造すれば、被加熱物を均一に加熱することができ、絶縁破壊や絶縁不良のないセラミックヒータを歩留り良く製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電極内蔵セラミック部材の一例を示す断面図である。
【図２】図１のＸ−Ｘ線断面図である。
【図３】本発明の電極内蔵セラミック部材の他の例を示す断面図である。
【図４】図３のＹ−Ｙ線断面図である。
【図５】本発明の電極内蔵セラミック部材のさらに他の例を示す断面図である。
【図６】図５の膜状基準層のパターン形状を示す平面図である。
【図７】（ａ）〜（ｃ）は膜状基準層のさまざまなパターン形状を示す平面図である。
【図８】本発明の電極内蔵セラミック部材より形成したセラミック製静電チャックを示す断面図である。
【図９】（ａ）〜（ｄ）は図８に示すセラミック製静電チャックの製造方法を説明するための図である。
【図１０】従来のセラミックヒータの一例を示す断面図である。
【符号の説明】
１，１１，２１：電極内蔵セラミック部材
２，１２，２２：セラミック体
３，１３，２３：膜状電極層
４，１４，２４：膜状基準層
５，６，１５，１６，２５，２６：貫通孔
７，１７，２７：下穴[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an electrode built-in ceramic member in which a film electrode layer is embedded in a ceramic body such as a ceramic electrostatic chuck or a ceramic heater, and a method for manufacturing the same.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, semiconductor wafers D In the ceramic heater used in the heating device or the like, as shown in FIG. 10, an upper surface of the ceramic body 41 made of an aluminum nitride sintered body or the like is used as a mounting surface 48 on which a semiconductor wafer (not shown) is placed. In addition, a film electrode layer 43 made of a metal such as tungsten or molybdenum is embedded in the ceramic body 41 as a heater electrode, and the film electrode layer 43 is energized on the lower surface of the ceramic body 41. A power supply terminal hole 44 for inserting and fixing a power supply terminal (not shown) was formed.
[0003]
Further, in this type of ceramic heater, it is necessary to accurately measure the temperature of the semiconductor wafer on the mounting surface 48. Therefore, a temperature for installing temperature detecting means such as a thermocouple on the lower surface of the ceramic body 41. A detection hole 45 was formed.
[0004]
Further, since it is necessary to detach the processed semiconductor wafer from the mounting surface 48 by lift pins (not shown), lift pin insertion holes 46 penetrating from the lower surface to the upper surface are formed in the ceramic body 41.
[0005]
Further, if necessary, a gas such as He is supplied to the gap between the semiconductor wafer and the mounting surface 48 so that the semiconductor wafer on the mounting surface 48 is heated uniformly. In some cases, a gas introduction hole 47 penetrating to the upper surface was formed.
[0006]
Moreover, such a ceramic heater has been manufactured by the following method.
[0007]
A plurality of ceramic raw sheets formed by a tape forming method or a press forming method are laminated, and a film electrode layer 43 having a desired pattern shape is sandwiched between two ceramic raw sheets among them. Is The ceramic laminate 31 is manufactured and fired and integrated to manufacture the ceramic body 31 in which the film-like electrode layer 43 is embedded. After that, the ceramic body 41 is ground to a predetermined size and shape. Then, the upper surface of the ceramic body 41 is polished to form a mounting surface 48, and further drilled to form a power supply terminal hole 44, a temperature detection hole 45, a lift pin insertion hole 46, In addition, the gas introduction holes 47 are respectively drilled.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, when the ceramic heater is formed, when the ceramic body 41 is processed to have a thickness or an outer shape, the distance from the mounting surface 48 to the film-like electrode layer 43 or the distance from the side surface of the ceramic body 41 to the film-like electrode layer 43. In order to form the power supply terminal hole 44, it is necessary to drill a hole from the lower surface of the ceramic body 41 to reach the electrode extraction portion of the film electrode layer 43, and for temperature detection. In forming the hole 45, the lift pin insertion hole 46, and the gas introduction hole 47, it is necessary to form them across the film electrode layer 43. However, the ceramic laminate causes firing shrinkage during firing, and the ceramic laminate The film electrode layer 43 may be deformed by the press pressure at the time of forming, and the film electrode layer 43 is deformed by firing shrinkage or the press pressure. Therefore, the desired thickness processing, outer shape processing, and drilling processing cannot be performed, and in the thickness processing, the distance from the mounting surface 48 to the film electrode layer 43 varies for each product. A part of the membranous electrode layer 43 may be exposed, and in the drilling process of the power supply terminal hole 44, the membranous electrode layer 43 is drilled out of a predetermined position and cannot be electrically connected to the electrode extraction portion of the membranous electrode layer 43. In the drilling of the temperature detection hole 45, the lift pin insertion hole 46, and the gas introduction hole 47, the film electrode layer 43 is perforated and the film electrode layer 43 is disconnected. Do The yield was very bad.
[0009]
Therefore, as a means to solve such a problem, an X-ray transmission photograph of the fired ceramic body is taken, and the pattern shape, orientation, center, etc. of the membrane electrode layer are confirmed based on this X-ray transmission photograph, It has been proposed to drill holes such as a power supply terminal hole, a temperature detection hole, a lift pin insertion hole, and a gas introduction hole (see JP-A-6-76925).
[0010]
However, even if an X-ray transmission photograph is used, it cannot be detected accurately at the embedded depth of the membrane electrode layer in the ceramic body, and there is still a problem in terms of reliability when processing in the depth direction. .
[0011]
In addition, in the method using X-ray transmission photographs, although the X-ray properties can be accurately measured directly under the X-ray light source, X-rays are obliquely irradiated on the outer periphery of the ceramic body away from the X-ray light source. For this reason, there is a problem that the size and shape of the outer peripheral portion of the film electrode layer cannot be measured accurately. This problem becomes more prominent as the outer shape of the ceramic body becomes larger. In the case of a large structure having a diameter exceeding 200 mm, it is difficult to accurately measure the pattern shape, orientation, center, and the like of the membrane electrode layer. It was a thing.
[0012]
Furthermore, when the thickness of the ceramic body is increased to 10 mm or more, the membranous electrode layer is confirmed. Z Therefore, there is a problem that the measurement accuracy is further deteriorated.
[0013]
As described above, it is difficult to manufacture a ceramic member with a built-in electrode layer embedded in the ceramic body without causing defective products when performing thickness processing, outer shape processing, drilling processing, etc. No means has yet been obtained that can produce a large-sized electrode-containing ceramic member having an outer diameter of 200 mm or more and a thickness exceeding 10 mm with a high yield.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
Accordingly, in view of the above problems, the present invention provides an electrode-embedded ceramic member in which a film-like electrode layer is embedded in a ceramic body, and at least of the orientation, center, and depth of the film-like electrode layer on or inside the ceramic body. Check one The ceramic body and the membrane electrode layer were integrally fired at a temperature at which the ceramic body could be sintered. A membranous reference layer is provided.
[0015]
The film electrode layer can be used as an electrostatic adsorption electrode or a heater electrode.
[0016]
In manufacturing the electrode-embedded ceramic member, the first method of the present invention is a method in which a plurality of ceramic raw sheets are laminated, and a film-like electrode layer is formed between at least two ceramic raw sheets, Film-like reference layer placed around the electrode layer When And laminating ceramic laminates each having a film electrode layer and the above Membrane reference layer When Made ceramic body, then The With the film-like reference layer in the ceramic body as a reference, the ceramic body is subjected to at least one of outer shape processing, thickness processing, and drilling processing.
[0017]
Further, the second method of the present invention comprises a laminate of a plurality of ceramic green sheets, a film electrode layer between at least two ceramic green sheets, and a film shape between the other two ceramic green sheets. A ceramic laminate having a reference layer is fired and integrated, the above Membrane reference layer When Made ceramic body, then The In ceramic body the above With the film-like reference layer as a reference, the ceramic body is subjected to at least one of outer shape processing, thickness processing, and drilling processing.
[0018]
Furthermore, the third method of the present invention is a method in which a plurality of ceramic raw sheets are laminated, a ceramic laminated body having a film-like electrode layer between two ceramic raw sheets is manufactured, and the ceramic laminated body surface is formed. By laying and integrating the film-like reference layer, the film-like electrode layer and the above Membrane reference layer When A ceramic body with The Ceramic body surface the above With the film-like reference layer as a reference, the ceramic body is subjected to at least one of outer shape processing, thickness processing, and drilling processing.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.
[0020]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of the electrode-embedded ceramic member of the present invention.
[0021]
This electrode-embedded ceramic member 1 is formed by embedding a film-like electrode layer 3 and a film-like reference layer 4 in a ceramic body 2, and the film-like electrode layer 3 is, for example, substantially semicircular as shown in FIG. It consists of two electrode layers 3a and 3b having a shape, and is arranged so as to form a circle. The membranous reference layer 4 is embedded at the same depth as the membranous electrode layer 3, and one end thereof is exposed from the side surface of the ceramic body 2. In FIG. Four film-like reference layers 4 having a linear shape on the outer periphery are arranged at equal intervals.
[0022]
Further, through holes 5 and 6 are formed in the thickness direction in the center portion and the outer peripheral portion of the ceramic body 2, and pilot holes 7 a and 7 b reaching the membrane electrode layer 3 from the lower surface of the ceramic body 2. It is. In FIG. 2, 3c is a cut-out portion formed in the membrane electrode layer 3, and holes 5 and 6 are drilled through the cut-out portion 3c.
[0023]
Next, the manufacturing method of this electrode built-in ceramic member 1 is demonstrated.
[0024]
First, a plurality of ceramic raw sheets are prepared by a tape forming method or a press forming method.
And these ceramic raw sheets are laminated | stacked, and a ceramic laminated body is manufactured, At this time, it becomes the conductive paste used as the film-like electrode layer 3 between two ceramic raw sheets, and the film-like reference layer 4 Each paste is printed so as to have a pattern shape as shown in FIG.
[0025]
Next, by firing and integrating at a temperature at which the ceramic laminate can be sintered, the ceramic body 2 in which the film-like electrode layer 3 and the film-like reference layer 4 are embedded at the same depth is manufactured.
[0026]
Thereafter, the upper and lower surfaces of the sintered ceramic body 2 are ground, and the thickness is processed so that the distance from the upper surface of the ceramic body 2 to the membrane electrode layer 3 is within a predetermined range. The outer shape is processed so that the distance from the side surface to the membranous electrode layer 3 is within a predetermined range, and the through holes 5, 6 and the pilot holes 7a, 7b are drilled at predetermined positions of the ceramic body 2. The ceramic body 2 is subjected to outer shape processing, thickness processing, and drilling processing with reference to the film-like reference layer 4 embedded in the ceramic body 2.
[0027]
That is, the electrode-embedded ceramic member 1 of the present invention is provided with the film-like reference layer 4 in the same depth as the film-like electrode layer 3 in the ceramic body 2 and these are formed simultaneously with the firing of the ceramic body 2. From the membranous reference layer 4 Can be fired and shrunk or deformed together with the ceramic body 2 in substantially the same manner as the film-like electrode layer 3, so that it can be embedded at substantially the same depth as the film-like electrode film 3 even after sintering.
[0028]
Therefore, if this film-shaped reference layer 4 is used as a reference and thickness processing is performed, the depth of the film-shaped electrode layer 3 can be processed from the upper and lower surfaces of the ceramic body 2 to a predetermined depth, If the distance between the film-like reference layer 4 and the film-like electrode layer 3 shown in FIG. 2 is formed in consideration of the shrinkage during firing, the side surface of the ceramic body 2 is ground until the film-like reference layer 4 disappears. Then, the outer diameter of the plate-like ceramic body 2 can be processed into a predetermined size.
[0029]
Further, as shown in FIG. 2, the direction of the film-like electrode layer 3 can be grasped from the four film-like film-like reference layers 4, and the opposite film-like reference layers 4 are connected to each other to intersect each other. Since the center position of the membrane electrode layer 3 can be grasped, the hole drilling position is calculated from the center and direction of the membrane electrode layer 3, and a hole is drilled at a predetermined position of the ceramic body 2. If perforated, the through holes 5 and 6 can be perforated so as to accurately penetrate the cut-out portion 3c of the membranous electrode layer 3, and the depth to the membranous electrode layer 3 is also known, so that the membranous electrode layer The pilot holes 7a and 7b reaching 3 can be accurately drilled.
[0030]
In this embodiment, as the film-like reference layer 4, an example is shown in which a linear shape is arranged around the film-like electrode layer 3 at equal intervals. Is not particularly limited, and may be formed as necessary.
[0031]
Next, another electrode-embedded ceramic member of the present invention will be described with reference to FIGS.
[0032]
This electrode-embedded ceramic member 11 is formed by embedding a film-like electrode layer 13 and a film-like reference layer 14 in a ceramic body 12, and the film-like electrode layer 13 is substantially semicircular as in FIG. It consists of two electrode layers 13a and 13b having a shape, and is arranged so as to form a circle. The membranous reference layer 14 is buried at a depth different from that of the membranous electrode layer 13, and is buried in the vicinity of the surface of the ceramic body 12. As shown in FIG. In addition, four arcuate film-like reference layers 14 having a large diameter are arranged so as to form a ring.
[0033]
Further, through holes 15 and 16 are drilled in the center and outer peripheral portions of the ceramic body 12 in the thickness direction, respectively, and pilot holes 17a and 17b reaching the membrane electrode layer 13 from the lower surface of the ceramic body 12 are drilled. It is.
[0034]
Next, the manufacturing method of this electrode built-in ceramic member 11 is demonstrated.
[0035]
First, a plurality of ceramic raw sheets are prepared by a tape forming method or a press forming method.
Then, these ceramic raw sheets are laminated to produce a ceramic laminated body. At this time, the conductive paste to be the film electrode layer 13 is formed in a pattern shape as shown in FIG. 2 between the two ceramic raw sheets. In addition, the paste that becomes the film-like reference layer 14 is printed so as to have a pattern shape as shown in FIG. 4 between two other ceramic raw sheets. At this time, the membranous reference layer 14 is disposed so as to be positioned near the surface of the ceramic laminate, and when the membranous electrode layer 13 and the membranous reference layer 14 are projected on the surface of the ceramic laminate, The annular film-shaped reference layer 14 is positioned outside the circular film-shaped electrode layer 13 at a predetermined distance.
[0036]
Next, the film-like electrode layer 13 and the film-like reference layer 14 are embedded by firing and integrating at a temperature at which the ceramic laminate can be sintered, and the film-like reference layer 14 is formed on one surface. The ceramic body 12 in which the pattern shape appears to be transmitted is manufactured.
[0037]
Thereafter, the upper and lower surfaces of the sintered ceramic body 12 are ground, and the thickness is processed so that the distance from the upper and lower surfaces of the ceramic body 12 to the membrane electrode layer 13 is within a predetermined range. The outer shape is processed so that the distance from the side surface to the membrane electrode layer 13 falls within a predetermined range, and through holes 15 and 16 and pilot holes 17a and 17b are drilled at predetermined positions of the ceramic body 12. In some cases, the ceramic body 12 is subjected to outer shape processing, thickness processing, and drilling processing with reference to the film-like reference layer 14 embedded in the ceramic body 12.
[0038]
That is, the electrode built-in ceramic member 11 is provided with the film-like reference layer 14 in the ceramic body 12 so as to have a specific positional relationship with the film-like electrode layer 13, and these are formed simultaneously with the firing of the ceramic body 12. Therefore, since the film-like reference layer 14 can be fired and contracted or deformed in the same manner as the film-like electrode layer 13 together with the ceramic body 12, the same positional relationship as that of the film-like electrode film 13 is obtained even after sintering. Since the film-like reference layer 14 is buried in the vicinity of the surface of the ceramic body 12, the film-like reference layer 14 is transmitted through one main surface of the ceramic body 12, and its pattern The shape can be confirmed.
[0039]
Therefore, as shown in FIG. 4, it is possible to grasp the direction of the film-like electrode layer 13 from the four arc-shaped film-like reference layers 14 and to connect the opposite film-like reference layers 14 to each other. If the point is obtained, the center position of the membranous electrode layer 13 can be grasped. Therefore, the hole drilling position is calculated from the center and direction of the membranous electrode layer 13, and a hole is drilled at a predetermined position of the ceramic body 12. , The through holes 15 and 16 can be drilled so as to accurately penetrate the cut-out portion 13c of the membrane electrode layer 13.
[0040]
Further, if the shrinkage rate at the time of firing the ceramic laminate is obtained, the distance from the film-like reference layer 14 to the film-like electrode layer 13 can be grasped. Can be processed so that the depth of the membrane electrode layer 13 becomes a predetermined depth from the upper and lower surfaces of the ceramic body 12, and the depth from the lower surface of the ceramic body 12 to the membrane electrode layer 13 is also obtained. Therefore, the pilot holes 17a and 17b reaching the membrane electrode layer 13 can be accurately drilled.
[0041]
Furthermore, if the distance between the film-like reference layer 14 and the film-like electrode layer 13 in FIG. 4 is formed in consideration of the shrinkage during firing, the side surface of the ceramic body 12 is ground until the film-like reference layer 14 disappears. By processing, the outer diameter of the plate-like ceramic body 12 can be processed to a predetermined size.
[0042]
In this embodiment, an example in which a strip-like reference layer 14 is arranged at regular intervals around the membrane electrode layer 13 as the membrane reference layer 14 is shown. It is not particularly limited, and may be formed as necessary.
[0043]
Furthermore, another electrode-containing ceramic member 21 of the present invention will be described with reference to FIGS.
[0044]
The built-in electrode ceramic member 21 has a film-like electrode layer 23 embedded in a ceramic body 22 and a film-like reference layer 24 laid on the surface of the ceramic body 22. For example, as in FIG. 2, the electrode layers 23a and 23b are formed in a substantially semicircular shape and arranged so as to form a circle. The membranous reference layer 24 is embedded at a depth different from that of the membranous electrode layer 23, and the pattern shape is a shape in which a cross cross line is drawn in an annular shape as shown in FIG. .
[0045]
Further, through holes 25 and 26 are drilled in the thickness direction in the center portion and the outer peripheral portion of the ceramic body 22, respectively, and lower holes 27a and 17b reaching the membrane electrode layer 23 from the lower surface of the ceramic body 22 are drilled. It is.
[0046]
Next, the manufacturing method of this electrode built-in ceramic member 21 is demonstrated.
[0047]
First, a plurality of ceramic raw sheets are prepared by a tape forming method or a press forming method.
Then, these ceramic raw sheets are laminated to produce a ceramic laminate. At this time, the conductive paste that becomes the film electrode layer 23 between the two ceramic raw sheets has a pattern shape as shown in FIG. Print so that
[0048]
Further, a paste to be the film-like reference layer 24 is printed on the surface of the ceramic laminate so as to have a pattern shape as shown in FIG.
[0049]
Next, the ceramic body 22 including the film-like electrode layer 23 and the film-like reference layer 24 is manufactured by firing and integrating at a temperature at which the ceramic laminate can be sintered.
[0050]
Thereafter, the upper and lower surfaces of the sintered ceramic body 22 are ground, and the thickness is processed so that the distance from the upper surface of the ceramic body 22 to the membrane electrode layer 23 falls within a predetermined range. The outer shape is processed so that the distance from the side surface to the membranous electrode layer 23 falls within a predetermined range, and the through holes 25 and 26 and the lower holes 27a and 27b are drilled at predetermined positions of the ceramic body 22. Based on the film-like reference layer 24 embedded in the ceramic body 22, the ceramic body 22 is subjected to outer shape processing, thickness processing, and drilling processing.
[0051]
That is, the electrode-containing ceramic member 21 is provided with a film-like reference layer 24 on the surface of the ceramic body 22 so as to have a specific positional relationship with the film-like electrode layer 23, and these are formed simultaneously with the firing of the ceramic body 12. Since the film-like reference layer 24 can be fired and shrunk or deformed in substantially the same manner as the film-like electrode layer 23 together with the ceramic body 22 because of this, the same positional relationship as that of the film-like electrode film 23 even after sintering. It can be buried so as to become.
[0052]
Therefore, since the orientation and center of the membrane electrode layer 13 can be grasped from the pattern shape of the membrane reference layer 24 shown in FIG. 6, the hole drilling position is calculated from the center and orientation of the membrane electrode layer 13. If a hole is drilled at a predetermined position of the ceramic body 22, the through holes 25 and 26 can be drilled so as to accurately penetrate the cut-out portion 23 c of the film electrode layer 23.
[0053]
Further, if the shrinkage rate at the time of firing the ceramic laminate is obtained, the distance from the film-like reference layer 24 to the film-like electrode layer 23 can be grasped. Can be processed so that the depth of the membrane electrode layer 23 becomes a predetermined depth from the upper and lower surfaces of the ceramic body 22, and the depth from the lower surface of the ceramic body 22 to the membrane electrode layer 23 is also obtained. Therefore, the pilot holes 27a and 27b reaching the membrane electrode layer 23 can be accurately drilled.
[0054]
Further, if the distance between the film-like reference layer 24 and the film-like electrode layer 23 in FIG. 6 is formed in consideration of the shrinkage during firing, the side surface of the ceramic body 22 is ground until the film-like reference layer 24 is eliminated. By processing, the outer diameter of the plate-like ceramic body 22 can be processed to a predetermined size.
[0055]
By the way, as a material for forming the ceramic bodies 2, 12, and 22, a ceramic sintered body mainly composed of aluminum nitride, alumina, silicon carbide, boron nitride, or the like can be used, depending on required characteristics. What is necessary is just to select and use suitably.
[0056]
Further, as the membrane electrode layers 3, 13, and 23 embedded in the ceramic bodies 2, 12, and 22, those made of tungsten, molybdenum, palladium, silver, gold, platinum, and their compounds can be used. In consideration of adhesion to the bodies 2, 12, and 22, a material having a similar thermal expansion difference from the ceramic sintered body forming the ceramic bodies 2, 12, and 22 may be selected and used.
[0057]
Furthermore, as the material for forming the film-like reference layers 4, 14, and 24, the film-like reference layers 4, 12, and 22 have the adhesiveness to the ceramic bodies 2, 12, and 22 and the same firing shrinkage rate as the film-like electrode layers 3, 13, and 23. It is preferable to form with the same material as the electrode layers 3, 13, and 23. However, it may be formed of any material of aluminum nitride, alumina, silicon carbide, or boron nitride that has a different color from the ceramic sintered body forming the ceramic bodies 2, 12, and 22.
[0058]
As mentioned above, although the method for performing external shape processing, thickness processing, and drilling processing on the ceramic bodies 2, 12, and 22 has been described, the present invention is not limited only to the above-described embodiments. 22 is provided with film-like reference layers 4, 14, and 24, and at least one of outer shape processing, thickness processing, and drilling processing is performed based on these film-like reference layers 4, 1, 4, and 24. I just need it.
[0059]
Further, the pattern shapes of the film-like reference layers 4, 14, 24 are not limited to those shown in FIGS. 2, 4, and 6, for example, those shown in FIGS. 7 (a) to 7 (c). I do not care.
[0060]
Next, a manufacturing method for manufacturing the ceramic electrostatic chuck shown in FIG. 8 from the electrode built-in ceramic member of the present invention will be described with reference to FIGS.
[0061]
First, a ceramic raw sheet is produced. This ceramic raw sheet is produced by putting a ceramic powder, an organic binder, a plasticizer and a solvent into a ball mill and pulverizing and kneading to produce a slurry, and then producing the slurry by a tape forming method such as a doctor blade method.
[0062]
Here, as the ceramic powder, one containing aluminum nitride, alumina, silicon carbide, boron nitride or the like as a main component and adding a sintering aid or the like as necessary is used.
The thickness of the ceramic raw sheet is preferably 0.1 to 1.0 mm.
[0063]
Next, among the plurality of ceramic raw sheets, a conductive paste to be a film electrode layer 3 for electrostatic adsorption having a pattern shape similar to that of FIG. 2 is formed by screen printing between two ceramic raw sheets. At the same time, a paste that becomes the linear film-like reference layer 4 is formed by screen printing.
[0064]
As the conductive paste to be the film electrode layer 3 for electrostatic adsorption, a metal powder such as tungsten, molybdenum, palladium, silver, gold, platinum or the like added with an organic binder and a solvent is used. The paste used as the reference layer 4 is the same conductor paste as the film electrode layer 3 for electrostatic adsorption.
[0065]
Then, a plurality of ceramic raw sheets are laminated through an adhesion liquid, the laminated body is placed on a plate-shaped mold of a press machine, and is brought into close contact by applying pressure to produce a ceramic laminated body.
[0066]
At this time, the adhesion can be increased by slightly applying temperature. Moreover, when using the ceramic raw sheet containing a thermoplastic binder, it is also possible to laminate | stack as it is, without attaching contact | adherence liquid, and to pressure-bond each ceramic raw sheet with temperature and pressure.
[0067]
The temperature at which crimping is performed differs depending on the type of organic binder and the properties of the adhesive liquid. plate The mold and punch are raised to a temperature of about 40 to 150 ° C. in advance. The pressure of the pressing machine is preferably changed depending on the properties of the ceramic raw sheet, but the pressure bonding is usually performed at a pressure of about 2 to 15 MPa.
[0068]
Thereafter, the obtained ceramic laminate is cut to form a disk-like body.
[0069]
In forming the ceramic raw sheet, press forming may be used in addition to tape forming.
[0070]
Next, after performing the degreasing process which removes the organic binder contained in a ceramic laminated body, a baking process is performed. In some cases, it is possible to simultaneously perform the degreasing and firing steps.
[0071]
The degreasing step includes oxygen degreasing performed in an oxidizing atmosphere, vacuum degreasing performed in vacuum, nitrogen degreasing performed in nitrogen, and the like. Which degreasing step is used may be appropriately determined depending on the oxidation temperature of the ceramic of the ceramic laminate and the metal of the conductor paste.
[0072]
For example, when aluminum nitride is used for the ceramic and tungsten is used for the metal of the conductive paste, high temperature oxygen degreasing cannot be performed because the oxidation temperature of tungsten is around 400 ° C. Therefore, degreasing is performed in a nitrogen atmosphere at a temperature of about 500 ° C. to remove and carbonize many organic substances, and then degreasing is performed in an oxygen atmosphere at about 350 ° C. to remove carbides and binders.
[0073]
Thereafter, the degreased ceramic laminate is fired to produce a plate-like ceramic body in which the film electrode layer for electrostatic adsorption and the film reference layer are embedded at the same depth.
[0074]
In firing, it is preferable to sinter in a firing pot in order to fire the ceramic laminate uniformly. In this case, a base plate having a small flatness is placed in a baking bowl, and a ceramic laminate is placed on the base plate and spread powder or tochi for smooth firing contraction. At that time, in order to reduce the firing warp, the ceramic laminated body is placed with the surface serving as the placement surface facing down. In addition, if it is necessary to adjust the atmosphere during firing, place powder for adjusting the atmosphere in the surrounding area, or perform filling and baking. Story May be.
[0075]
The ceramic laminate set as described above is sintered by firing.
Firing is a ceramic material and the atmosphere and temperature are different. In the case of aluminum nitride, sintering can be performed by firing at a temperature of about 2000 ° C. and a nitrogen pressure of about 0.1 to 5.0 MPa.
[0076]
In this way, as shown in FIG. 9A, the ceramic body 32 including the film-like electrode layer 33 and the film-like reference layer 34 having the same pattern shape as that of FIG. 2 is manufactured.
[0077]
Next, the upper and lower surfaces of the obtained ceramic body 32 are ground using a surface grinder, a rotary grinder or the like to form a mounting surface 38 on which the wafer is placed, and a cylindrical surface is formed on the side surface of the ceramic body 32. Grinding is performed using a grinder, universal grinder, rotary grinder, etc. to obtain a predetermined outer shape, and further, the machining center is formed on the lower surface of the ceramic body 32. Etc. Are used to drill through holes 35 and 36 such as lift pin insertion holes and gas introduction holes, or pilot holes 37a and 37b for power supply terminal holes. Based on the film-like reference layer 34 exposed from the side surface of the body 32, the center and orientation (X-axis and Y-axis) of the film-like electrode layer 33 are determined, and based on this data, the ceramics have a predetermined dimensional accuracy. Thickness processing, external shape processing, and drilling processing are performed on the body 32.
[0078]
Specifically, first, the upper and lower surfaces of the ceramic body 32 are flattened using a rotary grinder in order to eliminate warping during firing.
[0079]
Then, as shown in FIG. 9B, based on the film-like reference layer 34 exposed on the side surface of the ceramic body 2, the imaginary lines of the X axis and the Y axis are drawn to determine the center and direction.
[0080]
Next, as shown in FIG. 9 (c), based on the imaginary lines of the X-axis and Y-axis, the machining center is under the through-holes 35 and 36 such as the lift pin insertion hole and the gas introduction hole and the feed terminal hole. The hole 37 is drilled, and as shown in FIG. 9D, the ceramic body 32 is trimmed using a cylindrical grinder based on the center.
[0081]
Then, based on the distance from the membranous electrode layer 33 measured in advance to the surface of the ceramic body 32, the depth from the mounting surface 38 to the membranous electrode layer 33 for electrostatic adsorption is made uniform. The ceramic electrostatic chuck shown in FIG. 8 can be manufactured by performing the thickness processing on the substrate.
[0082]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a plurality of ceramic raw sheets are laminated, and a film-like electrode layer is disposed between at least two ceramic raw sheets, and the film-like electrode disposed around the film-like electrode layer. A ceramic laminate having a reference layer is fired and integrated, the above Membrane reference layer When A ceramic body with embedded ceramics or a stack of multiple ceramic green sheets, with a film electrode layer between at least two ceramic green sheets and a film standard between the other two ceramic green sheets The above-described film-like electrode layer is obtained by firing and integrating ceramic laminates each having a layer. the above Membrane reference layer When The ceramic body is embedded, or a plurality of ceramic raw sheets are laminated, and a ceramic laminated body having a film electrode layer between the two ceramic raw sheets is produced. By laying and integrating the film-like reference layer, the film-like electrode layer and the above Membrane reference layer When By fabricating a ceramic body having a film-like electrode layer embedded in the ceramic body, at least one of the orientation, center, and depth of the film-like electrode layer is formed inside or on the surface of the ceramic body. Since the membranous reference layer to be confirmed is provided, the positional relationship with the membranous electrode layer is clarified, and if the outer shape is processed based on the membranous reference layer, it can be finished to the required dimensional accuracy, Also, if drilling is performed, holes can be drilled at predetermined positions without cutting the membrane electrode layer, and if the thickness is further processed, the distance from the upper and lower surfaces of the ceramic body to the membrane electrode layer Can be made uniform.
[0083]
Therefore, using the ceramic member with a built-in electrode of the present invention, if a ceramic electrostatic chuck is manufactured, a stable adsorption force can be obtained, and an electrostatic chuck without dielectric breakdown or insulation failure can be manufactured with high yield. Moreover, if a ceramic heater is manufactured, the object to be heated can be heated uniformly, and there is no ceramic breakdown or insulation failure. T It can be manufactured with good yield.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of an electrode built-in ceramic member of the present invention.
2 is a cross-sectional view taken along line XX of FIG.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing another example of the electrode built-in ceramic member of the present invention.
4 is a cross-sectional view taken along line YY in FIG.
FIG. 5 is a cross-sectional view showing still another example of the electrode built-in ceramic member of the present invention.
6 is a plan view showing a pattern shape of the film-like reference layer of FIG. 5. FIG.
7A to 7C are plan views showing various pattern shapes of a film-like reference layer. FIG.
FIG. 8 is a cross-sectional view showing a ceramic electrostatic chuck formed from the electrode-containing ceramic member of the present invention.
9A to 9D are views for explaining a method of manufacturing the ceramic electrostatic chuck shown in FIG.
FIG. 10 shows conventional ceramic heat Of It is sectional drawing which shows an example.
[Explanation of symbols]
1,11,21: Ceramic member with built-in electrode
2, 12, 22: Ceramic body
3, 13, 23: Membrane electrode layer
4, 14, 24: Film-like reference layer
5, 6, 15, 16, 25, 26: Through hole
7, 17, 27: pilot hole

Claims

In electrode-built ceramic member was buried film-like electrode layer on the ceramic body during confirms the orientation of the film electrode layer on the ceramic body during or surface, around, at least one of depth, the ceramic body An electrode-embedded ceramic member comprising: the above-mentioned film-like electrode layer; and a film-like reference layer which is integrated by firing at a temperature at which the ceramic body can be sintered .

2. The electrode-embedded ceramic member according to claim 1, wherein the film electrode layer is an electrode for electrostatic adsorption or a heater electrode.

Formed by laminating a plurality of ceramic green sheets, firing at least two and the film-shaped electrode layer between ceramic green sheets, a ceramic laminate having respectively a film-like reference layer disposed around the membrane-like electrode layer integrated to manufacture a ceramic member that is embedded and the membrane electrode layers and the film-like reference layer, then the basis of the above film-shaped reference layers in the ceramic body, trimmed to the ceramic body, the thickness, drilling 3. The method for manufacturing an electrode-embedded ceramic member according to claim 1 , wherein at least one of the processing is performed.

Laminating a plurality of ceramic raw sheets, firing a ceramic laminate having a film electrode layer between at least two ceramic raw sheets and a film reference layer between the other two ceramic raw sheets turned into to manufacture a ceramic member that is embedded and the membrane electrode layers and the film-like reference layer, then the basis of the above film-shaped reference layers in the ceramic body, trimmed to the ceramic body, the thickness machining, drilling The method for manufacturing a ceramic member with a built- in electrode according to claim 1 or 2, wherein at least one of the following processes is performed.

A ceramic laminate having a film-like electrode layer between at least two ceramic raw sheets is manufactured by laminating a plurality of ceramic raw sheets, and a film-like reference layer is laid on the surface of the ceramic laminate and fired. integrated, to manufacture a ceramic member having the above-described membrane electrode layers and the film-like reference layer, then the basis of the above film-shaped reference layer of the ceramic surface, trimmed to the ceramic body, the thickness machining, drilling The method for manufacturing a ceramic member with a built- in electrode according to claim 1 or 2, wherein at least one of the following processes is performed.