本發(fā)明涉及軸端部安裝結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

已知有將載置晶片的陶瓷板與中空陶瓷軸一體化而成的半導(dǎo)體制造裝置用構(gòu)件(例如專利文獻(xiàn)1)。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本特開2003-272805號公報

技術(shù)實現(xiàn)要素：

發(fā)明想要解決的課題

另外，作為將這樣的半導(dǎo)體制造裝置用構(gòu)件的中空陶瓷軸的端部氣密地安裝于在腔室的底板上設(shè)置的貫通孔周邊的軸端部安裝結(jié)構(gòu)，已知有圖4中所示的軸端部安裝結(jié)構(gòu)。在該安裝結(jié)構(gòu)中，在設(shè)置于腔室100的底板102上的貫通孔104的周邊處，介由環(huán)狀的金屬密封件106而載置有中空陶瓷軸108的凸緣110。中空陶瓷軸108與陶瓷板112一體化而構(gòu)成陶瓷加熱器114。由兩個截面為倒l字型的對開環(huán)(半割リング)合在一起而形成環(huán)狀的夾具116，從上往下按壓中空陶瓷軸108的凸緣110。螺栓118從夾具116的上表面貫通夾具116并與腔室100的底板102螺紋結(jié)合。通過這樣做，使得腔室100的內(nèi)部空間s1與中空陶瓷軸108的內(nèi)部空間s2成為氣密分離的狀態(tài)。因此，可以將腔室100的內(nèi)部空間s1設(shè)為真空氣氛，將該內(nèi)部空間s1與中空陶瓷軸108的內(nèi)部空間s2隔絕(縁切り)。

但是，在圖4的安裝結(jié)構(gòu)中，在夾具116與腔室100的底板102之間夾持有中空陶瓷軸108的凸緣110，因此若將螺栓118擰得過緊，則中空陶瓷軸108有可能會破裂。另一方面，存在如下的問題：若想要避免中空陶瓷軸108的破裂，則有時螺栓118的緊固變松，金屬密封件106不能充分發(fā)揮作用，無法將腔室100的內(nèi)部空間s1與中空陶瓷軸108的內(nèi)部空間s2氣密分離。

本發(fā)明鑒于上述的課題而完成，其主要目的在于，不損壞中空陶瓷軸，并且使腔室的內(nèi)部空間與中空陶瓷軸的內(nèi)部空間充分氣密地分離。

用于解決問題的方案

本發(fā)明的軸端部安裝結(jié)構(gòu)是將與載置晶片的陶瓷板一體化了的中空陶瓷軸的端部氣密地安裝于在腔室的底板上設(shè)置的貫通孔周邊的軸端部安裝結(jié)構(gòu)，其具備：

金屬材料制或金屬-陶瓷復(fù)合材料制的環(huán)構(gòu)件，其介由金屬層氣密地接合于前述中空陶瓷軸的端面，

緊固構(gòu)件，其在前述環(huán)構(gòu)件介由密封層載置于在前述腔室的底板上設(shè)置的貫通孔周邊的狀態(tài)下貫通前述底板和前述密封層，且將前述環(huán)構(gòu)件拉向前述底板并進(jìn)行緊固。

在該軸端部安裝結(jié)構(gòu)中，中空陶瓷軸介由環(huán)構(gòu)件和金屬層而與腔室氣密地接合。環(huán)構(gòu)件介由密封層載置于在腔室的底板上設(shè)置的貫通孔周邊，緊固構(gòu)件貫通底板和密封層，且將環(huán)構(gòu)件拉向底板并進(jìn)行緊固。環(huán)構(gòu)件是金屬材料制或金屬-陶瓷復(fù)合材料制，與陶瓷相比強度高。由此，若將緊固構(gòu)件強力擰緊，則雖然環(huán)構(gòu)件介由密封層而被拉向腔室底板的上表面，但不存在損壞環(huán)構(gòu)件的危險，也不會緊固中空陶瓷軸。因此，即使將緊固構(gòu)件強力擰緊也不存在損壞中空陶瓷軸的危險。另外，由于能夠強力擰緊緊固構(gòu)件，因而可以充分獲得金屬密封件的密封性。因此，能夠使腔室的內(nèi)部空間與中空陶瓷軸的內(nèi)部空間充分氣密地分離。

在本發(fā)明的軸端部安裝結(jié)構(gòu)中，前述緊固構(gòu)件也可以是：從前述底板的下表面貫通前述底板和前述密封層并與前述環(huán)構(gòu)件的螺栓孔螺紋結(jié)合的螺栓。

在本發(fā)明的軸端部安裝結(jié)構(gòu)中，前述中空陶瓷軸是aln制，前述環(huán)構(gòu)件優(yōu)選為mo制、w制或fenico系合金制(例如可伐合金(注冊商標(biāo))等)。如果這樣設(shè)定，則環(huán)構(gòu)件的熱膨脹系數(shù)接近于陶瓷的熱膨脹系數(shù)，因而即使反復(fù)進(jìn)行了加熱、冷卻，也能夠防止因熱膨脹差異而產(chǎn)生環(huán)構(gòu)件與中空陶瓷軸的接合破壞。

在本發(fā)明的軸端部安裝結(jié)構(gòu)中，前述金屬層優(yōu)選為al層或al合金層(例如al-si-mg系合金層、al-mg系合金層等)。如果這樣設(shè)定，則可以采用tcb(thermalcompressionbonding，熱壓接合)，因而不易在金屬層中形成針孔，金屬層的密封性得以提高。

附圖說明

圖1為表示本發(fā)明的軸端部安裝結(jié)構(gòu)的一個例子的截面圖。

圖2為表示本發(fā)明的軸端部安裝結(jié)構(gòu)的另一例子的截面圖。

圖3為表示測定源自軸端部的he泄漏量的方法的說明圖。

圖4為表示以往的軸端部安裝結(jié)構(gòu)的一個例子的截面圖。

具體實施方式

接著，使用圖1在以下說明本發(fā)明的軸端部安裝結(jié)構(gòu)的一個例子。圖1為表示本發(fā)明的軸端部安裝結(jié)構(gòu)的一個例子的截面圖，具體而言是安裝于腔室100內(nèi)部的陶瓷加熱器10的截面圖。

陶瓷加熱器10用來加熱晶片w，其安裝于半導(dǎo)體工藝用的腔室100的內(nèi)部。該陶瓷加熱器10具備：具有能夠載置晶片w的晶片載置面12a的陶瓷板12、以及接合于陶瓷板12的與晶片載置面12a相反一側(cè)的面(背面)12b上的中空陶瓷軸20。

陶瓷板12是以aln為主要成分的圓板狀的構(gòu)件。在該陶瓷板12中埋設(shè)有加熱電極14與rf電極16。關(guān)于加熱電極14，通過將以mo為主要成分的線圈按照一筆畫的要領(lǐng)配線于陶瓷板12的整面而得到。在該加熱電極14的一端連接有正極的加熱端子棒14a，在另一端連接有負(fù)極的加熱端子棒14b。rf電極16是直徑比陶瓷板12稍小的圓盤狀的薄層電極，由網(wǎng)狀物形成，所述網(wǎng)狀物通過將以mo為主要成分的細(xì)金屬線編織成網(wǎng)狀并制成為片狀。該rf電極16埋設(shè)在陶瓷板12中的加熱電極14與晶片載置面12a之間。另外，在rf電極16的大致中央處連接有rf端子棒16a。

中空陶瓷軸20是設(shè)為aln的圓筒狀的構(gòu)件，在上方開口的周圍具有第1凸緣22，在下方開口的周圍具有第2凸緣24。第1凸緣22的端面通過tcb而接合于陶瓷板12的背面12b。第2凸緣24的端面通過tcb而接合于mo制的環(huán)構(gòu)件26。tcb是指如下方法：在接合對象的兩個構(gòu)件之間夾入金屬接合材料，加熱至金屬接合材料的固相線溫度以下的溫度，在該狀態(tài)下將兩個構(gòu)件進(jìn)行加壓接合。作為金屬接合材料，可舉出如al-si-mg系接合材料、al-mg系接合材料等含有al和mg的al合金接合材料等。例如，在使用含有88.5質(zhì)量％的al、10質(zhì)量％的si、1.5質(zhì)量％的mg并且固相溫度為約560℃、液相溫度為約590℃的接合材料作為al-si-mg系接合材料時，tcb如下進(jìn)行：在加熱至固相溫度以下(例如約520～550℃)的溫度的狀態(tài)下，以20～140kg/mm²的壓力，優(yōu)選以30～60kg/mm²的壓力加壓3～6小時。在第2凸緣24的端面與環(huán)構(gòu)件26之間，形成源自在tcb中所使用的金屬接合材料的金屬層28。由于金屬層28由tcb形成，因而不易產(chǎn)生針孔并且氣密性優(yōu)異。另外，在第1凸緣22的端面與陶瓷板12之間也形成同樣的金屬層(省略圖示)。在環(huán)構(gòu)件26與在腔室100的底板102上設(shè)置的貫通孔104周邊之間，配置有金屬密封件30(密封層)。螺栓32(緊固構(gòu)件)從底板102的下表面貫通底板102和金屬密封件30并且與設(shè)置在環(huán)構(gòu)件26的下表面的螺紋孔26a螺紋結(jié)合。關(guān)于該螺栓32，沿著環(huán)構(gòu)件26的圓周方向等間隔地使用3根以上(優(yōu)選為6根以上)。予以說明的是，從底板102的下表面嵌入螺栓32時，也可以使用墊圈(washer)。在中空陶瓷軸20的內(nèi)部空間s2中，插通著上述的加熱端子棒14a、14b和rf端子棒16a，進(jìn)一步，還插通著測定陶瓷板12的溫度的護套熱電偶18。

接著，對本實施方式的陶瓷加熱器10的使用例進(jìn)行說明。在陶瓷加熱器10的晶片載置面12a上載置晶片w，將腔室100的內(nèi)部空間s1設(shè)為預(yù)定的氣氛(例如氫氣氛、氬氣氛、真空氣氛)。此時，內(nèi)部空間s1與中空陶瓷軸20的內(nèi)部空間s2隔絕。而且，對晶片w進(jìn)行環(huán)構(gòu)件26不遭受由腔室內(nèi)氣氛導(dǎo)致的損壞那樣的工藝(例如晶片退火等)?；蛘?，根據(jù)需要，也可以通過rf端子棒16a對rf電極16施加交流高電壓，從而在由設(shè)置在腔室100內(nèi)上方的未圖示的水平對置電極與埋設(shè)于陶瓷加熱器10的rf電極16構(gòu)成的平行平板電極之間產(chǎn)生等離子體，并利用該等離子體。在處理晶片w時，也可以通過對rf電極16施加直流高電壓從而產(chǎn)生靜電力，由此將晶片w吸附于晶片載置面12a。另一方面，根據(jù)護套熱電偶18的檢測信號而求出晶片w的溫度，控制施加于2根加熱端子棒14a、14b之間的電壓的大小、開關(guān)以使該溫度成為設(shè)定溫度。

在以上詳述的本實施方式的軸端部安裝結(jié)構(gòu)中，中空陶瓷軸20介由金屬層28與環(huán)構(gòu)件26氣密地接合。另外，環(huán)構(gòu)件26介由金屬密封件30而載置于在腔室100的底板102上設(shè)置的貫通孔104的周邊，螺栓32從底板102的下表面貫通底板102和金屬密封件30，并與環(huán)構(gòu)件26螺紋結(jié)合。環(huán)構(gòu)件26是mo制即金屬材料制，與陶瓷相比強度高。由此，若強力擰緊螺栓32，則環(huán)構(gòu)件26介由金屬密封件30而被拉向腔室100的底板102的上表面，但不會損壞環(huán)構(gòu)件26，也不會緊固中空陶瓷軸20。因此，即使強力擰緊螺栓32也不存在損壞中空陶瓷軸20的危險。另外，由于能夠強力擰緊螺栓32，因而可以充分獲得金屬密封件30的密封性。因此，能夠?qū)⑶皇?00的內(nèi)部空間s1與中空陶瓷軸20的內(nèi)部空間s2充分氣密地分離。

另外，環(huán)構(gòu)件26是mo制，其熱膨脹系數(shù)接近于aln陶瓷的熱膨脹系數(shù)。因此，即使反復(fù)進(jìn)行了加熱、冷卻，也能夠防止因熱膨脹差異而產(chǎn)生環(huán)構(gòu)件26與中空陶瓷軸20的接合破壞。此處，將代表性的陶瓷與金屬的熱膨脹系數(shù)示于表1。

表1

(＊)300℃的測定數(shù)據(jù)

進(jìn)一步，由于金屬層28是鋁合金層，因而如上所述可以采用tcb。因此，金屬層28中不易形成針孔，金屬層28的密封性得以提高。

予以說明的是，自不用言，本發(fā)明不受上述實施方式的任何限定，只要屬于本發(fā)明的技術(shù)范圍就可以以各種實施方式實施。

例如，在上述實施方式中使用了mo作為環(huán)構(gòu)件26的材料，但也可以使用w、fenico系合金(例如可伐合金(注冊商標(biāo)))。如表1所示，這些金屬的熱膨脹系數(shù)是本實施方式中所用的aln陶瓷的熱膨脹系數(shù)的±20％以內(nèi)，因此即使反復(fù)進(jìn)行了加熱、冷卻，也能夠防止因熱膨脹差異而產(chǎn)生環(huán)構(gòu)件26與中空陶瓷軸20的接合破壞。

在上述實施方式中使用了aln作為陶瓷板12、中空陶瓷軸20的材料，但也可以使用其它的陶瓷。例如在使用al2o3的情況下，作為環(huán)構(gòu)件26的材料，優(yōu)選使用熱膨脹系數(shù)相近的cuw(11％cu-89％w，參照表1)。

在上述實施方式中使用了金屬密封件30作為密封層，但也可以使用o形圈來替代金屬密封件30。在該情況下，使用能夠耐受陶瓷加熱器10的使用溫度的o形圈。

在上述實施方式中，通過tcb來形成金屬層28，但也可以通過焊接來形成。作為焊料，可使用以往公知的各種焊料。但是，與焊接相比，tcb更不易在金屬層28生成針孔，因而優(yōu)選。

在上述實施方式中，使用了螺栓32作為緊固構(gòu)件，但也可以采用圖2中所示的結(jié)構(gòu)來替代螺栓32。即，也可以在環(huán)構(gòu)件26的下表面設(shè)置多個螺桿26b，使螺桿26b貫通金屬密封件30和底板102并從底板102的下表面突出，在該螺桿26b上套上螺母34，且將環(huán)構(gòu)件26拉向底板26并進(jìn)行緊固。通過這樣設(shè)定也能夠獲得與上述實施方式同樣的效果。予以說明的是，將螺母34套上螺桿26b時，也可以使用墊圈。

實施例

在采用了上述實施方式(圖1)的軸端部安裝結(jié)構(gòu)的情況下，以及在采用了圖4的以往的軸端部安裝結(jié)構(gòu)的情況下，對源自軸端部的he泄漏量進(jìn)行了評價。具體而言，如圖3所示，在腔室100的端口安裝he泄漏檢測器120，將腔室內(nèi)真空度設(shè)定為5e-2[pa]，將軸端部的溫度設(shè)定為rt(室溫)。在該狀態(tài)下，向中空陶瓷軸20的內(nèi)部空間s2吹入he氣，讀取he泄漏檢測器120的數(shù)值，將該數(shù)值設(shè)為rt時的he泄漏量。另外，將軸端部的溫度設(shè)定為100℃，同樣地操作而讀取he泄漏檢測器120的數(shù)值，將該數(shù)值設(shè)為100℃時的he泄漏量。對于以往的軸端部安裝結(jié)構(gòu)，也同樣地操作而測定he泄漏量。將其結(jié)果示于表2。如表2所示，在采用了圖1的軸端部安裝結(jié)構(gòu)的情況下，與圖4的以往的軸端部安裝結(jié)構(gòu)相比，無論在rt時還是在100℃時，he泄漏量都降低至1/10以下。

表2

本申請將在2015年1月20日申請的美國臨時申請第62/105,367號作為優(yōu)先權(quán)主張的基礎(chǔ)，通過引用將其全部內(nèi)容包含于本說明書中。

予以說明的是，自不用言，上述實施例對本發(fā)明沒有任何限定。

產(chǎn)業(yè)上的可利用性

本發(fā)明可應(yīng)用于陶瓷加熱器、靜電卡盤、基座等半導(dǎo)體制造裝置用構(gòu)件。

附圖標(biāo)記說明

10陶瓷加熱器；12陶瓷板；12a晶片載置面；12b背面；14加熱電極；14a、14b加熱端子棒；16rf電極；16arf端子棒；18護套熱電偶；20中空陶瓷軸；22第1凸緣；24第2凸緣；26環(huán)構(gòu)件；26a螺紋孔；26b螺桿；28金屬層；30金屬密封件；32螺栓；34螺母；100腔室；102底板；104貫通孔；106金屬密封件；108中空陶瓷軸；110凸緣；112陶瓷板；114陶瓷加熱器；116夾具；118螺栓；120he泄漏檢測器；s1、s2內(nèi)部空間。