JP7249759B2

JP7249759B2 - 接合体

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Publication number: JP7249759B2
Application number: JP2018210193A
Authority: JP
Inventors: 智雄田中; 修吉本; 朋来村田
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 2018-11-08
Filing date: 2018-11-08
Publication date: 2023-03-31
Anticipated expiration: 2038-11-08
Also published as: JP2020075835A

Description

本明細書に開示される技術は、セラミックスにより形成された第１の部材と第２の部材とが接合部を介して接合された接合体に関する。

例えば半導体製造装置の真空チャンバー内で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製の板状部材と、例えば金属製のベース部材と、板状部材とベース部材とを接合する接合部と、板状部材の内部に設けられたチャック電極とを備えており、チャック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、板状部材の表面（吸着面）にウェハを吸着して保持する。接合部は、シリコーン樹脂を含有する緻密体により形成されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１４－２０７３７４号公報

ところで、接合部が緻密体ではなく、多孔質体により形成された構成では、セラミックス製の板状部材と多孔質体とが十分に接合されず、その結果、板状部材とベース部材との間の接合部による接合強度を十分に得ることができない、という問題がある。

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、セラミックスにより形成された第１の部材と、第２の部材と、多孔質体により形成された接合部とを備える接合体一般に共通の課題である。

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。

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。

（１）本明細書に開示される接合体は、第１の方向に略垂直な第１の表面を有し、セラミックスにより形成された第１の部材と、前記第１の部材の前記第１の表面に形成されたメタライズ層と、第２の表面を有し、前記第２の表面が前記第１の部材に形成された前記メタライズ層側に位置するように配置された第２の部材と、前記第１の部材の前記メタライズ層と前記第２の部材の前記第２の表面との間に配置されて前記第１の部材と前記第２の部材とを接合する接合部と、を備える接合体において、前記接合部は、金属を含み、かつ、前記第１の部材および前記第２の部材より気孔率が高い多孔質体によって形成されており、前記第１の方向に略平行な少なくとも１つの断面において、前記メタライズ層の長さに対する、前記メタライズ層と前記接合部を形成する前記多孔質体との接触部分の長さの割合である界面接触率は、４０％以上である。

本接合体では、セラミックスにより形成された第１の部材の第１の表面にメタライズ層が形成され、このメタライズ層と第２の部材とが接合部を形成し、金属を含む多孔質体によって接合されている。このため、第１の部材と多孔質体とが、メタライズ層を介さずに直接接触する構成に比べて、第１の部材と多孔質体との接合性が向上する。さらに、本接合体では、第１の方向に略平行な少なくとも１つの断面において、メタライズ層と接合部を形成する多孔質体との界面接触率は、４０％以上である。界面接触率は、接合体の断面において、メタライズ層の長さに対する、メタライズ層と多孔質体との接触部分の長さの割合である。このため、本接合体によれば、界面接触率が４０％未満である構成に比べて、メタライズ層と多孔質体との接合性が向上する。これにより、第１の部材と第２の部材との間の接合部による接合強度を向上させることができる。

（２）上記接合体において、前記第１の方向に略平行な少なくとも１つの断面において、前記界面接触率は、７０％以上である構成としてもよい。本接合体によれば、第１の部材と第２の部材との間の接合部による接合強度の向上に加えて、界面接触率が７０％未満である構成に比べて、メタライズ層と接合部との間のガスシール性を向上させることができる。

（３）上記接合体において、前記接合部は、主成分として、粒径が１００ｎｍ以下の金属超微粒子を含んでいる構成としてもよい。本接合体によれば、接合部は、主成分として、粒径が１００ｎｍ以下の金属超微粒子を含んでいるため、接合部が主成分として樹脂や半田を含む構成に比べて、接合部の耐熱性を向上させることができる。

（４）上記接合体において、前記第１の部材は、セラミックスにより形成されているセラミックス部材であり、前記第２の部材は、金属により形成されているベース部材であり、前記接合体は、静電チャックである構成としてもよい。

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、接合体、半導体製造装置用部品、保持装置、静電チャック、真空チャック、加熱装置、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。

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。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。静電チャック１００における板状部材１０とベース部材２０との接合部分のＸＺ断面構成を概略的に示す説明図である。メタライズ層６０と接合部３０との界面部分のＸＺ断面構成を概略的に示す説明図である。各サンプルにおける接合部による接合強度とガスシール性とに関する評価結果を示す説明図である。

Ａ．実施形態：
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。

静電チャック１００は、対象物（例えば半導体ウェハ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板状部材１０およびベース部材２０を備える。板状部材１０とベース部材２０とは、板状部材１０の下面Ｓ２（正確には、後述するメタライズ層６０の下面Ｓ５図２参照）とベース部材２０の上面Ｓ３とが、後述する接合部３０を挟んで上記配列方向に対向するように配置される。すなわち、ベース部材２０は、ベース部材２０の上面Ｓ３が板状部材１０の下面Ｓ２（メタライズ層６０の下面Ｓ５）側に位置するように配置される。

板状部材１０は、上述した配列方向（Ｚ軸方向）に略直交する略円形平面状の上面（以下、「吸着面」という）Ｓ１を有する部材であり、例えばセラミックス（例えば、アルミナや窒化アルミニウム等）により形成されている。板状部材１０の直径は例えば５０ｍｍ～５００ｍｍ程度（通常は２００ｍｍ～３５０ｍｍ程度）であり、板状部材１０の厚さは例えば１ｍｍ～１０ｍｍ程度である。板状部材１０は、特許請求の範囲における第１の部材に相当し、板状部材１０の下面Ｓ２は、特許請求の範囲における第１の表面に相当し、Ｚ軸方向は、特許請求の範囲における第１の方向に相当する。また、本明細書では、Ｚ軸方向に直交する方向を「面方向」という。

図２に示すように、板状部材１０の内部には、導電性材料（例えば、タングステン、モリブデン、白金等）により形成されたチャック電極４０が配置されている。Ｚ軸方向視でのチャック電極４０の形状は、例えば略円形である。チャック電極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が板状部材１０の吸着面Ｓ１に吸着固定される。

板状部材１０の内部には、また、導電性材料（例えば、タングステン、モリブデン、白金等）を含む抵抗発熱体により構成されたヒータ電極５０が配置されている。ヒータ電極５０に電源（図示せず）から電圧が印加されると、ヒータ電極５０が発熱することによって板状部材１０が温められ、板状部材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の温度分布の制御が実現される。

ベース部材２０は、例えば板状部材１０と同径の、または、板状部材１０より径が大きい円形平面の板状部材であり、例えば金属（アルミニウム、アルミニウム合金、チタン合金、鉄や銅等）により形成されている。ベース部材２０の熱膨張係数（熱膨張率）は、板状部材１０の熱膨張係数とは異なる。例えば、ベース部材２０は、金属により形成され、板状部材１０は、セラミックスにより形成されている。この場合には、ベース部材２０の熱膨張係数は、板状部材１０の熱膨張係数より大きい。ベース部材２０の直径は例えば２２０ｍｍ～５５０ｍｍ程度（通常は２２０ｍｍ～３５０ｍｍ）であり、ベース部材２０の厚さは例えば２０ｍｍ～４０ｍｍ程度である。ベース部材２０は、特許請求の範囲における第２の部材に相当し、ベース部材２０の上面Ｓ３は、特許請求の範囲における第２の表面に相当する。

ベース部材２０は、板状部材１０の下面Ｓ２とベース部材２０の上面Ｓ３との間に配置された接合部３０によって、板状部材１０に接合されている。接合部３０の厚さは、例えば１０μｍ以上、７０μｍ以下である。板状部材１０とベース部材２０とを接合するための構成については、後に詳述する。

ベース部材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）が流されると、ベース部材２０が冷却され、接合部３０を介したベース部材２０と板状部材１０との間の伝熱（熱引き）により板状部材１０が冷却され、板状部材１０の吸着面Ｓ１に保持されたウェハＷが冷却される。これにより、ウェハＷの温度分布の制御が実現される。

また、図２に示すように、静電チャック１００には、ベース部材２０の下面Ｓ４から板状部材１０の吸着面Ｓ１にわたって上下方向に延びるピン挿通孔１４０が形成されている。すなわち、ピン挿通孔１４０は、ベース部材２０をＺ軸方向に貫通する孔２６と、接合部３０をＺ軸方向に貫通する孔３６と、板状部材１０と後述するメタライズ層６０とをＺ軸方向に貫通する孔１６とが互いに連通した一体の孔である。ピン挿通孔１４０は、板状部材１０の吸着面Ｓ１上に保持されたウェハＷを押し上げて吸着面Ｓ１から離間させるためのリフトピン（図示せず）を挿通するための孔である。

また、図２に示すように、静電チャック１００は、板状部材１０とウェハＷとの間の伝熱性を高めてウェハＷの温度分布の制御性をさらに高めるため、板状部材１０の吸着面Ｓ１とウェハＷの表面との間に存在する空間に不活性ガス（例えば、ヘリウムガス）を供給する構成を備えている。すなわち、静電チャック１００には、ベース部材２０の下面Ｓ４から接合部３０の上面にわたって上下方向に延びる第１のガス流路孔１３１と、第１のガス流路孔１３１に連通すると共に板状部材１０の吸着面Ｓ１に開口する第２のガス流路孔１３２とが形成されている。第１のガス流路孔１３１は、ベース部材２０をＺ軸方向に貫通する孔２５と、接合部３０をＺ軸方向に貫通する孔３５とが互いに連通した一体の孔である。また、第２のガス流路孔１３２の下端部は、径が拡大された拡径部１３４となっており、拡径部１３４内には、通気性を有する充填部材（通気性プラグ）１６０が充填されている。また、板状部材１０の内部には、第２のガス流路孔１３２と連通すると共に面方向に環状に延びる横流路１３３が形成されている。ヘリウムガス源（図示しない）から供給されたヘリウムガスが、第１のガス流路孔１３１内に流入すると、流入したヘリウムガスは、第１のガス流路孔１３１から拡径部１３４内に充填された通気性を有する充填部材１６０の内部を通過して板状部材１０の内部の第２のガス流路孔１３２内に流入し、横流路１３３を介して面方向に流れつつ、吸着面Ｓ１に形成されたガス噴出孔から噴出する。このようにして、吸着面Ｓ１とウェハＷの表面との間に存在する空間に、ヘリウムガスが供給される。

Ａ－２．板状部材１０とベース部材２０とを接合するための詳細構成：
次に、板状部材１０とベース部材２０とを接合するための詳細構成について説明する。図３は、静電チャック１００における板状部材１０とベース部材２０との接合部分のＸＺ断面構成を概略的に示す説明図であり、図３には、板状部材１０とメタライズ層６０と接合部３０とベース部材２０とが示されている。図４は、メタライズ層６０と接合部３０との界面部分のＸＺ断面構成を概略的に示す説明図であり、図４には、板状部材１０とメタライズ層６０と接合部３０とは示されている。なお、図３および図４において、接合部３０のうち、斑点ハッチング部分は接合部３０の形成材料であり、黒色部分は気孔Ｐである。

図２および図３に示すように、本実施形態の静電チャック１００では、板状部材１０の下面Ｓ２には、メタライズ層６０が形成されている。メタライズ層６０は、板状部材１０の下面Ｓ２のうち、孔１６や拡径部１３４の形成部分を除く、表面部分全体を覆っている。メタライズ層６０は、主成分として、導電性材料（例えば、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｂ、Ｎｉ－Ａｕフラッシュなど）を含む材料により形成された金属膜である。メタライズ層６０のＺ軸方向の厚さは、板状部材１０のＺ軸方向の厚さより薄く、例えば０．１μｍ程度である。

接合部３０は、金属を含む多孔質体により形成されている。接合部３０を形成する多孔質体の気孔率は、板状部材１０の気孔率より高く、かつ、ベース部材２０の気孔率より高い。接合部３０を形成する多孔質体の気孔率は、例えば、２０％以上、７０％以下である。また、接合部３０は、主成分として、粒径が１００ｎｍ以下の金属超微粒子を含んでいる。具体的には、接合部３０は、金属ナノ粒子（例えばＡｇナノ粒子やＣｕナノ粒子）の焼結体である。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。図３および図４に示すように、接合部３０は、複数の金属ナノ粒子が焼結して互いに接合したナノ金属粒子接合体である。このナノ金属粒子接合は、金属ナノ粒子同士の固相拡散接合（固相焼結）である。このため、接合部３０では、金属ナノ粒子同士が固相（粒状）のまま接合することによって固相間に気孔Ｐが形成されており、その結果、接合部３０は多孔質体になっている。

本実施形態の静電チャック１００は、メタライズ層６０と接合部３０との界面に関する第１の条件を満たす。
＜第１の条件＞
メタライズ層６０と接合部３０とを含むＺ軸方向に略平行な少なくとも１つの断面において、メタライズ層６０と接合部３０との界面接触率は、４０％以上である。
なお、ここでいう「界面接触率」とは、メタライズ層６０の面方向の長さ（所定の単位長さ）に対する、メタライズ層６０と接合部３０を形成する多孔質体（多孔質体の形成材料）との接触部分Ｔの長さの割合である。例えば、図４の断面画像には、メタライズ層６０と多孔質体との接触部分Ｔ（図４において点線の矩形に囲まれた部分）が５つ存在している。メタライズ層６０の面方向の単位長さをＬ（図４の断面画像の横幅）とし、各接触部分Ｔの面方向の長さをＤ１～Ｄ５とすると、メタライズ層６０と接合部３０との界面接触率は、次の式で示すことができる。
界面接触率（％）＝［（Ｄ１＋Ｄ２＋Ｄ３＋Ｄ４＋Ｄ５）／Ｌ］×１００
なお、メタライズ層６０と接合部３０との界面接触率は、次のように特定する。メタライズ層６０と接合部３０との界面部分において、互いに異なる複数箇所（例えば１０箇所）のそれぞれの界面接触率を算出し、それらの複数箇所の界面接触率の平均値を、メタライズ層６０と接合部３０との界面接触率とする。

本実施形態の静電チャック１００は、さらに、メタライズ層６０と接合部３０との界面に関する第２の条件を満たすことが好ましい。
＜第２の条件＞
メタライズ層６０と接合部３０とを含むＺ軸方向に略平行な少なくとも１つの断面において、メタライズ層６０と接合部３０との界面接触率は、７０％以上である。
なお、メタライズ層６０と接合部３０との界面接触率は、例えば、８５％以下である。

Ａ－３．静電チャック１００の製造方法：
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。

次に、板状部材１０の下面Ｓ２にメタライズ層６０を形成する。例えば、板状部材１０がアルミナにより形成されている場合、板状部材１０の下面Ｓ２に、モリブデンマンガン法やコファイア法により金属膜（例えばＮｉ等のストライクメッキ）を形成した後にＡｇ、Ｃｕ、Ａｕ等のめっきを施す。これにより、ベース部材２０の上面Ｓ３側に配置される最外層がＡｇ、Ｃｕ、Ａｕ等により形成されたメタライズ層６０を形成することができる。なお、メタライズ層６０を形成する他の方法としては、金属蒸着、スパッタ、物理蒸着（ＰＶＤ）が挙げられる。なお、板状部材１０とメタライズ層６０との密着性向上のため、例えば、板状部材１０の下面Ｓ２側から、Ｔｉ、Ｍｏ、最外層（約０．１μｍ）の順に成膜してもよい。

次に、金属ナノ粒子を主成分とするペーストを、ベース部材２０の上面Ｓ３上に膜状に塗布した後、その塗布されたペーストの上に板状部材１０をマウントすることにより、板状部材１０に形成されたメタライズ層６０の下面Ｓ５とベース部材２０の上面Ｓ３との間にペーストを挟み込ませる。そして、板状部材１０に対して、ベース部材２０側に向かう方向に、例えば、約０．１Ｎ／ｍｍ^２～１．０Ｎ／ｍｍ^２程度の圧力を加え、窒素雰囲気で２７０℃の熱処理を１時間施すことにより、板状部材１０に形成されたメタライズ層６０とベース部材２０とを接合する接合部３０を形成する。以上の工程により、本実施形態の静電チャック１００が製造される。

Ａ－４．本実施形態の効果：
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。接合部３０は、板状部材１０およびベース部材２０より気孔率が高い多孔質体によって形成されている。このため、本実施形態によれば、接合部３０が緻密体によって形成された構成に比べて、板状部材１０とベース部材２０との熱膨張差による応力を緩和する応力緩和性を向上させることができる。また、本実施形態では、セラミックスにより形成された板状部材１０の下面Ｓ２にメタライズ層６０が形成され、このメタライズ層６０とベース部材２０とが、接合部３０を形成する多孔質体によって接合されている。このため、板状部材１０と多孔質体とが、メタライズ層６０を介さずに直接接触する構成に比べて、板状部材１０と多孔質体との接合強度が向上する。さらに、本実施形態では、Ｚ軸方向に略平行な少なくとも１つの断面において、メタライズ層６０と接合部３０を形成する多孔質体との界面接触率は、４０％以上である（上記第１の条件）。このため、本実施形態によれば、界面接触率が４０％未満である構成に比べて、メタライズ層６０と多孔質体（接合部３０）との接合強度が向上する。これにより、本実施形態によれば、接合部３０における応力緩和性を向上させつつ、板状部材１０とベース部材２０との間の接合部３０による接合強度を向上させることができる。

また、本実施形態では、メタライズ層６０と接合部３０とを含むＺ軸方向に略平行な少なくとも１つの断面において、メタライズ層６０と接合部３０との界面接触率は、７０％以上であることが好ましい（第２の条件）。本実施形態によれば、板状部材１０とベース部材２０との間の接合部３０による接合強度の向上に加えて、界面接触率が７０％未満である構成に比べて、メタライズ層６０と接合部３０との間のガスシール性を向上させることができる。

また、本実施形態では、接合部３０は、主成分として、粒径が１００ｎｍ以下の金属超微粒子を含んでいるため、接合部が主成分として樹脂や半田を含む構成に比べて、接合部３０の耐熱性を向上させることができる。例えば、接合部３０が、Ａｇナノ粒子により形成された構成では、接合部３０の融点は約９６０℃である。また、接合部３０では、２００℃程度で接合が可能であるため、接合時における残留応力を最小限に抑えることができる。また、特に、接合部３０が軟質性を有するＡｇやＣｕの金属超微粒子により形成された構成では、板状部材１０とベース部材２０との熱膨張差による応力を緩和する応力緩和性を、より効果的に向上させることができる。

Ａ－５．性能評価：
図５は、各サンプルにおける接合部による接合強度とガスシール性とに関する評価結果を示す説明図である。図５に示すように、接合体の１８つのサンプルについて、接合部による接合強度とガスシール性とに関する評価を行った。１８つのサンプルは、全体として、上述の静電チャック１００と略同一構成であり、具体的には、アルミナにより形成された矩形状の板状部材と、Ｃｕにより形成された矩形状のベース部材と、接合部とを備える接合体である。但し、各サンプルは、例えばサイズや、板状部材がヒータ電極５０等を備えない等の点で、上述の静電チャック１００とは異なる。板状部材にはメタライズ層が形成されており、メタライズ層とベース部材とが、主成分としてＡｇナノ粒子を含む接合部によって接合されている。ベース部材には、貫通孔が形成されており、この貫通孔内に板状部材の表面が露出している。なお、各サンプルは、上述した製造方法と同様の方法により製造できる。

１８つのサンプルは、メタライズ層と接合部との界面接触率が互いに異なる。具体的には、サンプル１～３では、界面接触率が４０％未満であり、サンプル４～１１では、界面接触率が４０％以上、７０％未満であり、サンプル１２～１８では、界面接触率が７０％以上である。各サンプルにおけるメタライズ層と接合部との界面接触率は、板状部材とベース部材とでメタライズ層および接合部を挟み込む圧力と、上述したペーストから接合部を形成するための熱処理における加熱温度と、熱処理における加熱時間と、の少なくとも一方を変えることにより調整することができる。具体的には、板状部材とベース部材とでメタライズ層および接合部を挟み込む圧力が高いほど、熱処理における加熱温度を高くするほど、また加熱時間を長くするほど、メタライズ層と接合部との界面接触率を高くすることができる。

なお、各サンプルにおけるメタライズ層と接合部との界面接触率は、次のようにして特定する。まず、各サンプルの接合体の４つの角部を切り出して、その切り出された角部の切断面を研磨し、電子顕微鏡により例えば２０，０００倍の倍率で断面観察し、上述した方法により界面接触率を特定する。

接合部による接合強度は、次のようにして評価した。まず、各サンプルの接合体を、大気中で、１５０℃の加熱処理を、２００時間行った。その後、各サンプルのうち、ベース部材を固定しつつ、棒を、ベース部材に形成された貫通孔から差し込んで板状部材の表面に押し付けて荷重を加えつつ、荷重を増加させていく。そして、接合部が破断したときの破壊荷重を測定した。接合強度は、破壊荷重を、接合部とメタライズ層との接合面積（接合部を形成する多孔質体の気孔は無視）で除算した値（ＭＰａ）とした。すなわち、ここでいう接合強度は、耐酸化試験後における接合部による接合強度（引っ張り強度（打ち抜き強度））である。

接合部によるガスシール性は、次のようにして評価した。各サンプルの接合部におけるベース部材の開口側に、パッキンを介して真空グリスを介在させて、真空ポンプを用いて、ベース部材の貫通孔内を真空引きした。真空ポンプは、例えば、ロータリーポンプと拡散ポンプとを有し、Ｈｅリークの検出機能を備えたものが好ましい。図５の「真空到達度」は、ベース部材の貫通孔内の真空度が飽和してから約１０分後における真空ポンプの吸引圧力（Ｐａ）である。図５の「Ｈｅリーク」では、「○」は、Ｈｅリークが検出されなかったことを意味し、「△」は、微量のＨｅリークが検出されたことを意味し、「×」は、所定量以上のＨｅリークが検出されたことを意味する。

図５に示すように、接合強度に関する評価結果について、サンプル１～３では、接合強度は４０ＭＰａ未満で比較的に低く、サンプル４～１８では、接合強度は４０ＭＰａ以上で比較的に高い。このことは、メタライズ層と接合部との界面接触率を４０％以上にすることにより、メタライズ層と多孔質体（接合部）との接合強度が向上することを意味する。

また、ガスシール性に関する評価結果について、サンプル１～３では、真空達成度が１．４００Ｐａ以上であり、かつ、所定量以上のＨｅリークが検出された。一方、サンプル４～１８では、真空達成度が１．４００Ｐａ未満であり、かつ、所定量以上のＨｅリークは検出されなかった。このことは、メタライズ層と接合部との界面接触率を４０％以上にすることにより、メタライズ層と接合部との間のガスシール性が向上することを意味する。さらに、サンプル１２～１８では、真空達成度が０．０５０Ｐａ以下であり、かつ、Ｈｅリークは検出されなかった。このことは、メタライズ層と接合部との界面接触率を７０％以上にすることにより、メタライズ層と接合部との間のガスシール性が、より効果的に向上することを意味する。

以上のように、接合部が、ナノ金属粒接合体である構成では、接合時における残留応力の低減や接合部の耐熱性の向上を図ることができる。その反面、ナノ金属粒接合は、固相拡散接合であるため、接合部は、多孔質体になるため、十分なガスシール性を確保できることが懸念される。例えば上記静電チャック１００において、接合部３０のガスシール性が低いと、例えば、第１のガス流路孔１３１内に流入したヘリウムガスが接合部３０を介して静電チャック１００の外部に漏れ出るおそれがある。また、酸化雰囲気と真空とを隔壁する部分に接合部が存在した場合、酸素のリークによりメタライズ層等が酸化し、接合強度が低下するおそれがある。これに対して、上述したサンプル４～１８のように、メタライズ層と接合部との界面接触率を４０％以上にすることにより、ガスシール性や耐酸化性などの面で信頼性の高い接合部を形成することができる。

Ｂ．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。

上記実施形態における静電チャック１００の構成は、あくまで一例であり、種々変形可能である。例えば、上記実施形態では、第１の部材および第２の部材として、板状の板状部材１０やベース部材２０を例示したが、板状以外の形状（例えば円筒状）の部材であってもよい。また、静電チャック１００は、上記第２の条件を満たさなくてもよい。

上記実施形態では、板状部材１０の内部にヒータ電極５０が配置されているが、必ずしも板状部材１０の内部にヒータ電極５０が配置されている必要はない。また、上記実施形態では、ベース部材２０に冷媒流路２１が形成されているが、必ずしもベース部材２０に冷媒流路２１が形成されている必要はない。

上記実施形態では、板状部材１０の内部に１つのチャック電極４０が設けられた単極方式が採用されているが、板状部材１０の内部に一対のチャック電極４０が設けられた双極方式が採用されてもよい。

上記実施形態の静電チャック１００における各部材の形成材料は、あくまで一例であり、任意に変更可能である。例えば、上記実施形態では、ベース部材２０が、金属により形成されているが、ベース部材２０が、金属以外の材料（例えば、樹脂材料、セラミックス）により形成されるとしてもよい。また、第２の部材の熱膨張係数は、第１の部材の熱膨張係数と同じであってもよい。また、接合部３０は、金属を含む多孔質体であればよく、金属超微粒子以外の材料（例えば、粒径が１００ｎｍより大きい金属粒子）により形成されたものでもよい。また、接合部３０は、主成分とは異なる種類の金属ナノ粒子（Ａｇ、Ｃｕ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ）を微量添加してもよい。

また、接合部３０が主成分としてＡｇナノ粒子を含む場合、Ａｇと固相で相互拡散が生じやすい元素（状態図において相互に固溶相領域が多い元素Ａｇ、Ｃｕ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｂ、Ｎｉ－Ａｕフラッシュなど）を、メタライズ層６０の最外層にすることが好ましい。また、上記実施形態において、ベース部材２０がＣｕではなく、例えばＦｅ系材料、Ｔｉ合金、Ａｌ合金により形成されている場合、同金属と接合部３０に含まれるＡｇナノ粒子との相互拡散が起こりにくい。この場合、ベース部材２０の上面Ｓ３にもメタライズ層を形成し、該メタライズ層と接合部との界面について、上述の第１の条件や第２の条件を満たすことが好ましい。

上記実施形態の静電チャック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。

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、セラミックスにより形成された第１の部材と、第２の部材と、多孔質体により形成された接合部とを備える他の接合体（例えば、真空チャック等）にも同様に適用可能である。

１０：板状部材１６：孔２０：ベース部材２１：冷媒流路２５，２６，３５，３６：孔３０：接合部４０：チャック電極５０：ヒータ電極６０：メタライズ層１００：静電チャック１３１：第１のガス流路孔１３２：第２のガス流路孔１３３：横流路１３４：拡径部１４０：ピン挿通孔１６０：充填部材Ｐ：気孔Ｓ１：吸着面Ｓ２：下面Ｓ３：上面Ｓ４：下面Ｓ５：下面Ｔ：接触部分Ｗ：ウェハ

Claims

第１の方向に略垂直な第１の表面を有し、セラミックスにより形成された第１の部材と、
前記第１の部材の前記第１の表面に形成されたメタライズ層と、
第２の表面を有し、前記第２の表面が前記第１の部材に形成された前記メタライズ層側に位置するように配置された第２の部材と、
前記第１の部材の前記メタライズ層と前記第２の部材の前記第２の表面との間に配置されて前記第１の部材と前記第２の部材とを接合する接合部と、
を備える接合体において、
前記接合部は、主成分として、粒径が１００ｎｍ以下のＡｇナノ粒子を含み、かつ、前記第１の部材および前記第２の部材より気孔率が高い多孔質体によって形成されており、
前記第１の方向に略平行な少なくとも１つの断面において、前記メタライズ層の界面方向の長さに対する、前記メタライズ層と前記接合部を形成する前記多孔質体との接触部分の界面方向の長さの割合である界面接触率は、４０％以上であり、
前記メタライズ層と前記接合部と前記第１の部材との前記接合体内外の圧力差である真空達成度は、１．４００Ｐａ未満である、
ことを特徴とする接合体。
請求項１に記載の接合体において、
前記メタライズ層の最外層は、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｎｉ－Ａｕフラッシュの少なくとも１つの成分により形成されている、
ことを特徴とする接合体。
請求項１または請求項２に記載の接合体において、
前記第１の方向に略平行な少なくとも１つの断面において、前記界面接触率は、７０％以上である、
ことを特徴とする接合体。
請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の接合体において、
前記第１の部材は、セラミックスにより形成されているセラミックス部材であり、
前記第２の部材は、金属により形成されているベース部材であり、
前記接合体は、静電チャックである、
ことを特徴とする接合体。