特許 7441370 セラミックサセプター

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-02-20

(45)【発行日】2024-02-29

(54)【発明の名称】セラミックサセプター

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/683 20060101AFI20240221BHJP

   H01L 21/3065 20060101ALI20240221BHJP

   H05B 3/02 20060101ALI20240221BHJP

【ＦＩ】

H01L21/68 N

H01L21/302 101G

H05B3/02 B

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2023186275

(22)【出願日】2023-10-31

【審査請求日】2023-10-31

(31)【優先権主張番号】10-2022-0142639

(32)【優先日】2022-10-31

(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】520139620

【氏名又は名称】ミコ セラミックス リミテッド

(74)【代理人】

【識別番号】110001519

【氏名又は名称】弁理士法人太陽国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】キム、テコン

【審査官】杢 哲次

(56)【参考文献】

【文献】特開２００６－１１４２５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－１５９２３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－２２２８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２２－１１１７３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１３９２５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－１２３６０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２１－１４６１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－２００５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－１８９０７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／６８３

Ｈ０１Ｌ ２１／３０６５

Ｈ０５Ｂ ３／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

高周波電極が配置されたセラミックプレートを含むセラミックサセプターであって、
前記セラミックプレートは、前記高周波電極に接続されるコネクターを含み、
一側端部が前記コネクターと連結されて前記高周波電極に電力を供給するための電極ロッドを含み、
前記電極ロッドは、Ｍｏ、Ｗ又はそれらの合金を母材とし、
前記母材の表面にＡｌＣｒＮ膜を含む、セラミックサセプター。

【請求項2】

前記母材と前記ＡｌＣｒＮ膜との間にＣｒＮ下地層をさらに含む、請求項１に記載のセラミックサセプター。

【請求項3】

前記ＣｒＮ下地層の厚さは、０．１～４．０μｍである、請求項２に記載のセラミックサセプター。

【請求項4】

前記ＡｌＣｒＮ膜の厚さは、１．０～１０．０μｍである、請求項１に記載のセラミックサセプター。

【請求項5】

前記ＡｌＣｒＮ膜は、ＰＶＤ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）方式でコートされている、請求項１に記載のセラミックサセプター。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、セラミックサセプターに関し、特に、ＡｌＮなどのセラミックベースのセラミックサセプターにインピーダンスを減少させるための高周波電極ロッド（ＲＦ Ｒｏｄ）の素材を適用したセラミックサセプターに関する。

【背景技術】

【0002】

一般に、半導体装置又はディスプレイ装置は、誘電体層及び金属層を含む複数の薄膜層をガラス基板、フレキシブル基板又は半導体ウエハー基板上に順次に積層した後にパターニングする方式で製造される。これらの薄膜層は、化学気相蒸着（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ，ＣＶＤ）工程又は物理気相蒸着（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ，ＰＶＤ）工程によって基板上に順次に蒸着される。前記ＣＶＤ工程としては、低圧化学気相蒸着（Ｌｏｗ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ ＣＶＤ，ＬＰＣＶＤ）工程、プラズマ強化化学気相蒸着（Ｐｌａｓｍａ Ｅｎｈａｎｃｅｄ ＣＶＤ，ＰＥＣＶＤ）工程、有機金属化学気相蒸着（Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ ＣＶＤ，ＭＯＣＶＤ）工程などがある。このようなＣＶＤ装置及びＰＶＤ装置には、ガラス基板、フレキシブル基板、半導体ウエハー基板などを支持し、所定の熱を発生させたりプラズマ発生のための高周波信号を発生させるためのセラミックサセプターが配置される。前記セラミックサセプターは、半導体素子の配線微細化などの精細な工程のために、プラズマ蒸着工程などにおいて正確な温度制御及び熱処理要求などに応じて広く用いられており、また、半導体ウエハー基板上に形成された薄膜層のエッチング工程（ｅｔｃｈｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ）、又はフォトレジスト（ｐｈｏｔｏｒｅｓｉｓｔ）の焼成工程などにおいてプラズマ形成又は基板加熱のために用いられる。

【0003】

図１は、従来のセラミックサセプターの電極部を説明するための図である。図１を参照すると、従来のセラミックサセプターは、セラミックプレート１０の中心部に、外部の高周波電極ロッド（ＲＦ Ｒｏｄ）３１，３２と結合するための電極部を有する。セラミックプレート１０にはＲＦメッシュ（高周波電極メッシュ）１１が円形又は半月形などの形状に埋設されており、また、ＲＦメッシュ１１に電気的に連結された電極母材であるコネクター１２が埋設されている。アイレット（ｅｙｅｌｅｔ）形態の支持体２０は、開口部に形成されたネジにて螺合され、上端部電極ロッド３１と下端部電極ロッド３２、及び下端部電極ロッド３２とコネクター１２はブレージング（ｂｒａｚｉｎｇ）接合され、電力供給のための電極ロッド３１，３２とＲＦメッシュ１１とを電気的に連結させる。このような従来のセラミックサセプターでは、支持体２０と下端部電極ロッド３２との間の隙間や支持体２０とセラミックプレート１０との間の隙間が、高温雰囲気で酸素が侵入するような経路を作り、電極母材であるコネクター１２と下端部電極ロッド３２との間の界面に形成されたブレージングフィラーを酸化させてしまう。上端部電極ロッド３１と下端部電極ロッド３２との間の界面に形成されたブレージングフィラーも酸素侵入によって酸化することがある。このような酸化によって電気伝導度が減少し、電力伝達効率が低下することがあり、これは電極部の信頼性低下につながることがあり、且つセラミックサセプターの寿命を低下させる問題点がある。

【0004】

かかる信頼性問題を克服するために、従来、電極ロッドには主にＮｉやＮｉ合金素材のような耐熱性、耐酸化性素材が使用されてきている。従来の電極ロッドに適用されているＮｉ素材は強磁性素材であるため、高い高周波領域の電力伝送線路に使用される場合に、電子の移動する線路内に表皮効果（ｓｋｉｎ ｅｆｆｅｃｔ）上の表皮の深さが小さくて電子の移動を難しくし、インピーダンス増加及び熱発生を招く不具合があった。しかも、半導体工程用セラミックサセプターの動作条件として高い温度で高いプラズマ特性が要求されることにより、高電力高周波の印加が必須となっており、このため、従来のセラミックサセプターの電極構造におけるニッケル（Ｎｉ）のような素材は、物質固有の磁性特性（強磁性体）のために表皮効果がより大きく現れ、その結果、上記のような酸化による短絡の問題が頻繁に発生している。

【0005】

これを改善するために、従来は、韓国公開特許公報第１０－２０１８－０１２１６６２号（２０１８．１１．０７）におけるように、ＮｉやＴｉのロッド母材に、Ａｕ、Ａｇ、Ａｌ又はＣｕなどをコートしたり、韓国公開特許公報第１０－２０２１－０１３９３６８（２０２１．１１．２２）におけるように、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｔｉのロッド母材にアルミナ薄膜をコートすることにより、熱発生を減らしたり、熱伝導を減少させたりしようとした。しかしながら、高周波領域の電力伝送における周波数増加のため、電極ロッド素材が持つインピーダンス増加の問題を根本的に解決できずにいる現状である。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明の発明者らは、Ｎｉ又はＮｉ合金素材は強磁性体（Ｆｅｒｒｏｍａｇｎｅｔｉｓｍ）であって、高い相対透磁率（＜６００）を有しているため、ＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）ロッドに使用される場合に、電力及び周波数の増加によって表皮効果（ｓｋｉｎ ｅｆｆｅｃｔ）による高周波電極ロッド内に表皮の深さ（ｓｋｉｎ ｄｅｐｔｈ）が極度に小さくなって電子の移動を難しくし、結果的にインピーダンス増加の要因になることを確認した。このような電極ロッドのインピーダンス増加は、プラズマ放電に消費されるべき電気エネルギーが電極ロッド端において熱エネルギーに変換して消費されてしまい、プラズマ効率を減少させる原因になるだけでなく、電極ロッドで発生した熱が、基板を支持するセラミックプレート上端部の表面にホットスポット領域（ｈｏｔ－ｓｐｏｔ ｚｏｎｅ）を形成することにより、基板上に蒸着される薄膜（ｔｈｉｎ ｆｉｌｍ）の厚さ及び膜質（ｔｈｉｎ ｆｉｌｍ ｑｕａｌｉｔｙ）のばらつきを招き、収率を減少させる要因になることがある。また、電極ロッドが締結される部分に当接するセラミック部位の温度が局部的に急上昇することにより、熱衝撃によるセラミックサセプターの破壊及びブレージング（Ｂｒａｚｉｎｇ）接合部の損傷によってアーク（Ａｒｃ）が発生する決定的要因になってしまうため、電極ロッドのインピーダンス問題は、半導体素子の収率増大及びセラミックサセプター耐久性向上のために必ず解決しなければならない。

【0007】

そこで、本発明の目的は、セラミックサセプターの電極ロッドに適用される素材として、セラミックサセプターの製造及び処理工程環境で要求される熱的、電気的（磁気的）、機械的物性特性を全て備える上に、耐酸化性、耐腐食性環境においても酸化を防止して短絡の発生を防ぐことができ、比抵抗及び比透磁率の低い素材を選定し、低いインピーダンスと良好な高周波伝送特性を有する電極ロッド構造を適用したセラミックサセプターを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

まず、本発明の特徴を要約すれば、上記の目的を達成するための本発明の一面に係る高周波電極が配置されたセラミックプレートを含むセラミックサセプターは、前記セラミックプレートが、前記高周波電極に接続されるコネクターを含み、一側端部が前記コネクターと連結されて前記高周波電極に電力を供給するための電極ロッドを含み、前記電極ロッドはＭｏ、Ｗ又はこれらの合金を母材とし、前記母材の表面に金属窒化膜を含み、該金属窒化膜はＡｌＣｒＮを含んでよい。

【0009】

前記セラミックサセプターは、前記母材と前記金属窒化膜との間にＣｒＮ下地層をさらに含んでよい。

【0010】

前記ＣｒＮ下地層の厚さは、０．１～４．０μｍであってよい。

【0011】

前記金属窒化膜の厚さは、１．０～１０．０μｍであってよい。

【0012】

前記金属窒化膜は、ＰＶＤ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）方式でコートされてよい。

【発明の効果】

【0013】

本発明に係るセラミックサセプターによれば、低いインピーダンスを有し、実用的な最適の素材としてＭｏ、Ｗなどの素材を高周波電極ロッドに適用し、酸化（腐食）に備えてＡｌＣｒＮ又はＣｒＮ／ＡｌＣｒＮコーティング膜を形成して適用することによって、耐酸化性、耐腐食性環境においても酸化を防止して短絡の発生を防ぐことができ、比抵抗及び比透磁率の低いＭｏ、Ｗなどの素材の使用によって低いインピーダンス及び良好な高周波伝送特性を有する電極ロッド構造とすることができるセラミックサセプターを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

本発明に関する理解を助けるために詳細な説明の一部として含まれる添付の図面は、本発明に関する実施例を提供し、詳細な説明と一緒に本発明の技術的思想を説明する。

【0015】

【図1】従来のセラミックサセプターの電極部を説明するための図である。

【図2】本発明の一実施例に係るセラミックサセプターの構造を説明するための断面図である。

【図3】本発明の一実施例に係るセラミックサセプターの電極ロッドの被膜形成工程を説明するためのフローチャートである。

【図4】セラミックサセプターの電極ロッドの素材として、従来のＮｉを適用した場合と、本発明のＭｏ／窒化膜－Ｍｏ、Ｗ／窒化膜－Ｗを適用した場合に対して、ＲＦ電力損失率を比較説明する図である。

【図5】本発明の、表面にＣｒＮ下地層とＡｌＣｒＮ層を有する電極ロッドの酸化前（ａ）と酸化後（ｂ）の断面写真である。

【図6】本発明の電極ロッドがＣｒＮ下地層を有しない場合（ａ）とＣｒＮ下地層を有する場合（ｂ）の表面ＳＥＭ写真である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下では添付の図面を参照して本発明について詳しく説明する。ここで、各図において同一の構成要素には可能な限り同一の符号を付する。また、既に公知の機能及び／又は構成に関する詳細な説明は省略する。以下に開示する内容は、様々な実施例に係る動作を理解する上で必要な部分を重点的に説明し、その説明の要旨を曖昧にし得る要素に関する説明は省略する。また、図面の一部の構成要素は、誇張して、省略して、又は概略して図示可能である。各構成要素の大きさは実の大きさを全的に反映するものではなく、したがって、各図に描かれている構成要素の相対的な大きさや間隔によってここに記載の内容が限定されることはない。

【0017】

本発明の実施例を説明するとき、本発明と関連している公知技術に関する具体的な説明が本発明の要旨を却って曖昧にさせ得ると判断される場合にはその詳細な説明を省略する。そして、後述する用語は本発明における機能を考慮して定義された用語であり、それらは使用者、運用者の意図又は慣例などによって変更可能である。したがって、その定義は本明細書全般にわたる内容に基づいて下されるべきであろう。詳細な説明で使われる用語は、単に本発明の実施例を記述するためのものであり、決して制限的であってはならない。特に断らない限り、単数形態の表現は複数形態の意味を含む。本説明において、「含む」又は「備える」のような表現は、ある特性、数字、段階、動作、要素、それらの一部又は組合せを示すためのものであり、記述された以外の一つ又はそれ以上の特性、数字、段階、動作、要素、それらの一部又は組合せの存在又は可能性を排除するように解釈されてはならない。

【0018】

なお、第１、第２などの用語は様々な構成要素を説明するために使われてよいが、これらの用語によって前記様々な構成要素が限定されるものではなく、これらの用語は一つの構成要素を他の構成要素から区別する目的で使われるだけである。

【0019】

図２は、本発明の一実施例に係るセラミックサセプター１００の構造を説明するための図である。

【0020】

図２を参照すると、本発明の一実施例に係るセラミックサセプター１００は、高周波電極１１１及び電極ロッド部１５０を含むセラミックプレート１１０、及び電極ロッド部１５０の開口部１９０に締結される電極ロッド１３０、すなわち第１ロッド１３１及び第２ロッド１３２を含む。また、前記セラミックサセプター１００は、電極ロッド１３０と結合する支持アイレット（ｅｙｅｌｅｔ）１２０を含んでよい。セラミックプレート１１０は、セラミック材質に埋設された高周波電極１１１を含む。電極ロッド１３０は、高周波電極１１１に電力（例えば、ＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）電力）を供給するための構成要素であり、セラミックプレート１１０のネジ１９１にて締結された支持アイレット１２０と結合する。

【0021】

セラミックプレート１１０の電極ロッド部１５０は、電極ロッド１３０の連結のための開口部１９０にコネクター１１２を含み、また、開口部１９０の内周面の一部に形成されたネジ１９１を含む。電極ロッド１３０と結合している支持アイレット１２０は、ネジ１９１（例えば、雌ネジ）による締結のために外周面に対応のネジ（例えば、雄ネジ）を有してよい。

【0022】

一方、上にも述べているように、図示してはいないが、本発明において、セラミックプレート１１０は、高周波電極１１１の他にも、セラミック材質の間に、ヒーター機能のための発熱体（図示せず）と該当の電極ロッドをさらに含んでよい。したがって、本発明では高周波電極１１１の電極ロッド部１５０の構造について説明するが、このような構造は、発熱体（図示せず）と該当の電極ロッドとの接続のための電極ロッド部にも同様に適用され得ることは明らかである。

【0023】

すなわち、セラミックプレート１１０は、セラミック材質の間に高周波電極１１１及び（又は）発熱体（図示せず）が所定の間隔を置いて配置（埋設）されるように構成されてよい。セラミックプレート１１０は加工対象基板を安定的に支持しながら、発熱体（図示せず）を用いた加熱及び（又は）高周波電極１１１を用いたプラズマ強化化学気相蒸着工程が可能なように構成されてよい。セラミックプレート１１０は、所定の形状を有する板状構造物とすることができる。例えば、セラミックプレート１１０は円形の板状構造物とすることができ、必ずしもこれに限定されない。ここで、セラミック材質は、Ａｌ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３／Ｙ２Ｏ３、ＺｒＯ２、ＡｌＣ（Ａｕｔｏｃｌａｖｅｄ ｌｉｇｈｔｗｅｉｇｈｔ ｃｏｎｃｒｅｔｅ）、ＴｉＮ、ＡｌＮ、ＴｉＣ、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＣｅＯ２、ＴｉＯ２、ＢｘＣｙ、ＢＮ、ＳｉＯ２、ＳｉＣ、ＹＡＧ、ムライト（Ｍｕｌｌｉｔｅ）、ＡｌＦ３のうち少なくとも一つの物質であってよく、好ましくは、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）であってよい。なお、セラミックプレート１１０を成形する際に、セラミック粉末と共に選択的に０．１～１０％程度、好ましくは約１～５％程度の酸化イットリウム粉末又は酸化マグネシウムを含めることができる。

【0024】

高周波電極１１１と電気的に連結され、開口部１９０の底面から部分的に露出されるように、コネクター１１２がセラミックプレート１１０に埋設されている。電極ロッド１３０の端部面とコネクター１１２とはブレージング接合によって電気的に連結される。

【0025】

高周波電極１１１、コネクター１１２、電極ロッド１３０、支持アイレット１２０、発熱体（図示せず）などは導電性素材からなってよく、例えば、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、ニオビウム（Ｎｂ）、チタニウム（Ｔｉ）又はこれらの合金などで形成されてよい。

【0026】

特に、本発明において、電極ロッド１３０は、低い抵抗、すなわち、低いインピーダンスを有し、常磁性体（ｐａｒａｍａｇｎｅｔｉｃ）であることが好ましい。例えば、前記電極ロッド１３０の母材が、［表１］のように、ニッケル（Ｎｉ）のような強磁性体（Ｆｅｒｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ）ではなく、常磁性体（ｐａｒａｍａｇｎｅｔｉｃ）であるＭｏ、Ｗ又はこれらのうち一つ以上を含有する合金からなってよく、電極ロッド１３０の表面には耐酸化性被膜が提供される。本発明において、前記耐酸化性被膜は、好ましくはＣｒを含む金属窒化膜を含んでよい。例えば、金属窒化膜はＡｌＣｒＮを含み、より好ましくは、その下地層にＣｒＮ下地層をさらに含んでよい。

【0027】

【表1】

【0028】

これにより、セラミックサセプター１００の製造及び処理工程環境で要求される熱的、電気的（磁気的）、機械的物性の特性を全て備えるとともに、加工性及び素材単価にも有利なセラミックサセプター１００を提供することが可能である。

【0029】

図２で、電極ロッド１３０は、支持アイレット１２０の内側で結合し、ブレージング（ｂｒａｚｉｎｇ）接合で連結された第１ロッド１３１と第２ロッド１３２を含んでよい。電極ロッド１３０は、第１ロッド１３１と第２ロッド１３２とが一体化した単一のロッドとしてもよいが、上記のように第１ロッド１３１と第２ロッド１３２とが接合された構造であってもよい。第１ロッド１３１は、一側端部面がコネクター１１２と第１導電性フィラー１５１によってブレージング接合され、第２ロッド１３２は、第２導電性フィラー１５２によって第１ロッド１３１の他側端部面とブレージング接合される。例えば、導電性フィラー１５１，１５２は、Ａｕ－Ｎｉ金属フィラー又はＴｉを含む金属フィラーなどが用いられてよい。コネクター１１２は、モリブデン又はモリブデン合金であってよい。第１ロッド１３１は高周波電極１１１と近づいているため熱損失と熱応力を起こすことがあり、よって、熱損失を防止し、熱応力によるクラック発生などを減少させるために、第２ロッド１３２に比べて小さい熱膨張係数を有するものとすることが好ましい。特に、本発明において、第１ロッド１３１と第２ロッド１３２がＭｏ、Ｗ又はこれらのうち一つ以上を含有する合金からなってよく、酸化（腐食）に備えて電極ロッド１３０の表面に金属窒化膜（例えば、ＡｌＣｒＮ層）１４０、すなわち、第１ロッド１３１の表面に金属窒化膜（例えば、ＡｌＣｒＮ層）１４１及び第２ロッド１３２の表面に金属窒化膜（例えば、ＡｌＣｒＮ層）１４２を含んでよい。

【0030】

上記のような各ブレージング接合のために、まず、第１導電性フィラー１５１を開口部１９０の底面、すなわち、コネクター１１２の露出部分周囲にあらかじめ注入し、支持アイレット１２０内側に第１ロッド１３１を押し込んで第１ロッド１３１の一側端部面とコネクター１１２とを密着させ、高温加熱後に冷却させる。次いで、第２導電性フィラー１５２を第１ロッド１３１の他側端部面の上部に十分に注入し、注入された第２導電性フィラー１５２上で第２ロッド１３２の一側端部面を密着させ、高温加熱後に冷却させる。

【0031】

このような本発明の一実施例に係るセラミックサセプター１００を用いて、電極ロッド１３０と接合されたコネクター１１２を介して高周波電極１１１に電力を供給することにより、発熱体（図示せず）から発生する熱（又は、高周波）を用いて、半導体工程などで加工対象基板（例えば、半導体ウエハー、ガラス基板、フレキシブル基板など）を加熱し、所定の加熱温度で熱処理（又は、プラズマ強化化学気相蒸着工程）を行うことができる。

【0032】

特に、電極ロッド１３０が、Ｍｏ、Ｗ又はこれらのうち一つ以上を、他の金属物質に比べてより大きい重量比（ｗｔ％）で含有する合金（例えば、ＭｏＷ、ＭｏＮｉ、ＷＮｉなど）からなってよく、酸化（腐食）に備えて電極ロッド１３０の表面に金属窒化膜（例えば、ＡｌＣｒＮ層）１４０を含むことにより、電極ロッド１３０の酸化を効果的に防止でき、使用に伴うインピーダンス増加の要因を除去した。このような電極ロッド１３０のインピーダンス増加などの変化を低減させ、電極ロッド１３０において熱エネルギーに変換されるエネルギー消失を除去することにより、電気エネルギーがプラズマ放電に効率的消費されるようにすることができる。また、電極ロッド１３０で発生する熱を低減させることにより、基板を支持するセラミックプレート１１０の上端部表面にホットスポット領域（ｈｏｔ－ｓｐｏｔ ｚｏｎｅ）が形成されず、基板上に蒸着された薄膜（ｔｈｉｎ ｆｉｌｍ）の厚さ及び膜質（ｔｈｉｎ ｆｉｌｍ ｑｕａｌｉｔｙ）の均一性を向上させ、収率を増加させることができる。また、電極ロッド１３０が締結される部分に当接するセラミック部位の温度上昇が除去されることにより、熱衝撃によるセラミックサセプター１００の破壊が減少し、ブレージング（Ｂｒａｚｉｎｇ）接合部でのアーク（Ａｒｃ）発生を低減させることができる。したがって、本発明における電極ロッド１３０のインピーダンス変化減少は、耐久性が向上したセラミックサセプター１００を提供でき、半導体素子の収率増大に寄与できる。

【0033】

図３は、本発明の一実施例に係るセラミックサセプターの電極ロッドの被膜形成工程を説明するためのフローチャートである。

【0034】

図３を参照すると、Ｍｏ、Ｗ又はこれらのうち一つ以上を含有する合金からなる電極ロッド１３０母材の表面に金属窒化膜（例えば、ＡｌＣｒＮ層）１４０を形成するために、アークイオンプレーティングのようなＰＶＤ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）手法が適用されてよい。図示のように、電極ロッドの被膜は、ＣｒＮ下地層１４５形成工程（Ｓ１１０）、プラズマ前処理工程（Ｓ１２０）、ＡｌＣｒＮ金属窒化膜蒸着工程（Ｓ１３０）を含んで形成されてよい。

【0035】

Ｓ１１０段階で、ＣｒＮ下地層１４５形成工程は、金属窒化膜（例えば、ＡｌＣｒＮ層）１４０の内部応力を減少させ、良好な付着のためのものである。電極ロッド１３０の表面にＣｒＮ下地層１４５としてＣｒＮ層が０．１～４．０μｍ厚で蒸着されてよい。本発明において、前記ＣｒＮ下地層１４５はアークイオンプレーティングによって形成されてよい。例えば、アークイオンプレーティング装備において電極ロッド１３０表面にＣｒＮ下地層１４５としてＣｒＮ層が蒸着されてよい。このとき、アークイオンプレーティング装備にあらかじめＣｒターゲットを装入し、反応器に窒素を注入しながら、ＰＶＤ方式によって所定の真空度でＣｒＮ層を電極ロッド１３０の表面に形成させることができる。電極ロッド１３０が第１ロッド１３１及び第２ロッド１３２からなる場合に、各ロッドの表面にＣｒＮ下地層１４５を形成することができる。

【0036】

プラズマ前処理工程（Ｓ１２０）では、アークイオンプレーティング装備にＣｒＮ下地層１４５が形成された電極ロッド１３０を装入し、１×１０－５Ｔｏｒｒ以下の真空度でプラズマ前処理によって電極ロッド１３０の表面をクリーニングし、後続の金属窒化膜（例えば、ＡｌＣｒＮ層）１４０が最適にコートされるようにする。

【0037】

ＡｌＣｒＮ金属窒化膜蒸着工程（Ｓ１３０）では、アークイオンプレーティング装備にあらかじめＡｌＣｒ合金ターゲットを装入し、前記プラズマ前処理工程（Ｓ１２０）が終了すると、反応器に窒素を注入しながら、ＰＶＤ方式によって１×１０－２Ｔｏｒｒ程度の真空度で金属窒化膜（例えば、ＡｌＣｒＮ層）１４０を１．０～１０．０μｍ厚に形成させる。ＡｌＣｒ合金ターゲットは、アルミニウム（Ａｌ）とクローム（Ｃｒ）がそれぞれ所定の比率（例えば、７：３ｗｔ％）で合金されたＡｌＣｒ合金ターゲットであってよい。

【0038】

図４は、セラミックサセプターの電極ロッドの素材として、従来のＮｉを適用した場合と本発明のＭｏ／窒化膜－Ｍｏ、Ｗ／窒化膜－Ｗを適用した場合に対して、ＲＦ電力損失率を比較説明する図である。

【0039】

図４に示すように、インピーダンス実測値に基づいて計算されたＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）電力損失率において、Ｎｉの損失率を基準にしたとき、Ｍｏ又はその表面にＡｌＣｒＮ層を有する窒化膜－Ｍｏ、Ｗ又はその表面にＡｌＣｒＮ層を有する窒化膜－Ｗは、Ｎｉに対比して損失率が約４０％減少する結果が確認できる。この結果から、Ｍｏ、Ｗ、窒化膜－Ｍｏ、及び窒化膜－Ｗは、電極ロッドのＮｉ代替素材として優れた候補であることが分かる。

【0040】

図５は、本発明の、表面にＣｒＮ下地層１４５とＡｌＣｒＮ層を有する電極ロッドの酸化前（ａ）と酸化後（ｂ）の断面写真である。

【0041】

図５を参照すると、本発明の電極ロッド１３０に対するＥＤＳ（Ｅｎｅｒｇｙ Ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ Ｘ－ｒａｙ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）写真に見られるように、Ｍｏ母材の表面に被膜されたＣｒＮ下地層１４５とＡｌＣｒＮ層１４０によって、高温での酸化前（ａ）と酸化後（ｂ）に、ＡｌＣｒＮ層１４０上には酸化層がほとんど形成されないことが分かり、ＣｒＮ下地層１４５とＡｌＣｒＮ層１４０のようなコーティング膜のクラックなどが発生しないことを確認した。本発明では、このように酸化（腐食）を抑制するために、電極ロッド１３０の表面に酸化防止のための金属窒化膜（例えば、ＡｌＣｒＮ層）１４０を形成した。Ｍｏ、Ｗ又はこれらのうち一つ以上を含有する合金からなる電極ロッド１３０の母材上にコートされるコーティング素材も、電極ロッド素材の選定と同様に、熱的、電気的（磁気的）、機械的な考慮の他にも価格及びコーティング作業性などを考慮して選定しなければならないが、例えば、前記金属窒化膜１４０としてＣｒＮ下地層１４５とＡｌＣｒＮ層１４０をＰＶＤ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）方式でコートしたとき、最も効果的に酸化が防止されることを確認した。これに対し、ＴｉＡｌＮコーティング材質は、高温での使用時にクラック発生があるため、Ｍｏ又はＷの母材が保護し難い。

【0042】

図６は、本発明の電極ロッドがＣｒＮ下地層１４５を有しない場合（ａ）とＣｒＮ下地層１４５を有する場合（ｂ）の表面ＳＥＭ写真である。

【0043】

図６を参照すると、本発明の電極ロッド１３０に対するＳＥＭ（Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）写真に見られるように、電極ロッド１３０にＣｒＮ下地層１４５を有する場合（ｂ）に、そうでない場合に比べて、表面金属窒化膜（例えば、ＡｌＣｒＮ層）１４０の粒子の直径が平均的に大きくて均一な状態になりながら、上記のように酸化防止効果を高め、クラック発生の防止が図られることを確認した。

【0044】

上述したように、本発明に係るセラミックサセプター１００によれば、低いインピーダンスを有し、実用的な最適の素材としてＭｏ、Ｗなどの素材を高周波電極ロッド１３０に適用し、酸化（腐食）に備えてＡｌＣｒＮコーティング膜１４０又はＣｒＮ／ＡｌＣｒＮコーティング膜１４５／１４０を形成して適用することによって、耐酸化性、耐腐食性環境においても酸化を防止して短絡の発生を防ぐことができ、比抵抗及び比透磁率の低いＭｏ、Ｗなどの素材によって低いインピーダンスと良好な高周波伝送特性を有する電極ロッド構造とし得るセラミックサセプターを提供することができる。

【0045】

以上、本発明を具体的な構成要素などのような特定事項、限定された実施例及び図面によって説明してきたが、これは本発明のより全般的な理解を助けるために提供されただけで、本発明はこれらの実施例に限定されず、本発明の属する分野における通常の知識を有する者であれば、本発明の本質的な特性から逸脱しない範囲で様々な修正及び変形が可能であろう。したがって、本発明の思想は、説明された実施例に限定して定められてはならず、後述する特許請求の範囲の他、この特許請求の範囲と均等又は等価の変形があるいかなる技術思想も、本発明の権利範囲に含まれるものと解釈されるべきであろう。

【符号の説明】

【0046】

１００ セラミックサセプター
１１０ セラミックプレート
１１１ 高周波電極
１２０ 支持アイレット
１３０ 電極ロッド
１４０ 金属窒化膜

【要約】      （修正有）

【課題】セラミックサセプターに高周波電力を供給する電極ロッドの低インピーダンス化と良好な高周波伝送特性を有する電極ロッド構造を適用したセラミックサセプターを提供する。
【解決手段】本発明の高周波電極が配置されたセラミックプレート１１０を含むセラミックサセプター１００は、前記セラミックプレートが、前記高周波電極１１１に接続されるコネクター１１２を含み、一側端部が前記コネクターと連結されて前記高周波電極に電力を供給するための電極ロッド１３０を含む。前記電極ロッドは、Ｍｏ、Ｗ又はそれらの合金を母材とし、前記母材の表面に、Ｃｒを含む金属窒化膜を含む。
【選択図】図２

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】