【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体製造装置、検査機器等に用いられる半導体製造装置用真空チャックに関するもので、さらに詳しくは、低熱膨張セラミックスからなる半導体製造装置用真空チャックに関するものである。
【０００２】
【従来技術】
近年、半導体回路は益々精細化する傾向にあり、例えば、真空チャックを搭載した半導体製造装置では、半導体素子の製品特性の向上が要求されるため、各部材の材料と構成に種々の工夫が鋭意検討されている。（たとえば、特許文献１参照）
【０００３】
このような状況下で、周囲の温度変化による熱膨張によるわずかな変形でも製品歩留まりの低下を招くことから、半導体製造装置の構成部材としてコーディエライトを主成分とする低熱膨張材料が用いられるようになってきた。（たとえば、特許文献２参照）
【０００４】
また、半導体製造装置の大型化、高速移動化にともない、このような構成部材の軽量化が要求されており、軽量化の一手段として、部材を緻密な焼結体から多孔体に置換することが検討されている。具体的には、低熱膨張セラミックス緻密体に囲まれた空間部にこれと同材質の低熱膨張セラミックス多孔体を嵌め込んで半導体製造装置用真空チャックとすることで、さらなる軽量化が期待できる。
このような場合、低熱膨張セラミックス同士を接合する技術が求められており、従来は接合材としてガラスが多用されていた。
【０００５】
【特許文献１】
特開平８−２７４１４９号公報
【特許文献２】
特開平１１−２０９１７１号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来から接合材として用いられているガラスは低熱膨張材でないため、接合部にガラスの溶融温度から室温まで冷却する間に応力が残留するという問題がある。また、ガラスは剛性が低いため、接合後の部材全体の剛性が低下し、半導体素子の製品特性の向上が困難となる。さらには、接着強度が弱いという欠点も抱えている。
【０００７】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、熱膨張係数が低く、低熱膨張セラミックス緻密体と低熱膨張セラミックス多孔体との接合部に内部応力が残留せずに、接合強度が高い低熱膨張セラミックスからなる半導体製造装置用真空チャックを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的は、以下の（１）〜（４）によって達成される。
（１）低熱膨張セラミックス緻密体内に囲まれた空間部にこれと同材質の低熱膨張セラミックス多孔体を嵌め込んだ半導体製造装置用真空チャックであって、該緻密体と該多孔体とを、該緻密体よりも溶融温度の低い低熱膨張セラミックスからなる接合材で接合してなることを特徴とする半導体製造装置用真空チャック。
（２）上記（１）において、前記低熱膨張セラミックス緻密体および前記接合材の２０〜３０℃における平均の熱膨張係数が−１×１０−６〜１×１０−６／℃であることを特徴とする請求項１に記載の半導体製造装置用真空チャック。
（３）上記（２）において、前記低熱膨張セラミックス緻密体および前記接合材を構成する複合材料が、リチウムアルミノシリケート、コーディエライト、リン酸ジルコニウムカリウムから選ばれる１種以上の材料と、炭化珪素、窒化珪素、炭化ホウ素、サイアロン、アルミナ、ジルコニア、ムライト、ジルコン、窒化アルミニウム、ケイ酸カルシウムから選ばれる１種以上の材料とからなることを特徴とする半導体製造装置用真空チャック。
（４）上記（２）または（３）において、前記低熱膨張セラミックス緻密体と前記接合材との間の、２０〜３０℃における平均の熱膨張係数の差が±０．１×１０−６／℃以内であることを特徴とする半導体製造装置用真空チャック。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明に係る半導体製造装置用真空チャックは、低熱膨張セラミックス緻密体と低熱膨張セラミックス多孔体を、該緻密体よりも溶融温度の低い低熱膨張セラミックスからなる接合材で接合してなる。
【００１０】
このように接合材として低熱膨張セラミックス緻密体よりも溶融温度の低い低熱膨張セラミックスを用いることにより、接合に際して接合材の溶融温度よりも高く、低熱膨張セラミックス緻密体の溶融温度よりも低い温度で加熱することにより、接合材のみが溶融して低熱膨張セラミックス緻密体と低熱膨張セラミックス多孔体を接合することができる。この場合に、接合材が低熱膨張セラミックスであるから、接合部に残留する応力が小さく、接合部の剛性が高いため材料全体の剛性が高く、かつ接合部自体の強度がガラスより大きいから接合強度が大きい。
【００１１】
ここで、前記低熱膨張セラミックス緻密体および前記接合材の２０〜３０℃における平均の熱膨張係数が−１×１０−６〜１×１０−６／℃であることが好ましい。この範囲であれば、半導体製造装置部材として用いられた場合に、半導体回路の精細化に適合可能である。また、低熱膨張セラミックス緻密体と接合材との間の、２０〜３０℃における平均の熱膨張係数の差が±０．１×１０−６／℃以内であることが好ましい。熱膨張係数の差がこの範囲を超えると、接合のための熱処理後、冷却過程で内部応力がたまり、強度低下を招くおそれがある。
【００１２】
前記低熱膨張セラミックス緻密体および前記接合材を構成する複合材料としては、リチウムアルミノシリケート、コーディエライト、リン酸ジルコニウムカリウムから選ばれる１種以上の第１の材料と、炭化珪素、窒化珪素、炭化ホウ素、サイアロン、アルミナ、ジルコニア、ムライト、ジルコン、窒化アルミニウム、ケイ酸カルシウムから選ばれる１種以上の第２の材料とからなるものが好適である。これら構成材料のうち第１の材料は熱膨張が極めて小さく、第２の材料は熱膨張係数は第１の材料よりも大きいがヤング率が高く、これらを複合化することにより、所望の低熱膨張および高剛性を兼備した材料とすることができる。
【００１３】
上記第１の材料としては、リチウムアルミノシリケートであるβ−ユークリプタイトやスポジューメンが好ましい。また、その中でもβ−ユークリプタイトはマイナスの熱膨張を示すので、プラスの熱膨張を示す第２の材料と組み合わせることにより、極めて低い熱膨張係数を得ることが可能であるし、また、配合を調節することにより熱膨張係数をマイナスからプラスの広い範囲で調節することが可能となる。なお、β−ユークリプタイトやスポジューメンに代表されるリチウムアルミノシリケートは、Ｃａ、Ｍｇ、Ｆｅ、Ｋ、Ｔｉ、Ｚｎ等の他の成分と固溶体を形成するが、本発明ではこのような固溶体も適用可能である。
【００１４】
一方、接合材における第２の材料の選択は、接合材の溶融温度が低熱膨張セラミックス緻密体の溶融温度よりも低くなるように上記材料の中から適宜選択される。
【００１５】
なお、接合材および低熱膨張セラミックス緻密体を構成する複合材料において、実質的な化学的反応が生じなければ、第１の材料として複数の材料を組み合わせて用いることも可能である。また、第２の材料も同様に、実質的な化学的反応が生じなければ、複数の材料を組み合わせて用いることも可能である。
【００１６】
ここで、低熱膨張セラミックス緻密体を構成する複合材料の構成材料のうち１種以上が、接合材を構成する複合材料の構成材料と共通であることが好ましい。これにより、共通の構成材料が拡散しやすく強固に接合することができる。
【００１７】
この場合に、低熱膨張セラミックス緻密体の組成としてはβ−ユークリプタイト５０〜９５質量％と炭化珪素５〜５０質量％であり、接合材の組成としてはβ−ユークリプタイト４０〜８５質量％と窒化珪素１５〜６０質量％であることが好ましい。
【００１８】
次に、本発明の半導体製造装置用真空チャックの具体的な構成について詳細に説明する。
本発明の半導体製造装置用真空チャックは、低熱膨張セラミックス緻密体に囲まれた空間部にこれと同材質の低熱膨張セラミックス多孔体を嵌め込んだ半導体製造装置用真空チャックであって、該緻密体と該多孔体とを、該緻密体よりも溶融温度の低い低熱膨張セラミックスからなる接合材で接合してなる。
図１に、本発明の実施例である半導体製造装置用真空チャックの模式的な斜視断面図を示した。図１において、１、２および３は低熱膨張セラミックス緻密体で、４は吸引孔であり、５は緻密体に囲まれた空間部に嵌め込まれた同材質の低熱膨張セラミックス多孔体で、６は低熱膨張セラミックス緻密体と低熱膨張セラミックス多孔体との接合部である。
ここで、低熱膨張セラミックス多孔体を用いる理由は、吸引孔と連結することで真空引きの経路を確保できる作用があるからである。また、さらには、低熱膨張セラミックス緻密体の一部を多孔体に置換することで軽量化を図ることができる。
【００１９】
本発明の低熱膨張セラミックス多孔体の製造方法としては、公知の方法が適用可能である。たとえば、セラミックス粉末を含むスラリーをウレタンフォーム等のスポンジに含浸させ、焼成させる方法がある。その他の方法としては、セラミックス粉末を含むスラリーに気孔の基となる粒子として加熱で分解する有機物、例えば樹脂ビーズ、カーボンビーズ等を混合し、成形し、焼成すれば、これにより焼失した部分が気孔となり多孔体が製造できる。
【００２０】
つぎに低熱膨張セラミックス緻密体と低熱膨張セラミックス多孔体との接合は、接合材粉末を適宜のバインダーとともに混練して粘糊性のあるペーストとし、このペーストを低熱膨張セラミックス緻密体と低熱膨張セラミックス多孔体の各接合面に塗布し、脱脂した後に、緻密体に囲まれた空間部に多孔体を嵌め込んで接合面同士を密着させ、接合材は溶融するけれども低熱膨張セラミックス緻密体と低熱膨張セラミックス多孔体は溶融しない温度で熱処理することによる。これにより、接合材が溶融し、一部は低熱膨張セラミックス緻密体と低熱膨張セラミックス多孔体に拡散してお互いを接合できる。
この際の熱処理雰囲気は、材料が全て酸化物系のものであれば、大気雰囲気を用いることができるが、非酸化物系の材料が含まれている場合には、非酸化雰囲気を用いることが好ましい。
【００２１】
【実施例】
以下、本発明の実施例について説明する。
（１）低熱膨張セラミックス緻密体の作製
まず、β−ユークリプタイト粉末と炭化珪素粉末とを表１の割合でポットミル混合して乾燥させ、低熱膨張セラミックスの原料混合粉末を作製した。この混合粉末を１５０ＭＰａでＣＩＰ成形し、円板状成形体を得た。得られた成形体を２種類の円筒形状品、及び円盤に切削加工し、窒素雰囲気において、表１に示す温度で焼成した。このようにして、図１に模式的に示すような外径１１０ｍｍΦ×高さ３０ｍｍ×肉厚５ｍｍの円筒Ａと、外径２５０ｍｍΦ×高さ３０ｍｍ×肉厚５ｍｍの円筒Ｂ、および直径２５０ｍｍΦ×厚さ５ｍｍの円板Ｃを得た。なお、この円板Ｃには中心部に１個、および中心より２００ｍｍ離れた同心円上の位置に合計４個からなる直径５ｍｍΦの吸引孔を形成した。
ここで、同様にして焼成して得られた試験片から、レーザー干渉式熱膨張測定装置（アルバック理工社製 ＬＩＸ−１）を用いて２０〜３０℃における平均の熱膨張係数を求めた。また、共振法にてこれら緻密体のヤング率を測定した。これらの評価結果についても表１にまとめて示した。
【００２２】
【表１】
【００２３】
（２）低熱膨張セラミックス多孔体の作製
緻密体と同様にして、β−ユークリプタイト粉末と炭化珪素粉末とを表１の割合でポットミル混合して乾燥させ、低熱膨張セラミックスの原料混合粉末を作製した。
このセラミックス粉末を含むスラリーに気孔の基となる粒子として外割で５重量％の粒度１００μｍのカーボンビーズを混合し、直径２５０ｍｍΦ×厚み３５ｍｍの円板状成形体を作製し、１５０ＭＰａでＣＩＰ処理した。このようにして得られた成形体を窒素雰囲気において、表１に示す温度で焼成し、円板状の低熱膨張セラミックス多孔体を得た。
次に、このセラミックス多孔体を研削加工し、直径１００ｍｍΦ×高さ３０ｍｍの円板、および、外径２４０ｍｍΦ×内径１１０ｍｍΦ×高さ３０ｍｍのリング状多孔体を得た。
【００２４】
（３）接合材の作製
次に、β−ユークリプタイトと窒化珪素を表２に示す割合でポットミル混合して乾燥させ、接合材用の混合粉末を作製した。この混合粉末を無機分が３０ｖｏｌ％となるようにエチルセルロースの１５％α−テルピネオール溶液と混合し、三本ロールを用いてペースト状にした。なお、この接合材について同じ組成の焼結体を作製して板材と同様にして熱膨張係数を求めた。その結果についても表２にまとめて示した。
【００２５】
【表２】
【００２６】
次に、円筒Ａの内周と外周面と片端面、および円筒Ｂの内周面と片端面に上記接合材ペーストを刷毛を用いて約１３０μｍの厚さで塗布した。また、上記リング状の低熱膨張セラミックス多孔体の内外周面にも同様の方法でペーストを塗布し、円筒Ａと円筒Ｂに囲まれた空間に嵌めこみ密着させた。次に、円板状の低熱膨張セラミックス多孔体の外周面にも同様の方法でペーストを塗布し、円筒Ａの内部の空間に嵌めこみ密着させた。
次に、上記吸引孔を具備する円板Ｃの片面と、円筒に嵌め込んだ低熱膨張セラミックス多孔体の片面に同様の方法でペーストを塗布し、塗布面同士を密着した。これらを５００℃で脱脂した後、窒素雰囲気で、表２に示した温度で熱処理し、接合材を溶融させた。その後、吸引孔を塞ぐ溶融した接合材を研削で除去して、図１に斜視断面を模式的に示したような半導体製造装置用真空チャックを得た。
【００２７】
次に、以上のようにして得られた真空チャックから接合部を含む試験片を切り出した結果、接合部に内部応力が残留せず、しかも接合部は、大幅な低下を招かない程度の曲げ強度を有していることが確認された。
また、以上のようにして得られた真空チャックの上面に直径２５０ｍｍΦのシリコンウエハーを載せ、吸引孔から真空引きした結果、強い吸着力が得られた。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、低い熱膨張係数を維持しつつ、接合部に内部応力が残留せず、しかも接合部は、大幅な低下を招かない程度の曲げ強度を有している半導体製造装置用真空チャックを得ることができる。
さらには、本発明の真空チャックは、低熱膨張セラミックス緻密体の一部を多孔体に置換することで軽量化を図れる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を模式的に示した斜視断面図である。
【符号の説明】
１ 低熱膨張セラミックス緻密体 （円筒Ａ）
２ 低熱膨張セラミックス緻密体 （円筒Ｂ）
３ 低熱膨張セラミックス緻密体 （円板Ｃ）
４ 吸引孔
５ 低熱膨張セラミックス多孔体
６ 接合部[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a vacuum chuck for a semiconductor manufacturing device used for a semiconductor manufacturing device, an inspection device, and the like, and more particularly, to a vacuum chuck for a semiconductor manufacturing device made of low thermal expansion ceramics.
[0002]
[Prior art]
In recent years, semiconductor circuits have tended to become finer and finer. For example, in a semiconductor manufacturing apparatus equipped with a vacuum chuck, it is required to improve the product characteristics of a semiconductor element. Is being considered. (For example, see Patent Document 1)
[0003]
Under such circumstances, even a slight deformation due to thermal expansion due to a change in ambient temperature causes a decrease in product yield, so that a low thermal expansion material containing cordierite as a main component is used as a component of a semiconductor manufacturing apparatus. It has become. (For example, see Patent Document 2)
[0004]
In addition, with the increase in the size and speed of semiconductor manufacturing equipment, the weight of such components has been required to be reduced. As a means of weight reduction, replacement of members from dense sintered bodies to porous bodies has been required. Is being considered. More specifically, a further reduction in weight can be expected by fitting a low thermal expansion ceramic porous body of the same material into a space surrounded by the low thermal expansion ceramic dense body to form a vacuum chuck for a semiconductor manufacturing apparatus.
In such a case, a technique for joining the low thermal expansion ceramics to each other has been required, and glass has conventionally been frequently used as a joining material.
[0005]
[Patent Document 1]
JP-A-8-274149 [Patent Document 2]
JP-A-11-209171
[Problems to be solved by the invention]
However, since glass conventionally used as a joining material is not a low thermal expansion material, there is a problem that stress remains in the joined portion during cooling from the glass melting temperature to room temperature. Further, since the glass has low rigidity, the rigidity of the entire member after bonding is reduced, and it is difficult to improve the product characteristics of the semiconductor element. Furthermore, it has a disadvantage that the adhesive strength is weak.
[0007]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and has a low thermal expansion coefficient, no internal stress remains at the junction between the low thermal expansion ceramic dense body and the low thermal expansion ceramic porous body, and the bonding strength is high. An object of the present invention is to provide a vacuum chuck for a semiconductor manufacturing apparatus made of expanded ceramics.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The object of the present invention is achieved by the following (1) to (4).
(1) A vacuum chuck for a semiconductor manufacturing apparatus in which a low thermal expansion ceramic porous body of the same material is fitted in a space surrounded by a low thermal expansion ceramic dense body, wherein the dense body and the porous body are separated from each other. A vacuum chuck for a semiconductor manufacturing apparatus, which is joined by a joining material made of a low thermal expansion ceramic having a lower melting temperature than a dense body.
(2) In the above (1), the average coefficient of thermal expansion of the dense body of low thermal expansion ceramic and the bonding material at 20 to 30 ° C. is −1 × 10 −6 to 1 × 10 −6 / ° C. The vacuum chuck for a semiconductor manufacturing apparatus according to claim 1.
(3) In the above (2), the composite material forming the dense body of low thermal expansion ceramic and the bonding material is at least one material selected from lithium aluminosilicate, cordierite, and potassium zirconium phosphate; A vacuum chuck for a semiconductor manufacturing apparatus, comprising: at least one material selected from the group consisting of silicon nitride, boron nitride, sialon, alumina, zirconia, mullite, zircon, aluminum nitride, and calcium silicate.
(4) In the above (2) or (3), the difference in average thermal expansion coefficient at 20 to 30 ° C. between the dense body of low thermal expansion ceramic and the bonding material is ± 0.1 × 10 −6 /. A vacuum chuck for semiconductor manufacturing equipment, wherein the temperature is within ° C.
[0009]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
A vacuum chuck for a semiconductor manufacturing apparatus according to the present invention is formed by joining a low-thermal-expansion ceramic dense body and a low-thermal-expansion ceramic porous body with a bonding material made of a low-thermal-expansion ceramic having a lower melting temperature than the dense body.
[0010]
By using low-thermal-expansion ceramics that have a lower melting temperature than the low-thermal-expansion ceramic dense body as the joining material, heating at a temperature higher than the melting temperature of the joining material and lower than the melting temperature of the low-thermal-expansion ceramic dense body during joining By doing so, only the joining material is melted, and the low-thermal-expansion ceramic dense body and the low-thermal-expansion ceramic porous body can be joined. In this case, since the joining material is a low thermal expansion ceramic, the stress remaining in the joining portion is small, the rigidity of the joining portion is high, the rigidity of the entire material is high, and the joining portion itself is stronger than glass, so the joining strength is high. Is big.
[0011]
Here, it is preferable that the average thermal expansion coefficient of the low-thermal-expansion ceramic dense body and the bonding material at 20 to 30 ° C. is −1 × 10 −6 to 1 × 10 −6 / ° C. Within this range, when used as a member of a semiconductor manufacturing apparatus, it can be adapted to refinement of a semiconductor circuit. Further, it is preferable that the difference in the average thermal expansion coefficient between 20 and 30 ° C. between the low-thermal-expansion ceramic dense body and the bonding material is within ± 0.1 × 10 −6 / ° C. If the difference in the coefficient of thermal expansion exceeds this range, the internal stress accumulates during the cooling process after the heat treatment for joining, and the strength may be reduced.
[0012]
As the composite material forming the low-thermal-expansion ceramic dense body and the bonding material, at least one first material selected from lithium aluminosilicate, cordierite, and potassium zirconium phosphate; silicon carbide; silicon nitride; A material composed of at least one second material selected from boron, sialon, alumina, zirconia, mullite, zircon, aluminum nitride, and calcium silicate is preferable. Of these constituent materials, the first material has a very low thermal expansion, and the second material has a higher thermal expansion coefficient than the first material but a higher Young's modulus. And a material having both high rigidity.
[0013]
As the first material, β-eucryptite or spodumene, which is lithium aluminosilicate, is preferable. Among them, β-eucryptite exhibits a negative thermal expansion. Therefore, by combining it with a second material exhibiting a positive thermal expansion, it is possible to obtain an extremely low thermal expansion coefficient. It is possible to adjust the thermal expansion coefficient in a wide range from minus to plus by adjusting. In addition, lithium aluminosilicate represented by β-eucryptite and spojumen forms a solid solution with other components such as Ca, Mg, Fe, K, Ti, and Zn. In the present invention, such a solid solution is also applied. It is possible.
[0014]
On the other hand, the selection of the second material in the joining material is appropriately selected from the above materials so that the melting temperature of the joining material is lower than the melting temperature of the low-thermal-expansion ceramic dense body.
[0015]
In addition, in the composite material forming the bonding material and the low-thermal-expansion ceramic dense body, a plurality of materials can be used in combination as the first material unless a substantial chemical reaction occurs. Similarly, the second material can be used in combination of a plurality of materials as long as no substantial chemical reaction occurs.
[0016]
Here, it is preferable that at least one of the constituent materials of the composite material forming the low thermal expansion ceramic dense body is the same as the constituent material of the composite material forming the bonding material. Thereby, the common constituent material is easily diffused and can be firmly joined.
[0017]
In this case, the composition of the low thermal expansion ceramic dense body is 50 to 95% by mass of β-eucryptite and 5 to 50% by mass of silicon carbide, and the composition of the bonding material is 40 to 85% by mass of β-eucryptite. And 15 to 60% by mass of silicon nitride.
[0018]
Next, a specific configuration of the vacuum chuck for a semiconductor manufacturing apparatus of the present invention will be described in detail.
The vacuum chuck for a semiconductor manufacturing apparatus of the present invention is a vacuum chuck for a semiconductor manufacturing apparatus in which a low thermal expansion ceramic porous body of the same material is fitted in a space surrounded by a low thermal expansion ceramic dense body. And the porous body are joined with a joining material made of low thermal expansion ceramics having a lower melting temperature than the dense body.
FIG. 1 is a schematic perspective sectional view of a vacuum chuck for a semiconductor manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, reference numerals 1, 2, and 3 denote a low-thermal-expansion ceramic dense body, 4 denotes a suction hole, 5 denotes a low-thermal-expansion ceramic porous body of the same material fitted in a space surrounded by the dense body, and 6 denotes a porous body. This is a junction between the low thermal expansion ceramic dense body and the low thermal expansion ceramic porous body.
Here, the reason for using the low-thermal-expansion ceramic porous body is that there is an effect that a path for evacuation can be secured by connecting to the suction hole. Further, by replacing a part of the dense body of low thermal expansion ceramics with a porous body, the weight can be reduced.
[0019]
A known method can be applied as a method for producing the low thermal expansion ceramic porous body of the present invention. For example, there is a method in which a sponge such as urethane foam is impregnated with a slurry containing ceramic powder and fired. As another method, if a slurry containing ceramic powder is mixed with an organic substance which is decomposed by heating as particles serving as pore bases, for example, resin beads, carbon beads, or the like, the mixture is molded, and then baked. And a porous body can be manufactured.
[0020]
Next, the low-thermal-expansion ceramic dense body and the low-thermal-expansion ceramic porous body are joined by kneading the bonding material powder with an appropriate binder to form a paste having a viscous property. After applying to each joint surface of the body and degreasing, a porous body is fitted in the space surrounded by the dense body to make the joint surfaces adhere to each other, and the joining material is melted, but the low thermal expansion ceramic and the low thermal expansion ceramic The porous body is heat-treated at a temperature at which it does not melt. As a result, the bonding material is melted, and a part of the bonding material is diffused into the low thermal expansion ceramic dense body and the low thermal expansion ceramic porous body, whereby the bonding is possible.
As the heat treatment atmosphere at this time, an air atmosphere can be used as long as all the materials are oxide-based, but a non-oxidation atmosphere can be used when non-oxide-based materials are included. preferable.
[0021]
【Example】
Hereinafter, examples of the present invention will be described.
(1) Preparation of a Low Thermal Expansion Ceramics Compact First, a β-eucryptite powder and a silicon carbide powder were mixed in a pot mill at a ratio shown in Table 1 and dried to prepare a raw material mixed powder of a low thermal expansion ceramic. This mixed powder was subjected to CIP molding at 150 MPa to obtain a disk-shaped molded body. The obtained molded body was cut into two types of cylindrical products and a disk, and fired at a temperature shown in Table 1 in a nitrogen atmosphere. In this way, a cylinder A having an outer diameter of 110 mmΦ × a height of 30 mm × a thickness of 5 mm, a cylinder B having an outer diameter of 250 mmΦ × a height of 30 mm × a thickness of 5 mm, and a diameter of 250 mmΦ × a thickness as schematically shown in FIG. A disk C having a thickness of 5 mm was obtained. In this disk C, one suction hole having a diameter of 5 mmΦ was formed at a central portion and a total of four at a position on a concentric circle 200 mm away from the center.
Here, the average thermal expansion coefficient at 20 to 30 ° C. was determined from a test piece obtained by firing in the same manner using a laser interference thermal expansion measuring device (LIX-1 manufactured by ULVAC-RIKO, Inc.). Further, the Young's modulus of these dense bodies was measured by a resonance method. Table 1 also shows these evaluation results.
[0022]
[Table 1]
[0023]
(2) Preparation of low thermal expansion ceramic porous body In the same manner as in the case of the dense body, β-eucryptite powder and silicon carbide powder were mixed in a pot mill at the ratio shown in Table 1 and dried to prepare a raw material mixed powder of low thermal expansion ceramic. did.
The slurry containing the ceramic powder was mixed with carbon beads having a particle size of 100 μm of 5% by weight as particles serving as pore bases to prepare a disk-shaped compact having a diameter of 250 mmφ and a thickness of 35 mm, and subjected to CIP treatment at 150 MPa. . The thus obtained molded body was fired at a temperature shown in Table 1 in a nitrogen atmosphere to obtain a disc-shaped porous body having low thermal expansion ceramics.
Next, the ceramic porous body was ground to obtain a disk having a diameter of 100 mmΦ × 30 mm in height and a ring-shaped porous body having an outer diameter of 240 mmΦ × inner diameter of 110 mmΦ × 30 mm in height.
[0024]
(3) Preparation of bonding material Next, β-eucryptite and silicon nitride were mixed in a pot mill at the ratio shown in Table 2 and dried to prepare a mixed powder for a bonding material. This mixed powder was mixed with a 15% α-terpineol solution of ethyl cellulose so as to have an inorganic content of 30 vol%, and formed into a paste using a three-roll mill. In addition, a sintered body having the same composition was prepared for this joining material, and the thermal expansion coefficient was determined in the same manner as for the plate material. The results are also shown in Table 2.
[0025]
[Table 2]
[0026]
Next, the above-mentioned bonding material paste was applied to the inner circumference, outer circumference and one end face of the cylinder A and the inner circumference face and one end face of the cylinder B with a thickness of about 130 μm using a brush. A paste was also applied to the inner and outer peripheral surfaces of the ring-shaped porous body of low thermal expansion ceramic in the same manner, and the paste was fitted into a space surrounded by the cylinder A and the cylinder B to be closely adhered. Next, a paste was applied to the outer peripheral surface of the disc-shaped porous body of low thermal expansion ceramic in the same manner, and the paste was fitted into the space inside the cylinder A and closely adhered thereto.
Next, a paste was applied to one surface of the disk C having the suction holes and one surface of the low thermal expansion ceramic porous body fitted in the cylinder by the same method, and the applied surfaces were brought into close contact with each other. After these were degreased at 500 ° C., they were heat-treated at a temperature shown in Table 2 in a nitrogen atmosphere to melt the bonding material. Thereafter, the melted joining material that closes the suction holes was removed by grinding to obtain a vacuum chuck for a semiconductor manufacturing apparatus as schematically shown in a perspective cross section in FIG.
[0027]
Next, a test piece including the joint was cut out from the vacuum chuck obtained as described above. As a result, the internal stress did not remain in the joint and the bending strength of the joint was not reduced significantly. It was confirmed to have.
Further, a silicon wafer having a diameter of 250 mm was placed on the upper surface of the vacuum chuck obtained as described above, and as a result of evacuation from the suction hole, a strong suction force was obtained.
[0028]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, while maintaining a low coefficient of thermal expansion, no internal stress remains in the joint, and the joint has a bending strength that does not cause a significant decrease. Vacuum chuck for a semiconductor manufacturing apparatus can be obtained.
Furthermore, the vacuum chuck of the present invention has the effect of reducing the weight by replacing a part of the low-thermal-expansion ceramic dense body with a porous body.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective sectional view schematically showing an embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 Low thermal expansion ceramic dense body (cylindrical A)
2 Compact body with low thermal expansion ceramic (cylindrical B)
3 Low thermal expansion ceramic dense body (Disc C)
4 Suction hole 5 Low thermal expansion porous ceramic 6 Joint
