[發明專利]氮化鋁基復合材料、其制造方法及半導體制造裝置用部件

有效

• 申請號: 200910205237.2
• 申請日: 2009-10-21
• 公開（公告）號: CN101723674A
• 公開（公告）日: 2010-06-09
• 發明（設計）人: 小林義政;后藤明;勝田佑司;山田直仁
• 申請（專利權）人: 日本礙子株式會社
• 主分類號: C04B35/582
• 分類號: C04B35/582;C04B35/622;H01L21/00
• 代理公司: 北京銀龍知識產權代理有限公司 11243
• 代理人: 鐘晶

技術領域

本發明涉及氮化鋁基復合材料、其制造方法及半導體制造裝置用部件。

背景技術

以往作為半導體制造裝置用部件，已知有在氧化鋁燒結體中埋設有電極的 靜電卡盤、在氧化鋁燒結體中埋設有電阻發熱體的加熱裝置等(例如參照專利 文獻1)。

專利文獻1：日本特開2006-196864號公報

發明內容

但是，氧化鋁燒結體的熱傳導率約為30W/mK，晶片均熱性、對于升降溫 的應答性并不充分。另外，對于鹵系等離子氣體的耐蝕性、耐久性也不夠充分。 因此，要求開發具有與氧化鋁同等體積電阻率的且具有比氧化鋁更高熱傳導 率、耐蝕性的新型材料。另一方面，在靜電卡盤中，還考慮到使用氧化鋁燒結 體制作介電層、使用上述新型材料制作支撐該介電層的支撐基體，并且接合二 者。這種情況下，要求將新型材料的25～800℃的熱膨脹系數控制為與氧化鋁 的7.9ppm/℃接近的值。

本發明就是為了解決這樣的問題而提出的，主要目的是提供一種具有與氧 化鋁同等熱膨脹系數、體積電阻率的且具有比氧化鋁更高熱傳導率、耐蝕性的 新型材料。

本發明的氮化鋁基復合材料是除了稀土金屬的過渡金屬、堿金屬、硼的各 元素分別為1000ppm以下的高純度的氮化鋁基復合材料，其熱傳導率為40～ 150W/mK，熱膨脹系數為7.3～8.4ppm/℃，體積電阻率為1×10¹⁴Ωcm以上， 作為構成相含有AlN和MgO，進而含有從由稀土金屬氧化物、稀土金屬-鋁復 合氧化物、堿土金屬-鋁復合氧化物、稀土金屬氧氟化物、氧化鈣和氟化鈣構 成的組中選擇的至少一種。

本發明的氮化鋁基復合材料的制造方法是通過將含有49.8～69.4體積％ 的氮化鋁、20.2～40.0體積％的氧化鎂、0.5～30.0體積％的稀土金屬氧化物和 /或0.5～5.7體積％的從由稀土金屬氟化物、堿土金屬氟化物、氧化鈣和氟化 鋁構成的組中選擇的至少一種的混合物，用熱壓法進行燒成，該混合物中的除 了稀土金屬的過渡金屬、堿金屬、硼的各元素分別為1000ppm以下。該制造 方法適合于制造上述的本發明的氮化鋁基復合材料。

本發明的半導體制造裝置用部件是利用上述氮化鋁基復合材料得到的部 件，或者是利用上述氮化鋁基復合材料的第一結構體和利用氧化鋁或氧化釔的 第二結構體相貼合而得到的部件。

本發明的氮化鋁基復合材料，由于是具有與氧化鋁燒結體同等體積電阻率 的且具有比氧化鋁燒結體更高熱傳導率、耐蝕性的新型材料，可以作為氧化鋁 燒結體的替代材料用作半導體制造裝置用部件，或者在與氧化鋁燒結體相接合 后用作半導體制造裝置用部件。

獲得這樣效果的原因據認為是，氮化鋁提供了高的熱傳導性，氧化鎂提供 了高熱膨脹性、高電阻、高耐蝕性，稀土金屬氧化物、稀土金屬-鋁復合氧化 物、堿土金屬-鋁復合氧化物、稀土金屬氧氟化物、氧化鈣或氟化鈣提高了氮 化鋁的熱傳導率并有助于在低溫燒成。

具體實施方式

本發明的氮化鋁基復合材料是除了稀土金屬的過渡金屬、堿金屬、硼的各 元素分別為1000ppm以下的高純度的氮化鋁基復合材料，其熱傳導率為40～ 150W/mK，熱膨脹系數為7.3～8.4ppm/℃，體積電阻率為1×10¹⁴Ωcm以上， 作為構成相含有AlN和MgO，進而含有從由稀土金屬氧化物、稀土金屬-鋁復 合氧化物、堿土金屬-鋁復合氧化物、稀土金屬氧氟化物、氧化鈣和氟化鈣構 成的組中選擇的至少一種。