KR100320263B1

KR100320263B1 - 접합체 제조 방법 및 접합체

Info

Publication number: KR100320263B1
Application number: KR1019990009788A
Authority: KR
Inventors: 오하시츠네아키; 후지이도모유키
Original assignee: 시바타 마사하루; 니뽄 가이시 가부시키가이샤
Priority date: 1998-03-27
Filing date: 1999-03-23
Publication date: 2002-01-10
Also published as: JPH11278951A; TW426645B; EP0945414A2; DE69909355D1; DE69909355T2; EP0945414B1; EP0945414A3; JP3892965B2; US6268069B1; KR19990078139A

Abstract

본 발명은 세라믹스 부재와 금속 부재를 금속 납땜재층에 의해 접합하여, 접합체를 얻는데 있어서, 납땜재층을 산화성 분위기, 높은 진공 분위기에 대하여 고온에서 노출시킨 경우에도, 장기간에 걸쳐 접합 상태를 유지할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.

동을 50∼99 중량, 알루미늄을 0.5∼20 중량및 티타늄, 지르코늄, 하프늄, 바나듐 및 니오븀으로 이루어지는 군에서 선택된 1종 이상의 활성 금속을 0.5∼5 중량함유하는 납땜재를 사용한다. 세라믹스 부재(6)와 다른 부재(3)를 납땜하여, 세라믹스 부재(6), 다른 부재(3) 및 납땜재층을 구비하는 접합체를 얻는다. 납땜재층을 산화성 분위기하에서, 바람직하게는 납땜재의 고상선(固相線: solidus) 이하의 온도로 가열한다.

Description

접합체 제조 방법 및 접합체{JOINED ARTICLES AND A PROCESS FOR PRODUCING SUCH JOINED ARTICLES}

본 발명은 세라믹스 부재와 다른 부재와의 접합체 및 이 접합체의 제조 방법에 관한 것이다.

질화 알루미늄 소결체로 이루어지는 기재(基材)끼리를 직접 접합하는 방법은 공지되어 있다. 예컨대, 일본 특개평2-124778호 공보에 있어서는, 질화 알루미늄 기재를 1800℃∼1900℃로 가열하여 확산 접합에 의해 일체화시킨다. 일본 특개평8-13280호 공보에 의하면, 비교적 강도가 높은 질화 알루미늄 소결체의 접합체가 개시되어 있다.

또한, 특히 질화물 세라믹스 부재를, 다른 질화물 세라믹스 부재와 납땜하거나 금속 부재와 납땜하는 방법이 알려져 있다. 예컨대, 일본 특개평8-277171호 공보에 있어서는, 알루미늄, 동 또는 니켈을 주성분으로 하여 티타늄 등의 활성 금속을 첨가하고, 이 납땜재에 의해 질화 알루미늄 부재끼리를 접합함으로써, ClF₃등의 할로겐계 부식성 가스에 대하여 높은 내식성을 갖는 접합체를 얻는다. 이 납땜재는 할로겐계 부식성 가스에 의해 쉽게 부식되지 않고, 또한 질화 알루미늄의 표면에 젖기 쉬운 것이다.

그러나, 용도에 따라서는 문제가 남아 있다. 예컨대, 고온 용도의 반도체 제조 장치에 있어서는, 세라믹스 부재와 금속 부재를 접합하는 접합층이 500℃ 이상의 고온에서 반도체용 쳄버 내외의 각 분위기에 노출된다. 쳄버 외부의 분위기는 대기 또는 불활성 가스이고, 쳄버 내의 분위기는, 예컨대 중간 정도의 진공이지만, 이 속에 할로겐계 부식성 가스나 오존 가스가 공급된다.

예컨대, 알루미늄계 납은 500℃ 이상의 고온 영역에서는 증기압이 높아지기 때문에 사용이 곤란하다. 은계 납, 예컨대 은-동-티타늄계 합금 납의 경우에는, 역시 500℃ 이상의 고온 영역에서는 증기압이 높기 때문에, 높은 진공 하에서는 휘발하고, 또한 대기와 접촉하면 쉽게 산화되므로 납땜재층의 수명이 짧다.

본 발명의 과제는 세라믹스 부재와 금속 부재를 금속 납땜재층에 의해 접합해서 접합체를 얻는 경우에 있어서, 납땜재층을 산화성 분위기, 높은 진공 분위기 등에 대하여 고온에서 노출시킨 때에도 장기간에 걸쳐 접합 상태를 유지할 수 있도록 하는 것이다.

도 1은 반도체 수용 용기(1)의 쳄버(2)에 서셉터(6)와 링(3)과의 접합체를 부착한 상태를 모식적으로 보여주는 단면도.

도 2는 납땜 직후에 접합체의 접합 부분에 있는 납땜재층의 주사형 전자 현미경 사진.

도 3은 도 2의 접합체를 800℃에서 100시간 동안 대기 하에서 처리한 후의 납땜재층의 주사형 전자 현미경 사진.

도 4는 링(3)과 서셉터(6)와의 바람직한 접합 형태를 보여주는 부분 단면도.

도 5는 링(3A)과 서셉터(6)와의 바람직한 접합 형태를 보여주는 부분 단면도.

도 6은 링(3B)에 C면(12)이 마련되어 있는, 링(3B)과 서셉터(6)와의 바람직한 접합 형태를 보여주는 부분 단면도.

도 7은 서셉터(6)의 외주 가장자리 측에 C면(13)이 마련되어 있는, 링(3)과 서셉터(6)와의 바람직한 접합 형태를 보여주는 부분 단면도.

도 8은 서셉터(6)의 내주 가장자리 측에 오목부(15)와 C면(16)이 마련되어 있는, 링(3)과 서셉터(6)와의 바람직한 접합 형태를 보여주는 부분 단면도.

도 9는 서셉터(6)의 외주 가장자리 측에 C면(13)이 마련되고 있고, 서셉터(6)의 내주 가장자리 측에 오목부(15)와 C면(16)이 마련되어 있는, 링(3)과 서셉터(6)와의 바람직한 접합 형태를 보여주는 부분 단면도.

도 10은 링(3C)의 서셉터(6)와의 접합 부분에 요철이 마련되어 있는, 링(3C)과 서셉터(6)와의 바람직한 접합 형태를 보여주는 부분 단면도.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

1: 반도체 수용 용기

2: 쳄버

3, 3A, 3B, 3C: 내식성 금속제 링

4: 쳄버 외부의 분위기

6a: 웨이퍼 설치면

5: 서셉터와 링과의 접합 부분

6: 서셉터

8: 쳄버내의 분위기

11: 납땜재층

12, 13, 16: C면

본 발명은 세라믹스 부재와 다른 부재와의 접합체를 제조하는 방법에 관한 것으로, 동을 50∼99 중량%, 알루미늄을 0.5∼20 중량%, 그리고 티타늄, 지르코늄, 하프늄, 바나듐 및 니오븀으로 이루어지는 군에서 선택된 1종 이상의 활성 금속을 0.5∼5 중량% 함유하는 납땜재를 사용하여 세라믹스 부재와 다른 부재를 납땜함으로써 세라믹스 부재, 다른 부재 및 납땜재층을 구비하는 접합체를 얻어, 납땜재층을 산화성 분위기 하에서 가열하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 세라믹스 부재와 다른 부재와의 접합체에 관한 것으로, 세라믹스 부재와 다른 부재가 납땜재층을 매개로 접합되어 있고, 납땜재층이 동을 50∼99 중량%, 알루미늄을 0.5∼20 중량%, 그리고 티타늄, 지르코늄, 하프늄, 바나듐 및 니오븀으로 이루어지는 군에서 선택된 1종 이상의 활성 금속을 0.5∼5 중량% 함유하는 납땜재로서, 산화성 분위기 하에서 가열 처리된 납땜재로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 세라믹스 부재와 다른 부재와의 접합체에 관한 것으로, 세라믹스 부재와 다른 부재가 납땜재층을 매개로 접합되어 있고, 납땜재층이 동을 50∼99 중량%, 알루미늄을 0.5∼20 중량%, 그리고 티타늄, 지르코늄, 하프늄, 바나듐 및 니오븀으로 이루어지는 군에서 선택된 1종 이상의 활성 금속을 0.5∼5 중량% 함유하는 납땜재로 이루어지며, 납땜재 중의 알루미늄이 납땜재층의 표면 측으로 확산되어 산화함으로써 납땜재층의 표면 측에 부동태화층(不動態化層)이 생성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 반도체 제조용 쳄버에 부착하기 위한 접합체에 관한 것으로, 이 접합체는 세라믹스 부재와, 다른 부재와, 이들 세라믹스 부재 및 다른 부재를 접합하는 납땜재층을 구비하고, 이 납땜재층은 쳄버 외부의 산화성 분위기와, 이 쳄버 외부의 산화성 분위기보다 압력이 낮은 쳄버내 분위기에 대하여 노출되는 것으로, 이 납땜재층은 동을 50∼99 중량%, 알루미늄을 0.5∼20 중량%, 그리고 티타늄, 지르코늄, 하프늄, 바나듐 및 니오븀으로 이루어지는 군에서 선택된 1종 이상의 활성 금속을 0.5∼5 중량% 함유하는 납땜재에 의해 형성되어 있다.

본원의 발명자는 전술한 특정 조성 범위의 동-알루미늄-활성 금속계의 납땜재를 사용하면, 세라믹스 부재에 대한 납땜재의 습윤성이 양호해지고, 고온에서의 납땜재층의 휘발성이 낮아지는 것을 발견하였다. 그 결과, 이 납땜재층을 고온의 산화성 분위기에 노출시키면, 납땜재층의 표면 영역에 알루미늄 및 산소를 주성분으로 하는 부동태화층이 생성되고, 그 결과, 고온의 산화성 분위기, 오존 분위기, 할로겐계 부식성 가스 분위기에 대하여 아주 높은 내식성을 얻을 수 있다는 것을 발견하였다.

또한, 납땜재층의 표면 영역에 전술한 바와 같은 부동태화층을 생성시키기 위해서는 납땜재층을 600℃∼958℃(바람직하게는 800℃∼958℃)의 온도로, 산화성 분위기, 예컨대 대기에 노출시킬 수 있다.

또한, 세라믹스 부재를 다른 부재와 접합하여 접합체를 제조한 후, 이 접합체를 고온의 산화성 분위기에 노출시키지 않고, 반도체 제조용 쳄버에 설치할 수 있다. 이 경우에도, 반도체 제조용 쳄버의 적어도 외측 분위기가 대기 등의 산화성 분위기이고, 또한 접합체가 600℃∼958℃(바람직하게는 800℃∼958℃)의 온도에 노출되는 경우에는, 접합체를 사용하기 시작하면 조기에 납땜재층의 표면 영역에 부동태화층이 생성되므로, 본 발명의 효과를 발휘할 수 있다.

세라믹스 부재로서는, 할로겐계 부식성 가스에 대해 내식성을 갖는 세라믹스가 바람직하고, 특히 질화 알루미늄 또는 치밀질(緻密質) 알루미나가 바람직하며, 95% 이상의 상대 밀도를 갖는 질화 알루미늄질 세라믹스, 알루미나에 대해 특히 적합하다. 세라믹스 부재에는 여러가지 소결 보조제나 착색제 등의 첨가제를 함유시킬 수 있다. 또한, 세라믹스 부재가 열간 프레스(hot pressing) 소결 또는 열간 아이소스테틱 프레스(hot isostatic pressing) 소결법에 의한 소성품인 경우에도 적합하다.

다른 부재는 전술한 바와 같은 세라믹스 부재나, 할로겐계 부식성 가스에 대하여 내식성을 갖는 금속이 바람직하고, 특히 니켈, 동, 알루미늄 및 이들 합금으로 이루어지는 군에서 선택된 금속이 바람직하다.

세라믹스 부재 내에는 저항 발열체, 정전 척(chuck)용 전극, 플라즈마 발생용 전극 등의 기능성 부품을 매설할 수 있다. 또한, 섀도우 링(shadow ring), 고주파 플라즈마를 발생시키기 위한 튜브, 고주파 플라즈마를 발생시키기 위한 돔 등에 대해 본 발명을 적용할 수 있다. 세라믹스 부재에 접합되는 다른 부재로는 서셉터(susceptor)를 쳄버에 부착하기 위한 내식성 금속제 링이 특히 적합하다.

예컨대, 도 1에 모식적으로 도시된 바와 같이, 반도체 수용 용기(1)의 쳄버(2) 내에 서셉터(6)가 수용되어 있고, 이 서셉터(6)의 웨이퍼 설치면(6a)에 반도체 웨이퍼(7)가 설치되어 있다. 서셉터(6)의 배면(6b)에는 내식성 금속제 링(3)의 본체의 통형 부분(3a)이 접합되어 있다. 도면 부호 5는 이 접합 부분이다. 링(3)에는 플랜지부(3b)가 마련되어 있고, 이 플랜지부(3b)는 쳄버(2)의 내면에 접합되어 있다. 도면 부호 2a는 쳄버(2)의 개구이다. 링(3)과 서셉터(6)의 접합 부분(5)은 쳄버내 분위기(8)와 쳄버 외부 분위기(4)에 노출된다.

납땜재에는 동을 50∼99 중량% 함유시킬 필요가 있다. 동의 비율이 99 중량%를 넘으면, 알루미늄 금속과 활성 금속에 의한 접합 효과가 발현되지 않게 된다. 동의 비율이 50 중량% 미만이면 원하는 융점을 얻을 수 없으며, 접합체의 잔류 응력 감소를 예상할 수 없게 된다. 알루미늄의 함량이 0.5중량% 미만이면, 알루미늄의 산화물 보호막이 납땜재층의 표면을 충분히 피복할 수 없게 된다. 알루미늄 함량이 20 중량%를 넘으면, 50 중량% 미만의 함량을 갖는 동의 경우에서와 같은 결함이 있을 수 있다. 바람직하게는, 동 80∼95 중량%, 알루미늄 1.0∼10 중량%가 좋다.

납땜재에는 티타늄, 지르코늄, 하프늄, 바나듐 및 니오븀으로 이루어지는 군에서 선택된 활성 금속을 1종 이상 함유시킬 필요가 있다. 이 비율을 0.5 중량% 이상(더욱 바람직하게는 1.0 중량% 이상)으로 함에 따라 세라믹 부재의 습윤성이 현저히 개선된다. 이 비율을 5 중량% 이하(더욱 바람직하게는 3 중량% 이하)로 함에 따라, 산화 분위기와 할로겐계 부식성 가스 분위기에 대한 세라믹 부재의 내식성이 더욱 향상되었다.

상기 활성 금속 중에서는 티타늄이 특히 바람직하다.

납땜재에는 제4 성분으로서 규소 또는 붕소 성분을 함유시킬 수 있다. 이러한 제4 성분의 작용은 납땜재의 융점을 강하시키는 것이다. 납땜재에 제4 성분을 첨가함으로써 같은 접합 온도에서라도 융점이 낮아진 납땜재의 유동성이 좋아진다. 제4 성분의 함유 비율이 20 중량%를 초과하면 접합층의 내식성이 나빠지기 때문에 20 중량% 이하로 하는 것이 바람직하다. 제4 성분의 함유 비율은 1∼12 중량%인 것이 더욱 바람직하다.

납땜재층에 있어서 부동태화층의 두께는 산화 방지성의 면에서 0.1㎛ 이상인 것이 바람직하며, 1.0㎛ 이상인 것이 더욱 바람직하다. 또한, 접합 강도의 면에서 100㎛ 이하인 것이 바람직하며, 50㎛ 이하인 것이 더욱 바람직하다.

납땜재를 가열하면서 산화시킬 때의 가열 조건은 납땜재의 고상선 온도 이하로 하지만, 958℃ 이하로 하는 것이 더욱 바람직하다. 또한, 800℃ 이상으로 하는 것이 바람직하고, 850℃ 이상으로 하는 것이 더욱 바람직하다. 예컨대, 800℃에서는 1시간 내지 5시간 동안 산화 처리하는 것이 바람직하고, 850℃에서는 0.2 내지 2 시간 동안 산화 처리하는 것이 바람직하며, 900℃에서는 0.2 내지 0.5 시간 동안 산화 처리하는 것이 바람직하다.

이하, 구체적인 실시예에 대해 설명한다.

도 1에 도시된 바와 같은 원반형 세라믹스 서셉터와 링을 본 발명의 방법에 따라 접합하였다. 단, 서셉터의 재질은 순도 99.9%, 밀도 3.26g/㎤의 질화 알루미늄 소결체로 하고, 서셉터의 치수는 직경 208㎜ ×두께 10㎜로 하였다. 또한, 링의 재질은 코바르(Kovar) 합금으로 하고, 링의 외경은 200㎜로 하며, 내경은 198㎜로 하고, 높이는 20㎜로 하였다.

서셉터의 배면과 링의 말단면을 대향시키고, 이들 사이에 납땜재를 개재시켰다. 납땜재의 조성은 동 92.75 중량%, 알루미늄 2 중량%, 티타늄 2.25 중량%, 규소 3 중량%로 하였다. 이 조립체를 1050℃에서 10분간 유지하고, 서셉터와 링을 납땜하여 접합체를 얻었다.

이 납땜 직후의 접합체의 접합 부분에 있는 납땜재층의 단면을 연마하고, 그 연마면을 주사형 전자 현미경 사진으로 관찰하였다. 도 2는 이 납땜재층의 사진이다. 납땜 직후의 납땜재층은 회색의 매트릭스(연속상)와, 이 매트릭스 사이에 있는 입상의 흑색 분산상으로 분리되어 있었다. 이들 각 상의 조성을 EDS에 의해 측정하여 표 1에 나타냈다.

	동	알루미늄	티타늄	규소
매트릭스(회색)	87.7	4.63	2.41	5.26
분산상(흑색)	46.83	-	32.37	20.8

다음에, 이 접합체를 대기 중에서 표 2에 나타낸 각 온도, 각 시간에서 산화 처리하였다. 그 결과 얻은 접합체에 대해 외관을 육안으로 관찰하였다. 또한, 접합 부분의 단면을 연마하고, 그 연마면을 주사형 전자 현미경으로 관찰하여 표면에 있는 막의 두께를 측정하였다. 이들 측정 결과를 표 2에 나타냈다.

	산화 처리 온도	산화 처리 시간	부동태화층의 두께 (㎛)	외관
1	800	0.2	관찰할 수 없음	변색 거의 없음
2	800	1.0	0.1	변색 거의 없음
3	800	5.0	0.2	변색 있음
4	800	100	3.0	변색 있음
5	850	0.2	0.35	변색 있음
6	850	5.0	0.65	변색 있음
7	850	20.0	1.07	변색 있음
8	900	0.2	0.51	변색 있음
9	900	5.0	1.2	변색 있음
10	900	20.0	측정 불능	납땜재 부식
11	1000	0.2	측정 불능	납땜재 반용해

전술한 바와 같이, 산화 처리 시의 온도를 800℃∼900℃로 하고 산화 처리 시간을 제어함으로써, 예컨대 0.1㎛∼3.0㎛의 두께를 갖는 부동태화층을 납땜재층의 표면에 형성할 수 있는 것을 알았다. 그리고, 이 부동태화층은 납땜재층의 표면의 변색을 통해 육안으로 관측할 수 있었다. 800℃에서 0.2시간 열처리한 경우에는 산화층을 명료하게는 관측할 수 없었다. 900℃에서 20시간 열처리한 경우에는 납땜재층의 표면이 부식하여 무수한 요철이 생성되었다. 1000℃에서 0.2시간 열처리한 경우에는 납땜재가 반용해되었다.

도 3은 800℃에서 100 시간 산화 처리한 예(실험 번호 4)의 단면의 주사형 전자 현미경 사진이다. 이 단면 사진으로 보아 납땜 직후의 납땜재층에 변질이 진행되고 있는 것을 알 수 있다. 즉, 납땜재층의 표면 측에는 부동태화층이 분명히 생성되고 있다. 이와 함께, 산화층의 내측은 매트릭스(연속상)와 분산상으로 이루어져 있지만, 매트릭스는 흰색으로, 분산상은 회색으로 되어 있었다. 표 3에 각 상에 있어서의 조성의 측정 결과를 나타냈다.

	동	알루미늄	티타늄	규소
매트릭스(백색)	87.82	-	4.19	7.99
분산상(회색)	56.7	-	26.72	16.58

매트릭스 및 분산상으로부터 알루미늄이 소실되어 납땜재층의 표면 측으로 확산됨으로써 부동태화층이 생성되는 것을 알 수 있다.

(고온의 진공 하에 있어서의 내구 시험)

실험 번호 4, 7의 각 시료를 500℃, 1×10^-9토르의 분위기 하에서 100시간 유지하였다. 그 후, 도 1의 서셉터와 링과의 접합부(5)의 밀봉성을 헬륨 누설 측정 장치로 평가한 결과, 내구 시험 전후 모두, 헬륨 누설량은 1×10^-8Torr·l/s 미만었고, 내구 시험 후에도 밀봉성의 악화는 관찰되지 않았다.

(고온의 산화성 분위기에서의 내구 시험)

실험 번호 4, 7의 각 시료를 대기하 700℃에서 100시간 유지하였다. 그 후, 도 1의 서셉터와 링과의 접합부(5)의 밀봉성을 헬륨 누설 측정 장치로 평가한 결과, 내구 시험 전후 모두 헬륨 누설량은 1×10^-8Torr·l/s 미만이었고, 내구 시험후에도 밀봉성의 악화는 관찰되지 않았다.

(비교예)

전술한 납땜 공정에 있어서, 은 63 중량%, 동 35.25 중량%, 티타늄 1.75 중량%의 납땜재를 사용하였다. 납땜 시의 온도는 850℃로 하고, 이 납땜 온도에서의 유지 시간은 10분간으로 하여 비교예의 접합체를 얻었다.

이 접합체에 전술한 고온의 진공 하의 내구 시험, 고온의 산화성 분위기 하의 내구 시험을 실시한 결과, 모두 내구 시험 이전에는 헬륨 누설량이 1×10^-8Torr·l/s 미만이었지만, 내구 시험 후에는 1×10^-7Torr·l/s를 초과하였으며, 밀봉성의 열화가 관찰되었다. 밀봉성이 열화한 원인으로는, 진공 시험의 경우에는 은의 휘발이 영향을 주고, 산화 시험의 경우에는 보호막이 없기 때문에 납땜재층의 산화가 진행되었기 때문이라고 생각된다.

(접합 부분의 적절한 형태)

도 4 내지 도 10은 모두 본 발명의 접합체를 적용하는 데에 적절한 각 접합 형태를 예시하는 것이다.

도 4의 접합 형태에 있어서는, 링(3)의 말단면(10)이 서셉터(6)의 배면(6b)에 접합되어 있다. 도 4 내지 도 10에 있어서, 링은 바람직하게는 코바르로 이루어지고, 서셉터는 바람직하게는 질화 알루미늄으로 이루어진다. 여기서, 납땜재층(11)의 폭(l)을 링(3)의 두께(t)로 나눈 값(l/t)은 1.5 이상, 20 이하로 하는 것이 바람직하고, 2 이상, 10 이하로 하는 것이 더욱 바람직하며, 그럼으로써 접합부(5)에 발생하는 열 응력을 쉽게 완화할 수 있다.

도 5의 접합 형태에서와 같이 링(3A)의 두께(t)를 0.8㎜ 이하로 함으로써 접합부(5)에 발생하는 열 응력을 더욱 완화할 수 있다. 단, 링의 두께는 통상 1.0㎜ 이상이다.

또한, 도 6 내지 도 9에 도시된 바와 같이, 납땜재층이 마련되는 링의 표면 및/또는 서셉터의 표면에 C면 또는 R면을 형성함으로써 납땜재층의 필릿 형상을 제어할 수 있고, 따라서 접합부의 잔류 응력이 작아진다.

예컨대, 도 6에 도시된 바와 같이, 링(3B)의 말단면(10) 측에 C면(12)을 형성할 수 있다. 또한, 도 7에 도시된 바와 같이, 서셉터(6)의 외주 가장자리면 측에 C면(13)을 형성함에 따라 납땜재층(11)의 두께가 완만히 경사지므로 잔류 응력이 작아진다.

또한, 도 8에 도시된 바와 같이, 서셉터(6)의 내주면 측에, 평면적으로 볼 때 원형인 오목부(15)를 형성하고, 이 오목부(15)의 둘레에 C면(16)을 형성할 수 있다. 그리고, C면(16)에 납땜재층(11)의 일부를 위치시킨다. 또한, 도 9에 도시된 바와 같이, 서셉터(6)에 외주면 측의 C면(13)과, 오목부(15)와, 내주면 측의 C면(16)을 동시에 형성할 수 있다. 물론, 도 7, 도 8, 도 9의 각 형태에 있어서, 링(3) 측에도 C면이나 R면을 형성할 수 있다.

또한, 링과 서셉터와의 접합 부분에 있어서, 링 및/또는 서셉터에 요철을 형성할 수 있다. 예컨대, 도 10의 경우 링(3C)의 서셉터 배면과의 접합 부분에, 바람직하게는 링(3C)의 전면에 걸쳐 요철이 형성되어 있다. 도면 부호 17은 오목부이고, 도면 부호 18은 볼록부이며, 이들 오목부(17)와 볼록부(18)는 교대로 반복되어 있다. 따라서, 납땜재층(11)에는 두께가 두꺼운 부분(17)과 두께가 얇은 부분(18)이 교대로 반복된다. 이러한 구조를 채용함으로써, 납땜 시에 진공도를 상승시키기가 용이하며, 따라서 납땜재에 의한 습윤 불량이 쉽게 생기지 않는다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면 세라믹스 부재와 금속 부재를 금속 납땜재층에 의해 접합하여 접합체를 얻는 경우에 있어서, 납땜재층을 산화성 분위기나 높은 진공 분위기에 대해 고온에서 노출시킨 경우에도 장기간에 걸쳐 접합 상태를 유지할 수 있다.

Claims

세라믹스 부재(6)와 다른 부재(3; 3A; 3B; 3C)와의 접합체를 제조하는 방법으로서, 동을 50∼99 중량%, 알루미늄을 0.5∼20 중량%, 그리고 티타늄, 지르코늄, 하프늄, 바나듐 및 니오븀으로 이루어지는 군에서 선택된 1종 이상의 활성 금속을 0.5∼5 중량% 함유하는 납땜재를 사용하여 상기 세라믹스 부재(6)와 상기 다른 부재(3; 3A; 3B; 3C)를 납땜함으로써 상기 세라믹스 부재(6), 상기 다른 부재(3; 3A; 3B; 3C) 및 납땜재층(11)을 구비하는 접합체를 얻어, 상기 납땜재층(11)을 산화성 분위기 하에서 가열하는 것을 특징으로 하는 접합체 제조 방법.
제1항에 있어서, 납땜 후의 상기 납땜재층(11)을 산화성 분위기 하에서 상기 납땜재의 고상선 이하의 온도에서 가열하는 것을 특징으로 하는 접합체 제조 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 세라믹스 부재(6)는 질화 알루미늄으로 이루어지고, 상기 다른 부재(3; 3A; 3B; 3C)는 코바르(Kovar)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 접합체 제조 방법.
세라믹스 부재(6)와 다른 부재(3; 3A; 3B; 3C)와의 접합체로서, 상기 세라믹스 부재(6)와 상기 다른 부재(3; 3A; 3B; 3C)는 납땜재층(11)을 매개로 접합되어 있고, 상기 납땜재층(11)은 동을 50∼99 중량%, 알루미늄을 0.5∼20 중량%, 그리고 티타늄, 지르코늄, 하프늄, 바나듐 및 니오븀으로 이루어지는 군에서 선택된 1종 이상의 활성 금속을 0.5∼5 중량% 함유하는 납땜재로서, 산화성 분위기 하에서 가열 처리된 납땜재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 접합체.
세라믹스 부재(6)와 다른 부재(3; 3A; 3B; 3C)와의 접합체로서, 상기 세라믹스 부재(6)와 상기 다른 부재(3; 3A; 3B; 3C)는 납땜재층(11)을 매개로 접합되어 있고, 상기 납땜재층(11)은 동을 50∼99 중량%, 알루미늄을 0.5∼20 중량%, 그리고 티타늄, 지르코늄, 하프늄, 바나듐 및 니오븀으로 이루어지는 군에서 선택된 1종 이상의 활성 금속을 0.5∼5 중량% 함유하는 납땜재로 이루어지며, 이 납땜재 내의 알루미늄이 상기 납땜재층(11)의 표면 측으로 확산되어 산화함으로써 상기 납땜재층(11)의 표면 측에 부동태화층이 생성되는 것을 특징으로 하는 접합체.
제4항에 있어서, 상기 접합체는 반도체 제조용 쳄버(2)에 부착하기 위한 접합체인 것을 특징으로 하는 접합체.
제6항에 있어서, 상기 납땜재층(11)은 상기 반도체 제조용 쳄버(2) 외부의 불활성 또는 산화성을 갖는 분위기(4)와, 상기 반도체 제조용 쳄버(2) 외부의 분위기(4)보다 압력이 낮은 상기 반도체 제조용 쳄버(2) 내부의 분위기(8)에 노출되는 것을 특징으로 하는 접합체.
반도체 제조용 쳄버(2)에 부착하기 위한 접합체로서, 이 접합체는 세라믹스 부재(6)와, 다른 부재(3; 3A; 3B; 3C)와, 이들 세라믹스 부재(6) 및 다른 부재(3; 3A; 3B; 3C)를 접합하는 납땜재층(11)을 구비하고, 이 납땜재층(11)은 상기 반도체 제조용 쳄버(2) 외부의 산화성 분위기(4)와, 이 반도체 제조용 쳄버(2) 외부의 산화성 분위기(4)보다 압력이 낮은 상기 반도체 제조용 쳄버(2) 내부의 분위기(8)에 노출되며, 또한 상기 납땜재층(11)은 동을 50∼99 중량%, 알루미늄을 0.5∼20 중량%, 그리고 티타늄, 지르코늄, 하프늄, 바나듐 및 니오븀으로 이루어지는 군에서 선택된 1종 이상의 활성 금속을 0.5∼5 중량% 함유하는 납땜재로 형성되는 것을 특징으로 하는 접합체.
제4항에 있어서, 상기 세라믹스 부재(6)는 질화 알루미늄으로 이루어지고, 상기 다른 부재(3; 3A; 3B; 3C)는 코바르로 이루어지는 것을 특징으로 하는 접합체.
제5항에 있어서, 상기 접합체는 반도체 제조용 쳄버(2)에 부착하기 위한 접합체인 것을 특징으로 하는 접합체.
제10항에 있어서, 상기 납땜재층(11)은 상기 반도체 제조용 쳄버(2) 외부의 불활성 또는 산화성을 갖는 분위기(4)와, 상기 반도체 제조용 쳄버(2) 외부의 분위기(4)보다 압력이 낮은 상기 반도체 제조용 쳄버(2) 내부의 분위기(8)에 노출되는 것을 특징으로 하는 접합체.
제5항에 있어서, 상기 세라믹스 부재(6)는 질화 알루미늄으로 이루어지고, 상기 다른 부재(3; 3A; 3B; 3C)는 코바르로 이루어지는 것을 특징으로 하는 접합체.
제6항에 있어서, 상기 세라믹스 부재(6)는 질화 알루미늄으로 이루어지고, 상기 다른 부재(3; 3A; 3B; 3C)는 코바르로 이루어지는 것을 특징으로 하는 접합체.
제7항에 있어서, 상기 세라믹스 부재(6)는 질화 알루미늄으로 이루어지고, 상기 다른 부재(3; 3A; 3B; 3C)는 코바르로 이루어지는 것을 특징으로 하는 접합체.
제8항에 있어서, 상기 세라믹스 부재(6)는 질화 알루미늄으로 이루어지고, 상기 다른 부재(3; 3A; 3B; 3C)는 코바르로 이루어지는 것을 특징으로 하는 접합체.
제10항에 있어서, 상기 세라믹스 부재(6)는 질화 알루미늄으로 이루어지고, 상기 다른 부재(3; 3A; 3B; 3C)는 코바르로 이루어지는 것을 특징으로 하는 접합체.
제11항에 있어서, 상기 세라믹스 부재(6)는 질화 알루미늄으로 이루어지고, 상기 다른 부재(3; 3A; 3B; 3C)는 코바르로 이루어지는 것을 특징으로 하는 접합체.