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公開番号2025028348
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-02-28
出願番号2024225110,2019197719
出願日2024-12-20,2019-10-30
発明の名称複合焼結体および複合焼結体の製造方法
出願人日本碍子株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類H01L 21/683 20060101AFI20250220BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】電極の抵抗率の増大を抑制しつつ、電極と基材との熱膨張係数の差を小さくする。
【解決手段】複合焼結体20は、セラミックを主材料とする基材(すなわち、本体部21)と、本体部21の内部または表面に配置される電極23とを備える。電極23は、WCと、TiNとを含む。これにより、電極23の抵抗率の増大を抑制しつつ、電極23と本体部21との熱膨張係数の差を小さくすることができる。その結果、当該熱膨張係数の差に起因する本体部21のクラックや割れ等の損傷を抑制することができる。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
複合焼結体であって、
５質量％～４５質量％のマグネシウムアルミニウムスピネルを含むとともに残部が窒化アルミニウムであり、主面に半導体基板が載置される円板状の基材と、
前記基材の内部または表面に配置される電極と、
を備え、
前記電極は、
炭化タングステンと、
窒化チタンと、
を含むことを特徴とする複合焼結体。
続きを表示（約 1,600 文字）【請求項２】
請求項１に記載の複合焼結体であって、
前記電極に含まれる導電体における前記炭化タングステンおよび前記窒化チタンの合計含有率は、１００体積％であることを特徴とする複合焼結体。
【請求項３】
複合焼結体であって、
５０質量％～１００質量％の窒化アルミニウムを含有するとともに主面に半導体基板が載置される円板状の基材と、
前記基材の内部または表面に配置される電極と、
を備え、
前記電極は、
炭化タングステンと、
窒化チタンと、
を含み、
前記電極に含まれる導電体における前記炭化タングステンおよび前記窒化チタンの合計含有率は、１００体積％であることを特徴とする複合焼結体。
【請求項４】
請求項２または３に記載の複合焼結体であって、
前記電極における前記炭化タングステンおよび前記窒化チタンの合計含有率は、１００体積％であることを特徴とする複合焼結体。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１つに記載の複合焼結体であって、
前記電極の室温における抵抗率は、３．０×１０
－５
Ω・ｃｍ以下であることを特徴とする複合焼結体。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか１つに記載の複合焼結体であって、
前記電極に含まれる導電体における前記窒化チタンの含有率は、５体積％以上かつ６０体積％以下であることを特徴とする複合焼結体。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれか１つに記載の複合焼結体であって、
前記電極において、Ｘ線回折法により得られる前記炭化タングステンと前記窒化チタンとのメインピークの強度比は、０．８０以上かつ１．０未満であることを特徴とする複合焼結体。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれか１つに記載の複合焼結体であって、
前記電極における前記窒化チタンの焼結粒径は、０．７μｍ以上かつ１．０μｍ以下であることを特徴とする複合焼結体。
【請求項９】
主面に半導体基板が載置される円板状の基材および前記基材の内部に配置される電極を備える複合焼結体の製造方法であって、
ａ）セラミックを主材料とする成形体、仮焼体または焼結体である第１部材および第２部材を準備する工程と、
ｂ）前記第１部材上に、炭化タングステンおよび窒化チタンを含む電極または前記電極の前駆体を配置した後、前記第２部材を積層して積層体を形成する工程と、
ｃ）前記積層体をホットプレス焼成する工程と、
を備え、
前記ｃ）工程の終了後における前記第１部材および前記第２部材は、５質量％～４５質量％のマグネシウムアルミニウムスピネルを含むとともに残部が窒化アルミニウムであることを特徴とする複合焼結体の製造方法。
【請求項１０】
主面に半導体基板が載置される円板状の基材および前記基材の内部に配置される電極を備える複合焼結体の製造方法であって、
ａ）セラミックを主材料とする成形体、仮焼体または焼結体である第１部材および第２部材を準備する工程と、
ｂ）前記第１部材上に、炭化タングステンおよび窒化チタンを含む電極または前記電極の前駆体を配置した後、前記第２部材を積層して積層体を形成する工程と、
ｃ）前記積層体をホットプレス焼成する工程と、
を備え、
前記ｃ）工程の終了後における前記第１部材および前記第２部材は、５０質量％～１００質量％の窒化アルミニウムを含有し、
前記ｃ）工程の終了後において、前記電極に含まれる導電体における前記炭化タングステンおよび前記窒化チタンの合計含有率は、１００体積％であることを特徴とする複合焼結体の製造方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、複合焼結体および複合焼結体の製造方法に関する。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、半導体基板の製造装置等において、半導体基板を吸着して保持する静電チャック、半導体基板を加熱するヒーター、これらを組み合わせた静電チャックヒーター等の、サセプターが利用されている。当該サセプターは、セラミック（例えば、窒化アルミニウム）の焼結体を主材料とする基材と、当該基材の内部等に配置される電極とを備える。
【０００３】
上述の製造装置では、サセプターにより支持された半導体基板に対して、処理ガスを励起して生成されたプラズマによる成膜やエッチング等のプロセスが施される。当該サセプターでは、上記プロセスの高温化に対応するために、高温における体積抵抗率の維持等を目的として、酸化マグネシウム等の添加物が基材に添加される場合がある。当該基材の熱膨張係数は、添加物の種類や添加率によって変動するため、電極との熱膨張係数の差に起因する基材のクラックや割れ等が発生する可能性がある。
【０００４】
そこで、特許文献１では、窒化アルミニウム質焼結体から成る基体中に埋設された発熱抵抗体において、９０重量％～９９重量％のタングステン、モリブデン、炭化タングステン、炭化チタンまたは窒化チタンに、１～１０重量％の窒化アルミニウム（すなわち、基体の材料）を混合することにより、基体と発熱抵抗体との熱膨張係数の差を低減することが提案されている。
【０００５】
また、特許文献２では、窒化アルミニウム、酸化アルミニウムまたは酸化イットリウム等のセラミック基材中に埋設された電極において、タングステンまたはモリブデン等の高融点金属に、５重量％～３０重量％のセラミック基材の材料を混合することにより、基材と電極との熱膨張係数の差を低減することが提案されている。
【０００６】
一方、特許文献３では、窒化アルミニウムにより形成されたセラミック誘電体層に埋設された吸着用電極を、モリブデン、タングステン、チタン、窒化チタン、炭化タングステンまたは炭化チタンの焼結体により形成した双極型の静電チャックが提案されている。当該静電チャックでは、セラミック誘電体層の各部の厚さを規定することにより、ウエハが吸着面上に均一に固定される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
特開平８－２３６５９９号公報
特許第５０３２４４４号公報
特開２００７－１７３５９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、特許文献１および特許文献２では、電極に基材の材料を添加することにより、基材と電極との熱膨張係数の差をある程度まで小さくすることはできるが、当該差の低減に限界がある。また、電極に基材の材料を添加することにより、電極の抵抗率が増大し、発熱量が低下するおそれもある。
【０００９】
特許文献３の静電チャックでは、セラミック誘電体層と吸着用電極との熱膨張係数の差を低減してセラミック誘電体層のクラックや割れ等を抑制することは考慮されていない。また、当該静電チャックにおいて、モリブデン、タングステンまたはチタンにより電極を形成する場合、焼成条件や基材からの影響を受けやすく、酸化や炭化が生じて電極内が不均一になりやすい。その結果、電極特性がばらつきやすく、量産性が低下するおそれがある。一方、窒化チタンにより電極を形成する場合、静電チャックの製造時における高温焼成により、窒化チタンの異常粒成長が発生して粒子間に空隙が生じ、電極の抵抗率が増大するおそれがある。
【００１０】
本発明は、複合焼結体に向けられており、電極の抵抗率の増大を抑制しつつ、電極と基材との熱膨張係数の差を小さくすることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
（【００１１】以降は省略されています）

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