JP6667386B2 - 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 technology disclosed in this specification relates to a holding device that holds an object.

例えば半導体製造装置において、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、セラミックスにより形成され、内部に発熱抵抗体により構成されたヒータを有するセラミックス板と、金属により形成され、内部に冷媒流路が形成されたベース板とを備える。静電チャックは、内部電極を有しており、内部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、セラミックス板の表面（以下、「吸着面」という）にウェハを吸着して保持する。   For example, in a semiconductor manufacturing apparatus, an electrostatic chuck is used as a holding device for holding a wafer. The electrostatic chuck includes, for example, a ceramic plate formed of ceramics and having a heater internally formed of a heating resistor, and a base plate formed of metal and having a coolant passage formed therein. The electrostatic chuck has an internal electrode, and uses an electrostatic attraction generated when a voltage is applied to the internal electrode to suction a wafer onto a surface of a ceramic plate (hereinafter, referred to as a “suction surface”). And hold.

静電チャックに保持されたウェハの温度分布が不均一になると、ウェハに対する各処理（成膜、エッチング等）の精度が低下するため、静電チャックにはウェハの温度分布を均一にする性能が求められる。そのため、静電チャックの使用時には、セラミックス板内部のヒータによる加熱や、ベース板内部の冷媒流路に冷媒を供給することによる冷却によって、セラミックス板の吸着面の温度制御が行われる。   If the temperature distribution of the wafer held by the electrostatic chuck becomes non-uniform, the accuracy of each processing (film formation, etching, etc.) on the wafer decreases, and therefore, the electrostatic chuck has the ability to make the temperature distribution of the wafer uniform. Desired. Therefore, when the electrostatic chuck is used, the temperature of the adsorption surface of the ceramic plate is controlled by heating with a heater inside the ceramic plate or cooling by supplying a coolant to a coolant flow path inside the base plate.

また、静電チャックは、使用時に、熱サイクルにさらされる。セラミックス板の形成材料であるセラミックスとベース板の形成材料である金属とは熱膨張率が互いに異なるため、静電チャックが熱サイクルにさらされると、セラミックス板とベース板との間に熱膨張差が生ずる。従来、セラミックス板とベース板とを、弾性変形能力が比較的高い有機系接着剤を含む接合層により接合することにより、セラミックス板とベース板との間の熱膨張差を緩和し、部材の割れや剥離等の発生を抑制する構成が知られている（例えば、特許文献１参照）。   Also, the electrostatic chuck is subjected to thermal cycling during use. When the electrostatic chuck is subjected to thermal cycling, the difference in thermal expansion between the ceramic plate and the base plate is different because the ceramic that forms the ceramic plate and the metal that forms the base plate have different coefficients of thermal expansion. Occurs. Conventionally, by joining a ceramic plate and a base plate with a bonding layer containing an organic adhesive having a relatively high elastic deformation capacity, the difference in thermal expansion between the ceramic plate and the base plate is reduced, and the member is cracked. A configuration that suppresses the occurrence of peeling or peeling is known (for example, see Patent Document 1).

また、従来、セラミックスと金属との複合材を用いてベース板を作製し、セラミックス板と複合材製のベース板とを、金属を含む接合層によって接合することにより、接合層の耐熱性を向上させる技術が知られている（例えば、特許文献２参照）。   Conventionally, a base plate is manufactured using a composite material of ceramics and a metal, and the ceramic plate and the base plate made of the composite material are bonded by a bonding layer containing a metal, thereby improving the heat resistance of the bonding layer. There is known a technique for causing such a phenomenon (see, for example, Patent Document 2).

特開平４−２８７３４４号公報JP-A-4-287344 特開２００５−１０１１０８号公報JP 2005-101108 A

近年、半導体プロセスの多様化に伴い、静電チャックの吸着面を従来よりも高温（例えば２６０℃以上）にすることが要求されることがあり、そのような場合には、静電チャックはより高温の熱サイクルにさらされる。上述したセラミックス板とベース板とを有機系接着剤を含む接合層によって接合する従来の構成では、静電チャックがより高温の熱サイクルにさらされると、接合層に含まれる有機系接着剤が分解温度まで到達し、接合層と被接合部材との界面等で剥離が発生して、吸着面の温度分布の均一性が悪化し、静電チャックが使用できなくなるおそれがある。   In recent years, with the diversification of semiconductor processes, it is sometimes required that the chucking surface of the electrostatic chuck be heated to a higher temperature (for example, 260 ° C. or higher) than in the past. Exposure to high temperature thermal cycles. In the conventional configuration in which the ceramic plate and the base plate are joined by a joining layer containing an organic adhesive as described above, when the electrostatic chuck is exposed to a higher temperature thermal cycle, the organic adhesive contained in the joining layer is decomposed. When the temperature reaches the temperature, peeling occurs at the interface between the bonding layer and the member to be bonded or the like, the uniformity of the temperature distribution on the suction surface is deteriorated, and the electrostatic chuck may not be used.

また、セラミックス板と金属製のベース板とを接合する接合層の耐熱性を向上させるため、上述した従来の技術のように、有機系接着剤を含む接合層に代えて金属を含む接合層を用いることも考えられる。しかし、そのような構成では、金属を含む接合層は弾性変形能力が比較的低いことから、セラミックス板と金属製のベース板との間の熱膨張差を効果的に緩和することができず、部材の割れや剥離等が発生するおそれがある。また、そのような構成では、金属を含む接合層は熱伝導率が比較的高いことから、冷却媒体によるセラミックス板の冷却効果が高くなるため、静電チャックの吸着面を高温（例えば２６０℃以上）にしようとすると、ヒータへの入力電力を過度に大きくする必要がある。そのため、このような構成では、ヒータ電源容量が過度に大きくなる上に、ヒータの電流が過大となって断線が発生するおそれがある。   Further, in order to improve the heat resistance of the bonding layer for bonding the ceramic plate and the metal base plate, a bonding layer containing a metal is used instead of the bonding layer containing an organic adhesive as in the above-described conventional technology. It is also conceivable to use it. However, in such a configuration, since the bonding layer containing metal has a relatively low elastic deformation capability, the difference in thermal expansion between the ceramic plate and the metal base plate cannot be effectively reduced, There is a possibility that the member may be cracked or peeled off. Further, in such a configuration, since the bonding layer containing a metal has a relatively high thermal conductivity, the effect of cooling the ceramic plate by the cooling medium is enhanced, so that the adsorption surface of the electrostatic chuck is heated to a high temperature (for example, 260 ° C. or higher). ), The input power to the heater must be excessively increased. Therefore, in such a configuration, the heater power supply capacity becomes excessively large, and the current of the heater becomes excessively large, which may cause disconnection.

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、セラミックス板とベース板とを備え、内部にヒータを有するセラミックス板の表面上に対象物を保持する保持装置に共通の課題である。  In addition, such a problem is not limited to an electrostatic chuck that holds a wafer by using an electrostatic attraction, but includes a ceramic plate and a base plate, and holds an object on a surface of a ceramic plate having a heater therein. This is a problem common to all holding devices.

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-described problem.

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。   The technology disclosed in this specification can be realized, for example, as the following modes.

（１）本明細書に開示される保持装置は、セラミックスにより形成され、第１の表面を有する板状であり、内部に発熱抵抗体により構成されたヒータを有するセラミックス板と、前記セラミックス板の前記第１の表面とは反対側に配置され、金属により形成された板状であり、内部に冷媒流路が形成されたベース板と、を備え、前記セラミックス板の前記第１の表面上に対象物を保持する保持装置において、さらに、前記セラミックス板と前記ベース板との間に配置され、チタンにより形成された板状のチタン板と、金属を含み、前記セラミックス板と前記チタン板とを接合する第１の接合層と、有機系接着剤を含み、前記チタン板と前記ベース板とを接合する第２の接合層と、を備える。本保持装置によれば、内部にヒータを有するセラミックス板と、内部に冷媒流路が形成されたベース板との間に、比較的熱伝導率の低いチタンにより形成されたチタン板が配置されているため、そのようなチタン板が配置されていない構成と比較して、ヒータと冷媒流路とに挟まれた部分の伝熱性を低下させる（すなわち、熱抵抗を高くする）ことができる。そのため、冷媒流路に供給される冷却媒体によるセラミックス板の冷却効果が抑制され、セラミックス板の第１の表面を高温（例えば２６０℃）にする場合であっても、ヒータへの入力電力を過度に大きくする必要がない。従って、本保持装置によれば、ヒータの電源容量が過度に大きくなることを抑制することができると共に、ヒータの電流が過大となって断線が発生することを回避することができる。また、本保持装置によれば、セラミックス板の第１の表面を高温（例えば２６０℃）にする場合であっても、第２の接合層の温度が過度に高くなることを回避することができる。そのため、第２の接合層の材料として、耐熱性は比較的低い一方、弾性変形能力が比較的高い有機系接着剤を用いることができる。従って、ベース板の形成材料として冷媒流路等の加工がしやすい金属を用いても、第２の接合層によってチタン製のチタン板と金属製のベース板との間の熱膨張差を緩和することができ、部材の割れや剥離等の発生を抑制することができる。また、本保持装置によれば、第１の接合層は比較的高温に晒されるが、チタンの熱膨張率はセラミックスの熱膨張率と比較的近いことから、セラミックス板とチタン板との熱膨張率の差は比較的小さいため、第１の接合層の材料として、弾性変形能力は比較的低い一方、耐熱性が比較的高い金属を用いることができる。そのため、本保持装置によれば、第１の接合層が分解温度に達することを防止することができ、セラミックス板とチタン板との間で剥離が発生することを抑制することができる。 (1) The holding device disclosed in the present specification is a plate-shaped ceramic plate having a first surface and having a heater internally formed by a heating resistor. A base plate that is disposed on the opposite side to the first surface and that is formed of metal and has a coolant passage formed therein; and In the holding device for holding the object, further, disposed between the ceramic plate and the base plate, a plate-shaped titanium plate formed of titanium, including metal, the ceramic plate and the titanium plate A first bonding layer for bonding, and a second bonding layer containing an organic adhesive and bonding the titanium plate and the base plate are provided. According to the present holding device, a titanium plate formed of titanium having a relatively low thermal conductivity is disposed between a ceramic plate having a heater therein and a base plate having a coolant channel formed therein. Therefore, as compared with a configuration in which such a titanium plate is not arranged, the heat conductivity of a portion sandwiched between the heater and the coolant channel can be reduced (that is, the thermal resistance can be increased). Therefore, the cooling effect of the cooling medium supplied to the coolant channel on the ceramic plate is suppressed, and even when the first surface of the ceramic plate is set to a high temperature (for example, 260 ° C.), the input power to the heater is excessively increased. There is no need to increase. Therefore, according to the present holding device, it is possible to prevent the power supply capacity of the heater from becoming excessively large, and to avoid the occurrence of disconnection due to the excessive current of the heater. Further, according to the present holding device, even when the first surface of the ceramic plate is set to a high temperature (for example, 260 ° C.), it is possible to prevent the temperature of the second bonding layer from becoming excessively high. . Therefore, an organic adhesive having relatively low heat resistance and relatively high elastic deformation ability can be used as the material of the second bonding layer. Therefore, even if a metal such as a coolant channel that is easy to process is used as a material for forming the base plate, the difference in thermal expansion between the titanium plate made of titanium and the base plate made of metal is reduced by the second bonding layer. And the occurrence of cracks, peeling, and the like of the member can be suppressed. Further, according to the present holding device, the first bonding layer is exposed to a relatively high temperature, but since the coefficient of thermal expansion of titanium is relatively close to the coefficient of thermal expansion of ceramics, the thermal expansion of the ceramic plate and the titanium plate is relatively small. Since the difference between the rates is relatively small, a metal having relatively low elastic deformation capability and relatively high heat resistance can be used as the material of the first bonding layer. Therefore, according to the present holding device, the first bonding layer can be prevented from reaching the decomposition temperature, and the occurrence of peeling between the ceramic plate and the titanium plate can be suppressed.

（２）上記保持装置において、前記チタン板は、前記ベース板と電気的に接続されている構成としてもよい。本保持装置によれば、チタン板をプラズマ励起用の電極として使用することができるため、プラズマ励起用の電極としてのチタン板より上に位置する絶縁体はセラミックス板のみとなるため、プラズマ励起の安定化を実現することができる。 (2) In the holding device, the titanium plate may be electrically connected to the base plate. According to the present holding device, the titanium plate can be used as an electrode for plasma excitation, and the insulator located above the titanium plate as the electrode for plasma excitation is only a ceramic plate. Stabilization can be achieved.

（３）上記保持装置において、さらに、プラズマ励起電極用端子を備え、前記チタン板は、前記プラズマ励起電極用端子と電気的に接続されている構成としてもよい。本保持装置によれば、プラズマ励起電極用端子を利用して、チタン板をプラズマ励起用の電極として使用することができるため、プラズマ励起用の電極としてのチタン板より上に位置する絶縁体はセラミックス板のみとなるため、プラズマ励起の安定化を実現することができる。 (3) The above holding device may further include a terminal for a plasma excitation electrode, and the titanium plate may be electrically connected to the terminal for a plasma excitation electrode. According to the present holding device, the titanium plate can be used as the electrode for plasma excitation by using the terminal for the plasma excitation electrode, so that the insulator located above the titanium plate as the electrode for plasma excitation is Since only the ceramic plate is used, stabilization of plasma excitation can be realized.

（４）上記保持装置において、前記第１の接合層に含まれる金属の主成分は、アルミニウムである構成としてもよい。本保持装置によれば、第１の接合層の耐熱性および接合信頼性の向上を実現することができる。 (4) In the holding device, the main component of the metal contained in the first bonding layer may be aluminum. According to the present holding device, the heat resistance and the bonding reliability of the first bonding layer can be improved.

（５）上記保持装置において、前記第１の接合層は、純度９９％以上のアルミニウムで形成されたアルミニウム層と、アルミニウムを主成分とするアルミニウム合金により形成され、前記セラミックス板と前記アルミニウム層とを接合する第１の接合機能層と、アルミニウムを主成分とするアルミニウム合金により形成され、前記チタン板と前記アルミニウム層とを接合する第２の接合機能層と、を含む構成としてもよい。本保持装置によれば、第１の接合層が、延性の高い純度９９％以上のアルミニウムで形成されたアルミニウム層を含むため、セラミックス板とチタン板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、熱サイクルに対する信頼性をさらに向上させることができる。 (5) In the holding device, the first bonding layer is formed of an aluminum layer formed of aluminum having a purity of 99% or more, and an aluminum alloy containing aluminum as a main component. And a second joining functional layer formed of an aluminum alloy containing aluminum as a main component and joining the titanium plate and the aluminum layer. According to the present holding device, since the first bonding layer includes the aluminum layer formed of aluminum with high ductility and a purity of 99% or more, the stress due to the difference in thermal expansion between the ceramic plate and the titanium plate is effectively reduced. And the reliability with respect to the thermal cycle can be further improved.

（６）上記保持装置において、前記第１の接合層は、アルミニウム合金とセラミックスとの複合材料により形成された複合板と、アルミニウムを主成分とするアルミニウム合金により形成され、前記セラミックス板と前記複合板とを接合する第１の接合機能層と、アルミニウムを主成分とするアルミニウム合金により形成され、前記チタン板と前記複合板とを接合する第２の接合機能層と、を含む構成としてもよい。本保持装置によれば、第１の接合層が、アルミニウム等に比べて熱膨張率がセラミックスに近い複合材料により形成された複合板を含むため、熱膨張差によって第１の接合層で発生する応力を低減させることができ、その結果、延性の高い純度９９％以上のアルミニウムを用いずとも、セラミックス板とチタン板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る。さらに、第２の接合層の温度が過度に高くなることを効果的に防止することができるため、第２の接合層の材料として有機系接着剤を用いることができ、ベース板の形成材料として冷媒流路等の加工がしやすい金属を用いても、第２の接合層によってチタン板とベース板との間の熱膨張差を緩和することができ、部材の割れや剥離等の発生を抑制することができる。また、本保持装置によれば、複合材料におけるアルミニウム合金とセラミックスとの体積比率を調整することにより、複合板の熱膨張率をセラミックス板やチタン板の熱膨張率に近付けることができ、熱膨張差により発生する応力による剥離の発生を抑制することができる。 (6) In the holding device, the first bonding layer is formed of a composite plate formed of a composite material of an aluminum alloy and a ceramic, and an aluminum alloy containing aluminum as a main component. It may be configured to include a first bonding function layer for bonding a plate and a second bonding function layer formed of an aluminum alloy containing aluminum as a main component and bonding the titanium plate and the composite plate. . According to the present holding device, the first bonding layer includes a composite plate formed of a composite material having a coefficient of thermal expansion closer to that of ceramics than aluminum or the like, so that the first bonding layer is generated in the first bonding layer due to a difference in thermal expansion. The stress can be reduced, and as a result, the stress due to the difference in thermal expansion between the ceramic plate and the titanium plate can be effectively reduced without using highly ductile aluminum having a purity of 99% or more. Furthermore, since it is possible to effectively prevent the temperature of the second bonding layer from becoming excessively high, an organic adhesive can be used as a material for the second bonding layer, and the material for forming the base plate can be used. Even when a metal such as a coolant channel that is easy to process is used, the difference in thermal expansion between the titanium plate and the base plate can be reduced by the second bonding layer, thereby suppressing the occurrence of cracks, peeling, and the like of the member. can do. Further, according to the present holding device, by adjusting the volume ratio between the aluminum alloy and the ceramic in the composite material, the coefficient of thermal expansion of the composite plate can be made closer to the coefficient of thermal expansion of the ceramic plate or the titanium plate, and the thermal expansion coefficient can be reduced. The occurrence of peeling due to the stress caused by the difference can be suppressed.

（７）上記保持装置において、前記複合板の形成材料である前記複合材料は、アルミニウム合金と炭化ケイ素とを含む構成としてもよい。本保持装置によれば、複合板の熱膨張率をセラミックス板やチタン板の熱膨張率に容易に近付けることができる。 (7) In the holding device, the composite material that is a material for forming the composite plate may include an aluminum alloy and silicon carbide. According to the present holding device, the coefficient of thermal expansion of the composite plate can be easily brought close to the coefficient of thermal expansion of the ceramics plate or the titanium plate.

（８）上記保持装置において、前記セラミックス板は、各構成成分を酸化物換算した場合に、Ａｌ２Ｏ３の含有率が９０ｗｔ％以上である構成としてもよい。本保持装置によれば、セラミックス板の耐食性、耐摩耗性を向上させることができる。 (8) In the holding device, the ceramic plate may have a configuration in which the content of Al 2 O 3 is 90 wt% or more when the respective constituent components are converted into oxides. According to the present holding device, the corrosion resistance and wear resistance of the ceramic plate can be improved.

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、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 technology disclosed in the present specification can be realized in various forms, such as a holding device, an electrostatic chuck, and a method for manufacturing the same.

第１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。FIG. 2 is a perspective view schematically showing an external configuration of the electrostatic chuck 100 according to the first embodiment. 第１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。FIG. 2 is an explanatory diagram schematically showing an XZ cross-sectional configuration of the electrostatic chuck 100 according to the first embodiment. 第１実施形態の変形例における静電チャック１００の構成を示す説明図である。FIG. 9 is an explanatory diagram illustrating a configuration of an electrostatic chuck 100 according to a modification of the first embodiment. 第２実施形態における静電チャック１００ａ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 roughly the XZ sectional structure of the electrostatic chuck 100a in 2nd Embodiment. 第３実施形態における静電チャック１００ｂ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 roughly the XZ sectional structure of the electrostatic chuck 100b in 3rd Embodiment. 性能評価に用いられた実施例および比較例の静電チャック１００の概略構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the schematic structure of the electrostatic chuck 100 of the Example used for the performance evaluation, and the comparative example. 性能評価の結果を示す説明図である。FIG. 9 is an explanatory diagram showing the results of performance evaluation.

Ａ．第１実施形態：
Ａ−１．静電チャック１００の構成：
図１は、第１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、第１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。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。図３以降についても同様である。 A. First embodiment:
A-1. Configuration of electrostatic chuck 100:
FIG. 1 is a perspective view schematically illustrating an external configuration of the electrostatic chuck 100 according to the first embodiment, and FIG. 2 is an explanatory diagram schematically illustrating an XZ cross-sectional configuration of the electrostatic chuck 100 according to the first embodiment. It is. Each drawing shows XYZ axes orthogonal to each other for specifying the direction. In this specification, for the sake of convenience, the positive direction of the Z axis is referred to as an upward direction, and the negative direction of the Z axis is referred to as a downward direction. However, the electrostatic chuck 100 is actually installed in a direction different from such a direction. May be done. The same applies to FIG. 3 and subsequent figures.

静電チャック１００は、対象物（例えばウェハ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セラミックス板１０と、チタン板６０と、ベース板２０とを備える。セラミックス板１０とチタン板６０とは、セラミックス板１０の下面とチタン板６０の上面とが上記配列方向に対向するように配置されている。また、チタン板６０とベース板２０とは、チタン板６０の下面とベース板２０の上面とが上記配列方向に対向するように配置されている。静電チャック１００は、さらに、セラミックス板１０の下面とチタン板６０の上面との間に配置された第１の接合層１１０と、チタン板６０の下面とベース板２０の上面との間に配置された第２の接合層１２０とを備える。   The electrostatic chuck 100 is a device that attracts and holds an object (for example, a wafer W) by electrostatic attraction, and is used, for example, for fixing the wafer W in a vacuum chamber of a semiconductor manufacturing apparatus. The electrostatic chuck 100 includes a ceramic plate 10, a titanium plate 60, and a base plate 20 that are arranged side by side in a predetermined arrangement direction (in the present embodiment, a vertical direction (Z-axis direction)). The ceramic plate 10 and the titanium plate 60 are arranged such that the lower surface of the ceramic plate 10 and the upper surface of the titanium plate 60 face each other in the arrangement direction. The titanium plate 60 and the base plate 20 are arranged such that the lower surface of the titanium plate 60 and the upper surface of the base plate 20 face each other in the arrangement direction. The electrostatic chuck 100 further includes a first bonding layer 110 disposed between the lower surface of the ceramic plate 10 and the upper surface of the titanium plate 60, and a first bonding layer 110 disposed between the lower surface of the titanium plate 60 and the upper surface of the base plate 20. And a second bonding layer 120 formed.

セラミックス板１０は、例えば円形平面の板状部材であり、セラミックスにより形成されている。セラミックス板１０の直径は、例えば５０ｍｍ〜５００ｍｍ程度（通常は２００ｍｍ〜３５０ｍｍ程度）であり、セラミックス板１０の厚さは、例えば２ｍｍ〜１０ｍｍ程度である。   The ceramic plate 10 is, for example, a plate member having a circular flat surface, and is formed of ceramics. The diameter of the ceramic plate 10 is, for example, about 50 mm to 500 mm (generally, about 200 mm to 350 mm), and the thickness of the ceramic plate 10 is, for example, about 2 mm to 10 mm.

セラミックス板１０の形成材料としては、種々のセラミックスが用いられ得るが、強度や耐摩耗性、耐プラズマ性の観点から、例えば、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）または窒化アルミニウム（ＡｌＮ）を主成分とするセラミックスが用いられることが好ましい。なお、ここでいう主成分とは、含有割合（重量割合）の最も多い成分を意味する。本実施形態では、セラミックス板１０は、アルミナを主成分とするセラミックスが用いられており、各構成成分を酸化物換算した場合にアルミナの含有率が９０ｗｔ％以上である。 Various ceramics can be used as a material for forming the ceramic plate 10. From the viewpoint of strength, wear resistance, and plasma resistance, for example, alumina (Al 2 O 3 ) or aluminum nitride (AlN) is used as a main component. Preferably, a ceramic is used. Here, the main component means a component having the largest content ratio (weight ratio). In the present embodiment, the ceramics plate 10 is made of ceramics containing alumina as a main component, and the alumina content is 90 wt% or more when the respective components are converted into oxides.

セラミックス板１０の内部には、導電性材料（例えば、タングステンやモリブデン等）により形成された一対の内部電極４０が設けられている。一対の内部電極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がセラミックス板１０の上面（以下、「吸着面Ｓ１」という）に吸着固定される。セラミックス板１０の吸着面Ｓ１は、特許請求の範囲における第１の表面に相当する。   A pair of internal electrodes 40 formed of a conductive material (for example, tungsten or molybdenum) is provided inside the ceramic plate 10. When a voltage is applied to the pair of internal electrodes 40 from a power supply (not shown), an electrostatic attraction is generated, and the wafer W is placed on the upper surface of the ceramic plate 10 by the electrostatic attraction (hereinafter, referred to as “suction surface S1”). Is fixed by suction. The suction surface S1 of the ceramic plate 10 corresponds to a first surface in the claims.

また、セラミックス板１０の内部には、導電性材料（例えば、タングステンやモリブデン等）により形成された抵抗発熱体で構成されたヒータ５０が設けられている。ヒータ５０に電源（図示せず）から電圧が印加されると、ヒータ５０が発熱することによってセラミックス板１０が温められ、セラミックス板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の温度制御が実現される。   Further, inside the ceramic plate 10, a heater 50 formed of a resistance heating element formed of a conductive material (for example, tungsten or molybdenum) is provided. When a voltage is applied to the heater 50 from a power supply (not shown), the heater 50 generates heat, thereby heating the ceramic plate 10 and the wafer W held on the suction surface S1 of the ceramic plate 10. Thereby, the temperature control of the wafer W is realized.

ベース板２０は、例えばセラミックス板１０と径が同じ、またはセラミックス板１０より径が大きい円形平面の板状部材であり、金属（例えば、アルミニウムやアルミニウム合金等）により形成されている。ベース板２０の直径は、例えば２２０ｍｍ〜５５０ｍｍ程度（通常は２２０ｍｍ〜３５０ｍｍ程度）であり、ベース板２０の厚さは、例えば２０ｍｍ〜４０ｍｍ程度である。   The base plate 20 is, for example, a circular flat plate-shaped member having the same diameter as the ceramic plate 10 or having a larger diameter than the ceramic plate 10, and is formed of a metal (for example, aluminum or an aluminum alloy). The diameter of the base plate 20 is, for example, about 220 mm to 550 mm (usually, about 220 mm to 350 mm), and the thickness of the base plate 20 is, for example, about 20 mm to 40 mm.

ベース板２０の内部には冷媒流路２１が形成されている。冷媒流路２１に冷媒（例えば、フッ素系不活性液体や水等）が供給されると、ベース板２０が冷却される。ヒータ５０によるセラミックス板１０の加熱と併せてベース板２０の冷却が行われると、第１の接合層１１０、チタン板６０、第２の接合層１２０を介したセラミックス板１０とベース板２０との間の伝熱により、セラミックス板１０の吸着面Ｓ１に保持されたウェハＷの温度が一定に維持される。さらに、プラズマ処理中にプラズマからの入熱が生じた際には、ヒータ５０に加える電力を調整することでウェハＷの温度制御が実現される。   A coolant channel 21 is formed inside the base plate 20. When a coolant (for example, a fluorine-based inert liquid or water) is supplied to the coolant channel 21, the base plate 20 is cooled. When the base plate 20 is cooled together with the heating of the ceramic plate 10 by the heater 50, the ceramic plate 10 and the base plate 20 are interposed via the first bonding layer 110, the titanium plate 60, and the second bonding layer 120. The temperature of the wafer W held on the suction surface S1 of the ceramic plate 10 is kept constant by the heat transfer between the two. Further, when heat input from the plasma occurs during the plasma processing, the temperature control of the wafer W is realized by adjusting the electric power applied to the heater 50.

チタン板６０は、例えばセラミックス板１０と略同径の円形平面の板状部材であり、チタン（例えば、ＪＩＳ ２種のチタン）により形成されている。チタンは、金属の中では、アルミナ等のセラミックスと熱膨張率の差が小さく、かつ、熱伝導率が低い。チタン板６０は、ウェハＷ等の対象物を保持する吸着面Ｓ１を有するセラミックス板１０とは別に設けられる部材であり、静電チャック１００におけるヒータ５０と冷媒流路２１とに挟まれた部分の伝熱性を制御する、より具体的には、該部分の伝熱性を低下させる（すなわち、熱抵抗を高くする）ための部材である。チタン板６０の直径は、例えば５０ｍｍ〜５００ｍｍ程度（通常は２００ｍｍ〜３５０ｍｍ程度）であり、チタン板６０の厚さは、例えば５ｍｍ〜２０ｍｍ程度である。   The titanium plate 60 is, for example, a plate member of a circular flat surface having substantially the same diameter as the ceramic plate 10 and is formed of titanium (for example, JIS two kinds of titanium). Titanium has a small difference in thermal expansion coefficient from ceramics such as alumina among metals, and has low thermal conductivity. The titanium plate 60 is a member provided separately from the ceramic plate 10 having the suction surface S1 for holding an object such as the wafer W, and is provided in a portion of the electrostatic chuck 100 that is sandwiched between the heater 50 and the coolant channel 21. It is a member for controlling the heat conductivity, more specifically, for reducing the heat conductivity of the portion (that is, increasing the thermal resistance). The diameter of the titanium plate 60 is, for example, about 50 mm to 500 mm (usually, about 200 mm to 350 mm), and the thickness of the titanium plate 60 is, for example, about 5 mm to 20 mm.

第２の接合層１２０は、有機系接着剤を含んでおり、チタン板６０とベース板２０とを接合している。第２の接合層１２０に含まれる有機系接着剤として、シリコーン系樹脂やアクリル系樹脂、エポキシ系樹脂等の種々の有機系接着剤が用いられ得るが、比較的耐熱性が高く、かつ、柔らかいシリコーン系樹脂を主成分とする有機系接着剤が用いられることが好ましい。なお、ここでいう主成分とは、第２の接合層１２０に含まれる接着成分（有機系接着剤）における含有割合（重量割合）の最も多い成分である。第２の接合層１２０には、接着成分の他に、粉末成分（例えばアルミナやシリカ、炭化ケイ素、窒化ケイ素等）や添加剤（カップリング剤等）が含まれていてもよい。第２の接合層１２０の厚さは、例えば０．１ｍｍ〜１ｍｍ程度である。   The second bonding layer 120 contains an organic adhesive, and bonds the titanium plate 60 and the base plate 20 together. As the organic adhesive contained in the second bonding layer 120, various organic adhesives such as a silicone resin, an acrylic resin, and an epoxy resin can be used, but they have relatively high heat resistance and are soft. It is preferable to use an organic adhesive mainly containing a silicone resin. Here, the main component is a component having the largest content ratio (weight ratio) in the adhesive component (organic adhesive) contained in the second bonding layer 120. The second bonding layer 120 may include a powder component (for example, alumina, silica, silicon carbide, silicon nitride, and the like) and an additive (a coupling agent and the like) in addition to the adhesive component. The thickness of the second bonding layer 120 is, for example, about 0.1 mm to 1 mm.

第１の接合層１１０は、金属により形成されており、セラミックス板１０とチタン板６０とを接合している。第１の接合層１１０の形成材料である金属としては、種々の金属が用いられ得るが、例えば、アルミニウムを主成分とする金属が用いられることが好ましい。なお、ここでいう主成分とは、含有割合（重量割合）の最も多い成分を意味する。第１の接合層１１０の厚さは、例えば０．５ｍｍ〜５ｍｍ程度である。また、プラズマ励起時の放電防止のため、第１の接合層１１０の外周面は、図示しない絶縁性のコーティング材（例えば、セラミックス溶射膜）により覆われていることが好ましい。   The first bonding layer 110 is formed of a metal, and bonds the ceramic plate 10 and the titanium plate 60 together. Various metals can be used as the metal that is a material for forming the first bonding layer 110. For example, a metal containing aluminum as a main component is preferably used. Here, the main component means a component having the largest content ratio (weight ratio). The thickness of the first bonding layer 110 is, for example, about 0.5 mm to 5 mm. Further, in order to prevent discharge at the time of plasma excitation, the outer peripheral surface of the first bonding layer 110 is preferably covered with an insulating coating material (not shown) (for example, a ceramic sprayed film).

図２に示すように、チタン板６０は、導電性端子部材９０を介して、金属製のベース板２０と電気的に接続されている。具体的には、第２の接合層１２０とベース板２０とには、それぞれ、Ｚ方向に貫通する貫通孔１２２，２２が形成されており、これらの貫通孔は互いに連通している。これらの互いに連通する貫通孔１２２，２２内に、例えば、先端にスプリングコネクタが設けられた導電性端子部材９０が挿入されている。導電性端子部材９０の先端（上端）は、チタン板６０に接触しており、導電性端子部材９０の他の部分は、ベース板２０の貫通孔２２の内周面に接触した状態で固定されている。このような構成により、チタン板６０とベース板２０とが電気的に接続される。なお、ベース板２０は図示しないグランドに接続されているため、チタン板６０も、導電性端子部材９０およびベース板２０を介してグランドに接続されることとなる。   As shown in FIG. 2, the titanium plate 60 is electrically connected to the metal base plate 20 via the conductive terminal member 90. Specifically, through holes 122 and 22 penetrating in the Z direction are formed in the second bonding layer 120 and the base plate 20, respectively, and these through holes communicate with each other. For example, a conductive terminal member 90 provided with a spring connector at the tip is inserted into the through holes 122 and 22 communicating with each other. The tip (upper end) of the conductive terminal member 90 is in contact with the titanium plate 60, and the other portion of the conductive terminal member 90 is fixed in contact with the inner peripheral surface of the through hole 22 of the base plate 20. ing. With such a configuration, the titanium plate 60 and the base plate 20 are electrically connected. Since the base plate 20 is connected to a ground (not shown), the titanium plate 60 is also connected to the ground via the conductive terminal member 90 and the base plate 20.

Ａ−２．静電チャック１００の製造方法：
次に、第１実施形態における静電チャック１００の製造方法の一例を説明する。はじめに、セラミックス板１０とベース板２０とチタン板６０とを準備する。セラミックス板１０とベース板２０とチタン板６０とは、公知の製造方法によって製造可能であるため、ここでは製造方法の詳細な説明を省略するが、セラミックス板１０は、例えば以下の方法により作製される。すなわち、アルミナ原料とブチラール樹脂と可塑剤と溶媒とからなるスラリーをキャスティングし、乾燥させてシート化したものを複数作製する。内部電極４０やヒータ５０やその他の配線として、タングステンまたはモリブデンと樹脂と溶剤とからなる金属ペーストを用いて、スクリーン印刷でシート表面に所定のパターンを形成する。さらにシートの上下層の配線を繋ぐ為に、シートに穴をあけ、穴の内部に金属ペーストを充填させたシートを用意する。それらのシートを積層することによって配線を内蔵した成型体を作製し、脱脂後、焼成を行うことによってセラミックス板１０を作製する。 A-2. Manufacturing method of the electrostatic chuck 100:
Next, an example of a method for manufacturing the electrostatic chuck 100 according to the first embodiment will be described. First, a ceramic plate 10, a base plate 20, and a titanium plate 60 are prepared. Since the ceramic plate 10, the base plate 20, and the titanium plate 60 can be manufactured by a known manufacturing method, a detailed description of the manufacturing method is omitted here, but the ceramic plate 10 is manufactured by, for example, the following method. You. That is, a slurry comprising an alumina raw material, a butyral resin, a plasticizer, and a solvent is cast and dried to form a plurality of sheets. A predetermined pattern is formed on the sheet surface by screen printing using a metal paste including tungsten or molybdenum, a resin, and a solvent as the internal electrodes 40, the heater 50, and other wiring. Further, in order to connect the wiring of the upper and lower layers of the sheet, a hole is made in the sheet, and a sheet in which the metal paste is filled inside the hole is prepared. By laminating those sheets, a molded body containing wiring is produced, and after degreasing, firing is performed to produce the ceramic plate 10.

次に、セラミックス板１０とチタン板６０との間に、金属ろう材（例えば、アルミニウム合金であるＡｌ−Ｓｉ−Ｍｇ）の箔（例えば、厚さ１〜３ｍｍ程度）を挟み、真空チャンバー内において１〜１０ＭＰａの圧力下で５００〜６００℃に加熱する。これにより、セラミックス板１０とチタン板６０とが第１の接合層１１０によって接合（ろう付け）された積層体が作製される。なお、作製されたセラミックス板１０とチタン板６０との積層体の側面や上下の平面を研磨してもよい。   Next, a foil (for example, about 1 to 3 mm in thickness) of a brazing metal (for example, Al-Si-Mg which is an aluminum alloy) is sandwiched between the ceramics plate 10 and the titanium plate 60, and is placed in a vacuum chamber. Heat to 500-600 ° C. under a pressure of 1-10 MPa. Thus, a laminated body in which the ceramic plate 10 and the titanium plate 60 are joined (brazed) by the first joining layer 110 is manufactured. In addition, you may polish the side surface of the laminated body of the produced ceramics plate 10 and the titanium plate 60, and upper and lower planes.

次に、ベース板２０の上面に、ペースト状接着剤を塗布する。ペースト状接着剤は、接着成分（例えばシリコーン系樹脂やアクリル系樹脂、エポキシ系樹脂等）と粉末成分（例えばアルミナやシリカ、炭化ケイ素、窒化ケイ素等）とを混合して作製したペースト状の接着剤である。ペースト状接着剤は、カップリング剤等の添加剤を含んでいてもよい。   Next, a paste adhesive is applied to the upper surface of the base plate 20. The paste-like adhesive is a paste-like adhesive prepared by mixing an adhesive component (eg, a silicone resin, an acrylic resin, an epoxy resin, etc.) and a powder component (eg, alumina, silica, silicon carbide, silicon nitride, etc.). Agent. The paste adhesive may include an additive such as a coupling agent.

次に、ベース板２０に塗布されたペースト状接着剤の表面に、セラミックス板１０とチタン板６０とが第１の接合層１１０によって接合された積層体を配置し、ペースト状接着剤を硬化させる硬化処理を行うことにより、ベース板２０と上記積層体とを接合する第２の接合層１２０を形成する。硬化処理の内容は、使用する接着剤の種類に応じて異なり、熱硬化型の接着剤であれば硬化処理として熱を付与する処理が行われ、水分硬化型の接着剤であれば硬化処理として水分を付与する処理が行われる。   Next, a laminate in which the ceramic plate 10 and the titanium plate 60 are joined by the first joining layer 110 is arranged on the surface of the paste-like adhesive applied to the base plate 20, and the paste-like adhesive is cured. By performing the curing treatment, a second bonding layer 120 for bonding the base plate 20 and the laminate is formed. The content of the curing process differs depending on the type of the adhesive used, and a process of applying heat is performed as a curing process in the case of a thermosetting adhesive, and a curing process in the case of a moisture-curable adhesive. A process for providing moisture is performed.

その後、導電性端子部材９０を貫通孔１２２，２２内に挿入して固定することにより、チタン板６０とベース板２０とを電気的に接続する。以上の工程により、静電チャック１００の製造が完了する。   Thereafter, the titanium plate 60 and the base plate 20 are electrically connected by inserting and fixing the conductive terminal members 90 into the through holes 122 and 22. Through the above steps, the manufacture of the electrostatic chuck 100 is completed.

Ａ−３．第１実施形態の効果：
以上説明したように、第１実施形態の静電チャック１００は、セラミックスにより形成され、吸着面Ｓ１を有する板状であり、内部に発熱抵抗体により構成されたヒータ５０を有するセラミックス板１０と、セラミックス板１０の吸着面Ｓ１とは反対側に配置され、金属により形成された板状であり、内部に冷媒流路２１が形成されたベース板２０とを備え、セラミックス板１０の吸着面Ｓ１上にウェハＷ等の対象物を保持する保持装置である。第１実施形態の静電チャック１００は、さらに、セラミックス板１０とベース板２０との間に配置され、チタンにより形成された板状のチタン板６０と、金属を含み、セラミックス板１０とチタン板６０とを接合する第１の接合層１１０と、有機系接着剤を含み、チタン板６０とベース板２０とを接合する第２の接合層１２０とを備える。 A-3. Effects of the first embodiment:
As described above, the electrostatic chuck 100 according to the first embodiment has a plate shape formed of ceramics and having a suction surface S1 and having a heater 50 internally formed by a heating resistor. A base plate 20 disposed on the side opposite to the suction surface S1 of the ceramic plate 10 and formed of metal and having a coolant passage 21 formed therein; Is a holding device for holding an object such as a wafer W. The electrostatic chuck 100 according to the first embodiment is further disposed between the ceramics plate 10 and the base plate 20 and includes a plate-shaped titanium plate 60 made of titanium and a metal. The first bonding layer 110 includes a first bonding layer 110 that bonds the first substrate 60 and the second bonding layer 120 that includes an organic adhesive and that bonds the titanium plate 60 and the base plate 20 together.

このように、第１実施形態の静電チャック１００では、内部にヒータ５０を有するセラミックス板１０と、内部に冷媒流路２１が形成されたベース板２０との間に、チタン板６０が配置されている。チタンは、金属の中では、アルミナと熱膨張率の差が小さく、かつ、熱伝導率が低い。そのため、第１実施形態の静電チャック１００では、そのようなチタン板６０が配置されていない構成と比較して、ヒータ５０と冷媒流路２１とに挟まれた部分の伝熱性を低下させる（すなわち、熱抵抗を高くする）ことができる。そのため、冷媒流路２１に供給される冷却媒体によるセラミックス板１０の冷却効果が抑制され、セラミックス板１０の吸着面Ｓ１を高温（例えば２６０℃）にする場合であっても、ヒータ５０への入力電力を過度に大きくする必要がない。従って、第１実施形態の静電チャック１００では、ヒータ５０の電源容量が過度に大きくなることを抑制することができると共に、ヒータ５０の電流が過大となって断線が発生することを回避することができる。   As described above, in the electrostatic chuck 100 according to the first embodiment, the titanium plate 60 is disposed between the ceramic plate 10 having the heater 50 therein and the base plate 20 having the coolant passage 21 formed therein. ing. Titanium has a small difference in thermal expansion coefficient from alumina among metals, and has low thermal conductivity. Therefore, in the electrostatic chuck 100 of the first embodiment, the heat conductivity of the portion sandwiched between the heater 50 and the coolant channel 21 is reduced as compared with the configuration in which the titanium plate 60 is not arranged ( That is, the thermal resistance can be increased). Therefore, the cooling effect of the cooling medium supplied to the coolant channel 21 on the ceramic plate 10 is suppressed, and even when the adsorption surface S1 of the ceramic plate 10 is set to a high temperature (for example, 260 ° C.), the input to the heater 50 is reduced. There is no need to increase the power excessively. Therefore, in the electrostatic chuck 100 of the first embodiment, it is possible to suppress the power supply capacity of the heater 50 from becoming excessively large, and to avoid the occurrence of disconnection due to an excessive current of the heater 50. Can be.

また、第１実施形態の静電チャック１００では、上述したように、ヒータ５０と冷媒流路２１とに挟まれた部分の伝熱性を低下させることができるため、セラミックス板１０の吸着面Ｓ１を高温（例えば２６０℃）にする場合であっても、第２の接合層１２０の温度が過度に高くなることを回避することができる。そのため、第２の接合層１２０の材料として、耐熱性は比較的低い一方、弾性変形能力が比較的高い有機系接着剤を用いることができる。従って、ベース板２０の形成材料として冷媒流路２１等の加工がしやすい金属を用いても、第２の接合層１２０によってチタン板６０とベース板２０との間の熱膨張差を緩和することができ、部材の割れや剥離等の発生を抑制することができる。   Further, in the electrostatic chuck 100 according to the first embodiment, as described above, since the heat conductivity of the portion sandwiched between the heater 50 and the coolant channel 21 can be reduced, the suction surface S1 of the ceramic plate 10 can be reduced. Even when the temperature is high (for example, 260 ° C.), the temperature of the second bonding layer 120 can be prevented from becoming excessively high. Therefore, as a material of the second bonding layer 120, an organic adhesive having relatively low heat resistance and relatively high elastic deformation ability can be used. Therefore, even if a metal such as the coolant channel 21 that is easy to process is used as a material for forming the base plate 20, the difference in thermal expansion between the titanium plate 60 and the base plate 20 can be reduced by the second bonding layer 120. And the occurrence of cracking, peeling, and the like of the member can be suppressed.

また、第１実施形態の静電チャック１００では、第１の接合層１１０は比較的高温に晒されるが、セラミックス板１０とチタン板６０との熱膨張率の差は小さいため、第１の接合層１１０の材料として、弾性変形能力は比較的低い一方、耐熱性が比較的高い金属を用いることができる。そのため、第１の接合層１１０が分解温度に達することを防止することができ、セラミックス板１０とチタン板６０との間で剥離が発生することを抑制することができる。   In the electrostatic chuck 100 according to the first embodiment, the first bonding layer 110 is exposed to a relatively high temperature. However, since the difference in the coefficient of thermal expansion between the ceramic plate 10 and the titanium plate 60 is small, the first bonding layer As a material of the layer 110, a metal having relatively low elastic deformation capability and relatively high heat resistance can be used. Therefore, the first bonding layer 110 can be prevented from reaching the decomposition temperature, and the occurrence of peeling between the ceramic plate 10 and the titanium plate 60 can be suppressed.

また、本実施形態の静電チャック１００では、セラミックス板１０とチタン板６０とを接合する第１の接合層１１０に含まれる金属の主成分は、アルミニウムである。そのため、第１の接合層１１０の耐熱性および接合信頼性の向上を実現することができる。   In the electrostatic chuck 100 of the present embodiment, the main component of the metal included in the first bonding layer 110 that bonds the ceramic plate 10 and the titanium plate 60 is aluminum. Therefore, the heat resistance and the bonding reliability of the first bonding layer 110 can be improved.

また、本実施形態の静電チャック１００では、セラミックス板１０は、各構成成分を酸化物換算した場合に、アルミナの含有率が９０ｗｔ％以上である。そのため、セラミックス板１０の耐食性、耐摩耗性を向上させることができる。   In the electrostatic chuck 100 of the present embodiment, the ceramic plate 10 has an alumina content of 90 wt% or more when the respective constituent components are converted into oxides. Therefore, the corrosion resistance and wear resistance of the ceramic plate 10 can be improved.

また、本実施形態の静電チャック１００では、導電体であるチタン板６０がベース板２０と電気的に接続されている。そのため、チタン板６０をプラズマ励起用の電極として使用することができる。一般に、プラズマ励起の安定化のためには、プラズマ励起用の電極より上に位置する絶縁体の厚さをできるだけ薄くすることが好ましい。本実施形態の静電チャック１００では、チタン板６０をプラズマ励起用の電極として使用することができるため、プラズマ励起用の電極としてのチタン板６０より上に位置する絶縁体はセラミックス板１０のみであり、プラズマ励起の安定化を実現することができる。   Further, in the electrostatic chuck 100 of the present embodiment, the titanium plate 60 as a conductor is electrically connected to the base plate 20. Therefore, the titanium plate 60 can be used as an electrode for plasma excitation. In general, in order to stabilize plasma excitation, it is preferable to reduce the thickness of the insulator located above the electrode for plasma excitation as much as possible. In the electrostatic chuck 100 of the present embodiment, since the titanium plate 60 can be used as an electrode for plasma excitation, the insulator located above the titanium plate 60 as an electrode for plasma excitation is only the ceramic plate 10. Yes, stabilization of plasma excitation can be realized.

Ａ−４．第１実施形態の変形例：
図３は、第１実施形態の変形例における静電チャック１００の構成を示す説明図である。以下では、第１実施形態の変形例における静電チャック１００の構成の内、上述した第１実施形態における静電チャック１００の構成と同一の構成については、同一の符号を付すことによってその説明を適宜省略する。 A-4. Modification of the first embodiment:
FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating a configuration of the electrostatic chuck 100 according to a modification of the first embodiment. Hereinafter, of the configuration of the electrostatic chuck 100 according to the modification of the first embodiment, the same configuration as the configuration of the electrostatic chuck 100 according to the above-described first embodiment will be described by assigning the same reference numerals. Omitted as appropriate.

図３に示す変形例の静電チャック１００は、チタン板６０をプラズマ励起用の電極として機能させるための構成が、上述した第１実施形態の静電チャック１００と異なっている。すなわち、図３に示す変形例の静電チャック１００では、チタン板６０が、ベース板２０ではなく、プラズマ励起電極用端子として機能する導電性端子部材９２と電気的に接続されている。より具体的には、第２の接合層１２０とベース板２０とのそれぞれに形成された貫通孔１２２，２２内に、例えば、先端にスプリングコネクタが設けられた導電性端子部材９２が挿入されている。導電性端子部材９２の先端（上端）は、チタン板６０に接触している。また、ベース板２０に形成された貫通孔２２には、筒状の絶縁部材２４が嵌挿されており、導電性端子部材９２は、筒状の絶縁部材２４の内周面に接触した状態で固定されている。このような構成により、チタン板６０が、プラズマ励起電極用端子として機能する導電性端子部材９２と電気的に接続される。図３に示す変形例の静電チャック１００でも、上述した第１実施形態の静電チャック１００と同様に、チタン板６０をプラズマ励起用の電極として使用することができるため、プラズマ励起の安定化を実現することができる。   The electrostatic chuck 100 according to the modified example shown in FIG. 3 is different from the electrostatic chuck 100 according to the above-described first embodiment in a configuration for causing the titanium plate 60 to function as an electrode for plasma excitation. That is, in the electrostatic chuck 100 of the modified example shown in FIG. 3, the titanium plate 60 is electrically connected to the conductive terminal member 92 functioning as the terminal for the plasma excitation electrode instead of the base plate 20. More specifically, for example, a conductive terminal member 92 provided with a spring connector at the tip is inserted into through holes 122 and 22 formed in each of the second bonding layer 120 and the base plate 20. I have. The tip (upper end) of the conductive terminal member 92 is in contact with the titanium plate 60. A cylindrical insulating member 24 is fitted in the through hole 22 formed in the base plate 20, and the conductive terminal member 92 is in contact with the inner peripheral surface of the cylindrical insulating member 24. Fixed. With such a configuration, the titanium plate 60 is electrically connected to the conductive terminal member 92 that functions as a terminal for the plasma excitation electrode. In the electrostatic chuck 100 of the modification shown in FIG. 3, the titanium plate 60 can be used as an electrode for plasma excitation, similarly to the electrostatic chuck 100 of the first embodiment described above. Can be realized.

Ｂ．第２実施形態：
図４は、第２実施形態における静電チャック１００ａのＸＺ断面構成を概略的に示す説明図である。以下では、第２実施形態における静電チャック１００ａの構成の内、上述した第１実施形態における静電チャック１００の構成と同一の構成については、同一の符号を付すことによってその説明を適宜省略する。なお、チタン板６０をプラズマ励起用の電極として機能させるための構成については、第１実施形態またはその変形例と同様であるため、図４ではその図示を省略している。図５以降においても同様である。 B. Second embodiment:
FIG. 4 is an explanatory diagram schematically illustrating an XZ cross-sectional configuration of the electrostatic chuck 100a according to the second embodiment. In the following, of the configuration of the electrostatic chuck 100a in the second embodiment, the same components as those of the electrostatic chuck 100 in the above-described first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted as appropriate. . Note that the configuration for causing the titanium plate 60 to function as an electrode for plasma excitation is the same as that of the first embodiment or a modification thereof, and therefore is not shown in FIG. The same applies to FIG. 5 and subsequent figures.

第２実施形態における静電チャック１００ａでは、第１の接合層１１０ａが、第１の接合機能層１１１と、アルミニウム層１１３と、第２の接合機能層１１２とから構成されている。アルミニウム層１１３は、純度９９％以上のアルミニウムで形成されている。第１の接合機能層１１１は、アルミニウムを主成分とするアルミニウム合金により形成されており、セラミックス板１０とアルミニウム層１１３とを接合する。第２の接合機能層１１２は、アルミニウムを主成分とするアルミニウム合金により形成されており、チタン板６０とアルミニウム層１１３とを接合する。なお、ここでいう主成分とは、含有割合（重量割合）の最も多い成分を意味する。第２実施形態における静電チャック１００ａのその他の構成は、第１実施形態における静電チャック１００の構成と同様である。   In the electrostatic chuck 100a according to the second embodiment, the first bonding layer 110a includes a first bonding function layer 111, an aluminum layer 113, and a second bonding function layer 112. Aluminum layer 113 is formed of aluminum having a purity of 99% or more. The first bonding function layer 111 is formed of an aluminum alloy containing aluminum as a main component, and bonds the ceramic plate 10 and the aluminum layer 113. The second bonding function layer 112 is formed of an aluminum alloy containing aluminum as a main component, and bonds the titanium plate 60 and the aluminum layer 113. Here, the main component means a component having the largest content ratio (weight ratio). The other configuration of the electrostatic chuck 100a in the second embodiment is the same as the configuration of the electrostatic chuck 100 in the first embodiment.

第２実施形態の静電チャック１００ａの製造方法は、上述した第１実施形態の静電チャック１００の製造方法と以下の点が異なる。第１実施形態では、セラミックス板１０とチタン板６０との間に金属ろう材（例えば、アルミニウム合金であるＡｌ−Ｓｉ−Ｍｇ）の箔のみを配置して加熱するものとしているが、第２実施形態では、セラミックス板１０とチタン板６０との間に、純度９９％以上のアルミニウム板（例えば、厚さ０．２〜３ｍｍ程度）の上下を、同様の金属ろう材箔（例えば、厚さ０．０３〜０．５ｍｍ程度）で挟んだものを配置し、同様に真空チャンバー内において１〜１０ＭＰａの圧力下で５００〜６００℃に加熱する。これにより、セラミックス板１０とチタン板６０とが、第１の接合機能層１１１とアルミニウム層１１３と第２の接合機能層１１２とから構成された第１の接合層１１０ａによって接合（ろう付け）された積層体が作製される。なお、アルミニウム層１１３の純度を高く保つため、接合時の加熱時間を短くして、金属ろう材箔からの元素の拡散を抑えることが好ましい。その後は、第１実施形態と同様に、該積層体に第２の接合層１２０によってベース板２０が接合され、静電チャック１００ａの製造が完了する。   The method of manufacturing the electrostatic chuck 100a according to the second embodiment is different from the method of manufacturing the electrostatic chuck 100 according to the above-described first embodiment in the following points. In the first embodiment, only the brazing metal foil (for example, Al-Si-Mg which is an aluminum alloy) is arranged and heated between the ceramic plate 10 and the titanium plate 60. In the embodiment, between the ceramic plate 10 and the titanium plate 60, the upper and lower sides of an aluminum plate having a purity of 99% or more (for example, about 0.2 to 3 mm in thickness) are placed on the same metal brazing material foil (for example, having a thickness of 0 to 3 mm). (Approximately 0.03 to 0.5 mm) and similarly heated to 500 to 600 ° C. under a pressure of 1 to 10 MPa in a vacuum chamber. As a result, the ceramic plate 10 and the titanium plate 60 are joined (brazed) by the first joining layer 110a including the first joining function layer 111, the aluminum layer 113, and the second joining function layer 112. A laminated body is produced. In order to keep the purity of the aluminum layer 113 high, it is preferable to shorten the heating time at the time of joining to suppress the diffusion of elements from the brazing metal foil. Thereafter, similarly to the first embodiment, the base plate 20 is joined to the laminate by the second joining layer 120, and the manufacture of the electrostatic chuck 100a is completed.

以上説明した第２実施形態の静電チャック１００ａは、上述した第１実施形態の静電チャック１００が奏する効果に加えて、以下の効果を奏する。すなわち、第２実施形態の静電チャック１００ａでは、セラミックス板１０とチタン板６０とを接合する第１の接合層１１０ａが、純度９９％以上のアルミニウムで形成されたアルミニウム層１１３と、アルミニウムを主成分とするアルミニウム合金により形成され、セラミックス板１０とアルミニウム層１１３とを接合する第１の接合機能層１１１と、アルミニウムを主成分とするアルミニウム合金により形成され、チタン板６０とアルミニウム層１１３とを接合する第２の接合機能層１１２とを含む。このように、第２実施形態の静電チャック１００ａでは、第１の接合層１１０ａが、延性の高い純度９９％以上のアルミニウムで形成されたアルミニウム層１１３を含むため、セラミックス板１０とチタン板６０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、熱サイクルに対する信頼性をさらに向上させることができる。   The electrostatic chuck 100a of the second embodiment described above has the following effects in addition to the effects of the electrostatic chuck 100 of the first embodiment described above. That is, in the electrostatic chuck 100a of the second embodiment, the first bonding layer 110a for bonding the ceramics plate 10 and the titanium plate 60 is mainly composed of the aluminum layer 113 made of aluminum having a purity of 99% or more and the aluminum. A first joining functional layer 111 formed of an aluminum alloy as a component and joining the ceramic plate 10 and the aluminum layer 113, and a titanium plate 60 and the aluminum layer 113 formed of an aluminum alloy containing aluminum as a main component. And a second bonding function layer 112 to be bonded. As described above, in the electrostatic chuck 100a of the second embodiment, since the first bonding layer 110a includes the aluminum layer 113 formed of aluminum with high ductility and a purity of 99% or more, the ceramic plate 10 and the titanium plate 60 are formed. Can be effectively reduced due to the difference in thermal expansion between them, and the reliability with respect to the thermal cycle can be further improved.

Ｃ．第３実施形態：
図５は、第３実施形態における静電チャック１００ｂのＸＺ断面構成を概略的に示す説明図である。以下では、第３実施形態における静電チャック１００ｂの構成の内、上述した第１実施形態における静電チャック１００の構成と同一の構成については、同一の符号を付すことによってその説明を適宜省略する。 C. Third embodiment:
FIG. 5 is an explanatory diagram schematically showing an XZ cross-sectional configuration of the electrostatic chuck 100b according to the third embodiment. Hereinafter, among the configurations of the electrostatic chuck 100b according to the third embodiment, the same components as those of the electrostatic chuck 100 according to the above-described first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted as appropriate. .

第３実施形態における静電チャック１００ｂでは、第１の接合層１１０ｂが、複合板１１５と、第１の接合機能層１１１と、第２の接合機能層１１２とから構成されている。複合板１１５は、アルミニウム合金とセラミックスとの複合材料により形成されている。この複合材料は、多孔質セラミックスに溶融金属を加圧浸透させ、その後に冷却することにより作製されたものである。複合板１１５の形成材料としては、種々の複合材料が用いられ得るが、例えば、多孔質炭化ケイ素（ＳｉＣ）にアルミニウム合金を浸透させた複合材料が用いられることが好ましい。複合板１１５の形成材料である複合材料のセラミックスと金属との体積比を調整することにより、複合板１１５の熱膨張率を、セラミックス板１０およびチタン板６０の熱膨張率に近付けることができる。   In the electrostatic chuck 100b according to the third embodiment, the first bonding layer 110b includes a composite plate 115, a first bonding function layer 111, and a second bonding function layer 112. The composite plate 115 is formed of a composite material of an aluminum alloy and ceramic. This composite material is produced by infiltrating porous metal with molten metal under pressure and then cooling. Various composite materials can be used as a material for forming the composite plate 115. For example, a composite material in which an aluminum alloy is infiltrated into porous silicon carbide (SiC) is preferably used. By adjusting the volume ratio between the ceramics and the metal of the composite material that is the material forming the composite plate 115, the coefficient of thermal expansion of the composite plate 115 can be made closer to the coefficient of thermal expansion of the ceramic plate 10 and the titanium plate 60.

第１の接合機能層１１１は、アルミニウムを主成分とするアルミニウム合金により形成され、セラミックス板１０と複合板１１５とを接合する。第２の接合機能層１１２は、アルミニウムを主成分とするアルミニウム合金により形成され、チタン板６０と複合板１１５とを接合する。なお、ここでいう主成分とは、含有割合（重量割合）の最も多い成分を意味する。第３実施形態における静電チャック１００ｂのその他の構成は、第１実施形態における静電チャック１００の構成と同様である。   The first joining functional layer 111 is formed of an aluminum alloy containing aluminum as a main component, and joins the ceramic plate 10 and the composite plate 115. The second bonding function layer 112 is formed of an aluminum alloy containing aluminum as a main component, and bonds the titanium plate 60 and the composite plate 115. Here, the main component means a component having the largest content ratio (weight ratio). The other configuration of the electrostatic chuck 100b in the third embodiment is the same as the configuration of the electrostatic chuck 100 in the first embodiment.

第３実施形態の静電チャック１００ｂの製造方法は、上述した第１実施形態の静電チャック１００の製造方法と以下の点が異なる。第１実施形態では、セラミックス板１０とチタン板６０との間に金属ろう材（例えば、アルミニウム合金であるＡｌ−Ｓｉ−Ｍｇ）の箔のみを配置して加熱するものとしているが、第３実施形態では、セラミックス板１０とチタン板６０との間に、アルミニウム合金とセラミックスとの複合材料で形成された板状部材（例えば、厚さ１〜５ｍｍ程度）の上下を、同様の金属ろう材箔（例えば、厚さ０．０３〜０．５ｍｍ程度）で挟んだものを配置し、同様に真空チャンバー内において１〜１０ＭＰａの圧力下で５００〜６００℃に加熱する。これにより、セラミックス板１０とチタン板６０とが、第１の接合機能層１１１と複合板１１５と第２の接合機能層１１２とから構成された第１の接合層１１０ｂによって接合（ろう付け）された積層体が作製される。その後は、第１実施形態と同様に、該積層体に第２の接合層１２０によってベース板２０が接合され、静電チャック１００ｂの製造が完了する。   The method of manufacturing the electrostatic chuck 100b of the third embodiment differs from the method of manufacturing the electrostatic chuck 100 of the above-described first embodiment in the following points. In the first embodiment, only the brazing metal foil (for example, Al-Si-Mg which is an aluminum alloy) is disposed between the ceramics plate 10 and the titanium plate 60 and heated. In the embodiment, between a ceramic plate 10 and a titanium plate 60, a plate-like member (for example, about 1 to 5 mm thick) formed of a composite material of an aluminum alloy and a ceramic is placed on the upper and lower sides by a similar metal brazing material foil. (For example, a thickness of about 0.03 to 0.5 mm), and similarly heated to 500 to 600 ° C. under a pressure of 1 to 10 MPa in a vacuum chamber. Thereby, the ceramic plate 10 and the titanium plate 60 are joined (brazed) by the first joining layer 110b including the first joining functional layer 111, the composite board 115, and the second joining functional layer 112. A laminated body is produced. Thereafter, as in the first embodiment, the base plate 20 is joined to the laminate by the second joining layer 120, and the manufacture of the electrostatic chuck 100b is completed.

以上説明した第３実施形態の静電チャック１００ｂは、上述した第１実施形態の静電チャック１００が奏する効果に加えて、以下の効果を奏する。すなわち、第３実施形態の静電チャック１００ｂでは、セラミックス板１０とチタン板６０とを接合する第１の接合層１１０ｂが、アルミニウム合金とセラミックスとの複合材料により形成された複合板１１５と、アルミニウムを主成分とするアルミニウム合金により形成され、セラミックス板１０と複合板１１５とを接合する第１の接合機能層１１１と、アルミニウムを主成分とするアルミニウム合金により形成され、チタン板６０と複合板１１５とを接合する第２の接合機能層１１２とを含む。このように、第３実施形態の静電チャック１００ｂでは、第１の接合層１１０ｂが、アルミニウム等に比べて熱膨張率がセラミックスに近い複合材料により形成された複合板１１５を含むため、第１の接合層１１０ｂで発生する熱膨張差による応力を低減させることができ、その結果、延性の高い純度９９％以上のアルミニウムを用いずとも、セラミックス板１０とチタン板６０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る。さらに、第２の接合層１２０の温度が過度に高くなることを効果的に防止することができるため、第２の接合層１２０の材料として有機系接着剤を用いることができ、ベース板２０の形成材料として冷媒流路２１等の加工がしやすい金属を用いても、第２の接合層１２０によってチタン板６０とベース板２０との間の熱膨張差を緩和することができ、部材の割れや剥離等の発生を抑制することができる。   The electrostatic chuck 100b of the third embodiment described above has the following effects in addition to the effects of the electrostatic chuck 100 of the first embodiment described above. That is, in the electrostatic chuck 100b of the third embodiment, the first bonding layer 110b for bonding the ceramics plate 10 and the titanium plate 60 is composed of a composite plate 115 formed of a composite material of an aluminum alloy and a ceramic, A first bonding functional layer 111 formed of an aluminum alloy containing aluminum as a main component and bonding the ceramic plate 10 and the composite plate 115, and a titanium plate 60 and a composite plate 115 made of an aluminum alloy containing aluminum as a main component And a second bonding function layer 112 for bonding the first and second bonding layers. As described above, in the electrostatic chuck 100b of the third embodiment, the first bonding layer 110b includes the composite plate 115 formed of a composite material having a coefficient of thermal expansion closer to ceramics than aluminum or the like. Can reduce the stress due to the difference in thermal expansion generated in the bonding layer 110b, and as a result, the difference in thermal expansion between the ceramic plate 10 and the titanium plate 60 can be obtained without using highly ductile aluminum having a purity of 99% or more. Can be effectively reduced. Furthermore, since the temperature of the second bonding layer 120 can be effectively prevented from becoming excessively high, an organic adhesive can be used as a material of the second bonding layer 120, and Even if a metal such as the coolant channel 21 that is easy to process is used as a forming material, the difference in thermal expansion between the titanium plate 60 and the base plate 20 can be reduced by the second bonding layer 120, and the member is cracked. Generation and peeling can be suppressed.

また、第３実施形態の静電チャック１００ｂでは、複合材料におけるアルミニウム合金とセラミックスとの体積比率を調整することにより、複合板１１５の熱膨張率をセラミックス板１０やチタン板６０の熱膨張率に近付けることができ、熱膨張差により発生する応力による剥離の発生を抑制することができる。特に、複合板１１５の形成材料として炭化ケイ素とアルミニウム合金とを含む複合材料が用いられると、複合板１１５の熱膨張率をセラミックス板１０やチタン板６０の熱膨張率に容易に近付けることができるため、好ましい。   In the electrostatic chuck 100b of the third embodiment, the coefficient of thermal expansion of the composite plate 115 is adjusted to the coefficient of thermal expansion of the ceramic plate 10 or the titanium plate 60 by adjusting the volume ratio between the aluminum alloy and the ceramic in the composite material. As a result, it is possible to suppress the occurrence of peeling due to the stress generated due to the difference in thermal expansion. In particular, when a composite material containing silicon carbide and an aluminum alloy is used as a material for forming the composite plate 115, the coefficient of thermal expansion of the composite plate 115 can be easily brought close to that of the ceramic plate 10 or the titanium plate 60. Therefore, it is preferable.

Ｄ．性能評価：
静電チャック１００を対象に、以下に説明する性能評価を行った。図６は、性能評価に用いられた実施例および比較例の静電チャック１００の概略構成を示す説明図である。また、図７は、性能評価の結果を示す説明図である。 D. Performance evaluation:
The performance evaluation described below was performed on the electrostatic chuck 100. FIG. 6 is an explanatory diagram illustrating a schematic configuration of the electrostatic chucks 100 of the example and the comparative example used for the performance evaluation. FIG. 7 is an explanatory diagram showing the results of the performance evaluation.

性能評価では、実施例１〜６の静電チャック１００および比較例１の静電チャック１００Ｘが用いられた。図６および図７に示すように、実施例１〜３の静電チャック１００は、上述した第１実施形態の静電チャック１００の構成に該当するものである。すなわち、実施例１〜３の静電チャック１００は、アルミナにより形成されたセラミックス板１０と、アルミニウム合金により形成された第１の接合層１１０と、チタンにより形成されたチタン板６０と、シリコーン系樹脂を主成分とする有機系接着剤を含む第２の接合層１２０と、アルミニウム合金により形成されたベース板２０とを備える。実施例１と実施例２とは、チタン板６０の厚さのみが異なっている。具体的には、実施例１では、チタン板６０の厚さが１０ｍｍであり、実施例２では、チタン板６０の厚さが１５ｍｍである。また、実施例１と実施例３とは、第１の接合層１１０の厚さのみが異なっている。具体的には、実施例１では、第１の接合層１１０の厚さが１ｍｍであり、実施例３では、第１の接合層１１０の厚さが３ｍｍである。なお、実施例１〜３におけるその他の部材の厚さ同一である。具体的には、セラミックス板１０の厚さは４．５ｍｍであり（ヒータ５０より下の部分の厚さｔ１（図１参照）は３ｍｍであり）、第２の接合層１２０の厚さは０．３ｍｍである。なお、他の実施例４〜６におけるセラミックス板１０、チタン板６０、第２の接合層１２０の厚さは、実施例１における各部材の厚さと同一である。   In the performance evaluation, the electrostatic chucks 100 of Examples 1 to 6 and the electrostatic chuck 100X of Comparative Example 1 were used. As shown in FIGS. 6 and 7, the electrostatic chucks 100 of Examples 1 to 3 correspond to the configuration of the electrostatic chuck 100 of the above-described first embodiment. That is, the electrostatic chucks 100 of the first to third embodiments include the ceramic plate 10 formed of alumina, the first bonding layer 110 formed of an aluminum alloy, the titanium plate 60 formed of titanium, A second bonding layer 120 containing an organic adhesive containing a resin as a main component and a base plate 20 made of an aluminum alloy are provided. Example 1 and Example 2 differ only in the thickness of the titanium plate 60. Specifically, in the first embodiment, the thickness of the titanium plate 60 is 10 mm, and in the second embodiment, the thickness of the titanium plate 60 is 15 mm. Further, the first embodiment differs from the third embodiment only in the thickness of the first bonding layer 110. Specifically, in Example 1, the thickness of the first bonding layer 110 is 1 mm, and in Example 3, the thickness of the first bonding layer 110 is 3 mm. The thicknesses of the other members in Examples 1 to 3 are the same. Specifically, the thickness of the ceramic plate 10 is 4.5 mm (the thickness t1 of the portion below the heater 50 (see FIG. 1) is 3 mm), and the thickness of the second bonding layer 120 is 0 mm. 0.3 mm. The thicknesses of the ceramic plate 10, the titanium plate 60, and the second bonding layer 120 in other Examples 4 to 6 are the same as the thickness of each member in Example 1.

また、実施例４の静電チャック１００（１００ａ）は、上述した第２実施形態の静電チャック１００ａの構成に該当するものである。すなわち、実施例４の静電チャック１００は、実施例１の静電チャック１００から、第１の接合層１１０の構成を、アルミニウム合金により形成された第１および第２の接合機能層１１１，１１２と、純度９９％以上のアルミニウムで形成されたアルミニウム層１１３とを含む構成に変更したものである。なお、実施例４では、第１の接合層１１０の厚さは３ｍｍであり、その内のアルミニウム層１１３の厚さは２．５ｍｍである。   Further, the electrostatic chuck 100 (100a) of the fourth embodiment corresponds to the configuration of the electrostatic chuck 100a of the second embodiment described above. That is, the electrostatic chuck 100 according to the fourth embodiment is different from the electrostatic chuck 100 according to the first embodiment in that the configuration of the first bonding layer 110 is changed to the first and second bonding functional layers 111 and 112 formed of an aluminum alloy. And an aluminum layer 113 made of aluminum having a purity of 99% or more. In the fourth embodiment, the thickness of the first bonding layer 110 is 3 mm, and the thickness of the aluminum layer 113 is 2.5 mm.

また、実施例５，６の静電チャック１００（１００ｂ）は、上述した第３実施形態の静電チャック１００ｂの構成に該当するものである。すなわち、実施例５，６の静電チャック１００は、実施例１の静電チャック１００から、第１の接合層１１０の構成を、アルミニウム合金により形成された第１および第２の接合機能層１１１，１１２と、炭化ケイ素とアルミニウム合金との複合材料により形成された複合板１１５とを含む構成に変更したものである。実施例５と実施例６とは、第１の接合層１１０の厚さのみが異なっている。具体的には、実施例５では、第１の接合層１１０の厚さが３ｍｍであり、実施例６では、第１の接合層１１０の厚さが５ｍｍである。   The electrostatic chucks 100 (100b) of Examples 5 and 6 correspond to the configuration of the electrostatic chuck 100b of the third embodiment described above. That is, the electrostatic chucks 100 of the fifth and sixth embodiments are different from the electrostatic chuck 100 of the first embodiment in that the configuration of the first bonding layer 110 is the same as that of the first and second bonding functional layers 111 formed of an aluminum alloy. , 112 and a composite plate 115 formed of a composite material of silicon carbide and an aluminum alloy. Example 5 and Example 6 differ only in the thickness of the first bonding layer 110. Specifically, in Example 5, the thickness of the first bonding layer 110 is 3 mm, and in Example 6, the thickness of the first bonding layer 110 is 5 mm.

また、比較例１の静電チャック１００Ｘは、アルミナにより形成されたセラミックス板１０と、アルミニウム合金により形成されたベース板２０とが、シリコーン系樹脂を主成分とする有機系接着剤を含む第２の接合層１２０によって接合された構成である。すなわち、比較例１の静電チャック１００Ｘは、チタン板６０や第１の接合層１１０を備えていない。比較例１において、セラミックス板１０の厚さは４．５ｍｍであり（ヒータ５０より下の部分の厚さｔ１は３ｍｍであり）、第２の接合層１２０の厚さは０．３ｍｍである。   Also, in the electrostatic chuck 100X of Comparative Example 1, the ceramic plate 10 formed of alumina and the base plate 20 formed of an aluminum alloy are formed of a second material including an organic adhesive mainly containing a silicone resin. Are joined by the joining layer 120 of FIG. That is, the electrostatic chuck 100X of Comparative Example 1 does not include the titanium plate 60 or the first bonding layer 110. In Comparative Example 1, the thickness of the ceramic plate 10 is 4.5 mm (the thickness t1 of the portion below the heater 50 is 3 mm), and the thickness of the second bonding layer 120 is 0.3 mm.

図７に示すように、性能評価では、静電チャック１００が熱サイクルにさらされたときのセラミックス板１０の吸着面Ｓ１の温度分布（各位置における温度の差）の変化について、評価を行った。熱サイクル環境を作るため、実施例または比較例の静電チャック１００を評価用チャンバーに設置し、ベース板２０の冷媒流路２１に９０℃の冷却媒体を供給しつつ、ヒータ５０のオン・オフを交互に繰り返した。具体的には、放射温度計を用いてセラミックス板１０の吸着面Ｓ１における複数点の温度を測定し、各点での温度測定値の内の最高値（以下、「最高点温度Ｔｍａｘ」という）が２６０℃まで上昇するとヒータ５０をオフ状態にし、吸着面Ｓ１の最高点温度Ｔｍａｘが１２０℃まで低下するとヒータ５０をオン状態にする制御を繰り返した。熱サイクルを行う前の初期状態時と、熱サイクルをＮ回繰り返した時点とで、セラミックス板１０の吸着面Ｓ１の各点での温度測定値の内の最高値（最高点温度Ｔｍａｘ）と最低値（以下、「最低点温度Ｔｍｉｎ」という）との差である温度差ΔＴを算出した。そして、熱サイクルをＮ回繰り返した時点での温度差ΔＴ（以下、「サイクル後温度差ΔＴＮ」という）と、初期状態時における温度差ΔＴ（以下、「初期温度差ΔＴ０」という）との差（ΔＴＮ−ΔＴ０）を、Ｎ回の熱サイクル後の温度差変化量Ｃｔ（Ｎ）として算出した。なお、本性能評価では、Ｎ＝１００回および３０００回について評価を行った。   As shown in FIG. 7, in the performance evaluation, a change in the temperature distribution (temperature difference at each position) of the adsorption surface S1 of the ceramic plate 10 when the electrostatic chuck 100 was exposed to a thermal cycle was evaluated. . In order to create a heat cycle environment, the electrostatic chuck 100 of the embodiment or the comparative example is installed in an evaluation chamber, and a heater 50 is turned on and off while supplying a cooling medium of 90 ° C. to the coolant passage 21 of the base plate 20. Was alternately repeated. Specifically, the temperature at a plurality of points on the adsorption surface S1 of the ceramic plate 10 is measured using a radiation thermometer, and the highest value of the temperature measured values at each point (hereinafter, referred to as “maximum point temperature Tmax”) When the temperature rises to 260 ° C., the heater 50 is turned off, and when the maximum point temperature Tmax of the suction surface S1 decreases to 120 ° C., the heater 50 is turned on. At the initial state before the thermal cycle is performed and at the time when the thermal cycle is repeated N times, the highest value (highest point temperature Tmax) and the lowest value of the temperature measured values at each point on the adsorption surface S1 of the ceramic plate 10 are determined. A temperature difference ΔT, which is a difference from a value (hereinafter, referred to as “minimum point temperature Tmin”), was calculated. Then, the difference between the temperature difference ΔT at the time when the thermal cycle is repeated N times (hereinafter referred to as “post-cycle temperature difference ΔTN”) and the temperature difference ΔT in the initial state (hereinafter referred to as “initial temperature difference ΔT0”). (ΔTN−ΔT0) was calculated as the temperature difference change amount Ct (N) after N heat cycles. In addition, in this performance evaluation, evaluation was performed for N = 100 times and 3000 times.

図７に示すように、比較例１の静電チャック１００では、装置上限の１５ｋＷの電力をヒータ５０に印加しても、吸着面Ｓ１の温度は２４０℃までしか上昇しなかった。これは、比較例１では、チタン板６０が設けられていないため、ヒータ５０と冷媒流路２１とに挟まれた部分の伝熱性が高く（すなわち、熱抵抗が低く）、冷媒流路２１に供給される冷却媒体によるセラミックス板１０の冷却効果が過大となったためであると考えられる。比較例１の静電チャック１００において、吸着面Ｓ１の温度を２６０℃とするためには、ヒータ５０の電源出力を増大させる必要がある。   As shown in FIG. 7, in the electrostatic chuck 100 of Comparative Example 1, even when the electric power of 15 kW, which is the upper limit of the device, was applied to the heater 50, the temperature of the suction surface S1 only rose to 240 ° C. This is because, in Comparative Example 1, since the titanium plate 60 was not provided, the portion between the heater 50 and the coolant channel 21 had high heat conductivity (that is, low thermal resistance), and This is considered to be because the cooling effect of the supplied cooling medium on the ceramic plate 10 became excessive. In the electrostatic chuck 100 of Comparative Example 1, in order to set the temperature of the suction surface S1 to 260 ° C., it is necessary to increase the power output of the heater 50.

また、比較例１の静電チャック１００では、１００回の熱サイクル後の温度差変化量Ｃｔ（１００）が１０℃より大きかったため、不合格と判定された。比較例１の静電チャック１００Ｘでは、吸着面Ｓ１の温度が２４０℃までしか上昇しなかったにもかかわらず、第２の接合層１２０の温度が２１０℃まで達したため、第２の接合層１２０に含まれる有機系接着剤が分解されて第２の接合層１２０の接合面で剥離が発生し、該剥離箇所において局所的に冷却媒体による冷却効果が低下し、温度差変化量Ｃｔが大きくなったものと考えられる。なお、比較例１の静電チャック１００では、１００回の熱サイクル後の温度差変化量Ｃｔ（１００）が大きかったため、Ｎ＝３０００回の評価については実施しなかった。   Further, in the electrostatic chuck 100 of Comparative Example 1, the temperature difference change amount Ct (100) after 100 heat cycles was larger than 10 ° C., so it was determined to be unacceptable. In the electrostatic chuck 100X of Comparative Example 1, the temperature of the second bonding layer 120 reached 210 ° C. despite the fact that the temperature of the suction surface S1 only rose to 240 ° C. Is decomposed and peeling occurs at the bonding surface of the second bonding layer 120, and the cooling effect by the cooling medium locally decreases at the peeling portion, and the temperature difference change amount Ct increases. It is thought that it was. In the electrostatic chuck 100 of Comparative Example 1, since the temperature difference change amount Ct (100) after 100 heat cycles was large, the evaluation was not performed for N = 3000 times.

これに対し、実施例１〜６の静電チャック１００では、８〜９ｋＷの電力をヒータ５０に印加することにより、吸着面Ｓ１の温度を２６０℃まで上昇させることができた。これは、実施例１〜６では、チタン板６０が設けられているため、ヒータ５０と冷媒流路２１とに挟まれた部分の伝熱性が低く（すなわち、熱抵抗が高く）、冷媒流路２１に供給される冷却媒体によるセラミックス板１０の冷却効果が抑制されたためであると考えられる。   On the other hand, in the electrostatic chucks 100 of Examples 1 to 6, by applying power of 8 to 9 kW to the heater 50, the temperature of the suction surface S1 could be increased to 260 ° C. This is because, in the first to sixth embodiments, the titanium plate 60 is provided, so that the portion between the heater 50 and the coolant passage 21 has low heat conductivity (that is, high thermal resistance), and the coolant passage This is considered to be because the cooling effect of the cooling medium supplied to the ceramic plate 10 on the ceramic plate 10 was suppressed.

また、実施例１〜６の静電チャック１００では、１００回の熱サイクル後の温度差変化量Ｃｔ（１００）が３℃未満であり、かつ、３０００回の熱サイクル後の温度差変化量Ｃｔ（３０００）も５℃未満であったため、合格と判定された。実施例１〜６の静電チャック１００では、吸着面Ｓ１の温度を２６０℃にしても、第２の接合層１２０の温度が１６４℃以下に抑えられているため、第２の接合層１２０に含まれる有機系接着剤の分解による剥離の発生を抑制することができたものと考えられる。なお、実施例４〜６の静電チャック１００では、３０００回の熱サイクル後の温度差変化量Ｃｔ（３０００）が３℃未満であり、熱サイクルに対する耐性が極めて高いことが確認された。   In the electrostatic chucks 100 of Examples 1 to 6, the temperature difference change amount Ct (100) after 100 heat cycles is less than 3 ° C., and the temperature difference change amount Ct after 3000 heat cycles. Since (3000) was also lower than 5 ° C., it was determined to be acceptable. In the electrostatic chucks 100 of Examples 1 to 6, even when the temperature of the suction surface S1 is 260 ° C., the temperature of the second bonding layer 120 is suppressed to 164 ° C. or less. It is considered that the occurrence of peeling due to the decomposition of the contained organic adhesive could be suppressed. In the electrostatic chucks 100 of Examples 4 to 6, the temperature difference change amount Ct (3000) after 3000 thermal cycles was less than 3 ° C., and it was confirmed that the resistance to the thermal cycle was extremely high.

以上説明した性能評価により、静電チャック１００を、セラミックスにより形成されたセラミックス板１０と、金属により形成されたベース板２０と、チタンにより形成されたチタン板６０と、金属を含み、セラミックス板１０とチタン板６０とを接合する第１の接合層１１０と、有機系接着剤を含み、チタン板６０とベース板２０とを接合する第２の接合層１２０とを備えるように構成すれば、吸着面Ｓ１を高温（例えば２６０℃）にする場合であっても、ヒータ５０への入力電力を抑制することができると共に、第１の接合層１１０や第２の接合層１２０の接合面で剥離が発生することを抑制することができることが確認された。   According to the performance evaluation described above, the electrostatic chuck 100 is formed by using the ceramic plate 10 formed of ceramics, the base plate 20 formed of metal, the titanium plate 60 formed of titanium, The first bonding layer 110 for bonding the titanium plate 60 and the titanium plate 60, and the second bonding layer 120 for bonding the titanium plate 60 and the base plate 20 including an organic adhesive, and Even when the surface S1 is set to a high temperature (for example, 260 ° C.), the input power to the heater 50 can be suppressed, and the first bonding layer 110 and the second bonding layer 120 are not separated from each other. It has been confirmed that occurrence can be suppressed.

Ｅ．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。 E. FIG. Modification:
The technology disclosed in the present specification is not limited to the above-described embodiment, and can be modified into various forms without departing from the gist thereof. 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、あくまで例示であり、種々変形可能である。例えば、上記実施形態では、チタン板６０がベース板２０または導電性端子部材９２と電気的に接続されることによりプラズマ励起用の電極として機能するとしているが、必ずしもこのような電気的接続がなされる必要は無い。また、上記実施形態では、セラミックス板１０の内部に一対の内部電極４０が設けられた双極方式が採用されているが、セラミックス板１０の内部に１つの内部電極４０が設けられた単極方式が採用されてもよい。   The configuration of the electrostatic chuck 100 in the above embodiment is merely an example, and can be variously modified. For example, in the above embodiment, the titanium plate 60 functions as an electrode for plasma excitation by being electrically connected to the base plate 20 or the conductive terminal member 92. However, such an electrical connection is not necessarily performed. You don't have to. Further, in the above embodiment, the bipolar method in which a pair of internal electrodes 40 are provided inside the ceramic plate 10 is adopted, but the monopolar method in which one internal electrode 40 is provided inside the ceramic plate 10 is used. May be employed.

また、上記実施形態における静電チャック１００を構成する各部材の形成材料は、あくまで例示であり、各部材が他の材料により形成されてもよい。また、上記実施形態における静電チャック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。   Further, the materials for forming the members constituting the electrostatic chuck 100 in the above embodiment are merely examples, and the members may be formed of other materials. Further, the method of manufacturing the electrostatic chuck 100 in 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、セラミックス板とベース板とを備え、セラミックス板の表面上に対象物を保持する他の保持装置（例えば、真空チャックやヒータ等）にも適用可能である。   The present invention is not limited to the electrostatic chuck 100 that holds the wafer W using electrostatic attraction, but includes another holding device that includes a ceramic plate and a base plate and holds an object on the surface of the ceramic plate (for example, , Vacuum chucks and heaters).

１０：セラミックス板 ２０：ベース板 ２１：冷媒流路 ２２：貫通孔 ２４：絶縁部材 ４０：内部電極 ５０：ヒータ ６０：チタン板 ９０：導電性端子部材 ９２：導電性端子部材 １００：静電チャック １１０：第１の接合層 １１１：第１の接合機能層 １１２：第２の接合機能層 １１３：アルミニウム層 １１５：複合板 １２０：第２の接合層 １２２：貫通孔 10: Ceramic plate 20: Base plate 21: Refrigerant channel 22: Through hole 24: Insulating member 40: Internal electrode 50: Heater 60: Titanium plate 90: Conductive terminal member 92: Conductive terminal member 100: Electrostatic chuck 110 : First bonding function layer 111: first bonding function layer 112: second bonding function layer 113: aluminum layer 115: composite plate 120: second bonding layer 122: through hole

Claims (8)

セラミックスにより形成され、第１の表面を有する板状であり、内部に発熱抵抗体により構成されたヒータを有するセラミックス板と、
前記セラミックス板の前記第１の表面とは反対側に配置され、金属により形成された板状であり、内部に冷媒流路が形成されたベース板と、
を備え、前記セラミックス板の前記第１の表面上に対象物を保持する保持装置において、さらに、
前記セラミックス板と前記ベース板との間に配置され、チタンにより形成された板状のチタン板と、
金属を含み、前記セラミックス板と前記チタン板とを接合する第１の接合層と、
有機系接着剤を含み、前記チタン板と前記ベース板とを接合する第２の接合層と、
を備えることを特徴とする、保持装置。 A ceramic plate formed of ceramics and having a first surface and having a heater internally formed by a heating resistor;
A base plate disposed on the side opposite to the first surface of the ceramics plate, formed in a plate shape made of metal, and having a coolant channel formed therein;
A holding device for holding an object on the first surface of the ceramic plate, further comprising:
A plate-shaped titanium plate disposed between the ceramic plate and the base plate and formed of titanium,
A first bonding layer containing metal and bonding the ceramics plate and the titanium plate;
A second bonding layer including an organic adhesive and bonding the titanium plate and the base plate;
A holding device, comprising: 請求項１に記載の保持装置において、
前記チタン板は、前記ベース板と電気的に接続されていることを特徴とする、保持装置。 The holding device according to claim 1,
The holding device, wherein the titanium plate is electrically connected to the base plate. 請求項１に記載の保持装置において、さらに、
プラズマ励起電極用端子を備え、
前記チタン板は、前記プラズマ励起電極用端子と電気的に接続されていることを特徴とする、保持装置。 The holding device according to claim 1, further comprising:
With a terminal for plasma excitation electrode,
The holding device, wherein the titanium plate is electrically connected to the plasma excitation electrode terminal. 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、
前記第１の接合層に含まれる金属の主成分は、アルミニウム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 3,
The main component of the metal contained in the first bonding layer is aluminum. 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、
前記第１の接合層は、
純度９９％以上のアルミニウムで形成されたアルミニウム層と、
アルミニウムを主成分とするアルミニウム合金により形成され、前記セラミックス板と前記アルミニウム層とを接合する第１の接合機能層と、
アルミニウムを主成分とするアルミニウム合金により形成され、前記チタン板と前記アルミニウム層とを接合する第２の接合機能層と、
を含むことを特徴とする、保持装置。 In the holding device according to any one of claims 1 to 4,
The first bonding layer includes:
An aluminum layer formed of aluminum having a purity of 99% or more;
A first bonding functional layer formed of an aluminum alloy containing aluminum as a main component and bonding the ceramics plate and the aluminum layer;
A second bonding function layer formed of an aluminum alloy containing aluminum as a main component and bonding the titanium plate and the aluminum layer;
A holding device, comprising: 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、
前記第１の接合層は、
アルミニウム合金とセラミックスとの複合材料により形成された複合板と、
アルミニウムを主成分とするアルミニウム合金により形成され、前記セラミックス板と前記複合板とを接合する第１の接合機能層と、
アルミニウムを主成分とするアルミニウム合金により形成され、前記チタン板と前記複合板とを接合する第２の接合機能層と、
を含むことを特徴とする、保持装置。 In the holding device according to any one of claims 1 to 4,
The first bonding layer includes:
A composite plate formed of a composite material of an aluminum alloy and a ceramic,
A first bonding functional layer formed of an aluminum alloy containing aluminum as a main component and bonding the ceramics plate and the composite plate;
A second bonding function layer formed of an aluminum alloy containing aluminum as a main component and bonding the titanium plate and the composite plate;
A holding device, comprising: 請求項６に記載の保持装置において、
前記複合板の形成材料である前記複合材料は、アルミニウム合金と炭化ケイ素とを含むことを特徴とする、保持装置。 The holding device according to claim 6,
The holding device, wherein the composite material that is a material for forming the composite plate includes an aluminum alloy and silicon carbide. 請求項１から請求項７までのいずれか一項に記載の保持装置において、
前記セラミックス板は、各構成成分を酸化物換算した場合に、Ａｌ２Ｏ３の含有率が９０ｗｔ％以上であることを特徴とする、保持装置。 The holding device according to any one of claims 1 to 7,
The holding device, wherein the ceramic plate has a content of Al 2 O 3 of 90 wt% or more when each component is converted into oxide.
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