JP2002164425A - Wafer support member - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウエハや液
晶基板等のウエハを支持し、ウエハの均熱化を図るため
に使用するウエハ支持部材に関するものであり、特にＣ
ＶＤ、ＰＶＤ、スパッタリング、ＳＯＤ、ＳＯＧ等の成
膜装置用や光エッチングやプラズマエッチング等を用い
たエッチング装置用として好適なものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a wafer supporting member for supporting a wafer such as a semiconductor wafer or a liquid crystal substrate, and used for equalizing the temperature of the wafer.
It is suitable for a film forming apparatus such as VD, PVD, sputtering, SOD, and SOG, and an etching apparatus using optical etching, plasma etching, or the like.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、半導体デバイスの製造工程のう
ち、ＣＶＤ、ＰＶＤ、スパッタリング、ＳＯＤ、ＳＯＧ
等を用いた成膜工程や、光エッチングやプラズマエッチ
ング等を用いたエッチング工程では、半導体ウエハ（以
下、単にウエハという）に均一な膜を付けたり、均一な
エッチングを施すにあたり、ウエハを精度良く支持する
とともに、ウエハの加工表面における温度を均一化する
ためにウエハ支持部材が用いられている。2. Description of the Related Art Conventionally, CVD, PVD, sputtering, SOD, SOG, and the like have been used in semiconductor device manufacturing processes.
In a film forming process using, for example, or an etching process using optical etching, plasma etching, or the like, a uniform film is formed on a semiconductor wafer (hereinafter, simply referred to as a wafer) or the wafer is accurately etched in order to perform uniform etching. A wafer support member is used to support and equalize the temperature on the processing surface of the wafer.
【０００３】ところで、近年、成膜材料として銅が用い
られるようになり、０℃〜−３０℃といった低温域で成
膜することが求められており、ウエハを支持するウエハ
支持部材も上記使用温度で効率良く冷却できるものが要
求されている。In recent years, copper has been used as a film-forming material, and it is required to form a film in a low temperature range of 0 ° C. to −30 ° C. What can be cooled efficiently is required.
【０００４】例えば、特開平１０−３２２３９号公報に
は、図２に示すように、板状セラミック体２２の一方の
主面を、ウエハＷを載せる設置面２３とし、上記板状セ
ラミック体２２の他方の主面にメタライズ層２５を備
え、該メタライズ層２５にロウ材層２６を介したロウ付
けにより冷却機構を備えた基台２７を接合してなり、上
記板状セラミック体２２中には静電吸着用としての内部
電極２４を備えたウエハ支持部材２１が開示されてお
り、上記設置面２３にウエハＷを載せ、該ウエハＷと内
部電極２４との間に通電して静電吸着力を発生させるこ
とによりウエハＷを設置面２３上に強制的に吸着固定さ
せるとともに、上記基台２７の冷却機構によって設置面
２３上に固定されたウエハＷの加工表面が均一な温度と
なるように調整するようになっていた。For example, Japanese Patent Laid-Open Publication No. Hei 10-32239 discloses that, as shown in FIG. 2, one main surface of a plate-shaped ceramic body 22 is an installation surface 23 on which a wafer W is mounted, and A metallized layer 25 is provided on the other main surface, and a base 27 provided with a cooling mechanism is joined to the metallized layer 25 by brazing via a brazing material layer 26. A wafer support member 21 having an internal electrode 24 for electroadsorption is disclosed. A wafer W is placed on the installation surface 23, and a current is applied between the wafer W and the internal electrode 24 to reduce the electrostatic attraction force. This causes the wafer W to be forcibly adsorbed and fixed on the installation surface 23 and is adjusted so that the processing surface of the wafer W fixed on the installation surface 23 by the cooling mechanism of the base 27 has a uniform temperature. I will do it It was supposed to.
【０００５】また、特開平３−３２４９号公報には、図
３に示すように、板状セラミック体３２の一方の主面
を、ウエハＷを載せる設置面３３とし、上記板状セラミ
ック体３２の他方の主面に形成した金属層３５を介して
金属ボンディングにより冷却機構を備えた基台３９を接
合してなり、上記板状セラミック体２２中には静電吸着
用としての一対の内部電極３４を備えたウエハ支持部材
３１が開示されており、上記設置面３３にウエハＷを載
せ、一対の内部電極３４，３４間に通電してウエハＷと
の間に静電吸着力を発生させることによりウエハＷを設
置面３３上に強制的に吸着固定させるとともに、上記基
台３９の冷却機構によって設置面３３上に固定されたウ
エハＷの加工表面が均一な温度となるように調整するよ
うになっていた。そして、上記板状セラミック体３２の
他方の主面に形成する金属層３５は、板状セラミック体
３２側から順にクロム（Ｃｒ）からなる第一金属層３６
と、銅（Ｃｕ）からなる第二金属層３７を順次積層して
形成されており、インジウム（Ｉｎ）からなる接合層３
８を介して基台３９と金属ボンディングするようになっ
ていた。Japanese Patent Laid-Open Publication No. Hei 3-3249 discloses that, as shown in FIG. 3, one main surface of a plate-shaped ceramic body 32 is an installation surface 33 on which a wafer W is placed. A base 39 having a cooling mechanism is joined by metal bonding via a metal layer 35 formed on the other main surface, and a pair of internal electrodes 34 for electrostatic attraction are provided in the plate-like ceramic body 22. A wafer supporting member 31 provided with a wafer W is placed on the installation surface 33, and a current is applied between the pair of internal electrodes 34, 34 to generate an electrostatic attraction force with the wafer W. The wafer W is forcibly suction-fixed on the installation surface 33, and the processing surface of the wafer W fixed on the installation surface 33 by the cooling mechanism of the base 39 is adjusted to have a uniform temperature. I was The metal layer 35 formed on the other main surface of the plate-shaped ceramic body 32 is formed of a first metal layer 36 made of chromium (Cr) in order from the plate-shaped ceramic body 32 side.
And a second metal layer 37 made of copper (Cu) are sequentially laminated, and the bonding layer 3 made of indium (In) is formed.
The metal bonding with the base 39 is carried out through the base 8.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】ところで、ウエハ支持
部材２１，３１の設置面２３，３３における温度分布を
できるだけ均一化するには、板状セラミック体２２，３
２と基台２７，３９との間をできるだけ薄くする必要が
ある。In order to make the temperature distribution on the installation surfaces 23, 33 of the wafer support members 21, 31 as uniform as possible, the plate-like ceramic bodies 22, 3 are required.
It is necessary to make the space between the base 2 and the bases 27 and 39 as thin as possible.
【０００７】しかしながら、特開平１０−３２２３９号
公報に開示された図２のウエハ支持部材２１では、基台
２７を板状セラミック体２２にロウ付けするために形成
するメタライズ層２５の平均層厚みが３０μｍ程度と厚
く、これ以上薄くすることは難しいものであった。However, in the wafer support member 21 of FIG. 2 disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-32239, the average thickness of the metallized layer 25 formed for brazing the base 27 to the plate-shaped ceramic body 22 is small. It was as thick as about 30 μm, and it was difficult to make it thinner.
【０００８】即ち、メタライズ層２５は、一般的に印
刷、焼き付けという工程をへて形成されるのであるが、
印刷工程におけるばらつきを無くすためには印刷厚みを
ある程度厚くしなければならず、その結果、メタライズ
層２５の平均層厚みを３０μｍ未満とすることは難しい
ものであった。That is, the metallized layer 25 is generally formed through printing and printing processes.
In order to eliminate variations in the printing process, the printing thickness must be increased to some extent, and as a result, it has been difficult to reduce the average layer thickness of the metallized layer 25 to less than 30 μm.
【０００９】また、焼き付けによって形成されたメタラ
イズ層２５は、その表面粗さが粗いため、メタライズ層
２５の表面全体にロウ材層２６を形成する場合、ロウ材
層２６の層厚みを厚くせざるを得ず、メタライズ層２５
及びロウ材層２６の合計層厚みを薄くするには限界があ
るため、両者間の熱伝達効率を高めることができないと
いった課題があった。Since the metallized layer 25 formed by baking has a rough surface roughness, when the brazing material layer 26 is formed on the entire surface of the metallized layer 25, the thickness of the brazing material layer 26 must be increased. And the metallized layer 25
In addition, there is a limit in reducing the total thickness of the brazing material layer 26, and there is a problem that the heat transfer efficiency between the two cannot be increased.
【００１０】しかも、メタライズ層２５やロウ材層２６
を形成する材質は、それぞれ合金や複合材であるため、
メタライズ層２５及びロウ材層２６そのものの熱伝達率
も悪く、その結果、設置面２３における温度分布を近年
要求されている１０℃未満とすることが難しく、また、
設置面２３を所定の温度に加熱したり、冷却するのにも
時間がかかり、一枚のウエハＷに各種処理を施すのに要
する時間が長く、スループットが悪いといった課題があ
った。In addition, the metallized layer 25 and the brazing material layer 26
Since the material forming is an alloy or a composite material,
The heat transfer coefficient of the metallized layer 25 and the brazing material layer 26 themselves is also poor, and as a result, it is difficult to reduce the temperature distribution on the installation surface 23 to less than 10 ° C., which is required in recent years.
It takes time to heat or cool the installation surface 23 to a predetermined temperature, and there is a problem that it takes a long time to perform various processes on one wafer W and the throughput is poor.
【００１１】一方、特開平３−３２４９号公報に開示さ
れた図３に示すウエハ支持部材３１では、板状セラミッ
ク体３２と基台３９とを金属ボンディングする接合層３
８に単一金属からなるインジウム（Ｉｎ）が用いられて
いるのであるが、インジウム（Ｉｎ）の融点は１５６．
４℃であるため、１６０℃以上の温度ではインジウム
（Ｉｎ）が溶融してしまうため使用できないといった課
題があった。On the other hand, in a wafer support member 31 shown in FIG. 3 disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-3249, a bonding layer 3 for metal-bonding a plate-like ceramic body 32 and a base 39 is provided.
8 is made of indium (In) made of a single metal, and the melting point of indium (In) is 156.
Since the temperature is 4 ° C., at a temperature of 160 ° C. or more, there is a problem that indium (In) melts and cannot be used.
【００１２】即ち、成膜材料として銅が用いられるよう
な場合、成膜温度は０℃〜−３０℃と低温域で行われる
ものの、成膜を繰り返すと、ウエハ支持部材３１を収容
する真空処理室内に、一酸化炭素ガス（ＣＯガス）や二
酸化炭素ガス（ＣＯ2ガス)あるいは塩素ガス（Ｃｌ2ガ
ス)等のガスが溜まり、成膜に悪影響を与えることから
真空処理室内を定期的に２００℃以上の温度に加熱して
上記ガスを飛ばすベーキング処理が行われるのである
が、このベーキング処理時にインジウム（Ｉｎ）が溶融
していた。また、このベーキング処理は成膜工程以外に
エッチング工程でも行われるため、エッチング工程にお
いても同様の問題があった。That is, when copper is used as a film forming material, the film forming temperature is set in a low temperature range of 0 ° C. to −30 ° C., but when the film forming is repeated, the vacuum processing for accommodating the wafer supporting member 31 is performed. Gas such as carbon monoxide gas (CO gas), carbon dioxide gas (CO 2 gas), or chlorine gas (Cl 2 gas) accumulates in the room and adversely affects film formation. A baking process is performed in which the gas is blown by heating to a temperature of not less than ° C, and indium (In) was melted during the baking process. Further, since this baking process is performed not only in the film forming process but also in the etching process, there is a similar problem in the etching process.
【００１３】また、このウエハ支持部材３１では、金属
層３５を形成する第ニ金属層３７としてＣｕが用いられ
ているために、特にベーキング処理時に酸化され易く、
この酸化が進行すると熱伝達率が大きく低下するととも
に、接合強度も大きく低下し、ベーキング処理時に作用
する熱応力によって第二金属層３７の剥離が発生して第
一金属層３６や接合層３８との間に隙間ができるため、
隙間のある部分と隙間のない部分で熱伝達特性に差がで
き、設置面３３における温度を均一にすることができな
くなるといった課題もあった。Further, in this wafer support member 31, since Cu is used as the second metal layer 37 forming the metal layer 35, it is easily oxidized particularly during baking.
As the oxidation proceeds, the heat transfer coefficient is greatly reduced, and the bonding strength is also significantly reduced. The second metal layer 37 is separated by the thermal stress acting during the baking process, and the first metal layer 36 and the bonding layer 38 are separated. Because there is a gap between
There is also a problem that a difference in heat transfer characteristics occurs between a portion having a gap and a portion having no gap, and the temperature on the installation surface 33 cannot be made uniform.
【００１４】[0014]
【課題を解決するための手段】そこで、本発明は上記課
題に鑑み、ウエハ支持部材を構成する板状セラミック体
と基台とを接合するにあたり、板状セラミック体の他方
の主面に、融点が７００℃以上の単一金属からなる第一
金属層を形成し、この第一金属層を覆うように上記第一
金属層上に、Ｔｉ、Ｎｉ、Ａｕ、及びＰｔのいずれか一
種の単一金属からなる第二金属層を形成し、さらに上記
第二金属層と基台とをロウ材層を介して接合するととも
に、上記第一金属層及び第ニ金属層の各層厚みをそれぞ
れ０．１μｍ以上とし、かつ上記第一金属層及び第ニ金
属層の合計層厚みを０．２〜２０μｍとしたことを特徴
とする。SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above-mentioned problems, the present invention provides a method for joining a plate-shaped ceramic body and a base constituting a wafer support member, wherein the other main surface of the plate-shaped ceramic body has a melting point. Forms a first metal layer made of a single metal at a temperature of 700 ° C. or higher, and covers any one of Ti, Ni, Au, and Pt on the first metal layer so as to cover the first metal layer. A second metal layer made of a metal is formed, and further, the second metal layer and the base are joined via a brazing material layer, and each of the first metal layer and the second metal layer has a thickness of 0.1 μm. The total thickness of the first metal layer and the second metal layer is 0.2 to 20 μm.
【００１５】なお、上記ロウ材層としては金ロウを用い
ることが好ましく、また、第二金属層の層厚みは第一金
属層の層厚みより厚くすることが好ましい。The brazing material layer is preferably made of gold brazing, and the thickness of the second metal layer is preferably larger than that of the first metal layer.
【００１６】[0016]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
説明する。Embodiments of the present invention will be described below.
【００１７】図１は本発明のウエハ支持部材を示す断面
図である。FIG. 1 is a sectional view showing a wafer supporting member of the present invention.
【００１８】このウエハ支持部材１は、板状セラミック
体２の一方の主面を、ウエハＷを載せる設置面３とする
とともに、上記板状セラミック体２中の設置面３近傍に
は静電吸着用として一対の内部電極４ａ，４ａを、他方
の主面近傍にはヒータ電極としての内部電極４ｂをそれ
ぞれ埋設してなり、上記板状セラミック体２の他方の主
面には金属層５とロウ材層８を介して冷却機構を備えた
基台９を接合してある。The wafer support member 1 has one main surface of the plate-shaped ceramic body 2 as an installation surface 3 on which the wafer W is mounted, and has an electrostatic attraction near the installation surface 3 in the plate-shaped ceramic body 2. A pair of internal electrodes 4a, 4a are buried for use, and an internal electrode 4b as a heater electrode is buried in the vicinity of the other main surface. A base 9 having a cooling mechanism is joined via a material layer 8.
【００１９】また、上記金属層５は二層からなり、板状
セラミック体２の他方の主面には、融点が７００℃以上
の単一金属からなる第一金属層６を形成するとともに、
この第一金属層６上には、第一金属層６を覆うように、
Ｔｉ、Ｎｉ、Ａｕ、及びＰｔのいずれか一種の単一金属
からなる第二金属層７を形成し、この第二金属層７がロ
ウ材層８と接合されるようになっている。The metal layer 5 is composed of two layers, and a first metal layer 6 made of a single metal having a melting point of 700 ° C. or more is formed on the other main surface of the plate-shaped ceramic body 2.
On this first metal layer 6, so as to cover the first metal layer 6,
A second metal layer 7 made of a single metal of any one of Ti, Ni, Au, and Pt is formed, and the second metal layer 7 is joined to the brazing material layer 8.
【００２０】そして、このウエハ支持部材１を用いてウ
エハＷを保持し、ウエハＷの加工表面における均熱化を
図るには、設置面３上にウエハＷを載せ、静電吸着用電
極としての一対の内部電極４ａ，４ａ間に通電してウエ
ハＷとの間に静電吸着力を発生させることによりウエハ
Ｗを設置面３上に強制的に吸着固定させるとともに、ヒ
ータ電極としての内部電極４ｂに通電して発熱させるこ
とで設置面３上に固定されたウエハＷを加熱したり、あ
るいは上記基台９に備える冷却機構によって設置面３上
に固定されたウエハＷを冷却するのであるが、本発明の
ウエハ支持部材１は、金属層５を構成する第一金属層６
と第二金属層７がそれぞれ単一金属からなるため、此処
の熱伝達率が高く、また、ＰＶＤ法、イオンプレーティ
ング法、スパッタリング法、ＣＶＤ法、メッキ法等の薄
膜形成手段にて形成することにより極めて薄肉でかつ表
面が平滑な金属層６，７をそれぞれ形成することができ
る。In order to hold the wafer W using the wafer support member 1 and to achieve a uniform temperature on the processing surface of the wafer W, the wafer W is placed on the installation surface 3 and is used as an electrode for electrostatic attraction. By energizing the pair of internal electrodes 4a and 4a to generate an electrostatic attraction force between the internal electrodes 4a and 4a, the wafer W is forcibly adsorbed and fixed on the installation surface 3 and the internal electrode 4b as a heater electrode. The wafer W fixed on the installation surface 3 is heated by generating a current to generate heat, or the wafer W fixed on the installation surface 3 is cooled by a cooling mechanism provided on the base 9. The wafer support member 1 of the present invention has a first metal layer 6 constituting the metal layer 5.
Since the second metal layer 7 and the second metal layer 7 are each made of a single metal, the heat transfer coefficient is high here, and the second metal layer 7 is formed by a thin film forming means such as a PVD method, an ion plating method, a sputtering method, a CVD method, and a plating method. Thereby, the extremely thin metal layers 6 and 7 having a smooth surface can be respectively formed.
【００２１】その為、金属層５の層厚みＴを、メタライ
ズ層の層厚みよりも薄くすることができるとともに、第
二金属層７の表面が平滑であることから、その上に形成
するロウ材層８の層厚みＴ３をメタライズ層上に形成す
る場合と比較して薄くすることができ、結果として板状
セラミック体２と基台９との間隔を狭め、熱伝達効率を
大幅に向上させることができるとともに、各金属層６，
７における熱伝達特性との相乗効果により設置面３の均
熱化を図ることができ、その温度分布を１０℃未満とす
ることができる。しかも、設置面３を所定の温度に加熱
したり、冷却するのに要する時間も大幅に短縮すること
ができるため、一枚のウエハＷに各種処理を施すのに要
する時間を大幅に短縮することができ、スループットを
向上させることができる。Therefore, the thickness T of the metal layer 5 can be made smaller than the thickness of the metallized layer, and since the surface of the second metal layer 7 is smooth, the brazing material The thickness T3 of the layer 8 can be reduced as compared with the case where it is formed on the metallized layer. As a result, the distance between the plate-shaped ceramic body 2 and the base 9 is reduced, and the heat transfer efficiency is greatly improved. And each metal layer 6,
The temperature of the installation surface 3 can be made uniform by a synergistic effect with the heat transfer characteristics of the device 7, and the temperature distribution can be less than 10 ° C. In addition, since the time required to heat or cool the installation surface 3 to a predetermined temperature can be significantly reduced, the time required to perform various processes on one wafer W can be significantly reduced. And the throughput can be improved.
【００２２】また、第一金属層６は、融点が７００℃以
上の単一金属からなり、また、第二金属層７を形成する
Ｔｉ、Ｎｉ、Ａｕ、及びＰｔから選ばれる単一金属も融
点が７００℃以上であることから、例えば、成膜工程や
エッチング工程におけるベーキング処理時に２００℃以
上の高温に加熱されたとしても溶融するようなことがな
く使用することができる。The first metal layer 6 is made of a single metal having a melting point of 700 ° C. or higher, and the single metal selected from Ti, Ni, Au, and Pt forming the second metal layer 7 is also made of a single metal. Is 700 ° C. or higher, so that it can be used without being melted even if heated to a high temperature of 200 ° C. or higher during a baking process in a film forming step or an etching step, for example.
【００２３】また、本発明は金属層５を二層の単一金属
からなる金属層６，７により形成したことを特徴とす
る。Further, the present invention is characterized in that the metal layer 5 is formed of two metal layers 6 and 7 made of a single metal.
【００２４】即ち、金属層５が一層の単一金属のみで
は、板状セラミック体２との熱膨張差によって作用する
熱応力により部分的にクラックが発生し、板状セラミッ
ク体２やロウ材層８との強固な密着力が得られないので
ある。この原因は、板状セラミック体２を形成するセラ
ミックスと、金属層５を形成する金属との熱膨張差にあ
り、熱膨張係数の異なるセラミックスと金属を高温で接
合し常温にもどすと、一般的にセラミックスの熱膨張係
数は接合される金属の熱膨張係数に比べて小さいため、
セラミックス側には引っ張り応力が発生し、金属側には
圧縮応力が発生する。接合される金属とセラミックスの
厚みがほぼ等しい場合には、セラミックス側が凸に変形
し、逆に金属側が凹に変形するが、接合される金属がセ
ラミックスに比べて十分薄い場合には、この変形は発生
せず、金属の表面にヒビのようなクラックが発生し、こ
の金属表面にできたクラックによって第一金属層６の剥
離を招き、十分な接合強度が得られなかった。That is, when the metal layer 5 is made of only one single metal, cracks are partially generated due to thermal stress acting due to a difference in thermal expansion with the plate-like ceramic body 2, and the plate-like ceramic body 2 and the brazing material layer are formed. Thus, a strong adhesion with No. 8 cannot be obtained. This is due to the difference in thermal expansion between the ceramics forming the plate-shaped ceramic body 2 and the metal forming the metal layer 5. Generally, if the ceramics and metals having different coefficients of thermal expansion are joined at a high temperature and returned to a normal temperature, it is general. Since the coefficient of thermal expansion of ceramics is smaller than that of the metal to be joined,
A tensile stress is generated on the ceramic side, and a compressive stress is generated on the metal side. When the thickness of the metal to be joined and the thickness of the ceramics are almost equal, the ceramic side deforms to be convex, and conversely, the metal side deforms to be concave. Cracks such as cracks were generated on the surface of the metal without generation, and the cracks formed on the metal surface caused the first metal layer 6 to peel off, and sufficient bonding strength could not be obtained.
【００２５】これに対し、本発明は、第一金属層６上
に、この第一金属層６を覆うように、第二金属層７を被
着し、この第二金属層７の成分によって第一金属層６に
できたクラックを埋めるようにしてあることから、第一
金属層６と板状セラミック体２との接合を強固なものと
することができるとともに、第二金属層７はその一部が
第一金属層６のクラックに入り込んでいるため、アンカ
ー効果によって第一金属層６と強固な密着力を得ること
ができる。さらに、第二金属層７の表面は平滑面とする
ことができるため、ロウ材層８の層厚みＴ３を薄くする
ことができる。しかも、金属層５を２層で構成すること
により、板状セラミック体２やロウ材層８との熱膨張差
によって発生する熱応力を第一金属層６と第二金属層７
との接合界面ですべりを発生させて逃がすことができる
ため、金属層５を一層の単一金属により形成する場合と
比較して格段に優れた接合強度を達成することができ
る。On the other hand, according to the present invention, a second metal layer 7 is applied on the first metal layer 6 so as to cover the first metal layer 6, and the second metal layer 7 is formed by the components of the second metal layer 7. Since the cracks formed in the one metal layer 6 are filled, the joining between the first metal layer 6 and the plate-shaped ceramic body 2 can be strengthened, and the second metal layer 7 has the first metal layer 6. Since the portion enters the crack of the first metal layer 6, a strong adhesion to the first metal layer 6 can be obtained by the anchor effect. Further, since the surface of the second metal layer 7 can be made smooth, the thickness T3 of the brazing material layer 8 can be reduced. Moreover, since the metal layer 5 is composed of two layers, the thermal stress generated due to the difference in thermal expansion between the plate-like ceramic body 2 and the brazing material layer 8 is reduced by the first metal layer 6 and the second metal layer 7.
Slip can be generated at the bonding interface between the metal layer 5 and the metal layer 5 to be released, so that much higher bonding strength can be achieved as compared with the case where the metal layer 5 is formed of a single metal layer.
【００２６】さらに、第二金属層７を形成するＴｉ、Ｎ
ｉ、Ａｕ、及びＰｔは、耐酸化性に優れることから、大
気雰囲気中で高温に曝されたとしても酸化し難いため、
熱伝達特性の劣化が少なく、また、第一金属層６を覆う
ことにより第一金属層６が外部雰囲気に曝され、その熱
伝達特性が劣化することを防ぐことができるため、設置
面３の均熱化と昇温、降温速度の向上を達成することが
できる。なお、第一金属層６を形成する材質としては、
特に限定するものではないが、例えば、Ｎｉ、Ｔｉ、
Ｗ、Ｍｏ、Ａｕ、等の少なくとも融点が７００℃以上を
有する単一金属により形成すれば良く、板状セラミック
体２を形成する材質との密着性を考慮して適宜選択して
用いれば良い。Further, Ti, N forming the second metal layer 7
Since i, Au, and Pt are excellent in oxidation resistance, they are hardly oxidized even when exposed to a high temperature in an air atmosphere.
Since the heat transfer characteristic is less deteriorated and the first metal layer 6 is covered with the external atmosphere by covering the first metal layer 6, the heat transfer characteristic can be prevented from being deteriorated. It is possible to achieve soaking and increase in the temperature rise and temperature decrease rates. In addition, as a material forming the first metal layer 6,
Although not particularly limited, for example, Ni, Ti,
It may be formed of a single metal having a melting point of at least 700 ° C. such as W, Mo, Au or the like, and may be appropriately selected and used in consideration of the adhesion to the material forming the plate-shaped ceramic body 2.
【００２７】ところで、上述したような効果を奏するた
めには、第一金属層６及び第ニ金属層７の各層厚みＴ
１，Ｔ２をそれぞれ０．１μｍ以上とするとともに、第
一金属層６と第ニ金属層７の合計層厚みＴを０．２〜２
０μｍとすることが重要である。By the way, in order to achieve the above-described effects, the thickness T of each of the first metal layer 6 and the second metal layer 7 is required.
1 and T2 are each 0.1 μm or more, and the total thickness T of the first metal layer 6 and the second metal layer 7 is 0.2 to 2
It is important that the thickness be 0 μm.
【００２８】なぜなら、第一金属層６の層厚みＴ１が
０．１μｍ未満では、板状セラミック体２との十分な接
合強度が得られず、また、第二金属層７の層厚みＴ２が
０．１μｍ未満であると、第一金属層６にできたクラッ
クを埋めることができず、密着力を向上させる効果が小
さいからであり、それ故、第一金属層６と第ニ金属層７
の合計層厚みＴは０．２μｍ以上とすることが良く、逆
に、第一金属層６と第ニ金属層７の合計層厚みＴが２０
μｍを超えると、金属層５の熱伝達効率が悪くなるから
である。If the thickness T1 of the first metal layer 6 is less than 0.1 μm, a sufficient bonding strength with the plate-shaped ceramic body 2 cannot be obtained, and the thickness T2 of the second metal layer 7 is 0 μm. If the thickness is less than 0.1 μm, the cracks formed in the first metal layer 6 cannot be filled, and the effect of improving the adhesion is small, and therefore, the first metal layer 6 and the second metal layer 7
Is preferably 0.2 μm or more, and conversely, the total layer thickness T of the first metal layer 6 and the second metal layer 7 is 20 μm.
If the thickness exceeds μm, the heat transfer efficiency of the metal layer 5 deteriorates.
【００２９】なお、第二金属層７の層厚みＴ２は、第一
金属層６の層厚みＴ１と同等あるいは厚くすることが好
ましく、このような構造とすることで第一金属層６に形
成されたクラックを第二金属層７の成分によって埋め尽
くすことが可能となるため、より強固なアンカー効果が
得られ、第一金属層６と第二金属層７との密着力を高め
ることができるとともに、金属層５と板状セラミック体
２との接合強度を高めることができる。It is preferable that the thickness T2 of the second metal layer 7 is equal to or greater than the thickness T1 of the first metal layer 6. The cracks can be completely filled with the components of the second metal layer 7, so that a stronger anchor effect can be obtained, and the adhesion between the first metal layer 6 and the second metal layer 7 can be increased. In addition, the bonding strength between the metal layer 5 and the plate-shaped ceramic body 2 can be increased.
【００３０】金属層５を構成する第一金属層６及び第二
金属層７の形成にあたっては、前述したように、ＰＶＤ
法、イオンプレーティング法、スパッタリング法、ＣＶ
Ｄ法、メッキ法等の薄膜形成手段を用いることができ、
これらの薄膜形成手段を用いれば、単一金属からなる薄
肉の金属層６，７を容易に形成することができるととも
に、金属層６，７の表面における表面粗さを平滑に仕上
げることができる。In forming the first metal layer 6 and the second metal layer 7 constituting the metal layer 5, as described above, PVD is used.
Method, ion plating method, sputtering method, CV
D method, thin film forming means such as plating method can be used,
By using these thin film forming means, the thin metal layers 6 and 7 made of a single metal can be easily formed, and the surface roughness of the surfaces of the metal layers 6 and 7 can be smoothed.
【００３１】さらに、金属層５と基台９とを接合するロ
ウ材層８としては、耐酸化性に優れるとともに、ヤング
率が比較的小さく、かつ高い熱伝導率を有するＡｌ系ロ
ウ材やＡｕ系ロウ材により形成することが好ましく、具
体的には、Ａｌ−Ｓｉ系ロウ材、Ａｕ−Ｓｎ系ロウ材、
Ａｕ−Ｇｅ系ロウ材、Ａｕ−Ｓｉ系ロウ材、Ａｕ−Ｓｂ
系ロウ材、Ａｕ−Ｇａ系ロウ材、Ａｕ−Ｉｎ系ロウ材等
を用いることができる。これらの中でもＡｕ系ロウ材は
２００Ｗ／ｍ・ｋ以上の熱伝導率を有することから特に
好ましい。Further, as the brazing material layer 8 for joining the metal layer 5 and the base 9, an Al-based brazing material or Au having excellent oxidation resistance, relatively low Young's modulus and high thermal conductivity is used. It is preferable to use a brazing material, specifically, an Al-Si brazing material, an Au-Sn brazing material,
Au-Ge brazing material, Au-Si brazing material, Au-Sb
A brazing material, an Au-Ga-based brazing material, an Au-In-based brazing material, or the like can be used. Among these, the Au-based brazing material is particularly preferable because it has a thermal conductivity of 200 W / m · k or more.
【００３２】また、ロウ材層８の層厚みＴ３は、３０〜
１００μｍ、好ましくは３０〜６０μｍとすることが良
い。なぜなら、ロウ材層８の層厚みＴ３が１００μｍを
超えると、熱伝達効率が悪くなるため、設置面３の均熱
化が阻害されるからであり、逆に層厚みＴ３が３０μｍ
未満になると、薄すぎるために部分的にロウ材層８が形
成されていない部分ができ、その部分は金属層５や基台
９と接触していないことになるため、熱伝導特性が悪く
なり、設置面３の均熱化が阻害されるからである。な
お、ロウ材層８の形成にあたっては、上記ロウ材を第二
金属層７及び／又は基台９に塗布し、板状セラミック体
２と基台９とを貼り合わせ、不活性雰囲気中、還元雰囲
気中、あるいは真空中にて３００〜５００℃程度の温度
で焼き付けることにより行うことができる。The thickness T3 of the brazing material layer 8 is 30 to
It is good to be 100 μm, preferably 30 to 60 μm. This is because if the layer thickness T3 of the brazing material layer 8 exceeds 100 μm, the heat transfer efficiency is deteriorated, so that the uniformization of the installation surface 3 is hindered.
If the thickness is less than 10 mm, a portion where the brazing material layer 8 is not formed partially is formed because the thickness is too thin, and the portion is not in contact with the metal layer 5 or the base 9. This is because the soaking of the installation surface 3 is hindered. In forming the brazing material layer 8, the brazing material is applied to the second metal layer 7 and / or the base 9, and the plate-like ceramic body 2 and the base 9 are bonded together. It can be performed by baking at a temperature of about 300 to 500 ° C. in an atmosphere or vacuum.
【００３３】ところで、板状セラミック体２を形成する
材質としては、アルミナ、窒化珪素、炭化珪素、窒化ア
ルミニウムのいずれか一種を主成分とするセラミックス
を用いることができるが、これらの中でも優れた熱伝導
率を有するとともに、ハロゲンガスに対する耐蝕性やプ
ラズマに対する耐プラズマ性に優れた窒化アルミニウム
を主成分とするセラミックスにより形成することが好ま
しい。Incidentally, as a material for forming the plate-shaped ceramic body 2, ceramics containing any one of alumina, silicon nitride, silicon carbide and aluminum nitride as a main component can be used. It is preferable to use a ceramic having aluminum nitride as a main component, which has conductivity and is excellent in corrosion resistance against halogen gas and plasma.
【００３４】また、板状セラミック体２内に埋設する内
部電極４の材質としては、板状セラミック体２と一体的
に形成するため、板状セラミック体２を形成するセラミ
ックスに近似した熱膨張係数を有する金属により形成す
ることが好ましく、例えば、タングステン（Ｗ）、モリ
ブデン（Ｍｏ）、タングステンカーバイト（ＷＣ）、チ
タニウムナイトライド（ＴｉＮ）を用いることができ
る。The material of the internal electrode 4 buried in the plate-shaped ceramic body 2 is formed integrally with the plate-shaped ceramic body 2, and therefore has a thermal expansion coefficient similar to that of the ceramics forming the plate-shaped ceramic body 2. It is preferable to use a metal having the following. For example, tungsten (W), molybdenum (Mo), tungsten carbide (WC), and titanium nitride (TiN) can be used.
【００３５】以上、図１ではウエハ支持部材１として板
状セラミック体２中に埋設する内部電極４ａを静電吸着
用電極として用いた例を示したが、プラズマ発生用電極
として用いることもできる。また、図１に示すウエハ支
持部材１では、板状セラミック体２が一つのセラミック
スからなるものを示したが、２つ以上のセラミックスか
ら構成されていても良く、その間の接合手段としては焼
結、接着、あるいはロウ付け等にて接合されたものでも
良く、このように本発明の要旨を逸脱しない範囲であれ
ば、改良や変更できることは言うまでもない。As described above, FIG. 1 shows an example in which the wafer supporting member 1 uses the internal electrode 4a embedded in the plate-like ceramic body 2 as an electrode for electrostatic attraction, but it can also be used as an electrode for plasma generation. Further, in the wafer support member 1 shown in FIG. 1, the plate-shaped ceramic body 2 is shown to be made of one ceramic, but may be made of two or more ceramics. It is needless to say that they may be joined by bonding, bonding, brazing, or the like, and improvements and modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
【００３６】[0036]
【実施例】ここで、図１に示す本発明のウエハ支持部材
１と、図２及び図３に示す従来のウエハ支持部材２１，
３１をそれぞれ試作し、各ウエハ支持部材１，２１，３
１の設置面３，２３，３３における温度分布と、所定の
温度に冷却するまでの時間、及び熱サイクル試験を行っ
た時の破損の有無について調べる実験を行った。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A wafer supporting member 1 of the present invention shown in FIG. 1 and a conventional wafer supporting member 21 shown in FIGS.
31 are prototyped, and the respective wafer support members 1, 21, 3
An experiment was conducted to examine the temperature distribution on the installation surfaces 3, 23, and 33 of No. 1, the time required for cooling to a predetermined temperature, and the presence or absence of damage during the heat cycle test.
【００３７】以下、本実験で使用するウエハ支持部材
１、２１、３１について説明する。なお、公平な評価を
行うため、各板状セラミック体２，２２，３２の材質及
び構造は全て同じとした。Hereinafter, the wafer support members 1, 21, 31 used in this experiment will be described. The materials and structures of the plate-shaped ceramic bodies 2, 22, and 32 were all the same for fair evaluation.
【００３８】各板状セラミック体２，２２，３２は、Ａ
ｌＮ粉末に対し、焼結助剤として、Ｙ2Ｏ3、Ｙｂ2Ｏ3、
Ａｌ2Ｏ3を合計で１０重量％添加し、さらにウレタンボ
ール、ＩＰＡを加えボールミルにて混合し、得られた窒
化アルミニウムスラリーを乾燥させて窒化アルミニウム
粉末を形成した後、この窒化アルミニウム粉末に、バイ
ンダーと溶媒を混ぜてボールミルにて混合し、窒化アル
ミニウムのスリップを得た。そして、得られた窒化アル
ミニウムのスリップを用い、ドクターブレード法にて複
数枚の窒化アルミニウムグリーンシートを製作した。Each plate-like ceramic body 2, 22, 32
For 1N powder, Y 2 O 3 , Yb 2 O 3 ,
Al 2 O 3 was added in a total amount of 10% by weight, urethane balls and IPA were further added and mixed by a ball mill, and the obtained aluminum nitride slurry was dried to form aluminum nitride powder. The binder and the solvent were mixed and mixed by a ball mill to obtain a slip of aluminum nitride. Using the obtained aluminum nitride slips, a plurality of aluminum nitride green sheets were manufactured by a doctor blade method.
【００３９】次に、一枚の窒化アルミニウムグリーンシ
ートには、導体ペーストにより静電吸着用電極としての
電極パターンをスクリーン印刷法にて形成するととも
に、もう一枚の窒化アルミニウムグリーンシートには、
導体ペーストによりヒータ電極としての電極パターンを
スクリーン印刷法にて形成し、残りの窒化アルミニウム
グリーンシートを積み重ね、５０〜１００℃の温度でバ
インダーを溶かしながら、１００ＭＰａの圧力で熱圧着
することによりグリーンシート積層体を製作した。な
お、静電吸着用電極及びヒータ電極を形成する導体ペー
ストには、タングステンとバインダーを混合したものを
用いた。Next, on one aluminum nitride green sheet, an electrode pattern as an electrostatic attraction electrode is formed by a screen printing method using a conductive paste, and on another aluminum nitride green sheet,
An electrode pattern as a heater electrode is formed by a screen printing method using a conductive paste, the remaining aluminum nitride green sheets are stacked, and a green sheet is formed by thermocompression bonding at a pressure of 100 MPa while melting a binder at a temperature of 50 to 100 ° C. A laminate was produced. Note that a mixture of tungsten and a binder was used as the conductor paste for forming the electrostatic chucking electrode and the heater electrode.
【００４０】しかる後、得られたグリーンシート積層体
を、５５０℃の温度で４時間、窒素気流中にて脱脂を行
い、続いて２０００℃の温度で４時間、窒素中にて焼成
することにより、窒化アルミニウムの含有量が９９．８
重量％以上である高純度窒化アルミニウム質焼結体から
なり、その内部に静電吸着用電極としての一対の内部電
極４ａ，４ａと、ヒータ電極としての内部電極４ｂをそ
れぞれ埋設したセラミック体を製作し、次いでこのセラ
ミック体の一方の主面に研磨加工を施してウエハＷを載
せる設置面３，２３，３３を形成することにより板状セ
ラミック体２，２２，３２を製作した。Thereafter, the obtained green sheet laminate is degreased in a nitrogen stream at a temperature of 550 ° C. for 4 hours, and subsequently fired in a nitrogen atmosphere at a temperature of 2000 ° C. for 4 hours. , The content of aluminum nitride is 99.8
A ceramic body made of a high-purity aluminum nitride sintered body having a weight percentage of not less than 5% by weight and having a pair of internal electrodes 4a and 4a as electrodes for electrostatic adsorption and an internal electrode 4b as a heater electrode embedded therein. Then, one main surface of the ceramic body was polished to form the mounting surfaces 3, 23, 33 on which the wafer W was mounted, thereby producing the plate-like ceramic bodies 2, 22, 32.
【００４１】そして、図１に示す本発明のウエハ支持部
材１は、板状セラミック体２の設置面３と反対側の主面
に樹脂テープにてマスキングを施し、真空チャンバーの
中に入れ、イオンプレーティング法により、層厚みＴ１
が１０μｍのＮｉからなる第一金属層６を被着し、さら
に第一金属層６を覆うようにその表面上に、層厚みＴ２
が１０μｍのＡｕからなる第二金属層７を被着して金属
層５を形成し、この第二金属層５の表面にロウ材を塗布
し、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｎｉ合金製の基台９をロウ付けするこ
とにより製作した。In the wafer support member 1 of the present invention shown in FIG. 1, the main surface opposite to the installation surface 3 of the plate-shaped ceramic body 2 is masked with a resin tape, and is placed in a vacuum chamber. Layer thickness T1 by plating method
A first metal layer 6 made of Ni having a thickness of 10 μm, and a layer thickness T2 on the surface thereof so as to cover the first metal layer 6 further.
Is coated with a second metal layer 7 made of Au having a thickness of 10 μm to form a metal layer 5, a brazing material is applied to the surface of the second metal layer 5, and a base 9 made of an Fe—Co—Ni alloy is attached. Manufactured by brazing.
【００４２】なお、ロウ付けにはＡｕ８０％−Ｓｎ２０
％のロウ材を用い、真空中にて３１０℃の温度で１０分
間加熱することにより行った。It should be noted that for the brazing, Au 80% -Sn 20
% By using a brazing material at a temperature of 310 ° C. for 10 minutes in a vacuum.
【００４３】また、図２に示す従来例のウエハ支持部材
２１は、板状セラミック体２２の設置面２３と反対側の
主面に、Ａｇ−Ｃｕペーストを塗布し、９５０℃で焼き
付けることによりメタライズ層２５を形成した後、この
メタライズ層２５の表面にロウ材を塗布し、Ｆｅ−Ｃｏ
−Ｎｉ合金製の基台２７をロウ付けすることにより製作
した。なお、ロウ付けにあたっては、本発明品と同じロ
ウ材を用い、同じ条件にてロウ付けした。In the conventional wafer support member 21 shown in FIG. 2, an Ag-Cu paste is applied to the main surface opposite to the installation surface 23 of the plate-like ceramic body 22 and metalized by baking at 950.degree. After forming the layer 25, a brazing material is applied to the surface of the metallized layer 25, and Fe-Co
It was manufactured by brazing a base 27 made of a Ni alloy. In the brazing, the same brazing material as the product of the present invention was used and brazed under the same conditions.
【００４４】さらに、図３に示す従来例のウエハ支持部
材３１は、板状セラミック体３２の設置面３３と反対側
の主面に樹脂テープにてマスキングを施し、真空チャン
バーの中に入れ、イオンプレーティング法により、層厚
みＴ１が１０μｍのＣｒからなる第一金属層３６を被着
し、さらに第一金属層３６上に、層厚みＴ２が１０μｍ
のＣｕからなる第二金属層３７を被着して金属層３５を
形成し、この第二金属層３７の表面にＩｎのペーストを
塗布し、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｎｉ合金製の基台３９を金属ボン
ディングすることにより製作した。Further, in the conventional wafer support member 31 shown in FIG. 3, the main surface opposite to the installation surface 33 of the plate-like ceramic body 32 is masked with a resin tape, and is put in a vacuum chamber. A first metal layer 36 made of Cr having a layer thickness T1 of 10 μm is applied by plating, and a layer thickness T2 of 10 μm is formed on the first metal layer 36.
A second metal layer 37 made of Cu is applied to form a metal layer 35, an In paste is applied to the surface of the second metal layer 37, and a base 39 made of an Fe-Co-Ni alloy is It was manufactured by bonding.
【００４５】なお、各金属層６，７，３６，３７やメタ
ライズ層２５、あるいは接合層の層厚みは、同様の条件
にて製作した別のウエハ支持部材１，２１，３１を切断
し、その断面をＳＥＭにて観察し、測定対象物である各
層の厚みを任意に１０点測定し、その平均値をその層の
層厚みとした。The thickness of each metal layer 6, 7, 36, 37, metallization layer 25, or bonding layer is determined by cutting another wafer support member 1, 21, 31 manufactured under the same conditions. The cross section was observed with an SEM, and the thickness of each layer as a measurement object was arbitrarily measured at 10 points, and the average value was defined as the layer thickness of the layer.
【００４６】そして、各ウエハ支持部材１，２１，３１
のヒータ用電極に通電して設置面３，２３，３３が２０
０℃となるまで加熱した後、その温度を一時間程度保持
し、設置面３，２３，３３の温度分布を測定した。測定
にあたっては、設置面３，２３，３３における任意の９
点の温度をＩＲカメラにて測定し、最高温度と最低温度
との差を温度分布とした。Then, each of the wafer support members 1, 21, 31
Power is supplied to the heater electrodes, and the installation surfaces 3, 23, and 33 become 20
After heating to 0 ° C., the temperature was maintained for about one hour, and the temperature distribution on the installation surfaces 3, 23, and 33 was measured. In the measurement, any 9 on the installation surfaces 3, 23, 33
The temperature at the point was measured with an IR camera, and the difference between the highest temperature and the lowest temperature was defined as a temperature distribution.
【００４７】次に、ヒータ用電極への通電を止め、基台
９，２７，３９の冷却機構によって板状セラミック体
２，２２，３２を冷却し、設置面３，２３，３３が−３
０℃になるまでの冷却時間を測定した。Next, the power supply to the heater electrodes is stopped, and the plate-like ceramic bodies 2, 22, and 32 are cooled by the cooling mechanism of the bases 9, 27, and 39, and the installation surfaces 3, 23, and 33 become -3.
The cooling time to 0 ° C. was measured.
【００４８】さらに、各ウエハ支持部材１，２１，３１
を、２００℃の恒温槽に１分保持した後、−３０℃の恒
温槽に移してさらに３０分保持するという熱サイクル試
験を繰り返し行い、５０サイクルごとに板状セラミック
体２，２３，３２と基台９，２７，３９との接合部に破
損がないかを１０倍の双眼顕微鏡にて観察した。Further, each of the wafer support members 1, 21, 31
Was held in a thermostat at 200 ° C. for 1 minute, and then transferred to a thermostat at −30 ° C. and held for another 30 minutes, and a thermal cycle test was repeated. The joints with the bases 9, 27 and 39 were observed with a 10 × binocular microscope for damage.
【００４９】結果は表１に示す通りである。The results are as shown in Table 1.
【００５０】[0050]
【表１】 [Table 1]
【００５１】この結果、図２に示す従来のウエハ支持部
材２１は、メタライズ層２５とロウ材層２６の合計厚み
が厚く、またメタライズ層２５とロウ材層２６が複合材
料からなるために板状セラミック体２２と基台２７との
間の熱伝達効率が悪く、２００℃から−３０℃に冷却す
るのに１５秒も要した。As a result, in the conventional wafer support member 21 shown in FIG. 2, the total thickness of the metallized layer 25 and the brazing material layer 26 is large. The heat transfer efficiency between the ceramic body 22 and the base 27 was poor, and it took 15 seconds to cool from 200 ° C. to −30 ° C.
【００５２】また、図３に示す従来のウエハ支持部材３
１は、金属ボンディングの材質が融点の低いＩｎからな
るため、２００℃の温度に加熱すると溶融し、板状セラ
ミック体３２と基台３９とを接合することができず、測
定できなかった。The conventional wafer support member 3 shown in FIG.
In No. 1, since the metal bonding material was made of In having a low melting point, the material was melted when heated to a temperature of 200 ° C., so that the plate-shaped ceramic body 32 and the base 39 could not be joined, and the measurement could not be performed.
【００５３】これに対し、図１に示す本発明のウエハ支
持部材１は、２００℃における設置面３の温度分布が６
℃と１０℃未満とすることができ、また２００℃から−
３０℃に冷却するのに７秒と１０秒以内に直ちに冷却す
ることができ、さらには１０００サイクル以上の熱サイ
クル試験を繰り返しても異常は観られず、優れた耐久性
を有していた。On the other hand, in the wafer supporting member 1 of the present invention shown in FIG.
℃ and below 10 ℃, and from 200 ℃-
It could be cooled immediately within 7 seconds and 10 seconds to cool to 30 ° C., and no abnormalities were observed even after repeating a heat cycle test of 1000 cycles or more, and it had excellent durability.
【００５４】（実施例２）そこで、本発明のウエハ支持
部材１において、第一金属層６と第二金属層７の材質、
及び第一金属層６の層厚みＴ１と第二金属層７の層厚み
Ｔ２をそれぞれ異ならせて実施例１と同様の実験を行っ
た。(Embodiment 2) Therefore, in the wafer supporting member 1 of the present invention, the materials of the first metal layer 6 and the second metal layer 7,
An experiment similar to that of Example 1 was performed by changing the layer thickness T1 of the first metal layer 6 and the layer thickness T2 of the second metal layer 7, respectively.
【００５５】結果は表２に示す通りである。The results are as shown in Table 2.
【００５６】[0056]
【表２】 [Table 2]
【００５７】この結果、試料Ｎｏ．１８のように、第一
金属層６及び第二金属層７の層厚みＴ１，Ｔ２がそれぞ
れ０．１μｍ未満であるものは、均一な金属層５を形成
することができず、部分的にセラミックスが露出してい
るためにロウ材が流れず、基台９を接合することができ
なかった。As a result, Sample No. In the case where each of the first metal layer 6 and the second metal layer 7 has a layer thickness T1 and T2 of less than 0.1 μm as in 18, a uniform metal layer 5 cannot be formed, , The brazing material did not flow, and the base 9 could not be joined.
【００５８】一方、試料Ｎｏ．１９のように、第一金属
層６と第二金属層７の合計層厚みＴが２０μｍを超える
ものでは、板状セラミック体２と基台９との間の熱伝達
効率が悪いため、２００℃から−３０℃に冷却するのに
２５秒も要した。On the other hand, the sample No. In the case where the total thickness T of the first metal layer 6 and the second metal layer 7 exceeds 20 μm as in 19, the heat transfer efficiency between the plate-shaped ceramic body 2 and the base 9 is poor. It took 25 seconds to cool to -30 ° C.
【００５９】また、試料Ｎｏ．２０のように、第一金属
層６をＡｌで形成したものでは、２５０サイクル程度の
熱サイクル試験で板状セラミック体２と第一金属層６と
の接合界面にクラックが発生した。この理由は、第一金
属層６に融点が７００℃より低いアルミニウムを使用し
たため、加熱時にＡｌの軟化が起こり、板状セラミック
体２を形成する窒化アルミニウム質焼結体との間にクラ
ックが発生したものと考えられる。The sample No. As shown in FIG. 20, when the first metal layer 6 was formed of Al, cracks occurred at the joint interface between the plate-shaped ceramic body 2 and the first metal layer 6 in a thermal cycle test of about 250 cycles. The reason for this is that aluminum is used for the first metal layer 6 with a melting point lower than 700 ° C., so that Al is softened at the time of heating and cracks occur between the first metal layer 6 and the aluminum nitride sintered body forming the plate-shaped ceramic body 2. It is thought that it was done.
【００６０】さらに、試料Ｎｏ．２１のように、第二金
属層７をＡｌで形成したものでは、５０サイクル程度の
熱サイクル試験で第二金属層７とロウ材層８との接合界
面にクラックが発生した。この理由は、熱サイクル試験
の繰り返しによりＡｌが酸化されて硬くなり、ロウ材層
８との強固な結合が無くなり、クラックが入ったものと
考えられる。Further, the sample No. As shown in FIG. 21, when the second metal layer 7 was formed of Al, cracks occurred at the bonding interface between the second metal layer 7 and the brazing material layer 8 in a thermal cycle test of about 50 cycles. It is considered that the reason for this is that Al is oxidized and hardened by the repetition of the thermal cycle test, loses strong bonding with the brazing material layer 8, and has cracks.
【００６１】これに対し、試料Ｎｏ．１〜１７，２２〜
２９のように、第一金属層６を融点が７００℃以上の単
一金属により形成し、第二金属層７を、Ｔｉ、Ｎｉ、Ａ
ｕ、及びＰｔのいずれか一種の単一金属により形成する
とともに、第一金属層６及び第ニ金属層７の各層厚みＴ
１，Ｔ２をそれぞれ０．１μｍ以上、上記第一金属層６
及び第ニ金属層７の合計層厚みＴを０．２〜２０μｍと
したものは、設置面３の温度分布を１０℃未満に均熱化
することができるとともに、設置面３を２００℃から−
３０℃まで冷却するのに１０秒以内で冷却することがで
き、さらには２００℃から−３０℃の間での熱サイクル
試験において１０００サイクル以上繰り返したとしても
何ら異常は観られず耐久性に優れていた。On the other hand, the sample No. 1-17,22-
29, the first metal layer 6 is formed of a single metal having a melting point of 700 ° C. or more, and the second metal layer 7 is formed of Ti, Ni, A
u, and Pt, and a thickness T of each of the first metal layer 6 and the second metal layer 7.
1 and T2 are each 0.1 μm or more, and the first metal layer 6
In addition, when the total layer thickness T of the second metal layer 7 is 0.2 to 20 μm, the temperature distribution of the installation surface 3 can be soaked to less than 10 ° C.
It can be cooled in less than 10 seconds to cool down to 30 ° C. Even if it is repeated more than 1000 cycles in a thermal cycle test between 200 ° C and -30 ° C, no abnormality is observed and the durability is excellent. I was
【００６２】この結果、第一金属層６を融点が７００℃
以上の単一金属により形成し、第二金属層７を、Ｔｉ、
Ｎｉ、Ａｕ、及びＰｔのいずれか一種の単一金属により
形成するとともに、第一金属層及び第ニ金属層の各層厚
みをそれぞれ０．１μｍ以上、上記第一金属層及び第ニ
金属層の合計層厚みを０．２〜２０μｍとすれば良いこ
とが判る。また、試料Ｎｏ．２３，２５，２７，２９の
ように、第二金属層７の層厚みＴ２を第一金属層６の層
厚みＴ１より厚くすることで双方の接合力を高めること
ができ、熱サイクル試験における耐久性をより一層向上
させることができた。As a result, the melting point of the first metal layer 6 was set to 700 ° C.
The second metal layer 7 is formed of the above single metal,
The first metal layer and the second metal layer are each formed of a single metal of any one of Ni, Au, and Pt, and each of the first metal layer and the second metal layer has a thickness of 0.1 μm or more. It can be seen that the layer thickness should be 0.2 to 20 μm. In addition, the sample No. By making the layer thickness T2 of the second metal layer 7 larger than the layer thickness T1 of the first metal layer 6 as in 23, 25, 27, and 29, the bonding strength between the two can be increased, and the durability in the heat cycle test can be improved. Properties could be further improved.
【００６３】[0063]
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、ウエハ
支持部材を構成する板状セラミック体と基台とを接合す
るにあたり、板状セラミック体の他方の主面に、融点が
７００℃以上の単一金属からなる第一金属層を形成し、
この第一金属層を覆うように上記第一金属層上に、Ｔ
ｉ、Ｎｉ、Ａｕ、及びＰｔのいずれか一種の単一金属か
らなる第二金属層を形成し、さらに上記第二金属層と基
台とをロウ材層を介して接合するとともに、上記第一金
属層及び第ニ金属層の各層厚みをそれぞれ０．１μｍ以
上とし、かつ上記第一金属層及び第ニ金属層の合計層厚
みを０．２〜２０μｍとしたことによって、設置面の温
度分布を±５℃以下にまで均熱化することができるとと
もに、２００℃から−３０℃まで１０秒以内で冷却する
ことができ、さらには２００℃から−３０℃の温度範囲
において熱サイクルを繰り返したとしても耐久性に優れ
た信頼性の高いウエハ支持部材を提供することができ
る。As described above, according to the present invention, when joining the plate-shaped ceramic body and the base constituting the wafer support member, the other main surface of the plate-shaped ceramic body has a melting point of 700 ° C. Forming a first metal layer composed of the above single metal,
T is formed on the first metal layer so as to cover the first metal layer.
a second metal layer made of a single metal of any one of i, Ni, Au, and Pt is formed, and the second metal layer and the base are joined via a brazing material layer; By setting the thickness of each of the metal layer and the second metal layer to 0.1 μm or more, and the total layer thickness of the first metal layer and the second metal layer to 0.2 to 20 μm, the temperature distribution on the installation surface is reduced. It can be soaked to ± 5 ° C or less, can be cooled from 200 ° C to -30 ° C within 10 seconds, and furthermore, if the heat cycle is repeated in the temperature range of 200 ° C to -30 ° C It is also possible to provide a highly reliable and highly reliable wafer support member.
【００６４】また、上記ロウ材層として金ロウを用いる
ことにより、熱伝達効率を向上させることができるた
め、設置面における温度分布をより均一にすることがで
きるとともに、昇温、降温時間を短縮することができ
る。Further, by using gold brazing as the brazing material layer, the heat transfer efficiency can be improved, so that the temperature distribution on the installation surface can be made more uniform, and the time for raising and lowering the temperature can be shortened. can do.
【００６５】さらに、第二金属層の層厚みを第一金属層
の層厚みより厚くすることにより第一金属層と第に金属
層との密着力を高めることができ、より強固に接合する
ことができる。Further, by making the layer thickness of the second metal layer thicker than the layer thickness of the first metal layer, the adhesion between the first metal layer and the first metal layer can be increased, and more firm bonding can be achieved. Can be.
【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]
【図１】本発明のウエハ支持部材を示す断面図である。FIG. 1 is a sectional view showing a wafer support member of the present invention.
【図２】従来のウエハ支持部材の一例を示す断面図であ
る。FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating an example of a conventional wafer support member.
【図３】従来のウエハ支持部材の他の例を示す断面図で
ある。FIG. 3 is a cross-sectional view showing another example of a conventional wafer support member.
１，２１，３１：ウエハ支持部材 ２，２２，３２：板
状セラミック体 ３，２３，３３：設置面 ４，２４，３４：内部電極 ５，３５：金属層 ６，３６：第一金属層 ７、３７：
第二金属層 ８，２６：ロウ材層 ９，２７，３９：基台 ２５：メ
タライズ層 Ｗ：ウエハ1, 21, 31: Wafer support member 2, 22, 32: Plate-shaped ceramic body 3, 23, 33: Installation surface 4, 24, 34: Internal electrode 5, 35: Metal layer 6, 36: First metal layer 7 , 37:
Second metal layer 8, 26: brazing material layer 9, 27, 39: base 25: metallized layer W: wafer
Claims (1)
を載せる設置面とするとともに、上記板状セラミック体
の他方の主面側にロウ材層を介して基台を接合したウエ
ハ支持部材において、上記板状セラミック体は、該板状
セラミック体の他方の主面に被着した、融点が７００℃
以上の単一金属からなる第一金属層と、該第一金属層を
覆うように上記第一金属層上に被着した、Ｔｉ、Ｎｉ、
Ａｕ、及びＰｔのいずれか一種の単一金属からなる第二
金属層よりなる金属層を介して上記ロウ材層と接合して
なり、上記第一金属層及び第ニ金属層の各層厚みがそれ
ぞれ０．１μｍ以上で、かつ上記第一金属層及び第ニ金
属層の合計層厚みが０．２〜２０μｍの範囲にあること
を特徴とするウエハ支持部材。A wafer support having one main surface of a plate-shaped ceramic body as an installation surface on which a wafer is mounted, and a base joined to the other main surface side of the plate-shaped ceramic body via a brazing material layer. In the member, the plate-shaped ceramic body is adhered to the other main surface of the plate-shaped ceramic body and has a melting point of 700 ° C.
A first metal layer made of the above-described single metal, and Ti, Ni, and the like deposited on the first metal layer so as to cover the first metal layer.
Au and Pt are joined to the brazing material layer via a metal layer made of a second metal layer made of one kind of single metal, and the thicknesses of the first metal layer and the second metal layer are respectively A wafer support member having a thickness of 0.1 μm or more and a total thickness of the first metal layer and the second metal layer in a range of 0.2 to 20 μm.
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