JP6859309B2 - 保持装置 - Google Patents
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Description
(1)本明細書に開示される保持装置は、第1の方向に略直交する第1の表面と、前記第1の表面とは反対側の第2の表面と、を有する板状部材と、第3の表面を有し、前記第3の表面が前記板状部材の前記第2の表面側に位置するように配置され、前記板状部材の熱膨張係数とは異なる熱膨張係数を有するベース部材と、前記板状部材の前記第2の表面と前記ベース部材の前記第3の表面との間に配置されて前記板状部材と前記ベース部材とを接合する接合部と、を備え、前記板状部材の前記第1の表面上に対象物を保持する保持装置において、前記接合部は、少なくとも第1の接合層と第2の接合層とを含んでおり、前記第1の接合層は、金属および無機材料の少なくとも一種により形成された繊維を含有し、かつ、断熱性が前記第2の接合層の断熱性より高く、前記第2の接合層は、前記第1の接合層と前記ベース部材との間に配置され、柔軟性が前記第1の接合層の柔軟性より高い。
A−1.静電チャック100の構成:
図1は、本実施形態における静電チャック100の外観構成を概略的に示す斜視図であり、図2は、本実施形態における静電チャック100のXZ断面構成を概略的に示す説明図であり、図3は、本実施形態における静電チャック100のXY断面構成を概略的に示す説明図である。図3には、図2のIII−IIIの位置における静電チャック100のXY断面構成が示されている。各図には、方向を特定するための互いに直交するXYZ軸が示されている。本明細書では、便宜的に、Z軸正方向を上方向といい、Z軸負方向を下方向というものとするが、静電チャック100は実際にはそのような向きとは異なる向きで設置されてもよい。
次に、板状部材10とベース部材20とを接合する接合部30の詳細構成について説明する。図2に示すように、本実施形態の静電チャック100では、接合部30が、第1の接合層31と、第2の接合層32とを含んでいる。本実施形態では、第1の接合層31は、板状部材10の下面S2に接触するように配置されており、第2の接合層32は、ベース部材20の上面S3に接触するように配置されており、第1の接合層31と第2の接合層32とは、上下方向に隣接するように配置されている。
図4は、接合部30における第1の接合層31と第2の接合層32との境界部分の構成を模式的に示す説明図である。第1の接合層31は、金属および無機材料の少なくとも一種により形成された繊維321を含有する。また、第1の接合層31の断熱性は、第2の接合層32の断熱性より高い。ここで、繊維とは、細い糸状の物体であり、より詳細には、平均径(略円形断面の場合は直径、矩形断面の場合は該矩形断面と同じ断面積を有する円の直径)に対する平均長さの比(アスペクト比)が10以上の物体である。繊維321の径は、例えば、2μm以上、200μm以下であることが好ましく、接着シートとするためにさらに好ましくは、2μm以上、100μm以下である。繊維321の長さは、例えば、20μm以上、30mm以下であることが好ましい。また、繊維321の素材としては、例えば、無機系繊維、金属系繊維、カーボン系繊維を用いることができる。無機系繊維としては、例えば、炭酸カルシウム、アルミナ、ソーダガラス、石英ガラス等の繊維やロックウール(二酸化ケイ素と酸化カルシウムとから構成された人造鉱物繊維)等を用いることができる。金属系繊維としては、例えば、ステンレス、アルミニウム、銅、黄銅、チタン等の繊維を用いることができる。カーボン系繊維としては、例えば、カーボンファイバーや、カーボンナノチューブ、グラフェン、グラファイトなどのカーボン類を繊維状に成形したもの等を用いることができる。
含有量(%)=(繊維321のかさ密度)/(繊維321と同じ形成材料からなる緻密体の密度)×100 ・・・(1)
なお、繊維321を形成する主な材料の素材としての、すなわち、繊維の集合体ではなく緻密体としての熱伝導率(W/(m・K))は以下の通りである。
アルミナ:21
ソーダガラス:0.55〜0.75
石英ガラス:1.4
ステンレス:12
アルミニウム:230
銅:403
黄銅:106
チタン:22
グラファイト:80〜230
第2の接合層32は、第1の接合層31とベース部材20との間に配置されている。第2の接合層32の柔軟性が第1の接合層31の柔軟性より高い。本実施形態では、第2の接合層32は、樹脂材料322を主成分として含んでいる。なお、本明細書において、主成分とは、体積含有率が50vol%より大きい成分を意味する。第2の接合層32に含まれる樹脂材料322としては、シリコーン樹脂やアクリル樹脂、エポキシ樹脂等の種々の樹脂材料を用いることができるが、シリコーン樹脂を用いることが好ましく、シリコーン樹脂の中でも付加硬化型シリコーン樹脂を用いることがさらに好ましい。また、上述したように、第1の接合層31の下面S5には、第2の接合層32が上下方向に隣接するように配置されており、第2の接合層32が含有する樹脂材料322の一部が、第1の接合層31における繊維321同士の間に入り込んでいる。
本実施形態の静電チャック100では、接合部30のせん断接着ひずみは、15%以上である。すなわち、接合部30は、ある程度以上のせん断破断のしにくさを有する。なお、接合部30のせん断接着ひずみは、より好ましくは40%以上である。また、樹脂材料は、繊維材料や充填材を添加し、その添加量の増加に伴い、ヤング率や剛性率が大きくなると同時に、破断に至るまでの歪み、すなわち、せん断接着歪みが小さくなる場合が多い。このため、接合部30のうち、繊維321を含有していない第2の接合層32のせん断接着ひずみは、第1の接合層31のせん断接着ひずみより大きく、柔軟性が高い。
せん断接着ひずみ(%)=(ΔL/t)×100 ・・・(2)
ひずみ(%)=(ΔL’/t)×100 ・・・(3)
第1の接合層31の熱伝導率は、0.2W/(mK)以下であることが好ましく、0.1W/(mK)以下であることがより好ましく、0.05W/(mK)以下であることがさらに好ましい。
K=Cp×α×ρ ・・・(4)
(ここで、Kは試料の熱伝導率(W/(m・K))、Cpは試料の比熱(J/(kg・K))、αは試料の熱拡散率(m2/s)、ρは試料の密度(kg/m3)を表す。)
<共通の条件>
・ヒータ電極50の温度が250℃であり、ベース部材20の冷媒流路21に流す冷媒の温度が150℃である。
・ヒータ電極50から第1の接合層31までの距離(ヒータ電極50と板状部材10の下面S2との上下方向の距離)が1mmである。
・冷媒流路21から第2の接合層32までの距離(ベース部材20の上面S3と、冷媒流路21の上下方向の中心位置との上下方向の距離)が15mmである。
・板状部材10の熱伝導率が30W/(mK)であり、第2の接合層32の熱伝導率が0.9W/(mK)であり、ベース部材20の熱伝導率が160W/(mK)である。
本実施形態の静電チャック100の製造方法は、例えば以下の通りである。まず、公知の方法により、板状部材10を作製する。例えば、セラミックスグリーンシートを複数枚作製し、所定のセラミックスグリーンシートに所定の加工を行う。所定の加工としては、例えば、チャック電極40やヒータ電極50等の形成のためのメタライズペーストの印刷、各種ビアの形成のための孔空けおよびメタライズペーストの充填等が挙げられる。これらのセラミックスグリーンシートを積層して熱圧着し、切断等の加工を行うことにより、セラミックスグリーンシートの積層体を作製する。作製されたセラミックスグリーンシートの積層体を焼成することにより、セラミックス焼成体である板状部材10を作製する。また、公知の方法により、ベース部材20を作製する。
以上説明したように、本実施形態の静電チャック100は、板状部材10と、ベース部材20と、接合部30とを備える。板状部材10は、Z軸方向に略直交する吸着面S1と、吸着面S1とは反対側の下面S2とを有する。ベース部材20は、上面S3を有し、上面S3が板状部材10の下面S2側に位置するように配置されている。ベース部材20の熱膨張係数は、板状部材10の熱膨張係数と異なる。接合部30は、板状部材10の下面S2とベース部材20の上面S3との間に配置されて板状部材10とベース部材20とを接合する。また、本実施形態の静電チャック100では、接合部30は、少なくとも第1の接合層31と第2の接合層32とを含んでいる。
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。
Claims (8)
- 第1の方向に略直交する第1の表面と、前記第1の表面とは反対側の第2の表面と、を有する板状部材と、
第3の表面を有し、前記第3の表面が前記板状部材の前記第2の表面側に位置するように配置され、前記板状部材の熱膨張係数とは異なる熱膨張係数を有するベース部材と、
前記板状部材の前記第2の表面と前記ベース部材の前記第3の表面との間に配置されて前記板状部材と前記ベース部材とを接合する接合部と、
を備え、前記板状部材の前記第1の表面上に対象物を保持する保持装置において、
前記接合部は、少なくとも第1の接合層と第2の接合層とを含んでおり、
前記第1の接合層は、金属および無機材料の少なくとも一種により形成された繊維を含有し、かつ、断熱性が前記第2の接合層の断熱性より高く、
前記第2の接合層は、前記第1の接合層と前記ベース部材との間に配置され、柔軟性が前記第1の接合層の柔軟性より高い、
ことを特徴とする保持装置。 - 請求項1に記載の保持装置において、さらに、
前記接合部における前記第1の接合層の外周面を覆い、かつ、気密性が前記第1の接合層の気密性より高い保護部を備える、
ことを特徴とする保持装置。 - 請求項1または請求項2に記載の保持装置において、
前記第1の接合層に対して、前記第1の方向に隣接する他の接合層は、樹脂を含有しており、
前記第1の接合層には、前記他の接合層が含有する前記樹脂の一部が前記第1の接合層の前記繊維間に入り込んでいる、
ことを特徴とする保持装置。 - 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、
前記ベース部材には、冷媒流路が形成されており、
前記接合部のせん断接着ひずみは、15%以上である、
ことを特徴とする保持装置。 - 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、
前記接合部のヤング率は、10MPa以下である、
ことを特徴とする保持装置。 - 請求項1から請求項5までのいずれか一項に記載の保持装置において、
前記接合部の剛性率は、4MPa以下である、
ことを特徴とする保持装置。 - 請求項6に記載の保持装置において、
前記第2の接合層は、シリコーン樹脂を含む、
ことを特徴とする保持装置。 - 請求項7に記載の保持装置において、
前記ベース部材には、冷媒流路が形成されており、
前記シリコーン樹脂は、付加硬化型シリコーン樹脂である、
ことを特徴とする保持装置。
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