陶瓷－金属接合体及其制法制造技术

首先，准备板（２２）、冷却板（２８）和丙烯树脂制的两面粘着性的接合片（３２）。接着，将接合片（３２）贴付到冷却板（２８）的上表面。接着，将贴付有接合片（３２）的冷却板（２８）放置于真空干燥机内，将干燥机内压力减压至２０００Ｐａ以下，以此状态进行预焙处理。预焙处理在１２０～１３０℃下进行１５～４０小时，之后在真空中进行自然冷却。预焙处理之后，进行层叠使得贴付于冷却板（２８）的接合片（３２）的上表面与板（２２）的下表面一致，并在放入耐热树脂包袋中，之后放入压热器，在加压加热条件下进行数小时的处理，获得静电卡盘（２０）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及陶瓷-金属接合体及其制法。
技术介绍
静电卡盘是在半导体加工工艺之一的蚀刻步骤中所用的部件，具体来说是，静电卡盘是在真空中利用强生-拉贝克(7 3 > ” - ’一 y ” )力或库仑力，来吸附硅晶片，并利用均勻地冷却蚀刻所产生的热，来对硅晶片实施均勻的蚀刻加工的部件。该部件的必要的功能例如有(1)真空保持力；(2)对硅晶片的吸附 脱卸的应对性；(3)将被吸附的硅晶片整体变为均勻的温度的均热性；(4)对蚀刻中所采用的药品的耐腐蚀性等。这样的静电卡盘是通过硅树脂构成的接合部件将陶瓷制的板和铝等金属构成的支承座接合而形成的(例如专利文献1)。现有技术文献专利文献专利文献1 特开平4487344号公报
技术实现思路
但是，以往的静电卡盘，在80°C以上的高温使用时会从接合部件产生气体，并在板和接合部件之间或支承座和接合部件之间生成气泡，该气泡有时会导致板和支承座之间的接触面积下降、粘结不均，有时会导致吸附的晶片的均热性的恶化。又，虽然在板中埋入加热器用以控制晶片的温度使其维持恒定，但是由于气泡的产生导致热传递量的变化，使得温度控制变得困难。这样的问题也发生在和静电卡盘具有相同构造的产品中，即陶瓷-金属接合体中。与静电卡盘类似结构的产品还有例如喷淋头等。喷淋头是一种在半导体加工工艺的一个步骤的等离子处理装置中，用于将反应气体分散提供到腔室容器内的部件。本专利技术是为了解决上述课题而提出的，其主要目的是，防止陶瓷-金属接合体的板与支承座之间接触面积下降和粘结不均。本专利技术的陶瓷-金属接合体的制法，其通过以树脂为主成分的接合片接合陶瓷制的板和金属制的支承座以制作陶瓷-金属接合体，包括预焙步骤，将所述接合片预先在大气中、非活性气体中或真空中进行加热以减少所述接合片中的挥发成分；接合步骤，将所述板和所述支承座和所述接合片放入减压后的气密封包袋中，所述接合片设置在所述板和所述支承座之间并在压热器中被施加压力，并以比所述预焙步骤中低的温度进行加热接合。该制法中，预先对接合片进行加热将接合片中的挥发成分减少之后，再将板和支承座和接合片放入气密封包袋中，接合片设置在板和支承座之间并在压热器中加压接合， 获得的陶瓷-金属接合体即使在高温下使用，也不会从接合片产生气体，板和接合部件之间以及支持台和接合部件之间不产生气泡。这样，可减少板和支承座之间接触面积降低、粘结不均勻的问题。这里，板可以由例如，碳化硅、氮化铝、氧化铝、钛酸钙、钛酸钡等陶瓷构成。支持台，除了铝制或硅制的，还可以是在多孔质陶瓷构成的母材中浸渍金属而得到的金属基复合材质。接合片可以是例如丙烯树脂制或硅树脂制的。预焙步骤中加热时的条件可根据接合片的材质进行适当的设定。具体来说，只要根据接合片的材质预先通过实验对环境气体、 真空度、加热温度和加热时间时间对板和支承座的接合界面的影响进行研究，将数值范围设定为对接合界面不产生影响即使在高温下加热也不从接合片产生气泡。在预焙步骤中作为气氛，比大气更加理想的是采用非活性气体，更理想的是在真空中，这样能够得到即使在高温下使用时接合界面也不会产生剥落也不会产生气泡的陶瓷-金属接合体。又，接合片的厚度最好是0. 1 0. 3mm，最好含有金属填料(例如铝)。在接合步骤中，可通过压热器进行加压加热处理获得充分的粘结强度。在本专利技术的陶瓷-金属接合体的制法中，可以将所述接合片贴付于所述支承座， 将贴付有所述接合片的支承座加热以减少所述接合片中的挥发成分，或者可以将接合片贴付于所述板，对贴付有所述接合片的板进行加热以减少所述接合片中的挥发成分。这样，不采用新的治具也可适用本专利技术的制法。在本专利技术的陶瓷-金属接合体的制法中，所述预焙步骤中，准备框和由所述接合片构成的大尺寸片，所述框是挖去了与所述陶瓷-金属接合体的所述接合片相同形状的孔的板，所述大尺寸片贴付于所述框以塞住所述框的孔，对贴付有所述大尺寸片的框进行加热以减少所述大尺寸片的挥发成分。这样，相比将接合片贴付到支承座之后再进行加热或将接合片贴付到板之后再进行加热以减少挥发成分的情况，可减少预焙步骤中的加热时间。这是因为相比前两种情况中从片的单面挥发挥发成分，后种情况是从片的两面挥发挥发成分。在本专利技术的陶瓷-金属接合体的制法中，所述树脂为丙烯树脂，预焙步骤的加热条件可以是在大气中，以120 130°C处理15 30小时。除了大气，还可以采用1气压的氮气或氩气等非活性气体气氛。进一步的，也可采用真空气氛2000 以下(最好是10 以下，更好的是IPa以下)，以120 130°C加热15 30小时。作为接合步骤的接合条件，也可将被接合体放入耐热性的树脂包袋，将树脂包袋内脱气后的树脂包袋密封，将接合体连同该包袋一起放入到压热器中通过加压加热处理进行接合。加压加热接合条件为比预焙步骤的温度更低的温度，例如以100°C下10 20Mpa的压力进行。这样，在使用丙烯树脂制的接合片的情况下，可获得接合界面不产生气泡的陶瓷-金属接合体。此处，在预焙步骤中加热温度不到120°C的话，则获得的接合体在高温条件下使用时接合界面会产生气泡，因此不理想。如果超过130°C，则接合片变质粘结性降低，也不理想。又，预焙步骤中加热时间不到 15小时的话，得到的接合体在高温下使用时接合界面可能产生气泡，因此不理想，如果超过 30小时，获得的接合体的性能没有问题，但是需要比必要更长的时间，生产性下降了，并不王困相本专利技术的陶瓷-金属接合体的制法中，所述树脂为硅树脂，预焙步骤中的加热条件可以是大气中以140 170°C加热15 30小时。除了大气还可采用1气压的氮气或氩气等非活性气体气氛。进一步的，也可采用真空2000 以下(最好是10 以下，更好的是 IPa以下)、以140 170°C进行15 30小时的处理。作为接合步骤的接合条件，被接合体放入到耐热性的树脂包袋中，并对脱气后的树脂包袋进行密封，将整个包袋连同接接合体放入到压热器中通过加压加热处理接合。加压加热接合条件为比预焙步骤的温度低10 30°C的温度，最好是在例如在120 140°C下以10 20MPa的压力进行。这样，在采用硅树脂的接合片的情况下，能够得到接合界面不会产生剥落或气泡的陶瓷-金属接合体。此处，如果预焙步骤中的加热温度不到140°C，则得到的接合体在高温下使用时接合界面产生气泡，并不理想，如果超过170°C的话，则接合片变质粘结性下降，也不理想。又，在预焙步骤中如果加热时间不到15小时，则获得的接合体在高温下使用时接合界面可能产生气泡，因此不理想，如果超过30小时，获得的接合体的性能没有问题，但是需要比必要更长的时间， 生产性下降了，并不理想。在本专利技术的陶瓷-金属接合体的制法中，所述陶瓷-金属接合体可以是，在半导体工艺中对晶片进行吸附固定用的静电卡盘，也可以是半导体工艺中使反应气体流入到腔室容器内的喷淋头。本专利技术的陶瓷-金属接合体，其为通过树脂构成的接合片对陶瓷制的板和金属制的支承座进行接合的接合体，在120°C、100 的真空环境下加热300小时的情况下，所述接合片的重量变化为50 μ g/cm2，此处的单位为接合面每平方厘米。此时，所述板与所述接合片的接合界面和所述支承座与所述接合片的接合界面不产生气泡。该陶瓷-金属接合体可以通本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种陶瓷－金属接合体的制法，其通过以树脂为主成分的接合片接合陶瓷制的板和金属制的支承座来制作陶瓷－金属接合体，其特征在于，包括：预焙步骤，将所述接合片预先在大气中、非活性气体中或真空中进行加热以减少所述接合片中的挥发成分；接合步骤，将所述板和所述支承座和所述接合片放入减压后的气密封包袋中，所述接合片设置在所述板和所述支承座之间并在压热器中被施加压力，并以比所述预焙步骤中低的温度进行加热接合。

【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：相原靖文，
申请(专利权)人：日本碍子株式会社，
类型：发明
国别省市：JP