CN117096086A - 陶瓷基板及其制造方法、静电吸盘、基板固定装置、用于半导体器件的封装件 - Google Patents

陶瓷基板及其制造方法、静电吸盘、基板固定装置、用于半导体器件的封装件 Download PDF

Info

Publication number
CN117096086A
CN117096086A CN202310562019.4A CN202310562019A CN117096086A CN 117096086 A CN117096086 A CN 117096086A CN 202310562019 A CN202310562019 A CN 202310562019A CN 117096086 A CN117096086 A CN 117096086A
Authority
CN
China
Prior art keywords
tungsten
cobalt
oxide
ceramic substrate
solid
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202310562019.4A
Other languages
English (en)
Inventor
后藤明
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shinko Electric Industries Co Ltd
Original Assignee
Shinko Electric Industries Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shinko Electric Industries Co Ltd filed Critical Shinko Electric Industries Co Ltd
Publication of CN117096086A publication Critical patent/CN117096086A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/6831—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using electrostatic chucks
    • H01L21/6833—Details of electrostatic chucks
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q3/00—Devices holding, supporting, or positioning work or tools, of a kind normally removable from the machine
    • B23Q3/15—Devices for holding work using magnetic or electric force acting directly on the work
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B18/00—Layered products essentially comprising ceramics, e.g. refractory products
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/10—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on aluminium oxide
    • C04B35/111—Fine ceramics
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/687—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches
    • H01L21/68714—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support
    • H01L21/68757—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support characterised by a coating or a hardness or a material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/12—Mountings, e.g. non-detachable insulating substrates
    • H01L23/14—Mountings, e.g. non-detachable insulating substrates characterised by the material or its electrical properties
    • H01L23/15—Ceramic or glass substrates
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/48—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
    • H01L23/488—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor consisting of soldered or bonded constructions
    • H01L23/498—Leads, i.e. metallisations or lead-frames on insulating substrates, e.g. chip carriers
    • H01L23/49822—Multilayer substrates
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/48—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
    • H01L23/488—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor consisting of soldered or bonded constructions
    • H01L23/498—Leads, i.e. metallisations or lead-frames on insulating substrates, e.g. chip carriers
    • H01L23/49866—Leads, i.e. metallisations or lead-frames on insulating substrates, e.g. chip carriers characterised by the materials
    • H01L23/49894—Materials of the insulating layers or coatings
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N13/00—Clutches or holding devices using electrostatic attraction, e.g. using Johnson-Rahbek effect
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2264/00—Composition or properties of particles which form a particulate layer or are present as additives
    • B32B2264/10—Inorganic particles
    • B32B2264/102—Oxide or hydroxide
    • B32B2264/1023—Alumina
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2264/00—Composition or properties of particles which form a particulate layer or are present as additives
    • B32B2264/30—Particles characterised by physical dimension
    • B32B2264/303—Average diameter greater than 1µm
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2457/00—Electrical equipment
    • B32B2457/14—Semiconductor wafers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B3/00—Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar shape; Layered products comprising a layer having particular features of form
    • B32B3/26—Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar shape; Layered products comprising a layer having particular features of form characterised by a particular shape of the outline of the cross-section of a continuous layer; characterised by a layer with cavities or internal voids ; characterised by an apertured layer
    • B32B3/30—Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar shape; Layered products comprising a layer having particular features of form characterised by a particular shape of the outline of the cross-section of a continuous layer; characterised by a layer with cavities or internal voids ; characterised by an apertured layer characterised by a layer formed with recesses or projections, e.g. hollows, grooves, protuberances, ribs
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/72—Products characterised by the absence or the low content of specific components, e.g. alkali metal free alumina ceramics
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/74—Physical characteristics
    • C04B2235/77—Density
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/74—Physical characteristics
    • C04B2235/78—Grain sizes and shapes, product microstructures, e.g. acicular grains, equiaxed grains, platelet-structures
    • C04B2235/786—Micrometer sized grains, i.e. from 1 to 100 micron
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/12—Mountings, e.g. non-detachable insulating substrates
    • H01L23/13—Mountings, e.g. non-detachable insulating substrates characterised by the shape
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/48—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
    • H01L23/488—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor consisting of soldered or bonded constructions
    • H01L23/498—Leads, i.e. metallisations or lead-frames on insulating substrates, e.g. chip carriers
    • H01L23/49811—Additional leads joined to the metallisation on the insulating substrate, e.g. pins, bumps, wires, flat leads
    • H01L23/49816—Spherical bumps on the substrate for external connection, e.g. ball grid arrays [BGA]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)

Abstract

本发明提供一种陶瓷基板、陶瓷基板的制造方法、静电吸盘、基板固定装置以及用于半导体器件的封装件，陶瓷基板包括基体和埋入在基体中的电导体图案。基体为陶瓷。该导电体图案具有作为主要成分的下述固溶体：具有钴和铁固溶在钨中的体心立方晶格结构的固溶体、具有钴和硅固溶在钨中的体心立方晶格结构的固溶体、具有钴和锰固溶在钨中的体心立方晶格结构的固溶体、或具有钴和镍固溶在钨中的体心立方晶格结构的固溶体。

Description

陶瓷基板及其制造方法、静电吸盘、基板固定装置、用于半导 体器件的封装件
技术领域
本发明涉及陶瓷基板及其制造方法、静电吸盘、基板固定装置以及用于半导体器件的封装件。
背景技术
在现有技术中，在半导体器件的制造中使用的成膜装置和等离子体蚀刻装置各自具有用于在真空处理室内准确地保持晶片的台。作为这样的台，例如，提出一种基板固定装置，该基板固定装置例如通过安装在底板上的静电吸盘吸来吸附并保持晶片。
静电吸盘由陶瓷基板构成，该陶瓷基板具有基体和埋入在该基体中的静电电极等。静电电极例如是具有作为主要成分的钨并且包括氧化镍、氧化铝和二氧化硅的烧结体。
在上述烧结体中，陶瓷和钨在相同的条件下烧结。然而，由于钨的熔点高(3300℃以上)，因此难以烧结钨，需要添加适当的烧结助剂。在上述烧结体中，氧化镍、氧化铝和二氧化硅用作烧结助剂(例如，参见专利文献1)。
引文列表
专利文献
专利文献1：JP2020-43336A。
发明内容
然而，在用作烧结钨的烧结助剂的材料中，存在相对难以获得的材料。因此，优选具有作为烧结助剂的材料的多种选择，并且需要用于烧结钨的新的烧结助剂。
本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种陶瓷基板，该陶瓷基板是使用与现有技术的烧结助剂不同的烧结助剂对包括钨的导电体图案进行烧结而得到的。
根据本公开的一方面，提供了一种陶瓷基板，该陶瓷基板包括基体和埋入在基体中的电导体图案。基体为陶瓷。该导电体图案具有作为主要成分下述固溶体：具有钴和铁固溶在钨中的体心立方晶格结构的固溶体、具有钴和硅固溶在钨中的体心立方晶格结构的固溶体、具有钴和锰固溶在钨中的体心立方晶格结构的固溶体、或具有钴和镍固溶在钨中的体心立方晶格结构的固溶体。
根据所公开的技术，可以提供通过使用与现有技术的烧结助剂不同的烧结助剂烧结对包括钨的导电体图案进行烧结而得到的陶瓷基板。
附图说明
图1是简化和例示根据第一实施例的基板固定装置的截面图。
图2是简化和例示根据第一实施例的基板固定装置的平面图。
图3A、图3B及图3C是例示根据第一实施例的制造静电吸盘的过程的透视图(部分1)。
图4A、图4B及图4C是例示根据第一实施例的制造静电吸盘的过程的透视图(部分2)。
图5A和图5B示出了示例1的液化温度的检测结果。
图6A和图6B示出了示例2的液化温度的检测结果。
图7A和图7B示出了示例3的液化温度的检测结果。
图8A和图8B示出了示例4的液化温度的检测结果。
图9是例示根据第二实施例的用于半导体器件的封装件的截面图。
图10是例示根据第二实施例的用于半导体器件的封装件的平面图。
具体实施方式
以下，将参照附图描述本发明的实施例。应注意的是，在各附图中，相同的附图标记表示具有相同构造的部件，并且可以省略重复的描述。
<第一实施例>
[基板固定装置的结构]
图1是简化和例示根据第一实施例的基板固定装置的截面图。参照图1，基板固定装置1具有作为主要构成元件的底板10和静电吸盘20。基板固定装置1是通过静电吸盘20来吸附和保持作为待吸附的目标对象的基板W(例如，半导体晶片等)的装置。
底板10是用于安装静电吸盘20的构件。底板10的厚度例如为约20mm至40mm。底板10例如由铝或超硬合金等金属材料、金属材料与陶瓷材料的复合材料等形成，并且可以用作控制等离子体的电极等。例如，从易得性、易加工性、良好的导热性等观点来看，使用铝或其合金，并且可以有利地使用表面已经经历防蚀铝处理(绝缘层形成)的材料。
通过将预定的高频电力供应至底板10，可以控制使处于产生的等离子体状态的离子等与吸附在静电吸盘20上的基板W碰撞的能量，以有效执行蚀刻处理。
底板10中可以设置有气体供应路径，该气体供应路径用于引导惰性气体，以用于对吸附在静电吸盘20上的基板W进行冷却。当将诸如He或Ar等惰性气体从基板固定装置1的外部引导至气体供应路径中，并且将惰性气体供应至吸附在静电吸盘20上的基板W的背面时，可以冷却基板W。
底板10中可以设置有冷却剂流动路径。冷却液流动路径例如是在底板10中形成为环状的孔。例如，将诸如冷却水和热传导液(GALDEN)等冷却剂从基板固定装置1的外部引导至冷却剂流动路径中。通过在冷却剂流动路径中循环冷却剂以冷却底板10，能够冷却吸附在静电吸盘20上的基板W。
静电吸盘20是吸附并且保持作为待吸附的目标对象的基板W的部件。根据基板W的形状来形成静电吸盘20的平面形状，静电吸盘20的平面形状例如为圆形。作为静电吸盘20的待吸附的目标对象的晶片的直径例如为8英寸、12英寸或18英寸。
应注意的是，描述“在俯视时”表示从底板10的上表面10a的法线方向观看目标对象，并且描述“平面形状”表示从底板10的上表面10a的法线方向观看时目标对象的形状。
经由粘合层将静电吸盘20设置在底板10的上表面10a上。粘合层例如是硅基粘合剂。粘合层的厚度例如为约0.1mm至2.0mm。粘合层具有这样的效果：使底板10和静电吸盘20结合，并且减小由于陶瓷静电吸盘20和铝底板10之间的热膨胀系数差异而引起的应力。应注意的是，还可以通过螺钉将静电吸盘20固定至底板10。
静电吸盘20是具有基体21、静电电极22和发热元件24作为主要构成元件的陶瓷基板。基体21的上表面是放置待吸附的目标对象的放置表面21a。静电吸盘20例如是约翰逊·拉别克(Johnsen-Rahbeck)型静电吸盘。然而，静电吸盘20还可以是库仑力型静电吸盘。
基体21是介电体。基体21的厚度例如为约5mm至10mm，并且基体21的相对介电常数(1kHz)例如为约9至10。基体21例如是由氧化铝(Al2O3)、氮化铝(AlN)、钇铝石榴石(YAG)等作为主要成分制成的陶瓷。这里，主要成分是指占构成基体21的总材料50wt.％(重量百分比，即50重量％)以上的成分。其中，优选使用由氧化铝制成的陶瓷，该氧化铝易于烧结、成本相对较低并且具有高电阻。这里，“由氧化铝制成的陶瓷”是指不添加氧化铝以外的无机成分的陶瓷。
基体21的氧化铝的纯度优选为99.5％以上。99.5％以上的纯度表明没有添加烧结助剂。另外，99.5％以上的纯度意味着在制造处理等期间可能包括非预期杂质。基体21相对于氧化铝的相对密度优选为97％以上。基体21的氧化铝的平均粒径优选为1.0μm以上且3.0μm以下。
静电电极22是由电导体图案形成的薄膜电极，并且埋入在基体21中。在本实施例中，静电电极22是双电极类型，并且具有第一静电电极22a和第二静电电极22b。应注意的是，作为静电电极22，还可以使用由一个静电电极构成的单电极类型。
静电电极22例如具有作为主要成分的下述固溶体：具有钴和铁固溶在钨中的体心立方晶格结构的固溶体。静电电极22可以具有作为主要成分的下述固溶体：具有钴和硅固溶在钨中的体心立方晶格结构的固溶体。静电电极22可以具有作为主要成分的下述固溶体：具有钴和锰固溶在钨中的体心立方晶格结构的固溶体。静电电极22可以具有作为主要成分的下述固溶体：具有钴和镍固溶在钨中的体心立方晶格结构的固溶体。
这里，主成分是指占构成静电电极22的总材料的50wt.％以上的成分。在静电电极22中，钴和铁中的每一种与钨的比率优选为0.05wt.％以上且10wt.％以下。钴和硅、钴和锰、或钴和镍的情况也是类似的，并且钴和硅中的每一种与钨的比率、钴和锰中的每一种与钨的比率、钴和镍中的每一种与钨的比率优选为0.05wt.％以上且10wt.％以下。
第一静电电极22a与设置在基板固定装置1外部的电源40a的正极侧连接。另外，第二静电电极22b与设置在基板固定装置1外部的电源40b的负极侧连接。电源40a的负极侧和电源40b的正极侧在基板固定装置1的外部连接，并且连接点成为接地电位。
将正(+)电压从电源40a施加至第一静电电极22a，并且将负(-)电压从电源40b施加至第二静电电极22b。结果，在第一静电极22a上充有正(+)电荷，并且在第二静电极22b上充有负(-)电荷。与此同时，在基板W的与第一静电电极22a相对应的部分Wa中感应出负(-)电荷，并且在基板W的与第二静电电极22b相对应的部分Wb中感应出正(+)电荷。
当将基板W、静电电极22和静电吸盘20(基体21)的布置在该基板W和该静电电极22之间的陶瓷部分25看作电容器时，陶瓷部分25与介电层相对应。然后，基板W通过静电电极22和基板W之间经由陶瓷部分25产生的库仑力而被静电吸附在静电吸盘20上。施加至静电电极22的电压越高，吸附保持力越强。
发热元件24是埋入在基体21中的加热器，并且在电流流过该发热元件24中时产生热量，从而将基体21的放置表面21a加热至预定温度。发热元件24布置在第一静电电极22a和第二静电电极22b的下侧(底板10侧)。发热元件24是形成为膜状的电导体。发热元件24设置为能够对基体21的平面中的多个区域(加热器区)独立执行加热控制的多个加热器电极。
应注意的是，发热元件24可以设置为一个加热器电极。发热元件24例如具有作为主要成分的下述固溶体：具有钴和铁固溶在钨中的体心立方晶格结构的固溶体、具有钴和硅固溶在钨中的体心立方晶格结构的固溶体、具有钴和锰固溶在钨中的体心立方晶格结构的固溶体、或具有钴和镍固溶在钨中的体心立方晶格结构的固溶体。
当将电流从设置在基板固定装置1外部的电源供应至发热元件24时，发热元件24产生热量，因此，静电吸盘20被加热。通过静电吸盘20的温度将基板W控制在预定温度。静电吸盘20的加热温度设定在50℃至200℃的范围内，例如，设定为150℃。
图2是简化和例示根据第一实施例的基板固定装置的平面图。参照图2，在基板固定装置1中，静电吸盘20布置在圆盘形底板10上，并且底板10的周缘部在静电吸盘20周围露出。用于将基板固定装置附接至半导体制造装置的腔室的附接孔11形成在底板10的周缘部中，以沿着周缘部排列。
另外，静电吸盘20和底板10中的每一个在中央部具有多个(图2中为三个)用于升降销的开口部12。使基板W沿上下方向移动的升降销被插入至用于升降销的开口部12。当通过升降销使基板W从放置表面21a向上移动时，可以通过传送设备来自动传送基板W。
[静电吸盘的制造方法]
接下来，将描述制造静电吸盘20的方法。图3A至图3C以及图4A至图4C是例示根据第一实施例的制造静电吸盘的过程的透视图。
首先，如图3A所示，制备由陶瓷材料和有机材料制成的生片51。生片51例如形成为矩形板的形状。生片51的陶瓷材料由氧化铝组成，并且不包括烧结助剂。从生片51移除有机成分，并且烧结陶瓷材料并且使陶瓷材料致密化，使得生片51成为基体21的安装有图1所示的基板W的部分。
接下来，如图3B所示，制备由与生片51相似材料制成并且具有与生片51相似形状的生片52，通过例如印刷法(丝网印刷)将导电膏印刷在该生片52的上表面，从而形成电导体图案55。在后述处理中将电导体图案55烧制成图1所示的静电电极22。应注意的是，电导体图案55还可以形成在生片51的下表面上。
为了形成电导体图案55，使用其中氧化钴和氧化铁被添加至钨中的导电膏、其中氧化钴和二氧化硅被添加至钨中的导电膏、其中氧化钴和氧化锰被添加至钨中的导电膏、或者其中氧化钴和氧化镍被添加至钨中的导电膏。用于形成电导体图案55的导电膏还可以包括有机材料等。
例如，相对于100g钨，氧化钴和氧化铁中的每一种的添加量优选为0.1g以上且10g以下。即，在导电膏中，氧化钴和氧化铁中的每一种与钨的比率优选为0.1wt.％以上且10wt.％以下。当氧化钴和氧化铁中的每一种与钨的比率为0.1wt.％以上时，导电膏的液化温度可设定为约1360℃至1400℃。氧化钴和二氧化硅、氧化钴和氧化锰、或氧化钴和氧化镍的情况也是类似的，并且氧化钴和二氧化硅中的每一种与钨的比率、氧化钴和氧化锰中的每一种与钨的比率、氧化钴和氧化镍中的每一种与钨的比率优选为0.1wt.％以上且10wt.％以下。
即使当氧化钴和氧化铁中的每一种与钨的比率、氧化钴和二氧化硅中的每一种与钨的比率、氧化钴和氧化锰中的每一种与钨的比率、或氧化钴和氧化镍中的每一种与钨的比率大于10wt.％时，导电膏的液化温度仍将为约1360℃至1400℃。然而，当氧化钴和氧化铁中的每一种与钨的比率、氧化钴和二氧化硅中的每一种与钨的比率、氧化钴和氧化锰中的每一种与钨的比率、或氧化钴和氧化镍中的每一种与钨的比率大于10wt.％时，难以在通过烧结导电膏而产生的含钨的固溶体中展现钨的电特性。因此，氧化钴和氧化铁中的每一种与钨的比率、氧化钴和二氧化硅中的每一种与钨的比率、氧化钴和氧化锰中的每一种与钨的比率、或氧化钴和氧化镍中的每一种与钨的比率优选为10wt.％以下。应注意的是，在对导电膏与生片进行共烧时，钨的平均粒径优选为0.5μm以上且3.0μm以下。
接下来，如图3C所示，制备由与生片51相似材料制成并且具有与生片51相似形状的生片53，并且通过例如印刷法(丝网印刷)将导电膏印刷在该生片53的上表面，从而形成电导体图案57。对于用于形成该电导体图案57的导电性膏，可以使用由与上述用于形成电导体图案55的导电膏相同的材料组成的导电膏。生片53通过烧制形成图1所示的发热元件24，并且成为基体21的与底板10结合的部分。在后述处理中将电导体图案57烧制成发热元件24。应注意的是，电导体图案57还可以形成在生片52的下表面上。
接下来，如图4A所示，将生片51至53的每一个层叠以形成结构71a。通过在加热生片51至53的同时对这些生片进行加压，使生片51至53彼此结合。接下来，如图4B所示，对结构71a的周边进行切割以形成盘形结构71b。
接下来，烧制图4B所示的结构71b以得到图4C所示的陶瓷基板72a。烧制时的温度例如为1600℃。在该过程中，通过烧结电导体图案55来获得静电电极22，并且通过烧结电导体图案57来获得发热元件24。由于其中氧化钴和氧化铁被添加至在钨中的导电膏、其中氧化钴和二氧化硅被添加至在钨中的导电膏、其中氧化钴和氧化锰被添加至在钨中的导电膏、或者其中氧化钴和氧化镍被添加至在钨中的导电膏的液化温度为约1360℃至1400℃，因此导电膏易于在烧制陶瓷基板72a的温度(例如1600℃)下烧结。这形成了静电电极22和发热元件24，该静电电极22和发热元件24中的每一个都具有作为主要成分的下述固溶体：具有钴和铁固溶在钨中的体心立方晶格结构的固溶体、具有钴和硅固溶在钨中的体心立方晶格结构的固溶体、具有钴和锰固溶在钨中的体心立方晶格结构的固溶体、或具有钴和镍固溶在钨中的体心立方晶格结构的固溶体。
接下来，对陶瓷基板72a执行各种处理，以完成静电吸盘20。例如，对陶瓷基板72a的上表面和下表面进行抛光，以形成放置表面和粘合表面。此外，在陶瓷基板72a中形成图1所示的用于升降销的开口部12。
以下，参照各示例对本发明进行更详细的说明，但本发明并不限于这些示例。
[液化温度的检测]
接下来，作为示例1，通过Fact Stage(可以从Computational MechanicsResearch Center Co.,Ltd.获得)来计算当将1g氧化钴和1g氧化铁加入到100g钨中、随后在氮气和氢气的气氛中进行调节时的液化温度。应注意的是，Fact Stage是定量预测多组分体系的热力学平衡状态的软件。
图5A和图5B示出了示例1的计算结果。应注意的是，图5B是图5A中由虚线围绕的部分的放大图。如图5A和图5B所示，通过计算可以确认的是，通过烧结根据示例1的材料，形成了具有钴和铁固溶在钨中的体心立方晶格结构的固溶体。另外，在示例1中，液化温度为约1400℃。
接下来，作为示例2，通过Fact Stage来计算当将1g氧化钴和1g二氧化硅加入到100g钨中、随后在氮气和氢气的气氛中进行调节时的液化温度。
图6A和图6B示出了示例2的计算结果。应注意的是，图6B是图6A中由虚线围绕的部分的放大图。如图6A和图6B所示，通过计算可以确认的是，通过烧结根据示例2的材料，形成了具有钴和硅固溶在钨中的体心立方晶格结构的固溶体。另外，在示例2中，液化温度为约1390℃。
接下来，作为示例3，通过Fact Stage来计算当将1g氧化钴和1g氧化锰加入到100g钨中、随后在氮气和氢气的气氛中进行调节时的液化温度。
图7A和图7B中示出了示例3的计算结果。应注意的是，图7B是图7A中由虚线围绕的部分的放大图。如图7A和图7B所示，通过计算可以确认的是，通过烧结根据示例3的材料，形成了具有钴和锰固溶在钨中的体心立方晶格结构的固溶体。另外，在示例3中，液化温度为约1370℃。
接下来，作为示例4，通过Fact Stage来计算当将1g氧化钴和1g氧化镍加入到100g钨中、随后在氮气和氢气的气氛中进行调节时的液化温度。
图8A和图8B中示出了示例4的计算结果。应注意的是，图8B是图8A中由虚线围绕的部分的放大图。如图8A和图8B所示，通过计算可以确认的是，通过烧结根据示例4的材料，形成了具有钴和镍固溶在钨中的体心立方晶格结构的固溶体。另外，在示例4中，液化温度为约1360℃。
这样，在将氧化钴和氧化铁添加至钨中、将氧化钴和二氧化硅添加至钨中、将氧化钴和氧化锰添加至钨中、或者将氧化钴和氧化镍添加至钨中并进行烧制时，液化温度可以设定为约1360℃至1400℃。由于该温度充分低于钨的熔点(3300℃以上)，并且还低于基体的烧结温度(例如，约1500℃至1600℃)，因此可以容易地烧结钨。
即，氧化钴和氧化铁、氧化钴和二氧化硅、氧化钴和氧化锰、以及氧化钴和氧化镍可以用作与在对陶瓷基板中的包括钨的电导体图案进行烧结时使用的常规烧结助剂不同的烧结助剂。
<第二实施例>
在第二实施例中，示出了具有第一实施例中描述的陶瓷基板的半导体器件的封装件的示例。图9是例示根据第二实施例的用于半导体器件的封装件的截面图。图10是例示根据第二实施例的用于半导体器件的封装件的平面图。
如图9所示，半导体器件的封装件100包括陶瓷基板110、散热板150和外部连接端子160，并且散热板150焊接到陶瓷基板110。
陶瓷基板110包括多个(在本实施例中为四个)层叠的陶瓷基材111、112、113、114、作为导电体图案的示例的布线图案121、122、123、124、以及穿透陶瓷基材112、113、114的导通部132、133、134。导通部132将布线图案121和122彼此连接，导通部133将布线图案122和123彼此连接，并且导通部134将布线图案123和124彼此连接。在陶瓷基板110中，陶瓷基材111至114构成基体。
如图8和图9所示，陶瓷基板110具有腔170，该腔170穿透陶瓷基材112、113和114的中心部分并且用于安装半导体元件200。布线图案121布置在陶瓷基材112的上表面上，以便围绕腔170。使布线图案121露出的开口部111X形成在陶瓷基材111中。
陶瓷基材111至114是由氧化铝制成的陶瓷，并且布线图案121至124均具有作为主要成分的下述固溶体：具有钴和铁固溶在钨中的体心立方晶格结构的固溶体、具有钴和硅固溶在钨中的体心立方晶格结构的固溶体、具有钴和锰固溶在钨中的体心立方晶格结构的固溶体、或具有钴和镍固溶在钨中的体心立方晶格结构的固溶体。此外，可以通过与第一实施例的静电吸盘20的制造方法相似的制造方法来制造陶瓷基板110。
在用于半导体器件的封装件100中，半导体元件200安装在散热板150上。半导体元件200的焊盘通过结合线等与陶瓷基板110的布线图案121电连接。通过此种方式，半导体元件200经由布线图案121至124和导通部132至134与外部连接端子160连接。
在用于半导体器件的封装件100中，可以通过烧结下述导电膏来形成布线图案121至124：其中氧化钴和氧化铁被添加至钨中的导电膏、其中氧化钴和二氧化硅被添加至钨中的导电膏、其中氧化钴和氧化锰被添加至钨中的导电膏、或其中氧化钴和氧化镍被添加至钨中的导电膏。由此，与第一实施例类似，钨可以容易地被烧结。
尽管已经对优选实施例等进行详细描述，但是本发明不局限于上述实施例等，并且在不脱离权利要求所限定的范围的情况下，可以对上述实施例等进行各种改变和替换。
例如，在第一实施例中，可以适当改变包括在基板固定装置或该基板固定装置的布局中的构件。
另外，在第一实施例中，发热元件24可以布置在静电吸盘20和底板10之间。另外，发热元件24可以设置在底板10中。此外，发热元件24可以外部安装在静电吸盘下方。
此外，根据第一实施例的基板固定装置应用于半导体制造装置，诸如干蚀刻装置(例如，平行平板型反应离子蚀刻(RIE)装置)。
此外，作为第一实施例的基板固定装置的待吸附的目标对象，除半导体晶片(诸如硅晶片)之外，还可以例示在液晶面板等的制造处理中使用的玻璃基板等。

Claims (11)

1.一种陶瓷基板，包括：
基体；以及
电导体图案，其埋入在所述基体中，
其中，所述基体由陶瓷制成，并且
所述电导体图案具有作为主要成分的下述固溶体：具有钴和铁固溶在钨中的体心立方晶格结构的固溶体、具有钴和硅固溶在钨中的体心立方晶格结构的固溶体、具有钴和锰固溶在钨中的体心立方晶格结构的固溶体、或具有钴和镍固溶在钨中的体心立方晶格结构的固溶体。
2.根据权利要求1所述的陶瓷基板，其中，所述基体的主要成分是氧化铝。
3.根据权利要求2所述的陶瓷基板，其中，所述基体的所述氧化铝的纯度为99.5％以上。
4.根据权利要求2所述的陶瓷基板，其中，所述基体相对于氧化铝的相对密度为97％以上。
5.根据权利要求2所述的陶瓷基板，其中，所述基体的所述氧化铝的平均粒径为1.0μm以上且3.0μm以下。
6.根据权利要求1所述的陶瓷基板，其中，在所述电导体图案中，所述钨的平均粒径为0.5μm以上且3.0μm以下。
7.一种用于半导体器件的封装件，包括根据权利要求1至6中任一项所述的陶瓷基板。
8.一种静电吸盘，所述静电吸盘包括静电电极，其中，所述静电电极是根据权利要求1至6中任一项所述的陶瓷基板的所述电导体图案。
9.一种基板固定装置，包括：
底板；以及
根据权利要求8所述的静电吸盘，其安装在所述底板的一个表面上。
10.一种陶瓷基板的制造方法，所述陶瓷基板包括基体和埋入在所述基体中的电导体图案，所述方法包括：
通过以下导电膏在生片的上表面形成导电体图案：其中氧化钴和氧化铁被添加至钨中的导电膏、其中氧化钴和二氧化硅被添加至钨中的导电膏、其中氧化钴和氧化锰被添加至钨中的导电膏、或其中氧化钴和氧化镍被添加至钨中的导电膏；以及
烧制所述生片和所述电导体图案以形成所述基体和所述电导体图案。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，在所述导电膏中，所述氧化钴和所述氧化铁中的每一种与所述钨的比率、所述氧化钴和所述二氧化硅中的每一种与所述钨的比率、所述氧化钴和所述氧化锰中的每一种与所述钨的比率或所述氧化钴和所述氧化镍中的每一种与所述钨的比率为0.1wt.％以上且10wt.％以下。
CN202310562019.4A 2022-05-19 2023-05-18 陶瓷基板及其制造方法、静电吸盘、基板固定装置、用于半导体器件的封装件 Pending CN117096086A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022-082151 2022-05-19
JP2022082151A JP2023170413A (ja) 2022-05-19 2022-05-19 セラミックス基板及びその製造方法、静電チャック、基板固定装置、半導体装置用パッケージ

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN117096086A true CN117096086A (zh) 2023-11-21

Family

ID=88772549

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202310562019.4A Pending CN117096086A (zh) 2022-05-19 2023-05-18 陶瓷基板及其制造方法、静电吸盘、基板固定装置、用于半导体器件的封装件

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20230377933A1 (zh)
JP (1) JP2023170413A (zh)
KR (1) KR20230161892A (zh)
CN (1) CN117096086A (zh)
TW (1) TW202420491A (zh)

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7306915B2 (ja) 2018-09-05 2023-07-11 新光電気工業株式会社 セラミックス基板、静電チャック、静電チャックの製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP2023170413A (ja) 2023-12-01
TW202420491A (zh) 2024-05-16
KR20230161892A (ko) 2023-11-28
US20230377933A1 (en) 2023-11-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6001402B2 (ja) 静電チャック
US11631597B2 (en) Holding apparatus
JP6077301B2 (ja) 静電チャック
US6351367B1 (en) Electrostatic holding apparatus having insulating layer with enables easy attachment and detachment of semiconductor object
JP2000077508A (ja) 静電チャック
CN208622687U (zh) 工件载体、用于承载硅晶片的静电基板载体和等离子体处理腔室
US6122159A (en) Electrostatic holding apparatus
JP7449768B2 (ja) セラミックス基板及びその製造方法、静電チャック、基板固定装置、半導体装置用パッケージ
CN111918854B (zh) 陶瓷基体及基座
JP2018142488A (ja) セラミックヒータ
CN112951754A (zh) 静电吸盘和基板固定装置
JP2023021622A (ja) 静電チャック、基板固定装置
JP2005012144A (ja) 静電チャック
CN111446197B (zh) 静电吸盘和包括其的静电吸盘装置
JPH10154745A (ja) 静電吸着装置
JPH10242256A (ja) 静電チャック
JP2004349666A (ja) 静電チャック
CN117096086A (zh) 陶瓷基板及其制造方法、静电吸盘、基板固定装置、用于半导体器件的封装件
JP3767719B2 (ja) 静電吸着装置
CN116805621A (zh) 陶瓷基板及其制造方法、静电吸盘、基板固定装置和用于半导体器件的封装件
US20220190749A1 (en) Electrostatic chuck and substrate fixing device
JP2004158751A (ja) プラズマ処理装置
JP4241571B2 (ja) 双極型静電チャックの製造方法
JP2002110773A (ja) 静電チャック
JP6483533B2 (ja) 試料保持具およびこれを用いたプラズマエッチング装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication