陶瓷衬底和制造陶瓷衬底的处理制造技术

本发明专利技术的目的是提供热均匀性和耐热冲击性方面优越的一种陶瓷衬底，而且在把陶瓷衬底制造成静电夹具的情况中，具有大的夹持力。本发明专利技术的陶瓷衬底是一种陶瓷衬底，它包括形成在其中的导体层，其特征在于，导体层的边缘部分是尖峰形状的。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及主要在半导体工业中使用的陶瓷衬底，尤其，涉及适合用于加热板、静电夹具(electrostatic chuck)、晶片检测器等的陶瓷衬底，并且在耐热冲击性、热均匀性、夹具力等方面占有优势。在制造这个半导体芯片的处理中，放在静电夹具上的硅晶片经受诸如蚀刻和CVD之类的各种处理，以形成导体电路、元件等。此时，要使用诸如用于沉积的气体或用于蚀刻的气体之类的腐蚀性气体；因此，要保护静电电极层不被这些气体腐蚀。由于还需要诱发吸附能力，所以通常使静电电极层喷镀陶瓷介质薄膜等。作为这种陶瓷衬底，日本专利公报第279850号和日本专利公报第2513995号、JP Kokai Hei 11-74064等描述带有加热器的静电夹具，加热器通过堆叠印刷电路基板(green sheet)的处理来制造，在所述静电夹具上印制诸如钨(W)之类的金属膏。然而，在通过这种处理制造的陶瓷衬底中，发生如下的问题当给予衬底热冲击时，在它们的导体层(诸如电阻加热元件)的边缘处开始产生裂缝或沿电阻加热元件产生高温区。此外，在夹持力中产生分散，以致不可能得到足够的吸附能力。对于内部电极或电阻加热元件，在高温处，电极之间或电阻加热元件之间的漏电流成为问题。
技术实现思路
专利技术人热衷于进行研究以解决上述问题。结果，专利技术人新近已经发现，通过使构成静电电极、RF电极和电阻加热元件的导体层的横截面边缘成为尖峰形状可以解决这些问题。因此，已经制造了本专利技术。即，本专利技术是一种陶瓷衬底，所述陶瓷衬底包括形成在其中的导体层；其特征在于，导体层的边缘部分是尖峰形状的。在本专利技术的陶瓷衬底中的上述导体层是电阻加热元件的情况中，本专利技术起加热板的作用。在上述导体层是静电电极的情况中，本专利技术起静电夹具的作用。在陶瓷衬底中，希望导体层具有尖峰形状部分，该部分的宽度在0.1到200μm。用于制造本专利技术的陶瓷衬底的处理的特征是在陶瓷印刷电路基板上印制导体层，在加热和加压力下，使印刷电路基板与另一印刷电路基板集成，然后烧结陶瓷粉末。图2是附图说明图1中示出的陶瓷加热器的部分放大截面图。图3是截面图，示意地示出使用本专利技术的陶瓷衬底的静电夹具的一个例子。图4是沿图3中示出的陶瓷加热器的A-A线取得的截面图。图5是截面图，示意地示出使用本专利技术的陶瓷衬底的静电夹具的一个例子。图6是截面图，示意地示出使用本专利技术的陶瓷衬底的静电夹具的一个例子。图7是截面图，示意地示出使用本专利技术的陶瓷衬底的静电夹具的一个例子。图8(a)到(d)是截面图，示意地示出用于制造在图5中示出的静电夹具的一部分处理。图9是水平截面图，示意地示出构成根据本专利技术静电夹具的静电电极的形状。图10是水平截面图，示意地示出构成根据本专利技术静电夹具的静电电极的形状。图11是截面图，示意地示出把根据本专利技术的静电夹具配合到支撑外壳上的状态。图12是截面图，示意地示出使用本专利技术的陶瓷衬底的晶片检测器。图13是截面图，示意地示出在图12中示出的晶片检测器的保护电极。图14是SEM照片，示出构成根据例子1的静电夹具的陶瓷衬底的毁坏部分。符号的说明1、11、63 陶瓷衬底2、22、32a、32b 夹具正电极静电层3、23、33a、33b 夹具负电极静电层2a、3a 半圆部分2b、3b 梳子齿形部分4 陶瓷电介质薄膜5、12、25、61 电阻加热元件6、13、18 外接端子7 金属线8 Peltier装置9 硅晶片10 陶瓷加热器14 底部孔15 通孔16、17、18 经喷镀的通孔20、30、101、201、301、401 静电夹具25a 金属覆盖层35、36 闭孔41 支撑外壳42 冷却剂出口43 吸入管44 冷却剂入口45 隔热器62 夹具顶部导体层65 保护电极66 接地电极66a 非—电极形成区域67 槽68 吸入孔501 晶片检测器 具体实施例方式本专利技术是一种陶瓷衬底，所述陶瓷衬底包括在其中形成的导体层，其特征在于，导体层的边缘部分是尖峰形状的。在上述陶瓷衬底中的导体层是电阻加热元件的情况中，本专利技术起加热板的作用。在导体层是静电电极的情况中，本专利技术起静电夹具的作用。希望在150℃或更高处使用本专利技术的陶瓷衬底，最希望在200℃或更高处使用。在陶瓷衬底中，希望导体层具有尖峰形状的部分，该部分具有0.1到200μm的宽度，更希望具有宽度为5到100μm的尖峰部分。在用于制造上述陶瓷衬底的处理中，最好采用下述处理在陶瓷印刷电路基板上印制导体层的处理，在加热和加压力下，使印刷电路基板与另外的印刷电路基板集成，然后烧结陶瓷粉末。嵌入在本专利技术使用的陶瓷衬底中的导体层是用于诱导静电夹具的夹具力的电极(即，静电电极)情况中，电极的边缘是尖峰形状的，以致电场沿边缘集中。因此，可认为诱导出较大的夹具力。分析热冲击为什么会产生裂缝的原因。传统印制处理等产生的导体层具有基本上矩形的截面，因此，具有垂直于晶片处理表面(用于加热、支撑或吸附半导体晶片的表面)的面。此外，导体层的热膨胀系数与构成陶瓷衬底的陶瓷的热膨胀系数不同。因此，如果使陶瓷衬底加热或冷却，就产生了使垂直于导体层的晶片处理表面的面与围绕该面的陶瓷分离的力。这个力很容易地引起裂缝的产生。然而，在本专利技术的陶瓷衬底中，它的导体层没有垂直于晶片处理表面的面。结果，不容易产生裂缝。沿电阻加热元件产生高温区域的原因是在电阻加热元件内部的下述部分中容易积累热量在垂直于晶片处理表面的面和水平于晶片处理表面的面之间的线交叉部分。为什么会引起这种热—积累现象的原因还不清楚。然而，可以假定，热是从垂直于晶片处理表面的面和水平于晶片处理表面的面两者发射和传播，以致这些热在线交叉部分中相互交错。然而，本专利技术的陶瓷衬底没有垂直于晶片处理表面的面。因此，不会引起这种热积累现象，以致晶片处理表面的热均匀性更具优势。此外，在陶瓷衬底中具有诸如电极(晶片检测器的保护电极和接地电极、静电夹具的电极、RF电极等)或电阻加热元件之类的导体层的情况中，如果存在垂直于导体层的晶片处理表面的面，则这些面相互面对。因此，在高温处容易产生漏电流。在本专利技术中，导体的一部分边缘是尖峰形状的。没有相互面对着的面。因此，在高温处不容易产生漏电流。在150℃或更高的范围中，最好在200℃或更高的范围中，使用本专利技术的陶瓷衬底。本专利技术的导体层可以是静电电极、电阻加热元件、RF电极，并且也可以是在晶片检测器中使用的保护电极或接地电极。希望导体层具有尖峰形状部分，该部分宽度为0.1到200μm的。如果尖峰形状部分的宽度超过200μm，则使它的欧姆电阻值分散。另一方面，如果宽度小于0.1μm，则不会起到防止裂缝的作用。尖峰形状部分的最佳宽度是从5到100μm。尖峰形状部分的最佳曲率半径是从0.5到500μm。在本专利技术的的陶瓷衬底中，希望最大细孔的孔直径是50μm或更小。希望它的孔隙率是5％或更小。还希望不存在细孔，或如果存在的话，则最大细孔的孔直径是50μm或更小。如果不存在细孔，则在高温处的击穿电压特别高。相反，如果出现细孔，则断裂韧度变得高。因此，要根据所要求的特性来进行设计。断裂韧度在存在细孔的基础上变高的原因不清楚，但是，假定该原因是基于细孔停止了裂缝的扩展。在本专利技术中希望最大细孔的孔直径是50μm或更小的原因是如果孔直径超过50μm，则在高本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种陶瓷衬底，包括形成在其中的导体层，其特征在于，所述导体层的边缘部分是尖峰形状的。

【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：平松靖二，伊藤康隆，
申请(专利权)人：IBIDEN股份有限公司，
类型：发明
国别省市：JP[日本]