JP6700362B2 - Semiconductor manufacturing parts - Google Patents
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Description
本発明は、例えば半導体ウェハの製造に用いられる静電チャック、ＣＶＤ（chemical vapor deposition）ヒータ、サセプター等の半導体製造用部品に関するものである。 The present invention relates to a semiconductor manufacturing component such as an electrostatic chuck, a CVD (chemical vapor deposition) heater, and a susceptor used for manufacturing a semiconductor wafer.
従来、半導体製造装置では、半導体ウェハ（例えばシリコンウェハ）に対して、ドライエッチング（例えばプラズマエッチング）等の処理が行われている。このドライエッチングの精度を高めるためには、半導体ウェハを確実に固定しておく必要があるので、半導体ウェハを固定する半導体製造用部品として、静電引力によって半導体ウェハを固定する静電チャックが提案されている（例えば特許文献１、２参照）。 Conventionally, in a semiconductor manufacturing apparatus, a semiconductor wafer (for example, a silicon wafer) is subjected to processing such as dry etching (for example, plasma etching). In order to improve the accuracy of this dry etching, it is necessary to securely fix the semiconductor wafer, so an electrostatic chuck that fixes the semiconductor wafer by electrostatic attraction is proposed as a semiconductor manufacturing component that fixes the semiconductor wafer. (For example, see Patent Documents 1 and 2).
具体的には、図１４に示すように、静電チャックＰ１では、セラミック基板Ｐ２の内部に静電電極Ｐ３を有しており、その静電電極Ｐ３に電圧を印加させた際に生じる静電引力を用いて、半導体ウェハをセラミック基板Ｐ２の上面（吸着面）に吸着させるようになっている。また、セラミック基板Ｐ２の内部には、半導体ウェハを加熱するために発熱体Ｐ４が配置されている。 Specifically, as shown in FIG. 14, the electrostatic chuck P1 has an electrostatic electrode P3 inside a ceramic substrate P2, and electrostatic charges generated when a voltage is applied to the electrostatic electrode P3. The attractive force is used to attract the semiconductor wafer to the upper surface (adsorption surface) of the ceramic substrate P2. A heating element P4 is arranged inside the ceramic substrate P2 for heating the semiconductor wafer.
この種の静電チャックＰ１としては、セラミック基板Ｐ２の下面（接合面）に、例えば樹脂材料等からなる接着剤層Ｐ５を介して、クーリングプレートとして機能する金属基板Ｐ６が接合されたものが知られている。 As this type of electrostatic chuck P1, there is known one in which a metal substrate P6 functioning as a cooling plate is bonded to the lower surface (bonding surface) of a ceramic substrate P2 via an adhesive layer P5 made of, for example, a resin material or the like. Has been.
前記接着剤層Ｐ５の材料としては、例えばシリコーン樹脂等からなる熱硬化型接着剤が使用されている。この熱硬化型接着剤を使用してセラミック基板Ｐ２と金属基板Ｐ６とを接合する場合には、例えば、金属基板Ｐ６の上面（接合面）に、粘性を有する熱硬化型接着剤を塗布し、その上にセラミック基板Ｐ２を被せ、圧力を加えながら加熱して熱硬化型接着剤を硬化させて、セラミック基板Ｐ２と金属基板Ｐ３とを接合していた。 As a material for the adhesive layer P5, for example, a thermosetting adhesive made of silicone resin or the like is used. When the ceramic substrate P2 and the metal substrate P6 are bonded using this thermosetting adhesive, for example, a viscous thermosetting adhesive is applied to the upper surface (bonding surface) of the metal substrate P6, The ceramic substrate P2 is covered thereover, and the ceramic substrate P2 and the metal substrate P3 are joined by heating while applying pressure to cure the thermosetting adhesive.
しかしながら、上述した構造の静電チャックＰ１では、セラミック基板Ｐ２と金属基板Ｐ６との熱膨張率が異なるので、不具合が生じることがある。
つまり、静電チャックＰ１全体の温度は製造時や使用時などに変化するので、上述した熱膨張率の違いによって、セラミック基板Ｐ２と接着剤層Ｐ５との界面の外周側の端部Ｐ７や、接着剤層Ｐ５と金属基板Ｐ６との界面の外周側の端部Ｐ８に熱応力が集中し、その界面にて接着剤層Ｐ５の剥離が発生することがある。
However, in the electrostatic chuck P1 having the above-described structure, the ceramic substrate P2 and the metal substrate P6 have different coefficients of thermal expansion, which may cause a problem.
That is, since the temperature of the entire electrostatic chuck P1 changes at the time of manufacturing or during use, due to the difference in the coefficient of thermal expansion described above, the end P7 on the outer peripheral side of the interface between the ceramic substrate P2 and the adhesive layer P5, Thermal stress may concentrate on the end portion P8 on the outer peripheral side of the interface between the adhesive layer P5 and the metal substrate P6, and peeling of the adhesive layer P5 may occur at the interface.
本発明は、前記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、セラミック基板と接着剤層との界面や接着剤層と金属基板との界面で剥離が発生することを抑制できる半導体製造用部品を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to manufacture a semiconductor capable of suppressing occurrence of peeling at an interface between a ceramic substrate and an adhesive layer or an interface between an adhesive layer and a metal substrate. It is to provide parts.
（１）本発明の第１局面は、セラミック基板の主面とセラミック基板より熱膨張率の大
きな金属基板の主面とが接着剤層により接合された半導体製造用部品に関するものである。
この半導体製造用部品では、半導体製造用部品を厚み方向から見た場合に（即ち平面視で）、セラミック基板の外周部は、金属基板の外周部に一致するか（即ち平面視で同じ位置）又は金属基板の外周部よりも中心部側に位置している。また、接着剤層の平面方向における外周部側には、全周にわたって、セラミック基板と金属基板とに挟まれた充填空間を有しており、その充填空間は、厚み方向に破断した断面形状として、接着剤層側よりも外周部側が広がった拡開部分を有している。そして、充填空間内の拡開部分には、セラミック基板と金属基板とに接するように接着剤が充填されている。
(1) A first aspect of the present invention relates to a semiconductor manufacturing component in which a main surface of a ceramic substrate and a main surface of a metal substrate having a coefficient of thermal expansion larger than that of the ceramic substrate are bonded by an adhesive layer.
In this semiconductor manufacturing component, when the semiconductor manufacturing component is viewed from the thickness direction (that is, in plan view), does the outer peripheral portion of the ceramic substrate match the outer peripheral portion of the metal substrate (that is, the same position in plan view)? Alternatively, it is located closer to the center than the outer periphery of the metal substrate. Further, on the outer peripheral side in the plane direction of the adhesive layer, there is a filling space sandwiched between the ceramic substrate and the metal substrate over the entire circumference, and the filling space has a cross-sectional shape broken in the thickness direction. The outer peripheral side is wider than the adhesive layer side. An expanded portion in the filling space is filled with an adhesive so as to contact the ceramic substrate and the metal substrate.
このように、第１局面では、上述した半導体製造用部品の外周部側の充填空間内の拡開部分に接着剤が充填されているので、セラミック基板と金属基板との熱膨張率が異なっていても、半導体製造用部品に不具合が生じにくい。 As described above, in the first aspect, since the adhesive is filled in the expanded portion in the filling space on the outer peripheral side of the semiconductor manufacturing component described above, the thermal expansion coefficients of the ceramic substrate and the metal substrate are different. However, it is unlikely that defects will occur in the semiconductor manufacturing components.
つまり、半導体製造用部品の温度が変動した場合でも、セラミック基板と接着剤が充填されている部分（以下接着部と称することがある）との界面の外周側の端部や、接着部と金属基板との界面の外周側の端部に熱応力が集中しにくいので、その界面にて接着剤の剥離が発生しにくいという効果を奏する。 That is, even when the temperature of the semiconductor manufacturing component fluctuates, the outer peripheral end of the interface between the ceramic substrate and the portion filled with the adhesive (hereinafter also referred to as the adhesive portion) or the adhesive portion and the metal. Since thermal stress is less likely to concentrate on the outer peripheral side end of the interface with the substrate, the adhesive is less likely to be peeled off at the interface.
ここで、熱応力が集中しにくい理由について簡単に説明する。
熱膨張率の異なるセラミック基板と金属基板とが、温度変化によって平面方向の寸法が変化した場合には、その間の接着剤に大きな応力（熱応力）が加わる。そのとき、接着剤の層が薄い（例えば１００μｍ）場合には、その大きな応力がほぼそのまま接着剤に加わるので、接着剤はセラミック基板や金属基板から剥離し易い。
Here, the reason why thermal stress is hard to concentrate will be briefly described.
When the dimensions of the ceramic substrate and the metal substrate having different thermal expansion coefficients in the plane direction change due to the temperature change, a large stress (thermal stress) is applied to the adhesive between them. At that time, when the adhesive layer is thin (for example, 100 μm), the large stress is applied to the adhesive almost as it is, and the adhesive is easily separated from the ceramic substrate or the metal substrate.
それに対して、第１局面のように、接着剤層の外周部側において、充填空間内に拡開部分が設けられ、その拡開部分に接着剤が充填されている場合には、拡開部分の接着剤に大きな応力が加わりにくい。つまり、接着剤に加わる応力は、拡大部分の大きな厚みの接着剤自身の伸びによって緩和されるので、セラミック基板や金属基板との界面には、それほど大きな応力が加わらない。これによって、接着剤の剥離が抑制されると考えられる。 On the other hand, as in the first aspect, on the outer peripheral side of the adhesive layer, an expanding portion is provided in the filling space, and when the expanding portion is filled with the adhesive, the expanding portion is expanded. It is difficult to apply a large stress to the adhesive. That is, since the stress applied to the adhesive is relieved by the expansion of the adhesive itself having a large thickness in the enlarged portion, not so much stress is applied to the interface with the ceramic substrate or the metal substrate. It is considered that this suppresses peeling of the adhesive.
また、セラミック基板と金属基板とを接着剤で接合する際に、セラミック基板と金属基板とを厚み方向に押し付けると、接着剤が外周方向に流れることがある。それに対して、第１局面では、半導体製造用部品の外周側に拡開部分を有する充填空間を備えるので、外周方向に流出した接着剤は、充填空間内の拡開部分に溜り易く、半導体製造用部品の外部に流出しにくい。 In addition, when the ceramic substrate and the metal substrate are bonded to each other with the adhesive, if the ceramic substrate and the metal substrate are pressed in the thickness direction, the adhesive may flow in the outer peripheral direction. On the other hand, in the first aspect, since the filling space having the expanded portion is provided on the outer peripheral side of the semiconductor manufacturing component, the adhesive flowing out in the outer peripheral direction easily accumulates in the expanded portion in the filling space, and the semiconductor manufacturing Difficult to flow out of the parts for use.
そのため、半導体製造用部品の外部に流出した接着剤で周囲が汚染されることを抑制することができる。また、例えばチャンバー内でプラズマエッチング等で半導体を製造する際に、半導体製造用部品の外部に流出した接着剤が無い場合には、接着剤がプラズマエッチングによって飛散する恐れが少ないので、チャンバー内の汚染を抑制できる。 Therefore, it is possible to prevent the surroundings from being contaminated by the adhesive that has flowed out of the semiconductor manufacturing component. Further, for example, when a semiconductor is manufactured by plasma etching or the like in the chamber, if there is no adhesive flowing out of the semiconductor manufacturing component, the adhesive is less likely to be scattered by the plasma etching. It can suppress pollution.
（２）本発明の第２局面では、充填空間の断面形状は、外周部側が開口する溝の形状である。
第２局面は、充填空間の好ましい形状を例示したものである。
(2) In the second aspect of the present invention, the cross-sectional shape of the filling space is the shape of a groove that is open on the outer peripheral side.
The second aspect exemplifies a preferable shape of the filling space.
（３）本発明の第３局面では、セラミック基板及び金属基板の少なくとも一方に、充填空間を構成する切り欠きが形成されている。
第３局面は、充填空間の好ましい形状を例示したものである。ここでは、セラミック基板や金属基板の例えば角部等に切り欠き（例えば面取りや溝）を形成することにより、容
易に充填空間を構成することができる。
(3) In the third aspect of the present invention, a cutout that forms a filling space is formed in at least one of the ceramic substrate and the metal substrate.
The third aspect exemplifies a preferable shape of the filling space. Here, the filling space can be easily configured by forming a notch (for example, a chamfer or a groove) in, for example, a corner portion of the ceramic substrate or the metal substrate.
なお、ここで、切り欠きとは、セラミック基板や金属基板の表面に形成されて、接着剤を充填可能な空間（即ち充填空間内の拡開部分を構成する空間）である。
（４）本発明の第４局面では、金属基板の充填空間を構成する切り欠きは、金属基板の外周部の端部より接着剤層側に所定距離ずれた範囲に形成されている。
Here, the notch is a space that is formed on the surface of the ceramic substrate or the metal substrate and can be filled with the adhesive (that is, a space that constitutes an expanded portion in the filling space).
(4) In the fourth aspect of the present invention, the notch that forms the filling space of the metal substrate is formed in a range displaced from the end of the outer peripheral portion of the metal substrate toward the adhesive layer by a predetermined distance.
第４局面は、切り欠きを形成する好ましい位置を例示したものである。
（５）本発明の第５局面では、セラミック基板の外周面と充填空間側の表面との角部、及び金属基板の外周面と充填空間側の表面との角部の少なくとも一方は、曲面である。
The fourth aspect exemplifies a preferable position where the notch is formed.
(5) In the fifth aspect of the present invention, at least one of the corner between the outer peripheral surface of the ceramic substrate and the surface on the filling space side and the corner between the outer peripheral surface of the metal substrate and the surface on the filling space side is a curved surface. is there.
第５局面では、上述した各角部は曲面であるので、接着剤が角部に到る場合でも、角部近傍の接着部に熱応力が集中しにくく、よって、接着剤が剥離しにくいという利点がある。 In the fifth aspect, since each of the corners described above is a curved surface, even when the adhesive reaches the corner, thermal stress is less likely to concentrate on the adhesive near the corner, and thus the adhesive is less likely to peel off. There are advantages.
（６）本発明の第６局面では、金属基板の切り欠きの外周側の端面と金属部材の主面との角部は、曲面である。
第６局面では、前記角部は曲面であるので、接着剤が角部に到る場合でも、角部近傍の接着部に熱応力が集中しにくく、よって、接着剤が剥離しにくいという利点がある。
(6) In the sixth aspect of the present invention, the corner portion between the outer peripheral end surface of the cutout of the metal substrate and the main surface of the metal member is a curved surface.
In the sixth aspect, since the corner portion is a curved surface, even when the adhesive reaches the corner portion, thermal stress is less likely to be concentrated on the adhesive portion near the corner portion, and thus the adhesive is less likely to be peeled off. is there.
（７）本発明の第７局面では、充填空間の断面形状は、接着剤層側から外周側に向かって徐々に広がるテーパ形状である。
第７局面は、充填空間の断面形状の好ましい形状を例示したものである。
(7) In the seventh aspect of the present invention, the cross-sectional shape of the filling space is a taper shape that gradually expands from the adhesive layer side toward the outer peripheral side.
The seventh aspect exemplifies a preferable cross-sectional shape of the filling space.
この第７局面では、充填空間が外周側に向かって広がるテーパ形状であるので、この充填空間内に充填された接着剤は、テーパ形状に広がらないような場合に比べて、剥離しにくいという効果がある。 In the seventh aspect, since the filling space has a taper shape that expands toward the outer peripheral side, the adhesive filled in the filling space is less likely to peel off as compared with the case where the adhesive does not spread to the taper shape. There is.
（８）本発明の第８局面では、接着剤層を構成する接着剤と充填空間に充填された接着剤とが同一である。
これにより、同様な接着剤を用いて、簡易な工程によって、セラミック基板と金属基板とを容易に接合することができる。
(8) In the eighth aspect of the present invention, the adhesive forming the adhesive layer and the adhesive filled in the filling space are the same.
This makes it possible to easily bond the ceramic substrate and the metal substrate using a similar adhesive in a simple process.
（９）本発明の第９局面では、接着剤層を構成する接着剤（Ａ）と充填空間に充填された接着剤（Ｂ）とが異なる接着剤であって、下記（１）〜（４）式のうち少なくとも１種の関係を満たす。 (9) In the ninth aspect of the present invention, the adhesive (A) forming the adhesive layer and the adhesive (B) filled in the filling space are different adhesives, and the adhesives (1) to (4) below are used. ) At least one of the formulas is satisfied.
接着剤（Ａ）の弾性率 ＞接着剤（Ｂ）の弾性率 ・・（１）
接着剤（Ａ）のゴム硬度＞接着剤（Ｂ）のゴム硬度 ・・（２）
接着剤（Ａ）のちょう度＜接着剤（Ｂ）のちょう度 ・・（３）
接着剤（Ａ）の針入度 ＜接着剤（Ｂ）の針入度 ・・（４）
第９局面では、前記式（１）〜（４）に示すように、充填空間（特に拡開部分）に充填された接着剤（Ｂ）として、接着剤層を構成する接着剤（Ａ）より柔らかい（即ち柔軟な）接着剤（Ｂ）を用いるので、熱応力の集中を一層低減でき、よって、接着剤の剥離を一層好適に抑制することができる。
Elastic modulus of adhesive (A)> Elastic modulus of adhesive (B) ··· (1)
Rubber hardness of adhesive (A)> Rubber hardness of adhesive (B) ··· (2)
Consistency of adhesive (A) <Consistency of adhesive (B) ··· (3)
Penetration of adhesive (A) <Penetration of adhesive (B)...(4)
In the ninth aspect, as shown in the formulas (1) to (4), as the adhesive (B) filled in the filling space (particularly the expanded portion), the adhesive (A) forming the adhesive layer is used. Since the soft (that is, soft) adhesive (B) is used, the concentration of thermal stress can be further reduced, and thus the peeling of the adhesive can be suppressed more suitably.
つまり、充填空間に接着剤が充填されている充填部分（例えば外周接着部）に柔らかい接着剤（Ｂ）が用いられる場合には、その充填部分が所定の応力で引っ張られたとしても、接着剤（Ｂ）自身の伸びによって、充填部分の界面における応力が緩和されるので、界面における剥離を好適に抑制できる。 That is, when the soft adhesive (B) is used for the filled portion (for example, the outer peripheral adhesive portion) where the filled space is filled with the adhesive, even if the filled portion is pulled by a predetermined stress, the adhesive is (B) Since the stress at the interface of the filled portion is relaxed by the elongation of (B) itself, peeling at the interface can be suitably suppressed.
ここで、充填部分（例えば外周接着部）に、接着剤（Ａ）を用いる場合と、接着剤（Ａ）より柔らかい接着剤（Ｂ）を用いる場合とでは、作用効果が異なる。つまり、充填部分に柔らかい接着剤（Ｂ）を用いる場合には、それより硬い接着剤（Ａ）を用いる場合に比べて、端部応力（平面方向において外部接着部に加わる応力）、剥離可能性（外部接着部が剥離する可能性）、反り（半導体製造用部品における反り）が、それぞれ小さくなると考えられる。 Here, the action and effect are different between the case where the adhesive (A) is used and the case where the adhesive (B) that is softer than the adhesive (A) is used for the filled portion (for example, the outer peripheral adhesion portion). That is, when the soft adhesive (B) is used for the filling portion, the end stress (the stress applied to the external adhesive in the plane direction) and the possibility of peeling are higher than those when the harder adhesive (A) is used. It is considered that (the possibility that the external adhesive portion is peeled off) and the warp (the warp in the semiconductor manufacturing component) are reduced.
なお、弾性率については、ＪＩＳ Ｋ６２５１の規定に従って求めた値を採用できる。
ゴム硬度については、ＪＩＳ Ｋ６２５３−２の規定に従って求めた値を採用できる。
ちょう度については、ＪＩＳ Ｋ２２２０の規定に従って求めた値を採用できる。
As the elastic modulus, the value obtained according to the regulation of JIS K6251 can be adopted.
As for the rubber hardness, the value obtained according to the regulation of JIS K6253-2 can be adopted.
As for the consistency, the value obtained in accordance with JIS K2220 can be used.
針入度については、ＪＩＳ Ｋ２２０７の規定に従って求めた値を採用できる。
（１０）本発明の第１０局面は、前記セラミック基板に、発熱体を備えている。
この発熱体により、例えば半導体製造用部品に載置された半導体(例えば半導体ウェハ)を加熱することができる。
The penetration value may be a value determined according to JIS K2207.
(10) In a tenth aspect of the present invention, the ceramic substrate is provided with a heating element.
With this heating element, for example, a semiconductor (for example, a semiconductor wafer) placed on a semiconductor manufacturing component can be heated.
（１１）本発明の第１１局面は、前記セラミック基板に、更に静電電極を備えている。
この静電電極（即ち吸着用電極）により、例えば半導体製造用部品に載置された半導体(例えば半導体ウェハ)を吸着して保持することができる。
(11) In the eleventh aspect of the present invention, the ceramic substrate is further provided with an electrostatic electrode.
With this electrostatic electrode (that is, a suction electrode), for example, a semiconductor (for example, a semiconductor wafer) placed on a semiconductor manufacturing component can be sucked and held.
（１２）本発明の第１２局面は、前記セラミック基板に、更にＲＦ電極を備えている。
このＲＦ電極（高周波印加用電極）により、例えば半導体製造用部品に載置された半導体(例えば半導体ウェハ)に対して、例えばプラズマを用いた加工（例えばプラズマエッチング）を行うことができる。
(12) In the twelfth aspect of the present invention, the ceramic substrate is further provided with an RF electrode.
With this RF electrode (high-frequency applying electrode), for example, a semiconductor (for example, a semiconductor wafer) mounted on a semiconductor manufacturing component can be processed using plasma (for example, plasma etching).
＜以下に、本発明の各構成について説明する＞
・セラミック基板とは、セラミックを主成分（５０質量％以上）とする基板（板状の部材）である。このセラミックの材料としては、酸化アルミニウム（アルミナ）、窒化アルミニウム、酸化イットリウム（イットリア）等が挙げられる。
<Each configuration of the present invention will be described below>
-The ceramic substrate is a substrate (plate-shaped member) containing ceramic as a main component (50% by mass or more). Examples of the ceramic material include aluminum oxide (alumina), aluminum nitride, yttrium oxide (yttria), and the like.
なお、静電チャックに用いられるセラミック基板は、電気絶縁性を有するセラミック絶縁板である。
・主面とは、板材（基板）の厚み方向における表面のことである。
The ceramic substrate used for the electrostatic chuck is a ceramic insulating plate having electrical insulation.
-The main surface is the surface in the thickness direction of the plate material (substrate).
・充填空間とは、接着剤層より外周部側にて、セラミック基板と金属基板との間に挟まれた空間であり、拡開部分とは、充填空間内において外周部側が広がった部分であり、この拡開部分に接着剤が充填される。 The filling space is a space sandwiched between the ceramic substrate and the metal substrate on the outer peripheral side with respect to the adhesive layer, and the expanded portion is a portion where the outer peripheral side is widened in the filling space. The expanded portion is filled with the adhesive.
・発熱体は、通電によって発熱する抵抗発熱体であり、この発熱体の材料としては、タングステン、タングステンカーバイド、モリブデン、モリブデンカーバイド、タンタル、白金等が挙げられる。 The heating element is a resistance heating element that generates heat when energized, and examples of the material of the heating element include tungsten, tungsten carbide, molybdenum, molybdenum carbide, tantalum, platinum and the like.
・静電電極とは、吸着用電極であり、その材料としては、タングステン、モリブデン等が挙げられる。
・金属基板は、金属又は合金からなる基板であり、金属基板の材料としては、銅、アルミニウム、鉄、チタンなどの金属、それらの金属の合金などを挙げることができる。
The electrostatic electrode is an adsorption electrode, and examples of the material thereof include tungsten and molybdenum.
The metal substrate is a substrate made of a metal or an alloy, and examples of the material of the metal substrate include metals such as copper, aluminum, iron and titanium, and alloys of those metals.
・接着剤層は、セラミック基板と金属基板とを接合させる接着剤を含む層又はその接着剤からなる層であり、接着剤の材料としては、例えば熱硬化型接着剤などを採用できる。
例えば、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリアミド樹脂などの樹脂材料、或いは、インジウムなどの金属材料を含む接着剤を選択することができる。なお、例えば、セラミック基板と金属基板との熱膨張係数の差が大きい場合には、接着剤層は、緩衝材としての機能の高い弾性変形可能な樹脂材料（例えばシリコーン樹脂）からなることが特に好ましい。
The adhesive layer is a layer containing an adhesive for joining the ceramic substrate and the metal substrate or a layer made of the adhesive, and the material of the adhesive may be, for example, a thermosetting adhesive.
For example, an adhesive containing a resin material such as a silicone resin, an acrylic resin, an epoxy resin, a polyimide resin, a polyamideimide resin, a polyamide resin, or a metal material such as indium can be selected. Note that, for example, when the difference in the coefficient of thermal expansion between the ceramic substrate and the metal substrate is large, the adhesive layer is particularly made of an elastically deformable resin material (for example, silicone resin) having a high function as a cushioning material. preferable.
［１．第１実施形態］
ここでは、第１実施形態として、例えば半導体ウェハを吸着保持できる静電チャックを例に挙げる。
［１−１．構成］
まず、第１実施形態の静電チャックの構造について、図１〜図３に基づいて説明する。
[1. First Embodiment]
Here, as the first embodiment, an electrostatic chuck capable of sucking and holding a semiconductor wafer will be described as an example.
[1-1. Constitution]
First, the structure of the electrostatic chuck of the first embodiment will be described with reference to FIGS.
図１に示す様に、第１実施形態の静電チャック１は、図１の上側にて被加工物である半導体ウェハ３を吸着保持して加熱する装置であり、セラミック基板５と金属基板７とが接着部９により接合されたものである。 As shown in FIG. 1, the electrostatic chuck 1 of the first embodiment is a device for adsorbing and holding and heating a semiconductor wafer 3, which is a workpiece, on the upper side of FIG. 1, and includes a ceramic substrate 5 and a metal substrate 7. And are joined by the adhesive portion 9.
この静電チャック１は、平面視（厚み方向（図３の上下方向）から見た場合）で、円盤形状の装置である。なお、平面視で、静電チャック１（従ってセラミック基板５、金属基板７、接着部９）の中心（軸中心）側が、それぞれの中心部であり、各中心部に対して外周側が各外周部である。 The electrostatic chuck 1 is a disk-shaped device in a plan view (when viewed from the thickness direction (vertical direction in FIG. 3)). In plan view, the center (axis center) side of the electrostatic chuck 1 (hence, the ceramic substrate 5, the metal substrate 7, and the bonding portion 9) is the respective center portions, and the outer peripheral side is the outer peripheral portion with respect to each center portion. Is.
また、セラミック基板５の図１の上方の面（上面：吸着面）が第１主面Ａであり、下面が第２主面Ｂである。また、金属基板７の上面が第３主面Ｃであり、下面が第４主面Ｄである。 The upper surface (upper surface: suction surface) of the ceramic substrate 5 in FIG. 1 is the first main surface A, and the lower surface is the second main surface B. The upper surface of the metal substrate 7 is the third main surface C and the lower surface is the fourth main surface D.
セラミック基板５は、円盤形状であり、静電電極１１や発熱体１３等を備えたセラミックヒータである。金属基板７は、セラミック基板５と同様な外径の円盤形状であり、セラミック基板５と同軸に接合されている。接着部９も、セラミック基板５と同様な外径の略円盤形状である。 The ceramic substrate 5 has a disk shape and is a ceramic heater including an electrostatic electrode 11, a heating element 13, and the like. The metal substrate 7 has a disk shape with an outer diameter similar to that of the ceramic substrate 5, and is joined coaxially with the ceramic substrate 5. The adhesive portion 9 also has a substantially disc shape with an outer diameter similar to that of the ceramic substrate 5.
ここでは、セラミック基板５の外周面１５ａと金属基板７の外周面１５ｂと接着部９の外周面１５ｃとによって、静電チャック１の同一の外周面１５が形成されている。
なお、本第１実施形態では、セラミック基板５の外周面１５ａと金属基板７の外周面１５ｂとが同一の外周面１５を構成する場合を例に挙げるが、後述するように、平面視で、セラミック基板５の外周面１５ａが金属基板７の外周面１５ｂより中心側にあってもよい。つまり、セラミック基板５の外径が金属基板７の外径以下であってもよい。
Here, the outer peripheral surface 15a of the ceramic substrate 5, the outer peripheral surface 15b of the metal substrate 7, and the outer peripheral surface 15c of the adhesive portion 9 form the same outer peripheral surface 15 of the electrostatic chuck 1.
In the first embodiment, the case where the outer peripheral surface 15a of the ceramic substrate 5 and the outer peripheral surface 15b of the metal substrate 7 constitute the same outer peripheral surface 15 is taken as an example, but as will be described later, in plan view, The outer peripheral surface 15a of the ceramic substrate 5 may be closer to the center than the outer peripheral surface 15b of the metal substrate 7. That is, the outer diameter of the ceramic substrate 5 may be equal to or smaller than the outer diameter of the metal substrate 7.
また、静電チャック１には、図示しないが、リフトピンが挿入されるリフトピン孔や、半導体ウェハ３を冷却するために第１主面Ａ側に冷却用ガスを供給する冷却用ガス孔等が設けられている。 Although not shown, the electrostatic chuck 1 is provided with lift pin holes into which lift pins are inserted, cooling gas holes for supplying cooling gas to the first main surface A side for cooling the semiconductor wafer 3, and the like. Has been.
次に、静電チャック１の各構成について、詳細に説明する。
＜セラミック基板＞
図１に示すように、セラミック基板５の内部には、図１の上方より、静電電極１１、発熱体１３等が、順番に配置されている。なお、セラミック基板５の内部には、図示しないが、静電電極１１や発熱体１３と電気的に接続される内部配線層やビア等が配置されている。
Next, each component of the electrostatic chuck 1 will be described in detail.
<Ceramic substrate>
As shown in FIG. 1, inside the ceramic substrate 5, the electrostatic electrode 11, the heating element 13 and the like are sequentially arranged from the upper side of FIG. Although not shown, inside the ceramic substrate 5 are arranged internal wiring layers and vias that are electrically connected to the electrostatic electrodes 11 and the heating elements 13.
図２及び図３に示すように、セラミック基板５は、例えば組成が純度９２％や９９．８％のアルミナを主成分とするセラミック質焼結体であり、その熱膨張率は７．６ｐｐｍ／Ｋである。 As shown in FIGS. 2 and 3, the ceramic substrate 5 is, for example, a ceramic sintered body whose main component is alumina with a purity of 92% or 99.8%, and its coefficient of thermal expansion is 7.6 ppm/ K.
セラミック基板５は、複数のセラミック層（図示せず）が積層されたものであり、そのセラミック部分５ａは、絶縁体（誘電体）である。
このセラミック基板５は、例えば外径φ３１０ｍｍ×厚み５ｍｍの円盤形状であり、その外周部１７には、後述するように、全周にわたって環状に切り欠き１９が設けられている。
The ceramic substrate 5 is formed by laminating a plurality of ceramic layers (not shown), and the ceramic portion 5a is an insulator (dielectric).
The ceramic substrate 5 has, for example, a disk shape with an outer diameter of 310 mm and a thickness of 5 mm, and an outer peripheral portion 17 is provided with an annular notch 19 over the entire circumference as described later.
＜金属基板＞
金属基板７は、例えば組成がＡ１０５０やＡ６０６１のアルミニウム合金からなる金属板であり、その熱膨張率は２３ｐｐｍ／Ｋである。つまり、金属基板７の熱膨張率は、静電チャック１の使用温度範囲において、セラミック基板５の熱膨張率よりも大きい。
<Metal substrate>
The metal substrate 7 is a metal plate made of an aluminum alloy having a composition of A1050 or A6061, for example, and its coefficient of thermal expansion is 23 ppm/K. That is, the coefficient of thermal expansion of the metal substrate 7 is larger than that of the ceramic substrate 5 in the operating temperature range of the electrostatic chuck 1.
この金属基板７は、例えば外径φ３１０ｍｍ×厚み３０ｍｍの円盤形状であり、その外周部２１には、後述するように、全周にわたって環状に切り欠き２３が設けられている。
この金属基板７には、図示しないが、セラミック基板５（従って半導体ウェハ３）を冷却するために、冷却用流体（冷媒）が流される流路（冷却路）が設けられている。
The metal substrate 7 is, for example, a disk shape having an outer diameter of 310 mm and a thickness of 30 mm, and an outer peripheral portion 21 is provided with an annular cutout 23 over the entire circumference as described later.
Although not shown, the metal substrate 7 is provided with a flow path (cooling passage) through which a cooling fluid (refrigerant) flows in order to cool the ceramic substrate 5 (hence, the semiconductor wafer 3).
＜接着部＞
接着部９は、例えばシリコーン系の熱硬化型接着剤（例えば信越化学製のＫＥ−１８５
５）からなる。
<Adhesive part>
The adhesive portion 9 is, for example, a silicone-based thermosetting adhesive (for example, KE-185 manufactured by Shin-Etsu Chemical).
It consists of 5).
この接着部９は、中心側が厚み薄い例えば外径φ３１０ｍｍの略円盤形状であり、中心側の接着剤層２５と、接着剤層２５の外周に沿って設けられた環状の外周接着部２７とから構成されている。 The adhesive portion 9 has a thin shape on the center side, for example, a substantially disc shape with an outer diameter of φ310 mm, and is composed of an adhesive layer 25 on the center side and an annular outer peripheral adhesive portion 27 provided along the outer periphery of the adhesive layer 25. It is configured.
接着剤層２５は、例えば外径φ３００ｍｍ×厚み０．３ｍｍの円盤形状である。外周接着部２７は、後述するように、中心側より外周側の寸法（厚み）がテーパ状に徐々に大きくなった環状（リング状）の部材である。つまり、外周接着部２７は、厚み方向に沿った断面が、底辺（下底）を外周側に配置した台形である。 The adhesive layer 25 has, for example, a disk shape having an outer diameter of 300 mm and a thickness of 0.3 mm. The outer peripheral adhesive portion 27 is an annular (ring-shaped) member in which the outer peripheral side dimension (thickness) gradually increases in a tapered shape from the center side, as described later. That is, the outer peripheral adhesive portion 27 has a trapezoidal cross section along the thickness direction with the bottom side (lower bottom) arranged on the outer peripheral side.
＜静電電極＞
静電電極１１は、例えば平面形状が円形の電極から構成されている。この静電電極１１とは、静電チャック１を使用する場合には、直流高電圧が印加され、これにより、半導体ウェハ３を吸着する静電引力（吸着力）を発生させ、この吸着力を用いて半導体ウェハ３を吸着して固定するものである。なお、静電電極１１については、これ以外に、周知の各種の構成（単極性や双極性の電極など）を採用できる。なお、静電電極１１は、例えばＷ等の導電材料からなる。
<Electrostatic electrode>
The electrostatic electrode 11 is composed of, for example, an electrode having a circular planar shape. When the electrostatic chuck 1 is used, a direct current high voltage is applied to the electrostatic electrode 11, and thereby an electrostatic attractive force (adhesive force) that attracts the semiconductor wafer 3 is generated. It is used to adsorb and fix the semiconductor wafer 3. In addition to this, various well-known configurations (unipolar or bipolar electrodes, etc.) can be adopted for the electrostatic electrode 11. The electrostatic electrode 11 is made of a conductive material such as W.
＜発熱体＞
発熱体１３は、電圧が印加されて電流が流れると発熱する金属材料（Ｗ等）からなる抵抗発熱体である。
［１−２．外周部の構造］
次に、本第１実施形態の要部である静電チャック１の外周部３１の構成について説明する。
<Heating element>
The heating element 13 is a resistance heating element made of a metal material (such as W) that generates heat when a voltage is applied and a current flows.
[1-2. Peripheral structure]
Next, the configuration of the outer peripheral portion 31 of the electrostatic chuck 1, which is a main portion of the first embodiment, will be described.
図４に拡大して示すように、静電チャック１の外周部３１には、外周に沿って環状に、接着剤が充填されている充填空間３３が形成されている。
この充填空間３３は、接着剤層２５の平面方向（厚み方向に対して垂直方向）における外周部３１側にて、セラミック基板５と金属基板７とに挟まれた空間であり、全周にわたって設けられている。
As shown in an enlarged manner in FIG. 4, a filling space 33 filled with an adhesive is formed in an outer peripheral portion 31 of the electrostatic chuck 1 in an annular shape along the outer periphery.
The filling space 33 is a space sandwiched between the ceramic substrate 5 and the metal substrate 7 on the outer peripheral portion 31 side in the plane direction (perpendicular to the thickness direction) of the adhesive layer 25, and is provided over the entire circumference. Has been.
この充填空間３３の断面形状、即ち静電チャック１の軸中心に沿って厚み方向に破断した形状は、接着剤層２５側よりも外周部３１側が厚み方向に広がった形状（即ちテーパ状に広がる脚部を有する台形）である。つまり、充填空間３３は、セラミック基板５の外周部１７の切り欠き１９と金属基板７の外周部２１の切り欠き２３とが向か合う空間によって構成された拡開部分（即ち外周部３１側が開口する溝の形状）である。 The cross-sectional shape of the filling space 33, that is, the shape that is broken in the thickness direction along the axial center of the electrostatic chuck 1 has a shape in which the outer peripheral portion 31 side is wider in the thickness direction than the adhesive layer 25 side (that is, a tapered shape). Trapezoid with legs). That is, the filling space 33 is an expanded portion (that is, the outer peripheral portion 31 side is open) formed by a space where the notch 19 of the outer peripheral portion 17 of the ceramic substrate 5 and the notch 23 of the outer peripheral portion 21 of the metal substrate 7 face each other. The shape of the groove).
この充填空間３３内に、セラミック基板５と金属基板７とに接するように接着剤が充填されて外周接着部２７が構成されている。従って、外周接着部２７の断面形状（前記厚み方向に破断した形状）も、前記充填空間３３の断面形状と同様である。 An adhesive is filled in the filling space 33 so that the ceramic substrate 5 and the metal substrate 7 are in contact with each other to form an outer peripheral bonding portion 27. Therefore, the cross-sectional shape of the outer peripheral adhesive portion 27 (the shape broken in the thickness direction) is also similar to the cross-sectional shape of the filling space 33.
前記セラミック基板５の切り欠き１９の断面形状は、三角形であり、その寸法は、例えば、径方向における幅Ｗ５ｍｍ×深さＨｃ１ｍｍであり、その第２主面Ｂからの傾斜角度θｃは１１．３°である。 The cross-sectional shape of the notch 19 of the ceramic substrate 5 is a triangle, and its dimensions are, for example, width W5 mm×depth Hc1 mm in the radial direction, and the inclination angle θc from the second main surface B is 11.3. °.
一方、金属基板７の切り欠き２３の断面形状は、セラミック基板５の切り欠き１９の断面形状と線対称の三角形であるので、その寸法は、例えば、径方向における幅Ｗ５ｍｍ×深さＨｍ１ｍｍであり、その第３主面Ｃからの傾斜角度θｍは１１．３°である。 On the other hand, the cross-sectional shape of the cutout 23 of the metal substrate 7 is a triangle line-symmetric with the cross-sectional shape of the cutout 19 of the ceramic substrate 5, and therefore the dimensions are, for example, width W5 mm×depth Hm1 mm in the radial direction. The inclination angle θm from the third main surface C is 11.3°.
なお、接着剤層２５の厚みは、例えば０．３ｍｍであるので、充填空間３３の形状は、底辺（下底）が外周面１５ｃとなる台形である。
［１−３．製造方法］
次に、本第１実施形態の静電チャック１の製造方法について、簡単に説明する。
Since the thickness of the adhesive layer 25 is 0.3 mm, for example, the shape of the filling space 33 is a trapezoid whose bottom side (lower bottom) is the outer peripheral surface 15c.
[1-3. Production method]
Next, a method for manufacturing the electrostatic chuck 1 according to the first embodiment will be briefly described.
(1)セラミック基板５の原料として、例えば、主成分であるＡｌ２Ｏ３に、ＭｇＯ、Ｃ
ａＯ、ＳｉＯ２の各粉末を所定混合して、ボールミルで湿式粉砕した後、脱水乾燥する。
(2)次に、この粉末に溶剤等を加え、ボールミルで混合して、スラリーとする。
(1) As a raw material of the ceramic substrate 5, for example, Al 2 O 3 which is a main component, MgO, C
Each powder of aO and SiO 2 is mixed in a predetermined amount, wet-ground with a ball mill, and then dehydrated and dried.
(2) Next, a solvent or the like is added to this powder and mixed by a ball mill to form a slurry.
(3)次に、このスラリーを用いて、各セラミック層に対応する各アルミナグリーンシー
トを形成する。
(4)また、前記アルミナグリーンシート用の原料粉末中にタングステン粉末を混ぜて、
スラリー状にして、メタライズインクとする。
(3) Next, using this slurry, each alumina green sheet corresponding to each ceramic layer is formed.
(4) Also, by mixing tungsten powder into the raw material powder for the alumina green sheet,
It is made into a slurry to obtain a metallized ink.
(5)そして、静電電極１１、発熱体１３等を形成するために、前記メタライズインクを
用いて、アルミナグリーンシート上の所定箇所に、各パターンを印刷する。
(6)次に、各アルミナグリーンシートを熱圧着し、積層シートを形成する。
(5) Then, in order to form the electrostatic electrode 11, the heating element 13, etc., each pattern is printed at a predetermined position on the alumina green sheet using the metallized ink.
(6) Next, the alumina green sheets are thermocompression bonded to form a laminated sheet.
(7)次に、熱圧着した積層シートを、所定の形状（即ち円盤形状）にカットする。
(8)次に、カットした積層シートを、還元雰囲気にて、１４００〜１６００℃の範囲（
例えば１５５０℃）にて５時間焼成（本焼成）し、アルミナ質焼結体を作製する。
(7) Next, the thermocompression-bonded laminated sheet is cut into a predetermined shape (that is, a disk shape).
(8) Next, the cut laminated sheet is subjected to a reducing atmosphere in the range of 1400 to 1600°C (
For example, it is fired (main firing) at 1550° C. for 5 hours to produce an alumina-based sintered body.
(9)そして、焼成後に、アルミナ焼結体に対して、例えば第１主面Ａ側に周知の必要な
加工を行う。
また、アルミナ質焼結体の第２主面Ｂの外周側を、全周にわたってグラインダーで削って面取りし、テーパ形状の切り欠き１９を形成する。これによって、セラミック基板５を作製する。
(9) Then, after firing, the alumina sintered body is subjected to well-known necessary processing, for example, on the first main surface A side.
Further, the outer peripheral side of the second main surface B of the alumina-based sintered body is chamfered by grinding the entire circumference with a grinder to form a tapered notch 19. In this way, the ceramic substrate 5 is manufactured.
(10)これとは別に、金属基板７を製造する。具体的には、例えば円盤形状に打ち抜いたアルミニウム合金の金属板に対して、切削加工等を行うことにより、所定厚みの金属板を形成する。 (10) Separately from this, the metal substrate 7 is manufactured. Specifically, for example, a metal plate of a predetermined thickness is formed by performing a cutting process or the like on a metal plate of an aluminum alloy punched into a disc shape.
次に、金属板の第３主面Ｃの外周側を、全周にわたってグラインダーで削って面取りし、テーパ形状の切り欠き２３を形成する。これによって、金属基板７を作製する。
(11)次に、セラミック基板５と金属基板７とを接合して一体化する。
Next, the outer peripheral side of the third main surface C of the metal plate is chamfered by grinding the entire circumference with a grinder to form a tapered notch 23. In this way, the metal substrate 7 is manufactured.
(11) Next, the ceramic substrate 5 and the metal substrate 7 are joined and integrated.
具体的には、図５（ａ）に示すように、金属基板７の第３主面Ｃの接着剤層２５を形成する部分（即ち切り欠き２３の内周側の凸状部分７ａ）に、接着剤を塗布して塗布層２５ａを形成し、その上にセラミック基板５を押し当てる。 Specifically, as shown in FIG. 5A, in the portion of the third main surface C of the metal substrate 7 where the adhesive layer 25 is formed (that is, the convex portion 7a on the inner peripheral side of the notch 23), An adhesive is applied to form a coating layer 25a, and the ceramic substrate 5 is pressed thereon.
これにより、図５（ｂ）に示すように、セラミック基板５と金属基板７との間から外周側の充填空間３３に接着剤が流れ出す。これによって、充填空間３３内に接着剤が充填される。 As a result, as shown in FIG. 5B, the adhesive flows out from between the ceramic substrate 5 and the metal substrate 7 into the filling space 33 on the outer peripheral side. As a result, the filling space 33 is filled with the adhesive.
その後、所定温度（例えば１２０℃）に加熱することによって、接着剤を硬化させて、接着剤層２５及び外周接着部２７からなる接着部９を形成する。これにより、接着部９によって、セラミック基板５と金属基板７とが接合されて、静電チャック１が完成する。
［１−４．効果］
次に、本第１実施形態の効果について説明する。
After that, the adhesive is cured by heating to a predetermined temperature (for example, 120° C.) to form the adhesive portion 9 including the adhesive layer 25 and the outer peripheral adhesive portion 27. As a result, the ceramic substrate 5 and the metal substrate 7 are bonded to each other by the adhesive portion 9, and the electrostatic chuck 1 is completed.
[1-4. effect]
Next, the effect of the first embodiment will be described.
・第１実施形態の静電チャック１は、充填空間（即ち拡開部分）３３に接着剤が充填されているので、セラミック基板５と金属基板７との熱膨張率が異なっていても、静電チャック１に不具合が生じにくい。 In the electrostatic chuck 1 of the first embodiment, since the filling space (that is, the expanded portion) 33 is filled with the adhesive, even if the thermal expansion coefficients of the ceramic substrate 5 and the metal substrate 7 are different, The electric chuck 1 is less likely to be defective.
つまり、静電チャック１の温度が変動した場合、例えばセラミック基板５と金属基板７とを熱硬化型接着剤によって接合した場合でも、セラミック基板５と外周接着部２７との界面の外周側の端部や、金属基板７と外周接着部２７の界面の外周側の端部に熱応力が集中しにくいので、その界面にて接着剤の剥離が発生しにくい。 That is, even if the temperature of the electrostatic chuck 1 fluctuates, for example, even when the ceramic substrate 5 and the metal substrate 7 are bonded by a thermosetting adhesive, the end on the outer peripheral side of the interface between the ceramic substrate 5 and the outer peripheral bonding portion 27. Since thermal stress is less likely to be concentrated on the edge portion or the end portion on the outer peripheral side of the interface between the metal substrate 7 and the outer peripheral adhesion portion 27, the adhesive is less likely to peel off at the interface.
・また、セラミック基板５と金属基板７とを接着剤で接合する際に、セラミック基板５と金属基板７とを厚み方向に押し付けると、接着剤が外周方向に流れることがある。それに対して、本第１実施態様では、静電チャック１の外周側に拡開部分である充填空間３３を有するので、外周方向に流出した接着剤は、充填空間（即ち拡開部分）３３に溜り易い。よって、静電チャック１の外部に流出しにくい。 Further, when the ceramic substrate 5 and the metal substrate 7 are bonded to each other with the adhesive, if the ceramic substrate 5 and the metal substrate 7 are pressed in the thickness direction, the adhesive may flow in the outer peripheral direction. On the other hand, in the first embodiment, since the filling space 33 that is the expanding portion is provided on the outer peripheral side of the electrostatic chuck 1, the adhesive that has flowed out in the outer peripheral direction enters the filling space (that is, the expanding portion) 33. Easy to collect. Therefore, it does not easily flow out of the electrostatic chuck 1.
そのため、静電チャック１の外部に流出した接着剤で周囲が汚染されることを抑制することができる。また、例えばチャンバー内で半導体ウェハ３を製造する際にも、流出した接着剤によって、チャンバー内が汚染されることを抑制できる。 Therefore, it is possible to prevent the surroundings from being contaminated with the adhesive that has flowed out of the electrostatic chuck 1. Also, for example, when the semiconductor wafer 3 is manufactured in the chamber, it is possible to prevent the inside of the chamber from being contaminated by the adhesive that has flowed out.
・さらに、本第１実施形態では、充填空間３３を厚み方向に破断した断面形状は、接着剤層２５側から外周側に向かって徐々に広がるテーパ形状である。従って、この充填空間３３内に充填された接着剤は、テーパ形状に広がらないような場合に比べて、剥離しにくいという効果がある。 -In addition, in the first embodiment, the cross-sectional shape of the filling space 33 cut in the thickness direction is a taper shape that gradually expands from the adhesive layer 25 side toward the outer peripheral side. Therefore, the adhesive filled in the filling space 33 has an effect of being less likely to peel off as compared with the case where the adhesive does not spread in a tapered shape.
・しかも、本第１実施形態では、充填空間３３は、セラミック基板５の外周端における切り欠き１９と金属基板７の外周端における切り欠き２３とによって構成されている。よって、充填空間３３を容易に形成できるという利点がある。 Moreover, in the first embodiment, the filling space 33 is constituted by the notch 19 at the outer peripheral end of the ceramic substrate 5 and the notch 23 at the outer peripheral end of the metal substrate 7. Therefore, there is an advantage that the filling space 33 can be easily formed.
・また、本第１実施形態では、接着剤層２５を構成する接着剤と充填空間３３に充填された接着剤とが同一である。これにより、同じ接着剤を用いて、簡易な工程によって、セラミック基板５と金属基板７とを容易に接合することができる。
［１−５．その他の構成］
・テーパ状となった充填空間３３の幅Ｗとしては、０．５ｍｍ〜１０ｍｍの範囲が好適である。０．５ｍｍ未満では、接着剤のはみ出し防止のためには体積が小さく、有効性が低い。また、１０ｍｍを超えると、半導体ウェハ３よりもセラミック基板５や金属基板７が大きくなり過ぎ、半導体ウェハ３の温度を調節する場合に効率が悪い。
Further, in the first embodiment, the adhesive forming the adhesive layer 25 and the adhesive filled in the filling space 33 are the same. Thereby, the ceramic substrate 5 and the metal substrate 7 can be easily bonded to each other by a simple process using the same adhesive.
[1-5. Other configurations]
-The width W of the tapered filling space 33 is preferably in the range of 0.5 mm to 10 mm. If it is less than 0.5 mm, the volume is small and the effectiveness is low for preventing the adhesive from protruding. On the other hand, if it exceeds 10 mm, the ceramic substrate 5 and the metal substrate 7 become too large as compared with the semiconductor wafer 3, and the efficiency of adjusting the temperature of the semiconductor wafer 3 is poor.
これは、充填空間３３は、熱伝導率が低い接着部９が他の部分と比較して厚いため、セラミック基板５と金属基板７との間で熱が伝わりにくいからである。つまり、充填空間３３３の部分は、温度が他の部分と異なり易く、よって、半導体ウェハ３を保持する部分としては好ましくないからである。 This is because, in the filling space 33, the adhesive portion 9 having a low thermal conductivity is thicker than other portions, so that heat is less likely to be transferred between the ceramic substrate 5 and the metal substrate 7. That is, the temperature of the portion of the filling space 333 is likely to be different from that of the other portions, and thus it is not preferable as the portion for holding the semiconductor wafer 3.
・切り欠き１９、２３の深さＨｃ、Ｈｍとしては、０．１ｍｍ〜５ｍｍの範囲が好適である。０．１ｍｍ未満では、接着剤のはみ出し防止のためには体積が小さく、有効性が低い。但し、切り欠き１９、２３以外の接着剤層２５の厚さは、通常１ｍｍ以下のため、切り欠き１９、２３の深さＨｃ、Ｈｍが、０．１ｍｍ未満であっても、外周側の厚さの増加による応力緩和の効果はある。 -The depths Hc and Hm of the notches 19 and 23 are preferably in the range of 0.1 mm to 5 mm. If it is less than 0.1 mm, the volume is small and the effectiveness is low for preventing the adhesive from protruding. However, since the thickness of the adhesive layer 25 other than the cutouts 19 and 23 is usually 1 mm or less, even if the depths Hc and Hm of the cutouts 19 and 23 are less than 0.1 mm, the thickness on the outer peripheral side is small. There is an effect of stress relaxation due to the increase in thickness.
また、５ｍｍを超えると、充填空間３３が接着剤のはみ出し抑制には深すぎて、充填空間３３にて気泡を巻き込んだり、接着が不十分になり易い。そのため、温度分布が不均一
になり易い。
On the other hand, when it exceeds 5 mm, the filling space 33 is too deep to prevent the adhesive from squeezing out, and air bubbles may be caught in the filling space 33 or the adhesion may be insufficient. Therefore, the temperature distribution tends to be non-uniform.
・切り欠き１９、２３の傾斜角度θｃ、θｍとしては、５°〜６０°の範囲が好適である。５°未満では、応力の緩和の効果が少なく、有効性が低い。また、６０°を超えると、充填空間３３が接着剤のはみ出し抑制には深すぎて、充填空間３３にて気泡を巻き込んだり、接着が不十分になり易い。そのため、温度分布が不均一になり易い。
［２．第２実施形態］
次に、第２実施形態について説明するが、第１実施形態と同様な内容の説明は省略又は簡易化して説明する。
［２−１．構成］
図６に示すように、第２実施形態の静電チャック４１は、第１実施形態とほぼ同様に、円盤形状のセラミック基板４３と円盤形状の金属基板４５とが円盤形状の接着部４７により接合されたものである。また、接着部４７は、円盤形状の接着剤層４９と環状の外周接着部５１とから構成されている。
-The inclination angles θc and θm of the notches 19 and 23 are preferably in the range of 5° to 60°. If it is less than 5°, the effect of stress relaxation is small and the effectiveness is low. On the other hand, when the angle exceeds 60°, the filling space 33 is too deep to prevent the adhesive from squeezing out, and air bubbles may be trapped in the filling space 33 or the adhesion may be insufficient. Therefore, the temperature distribution tends to be non-uniform.
[2. Second Embodiment]
Next, the second embodiment will be described, but the description of the same contents as in the first embodiment will be omitted or simplified.
[2-1. Constitution]
As shown in FIG. 6, in the electrostatic chuck 41 of the second embodiment, a disk-shaped ceramic substrate 43 and a disk-shaped metal substrate 45 are bonded by a disk-shaped adhesive portion 47, as in the first embodiment. It was done. The adhesive portion 47 is composed of a disc-shaped adhesive layer 49 and an annular outer peripheral adhesive portion 51.
本第２実施形態では、セラミック基板４３の外径が金属基板４５の外径より小さいので、セラミック基板４３の外周面４３ａは、金属基板４５の外周面４５ａより中心側（図６の左側）に位置している。 In the second embodiment, since the outer diameter of the ceramic substrate 43 is smaller than the outer diameter of the metal substrate 45, the outer peripheral surface 43a of the ceramic substrate 43 is closer to the center side (left side of FIG. 6) than the outer peripheral surface 45a of the metal substrate 45. positioned.
また、セラミック基板４３には、切り欠きがなく、金属基板４５の第３主面Ｃに、前記第１実施形態と同様な（断面が三角形の）切り欠き５３が形成されている。この切り欠き５３は、金属基板４５の外周部の端部（即ち外周面４５ａ）より中心側に所定距離Ｋ（例えば１０ｍｍ）ずれた位置に、溝状に形成されている。 The ceramic substrate 43 has no notch, and the metal substrate 45 has a notch 53 (having a triangular cross section) similar to that of the first embodiment on the third main surface C. The notch 53 is formed in a groove shape at a position deviated by a predetermined distance K (for example, 10 mm) toward the center side from the end portion (that is, the outer peripheral surface 45 a) of the outer peripheral portion of the metal substrate 45.
なお、切り欠き５３の寸法は、例えば、幅Ｗｍ５ｍｍ×深さＨｍ１ｍｍ×傾斜角度θｍ１１．３°である。
従って、本第２実施形態では、この切り欠き５３の形状に対応して、接着部４７の外周接着部５１は、図６の下側部分がテーパ状に突出した形状となっている。
［２−２．製造方法］
環状の溝である切り欠き５３を形成する場合には、図７に示すように、金属基板４５となる円盤形状の金属板５５の第３主面Ｃに、切り欠き５３の形状に対応する環状の刃先５７を有する工具５９（即ち金属板５５より硬質な工具）を押し当てる。これにより、切り欠き５３を形成することができる。なお、必要に応じて、切り欠き５３の内部等を研磨して、表面を滑らかにしてもよい。
The dimensions of the notch 53 are, for example, width Wm 5 mm×depth Hm 1 mm×tilt angle θm 11.3°.
Therefore, in the second embodiment, the outer peripheral adhesive portion 51 of the adhesive portion 47 has a shape in which the lower portion of FIG. 6 is tapered to correspond to the shape of the notch 53.
[2-2. Production method]
When forming the notch 53 that is an annular groove, as shown in FIG. 7, an annular shape corresponding to the shape of the notch 53 is formed on the third main surface C of the disk-shaped metal plate 55 that becomes the metal substrate 45. A tool 59 having a cutting edge 57 (i.e., a tool harder than the metal plate 55) is pressed. Thereby, the notch 53 can be formed. If necessary, the inside of the cutout 53 may be polished to smooth the surface.
そして、セラミック基板４３と金属基板４５とを接合する場合には、図８に示すように、金属基板４５の切り欠き５３より中心側の第３主面Ｃ（即ち凸状部分４５ｂ）に接着剤を塗布して塗布層６１を形成し、その上からセラミック基板４３を押し当て、その後、第１実施形態と同様にして接合する、
本第２実施形態においても、前記第１実施形態と同様な効果を奏する。
［３．第３実施形態］
次に、第３実施形態について説明するが、第１実施形態と同様な内容の説明は省略又は簡易化して説明する。なお、第１実施形態と同様な構成には同様な番号を付す。
Then, when the ceramic substrate 43 and the metal substrate 45 are bonded, as shown in FIG. 8, an adhesive is applied to the third main surface C (that is, the convex portion 45b) closer to the center than the cutout 53 of the metal substrate 45. Is applied to form a coating layer 61, the ceramic substrate 43 is pressed against the coating layer 61, and then bonded in the same manner as in the first embodiment.
Also in the second embodiment, the same effect as that of the first embodiment is obtained.
[3. Third Embodiment]
Next, the third embodiment will be described, but the description of the same contents as in the first embodiment will be omitted or simplified. Note that the same numbers are given to the same configurations as those in the first embodiment.
図９（ａ）に示すように、第３実施形態の静電チャック７１は、第１実施形態とほぼ同様に、セラミック基板５と金属基板７とが接着部９により接合されたものである。また、接着部９は、接着剤層２５と外周接着部２７とから構成されている。 As shown in FIG. 9A, in the electrostatic chuck 71 of the third embodiment, the ceramic substrate 5 and the metal substrate 7 are joined by the adhesive portion 9 as in the first embodiment. The adhesive portion 9 is composed of an adhesive layer 25 and an outer peripheral adhesive portion 27.
特に、本第２実施形態では、接着剤層２５を構成する接着剤（Ａ）と外周接着部２７を構成する接着剤（Ｂ）とが異なっている。
例えば外周接着部２７を構成する接着剤（Ｂ）として、接着剤層２５を構成する接着剤（Ａ）より柔らかい接着剤を用いる。具体的には、接着剤層２５の接着剤（Ａ）として、信越化学製Ｋ−１８５５を用い、外周接着部２７を構成する接着剤（Ｂ）として、信越化学製Ｋ−１８８４を用いる。
Particularly, in the second embodiment, the adhesive (A) forming the adhesive layer 25 and the adhesive (B) forming the outer peripheral adhesive portion 27 are different.
For example, as the adhesive (B) forming the outer peripheral adhesive portion 27, an adhesive softer than the adhesive (A) forming the adhesive layer 25 is used. Specifically, K-1855 manufactured by Shin-Etsu Chemical is used as the adhesive (A) of the adhesive layer 25, and K-1884 manufactured by Shin-Etsu Chemical is used as the adhesive (B) forming the outer peripheral bonding portion 27.
第３実施形態の静電チャック７１を製造する場合には、例えば下記の手順で行う。
第１実施形態と同様に、金属基板７の第３主面Ｃの接着剤層２５を形成する部分に、接着剤層２５を構成する接着剤（Ａ）を円形に塗布する。さらに、例えば注入用の工具等を用いて、金属基板７の切り欠き２３の中心側に、接着剤（Ａ）の外周に沿って、第３主面Ｃより盛り上がるようにして接着剤（Ｂ）を注入する。このとき、接着剤（Ｂ）の注入量は、充填空間３３を埋める量に調製する。
When manufacturing the electrostatic chuck 71 of the third embodiment, for example, the following procedure is performed.
Similar to the first embodiment, the adhesive (A) forming the adhesive layer 25 is circularly applied to the portion of the third main surface C of the metal substrate 7 where the adhesive layer 25 is formed. Further, for example, by using an injection tool or the like, the adhesive (B) is swelled from the third main surface C along the outer periphery of the adhesive (A) to the center side of the cutout 23 of the metal substrate 7. Inject. At this time, the injection amount of the adhesive (B) is adjusted to fill the filling space 33.
そして、前記第１実施形態と同様に、金属基板７上にセラミック基板５を押し当てることにより、充填空間３３の全体に接着剤（Ｂ）が充填される。その後は、第１実施形態と同様な加熱処理により、セラミック基板５と金属基板７とを接合する。 Then, as in the case of the first embodiment, the ceramic substrate 5 is pressed onto the metal substrate 7 to fill the entire filling space 33 with the adhesive (B). After that, the ceramic substrate 5 and the metal substrate 7 are bonded by the same heat treatment as in the first embodiment.
本第３実施形態では、第１実施形態と同様な効果を奏する。また、外周接着部２７を構成する接着剤（Ｂ）として、接着剤層２５を構成する接着剤（Ａ）より柔らかい接着剤を用いるので、応力が集中しにくく、外周接着部２７の剥離がより生じにくいという利点がある。 The third embodiment has the same effects as the first embodiment. Further, since an adhesive softer than the adhesive (A) forming the adhesive layer 25 is used as the adhesive (B) forming the outer peripheral adhesive portion 27, stress is less likely to concentrate and the outer peripheral adhesive portion 27 is more easily peeled off. It has the advantage of being less likely to occur.
なお、接着剤（Ａ）、Ｂとして、下記式（１）〜式（４）の少なくとも１種の関係を有する接着剤（Ａ）、Ｂを用いても、同様な効果を奏する。
接着剤（Ａ）の弾性率 ＞接着剤（Ｂ）の弾性率 ・・（１）
接着剤（Ａ）のゴム硬度＞接着剤（Ｂ）のゴム硬度 ・・（２）
接着剤（Ａ）のちょう度＜接着剤（Ｂ）のちょう度 ・・（３）
接着剤（Ａ）の針入度 ＜接着剤（Ｂ）の針入度 ・・（４）
［４．第４実施形態］
次に、第４実施形態について説明するが、第２実施形態と同様な内容の説明は省略又は簡易化して説明する。なお、第２実施形態と同様な構成には同様な番号を付す。
Even if the adhesives (A) and B are adhesives (A) and B having at least one relationship of the following formulas (1) to (4), the same effect can be obtained.
Elastic modulus of adhesive (A)> Elastic modulus of adhesive (B) ··· (1)
Rubber hardness of adhesive (A)> Rubber hardness of adhesive (B) ··· (2)
Consistency of adhesive (A) <Consistency of adhesive (B) ··· (3)
Penetration of adhesive (A) <Penetration of adhesive (B)...(4)
[4. Fourth Embodiment]
Next, a fourth embodiment will be described, but the description of the same contents as in the second embodiment will be omitted or simplified. Note that the same numbers are given to the same configurations as those in the second embodiment.
図９（ｂ）に示すように、第４実施形態の静電チャック８１は、第２実施形態とほぼ同様に、セラミック基板４３と金属基板４５とが接着部４７により接合されたものである。また、接着部４７は、接着剤層４９と外周接着部５１とから構成されている。 As shown in FIG. 9B, in the electrostatic chuck 81 of the fourth embodiment, the ceramic substrate 43 and the metal substrate 45 are joined by the adhesive portion 47, as in the second embodiment. The adhesive portion 47 is composed of an adhesive layer 49 and an outer peripheral adhesive portion 51.
特に、本第４実施形態では、前記第３実施形態と同様に、接着剤層４９を構成する接着剤（Ａ）と外周接着部５１を構成する接着剤（Ｂ）とが異なっている。
つまり、外周接着部５１を構成する接着剤（Ｂ）として、接着剤層４９の接着剤（Ａ）より柔らかい接着剤を用いる。具体的には、接着剤層４９の接着剤（Ａ）として、信越化学製Ｋ−１８５５を用い、外周接着部５１を構成する接着剤（Ｂ）として、信越化学製Ｋ−１８８４を用いる。
Particularly, in the fourth embodiment, as in the third embodiment, the adhesive (A) forming the adhesive layer 49 and the adhesive (B) forming the outer peripheral adhesion portion 51 are different.
That is, an adhesive softer than the adhesive (A) of the adhesive layer 49 is used as the adhesive (B) forming the outer peripheral adhesive portion 51. Specifically, K-1855 manufactured by Shin-Etsu Chemical is used as the adhesive (A) of the adhesive layer 49, and K-1884 manufactured by Shin-Etsu Chemical is used as the adhesive (B) that constitutes the outer peripheral bonding portion 51.
本第４実施形態では、第２実施形態と同様な効果を奏する。また、外周接着部５１を構成する接着剤（Ｂ）として、接着剤層４９の接着剤（Ａ）より柔らかい接着剤を用いるので、外周接着部５１の剥離がより生じにくいという利点がある。 The fourth embodiment has the same effects as the second embodiment. Further, as the adhesive (B) forming the outer peripheral adhesive portion 51, an adhesive softer than the adhesive (A) of the adhesive layer 49 is used, so that there is an advantage that peeling of the outer peripheral adhesive portion 51 is less likely to occur.
なお、接着剤（Ａ）、Ｂとして、前記式（１）〜式（４）の少なくとも１種の関係を有する接着剤（Ａ）、（Ｂ）を用いても、同様な効果を奏する。
［５．第５実施形態］
次に、第５実施形態について説明するが、第１実施形態と同様な内容の説明は省略又は
簡易化して説明する。なお、第１実施形態と同様な構成には同様な番号を付す。
Even if the adhesives (A) and (B) having the relationship of at least one of the formulas (1) to (4) are used, the same effect can be obtained.
[5. Fifth Embodiment]
Next, a fifth embodiment will be described, but the description of the same contents as those in the first embodiment will be omitted or simplified. Note that the same numbers are given to the same configurations as those in the first embodiment.
図１０（ｂ）に示すように、第５実施形態の静電チャック９１は、第１実施形態とほぼ同様に、セラミック基板５と金属基板７とが接着部９により接合されたものである。また、接着部９は、接着剤層２５と外周接着部２７とから構成されている。 As shown in FIG. 10B, in the electrostatic chuck 91 of the fifth embodiment, the ceramic substrate 5 and the metal substrate 7 are joined by the adhesive portion 9 as in the first embodiment. The adhesive portion 9 is composed of an adhesive layer 25 and an outer peripheral adhesive portion 27.
特に、本第５実施形態では、セラミック基板５の切り欠き１９と外周面１５ａとの角部９３と、金属基板７の切り欠き２３と外周面１５ｂとの角部９５とは、共に滑らかな曲面とされている。 In particular, in the fifth embodiment, the corner portion 93 of the notch 19 of the ceramic substrate 5 and the outer peripheral surface 15a and the corner portion 95 of the notch 23 of the metal substrate 7 and the outer peripheral surface 15b are both smooth curved surfaces. It is said that.
本第５実施形態では、第１実施形態と同様な効果を奏する。また、前記両角部９３、９５は、滑らかな曲面であるので、外周接着部２７の剥離がより生じにくいという利点がある。
［６．第６実施形態］
次に、第６実施形態について説明するが、第２実施形態と同様な内容の説明は省略又は簡易化して説明する。なお、第２実施形態と同様な構成には同様な番号を付す。
The fifth embodiment has the same effects as the first embodiment. Further, since the both corner portions 93 and 95 are smooth curved surfaces, there is an advantage that the outer peripheral adhesive portion 27 is less likely to be peeled off.
[6. Sixth Embodiment]
Next, a sixth embodiment will be described, but the description of the same contents as in the second embodiment will be omitted or simplified. Note that the same numbers are given to the same configurations as those in the second embodiment.
図１０（ｂ）に示すように、第６実施形態の静電チャック１０１は、第２実施形態とほぼ同様に、セラミック基板４３と金属基板４５とが接着部４７により接合されたものである。また、接着部４７は、接着剤層４９と外周接着部５１とから構成されている。 As shown in FIG. 10B, in the electrostatic chuck 101 of the sixth embodiment, the ceramic substrate 43 and the metal substrate 45 are joined by the adhesive portion 47, as in the second embodiment. The adhesive portion 47 is composed of an adhesive layer 49 and an outer peripheral adhesive portion 51.
特に、本第６実施形態では、セラミック基板４３の第２主面Ｂと外周面４３ａとの角部１０３は、滑らかな曲面とされている。また、金属基板４５の切り欠き５３の頂点部分（図１０（ｂ）の下端部）１０５は、滑らかな曲面とされている。さらに、金属基板４５の切り欠き５３の外周側の端面（図１０（ｂ）の右側の端面）１０７と第３主面Ｃ側の表面１０９との角部１１１とは、滑らかな曲面とされている。 Particularly, in the sixth embodiment, the corner portion 103 between the second main surface B of the ceramic substrate 43 and the outer peripheral surface 43a is a smooth curved surface. In addition, the apex portion (lower end portion in FIG. 10B) 105 of the notch 53 of the metal substrate 45 has a smooth curved surface. Further, the outer peripheral side end surface (the right side end surface in FIG. 10B) 107 of the cutout 53 of the metal substrate 45 and the corner portion 111 of the surface 109 on the side of the third main surface C are smooth curved surfaces. There is.
本第６実施形態では、第２実施形態と同様な効果を奏する。また、上述した各角部１０３、１１１や頂点部分１０５は、滑らかな曲面であるので、外周接着部５１の剥離がより生じにくいという利点がある。
［７．変形例］
次に、前記各実施形態の変形例について、簡単に説明する。なお、以下の変形例１〜６では、各構成に同じ番号を付して説明する。
The sixth embodiment has the same effects as the second embodiment. Further, since the corners 103 and 111 and the apex portion 105 described above are smooth curved surfaces, there is an advantage that peeling of the outer peripheral adhesive portion 51 is less likely to occur.
[7. Modification]
Next, a modified example of each of the embodiments will be briefly described. In addition, in the following modifications 1 to 6, the same numbers are given to the respective configurations for description.
＜変形例１＞
図１１（ａ）に示すように、変形例１の静電チャック１２１は、第１実施形態と同様に、セラミック基板１３１と金属基板１３３とが、接着剤層１３５及び外周接着部１３７からなる接合部１３９によって接合されている。
<Modification 1>
As shown in FIG. 11A, in the electrostatic chuck 121 of the first modification, the ceramic substrate 131 and the metal substrate 133 are bonded to each other by the adhesive layer 135 and the outer peripheral adhesive portion 137, as in the first embodiment. It is joined by the portion 139.
この変形例１では、セラミック基板１３１の切り欠き１４１の傾斜角度θｃと金属基板１３３の切り欠き１４３の傾斜角度θｍとは同じ傾斜角度（例えば１１．３°）である。
また、平面視で、セラミック基板１３１の外周面１３１ａと金属基板１３３の外周面１３３ａとは同じ位置にあるが、図１１（ａ）の一点鎖線で示すように、セラミック基板１３１の外周面１３１ａが金属基板１３３の外周面１３３ａより中心側にあってもよい。この場合、充填空間１４５内の接着剤は、例えば前記一点鎖線より中心側に充填されている。
In Modification 1, the inclination angle θc of the notch 141 of the ceramic substrate 131 and the inclination angle θm of the notch 143 of the metal substrate 133 are the same inclination angle (for example, 11.3°).
Further, although the outer peripheral surface 131a of the ceramic substrate 131 and the outer peripheral surface 133a of the metal substrate 133 are at the same position in a plan view, as shown by the dashed line in FIG. It may be located closer to the center than the outer peripheral surface 133a of the metal substrate 133. In this case, the adhesive in the filling space 145 is filled, for example, on the center side of the dashed line.
なお、この一点鎖線が示す内容については、以下の変形例２〜６でも同様であるので、以下その説明は省略する。
この変形例１でも、前記第１実施形態と同様な効果を奏する。なお、この変形例１にお
いて、セラミック基板１３１の外周面１３１ａと金属基板１３３の外周面１３３ａとが同じ位置にある場合は、前記第１実施形態と同様な外形形状となる。
The contents indicated by the alternate long and short dash line are the same in the following modified examples 2 to 6, and the description thereof will be omitted below.
Also in this modification 1, the same effect as that of the first embodiment can be obtained. In the first modification, when the outer peripheral surface 131a of the ceramic substrate 131 and the outer peripheral surface 133a of the metal substrate 133 are at the same position, the outer shape is the same as that of the first embodiment.
＜変形例２＞
図１１（ｂ）に示すように、変形例２の静電チャック１５１は、基本的な構成は変形例１と同様であるが、各傾斜角度θｃ、θｍが、変形例１と異なる。
<Modification 2>
As shown in FIG. 11B, the electrostatic chuck 151 of Modification 2 has the same basic configuration as that of Modification 1, but the inclination angles θc and θm are different from those of Modification 1.
つまり、セラミック基板１３１の切り欠き１４１の傾斜角度θｃ（例えば６°）は、金属基板１３３の切り欠き１４３の傾斜角度θｍ（例えば１１．３°）よりも小さい。なお、傾斜角度θｃ、θｍの大小は逆であってもよい。 That is, the inclination angle θc (for example, 6°) of the notch 141 of the ceramic substrate 131 is smaller than the inclination angle θm (for example, 11.3°) of the notch 143 of the metal substrate 133. The magnitudes of the tilt angles θc and θm may be reversed.
この変形例２でも、前記第１実施形態と同様な効果を奏する。
＜変形例３＞
図１１（ｃ）に示すように、変形例３の静電チャック１６１は、基本的な構成は変形例１、２とほぼ同様であるが、金属基板１３３のみに切り欠き１４３が設けられている点が大きく異なる。なお、切り欠き１４３の傾斜角度θｍは（例えば１１．３°）である。
This modified example 2 also has the same effect as the first embodiment.
<Modification 3>
As shown in FIG. 11C, the electrostatic chuck 161 of the third modification has substantially the same basic configuration as that of the first and second modifications, but the metal substrate 133 is provided with the notch 143. The points are very different. The inclination angle θm of the notch 143 is (for example, 11.3°).
この変形例３でも、前記第１実施形態と同様な効果を奏する。
＜変形例４＞
図１２（ａ）に示すように、変形例４の静電チャック１７１は、基本的な構成は第２実施形態と同様である。
This modified example 3 also has the same effect as that of the first embodiment.
<Modification 4>
As shown in FIG. 12A, the electrostatic chuck 171 of Modification 4 has the same basic configuration as that of the second embodiment.
この変形例４では、セラミック基板１３１の切り欠き１４１の傾斜角度θｃと金属基板１３３の切り欠き１４３の傾斜角度θｍとは同じ傾斜角度（例えば１１．３°）である。
この変形例４でも、前記第２実施形態と同様な効果を奏する。なお、この変形例４において、セラミック基板１３１の外周面１３１ａと金属基板１３３の切り欠き１４３の外周側の端面１３３ｂとが同じ位置にある場合は、前記第２実施形態と同様な外形形状となる。
In Modification 4, the inclination angle θc of the notch 141 of the ceramic substrate 131 and the inclination angle θm of the notch 143 of the metal substrate 133 are the same inclination angle (for example, 11.3°).
Also in this modification 4, the same effect as that of the second embodiment is obtained. In Modification 4, when the outer peripheral surface 131a of the ceramic substrate 131 and the outer peripheral end surface 133b of the cutout 143 of the metal substrate 133 are at the same position, the outer shape is the same as that of the second embodiment. ..
＜変形例５＞
図１２（ｂ）に示すように、変形例５の静電チャック１８１は、基本的な構成は変形例４と同様であるが、各傾斜角度θｃ、θｍが、変形例４と異なる。
<Modification 5>
As shown in FIG. 12B, the electrostatic chuck 181 of Modification 5 has the same basic configuration as that of Modification 4, but the inclination angles θc and θm are different from those of Modification 4.
つまり、セラミック基板１３１の切り欠き１４１の傾斜角度θｃ（例えば６°）は、金属基板１３３の切り欠き１４３の傾斜角度θｍ（例えば８°）よりも小さい。なお、傾斜角度θｃ、θｍの大小は逆であってもよい。 That is, the inclination angle θc (for example, 6°) of the notch 141 of the ceramic substrate 131 is smaller than the inclination angle θm (for example, 8°) of the notch 143 of the metal substrate 133. The magnitudes of the tilt angles θc and θm may be reversed.
この変形例５でも、前記第２実施形態と同様な効果を奏する。
＜変形例６＞
図１２（ｃ）に示すように、変形例６の静電チャック１９１は、基本的な構成は変形例４、５とほぼ同様であるが、金属基板１３３のみに切り欠き１４３が設けられている点が大きく異なる。なお、切り欠き１４３の傾斜角度θｍは（例えば８°）である。
This modified example 5 also has the same effect as the second embodiment.
<Modification 6>
As shown in FIG. 12C, the electrostatic chuck 191 of the modified example 6 has a basic structure similar to that of the modified examples 4 and 5, but the notch 143 is provided only on the metal substrate 133. The points are very different. The inclination angle θm of the notch 143 is (for example, 8°).
この変形例６でも、前記第２実施形態と同様な効果を奏する。
［８．実験例］
次に、本発明の効果を確認した実験例について説明する。
This modified example 6 also has the same effects as the second embodiment.
[8. Experimental example]
Next, an experimental example confirming the effect of the present invention will be described.
この実験例では、セラミック基板と金属基板とを接着部により接合した本発明の範囲の試料（実施例１〜３）と比較例の試料（比較例）とを作製した。つまり、静電チャックと基本構造が同様の接合体の試料を作製し、その外周部の端部における接着部の伸びや応力
等を調べた。
In this experimental example, a sample (Examples 1 to 3) in the range of the present invention in which a ceramic substrate and a metal substrate were joined by an adhesive portion and a sample (comparative example) of a comparative example were produced. That is, a sample of a bonded body having the same basic structure as that of the electrostatic chuck was prepared, and the elongation and stress of the bonded portion at the end of the outer peripheral portion were examined.
なお、接合体のセラミック基板は、静電電極や発熱体等が形成されていないセラミック材料からなる基板である。また、金属基板は、その内部に冷却路等が形成されていない金属材料からなる基板である。 The ceramic substrate of the bonded body is a substrate made of a ceramic material on which the electrostatic electrode, the heating element, etc. are not formed. Further, the metal substrate is a substrate made of a metal material in which a cooling path or the like is not formed.
＜接合体の試料の構成＞
接合体の各試料については、下記に記載する以外は、基本的に第１実施形態と同様である。
<Structure of sample of bonded body>
Each sample of the joined body is basically the same as that of the first embodiment except as described below.
円盤形状の接合体（従ってセラミック基板及び金属基板）の半径は１５５ｍｍであり、セラミック基板の厚さは５ｍｍ、金属基板の厚さは３０ｍｍである。また、接着剤を硬化させる温度は１２０℃とした。 The radius of the disc-shaped bonded body (hence the ceramic substrate and the metal substrate) is 155 mm, the thickness of the ceramic substrate is 5 mm, and the thickness of the metal substrate is 30 mm. The temperature for curing the adhesive was 120°C.
実施例１は、大きな充填空間（大テーパ）を有している。つまり、接着剤層の厚みＴは０．３ｍｍ、切り欠きの幅Ｗは４ｍｍ、両深さＨｃ、Ｈｍの合計は２．３ｍｍ、傾斜角度θｃ、θｍはそれぞれ３０°、外周接着部の最大厚さＨｍａｘは２．６ｍｍである。 The first embodiment has a large filling space (large taper). That is, the thickness T of the adhesive layer is 0.3 mm, the width W of the notch is 4 mm, the total depths Hc and Hm are 2.3 mm, the inclination angles θc and θm are 30°, and the maximum thickness of the outer peripheral adhesive portion is The height Hmax is 2.6 mm.
実施例２は、実施例１と同様な構成を有するが、実施例１より小さな充填空間（小テーパ）を有している点が異なる。接着剤層の厚みＴは０．３ｍｍ、切り欠きの幅Ｗは４ｍｍ、両深さＨｃ、Ｈｍの合計は０．１ｍｍ、傾斜角度θｃ、θｍはそれぞれ１．４３°、外周接着部の最大厚さＨｍａｘは０．４ｍｍである。 The second embodiment has the same configuration as that of the first embodiment, but differs from the first embodiment in that it has a smaller filling space (small taper). The thickness T of the adhesive layer is 0.3 mm, the width W of the cutout is 4 mm, the total depth Hc and Hm is 0.1 mm, the inclination angles θc and θm are 1.43°, and the maximum thickness of the outer peripheral adhesive portion is The height Hmax is 0.4 mm.
実施例３は、実施例２と同様な小さな充填空間（小テーパ）を有している。この実施例３では、接着剤層に下記表１の接着剤（Ａ）を用いるとともに、外周接着部に下記表１の接着剤（Ｂ）を用いる。 The third embodiment has a small filling space (small taper) similar to the second embodiment. In Example 3, the adhesive (A) shown in Table 1 below is used for the adhesive layer, and the adhesive (B) shown in Table 1 below is used for the outer peripheral adhesion portion.
実施例４は、実施例１と同様な構成であるが、充填空間（テーパ）を備えていない。
＜実験方法＞
各接合体の試料に用いる接着剤（Ａ）及び接着剤（Ｂ）に対して、デュロメータを用いて硬さを測定した。また、ＪＩＳ Ｋ６２５１に従い弾性率を測定した。
The fourth embodiment has the same configuration as the first embodiment, but does not include the filling space (taper).
<Experimental method>
The hardness was measured using a durometer for the adhesive (A) and the adhesive (B) used for the samples of each bonded body. Further, the elastic modulus was measured according to JIS K6251.
更に、各接合体の試料の温度を、硬化温度から常温（例えば２５℃）に降下させて、そのときの接合体の端部の伸びを求めた。
この端部の伸びとは、接着剤層の厚さＴに対する半径方向におけるセラミック基板と金属基板との寸法のずれＺの割合（Ｚ×１００／Ｔ［％］）である。
Furthermore, the temperature of the sample of each bonded body was lowered from the curing temperature to room temperature (for example, 25° C.), and the elongation of the end portion of the bonded body at that time was obtained.
The extension of the end portion is the ratio (Z×100/T [%]) of the dimensional deviation Z between the ceramic substrate and the metal substrate in the radial direction with respect to the thickness T of the adhesive layer.
また、各接合体の端部の応力［ＭＰａ］を求めた。この端部の応力とは、温度変化に伴う半径方向におけるセラミック基板と金属基板との寸法の変化によって生ずる応力である。ここでは、常温において、金属基板と外部接着部との間で発生する半径方向における応力を端部の応力とした。なお、この応力はシミュレーションによって求めた。 Further, the stress [MPa] at the end of each bonded body was determined. The stress at this end is a stress caused by a change in the dimensions of the ceramic substrate and the metal substrate in the radial direction due to a temperature change. Here, the stress in the radial direction generated between the metal substrate and the external bonding portion at room temperature was defined as the stress at the end. The stress was obtained by simulation.
これらの結果を、下記表１に記す。 The results are shown in Table 1 below.
この表１から明らかなように、実施例１では、大きなテーパが形成してあるので、端部の伸びが２．１％と小さく、よって、端部の応力も２．０ＭＰａと小さい。そのため、剥離が生じにくいと考えられる。 As is clear from Table 1, in Example 1, since a large taper is formed, the elongation at the end portion is as small as 2.1%, and the stress at the end portion is as small as 2.0 MPa. Therefore, it is considered that peeling is unlikely to occur.
実施例２では、テーパが小さいが、端部の伸びは６７％であり、端部の応力は３．３ＭＰａとやや小さい。そのため、剥離がやや生じにくいと考えられる。
実施例３では、テーパが小さく且つ外周接着部が接着剤層より柔らかい接着剤からなる。そのため、端部の伸びは６７％であり、端部の応力は１．７ＭＰａと実施例２よりやや小さい。そのため、剥離がやや生じにくいと考えられる。
In Example 2, although the taper is small, the elongation at the end is 67% and the stress at the end is 3.3 MPa, which is slightly small. Therefore, it is considered that peeling does not occur easily.
In Example 3, the taper is small and the outer peripheral adhesive portion is made of an adhesive softer than the adhesive layer. Therefore, the elongation at the end portion is 67%, and the stress at the end portion is 1.7 MPa, which is slightly smaller than that in Example 2. Therefore, it is considered that peeling does not occur easily.
比較例は、テーパがない。そのため、端部の伸びは１０４％と大きく、端部の応力も４．１ＭＰａと大きい。そのため、剥離が生じ易いと考えられる。
［９．その他の実施形態］
本発明は、前記実施形態や実験例になんら限定されるものではなく、本発明を逸脱しない範囲において種々の態様で実施しうることはいうまでもない。
The comparative example has no taper. Therefore, the elongation at the end portion is as large as 104% and the stress at the end portion is as large as 4.1 MPa. Therefore, it is considered that peeling is likely to occur.
[9. Other Embodiments]
It is needless to say that the present invention is not limited to the above-described embodiments and experimental examples, and can be implemented in various modes without departing from the present invention.
（１）本発明は、例えばＣＶＤヒータやサセプターに適用することが可能である。
例えば、図１３（ａ）に示すように、半導体製造用部品として、ＣＶＤヒータ２０１が挙げられる。このＣＶＤヒータ２０１は、円盤形状のヒータ基板２０３と円筒状の支持体２０５とを備えている。ヒータ基板２０３は、前記第１実施形態と同様に、セラミック基板２０７と金属基板２０９とが接着部２１１により接合されている。
(1) The present invention can be applied to, for example, a CVD heater or a susceptor.
For example, as shown in FIG. 13A, a CVD heater 201 may be used as a semiconductor manufacturing component. The CVD heater 201 includes a disk-shaped heater substrate 203 and a cylindrical support 205. In the heater substrate 203, as in the first embodiment, the ceramic substrate 207 and the metal substrate 209 are joined by the adhesive portion 211.
このセラミック基板２０７には、発熱体２１３が埋設されているが、静電電極に代えて、高周波電圧が印加されるＲＦ電極２１５が埋設されている。
このＣＶＤヒータ２０１も、前記第１実施形態と同様な効果を奏する。
Although the heating element 213 is embedded in the ceramic substrate 207, an RF electrode 215 to which a high frequency voltage is applied is embedded instead of the electrostatic electrode.
This CVD heater 201 also has the same effect as that of the first embodiment.
また、図１３（ｂ）に示すように、半導体製造用部品として、サセプター２２１が挙げられる。このサセプター２２１は、円盤形状の部材であり、前記第１実施形態と同様に、セラミック基板２２３と金属基板２２５とが接着部２２７により接合されている。このセラミック基板２２３には、発熱体２２９が埋設されている。 Further, as shown in FIG. 13B, a susceptor 221 can be cited as a semiconductor manufacturing component. The susceptor 221 is a disk-shaped member, and the ceramic substrate 223 and the metal substrate 225 are joined by the adhesive portion 227, as in the first embodiment. A heating element 229 is embedded in the ceramic substrate 223.
このサセプター２２１も、前記第１実施形態と同様な効果を奏する。
（２）前記各実施形態では、充填空間が拡開部分となっていたが、充填空間の一部が拡開部分となっていてもよい。また、接着剤は、充填空間や拡開部分の全てに充填されてい
ることが望ましいが、少なくとも拡開部分の一部（接着剤層と連続するような接着剤層側）に充填されていればよい。
This susceptor 221 also has the same effect as that of the first embodiment.
(2) In each of the above embodiments, the filling space is the expanded portion, but a part of the filling space may be the expanded portion. It is desirable that the adhesive is filled in all of the filling space and the expanded portion, but at least a part of the expanded portion (adhesive layer side that is continuous with the adhesive layer) may be filled. Good.
（３）セラミック基板、金属基板、接続部の材料としては、本発明の条件を満たす範囲で、各種の材料を採用できる。
（４）切り欠き、充填空間の形状としては、本発明の条件を満たす範囲で、各種の形状を採用できる。
(3) As a material for the ceramic substrate, the metal substrate, and the connecting portion, various materials can be adopted as long as the conditions of the present invention are satisfied.
(4) As the shapes of the notch and the filling space, various shapes can be adopted as long as the conditions of the present invention are satisfied.
（５）また、各実施形態の構成を適宜組み合わせることができる。 (5) Further, the configurations of the respective embodiments can be appropriately combined.
１、４１、７１、８１、９１、１０１、１２１、１５１、１６１、１７１、１８１、１９１…静電チャック
５、４３、１３１、２０７、２２３…セラミック基板
７、４５、１３３、２０９、２２５…金属基板
９、４７、１３９、２１１、２２７…接着部
１１…静電電極
１３、２１３、２２９…発熱体
１５、１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、４３ａ、４５ａ、１３１ａ…外周面
１９、２７、５３、１４１、１４３…切り欠き
２５、４９、１３５…接着剤層
２７、５１、１３７…外周接着部
３３、１４５…充填空間
９３、９５、１１１…角部
１０７、１３３ｂ…端面
２０１…ＣＶＤヒータ
２１５…ＲＦ電極
1, 41, 71, 81, 91, 101, 121, 151, 161, 171, 181, 191... Electrostatic chuck 5, 43, 131, 207, 223... Ceramic substrate 7, 45, 133, 209, 225... Metal Substrate 9, 47, 139, 211, 227... Adhesive portion 11... Electrostatic electrode 13, 213, 229... Heating element 15, 15a, 15b, 15c, 43a, 45a, 131a... Outer peripheral surface 19, 27, 53, 141, 143... Notch 25, 49, 135... Adhesive layer 27, 51, 137... Peripheral adhesion part 33, 145... Fill space 93, 95, 111... Corner part 107, 133b... End face 201... CVD heater 215... RF electrode
Claims (8)
前記半導体製造用部品を厚み方向から見た場合に、前記セラミック基板の外周部は、前記金属基板の外周部に一致するか又は該金属基板の外周部よりも中心部側に位置し、
前記接着剤層の平面方向における外周部側には、全周にわたって、前記セラミック基板と前記金属基板とに挟まれた充填空間を有し、
前記充填空間は、前記厚み方向に破断した断面形状として、前記接着剤層側よりも前記外周部側が広がった拡開部分を有し、
前記充填空間内の前記拡開部分には、前記セラミック基板と前記金属基板とに接するように接着剤が充填されているものであって、
前記セラミック基板に、前記充填空間を構成する切り欠きが形成されており、
前記セラミック基板には発熱体を備え、
前記半導体製造用部品を厚み方向から見た場合に、前記発熱体の少なくとも一部が前記充填空間に重なることを特徴とする半導体製造用部品。 In a semiconductor manufacturing component in which a main surface of a ceramic substrate and a main surface of a metal substrate having a larger coefficient of thermal expansion than the ceramic substrate are joined by an adhesive layer,
When the semiconductor manufacturing component is viewed from the thickness direction, the outer peripheral portion of the ceramic substrate is located at the center portion side of the outer peripheral portion of the metal substrate or the outer peripheral portion of the metal substrate,
On the outer peripheral side in the plane direction of the adhesive layer, there is a filling space sandwiched between the ceramic substrate and the metal substrate over the entire circumference,
The filling space has, as a cross-sectional shape broken in the thickness direction, an expanded portion in which the outer peripheral side is wider than the adhesive layer side,
The expanded portion in the filling space is filled with an adhesive so as to contact the ceramic substrate and the metal substrate,
In the ceramic substrate, a notch that forms the filling space is formed,
The ceramic substrate includes a heating element,
A semiconductor manufacturing component, wherein at least a part of the heating element overlaps the filling space when the semiconductor manufacturing component is viewed from the thickness direction.
前記半導体製造用部品を厚み方向から見た場合に、前記セラミック基板の外周部は、前記金属基板の外周部に一致するか又は該金属基板の外周部よりも中心部側に位置し、
前記接着剤層の平面方向における外周部側には、全周にわたって、前記セラミック基板と前記金属基板とに挟まれた充填空間を有し、
前記充填空間は、前記厚み方向に破断した断面形状として、前記接着剤層側よりも前記外周部側が広がった拡開部分を有し、
前記充填空間内の前記拡開部分には、前記セラミック基板と前記金属基板とに接するように接着剤が充填されているものであって、
前記セラミック基板に、前記充填空間を構成する切り欠きが形成されており、
前記接着剤層を構成する接着剤（Ａ）と前記充填空間に充填された接着剤（Ｂ）とが異なる接着剤であって、下記（１）〜（４）式のうち少なくとも１種の関係を満たすことを特徴とする半導体製造用部品。
接着剤（Ａ）の弾性率 ＞接着剤（Ｂ）の弾性率 ・・（１）
接着剤（Ａ）のゴム硬度＞接着剤（Ｂ）のゴム硬度 ・・（２）
接着剤（Ａ）のちょう度＜接着剤（Ｂ）のちょう度 ・・（３）
接着剤（Ａ）の針入度 ＜接着剤（Ｂ）の針入度 ・・（４） In a semiconductor manufacturing component in which a main surface of a ceramic substrate and a main surface of a metal substrate having a larger coefficient of thermal expansion than the ceramic substrate are joined by an adhesive layer,
When the semiconductor manufacturing component is viewed from the thickness direction, the outer peripheral portion of the ceramic substrate is located at the center portion side of the outer peripheral portion of the metal substrate or the outer peripheral portion of the metal substrate,
On the outer peripheral side in the plane direction of the adhesive layer, there is a filling space sandwiched between the ceramic substrate and the metal substrate over the entire circumference,
The filling space has, as a cross-sectional shape broken in the thickness direction, an expanded portion in which the outer peripheral side is wider than the adhesive layer side,
The expanded portion in the filling space is filled with an adhesive so as to contact the ceramic substrate and the metal substrate,
In the ceramic substrate, a notch that forms the filling space is formed,
The adhesive (A) forming the adhesive layer and the adhesive (B) filled in the filling space are different adhesives, and the relationship of at least one of the following formulas (1) to (4) A semiconductor manufacturing part characterized by satisfying:
Elastic modulus of adhesive (A)> Elastic modulus of adhesive (B) ··· (1)
Rubber hardness of adhesive (A)> Rubber hardness of adhesive (B) ··· (2)
Consistency of adhesive (A) <Consistency of adhesive (B)...(3)
Penetration of adhesive (A) <Penetration of adhesive (B) ··· (4)
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