CN111466018B - 晶片载置台的制法 - Google Patents

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Abstract

本实施方式的晶片载置台的制法包括下述工序：(a)将包含陶瓷粉末和凝胶化剂的陶瓷浆料填充至金属网(22)的网眼部分(22a)，使凝胶化剂发生化学反应而使陶瓷浆料凝胶化之后，进行脱脂、预烧，从而制作陶瓷填充网(20)的工序；(b)在模铸成型之后进行预烧而得到的第1陶瓷预烧体(31)与第2陶瓷预烧体(32)之间夹入陶瓷填充网(20)，从而制作层叠体(40)的工序；以及(c)将层叠体(40)进行热压烧成，从而制作晶片载置台(10)的工序。

Description

晶片载置台的制法
技术领域
本发明涉及晶片载置台的制法。
背景技术
作为晶片载置台，已知在陶瓷板中内置有金属网(电极)的晶片载置台。作为这样的晶片载置台的制法，如专利文献1所记载的那样，已知在陶瓷原料的成型体的表面上设置金属网，在其上填充陶瓷原料的颗粒之后，进行压制成型而制成层叠体，将该层叠体进行热压烧成的方法。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平11-228244号公报
发明内容
发明所要解决的课题
然而，上述制法中，由于将颗粒进行压制成型时，颗粒会从填充密度高的部分向填充密度低的部分移动，因此存在易于发生金属网的位置偏移这样的问题。为了防止该位置偏移，虽然不是公知技术，但本发明人等研究了在经模铸成型之后进行预烧而获得的2个陶瓷预烧体之间夹入金属网并进行烧成的制法。实际上通过该制法制造晶片载置台的结果是，虽然能够防止金属网的位置偏移，但是新产生了金属网与烧结体的界面发生剥离这样的问题。
本发明是为了解决这样的课题而提出的，其主要目的在于在防止金属网的位置偏移的同时，防止金属网与烧结体的界面剥离。
用于解决课题的方法
本发明的晶片载置台的制法包括下述工序：
(a)将包含陶瓷粉末和凝胶化剂的陶瓷浆料填充至金属网的网眼部分，使上述凝胶化剂发生化学反应而使上述陶瓷浆料凝胶化之后，进行脱脂、预烧，从而制作陶瓷填充网的工序；
(b)在模铸成型之后进行预烧而得到的第1陶瓷预烧体与第2陶瓷预烧体之间夹入上述陶瓷填充网，从而制作层叠体的工序；以及
(c)将上述层叠体进行热压烧成，从而制作晶片载置台的工序。
根据该晶片载置台的制法，能够在防止金属网的位置偏移的同时，防止金属网与烧结体的界面剥离。具体而言，层叠体是将陶瓷填充网夹入第1和第2陶瓷预烧体之间所得到的层叠体，由于模铸成型之后进行预烧而得到的第1和第2陶瓷预烧体的密度均匀，因此能够防止该网的位置偏移。此外，由于在工序(c)中进行热压烧成之前，在金属网的网眼部分已填充有陶瓷预烧体，因此热压烧成时，金属网的网眼部分不会残留空隙。因此，能够防止热压烧成后金属网与烧结体的界面产生剥离。
另外，所谓模铸成型，是指下述方法：准备具有与最终制品相同形状的成型用空间的模具(下模具和上模具)，将陶瓷浆料注入至该成型用空间使其固化之后，打开模具，从而获得与最终制品相同形状的陶瓷成型体。
本发明的晶片载置台的制法中，可以在上述工序(a)中，将上述金属网放入成型模具并使上模具和下模具与上述金属网密合，在该状态下，将上述陶瓷浆料注入至上述成型模具，从而将上述陶瓷浆料填充于上述金属网的网眼部分。如果这样操作，则能够抑制陶瓷填充网的厚度偏差。
在该情况下，可以在上述工序(a)中，将上述陶瓷浆料注入至上述成型模具时，在使上述成型模具内低于大气压之后注入上述陶瓷浆料。如果这样操作，则能够防止气泡卷进陶瓷浆料。
本发明的晶片载置台的制法中，可以在上述工序(a)中，将上述金属网浸渍于装有上述陶瓷浆料的容器中，从而将上述陶瓷浆料填充于上述金属网的网眼部分。这样操作，也能够将陶瓷浆料填充于上述金属网的网眼部分。
附图说明
图1为晶片载置台10的制造工序图。
图2为表示金属网22的一部分的立体图。
图3为成型模具60的俯视图。
图4为图3的A-A截面图。
图5为容器70的立体图。
图6为晶片载置台110的制造工序图。
图7为晶片载置台10的参考例的制造工序图。
具体实施方式
一边参照附图一边在以下说明本发明的优选实施方式。图1为晶片载置台10的制造工序图，图2为表示金属网22的一部分的立体图，图3为成型模具60的俯视图，图4为图3的A-A截面图，图5为容器70的立体图。
如图1所示，本实施方式的晶片载置台10的制法包括下述工序：(a)将包含陶瓷粉末和凝胶化剂的陶瓷浆料填充至金属网22的网眼部分22a，使凝胶化剂发生化学反应而使陶瓷浆料凝胶化之后，进行脱脂、预烧，从而制作陶瓷填充网20的工序(参照图1的(a))；(b)在第1陶瓷预烧体31与第2陶瓷预烧体32之间夹入陶瓷填充网20，从而制作层叠体40的工序(参照图1的(b))；以及(c)将层叠体40进行热压烧成，从而制作晶片载置台10的工序(参照图1的(c))。
·工序(a)
工序(a)中，使用包含陶瓷粉末和凝胶化剂的陶瓷浆料。陶瓷浆料通常除了陶瓷粉末、凝胶化剂以外，还包含溶剂、分散剂。
作为陶瓷粉末的材料，可以是氧化物系陶瓷，也可以是非氧化物系陶瓷。可举出例如，氧化铝、氧化钇、氮化铝、氮化硅、碳化硅、氧化钐、氧化镁、氟化镁、氧化镱等。这些材料可以单独使用1种，也可以组合使用2种以上。陶瓷粉末的平均粒径只要能够调制、制作均匀的陶瓷浆料，就没有特别限定，优选为0.4～0.6μm，更优选为0.45～0.55μm。
作为凝胶化剂，例如，可以采用包含异氰酸酯类、多元醇类和催化剂的凝胶化剂，可以采用包含异氰酸酯类、水和催化剂的凝胶化剂。其中，作为异氰酸酯类，只要是具有异氰酸酯基作为官能团的物质，就没有特别限定，可举出例如，甲苯二异氰酸酯(TDI)、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)或它们的改性体等。另外，也可以在分子内含有异氰酸酯基以外的反应性官能团，进一步也可以如多异氰酸酯那样含有多个反应官能团。作为多元醇类，只要是具有2个以上能够与异氰酸酯基发生反应的羟基的物质，就没有特别限定，可举出例如，乙二醇(EG)、聚乙二醇(PEG)、丙二醇(PG)、聚丙二醇(PPG)、聚四亚甲基醚二醇(PTMG)、聚六亚甲基醚二醇(PHMG)、聚乙烯醇(PVA)等。作为催化剂，只要是促进异氰酸酯类与多元醇类的氨酯化反应的物质，就没有特别限定，可举出例如，三乙二胺、己二胺、6-二甲基氨基-1-己醇等。
作为溶剂(也称为分散介质)，只要是溶解分散剂和凝胶化剂的溶剂，就没有特别限定，可举出例如，烃系溶剂(甲苯、二甲苯、溶剂石脑油等)、醚系溶剂(乙二醇单乙基醚、丁基卡必醇、丁基卡必醇乙酸酯等)、醇系溶剂(异丙醇、1-丁醇、乙醇、2-乙基己醇、萜品醇、乙二醇、甘油等)、酮系溶剂(丙酮、甲基乙基酮等)、酯系溶剂(乙酸丁酯、戊二酸二甲酯、三乙酸甘油酯等)、多元酸系溶剂(戊二酸等)。特别优选使用多元酸酯(例如，戊二酸二甲酯等)、多元醇的酸酯(例如，三乙酸甘油酯等)等具有2个以上酯键的溶剂。
作为分散剂，只要是将陶瓷粉体均匀地分散于溶剂中的分散剂，就没有特别限定。可举出例如，聚羧酸系共聚物、聚羧酸盐、失水山梨糖醇脂肪酸酯、聚甘油脂肪酸酯、磷酸酯盐系共聚物、磺酸盐系共聚物、具有叔胺的聚氨酯聚酯系共聚物等。特别优选使用聚羧酸系共聚物、聚羧酸盐等。通过添加该分散剂，能够使成型前的浆料为低粘度、且具有高流动性。
陶瓷浆料优选如下调制：首先将溶剂和分散剂以预定的比例添加至陶瓷粉末中，并将它们混合预定时间，从而调制浆料前体，然后，向该浆料前体中添加凝胶化剂，进行混合、真空脱泡。调制浆料前体、浆料时的混合方法没有特别限定，例如能够使用球磨机、自转公转搅拌、振动式搅拌、螺旋桨式搅拌等。另外，在浆料前体中添加凝胶化剂后的陶瓷浆料会随着时间的推移而开始进行凝胶化剂的化学反应(氨酯化反应)，因此优选迅速地注入至成型模具、容器等。
工序(a)中，将陶瓷浆料填充至图2所示的圆形的金属网22的网眼部分22a，并使凝胶化剂发生化学反应而使陶瓷浆料凝胶化。作为金属网22的材料，没有特别限定，可举出例如钨、钼、钛等高熔点金属。金属网22的线径、目数没有特别限定，线径优选为0.05mm以上0.8mm以下，每1英寸的目数优选为10以上80以下。陶瓷浆料通过浆料所包含的凝胶化剂发生化学反应而凝胶化。所谓凝胶化剂的化学反应，是异氰酸酯类与多元醇类(或水)发生氨酯化反应而成为氨基甲酸酯树脂(聚氨酯)的反应。通过凝胶化剂的反应而陶瓷浆料进行凝胶化，氨基甲酸酯树脂作为有机粘合剂起作用。
工序(a)中，使填充至金属网22的网眼部分22a的陶瓷浆料凝胶化之后，进行干燥、脱脂、预烧，从而制作陶瓷填充网20。干燥是为了使凝胶所包含的溶剂蒸发而进行的。干燥温度、干燥时间根据所使用的溶剂进行适当设定即可。其中，注意设定干燥温度以免干燥对象物产生裂纹。此外，气氛可以为大气气氛、非活性气氛、真空气氛中的任一种。通过干燥，尺寸在线方向上收缩几个百分数左右。脱脂是为了使分散剂、催化剂等有机物分解、除去而进行的。脱脂温度根据所包含的有机物的种类进行适当设定即可。此外，气氛可以为大气气氛、非活性气氛、真空气氛中的任一种。预烧是为了提高强度，易于操作而进行的。预烧温度根据所包含的陶瓷粉末的种类进行适当设定即可。此外，气氛可以为大气气氛、非活性气氛、真空气氛中的任一种。通过预烧，尺寸在线方向上收缩几个百分数左右。
工序(a)中，如图3和图4所示那样，可以将金属网22放入至成型模具60内并使上模具61和下模具62与金属网22密合，在该状态下，将陶瓷浆料从浆料注入口63注入至成型模具60内，从而将陶瓷浆料填充于金属网22的网眼部分22a。如果这样操作，则能够抑制陶瓷填充网20的厚度偏差。这里，成型模具60的浆料注入口63如图4所示那样，以低于浆料排出口64的方式倾斜地配置。由此，陶瓷浆料中的气泡变得易于从浆料排出口64排出。此外，将陶瓷浆料注入至成型模具60内时，在利用真空泵使成型模具60内低于大气压之后注入陶瓷浆料。如果这样操作，则能够防止气泡卷进陶瓷浆料。
工序(a)中，如图5所示那样，也可以将陶瓷浆料装入上部具有开口的扁平的容器70内，在其中浸渍金属网22，从而将陶瓷浆料填充于金属网22的网眼部分22a。填充后的金属网22利用吊具72吊起，从容器70中取出即可。利用该方法，也能够将陶瓷浆料填充于金属网22的网眼部分22a。然而，该方法中，有时整体的厚度变得不均匀。因此，优选为不易产生这样的不良状况的使用图3和图4来进行说明的方法。
·工序(b)
工序(b)中，在圆板状的第1陶瓷预烧体31和同样圆板状的第2陶瓷预烧体32之间夹入陶瓷填充网20，从而制作层叠体40(参照图1的(b))。第1和第2陶瓷预烧体31、32例如通过将使用上述陶瓷浆料通过模铸成型所制得的成型体进行干燥、脱脂、预烧而制作。由此，能够防止陶瓷填充网20的位置偏移。在制作层叠体40时，根据需要，进行第1陶瓷预烧体31和第2陶瓷预烧体32与陶瓷填充网20的对位。
·工序(c)
工序(c)中，通过将层叠体40进行热压烧成，从而制作晶片载置台10。热压烧成没有特别限定，例如在最高温度(烧成温度)，优选使压制压力为30～300kgf/cm2，更优选为50～250kgf/cm2。此外，最高温度根据陶瓷粉末的种类、粒径等进行适当设定即可，优选设定为1000～2000℃的范围。关于气氛，从大气气氛、非活性气氛(例如氮气气氛)、真空气氛中，根据陶瓷粉末的种类进行适当选择即可。通过热压烧成，在厚度方向上收缩50％左右。
晶片载置台10为内置有圆形的电极14(金属网22)的圆板状的陶瓷板12，上表面成为晶片载置面12a。陶瓷板12是第1和第2陶瓷预烧体31、32与陶瓷填充网20所包含的陶瓷预烧体以浑然一体的方式烧结得到的。晶片载置台10的电极14能够用作静电电极。在该情况下，晶片载置台10中，如果对电极14施加直流电压，则晶片通过静电吸附力而被吸附固定于晶片载置面12a，如果解除直流电压的施加，则晶片在晶片载置面12a上的吸附固定被解除。或者，电极14也能够用作RF电极。在该情况下，在载置有晶片的晶片载置面12a的上方配置与晶片载置面12a平行的上方电极，在工艺气体的存在下，从RF电源对电极14供给高频电力。通过这样操作，能够在由上部电极和电极14形成的平行平板电极间产生等离子体，利用该等离子体对晶片实施CVD成膜，或实施蚀刻。或者，也能够将电极14用作兼作静电电极和RF电极的电极。
根据以上详述的晶片载置台10的制法，能够在防止陶瓷板12内的电极14(金属网22)的位置偏移的同时，防止电极14与陶瓷板12的界面剥离。具体而言，层叠体40是在第1和第2陶瓷预烧体31、32之间夹入有陶瓷填充网20而成的层叠体，由于在陶瓷填充网20的周围不存在粉末、颗粒，因此能够防止该网20的位置偏移。此外，在利用工序(c)进行热压烧成之前，在金属网22的网眼部分22a已填充有陶瓷预烧体，因此在热压烧成时，金属网22的网眼部分22a不会残留空隙。因此，能够防止热压烧成后，电极14与陶瓷板12的界面产生剥离。
此外，工序(a)中，在将金属网22放入成型模具60内并使上模具61和下模具62与金属网22密合，在该状态下将陶瓷浆料从浆料注入口63注入至成型模具60内，从而将陶瓷浆料填充于金属网22的网眼部分22a的情况下，能够抑制陶瓷填充网20的厚度偏差。在该情况下，可以在使成型模具60内低于大气压之后注入陶瓷浆料。如果这样操作，则能够防止气泡卷进陶瓷浆料。
进一步，工序(a)中，也能够通过将金属网22浸渍于装有陶瓷浆料的容器70中，从而将陶瓷浆料填充于金属网22的网眼部分22a。
另外，本发明并不受上述各实施方式的任何限定，不言而喻，只要属于本发明的技术范围，就能够以各种方式来实施。
例如，在上述实施方式中制造了晶片载置台10，但可以制造图6所示的晶片载置台110。即，首先，与上述实施方式同样地操作，制作陶瓷填充网20(参照图6的(a))。接下来，在第1陶瓷预烧体31与第2陶瓷预烧体32之间夹入陶瓷填充网20，并且将内置有加热电极38的第3陶瓷预烧体36层叠，从而制作层叠体50(参照图6的(b))。加热电极38是以一笔画的要领配线于第3陶瓷预烧体36的整面的螺旋线。另外，也可以将第3陶瓷预烧体36的整面分成多个区域，在每个区域设置加热电极。接下来，将层叠体50进行热压烧成，从而制作晶片载置台110(参照图6的(c))。晶片载置台110为内置有圆形的电极114(金属网22)和加热电极38的圆板状的陶瓷板112，上表面为晶片载置面112a。陶瓷板112是第1～第3陶瓷预烧体31、32、36与陶瓷填充网20所包含的陶瓷预烧体以浑然一体的方式烧结得到的。晶片载置台110如果在将晶片载置于晶片载置面112a的状态下，对加热电极38供给电力，则加热电极38发热而加热晶片。电极114与上述电极14同样，还能够用作静电电极，还能够用作RF电极，还能够兼作这两者。
上述实施方式中，也可以在晶片载置台10的背面安装中空的陶瓷轴(shaft)。也可以在晶片载置台110的背面安装中空的陶瓷轴。
也可以代替本发明的晶片载置台的制法而采用以下制法。即，可以在第1陶瓷预烧体与第2陶瓷预烧体之间夹入金属网来制作层叠体，将该层叠体进行热压烧成而制作晶片载置台的晶片载置台的制法中，第2陶瓷预烧体的与金属网接触的面上具有与该金属网的各网眼部分相对应的突起，在制作层叠体时，使第2陶瓷预烧体的各突起嵌入至金属网的各网眼部分。具体而言，如图7所示那样，首先，准备圆板状的第1陶瓷预烧体31、圆形的金属网22以及圆板状的第2陶瓷预烧体33(参照图7的(a))。第2陶瓷预烧体33的上表面设置有进入至金属网22的各网眼部分22a的圆锥状的突起33a。接下来，在第1陶瓷预烧体31与第2陶瓷预烧体33之间夹入金属网22，从而制作层叠体42(参照图7的(b))。在制作层叠体42时，第2陶瓷预烧体33的各突起33a嵌入至金属网22的各网眼部分22a。接下来，将层叠体42进行热压烧成，从而制作晶片载置台10(参照图7的(c))。晶片载置台10为内置有圆形的电极14(金属网22)的圆板状的陶瓷板12。即使这样操作，也能够在防止金属网22的位置偏移的同时，防止金属网22与陶瓷板12的界面剥离。
实施例
以下，对于本发明的实施例进行说明。另外，以下实施例并没有对于本发明进行任何限定。
[实施例1]
1.第1和第2陶瓷预烧体的制作
首先，使用球磨机(滚筒筛)，将氮化铝粉末(纯度99.7％)100质量份、氧化钇5质量份、分散剂(聚羧酸系共聚物)2质量份以及分散介质(多元酸酯)30质量份混合14小时，从而获得了陶瓷浆料前体。相对于该陶瓷浆料前体，添加异氰酸酯(4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯)4.5质量份、水0.1质量份、催化剂(6-二甲基氨基-1-己醇)0.4质量份进行混合，从而获得了陶瓷浆料。将该陶瓷浆料注入至具有圆板形状的内部空间的成型模具(用于制作第1和第2陶瓷预烧体的成型模具)，通过异氰酸酯与水的化学反应生成有机粘合剂(氨基甲酸酯树脂)之后，从成型模具取出固化后的成型体。将该成型体在100℃干燥10小时，在氢气气氛下，于最高温度1300℃进行脱脂和预烧，获得了第1和第2陶瓷预烧体。
2.陶瓷填充网的制作
使用上述成型模具60(参照图3和图4)来制作陶瓷填充网。陶瓷浆料使用与上述1.相同的陶瓷浆料。陶瓷浆料向成型模具60中的注入在真空中进行。此外，干燥、脱脂、预烧的条件使用与上述1.相同的条件。
3.层叠体的制作
在第1陶瓷预烧体与第2陶瓷预烧体之间夹入陶瓷填充网，从而制作层叠体。
4.晶片载置台的制作
将层叠体在氮气中，以压制压力250kgf/cm2，在1860℃热压烧成6小时，从而制作晶片载置台。
5.评价
对于获得的晶片载置台，检查金属网与陶瓷板的界面是否产生了剥离，结果没有观察到剥离。此外，也没有观察到金属网的位置偏移。
[实施例2]
除了使用上述容器70(参照图5)制作了陶瓷填充网以外，与实施例1同样地操作，制作了晶片载置台。具体而言，将金属网设置于容器70中，将实施例1的1.中调制的陶瓷浆料在真空中注入至容器70内，当浆料粘度成为7500cP时解除真空，提起金属网，放置于空气中。
干燥、脱脂、预烧的条件使用与实施例1的1.相同的条件。对于所得的晶片载置台，检查金属网与陶瓷板的界面是否产生了剥离，结果没有观察到剥离。此外，也没有观察到金属网的位置偏移。
[参考例1]
利用图7的(a)～(c)所示的方法制作了晶片载置台。关于第1和第2陶瓷预烧体31、33，使用实施例1的1.中调制的陶瓷浆料来制作成型体，将该成型体在实施例1的1.所示的条件下进行了干燥、脱脂、预烧。热压烧成在与实施例1的4.相同的条件下进行。对于所得的晶片载置台，检查金属网与陶瓷板的界面是否产生了剥离，结果没有观察到剥离。此外，也没有观察到金属网的位置偏移。
[比较例1]
除了代替陶瓷填充网而直接使用了金属网以外，与实施例1同样地操作，制作了晶片载置台。对于所得的晶片载置台，检查金属网与陶瓷板的界面是否产生了剥离，结果观察到剥离。没有观察到金属网的位置偏移。
本申请以2018年9月27日申请的日本专利申请第2018-181174号作为优先权主张的基础，通过引用将其全部内容包含于本说明书中。
产业上的可利用性
本发明能够用于制造例如对晶片进行成膜或对晶片进行蚀刻时所使用的晶片载置台。
符号说明
10：晶片载置台，12：陶瓷板，12a：晶片载置面，14：电极，20：陶瓷填充网，22：金属网，22a：网眼部分，31：第1陶瓷预烧体，32、33：第2陶瓷预烧体，33a：突起，36：第3陶瓷预烧体，38：加热电极，40、42、50：层叠体，60：成型模具，61：上模具，62：下模具，63：浆料注入口，64：浆料排出口，70：容器，72：吊具，110：晶片载置台，112：陶瓷板，112a：晶片载置面，114：电极。

Claims (4)

1.一种晶片载置台的制法，其包括下述工序：
(a)将包含陶瓷粉末和凝胶化剂的陶瓷浆料填充至金属网的网眼部分，使所述凝胶化剂发生化学反应而使所述陶瓷浆料凝胶化之后，进行脱脂、预烧，从而制作陶瓷填充网的工序；
(b)在模铸成型之后进行预烧而得到的第1陶瓷预烧体与第2陶瓷预烧体之间夹入所述陶瓷填充网，从而制作层叠体的工序；以及
(c)将所述层叠体进行热压烧成，从而制作晶片载置台的工序，
所述工序(a)中，将所述金属网放入成型模具并使上模具和下模具与所述金属网密合，在该状态下，将所述陶瓷浆料注入至所述成型模具，从而将所述陶瓷浆料填充于所述金属网的网眼部分。
2.根据权利要求1所述的晶片载置台的制法，所述工序(b)中，所述陶瓷填充网以与所述第1陶瓷预烧体和所述第2陶瓷预烧体直接接触的方式被夹入其中。
3.根据权利要求1所述的晶片载置台的制法，所述工序(a)中，将所述陶瓷浆料注入至所述成型模具时，在使所述成型模具内低于大气压之后注入所述陶瓷浆料。
4.根据权利要求1所述的晶片载置台的制法，所述工序(a)中，将所述金属网浸渍于装有所述陶瓷浆料的容器中，从而将所述陶瓷浆料填充于所述金属网的网眼部分。
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