TW201506000A - 冷卻板、其製法以及半導體製造裝置用元件 - Google Patents

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Katsuhiro Inoue
Yuji Katsuda
Takashi Kataigi
Shingo Amano
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Abstract

半導體製造裝置用元件10係包括AlN製的靜電夾盤20、冷卻板30、及冷卻板-夾盤接合層40。冷卻板30係包括：第1至第3基板31至33；第1金屬接合層34，形成於第1及第2基板31、32之間；第2金屬接合層35，形成於第2及第3基板32、33之間；及冷煤通路36。第1至第3基板31至33，係由包含SiC、Ti3SiC2及TiC的緻密質複合材料所形成。金屬接合層34、35係藉由在第1及第2基板31、32之間與第2及第3基板32、33之間隔著Al-Si-Mg系接合材而將各基板31至33予以熱壓接合而形成者。

Description

冷卻板、其製法以及半導體製造裝置用元件
本發明係關於一種冷卻板、其製法及半導體製造裝置用元件。
在半導體製程中會高溫化的靜電夾盤中，係接合有一種冷卻板，用以進行散熱。此情形下，以靜電夾盤的材料而言，有時使用氮化鋁，以冷卻板的材料而言，有時使用鋁，以接合材而言，有時使用樹脂。氮化鋁與鋁的線熱膨脹係數差異極大，例如，氮化鋁的線熱膨脹係數為5.0ppm/K(RT-800℃；內田老鶴圃「陶瓷的物理」)，而鋁的線熱膨脹係數則為31.1ppm/K(RT-800℃；日本熱物性學會編，「新編熱物性手冊」)。在此種靜電夾盤中，由於係使用柔軟的樹脂做為接合材，因此可緩和因為該線熱膨脹係數所產生的應力。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2006-143580號公報
在上述靜電夾盤中，雖使用樹脂做為接合材，但由於樹脂為有機材料，因此散熱性低，且在高溫下易於分解。 為此之故，在高溫製程中，一般而言不易使用。因此，做為取代樹脂的高散熱的接合材，已確認了以金屬為有效。如此，將藉由金屬進行接合的方法稱為金屬接合。以金屬接合的接合材而言，已知有例如鋁等。
然而，金屬接合的接合材，亦即金屬並無樹脂般的柔軟性，因此無法緩和因為靜電夾盤與冷卻板之間之大的線熱膨脹係數差異所產生的應力。由於這些情形，乃期望開發出一種適用在與靜電夾盤之金屬接合的冷卻板材料，亦即與氮化鋁之線熱膨脹係數差異小，而且包括做為冷卻板必要特性的新材料。以做為冷卻板必要的特性而言，例如有為維持散熱性而有高導熱率，為通過冷卻液而有高緻密性，為承受加工等而有高強度等。
本發明係有鑑於解決此種問題而研創者，其主要目的為提供一種冷卻板，係在內部具有冷煤通路，且用在AlN陶瓷元件的冷卻者，該冷卻板之與AlN的線熱膨脹係數差異極小，而導熱率、緻密性及強度非常高。
本發明之冷卻板，在內部形成有冷煤通路，且用在AlN陶瓷元件的冷卻者，其包括：第1基板，含量較多之上位3者為碳化矽、碳矽化鈦(titanium silicon carbide)、碳化鈦，而該排列順序係顯示從含量較多者至較少者的順序，且以含有51至68質量%的前述碳化矽，不含矽化鈦，而開口氣孔率為1%以下的緻密質複合材料所製作； 第2基板，以前述緻密質複合材料所製作，且具有被衝切成與前述冷煤通路相同形狀的衝切部；第3基板，以前述緻密質複合材料所製作；第1金屬接合層，在前述第1基板與前述第2基板之間隔著金屬接合材將兩基板熱壓接合，藉此而形成於兩基板間；及第2金屬接合層，在前述第2基板與前述第3基板之間隔著金屬接合材將兩基板熱壓接合，藉此而形成於兩基板間；或者，係包括：第1基板，含量較多之上位3者為碳化矽、碳矽化鈦、碳化鈦，而該排列順序係顯示從含量較多者至較少者的順序，且以含有51至68質量%的前述碳化矽，不含矽化鈦，而開口氣孔率為1%以下的緻密質複合材料所製作；第2基板，以前述緻密質複合材料所製作，且在與前述第1基板相向的面具有成為前述冷煤通路的溝；及金屬接合層，藉由在前述第1基板與前述第2基板中設有前述溝的面之間隔著金屬接合材將兩基板熱壓接合而形成。
該冷卻板之藉由金屬接合層所接合的各基板係藉由以上所述的緻密質複合材料所製作。該緻密質複合材料與AlN的線熱膨脹係數差異極小，而導熱率、緻密性及強度則非常高。因此，將此種冷卻板與AlN陶瓷元件予以接合的半導體製造裝置用元件，即使在低溫與高溫之間重複使用，冷卻板與AlN陶瓷元件也不會剝落，而仍維持高散熱性能，耐用期間變長。此外，藉由以上所述的緻密質複合材料而製作的基板彼此，雖難以藉由電子射束熔接等進行接合，而當以樹脂接著材 接合時，冷卻性能就會降低，然而在此，由於係藉由使用金屬接合材的熱壓接合(Thermal Compression Bonding，TCB)進行接合，因此相對較容易進行接合，而且可獲得良好的冷卻性能。
在本發明之冷卻板中，前述金屬接合層係以藉由 採用含有Mg或含有Si及Mg的鋁合金的接合材做為前述金屬接合材，且在該接合材之固相線溫度以下的溫度下進行熱壓接合而形成者為佳。如此一來，可獲得更良好的冷卻性能。
在本發明之冷卻板中，前述緻密質複合材料係以 含有23至40質量%的前述碳矽化鈦，且含有4至12質量%的前述碳化鈦為佳。前述緻密質複合材料係以在前述碳化矽粒子彼此的間隙，存在有前述碳矽化鈦及前述碳化鈦的至少一者，用以覆蓋前述碳化矽粒子表面為佳。前述緻密質複合材料與AlN之40℃至570℃的平均線熱膨脹係數的差異為0.5ppm/K以下為佳。前述緻密質複合材料之40℃至570℃的平均線熱膨脹係數為5.4至6.0ppm/K為佳。前述緻密質複合材料之導熱率為100W/m‧K以上，而4點彎曲強度為300MPa以上為佳。
本發明之冷卻板之製法，係在內部形成有冷煤通路，且用在AlN陶瓷元件的冷卻，該冷卻板之製法係包括以下步驟：(a)含量較多之上位3者為碳化矽、碳矽化鈦、碳化鈦，而該排列順序係顯示從含量較多者至較少者的順序，且使用含有51至68質量%的前述碳化矽，不含矽化鈦，而開口氣孔率為1%以下的緻密質複合材料，來製作第1至第3基板的步驟； (b)將從前述第2基板之一方的面至另一方的面衝切成與前述冷煤通路相同的形狀，而於前述第2基板形成衝切部的步驟；及(c)在前述第1基板與前述第2基板之一方的面之間及前述第3基板與前述第2基板之另一方的面之間分別隔著金屬接合材而將前述第1至第3基板予以熱壓接合的步驟；或者包括以下步驟：(a)含量較多之上位3者為碳化矽、碳矽化鈦、碳化鈦，而該排列順序係顯示從含量較多者至較少者的順序，且使用含有51至68質量%的前述碳化矽，不含矽化鈦，而開口氣孔率為1%以下的緻密質複合材料，來製作第1及第2基板的步驟；(b)在前述第2基板之一方的面形成做為前述冷煤通路之溝的步驟；及(c)在前述第1基板與前述第2基板中設有前述溝的面之間隔著金屬接合材而將兩基板予以熱壓接合的步驟。
依據該冷卻板之製法，即可易於製造以上所述的冷卻板。尤其是，藉由以上所述的緻密質複合材料而製作的基板彼此，雖難以藉由電子射束熔接等進行接合，而當以樹脂接著材接合時，冷卻性能就會降低，然而在此，由於係藉由使用金屬接合材的熱壓接合進行接合，因此相對較容易進行接合，而且可獲得良好的冷卻性能。
在本發明之冷卻板之製法中，在前述步驟(c)中，係以藉由採用含有Mg或含有Si及Mg的鋁合金的接合材做為前述金屬接合材，且在該接合材之固相線溫度以下的溫度下進 行熱壓接合為佳。如此一來，可獲得具有更良好之冷卻性能的冷卻板。
本發明之半導體製造裝置用元件，係包括：AlN製的靜電夾盤(chuck)，內建有靜電電極及加熱器(heater)電極；以上所述任一者之冷卻板；及冷卻板-夾盤接合層，藉由在前述冷卻板之前述第1基板之表面與前述靜電夾盤之間隔著金屬接合材而將兩者予以熱壓接合而形成。
依據該半導體製造裝置用元件，即使在低溫與高溫之間重複使用，冷卻板與AlN陶瓷元件也不會剝落，而仍維持高散熱性能，耐用期間變長。此外，可使靜電夾盤之熱以良好效率釋放至冷卻板。
在本發明之半導體製造裝置用元件中，前述冷卻板-夾盤接合層係以採用含有Mg或含有Si及Mg的鋁合金的接合材做為前述金屬接合材，且在該接合材之固相線溫度以下的溫度下進行熱壓接合而形成者為佳。
10‧‧‧半導體製造裝置用元件
20‧‧‧靜電夾盤
20a‧‧‧晶圓載置面
22‧‧‧靜電電極
23‧‧‧供電端子
24‧‧‧加熱器電極
25‧‧‧供電端子
28‧‧‧金屬接合材
30‧‧‧冷卻板
31‧‧‧第1基板
32‧‧‧第2基板
32a‧‧‧衝切部
33‧‧‧第3基板
34‧‧‧第1金屬接合層
35‧‧‧第2金屬接合層
36‧‧‧冷煤通路
36a‧‧‧入口
36b‧‧‧出口
40‧‧‧冷卻板-夾盤接合層
43‧‧‧端子插通孔
45‧‧‧端子插通孔
46a‧‧‧冷煤供給孔
46b‧‧‧冷煤排出孔
51‧‧‧金屬接合材
52‧‧‧金屬接合材
61‧‧‧金屬接合材
110‧‧‧半導體製造裝置用元件
130‧‧‧冷卻板
131‧‧‧第1基板
132‧‧‧第2基板
132a‧‧‧溝
134‧‧‧金屬接合層
136‧‧‧冷煤通路
W‧‧‧晶圓
第1圖係半導體製造裝置用元件10之俯視圖。
第2圖係第1圖之A-A剖面圖。
第3圖係半導體製造裝置用元件10之製造步驟圖。
第4圖係半導體製造裝置用元件10之製造步驟圖。
第5圖係第2基板32之說明圖。
第6圖係半導體製造裝置用元件110之剖面圖。
第7圖係半導體製造裝置用元件110之製造步驟圖。
第8圖係第2基板132之說明圖。
第9圖係在實驗例5中所獲得之緻密質複合材料的SEM像(反射電子像)。
第10圖係在實驗例5中所獲得之緻密質複合材料的XRD分布圖(profile)。
第11圖係在實驗例15中所獲得之緻密質複合材料的SEM像(反射電子像)。
第12圖係在實驗例15中所獲得之緻密質複合材料的XRD分布圖。
[半導體製造裝置用元件-第1實施形態]
以下說明第1實施形態之半導體製造裝置用元件10。第1圖係半導體製造裝置用元件10之俯視圖，第2圖係第1圖之A-A剖面圖。
半導體製造裝置用元件10係包括：AlN製的靜電夾盤20，可吸附施行電漿處理之矽製的晶圓(wafer)W；冷卻板30，藉由線熱膨脹係數與AlN相同程度的緻密質複合材料所製作；及冷卻板-夾盤接合層40，用以接合靜電夾盤20與冷卻板30。
靜電夾盤20係外徑較晶圓W之外徑小的圓盤狀AlN板(plate)，且內建有靜電電極22與加熱器電極24。靜電電極22係透過棒狀供電端子23並藉由未圖示的外部電源而可 施加直流電壓的平面狀電極。當直流電壓施加於該靜電電極22時，晶圓W即藉由約翰拉別克(Johnson-Rahbeck)力而吸附固定於晶圓載置面20a，當解除直流電壓的施加時，即解除晶圓W對於晶圓載置面20a的吸付固定。加熱器電極24係以涵蓋靜電夾盤20之整面配線之方式例如以一筆劃的要領形成圖案，當施加電壓時即發熱而將晶圓W加熱。對於加熱器電極24，係可藉由從冷卻板30之背面分別到達加熱器電極24之一端及另一端的棒狀供電端子25而施加電壓。
冷卻板30係外徑與靜電夾盤20同等或稍大的圓 盤狀板，且包括：第1基板31；第2基板32；第3基板33；形成於第1基板31與第2基板32之間的第1金屬接合層34；形成於第2基板32與第3基板33之間的第2金屬接合層35；及可供冷煤流通的冷煤通路36。第1至第3基板31、32、33係藉由緻密質複合材料而形成。該緻密質複合材料係含量較多之上位3者為碳化矽、碳矽化鈦、碳化鈦，而該排列順序係顯示從含量較多者至較少者的順序，且以含有51至68質量%的碳化矽，不含矽化鈦，而開口氣孔率為1%以下，詳細內容將於後說明。此外，在第2基板32中，係形成有衝切部32a。該衝切部32a係將第2基板32之一方的面至另一方的面，衝切成與冷煤通路36相同形狀者。第1及第2金屬接合層34、35係在第1基板31與第2基板32之一方的面之間、及第2基板32之另一方的面與第3基板33之間，隔著Al-Si-Mg系的金屬接合材而將各基板31至33予以熱壓接合而形成者。在冷卻板30中，係形成有從與接合有靜電夾盤20之面相反側的面，朝 與晶圓載置面20a正交之方向延伸而分別連接於冷煤通路36之入口36a及出口36b的冷煤供給孔46a及冷煤排出孔46b。 此外，在冷卻板30中，係形成有將接合有靜電夾盤20的面及其相反側的面予以貫通的端子插通孔43、45。端子插通孔43係用以插通靜電電極22之供電端子23的孔，而端子插通孔45係用以插通加熱器電極24之供電端子25的孔。
冷卻板-夾盤接合層40係在冷卻板30之第1基板 31與靜電夾盤20之間隔著Al-Si-Mg系或Al-Mg系的金屬接合材而將兩者予以熱壓接合而形成者。另外，各供電端子23、25係構成為不與冷卻板30或第1及第2金屬接合層34、35、冷卻板-夾盤接合層40直接接觸。
另外，在半導體製造裝置用元件10中，亦可以在 與晶圓載置面20a正交之方向貫通半導體製造裝置用元件10之方式設置氣體供給孔或頂料銷插通孔，該氣體供給孔係用以將He氣體供給至晶圓W的背面，而該頂料銷插通孔係用以插通從晶圓載置面20a推升晶圓W的頂料銷。
接著說明半導體製造裝置用元件10的使用例。首 先，在半導體製造裝置用元件10設置於未圖示之真空腔室(chamber)內的狀態下，將晶圓W載置於晶圓載置面20a。 然後，藉由真空泵將真空腔室內減壓而調整成預定的真空度，且施加直流電壓於靜電電極22而產生約翰拉別克力，而將晶圓W吸附固定於晶圓載置面20a。接著，將真空腔室內設為預定壓力(例如數10至數100Pa)的反應氣體氛圍，且在此狀態下產生電漿。再者，藉由所產生的電漿來進行晶圓W之表面 的蝕刻。未圖示的控制器(controller)係以使晶圓W之溫度成為預先設定之目標溫度之方式，控制供給至加熱器電極24的電力。
接著說明半導體製造裝置用元件10的製造例。第 3圖及第4圖係半導體製造裝置用元件10的製造步驟圖。第5圖係第2基板32的說明圖，(a)係俯視圖，(b)係(a)之B-B剖面圖。
首先，使用以上所述的緻密質複合材料來製作圓 盤狀薄型板的第1至第3基板31至33(參照第3圖(a))。接著，將從第2基板32之一方的面至另一方的面衝切成與冷煤通路36相同形狀，並在第2基板32形成衝切部32a(參照第3圖(b)及第5圖)。衝切部32a係可藉由綜合加工機(machining center)、噴水器(water jet)、放電加工等而形成。接著，在第1基板31與第2基板32之一方的面之間隔著金屬接合材51，並且在第2基板32之另一方的面與第3基板33之間隔著金屬接合材52(參照第3圖(c))，將第1至第3基板31至32予以熱壓接合(參照第3圖(d))。藉此，衝切部32a即成為冷煤通路36，且在第1基板31與第2基板32之間形成第1金屬接合層34，在第2基板32與第3基板33之間形成第2金屬接合層35，而完成冷卻板30。此時，以金屬接合材51、52而言，係以使用Al-Si-Mg系或Al-Mg系接合材為佳。此用該等接合材的熱壓接合(TCB)，係在真空氛圍下，於加熱至固相線溫度以下的狀態下將各基板以0.5至2.0kg/mm2的壓力施加1至5小時進行加壓之方式來進行。之後，形成從冷卻板30之背面 側至冷煤通路36之入口36a的冷煤供給孔46a、及從冷卻板30之背面側至冷煤通路36之出口36b的冷煤排出孔46b，並且形成貫通冷卻板30之表背的端子插通孔43、45(參照第3圖(e)。在第3圖(e)中，雖未出現冷煤通路36之入口36a或出口36b、冷煤供給孔46a、冷煤排出孔46b，但該各者請參照第1圖)。
另一方面，製作埋設有靜電電極22及加熱器電極24，且安裝有供電端子23、25的靜電夾盤20(參照第4圖(a))。此種靜電夾盤20，係例如可依照日本特開2006-196864號公報的記載來準備。再者，在靜電夾盤20之與晶圓載置面20a相反側的面與冷卻板30之第1基板31的表面之間隔著金屬接合材28，將供電端子23、25分別插通於端子插通孔43、45，且將靜電夾盤20與冷卻板30予以熱壓接合(參照第4圖(a))。藉此，在靜電夾盤20與冷卻板30之間形成冷卻板-夾盤接合層40，而完成半導體製造裝置用元件10(參照第4圖(b))。以金屬接合材28而言，如上所述，係以使用Al-Si-Mg系或Al-Mg系接合材來進行TCB為佳。
依據以上詳述的第1實施形態，冷卻板30之藉由第1及第2金屬接合層34、35所接合的第1至第3基板31至33為藉由以上所述的緻密質複合材料所製作，而該緻密質複合材料與AlN的線熱膨脹係數差異極小，而導熱率、緻密性及強度則非常高。因此，將此種冷卻板30與屬於AlN陶瓷元件的靜電夾盤20接合的半導體製造裝置用元件10，即使在低溫與高溫之間重複使用，冷卻板30與靜電夾盤20也不會剝落，而 仍維持高散熱性能，耐用期間變長。此外，藉由以上所述的緻密質複合材料而製作的第1至第3基板31至33，雖難以藉由電子射束熔接等進行接合，而當以樹脂接著材接合時，冷卻性能就會降低，然而在此，由於係藉由使用金屬接合材的TCB進行接合，因此相對較容易進行接合，而且可獲得良好的冷卻性能。
此外，由於第1至第3基板31至33的緻密性非 常高，因此可使冷卻液或冷卻氣體通過冷卻板30的內部，而使冷卻效率更進一步提升。再者，由於第1至第3基板31至33的強度非常高，因此可承受製造半導體製造裝置用元件10時的加工或接合，而且亦可充分承受因為使用時之溫度變化所產生的應力。
[半導體製造裝置用元件-第2實施形態]
以下說明第2實施形態之半導體製造裝置用元件110。第6圖係半導體製造裝置用元件110的剖面圖。
半導體製造裝置用元件110係包括：AlN製的靜電夾盤20，可吸附施行電漿處理之矽製的晶圓W；冷卻板130，藉由線熱膨脹係數與AlN相同程度的緻密質複合材料所製作；及冷卻板-夾盤接合層40，用以接合冷卻板130與靜電夾盤20。
由於靜電夾盤20係與第1實施形態相同，因此賦予與第1實施形態相同的符號，說明則予省略。冷卻板130係外徑與靜電夾盤20同等或稍大的圓盤狀板，且包括：第1基板131；第2基板132；形成於第1基板131與第2基板132 之間的金屬接合層134；及可供冷煤流通的冷煤通路136。第1及第2基板131、132係藉由與在第1實施形態中所使用之緻密質複合材料相同的材料而形成。第2基板132係在與第1基板131相向的面具有成為冷煤通路136的溝。金屬接合層134係在第1基板131與第2基板132之中設有溝132a的面之間，隔著Al-Si-Mg系或Al-Mg系的金屬接合材而將兩基板131、132予以熱壓接合而形成者。在冷卻板130中，雖與第1實施形態同樣地形成有分別與冷煤通路136的入口及出口連接的冷煤供給孔及冷煤排出孔，但該等圖示係予以省略。此外，在冷卻板130中，係與第1實施形態同樣地形成有端子插通孔43、45。由於冷卻板-夾盤接合層40係與第1實施形態相同，故說明從略。
由於半導體製造裝置用元件110的使用例係與第 1實施形態相同，故說明從略。
接著說明半導體製造裝置用元件110的製造例。 第7圖係半導體製造裝置用元件110的製造步驟圖，第8圖係第2基板132的說明圖，(a)係俯視圖，(b)係C-C剖面圖。 首先，使用以上所述的緻密質複合材料，來製作屬於圓盤狀薄型板的第1及第2基板131、132(參照第7圖(a))。接著，在第2基板132中與第1基板131相向的面形成成為冷煤通路136的溝132a(參照第7圖(b)及第8圖)。溝132a係可藉由綜合加工機、噴水器、放電加工等而形成。接著，在第1基板131與第2基板132之形成有溝132a的面之間隔著金屬接合材61(參照第7圖(c))，將第1及第2基板131、132予以 熱壓接合(參照第7圖(d))。藉此，溝132a即成為冷煤通路36，且於第1基板131與第2基板132之間形成金屬接合層134，而完成冷卻板130。此時，以金屬接合材61而言，如上所述，係以使用Al-Si-Mg系或Al-Mg系接合材來進行TCB為佳。之後的步驟，亦即靜電夾盤20與冷卻板130的接合步驟，係與第1實施形態相同，故省略其說明。
依據以上詳述的第2實施形態，冷卻板130之藉 由金屬接合層134所接合的第1及第2基板131、132係藉由以上所述的緻密質複合材料所製作，而該緻密質複合材料與AlN的線熱膨脹係數差異極小，而導熱率、緻密性及強度則非常高。因此，將此種冷卻板130與屬於AlN陶瓷元件的靜電夾盤20予以接合的半導體製造裝置用元件110，即使在低溫與高溫之間重複使用，冷卻板130與靜電夾盤20也不會剝落，而仍維持高散熱性能，耐用期間變長。此外，藉由以上所述的緻密質複合材料而製作的第1及第2基板131、132，雖難以藉由電子射束熔接等進行接合，而當以樹脂接著材接合時，冷卻性能就會降低，然而在此，由於係藉由使用金屬接合材的TCB進行接合，因此相對較容易進行接合，而且可獲得良好的冷卻性能。
此外，由於第1及第2基板131、132的緻密性非 常高，因此可使冷卻液或冷卻氣體通過冷卻板130的內部，而使冷卻效率更進一步提升。再者，由於第1及第2基板131、132的強度非常高，因此可承受製造半導體製造裝置用元件110時的加工或接合，而且亦可充分承受因為使用時之溫度變化所 產生的應力。
[緻密質複合材料]
在以上所述之實施形態中所使用的緻密質複合材料，係含量較多之上位3者為碳化矽、碳矽化鈦、碳化鈦，而該排列順序係顯示從含量較多者至較少者的順序，且以含有51至68質量%的碳化矽，不含矽化鈦，而開口氣孔率為1%以下者。在此，含量係設為根據X線繞射的峰值(peak)所求出的值。此外，開口氣孔率係設為藉由以純水為媒介的阿基米德(Archimedes)法所測量的值。
碳化矽係含有51至68質量%。在含有未達51質 量%之情形下，由於與氮化鋁之熱膨脹係數差異變大，故不佳。 此外，當超過68質量%時，由於開口氣孔率變大或強度不夠高，故不佳。
碳矽化鈦之含量較碳化矽更少，碳化鈦之含量較 碳矽化鈦更少。以碳矽化鈦而言，係以Ti3SiC2(TSC)為佳，以碳化鈦而言，係以TiC為佳。例如，以含有27至40質量%的碳矽化鈦，且以含有4至12質量%的碳化鈦為佳。
在碳化矽粒子彼此的間隙中，係以存在有碳矽化 鈦及碳化鈦之至少一者，用以覆蓋碳化矽粒子表面為佳。碳化矽粒子高頻率地分散時，在碳化矽粒子間就易於殘存氣孔，但如上所述當碳化矽粒子表面被其他粒子覆蓋時，該氣孔就易於被填埋，而容易成為緻密且高強度的材料，故較佳。
在以上所述的實施形態中所使用的緻密質複合材料，其線熱膨脹係數與氮化鋁相同程度。因此，在將藉由該緻 密質複合材料所製作的元件與藉由氮化鋁所製作的元件予以接合(例如金屬接合)時，即使在低溫與高溫之間重複使用也不易剝離。具體而言，該緻密質複合材料與氮化鋁之40至570℃的平均線熱膨脹係數的差異係以0.5ppm/K以下為佳。此外，該緻密質複合材料之40至570℃之平均線熱膨脹係數係以5.4至6.0ppm/K為更佳。另外，以與該緻密質複合材料相同的條件，測量在氮化鋁中添加5重量%之Y2O3做為燒結助劑之氮化鋁燒結體之40至570℃之平均線熱膨脹係數，結果為5.7ppm/K，而測量無燒結助劑之氮化鋁燒結體之平均線熱膨脹係數，結果為5.2ppm/K。因此，在本發明中，目的為提供一種以兩者之間的值的線熱膨脹係數5.5ppm/K(40至570℃)為中心值，且平均線熱膨脹係數之差異為0.5ppm/K以下的氮化鋁燒結體。
在以上所述之實施形態中所使用的緻密質複合材 料，雖具有優異的導熱性，但具體而言，導熱率係以100W/m‧K以上為佳。如此一來，將藉由該緻密質複合材料所製作的元件與藉由氮化鋁所製作的元件予以金屬接合時，即可使氮化鋁所具有的熱以良好效率釋放。
在以上所述之實施形態中所使用的緻密質複合材 料，雖具有優異的強度，但具體而言，係以4點彎曲強度為300MPa以上為佳。如此一來，即可易於將藉由該緻密質複合材料所製作的元件應用於冷卻板等。
在以上所述之實施形態中所使用的緻密質複合材 料的製法亦可包括以下步驟：(a)製作含有43至52質量%的 碳化矽，且含有33至45質量%的碳化鈦，而剩餘部分則含有18質量%以下的矽化鈦、及/或含有13質量%以下的矽的粉體混合物的步驟；及(b)在惰性氛圍下將前述粉體混合物以熱壓(hot press)方式使之燒結，藉此而獲得以上所述的緻密質複合材料的步驟。
在步驟(a)中，碳化矽之原料粉末的粒徑雖未特 別限定，但平均粒徑係以2至35μm為佳。此外，也可僅使用粗粒(例如平均粒徑為15至35μm)，也可僅使用細粒(例如平均粒徑為2至10μm)，也可將粗粒與細粒予以混合來使用。 SiC的平均粒徑較2μm小時，在原料中之SiC比較多的組成中，由於SiC粒子的表面積增加，因此燒結性降低，而不易獲得緻密的燒結體。另一方面，SiC的平均粒徑較35μm大時，在燒結性方面雖無問題，但有強度降低之虞。此外，在步驟(a)中，如上所述，雖可使用碳化矽、碳化鈦、矽化鈦做為原料粉末，但也可從碳化矽、碳化鈦、矽化鈦、鈦、矽中適當選擇來使用。
在步驟(b)中，所謂惰性氛圍係例如有真空氛圍、 氮氣氛圍、氬氣氛圍等。此外，熱壓條件只要設定為可獲得以上所述的緻密質複合材料即可。例如，熱壓時的壓力係以100至400kgf/cm2為佳，且以200至300kgf/cm2為更佳。熱壓時的溫度係以1550至1800℃為佳，且以1600至1750℃為更佳。 壓力與溫度的關係，只要藉由粉體混合物之組成或原料粉的粒徑等，在該範圍內適當設定即可。例如，粉體混合物中之碳化矽的含有率低時，由於粉體混合物易於燒結，因此在相對較穩 定的熱壓條件下緻密化。另一方面，粉體混合物中之碳化矽的含有率高時，由於粉體混合物不易燒結，因此在相對較嚴格的熱壓條件下緻密化。此外，碳化矽僅使用粗粒時，雖在相對較嚴格的熱壓條件下緻密化，但將粗粒與細粒混合使用時，則在相對較穩定的熱壓條件下緻密化。另外，燒成時間只要依據熱壓條件適當設定即可，例如在1至10小時之間適當設定即可。 然而，相較於僅使用粗粒之情形，係以將粗粒與細粒混合使用之情形，更具有在穩定的熱壓條件下緻密化的傾向，故較佳。
步驟(b)的熱壓條件，例如，粉體混合物中之碳 化矽為43質量%以上未達47質量%時，不論碳化矽是粗粒還是細粒，都以在1600至1800℃下200至400kgf/cm2的條件為佳。此外，粉體混合物中之碳化矽為47質量%以上52質量%以下時，不論碳化矽是粗粒還是細粒，都以在1650至1800℃下300至400kgf/cm2的條件，或是在1750至1800℃下250至400kgf/cm2的條件為佳，但只要碳化矽為粗粒與細粒的混合粒，則以在1650至1800℃下300至400kgf/cm2的條件，或是在1700至1800℃下250至400kgf/cm2的條件為佳。
[實施例]
[半導體製造裝置用元件]
實施例的半導體製造裝置用元件10係使用AlN製的約翰拉別克型，直徑為297mm、厚度5為mm、電介質膜厚(從靜電電極22至晶圓載置面20a的厚度)為0.35mm、加熱器電極24為Nb線圈者做為靜電夾盤20。此外，使用Al-Si-Mg系接合材(含有88.5重量%的Al、10重量%的Si、1.5重量%的 Mg，且固相線溫度為約560℃)且藉由TCB將後述之實驗例15之藉由緻密質材料所製作的第1至第3基板31至33予以接合做為冷卻板30。TCB係在真空氛圍下，於加熱至540至560℃的狀態下將各基板以1.5kg/mm2的壓力施加5小時進行加壓來進行。所獲得的冷卻板30之直徑為340mm，而厚度為32mm。靜電夾盤20與冷卻板30的接合，亦使用相同的接合材且藉由TCB進行。冷卻板-夾盤接合層40的厚度係0.12mm。 另一方面，比較例的半導體製造裝置用元件，除了使用藉由丙烯(acrylic)樹脂(導熱率為0.2W/mK)將鋁製的第1至第3基板予以接合的冷卻板以外，均以與以上所述之實施例相同之方式進行製作。
再者，使溫度25℃的純水(冷煤)以流量13L/min 流通於實施例之半導體製造裝置用元件10之冷卻板30的冷煤通路36，且藉由表面溫度計將對於加熱器電極24接入預定的電力而使加熱器電極24發熱時之晶圓載置面20a的溫度進行監控。針對比較例的半導體製造裝置用元件，亦以同樣方式進行監控。結果如第1表所示。從第1表可明瞭，不論接入電力如何，都以實施例的冷卻性能更優於比較例。
[緻密質複合材料]
以下說明在以上所述之實施形態中所使用之緻密質複合材料的較佳適用例。SiC原料係使用純度為96.0%以上、平均粒徑為32.3μm或16.4μm或2.9μm的市售品。TiC原料係使用純度為94.5%、平均粒徑為4.3μm的市售品。TiSi2原料係使用純度為96.0%以上、平均粒徑為6.9μm的市售品。Si原料係使用純度為97.0%以上、平均粒徑為2.1μm的市售品。
1、製造順序
‧調配
將SiC原料、TiC原料及TiSi2原料、或SiC原料、TiC原料及Si原料進行秤量成第2表、第3表所示的質量%，且以異丙醇(Isopropyl Alcohol)做為溶劑，使用尼龍製的瓶(pot)，直徑為10mm的加入有鐵芯的尼龍球(nylon ball)進行4小時濕式混合。混合後將漿料(slurry)取出，於氮氣氣流中在110℃下進行乾燥。之後，通過30網孔(mesh)的篩，作成調配粉末。另外，已確認將經秤量的原料約300g投入於高速流動混合機(粉體投入部的容量為1.8L)，以攪拌扇葉的旋轉數1500rpm混合時，也可獲得與濕式混合相同的材料特性。
‧成形
將調配粉末以200kgf/cm2的壓力進行單軸加壓成形，製作直徑為50mm、厚度為15mm左右的圓盤狀成形體，且收納於燒成用石墨模。
‧燒成
藉由將圓盤狀成形體進行熱壓燒成而獲得緻密質燒結材 料。在熱壓燒成中，係以第2、3表所示的燒成溫度(最高溫度)及衝壓壓力進行燒成，且至燒成完成以前都設為真空氛圍。燒成溫度下的保持時間係設為4小時。另外，以下將熱壓簡稱為HP。
2、各實驗例
在第2、3表中，係顯示了各實驗例的原材料組成(質量%)、SiC原料的粒徑及其比例、HP燒成條件、從XRD測量結果所求出之燒結體的構成相及其量比(簡易定量結果)、燒結體的基本特性(開口氣孔率、體積密度、4點彎曲強度、線熱膨脹係數、導熱率)。另外，實驗例1至36中，實驗例3至7、10、12、13、15、16、18至21、23、24、26、33至36係適合於以上所述之實施形態中所使用的緻密質複合材料，其餘則為不適合的材料。
[第2表]
3、構成相的簡易定量
將複合材料以研鉢予以粉碎，且藉由X線繞射裝置鑑定結晶相。測量條件係設為CuKa、40kV、40mA、2θ=5至70℃，且使用封入管式X線繞射裝置(Bruker AXS(布魯克生命科學)製D8 ADVANCE)。此外，進行了構成相的簡易定量。該簡易定量係根據X線繞射的峰值來求出複合材料中所含之結晶相的含量。在此，係區分為SiC、TSC(Ti3SiC2)、TiC及TiSi2進行簡易定量來求出含量。在簡易定量中，係利用Bruker AXS公司的粉末繞射資料解析用軟體「EVA」的簡易分布圖適配(profile fitting)功能(FPM Eval.)。本功能係使用定性的結晶相的ICDD PDF卡的I/Icor(相對於剛石(corundum)之繞射強度的強度比)來算出構成相的量比者。各結晶相的PDF卡編號係使用SiC：00-049-1428、TSC：01-070-6397、TiC：01-070-9258(TiC0.62)、TiSi2：01-071-0187。另外，第2、3表中，「-」係顯示在XRD分布圖中未被檢出。
4、基本特性的測量
(1)開口氣孔率及體積密度
藉由以純水為媒介的阿基米德法進行測量。
(2)4點彎曲強度
依照JIS-R1601求出。
(3)線熱膨脹係數(40至570℃之平均線熱膨脹係數)
使用Bruker AXS(股份有限公司)製TD5020S(橫型示差膨脹測量方式)，在氬氣氛圍中，以升溫速度20℃/分的條件進行2次升溫至650℃，且從第2次的測量資料算出40至570 ℃的平均線熱膨脹計數。在標準試料中係使用裝置附屬的氧化鋁(alumina)標準試料(純度為99.7%、體積密度為3.9g/cm3、長度為20mm)。另準備1個該氧化鋁標準試料，在相同條件下進行測量線熱膨脹係數的值為7.7ppm/K。另外，在本條件下，測量在氮化鋁中添加5重量%的Y2O3做為燒結助劑之氮化鋁燒結體之40至570℃的平均線熱膨脹係數，結果為5.7ppm/K，而測量無燒結助劑之氮化鋁燒結體的平均線熱膨脹係數，結果為5.2ppm/K。
(4)導熱率
藉由雷射閃光(laser flash)法進行測量。
5、結果
(1)實驗例1、2
在實驗例1中，除了使用平均粒徑為16.4μm的SiC原料，而在實驗例2中，則使用平均粒徑為2.9μm的SiC原料以外，均以相同原料組成、相同HP燒成條件進行燒成。調配粉末中的SiC含有率係設為41.2質量%。結果，在實驗例1、2中，雖獲得開口氣孔率為0%的緻密質複合材料，但與氮化鋁的熱膨脹係數差異超過了0.5ppm/K。在實驗例1、2中，由於所使用的SiC原料過少，因此所獲得之緻密質複合材料中的SiC過低至47至49質量%，而熱膨脹係數則未太低。
(2)實驗例3至6
在實驗例3至5中，除了以不同的HP燒成條件燒成以外，均使用平均粒徑為16.4μm的SiC原料，且將相同原料組成的調配粉末進行燒成。調配粉末中的SiC含有率係設為43.1質 量%。結果，在實驗例3至5中，獲得SiC含有率為51至53質量%、開口氣孔率為0%、熱膨脹係數為6.0ppm/K的緻密質複合材料。該等之4點彎曲強度係300MPa以上，而導熱率則為100W/m‧K以上。此外，在實驗例6中，除了使用平均粒徑為2.9μm之SiC原料以外，均以與實驗例5相同的原料組成、相同的HP燒成條件進行燒成。結果，在實驗例6中，獲得了具有與實驗例5同等性能的緻密質複合材料。在此，分別於第9圖及第10圖顯示在實驗例5中所獲得之緻密質複合材料的SEM像(反射電子像)與XRD分布圖做為代表例。從第9圖可明瞭SiC粒子的表面係被TSC及TiC的至少一者所覆蓋。另外，關於其他實驗例，亦獲得相同的SEM像及XRD分布圖。
(3)實驗例7至12
在實驗例7至12中，除了以不同的HP燒成條件燒成以外，均使用平均粒徑為16.4μm的SiC原料，且將相同原料組成的調配粉末進行燒成。調配粉末中的SiC含有率係設為49.2質量%。結果，在實驗例7、10、12中，獲得了SiC含有率為59至64質量%、開口氣孔率為0.2至0.9%、熱膨脹係數為5.8ppm/K的緻密質複合材料。該等的4點彎曲強度為300MPa以上，而導熱率為100W/m‧K以上。另一方面，在實驗例8、9、11中，雖獲得熱膨脹係數為5.8ppm/K的複合材料，但開口氣孔率超過了1%。在實驗例8、9中，雖採用溫度1700℃做為HP燒成條件，而在實驗例11中，則採用溫度1750℃做為HP燒成條件，但任一者均因為衝壓壓力不足，使得開口氣孔率變 大。另外，關於實驗例7、10、12，亦獲得了與第9圖及第10圖相同的SEM像及XRD分布圖。
(4)實驗例13至18
在實驗例13至18中，除了以不同的HP燒成條件燒成以外，均使用將平均粒徑為16.4μm的SiC原料與平均粒徑為2.9μm的SiC原料以65：35(質量比)予以混合的SiC，且將相同原料組成的調配粉末進行燒成。調配粉末中的SiC含有率係設為49.2質量%。結果，在實驗例13、15、16、18中，獲得了SiC含有率為60至63質量%、開口氣孔率為0至0.9%、熱膨脹係數為5.7至5.8ppm/K的緻密質複合材料。該等之4點彎曲強度係300MPa以上，而導熱率為100W/m‧K以上。另一方面，在實驗例14、17中，雖獲得了熱膨脹係數為5.7至5.8ppm/K的複合材料，但開口氣孔率超過了1%。在實驗例14中，雖採用溫度1700度c做為HP燒成條件，而在實驗例17中則採用溫度1725℃做為HP燒成條件，但任一者均因為衝壓壓力不足，使得開口氣孔率變大。在此，分別於第11圖及第12圖顯示在實驗例15中所獲得之緻密質複合材料的SEM像(反射電子像)與XRD分布圖做為代表例。從第11圖可明瞭SiC粒子的表面係被TSC及TiC的至少一者所覆蓋。另外，關於實驗例13、16、18，亦獲得了與第11圖及第12圖相同的SEM像及XRD分布圖。
在此，比對實驗例15與實驗例9，雖在實驗例15中使用混雜了粗粒與細粒的SiC原料，相對於此，在實驗例9中則僅使用粗粒的SiC原料有所不同，除此之外，均以相同的 原料組成、相同的HP燒成條件燒成了調配粉末。結果，實驗例9的燒結體雖未充分緻密化(開口氣孔率為1.9%)，但實驗例15的燒結體則充分緻密化(開口氣孔率為0.4%)。由此結果來看，可謂使用混雜有粗粒與細粒的SiC原料，比僅使用粗粒的SiC原料的情形，有更易於緻密化的傾向。
(5)實驗例19、20
在實驗例19、20中，除了使用不同的SiC原料以外，均以相同的HP燒成條件燒成了相同原料組成的調配粉末。在實驗例19中，係使用了將平均粒徑為32.3μm之SiC原料與平均粒徑為2.9μm的SiC原料以65：35(質量比)混合的SiC，而在實驗例20中，則使用了將平均粒徑為32.3μm之SiC原料與平均粒徑為2.9μm的SiC原料以55：45(質量比)混合的SiC。調配粉末中的SiC含有率係設為49.2質量%。結果，獲得了SiC含有率為64至66質量%、開口氣孔率為0.5至0.8%、熱膨脹係數為5.7至5.8ppm/K的緻密質複合材料。該等之4點彎曲強度係300MPa以上，而導熱率為100W/m‧K以上。另外，關於實驗例19、20，亦獲得了與第11圖及第12圖相同的SEM像及XRD分布圖。
在此，比對實驗例17與實驗例19，雖在實驗例17中係使用平均粒徑為16.4μm的SiC原料，相對於此，在實驗例19中則使用平均粒徑為32.3μm的SiC原料有所不同，除此之外，均以相同的原料組成、相同的HP燒成條件燒成了調配粉末。結果，實驗例17的燒結體雖未充分緻密化(開口氣孔率為1.7%)，但實驗例19的燒結體則充分緻密化(開口氣 孔率為0.8%)。由此結果來看，可謂使用平均粒徑大的粗粒的SiC原料，比使用平均粒徑小的粗粒的SiC原料，有更易於緻密化的傾向。尤其在SiC原料的量較多時，增多粗粒之SiC量的比例，對於緻密化具有效果。
(6)實驗例21至26
在實驗例21至26中，除了以不同的HP燒成條件燒成以外，均使用將平均粒徑為16.4μm之SiC原料與平均粒徑為2.9μm的SiC原料以65：35(質量比)混合的SiC，而燒成了相同原料組成的調配粉末。調配粉末中的SiC含有率係設為51.4質量%。結果，在實驗例21、23、24、26中，獲得了SiC含有率為66至68質量%、開口氣孔率為0.2至0.9%、熱膨脹係數為5.4至5.5ppm/K的緻密質複合材料。該等之4點彎曲強度係300MPa以上，而導熱率為100W/m‧K以上。另一方面，在實驗例22、25中，雖獲得了熱膨脹係數為5.5ppm/K的複合材料，但開口氣孔率超過了1%。在實驗例22中，雖採用溫度1700℃做為HP燒成條件，而在實驗例25中則採用溫度1750℃做為HP燒成條件，但任一者均因為衝壓壓力不足，使得開口氣孔率變大。另外，關於實驗例21、23、24、26，亦獲得了與第11圖及第12圖相同的SEM像及XRD分布圖。
(7)實驗例27至32
在實驗例27至32中，除了以不同的HP燒成條件燒成以外，均使用將平均粒徑為16.4μm之SiC原料與平均粒徑為2.9μm的SiC原料以65：35(質量比)混合的SiC，而燒成了相同原料組成的調配粉末。調配粉末中的SiC含有率係設為 53.8質量%。結果，在實驗例27至32中，雖獲得了SiC含有率為68至72質量%、熱膨脹係數為5.2至5.3ppm/K的複合材料，但開口氣孔率超過了1%。在實驗例27至32中，由於所使用的SiC原料過多，因此在HP燒成中也未充分燒結，開口氣孔率變高。
(8)實驗例33至36
在實驗例33至36中，未在原料使用TiSi2，而使用TiC與Si，且使用將平均粒徑為16.4μm之SiC原料與平均粒徑為2.9μm之SiC原料以65：35(質量比)予以混合的SiC，且在不同的HP燒成條件下燒成SiC：TiC：Si=43.2：44.2：12.6(質量比)之原料組成的調配粉末。結果，獲得了SiC含有率為61至63質量%、開口氣孔率為0.1至0.9%、熱膨脹係數為5.8至5.9ppm/K的緻密質複合材料。該等之4點彎曲強度係300Pma以上，而導熱率為100W/m‧K以上。
在此，比對實驗例14、17與實驗例33、34，原料的種類與組成雖不同，但除此以外，均以相同的HP燒成條件燒成調配粉末。結果，實驗例14、17的燒結體雖未充分緻密化，但實驗例33、34的燒結體則充分緻密化。從實驗例33、34與實驗例14、17之燒結體的SiC含量相等來看，可明瞭藉由將原料的SiC、TiSi2減量，取而代之使用平均粒徑較TiSi2小的TiC、Si原料來調整Si、Ti、C成分量，具有更易於緻密化的傾向。
(9)結語
在實驗例3至7、10、12、13、15、16、18至21、23、24、 26、33至36中所獲得的緻密質複合材料，開口氣孔率為1%以下，線熱膨脹係數與氮化鋁大致相同(40至570℃下為5.4至6.0ppm/K)，導熱率、緻密性及強度非常高。因此，將此種由緻密質複合材料所構成的第1板材、及由氮化鋁所構成的第2板材予以金屬接合的半導體製造裝置用元件，即使在低溫與高溫之間重複使用，第1元件與第2元件也不會剝落，因此耐用期間變長。觀察這些實驗例可明瞭，關於為了獲得緻密質複合材料的調配粉末，SiC係落在43至52質量%的範圍，TiC係落在33至45質量%的範圍，TiSi2係落在14至18質量%的範圍，而關於緻密質複合材料，SiC係落在51至68質量%的範圍，TSC係落在27至40質量%的範圍，TiC係落在4至12質量%的範圍。此外，從實驗例33至36的結果來看可明瞭，即使以如TiC、Si的原料來替代SiC、TiSi2原料的一部分或全部，也可呈現具有同等特性的緻密質複合材料。此時，關於調配粉末，SiC係落在43至52質量%的範圍，碳化鈦係落在33至45質量%的範圍，至於剩餘部分，矽化鈦落在18質量%以下的範圍，及/或Si落在13質量%以下的範圍。
本申請案係以2013年3月25日所申請之日本專 利申請第2013-061856號做為優先權主張的基礎，其所有內容均引用包含在本說明書中。
[產業上之可利用性]
本發明之冷卻板係使用在金屬接合於氮化鋁製的靜電夾盤或基座(susceptor)等的冷卻板。
10‧‧‧半導體製造裝置用元件
20‧‧‧靜電夾盤
20a‧‧‧晶圓載置面
22‧‧‧靜電電極
23‧‧‧供電端子
24‧‧‧加熱器電極
25‧‧‧供電端子
30‧‧‧冷卻板
31‧‧‧第1基板
32‧‧‧第2基板
32a‧‧‧衝切部
33‧‧‧第3基板
34‧‧‧第1金屬接合層
35‧‧‧第2金屬接合層
36‧‧‧冷煤通路
40‧‧‧冷卻板-夾盤接合層
43‧‧‧端子插通孔
45‧‧‧端子插通孔
W‧‧‧晶圓

Claims (13)

  1. 一種冷卻板，在內部形成有冷煤通路，且用在AlN陶瓷元件的冷卻者，其包括：第1基板，含量較多之上位3者為碳化矽、碳矽化鈦(titanium silicon carbide)、碳化鈦，而該排列順序係顯示從含量較多者至較少者的順序，且以含有51至68質量%的前述碳化矽，不含矽化鈦，而開口氣孔率為1%以下的緻密質複合材料所製作；第2基板，以前述緻密質複合材料所製作，且具有被衝切成與前述冷煤通路相同形狀的衝切部；第3基板，以前述緻密質複合材料所製作；第1金屬接合層，在前述第1基板與前述第2基板之間隔著金屬接合材將兩基板熱壓接合，藉此而形成於兩基板間；及第2金屬接合層，在前述第2基板與前述第3基板之間隔著金屬接合材將兩基板熱壓接合，藉此而形成於兩基板間。
  2. 一種冷卻板，在內部具有冷煤通路，且用在AlN陶瓷元件的冷卻者，其包括：第1基板，含量較多之上位3者為碳化矽、碳矽化鈦、碳化鈦，而該排列順序係顯示從含量較多者至較少者的順序，且以含有51至68質量%的前述碳化矽，不含矽化鈦，而開口氣孔率為1%以下的緻密質複合材料所製作；第2基板，以前述緻密質複合材料所製作，且在與前述第1基板相向的面具有成為前述冷煤通路的溝；及 金屬接合層，藉由在前述第1基板與前述第2基板中設有前述溝的面之間隔著金屬接合材將兩基板熱壓接合而形成。
  3. 根據申請專利範圍第1或2項之冷卻板，其中前述金屬接合層係藉由採用含有Mg或含有Si及Mg的鋁合金的接合材做為前述金屬接合材，且在該接合材之固相線溫度以下的溫度下進行熱壓接合而形成者。
  4. 根據申請專利範圍第1至3項中任一項之冷卻板，其中前述緻密質複合材料係含有23至40質量%的前述碳矽化鈦，且含有4至12質量%的前述碳化鈦。
  5. 根據申請專利範圍第1至4項中任一項之冷卻板，其中前述緻密質複合材料係在前述碳化矽粒子彼此的間隙，存在有前述碳矽化鈦及前述碳化鈦的至少一者，用以覆蓋前述碳化矽粒子表面。
  6. 根據申請專利範圍第1至5項中任一項之冷卻板，其中前述緻密質複合材料與AlN之40℃至570℃的平均線熱膨脹係數的差異為0.5ppm/K以下。
  7. 根據申請專利範圍第1至6項中任一項之冷卻板，其中前述緻密質複合材料之40℃至570℃的平均線熱膨脹係數為5.4至6.0ppm/K。
  8. 根據申請專利範圍第1至7項中任一項之冷卻板，其中前述緻密質複合材料之導熱率為100W/m‧K以上，而4點彎曲強度為300MPa以上。
  9. 一種冷卻板之製法，該冷卻板係在內部形成有冷煤通路， 且用在AlN陶瓷元件的冷卻，該冷卻板之製法係包括以下步驟：(a)含量較多之上位3者為碳化矽、碳矽化鈦、碳化鈦，而該排列順序係顯示從含量較多者至較少者的順序，且使用含有51至68質量%的前述碳化矽，不含矽化鈦，而開口氣孔率為1%以下的緻密質複合材料，來製作第1至第3基板的步驟；(b)將從前述第2基板之一方的面至另一方的面衝切成與前述冷煤通路相同的形狀，而於前述第2基板形成衝切部的步驟；及(c)在前述第1基板與前述第2基板之一方的面之間及前述第3基板與前述第2基板之另一方的面之間分別隔著金屬接合材而將前述第1至第3基板予以熱壓接合的步驟。
  10. 一種冷卻板之製法，該冷卻板係在內部具有冷煤通路，且用在AlN陶瓷元件的冷卻，該冷卻板之製法係包括以下步驟：(a)含量較多之上位3者為碳化矽、碳矽化鈦、碳化鈦，而該排列順序係顯示從含量較多者至較少者的順序，且使用含有51至68質量%的前述碳化矽，不含矽化鈦，而開口氣孔率為1%以下的緻密質複合材料，來製作第1及第2基板的步驟；(b)在前述第2基板之一方的面形成做為前述冷煤通路之溝的步驟；及(c)在前述第1基板與前述第2基板中設有前述溝的面之 間隔著金屬接合材而將兩基板予以熱壓接合的步驟。
  11. 根據申請專利範圍第9或10項之冷卻板之製法，其中在前述步驟(c)中，係藉由採用含有Mg或含有Si及Mg的鋁合金的接合材做為前述金屬接合材，且在該接合材之固相線溫度以下的溫度下進行熱壓接合。
  12. 一種半導體製造裝置用元件，包括：AlN製的靜電夾盤(chuck)，內建有靜電電極及加熱器(heater)電極；冷卻板，申請專利範圍第1至8項中任一項所述者；及冷卻板-夾盤接合層，藉由在前述冷卻板之前述第1基板之表面與前述靜電夾盤之間隔著金屬接合材而將兩者予以熱壓接合而形成。
  13. 根據申請專利範圍第12項之半導體製造裝置用元件，其中前述冷卻板-夾盤接合層係藉由採用含有Mg或含有Si及Mg的鋁合金的接合材做為前述金屬接合材，且在該接合材之固相線溫度以下的溫度下進行熱壓接合而形成者。
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