JP7414751B2 - 半導体製造装置用部材及びその製法 - Google Patents
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Description
ウエハ載置面を有し、互いに平行な静電電極及び上部補助電極を内蔵するセラミック製の上部プレートと、
前記上部プレートの前記ウエハ載置面とは反対側の面に第1金属接合層を介して接合された中間プレートと、
前記中間プレートの前記上部プレートと接合された面とは反対側の面に第2金属接合層を介して接合され、互いに平行なヒータ電極及び下部補助電極を内蔵する下部プレートと、
を備えたものである。
(a)ウエハ載置面を有し、互いに平行な静電電極及び上部補助電極を内蔵するセラミック製の上部プレートと、互いに平行なヒータ電極及び下部補助電極を内蔵する下部プレートと、中間プレートとを用意する工程と、
(b)前記中間プレートの上面と前記上部プレートの前記ウエハ載置面とは反対側の面との間に第1金属接合材を配置すると共に、前記中間プレートの下面と前記下部プレートの上面との間に第2金属接合材を配置し、その状態で加圧加熱したあと室温に戻すことにより接合体を得る工程と、
を含むものである。
4*a1≧b1≧a1 …(1)
0.5*t1≧a1 …(2)
0.75*t1≧b1 …(3)
5*x1≧y1≧x1 …(4)
4*a2≧b2≧a2 …(5)
0.5*t2≧a2 …(6)
0.75*t2≧b2 …(7)
5*x2≧y2≧x2 …(8)
相線温度以下(例えば、固相線温度から20℃引いた温度以上固相線温度以下)の温度でサンドイッチ積層体を加圧して、上部プレート20と中間プレート30と下部プレート40とをTCB接合し(図10B参照)、その後室温に戻す。これにより、第1金属接合材301が第1金属接合層31になり、第2金属接合材302が第2金属接合層32になった接合体80が得られる(図10C参照)。この工程を工程(b)と称する。第1及び第2金属接合材301,302としては、Al-Mg系接合材やAl-Si-Mg系接合材を使用することができる。例えば、Al-Si-Mg系接合材(88.5重量%のAl、10重量%のSi、1.5重量%のMgを含有し、固相線温度が約560℃)を用いてTCB接合する場合、真空雰囲気下、540~560℃(例えば550℃)に加熱した状態で上部プレート20を0.5~2.0kg/mm2 (例えば1.5kg/mm2)の圧力
で数時間かけて加圧する。第1及び第2金属接合材301,302は厚みが100μm前後のものを用いるのが好ましい。
上述した実施形態の半導体製造装置用部材10を、上述した製法により製造した。上部プレート20及び下部プレート40はAl2O3製、各電極24,26,44,46はWC(タングステンカーバイド)製とし、中間プレート30はSiSiCTiC製とした。各材料の熱膨張係数CTE(40~570℃)は表1に示した通りである。
表1の実験例2に示した条件を採用して、実験例1と同様にして半導体製造装置用部材10を製造した。上部プレート20と中間プレート30と下部プレート40とはいずれもフラットな形状だったため、金属接合する際に偏荷重が生じにくく、良好に接合することができた。また、上部プレート20や下部プレート40は反りがなかったため、反りの戻り力による残留応力の発生を防止することができた。なお、実験例2において、上部補助電極26の形状を同心リング形状(図4参照)に変更した場合も、実験例2と同様の結果が得られた。
表1の実験例3に示した条件を採用して、実験例1と同様にして半導体製造装置用部材10を製造した。上部プレート20と中間プレート30と下部プレート40とはいずれもフラットな形状だったため、金属接合する際に偏荷重が生じにくく、良好に接合することができた。また、上部プレート20や下部プレート40は反りがなかったため、反りの戻り力による残留応力の発生を防止することができた。なお、実験例3において、上部補助電極26の形状を円板から同心リング形状(図4参照)及び渦巻き形状(図6参照)に変更した場合も、実験例3と同様の結果が得られた。
表1の実験例4に示した条件を採用して、実験例1と同様にして半導体製造装置用部材10を製造した。上部プレート20は凸形状(最大高さと最小高さとの差Δh1は0.1mm)、下部プレート40も凸形状(最大高さと最小高さとの差Δh2は0.1mm)であったが、Δh1,Δh2が許容範囲内(0.1mm以内)だったため、金属接合する際に偏荷重が生じにくく、良好に接合することができた。また、Δh1,Δh2が許容範囲内だったため、反りの戻り力による残留応力の発生を防止することができた。
表1の実験例5に示した条件を採用して、実験例1と同様にして半導体製造装置用部材10を製造した。上部プレート20と中間プレート30と下部プレート40とはいずれもフラットな形状だったため、金属接合する際に偏荷重が生じにくく、良好に接合することができた。また、上部プレート20や下部プレート40は反りがなかったため、反りの戻り力による残留応力の発生を防止することができた。
表1の実験例6に示した条件を採用して、実験例1と同様にして半導体製造装置用部材10を製造した。上部プレート20も下部プレート40も凹形状で、Δh1,Δh2はいずれも0.2mmで許容範囲外だったため、金属接合する際に偏荷重が生じ、良好に接合することができなかった。また、反りの戻り力による残留応力の発生を防止することができなかった。
表1の実験例7に示した条件を採用して、実験例1と同様にして半導体製造装置用部材10を製造した。上部プレート20も下部プレート40も凹形状であったが、Δh1,Δh2はいずれも0.1mmで許容範囲内(0.1mm以内)だったため、金属接合する際に偏荷重が生じにくく、良好に接合することができた。また、Δh1,Δh2が許容範囲内だったため、反りの戻り力による残留応力の発生を防止することができた。
表1の実験例8に示した条件を採用して、実験例1と同様にして半導体製造装置用部材10を製造した。上部プレート20と中間プレート30と下部プレート40とはいずれもフラットな形状だったため、金属接合する際に偏荷重が生じにくく、良好に接合することができた。また、上部プレート20や下部プレート40は反りがなかったため、反りの戻り力による残留応力の発生を防止することができた。
表1の実験例9に示した条件を採用して、実験例1と同様にして半導体製造装置用部材10を製造した。上部プレート20と中間プレート30と下部プレート40とはいずれもフラットな形状だったため、金属接合する際に偏荷重が生じにくく、良好に接合することができた。また、上部プレート20や下部プレート40は反りがなかったため、反りの戻り力による残留応力の発生を防止することができた。
Claims (8)
- ウエハ載置面を有し、互いに平行な静電電極及び上部補助電極を内蔵するセラミック製の上部プレートと、
前記上部プレートの前記ウエハ載置面とは反対側の面に第1金属接合層を介して接合された中間プレートと、
前記中間プレートの前記上部プレートと接合された面とは反対側の面に第2金属接合層を介して接合され、互いに平行なヒータ電極及び下部補助電極を内蔵する下部プレートと、
を備え、
前記中間プレートの直径は、前記上部プレート及び下部プレートの直径よりも大きい、
半導体製造装置用部材。 - 前記上部補助電極は、前記上部プレートに内蔵されたビアを介して前記静電電極に電気的に接続された電極であるか、前記中間プレートに電気的に接続された電極であるか、又は、前記静電電極にも前記中間プレートにも電気的に接続されていない独立した電極である、
請求項1に記載の半導体製造装置用部材。 - 前記下部補助電極は、前記下部プレートに内蔵されたビアを介して前記ヒータ電極に電気的に接続された電極であるか、又は、前記ヒータ電極にも前記中間プレートにも電気的に接続されていない独立した電極である、
請求項1又は2に記載の半導体製造装置用部材。 - 前記静電電極の厚みと、前記上部補助電極の厚みと、前記静電電極の前記上部プレート内での配置位置と、前記上部補助電極の前記上部プレートでの配置位置とは、前記上部プレートがフラットになるように設定され、
前記ヒータ電極の厚みと、前記下部補助電極の厚みと、前記ヒータ電極の前記下部プレート内での配置位置と、前記下部補助電極の前記下部プレートでの配置位置とは、前記下部プレートがフラットになるように設定されている、
請求項1~3のいずれか1項に記載の半導体製造装置用部材。 - 前記静電電極と前記上部補助電極とは、材質及び厚さが同じであり、前記上部プレートの前記ウエハ載置面から前記静電電極までの距離は、前記ウエハ載置面とは反対側の面から前記上部補助電極までの距離と同じであり、
前記ヒータ電極と前記下部補助電極とは、材質及び厚さが同じであり、前記下部プレートの接合面から前記ヒータ電極までの距離は、前記接合面とは反対側の面から前記下部補助電極までの距離と同じである、
請求項1~4のいずれか1項に記載の半導体製造装置用部材。 - 前記静電電極の外径と前記上部補助電極の外径とは同じであり、
前記ヒータ電極の外径と前記下部補助電極の外径とは同じである、
請求項1~5のいずれか1項に記載の半導体製造装置用部材。 - 前記中間プレートは、金属とセラミックとの複合材料製又は金属製であり、前記下部プレートは、前記上部プレートと同じセラミック製である、
請求項1~6のいずれか1項に記載の半導体製造装置用部材。 - (a)ウエハ載置面を有し、互いに平行な静電電極及び上部補助電極を内蔵するセラミック製の上部プレートと、互いに平行なヒータ電極及び下部補助電極を内蔵する下部プレートと、中間プレートとを用意する工程と、
(b)前記中間プレートの上面と前記上部プレートの前記ウエハ載置面とは反対側の面との間に第1金属接合材を配置すると共に、前記中間プレートの下面と前記下部プレートの上面との間に第2金属接合材を配置し、その状態で加圧加熱したあと室温に戻すことにより接合体を得る工程と、
を含み、
前記中間プレートの直径は、前記上部プレート及び下部プレートの直径よりも大きい、
半導体製造装置用部材の製法。
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