JP2016012608A - Junction body and wafer support member using the same - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a junction body of a ceramic plate and a metal plate which enables improvement of long-term reliability.SOLUTION: A junction body 10 includes: a metal plate 1; a ceramic plate 2 which is provided so as to face an upper surface of the metal plate 1; and a junction layer 3 which joins the metal plate 1 to the ceramic plate 2. The junction layer 3 includes: a first junction layer 6 including spacers 60, which are disposed contacting with the upper surface of the metal plate 1, first adhesion layers 61 provided on an upper surface and a lower surface of each spacer 60, and second adhesion layers 62 provided around each spacer 60; and second junction layers 7 which are disposed contacting with an upper surface of the first junction layer 6 and a lower surface of the ceramic plate 2. The structure allows the second junction layers 7 to disperse pressure applied from the spacers 60 and absorb the pressure.

Description

本発明は、セラミック板と金属板との接合体およびこれを用いたウエハ支持部材に関するものである。   The present invention relates to a joined body of a ceramic plate and a metal plate and a wafer support member using the same.

半導体集積回路の製造工程または液晶表示装置の製造工程等において、半導体ウエハ等の各試料を保持するための部品としてウエハ支持部材が知られている。ウエハ支持部材としては、金属板とセラミック板との接合体から成るものが知られている。このような接合体としては、例えば、特許文献１に開示されたセラミックス−金属接合体が挙げられる。特許文献１に開示されたセラミックス−金属接合体は、セラミックス部材と金属部材との間に、流動性接着剤組成物の硬化物から成る接着部と、この接着部よりも硬い材料から成るスペーサー部とを含んでいる。これによれば、セラミックス部材と金属部材とを圧力をかけながら接合する際に、スペーサー部がセラミックス部材と金属部材との間隔を確保することができるので、硬化前の接着部が外部に流れ出てしまうことを防止できるというものである。   A wafer support member is known as a component for holding each sample such as a semiconductor wafer in a manufacturing process of a semiconductor integrated circuit or a manufacturing process of a liquid crystal display device. As a wafer support member, a member made of a joined body of a metal plate and a ceramic plate is known. Examples of such a joined body include a ceramic-metal joined body disclosed in Patent Document 1. The ceramic-metal joined body disclosed in Patent Document 1 includes an adhesive portion made of a cured product of a fluid adhesive composition and a spacer portion made of a material harder than the adhesive portion between the ceramic member and the metal member. Including. According to this, when joining the ceramic member and the metal member while applying pressure, the spacer portion can secure a space between the ceramic member and the metal member, so that the adhesive portion before curing flows out to the outside. It can be prevented.

特開２００３−２５８０７２号公報JP 2003-258072 A

しかしながら、特許文献１に開示されたセラミックス−金属接合体においては、セラミックス部材と金属部材とを圧力をかけながら接合する際に、スペーサー部に圧力が集中することになる。この状態でセラミックス部材と金属部材とを接合すると、セラミックス部材とスペーサー部とが押し合った状態で接合されることになる。このように接合されたセラミックス−金属接合体をヒートサイクル下において繰り返し使用すると、セラミックス部材のうちスペーサー部に接触する部分に圧力が集中することによって、セラミックス部材にクラックが生じるおそれがあった。その結果、セラミックス−金属接合体の長期信頼性を向上させることが困難であるという問題点があった。   However, in the ceramic-metal joined body disclosed in Patent Document 1, when the ceramic member and the metal member are joined while applying pressure, the pressure is concentrated on the spacer portion. When the ceramic member and the metal member are joined in this state, the ceramic member and the spacer portion are joined in a pressed state. When the ceramic-metal bonded body bonded in this way is repeatedly used under a heat cycle, there is a possibility that cracks may occur in the ceramic member due to concentration of pressure on the portion of the ceramic member that contacts the spacer portion. As a result, there is a problem that it is difficult to improve the long-term reliability of the ceramic-metal bonded body.

本発明は、このような問題点を解決すべくなされたものであり、その目的はセラミックス部材にクラックが生じることを抑制して、セラミックス−金属接合体の長期信頼性を向上させることにある。   The present invention has been made to solve such problems, and an object thereof is to improve the long-term reliability of the ceramic-metal bonded body by suppressing the occurrence of cracks in the ceramic member.

本発明の一態様の接合体は、金属板、該金属板の上面に対向するように設けられたセラミック板および前記金属板と前記セラミック板とを接合する接合層を備えている接合体であって、前記接合層が、前記金属板の上面に接して配置された複数のスペーサー、該スペーサーの上面および下面に設けられた第１接着層、ならびに前記スペーサーの周囲に設けられた第２接着層から成る第１接合層と、該第１接合層の上面および前記セラミック板の下面に接して配置された第２接合層とから成ることを特徴とする。   The joined body of one embodiment of the present invention is a joined body including a metal plate, a ceramic plate provided to face the upper surface of the metal plate, and a joining layer that joins the metal plate and the ceramic plate. The bonding layer includes a plurality of spacers arranged in contact with the upper surface of the metal plate, a first adhesive layer provided on the upper and lower surfaces of the spacer, and a second adhesive layer provided around the spacer. And a second bonding layer disposed in contact with the upper surface of the first bonding layer and the lower surface of the ceramic plate.

本発明の一態様の接合体によれば、セラミック板と金属板とを接合したときにスペーサーに圧力が集中したとしても、第１接合層を覆う第２接合層が設けられていることによって、スペーサーから加わる圧力を第２接合層において分散させて吸収させることができる
。これにより、セラミック板にクラックが生じることを抑制できる。その結果、接合体の長期信頼性を向上させることができる。 According to the joined body of one aspect of the present invention, even when pressure is concentrated on the spacer when the ceramic plate and the metal plate are joined, the second joining layer that covers the first joining layer is provided. The pressure applied from the spacer can be dispersed and absorbed in the second bonding layer. Thereby, it can suppress that a crack arises in a ceramic board. As a result, the long-term reliability of the joined body can be improved.

本発明の一実施形態の接合体およびこれを用いたウエハ支持部材を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the conjugate | zygote of one Embodiment of this invention, and a wafer support member using the same. 図１に示したウエハ支持部材の領域Ａを拡大した部分拡大断面図である。It is the elements on larger scale which expanded the area | region A of the wafer support member shown in FIG.

以下、本発明の一実施形態に係る接合体およびこれを用いたウエハ支持部材について、図面を参照して説明する。   Hereinafter, a bonded body according to an embodiment of the present invention and a wafer support member using the bonded body will be described with reference to the drawings.

図１は本発明の一実施形態の接合体１０およびこれを用いたウエハ支持部材１００を示す断面図である。図１に示すように、本発明の一実施形態の接合体１０は、金属板１、金属板１の上面に対向するように設けられたセラミック板２および金属板１とセラミック板２とを接合する接合層３を備えている。ウエハ支持部材１００は、上述の接合体１０に加えて、さらに発熱抵抗体４および静電吸着用電極５を備えている。   FIG. 1 is a cross-sectional view showing a bonded body 10 and a wafer support member 100 using the bonded body 10 according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, a joined body 10 according to an embodiment of the present invention joins a metal plate 1, a ceramic plate 2 provided to face the upper surface of the metal plate 1, and the metal plate 1 and the ceramic plate 2. The bonding layer 3 is provided. The wafer support member 100 further includes a heating resistor 4 and an electrostatic chucking electrode 5 in addition to the bonded body 10 described above.

金属板１は、内部に冷却媒体用の流路（図示せず）およびウエハ支持部材１００の上面にヘリウムやアルゴン等の伝熱ガスを流す流路（図示せず）を内蔵した板状の部材である。金属板１としては、例えばアルミニウムまたはチタン等の金属材料を用いることができる。   The metal plate 1 is a plate-like member having therein a cooling medium flow path (not shown) and a flow path (not shown) for flowing a heat transfer gas such as helium or argon on the upper surface of the wafer support member 100. It is. As the metal plate 1, for example, a metal material such as aluminum or titanium can be used.

セラミック板２は、上面にウエハ支持面２０を有する板状の部材である。セラミック板２は、上面のウエハ支持面２０において、例えばシリコンウエハ等の試料を保持する。ウエハ支持部材１００は、平面視したときの形状が円形状の部材である。セラミック板２は、例えばアルミナ、窒化アルミニウム、窒化ケイ素またはイットリア等のセラミック材料から成る。セラミック板２の内部には、発熱抵抗体４および静電吸着用電極５が埋設されている。セラミック板２の寸法は、例えば、径を２００〜５００ｍｍに、厚みを２〜１５ｍｍに設定できる。試料を保持する方法としては、様々な方法を用いることができるが、本実施形態のウエハ支持部材１００は静電気力によって試料を保持する。静電吸着用電極５は、２つの電極から構成される。２つの電極は、一方が電源の正極に接続され、他方が負極に接続される。２つの電極は、それぞれ略半円板状に形成され、半円の弦同士が対向するように、セラミック板２の内部に配置される。２つの電極が合わさって、静電吸着用電極５全体の外形が円形状となっている。この静電吸着用電極５全体による円形状の中心は、同じく円形状のセラミック板２の中心と同一に設定される。静電吸着用電極５は、例えばタングステンまたはモリブデン等の金属材料から成る。   The ceramic plate 2 is a plate-like member having a wafer support surface 20 on the upper surface. The ceramic plate 2 holds a sample such as a silicon wafer on the upper wafer support surface 20. The wafer support member 100 is a member having a circular shape when viewed in plan. The ceramic plate 2 is made of a ceramic material such as alumina, aluminum nitride, silicon nitride, or yttria. A heating resistor 4 and an electrostatic chucking electrode 5 are embedded in the ceramic plate 2. The dimensions of the ceramic plate 2 can be set, for example, to a diameter of 200 to 500 mm and a thickness of 2 to 15 mm. Although various methods can be used as a method for holding the sample, the wafer support member 100 of this embodiment holds the sample by electrostatic force. The electrostatic chucking electrode 5 is composed of two electrodes. One of the two electrodes is connected to the positive electrode of the power source, and the other is connected to the negative electrode. The two electrodes are each formed in a substantially semicircular shape, and are arranged inside the ceramic plate 2 so that the semicircular strings face each other. The two electrodes are combined to form a circular outer shape of the electrostatic attraction electrode 5 as a whole. The center of the circular shape by the entire electrostatic attraction electrode 5 is set to be the same as the center of the circular ceramic plate 2. The electrostatic adsorption electrode 5 is made of a metal material such as tungsten or molybdenum.

発熱抵抗体４は、セラミック板２の上面のウエハ支持面２０に保持された試料を加熱するための部材である。発熱抵抗体４は、セラミック板２の内部において静電吸着用電極５よりも下方に設けられている。発熱抵抗体４に電圧を印加することによって、発熱抵抗体４を発熱させることができる。発熱抵抗体４で発せられた熱は、セラミック板２の内部を伝わって、セラミック板２の上面におけるウエハ支持面２０に到達する。これにより、ウエハ支持面２０に搭載された試料を加熱することができる。発熱抵抗体４は、複数の湾曲部を有するパターンを有しており、セラミック板２の広範囲に配置されるように形成されている。これにより、ウエハ支持面２０において熱分布にばらつきが生じることを抑制できる。発熱抵抗体４は、例えば白金またはタングステン等の金属材料によって形成されている。   The heating resistor 4 is a member for heating the sample held on the wafer support surface 20 on the upper surface of the ceramic plate 2. The heating resistor 4 is provided below the electrostatic adsorption electrode 5 inside the ceramic plate 2. By applying a voltage to the heating resistor 4, the heating resistor 4 can generate heat. The heat generated by the heating resistor 4 is transmitted through the inside of the ceramic plate 2 and reaches the wafer support surface 20 on the upper surface of the ceramic plate 2. Thereby, the sample mounted on the wafer support surface 20 can be heated. The heating resistor 4 has a pattern having a plurality of curved portions, and is formed so as to be disposed over a wide range of the ceramic plate 2. Thereby, it is possible to suppress variation in the heat distribution on the wafer support surface 20. The heating resistor 4 is made of a metal material such as platinum or tungsten.

接合層３は、金属板１とセラミック板２とを接合するための部材である。図２に示すよ
うに、接合層３は、金属板１の上面に接して配置された第１接合層６、ならびに第１接合層６の上面およびセラミック板２の下面に接して配置された第２接合層７を有している。 The bonding layer 3 is a member for bonding the metal plate 1 and the ceramic plate 2. As shown in FIG. 2, the bonding layer 3 includes the first bonding layer 6 disposed in contact with the upper surface of the metal plate 1, and the first bonding layer disposed in contact with the upper surface of the first bonding layer 6 and the lower surface of the ceramic plate 2. Two bonding layers 7 are provided.

第１接合層６は、金属板１とセラミック板２との間隔を保ちながら、これらを第２接合層７とともに接合するための部材である。   The first bonding layer 6 is a member for bonding these together with the second bonding layer 7 while maintaining a distance between the metal plate 1 and the ceramic plate 2.

第１接合層６は、複数のスペーサー６０、スペーサー６０の上面および下面に設けられた第１接着層６１、ならびにスペーサー６０の周囲に設けられた第２接着層６２から成る。   The first bonding layer 6 includes a plurality of spacers 60, a first adhesive layer 61 provided on the upper and lower surfaces of the spacer 60, and a second adhesive layer 62 provided around the spacer 60.

スペーサー６０は、金属板１とセラミック板２とを圧力を加えながら接合する際に、金属板１とセラミック板２との間隔を確保して、金属板１とセラミック板２との間隔を一定に保つための部材である。そのため、スペーサー６０は、接合時の圧力によって変形することが無いように、周囲の第２接着層６２および第２接合層７よりも変形しにくい部材であることが望ましい。具体的には、スペーサー６０は、第２接着層６２および第２接合層７よりもヤング率が大きいことが望ましい。また、ウエハ支持面２０の均熱性を向上させるために、スペーサー６０は熱伝導率が良好である材料から成ることが望ましい。   The spacer 60 secures the space between the metal plate 1 and the ceramic plate 2 when the metal plate 1 and the ceramic plate 2 are joined while applying pressure, and makes the space between the metal plate 1 and the ceramic plate 2 constant. It is a member for keeping. Therefore, the spacer 60 is desirably a member that is less deformable than the surrounding second adhesive layer 62 and the second bonding layer 7 so as not to be deformed by the pressure during bonding. Specifically, it is desirable that the spacer 60 has a Young's modulus greater than that of the second adhesive layer 62 and the second bonding layer 7. In order to improve the thermal uniformity of the wafer support surface 20, the spacer 60 is preferably made of a material having good thermal conductivity.

スペーサー６０に用いられる材料としては、エポキシ樹脂またはシリコーン樹脂等の樹脂材料が挙げられる。特に、硬さがＪＩＳ規格（ＪＩＳ Ｋ ６２５３）のタイプＡにおいて６０度以上である材料を用いることが望ましい。   Examples of the material used for the spacer 60 include a resin material such as an epoxy resin or a silicone resin. In particular, it is desirable to use a material having a hardness of 60 degrees or more in Type A of the JIS standard (JIS K 6253).

また、スペーサー６０に用いられるその他の材料としては、熱伝導率の高い銅またはアルミニウム等の金属材料が挙げられる。これらの材料を用いることによって、ウエハ支持面２０の均熱性を向上させることができる。   Moreover, as other materials used for the spacer 60, metal materials, such as copper or aluminum with high heat conductivity, are mentioned. By using these materials, the thermal uniformity of the wafer support surface 20 can be improved.

スペーサー６０の形状は、例えば円柱状または直方体状にすることができる。スペーサー６０が円柱状の場合には、スペーサー６０の軸方向がウエハ支持面２０に対して垂直な方向になるように配置される。この場合には、スペーサー６０の寸法は、軸方向の高さを、例えば０．３〜２ｍｍ程度に設定できる。また、スペーサー６０が金属板１とセラミック板２との間隔を安定して保つためには、スペーサー６０の直径が軸方向の高さと等しいか、または軸方向の高さよりも大きいことが好ましい。具体的には、スペーサー６０の直径を、例えば０．３〜３ｍｍ程度に設定できる。   The shape of the spacer 60 can be, for example, a cylindrical shape or a rectangular parallelepiped shape. When the spacer 60 is cylindrical, the spacer 60 is disposed so that the axial direction of the spacer 60 is perpendicular to the wafer support surface 20. In this case, the dimension of the spacer 60 can set the axial height to about 0.3 to 2 mm, for example. Further, in order for the spacer 60 to stably keep the distance between the metal plate 1 and the ceramic plate 2, it is preferable that the diameter of the spacer 60 is equal to or larger than the axial height. Specifically, the diameter of the spacer 60 can be set to about 0.3 to 3 mm, for example.

スペーサー６０は、金属板１の上面のうち接合層３が設けられている領域の全体に分散していることが好ましい。また、金属板１の上面のうち接合層３が設けられている領域の面積に対して、複数のスペーサー６０の下面の面積の合計が０．１〜３０％程度になるように設けられていることが好ましい。   The spacers 60 are preferably dispersed over the entire area of the upper surface of the metal plate 1 where the bonding layer 3 is provided. The total area of the lower surfaces of the plurality of spacers 60 is about 0.1 to 30% of the area of the upper surface of the metal plate 1 where the bonding layer 3 is provided. It is preferable.

第１接着層６１は、スペーサー６０の上下面に設けられている。第１接着層６１は、スペーサー６０と金属板１または第２接合層７とが接触することを避けるための部材である。スペーサー６０と金属板１との間またはスペーサー６０と第２接合層７との間に第１接着層６１が設けられていることによって、接合時にスペーサー６０と金属板１またはスペーサー６０と第２接合層７とに生じる応力を低減できる。   The first adhesive layer 61 is provided on the upper and lower surfaces of the spacer 60. The first adhesive layer 61 is a member for avoiding contact between the spacer 60 and the metal plate 1 or the second bonding layer 7. By providing the first adhesive layer 61 between the spacer 60 and the metal plate 1 or between the spacer 60 and the second bonding layer 7, the spacer 60 and the metal plate 1 or the spacer 60 and the second bonding are bonded at the time of bonding. The stress generated in the layer 7 can be reduced.

したがって、第１接着層６１のヤング率は、スペーサー６０のヤング率よりも小さいことが好ましい。また、第１接着層６１は、第２接着層６２との良好な混和性を有していることが望ましい。   Therefore, the Young's modulus of the first adhesive layer 61 is preferably smaller than the Young's modulus of the spacer 60. The first adhesive layer 61 desirably has good miscibility with the second adhesive layer 62.

第１接着層６１は、シリコーン樹脂、アクリル樹脂またはエポキシ樹脂等の樹脂材料か
ら成る。第１接着層６１の厚みは、例えばスペーサー６０の厚みの１０％以下であることが好ましい。 The first adhesive layer 61 is made of a resin material such as silicone resin, acrylic resin, or epoxy resin. The thickness of the first adhesive layer 61 is preferably 10% or less of the thickness of the spacer 60, for example.

第２接着層６２は、金属板１と第２接合層７とを接合するための部材である。第２接着層６２は、第１接着層６１および第２接合層７と良好な混和性を有し、ヤング率がスペーサー６０のヤング率よりも小さいことが好ましい。第２接着層６２は、シリコーン樹脂、アクリル樹脂またはエポキシ樹脂等の樹脂材料から成る。   The second adhesive layer 62 is a member for joining the metal plate 1 and the second joining layer 7. The second adhesive layer 62 preferably has good miscibility with the first adhesive layer 61 and the second bonding layer 7, and the Young's modulus is preferably smaller than the Young's modulus of the spacer 60. The second adhesive layer 62 is made of a resin material such as silicone resin, acrylic resin, or epoxy resin.

第２接合層７は、スペーサー６０から加わる圧力を分散して吸収するための部材である。第２接合層７は、第１接合層６の上面およびセラミック板２の下面に接して配置されている。第２接合層７は、シリコーン樹脂、アクリル樹脂またはエポキシ樹脂等の樹脂材料から成る。第２接着層７は、第１接着層６１および第２接着層６２よりもヤング率が大きい材料から成る。具体的には、第１接着層６１および第２接着層６２がシリコーン樹脂から成る場合には、第２接着層７を例えばエポキシ樹脂で形成すればよい。   The second bonding layer 7 is a member for dispersing and absorbing the pressure applied from the spacer 60. The second bonding layer 7 is disposed in contact with the upper surface of the first bonding layer 6 and the lower surface of the ceramic plate 2. The second bonding layer 7 is made of a resin material such as silicone resin, acrylic resin, or epoxy resin. The second adhesive layer 7 is made of a material having a Young's modulus greater than that of the first adhesive layer 61 and the second adhesive layer 62. Specifically, when the first adhesive layer 61 and the second adhesive layer 62 are made of a silicone resin, the second adhesive layer 7 may be formed of, for example, an epoxy resin.

第２接合層７の厚みは、第１接合層６の厚みの５０％以下が望ましい。また、第２接合層７を形成した後に第２接合層の表面にロータリー研磨等によって研磨処理を施すことによって、第２接合層７の平坦度を高めておくことが好ましい。   The thickness of the second bonding layer 7 is desirably 50% or less of the thickness of the first bonding layer 6. In addition, it is preferable to increase the flatness of the second bonding layer 7 by performing a polishing process on the surface of the second bonding layer after the second bonding layer 7 is formed by rotary polishing or the like.

本実施形態の接合体１０によれば、第１接合層６を覆う第２接合層７が設けられていることによって、セラミック板２と金属板１とが接合されたときにスペーサー６０に圧力が集中したとしても、スペーサー６０から加わる圧力を第２接合層７に分散させて吸収させることができる。これにより、セラミック板２にクラックが生じることを抑制できる。その結果、接合体１０の長期信頼性を向上させることができる。   According to the joined body 10 of the present embodiment, the second joining layer 7 that covers the first joining layer 6 is provided, so that pressure is applied to the spacer 60 when the ceramic plate 2 and the metal plate 1 are joined. Even if concentrated, the pressure applied from the spacer 60 can be dispersed and absorbed in the second bonding layer 7. Thereby, it can suppress that a crack arises in the ceramic board 2. FIG. As a result, the long-term reliability of the joined body 10 can be improved.

さらに、第２接合層７は、第１接着層６１よりもヤング率が大きく、セラミック板２よりもヤング率が小さいことが好ましい。これにより、スペーサー６０から加わる圧力を第１接着層６１および第２接合層７で段階的に吸収することができる。そのため、セラミック板２にクラックが生じるおそれを低減できるので、接合体１０の長期信頼性を向上させることができる。   Further, the second bonding layer 7 preferably has a Young's modulus greater than that of the first adhesive layer 61 and is smaller than that of the ceramic plate 2. Thereby, the pressure applied from the spacer 60 can be absorbed stepwise by the first adhesive layer 61 and the second bonding layer 7. Therefore, since the possibility that cracks will occur in the ceramic plate 2 can be reduced, the long-term reliability of the joined body 10 can be improved.

さらに、第２接合層７は、第１接着層６１よりも熱膨張率が小さく、セラミック板２よりも熱膨張率が大きいことが好ましい。このように、第２接合層７の熱膨張率を第１接着層６１の熱膨張率とセラミック板２の熱膨張率との間に設定することによって、第２接合層７と第１接着層６１との間および第２接合層７とセラミック板２との間で熱膨張量の差による剥がれが生じるおそれを低減できる。   Furthermore, the second bonding layer 7 preferably has a smaller coefficient of thermal expansion than the first adhesive layer 61 and a larger coefficient of thermal expansion than the ceramic plate 2. Thus, by setting the coefficient of thermal expansion of the second bonding layer 7 between the coefficient of thermal expansion of the first adhesive layer 61 and the coefficient of thermal expansion of the ceramic plate 2, the second bonding layer 7 and the first adhesive layer are set. It is possible to reduce the possibility of peeling due to the difference in the amount of thermal expansion between the first bonding layer 61 and between the second bonding layer 7 and the ceramic plate 2.

さらに、第１接着層６１と第２接着層６２とが同じ材料から成ることが好ましい。これにより、第１接合層６のうち第２接合層７と接する面を、第２接合層７と同一の材料によって形成することができる。これにより、ヒートサイクル下において、第１接合層６と第２接合層７との界面に熱応力が生じる可能性を低減できる。   Further, the first adhesive layer 61 and the second adhesive layer 62 are preferably made of the same material. Thereby, the surface of the first bonding layer 6 that contacts the second bonding layer 7 can be formed of the same material as that of the second bonding layer 7. This can reduce the possibility of thermal stress occurring at the interface between the first bonding layer 6 and the second bonding layer 7 under a heat cycle.

＜製造方法＞
以下では、接合層３を用いた金属板１とセラミック板２との接合方法を説明する。 <Manufacturing method>
Below, the joining method of the metal plate 1 and the ceramic plate 2 using the joining layer 3 is demonstrated.

まず、スペーサー６０および第１接着層６１を形成するために、直方体状のスペーサー６０を準備する。そして、スペーサー６０の表面に第１接着層６１と成るシリコーン接着剤を塗布し、金属板１の所定の位置に配置する。次に、乾燥機で１００℃の温度環境下で８時間の乾燥を行なうことによって、シリコーン樹脂を硬化させて第１接着層とする。その後、第２接着層６２と成るシリコーン樹脂を金属板１上にスクリーン印刷で塗布する。
このとき、スペーサー６０の位置にはシリコーン樹脂が塗布されないように注意する。ここで、第２接着層６２と成るシリコーン樹脂の上面が、第１接着層６１の上面よりも上方に位置してしまった場合には、第１接着層６１の上面にさらにシリコーン樹脂を補充することによって第１接着層６１の厚みを増して、第１接着層６１の上面と第２接着層６２の上面とが同一面上に位置するように調整する。このようにして、硬化前の第１接合層６を形成することができる。 First, in order to form the spacer 60 and the first adhesive layer 61, a rectangular parallelepiped spacer 60 is prepared. Then, a silicone adhesive serving as the first adhesive layer 61 is applied to the surface of the spacer 60 and disposed at a predetermined position on the metal plate 1. Next, the silicone resin is cured by drying for 8 hours in a temperature environment of 100 ° C. with a dryer to form a first adhesive layer. Thereafter, a silicone resin to be the second adhesive layer 62 is applied on the metal plate 1 by screen printing.
At this time, care should be taken not to apply silicone resin to the position of the spacer 60. Here, when the upper surface of the silicone resin that becomes the second adhesive layer 62 is positioned above the upper surface of the first adhesive layer 61, the upper surface of the first adhesive layer 61 is further supplemented with silicone resin. Thus, the thickness of the first adhesive layer 61 is increased, and the upper surface of the first adhesive layer 61 and the upper surface of the second adhesive layer 62 are adjusted to be on the same plane. In this way, the first bonding layer 6 before curing can be formed.

さらに、セラミック板２の下面に第２接合層７と成るエポキシ樹脂をスクリーン印刷して、１２０℃の温度環境下で８時間の乾燥を行なうことによってエポキシ樹脂を硬化させて第２接合層７を形成する。その後、ロータリー研削機で第２接合層７を所定の厚みになるまで研削することによって、平坦な面を得ることができる。   Furthermore, the epoxy resin used as the 2nd joining layer 7 is screen-printed on the lower surface of the ceramic board 2, and an epoxy resin is hardened by drying for 8 hours in a 120 degreeC temperature environment, and the 2nd joining layer 7 is formed. Form. Then, a flat surface can be obtained by grinding the second bonding layer 7 to a predetermined thickness with a rotary grinder.

そして、硬化前の第１接合層６と硬化後の第２接合層７とを真空中で貼り合わせて、押し付け合うように加圧する。この状態で、乾燥機で１００℃の温度環境下で８時間の加熱を行なうことによって、第１接合層６を硬化させて金属板１とセラミック板２とを接合できる。   And the 1st joining layer 6 before hardening and the 2nd joining layer 7 after hardening are stuck together in a vacuum, and it pressurizes so that it may press. In this state, the metal plate 1 and the ceramic plate 2 can be bonded by curing the first bonding layer 6 by heating for 8 hours in a temperature environment of 100 ° C. with a dryer.

本実施例においては、アルミニウムから成る金属板１と内部に発熱抵抗体４を有するアルミナセラミックスから成るセラミック板２とを接合層３によって接合した接合体１０（試料１）に関して説明する。セラミック板２としては、直径が３００ｍｍの円板を用いた。このセラミック板２の下面の全面を金属板１に接合した。その製造方法は、上記の製造方法と同様の方法を用いた。スペーサー６０としては、ガラスエポキシから成る直径が５ｍｍで厚みが０．５ｍｍの円柱状の部材を２０個用いた。第１接着層６１としては、シリコーン樹脂から成る層を用いて厚みを０．０１ｍｍに設定した。また、第２接着層６２としては、シリコーン樹脂から成る層を用いた。また、第２接合層７としては、エポキシ樹脂から成る層を用いて、厚みを０．１５ｍｍに設定した。   In this embodiment, a bonded body 10 (sample 1) in which a metal plate 1 made of aluminum and a ceramic plate 2 made of alumina ceramics having a heating resistor 4 inside are bonded by a bonding layer 3 will be described. As the ceramic plate 2, a disc having a diameter of 300 mm was used. The entire lower surface of the ceramic plate 2 was bonded to the metal plate 1. The manufacturing method used was the same method as the above manufacturing method. As the spacer 60, 20 cylindrical members made of glass epoxy having a diameter of 5 mm and a thickness of 0.5 mm were used. As the first adhesive layer 61, a layer made of silicone resin was used and the thickness was set to 0.01 mm. Further, as the second adhesive layer 62, a layer made of a silicone resin was used. Moreover, as the 2nd joining layer 7, the thickness was set to 0.15 mm using the layer which consists of an epoxy resin.

また、比較例として、第２接合層７を有していない接合体１０（試料２）を作製した。   As a comparative example, a joined body 10 (sample 2) that does not have the second joining layer 7 was produced.

これら試料１と試料２とに対して、発熱抵抗体４に電圧を加えることによって発熱させるヒートサイクル試験を行なった。具体的には、セラミック板２の上面の中央部の温度を常温から２５０℃まで上昇させて、その後、常温まで自然冷却することを１サイクルとしてサイクル試験を行なった。その結果、試料１に関しては、５０００サイクルの試験後であってもセラミック体２にクラックが生じていなかった。これに対して、試料２に関しては、７５０サイクルの試験後にセラミック板のスペーサー６０の角部の直上にクラックが生じていた。以上の結果から、第２接合層７を設けることによって、接合体１０の長期信頼性を向上できることがわかった。   These sample 1 and sample 2 were subjected to a heat cycle test for generating heat by applying voltage to the heating resistor 4. Specifically, a cycle test was performed with one cycle consisting of raising the temperature of the central portion of the upper surface of the ceramic plate 2 from room temperature to 250 ° C. and then naturally cooling to room temperature. As a result, with respect to Sample 1, no crack was generated in the ceramic body 2 even after 5000 cycles of the test. On the other hand, with respect to the sample 2, cracks occurred immediately above the corners of the spacer 60 of the ceramic plate after the 750 cycles of the test. From the above results, it was found that the long-term reliability of the bonded body 10 can be improved by providing the second bonding layer 7.

また、試料１においては、サイクル試験前のセラミック体２の表面の温度のばらつきと試験後のセラミック体２の表面の温度ばらつきとが共に１℃以下であった。これに対して、試料２においては、サイクル試験前のセラミック体の表面の温度ばらつきは１℃以下であったが、試験後のセラミック体の表面の温度ばらつきは３℃程度にまで悪化していた。これは、試料２においてはセラミック体にクラックが生じたことによって均熱性が低下したためと考えられる。以上の結果からも、第２接合層７を設けることによって接合体１０の長期信頼性を向上できることがわかった。   In sample 1, the temperature variation of the surface of the ceramic body 2 before the cycle test and the temperature variation of the surface of the ceramic body 2 after the test were both 1 ° C. or less. In contrast, in sample 2, the temperature variation on the surface of the ceramic body before the cycle test was 1 ° C. or less, but the temperature variation on the surface of the ceramic body after the test was deteriorated to about 3 ° C. . This is presumably because the soaking property in Sample 2 was lowered due to the occurrence of cracks in the ceramic body. From the above results, it was found that the long-term reliability of the bonded body 10 can be improved by providing the second bonding layer 7.

金属板：１
セラミック板：２
ウエハ支持面：２０
接合層：３
発熱抵抗体：４
静電吸着用電極：５
第１接合層：６
スペーサー：６０
第１接着層：６１
第２接着層：６２
第２接合層：７
接合体：１０
ウエハ支持部材：１００ Metal plate: 1
Ceramic plate: 2
Wafer support surface: 20
Bonding layer: 3
Heating resistor: 4
Electrostatic adsorption electrode: 5
First bonding layer: 6
Spacer: 60
First adhesive layer: 61
Second adhesive layer: 62
Second bonding layer: 7
Conjugate: 10
Wafer support member: 100

Claims (5)

金属板、該金属板の上面に対向するように設けられたセラミック板および前記金属板と前記セラミック板とを接合する接合層を備えている接合体であって、
前記接合層が、前記金属板の上面に接して配置された複数のスペーサー、該スペーサーの上面および下面に設けられた第１接着層、ならびに前記スペーサーの周囲に設けられた第２接着層から成る第１接合層と、該第１接合層の上面および前記セラミック板の下面に接して配置された第２接合層とから成ることを特徴とする接合体。 A joined body comprising a metal plate, a ceramic plate provided to face the upper surface of the metal plate, and a joining layer for joining the metal plate and the ceramic plate,
The bonding layer includes a plurality of spacers arranged in contact with the upper surface of the metal plate, a first adhesive layer provided on the upper and lower surfaces of the spacer, and a second adhesive layer provided around the spacer. A bonded body comprising: a first bonding layer; and a second bonding layer disposed in contact with the upper surface of the first bonding layer and the lower surface of the ceramic plate. 前記第２接合層が、前記第１接着層よりもヤング率が大きいことを特徴とする請求項１に記載の接合体。   The joined body according to claim 1, wherein the second joining layer has a Young's modulus larger than that of the first adhesive layer. 前記第２接合層が、前記第１接着層よりも熱膨張率が小さいことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の接合体。   The joined body according to claim 1 or 2, wherein the second joining layer has a smaller coefficient of thermal expansion than the first adhesive layer. 前記第１接着層と前記第２接着層とが同じ材料から成ることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の接合体。   The joined body according to any one of claims 1 to 3, wherein the first adhesive layer and the second adhesive layer are made of the same material. 請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の接合体を有することを特徴とするウエハ支持部材。   A wafer support member comprising the joined body according to claim 1.
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