TW201903943A - 半導體製造裝置用構件 - Google Patents

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Abstract

一種半導體製造裝置用構件10，包括：表面為晶圓載置面12a、內藏有電極14、16的氧化鋁燒結體製的板；於厚度方向貫通此板12的至少1個貫通孔18；以及經由氧化鋁燒結體製的環狀的第1接合層24而接合於此板12的裡面12b之氧化鋁燒結體製的絕緣管20（筒狀構件）。

Description

半導體製造裝置用構件
本發明有關於半導體製造裝置用構件。
靜電夾具加熱器用於吸著晶圓、並於半導體製造製程中控制晶圓的溫度。靜電夾具加熱器包括：內藏有使靜電吸著力產生的靜電電極或使熱產生的加熱電極之氧化鋁製的板（plate）、於厚度方向貫通此板的小徑的板貫通孔，固著於板的裡面之金屬製的冷卻基板，於厚度方向貫通此冷卻基板的大徑的冷卻基板貫通孔。使晶圓上下的升降銷，插通於板貫通孔以及冷卻基板貫通孔。於冷卻基板貫通孔，為了確保電絕緣性而配置氧化鋁製的絕緣管。例如是專利文獻1，絕緣管經由樹脂絕緣層而接著於冷卻基板貫通孔中。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本新型登錄第318220號公報
[發明所要解決的課題]
但是，絕緣管與冷卻基板貫通孔之間的樹脂接著層進入絕緣管與板之間而露出於貫通孔內。於半導體製造製程中，具有在板貫通孔或冷卻基板貫通孔中產生電漿的情形。因此，於貫通孔內樹脂接著層露出的話，此樹脂接著層因電漿而消失且使冷卻基板露出於貫通孔中，具有產生異常放電的情形。
本發明為用於解決上述課題者，其主要目的為在半導體製造製程中，提升氧化鋁燒結體製的板與氧化鋁燒結體製筒狀構件之接合部分的耐蝕性。 [用於解決課題的手段]
本發明的半導體製造裝置用構件包括： 表面為晶圓載置面、內藏有電極的氧化鋁燒結體製的板； 於厚度方向貫通前述板的至少1個貫通孔；以及 經由氧化鋁燒結體製的環狀的第1接合層而結合於前述板的裡面之氧化鋁燒結體製的筒狀構件。
此半導體製造裝置用構件，氧化鋁燒結體製的筒狀構件是經由氧化鋁燒結體製的環狀的第1接合層而接合於氧化鋁燒結體製的板的裡面。亦即是，板與筒狀構件的接合部分為氧化鋁燒結體。因此，相對於半導體製造製程的氛圍（例如是電漿等），板與筒狀構件的接合部分的耐蝕性，比此接合部分存在有樹脂接著層的情形來得提升。
於本發明的半導體製造裝置用構件中，前述筒狀構件亦可以對應個別的前述貫通孔設置，且前述筒狀構件的內部與前述貫通孔連通。於此情形，筒狀構件與貫通孔亦可以用作為用於插通使晶圓上下的升降銷之升降銷孔，亦可以用作為用於供給氣體至晶圓的裡面的氣體供給孔。
此處，較佳為前述貫通孔的內面、前述第1接合層的環內面與前述筒狀構件的內面無段差的相連。特別是作為升降銷孔使用之際，貫通孔的內面與第1接合層的環內面之間或是第1接合層的環內面與筒狀構件的內面之間具有段差的話，具有升降銷於此段差卡住而無法滑順移動的情形。如沒有此種段差的話，升降銷能夠滑順的移動。
而且，此種的半導體製造裝置用構件亦可以包括接著或接合於前述板的裡面之金屬製的冷卻基板，以及以於厚度方向貫通前述冷卻基板的方式設置、且前述筒狀構件配置於內部的筒狀空間。由於半導體製造製程的板與筒狀構件的接合部分的耐蝕性高，即使長時間使用此半導體製造裝置用構件，亦能夠防止金屬製的冷卻基板由貫通孔露出。此時，圍繞前述筒狀空間的壁面與前述筒狀構件的外面之間亦可以存在有間隙。依此，與圍繞前述筒狀空間的壁面與前述筒狀構件的外面接著的情形相比，由於不需要考慮筒狀構件與冷卻基板之間的熱移動，晶圓的溫度控制的設計變得容易。
於本發明的半導體製造裝置用構件中，亦可以前述筒狀構件的外徑比前述板的外徑小，前述貫通孔全部設置在前述板中的比前述筒狀構件更外周側的區域。例如是，筒狀構件亦可以作為中空軸（shaft）。於此情形，與內藏於板的電極電連接的金屬端子亦可以配置於中空軸的內部。依此，由於中空軸的內部從半導體製造製程的氛圍（電漿等）被遮斷，能夠依此從氛圍保護金屬端子。
本發明的半導體製造裝置用構件中，亦可以前述筒狀構件的外徑與前述板的外徑一致，前述貫通孔全部設置在前述板中的比前述筒狀構件更內周側的區域。此處，所謂的筒狀構件的外徑與板的外徑一致，除了兩者的外徑完全相同的情形之外，亦包含兩者的外徑略微（例如是±0.5mm以內或±1mm以內）偏移的情形。
此種半導體製造裝置用構件，亦可以包括：由外徑比前述筒狀構件的內徑小的小板部以及外徑比前述筒狀構件的外徑大的大板部所積層的形狀之金屬製的附段差冷卻基板，前述板的裡面接著或接合於前述冷卻基板的前述小板部的表面，前述筒狀構件的裡面與前述冷卻基板的段差面接著，或是配置為與前述冷卻基板的段差面具有間隙。於筒狀構件的裡面與前述冷卻基板的段差面接著的情形，半導體製造製程的氛圍對板的裡面與冷卻基板的小板部之接著部或接合部的繞入路徑被封閉。因此，此接著部或接合部的耐久性提升。即使因為半導體製造裝置用構件的長期使用導致筒狀構件的裡面與冷卻基板的段差面的接著部劣化並消失而產生間隙，由於筒狀構件經由第1接合層接合於板，此部分的熱逸散量的經時變化小。而且，如於此間隙填充樹脂並修復的話，能夠得到原本的性能。另一方面，筒狀構件的裡面與冷卻基板的段差面之間存在有間隙的情形，由於筒狀構件作為圍繞板的外周的壁之功能，於板的裡面與冷卻基板的小板部的接著部或接合部，半導體製造製程的氛圍難以繞入。因此，此接著部或接合部的耐久性提升。
此種包括附段差冷卻基板的半導體製造裝置用構件，亦可以進而包括個別對應前述貫通孔設置、以連通前述貫通孔的方式經由氧化鋁燒結體製的環狀的第2接合層接合於前述板的裡面之氧化鋁燒結體製的絕緣管，以及於厚度方向貫通前述冷卻基板，且前述絕緣管配置於內部的筒狀空間。依此，由於板與絕緣管的接合部分為氧化鋁燒結體，相對於半導體製造製程中的氛圍（例如是電漿等），板與絕緣管的接合部分的耐蝕性，比此接合部分存在有樹脂接著層的情形來得提升。於此情形，絕緣管與貫通孔亦可以用作為用於插通使晶圓上下的升降銷之升降銷孔，亦可以用作為用於供給氣體至晶圓的裡面的氣體供給孔。
此時，圍繞前述筒狀空間的壁面與前述絕緣管的外面之間亦可以存在有間隙。依此，與圍繞筒狀空間的壁面與絕緣管的外面接著的情形相比，由於不需要考慮絕緣管與冷卻基板之間的熱移動，晶圓的溫度控制的設計變得容易。
而且，較佳為圍繞前述貫通孔的壁面、前述第2接合層的環內面與前述絕緣管的內面無段差的相連。特別是絕緣管與貫通孔作為升降銷孔使用之際，圍繞貫通孔的壁面與第2接合層的環內面之間或是第2接合層的環內面與絕緣管的內面之間具有段差的話，具有升降銷於此段差卡住而無法滑順移動的情形。如沒有此種段差的話，升降銷能夠滑順的移動。
於本發明的半導體製造裝置用構件中，於前述板與前述第1接合層的界面以及於前述筒狀構件與前述第1接合層的界面，亦可以含有MgF2 。如使用含有MgF2 的含氧化鋁接合材來接合板與筒狀構件的話，由於MgF2 作為氧化鋁的燒結助劑而發揮作用，即使並非那麼的高溫或高壓亦能夠將兩者接合。而且，MgF2 與其他的燒結助劑（例如是CaO等）相比，基於體積電阻率或耐電壓不易降低的點而較佳。另一方面，於前述板與前述第2接合層的界面以及於前述絕緣管與前述第2接合層的界面，亦可以含有MgF2 。如使用含有MgF2 的含氧化鋁接合材來接合板與絕緣管的話，於此情形，即使並非那麼的高溫或高壓亦能夠接合。
本發明的半導體製造裝置用構件中，前述板為靜電夾具加熱器、靜電夾具或陶瓷加熱器。
[第1實施型態] 圖1所示為半導體製造裝置10的俯視圖，圖2所示為圖1的A-A斷面圖。半導體製造裝置用構件10包括板12、作為筒狀構件的絕緣管20以及冷卻基板30。
板12為氧化鋁燒結體製的圓板（例如是直徑300mm）。板12的表面成為晶圓載置面12a。板12內藏有靜電電極14以及加熱電極16，並具有複數個（此處為3個）於厚度方向貫通的貫通孔18。靜電電極14為平面狀的電極，經由未圖示的供電棒施加直流電壓。於此靜電電極14施加直流電壓則晶圓W藉由靜電吸著力而吸著固定於晶圓載置面12a，解除直流電壓的施加的話則解除晶圓W對晶圓載置面12a的吸著固定。加熱電極16是以一筆劃的要領，從加熱線的一側的端子至另一側的端子，遍及晶圓載置面12a的全體而配線者。此加熱電極16經由未圖示的供電棒供給電力。靜電電極14與加熱電極16均以未露出於貫通孔18的方式形成。此種的板12稱為靜電夾具加熱器。
絕緣管20為氧化鋁燒結體製的管（例如是外徑4～10mm、內徑0.5～4mm、長度20～50mm），並對應個別貫通孔18而設置。絕緣管20經由氧化鋁燒結體製的第1接合層24接合於板12的裡面12b。第1接合層24為環狀的層。絕緣管20與板12的貫通孔18連通。絕緣管20與板12的貫通孔18可用作為升降銷穴，亦可用作為氣體供給穴。升降銷穴為用於插通升降銷的穴，其中升降銷將載置於晶圓載置面12a的晶圓W向上頂起。氣體供給穴為用於向晶圓W的裡面供給氣體的穴。本實施型態的絕緣管20與板12的貫通孔18為用作為升降銷穴者。貫通孔18的內面18a、第1接合層24的環內面24a與絕緣管20的內面20a，無段差的連接。
冷卻基板30為金屬鋁製或鋁合金製的圓板（與板相同直徑或比板大直徑的圓板）。冷卻基板30的內部雖未圖示，但形成有使冷媒循環的冷媒通路。冷卻基板30具有複數個於厚度方向貫通的筒狀空間32。筒狀空間32的內部配置有絕緣管20。筒狀空間32的直徑僅略微（例如是0.5mm或1mm）大於絕緣管20的直徑。因此，圍繞筒狀空間32的壁面32a與絕緣管20的外面之間存在有間隙c。冷卻基板30的表面30a經由板狀樹脂層34接著於板12的裡面12b。於板狀樹脂接著層34設有用於插通絕緣管20的穴（穴徑比絕緣管20的直徑略大）。尚且，冷卻基板30的表面30a亦可以經由焊料層接合於板12的裡面12b。
其次，對依此構成的半導體製造裝置用構件10的使用例進行說明。首先，在未圖示的腔室內設置半導體製造裝置用構件10的狀態，將晶圓W載置於晶圓載置面12a。然後，將腔室內藉由真空泵減壓並調整為規定的真空度，並於板12的靜電電極14施加直流電壓以產生靜電吸著力，將晶圓W吸著固定於晶圓載置面12a。其次，使腔室內為規定壓力（例如是數10～數100Pa）的反應氣體氛圍，於此狀態由設置於腔室內的天花板部分之未圖示的上部電極與半導體製造裝置用構件10的靜電電極14之間施加高頻電壓使產生電漿。尚且，亦可以於上部電極與冷卻基板30之間施加高頻電壓以取代在上部電極與靜電電極14之間施加高頻電壓。晶圓W的表面藉由產生的電漿進行蝕刻。於冷卻基板30的未圖示的冷媒通路使冷媒循環。以使晶圓W的溫度成為預先設定的目標溫度的方式將電力供給至加熱電極16。
其次，對半導體製造裝置用構件10的製造例進行說明。圖3為半導體製造裝置用構件10的製造步驟圖。首先，準備板62。板62除了未包括貫通孔18之外與板12相同。於此板62的裡面62b中形成貫通孔18的位置（此處為3個部位），塗布包含氧化鋁粉末、燒結助劑及溶劑的接合材膠。作為燒結助劑，例如是可舉出氟化鎂、氧化鈣、氧化矽、硝酸鎂、氧化鈦等。作為溶劑例如是可舉出甲醇、乙醇等。將絕緣圓柱70的端面與此接合材膠重合。絕緣圓柱70為最終成為絕緣管20的構件。然後，對板62與絕緣圓柱70加壓並加熱而燒成接合材，藉此將兩者接合。將接合材燒成而成為接合層74。此時由於接合材中含有燒結助劑，即使不是那麼的高壓或高溫亦能夠接合。依此，得到複數的絕緣圓柱70經由氧化鋁燒結體製的圓板狀的接合層74接合於板62的裡面62b的組裝品76（請參照圖3（a））。板62與接合層74的界面以及絕緣圓柱70與接合層74的界面含有燒結助劑成分。尚且，作為燒結助劑，考慮到將氧化鋁燒結體的體積電阻率或耐電壓維持為高，較佳為氟化鎂。
接著，使用鑽頭等的開穴工具，以貫通板62、接合層74及絕緣圓柱70的方式開穴。依此得到組裝品78（請參照圖3（b））。板62成為包括複數貫通孔18的板12，絕緣圓柱70藉由於軸方向形成穴而成為絕緣管20，接合層74藉由於中央形成穴而成為第1接合層24。貫通孔18的內面18a、第1接合層24的環內面24a及絕緣管20的內面20a，藉由開穴工具而成為無段差而相連者。
接著，準備形成有筒狀空間32的冷卻基板30（請參照圖3（b））。此冷卻基板30的表面30a與組裝品78的板12的裡面12b的至少一側（此處為表面30a）塗布樹脂接著劑36，其後兩者重合接著。此時，圍繞筒狀空間32的壁面32a與絕緣管20的外面之間存在有間隙c。依此得到半導體製造裝置用構件10。尚且，亦可以使用焊料接合冷卻基板30的表面30a與板12的裡面12b以取代使用樹脂接著劑36進行接著。
根據以上詳述的半導體製造裝置用構件10，氧化鋁燒結體製絕緣管20經由氧化鋁燒結體製的環狀的第1接合層24接合於氧化鋁燒結體製的板12的裡面12b。亦即是，板12與絕緣管20的接合部分為氧化鋁燒結體。因此，相對於半導體製造製程中的氛圍（例如是電漿等），板12與絕緣管20的接合部分的耐蝕性，比此接合部分存在有樹脂的情形來得提升。
而且，絕緣管20對應個別的貫通孔18設置，絕緣管20的內部連通貫通孔18。因此，絕緣管20與貫通孔18可用作為升降銷孔，亦可用作為氣體供給孔。此處，貫通孔18的內面18a、第1接合層24的環內面24a及絕緣管20的內面20a無段差而連接。絕緣管20及貫通孔18作為升降銷孔使用之際，如於貫通孔18的內面18a與第1接合層24的環內面24a之間或是第1接合層24的環內面244a與絕緣管20的內面20a之間具有段差的話，具有升降銷於此段差卡住而無法滑順移動的情形。此處由於沒有此種段差，升降銷能夠滑順的移動。
進而，半導體製造裝置用構件10包括接著於板12的裡面的金屬製的冷卻基板30，與以於厚度方向貫通冷卻基板30的方式設置的筒狀空間32，筒狀空間32的內部配置有絕緣管20。如同上述，由於半導體製造製程的板12與絕緣管20的接合部分的耐蝕性高，此半導體製造裝置用構件10即使長期間使用亦可以防止金屬製的冷卻基板30由貫通孔18露出，從而能夠防止異常放電的產生。
進而，由於在圍繞筒狀空間32的壁面32a與絕緣管20的外面之間存在有間隙c，與壁面32a與絕緣管20的外面接著的情形相比，由於不需要考慮絕緣管20與冷卻基板30之間的熱移動，晶圓的溫度控制的設計變得容易。
而且，由於使用包含氧化鋁粉末與燒結助劑的接合材膠接合板12與絕緣管20，即使並非那麼的高壓或高溫亦能夠將兩者接合。而且，於板12與第1接合層24的界面以及於絕緣管20與第1接合層24的界面含有燒結助劑。作為燒結助劑較佳為氟化鎂（MgF2 ）。這是因為MgF2 與其他的燒結助劑（例如是CaO等）相比體積電阻率或耐電壓不易降低。
[第2實施型態] 圖4所示為半導體製造裝置用構件210的俯視圖，圖5所示為圖4的B-B斷面圖。半導體製造裝置用構件210包括板212、作為筒狀構件的絕緣環240、絕緣管220及冷卻基板230。
板212為氧化鋁燒結體製的圓板（例如是直徑300mm）。板212的表面成為晶圓載置面212a。板212內藏有靜電電極214以及加熱電極216，並具有複數個於厚度方向貫通的貫通孔218。由於靜電電極214以及加熱電極216與第1實施型態的靜電電極14以及加熱電極16相同，此處省略其說明。
絕緣環240為氧化鋁燒結體製的環（例如是外徑300mm、內徑298mm、高度8mm）。絕緣環240的外徑與板212的直徑一致。所謂絕緣環240的外徑與板212的直徑一致，是指兩者的外徑完全相同之外，亦包含兩者的外徑僅略微（例如是±0.5mm以內或±1mm以內）偏移的情形。於俯視半導體製造裝置用構件210時，絕緣環240的外周與板212的外周呈現重疊。絕緣環240的表面240a經由氧化鋁燒結體製的第1接合層244接合於板212的裡面212b。第1接合層244為環狀的層。複數的貫通孔18全部設置在板212中的比絕緣環240更內周側的區域。貫通孔218可作為升降銷穴使用，亦可作為氣體供給穴使用。於絕緣環240的內側配置用於供電至靜電電極214的金屬端子215或用於供電至加熱電極216的一對的金屬端子217。
冷卻基板230為金屬鋁製或鋁合金製的圓板。冷卻基板230為小圓板部230S與大圓板部230L上下積層的形狀者，於外周部具有段差面233。小圓板部230S與大圓板部230L的中心軸一致。小圓板部230S的外徑比絕緣環240的內徑小，大圓板部230L的外徑比絕緣環240的外徑大。小圓板部230S配置在絕緣環240的內側。板212的裡面212b經由板狀樹脂層234接著於小圓板部230S的表面。尚且，亦可以經由焊料接合層接合以取代板狀樹脂接著層234。絕緣環240的裡面240b經由環狀樹脂接著層245接著於冷卻基板230的段差面233（大圓板部230L的表面）。雖然未圖示，冷卻基板230的內部形成有使冷媒循環的冷媒通路。冷卻基板230具有複數的於厚度方向貫通的筒狀空間232。筒狀空間232的內部配置有絕緣管220。冷卻基板230具有於上下方向插通金屬端子215、217的插通孔。
絕緣管220為與第1實施型態的絕緣管20相同者，對應個別的貫通孔218而設置。絕緣管220經由筒狀樹脂接著層235接著於板212的裡面212b與圍繞冷卻基板230的筒狀空間232的壁面232a。絕緣管220與板212的貫通孔218連通。絕緣管220與板212的貫通孔218可用作為升降銷孔，亦可用作為氣體供給孔，此處用作為升降銷穴。
其次，對依此構成的半導體製造裝置用構件210的使用例進行說明。首先，在未圖示的腔室內設置半導體製造裝置用構件210的狀態，將晶圓W載置於晶圓載置面212a。然後，將腔室內藉由真空泵減壓並調整為規定的真空度，於板212的靜電電極214施加直流電壓以產生靜電吸著力，將晶圓W吸著固定於晶圓載置面212a。其次，使腔室內為規定壓力（例如是數10～數100Pa）的反應氣體氛圍，於此狀態由設置於腔室內的天花板部分之未圖示的上部電極與半導體製造裝置用構件210的靜電電極214之間施加高頻電壓使產生電漿。尚且，亦可以於上部電極與冷卻基板230之間施加高頻電壓以取代在上部電極與靜電電極214之間施加高頻電壓。晶圓W的表面藉由產生的電漿進行蝕刻。於冷卻基板230的未圖示的冷媒通路使冷媒循環。以使晶圓W的溫度成為預先設定的目標溫度的方式將電力供給至加熱電極216。
板212的裡面212b與冷卻基板230的小圓板部230S的接著部之板狀樹脂接著層234，由於半導體製造製程的氛圍由外部繞入的路徑被封閉，此板狀樹脂接著層234的耐久性提升。而且，即使因為半導體製造裝置用構件210的長期使用導致環狀樹脂接著層245劣化並消失，由於絕緣環240具有作為壁的功能，半導體製造製程的氛圍難以從外部繞入板狀樹脂接著層234，而保護板狀樹脂接著層234。而且，即使板狀樹脂接著層234消失，由於存在有絕緣環240，此部分的熱逸散量的經時變化小。而且，如於此劣化消失的部分填充樹脂接著劑並修復的話，能夠得到原本的性能。
其次，對半導體製造裝置用構件210的製造例進行說明。圖6為半導體製造裝置用構件210的製造步驟圖。首先，準備板212與絕緣環240。板212除了包括貫通孔218之外，靜電電極214的一部份或加熱電極216的一部份由板212的裡面212b露出。其次，於絕緣環240的表面240a塗布與第1實施型態相同的接合材膠。然後，將絕緣環240的表面240a與板212重合，對絕緣環240與板212加壓並加熱而燒成接合材，藉此將兩者接合。將接合材燒成而成為第1接合層244。此時由於接合材中含有燒結助劑（例如是MgF2 ），即使不是那麼的高壓或高溫亦能夠接合。板212與第1接合層244的界面以及絕緣環240與第1接合層244的界面含有燒結助劑成分。接著，將用以供電至靜電電極214的金屬端子215經由板212的裡面212b裝設至靜電電極214，並將用以供電至加熱電極216的金屬端子217經由板212的裡面212b裝設至加熱電極216。依此，得到絕緣環240經由氧化鋁燒結體製的環狀第1接合層244接合於板212的裡面212b的組裝品276（請參照圖6（a））。
接著，準備冷卻基板230（請參照圖6（a））。冷卻基板230為包括小圓板部230S與大圓板部230L者，具有筒狀空間232或金屬端子215、217的插通孔。於此冷卻基板230的表面230a或組裝品276的板212的裡面212b的至少一側塗布樹脂接著劑236，其後將兩者重合並接著。此時，以筒狀空間232與貫通孔218相向的方式，而且金屬端子215、217插通插通孔的方式配置並接著。依此得到冷卻基板230經由板狀樹脂接著層234接著於板212的裡面212b的組裝品278（請參照圖6（b））。絕緣環240的裡面240b配置為與冷卻基板230的段差面233具有間隙。尚且，亦可以使用焊料接合冷卻基板230與板212以取代使用樹脂接著劑接著。
接著，準備絕緣管220（請參照圖6（b））。於此絕緣管220的上端面以及側面塗布樹脂接著劑，並插入冷卻基板230的筒狀空間232，並使樹脂接著劑固化。固化的樹脂接著劑成為筒狀樹脂接著劑235（請參照圖5）。而且，於絕緣環240的裡面240b與冷卻基板230的段差面233的間隙填充樹脂接著劑並形成環狀樹脂接著層245（請參照圖5）。依此得到半導體製造裝置用構件210。
依照以上詳述的半導體製造裝置用構件210，氧化鋁燒結體製的絕緣環240經由氧化鋁燒結體製的環狀的第1接合層244接合於氧化鋁燒結體製的板212的裡面212b。亦即是，板212與絕緣環240的接合部分為氧化鋁燒結體，因此，相對於半導體製造製程中的氛圍（例如是電漿等），板212與絕緣環240的接合部分的耐蝕性，比此接合部分存在有樹脂接著劑的情形來得提升。
而且，由於絕緣環240的裡面240b與冷卻基板230的段差面233以環狀樹脂接著層245接著，半導體製造製程的氛圍對板狀樹脂接著層234的繞入路徑被封閉。因此，板狀樹脂接著層234的耐久性提升。即使因為半導體製造裝置用構件210的長期使用導致環狀樹脂接著層245劣化並消失而產生間隙，由於絕緣環240經由第1接合層244接合於板212，此部分的熱逸散量的經時變化小，不會給予晶圓的均熱性大的影響。而且，如於此間隙填充樹脂接著劑並修復的話，能夠得到原本的性能。
而且，由於板212與絕緣環240使用包含氧化鋁粉末與燒結助劑的接合材膠接合，即使並非那麼的高壓或高溫亦能夠將兩者接合。而且，於板212與第1接合層244的界面以及於絕緣環240與第1接合層244的界面含有燒結助劑。作為燒結助劑較佳為氟化鎂（MgF2 ）。這是因為MgF2 與其他的燒結助劑（例如是CaO等）相比體積電阻率或耐電壓不易降低。
[第3實施型態] 圖7所示為半導體裝置用構件310的俯視圖，圖8所示為圖7的C-C斷面圖。半導體製造裝置用構件310包括板312、作為筒狀構件的中空軸320。
板312為氧化鋁燒結體製的圓板（例如是直徑300mm）。板312的表面成為晶圓載置面312a。板312內藏有靜電電極314以及加熱電極316，並具有複數個於厚度方向貫通的貫通孔318。由於靜電電極314以及加熱電極316與第1實施型態的靜電電極14以及加熱電極16相同，此處省略其說明。
軸320為氧化鋁燒結體製的圓筒，其外徑比板312的外徑小。於俯視半導體製造裝置用構件310時，軸320與板312呈同心圓。軸320經由氧化鋁燒結體製的第1接合層324接合於板312的裡面312b。第1接合層324為環狀的層。貫通孔318全部設於板312中比軸320更外周側的區域。貫通孔318用作為升降銷穴。軸320的內部配置用於供電至靜電電極314的金屬端子315或用於供電至加熱電極316的一對的金屬端子317。軸320的下端設置有凸緣322。
其次，對半導體製造裝置用構件310的製造例進行說明。首先，準備板312。板312除了包括貫通孔318之外，靜電電極314的一部份或加熱電極316的一部份由板312的裡面312b露出。接著準備軸320，於軸320的表面塗布與第1實施型態相同的接合材膠。然後，將塗布有接合材膠的軸320的表面與板312重合，對軸320與板312加壓並加熱而燒成接合材，藉此將兩者接合。將接合材燒成而成為第1接合層324。此時由於接合材中含有燒結助劑（例如是MgF2 ），即使不是那麼的高壓或高溫亦能夠接合。而且，板312與第1接合層324的界面以及軸320與第1接合層324的界面含有燒結助劑。接著，將用以供電至靜電電極314的金屬端子315經由板312的裡面312b裝設至靜電電極314，並將用以供電至加熱電極316的金屬端子317經由板312的裡面312b裝設至加熱電極316。依此得到半導體製造裝置用構件310。
依照以上詳述的半導體製造裝置310，氧化鋁燒結體製的軸320經由氧化鋁燒結體製環狀的第1接合層324接合於氧化鋁燒結體製的板312的裡面312b。亦即是，板312與軸320的接合部分為氧化鋁燒結體，因此，相對於半導體製造製程中的氛圍（例如是電漿等），板312與軸320的接合部分的耐蝕性，比此接合部分存在有樹脂接著劑的情形來得提升。
而且，用以供電至靜電電極314的金屬端子315或用以供電至加熱電極316的金屬端子317設置於軸320的內部。因此，如將軸320內部從半導體製造製程的氛圍（電漿等）遮斷，可依此從氛圍保護金屬端子315、317。
[其他實施型態] 本發明並不限定於上述各實施型態，不需贅言只要是屬於本發明的技術範圍，可藉由種種態樣實施。
例如是，於上述第1實施型態，做為半導體製造裝置用構件10的製造例，例示如圖3所示首先製造組裝品76，其後使用開穴工具設置由板62貫通至絕緣圓柱70的穴而做成組裝品78的情形，但是並不限定於此。例如是亦可以準備具有貫通孔18的板12與絕緣管20，將兩者使用與第1實施型態相同的接合材膠接合以製造半導體製造裝置用構件10。於此情形，貫通孔18的內面18a與第1接合層24的環內面24a之間或第1接合層24的環內面24a與絕緣管20的內面20a之間容易產生段差。因此，貫通孔18與絕緣管20用作為升降銷孔使用的場合，具有於此段差卡住而無法滑順移動的情形。考慮到此點，較佳採用圖3的製造步驟。
上述第1實施型態是在圍繞筒狀空間32的壁面32a與絕緣管20的外面之間存在間隙c，亦可以於此間隙c填充樹脂接著劑。
上述第2實施型態是在絕緣環240的裡面240b與冷卻基板230的段差面233之間設置環狀樹脂接著層245，亦可以不填充此環狀樹脂接著層245，在在絕緣環240的裡面240b與冷卻基板230的段差面233之間亦可存在間隙。即使於此情形，由於絕緣環240作為包圍板212的外周的壁的功能，半導體製造製程的氛圍不易繞入板狀樹脂層234。因此，板狀樹脂接著層234的耐久性提升。
上述的第2實施型態，絕緣管220經由筒狀樹脂接著層235而接著於板212的裡面212b以及圍繞冷卻基板230的筒狀空間232的壁面232a，但是並不限定於此。例如是如圖9所示，與上述的第1實施型態的絕緣管20相同，亦可以將絕緣管220經由氧化鋁燒結體製的接合層（第2接合層）224接合於板212的裡面212b。依此，相對於半導體製造製程中的氛圍（例如是電漿等），板212與絕緣管220的接合部分的耐蝕性，比此接合部分存在有樹脂接著劑的情形來得提升。而且，由於圍繞筒狀空間232的壁面232a與絕緣管220的外面之間存在有間隙c，與壁面232a與絕緣管220的外面接著的情形相比，不需要考慮絕緣管220與冷卻基板230之間的熱移動。因此，晶圓W的溫度控制的設計變得容易。而且，較佳貫通孔218的內面218a、接合層224的內面224a及絕緣管220的內面220a無段差而連接。特別是絕緣管220及貫通孔218作為升降銷孔使用之際，如具有段差的話，具有升降銷於此段差卡住而無法滑順移動的情形，此處由於沒有此種段差，升降銷能夠滑順的移動。進而，於板212與接合層224的界面以及於絕緣管220與接合層224的界面亦可以含有燒結助劑成分（例如是MgF2 ）。此情形如使用包含燒結助劑的含氧化鋁接合材接合板212與絕緣管220，即使並非那麼的高壓或高溫亦能夠接合。
上述的各實施型態，作為板12、212、312，例示內藏有靜電電極14、214、314與加熱電極16、216、316兩者的靜電夾具加熱器，但是並未限制於此。例如板12、212、312可為僅內藏靜電電極14、214、314的靜電夾具，亦可為僅內藏加熱電極16、216、316的陶瓷加熱器。
上述各實施型態的板12、212、312的貫通孔18的數目為3個，亦可為4個以上。 [實施例]
表1的實驗例1、2是在氧化鋁燒結體A與氧化鋁燒結體B之間塗布包含氧化鋁粉末與作為燒結助劑的MgF2 的接合材膠，並加壓及加熱燒成接合材，藉此得到氧化鋁燒結體彼此的接合體。而且，實驗例3、4不使用接合材膠而將2個氧化鋁燒結體A、B加熱以及加壓以嘗試接合，但是皆無法接合。尚且，實驗例1～4的氧化鋁燒結體A以及實驗例1、3的氧化鋁燒結體B，例如是可參考日本專利公開平5-9064號公報而製作。而且，實驗例2、4的氧化鋁燒結體B，可參考日本專利公開2016-183067號公報的實驗例1而製作。
評價所得的接合體的強度以及氣密性。其結果表示於表1。強度依照JIS1601，於室溫測定抗折棒的4點彎曲強度。抗折棒使用4×3×20mm的第1氧化鋁燒結體A與同尺寸的第2氧化鋁燒結體B接合的接合體（4×3×20mm）。氣密性是製作圓板狀的氧化鋁燒結體A與同徑的中空軸之氧化鋁燒結體B接合的接合體，使用氦洩漏測試儀（MSE-2000，島津製作所），利用排氣罩（hood）法，於軸的內部抽真空的狀態使軸的外側為氦氛圍，藉此測定接合面的氣密性。根據此些的結果，可知實驗例1、2的接合體的強度與氣密度都十分高。
表1 *1 MgF2 含有率是藉由100×（MgF2 的質量）/（MgF2 的質量+Al2 O3 的質量）計算出。
尚且，以下所示為成為本申請的優先權主張的基礎之美國專利預先申請所記載的內容。此些根據本申請說明書而被支持。 [1]一種氧化鋁燒結體彼此的接合體的製法，包括（a）以於第1氧化鋁燒結體、第2氧化鋁燒結體以及含氧化鋁接合劑的至少其中之一含有MgF2 的方式準備此些，並使前述含氧化鋁接合劑位於前述第1氧化鋁燒結體與第2氧化鋁燒結體之間以製作積層體的步驟，（b）於對前述積層體施加負荷的狀態燒成前述積層體，藉此得到氧化鋁燒結體彼此的接合體的步驟。 [2]前述[1]所記載氧化鋁燒結體彼此的接合體的製法，其中於前述含氧化鋁接合劑含有MgF2 。 [3]一種氧化鋁燒結體彼此的接合體，其為將第1氧化鋁燒結體與第2氧化鋁燒結體經由含氧化鋁接合層接合的氧化鋁燒結體彼此的接合體，其中前述第1氧化鋁燒結體與前述含氧化鋁接合層的界面以及前述第2氧化鋁燒結體與前述含氧化鋁接合層的界面含有MgF2 。 [4]一種半導體製造裝置用構件，具有晶圓載置面、內藏有電極的氧化鋁圓板、貫通前述氧化鋁圓板的上下方向的貫通孔、以連通前述貫通孔的方式經由含氧化鋁接合層接合於前述氧化鋁圓板的裡面之氧化鋁絕緣筒，其中前述氧化鋁圓板與前述含氧化鋁接合層的界面以及前述氧化鋁絕緣筒與前述含氧化鋁接合層的界面含有MgF2 。 [5]一種半導體製造裝置用構件，具有晶圓載置面、內藏有電極的氧化鋁圓板、以與前述氧化鋁圓板同軸的方式經由含氧化鋁接合層接合於前述氧化鋁圓板的裡面之氧化鋁圓筒，其中前述氧化鋁圓板與前述含氧化鋁接合層的界面以及前述氧化鋁圓筒與前述含氧化鋁接合層的界面含有MgF2 。 [6]前述[4]或[5]所記載的半導體製造裝置用構件，其中前述半導體製造裝置用構件為靜電夾具加熱器、靜電夾具或陶瓷加熱器。
本申請以2017年6月13日申請的美國專利預先申請第62/518,773號作為優先權主張的基礎，藉由引用將其內容全部包含於本說明書。 [產業上的可利用性]
本發明為使用於半導體製造裝置的構件，例如是可利用於靜電夾具加熱器、靜電夾具、陶瓷加熱器等。
10‧‧‧半導體製造用構件
12‧‧‧板
12a‧‧‧晶圓載置面
12b‧‧‧裡面
14‧‧‧靜電電極
16‧‧‧加熱電極
18‧‧‧貫通孔
18a‧‧‧內面
20‧‧‧絕緣管
20a‧‧‧內面
24‧‧‧第1接合層
24a‧‧‧環內面
30‧‧‧冷卻基板
30a‧‧‧表面
32‧‧‧筒狀空間
32a‧‧‧壁面
34‧‧‧板狀樹脂接合層
36‧‧‧樹脂接著劑
62‧‧‧板
62b‧‧‧裡面
70‧‧‧絕緣圓柱
74‧‧‧接合層
76‧‧‧組裝品
78‧‧‧組裝品
210‧‧‧半導體製造裝置用構件
212‧‧‧板
212a‧‧‧晶圓載置面
212b‧‧‧裡面
214‧‧‧靜電電極
215‧‧‧金屬端子
216‧‧‧加熱電極
217‧‧‧金屬端子
218‧‧‧貫通孔
218a‧‧‧內面
220‧‧‧絕緣管
220a‧‧‧內面
224‧‧‧接合層（第2接合層）
224a‧‧‧內面
230‧‧‧冷卻基板
230a‧‧‧表面
230L‧‧‧大圓板部
230S‧‧‧小圓板部
232‧‧‧筒狀空間
232a‧‧‧壁面
233‧‧‧段差面
234‧‧‧板狀樹脂接著層
235‧‧‧筒狀樹脂接著層
236‧‧‧樹脂接著層
240‧‧‧絕緣環
240a‧‧‧表面
240b‧‧‧裡面
244‧‧‧第1接合層
245‧‧‧環狀樹脂接合層
276‧‧‧組裝品
278‧‧‧組裝品
310‧‧‧半導體製造裝置用構件
312‧‧‧板
312a‧‧‧晶圓載置面
312b‧‧‧裡面
314‧‧‧靜電電極
315‧‧‧金屬端子
316‧‧‧加熱電極
317‧‧‧金屬端子
318‧‧‧貫通孔
320‧‧‧軸
322‧‧‧凸緣
324‧‧‧第1接合層
c‧‧‧間隙
W‧‧‧晶圓
圖1所示為半導體製造裝置用構件10的俯視圖。 圖2所示為圖1的A-A斷面圖。 圖3所示為半導體裝置用構件10的製造步驟圖。 圖4所示為半導體裝置用構件210的俯視圖。 圖5所示為圖4的B-B斷面圖。 圖6所示為半導體裝置用構件210的製造步驟圖。 圖7所示為半導體裝置用構件310的俯視圖。 圖8所示為圖7的C-C斷面圖。 圖9所示為半導體裝置用構件210的其他型態的斷面圖。

Claims (14)

  1. 一種半導體製造裝置用構件，包括： 表面為晶圓載置面、內藏有電極的氧化鋁燒結體製的板； 於厚度方向貫通前述板的至少1個貫通孔；以及 經由氧化鋁燒結體製的環狀的第1接合層而接合於前述板的裡面的氧化鋁燒結體製的筒狀構件。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的半導體製造裝置用構件，其中前述筒狀構件對應個別的前述貫通孔設置，且前述筒狀構件的內部與前述貫通孔連通。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的半導體製造裝置用構件，其中前述貫通孔的內面、前述第1接合層的環內面與前述筒狀構件的內面無段差的相連。
  4. 如申請專利範圍第2或3項所述的半導體製造裝置用構件，其中包括： 接著或接合於前述板的裡面之金屬製的冷卻基板，以及 以於厚度方向貫通前述冷卻基板的方式設置、且前述筒狀構件配置於內部的筒狀空間。
  5. 如申請專利範圍第4項所述的半導體製造裝置用構件，其中圍繞前述筒狀空間的壁面與前述筒狀構件的外面之間存在有間隙。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的半導體製造裝置用構件，其中前述筒狀構件的外徑比前述板的外徑小，前述貫通孔全部設置在前述板中的比前述筒狀構件更外周側的區域。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的半導體製造裝置用構件，其中前述筒狀構件的外徑與前述板的外徑一致，前述貫通孔全部設置在前述板中的比前述筒狀構件更內周側的區域。
  8. 如申請專利範圍第7項所述的半導體製造裝置用構件，其中包括： 由外徑比前述筒狀構件的內徑小的小板部以及外徑比前述筒狀構件的外徑大的大板部所積層的形狀之金屬製的附段差冷卻基板， 前述板的裡面接著或接合於前述冷卻基板的前述小板部的表面， 前述筒狀構件的裡面與前述冷卻基板的段差面接著，或是配置為與前述冷卻基板的段差面具有間隙。
  9. 如申請專利範圍第8項所述的半導體製造裝置用構件，其中包括： 個別對應前述貫通孔設置、以連通前述貫通孔的方式經由氧化鋁燒結體製的環狀的第2接合層接合於前述板的裡面之氧化鋁燒結體製的絕緣管，以及 於厚度方向貫通前述冷卻基板，且前述絕緣管配置於內部的筒狀空間。
  10. 如申請專利範圍第9項所述的半導體製造裝置用構件，其中圍繞前述筒狀空間的壁面與前述絕緣管的外面之間存在有間隙。
  11. 如申請專利範圍第9或10項所述的半導體製造裝置用構件，其中前述貫通孔的內面、前述第2接合層的環內面與前述絕緣管的內面無段差的相連。
  12. 如申請專利範圍第9至11項的其中一項所述的半導體製造裝置用構件，其中於前述板與前述第2接合層的界面以及於前述絕緣管與前述第2接合層的界面含有MgF2 。
  13. 如申請專利範圍第1至12項的其中一項所述的半導體製造裝置用構件，其中於前述板與前述第1接合層的界面以及於前述筒狀構件與前述第1接合層的界面含有MgF2 。
  14. 如申請專利範圍第1至13項的其中一項所述的半導體製造裝置用構件，其中前述板為靜電夾具加熱器、靜電夾具或陶瓷加熱器。
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