CN110770877A - 半导体制造装置用部件 - Google Patents

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Abstract

半导体制造装置用部件(10)具备：表面为晶圆载置面(12a)，且内置有电极(14、16)的氧化铝烧结体制的板件(12)；将该板件(12)沿厚度方向贯通的至少一个贯通孔(18)；以及经由氧化铝烧结体制且环状的第一接合层(24)接合在该板件(12)的背面(12b)的氧化铝烧结体制的绝缘管(20)(筒状部件)。

Description

半导体制造装置用部件
技术领域
本发明涉及半导体制造装置用部件。
背景技术
静电卡盘加热器用于吸附晶圆，在半导体制造工艺中控制晶圆的温度。静电卡盘加热器具备：内置有产生静电吸附力的静电电极、产生热的加热电极的氧化铝制的板件；将该板件沿厚度方向贯通的小径的板件贯通孔；粘着于板件的背面的金属制的冷却基板；以及将该冷却基板沿厚度方向贯通的大径的冷却基板贯通孔。使晶圆上下的升降销插通于板件贯通孔及冷却基板贯通孔。在冷却基板贯通孔为了确保电绝缘性而配置有氧化铝制的绝缘管。例如，在专利文献1中，绝缘管经由树脂粘结层粘接于冷却基板贯通孔。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本实用新型注册第318220号公报
发明内容
发明所要解决的课题
但是，绝缘管与冷却基板贯通孔之间的树脂粘接层进入绝缘管与板件之间而在贯通孔内露出。在半导体制造工艺中，有时在板件贯通孔、冷却基板贯通孔产生等离子体。因此，若在贯通孔内树脂粘接层露出，则有时该树脂粘接层因等离子体而消失，导致冷却基板在贯通孔露出，发生异常放电。
本发明为了解决上述课题而做成，主要目的在于，在半导体制造工艺中提高氧化铝烧结体制的板件与氧化铝烧结体制的筒状部件的接合部分的耐腐蚀性。
用于解决课题的方案
本发明的半导体制造装置用部件具备：
表面为晶圆载置面且内置有电极的氧化铝烧结体制的板件；
将上述板件沿厚度方向贯通的至少一个贯通孔；以及
经由氧化铝烧结体制且环状的第一接合层接合在上述板件的背面的氧化铝烧结体制的筒状部件。
该半导体制造装置用部件在氧化铝烧结体制的板件的背面经由氧化铝烧结体制且环状的第一接合层接合有氧化铝烧结体制的筒状部件。也就是，板件与筒状部件的接合部分是氧化铝烧结体。因此，相对于半导体制造工艺中的气体介质(例如，等离子体等)的板件与筒状部件的接合部分的耐腐蚀性比在该接合部分存在树脂粘接层的情况提高。
在本发明的半导体制造装置用部件中，也可以是，上述筒状部件对应于上述贯通孔的每一个而设置，上述筒状部件的内部和上述贯通孔连通。该情况下，可以将筒状部件和贯通孔用作用于供使晶圆上下的升降销插通的的升降销孔，也可以用作用于向晶圆的背面供给气体的供气孔。
在此，优选的是，上述贯通孔的内表面、上述第一接合层的环内内面以及上述筒状部件的内表面无台阶地相连。特别是在用作升降销孔时，若贯通孔的内表面与第一接合层的环内表面之间、第一接合层的环内内面与筒状部件的内表面之间具有台阶，则有时升降销被该台阶钩住而不能顺畅地移动。若不存在这样的台阶，则能够使升降销顺畅地移动。
另外，这样的半导体制造装置用部件也可以是，具备：粘接或接合于上述板件的背面的金属制的冷却基板；以及以将上述冷却基板沿厚度方向贯通的方式设置且供上述筒状部件配置于内部的筒状空间。半导体制造工艺中的板件与筒状部件的接合部分的耐腐蚀性高，因此即使长期间使用该半导体制造装置用部件，也能够防止金属制的冷却基板在贯通孔露出。此时，也可以在包围上述筒状空间的壁面与上述筒状部件的外表面之间存在间隙。这样，相比包围筒状空间的壁面和筒状部件的外表面粘接的情况，无需考虑筒状部件与冷却基板之间的热移动，因此晶圆的温度控制的设计变得容易。
在本发明的半导体制造装置用部件中，也可以是，上述筒状部件的外径比上述板件的外径小，上述贯通孔全部设于上述板件中的比上述筒状部件靠外周侧的区域。例如，可以将筒状部件做成中空轴。该情况下，也可以将与内置于板件的电极电连接的金属端子配置于中空轴的内部。这样，中空轴的内部与半导体制造工艺的气体介质(等离子体等)被隔断，因此能够保护金属端子远离这样的气体介质。
在本发明的半导体制造装置用部件中，也可以是，上述筒状部件的外径与上述板件的外径一致，上述贯通孔全部设于上述板件中的比上述筒状部件靠内周侧的区域。在此，筒状部件的外径与板件的外径一致除了两者的外径完全相同的情况，也包括两者的外径稍微偏差(例如，±0.5mm以内或±1mm以内)的情况。
这样的半导体制造装置用部件也可以是，具备外径比上述筒状部件的内径小的小板部和外径比上述筒状部件的外径大的大板部层叠而成的形状的金属制的带台阶的冷却基板，上述板件的背面粘接或接合于上述冷却基板的上述小板部的表面，上述筒状部件的背面与上述冷却基板的台阶面粘接或具有间隙地配置。在筒状部件的背面和冷却基板的台阶面粘接的情况下，半导体制造工艺的气体介质向板件的背面与冷却基板的小板部的粘接部或接合部蔓延的通路被闭合。因此，该粘接部或接合部的耐久性提高。即使因半导体制造装置用部件的长期使用而筒状部件的背面与冷却基板的台阶面的粘接部劣化消失，产生间隙，也在板件经由第一接合层接合筒状部件，因此该部分的散热量的历时变化的小。另外，若向该间隙重新填充树脂，则能够得到最初的性能。另一方面，筒状部件的背面与冷却基板的台阶面之间存在间隙的情况下，筒状部件作为包围板件的外周的壁发挥功能，因此半导体制造工艺的气体介质难以蔓延至板件的背面与冷却基板的小板部的粘接部或接合部。因此，其粘接部或接合部的耐久性提高。
具备这样的带台阶的冷却基板的半导体制造装置用部件可以还具备：氧化铝烧结体制的绝缘管，其对应于上述贯通孔的每一个而设置，且以与上述贯通孔连通的方式经由氧化铝烧结体制且环状的第二接合层接合在上述板件的背面；以及筒状空间，其将上述冷却基板沿厚度方向贯通，且在内部配置有上述绝缘管。这样，板件与绝缘管的接合部分为氧化铝烧结体，因此相对于半导体制造工艺中的气体介质(例如，等离子体等)的板件与绝缘管的接合部分的耐腐蚀性比在该接合部分存在树脂粘接层的情况提高。该情况下，可以将绝缘管和贯通孔用作用于供使晶圆上下的升降销插通的升降销孔，也可以用作用于向晶圆的背面供给气体的供气孔。
此时，也可以在包围上述筒状空间的壁面与上述绝缘管的外表面之间存在间隙。这样，相比包围筒状空间的壁面和绝缘管的外表面粘接的情况，无需考虑绝缘管与冷却基板之间的热移动，因此晶圆的温度控制的设计变得容易。
另外，优选上述贯通孔的内表面、上述第二接合层的环内表面以及上述绝缘管的内表面无台阶地相连。特别是在将绝缘管和贯通孔用作升降销孔时，若包围贯通孔的壁面与第二接合层的环内表面之间、第二接合层的环内表面与绝缘管的内表面之间具有台阶，则有时升降销被该台阶钩住而不能顺畅地移动。若不存在这样的台阶，则能够使升降销顺畅地移动。
本发明的半导体制造装置用部件中，也可以是，在上述板件与上述第二接合层的界面及上述绝缘管与上述第二接合层的界面含有MgF2。若将板件和筒状部件使用含有MgF2的含氧化铝接合材接合，则由于MgF2作为氧化铝的烧结助剂发挥作用，因此即使不形成太高的压力、温度，也能够将两者接合。另外，由于相比其它烧结助剂(例如，CaO等)，MgF2的体积电阻率。耐电压难以降低，因此优选。另一方面，也可以是，在上述板件与上述第一接合层的界面及上述筒状部件与上述第一接合层的界面含有MgF2。该情况下，若将板件和绝缘管使用含有MgF2的含氧化铝接合材接合，则即使不形成太高的压力、温度，也能够接合。
在本发明的半导体制造装置用部件中，也可以是，上述板件为静电卡盘加热器、静电卡盘或者陶瓷加热器。
附图说明
图1是半导体制造装置用部件10的平面图。
图2是图1的A－A剖视图。
图3是半导体制造装置用部件10的制造工序图。
图4是半导体制造装置用部件210的平面图。
图5是图4的B－B剖视图。
图6是半导体制造装置用部件210的制造工序图。
图7是半导体制造装置用部件310的平面图。
图8是图7的C－C剖视图。
图9是半导体制造装置用部件210的另一形态的剖视图。
具体实施方式
[第一实施方式]
图1是半导体制造装置用部件10的平面图，图2是图1的A－A剖视图。半导体制造装置用部件10具备板件12、作为筒状部件的绝缘管20以及冷却基板30。
板件12是氧化铝烧结体制的圆板(例如，直径300mm)。板件12的表面为晶圆载置面12a。板件12内置静电电极14及加热电极16，且具有多个(在此为三个)沿厚度方向贯通的贯通孔18。静电电极14为平面状的电极，经由未图示的供电棒被施加直流电压。当对该静电电极14施加直流电压时，晶圆W受静电吸附力吸附固定于晶圆载置面12a，当解除直流电压的施加时，晶圆W向晶圆载置面12a的吸附固定被解除。加热电极16从加热丝的一方的端子到另一方的端子以一笔划线的要领遍及晶圆载置面12a的整个面而配置。对该加热电极16经由未图示的供电棒供给电力。静电电极14和加热电极16均形成为在贯通孔18不露出。这样的板件12称为静电卡盘加热器。
绝缘管20是氧化铝烧结体制的管(例如，外径4～10mm、内径0.5～4mm、长度20～50mm)，且对应于贯通孔18的每一个而设置。绝缘管20经由氧化铝烧结体制的第一接合层24接合于板件12的背面12b。第一接合层24为环状的层。绝缘管20和板件12的贯通孔18连通。绝缘管20和板件12的贯通孔18被用作升降销孔，被用作供气孔。升降销孔是用于供将载置于晶圆载置面12a的晶圆W向上方顶的升降销插通的孔。供气孔是用于向晶圆W的背面供给气体的孔。本实施方式中，绝缘管20和板件12的贯通孔18被用作升降销孔。贯通孔18的内表面18a、第一接合层24的环内表面24a以及绝缘管20的内表面20a无台阶地相连。
冷却基板30是金属铝制或铝合金制的圆板(与板件相同的直径或比板件大的直径的圆板)。虽未图示，但在冷却基板30的内部形成有供制冷剂循环的制冷剂通路。冷却基板30具有多个沿厚度方向贯通的筒状空间32。在筒状空间32的内部配置有绝缘管20。筒状空间32的直径比绝缘管20的直径稍大(例如，0.5mm或1mm)。因此，在包围筒状空间32的壁面32a与绝缘管20的外表面之间存在间隙c。冷却基板30的表面30a与板件12的背面12b经由板状树脂粘接层34粘接。在板状树脂粘接层34设有用于供绝缘管20插通的孔(孔径比绝缘管20的直径稍大)。此外，冷却基板30的表面30a也可以与板件12的背面12b经由焊料层接合。
接下来，对这样构成的半导体制造装置用部件10的使用例进行说明。首先，在将半导体制造装置用部件10设置于未图示的腔室内的状态下，将晶圆W载置于晶圆载置面12a。然后，利用真空泵将腔室内加压，调整成预定的真空度，对板件12的静电电极14施加直流电压，使产生静电吸附力，将晶圆W吸附固定于晶圆载置面12a。然后，将腔室内设置成预定压力(例如，数十～数百Pa)的反应气体氛围，在该状态下，向设于腔室内的顶棚部分的未图示的上部电极与半导体制造装置用部件10的静电电极14支架施加高频电压，产生等离子体。此外，也可以取代向上部电极与静电电极14之间施加高频电压，而向上部电极与冷却基板30之间施加高频电压。晶圆W的表面被所产生的等离子体蚀刻。制冷剂在冷却基板30的未图示的制冷剂通路循环。对加热电极16以使晶圆W的温度成为预先设定的目标温度的方式供给电力。
接下来，对半导体制造装置用部件10的制造例进行说明。图3是半导体制造装置用部件10的制造工序图。首先，准备板件62。板件62除了不具备贯通孔18外，其它与板件12相同。在该板件62的背面62b中的供贯通孔18形成的位置(在此为三处)涂布含有氧化铝粉末、烧结助剂以及溶剂的接合材糊剂。作为烧结助剂，例如，可以列举氟化镁、氧化钙、氧化硅、硝酸镁、氧化钛等。作为溶剂，例如，可以列举甲醇、乙醇等。在该接合材糊剂重叠绝缘圆柱70的端面。绝缘圆柱70是最终成为绝缘管20的部件。然后，将板件62和绝缘圆柱70加压且加热，对接合材进行烧成，由此将两者接合。接合材被烧成而成为接合层74。此时，接合材中含有烧结助剂，因此即使不形成太高的压力、太高的温度，也能够接合。由此，可得到在板件62的背面62b经由氧化铝烧结体制且圆板状的接合层74接合有多个绝缘圆柱70的组装品76(参照图3(a))。在板件62与接合层74的界面及绝缘圆柱70与接合层74的界面含有烧结助剂成分。此外，作为烧结助剂，若考虑将氧化铝烧结体的体积电阻率、耐高压维持得高，则优选氟化镁。
然后，使用钻等钻孔工具，以贯通板件62、接合层74以及绝缘圆柱70的方式钻孔。由此，得到组装品78(参照图3(b))。板件62成为具备多个贯通孔18的板件12，绝缘圆柱70由于沿轴向形成孔而成为绝缘管20，接合层74由于在中央形成孔而成为第一接合层24。通过钻孔工具，贯通孔18的内表面18a、第一接合层24的环内表面24a以及绝缘管20的内表面20a无台阶地相连。
然后，准备形成有筒状空间32的冷却基板30(参照图3(b))。在该冷却基板30的表面30a和组装品78的板件12的背面12b的至少一方(在此，表面30a)涂布树脂粘接剂36，然后将两者合在一起而粘接。在包围筒状空间32的壁面32a与绝缘管20的外表面之间存在间隙c。由此，得到半导体制造装置用部件10。此外，也可以取代将冷却基板30的表面30a和板件12的背面12b通过树脂粘接剂36粘接而通过焊料接合。
根据以上详述的半导体制造装置用部件10，在氧化铝烧结体制的板件12的背面12b经由氧化铝烧结体制且环状的第一接合层24接合有氧化铝烧结体制的绝缘管20。也就是，板件12与绝缘管20的接合部分为氧化铝烧结体。因此，相对于半导体制造工艺中的气体介质(例如，等离子体等)的板件12与绝缘管20的接合部分的耐腐蚀性比在接合部分存在树脂粘接层的情况提高。
另外，绝缘管20对应于贯通孔18的每一个而设置，绝缘管20的内部和贯通孔18连通。因此，将绝缘管20和贯通孔18能够用作升降销孔，也能够用作供气孔。在此，贯通孔18的内表面18a、第一接合层24的环内表面24a以及绝缘管20的内表面20a无台阶地相邻。在将绝缘管20和贯通孔18用作升降销孔时，若在贯通孔18的内表面18a与第一接合层24的环内表面24a之间、第一接合层24的环内表面24a与绝缘管20的内表面20a之间具有台阶，则有时升降销被该台阶钩住而不能顺畅地移动。在此，不存在这样的台阶，因此能够使升降销顺畅地移动。
进一步地，半导体制造装置用部件10具备粘接于板件12的背面12b的金属制的冷却基板30和以将冷却基板30沿厚度方向贯通的方式设置的筒状空间32，而且在筒状空间32的内部配置有绝缘管20。如上述地，半导体制造工艺中的板件12与绝缘管20的接合部分的耐腐蚀性高，因此即使长时间使用该半导体制造装置用部件10，也能够防止金属制的冷却基板30在贯通孔18露出，进而能够防止异常放电的发生。
进一步地，另外，在包围筒状空间32的壁面32a与绝缘管20的外表面之间存在间隙c，因此相比壁面32a和绝缘管20的外面粘接的情况，无需考虑绝缘管20与冷却基板30之间的热移动。因此，晶圆W的温度控制的设计变得容易。
而且，另外，将板件12和绝缘管20使用含有氧化铝粉末和烧结助剂的接合材糊剂接合，因此即使不是多高的压力、温度，也能够将两者接合。另外，板件12与第一接合层24的界面及绝缘管20与第一接合层24的界面含有烧结助剂。作为烧结助剂，优选氟化镁(MgF2)。因为MgF2相比其它烧结助剂(例如CaO等)，难以使体积电阻率耐电压降低。
[第二实施方式]
图4是半导体制造装置用部件210的平面图，图5是图4的B－B剖视图。半导体制造装置用部件210具备板件212、作为筒状部件的绝缘环240、绝缘管220、以及冷却基板230。
板件212为氧化铝烧结体制的圆板(例如，直径300mm)。板件212的表面为晶圆载置面212a。板件212内置静电电极214及加热电极216，且具有沿厚度方向贯通的贯通孔218。静电电极214及加热电极216与第一实施方式的静电电极14及加热电极16相同，因此在此省略其说明。
绝缘环240为氧化铝烧结体制的环(例如，外径300mm、内径298mm、高度8mm)。绝缘环240的外径与板件212的直径一致。绝缘环240的外径与板件212的外径一致除了两者的外径完全相同的情况外，也包括两者的外径稍微偏差(例如±0.5mm以内或±1mm以内)。在俯视半导体制造装置用部件210时，绝缘环240的外周和板件212的外周重合呈现。绝缘环240的表面240a经由氧化铝烧结体制的第一接合层244接合于板件212的背面212b。第一接合层244为环状的层。多个贯通孔218全部设于板件212中的比绝缘环240靠内周侧的区域。贯通孔218被用作升降销孔，或被用作供气孔。在绝缘环240的内侧配置有用于对静电电极214供电的金属端子215、用于对加热电极216供电的一对金属端子217。
冷却基板230是金属铝制或铝合金制的圆板。冷却基板230为小圆板部230S和大圆板部230L上下层叠的形状，在外周部具有台阶面233。小圆板部230S的中心轴和大圆板部230L的中心轴一致。小圆板部230S的外径比绝缘环240的内径小，大圆板部230L的外径比绝缘环240的外径大。小圆板部230S配置于绝缘环240的内侧。板件212的背面212b经由板状树脂粘接层234粘接于小圆板部230S的表面。此外，也可以取代板状树脂粘接层234而经由焊料接合层接合。绝缘环240的背面240b经由环状树脂粘接层245粘接于冷却基板230的台阶面233(大圆板部230L的表面)。虽然未图示，但在冷却基板230的内部形成有供制冷剂循环的制冷剂通路。冷却基板230具有多个沿厚度方向贯通的筒状空间232。在筒状空间232的内部配置有绝缘管220。冷却基板230具有供金属端子215、217沿上下方向插通的插通孔。
绝缘管220与第一实施方式的绝缘管20相同，且对应于贯通孔218的每一个而设置。绝缘管220经由筒状树脂粘接层235粘接于板件212的背面212b和包围冷却基板230的筒状空间232的壁面232a。绝缘管220和板件212的贯通孔218连通。绝缘管220和板件212的贯通孔218被用作升降销孔或被用作供气孔，但在此被用作升降销孔。
接下来，对这样构成的半导体制造装置用部件210的使用例进行说明。首先，在将半导体制造装置用部件210设置于未图示的腔体内的状态下，将晶圆W载置于晶圆载置面212a。然后，通过真空泵将腔室内加压，调整成预定的真空度，对板件212的静电电极214施加直流电压，使产生静电吸附力，将晶圆W吸附固定于晶圆载置面212a。然后，将腔体内形成预定压力(例如，数10～数100Pa)的反应气体氛围，在该状态下，向设于腔室内的顶棚部分的未图示的上部电极与半导体制造装置用部件210的静电电极214之间施加高频电压，产生等离子体。此外，也可以取到向上部电极与静电电极214之间施加高频电压，而向上部电极与冷却基板230之间施加高频电压。晶圆W的表面被所产生的等离子体蚀刻。制冷剂在冷却基板230的未图示的制冷剂通路循环。对加热电极216以使晶圆W的温度成为预先设定的目标温度的方式供给电力。
在作为板件212的背面212b与冷却基板230的小圆板部230S的粘接部的板状树脂粘接层234，供半导体制造工艺的气体介质从外部蔓延进入的通路关闭，因此该板状树脂粘接层234的耐久性提高。另外，即使因半导体制造装置用部件210的长期使用而环状树脂粘接层245劣化，消失，由于绝缘环240作为壁发挥功能，因此半导体制造工艺的气体介质也难以从外部蔓延至板状树脂粘接层234，板状树脂粘接层234被保护。另外，即使板状树脂粘接层234消失，绝缘环240还存在，因此该部分的散热量的历时变化的小。另外，如果向劣化而消失的部分重新填充树脂粘接剂，则能够得原本的性能。
接下来，对半导体制造装置用部件210的制造例进行说明。图6是半导体制造装置用部件210的制造工序图。首先，准备板件212和绝缘环240。板件212除了具备贯通孔218外，静电电极214的一部分、加热电极216的一部分从板件212的背面212b露出。然后，在绝缘环240的表面240a涂布与第一实施方式同样的接合材糊剂。然后，在绝缘环240的表面240a重叠板件212，将绝缘环240和板件212加压且加热，对接合材进行烧成，由此将两者接合。接合材被烧成而成为第一接合层244。此时，在接合材糊剂中含有烧结助剂(例如，MgF2)，因此即使不形成太高的压力、温度，也能够接合。在板件212与第一接合层244的界面及绝缘环240与第一接合层244的界面含有烧结助剂成分。然后，将用于对静电电极214供电的金属端子215从板件212的背面212b安装于静电电极214，并且将用于对加热电极216供电的金属端子217从板件212的背面212b安装于加热电极216。由此，得到在板件212的背面212b经由氧化铝烧结体制且环状的第一接合层244接合有绝缘环240的组装品276(参照图6(a))。
然后，准备冷却基板230(参照图6(a))。冷却基板230具备小圆板部230S和大圆板部230L，且具有筒状空间232、金属端子215、217的插通孔。在该冷却基板230的表面230a和组装品276的板件212的背面212b的至少一方涂布树脂粘接剂236，然后将两者合在一起粘接。此时，以使筒状空间232与贯通孔218对置的方式或者金属端子215、217插通插通孔的方式配置而粘接。由此，得到在板件212的背面212b经由板状树脂粘接层234粘接有冷却基板230的组装品278(参照图6(b))。绝缘环240的背面240b配置成与冷却基板230的台阶面具有间隙。此外，也可以取代将冷却基板230和板件212通过树脂粘接剂粘接而用焊料接合。
然后，准备绝缘管220(参照图6(b))。在该绝缘管220的上端面及侧面涂布树脂粘接剂，并插入冷却基板230的筒状空间232，使树脂粘接剂固化。固化的树脂粘接剂成为筒状树脂粘接层235(参照图5)。另外，向绝缘环240的背面240b与冷却基板230的台阶面233的间隙填充树脂粘接剂，形成环状树脂粘接层24(参照图5)。由此，得到半导体制造装置用部件210。
根据以上详述的半导体制造装置用部件210，在氧化铝烧结体制的板件212的背面212b经由氧化铝烧结体制且环状的第一接合层244接合有氧化铝烧结体制的绝缘环240。也就是，板件212与绝缘环240的接合部分是氧化铝烧结体。因此，相对于半导体制造工艺中的气体介质(例如等离子体等)的板件212与绝缘环240的接合部分的耐腐蚀性比在该接合部分存在树脂粘接层的情况提高。
另外，绝缘环240的背面240b和冷却基板230的台阶面233通过环状树脂粘接层245粘接，因此半导体制造工艺的气体介质向板状树脂粘接层234蔓延的通到被关闭。因此，板状树脂粘接层234的耐久性提高。即使因半导体制造装置用部件210的长期使用而环状树脂粘接层245劣化消失，产生间隙，也由于在板件212经由第一接合层244接合有绝缘环240，因此该部分的散热量的历时变化小，不会对晶圆的均热性产生大的影响。另外，如果向该间隙重新填充树脂粘接剂，则能够得到最初的性能。
进一步地，将板件212和绝缘环240使用含有氧化铝粉末和烧结助剂的接合材糊剂接合，因此即使不形成太高的压力、温度，也能够将两者接合。另外，板件212与第一接合层244的界面及绝缘环240与第一接合层244的界面含有烧结助剂。作为烧结助剂，优选氟化镁(MgF2)。则会是因为，MgF2相比其它烧结助剂(例如，CaO等)，体积电阻率、耐电压难以降低。
[第三实施方式]
图7是半导体制造装置用部件310的平面图，图8是图7的C－C剖视图。半导体制造装置用部件310具备板件312和作为筒状部件的中空的轴320。
板件312是氧化铝烧结体制的圆板(例如，直径300mm)。板件312的表面为晶圆载置面312a。板件312内置静电电极314及加热电极316，且具有多个沿厚度方向贯通的贯通孔318。静电电极314及加热电极316与第一实施方式的静电电极14及加热电极16相同，因此在此省略其说明。
轴320是氧化铝烧结体制的圆筒，其外径比板件312的外径小。俯视半导体制造装置用部件310时，轴320和板件312呈同心圆。轴320经由氧化铝烧结体制的第一接合层324接合于板件312的背面312b。第一接合层324为环状的层。贯通孔318全部设于板件312中的比轴320靠外周侧的区域。贯通孔318被用作升降销孔。在轴320的内部配置有用于对静电电极314供电的金属端子315、用于对加热电极316供电的一对金属端子317。在轴320的下端设有凸缘322。
接下来，对半导体制造装置用部件310的制造例进行说明。首先，准备板件312。板件312除了具备贯通孔318外，静电电极314的一部分、加热电极316的一部分从板件312的背面312b露出。然后，准备轴320，在轴320的表面涂布与第一实施方式同样的接合材糊剂。然后，在涂布有接合材糊剂的轴320的表面重叠板件312，将轴320和板件312加压且加热，对接合材进行烧成，由此将两者接合。接合材被烧成而成为第一接合层324。此时，在接合材糊剂中含有烧结助剂(例如，MgF2)，因此即使不形成太高的压力、温度，也能够接合。另外，在板件312与第一接合层324的界面及轴320与第一接合层324的界面含有烧结助剂成分。然后，将用于对静电电极314供电的金属端子315从板件312的背面312b安装于静电电极314，并且将用于对加热电极316供电的金属端子317从板件312的背面312b安装于加热电极316。由此，得到半导体制造装置用部件310。
根据以上详述的半导体制造装置用部件310，在氧化铝烧结体制的板件312的背面312b经由氧化铝烧结体制且环状的第一接合层324接合有氧化铝烧结体制的轴320。也就是，板件312与轴320的接合部分为氧化铝烧结体。因此，相对于半导体制造工艺中的气体介质(例如，等离子体等)的板件312与轴320的接合部分的耐腐蚀性比在该接合部分存在树脂粘接层的情况提高。
另外，用于对静电电极314供电的金属端子315、用于对加热电极316供电的金属端子317配置于轴320的内部。因此，如果将轴320的内部与半导体制造工艺的气体介质(等离子体等)切断，则能够保护金属端子315、317远离这样的气体介质。
[其它实施方式]
本发明丝毫不限定于上述的各实施方式，不言而喻，只要在本发明的技术性范围内，就可以以各种形态实施。
例如，在上述的第一实施方式中，作为半导体制造装置用部件10的制造例，如图3所示地，示例了先制造组装品76，然后使用钻孔工具设置从板件62贯通至绝缘圆柱70的空而形成组装品78的情况，但不特别限定于此。例如，也可以准备具备贯通孔18的板件12和绝缘管20，将两者使用与第一实施方式同样的接合材糊剂接合，由此制造半导体制造装置用部件10。该情况下，容易在贯通孔18的内表面18a与第一接合层24的环内表面24a之间、第一接合层24的环内表面24a与绝缘管20的内表面20a之间产生台阶。因此，在将贯通孔18和绝缘管20用作升降销孔的情况下，有可能升降销被这样形成得台阶钩住而不能顺畅地移动。若考虑这点，则优选采用图3的制造工序。
在上述的第一实施方式中，在包围筒状空间32的壁面32a与绝缘管20的外表面之间存在间隙c，但也可以向该间隙c填充树脂粘接剂。
在上述的第二实施方式中，在绝缘环240的背面240b与冷却基板230的台阶面233之间设有环状树脂粘接层245，但也可以不填充该环状树脂粘接层245而在绝缘环240的背面240b与冷却基板230的台阶面233之间存在间隙。该情况，绝缘环240也作为包围板件212的外周的壁发挥功能，因此半导体制造工艺的气体介质难以蔓延至板状树脂粘接层234。因此，板状树脂粘接层234的耐久性提高。
上述的第二实施方式中，将绝缘管220经由筒状树脂粘接层235粘接于板件212的背面212b及包围冷却基板230的筒状空间232的壁面232a，但不特别限定于此。例如，也可以如图9所示，与上述的第一实施方式的绝缘管20同样地，将绝缘管220经由氧化铝烧结体制的接合层(第二接合层)224接合于板件212的背面212b。这样，相对于半导体制造工艺中的气体介质(例如，等离子体等)的板件212与绝缘管220的接合部分的耐腐蚀性比在该接合部分存在树脂粘接层的情况提高。另外，在包围筒状空间232的壁面232a与绝缘管220的外表面之间存在间隙c，因此，相比壁面232a和绝缘管220的外表面粘接的情况，无需考虑绝缘管220与冷却基板230之间的热移动。因此，晶圆W的温度控制的设计变得容易。另外，贯通孔218的内表面218a、接合层224的内表面224a以及绝缘管220的内表面220a优选无台阶地相连。特别是在将绝缘管220和贯通孔218用作升降销孔时，若存在台阶，则有时升降销被该台阶钩住而不能顺畅地移动，因为不存在这样的台阶，所以能够使升降销顺畅地移动。而且，在板件212与接合层224的界面及绝缘管220与接合层224的界面也可以含有烧结助剂成分(例如MgF2)。该情况下，若将板件212和绝缘管220使用含有烧结助剂的含氧化铝接合材接合，则即使不形成太高的压力、温度，也能够接合。
上述的各实施方式中，作为板件12、212、312，示例了内置静电电极14、214、314和加热电极16、216、316双方的静电卡盘加热器，但不特别限定于此。例如，也可以将板件12、212、312做成仅内置有静电电极14、214、314的静电卡盘，也可以做成仅内置有加热电极16、216、316的陶瓷加热器。
在上述的各实施方式，将板件12、212、312的贯通孔18的数量设为三个，但是也可以设为四个以上。
实施例
在表1的实验例1、2中，在氧化铝烧结体A与氧化铝烧结体B之间涂布含有氧化铝粉末和作为烧结助剂的MgF2的接合材糊剂，进行加压及加热而对接合材进行烧成，由此得到氧化铝烧结体彼此的接合体。另外，在实施例3、4中，不适用接合材糊剂地对两个氧化铝烧结体A、B进行加热及加压，尝试接合，但均为能接合。此外，实验例1～4的氧化铝烧结体A及实验例1、3的氧化铝烧结体B例如能够参考日本特开平5－9064号公报而制作。另外，实验例2、4的氧化铝烧结体B能够参考日本特开2016－183067号公报的实验例1而制作。
对得到的接合体的强度及气密性进行评价。表1表示其结果。强度根据JIS1601在室温下测定抗折棒的4点弯曲强度。抗折棒使用将4×3×20mm的第一氧化铝烧结体A和同尺寸的第二氧化铝烧结体B接合而成的接合体(4×3×40mm)。就气密性而言，制作接合圆板状的氧化铝烧结体A和同径的作为中空轴的氧化铝烧结体B而成的接合体，使用氦探漏器(MSE－2000、岛津制作所)，通过真空罩法将轴的内部抽真空，在该状态下，使轴的外侧成为氦气氛围，从而测定接合面的气密性。根据它们的结果可知，实验例1、2的接合体的强度、气密性都很高。
[表1]
※1MgF2含有率通过100×(MgF2的质量)/(MgF2的质量+Al2O3的质量)计算。
此外，以下表示记载于作为本申请主张的优先权基础的美国专利临时申请的内容。这些可得到本申请说明书支持。
[1]一种氧化铝烧结体彼此的接合体的制法，包括工序(a)：以在第一氧化铝烧结体、第二氧化铝烧结体以及含氧化铝接合剂的至少一个含有MgF2的方式对它们进行准备，制作使上述含氧化铝接合剂介于上述第一氧化铝烧结体与上述第二氧化铝烧结体之间的层叠体；以及工序(b)：在对上述层叠体施加有负载的状态下，对上述层叠体进行烧成，由此得到氧化铝烧结体彼此的接合体。
[2]根据上述[1]记载的氧化铝烧结体彼此的接合体的制法，其中，上述含氧化铝接合剂含有MgF2。
[3]一种氧化铝烧结体彼此的接合体，通过第一氧化铝烧结体和第二氧化铝烧结体经由含氧化铝接合层接合而成，其中，在上述第一氧化铝烧结体与上述含氧化铝接合层的界面以及上述第二氧化铝烧结体与上述含氧化铝接合层的界面含有MgF2。
[4]一种半导体制造装置用部件，其具备：具有晶圆载置面且内置有电极的氧化铝圆板；将上述氧化铝圆板沿上下方向贯通的贯通孔；以及以与上述贯通孔连通的方式经由含氧化铝接合层接合于上述氧化铝圆板的背面的氧化铝绝缘筒，其中，在上述氧化铝圆板与上述含氧化铝接合层的界面及上述氧化铝绝缘筒与上述含氧化铝接合层的界面含有MgF2。
[5]一种半导体制造装置用部件，其具备：具有晶圆载置面且内置有电极的氧化铝圆板；以及以与上述氧化铝圆板同轴的方式经由含氧化铝接合层接合于上述氧化铝圆板的背面的氧化铝圆筒，其中，在上述氧化铝圆板与上述含氧化铝接合层的界面及上述氧化铝圆筒与上述含氧化铝接合层的界面含有MgF2。
[6]根据[4]或[5]记载的半导体制造装置用部件，上述半导体制造装置用部件为静电卡盘加热器、静电卡盘或陶瓷加热器。
本申请以2017年6月13日申请的美国专利临时申请第62/518773号为优先权主张的基础，通过引用，其全部内容包含于本说明书。
生产生的可利用性
本发明可用于半导体制造装置使用的部件，例如，静电卡盘加热器、静电卡盘、半导体加热器等。
符号说明
10—半导体制造装置用部件，12—板件，12a—晶圆载置面，12b—背面，14—静电电极，16—加热电极，18—贯通孔，18a—内表面，20—绝缘管，20a—内表面，24—第一接合层，24a—环内表面，30—冷却基板，30a—表面，32—筒状空间，32a—壁面，34—板状树脂粘接层，36—树脂粘接剂，62—板件，62b—背面，70—绝缘圆柱，74—接合层，76—组装品，78—组装品，210—半导体制造装置用部件，212—板件，212a—晶圆载置面，212b—背面，214—静电电极，215—金属端子，216—加热电极，217—金属端子，218—贯通孔，218a—内表面，220—绝缘管，220a—内表面，224—接合层(第二接合层)，224a—内表面，230—冷却基板，230a—表面，230L—大圆板部，230S—小圆板部，232—筒状空间，232a—壁面，233—台阶面，234—板状树脂粘接层，235—筒状树脂粘接层，236—树脂粘接剂，240—绝缘环，240a—表面，240b—背面，244—第一接合层，245—环状树脂粘接层，276—组装品，278—组装品，310—半导体制造装置用部件，312—板件，312a—晶圆载置面，312b—背面，314—静电电极，315—金属端子，316—加热电极，317—金属端子，318—贯通孔，320—轴，322—凸缘，324—第一接合层。

Claims (14)

1.一种半导体制造装置用部件，其特征在于，具备：
表面为晶圆载置面且内置有电极的氧化铝烧结体制的板件；
将上述板件沿厚度方向贯通的至少一个贯通孔；以及
经由氧化铝烧结体制且环状的第一接合层接合在上述板件的背面的氧化铝烧结体制的筒状部件。
2.根据权利要求1所述的半导体制造装置用部件，其特征在于，
上述筒状部件对应于上述贯通孔的每一个而设置，上述筒状部件的内部和上述贯通孔连通。
3.根据权利要求2所述的半导体制造装置用部件，其特征在于，
上述贯通孔的内表面、上述第一接合层的环内内面以及上述筒状部件的内表面无台阶地相连。
4.根据权利要求2或3所述的半导体制造装置用部件，其特征在于，具备：
粘接或接合于上述板件的背面的金属制的冷却基板；以及
以将上述冷却基板沿厚度方向贯通的方式设置且供上述筒状部件配置于内部的筒状空间。
5.根据权利要求4所述的半导体制造装置用部件，其特征在于，
在包围上述筒状空间的壁面与上述筒状部件的外表面之间存在间隙。
6.根据权利要求1所述的半导体制造装置用部件，其特征在于，
上述筒状部件的外径比上述板件的外径小，
上述贯通孔全部设于上述板件中的比上述筒状部件靠外周侧的区域。
7.根据权利要求1所述的半导体制造装置用部件，其特征在于，
上述筒状部件的外径与上述板件的外径一致，
上述贯通孔全部设于上述板件中的比上述筒状部件靠内周侧的区域。
8.根据权利要求7所述的半导体制造装置用部件，其特征在于，
具备外径比上述筒状部件的内径小的小板部和外径比上述筒状部件的外径大的大板部层叠而成的形状的金属制的带台阶的冷却基板，
上述板件的背面粘接或接合于上述冷却基板的上述小板部的表面，
上述筒状部件的背面与上述冷却基板的台阶面粘接或具有间隙地配置。
9.根据权利要求8所述的半导体制造装置用部件，其特征在于，具备：
氧化铝烧结体制的绝缘管，其对应于上述贯通孔的每一个而设置，且以与上述贯通孔连通的方式经由氧化铝烧结体制且环状的第二接合层接合在上述板件的背面；以及
筒状空间，其将上述冷却基板沿厚度方向贯通，且在内部配置有上述绝缘管。
10.根据权利要求9所述的半导体制造装置用部件，其特征在于，
在包围上述筒状空间的壁面与上述绝缘管的外表面之间存在间隙。
11.根据权利要求9或10所述的半导体制造装置用部件，其特征在于，
上述贯通孔的内表面、上述第二接合层的环内表面以及上述绝缘管的内表面无台阶地相连。
12.根据权利要求9～11中任一项所述的半导体制造装置用部件，其特征在于，
在上述板件与上述第二接合层的界面及上述绝缘管与上述第二接合层的界面含有MgF2。
13.根据权利要求1～12中任一项所述的半导体制造装置用部件，其特征在于，
在上述板件与上述第一接合层的界面及上述筒状部件与上述第一接合层的界面含有MgF2。
14.根据权利要求1～13中任一项所述的半导体制造装置用部件，其特征在于，
上述板件为静电卡盘加热器、静电卡盘或者陶瓷加热器。
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