陶瓷接合体、基片支承构造体及基片处理装置制造方法及图纸

提供一种基片支承构造体，所述的基片支承构造体具有优良的耐腐蚀性及气密性、同时有优良的尺寸精度，在被加有机械的或热的应力时有足够的耐久性。本发明专利技术基片支承构造体的支承体（１）包括：支承基片用的陶瓷基体（２）、接合在陶瓷基体（２）上的保护筒体（７）、位于陶瓷基体（２）与保护筒体（７）之间并把陶瓷基体（２）和保护筒体（７）接合的接合层（８）。接合层（８）含有稀土类氧化物质量２％以上质量７０％以下、氧化铝质量１０％以上质量７８％以下、氮化铝质量２％以上质量５０％不到。接合层（８）的上述三种成分中稀土类氧化物或氧化铝的比例最多。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及陶瓷接合体、基片支承构造体及基片处理装置，特别是涉及能实现优良气密性和高尺寸精度的陶瓷接合体、基片支承构造体及其片处理装置。
技术介绍
现在在半导体记忆装置等的半导体装置和液晶显示装置等的制造工序中，进行在处理对象物的半导体基片和玻璃基片等地基片表面上形成规定膜的成膜工序和腐蚀工序等时，一直在使用将基片每一片处理的处理装置(所谓各片式处理装置)。在半导体装置和液晶显示装置等的制造工序中设置多个上述的各片式处理装置、通过装料器等移动装置把处理对象物基片运送、供给该处理装置。各处理装置上设置基片支承体以配置由装料器供给的基片。在该基片上搭载支承体上搭载有基片的状态进行对基片的成膜处理和腐蚀处理等。基片支承体上设置有用于处理时使基片的温度上升至规定的温度的加热器。且为了将基片固定在基片支承构件上有时在基片支承体上形成静电吸附用电极。或为了把基片固定在基片支承体上也有时使用把基片支承体配置基片的面(基片安装面)制得平坦性优良、使基片吸附在该基片安装面上的办法。上述基片支承体中基片安装面及其近旁部分在对基片的成膜处理和腐蚀处理时，暴露在进行成膜处理和腐蚀处理等用的反应气体中。因此要求作为基片支承体的构成材料对这些反应气体(例如腐蚀性高的卤素气体等)有充分的耐腐蚀性。在基片的成膜处理和腐蚀处理等中有时把基片温度变成较高温度。因此对基片支承体不但要求上述的耐腐蚀性还被要求充分的耐热性。这样从耐腐蚀性、耐热性以及耐久性等的观点上看，正在研究不是用金属和树脂而是使用陶瓷作为基片支承体的材料。且陶瓷中氧化铝比较易制造并便宜，所以可使其作为基片支承体的材料实用化。但氧化铝其热传导率是低到30W/mK左右，所以因作为基片支承体的材料使用氧化铝时在基片支承体基片安装面的温度分布上不均匀等、而难于高精度控制温度。这时处理对象物基片的温度也变得有偏差，所以有时不能均匀进行对基片的成膜处理和腐蚀处理。其结果是产生制造的半导体装置和液晶显示装置的特性有偏差的问题。为避开这种问题而关注把氮化铝作为基片支承体的材料。这是因为氮化铝耐热性、耐腐蚀性优良，同时绝缘性高且热传导率高。作为使用氮化铝的基片支承体的制造方法，例如有如下的方法。首先准备以氮化铝粉末为原料的成形体。把由钼等高融点金属构成的线圈和金属线插在该成形体中。这些线圈和金属线作为加热器或静电吸附用电极等起作用。然后通过把成形体热压烧结得到基片支承体。这种支承体例如在特开平6-76924号公报中被公开。特开平6-76942号公报中公开了提高基片支承体均热性用的埋设加热器结构。在基片支承体内埋设有加热器和电极时需要从基片支承体外部向这些加热器和电极供给电功率。因此基片支承体设置有与加热器和电极连接并延伸至基片支承体外部的电极线。且为了控制基片支承体的温度，而在基片支承体上设置有测量基片支承体温度的热电偶和传感器等温度测量构件。这种电极线和温度测量构件有可能被基片处理(成膜处理、腐蚀处理、洗净处理等)用的反应气体(例如卤素系气体)腐蚀。因此需要保护该电极线和温度测量构件不受容器内部的反应气体的腐蚀。所以在内部配置电极线和温度测量构件的同时，基片支承体设置有使容器内的反应气体与配置有电极线等的区域可靠分离的保护构件。该保护构件要求对卤素气体等反应气体的耐腐蚀性高且气密性好。特别是保护构件与基片支承体的接合部需要进行高气密性的接合。这样作为把保护构件接合在基片支承体上的方法，例如在特开平4-78138号公报中公开了通过玻璃接合和钎焊把氮化铝、氮化硅、氧化铝、不锈钢等构成的筒状保护构件接合在基片支承体背面的方法。作为把基片支承体和保护构件接合的其它方法通过热压把氮化铝构成的基片支承体和氮化铝构成的管状保护构件扩散接合的方法也是公知的。如图4所示，特开平10-242252号公报中公开了通过以氮化铝为主成分含有稀土类氧化物的接合层把氮化铝构成的基片支承体与保护层接合的方案。图4是表示现有的由基片支承体和保护构件构成的支承体的剖面模式图。参照图4，现有的支承体101把包括电阻发热体106和基片底座103的陶瓷基片102与作为保护构件的保护筒体107通过接合层108接合。这里作为接合层108包含的稀土类氧化物有Y2O3、CeO2、Er2O3等，该稀土类氧化物的添加率是3～20质量％。在把氮化铝构成的部件接合这点上作为与上述技术相关的技术，在特开平7-50369号公报中公开了把氮化铝构成的底座和凸片部用以氮化铝为主成分的接合材料接合的技术。作为接合材料的组成举出了氮化铝∶Y2O3＝97∶3的例。在基片支承构造体上设置处理对象基片、对该基片进行腐蚀处理和成膜处理时，使基片支承构造体的温度变成高温、或暴露在上述腐蚀处理等中使用的等离子体和卤素气体等内，在这样苛刻的环境中使用。即使在这样苛刻的环境下基片支承构造体也需要保持其强度等的健全性。因此基片支承体和保护构件的接合部也需要对上述的等离子体和卤素气体等具有充分的耐腐蚀性、耐热性。在处理基片时舱内一旦有极微量的微粒等异物存在时，该异物就会对基片的处理有不良影响。其结果是制造的半导体装置和液晶显示装置中有时产生因异物引起的不良。因此要求基片支承构造体上不产生上述异物。因此即使在基片支承体和保护构件的接合部也要求有优良的耐腐蚀性，以使随着基片的处理接合部受损伤而产生微粒等异物的问题不发生。根据这种观点，上述现在的基片支承构造体中有以下的问题。即特开平4-78138号公报中所示玻璃接合和钎焊接合部所用的金属一般耐腐蚀性不好，同时其融点也比较低。因而通过与基片处理中使用的卤素气体等腐蚀性气体的反应产生微粒等异物。把基片支承体与保护构件用热压扩散接合时，以加有9.8～29.4MPa(100～300kgf/cm2)左右高负载的状态在高温下接合。因此有时由于这种热压工序基片支承体变形而其尺寸精度变差。且使用这种热压工序时有制造基片支承构造体所用必要的设备和为完成制造工艺的成本增加的问题。如特开平10-242252号公报中公开的技术在使用以氮化铝为主成分含有稀土类氧化物的接合层时，把Y2O3等的稀土类氧化物添加了3～20质量％的接合层必须以1800℃以上的高温用烧结把基片支承体和保护构件接合。该1800℃以上的温度是与形成氮化铝构成的基片支承体时的烧结温度相同的温度。因此按上述接合层以把基片支承体和保护构件接合用的1800℃以上的高温热处理，有时基片支承体变形。在接合保护构件的阶段基片支承体已经在内部配置了加热器和电极，基片支承体的形状和尺寸通过机械加工等被精密设定。所以若因用于上述接合层接合作热处理而使基片支承体变形时，那最终得到的基片支承构造体的形状是变形的。其结果是发生因基片支承构造体变形引起的基片支承构造体的温度分布成为与设计不同的状态(均热特性变差)等问题。以氮化铝为主成分的接合层通过烧结处理而致密化。因此在作接合的热处理时，在被接合部接合层沿基片支承体及保护构件与接合层接触表面的凹凸流动的现象发生不明显。从而对接合层和被接合物(基片支承体和保护构件)以不特别施加负荷的状态进行接合的热处理时就不大能得到接合层把上述凹凸产生的间隙填埋的效果。且这样得到的接合层多存在有间隙、气密性不好。为了用保护构件保护电极线不受容器内的卤素气体等损害本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基片支承构造体（１），是处理基片时支承基片的基片支承构造体（１），其特征在于，包括：用于支承基片的陶瓷基体（２）、接合在所述陶瓷基体（２）上的气密密封构件（７）、和位于所述陶瓷基体（２）与所述气密密封构件（７）之间并把所述陶瓷基体（２）和所述气密密封构件（７）接合的接合层（８）；所述接合层（８）含有稀土类氧化物质量２％以上质量７０％以下、含有氧化铝质量１０％以上质量７８％以下、含氮化铝质量２％以上质量５０％以下，在所述接合层中所述三种成分中所述稀土类氧化物或所述氧化铝的比例最多。

【技术特征摘要】
JP 2001-4-13 115762/011.一种基片支承构造体(1)，是处理基片时支承基片的基片支承构造体(1)，其特征在于，包括用于支承基片的陶瓷基体(2)、接合在所述陶瓷基体(2)上的气密密封构件(7)、和位于所述陶瓷基体(2)与所述气密密封构件(7)之间并把所述陶瓷基体(2)和所述气密密封构件(7)接合的接合层(8)；所述接合层(8)含有稀土类氧化物质量2％以上质量70％以下、含有氧化铝质量10％以上质量78％以下、含氮化铝质量2％以上质量50％以下，在所述接合层中所述三种成分中所述稀土类氧化物或所述氧化铝的比例最多。2.如权利要求1所述的基片支承构造体(1)，其特征在于所述接合层(8)中所述稀土类氧化物的含有率是质量10％以上质量50％以下、所述氧化铝的含有率是质量30％以上质量70％以下、所述氮化铝的含有率是质量10％以上质量30％以下。3.如权利要求1所述的基片支承构造体(1)，其特征在于所述接合层(8)氦漏气率不到1.0×10-8Pa·m3/S，JIS标准的4点弯曲强度在147MPa以上。4.如权利要求1所述的基片支承构造体(1)，其特征在于所述接合层(8)包含通过使所述氮化铝溶解再析出现象析出形成的氮化铝粒子。5.如权利要求1所述的基片支承构造体(1)，其特征在于所述陶瓷基体(2)与所述气密密封构件(7)的接合部在所述陶瓷基体(2)和所述气密密封构件(7)中任何一个上形成锪孔槽(17)，在所述陶瓷基体(2)和所述气密密封构件(7)的某另一方嵌入所述锪孔槽(17)的状态将所述陶瓷基体(2)和所述气密密封构件(7)接合。6.如权利要求1所述的基片支承构造体(1)，其特征在于所述陶瓷基体(2)包括电路(4、5、6)、还具备与所述陶瓷基体(2)的所述电路(4、5、6)连接的供电用导电构件(13a～13d)，所述气密密封构件(7)以包围所述供电用导电构件(13a～13d)的方式配置。7.一种装备有权利要求1所述的基片支承构造体(1)的基片处理装置。8.一种基片支承构造体(1)，是处理基片时支承基片的基片支承构造体(1)，其特征在于，包括用于支承基片的陶瓷基体(2)、接合在所述陶瓷基体(2)上的气密密封构件(7)、位于所述陶瓷基体(2)与所述气密密封构件(7)之间并把所述陶瓷基体(2)和所述气密密封构件(7)接合的接合层(8)；所述接合层(8)是把含有稀土类氧化物质量2％以上质量70％以下、氧化铝质量10％以上质量78％以下、氮化铝质量2％以上质量50％以下的接合材料通过加热煅烧生成的，所述接合层(8)的所述三种成分中所述稀土类氧化物或所述氧化铝的比例最多。9.如权利要求8所述的基片支承构造体(1)，其特征在于所述接合层(8)是把所述稀土类氧化物的含有率是质量10％以上质量50％以下、所述氧化铝的...

【专利技术属性】
技术研发人员：柊平启，夏原益宏，仲田博彦，
申请(专利权)人：住友电气工业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]