半导体制造装置用部件(10)具有氧化铝制静电卡盘(20)、冷却板(30)、以及冷却板-卡盘接合层(40)。冷却板(30)具有第1～第3基板(31～33)、形成于第1以及第2基板(31、32)之间的第1金属接合层(34)、形成于第2以及第3基板(32、33)之间的第2金属接合层(35)、以及制冷剂通路(36)。第1～第3基板(31～33)由致密质复合材料形成，所述致密质复合材料中碳化硅的含量最多，并且含有硅化钛、钛碳化硅以及碳化钛。金属接合层(34、35)通过在第1以及第2基板(31、32)之间，以及在第2以及第3基板(32、33)之间夹持Al-Si-Mg系或Al-Mg系的金属接合材料并将各基板(31～33)进行热压接合而形成。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】半导体制造装置用部件(10)具有氧化铝制静电卡盘(20)、冷却板(30)、以及冷却板-卡盘接合层(40)。冷却板(30)具有第1～第3基板(31～33)、形成于第1以及第2基板(31、32)之间的第1金属接合层(34)、形成于第2以及第3基板(32、33)之间的第2金属接合层(35)、以及制冷剂通路(36)。第1～第3基板(31～33)由致密质复合材料形成，所述致密质复合材料中碳化硅的含量最多，并且含有硅化钛、钛碳化硅以及碳化钛。金属接合层(34、35)通过在第1以及第2基板(31、32)之间，以及在第2以及第3基板(32、33)之间夹持Al-Si-Mg系或Al-Mg系的金属接合材料并将各基板(31～33)进行热压接合而形成。【专利说明】冷却板、其制法以及半导体制造装置用部件
本专利技术涉及冷却板、其制法以及半导体制造装置用部件。
技术介绍
在半导体工艺中高温化的静电卡盘上，为了散热而接合有冷却板。在此情况下， 有时会使用氧化铝作为静电卡盘的材料，使用铝作为冷却板的材料，使用树脂作为接合材 料。氧化铝与铝的线性热膨胀系数差非常大，例如，氧化铝的线性热膨胀系数为7. 9ppm/ K(RT-800°C :内田老鹤圃《陶瓷的物理》）、铝的线性热膨胀系数为31. lppm/K(RT-800°C :日 本热物性学会编，《新编热物性手册》）。在这样的静电卡盘中，由于使用了柔软的树脂作为 接合材料，因此可缓和因该线性热膨胀系数差而产生的应力。然而，由于树脂是有机材料， 因而具有散热性低、容易在高温下分解、容易经时劣化这样的特性。因此，在高温工艺中难 以长期使用。鉴于这样的情况，确认到以金属接合作为代替树脂的高散热的接合材料是有 效的。在金属接合中，使用例如铝、焊料、银焊料等作为接合材料。然而，金属没有树脂那样 的柔软度，无法缓和因静电卡盘与冷却板之间的线性热膨胀系数差而产生的应力。 在静电卡盘与冷却板的接合中采用金属接合时，作为冷却板所必需的特性，列举 有：与静电卡盘的线性热膨胀系数差小，为了维持散热性而热导率高，为了使冷却液或冷却 气体通过而致密性高，为了耐受加工、安装等而强度高等。作为在某种程度上满足这样的特 性的材料，列举有专利文献1中公开的复合材料。该复合材料是TiC基Ti-Si-C系复合材 料，其具有由1. 〇?20. Ovol%的Ti3SiC2、0. 5?8. Ovol%的SiC、余量为TiC构成的相。在 此可认为，由于TiC与氧化铝的线性热膨胀系数差小，因而专利文献1的以TiC基为主相的 Ti-Si-C系复合材料与氧化铝的热膨胀系数差也小。 现有技术文献 专利文献 专利文献1 :日本专利第4809092号公报
技术实现思路
专利技术想要解决的课题 但是，虽然根据专利文献1，认定该Tic基Π -Si-C系复合材料可充分活用Tie所 具有的高导热性，但是原本Tie的热导率不过为31· 8W/mK (日本热物性学会编，《新编热物 性手册》，养贤堂，2008年3月，ρ· 291-294)，不是称为高导热性的水平。因此，不能说是Tic 基Ti-Si-C系复合材料也具有高导热性。 本专利技术是为了解决这种问题而完成的，其主要目的在于提供一种冷却板，其为在 内部具有制冷剂通路且用于冷却氧化铝陶瓷部件的冷却板，其与氧化铝的线性热膨胀系数 差极其小，热导率、致密性以及强度足够高。 用于解决问题的方案 本专利技术的冷却板是内部具有制冷剂通路且用于冷却氧化铝陶瓷部件的冷却板，该 冷却板具有： 第1基板，其由致密质复合材料制成，所述致密质复合材料含有37?6〇质量％的 碳化硅颗粒，并且含有分别少于前述碳化硅颗粒的质量％的量的硅化钛、钛碳化硅以及碳 化钛，开口气孔率为1 %以下， 第2基板，其由前述致密质复合材料制成，并具有冲孔成与前述制冷剂通路相同 形状的冲孔部， 第3基板，其由前述致密质复合材料制成， 第1金属接合层，其通过在前述第1基板与前述第2基板之间夹持金属接合材料 并将两基板进行热压接合从而形成于两基板间，以及 第2金属接合层，其通过在前述第2基板与前述第3基板之间夹持金属接合材料 并将两基板进行热压接合从而形成于两基板间； 或者，该冷却板具有： 第1基板，其由致密质复合材料制成，所述致密质复合材料含有37?60质量％的 碳化硅颗粒，并且含有分别少于前述碳化硅颗粒的质量％的量的硅化钛、钛碳化硅以及碳 化钛，开口气孔率为1 %以下， 第2基板，其由前述致密质复合材料制成，在与前述第丨基板相面对的面上具有成 为前述制冷剂通路的槽，以及 金属接合层，其通过在前述第1基板与前述第2基板中设置有前述槽的面之间夹 持金属接合材料并将两基板进行热压接合而形成。 该冷却板中，通过金属接合层进行接合的各基板由上述致密质复合材料制成。该 致密质复合材料与氧化铝的线性热膨胀系数差极其小，热导率、致密性以及强度足够高。由 此，将这样的冷却板与氧化铝陶瓷部件接合而得的半导体制造装置用部件，即使在低温与 高温之间反复使用，冷却板与氧化铝陶瓷部件也不会发生剥离，在维持高散热性能的状态 下，耐用期间变长。另外，由上述致密质复合材料制成的基板彼此难以通过电子束焊接等进 行接合，由树脂粘接材料接合时冷却性能降低，但是此处，由于通过使用了金属接合材料的 热压接合（Thermal Compression Bonding，简称为TCB)来进行接合，因而可比较容易地进 行接合，而且可获得良好的冷却性能。 在本专利技术的冷却板中，前述金属接合层优选采用含有Mg或者含有Si及Mg的铝合 金接合材料作为前述金属接合材料，通过在该接合材料的固相线温度以下的温度进行热压 接合而形成。这样一来，可获得更良好的冷却性能。 在本专利技术的冷却板中，前述致密质复合材料优选碳化钛的质量％小于前述硅化钛 的质量％以及前述钛碳化硅的质量％。前述致密质复合材料优选前述硅化钛的质量％大于 前述钛碳化硅的质量％。前述致密质复合材料优选在前述碳化硅颗粒彼此的间隙中以覆 盖前述碳化硅颗粒表面的方式存在前述硅化钛、前述钛碳化硅以及前述碳化钛中的至少一 种。前述致密质复合材料优选前述碳化钛分散于前述硅化钛的内部。前述硅化钛优选为 TiSi2。前述致密质复合材料与氧化铝在40°C?570Γ时的平均线性热膨胀系数之差优选 为0. 5ppm/K以下。前述致密质复合材料在40°C?570°C时的平均线性热膨胀系数优选为 7.2?8.2--111/1(。前述致密质复合材料的热导率优选为75#/ 1111(以上。前述致密质复合材 料的4点弯曲强度优选为200MPa以上。前述致密质复合材料，在将纵9〇 μ mX横120 μ m 的区域放大1000倍的SEM图像（反射电子图像）中，长径1〇 μ m以上的碳化硅颗粒的数量 优选为16个以上。 本发0細冷練的繼是繼内雜有制冷継路朋于冷職職陶瓷部 的冷却板的方法，该方法包含如下工序： (a)使用致密质复合材料制作第i?第3鎌的工序，臓致密质复合材料含 37?6〇廳％麵碰雜，瓶鮮分别少預碰紐臓離量％隨的娃 钛碳化硅以及碳化钛，开口气孔率为1%以下， 、 (b)本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种冷却板，其为在内部形成有制冷剂通路且用于冷却氧化铝陶瓷部件的冷却板，该冷却板具有：第1基板，其由致密质复合材料制成，所述致密质复合材料含有37～60质量％的碳化硅颗粒，并且含有分别少于所述碳化硅颗粒的质量％的量的硅化钛、钛碳化硅以及碳化钛，开口气孔率为1％以下，第2基板，其由所述致密质复合材料制成，并具有冲孔成与所述制冷剂通路相同形状的冲孔部，第3基板，其由所述致密质复合材料制成，第1金属接合层，其通过在所述第1基板与所述第2基板之间夹持金属接合材料并将两基板进行热压接合从而形成于两基板间，以及第2金属接合层，其通过在所述第2基板与所述第3基板之间夹持金属接合材料并将两基板进行热压接合从而形成于两基板间。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：神藤明日美，井上胜弘，胜田佑司，片居木俊，天野真悟，杉本博哉，
申请(专利权)人：日本碍子株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP
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