[发明专利]冷却板、其制法以及半导体制造装置用部件

说明书

技术领域

本发明涉及冷却板、其制法以及半导体制造装置用部件。

背景技术

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，有时会使用氮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。氮化铝与铝的线性热膨胀系数差非常大，例如，氮化铝的线性热膨胀系数为5.0ppm/K(RT-800℃：内田老鹤圃《陶瓷的物理》)、铝的线性热膨胀系数为31.1ppm/K(RT-800℃：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。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2006-143580号公报

发明内容

发明想要解决的课题

在上述的静电卡盘中，使用了树脂作为接合材料，但是由于树脂是有机材料，因而散热性低，容易在高温下分解。因此，在高温工艺中一般难以使用。因此确认到以金属作为代替树脂的高散热的接合材料是有效的。将这种由金属进行接合的方法称为金属接合。作为金属接合的接合材料，已知例如铝等。

但是，金属接合的接合材料即金属没有树脂那样的柔软度，因此无法缓和因静电卡盘与冷却板之间的大的线性热膨胀系数差而产生的应力。鉴于这样的情况，期望开发出一种适于与静电卡盘进行金属接合的冷却板材料，即，期望开发出一种与氮化铝的线性热膨胀系数差小，而且具有作为冷却板所必须的特性的新材料。作为冷却板所必须的特性，列举有：为了维持散热性而热导率高，为了使冷却液通过而致密性高，为了耐受加工等而强度高等。

本发明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AlN陶瓷部件的冷却板，其与AlN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

本发明的冷却板是在内部形成有制冷剂通路且用于冷却AlN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中，含量多的前3位是碳化硅、钛碳化硅、碳化钛，该排列顺序表示从含量多的到含量少的顺序，含有51～68质量％的前述碳化硅，不含硅化钛，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的形状的冲孔部，

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中，含量多的前3位是碳化硅、钛碳化硅、碳化钛，该排列顺序表示从含量多的到含量少的顺序，含有51～68质量％的前述碳化硅，不含硅化钛，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1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AlN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AlN陶瓷部件进行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AlN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。

本发明的冷却板中，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。