陶瓷结构体、其制法及半导体制造装置用部件制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种陶瓷结构体、其制法及半导体制造装置用部件。陶瓷结构体(10)在圆盘状的AlN陶瓷基体(12)的内部内置有加热电极(14)。加热电极(14)是使主成分WC中含有与AlN相比电阻率低且热膨胀系数高的金属填料(例如Ru、RuAl)而得到的。AlN陶瓷基体(12)与加热电极(14)在40～1000℃下的热膨胀系数的差值的绝对值|ΔCTE|为0.35ppm/℃以下。

【技术实现步骤摘要】
陶瓷结构体、其制法及半导体制造装置用部件
本专利技术涉及陶瓷结构体、其制法及半导体制造装置用部件。
技术介绍
在对硅基板、玻璃基板、各种单晶基板等板状的材料进行精密加工、制造半导体等元件、器件时，多数使用附带有加热功能的半导体制造装置用部件。作为该半导体制造装置用部件，专利文献1中公开了在AlN陶瓷基体中内置有加热电极的半导体制造装置用部件。该专利文献1中公开：作为加热电极，使用包含碳化钨(WC)的导电糊的烧结物，如果加热电极中包含约5重量％～约30重量％的陶瓷材料，则加热电极与AlN陶瓷基体的热膨胀系数相接近，故优选。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特许第5032444号公报
技术实现思路
但是，如果使用含有AlN陶瓷的WC作为加热电极的材料，则由于加热电极与AlN陶瓷基体的热膨胀系数相接近，所以，虽然能够使得在烧结时不易产生裂纹、开裂，但是存在以下问题。即，使用含有AlN陶瓷的WC作为加热电极的材料的情况下，由于AlN为绝缘体，所以与不含AlN陶瓷的WC相比，加热电极的电阻率提高，即使施加相同的电压，发热量也会减小。本专利技术是用于解决以上的课题，其主要目的是提供一种在AlN陶瓷基体中内置有以WC为主成分的加热电极的陶瓷结构体，其能够防止产生裂纹、开裂，并且，发热量较大。本专利技术的陶瓷结构体是在AlN陶瓷基体的表面或内部包含加热电极的陶瓷结构体，其中，所述加热电极是使主成分WC中含有与AlN相比电阻率低且热膨胀系数高的金属填料而得到的，所述AlN陶瓷基体与所述加热电极在40～1000℃下的热膨胀系数的差值的绝对值为0.35ppm/℃以下。本专利技术的半导体制造装置用部件具有上述的陶瓷结构体。本专利技术的陶瓷结构体的制法如下：在氮化铝的烧结体、预烧体或成型体亦即第一基体的一面配置使WC含有金属填料而得到的加热电极或加热电极前驱体，在其上层叠氮化铝的烧结体、预烧体或成型体亦即第二基体，制成层叠体，对该层叠体进行热压煅烧，由此，得到陶瓷结构体。本专利技术的陶瓷结构体中，具备使主成分WC中含有与AlN相比电阻率低且热膨胀系数高的金属填料而得到的加热电极，因此，电阻率为接近于WC的值。因此，能够使对加热电极施加规定的电压时的发热量与由WC形成的加热电极为相同的程度。另外，AlN陶瓷基体与加热电极在40～1000℃下的热膨胀系数的差值的绝对值低至0.35ppm/℃以下。因此，能够抑制在烧结时产生裂纹、开裂。本专利技术的半导体制造装置用部件具备上述的陶瓷结构体，因此，能够得到与通过该陶瓷结构体得到的效果同样的效果。本专利技术的陶瓷结构体的制法适合于制造上述的陶瓷结构体。附图说明图1是陶瓷结构体10的立体图。图2是图1的A－A截面图。图3是陶瓷结构体10的制造工序图。图4是实验例3的截面SEM照片。图5是实验例6的截面SEM照片。符号说明10-陶瓷结构体、12-陶瓷基体、14-加热电极、21-第一基体、22-第二基体、24-加热电极前驱体。具体实施方式本专利技术的陶瓷结构体在AlN陶瓷基体的表面或内部具备加热电极。AlN陶瓷基体是以AlN为主成分的烧结体，热膨胀系数在40～1000℃下为5.5～6.0ppm/℃，优选为5.6～5.8ppm/℃。AlN陶瓷基体除包含AlN以外，还可以包含源自于烧结助剂的成分。作为AlN的烧结助剂，例如可以举出稀土金属氧化物。作为稀土金属氧化物，优选Y2O3、Yb2O3。应予说明，所谓“主成分”，是指占50体积％以上(优选为70体积％以上，更优选为85体积％以上)的成分或全部成分中体积比例最高的成分(以下相同)。加热电极是包含金属填料的WC电极。该加热电极的主成分WC中含有金属填料，但是，通常金属填料的电阻率比AlN低。因此，该加热电极的电阻率为接近于WC的值(优选为WC的0.5～2倍、更优选为WC的0.8～1.5倍)，施加规定的电压时的发热量与由WC形成的加热电极为相同的程度。WC的热膨胀系数在40～1000℃下为5.2～5.4ppm/℃。金属填料的含量设定为：陶瓷基体与包含金属填料的WC电极在40～1000℃下的热膨胀系数的差值的绝对值|ΔCTE|优选为0.35ppm/℃以下，更优选为0.25ppm/℃以下。作为金属填料，优选热膨胀系数在40～1000℃下为7.0ppm/℃以上的高熔点的金属填料。这是因为这样容易将|ΔCTE|调整为0.35ppm/℃以下。作为金属填料，并没有特别限定，除选自由Ru、Ta、Nb、Rh及Pt构成的组中的金属、其合金等，可以举出将这些金属、合金中种类不同的2个以上混合而得到的混合物等。其中，作为金属，优选Ru，作为合金，优选Ru合金。这是因为Ru、Ru合金更容易将|ΔCTE|调整为0.35ppm/℃以下，并且，电阻率也较低，容易更接近于WC本身的电阻率。作为Ru合金，可以举出：RuAl、RuTi、RuZr等，但是，优选RuAl。以Ru作为金属填料的WC粉末在煅烧时WC和Ru容易分离为层状，加热电极内的热膨胀系数、电阻率有时稍微不均匀，相对于此，包含RuAl的WC粉末在煅烧时不会像这样分离，作为填料的RuAl能够在WC电极内分散存在，因此，加热电极内的热膨胀系数、电阻率的均匀性提高。加热电极在室温下的电阻率优选为3.0×10-5Ωcm以下，更优选为2.5×10-5Ωcm以下。上述的金属填料的具体例还适合于将加热电极在室温下的电阻率设定为上述的数值范围。将本专利技术的陶瓷结构体的一个实施方式示于图1及图2。图1是陶瓷结构体10的立体图，图2是A－A截面图。陶瓷结构体10在圆盘状的AlN陶瓷基体12的内部内置有加热电极14。加热电极14可以形成为片状，也可以以在整个面上扩展的方式按一笔画的要领形成图案。进而，可以形成多个被形成为片状或图案状的电极。将该陶瓷结构体10的制法之一例示于图3。该制法中，首先，准备AlN陶瓷烧结体作为第一基体21(参照图3(a))。接下来，在第一基体21的上表面按规定的电极图案印刷电极糊而形成加热电极前驱体24(参照图3(b))。电极糊是在WC粉末和金属填料的混合粉末中加入有机溶剂和粘结剂，进行混合、混炼而得到的。接下来，以覆盖加热电极前驱体24的方式，层叠作为第二基体22的AlN陶瓷成型体22，制成层叠体20(参照图3(c))。然后，对该层叠体20进行热压煅烧，使AlN陶瓷成型体22、加热电极前驱体24烧结，由此，第一基体21、第二基体22以及加热电极14成为一体，完成陶瓷结构体10(参照图3(d))。热压煅烧的煅烧温度(最高温度)优选设定为1700～2000℃，更优选设定为1750～1900℃。压制压力优选设定为50～300kgf/cm2。煅烧时的气氛优选为对原料的煅烧不造成影响的气氛，例如优选为氮气氛、氩气氛等不活泼性气氛、真空气氛。成型时的压力没有特别限制，只要适当设定为能够保持形状的压力即可。该制法中，可以使第一基体21为AlN陶瓷预烧体或成型体而代替AlN陶瓷烧结体。另外，可以使第二基体22为AlN陶瓷预烧体或AlN陶瓷烧结体而代替AlN陶瓷成型体。使第一及第二基体21、22为AlN预烧体的情况下，与混合粉末的成型体的情形相比，能够提高保形性，能够使其容易操作(把持)。因此，容易在预烧体表面印刷涂布电极前驱体，或者配置电极本身，能够以一次热压煅本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种陶瓷结构体，其是在AlN陶瓷基体的表面或内部包含加热电极的陶瓷结构体，其中，所述加热电极是在主成分WC中含有金属填料的加热电极，所述金属填料与AlN相比，电阻率低且热膨胀系数高，所述AlN陶瓷基体与所述加热电极在40～1000℃下的热膨胀系数的差值的绝对值为0.35ppm/℃以下。

【技术特征摘要】
2016.02.29 JP 2016-0376581.一种陶瓷结构体，其是在AlN陶瓷基体的表面或内部包含加热电极的陶瓷结构体，其中，所述加热电极是在主成分WC中含有金属填料的加热电极，所述金属填料与AlN相比，电阻率低且热膨胀系数高，所述AlN陶瓷基体与所述加热电极在40～1000℃下的热膨胀系数的差值的绝对值为0.35ppm/℃以下。2.根据权利要求1所述的陶瓷结构体，其中，所述金属填料为Ru或Ru合金。3.根据权利要求1或2所述的陶瓷结构体，其中，所述金属填料为RuAl。4.根据权利要求1～3中的任一项所述的陶瓷结构体，其中，所述加热电极在室温下的电阻率为3.0...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿闭恭平，西村升，胜田祐司，
申请(专利权)人：日本碍子株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP