TWI828988B - 接合體及靜電夾頭 - Google Patents

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Abstract

一種接合體，係具備板狀的第1構件、平板狀的第2構件、和配置在第1構件與第2構件之間並將第1構件和第2構件接合的接合部，接合部具備：第1接合層，係由第1接合材所構成，配置在第1構件側；第2接合層，係由第2接合材所構成，配置在第2構件側；及金屬層，係配置在第1接合層與第2接合層之間，形成有彼此連通的複數個孔的平板狀的金屬層，具有：第1接合材含浸層，係配置在第1接合層側，第1接合材係含浸於複數個孔；第2接合材含浸層，係配置在第2接合層側，第2接合材係含浸於複數個孔；和空孔層，係配置在第1接合材含浸層與第2接合材含浸層之間，複數個孔是空的。

Description

接合體及靜電夾頭
本發明係關於接合了2個構件的接合體。
以往，有人提出了如下的技術：抑制在使用硬焊料等的熔填材料、接著劑等的接合材來接合由金屬、陶瓷等所形成的2個構件的接合體中，因2個構件的熱膨脹率差異等所產生的應變(例如，參照專利文獻1、2)。
專利文獻1中公開了如下的技術：將2個構件接合的接合層具有焊料和金屬網，從而將接合層的厚度均勻化，同時確保厚度，抑制熱應力的緩和能力的降低。
專利文獻2中公開了如下的技術：將陶瓷材和金屬材隔著作為中間層的金屬多孔質材接合，從而利用中間層的變形來緩和熱應力。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2010-179313號公報 [專利文獻2]日本特開2012-91975號公報
[發明欲解決之課題]
在專利文獻1記載的技術中，由於在接合後胞(cell)構造體係以接合層固定，因此在使用接合體時，有應力緩衝效果變小這樣的問題。此外，在專利文獻2中，並未提及硬焊料對金屬多孔質材的含浸程度，依硬焊料對金屬多孔質材的含浸程度，有可能無法充分地進行接合、應力緩衝效果變小。
本發明係為了解決上述課題所完成的發明，目的在於提供能夠在使用接合材接合2個構件的接合體中，緩衝應力的其他技術。 [用以解決課題之手段]
本發明係為了解決上述課題中的至少一部分所完成的發明，能以下述的形態來實現。
(1)若根據本發明的一形態的話，便可提供一種接合體。此接合體，係具備板狀的第1構件、平板狀的第2構件、和配置在前述第1構件與前述第2構件之間並將前述第1構件和前述第2構件接合的接合部，前述接合部具備：第1接合層，係由第1接合材所構成，配置在前述第1構件側；第2接合層，係由第2接合材所構成，配置在前述第2構件側；及金屬層，係配置在前述第1接合層與前述第2接合層之間，形成有彼此連通的複數個孔的平板狀者，具有：第1接合材含浸層，係配置在前述第1接合層側，前述第1接合材係含浸於前述複數個孔；第2接合材含浸層，係配置在前述第2接合層側，前述第2接合材係含浸於前述複數個孔；和空孔層，係配置在前述第1接合材含浸層與前述第2接合材含浸層之間，前述複數個孔是空的。
若根據此構成的話，則接合部所具備的金屬層具備空孔層，因此在使用接合體時的加熱冷卻環境中，金屬層能夠變形。因此，能夠利用金屬層來緩衝伴隨第1構件及第2構件的變形而來的應力，能夠抑制接合體的應變、翹曲、剝離等。此外，由於金屬層中含浸有接合材，金屬層中形成有第1接合材含浸層、和第2接合材含浸層，因此能夠充分地進行第1接合層及第2接合層與金屬層的接合。其結果，能夠將第1構件和第2構件充分地接合，能夠抑制剝離。
(2)上述形態的接合體，其中前述金屬層的前述空孔層可以是從前述金屬層的中心起涵蓋到外周地形成。這樣做的話，便能夠涵蓋第1構件的整面主面和第2構件的整面主面地緩衝應力，能夠得到更大的應力緩衝效果。
(3)上述形態的接合體，其中前述金屬層可以是金屬纖維的氈。金屬纖維的氈，由於纖維容易活動，因此這樣做的話，便能夠更適切地緩和應力。
(4)上述形態的接合體，其中前述金屬纖維的線徑可以是1μm以上30μm以下。這樣做的話，便能夠適切地形成金屬層的空孔層。
(5)上述形態的接合體，其中前述金屬層的空隙率可以是50%以上90%以下。這樣做的話，便能夠充分地得到由金屬層的空孔層所產生的應力緩和效果。
(6)上述形態的接合體，其中在將前述金屬層的與前述第1接合層的接合面積、和前述金屬層的與前述第2接合層的接合面積的平均面積設為Smm2 ，將前述金屬層的厚度設為tmm時，可以是t≧0.07log(S)-0.1。這樣做的話，便能夠進一步得到應力緩和效果。
(7)上述形態的接合體，其中前述第1接合材及前述第2接合材係分別由無機物或金屬所構成。無機的接合材、金屬的接合材係耐熱溫度比樹脂等的有機的接合材高，因此即使是在例如300℃以上等的高溫環境下，也能夠使用接合體。
(8)若根據本發明的其他形態的話，便可提供一種靜電夾頭。此靜電夾頭具備接合體，前述第1構件的主面係載置保持對象物的載置面。若根據此構成的話，則可藉由金屬層的空孔層來緩和應力，能夠抑制使用靜電夾頭之際的第1構件的變形，因此能夠抑制保持對象的載置面的變形，能夠使靜電夾頭的保持性能提高。
又，本發明可以以各種態樣實現，例如，能夠以具備接合體的保持裝置、具備接合體的半導體零件、具備接合體的波長轉換零件、接合體的製造方法、具備接合體的靜電夾頭的製造方法等的形態實現。
[用以實施發明的形態]
＜第1實施形態＞ 圖1係概略地顯示第1實施形態的接合體10的XZ剖面構成的說明圖。在圖1中，Y軸正方向係朝向紙面背面側的方向。圖1中，為了確定出方向，而顯示彼此正交的XYZ軸。在本說明書中，權宜上，將Z軸正方向稱為上方向，將Z軸負方向稱為下方向，但接合體10實際上可以按照與這樣的方向不同的方向使用。
接合體10具備：平板狀的第1構件100、平板狀的第2構件200、和配置在第1構件100與第2構件200之間並將第1構件100和第2構件200接合的接合部300。接合體10係形成為大致圓柱狀。
第1構件100，係具有大致圓形平面狀的主面的板狀構件，由陶瓷形成。第1構件100的直徑，係例如，5mm～350mm左右，第1構件100的厚度，係例如，0.5mm～6mm左右。陶瓷的種類，例如，能夠使用氧化鋁(Al2 O3 )、氮化鋁(AlN)、氧化鋯(ZrO2 )、氮化矽(Si3 N4 )、碳化矽(SiC)等的各種陶瓷。另外，第1構件100可以施加金屬鍍敷。此外，第1構件100的尺寸能夠根據使用目的等而適宜設定。
第2構件200，係例如，具有直徑與第1構件100相等的大致圓形平面狀的主面的板狀構件，由金屬形成。在本實施形態中，第2構件200的厚度，係例如，1mm～30mm左右。又，第2構件200可以是直徑與第1構件100不同的大致圓板。金屬的種類，例如，能夠使用不銹鋼、銅、鋁、鋁合金等的各種金屬。此外，第2構件200的尺寸能夠根據使用目的等而適宜設定。
接合部300將第1構件100和第2構件200接合。接合部300具備：第1接合層310，係由第1接合材所構成，配置在第1構件100側；第2接合層320，係由第2接合材所構成，配置在第2構件200側；和金屬層330，係配置在第1接合層310與第2接合層320之間。
第1接合材和第2接合材，例如，能夠使用：包含鈦(Ti)的硬焊料、銀蠟等的硬焊料及焊料等的熔填材料、矽酮系樹脂、丙烯酸系樹脂、環氧系樹脂等的接著材、玻璃糊等的無機的接著材等。作為第1接合材和第2接合材，若使用由無機物或金屬所構成的材料，則由於耐熱溫度比樹脂等的有機的接著材高，因此即使是在例如300℃以上等的高溫環境下，也能夠使用接合體10，是較佳的。第1接合材和第2接合材可以是彼此不同的，也可以是相同的。在本實施形態中，第1接合層310和第2接合層320的厚度係分別為例如0.05mm左右。第1接合層310和第2接合層320的厚度能夠適宜設定。在以下的說明中，在不區別第1接合材和第2接合材時，亦簡稱為「接合材」，在不區別第1接合層和第2接合層時，亦簡稱為「接合層」。
金屬層330，係具有直徑與第1構件100及第2構件200相等的大致圓形平面狀的主面的板狀構件，形成有彼此連通的複數個孔。本實施形態的金屬層330係金屬纖維的氈。作為金屬纖維的材質，能夠使用：鎳、鋁、銅、黃銅、不銹鋼、它們的合金等。金屬層330的厚度t(圖1)沒有特別的限定，例如為0.2mm～3mm左右。金屬層330的厚度，例如，能夠基於與第1接合層310及第2接合層320的接合面積的關係而適宜設定。金屬層330的空隙率沒有特別的限定，例如為50%以上90%以下。金屬纖維的線徑沒有特別的限定，例如為1μm以上30μm以下。
金屬層330，具有：第1接合材含浸層331，係配置在第1接合層310側，第1接合材係含浸於複數個孔；第2接合材含浸層332，係配置在第2接合層320側，第2接合材係含浸於複數個孔；和空孔層333，係配置在第1接合材含浸層331與第2接合材含浸層332之間，複數個孔是空的。本實施形態的接合體10，係第1構件100和第2構件200隔著金屬層330並藉由第1接合材和第2接合材予以接合而形成。在製造接合體10之際，第1接合材的一部分係浸透於金屬層330的一部分而形成第1接合材含浸層331，第2接合材的一部分係浸透於金屬層330的一部分而形成第2接合材含浸層332。此時，在金屬層330中，第1接合材和第2接合材皆未浸透的部分係形成為層狀，該部分成為空孔層333。本實施形態的接合體10，如圖示，空孔層333係從金屬層330的中心CP起涵蓋到外周OP1而形成。
如上所述，本實施形態的接合體10，係第1構件100為由陶瓷所構成，第2構件200為由金屬所構成，有熱膨脹率彼此不同的情況。因此，有伴隨接合體10的使用溫度的變化而來的第1構件100及第2構件200的變形量不同的情況。若根據本實施形態的接合體10的話，則接合部300所具備的金屬層330具備空孔層333，空孔層333能夠比較自由地變形，因此即使是在隨著接合體10的使用溫度的變化，第1構件100及第2構件200以不同的變形率變形的情況下，也能夠藉由金屬層330的空孔層333變形來緩和伴隨第1構件100及第2構件200的變形而發生的應力。其結果，能夠抑制第1構件100和第2構件200的剝離、翹曲。
在本實施形態的接合體10中，空孔層333係從金屬層330的中心CP起涵蓋到外周OP1而形成，因此能夠涵蓋第1構件100及第2構件200的整面主面地得到由空孔層333所產生的應力緩衝效果。因此，能夠進一步抑制剝離、翹曲。
此外，若根據本實施形態的接合體10的話，則由於金屬層330中含浸有接合材，金屬層330中形成有第1接合材含浸層331、和第2接合材含浸層332，因此能夠充分地進行第1接合層310及第2接合層320與金屬層330的接合。其結果，能夠將第1構件100和第2構件200充分地接合，能夠抑制第1構件100和第2構件200的剝離。
以下，針對關於金屬層330的空隙率、厚度、金屬纖維的線徑的檢討結果進行說明。 圖2係顯示金屬層330的空隙率和第1構件100的變形量的關係的圖。圖2所示的接合體10係直徑36mm的大致圓柱。第1構件100係由氧化鋁(Al2 O3 )所構成，厚度為3.6mm。第2構件200係由不銹鋼所構成，厚度為30mm。金屬層330為金屬纖維的氈，金屬的種類為不銹鋼，纖維材的線徑為10μm。第1接合材及第2接合材係包含鈦(Ti)的硬焊料，厚度0.05mm的薄片材。
圖2所示的例子的接合體10，係如圖示般將金屬層330的空隙率變更為30%、50%、90%、95%，調查接合後及熱循環試驗後的第1構件100的變形量。此處，接合溫度為930℃。熱循環試驗係以從室溫到350℃為一個循環，進行50次循環。第1構件100的變形量係第1構件100的表面(主面)的中心和端部的高度的差。此外，空隙率係從金屬纖維的單位面積重量A(g/cm2 )和厚度B(cm)，使用母材的密度C(g/cm3 )，依下述方式計算。此處，單位面積重量係纖維的每單位面積的重量。 空隙率=1-(A/B)/C
樣品2～5係金屬層330的空隙率不同，但其他構成相同。樣品1不具備金屬層330，但其他構成與樣品2～5相同。
樣品1係接合部300不具備金屬層330。在此構成中，在將第1構件100和第2構件200接合之際，第1構件100發生破裂，不能接合。
樣品2係金屬層330的空隙率為30%。樣品2係接合時的第1構件100的變形量為30μm，較大地變形。熱循環試驗後的變形量係變形量減少為18μm，但空孔層333的一部分發生金屬纖維裂開。金屬層330的空隙率為30%，可認為是空隙較少，應力緩衝效果因接合面積、金屬纖維彼此的接觸面積增加而變小，在金屬纖維間的接觸部產生巨大應力，因此產生裂開。
樣品3係金屬層330的空隙率為50%，樣品4係金屬層330的空隙率為90%。與樣品1相比，樣品3、樣品4抑制了接合後的第1構件100的變形，此外，在接合後和熱循環試驗後，第1構件100的變形量不變。即，藉由金屬層得到了應力緩衝效果。
樣品5係金屬層330的空隙率為95%。在此構成中，在將第1構件100和第2構件200接合之際，接合材係幾乎全部含浸於金屬層330內，無法將第1構件100和第2構件200接合。
如圖2所示，若金屬層330的空隙率為50%以上90%以下，便可得到充分的應力緩衝效果，能夠抑制接合體10的變形、剝離、裂開等的劣化。
圖3係顯示金屬層的厚度和應力緩衝效果的關係的圖。圖3所示的接合體10係直徑(在圖3中，記載為「接合體徑」)100mm和350mm兩種大致圓柱。第1構件100係由氧化鋁(Al2 O3 )所構成，厚度為6mm。第2構件200係由不銹鋼所構成，厚度為23mm。金屬層330為金屬纖維的氈，金屬的種類為不銹鋼，纖維材的線徑為10μm，空隙率80%。第1接合材及第2接合材係包含鈦(Ti)的硬焊料，厚度0.05mm的薄片材。
在圖3所示的例子中，分別針對第1構件100及第2構件200的直徑為100mm者、和350mm者，使用將金屬層330的厚度設為0.5mm、1.0mm、及3.0mm者，利用接合材進行接合。接合溫度為930℃。在這個例子中，係使用第1構件100、第2構件200、金屬層330、及接合材各自的直徑相同者來接合。
如圖示，針對接合體徑為100mm、350mm中的任一者，在金屬層330的厚度為0.5mm的情況下，金屬層的金屬纖維的一部分皆發生裂開。在金屬層330的厚度為1.0mm、及3.0mm的情況下，接合狀態皆良好。即，在金屬層330的厚度為1.0mm、及3.0mm的情況下，可說是得到了由金屬層所產生的應力緩衝效果。
金屬層330的厚度和應力緩衝效果的關係，係依接合面積而有所不同。若在將金屬層330的與第1接合層310的接合面積S1(圖1)、和金屬層330的與第2接合層320的接合面積S2(圖1)的平均面積設為Smm2 ，將金屬層330的厚度設為tmm時，成為t≧0.07log(S)-0.1，便能夠進一步得到應力緩和效果。
圖4係顯示金屬層的金屬纖維的線徑和應力緩衝效果的關係的圖。在圖4所示的接合體10中，第1構件100，係由矽(Si)所構成，經施加金屬鍍敷的直徑5mm、厚度0.5mm的大致圓板。第2構件200，係由銅所構成，直徑20mm、厚度1mm的大致圓板。金屬層，係空隙率80%的金屬(銅)纖維材的氈，直徑7mm、厚度0.2mm的大致圓板。以由厚度0.05mm的金錫(AuSn)焊料所構成的厚度0.05mm的薄片狀接合材，在接合溫度280℃下將它們接合。在這個例子中，第1構件100、第1接合層310、和第2接合層320係直徑相等，金屬層330係直徑比它們大，第2構件200係直徑進一步比金屬層330大。
在圖4所示的例子中，使用線徑不同(10μm、30μm、50μm)的金屬纖維的氈作為金屬層330，將第1構件100和第2構件200接合後，進行利用透射X線的觀察、剖面觀察，確認有無空隙。
如圖示，在金屬纖維的線徑為10μm、及30μm方面，在接合後看得到空隙，在金屬纖維的線徑為50μm方面，看不到空隙。
認為原因是：在金屬纖維的線徑為50μm的情況下，在空隙率係與金屬纖維的線徑為10μm、30μm的情況相同下，單一空隙變大而容易含浸接合材。在使用金屬纖維的氈作為金屬層330的情況下，在線徑為30μm以下的情況下，能夠形成空孔層，因此能夠適合得到應力緩衝效果。
＜第2實施形態＞ 圖5係概略地顯示第2實施形態中的接合體10A的XZ剖面構成的說明圖。在圖5中，Y軸正方向係朝向紙面背面側的方向。圖6係概略地顯示第2實施形態中的金屬層330A的平面構成的說明圖。在圖6中，從上方(Z軸正方向)觀看地顯示金屬層330A。圖5亦可說是圖6中的A-A剖面圖。在圖5、圖6中，圖示金屬層330A的中心CP、及外周OP1。在圖6中，以虛線圖示金屬層330A的空孔層333的外周OP2。
本實施形態的接合體10A，係金屬層330的空孔層333並非是從金屬層330的中心起涵蓋到外周而形成。空孔層333的外周OP2係配置在只離金屬層330A的外周OP1一段距離d內。即，在金屬層330A中，從外周OP1到內側一段距離d之間，含浸有第1接合材和第2接合材。金屬層330A係半徑R1的圓板，空孔層333係形成為半徑R2(R2＜R1)的圓板狀。
本實施形態的接合體10A也是金屬層330A具備空孔層333，因此能夠緩衝伴隨第1構件100及第2構件200的變形而來的應力，能夠抑制接合體10A的應變、翹曲、剝離等。
＜第3實施形態＞ 圖7係概略地顯示第3實施形態中的靜電夾頭500的外觀構成的斜視圖。圖8係概略地顯示靜電夾頭500的XZ剖面構成的說明圖。圖7、圖8中，為了確定出方向，而顯示彼此正交的XYZ軸。在圖8中，Y軸正方向係朝向紙面背面側的方向。在本說明書中，權宜上，將Z軸正方向稱為上方向，將Z軸負方向稱為下方向，但靜電夾頭500實際上可以按照與這樣的方向不同的方向設置。
靜電夾頭500，係利用靜電引力吸附對象物(例如晶圓W)而加以保持的保持裝置，例如，為了在半導體製造裝置的真空腔內固定晶圓W而使用。靜電夾頭500具備接合體10B。接合體10B具備：配置成排列在上下方向(Z軸方向)上的第1構件100B、第2構件200B、及將第1構件100B和第2構件200B接合的接合部300。
第1構件100B，係具有大致圓形平面狀的載置面SS的板狀構件，由陶瓷(例如，氧化鋁、氮化鋁等)形成。即，第1構件100B的主面係載置保持對象物的載置面SS。第1構件100B的直徑，係例如，50mm～500mm左右(通常為200mm～350mm左右)，第1構件100B的厚度，係例如，1mm～10mm左右。
在第1構件100B的內部，配置有由導電性材料(例如，鎢、鉬等)所形成的吸附電極400(圖8)。從Z軸方向觀看下的吸附電極400的形狀係例如大致圓形。若從電源(未圖示)對吸附電極400施加電壓，便產生靜電引力，藉由此靜電引力將晶圓W吸附固定在第1構件100B的載置面SS。
第2構件200B係直徑比第1構件100B大的大致圓形平面狀的板狀構件。第2構件200B，係例如，由鋁、鋁合金等的金屬形成。第2構件200B的直徑，係例如，220mm～550mm左右(通常為220mm～350mm)，第2構件200B的厚度，係例如，20mm～40mm左右。
在第2構件200B的內部，形成有冷媒流路210(圖8)。在利用電漿加工被保持在靜電夾頭500的第1構件100B的晶圓W之際，從電漿對晶圓W輸入熱量，晶圓W的溫度上升。若冷媒(例如，氟系惰性液體、水等)流入形成在第2構件200B的冷媒流路，則第2構件200B受到冷卻，藉由隔著接合部300的第2構件200B與第1構件100B之間的熱傳導，第1構件100B受到冷卻，被保持在第1構件100B的載置面SS的晶圓W受到冷卻。藉此，可實現晶圓W的溫度控制。
接合部300係與第1構件100B的直徑相等的大致圓形平面狀的板狀構件，其構成係與第1實施形態相同。
若根據本實施形態的靜電夾頭500的話，則由於接合部300的金屬層330具備空孔層333，因此能夠緩衝伴隨第1構件100B及第2構件200B的變形而來的應力，能夠抑制第1構件100B和第2構件200B的剝離、翹曲。因此，能夠抑制靜電夾頭500的保持性能的降低。此外，能夠抑制靜電夾頭500的劣化。
＜本實施形態的變形例＞ 本發明不限於上述的實施形態，可以在不脫離其宗旨的範圍內、在各種態樣下實施，例如，也可以進行如下的變形。
‧在上述實施形態中，顯示了第1構件係由陶瓷所構成，第2構件係由金屬所構成的例子，但不限於此。例如，第1構件及第2構件可以都是陶瓷構件，第1構件及第2構件也可以都是金屬構件。另外，也可以利用陶瓷及金屬以外的其他材料來形成。例如，可以利用玻璃、玻璃環氧物、熱塑性樹脂及熱硬化性樹脂等的樹脂、紙酚、紙環氧物、玻璃複合體、將這些絕緣構件形成在表面的金屬構件等來形成。
‧構成第1構件的材料的熱膨脹率、和構成第2構件的材料的熱膨脹率可以是相同的，也可以是不同的。即使是在假設兩材料的熱膨脹率相同的情況下，也會因第1構件的溫度和第2構件的溫度不同而各自的變形量不同。因此，若藉由上述實施形態的接合部300來將第1構件和第2構件接合，便能夠緩和伴隨第1構件和第2構件的變形而來的應力。
‧在接合體中，可以在第1構件與接合部之間、及第2構件與接合部之間中的至少任一者，進一步具備金屬層等的其他層。其他層，例如，可以是藉由形成接合部的硬焊料中的鈦(Ti)的蒸發所形成的層、預先形成的金屬化層等。
‧在上述實施形態中，例示金屬纖維的氈作為金屬層，但不限於此，能夠使用各種金屬層。例如，可以使用金屬纖維的網、織布等的編織金屬纖維所製造的金屬纖維的結合體。此外，可以使用網狀物(web)、不織布等的並非編織金屬纖維地將許多金屬纖維彼此纏合、利用熱、接著劑進行結合所製造的金屬纖維的結合體。此外，可以使用金屬發泡體。發泡體係指內部具有許多氣孔的材料。
‧金屬層330與第1接合層310的接合面積、和金屬層330與第2接合層320的接合面積可以是相同的，也可以是不同的。
‧在上述實施形態中，例示靜電夾頭作為保持裝置，但保持裝置不限於靜電夾頭。例如，能夠以CVD、PVD、PLD(Pulsed Laser Deposition)等的真空裝置用加熱裝置、承載器、載置台的形式構成。
‧在上述實施形態中，例示大致圓形平面的柱狀體的接合體，但平面形狀不限於上述實施形態。例如，可以是矩形平面、多角形平面等。
以上，基於實施形態、變形例，針對本發明進行了說明，但上述態樣的實施形態係為了容易理解本發明而舉出者，並非限定本發明。本發明可以在不脫離其主旨以及申請專利範圍下予以變更、改良，而且其等效物係包含在本發明內。此外，若其技術特徵在本說明書中並非是作為必要技術特徵說明的話，則能夠適宜地削除。
10,10A,10B:接合體 100,100B:第1構件 200,200B:第2構件 210:冷媒流路 300:接合部 310:第1接合層 320:第2接合層 330,330A:金屬層 331:第1接合材含浸層 332:第2接合材含浸層 333:空孔層 400:吸附電極 500:靜電夾頭 CP:中心 OP1,OP2:外周 R1,R2:半徑 SS:載置面 S1,S2:接合面積 W:晶圓 d:距離
圖1係概略地顯示第1實施形態的接合體的XZ剖面構成的說明圖。 圖2係顯示金屬層的空隙率和第1構件的變形量的關係的圖。 圖3係顯示金屬層的厚度和應力緩衝效果的關係的圖。 圖4係顯示金屬層的金屬纖維的線徑和應力緩衝效果的關係的圖。 圖5係概略地顯示第2實施形態中的接合體的XZ剖面構成的說明圖。 圖6係概略地顯示第2實施形態中的金屬層的平面構成的說明圖。 圖7係概略地顯示第3實施形態中的靜電夾頭的外觀構成的斜視圖。 圖8係概略地顯示靜電夾頭的XZ剖面構成的說明圖。
10:接合體
100:第1構件
200:第2構件
300:接合部
310:第1接合層
320:第2接合層
330:金屬層
331:第1接合材含浸層
332:第2接合材含浸層
333:空孔層
CP:中心
OP1:外周
S1,S2:接合面積

Claims (6)

  1. 一種接合體，係具備平板狀的第1構件、平板狀的第2構件、和配置在該第1構件與該第2構件之間並將該第1構件和該第2構件接合的接合部，其特徵為，該接合部具備：第1接合層，係由第1接合材所構成，配置在該第1構件側；第2接合層，係由第2接合材所構成，配置在該第2構件側；及金屬層，係配置在該第1接合層與該第2接合層之間，形成有彼此連通之複數個孔的平板狀者，且具有：第1接合材含浸層，係配置在該第1接合層側，該第1接合材係含浸於該複數個孔；第2接合材含浸層，係配置在該第2接合層側，該第2接合材係含浸於該複數個孔；和空孔層，係配置在該第1接合材含浸層與該第2接合材含浸層之間，該複數個孔是空的，該金屬層係金屬纖維的氈，該金屬纖維的線徑係1μm以上30μm以下。
  2. 如請求項1的接合體，其中該金屬層的該空孔層係從該金屬層的中心起涵蓋到外周而形成。
  3. 如請求項1或2的接合體，其中該金屬層的空隙率係50%以上90%以下。
  4. 如請求項1或2的接合體，其中在將該金屬層之與該第1接合層的接合面積、和該金屬層之與該 第2接合層的接合面積的平均面積設為Smm2，將該金屬層的厚度設為tmm時，為t≧0.07log(S)-0.1。
  5. 如請求項1或2的接合體，其中該第1接合材及該第2接合材係分別由無機物或金屬所構成。
  6. 一種靜電夾頭，其特徵為：具備如請求項1或2的接合體，該第1構件的主面係載置保持對象物的載置面。
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Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60186483A (ja) * 1984-03-06 1985-09-21 新明和工業株式会社 拡散接合方法
JP2008311273A (ja) * 2007-06-12 2008-12-25 Mitsubishi Electric Corp 接合体および電子モジュールならびに接合方法
JP2010179313A (ja) * 2009-02-03 2010-08-19 Nhk Spring Co Ltd 二つの部材の接合方法及び該方法による接合体
JP2012091975A (ja) * 2010-10-28 2012-05-17 Mitsubishi Materials Corp セラミックス材と金属材との接合体の製造方法
TW201251534A (en) * 2011-01-24 2012-12-16 Sumitomo Bakelite Co Prepreg, laminate, print circuit board and semiconductor device
JP2016068474A (ja) * 2014-09-30 2016-05-09 マツダ株式会社 金属部材と樹脂部材との接合方法およびその方法において使用される樹脂部材
TW201643990A (zh) * 2015-03-11 2016-12-16 Ｎｖ貝卡特股份有限公司 用於暫時接合晶圓之載具
CN108907199A (zh) * 2018-08-31 2018-11-30 湖南惠同新材料股份有限公司 一种电焊用多孔金属焊材
JP2020053559A (ja) * 2018-09-27 2020-04-02 住友大阪セメント株式会社 静電チャック装置

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6865201B2 (ja) * 2018-09-19 2021-04-28 日本特殊陶業株式会社 保持装置
JP6859309B2 (ja) * 2018-10-22 2021-04-14 日本特殊陶業株式会社 保持装置

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60186483A (ja) * 1984-03-06 1985-09-21 新明和工業株式会社 拡散接合方法
JP2008311273A (ja) * 2007-06-12 2008-12-25 Mitsubishi Electric Corp 接合体および電子モジュールならびに接合方法
JP2010179313A (ja) * 2009-02-03 2010-08-19 Nhk Spring Co Ltd 二つの部材の接合方法及び該方法による接合体
JP2012091975A (ja) * 2010-10-28 2012-05-17 Mitsubishi Materials Corp セラミックス材と金属材との接合体の製造方法
TW201251534A (en) * 2011-01-24 2012-12-16 Sumitomo Bakelite Co Prepreg, laminate, print circuit board and semiconductor device
JP2016068474A (ja) * 2014-09-30 2016-05-09 マツダ株式会社 金属部材と樹脂部材との接合方法およびその方法において使用される樹脂部材
TW201643990A (zh) * 2015-03-11 2016-12-16 Ｎｖ貝卡特股份有限公司 用於暫時接合晶圓之載具
CN108907199A (zh) * 2018-08-31 2018-11-30 湖南惠同新材料股份有限公司 一种电焊用多孔金属焊材
JP2020053559A (ja) * 2018-09-27 2020-04-02 住友大阪セメント株式会社 静電チャック装置

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