JP2009188389A - 接合構造及び半導体製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】セラミックス部材中に埋設された金属端子に外部と接続するもしくは外部から電力を供給する金属接続部材を備える信頼性の高い接合構造、この接合構造を有する半導体製造装置を提供する。
【解決手段】孔４ａが設けられたセラミックス部材４と、セラミックス部材４に埋設され孔４ａの底部において露出するモリブデンからなる端子３と、端子３の露出面に接した第１タンタル層６ａ、第１タンタル層６ａ上の金層６ｂ、金層６ｂ上の第２タンタル層６ｃの三層からなるロウ接合層６と、孔４ａに挿入されロウ接合層６を介して端子３に接続される接続部材５と、を備え、端子３と接続部材５がセラミックス部材４と熱膨張係数がほぼ同一の高融点金属からなる接合構造１。
【選択図】図１

Description

本発明は接合構造及び半導体製造装置に関する。さらに詳しくは、本発明はセラミックス部材に埋設された金属端子に接続部材を接合する構造、埋設された電極に電力を供給する接続部材を有する接合構造及びこの接合構造を有する半導体製造装置に関する。

エッチング装置やＣＶＤ装置等の半導体製造装置の分野において、セラミックス部材中に電極が埋設された静電チェック等の半導体用サセプタが使用されている。例えば窒化アルミニウムや緻密質アルミナの基材中に電極が埋設されプラズマを発生させるための放電電極として機能する半導体用サセプタ、窒化アルミニウムやアルミナ基材中に金属抵抗体（ヒータ）が埋設されたＣＶＤ等の熱処理プロセスにおいてウエハーの温度を制御するためのセラミックスヒーターとして機能する半導体用サセプタが挙げられる。また半導体ウエハーの搬送、露光、ＣＶＤ、スパッタリング等の成膜プロセス、微細加工、洗浄、エッチング、ダイシング等の工程において、半導体ウエハーを吸着し、保持するための静電チャックとして機能する半導体用サセプタにも電極が埋設されているものもある。

これらの装置においては、窒化アルミニウム等のセラミックス基材中に埋設された電極と接続部材とを電気的に接続する必要がある。接続部分は、酸化性雰囲気下、更には腐食性ガス雰囲気下で、非常な高温と低温との熱サイクルにさらされる。このような悪条件下においても、長期間高い接合強度と良好な電気的接続とを保持することが望まれている。

このような課題を解決する手段としていくつかの技術が提案されているが（例えば、特許文献１参照。）、ある用途においては解決すべき課題が残されていた。

例えば半導体製造装置である半導体用サセプタの電極接続部の製造において、接続部材とセラミックス部材に埋設された端子は、ロウ接合層を介して互いに接続されている。かかるロウ接合層としては主にＡｕ（金）―Ｎｉ（ニッケル）合金ロウが用いられているが、接続部材やセラミックス部材に埋設された端子がモリブデン（Ｍｏ）からなる場合、接合後にＭｏとＮｉの金属間化合物が生成し、脆弱となり破断しやすくなるといった問題があった。

この問題を解決する手段としては、ロウ接合層を厚く（安定的に２００μｍ以上）したり、Ｃｒ（クロム）層でＮｉ拡散を防いだりしていたが不十分であった。

以上より、接続部材とセラミックス部材に埋設された端子を接合する信頼性の高い接合構造、この接合構造を有する半導体製造装置及び半導体用サセプタが求められていた。

さらには、セラミックス部材とこれと接触する他の部品とを固定するために、セラミックス部材中に座繰り孔を設け、メスネジを設けたモリブデン金属部材をアルミニウム（Ａｌ）ロウ付けしたものが従来あった。Ａｌロウは融点が低いため、４００℃以上の温度では接合強度が低下し、使用することができなかった。

特許第３７９０００号公報

本発明は、セラミックス部材中に埋設された金属端子に外部と接続するもしくは外部から電力を供給する金属接続部材を備える信頼性の高い接合構造、この接合構造を有する半導体製造装置を提供することを目的とする。さらに本発明は、４００℃以上の高温でも接合強度を維持する信頼性の高いネジ孔を有する接合構造を提供することを目的とする。

本発明の第１の特徴は、孔が設けられたセラミックス部材と、セラミックス部材に埋設され、孔の底部において露出する露出面を有しており、セラミックス部材と熱膨張係数がほぼ同一の高融点金属からなる端子と、端子の露出面に接した第１タンタル層、第１タンタル層上の金層、金層上の第２タンタル層の三層からなるロウ接合層と、孔に挿入され、ロウ接合層を介して端子に接続されており、セラミックス部材と熱膨張係数がほぼ同一の高融点金属からなる接続部材と、を備える接合構造を要旨とする。

本発明の第２の特徴は、第１の特徴にかかる接合構造を有する半導体基板に処理を施す半導体製造装置を要旨とする。

本発明によれば、セラミックス部材中に埋設された金属端子に外部と接続するもしくは外部から電力を供給する金属接続部材を備える信頼性の高い接合構造、この接合構造を有する半導体製造装置が提供される。さらに本発明によれば、４００℃以上の高温でも接合強度を維持する信頼性の高いネジ孔を有する接合構造が提供される。

図１（ａ）は第１の実施形態にかかる半導体用サセプタのセラミックス部材の主面に垂直な断面概略図を示し、図１（ｂ）は第１の実施形態にかかる半導体用サセプタのセラミックス部材の主面に平行な断面概略図を示す。 図２は第１の実施形態にかかる半導体用サセプタの製造工程図を示す。 図３（ａ）（ｂ）は、第１の実施形態にかかる半導体用サセプタの製造工程図を示す。 図４は、第１の実施形態にかかる半導体用サセプタの製造工程図を示す。 図５（ａ）は、第２の実施形態にかかる半導体用サセプタのセラミックス部材の主面に垂直な断面概略図を示し、図５（ｂ）は、第２の実施形態にかかる半導体用サセプタのセラミックス部材の主面に平行な断面概略図を示す。 図６は第２の実施形態にかかる半導体用サセプタの製造工程図を示す。 図７（ａ）（ｂ）は、第２の実施形態にかかる半導体用サセプタの製造工程図を示す。 図８（ａ）（ｂ）は、第２の実施形態にかかる半導体用サセプタの製造工程図を示す。 図９（ａ）（ｂ）は、第２の実施形態にかかる半導体用サセプタの製造工程図を示す。 図１０は、第２の実施形態にかかる半導体用サセプタの製造工程図を示す。 図１１（ａ）は、第２の実施形態の変形例１にかかる半導体用サセプタのセラミックス部材の主面に垂直な断面概略図を示し、図１１（ｂ）は、第２の実施形態の変形例１にかかる半導体用サセプタのセラミックス部材の主面に平行な断面概略図を示す。 図１２（ａ）は、第２の実施形態の変形例２にかかる半導体用サセプタのセラミックス部材の主面に垂直な断面概略図を示し、図１２（ｂ）は、第２の実施形態の変形例２にかかる半導体用サセプタのセラミックス部材の主面に平行な断面概略図を示す。 図１３（ａ）は、第２の実施形態の変形例３にかかる半導体用サセプタのセラミックス部材の主面に垂直な断面概略図を示し、図１３（ｂ）は、第２の実施形態の変形例３にかかる半導体用サセプタのセラミックス部材の主面に平行なＡ１Ａ２断面概略図を示し、図１３（ｃ）は、第２の実施形態の変形例３にかかる半導体用サセプタのセラミックス部材の主面なＢ１Ｂ２断面概略図を示す。 図１４は、半導体用サセプタの接合構造の接合強度測定の概念図を示す。 図１５（ａ）は、クリアランスがない半導体用サセプタのセラミックス部材の主面に垂直な断面概略図を示し、図１５（ｂ）は、クリアランスがない半導体用サセプタのセラミックス部材の主面に平行な断面概略図を示す。

以下に、実施形態を挙げて本発明の説明を行うが、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。図中同一の機能又は類似の機能を有するものについては、同一又は類似の符号を付して説明を省略する。

〔第１の実施形態〕
（半導体用サセプタ（接合構造））
図１（ａ）は、第１の実施形態にかかる半導体用サセプタのセラミックス部材の主面に垂直な断面概略図を示し、図１（ｂ）は、第１の実施形態にかかる半導体用サセプタのセラミックス部材の主面に平行な断面概略図を示す。尚、第１の実施形態にかかる半導体用サセプタの説明をすることで、接合構造や接合構造を有する半導体装置についても説明することとなる。

実施形態にかかる半導体用サセプタ１は、内部に導電体層としてヒーター抵抗体２が埋設され上部に孔４ａを設けたセラミックス部材４と、孔４ａの底部において第１の主面を露出し第２の主面がヒーター抵抗体２に電気的に接するセラミックス部材４と熱膨張係数がほぼ同一の高融点金属からなる端子３と、端子３の第１の主面に接した第１タンタル層６ａ、第１タンタル層６ａ上の金層６ｂ、金層６ｂ上の第２タンタル層６ｃの三層からなるロウ接合層６と、孔４ａに挿入されロウ接合層６を介して端子３に接続されたセラミックス部材４と熱膨張係数がほぼ同一の高融点金属からなる接続部材５と、を備える。導電体層としてのヒーター抵抗体２はセラミックス部材４の主面に平行に埋設されている。孔４ａの内径は、接続部材５の外径よりも大きい。孔４aに接続部材５を挿入することができるように、また、挿入した際に接続部材５が熱膨張可能になるように接続部材５の外径との間にクリアランス４ｂが形成される。クリアランス４ｂは接続部材５の全周にわたってあっても良いし、接続部材５の一部が孔４ａに接触していてもよい。クリアランス４ｂが全周にわたって全くないことは実質的に起こらない。

ロウ接合層６は、図３（ａ）や図４に示されるように、接続部材５の端部の主面と端子３の第１の主面（露出面）を含む孔４ａの底面との間に設けられており、接続部材５の端部の主面を上面（底面）とする略円柱状の第１空間４ｃを充填する。接続部材５の内部には螺旋状の溝５ａが切られており、発明を理解しやすくするため図示を省略してあるが、溝５ａにサセプタ１に電力を供給する螺旋状の溝を備える電極の端がねじ込まれている。

クリアランス４ｂとしては、接続部材５の外径を４〜６ｍｍとしたときに、０ｍｍ超過、略０．５ｍｍ以下が好ましい。下限値より小さいと接続部材５が孔４ａに挿入できず、作製上極めて困難な状況になる。一方、孔径が大きいと不純物が入り込みやすくなり、汚染源や電極の腐食原因になるおそれがあるからである。もっとも、セラミックスにあける孔が大きいほど、セラミックスの強度が低下し、接続部材５挿入時のガイドの役割もあることから必要以上に大きな孔をあける必要はない。

セラミックス部材４としては、特に制限はないが、アルミナ、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、Ｓｉ_３Ｎ_４、窒化ホウ素（ＢＮ）が挙げられる。これらは焼結法等により所望の形状に成形することができる。

端子３の材質としては、端子３がセラミックス部材４を製造する際に、アルミナ粉末や窒化アルミニウム粉末等のセラミックス粉末と同時に焼成されるため、セラミックスと熱膨張係数がほぼ同一の高融点金属により形成されることが好ましい。アルミナとニオブもしくはチタン、窒化アルミニウムとモリブデンもしくは白金、Ｓｉ_３Ｎ_４、窒化ホウ素（ＢＮ）とタングステンの組み合わせが良い。これらの組み合わせに限定されるものではないが、なかでも窒化アルミニウムとモリブデンを用いることが好ましい。セラミックス部材４として窒化アルミニウムセラミックスを用いた場合、熱膨張係数が窒化アルミニウムセラミックスに近く、且つ高融点で窒化アルミニウムセラミックスの焼成の際に内部に埋設できるある程度の大きさを持ったバルク体として使用できる観点からは、モリブデンを用いることが好ましい。

接続部材５の材質としては、端子３と同一の熱膨張係数の金属を用いることが好ましい。接続部材５とセラミックス部材４とを直接ロウ付けする際、両者の熱膨張差によって接合強度が低下する傾向があるためである。

接続部材５と端子３を同一の材質としたほうが、接続部材５と端子３間の応力差がなくなり、セラミックス部材４への応力を緩和できる。以上の観点から、セラミックス部材を窒化アルミニウムとした場合には、接続部材５と端子３としてはモリブデンを用いることが特に好ましい。窒化アルミニウムは高熱伝導性で高強度の絶縁材料であり、半導体サセプタ１１に用いるに最適な材料である。

ロウ接合層６の直径は、接続部材５の直径と同程度とすることが好ましい。ロウ接合層６の厚は、ロウ接合層６の直径を４ｍｍ以上６ｍｍ以下とし、第１タンタル層６ａ及び第２タンタル層６ｃの層厚をそれぞれ０．０１ｍｍとしたときに、金（Ａｕ）層６ｂの層厚が０．０５ｍｍを超え０．３ｍｍ未満であることが好ましい。金（Ａｕ）層６ｂの層厚が上記範囲から外れると接合強度が低くなるからである。また、ロウ接合層６の直径を４ｍｍ以上６ｍｍ以下とし、金（Ａｕ）層６ｂの厚みを０．１５ｍｍとしたときに、第１タンタル層６ａ及び第２タンタル層６ｃの層厚がそれぞれ０．０１ｍｍ以上０．０７ｍｍ未満であることが好ましい。第１タンタル層６ａ及び第２タンタル層６ｃの層厚が上記範囲から外れると接合強度が低くなるからである。

ロウ接合層６は、金層６ｂを挟んで第１タンタル層６ａ、第２タンタル層６ｃを設ける構成としているが、第１タンタル層６ａ、第２タンタル層６ｃに特に差異を設ける必要はなく、両者の純度等は略同一である。

ヒーター抵抗体２としては、特に制限はないが、コイル状や面状の金属バルク材とすることが好ましい。面状の金属バルク材としては、例えば金属を一体の面状として形成したものをいうが、その他にも多数の小孔を有する板状体からなるバルク材（パンチングメタル）や、網状のバルク材が含まれる。

第１の実施形態にかかる接合構造を有する半導体用サセプタ１によれば、ロウ接合層６にニッケル（Ｎｉ）が含まれないため、接続部材５と端子３の間に金属間化合物が生成されない。その結果、熱サイクルやハンドリングなどの外力に対して耐久性が向上する。また金（Ａｕ）を挟んでタンタル（Ｔａ）を設けたロウ接合層６としたことにより、脆弱な金属間化合物ではなく固溶体層が形成されるため、外力が加わった場合に緩衝層として機能する。

図１５（ａ）（ｂ）に示す、セラミックス部材４の孔４ａ中の接続部材５が占める空間を除く部分にロウ接合層１０６が充填され、クリアランスがない半導体用サセプタ１０１の場合、クリアランスなく固定されているため、製造中もしくは使用時における温度サイクルで接続部材５とセラミックスの熱膨張差により応力が発生し、接続部材５の周囲のセラミックス部材４が破損する傾向があった。一方、第１の実施形態にかかる半導体用サセプタ１はクリアランス４ｂを備えるため、クリアランス４ｂにより応力が発生しないため、セラミックス部材４の破損が生じない。尚、第１の実施形態にかかる半導体用サセプタ１よりもねじり破断強度を高めるためには後に説明する第２の実施形態にかかる構成とすることが好ましい。

（半導体用サセプタ（接合構造）の製造方法）
（イ）図２に示すようなセラミックス部材４の主面に平行にヒーター抵抗体２が埋設され、ヒーター抵抗体２に電気的に接するように端子３が埋設されたセラミックス部材４を用意する。

（ロ）図３（ａ）（ｂ）に示すように、接続部材５の外径よりも大きい内径を備える孔４ａを設ける。尚、図３（ａ）中の仮想線で示される第１空間４ｃ（６）にロウ接合層６が充填される。

（ハ）図４に示すように、端子３の第１の主面（露出面）に接するように第１タンタル層６ａ、第１タンタル層６ａ上の金層６ｂ、金層６ｂ上の第２タンタル層６ｃの三層からなるロウ接合層６を配置する。そしてロウ接合層６を介して接続部材５をセラミックス部材４の孔４ａ内に配置する。接続部材５と端子３の第１の主面を含む孔４ａの底面間で区切られる第１空間４ｃをロウ接合層６で充填する。その後、ロウ接合層６を加熱して溶融させる。加熱温度は金の融点より２０℃程度高くまで加熱することが好ましい。ロウ接合層６の溶融を確認してから５分程度その温度に放置した後、加熱を止め自然冷却を行なう。接続部材５がロウ接合層６を介して端子３に接続される。以上により、図１（ａ）（ｂ）に示す半導体用サセプタ１が製造される。

〔第２の実施形態〕
（半導体用サセプタ（接合構造））
第１の実施形態にかかる半導体用サセプタ１との相違点について中心に説明する。

図５（ａ）に示す第２の実施形態にかかる半導体用サセプタ１１は、セラミックス部材１４の主面に平行な断面において、図５（ｂ）に示すように、略半円形状のロウ溜空間１４ｄを有する。ロウ溜空間１４ｄは、セラミックス部材１４の孔１４ａの側壁の一部に設けられ、ロウ接合層６１の一部を構成するロウ材６２が、ロウ溜空間１４ｄの一部を充填している。なお、ロウ接合層６１は、第１の実施形態に係るロウ接合層６と同様の構成を有する。

第２の実施形態にかかる半導体用サセプタはクリアランス１４ｂの一部にロウ溜空間１４ｄを備える。ロウ溜空間１４ｄ及びロウ材６２は、鍵の役割をするため（以下「キー効果」という）、ロウ溜空間１４ｄがない第1の実施形態に比べて接続部材５の軸を中心に回す力に対するねじり破断強度がはるかに高い。

第２の実施形態によれば、クリアランス１４ｂの一部のみがロウ材６２により満たされるため、接続部材５とセラミックス部材１４は孔１４ａの側面の一部でのみ強固に拘束され、接続部材５とセラミックス部材１４の間の大部分にクリアランス１４ｂが形成される。よって、図１５に示すようなクリアランス４ｂ全部をロウ接合層１０６で満たした場合に起きるセラミックス部材４の破壊は第２の実施形態では生じない。つまり第２の実施形態は、図１に示すような、孔４ａと同形状の断面形状の接続部材５を入れた第１の実施形態よりもはるかに高いねじり破断強度を有する。第１の実施形態のように、孔４ａと同形状の断面形状の接続部材５を入れた場合、孔４ａと接続部材５の間にクリアランス４ｂが発生する。接続部材５が孔４ａの一部と接触している場合もあるが、接続部材５のねじる方向によっては、必ずクリアランス４ｂがあるため、ねじる方向を逆にすると破断する傾向がある。一方、第２の実施形態では、接続部材５の溝５ａにねじ込んだねじを締めたり緩めたりした場合であっても、両方のねじる方向で略半円形状のロウ溜空間１４ｄにクリアランス１４ｂがないようにロウ材６２が満たされているので、キー効果により高強度のねじり破断強度を発揮する。

ロウ溜空間１４ｄは一箇所でも良いが、複数のロウ溜空間１４ｄを設けても構わない。例えば２もしくは４箇所に互いに対称になるようにロウ溜空間１４ｄを配置することにより更にねじり破断強度が高くなるからである。しかし、例えば５箇所以上に多くなると、必要なロウ材の量が多くなり、また、セラミックスに破断が生じる可能性が高くなるので好ましくない。なかでも、ロウ溜空間１４ｄは、孔１４aの側壁の互いに対向する位置に１組もしくは２組設けられていることが好ましく、孔１４aの側壁の互いに対向する位置に１組設けられていることが最も好ましい。

（半導体用サセプタの製造方法）
第１の実施形態にかかる半導体用サセプタ１の製造方法との相違点を中心に説明する。

（イ）図６，図７（ａ）（ｂ）に示すように第１の実施形態の図２，図３（ａ）（ｂ）と同様に、セラミックス部材１４を加工する。

（ロ）図８（ａ）（ｂ）に示すように、ドリルなどを用いてセラミックス部材１４の孔１４ａの外周の一部にロウ溜空間１４ｄを形成する。この場合、孔１４ａと同時にロウ溜空間１４ｄを形成してもよい。

（ハ）その後、図９（ａ）（ｂ）に示すように、ロウ溜空間１４ｄを除いてシール部材１０をセラミックス部材１４上に配置し、そしてメタライズ処理を行なう。メタライズ処理を行うことで、ロウ材が溶融したときにロウ溜空間１４ｄに這い上がり易くするためであるが、必ずしも必要ではない。また接続部材５については、ロウ接合層６を構成するロウ材はい上がらせたい部分を除いて表面酸化処理を行なうことが好ましい。表面酸化処理によって、ロウ材が這い上がらなくなるので、クリアランス全体がロウ材で満たされるのを防ぐことができる。表面酸化処理に限らず、濡れ性の悪い物質を塗布することでもよいであろう。セラミックスへのメタライズ処理か、接続部材５への表面酸化処理のいずれかもしくは両方を行えば、ロウ材をロウ溜空間１４ｄにのみ這い上がらせることが出来る。

（ニ）図１０に示すように、端子３の第１の主面上に第１タンタル層６ａ、金層６ｂ、第２タンタル層６ｃの順に、端子３上の第１空間１４ｃ上にロウ接合層６を配置する。そしてロウ接合層６を介して接続部材５をセラミックス部材１４の孔１４ａ内に配置する。接続部材５と端子３の第１の主面を含む孔１４ａの底面間で区切られる第１空間１４ｃをロウ接合層６で充填する。その後、ロウ接合層６を加熱して溶融させる。加熱温度は金の融点より２０℃程度高くまで加熱することが好ましい。ロウ接合層６の溶融を確認してから５分程度その温度に放置する。

（ホ）そしてロウ接合層６の一部を構成するロウ材が接続部材５の側面やロウ溜空間１４ｄの側面を這い上がることでロウ材の界面が序所に上昇してロウ溜空間１４ｄが充填される。その後、加熱を止め自然冷却を行なう。接続部材５がロウ接合層６を介して端子３に接続される。以上により、図５（ａ）（ｂ）に示す半導体用サセプタ１１が製造される。

第２の実施形態によれば、セラミックス部材１４中に埋設された端子３に外部から電力を供給する接続部材５もしくは、螺合用の金属部材との間に金属間化合物が生成することがない。さらには、第２の実施形態によれば、外部螺旋の螺合および取り外しに際しても信頼性が高く、高温でも使用できる信頼性の高い接合構造、この接合構造を有する半導体製造装置が提供される。

〔第２の実施形態の変形例〕
（半導体用サセプタ（接合構造））
ねじり破断強度を増加させるためには、以下のような構成としても構わない。

変形例１：図１１（ａ）に示すセラミックス部材１４の主面に平行にセラミックス部材１４を切断した際の孔１４ａの開口部側から見た断面形状が、図１１（ｂ）に示すように、略半円形状のロウ溜空間１４ｄがセラミックス部材１４の孔１４ａの側壁の一部に設けられており、接続部材５が、ロウ溜空間１４ｄの一部を埋めるように、接続部材５の外周表面の一部に凸部５ｂを備える。凸部５ｂは、セラミックス部材１４の主面に平行な断面において、略半円形状を有する。ロウ材６２が、第１空間１４ｃに連続してロウ溜空間１４ｄの一部を充填するように構成してもよい。ここで、ロウ溜空間１４ｄ及び凸部５ｂは、嵌合によってカギ部を構成する。接続部材５が略半円形状の凸部を有することで、凸部がロウ溜空間１４ｄと嵌合しあうことでねじり破断強度が増加するからである。

変形例２：図１２（ａ）（ｂ）に示すように、接続部材５が、接続部材５の外周表面の一部に内側に窪む切り欠き部５ｃを備え、セラミックス部材３４に取付けた際にロウ接合層６１の一部を構成するロウ材６２が第１空間３４ｃに連続して切り欠き部５ｃの一部を充填するように構成してもよい。

変形例３：図１３（ｃ）に示すように、端子４３の第１の主面の表面に十文字（クロス）状に溝４３ａを切っておいてもよい。ロウ接合層６が溝４３ａに入り込むことでアンカー効果が得られ、ねじり破断強度が高まるからである。

（実施形態の変形例）
上記のように、本発明は第１、第２の実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。具体的には、第１、第２の実施形態にかかるサセプタを用いた半導体製造装置が提供される。第１、第２の実施形態にかかるサセプタにより示される、セラミックス部材中に埋設された端子とこの端子に外部から電力を供給する接続部材との間に金属間化合物が生成することがない信頼性の高い接合構造が提供される。このように、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。

（接合強度測定）
図１４に示すような孔４ａの直径Ａが４.１ｍｍ、５.１ｍｍ、６.１ｍｍのいずれかであり、試験片の厚みＤが５ｍｍであり、孔４ａの深さＥが４ｍｍであり、端子３の直径Ｃが３ｍｍ、端子３の厚みが０．５ｍｍである試験用の窒化アルミニウムからなるセラミックス部材４を複数用意した。また図１４に示すような外径Ｂが４ｍｍ、５ｍｍ、６ｍｍのいずれかであり、溝５ａが設けられた円柱状のモリブデンからなる複数の試験用の接続部材５を用意した。

セラミックス部材４の孔４ａの中に表１に示す条件でロウ接合層６を配置し、さらにロウ接合層６上に接続部材５を配置した。接続部材５の径Ｂとロウ接合層６の径を同一とした。その後、金の融点よりも２０℃程度高い温度まで加熱し、ロウ接合層６の溶融を確認してから５分間放置しその後自然冷却した。

以上によりロウ接合層６を介して接続部材５とセラミックス部材４を接合した。そして図１（ａ）（ｂ）に示すような、端子３の表面上に第１タンタル（Ｔａ）層６ａ、金（Ａｕ）層６ｂ、第２タンタル（Ｔａ）層６ｃの順に積層された三層のロウ接合層６を備える、接合構造を得た。

その後、図１４の固定具８にセラミックス部材４を引っ掛けた後、接続部材５の溝５ａにねじ込ませた引張部材９で矢印で示すように垂直上方に加重を加え、接続部材５がセラミックス部材４からはく離するまでの耐加重を接合強度（ｋｇｆ）として測定した。実験条件及び実験結果をまとめて表１に示す。

実施例１〜実施例３、比較例１，２：ロウ接合層の直径を４ｍｍとしたときのロウ接合層の厚みが接合強度に与える影響をみた。その結果、タンタル（Ｔａ）層の厚みを０．０１ｍｍとしたときに、金（Ａｕ）層の厚みが０．０５ｍｍを超え０．３ｍｍ未満のときに良好な接合強度が得られることが分かった。

実施例４〜実施例７、比較例４：ロウ接合層の直径を４ｍｍとしたときのロウ接合層の厚みが接合強度に与える影響をみた。その結果、金（Ａｕ）層の厚みを０．１５ｍｍとしたときに、タンタル（Ｔａ）層の厚みが０．０７ｍｍ未満のときに良好な接合強度が得られることが分かった。

実施例８〜実施例１０、比較例４，５：ロウ接合層の直径を５ｍｍとしたときのロウ接合層の厚みが接合強度に与える影響をみた。その結果、タンタル（Ｔａ）層の厚みを０．０１ｍｍとしたときに、金（Ａｕ）層の厚みが０．０５ｍｍを超え０．３ｍｍ未満のときに良好な接合強度が得られることが分かった。

実施例１１〜実施例１４、比較例６：ロウ接合層の直径を５ｍｍとしたときのロウ接合層の厚みが接合強度に与える影響をみた。その結果、金（Ａｕ）層の厚みを０．１５ｍｍとしたときに、タンタル（Ｔａ）層の厚みが０．０７ｍｍ未満のときに良好な接合強度が得られることが分かった。

実施例１５〜実施例１７、比較例７、８：ロウ接合層の直径を６ｍｍとしたときのロウ接合層の厚みが接合強度に与える影響をみた。その結果、タンタル（Ｔａ）層の厚みを０．０１ｍｍとしたときに、金（Ａｕ）層の厚みが０．０５ｍｍを超え０．３ｍｍ未満のときに良好な接合強度が得られることが分かった。

実施例１８〜実施例２１、比較例９：ロウ接合層の直径を６ｍｍとしたときのロウ接合層の厚みが接合強度に与える影響をみた。その結果、金（Ａｕ）層の厚みを０．１５ｍｍとしたときに、タンタル（Ｔａ）層の厚みが０．０７ｍｍ未満のときに良好な接合強度が得られることが分かった。

１：半導体用サセプタ
２：ヒーター抵抗体
３：端子
４：孔
５：接続部材
５ａ：溝
５ｂ：凸部
５ｃ：切り欠き部
６：ロウ接合層
６ａ：第１タンタル層
６ｂ：金層
６ｃ：第２タンタル層

Claims (11)

1. 孔が設けられたセラミックス部材と、
   前記セラミックス部材に埋設され、前記孔の底部において露出する露出面を有しており、前記セラミックス部材と熱膨張係数がほぼ同一の高融点金属からなる端子と、
   前記端子の前記露出面に接した第１タンタル層、前記第１タンタル層上の金層、前記金層上の第２タンタル層の三層からなるロウ接合層と、
   前記孔に挿入され、前記ロウ接合層を介して前記端子に接続されており、前記セラミックス部材と熱膨張係数がほぼ同一の高融点金属からなる接続部材と、
   を備えることを特徴とする接合構造。
2. 前記セラミックス部材が、窒化アルミニウムからなり、前記高融点金属が、モリブデンであることを特徴とする請求項１記載の接合構造。
3. 前記ロウ接合層の直径を４ｍｍ以上６ｍｍ以下とし、前記第１タンタル層及び前記第２タンタル層の層厚をそれぞれ０．０１ｍｍとしたときに、前記金層の層厚が０．０５ｍｍを超え０．３ｍｍ未満であることを特徴とする請求項１又は２記載の接合構造。
4. 前記ロウ接合層の直径を４ｍｍ以上６ｍｍ以下とし、前記金層の厚みを０．１５ｍｍとしたときに、前記第１タンタル層及び前記第２タンタル層の層厚がそれぞれ０．０１ｍｍ以上０．０７ｍｍ未満であることを特徴とする請求項１又は２記載の接合構造。
5. 前記孔の側壁には、ロウ溜空間が形成されており、
   前記ロウ溜空間は、前記セラミックス部材の主面に平行な断面において、略半円形状を有しており、
   前記ロウ溜空間の少なくとも一部には、ロウ材が充填されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の接合構造。
6. 前記接続部材は、前記ロウ溜空間内に突出する凸部を有しており、
   前記凸部は、前記セラミックス部材の主面に平行な断面において、略半円形状を有しており、
   前記ロウ溜空間及び前記凸部は、嵌合によってカギ部を形成することを特徴とする請求項５に記載の接合構造。
7. 前記接続部材の外周表面の一部には、前記接続部材の内側に窪む切り欠き部が形成されており、
   前記切り欠き部の少なくとも一部には、ロウ材が充填されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の接合構造。
8. 前記端子の前記露出面には、ロウ材が充填される溝が形成されており、
   前記溝に充填されたロウ材は、アンカーを構成することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の接合構造。
9. 前記孔の側壁には、前記ロウ溜空間として、２個〜４個のロウ溜空間が形成されていることを特徴とする請求項５に記載の接合構造。
10. 前記孔の側壁には、前記ロウ溜空間として、互いに対向する１組もしくは２組のロウ溜空間が形成されていることを特徴とする請求項９に記載の接合構造。
11. 請求項１〜９のいずれか一項に記載の接合構造を有することを特徴とする半導体製造装置。

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