JP7090195B2 - Holding device - Google Patents

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本明細書に開示される技術は、対象物を保持する保持装置に関する。 The techniques disclosed herein relate to holding devices that hold objects.

例えば半導体製造装置の真空チャンバー内でウェハを保持する保持装置として、静電チャックが用いられる。静電チャックは、例えばセラミックス製の板状部材と、例えば金属製のベース部材と、板状部材とベース部材とを接合する接合部と、板状部材の内部に設けられたチャック電極とを備えており、チャック電極に電圧が印加されることにより発生する静電引力を利用して、板状部材の表面(吸着面)にウェハを吸着して保持する。 For example, an electrostatic chuck is used as a holding device for holding a wafer in a vacuum chamber of a semiconductor manufacturing device. The electrostatic chuck includes, for example, a ceramic plate-shaped member, for example, a metal base member, a joint portion for joining the plate-shaped member and the base member, and a chuck electrode provided inside the plate-shaped member. The wafer is attracted and held on the surface (adsorption surface) of the plate-shaped member by utilizing the electrostatic attraction generated by applying a voltage to the chuck electrode.

このような静電チャックにおいて、例えば、板状部材の吸着面の温度を所定の温度(例えば250℃以上の高温)に維持してウェハを加熱する場合や、ウェハの加工中に反応熱などにより板状部材の温度が上昇する場合、板状部材とベース部材との間の熱膨張差による応力が接合部等に生じて、静電チャックが破損するおそれがある。また、板状部材の温度を所定の温度に効率よく維持するためには、板状部材からベース部材への放熱を抑制することが好ましい。そこで、従来、静電チャックの板状部材とベース部材とを接合する接合部に、板状部材側に配置され、有機材料により形成され、耐熱性を有する第1の接合層と、ベース部材側に配置され、柔軟性が第1の接合層の柔軟性より高い第2の接合層とが含まれた構成が知られている(例えば、特許文献1参照)。 In such an electrostatic chuck, for example, when the temperature of the suction surface of the plate-shaped member is maintained at a predetermined temperature (for example, a high temperature of 250 ° C. or higher) to heat the wafer, or due to the heat of reaction during the processing of the wafer. When the temperature of the plate-shaped member rises, stress due to the difference in thermal expansion between the plate-shaped member and the base member may be generated in the joint portion or the like, and the electrostatic chuck may be damaged. Further, in order to efficiently maintain the temperature of the plate-shaped member at a predetermined temperature, it is preferable to suppress heat dissipation from the plate-shaped member to the base member. Therefore, conventionally, the first joining layer, which is arranged on the plate-shaped member side and is formed of an organic material and has heat resistance, at the joint portion for joining the plate-shaped member and the base member of the electrostatic chuck, and the base member side. There is known a configuration including a second bonding layer having a flexibility higher than that of the first bonding layer (see, for example, Patent Document 1).

特表2018-510496号公報Special Table 2018-510496

上記従来の構成では、第1の接合層における断熱性が十分に確保できず、その結果、例えば、第2の接合層が高温となり劣化したり、板状部材からベース部材への放熱を効果的に抑制できず、板状部材の温度が低下し易くなったりする、という課題がある。 In the above-mentioned conventional configuration, sufficient heat insulating properties cannot be ensured in the first joining layer, and as a result, for example, the second joining layer becomes hot and deteriorates, and heat is effectively dissipated from the plate-shaped member to the base member. However, there is a problem that the temperature of the plate-shaped member tends to decrease.

なお、このような課題は、静電引力を利用してウェハを保持する静電チャックに限らず、板状部材と、ベース部材と、接合部とを備え、板状部材の表面上に対象物を保持する保持装置一般に共通の課題である。 It should be noted that such a problem is not limited to the electrostatic chuck that holds the wafer by utilizing electrostatic attraction, but also includes a plate-shaped member, a base member, and a joint portion, and an object is provided on the surface of the plate-shaped member. It is a common problem in general.

本明細書では、上述した課題を解決することが可能な技術を開示する。 This specification discloses a technique capable of solving the above-mentioned problems.

本明細書に開示される技術は、例えば、以下の形態として実現することが可能である。
(1)本明細書に開示される保持装置は、第1の方向に略直交する第1の表面と、前記第1の表面とは反対側の第2の表面と、を有する板状部材と、第3の表面を有し、前記第3の表面が前記板状部材の前記第2の表面側に位置するように配置され、前記板状部材の熱膨張係数とは異なる熱膨張係数を有するベース部材と、前記板状部材の前記第2の表面と前記ベース部材の前記第3の表面との間に配置されて前記板状部材と前記ベース部材とを接合する接合部と、を備え、前記板状部材の前記第1の表面上に対象物を保持する保持装置において、前記接合部は、少なくとも第1の接合層と第2の接合層とを含んでおり、前記第1の接合層は、金属および無機材料の少なくとも一種により形成された繊維を含有し、かつ、断熱性が前記第2の接合層の断熱性より高く、前記第2の接合層は、前記第1の接合層と前記ベース部材との間に配置され、柔軟性が前記第1の接合層の柔軟性より高い。
The techniques disclosed herein can be realized, for example, in the following forms.
(1) The holding device disclosed in the present specification is a plate-shaped member having a first surface substantially orthogonal to the first direction and a second surface opposite to the first surface. , The third surface is arranged so as to be located on the second surface side of the plate-shaped member, and has a thermal expansion coefficient different from the thermal expansion coefficient of the plate-shaped member. The base member is provided with a joint portion arranged between the second surface of the plate-shaped member and the third surface of the base member to join the plate-shaped member and the base member. In the holding device for holding the object on the first surface of the plate-shaped member, the joint portion includes at least a first joint layer and a second joint layer, and the first joint layer is included. Contains fibers formed of at least one of a metal and an inorganic material, and has a heat insulating property higher than that of the second bonding layer, and the second bonding layer is the same as the first bonding layer. It is arranged between the base member and has higher flexibility than the flexibility of the first bonding layer.

本保持装置では、前記接合部は、少なくとも第1の接合層と第2の接合層とを含んでいる。第1の接合層は、金属および無機材料の少なくとも一種により形成された繊維を含有し、かつ、断熱性が第2の接合層の断熱性より高い。このため、第1の接合層により、板状部材から第2の接合層への放熱が抑制され、例えば、第2の接合層の熱による劣化を抑制することができる。また、第2の接合層は、第1の接合層とベース部材との間に配置され、柔軟性が第1の接合層の柔軟性より高い。このため、第2の接合層により、板状部材とベース部材との間の熱膨張差による応力を緩和することができる。従って、本保持装置によれば、接合部における応力緩和性を確保しつつ、接合部全体としての耐熱性を向上させることができる。 In this holding device, the joint includes at least a first joint layer and a second joint layer. The first bonding layer contains fibers formed of at least one of a metal and an inorganic material, and has a higher heat insulating property than that of the second bonding layer. Therefore, the first bonding layer suppresses heat dissipation from the plate-shaped member to the second bonding layer, and for example, deterioration of the second bonding layer due to heat can be suppressed. Further, the second joining layer is arranged between the first joining layer and the base member, and the flexibility is higher than the flexibility of the first joining layer. Therefore, the second joint layer can relieve the stress due to the difference in thermal expansion between the plate-shaped member and the base member. Therefore, according to this holding device, it is possible to improve the heat resistance of the joint portion as a whole while ensuring the stress relaxation property at the joint portion.

(2)上記保持装置において、さらに、前記接合部における前記第1の接合層の外周面を覆い、かつ、気密性が前記第1の接合層の気密性より高い保護部を備える構成としてもよい。本保持装置では、接合部における第1の接合層の外周面を覆い、かつ、気密性が第1の接合層の気密性より高い保護部が備えられている。そのため、保護部の存在により、半導体製造装置内部(チャンバ内部)へガスや異物が入ることや、ガスが相互に混合することを抑制することができる。 (2) The holding device may further include a protective portion that covers the outer peripheral surface of the first joint layer at the joint portion and has a higher airtightness than that of the first joint layer. .. The holding device is provided with a protective portion that covers the outer peripheral surface of the first joint layer at the joint portion and has a higher airtightness than that of the first joint layer. Therefore, the presence of the protective unit can prevent gas and foreign matter from entering the inside of the semiconductor manufacturing apparatus (inside the chamber) and prevent the gas from mixing with each other.

(3)上記保持装置において、前記第1の接合層に対して、前記第1の方向に隣接する他の接合層は、樹脂を含有しており、前記第1の接合層には、前記他の接合層が含有する前記樹脂の一部が前記第1の接合層の前記繊維間に入り込んでいる構成としてもよい。本保持装置では、第1の接合層には、他の接合層が含有する樹脂の一部が第1の接合層の前記繊維間に入り込んでいる。そのため、本保持装置によれば、第1の接合層と他の接合層との接合性を向上させることができる。 (3) In the holding device, the other bonding layer adjacent to the first bonding layer in the first direction contains a resin, and the first bonding layer includes the other. A part of the resin contained in the bonding layer may be inserted between the fibers of the first bonding layer. In this holding device, a part of the resin contained in the other bonding layer is penetrated between the fibers of the first bonding layer in the first bonding layer. Therefore, according to this holding device, the bondability between the first bonding layer and the other bonding layer can be improved.

(4)上記保持装置において、前記ベース部材には、冷媒流路が形成されており、前記接合部のせん断接着ひずみは、15%以上である構成としてもよい。本保持装置によれば、接合部の破断に起因して、破断部分で板状部材とベース部材との間の熱伝導性(熱引き特性)が低下し、板状部材の第1の表面の温度分布の均一性が低下することを抑制することができる。 (4) In the holding device, a refrigerant flow path is formed in the base member, and the shear adhesive strain of the joint portion may be 15% or more. According to this holding device, due to the breakage of the joint portion, the thermal conductivity (heat drawing characteristic) between the plate-shaped member and the base member is lowered at the broken portion, and the first surface of the plate-shaped member is affected. It is possible to suppress the decrease in the uniformity of the temperature distribution.

(5)上記保持装置において、前記接合部のヤング率は、10MPa以下である構成としてもよい。本保持装置では、接合部は、ある程度以上の柔軟性を有する。そのため、本保持装置では、板状部材とベース部材との間の熱膨張差による応力によって反りなどの変形が発生することを抑制することができる。従って、本保持装置によれば、該反りに起因して対象物に対する処理速度(例えば、エッチング速度)が不均一となることや、加工深さに制限が出ることを抑制することができる。 (5) In the holding device, the Young's modulus of the joint may be 10 MPa or less. In this holding device, the joint has a certain degree of flexibility. Therefore, in this holding device, it is possible to suppress the occurrence of deformation such as warpage due to the stress due to the difference in thermal expansion between the plate-shaped member and the base member. Therefore, according to this holding device, it is possible to prevent the processing speed (for example, etching speed) of the object from becoming non-uniform due to the warp and the processing depth from being limited.

(6)上記保持装置において、前記接合部の剛性率は、4MPa以下である構成としてもよい。接合部は、ある程度以上の柔軟性を有する。そのため、本保持装置では、板状部材とベース部材との間の熱膨張差による応力によって反りなどの変形が発生することを抑制することができる。従って、本保持装置によれば、該反りに起因して対象物に対する処理速度(例えば、エッチング速度)が不均一となることや、加工深さに制限が出ることを抑制することができる。 (6) In the holding device, the rigidity of the joint portion may be 4 MPa or less. The joint has a certain degree of flexibility. Therefore, in this holding device, it is possible to suppress the occurrence of deformation such as warpage due to the stress due to the difference in thermal expansion between the plate-shaped member and the base member. Therefore, according to this holding device, it is possible to prevent the processing speed (for example, etching speed) of the object from becoming non-uniform due to the warp and the processing depth from being limited.

(7)上記保持装置において、前記第2の接合層は、シリコーン樹脂を含む構成としてもよい。樹脂材料の中でもシリコーン樹脂は、耐寒性と断熱性と柔軟性に優れる。そのため、第2の接合層が含有する樹脂材料としてシリコーン樹脂を用いれば、第2の接合層の耐寒性および断熱性を向上させることができ、保持装置を広い温度範囲で使用することができるとともに、第2の接合層によって板状部材とベース部材との間の熱膨張差による応力を極めて効果的に緩和することができ、部材間の剥離や部材の変形や割れが発生することを極めて効果的に抑制することができる。 (7) In the holding device, the second bonding layer may be configured to contain a silicone resin. Among the resin materials, silicone resin is excellent in cold resistance, heat insulation and flexibility. Therefore, if a silicone resin is used as the resin material contained in the second bonding layer, the cold resistance and heat insulating properties of the second bonding layer can be improved, and the holding device can be used in a wide temperature range. The second joint layer can extremely effectively relieve the stress due to the difference in thermal expansion between the plate-shaped member and the base member, and it is extremely effective that peeling between the members and deformation or cracking of the members occur. Can be suppressed.

(8)上記保持装置において、前記ベース部材には、冷媒流路が形成されており、前記シリコーン樹脂は、付加硬化型シリコーン樹脂である、ことを特徴とする構成としてもよい。シリコーン樹脂の中でも付加硬化型シリコーン樹脂は、硬化の際に揮発性の副生成物を発生しない。そのため、第2の接合層が含有する樹脂材料として付加硬化型シリコーン樹脂を用いれば、該副生成物に起因して、気泡部分で接合部に気泡が生じることを抑制することができ、その結果、該気泡の存在に起因して板状部材とベース部材との間の熱伝導性(熱引き特性)が低下し、板状部材の第1の表面の温度分布の均一性が低下することを抑制することができる。 (8) In the holding device, a refrigerant flow path may be formed in the base member, and the silicone resin may be an addition-curable silicone resin. Among the silicone resins, the addition-curable silicone resin does not generate volatile by-products during curing. Therefore, if an addition-curable silicone resin is used as the resin material contained in the second bonding layer, it is possible to suppress the generation of bubbles in the bonding portion at the bubble portion due to the by-product, and as a result, it is possible to suppress the generation of bubbles in the bonding portion. Due to the presence of the bubbles, the thermal conductivity (heat drawing characteristic) between the plate-shaped member and the base member is lowered, and the uniformity of the temperature distribution on the first surface of the plate-shaped member is lowered. It can be suppressed.

なお、本明細書に開示される技術は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、保持装置、静電チャック、真空チャック、それらの製造方法等の形態で実現することが可能である。 The techniques disclosed in the present specification can be realized in various forms, for example, in the form of a holding device, an electrostatic chuck, a vacuum chuck, a method for manufacturing them, and the like. be.

実施形態における静電チャック100の外観構成を概略的に示す斜視図である。It is a perspective view which shows schematic appearance structure of the electrostatic chuck 100 in embodiment. 実施形態における静電チャック100のXZ断面構成を概略的に示す説明図である。It is explanatory drawing which shows schematic the XZ cross-sectional structure of the electrostatic chuck 100 in embodiment. 実施形態における静電チャック100のXY断面構成を概略的に示す説明図である。It is explanatory drawing which shows schematic the XY cross-sectional structure of the electrostatic chuck 100 in embodiment. 接合部30における第1の接合層31と第2の接合層32との境界部分の構成を模式的に示す説明図である。It is explanatory drawing which shows typically the structure of the boundary part between the 1st joint layer 31 and the 2nd joint layer 32 in the joint part 30. せん断接着ひずみの特定方法を模式的に示す説明図である。It is explanatory drawing which shows typically the method of specifying a shear adhesive strain. 第1の接合層31に関する性能評価結果を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the performance evaluation result with respect to the 1st joint layer 31.

A.実施形態:
A-1.静電チャック100の構成:
図1は、本実施形態における静電チャック100の外観構成を概略的に示す斜視図であり、図2は、本実施形態における静電チャック100のXZ断面構成を概略的に示す説明図であり、図3は、本実施形態における静電チャック100のXY断面構成を概略的に示す説明図である。図3には、図2のIII-IIIの位置における静電チャック100のXY断面構成が示されている。各図には、方向を特定するための互いに直交するXYZ軸が示されている。本明細書では、便宜的に、Z軸正方向を上方向といい、Z軸負方向を下方向というものとするが、静電チャック100は実際にはそのような向きとは異なる向きで設置されてもよい。
A. Embodiment:
A-1. Configuration of electrostatic chuck 100:
FIG. 1 is a perspective view schematically showing an external configuration of the electrostatic chuck 100 in the present embodiment, and FIG. 2 is an explanatory view schematically showing an XZ cross-sectional configuration of the electrostatic chuck 100 in the present embodiment. FIG. 3 is an explanatory diagram schematically showing the XY cross-sectional configuration of the electrostatic chuck 100 in the present embodiment. FIG. 3 shows the XY cross-sectional configuration of the electrostatic chuck 100 at the positions III-III of FIG. Each figure shows XYZ axes that are orthogonal to each other to identify the direction. In the present specification, for convenience, the Z-axis positive direction is referred to as an upward direction, and the Z-axis negative direction is referred to as a downward direction, but the electrostatic chuck 100 is actually installed in a direction different from such an orientation. May be done.

静電チャック100は、対象物(例えば半導体ウェハW)を静電引力により吸着して保持する装置であり、例えば半導体製造装置の真空チャンバー内でウェハWを固定するために使用される。静電チャック100は、所定の配列方向(本実施形態では上下方向(Z軸方向))に並べて配置された板状部材10およびベース部材20を備える。板状部材10とベース部材20とは、板状部材10の下面S2(図2参照)とベース部材20の上面S3とが、後述する接合部30を挟んで上記配列方向に対向するように配置される。すなわち、ベース部材20は、ベース部材20の上面S3が板状部材10の下面S2側に位置するように配置される。 The electrostatic chuck 100 is a device that attracts and holds an object (for example, a semiconductor wafer W) by electrostatic attraction, and is used for fixing the wafer W in a vacuum chamber of a semiconductor manufacturing device, for example. The electrostatic chuck 100 includes a plate-shaped member 10 and a base member 20 arranged side by side in a predetermined arrangement direction (in the present embodiment, the vertical direction (Z-axis direction)). The plate-shaped member 10 and the base member 20 are arranged so that the lower surface S2 (see FIG. 2) of the plate-shaped member 10 and the upper surface S3 of the base member 20 face each other in the above-mentioned arrangement direction with the joint portion 30 described later interposed therebetween. Will be done. That is, the base member 20 is arranged so that the upper surface S3 of the base member 20 is located on the lower surface S2 side of the plate-shaped member 10.

板状部材10は、上述した配列方向(Z軸方向)に略直交する略円形平面状の上面(以下、「吸着面」という)S1を有する部材であり、例えばセラミックス(例えば、アルミナや窒化アルミニウム等)により形成されている。板状部材10の直径は例えば50mm~500mm程度(通常は200mm~350mm程度)であり、板状部材10の厚さは例えば1mm~10mm程度である。板状部材10の吸着面S1は、特許請求の範囲における第1の表面に相当し、板状部材10の下面S2は、特許請求の範囲における第2の表面に相当し、Z軸方向は、特許請求の範囲における第1の方向に相当する。また、本明細書では、Z軸方向に直交する方向を「面方向」という。 The plate-shaped member 10 is a member having a substantially circular planar upper surface (hereinafter referred to as “adsorption surface”) S1 substantially orthogonal to the above-mentioned arrangement direction (Z-axis direction), and is, for example, ceramics (for example, alumina or aluminum nitride). Etc.). The diameter of the plate-shaped member 10 is, for example, about 50 mm to 500 mm (usually about 200 mm to 350 mm), and the thickness of the plate-shaped member 10 is, for example, about 1 mm to 10 mm. The suction surface S1 of the plate-shaped member 10 corresponds to the first surface in the claims, the lower surface S2 of the plate-shaped member 10 corresponds to the second surface in the claims, and the Z-axis direction is It corresponds to the first direction in the claims. Further, in the present specification, the direction orthogonal to the Z-axis direction is referred to as "plane direction".

図2に示すように、板状部材10の内部には、導電性材料(例えば、タングステン、モリブデン、白金等)により形成されたチャック電極40が配置されている。Z軸方向視でのチャック電極40の形状は、例えば略円形である。チャック電極40に電源(図示せず)から電圧が印加されると、静電引力が発生し、この静電引力によってウェハWが板状部材10の吸着面S1に吸着固定される。 As shown in FIG. 2, a chuck electrode 40 made of a conductive material (for example, tungsten, molybdenum, platinum, etc.) is arranged inside the plate-shaped member 10. The shape of the chuck electrode 40 in the Z-axis direction is, for example, substantially circular. When a voltage is applied to the chuck electrode 40 from a power source (not shown), an electrostatic attraction is generated, and the wafer W is attracted and fixed to the suction surface S1 of the plate-shaped member 10 by this electrostatic attraction.

板状部材10の内部には、また、導電性材料(例えば、タングステン、モリブデン、白金等)を含む抵抗発熱体により構成されたヒータ電極50が配置されている(図2参照)。ヒータ電極50に電源(図示せず)から電圧が印加されると、ヒータ電極50が発熱することによって板状部材10が温められ、板状部材10の吸着面S1に保持されたウェハWが温められる。これにより、ウェハWの温度分布の制御が実現される。 Inside the plate-shaped member 10, a heater electrode 50 made of a resistance heating element containing a conductive material (for example, tungsten, molybdenum, platinum, etc.) is arranged (see FIG. 2). When a voltage is applied to the heater electrode 50 from a power source (not shown), the heater electrode 50 generates heat to heat the plate-shaped member 10, and the wafer W held on the suction surface S1 of the plate-shaped member 10 is heated. Be done. As a result, control of the temperature distribution of the wafer W is realized.

ベース部材20は、例えば板状部材10と同径の、または、板状部材10より径が大きい円形平面の板状部材である。ベース部材20の熱膨張係数(熱膨張率)は、板状部材10の熱膨張係数とは異なる。例えば、ベース部材20は、金属(アルミニウムやアルミニウム合金等)により形成され、板状部材10は、セラミックスにより形成されている。この場合には、ベース部材20の熱膨張係数は、板状部材10の熱膨張係数より大きい。ベース部材20の直径は例えば220mm~550mm程度(通常は220mm~350mm)であり、ベース部材20の厚さは例えば20mm~40mm程度である。ベース部材20の上面S3は、特許請求の範囲における第3の表面に相当する。 The base member 20 is, for example, a circular flat plate-shaped member having the same diameter as the plate-shaped member 10 or having a diameter larger than that of the plate-shaped member 10. The coefficient of thermal expansion (coefficient of thermal expansion) of the base member 20 is different from the coefficient of thermal expansion of the plate-shaped member 10. For example, the base member 20 is made of metal (aluminum, aluminum alloy, etc.), and the plate-shaped member 10 is made of ceramics. In this case, the coefficient of thermal expansion of the base member 20 is larger than the coefficient of thermal expansion of the plate-shaped member 10. The diameter of the base member 20 is, for example, about 220 mm to 550 mm (usually 220 mm to 350 mm), and the thickness of the base member 20 is, for example, about 20 mm to 40 mm. The upper surface S3 of the base member 20 corresponds to the third surface in the claims.

ベース部材20は、板状部材10の下面S2とベース部材20の上面S3との間に配置された接合部30によって、板状部材10に接合されている。接合部30は、例えば樹脂材料(接着材料)を含んでいる。接合部30の厚さは、例えば0.1mm~1mm程度である。接合部30の構成については、後に詳述する。 The base member 20 is joined to the plate-shaped member 10 by a joint portion 30 arranged between the lower surface S2 of the plate-shaped member 10 and the upper surface S3 of the base member 20. The joint portion 30 contains, for example, a resin material (adhesive material). The thickness of the joint portion 30 is, for example, about 0.1 mm to 1 mm. The configuration of the joint portion 30 will be described in detail later.

ベース部材20の内部には冷媒流路21が形成されている(図2参照)。冷媒流路21に冷媒(例えば、フッ素系不活性液体や水等)が流されると、ベース部材20が冷却され、接合部30を介したベース部材20と板状部材10との間の伝熱(熱引き)により板状部材10が冷却され、板状部材10の吸着面S1に保持されたウェハWが冷却される。これにより、ウェハWの温度分布の制御が実現される。 A refrigerant flow path 21 is formed inside the base member 20 (see FIG. 2). When a refrigerant (for example, a fluorine-based inert liquid, water, etc.) is flowed through the refrigerant flow path 21, the base member 20 is cooled, and heat is transferred between the base member 20 and the plate-shaped member 10 via the joint portion 30. The plate-shaped member 10 is cooled by (heat transfer), and the wafer W held on the suction surface S1 of the plate-shaped member 10 is cooled. As a result, control of the temperature distribution of the wafer W is realized.

また、図2に示すように、静電チャック100には、ベース部材20の下面S4から板状部材10の吸着面S1にわたって上下方向に延びるピン挿通孔140が形成されている。すなわち、ピン挿通孔140は、ベース部材20をZ軸方向に貫通する孔26と、接合部30をZ軸方向に貫通する孔36と、板状部材10をZ軸方向に貫通する孔16とが互いに連通した一体の孔である。ピン挿通孔140は、板状部材10の吸着面S1上に保持されたウェハWを押し上げて吸着面S1から離間させるためのリフトピン(図示せず)を挿通するための孔である。 Further, as shown in FIG. 2, the electrostatic chuck 100 is formed with a pin insertion hole 140 extending in the vertical direction from the lower surface S4 of the base member 20 to the suction surface S1 of the plate-shaped member 10. That is, the pin insertion hole 140 includes a hole 26 that penetrates the base member 20 in the Z-axis direction, a hole 36 that penetrates the joint portion 30 in the Z-axis direction, and a hole 16 that penetrates the plate-shaped member 10 in the Z-axis direction. Is an integral hole that communicates with each other. The pin insertion hole 140 is a hole for inserting a lift pin (not shown) for pushing up the wafer W held on the suction surface S1 of the plate-shaped member 10 and separating it from the suction surface S1.

また、図2に示すように、静電チャック100は、板状部材10とウェハWとの間の伝熱性を高めてウェハWの温度分布の制御性をさらに高めるため、板状部材10の吸着面S1とウェハWの表面との間に存在する空間に不活性ガス(例えば、ヘリウムガス)を供給する構成を備えている。すなわち、静電チャック100には、ベース部材20の下面S4から接合部30の上面にわたって上下方向に延びる第1のガス流路孔131と、第1のガス流路孔131に連通すると共に板状部材10の吸着面S1に開口する第2のガス流路孔132とが形成されている。第1のガス流路孔131は、ベース部材20をZ軸方向に貫通する孔25と、接合部30をZ軸方向に貫通する孔35とが互いに連通した一体の孔である。また、第2のガス流路孔132の下端部は、径が拡大された拡径部134となっており、拡径部134内には、通気性を有する充填部材(通気性プラグ)160が充填されている。また、板状部材10の内部には、第2のガス流路孔132と連通すると共に面方向に環状に延びる横流路133が形成されている。ヘリウムガス源(図示しない)から供給されたヘリウムガスが、第1のガス流路孔131内に流入すると、流入したヘリウムガスは、第1のガス流路孔131から拡径部134内に充填された通気性を有する充填部材160の内部を通過して板状部材10の内部の第2のガス流路孔132内に流入し、横流路133を介して面方向に流れつつ、吸着面S1に形成されたガス噴出孔から噴出する。このようにして、吸着面S1とウェハWの表面との間に存在する空間に、ヘリウムガスが供給される。 Further, as shown in FIG. 2, the electrostatic chuck 100 attracts the plate-shaped member 10 in order to enhance the heat transfer property between the plate-shaped member 10 and the wafer W and further enhance the controllability of the temperature distribution of the wafer W. It has a configuration for supplying an inert gas (for example, helium gas) to the space existing between the surface S1 and the surface of the wafer W. That is, the electrostatic chuck 100 communicates with the first gas flow path hole 131 extending in the vertical direction from the lower surface S4 of the base member 20 to the upper surface of the joint portion 30, and has a plate shape. A second gas flow path hole 132 that opens in the suction surface S1 of the member 10 is formed. The first gas flow path hole 131 is an integral hole in which a hole 25 penetrating the base member 20 in the Z-axis direction and a hole 35 penetrating the joint portion 30 in the Z-axis direction communicate with each other. Further, the lower end portion of the second gas flow path hole 132 is a diameter-expanded portion 134 having an enlarged diameter, and a filling member (breathable plug) 160 having a breathability is contained in the diameter-expanded portion 134. It is filled. Further, inside the plate-shaped member 10, a lateral flow path 133 that communicates with the second gas flow path hole 132 and extends in an annular shape in the plane direction is formed. When the helium gas supplied from the helium gas source (not shown) flows into the first gas flow path hole 131, the inflowing helium gas fills the enlarged diameter portion 134 from the first gas flow path hole 131. It passes through the inside of the filled member 160 having air permeability, flows into the second gas flow path hole 132 inside the plate-shaped member 10, flows in the surface direction through the lateral flow path 133, and is attracted to the suction surface S1. It is ejected from the gas ejection hole formed in. In this way, the helium gas is supplied to the space existing between the suction surface S1 and the surface of the wafer W.

A-2.接合部30の詳細構成:
次に、板状部材10とベース部材20とを接合する接合部30の詳細構成について説明する。図2に示すように、本実施形態の静電チャック100では、接合部30が、第1の接合層31と、第2の接合層32とを含んでいる。本実施形態では、第1の接合層31は、板状部材10の下面S2に接触するように配置されており、第2の接合層32は、ベース部材20の上面S3に接触するように配置されており、第1の接合層31と第2の接合層32とは、上下方向に隣接するように配置されている。
A-2. Detailed configuration of the joint 30:
Next, the detailed configuration of the joint portion 30 for joining the plate-shaped member 10 and the base member 20 will be described. As shown in FIG. 2, in the electrostatic chuck 100 of the present embodiment, the joint portion 30 includes a first joint layer 31 and a second joint layer 32. In the present embodiment, the first joint layer 31 is arranged so as to be in contact with the lower surface S2 of the plate-shaped member 10, and the second joint layer 32 is arranged so as to be in contact with the upper surface S3 of the base member 20. The first bonding layer 31 and the second bonding layer 32 are arranged so as to be adjacent to each other in the vertical direction.

(第1の接合層31):
図4は、接合部30における第1の接合層31と第2の接合層32との境界部分の構成を模式的に示す説明図である。第1の接合層31は、金属および無機材料の少なくとも一種により形成された繊維321を含有する。また、第1の接合層31の断熱性は、第2の接合層32の断熱性より高い。ここで、繊維とは、細い糸状の物体であり、より詳細には、平均径(略円形断面の場合は直径、矩形断面の場合は該矩形断面と同じ断面積を有する円の直径)に対する平均長さの比(アスペクト比)が10以上の物体である。繊維321の径は、例えば、2μm以上、200μm以下であることが好ましく、接着シートとするためにさらに好ましくは、2μm以上、100μm以下である。繊維321の長さは、例えば、20μm以上、30mm以下であることが好ましい。また、繊維321の素材としては、例えば、無機系繊維、金属系繊維、カーボン系繊維を用いることができる。無機系繊維としては、例えば、炭酸カルシウム、アルミナ、ソーダガラス、石英ガラス等の繊維やロックウール(二酸化ケイ素と酸化カルシウムとから構成された人造鉱物繊維)等を用いることができる。金属系繊維としては、例えば、ステンレス、アルミニウム、銅、黄銅、チタン等の繊維を用いることができる。カーボン系繊維としては、例えば、カーボンファイバーや、カーボンナノチューブ、グラフェン、グラファイトなどのカーボン類を繊維状に成形したもの等を用いることができる。
(First bonding layer 31):
FIG. 4 is an explanatory diagram schematically showing the configuration of the boundary portion between the first joint layer 31 and the second joint layer 32 in the joint portion 30. The first bonding layer 31 contains fibers 321 formed of at least one of metal and inorganic materials. Further, the heat insulating property of the first joining layer 31 is higher than the heat insulating property of the second joining layer 32. Here, the fiber is a thin thread-like object, and more specifically, an average with respect to an average diameter (a diameter in the case of a substantially circular cross section, and a diameter of a circle having the same cross-sectional area as the rectangular cross section in the case of a rectangular cross section). An object having a length ratio (aspect ratio) of 10 or more. The diameter of the fiber 321 is preferably, for example, 2 μm or more and 200 μm or less, and more preferably 2 μm or more and 100 μm or less for forming an adhesive sheet. The length of the fiber 321 is preferably, for example, 20 μm or more and 30 mm or less. Further, as the material of the fiber 321, for example, an inorganic fiber, a metal fiber, or a carbon fiber can be used. As the inorganic fiber, for example, fibers such as calcium carbonate, alumina, soda glass, and quartz glass, rock wool (artificial mineral fiber composed of silicon dioxide and calcium oxide) and the like can be used. As the metal-based fiber, for example, fibers such as stainless steel, aluminum, copper, brass, and titanium can be used. As the carbon-based fiber, for example, carbon fiber or carbon fiber such as carbon nanotube, graphene, graphite or the like can be used.

また、第1の接合層31において、繊維321は、上下方向(Z軸方向)に配向しておらず、面方向に配向していることが好ましい。また、第1の接合層31における繊維321の含有量は、2%以上、30%以下であることが好ましい。なお、第1の接合層31における繊維321の含有量の測定方法は次の通りである。まず、静電チャック100の第1の接合層31における繊維部分を剥がし、その繊維部分のかさ密度を測定する。次に、その繊維部分を構成する繊維の形成材料を分析し、その分析結果から、その形成材料により緻密体を形成した場合における該緻密体の密度を調べる。次に、求めた繊維部分のかさ密度と緻密体の密度とから、次の式1により、第1の接合層31における繊維321の含有量を求める。
含有量(%)=(繊維321のかさ密度)/(繊維321と同じ形成材料からなる緻密体の密度)×100 ・・・(1)
なお、繊維321を形成する主な材料の素材としての、すなわち、繊維の集合体ではなく緻密体としての熱伝導率(W/(m・K))は以下の通りである。
アルミナ:21
ソーダガラス:0.55~0.75
石英ガラス:1.4
ステンレス:12
アルミニウム:230
銅:403
黄銅:106
チタン:22
グラファイト:80~230
Further, in the first bonding layer 31, the fibers 321 are not oriented in the vertical direction (Z-axis direction), but are preferably oriented in the plane direction. Further, the content of the fiber 321 in the first bonding layer 31 is preferably 2% or more and 30% or less. The method for measuring the content of the fiber 321 in the first joining layer 31 is as follows. First, the fiber portion of the first bonding layer 31 of the electrostatic chuck 100 is peeled off, and the bulk density of the fiber portion is measured. Next, the material for forming the fiber constituting the fiber portion is analyzed, and the density of the dense body when the dense body is formed by the forming material is investigated from the analysis result. Next, the content of the fiber 321 in the first bonding layer 31 is obtained from the obtained bulk density of the fiber portion and the density of the dense body by the following formula 1.
Content (%) = (bulk density of fiber 321) / (density of dense body made of the same forming material as fiber 321) × 100 ... (1)
The thermal conductivity (W / (m · K)) as a material of the main material forming the fiber 321, that is, as a dense body rather than an aggregate of fibers is as follows.
Alumina: 21
Soda glass: 0.55 to 0.75
Quartz glass: 1.4
Stainless: 12
Aluminum: 230
Copper: 403
Brass: 106
Titanium: 22
Graphite: 80-230

第1の接合層31の外周側に存在する第1の保護部62に含まれる樹脂材料としては、後述の第2の接合層32に含まれる樹脂材料322と同様に、シリコーン樹脂やアクリル樹脂、エポキシ樹脂等の種々の樹脂材料を用いることができるが、シリコーン樹脂を用いることが好ましく、シリコーン樹脂の中でも付加硬化型シリコーン樹脂を用いることがさらに好ましい。 The resin material contained in the first protective portion 62 existing on the outer peripheral side of the first bonding layer 31 includes a silicone resin and an acrylic resin, similarly to the resin material 322 contained in the second bonding layer 32 described later. Although various resin materials such as epoxy resin can be used, it is preferable to use a silicone resin, and it is more preferable to use an addition curable silicone resin among the silicone resins.

なお、接合部30の第1の接合層31は、繊維321に加えて、例えばセラミックスの充填材(フィラー)を含んでいてもよい。セラミックスの充填材としては、例えば、アルミナ、シリカ、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、硫酸バリウム、炭酸カルシウム等が挙げられる。 The first joint layer 31 of the joint portion 30 may contain, for example, a ceramic filler in addition to the fibers 321. Examples of the filler for ceramics include alumina, silica, aluminum nitride, boron nitride, barium sulfate, calcium carbonate and the like.

図2および図3に示すように、本実施形態の静電チャック100では、Z軸方向視で、接合部30における第1の接合層31の外周面側には、第1の保護部62が配置されている。第1の保護部62は、第1の接合層31の外周面全体を全周にわたって覆っている。また、第1の保護部62の気密性は、第1の接合層31の気密性より高い。すなわち、第1の保護部62は、繊維に加え、後述の第2の接合層32と同様に、樹脂材料を主成分として含んでいる。本実施形態では、第1の保護部62に含まれている樹脂材料は、第2の接合層32に含まれる樹脂材料322と異種であってもよいが、同種である方が好ましい。第2の接合層32に対する濡れ性が高く接着性が向上するからである。 As shown in FIGS. 2 and 3, in the electrostatic chuck 100 of the present embodiment, the first protective portion 62 is provided on the outer peripheral surface side of the first joint layer 31 in the joint portion 30 in the Z-axis direction. Have been placed. The first protective portion 62 covers the entire outer peripheral surface of the first joint layer 31 over the entire circumference. Further, the airtightness of the first protective portion 62 is higher than the airtightness of the first joining layer 31. That is, the first protective portion 62 contains, in addition to the fibers, a resin material as a main component, as in the case of the second bonding layer 32 described later. In the present embodiment, the resin material contained in the first protective portion 62 may be different from the resin material 322 contained in the second bonding layer 32, but it is preferably the same type. This is because the wettability to the second bonding layer 32 is high and the adhesiveness is improved.

また、図2に示すように、本実施形態の静電チャック100では、接合部30のうち、ピン挿通孔140の一部である孔36の内周面側には、第2の保護部64が配置されている。第2の保護部64は、孔36の内周面全体を全周にわたって覆っている。また、接合部30のうち、第1のガス流路孔131の一部である孔35の内周面側には、第3の保護部66が配置されている。第3の保護部66は、孔35の内周面全体を全周にわたって覆っている。なお、図3では、接合部30に形成された各貫通孔(孔36や孔35)および各保護部(第2の保護部64、第3の保護部66)の図示を省略している。また、第2の保護部64および第3の保護部66の気密性は、第1の接合層31の気密性より高い。すなわち、第2の保護部64および第3の保護部66は、繊維に加え、後述の第2の接合層32と同様に、樹脂材料を主成分として含んでいる。本実施形態では、第2の保護部64および第3の保護部66に含まれている樹脂材料は、第2の接合層32に含まれる樹脂材料322と異種であってもよいが、同種である方が好ましい。第2の接合層32に対する濡れ性が高く接着性が向上するからである。 Further, as shown in FIG. 2, in the electrostatic chuck 100 of the present embodiment, a second protective portion 64 is provided on the inner peripheral surface side of the hole 36 which is a part of the pin insertion hole 140 in the joint portion 30. Is placed. The second protective portion 64 covers the entire inner peripheral surface of the hole 36 over the entire circumference. Further, in the joint portion 30, a third protection portion 66 is arranged on the inner peripheral surface side of the hole 35 which is a part of the first gas flow path hole 131. The third protective portion 66 covers the entire inner peripheral surface of the hole 35 over the entire circumference. In FIG. 3, each through hole (hole 36 or hole 35) formed in the joint portion 30 and each protection portion (second protection portion 64, third protection portion 66) are not shown. Further, the airtightness of the second protective portion 64 and the third protective portion 66 is higher than the airtightness of the first joint layer 31. That is, the second protective portion 64 and the third protective portion 66 contain, in addition to the fibers, a resin material as a main component, as in the case of the second bonding layer 32 described later. In the present embodiment, the resin material contained in the second protective portion 64 and the third protective portion 66 may be different from the resin material 322 contained in the second joint layer 32, but may be of the same type. It is preferable to have one. This is because the wettability to the second bonding layer 32 is high and the adhesiveness is improved.

(第2の接合層32):
第2の接合層32は、第1の接合層31とベース部材20との間に配置されている。第2の接合層32の柔軟性が第1の接合層31の柔軟性より高い。本実施形態では、第2の接合層32は、樹脂材料322を主成分として含んでいる。なお、本明細書において、主成分とは、体積含有率が50vol%より大きい成分を意味する。第2の接合層32に含まれる樹脂材料322としては、シリコーン樹脂やアクリル樹脂、エポキシ樹脂等の種々の樹脂材料を用いることができるが、シリコーン樹脂を用いることが好ましく、シリコーン樹脂の中でも付加硬化型シリコーン樹脂を用いることがさらに好ましい。また、上述したように、第1の接合層31の下面S5には、第2の接合層32が上下方向に隣接するように配置されており、第2の接合層32が含有する樹脂材料322の一部が、第1の接合層31における繊維321同士の間に入り込んでいる。
(Second bonding layer 32):
The second bonding layer 32 is arranged between the first bonding layer 31 and the base member 20. The flexibility of the second bonding layer 32 is higher than the flexibility of the first bonding layer 31. In the present embodiment, the second bonding layer 32 contains the resin material 322 as a main component. In the present specification, the main component means a component having a volume content of more than 50 vol%. As the resin material 322 contained in the second bonding layer 32, various resin materials such as silicone resin, acrylic resin, and epoxy resin can be used, but it is preferable to use silicone resin, and addition curing is performed among the silicone resins. It is more preferable to use a mold silicone resin. Further, as described above, the second bonding layer 32 is arranged so as to be adjacent to each other in the vertical direction on the lower surface S5 of the first bonding layer 31, and the resin material 322 contained in the second bonding layer 32. A part of the above is inserted between the fibers 321 in the first bonding layer 31.

なお、第2の接合層32は、樹脂材料322に加えて、例えばセラミックスの充填材(フィラー)を含んでいてもよい。ただし、第2の接合層32は、第1の接合層31とは異なり、繊維321を含んでいない。 The second bonding layer 32 may contain, for example, a ceramic filler in addition to the resin material 322. However, unlike the first bonding layer 31, the second bonding layer 32 does not contain fibers 321.

(接合部30の全体):
本実施形態の静電チャック100では、接合部30のせん断接着ひずみは、15%以上である。すなわち、接合部30は、ある程度以上のせん断破断のしにくさを有する。なお、接合部30のせん断接着ひずみは、より好ましくは40%以上である。また、樹脂材料は、繊維材料や充填材を添加し、その添加量の増加に伴い、ヤング率や剛性率が大きくなると同時に、破断に至るまでの歪み、すなわち、せん断接着歪みが小さくなる場合が多い。このため、接合部30のうち、繊維321を含有していない第2の接合層32のせん断接着ひずみは、第1の接合層31のせん断接着ひずみより大きく、柔軟性が高い。
(Whole joint 30):
In the electrostatic chuck 100 of the present embodiment, the shear adhesive strain of the joint portion 30 is 15% or more. That is, the joint portion 30 has a certain degree of resistance to shear fracture. The shear adhesive strain of the joint portion 30 is more preferably 40% or more. Further, as a resin material, a fiber material or a filler is added, and as the amount of the addition increases, the Young's modulus and the rigidity may increase, and at the same time, the strain leading to fracture, that is, the shear bond strain may decrease. many. Therefore, the shear adhesive strain of the second joint layer 32 that does not contain the fiber 321 of the joint portion 30 is larger than the shear adhesive strain of the first joint layer 31, and the flexibility is high.

接合部30のせん断接着ひずみは、以下のように特定することができる。図5は、せん断接着ひずみの特定方法を模式的に示す説明図である。まず、図5のA欄およびB欄に示すように、せん断接着ひずみの特定対象である試料SA(初期厚さt)によって、2つの略平板状の被着体201,202(例えば、アルミニウム板)を接合する。例えば、被着体201,202の大きさは、幅12.5mm×長さ100mm×厚さ1mmであり、接合部は、各被着体201,202の端の幅12.5mm×長さ12.5mmの部分である。次に、図5のC欄に示すように、試料SAにせん断力が作用するように、2つの被着体201,202を相対移動させる。例えば、公知の引張試験機(例えば、島津製作所製のオートグラフAG-IS)を用いて、一方の被着体201を接着面に平行な一方の方向(例えば、図5のC欄における上方向)に所定速度(例えば、2mm/分)で移動させながら、荷重と移動距離とを測定する。荷重を試験前の接合部の面積で除すことにより、せん断応力を算出する。このような被着体201,202の相対移動を試料SAが破断するまで継続し、せん断応力が最大になったときの距離ΔLを測定する。最後に、以下の式(2)の通り、距離ΔLを試料SAの初期厚さtで除して、試料SAのせん断ひずみ(%)を算出する。
せん断接着ひずみ(%)=(ΔL/t)×100 ・・・(2)
The shear adhesive strain of the joint portion 30 can be specified as follows. FIG. 5 is an explanatory diagram schematically showing a method for specifying a shear adhesive strain. First, as shown in columns A and B of FIG. 5, two substantially flat-plate-shaped adherends 201 and 202 (for example, an aluminum plate) are used depending on the sample SA (initial thickness t) for which the shear adhesive strain is specified. ) Is joined. For example, the size of the adherends 201 and 202 is 12.5 mm in width × 100 mm in length × 1 mm in thickness, and the joint portion is 12.5 mm in width × 12 in length at the end of each of the adherends 201 and 202. It is a part of .5 mm. Next, as shown in column C of FIG. 5, the two adherends 201 and 202 are relatively moved so that a shearing force acts on the sample SA. For example, using a known tensile tester (for example, Autograph AG-IS manufactured by Shimadzu Corporation), one adherend 201 is placed in one direction parallel to the bonding surface (for example, the upward direction in column C of FIG. 5). ) At a predetermined speed (for example, 2 mm / min), the load and the moving distance are measured. Shear stress is calculated by dividing the load by the area of the joint before the test. Such relative movement of the adherends 201 and 202 is continued until the sample SA breaks, and the distance ΔL when the shear stress becomes maximum is measured. Finally, as shown in the following equation (2), the shear strain (%) of the sample SA is calculated by dividing the distance ΔL by the initial thickness t of the sample SA.
Shear adhesive strain (%) = (ΔL / t) × 100 ・ ・ ・ (2)

また、被着体に接合済みの接合材料のせん断ひずみを測定する場合は、例えば以下のように行う。まず、レーザーカット等の加工方法により、接合部を被着体ごと切り出す。切り出す試験片の形状は、引張試験機の治具で保持することができ、かつ、接合されている2つの被着体を、図5に示されるように互いに逆方向に引っ張ることができる形状であればよい。引張試験を行う前に、切り出した試験片における接合部の面積と、接合部の厚さとを測定する。その後は、上述した方法と同様に引っ張り試験を行い、せん断応力が最大になったときの距離ΔLを接合部の初期厚さtで除すことにより、せん断ひずみ(%)を算出する。 Further, when measuring the shear strain of the joining material already joined to the adherend, for example, the following is performed. First, the joint portion is cut out together with the adherend by a processing method such as laser cutting. The shape of the test piece to be cut out is such that it can be held by the jig of the tensile tester and the two adherends to be joined can be pulled in opposite directions as shown in FIG. All you need is. Before performing a tensile test, the area of the joint in the cut out test piece and the thickness of the joint are measured. After that, a tensile test is performed in the same manner as in the above method, and the shear strain (%) is calculated by dividing the distance ΔL when the shear stress becomes maximum by the initial thickness t of the joint portion.

また、本実施形態の静電チャック100では、接合部30のヤング率は、10MPa以下である。すなわち、接合部30は、ある程度以上の柔軟性を有する。なお、接合部30の第2の接合層32は、繊維321を含有していないため、第2の接合層32のヤング率は、第1の接合層31のヤング率より低い。 Further, in the electrostatic chuck 100 of the present embodiment, the Young's modulus of the joint portion 30 is 10 MPa or less. That is, the joint portion 30 has a certain degree of flexibility or more. Since the second bonding layer 32 of the bonding portion 30 does not contain the fiber 321, the Young's modulus of the second bonding layer 32 is lower than the Young's modulus of the first bonding layer 31.

接合部30のヤング率は、公知の特定方法(例えば、下記のように、公知の引張試験機(例えば、島津製作所製のオートグラフAG-IS)による引張試験を行う方法)を用いて特定することができる。試験片は、シート状に成形し、材料に応じて加熱・硬化した後、所定の大きさに切り出すことにより作製することができる。試験片の大きさは、例えば、幅10mm×長さ70mmである。試験片の両端の長さ20mmの部分を治具で保持し、中間の長さ30mmの部分をサンプル長とする。試験片が破断するまで、例えば50mm/分の速度で長さ方向に引っ張りながら、移動距離とその時の荷重とを測定する。荷重を、試験前の試験片の断面積で除すことにより、引張応力を算出し、引張応力-ひずみ線図の原点付近の傾きからヤング率(弾性率)を算出する。なお、試験片の形状は、JIS K 6251:2010で定められたダンベル形状としてもよい。 The Young's modulus of the joint portion 30 is specified by using a known specific method (for example, a method of performing a tensile test by a known tensile tester (for example, Autograph AG-IS manufactured by Shimadzu Corporation) as described below). be able to. The test piece can be produced by forming it into a sheet, heating and curing it according to the material, and then cutting it into a predetermined size. The size of the test piece is, for example, 10 mm in width × 70 mm in length. A 20 mm long portion at both ends of the test piece is held by a jig, and an intermediate 30 mm long portion is used as the sample length. Until the test piece breaks, the moving distance and the load at that time are measured while pulling in the length direction at a speed of, for example, 50 mm / min. The tensile stress is calculated by dividing the load by the cross-sectional area of the test piece before the test, and the Young's modulus (elastic modulus) is calculated from the inclination near the origin of the tensile stress-strain diagram. The shape of the test piece may be a dumbbell shape defined by JIS K 6251: 2010.

また、被着体に接合済みの接合材料のヤング率を測定する場合には、ナイフ等を用いて被着体から接合材料をそぎ落とし、例えば上記と同じ幅10mm×長さ70mmに切り出して試験片を作製し、上記と同様の方法でヤング率を算出することができる。 When measuring the Young's modulus of the bonding material already bonded to the adherend, the bonding material is scraped off from the adherend using a knife or the like, and for example, the same width 10 mm × length 70 mm as described above is cut out and tested. A piece can be prepared and Young's modulus can be calculated by the same method as described above.

また、本実施形態の静電チャック100では、接合部30の剛性率は、4MPa以下である。すなわち、接合部30は、特にせん断方向に対して、ある程度以上の柔軟性を有する。なお、接合部30の第2の接合層32は、繊維321を含有していないため、第2の接合層32の剛性率は、第1の接合層31の剛性率より低い。 Further, in the electrostatic chuck 100 of the present embodiment, the rigidity of the joint portion 30 is 4 MPa or less. That is, the joint portion 30 has a certain degree of flexibility, especially in the shear direction. Since the second joint layer 32 of the joint portion 30 does not contain the fiber 321, the rigidity of the second joint layer 32 is lower than the rigidity of the first joint layer 31.

接合部30の剛性率は、以下のように特定することができる。すなわち、上述したせん断接着ひずみの特定方法と同様に、剛性率の特定対象である試料SA(初期厚さt)によって、2つの略平板状の被着体201,202(例えば、アルミニウム板)を接合し(図5のA欄およびB欄参照)、次に、試料SAにせん断力が作用するように、2つの被着体201,202を相対移動させる(図5のC欄参照)。例えば、公知の引張試験機(例えば、島津製作所製のオートグラフAG-IS)を用いて、一方の被着体201を接着面に平行な一方の方向(例えば、図5のC欄における上方向)に所定速度(例えば、2mm/分)で移動させながら、荷重と移動距離ΔL’とを測定する。荷重を試験前の接合部の面積で除すことにより、せん断応力を算出する。以下の式(3)の通り、移動距離ΔL’を試料SAの初期厚さtで除すことにより、ひずみ(%)を算出する。せん断接着応力-ひずみ線図における原点付近の傾きから剛性率を算出する。
ひずみ(%)=(ΔL’/t)×100 ・・・(3)
The rigidity of the joint portion 30 can be specified as follows. That is, as in the above-mentioned method for specifying the shear bond strain, two substantially flat-plate-shaped adherends 201 and 202 (for example, an aluminum plate) are formed by the sample SA (initial thickness t) for which the rigidity is specified. They are joined (see columns A and B in FIG. 5), and then the two adherends 201 and 202 are relatively moved so that a shear force acts on the sample SA (see column C in FIG. 5). For example, using a known tensile tester (for example, Autograph AG-IS manufactured by Shimadzu Corporation), one adherend 201 is placed in one direction parallel to the bonding surface (for example, the upward direction in column C of FIG. 5). ) At a predetermined speed (for example, 2 mm / min), the load and the moving distance ΔL'are measured. Shear stress is calculated by dividing the load by the area of the joint before the test. As shown in the following equation (3), the strain (%) is calculated by dividing the moving distance ΔL'by the initial thickness t of the sample SA. Shear bond stress-The rigidity is calculated from the inclination near the origin in the strain diagram.
Strain (%) = (ΔL' / t) × 100 ・ ・ ・ (3)

また、被着体に接合済みの接合材料の剛性率を測定する場合は、例えば以下のように行う。まず、レーザーカット等の加工方法により、接合部を被着体ごと切り出す。切り出す試験片の形状は、引張試験機の治具で保持することができ、かつ、接合されている2つの被着体を、図5に示されるように互いに逆方向に引っ張ることができる形状であればよい。引張試験を行う前に、切り出した試験片における接合部の面積と、接合部の厚さとを測定する。その後は、上述した方法と同様に引っ張り試験を行い、せん断接着応力-ひずみ線図における原点付近の傾きから剛性率を算出する。 Further, when measuring the rigidity of the joining material already joined to the adherend, for example, the following is performed. First, the joint portion is cut out together with the adherend by a processing method such as laser cutting. The shape of the test piece to be cut out is such that it can be held by the jig of the tensile tester and the two adherends to be joined can be pulled in opposite directions as shown in FIG. All you need is. Before performing a tensile test, the area of the joint in the cut out test piece and the thickness of the joint are measured. After that, a tensile test is performed in the same manner as in the above method, and the rigidity is calculated from the inclination near the origin in the shear adhesive stress-strain diagram.

(第1の接合層31の熱伝導率および厚さ):
第1の接合層31の熱伝導率は、0.2W/(mK)以下であることが好ましく、0.1W/(mK)以下であることがより好ましく、0.05W/(mK)以下であることがさらに好ましい。
(Thermal conductivity and thickness of the first bonding layer 31):
The thermal conductivity of the first bonding layer 31 is preferably 0.2 W / (mK) or less, more preferably 0.1 W / (mK) or less, and 0.05 W / (mK) or less. It is more preferable to have.

熱伝導率は、JIS R1611、JIS A1412-1、JIS A1412-2、JIS A1412-3等を参考にして測定することができ、第1の接合層31等の熱伝導率は、例えば、レーザフラッシュ法により求めることができる。具体的には、例えば、第1の接合層31を切り出して、第1の接合層31におけるZ軸方向(厚み方向)および面方向が分かるように、縦10mm×横10mm×厚さ1mmの略直方体の試料を作製する。レーザフラッシュ法では、当該作製された試料の表面をパルスレーザ光により瞬間的に均一加熱し、試料の裏面の温度変化を放射温度計で測定することにより、厚み方向の熱拡散率を得る。レーザのエネルギーの吸収および輻射率を良くするために、試料の表面に前処理としてカーボンスプレーによる黒化処理や金蒸着またはそれらの両方を施してもよい。第1の接合層31の面方向における熱伝導率は、第1の接合層31から縦10mm×幅1mm×厚さ1mmの試料を10本切り出し、幅1mmの部分がレーザフラッシュ測定における厚み方向になるように10本を配置し束ねることで、縦10mm×横10mm×厚さ1mmの略直方体の試料を作製する。その後、上記厚み方向における測定方法と同様の方法で測定することにより、面方向の熱拡散率を得る。レーザフラッシュ法による測定は、測定温度 室温、大気中にて行うことができる。以下の式(4)の通り、上記得られた比熱および熱拡散率と、試料の密度とを乗算して熱伝導率(W/(m・K))を算出する。密度は、例えば、アルキメデス法により、比熱は公知の示差走査熱量計(DSC)により測定できる。
K=Cp×α×ρ ・・・(4)
(ここで、Kは試料の熱伝導率(W/(m・K))、Cpは試料の比熱(J/(kg・K))、αは試料の熱拡散率(m/s)、ρは試料の密度(kg/m)を表す。)
The thermal conductivity can be measured with reference to JIS R1611, JIS A1412-1, JIS A1412-2, JIS A1412-3, etc., and the thermal conductivity of the first bonding layer 31, etc. can be measured, for example, by laser flash. It can be obtained by law. Specifically, for example, the first bonding layer 31 is cut out, and the abbreviation of 10 mm in length × 10 mm in width × 1 mm in thickness so that the Z-axis direction (thickness direction) and the surface direction in the first bonding layer 31 can be known. Make a rectangular parallelepiped sample. In the laser flash method, the surface of the produced sample is instantaneously and uniformly heated by pulsed laser light, and the temperature change on the back surface of the sample is measured with a radiation thermometer to obtain the heat diffusion rate in the thickness direction. In order to improve the energy absorption and emissivity of the laser, the surface of the sample may be blackened by carbon spray and / or gold vapor deposition as a pretreatment. The thermal conductivity of the first bonding layer 31 in the plane direction is obtained by cutting out 10 samples having a length of 10 mm, a width of 1 mm, and a thickness of 1 mm from the first bonding layer 31, and the portion having a width of 1 mm is in the thickness direction in the laser flash measurement. By arranging and bundling 10 pieces so as to be, a substantially rectangular sample having a length of 10 mm, a width of 10 mm, and a thickness of 1 mm is prepared. Then, the thermal diffusivity in the surface direction is obtained by measuring by the same method as the measuring method in the thickness direction. The measurement by the laser flash method can be performed at the measurement temperature of room temperature and in the atmosphere. As shown in the following formula (4), the thermal conductivity (W / (m · K)) is calculated by multiplying the obtained specific heat and thermal diffusivity by the density of the sample. The density can be measured by, for example, the Archimedes method, and the specific heat can be measured by a known differential scanning calorimeter (DSC).
K = Cp × α × ρ ・ ・ ・ (4)
(Here, K is the thermal conductivity of the sample (W / (m · K)), Cp is the specific heat of the sample (J / (kg · K)), and α is the thermal diffusivity of the sample (m 2 / s). ρ represents the density of the sample (kg / m 3 ).)

なお、レーザフラッシュ法以外に、熱拡散率・熱伝導率測定装置 ai-Phase Mobile 1u(株式会社 日立ハイテクサイエンス製)や熱伝導率測定装置 TCi(株式会社リガク製)を用いて測定してもよい。 In addition to the laser flash method, even if measurement is performed using a thermal conductivity / thermal conductivity measuring device ai-Phase Mobile 1u (manufactured by Hitachi High-Tech Science Co., Ltd.) or a thermal conductivity measuring device TCi (manufactured by Rigaku Co., Ltd.). good.

また、第1の接合層31の上下方向(Z軸方向)の厚さ(以下、単に「厚さ」という)は、接合部30の厚さ(第1の接合層31の厚さと第2の接合層32の厚さとの合計)の20%以上であることが好ましく、接合部30の厚さの50%以上であることがより好ましい。以下、具体的に説明する。 Further, the thickness of the first joint layer 31 in the vertical direction (Z-axis direction) (hereinafter, simply referred to as “thickness”) is the thickness of the joint portion 30 (the thickness of the first joint layer 31 and the second). It is preferably 20% or more of the total thickness of the joint layer 32), and more preferably 50% or more of the thickness of the joint portion 30. Hereinafter, a specific description will be given.

静電チャック100を対象として、以下に説明する性能評価を行った。図6は、第1の接合層31に関する性能評価結果を示す説明図である。同図中の「第1の接合層31の厚さ割合」は、接合部30の厚さに対する、第1の接合層31の厚さの割合を意味する。性能評価には、静電チャック100の3つのグループのサンプルを用いた。第1のグループに属するサンプルは、接合部30の厚さが1mmであり(図6の上段参照)、第2のグループに属するサンプルは、接合部30の厚さが0.5mmであり(図6の中段参照)、第3のグループに属するサンプルは、接合部30の厚さが0.25mmである(図6の下段参照)。各グループに属する複数のサンプルは、第1の接合層31の熱伝導率と第1の接合層31の厚さとの少なくとも1つが互いに異なる。 The performance evaluation described below was performed on the electrostatic chuck 100. FIG. 6 is an explanatory diagram showing a performance evaluation result regarding the first bonding layer 31. The "thickness ratio of the first joint layer 31" in the figure means the ratio of the thickness of the first joint layer 31 to the thickness of the joint portion 30. For the performance evaluation, samples of three groups of electrostatic chuck 100 were used. The sample belonging to the first group has a joint portion 30 having a thickness of 1 mm (see the upper part of FIG. 6), and the sample belonging to the second group has a joint portion 30 having a thickness of 0.5 mm (FIG. 6). 6), the sample belonging to the third group has a joint portion 30 having a thickness of 0.25 mm (see the lower part of FIG. 6). The plurality of samples belonging to each group differ from each other in at least one of the thermal conductivity of the first bonding layer 31 and the thickness of the first bonding layer 31.

そして、以下の共通の条件の下で、各サンプルにおける第1の接合層31と第2の接合層32との間の温度(第2の接合層32の最高温度)を測定し、その測定結果に基づき、第1の接合層31に関する性能評価を行った。
<共通の条件>
・ヒータ電極50の温度が250℃であり、ベース部材20の冷媒流路21に流す冷媒の温度が150℃である。
・ヒータ電極50から第1の接合層31までの距離(ヒータ電極50と板状部材10の下面S2との上下方向の距離)が1mmである。
・冷媒流路21から第2の接合層32までの距離(ベース部材20の上面S3と、冷媒流路21の上下方向の中心位置との上下方向の距離)が15mmである。
・板状部材10の熱伝導率が30W/(mK)であり、第2の接合層32の熱伝導率が0.9W/(mK)であり、ベース部材20の熱伝導率が160W/(mK)である。
Then, under the following common conditions, the temperature between the first bonding layer 31 and the second bonding layer 32 (the maximum temperature of the second bonding layer 32) in each sample is measured, and the measurement result is obtained. Based on the above, the performance of the first bonding layer 31 was evaluated.
<Common conditions>
The temperature of the heater electrode 50 is 250 ° C., and the temperature of the refrigerant flowing through the refrigerant flow path 21 of the base member 20 is 150 ° C.
The distance from the heater electrode 50 to the first bonding layer 31 (distance in the vertical direction between the heater electrode 50 and the lower surface S2 of the plate-shaped member 10) is 1 mm.
The distance from the refrigerant flow path 21 to the second bonding layer 32 (the vertical distance between the upper surface S3 of the base member 20 and the vertical center position of the refrigerant flow path 21) is 15 mm.
The thermal conductivity of the plate-shaped member 10 is 30 W / (mK), the thermal conductivity of the second bonding layer 32 is 0.9 W / (mK), and the thermal conductivity of the base member 20 is 160 W / (mK). mK).

図6における各温度は、各サンプルにおける第2の接合層32の最高温度の測定結果である。また、各温度に付された「◎」「○」「X」は、判定結果を示す。「◎」は、第2の接合層32の最高温度が180℃未満であることを意味する。第2の接合層32の最高温度が180℃未満であれば、第1の接合層31により、第2の接合層32に対して十分な断熱性が確保されており、第2の接合層32が、通常のシリコーン樹脂によって形成されている場合でも、接合部30全体として劣化せず、静電チャックとして使用できる。「○」は、第2の接合層32の最高温度が、180℃以上、200℃未満であることを意味する。第2の接合層32の最高温度が、180℃以上、200℃未満であれば、第1の接合層31により、第2の接合層32に対してある程度の断熱性が確保されており、第2の接合層32が、耐熱性の高いシリコーン樹脂や、より耐熱性が高いポリイミド、ポリベンズイミダゾール、フッ素系ポリマ―等の樹脂材料によって形成されている場合に、接合部30全体としての耐熱性が確保されており、静電チャックとして使用できる。「X」は、第2の接合層32の最高温度が200℃以上であることを意味する。第2の接合層32の最高温度が200℃以上である場合、第1の接合層31により、第2の接合層32に対して十分な断熱性が確保されず、第2の接合層32が200℃以上の高温に晒され、長期間使用される中で劣化してしまうため、接合部30全体としての耐熱性がなく、静電チャックとして使用できない。 Each temperature in FIG. 6 is a measurement result of the maximum temperature of the second bonding layer 32 in each sample. Further, "◎", "○", and "X" attached to each temperature indicate the determination result. “⊚” means that the maximum temperature of the second bonding layer 32 is less than 180 ° C. If the maximum temperature of the second bonding layer 32 is less than 180 ° C., the first bonding layer 31 ensures sufficient heat insulating properties with respect to the second bonding layer 32, and the second bonding layer 32 has sufficient heat insulating properties. However, even when it is formed of a normal silicone resin, the joint portion 30 as a whole does not deteriorate and can be used as an electrostatic chuck. “◯” means that the maximum temperature of the second bonding layer 32 is 180 ° C. or higher and lower than 200 ° C. When the maximum temperature of the second bonding layer 32 is 180 ° C. or higher and lower than 200 ° C., the first bonding layer 31 ensures a certain degree of heat insulating property with respect to the second bonding layer 32. When the joint layer 32 of 2 is formed of a highly heat-resistant silicone resin or a resin material such as polyimide, polybenzimidazole, or a fluoropolymer having higher heat resistance, the heat resistance of the joint portion 30 as a whole is high. Can be used as an electrostatic chuck. “X” means that the maximum temperature of the second bonding layer 32 is 200 ° C. or higher. When the maximum temperature of the second joining layer 32 is 200 ° C. or higher, the first joining layer 31 does not ensure sufficient heat insulating properties with respect to the second joining layer 32, and the second joining layer 32 becomes Since it is exposed to a high temperature of 200 ° C. or higher and deteriorates during long-term use, the joint portion 30 as a whole does not have heat resistance and cannot be used as an electrostatic chuck.

図6の上段に示すように、第1のグループの評価結果によれば、第1の接合層31の厚さが、接合部30の厚さの10%以下である場合、第1の接合層31の熱伝導率は、0.05W/(mK)以下であることが好ましく、0.02W/(mK)以下であることがより好ましい。また、第1の接合層31の厚さが、接合部30の厚さの10%より高く、かつ、接合部30の厚さの20%以下である場合、第1の接合層31の熱伝導率は、0.2W/(mK)以下であることが好ましく、0.05W/(mK)以下であることがより好ましい。また、第1の接合層31の厚さが、接合部30の厚さの20%より高く、かつ、接合部30の厚さの50%以下である場合、第1の接合層31の熱伝導率は、0.2W/(mK)以下であることがより好ましい。なお、第1の接合層31の厚さが、接合部30の厚さの90%以上であれば、第1の接合層31の熱伝導率は、0.4W/(mK)以上であってもよい。また、接合部30の厚さが1mmである場合、第1の接合層31の厚さは、0.2mm以上であることが好ましく、0.5mm以上であることがより好ましい。 As shown in the upper part of FIG. 6, according to the evaluation result of the first group, when the thickness of the first bonding layer 31 is 10% or less of the thickness of the bonding portion 30, the first bonding layer The thermal conductivity of 31 is preferably 0.05 W / (mK) or less, and more preferably 0.02 W / (mK) or less. Further, when the thickness of the first joint layer 31 is higher than 10% of the thickness of the joint portion 30 and 20% or less of the thickness of the joint portion 30, the heat conduction of the first joint layer 31 The ratio is preferably 0.2 W / (mK) or less, and more preferably 0.05 W / (mK) or less. Further, when the thickness of the first joint layer 31 is higher than 20% of the thickness of the joint portion 30 and 50% or less of the thickness of the joint portion 30, the heat conduction of the first joint layer 31 The rate is more preferably 0.2 W / (mK) or less. If the thickness of the first joint layer 31 is 90% or more of the thickness of the joint portion 30, the thermal conductivity of the first joint layer 31 is 0.4 W / (mK) or more. May be good. When the thickness of the joint portion 30 is 1 mm, the thickness of the first joint layer 31 is preferably 0.2 mm or more, more preferably 0.5 mm or more.

図6の中段に示すように、第2のグループの評価結果によれば、第1の接合層31の厚さが、接合部30の厚さの20%以下である場合、第1の接合層31の熱伝導率は、0.1W/(mK)以下であることが好ましく、0.05W/(mK)以下であることがより好ましい。また、第1の接合層31の厚さが、接合部30の厚さの20%より高く、かつ、接合部30の厚さの40%以下である場合、第1の接合層31の熱伝導率は、0.2W/(mK)以下であることがより好ましい。なお、第1の接合層31の厚さが、接合部30の厚さの80%以上であれば、第1の接合層31の熱伝導率は、0.4W/(mK)以上であってもよい。また、接合部30の厚さが0.5mmである場合、第1の接合層31の厚さは、0.1mm以上であることが好ましく、0.2mm以上であることがより好ましい。 As shown in the middle part of FIG. 6, according to the evaluation result of the second group, when the thickness of the first joint layer 31 is 20% or less of the thickness of the joint portion 30, the first joint layer is formed. The thermal conductivity of 31 is preferably 0.1 W / (mK) or less, and more preferably 0.05 W / (mK) or less. Further, when the thickness of the first joint layer 31 is higher than 20% of the thickness of the joint portion 30 and 40% or less of the thickness of the joint portion 30, the heat conduction of the first joint layer 31 The rate is more preferably 0.2 W / (mK) or less. If the thickness of the first joint layer 31 is 80% or more of the thickness of the joint portion 30, the thermal conductivity of the first joint layer 31 is 0.4 W / (mK) or more. May be good. When the thickness of the joint portion 30 is 0.5 mm, the thickness of the first joint layer 31 is preferably 0.1 mm or more, more preferably 0.2 mm or more.

図6の下段に示すように、第3のグループの評価結果によれば、第1の接合層31の厚さが、接合部30の厚さの40%以下である場合、第1の接合層31の熱伝導率は、0.1W/(mK)以下であることがより好ましい。なお、第1の接合層31の厚さが、接合部30の厚さの80%以上であれば、第1の接合層31の熱伝導率は、0.4W/(mK)以上であってもよい。また、接合部30の厚さが0.25mmである場合、第1の接合層31の厚さは、0.1mm以上であることが好ましく、0.2mm以上であることがより好ましい。なお、コストや実際的に実現可能性を考慮した組合せは、第1の接合層31の熱伝導率が0.1W/(mK)、第1の接合層31の厚さが0.5mm、接合部30の厚さが0.6mm以上、0.9mm以下である。 As shown in the lower part of FIG. 6, according to the evaluation result of the third group, when the thickness of the first joint layer 31 is 40% or less of the thickness of the joint portion 30, the first joint layer is formed. The thermal conductivity of 31 is more preferably 0.1 W / (mK) or less. If the thickness of the first joint layer 31 is 80% or more of the thickness of the joint portion 30, the thermal conductivity of the first joint layer 31 is 0.4 W / (mK) or more. May be good. When the thickness of the joint portion 30 is 0.25 mm, the thickness of the first joint layer 31 is preferably 0.1 mm or more, more preferably 0.2 mm or more. In the combination considering cost and practical feasibility, the thermal conductivity of the first bonding layer 31 is 0.1 W / (mK), the thickness of the first bonding layer 31 is 0.5 mm, and the bonding is performed. The thickness of the portion 30 is 0.6 mm or more and 0.9 mm or less.

A-3.静電チャック100の製造方法:
本実施形態の静電チャック100の製造方法は、例えば以下の通りである。まず、公知の方法により、板状部材10を作製する。例えば、セラミックスグリーンシートを複数枚作製し、所定のセラミックスグリーンシートに所定の加工を行う。所定の加工としては、例えば、チャック電極40やヒータ電極50等の形成のためのメタライズペーストの印刷、各種ビアの形成のための孔空けおよびメタライズペーストの充填等が挙げられる。これらのセラミックスグリーンシートを積層して熱圧着し、切断等の加工を行うことにより、セラミックスグリーンシートの積層体を作製する。作製されたセラミックスグリーンシートの積層体を焼成することにより、セラミックス焼成体である板状部材10を作製する。また、公知の方法により、ベース部材20を作製する。
A-3. Manufacturing method of electrostatic chuck 100:
The manufacturing method of the electrostatic chuck 100 of this embodiment is as follows, for example. First, the plate-shaped member 10 is manufactured by a known method. For example, a plurality of ceramic green sheets are produced, and a predetermined process is performed on a predetermined ceramic green sheet. Predetermined processing includes, for example, printing of a metallized paste for forming a chuck electrode 40, a heater electrode 50, etc., drilling for forming various vias, filling of a metallized paste, and the like. A laminated body of ceramic green sheets is produced by laminating these ceramic green sheets, thermocompression bonding, and processing such as cutting. By firing the produced laminated body of the ceramic green sheet, the plate-shaped member 10 which is a fired ceramic body is produced. Further, the base member 20 is manufactured by a known method.

また、接合部30の各部分(第1の接合層31、第2の接合層32、各保護部62~66)を形成するためのシート状接着剤を作製する。具体的には、第1の接合層31は、繊維321を積層しプレスするなどしてシート状に成形した繊維シートを使用する。繊維321を溶媒中に分散させた後、ろ過、乾燥してシート状に成形してもよい。第1の接合層31を形成する各繊維321は部分的に互いに絡まっていてもよい。各繊維321を絡ませる方法としては繊維シートを叩いたり、繊維シートに細いピンや針を何度も通したりする方法などがある。第2の接合層32は、例えば液状の樹脂材料を、例えば離型シート上に膜状に載置した後、所定の硬化処理によって半硬化させることにより作製できる。液状の樹脂材料にはあらかじめ充填材を加えておいてもよい。もしくは、必要に応じて充填材を加えた液状の樹脂材料層のペーストを、第1の接合31となる繊維シートの上に膜状に塗布した後、所定の硬化処理によって半硬化させることにより、接合部30となる積層されたシート状接着剤を作製してもよい。繊維321の含有量、ペーストの粘度、硬化処理の条件など種々の条件を調整することによって、第1の接合層31の厚さ方向からみて部分的に樹脂材料を含ませることができる。また、液状の樹脂材料に充填材を加えて作製したペーストを、繊維シートに平面方向に見て部分的に浸透させることにより、各保護部62~66となる部分を備えた樹脂シートを作製することができる。各シート状接着剤に対して、例えば打ち抜き加工を行うことにより、各シート状接着剤の形状を所望の形状(例えば、略円環状および略円形)にする。 In addition, a sheet-like adhesive for forming each portion of the joint portion 30 (first joint layer 31, second joint layer 32, and each protective portion 62 to 66) is produced. Specifically, as the first bonding layer 31, a fiber sheet formed into a sheet by laminating and pressing fibers 321 is used. After the fiber 321 is dispersed in a solvent, it may be filtered and dried to form a sheet. The fibers 321 forming the first bonding layer 31 may be partially entwined with each other. As a method of entwining each fiber 321, there is a method of hitting a fiber sheet or a method of passing a thin pin or a needle through the fiber sheet many times. The second bonding layer 32 can be produced, for example, by placing a liquid resin material on a release sheet in a film form and then semi-curing it by a predetermined curing treatment. A filler may be added to the liquid resin material in advance. Alternatively, the paste of the liquid resin material layer to which the filler is added, if necessary, is applied in a film form on the fiber sheet to be the first bonding 31, and then semi-cured by a predetermined curing treatment. A laminated sheet-like adhesive to be a joint portion 30 may be produced. By adjusting various conditions such as the content of the fiber 321 and the viscosity of the paste and the conditions of the curing treatment, the resin material can be partially contained when viewed from the thickness direction of the first bonding layer 31. Further, the paste prepared by adding the filler to the liquid resin material is partially permeated into the fiber sheet when viewed in the plane direction to prepare a resin sheet having portions to be protected portions 62 to 66. be able to. The shape of each sheet-shaped adhesive is made into a desired shape (for example, substantially annular and substantially circular) by, for example, punching each sheet-shaped adhesive.

その後、第1の接合層31用、第2の接合層32用および保護部62~66用のシート状接着剤を用いて、板状部材10とベース部材20とを接合する。具体的には、板状部材10の下面S2に、第1の接合層31用および保護部62~66用のシート状接着剤を所定の位置関係で面方向に並べて配置する。所定の位置関係は、例えば、略円環状の第1の保護部62用のシート状接着剤が外周側に位置し、その内側に、略円形の第1の接合層31用のシート状接着剤が位置し、第2の保護部64と第3の保護部66とが、それぞれ、第1の接合層31用のシート状接着剤に形成された各孔内に位置する位置関係である。また、ベース部材20の上面S3上に、第2の接合層32用のシート状接着剤を配置する。なお、板状部材10の下面S2上に配置された第1の接合層31用および保護部62~66用のシート状接着剤の上に、さらに、第2の接合層32用のシート状接着剤を配置してもよいし、ベース部材20の上面S3上に配置された第2の接合層32用のシート状接着剤の上に、さらに、第1の接合層31用および保護部62~66用のシート状接着剤を配置してもよい。次に、板状部材10とベース部材20とを各シート状接着剤を介して貼り合わせ、各シート状接着剤を硬化させる硬化処理を行うことにより、接合部30(第1の接合層31、第2の接合層32および保護部62~66)を形成する。主として以上の工程により、本実施形態の静電チャック100が製造される。 Then, the plate-shaped member 10 and the base member 20 are joined to each other by using a sheet-like adhesive for the first joining layer 31, the second joining layer 32, and the protective portions 62 to 66. Specifically, the sheet-like adhesives for the first bonding layer 31 and the protective portions 62 to 66 are arranged side by side in the surface direction on the lower surface S2 of the plate-shaped member 10 in a predetermined positional relationship. The predetermined positional relationship is, for example, that the sheet-like adhesive for the first protective portion 62 having a substantially annular shape is located on the outer peripheral side, and the sheet-like adhesive for the first bonding layer 31 having a substantially circular shape is inside the sheet-like adhesive. Is located, and the second protective portion 64 and the third protective portion 66 have a positional relationship of being located in each hole formed in the sheet-like adhesive for the first joint layer 31, respectively. Further, a sheet-like adhesive for the second bonding layer 32 is arranged on the upper surface S3 of the base member 20. It should be noted that, on the sheet-like adhesive for the first bonding layer 31 and the protective portions 62 to 66 arranged on the lower surface S2 of the plate-shaped member 10, the sheet-like adhesive for the second bonding layer 32 is further adhered. The agent may be arranged, or on the sheet-like adhesive for the second bonding layer 32 arranged on the upper surface S3 of the base member 20, further, for the first bonding layer 31 and the protective portion 62 to A sheet-like adhesive for 66 may be arranged. Next, the plate-shaped member 10 and the base member 20 are bonded to each other via each sheet-shaped adhesive, and a curing treatment is performed to cure each sheet-shaped adhesive, whereby the joint portion 30 (first bonding layer 31, The second bonding layer 32 and the protective portions 62 to 66) are formed. The electrostatic chuck 100 of the present embodiment is manufactured mainly by the above steps.

なお、板状部材10(セラミックス)と第1の接合層31(繊維)とを、合金や無機系接着材(セラミックス系接着剤)を用いて接合することができる。ただし、無機系接着材を用いることが好ましい。無機系接着剤は、合金や半田等の金属材料に比べて、半導体製造装置内のプラズマへの影響が小さく、高温やプラズマに対する耐久性が高いからである。無機系接着剤としては、例えばセラミックスと無機ポリマーとを主成分とした接着剤があり、より具体的には、例えば、株式会社スリーボンド製耐熱性無機接着剤3713B、3732、東亜合成株式会社製アロンセラミックC、アロンセラミックD,アロンセラミックE、旭化学工業株式会社製スミセラムSなどがある。合金としては、公知の共晶はんだや鉛フリーはんだのような合金、すなわちSn-Ag、Sn-Ag-Cu、Sn-Bi、Sn、Au-SnなどSnやAgを主体とした合金、AgやCuなどの微粉末からなる金属ペーストなどが使用できる。合金を用いる場合、合金の濡れ性を高めるため、板状部材10と第1の接合層31とのそれぞれの表面にめっきやスパッタなど公知の方法でNi膜やCu膜を形成し、その上にAu膜を形成する。Ni膜やCu膜の厚さは通常5um以下、Au膜の厚さは通常1um以下であることが好ましい。その後、公知のはんだや合金材料で接合できる。Ni膜、Cu膜と板状部材10や繊維321との接合強度を高めるため、必要に応じてNi膜やCu膜と板状部材10や繊維321との間にTi、Cr、Pdなどの膜を形成してもよい。板状部材10と第1の接合層31とを接合するための部分は、厚みが100um以下の膜状であることが好ましい。板状部材10と合金の濡れ性を高めるために、板状部材10の表面に導電性材料(例えば、タングステン、モリブデン、白金等)を形成してもよい。ヒータ電極50の形成と同様に塗布し、同時焼成することで形成できる。その後、めっきなどの方法により導電性材料の上にAu膜を形成してもよい。 The plate-shaped member 10 (ceramics) and the first bonding layer 31 (fibers) can be bonded using an alloy or an inorganic adhesive (ceramic adhesive). However, it is preferable to use an inorganic adhesive. This is because the inorganic adhesive has a smaller effect on plasma in the semiconductor manufacturing equipment than a metal material such as an alloy or solder, and has high durability against high temperature and plasma. Examples of the inorganic adhesive include an adhesive containing ceramics and an inorganic polymer as main components, and more specifically, for example, heat-resistant inorganic adhesives 3713B and 3732 manufactured by Three Bond Co., Ltd. and Aron manufactured by Toa Synthetic Co., Ltd. There are Ceramic C, Aron Ceramic D, Aron Ceramic E, Sumiseram S manufactured by Asahi Chemical Industry Co., Ltd. and the like. As the alloy, known alloys such as eutectic solder and lead-free solder, that is, alloys mainly composed of Sn and Ag such as Sn-Ag, Sn-Ag-Cu, Sn-Bi, Sn, and Au-Sn, Ag and A metal paste made of fine powder such as Cu can be used. When an alloy is used, in order to improve the wettability of the alloy, a Ni film or a Cu film is formed on the respective surfaces of the plate-shaped member 10 and the first bonding layer 31 by a known method such as plating or sputtering, and the Ni film or Cu film is formed on the surface thereof. Form an Au film. The thickness of the Ni film or Cu film is usually 5 um or less, and the thickness of the Au film is usually 1 um or less. After that, it can be joined with a known solder or alloy material. In order to increase the bonding strength between the Ni film and Cu film and the plate-shaped member 10 and the fiber 321 as needed, a film such as Ti, Cr, Pd or the like is formed between the Ni film or Cu film and the plate-shaped member 10 or the fiber 321. May be formed. The portion for joining the plate-shaped member 10 and the first joining layer 31 is preferably in the form of a film having a thickness of 100 um or less. In order to improve the wettability between the plate-shaped member 10 and the alloy, a conductive material (for example, tungsten, molybdenum, platinum, etc.) may be formed on the surface of the plate-shaped member 10. It can be formed by applying and firing at the same time as the formation of the heater electrode 50. After that, an Au film may be formed on the conductive material by a method such as plating.

A-4.本実施形態の効果:
以上説明したように、本実施形態の静電チャック100は、板状部材10と、ベース部材20と、接合部30とを備える。板状部材10は、Z軸方向に略直交する吸着面S1と、吸着面S1とは反対側の下面S2とを有する。ベース部材20は、上面S3を有し、上面S3が板状部材10の下面S2側に位置するように配置されている。ベース部材20の熱膨張係数は、板状部材10の熱膨張係数と異なる。接合部30は、板状部材10の下面S2とベース部材20の上面S3との間に配置されて板状部材10とベース部材20とを接合する。また、本実施形態の静電チャック100では、接合部30は、少なくとも第1の接合層31と第2の接合層32とを含んでいる。
A-4. Effect of this embodiment:
As described above, the electrostatic chuck 100 of the present embodiment includes a plate-shaped member 10, a base member 20, and a joint portion 30. The plate-shaped member 10 has a suction surface S1 substantially orthogonal to the Z-axis direction and a lower surface S2 on the opposite side of the suction surface S1. The base member 20 has an upper surface S3, and the upper surface S3 is arranged so as to be located on the lower surface S2 side of the plate-shaped member 10. The coefficient of thermal expansion of the base member 20 is different from the coefficient of thermal expansion of the plate-shaped member 10. The joint portion 30 is arranged between the lower surface S2 of the plate-shaped member 10 and the upper surface S3 of the base member 20 to join the plate-shaped member 10 and the base member 20. Further, in the electrostatic chuck 100 of the present embodiment, the joint portion 30 includes at least the first joint layer 31 and the second joint layer 32.

第1の接合層31は、金属および無機材料の少なくとも一種により形成された繊維321を含有している。第1の接合層31の断熱性は、第2の接合層の断熱性より高い。このため、第1の接合層31により、板状部材10から第2の接合層32への放熱が抑制され、例えば、第2の接合層32の熱による劣化を抑制することができる。また、第2の接合層32は、第1の接合層31とベース部材20との間に配置されている。第2の接合層32の柔軟性は、第1の接合層31の柔軟性より高い。このため、第2の接合層32により、板状部材10とベース部材20との間の熱膨張差による応力を緩和することができる。従って、本保持装置によれば、接合部30全体における応力緩和性を確保しつつ、接合部30全体としての耐熱性を向上させることができる。 The first bonding layer 31 contains fibers 321 formed of at least one of metal and inorganic materials. The heat insulating property of the first joining layer 31 is higher than the heat insulating property of the second joining layer. Therefore, the first joint layer 31 suppresses heat dissipation from the plate-shaped member 10 to the second joint layer 32, and for example, deterioration of the second joint layer 32 due to heat can be suppressed. Further, the second joining layer 32 is arranged between the first joining layer 31 and the base member 20. The flexibility of the second bonding layer 32 is higher than the flexibility of the first bonding layer 31. Therefore, the second joint layer 32 can relieve the stress due to the difference in thermal expansion between the plate-shaped member 10 and the base member 20. Therefore, according to this holding device, it is possible to improve the heat resistance of the joint portion 30 as a whole while ensuring the stress relaxation property of the joint portion 30 as a whole.

また、本実施形態の静電チャック100では、接合部30の第1の接合層31が、金属および無機材料の少なくとも一種を、繊維(不織布でもよい)の形態で含有している。そのため、接合部30の第1の接合層31は、ある程度の柔軟性を有する。すなわち、第1の接合層31では、各繊維321が樹脂材料322の変形に追随してスライドできるため、第1の接合層31全体として柔軟性と、加熱・冷却の繰り返しによる膨張や収縮の繰り返しの変形に対する耐久性を有する。この点で、接合部30の第1の接合層31は、変形しにくく、繰り返しの変形により疲労破壊しやすい金属多孔体とは異なる。従って、本実施形態の静電チャック100では、接合部30により、板状部材10とベース部材20との接合性を確保しつつ、板状部材10とベース部材20との間の熱膨張差による応力を効果的に緩和することができ、熱応力により板状部材10に反りなどの変形が発生することを抑制することができ、また、部材間の剥離や部材の割れが発生することを抑制することができる。本静電チャック100によれば、該反りに起因して対象物に対する処理速度(例えば、エッチング速度)が不均一となることや、加工深さに制限が出たりすることを抑制することができる。また、部材間の剥離に伴い、その部分の熱伝導性が低下することによる温度分布の均一性の低下を抑制することができる。 Further, in the electrostatic chuck 100 of the present embodiment, the first bonding layer 31 of the bonding portion 30 contains at least one of a metal and an inorganic material in the form of fibers (may be a non-woven fabric). Therefore, the first joint layer 31 of the joint portion 30 has a certain degree of flexibility. That is, in the first joining layer 31, each fiber 321 can slide following the deformation of the resin material 322, so that the first joining layer 31 as a whole has flexibility and repeats expansion and contraction due to repeated heating and cooling. Has durability against deformation. In this respect, the first joint layer 31 of the joint portion 30 is different from the metal porous body which is hard to be deformed and easily fractured by fatigue due to repeated deformation. Therefore, in the electrostatic chuck 100 of the present embodiment, the bonding portion 30 secures the bondability between the plate-shaped member 10 and the base member 20, and the thermal expansion difference between the plate-shaped member 10 and the base member 20 causes the bonding. The stress can be effectively relieved, the plate-shaped member 10 can be prevented from being deformed due to thermal stress, and the peeling between the members and the cracking of the members can be suppressed. can do. According to the electrostatic chuck 100, it is possible to prevent the processing speed (for example, etching speed) of an object from becoming non-uniform due to the warp and the processing depth from being limited. .. In addition, it is possible to suppress a decrease in the uniformity of the temperature distribution due to a decrease in the thermal conductivity of the portion due to the peeling between the members.

また、本実施形態の静電チャック100では、接合部30における第1の接合層31の外周面を覆い、かつ、気密性が第1の接合層31の気密性より高い第1の保護部62が備えられている。そのため、第1の保護部62の存在により、半導体製造装置内部(チャンバー内部)にガス(ヘリウムガス)や異物が入ることを抑制することができる。また、仮に、静電チャック100が、第1の保護部62を備えない構成である場合、チャンバー内部の真空状態を効果的に維持できなくなるおそれがある。具体的には、第1の接合層31は、比較的に緻密性が低い。このため、真空状態のチャンバー内部とベース部材20に形成され孔25,26とが第1の接合層31を介して連通し、チャンバー内に第1の接合層31および孔25,26を介して、ベース部材20の下面S4側の大気が漏れ出て、チャンバー内部の真空度が低下するおそれがある。これに対して、本実施形態の静電チャック100によれば、第1の保護部62の存在により、ガスが緻密性の低い第1の接合層31を通過することが抑制されることにより、チャンバー内部の真空状態を効果的に維持することができる。なお、本実施形態の静電チャック100では、接合部30のうち、接合部30をZ軸方向に貫通する孔35,36であって、板状部材10における吸着面S1と下面S2とに開口する孔132,16と連通している孔35,36の内周面側には、繊維321を含有しない第2の保護部64や第3の保護部66が配置されている。これにより、半導体製造装置内部(チャンバー内部)にガス(ヘリウムガス)や異物が入ることや、異なる役割の孔の間で、異なるガスすなわち大気やヘリウムガスなどが相互に混合してしまうことを、より確実に抑制することができる。 Further, in the electrostatic chuck 100 of the present embodiment, the first protective portion 62 that covers the outer peripheral surface of the first joint layer 31 in the joint portion 30 and whose airtightness is higher than that of the first joint layer 31. Is provided. Therefore, the presence of the first protective portion 62 can prevent gas (helium gas) and foreign matter from entering the inside of the semiconductor manufacturing apparatus (inside the chamber). Further, if the electrostatic chuck 100 is not provided with the first protective portion 62, the vacuum state inside the chamber may not be effectively maintained. Specifically, the first bonding layer 31 has a relatively low density. Therefore, the inside of the chamber in a vacuum state and the holes 25 and 26 formed in the base member 20 communicate with each other through the first bonding layer 31, and the inside of the chamber is communicated with the first bonding layer 31 and the holes 25 and 26. The atmosphere on the lower surface S4 side of the base member 20 may leak out, and the degree of vacuum inside the chamber may decrease. On the other hand, according to the electrostatic chuck 100 of the present embodiment, the presence of the first protective portion 62 suppresses the gas from passing through the first joint layer 31 having low density. The vacuum state inside the chamber can be effectively maintained. In the electrostatic chuck 100 of the present embodiment, of the joint portions 30, holes 35 and 36 penetrating the joint portion 30 in the Z-axis direction are opened in the suction surface S1 and the lower surface S2 of the plate-shaped member 10. A second protective portion 64 and a third protective portion 66 that do not contain fibers 321 are arranged on the inner peripheral surface side of the holes 35 and 36 that communicate with the holes 132 and 16. As a result, gas (helium gas) and foreign substances enter the inside of the semiconductor manufacturing equipment (inside the chamber), and different gases, that is, air and helium gas, are mixed with each other between holes having different roles. It can be suppressed more reliably.

また、本実施形態の静電チャック100では、第1の接合層31には、該第1の接合層31に隣接する第2の接合層32が含有する樹脂材料322の一部が第1の接合層31の繊維321間に入り込んでいる。そのため、本実施形態の静電チャック100によれば、第1の接合層31と第2の接合層32との接合性を向上させることができる。 Further, in the electrostatic chuck 100 of the present embodiment, in the first bonding layer 31, a part of the resin material 322 contained in the second bonding layer 32 adjacent to the first bonding layer 31 is first. It penetrates between the fibers 321 of the joining layer 31. Therefore, according to the electrostatic chuck 100 of the present embodiment, the bondability between the first bonding layer 31 and the second bonding layer 32 can be improved.

また、本実施形態の静電チャック100では、ベース部材20に冷媒流路21が形成されている。また、接合部30のせん断接着ひずみは、15%以上である。すなわち、接合部30は、ある程度以上のせん断破断のしにくさを有する。このような高いせん断接着ひずみの値は、上述したように、第1の接合層31において、各繊維321が樹脂材料322の変形に追随してスライドでき、第1の接合層31全体として十分な柔軟性を有するために実現することができる。しかも、第1の接合層31とベース部材20との間には、第2の接合層32が配置されており、第2の接合層32の柔軟性は第1の接合層31の柔軟性より高い。そのため、本実施形態の静電チャック100では、板状部材10とベース部材20との間の熱膨張差による応力によって接合部30が破断することを抑制することができる。従って、本実施形態の静電チャック100によれば、接合部30の破断に起因して板状部材10とベース部材20との間の熱伝導性(熱引き特性)が低下し、板状部材10の吸着面S1の温度分布の均一性が低下することを抑制することができる。例えば、板状部材10の直径が360mmであり、接合部30の厚さが1mmであり、板状部材10がアルミナ(熱膨張係数:8.2ppm/K)により形成され、ベース部材20がアルミニウム(熱膨張係数:23ppm/K)により形成され、応力ゼロとなる温度を100℃(硬化温度)とし、使用時温度を板状部材10では250℃、ベース部材20では150℃としたとき、接合部30のせん断接着ひずみが15%以上であれば、接合部30が破断することがない。また、使用時温度を板状部材10では150℃、ベース部材20では20℃としたとき、接合部30のせん断接着ひずみが40%以上であれば、接合部30が破断することがない。 Further, in the electrostatic chuck 100 of the present embodiment, the refrigerant flow path 21 is formed in the base member 20. Further, the shear adhesive strain of the joint portion 30 is 15% or more. That is, the joint portion 30 has a certain degree of resistance to shear fracture. As described above, the value of such a high shear adhesive strain allows each fiber 321 to slide in the first joining layer 31 following the deformation of the resin material 322, which is sufficient for the first joining layer 31 as a whole. It can be realized because of its flexibility. Moreover, a second joint layer 32 is arranged between the first joint layer 31 and the base member 20, and the flexibility of the second joint layer 32 is higher than the flexibility of the first joint layer 31. high. Therefore, in the electrostatic chuck 100 of the present embodiment, it is possible to prevent the joint portion 30 from breaking due to the stress due to the difference in thermal expansion between the plate-shaped member 10 and the base member 20. Therefore, according to the electrostatic chuck 100 of the present embodiment, the thermal conductivity (heat-drawing characteristic) between the plate-shaped member 10 and the base member 20 is lowered due to the breakage of the joint portion 30, and the plate-shaped member is It is possible to suppress the decrease in the uniformity of the temperature distribution of the adsorption surface S1 of 10. For example, the plate-shaped member 10 has a diameter of 360 mm, the joint portion 30 has a thickness of 1 mm, the plate-shaped member 10 is formed of alumina (coefficient of thermal expansion: 8.2 ppm / K), and the base member 20 is made of aluminum. When the temperature at which the stress is zero, which is formed by (coefficient of thermal expansion: 23 ppm / K), is 100 ° C (curing temperature), and the operating temperature is 250 ° C for the plate-shaped member 10 and 150 ° C for the base member 20, joining is performed. If the shear adhesion strain of the portion 30 is 15% or more, the joint portion 30 will not break. Further, when the operating temperature is 150 ° C. for the plate-shaped member 10 and 20 ° C. for the base member 20, if the shear adhesive strain of the joint portion 30 is 40% or more, the joint portion 30 will not break.

また、本実施形態の静電チャック100では、接合部30のヤング率は、10MPa以下である。すなわち、接合部30は、ある程度以上の柔軟性を有する。このような低いヤング率の値は、上述したように、第1の接合層31において、各繊維321が樹脂材料322の変形に追随してスライドでき、第1の接合層31全体として十分な柔軟性を有するために実現することができる。しかも、第1の接合層31とベース部材20との間には、第2の接合層32が配置されており、第2の接合層32の柔軟性は第1の接合層31の柔軟性より高い。そのため、本実施形態の静電チャック100では、板状部材10とベース部材20との間の熱膨張差による応力によって反りなどの変形が発生することを抑制することができる。従って、本実施形態の静電チャック100によれば、該反りに起因してウェハWに対する処理速度(例えば、エッチング速度)が不均一となったり、加工深さに制限が出たりすることを抑制することができる。 Further, in the electrostatic chuck 100 of the present embodiment, the Young's modulus of the joint portion 30 is 10 MPa or less. That is, the joint portion 30 has a certain degree of flexibility or more. As described above, such a low Young's modulus value allows each fiber 321 to slide in the first bonding layer 31 following the deformation of the resin material 322, and is sufficiently flexible as the first bonding layer 31 as a whole. It can be realized to have sex. Moreover, a second joint layer 32 is arranged between the first joint layer 31 and the base member 20, and the flexibility of the second joint layer 32 is higher than the flexibility of the first joint layer 31. high. Therefore, in the electrostatic chuck 100 of the present embodiment, it is possible to suppress deformation such as warpage due to stress due to the difference in thermal expansion between the plate-shaped member 10 and the base member 20. Therefore, according to the electrostatic chuck 100 of the present embodiment, it is possible to prevent the processing speed (for example, etching speed) of the wafer W from becoming non-uniform or the processing depth from being limited due to the warp. can do.

また、本実施形態の静電チャック100では、接合部30の剛性率は、4MPa以下である。すなわち、接合部30は、特にせん断方向に対して、ある程度以上の柔軟性を有する。このような低い剛性率の値は、上述したように、第1の接合層31において、各繊維321が樹脂材料322の変形に追随してスライドでき、第1の接合層31全体として十分な柔軟性を有するために実現することができる。しかも、第1の接合層31とベース部材20との間には、第2の接合層32が配置されており、第2の接合層32の柔軟性は第1の接合層31の柔軟性より高い。そのため、本実施形態の静電チャック100では、板状部材10とベース部材20との間の熱膨張差による応力によって反りなどの変形が発生することを抑制することができる。従って、本実施形態の静電チャック100によれば、該反りに起因してウェハWに対する処理速度(例えば、エッチング速度)が不均一となったり、加工深さに制限が出たりすることを抑制することができる。 Further, in the electrostatic chuck 100 of the present embodiment, the rigidity of the joint portion 30 is 4 MPa or less. That is, the joint portion 30 has a certain degree of flexibility, especially in the shear direction. As described above, such a low rigidity value allows each fiber 321 to slide in the first joining layer 31 following the deformation of the resin material 322, and is sufficiently flexible as the first joining layer 31 as a whole. It can be realized to have sex. Moreover, a second joint layer 32 is arranged between the first joint layer 31 and the base member 20, and the flexibility of the second joint layer 32 is higher than the flexibility of the first joint layer 31. high. Therefore, in the electrostatic chuck 100 of the present embodiment, it is possible to suppress deformation such as warpage due to stress due to the difference in thermal expansion between the plate-shaped member 10 and the base member 20. Therefore, according to the electrostatic chuck 100 of the present embodiment, it is possible to prevent the processing speed (for example, etching speed) of the wafer W from becoming non-uniform or the processing depth from being limited due to the warp. can do.

また、本実施形態の静電チャック100では、接合部30が樹脂材料を含んでいる。そのため、本実施形態の静電チャック100によれば、接合部30により、板状部材10とベース部材20との間の接合性を効果的に確保しつつ、板状部材10とベース部材20との間の熱膨張差による応力を効果的に緩和することができ、部材間の剥離や部材の割れが発生することを効果的に抑制することができる。 Further, in the electrostatic chuck 100 of the present embodiment, the joint portion 30 contains a resin material. Therefore, according to the electrostatic chuck 100 of the present embodiment, the joint portion 30 effectively secures the bondability between the plate-shaped member 10 and the base member 20, and the plate-shaped member 10 and the base member 20. It is possible to effectively relieve the stress due to the difference in thermal expansion between the members, and it is possible to effectively suppress the occurrence of peeling between members and cracking of members.

なお、接合部30(第2の接合層32や保護部62~66)が含有する樹脂材料は、シリコーン樹脂であることが好ましい。樹脂材料の中でもシリコーン樹脂は、耐寒性と耐熱性と柔軟性に優れる。そのため、接合部30が含有する樹脂材料としてシリコーン樹脂を用いれば、接合部30の耐寒性および耐熱性を向上させることができ、静電チャック100を広い温度範囲で使用することができるとともに、接合部30によって板状部材10とベース部材20との間の熱膨張差による応力を極めて効果的に緩和することができ、部材間の剥離や部材の割れが発生することを極めて効果的に抑制することができる。 The resin material contained in the joint portion 30 (second joint layer 32 and protective portions 62 to 66) is preferably a silicone resin. Among the resin materials, silicone resin is excellent in cold resistance, heat resistance and flexibility. Therefore, if a silicone resin is used as the resin material contained in the joint portion 30, the cold resistance and heat resistance of the joint portion 30 can be improved, and the electrostatic chuck 100 can be used in a wide temperature range and is joined. The portion 30 can extremely effectively relieve the stress due to the difference in thermal expansion between the plate-shaped member 10 and the base member 20, and extremely effectively suppresses peeling between the members and cracking of the members. be able to.

また、接合部30が含有する樹脂材料は、付加硬化型シリコーン樹脂であることがさらに好ましい。シリコーン樹脂の中でも付加硬化型シリコーン樹脂は、硬化の際に揮発性の副生成物を発生しない。そのため、接合部30が含有する樹脂材料として付加硬化型シリコーン樹脂を用いれば、該副生成物に起因して接合部30に気泡が生じることを抑制することができ、その結果、該気泡の存在に起因して板状部材10とベース部材20との間の熱伝導性(熱引き特性)が低下し、板状部材10の吸着面S1の温度分布の均一性が低下することを抑制することができる。 Further, the resin material contained in the joint portion 30 is more preferably an addition-curable silicone resin. Among the silicone resins, the addition-curable silicone resin does not generate volatile by-products during curing. Therefore, if an addition-curable silicone resin is used as the resin material contained in the joint portion 30, it is possible to suppress the generation of bubbles in the joint portion 30 due to the by-product, and as a result, the presence of the bubbles. It is possible to prevent the thermal conductivity (heat-drawing characteristic) between the plate-shaped member 10 and the base member 20 from being lowered due to the above, and the uniformity of the temperature distribution of the suction surface S1 of the plate-shaped member 10 from being lowered. Can be done.

B.変形例:
本明細書で開示される技術は、上述の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の形態に変形することができ、例えば次のような変形も可能である。
B. Modification example:
The technique disclosed in the present specification is not limited to the above-described embodiment, and can be transformed into various forms without departing from the gist thereof, and for example, the following modifications are also possible.

上記実施形態における静電チャック100の構成は、あくまで一例であり、種々変形可能である。例えば、板状部材10と接合部30との間における第1の接合層31と第2の接合層32との上下方向の配置はあくまで一例であり、種々変形可能である。例えば、上記実施形態において、板状部材10と第1の接合層31との間に、他の接合層(例えば無機系若しくは金属系の接合層)が配置された構成であってもよいし、第1の接合層31と第2の接合層32との間に、他の接合層が配置された構成であってもよいし、第2の接合層32とベース部材20との間に、他の接合層が配置された構成であってもよい。 The configuration of the electrostatic chuck 100 in the above embodiment is merely an example and can be variously modified. For example, the arrangement of the first joint layer 31 and the second joint layer 32 in the vertical direction between the plate-shaped member 10 and the joint portion 30 is merely an example and can be variously deformed. For example, in the above embodiment, another bonding layer (for example, an inorganic or metallic bonding layer) may be arranged between the plate-shaped member 10 and the first bonding layer 31. Another bonding layer may be arranged between the first bonding layer 31 and the second bonding layer 32, or between the second bonding layer 32 and the base member 20. The structure may be such that the bonding layer of the above is arranged.

上記実施形態では、接合部30のせん断接着ひずみは15%以上であり、接合部30のヤング率は10MPa以下であり、接合部30の剛性率は4MPa以下であるとしているが、これらの物性値の数値範囲は好ましい範囲であり、これらの物性値の数値範囲を満たすことは必ずしも必須ではない。 In the above embodiment, the shear bond strain of the joint portion 30 is 15% or more, the Young's modulus of the joint portion 30 is 10 MPa or less, and the rigidity of the joint portion 30 is 4 MPa or less. The numerical range of is a preferable range, and it is not always essential to satisfy the numerical range of these physical property values.

上記実施形態では、板状部材10の内部にヒータ電極50が配置されているが、必ずしも板状部材10の内部にヒータ電極50が配置されている必要はない。また、上記実施形態では、ベース部材20に冷媒流路21が形成されているが、必ずしもベース部材20に冷媒流路21が形成されている必要はない。 In the above embodiment, the heater electrode 50 is arranged inside the plate-shaped member 10, but the heater electrode 50 does not necessarily have to be arranged inside the plate-shaped member 10. Further, in the above embodiment, the refrigerant flow path 21 is formed in the base member 20, but it is not always necessary that the refrigerant flow path 21 is formed in the base member 20.

上記実施形態では、板状部材10の内部に1つのチャック電極40が設けられた単極方式が採用されているが、板状部材10の内部に一対のチャック電極40が設けられた双極方式が採用されてもよい。 In the above embodiment, a unipolar method in which one chuck electrode 40 is provided inside the plate-shaped member 10 is adopted, but a bipolar method in which a pair of chuck electrodes 40 are provided inside the plate-shaped member 10 is adopted. It may be adopted.

上記実施形態の静電チャック100における各部材の形成材料は、あくまで一例であり、任意に変更可能である。例えば、上記実施形態では、板状部材10が、セラミックスにより形成されているが、板状部材10が、セラミックス以外の材料(例えば、樹脂材料)により形成されるとしてもよい。また、上記実施形態において、第1の接合層31が、金属により形成された繊維と無機材料により形成された繊維との両方を含有する構成であってもよい。また、上記実施形態において、接合部30の第1の保護部62、第2の保護部64や第3の保護部66に含まれる樹脂材料と第2の接合層32に含まれる樹脂材料とは、同種でも異種でもよい。ただし、それらの樹脂材料が同種であれば、熱膨張係数が互いに近くなることや、相互の濡れ性が高まり接着性が良好となるため、好ましい。また、上記実施形態では、接合部30の32、第1の保護部62、第2の保護部64や第3の保護部66が樹脂材料を主成分として含んでいるが、接合部30の32、第1の保護部62、第2の保護部64や第3の保護部66の少なくとも1つが樹脂材料を副成分として含むとしてもよい。 The material for forming each member in the electrostatic chuck 100 of the above embodiment is merely an example and can be arbitrarily changed. For example, in the above embodiment, the plate-shaped member 10 is formed of ceramics, but the plate-shaped member 10 may be formed of a material other than ceramics (for example, a resin material). Further, in the above embodiment, the first bonding layer 31 may be configured to contain both fibers formed of a metal and fibers formed of an inorganic material. Further, in the above embodiment, the resin material contained in the first protective portion 62, the second protective portion 64 and the third protective portion 66 of the joint portion 30, and the resin material contained in the second joint layer 32 are , It may be the same kind or different kinds. However, if these resin materials are of the same type, the coefficients of thermal expansion are close to each other, the mutual wettability is enhanced, and the adhesiveness is good, which is preferable. Further, in the above embodiment, the 32 of the joint portion 30, the first protective portion 62, the second protective portion 64, and the third protective portion 66 contain the resin material as a main component, but the 32 of the joint portion 30. , At least one of the first protective portion 62, the second protective portion 64, and the third protective portion 66 may contain the resin material as a sub-ingredient.

上記実施形態の静電チャック100の製造方法は、あくまで一例であり、種々変形可能である。 The method for manufacturing the electrostatic chuck 100 of the above embodiment is merely an example and can be variously modified.

本発明は、静電引力を利用してウェハWを保持する静電チャック100に限らず、板状部材と、ベース部材と、接合部とを備え、板状部材の表面上に対象物を保持する他の保持装置(例えば、真空チャック等)にも同様に適用可能である。 The present invention is not limited to the electrostatic chuck 100 that holds the wafer W by utilizing electrostatic attraction, but also includes a plate-shaped member, a base member, and a joint portion, and holds an object on the surface of the plate-shaped member. It is also applicable to other holding devices (for example, vacuum chucks and the like).

10:板状部材 16:孔 20:ベース部材 21:冷媒流路 25,26:孔 30:接合部 31:第1の接合層 32:第2の接合層 35,36:孔 40:チャック電極 50:ヒータ電極 62:第1の保護部 64:第2の保護部 66:第3の保護部 100:静電チャック 131:第1のガス流路孔 132:第2のガス流路孔 133:横流路 134:拡径部 140:ピン挿通孔 160:充填部材 201,202:被着体 321:繊維 322:樹脂材料 L:距離Δ S1:吸着面 S2:下面 S3:上面 S4:下面 S5:下面 W:ウェハ t:初期厚さ 10: Plate-shaped member 16: Hole 20: Base member 21: Refrigerator flow path 25, 26: Hole 30: Joint portion 31: First joint layer 32: Second joint layer 35, 36: Hole 40: Chuck electrode 50 : Heater electrode 62: First protection part 64: Second protection part 66: Third protection part 100: Electrostatic chuck 131: First gas flow path hole 132: Second gas flow path hole 133: Cross flow Path 134: Enlarged portion 140: Pin insertion hole 160: Filling member 201, 202: Adhesion 321: Fiber 322: Resin material L: Distance Δ S1: Adsorption surface S2: Bottom surface S3: Top surface S4: Bottom surface S5: Bottom surface W : Wafer t: Initial thickness

Claims (8)

第1の方向に略直交する第1の表面と、前記第1の表面とは反対側の第2の表面と、を有する板状部材と、
第3の表面を有し、前記第3の表面が前記板状部材の前記第2の表面側に位置するように配置され、前記板状部材の熱膨張係数とは異なる熱膨張係数を有するベース部材と、
前記板状部材の前記第2の表面と前記ベース部材の前記第3の表面との間に配置されて前記板状部材と前記ベース部材とを接合する接合部と、
を備え、前記板状部材の前記第1の表面上に対象物を保持する保持装置において、
前記接合部は、少なくとも第1の接合層と第2の接合層とを含んでおり、
前記第1の接合層は、金属および無機材料の少なくとも一種により形成された繊維と、前記板状部材と前記繊維とを接合する無機系接着材と、を含有し、かつ、断熱性が前記第2の接合層の断熱性より高く、
前記第2の接合層は、前記第1の接合層と前記ベース部材との間に配置され、柔軟性が前記第1の接合層の柔軟性より高い、
ことを特徴とする保持装置。
A plate-like member having a first surface substantially orthogonal to the first direction and a second surface opposite to the first surface.
A base having a third surface, the third surface being arranged so as to be located on the second surface side of the plate-shaped member, and having a thermal expansion coefficient different from the thermal expansion coefficient of the plate-shaped member. Members and
A joint portion arranged between the second surface of the plate-shaped member and the third surface of the base member to join the plate-shaped member and the base member.
In a holding device for holding an object on the first surface of the plate-shaped member.
The joint includes at least a first joint layer and a second joint layer.
The first joining layer contains a fiber formed of at least one of a metal and an inorganic material, and an inorganic adhesive that joins the plate-shaped member and the fiber , and has a heat insulating property of the first. Higher than the heat insulation of the joint layer of 2
The second bonding layer is arranged between the first bonding layer and the base member, and has higher flexibility than the flexibility of the first bonding layer.
A holding device characterized by that.
請求項1に記載の保持装置において、さらに、
前記接合部における前記第1の接合層の外周面を覆い、かつ、気密性が前記第1の接合層の気密性より高い保護部を備える、
ことを特徴とする保持装置。
In the holding device according to claim 1, further
A protective portion that covers the outer peripheral surface of the first joint layer in the joint portion and has a higher airtightness than that of the first joint layer is provided.
A holding device characterized by that.
請求項1または請求項2に記載の保持装置において、 In the holding device according to claim 1 or 2.
前記繊維は、無機系繊維である、 The fiber is an inorganic fiber.
ことを特徴とする保持装置。 A holding device characterized by that.
請求項1から請求項3までのいずれか一項に記載の保持装置において、 In the holding device according to any one of claims 1 to 3.
前記第1の接合層における前記繊維の含有量は、2%以上、30%以下である、 The content of the fiber in the first bonding layer is 2% or more and 30% or less.
ことを特徴とする保持装置。 A holding device characterized by that.
請求項1から請求項4までのいずれか一項に記載の保持装置において、
前記ベース部材には、冷媒流路が形成されており、
前記接合部のせん断接着ひずみは、15%以上である、
ことを特徴とする保持装置。
In the holding device according to any one of claims 1 to 4 .
A refrigerant flow path is formed in the base member, and the refrigerant flow path is formed.
The shear adhesive strain of the joint is 15% or more.
A holding device characterized by that.
請求項1から請求項5までのいずれか一項に記載の保持装置において、
前記接合部の剛性率は、4MPa以下である、
ことを特徴とする保持装置。
In the holding device according to any one of claims 1 to 5.
The rigidity of the joint is 4 MPa or less.
A holding device characterized by that.
請求項6に記載の保持装置において、
前記第2の接合層は、シリコーン樹脂を含む、
ことを特徴とする保持装置。
In the holding device according to claim 6,
The second bonding layer contains a silicone resin.
A holding device characterized by that.
請求項7に記載の保持装置において、
前記ベース部材には、冷媒流路が形成されており、
前記シリコーン樹脂は、付加硬化型シリコーン樹脂である、
ことを特徴とする保持装置。
In the holding device according to claim 7,
A refrigerant flow path is formed in the base member, and the refrigerant flow path is formed.
The silicone resin is an addition-curable silicone resin.
A holding device characterized by that.
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