陶瓷板與金屬制圓筒部件的接合結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及陶瓷板與金屬制圓筒部件的接合結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002] 靜電卡盤作為用于吸附晶片并在半導(dǎo)體制造工藝中控制晶片溫度的保持部件而 使用。作為這樣的靜電卡盤，已知有從設(shè)有氣體導(dǎo)入孔的圓板狀陶瓷板的背面?zhèn)冉雍辖饘?制氣體導(dǎo)入管，向晶片的吸附面供給He氣等，使導(dǎo)熱性提高的靜電卡盤（例如專利文獻(xiàn)1)。
[0003] 另外，作為陶瓷板與金屬制氣體導(dǎo)入管的接合方法，已知有如圖7所示那樣，在陶 瓷板110和氣體導(dǎo)入管120之間填充釬料，并且將釬料從氣體導(dǎo)入管120的側(cè)面涂布至靜 電卡盤的背面，進(jìn)行釬焊的方法（例如專利文獻(xiàn)2)。釬焊后，釬料成為圓角狀的釬焊部124。 在陶瓷板110與氣體導(dǎo)入管120之間產(chǎn)生由熱膨脹差導(dǎo)致的應(yīng)力，為了盡量減小該應(yīng)力，用 具有與陶瓷板110相近的熱膨脹系數(shù)的金屬來形成氣體導(dǎo)入管120。
[0004] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0005] 專利文獻(xiàn)
[0006] 專利文獻(xiàn)1 :日本特開2004-297103號(hào)公報(bào)
[0007] 專利文獻(xiàn)2 :日本特開2000-219578號(hào)公報(bào)（圖3)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 發(fā)明所要解決的問題
[0009] 然而，圖7的接合結(jié)構(gòu)中，即使用具有與陶瓷板110相近的熱膨脹系數(shù)的金屬來形 成氣體導(dǎo)入管120,若在使用靜電卡盤時(shí)施加熱循環(huán)，則有時(shí)也會(huì)產(chǎn)生接合部的剝離。其原 因在于，氣體導(dǎo)入管120、釬焊部124在冷卻時(shí)比陶瓷板110收縮得更大。因此，有時(shí)僅反復(fù) 數(shù)次熱循環(huán)就在陶瓷板110產(chǎn)生裂紋，無法維持氣密性而從氣體導(dǎo)入孔產(chǎn)生泄漏。另一方 面，在陶瓷板110的背面，除了氣體導(dǎo)入管120以外，有時(shí)還釬焊有直徑比陶瓷板110略小 的金屬制的環(huán)（未圖示），在該環(huán)與陶瓷板110的接合部，也存在如上述那樣產(chǎn)生裂紋而無 法維持氣密性這樣的問題。
[0010] 本發(fā)明是為了解決這樣的課題而完成的，其主要目的在于，在陶瓷板與金屬制圓 筒部件的接合結(jié)構(gòu)中提高對(duì)熱循環(huán)的耐久性。
[0011] 用于解決課題的方法
[0012] 本發(fā)明的接合結(jié)構(gòu)是陶瓷板與金屬制圓筒部件的接合結(jié)構(gòu)，其具備：
[0013] 形成于所述圓筒部件的端部的凸緣、
[0014] 設(shè)置于所述陶瓷板中與所述凸緣相對(duì)置的位置的環(huán)狀的傾斜部、以及
[0015] 形成于所述凸緣與所述傾斜部之間的釬焊部，
[0016] 所述凸緣的寬度為3mm以上，厚度為0. 5mm以上2mm以下，
[0017] 所述傾斜部中，與所述凸緣的外緣相對(duì)置的角的倒角為C倒角或R倒角。
[0018] 該接合結(jié)構(gòu)中，圓筒部件的凸緣與陶瓷板的環(huán)狀的傾斜部通過釬焊部接合。此外， 凸緣的大小、厚度在恰當(dāng)?shù)臄?shù)值范圍內(nèi)，傾斜部中，與凸緣的外緣相對(duì)置的角的倒角為C倒 角或R倒角。因此，能夠用傾斜部的側(cè)面承受由圓筒部件與陶瓷板的熱膨脹差導(dǎo)致的應(yīng)力， 成為抗應(yīng)力強(qiáng)的結(jié)構(gòu)。此外，接合面積增大，密封距離變長(zhǎng)。因此，即使對(duì)具有這樣的接合 結(jié)構(gòu)的接合體反復(fù)進(jìn)行熱循環(huán)，也能夠抑制在接合部分產(chǎn)生裂紋。據(jù)此，根據(jù)這樣的接合結(jié) 構(gòu)，對(duì)熱循環(huán)的耐久性提高。
[0019] 本發(fā)明的接合結(jié)構(gòu)中，所述傾斜部的高度優(yōu)選為0. 5mm以上。這樣，對(duì)熱循環(huán)的耐 久性進(jìn)一步提尚。
[0020] 本發(fā)明的接合結(jié)構(gòu)中，對(duì)于所述傾斜部，與所述凸緣的外緣相對(duì)置的角的倒角在 為C倒角時(shí)，優(yōu)選為CO. 3以上，在為R倒角時(shí)，優(yōu)選為R0. 3以上。這樣，對(duì)熱循環(huán)的耐久性 進(jìn)一步提尚。
[0021] 本發(fā)明的接合結(jié)構(gòu)中，優(yōu)選的是，所述陶瓷板為AlN制，所述圓筒部件為科瓦合金 (Kovar)制，所述釬焊部由含有Ag、Cu和Ti的釬料或Al釬料形成。如果采用這樣的材料 的組合，能夠更切實(shí)地得到本發(fā)明的效果。
[0022] 本發(fā)明的接合結(jié)構(gòu)中，所述陶瓷板具有在所述環(huán)狀的傾斜部的內(nèi)側(cè)開口且在厚度 方向上貫通的氣體導(dǎo)入孔，所述圓筒部件可以是向所述氣體導(dǎo)入孔供給氣體的氣體導(dǎo)入 管。這樣，在熱循環(huán)后也能夠防止從氣體導(dǎo)入管供給的氣體向氣體導(dǎo)入管、氣體導(dǎo)入孔的外 側(cè)泄漏。
[0023] 本發(fā)明的接合結(jié)構(gòu)中，所述環(huán)狀的傾斜部沿著所述陶瓷板的外周緣形成，所述圓 筒部件可以是支持所述陶瓷板的支持環(huán)。這樣，在熱循環(huán)后也能夠維持支持環(huán)內(nèi)部的氣密 性。
【附圖說明】
[0024] 圖1為表示半導(dǎo)體制造裝置用部件1的概略構(gòu)成的截面圖。
[0025] 圖2為圖1的A部放大圖。
[0026] 圖3為圖1的B部放大圖。
[0027] 圖4為其他實(shí)施方式的局部放大截面圖。
[0028] 圖5為試驗(yàn)用樣品的截面圖。
[0029] 圖6為試驗(yàn)用樣品的截面圖。
[0030] 圖7為以往的接合結(jié)構(gòu)的截面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0031] 以下參照附圖對(duì)本發(fā)明的合適的實(shí)施方式進(jìn)行說明。圖1為表示半導(dǎo)體制造裝置 用部件1的概略構(gòu)成的截面圖，圖2為圖1的A部放大圖，圖3為圖1的B部放大圖。
[0032] 如圖1所示，半導(dǎo)體制造裝置用部件1設(shè)置于腔2的內(nèi)部。該半導(dǎo)體制造裝置用 部件1具備：具有載置晶片W的晶片載置面IOa的基座10、接合到基座10的與晶片載置面 IOa相反側(cè)的背面IOb上的小徑的氣體導(dǎo)入管20、同樣與背面IOb接合的大徑的支持環(huán)30。 此外，半導(dǎo)體制造裝置用部件1在支持環(huán)30下端與腔2的內(nèi)面以成為氣密的方式進(jìn)行接 合。
[0033] 基座10為圓板狀的AlN制陶瓷板。該基座10具備在厚度方向上貫通的氣體導(dǎo)入 孔12。在氣體導(dǎo)入孔12的背面IOb側(cè)的開口周圍，形成有環(huán)狀的管接合用傾斜部14。管 接合用傾斜部14設(shè)置于與氣體導(dǎo)入管20的凸緣22相對(duì)置的位置。此外，在基座10中與 支持環(huán)30的凸緣32相對(duì)置的位置，形成有環(huán)狀的環(huán)接合用傾斜部16。環(huán)接合用傾斜部16 在比基座10的外周緣更稍微靠?jī)?nèi)側(cè)地沿著該外周緣形成。
[0034] 氣體導(dǎo)入管20為科瓦合金制，如圖2所示，在與基座10的背面IOb接合的端部 具有凸緣22?？仆吆辖鹁哂信cAlN同等的熱膨脹系數(shù)。順便一提，AlN的熱膨脹系數(shù)為 4· 3X 10 6/°C (40°C~400°C )，科瓦合金的熱膨脹系數(shù)為9X 10 6/°C (40°C~400°C )。在 凸緣22與管接合用傾斜部14之間，形成有管釬焊部24。管釬焊部24由例如Ag-Cu-Ti釬 料或Al釬料形成。對(duì)于Ag-Cu-Ti釬料的熱膨脹系數(shù)，當(dāng)其組成為Ag 63重量％、Cu 32. 25 重量％、111.75重量％時(shí)為18.5\106/°(：(40°(：~400°(：)，41釬料的熱膨脹系數(shù)為 19. 5 X 10 VcC (40。。~400。。）。
[0035] 支持環(huán)30為科瓦合金制，如圖3所示，在與基座10的背面IOb接合的端部具有凸 緣32。該支持環(huán)30的直徑比基座10的直徑略小。在凸緣32與環(huán)接合用傾斜部16之間， 形成有環(huán)釬焊部34。環(huán)釬焊部34由例如Ag-Cu-Ti釬料或Al釬料形成。
[0036] 如圖2和圖3所示，凸緣22、32的寬度A為3mm以上，厚度B為0· 5mm以上2mm以 下。凸緣22、32的寬度A小于3_時(shí)，由于密封距離不足、接合面積不足導(dǎo)致無法維持氣密 性，因此不優(yōu)選。此外，如果凸緣22、32的厚度B超過2_，則在熱循環(huán)時(shí)在接合部分產(chǎn)生的 應(yīng)力變得過大，導(dǎo)致接合部分產(chǎn)生裂紋，因此不優(yōu)選?？紤]到該應(yīng)力的大小，凸緣22、32的 厚度越薄越好，但厚度小于〇. 5mm時(shí)，制造變得困難，因此不優(yōu)選。
[0037] 如圖2和圖3所示，對(duì)于管接合用傾斜部14和環(huán)接合用傾斜部16,優(yōu)選臺(tái)階高度C 為0. 5mm以上，對(duì)于與凸緣22、32的外緣相對(duì)置的角的倒角尺寸D，在C倒角時(shí)優(yōu)選為CO. 3 以上，在R倒角時(shí)優(yōu)選為R0. 3以上。如果滿足該條件，則對(duì)熱循環(huán)的耐久性足夠高。另外， 圖2和圖3中，例示了各傾斜部14、16的角的倒角為C倒角的情況。
[0038] 但是，即使各傾斜部14、16的臺(tái)階高度C小于0. 5mm，與沒有各傾斜部14、16的情 況相比，對(duì)熱循環(huán)的耐久性也提高。此外，即使各傾斜部14、16的角的倒角尺寸D在C倒角 時(shí)為小于CO. 3,在R倒角時(shí)為小于R0. 3,與沒有進(jìn)行角的倒角的情況相比，對(duì)熱循環(huán)的耐久 性也提尚。
[0039] 接著，對(duì)如此構(gòu)成的半導(dǎo)體制造裝置用部件1的使用例進(jìn)行說明。半導(dǎo)體制造裝 置用部件1配置于腔2內(nèi)，用于通過在該腔2內(nèi)產(chǎn)生的等離子體對(duì)晶片W的表面進(jìn)行蝕刻。 此時(shí)，根據(jù)需要，通過氣體導(dǎo)入管20和氣體導(dǎo)入孔12將He氣供給至晶片W的背面。由此， 晶片W的均熱性提尚。
[0040] 在此，明確本實(shí)施方式的構(gòu)成要素與本發(fā)明的構(gòu)成要素的對(duì)應(yīng)關(guān)系。本實(shí)施方式 的基座10相當(dāng)于本發(fā)明的陶瓷板，氣體導(dǎo)入管20和支持環(huán)30分別相當(dāng)于圓筒部件。
[0041] 以上詳述的本實(shí)施方式的半導(dǎo)體制造裝置用部件1中，氣體導(dǎo)入管20的凸緣22 與基座10的管接合用傾斜部14通過管釬焊部24接合，支持環(huán)30的凸緣22與基座10的 環(huán)接合用傾斜部16通過環(huán)釬焊部34接合。此外，凸緣22、32的大小、厚度在恰當(dāng)?shù)臄?shù)值范 圍內(nèi)，傾斜部14、16中，與凸緣22、32的外緣相對(duì)置的角的倒角為C倒角或R倒角。因此， 能夠用傾斜部14、16的側(cè)面承受由支持環(huán)30與基座10的熱膨脹差導(dǎo)致的應(yīng)力，成為抗應(yīng) 力強(qiáng)的結(jié)構(gòu)。此外，接合面積變大，密封距離變長(zhǎng)。因此，即使對(duì)具有這樣的接合結(jié)構(gòu)的半 導(dǎo)體制造裝置用部件1反復(fù)進(jìn)行熱循環(huán)，也能夠抑制在接合部分產(chǎn)生裂紋。據(jù)此，根據(jù)該半 導(dǎo)體制造裝置用部件1，對(duì)熱循