JP4091687B2 - セラミック基板の電極接続構造 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体処理装置に於て半導体基板を保持するための基板保持部品等に用いられるセラミック基板をベース部材に組み付ける際に、その埋設された内部電極をベース部材表面に露出する電極に接続するための構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、金属からなる電極をその内部に埋設したセラミック基板が、半導体処理装置にて、半導体基板加熱用ヒータ板、半導体基板吸着用静電チャック、プラズマ処理をするＣＶＤ、ＰＶＤ、エッチング装置等に於ける半導体基板保持用サセプタなどに使用されている。
【０００３】
このような内部電極の埋設されたセラミック基板は、例えばヒータ板にあっては電極に通電して基板等を加熱する目的で、吸着用静電チャックにあっては直流電圧を印可して半導体基板を吸着する目的で、プラズマ処理装置にあってはプラズマを発生させる際に印加する高周波を逃がす目的で使用される。
【０００４】
そして、このようなセラミック基板は単体で用いるのではなく例えば金属製のベース部材に接着等により組み付けて装置内に設置されるようになっている。この接着には通常有機系接着剤やＩｎ系の低温はんだが使用される。このとき、セラミック基板の内部電極とベース部材側の外部電源とは、一般にＳｂ−Ｐｂ系やＩｎ系のはんだ付けによりリード線を介して接続されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、近年上記したようなセラミック基板を半導体処理装置内で２００℃以上の高温域で使用する要求が高まっている。また、腐食性の高い雰囲気で使用する要求も高まっている。高温かつ高腐食性雰囲気中で使用する場合、セラミック基板と金属製ベース部材との接合も有機系接着剤やＩｎ系のはんだでは温度的に不可能となる。
【０００６】
また、内部電極とリード線との接続もはんだ付けが不可能となり、かつリード線自体の使用も当然不可能となるため、内部電極と外部電源との接続にはリード線を用いずにセラミック基板の内部電極と金属製ベース部材側、即ち電源側電極とを電気的に接続する必要がある。
【０００７】
本発明は、上記した従来技術の問題点に鑑みなされたものであり、その主な目的は、高温かつ高腐食性雰囲気中での使用に耐えるセラミック基板の電極接続構造を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記した目的は、本発明によれば、内部に内部電極（３）を埋設されたセラミック基板（１）の一方の面（対向面１ａ）にベース部材（２）が接合され、前記内部電極（２）と前記ベース部材（２）に設けられた電極ピン（８）とを導通接続する電極接続構造であって、前記セラミック基板（１）には前記ベース部材（２）と接合する前記一方の面（対向面１ａ）から前記内部電極（３）に至る孔（４）が明けられており、当該孔（４）に導電性のろう材（５）が充塞され、前記ベース部材（２）には前記孔（４）と整合する位置に通孔（６）が貫通形成され、当該通孔（６）に前記電極ピン（８）が挿入されており、前記ろう材（５）は、一方の端面にて前記内部電極（３）と直接接触し、他方の端面にて前記電極ピン（８）と直接接触し、前記内部電極３）と前記電極ピン（８）とが、前記ろう材（５）によって前記セラミック基板（１）と前記ベース部材（２）との積層体の内部で、導通接続されているセラミック基板の電極接続構造によって達成される。
特に、前記ろう材による前記両電極同士の接合が、前記セラミック基板自体と前記ベース部材との接合と同時に行われたものからなると良く、前記ベース部材側電極が、前記ベース部材の前記セラミック基板への対向面からその裏面側に至ると共に中間部にて縮径する通孔に絶縁材を介して埋入された電極ピンからなり、前記ろう材が、前記電極ピンに対して加圧した状態でろう接されていると更に良い。
【０００９】
ここで、セラミック材は熱衝撃に弱い。特に内部に電極を埋設しているセラミック基板は昇温することによって割れが発生することが考えられるが、電極同士のろう接がセラミック基板とベース部材とのろう接と同時に行われ、昇温工程、即ちろう接工程を１回にすること及びろう接時に加圧して比較的低い温度でろう接することによりセラミック基板の割れを確実に防止できる。尚、電極同士のろう接がセラミック基板とベース部材とのろう接を兼ねていても良い。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下に、添付の図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。
【００１１】
図１は、本発明が適用されたセラミック基板とベース部材との電極接続構造を示す断面図である。セラミック基板１はアルミナ系、窒化アルミニウム系、マグネシア系等のセラミック材からなる。このセラミック基板１はアルミニウム、アルミニウム合金、ステンレス等の金属製のベース部材２と図示されないろう接部にてろう接し、モジュール化したものを基本構造とする。
【００１２】
セラミック基板１の内部には、モリブデン等の金属膜からなるプレート状の内部電極３が設けられている。この内部電極３からベース部材２への対向面１ａに至る孔４に、融点３００℃以上の高融点はんだ（Ｓｎ−Ａｇ等）、アルミニウム系ろう、銀系ろう、金系ろう等からなる導電性のろう材５が充塞されている。ここで、孔４が深い場合、Ｍｏ等の金属棒または金属粉を補材としてろう材５と共に使用すると良い。
【００１３】
一方、ベース部材２の孔４に整合する位置には、セラミック基板１への対向面２ａからその裏面２ｂ側に至ると共に中間部に段部６ａが形成されて縮径する通孔６が形成されている。この通孔６の内壁面はアルミナ等のセラミック製の絶縁スリーブ７に全面被覆されている。また、通孔６にはその形状に沿うと共に先端が裏面２ｂ側に突出するアルミニウム、アルミニウム合金、銅などからなる電極ピン８が埋入されている。
【００１４】
そして、電極ピン８はろう材５を介して内部電極３にろう接している。両電極のろう接は、セラミック基板１とベース部材２とのろう接時に同時に行われ、しかも両者が加圧され、特に電極ピン８とろう材５とが圧接した状態でろう接されている。ここで、孔４の径と通孔６の径（絶縁スリーブ７の内径）とは同じ径ｄ０であり、セラミック基板１の強度を確保するべくｄ０≦１５ｍｍとなっていることが望ましい。また、通孔６の段部６ａから縮径する部分の径（絶縁スリーブ７の内径）ｄ１は上記理由からｄ１≦２０ｍｍとなっていることが望ましい。更に、ろう接時に加圧した際に押さえが充分となるようにｄ１／ｄ０≧１．２となっていると良い。
【００１５】
この状態でモジュールとして半導体処理装置に配置され、電極ピン８の裏面２ｂ側に突出する部分が電源に接続され、半導体基板加熱用ヒータ板、半導体基板吸着用静電チャック、プラズマ処理をするＣＶＤ、ＰＶＤ、エッチング装置等に於ける半導体基板保持用サセプタなどとして用いられることとなる。
【００１６】
【発明の効果】
上記した説明により明らかなように、本発明によるセラミック基板の電極接続構造によれば、内部電極を埋設したセラミック基板をベース部材に接合し、かつこの内部電極をベース部材表面に露出する電極に接続するために、セラミック基板の内部電極からベース部材への対向面に至る孔に導電性のろう材を充塞し、このろう材をもってベース部材表面に露出する電極に接合することで、電極接続部分が露出せず、高温かつ高腐食性雰囲気中での使用に耐える。また、１回のろう接でセラミック基板とベース部材とのろう接及び電極同士のろう接が同時に行うことができ、昇温工程、即ちろう接工程を１回にすることができ、セラミック基板の割れやクラックを確実に防止できる。更に、ろう接時に加圧して比較的低い温度でろう接することによりセラミック基板の割れやクラックを一層確実に防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用されたセラミック基板とベース部材との電極接続構造を示す断面図。
【符号の説明】
１ セラミック基板
１ａ ベース部材への対向面
２ ベース部材
２ｂ 裏面
２ａ セラミック基板への対向面
３ 内部電極
４ 孔
５ ろう材
６ 通孔
６ａ 段部
７ 絶縁スリーブ
８ 電極ピン

Claims (3)

1. 内部に内部電極を埋設されたセラミック基板の一方の面にベース部材が接合され、前記内部電極と前記ベース部材に設けられた電極ピンとを導通接続する電極接続構造であって、
   前記セラミック基板には前記ベース部材と接合する前記一方の面から前記内部電極に至る孔が明けられており、当該孔に導電性のろう材が充塞され、
   前記ベース部材には前記孔と整合する位置に通孔が貫通形成され、当該通孔に前記電極ピンが挿入されており、
   前記ろう材は、一方の端面にて前記内部電極と直接接触し、他方の端面にて前記電極ピンと直接接触し、
   前記内部電極と前記電極ピンとが、前記ろう材によって前記セラミック基板と前記ベース部材との積層体内部で、導通接続されているセラミック基板の電極接続構造。
2. 前記ろう材が、前記電極ピンに対して加圧した状態でろう接されていることを特徴とする請求項１に記載のセラミック基板の電極接続構造
3. 前記ベース部材と前記電極ピンとがともに導電性材料により構成されており、前記通孔の内壁面が絶縁被覆され、前記電極ピンは前記ベース部材に対して電機絶縁状態で前記通孔に配置されている請求項１または２に記載のセラミック基板の電極接続構造。

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