WO2022038898A1 - 接合体、保持装置、および、静電チャック - Google Patents

接合体、保持装置、および、静電チャック Download PDF

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metal layer
metal
tubular member
electrostatic chuck
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修 吉本
竜一 荒川
智雄 田中
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日本特殊陶業株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a bonded body, a holding device, and an electrostatic chuck.
  • a holding device for holding a wafer includes a ceramic member having a mounting surface on which the wafer is placed, a metal member for cooling the wafer, and a joint portion for joining the ceramic member and the metal member. It has a bonded body (for example, Patent Document 1).
  • a metal layer may be placed at the joint of the joint in order to relieve the stress due to the difference in thermal expansion between the ceramic member and the metal member.
  • the fluid in the through hole leaks from the inside of the through hole to the inside of the metal layer, or the fluid outside the holding device penetrates through the hole in the metal layer. There was a risk of flowing into the hole. In addition, debris from the metal layer may fall into the through hole.
  • the present invention has been made to solve at least a part of the above-mentioned problems, and can be realized as the following forms.
  • a bonded body in which the first member and the second member are joined via a joint portion including a metal layer having a plurality of holes communicating with each other.
  • a metal layer having a plurality of holes communicating with each other.
  • through holes communicating with each other are formed in the first member and the metal layer, respectively, and between the inside of the through holes formed in the metal layer and the inside of the metal layer, Cylindrical members are arranged.
  • the metal layer included in the joint portion has a plurality of holes communicating with each other, and the metal layer is formed with through holes communicating with the through holes formed in the first member.
  • a cylindrical member is arranged between the inside of the through hole of the metal layer and the inside of the metal layer.
  • the second member may be formed with a through hole communicating with the through hole formed in the first member and the metal layer, respectively.
  • the through holes formed in the first member and the metal layer, respectively, and the through holes formed in the second member communicate with each other.
  • the tubular member suppresses the leakage of the fluid in the through hole to the metal layer and the inflow of the fluid inside the metal layer into the through hole.
  • the change in the flow rate of the fluid flowing through the through hole of the second member with respect to the flow rate of the fluid flowing through the through hole of the second member becomes small. As a result, the fluid can be stably supplied from the first member side to the second member side or from the second member side to the first member side with the joint body interposed therebetween.
  • one end of the tubular member is arranged inside a through hole formed in the first member, and the other end of the tubular member is the first. It may be arranged inside the through hole formed in the two members. According to this configuration, one end of the tubular member is arranged inside the through hole of the first member, and the other end is arranged inside the through hole of the second member.
  • a bellows portion may be formed on the outer periphery of the tubular member in the circumferential direction.
  • a bellows portion is formed on the outer periphery of the tubular member over the circumferential direction.
  • the tubular member may be formed of the same material as the metal layer.
  • the tubular member is made of the same material as the metal layer.
  • the joint portion is formed of two types of materials, that is, the material of the tubular member and the metal layer, and the material of the brazing material. Therefore, the tubular member, the metal layer, and the brazing material are made of different materials. Compared to the case where it is formed, the composition of the joint is uniform regardless of the site. Therefore, the difference in thermal stress between the portions is less likely to occur at the joint portion, and the breakage of the joint body can be further suppressed.
  • the cross section perpendicular to the axial direction of the tubular member may be circular.
  • the tubular member is formed so that the cross section perpendicular to the axial direction has a circular shape.
  • the tubular member is less likely to be deformed by the force acting from the direction intersecting the axis, so that the fluid moves between the through hole and the metal layer and the metal layer debris falls into the through hole. It can be suppressed.
  • a holding device includes the above-mentioned joint body, and the second member includes a mounting surface on which a holding object is placed.
  • the through holes formed in the first member and the metal layer and the through holes of the second member communicate with each other, the change in the flow rate of the fluid flowing through these through holes is suppressed. Therefore, the fluid can be stably supplied between the holding object and the mounting surface. Further, since the falling of the metal layer debris into the through hole is suppressed, it is possible to suppress the contamination of the object to be retained by the metal layer debris. As a result, the yield of the product can be improved.
  • an electrostatic chuck includes the above-mentioned holding device, and the second member has an electrostatic adsorption electrode inside.
  • the joint is formed with through holes for supplying fluid to the mounting surface.
  • the tubular member arranged between the inside of the through hole of the metal layer and the inside of the metal layer can suppress the blockage of the through hole due to the leakage of the bonding material to the through hole. can.
  • the falling of the metal layer debris into the through hole is suppressed, so that contamination by the metal layer debris can be suppressed. Therefore, it is possible to improve the yield of products manufactured by using the electrostatic chuck.
  • the present invention can be realized in various aspects, for example, in the form of a device including a bonded body, a method for manufacturing a bonded body and a holding device, and the like.
  • FIG. 1 is a perspective view showing the appearance of the electrostatic chuck 1 of the first embodiment.
  • FIG. 2 is an overall cross-sectional view of the electrostatic chuck 1.
  • FIG. 3 is a partial cross-sectional view of the electrostatic chuck 1.
  • the electrostatic chuck 1 of the first embodiment is a holding device that holds the wafer W by adsorbing it by electrostatic attraction, and is provided in, for example, an etching device.
  • the electrostatic chuck 1 includes a ceramic member 10, an electrode terminal 15, a lift pin 18, a metal member 20, and a joint portion 30. In the electrostatic chuck 1, the ceramic member 10, the joint portion 30, and the metal member 20 are laminated in this order in the z-axis direction (vertical direction).
  • the joint body 1a composed of the ceramic member 10, the joint portion 30, and the metal member 20 is a substantially circular columnar body.
  • the ceramic member 10 corresponds to the "second member” in the claims.
  • the metal member 20 corresponds to the "first member” in the claims.
  • Wafer W corresponds to the "retention target” in the claims.
  • the ceramic member 10 is a plate-shaped member having a substantially circular shape, and is made of alumina (Al 2 O 3 ).
  • the diameter of the ceramic member 10 is, for example, about 50 mm to 500 mm (usually about 200 mm to 350 mm), and the thickness of the ceramic member 10 is, for example, about 1 mm to 10 mm.
  • the ceramic member 10 has a pair of main surfaces 11 and 12. A mounting surface 13 on which the wafer W is mounted is formed on the main surface 11 of one of the pair of main surfaces 11 and 12. The wafer W mounted on the mounting surface 13 is attracted to the mounting surface 13 by the electrostatic attraction generated by the electrostatic adsorption electrode 100 (see FIGS. 2 and 3) arranged inside the ceramic member 10. It is fixed.
  • a recess 14 is formed on the other main surface 12.
  • an end portion 15a of an electrode terminal 15 that supplies electric power from a power source (not shown) to the electrostatic adsorption electrode 100 is arranged.
  • the ceramic forming the ceramic member 10 is aluminum nitride (AlN), zirconia (ZrO 2 ), silicon nitride (Si 3 N 4 ), silicon carbide (SiC), itria (Y 2 O 3 ), or the like. good.
  • the through hole 16 penetrates the ceramic member 10 in the z-axis direction, and the lift pin 18 is inserted.
  • the through hole 17 is a flow path through which the helium gas supplied between the mounting surface 13 and the wafer W flows when the wafer W is mounted on the mounting surface 13.
  • the metal member 20 is a substantially circular planar plate-shaped member made of stainless steel, and has a pair of main surfaces 21 and 22.
  • the diameter of the metal member 20 is, for example, about 220 mm to 550 mm (usually 220 mm to 350 mm), and the thickness of the metal member 20 is, for example, about 20 mm to 40 mm.
  • a refrigerant flow path 200 is formed inside the metal member 20 (see FIG. 2). When a refrigerant such as a fluorine-based inert liquid or water flows through the refrigerant flow path 200, the ceramic member 10 is cooled through the joint portion 30, and the wafer W placed on the ceramic member 10 is cooled.
  • the type of metal forming the metal member 20 may be copper (Cu), aluminum (Al), aluminum alloy, titanium (Ti), titanium alloy, or the like.
  • Three through holes 23, 24, and 25 are formed in the metal member 20. As shown in FIG. 3, each of the three through holes 23, 24, and 25 penetrates the ceramic member 10 in the z-axis direction.
  • the electrode terminal 15 is inserted through the through hole 23.
  • the lift pin 18 is inserted into the through hole 24.
  • the through hole 25 is a flow path through which the helium gas supplied between the mounting surface 13 and the wafer W flows when the wafer W is mounted on the mounting surface 13.
  • the joint portion 30 includes a metal layer 31, a tubular member 32, and a brazing material 33, and joins the ceramic member 10 and the metal member 20.
  • the metal layer 31 is a plate-shaped member having a substantially circular planar shape, and is a porous body having a plurality of holes communicating with each other.
  • the metal layer 31 is a felt formed of metal fibers containing titanium (Ti), and is arranged between the ceramic member 10 and the metal member 20.
  • the metal layer 31 is not limited to felt formed from metal fibers, and may be a porous material or a mesh structural material. Further, the metal forming the metal layer 31 may be formed of nickel (Ni), aluminum, copper, brass, alloys thereof, stainless steel, or the like.
  • the through hole 31a communicates the recess 14 of the ceramic member 10 with the through hole 23 of the metal member 20.
  • the through hole 31b communicates the through hole 16 of the ceramic member 10 and the through hole 24 of the metal member 20.
  • the through hole 31c communicates the through hole 17 of the ceramic member 10 and the through hole 25 of the metal member 20. That is, through holes 23, 25, 31a, and 31c that communicate with each other are formed in the metal member 20 and the metal layer 31, respectively, and the through holes formed in the metal member 20 and the metal layer 31 are formed in the ceramic member 10, respectively.
  • a through hole 17 communicating with the holes 25 and 31c is formed.
  • the tubular member 32 is a cylindrical member, which is a member which is open vertically and whose side surface is sealed. As shown in FIG. 3, the tubular member 32 is arranged inside each of the through hole 31a and the through hole 31c.
  • the tubular member 32 is formed of a metal containing titanium, which is the same material as the metal layer 31, and is suitable for use in a high temperature environment.
  • the tubular member 32 has a height of 0.5 mm to 2.0 mm and an outer wall thickness of 0.01 mm to 0.15 mm.
  • FIG. 4 is a first view illustrating the tubular member 32, and is an enlarged view of part A in FIG.
  • FIG. 5 is a second view illustrating the tubular member 32, and is a cross-sectional view perpendicular to the axis C32 of the tubular member 32.
  • one end 32a of the two ends 32a and 32b is in contact with one main surface 21 of the metal member 20, and the other end 32b is the other of the ceramic member 10. Is in contact with the main surface 12 of the.
  • one end 32a and one main surface 21 of the metal member 20 are joined by a brazing material (not shown), and the other end 32b and the other main surface 12 of the ceramic member 10 are not shown. It is joined by a non-wax material.
  • the cross section of the tubular member 32 perpendicular to the axis C32 direction is circular (see FIG. 5).
  • the tubular member 32 arranged inside the through hole 31a regulates the movement of fluid between the inside of the through hole 31a and the inside of the metal layer 31.
  • the tubular member 32 arranged inside the through hole 31c regulates the movement of the fluid between the inside of the through hole 31c and the inside of the metal layer 31.
  • the through hole 25 of the metal member 20, the through hole 31c of the metal layer 31, and the helium gas flowing through the through hole 17 of the ceramic member 10 are suppressed from leaking into the inside of the metal layer 31, and the metal layer is prevented from leaking. Fragments of the metal fiber of 31 are suppressed from falling into the through hole 31c.
  • the brazing filler metal 33 is a silver (Ag) -based brazing filler metal, and while entering the plurality of holes of the metal layer 31, the other main surface 12 of the ceramic member 10 and the one main surface 21 of the metal member 20 respectively. It is joined to.
  • the brazing material 33 is a brazing material containing titanium (Ti), a filler material such as solder, an adhesive material such as a silicone resin, an acrylic resin, an epoxy resin, or an inorganic adhesive material such as glass paste. There may be.
  • a metal foil hereinafter, “” “Metal leaf on the metal member side”
  • the metal layer 31 on which the through holes 31a, 31b, and 31c are formed is arranged on the metal foil on the metal member side, and the tubular member 32 is inserted into each of the through holes 31a, 31c.
  • another metal foil hereinafter referred to as "metal foil on the ceramic member side" to be the brazing material 33 is arranged on the side of the metal layer 31 opposite to the metal member 20.
  • the ceramic member 10 is arranged on the metal foil on the ceramic member side, the ceramic member 10 and the metal layer 31 are joined by using the metal foil on the ceramic member side, and the metal member 20 and the metal member 20 are joined by using the metal foil on the metal member side. It is joined to the metal layer 31. As a result, the bonded body 1a is completed.
  • the electrostatic chuck 1 is completed by assembling the electrode terminal 15 and the lift pin 18 to the completed joint body 1a.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of the electrostatic chuck 5 of the comparative example.
  • the tubular member 32 on the electrostatic chuck 1 of the present embodiment will be described in comparison with the electrostatic chuck 5 of the comparative example.
  • the tubular member is not arranged inside the through holes 31a and 31c of the joint portion 30.
  • the processing gas stays around the electrostatic chuck 5.
  • This processing gas may flow into the through hole 31a through a plurality of holes formed inside the metal layer 31 (see the dotted arrow F01 in FIG. 6). Further, with the inflow of the processing gas at this time, fragments of the metal fibers of the metal layer 31 may fall into the through hole 31a.
  • the through hole 25 of the metal member 20, the through hole 31c of the joint portion 30, and the ceramic member 10 are between the mounting surface 13 and the wafer W.
  • Helium gas is supplied through the through hole 17 of the above.
  • the helium gas passing through the inside of the through hole 31c of the joint portion 30 leaks from the through hole 31c to the plurality of holes of the metal layer 31 (see the dotted arrow F02 in FIG. 6).
  • the flow rate of helium gas flowing through the through hole 31c may decrease, and it is difficult to stably supply helium gas between the mounting surface 13 and the wafer W.
  • the residual gas in the joint portion 30 may flow into the through hole 31c, and the inflow of the residual gas into the through hole 31c may contaminate the wafer W. Further, with the inflow of the residual gas, the fragments of the metal fibers of the metal layer 31 fall into the through hole 31c and move to the mounting surface 13 together with the helium gas, and adhere to the wafer W to contaminate the wafer W. There is a risk.
  • the tubular member 32 is arranged inside the through hole 31a of the joint portion 30 (see FIG. 3).
  • the processing gas staying around the electrostatic chuck 1 is blocked by the tubular member 32 arranged inside the through hole 31a, so that it is difficult for the processing gas to flow into the through holes 23, 31a and the recess 14 (FIG. 3).
  • the fragments of the metal fibers of the metal layer 31 are also suppressed from entering the through holes 23, 31a and the recess 14 by the tubular member 32.
  • the tubular member 32 is arranged inside the through hole 31c of the joint portion 30 (see FIG. 3).
  • the helium gas flowing through the through hole 31c of the joint portion 30 does not leak into the inside of the metal layer 31 in the through hole 31c, and is stably supplied between the mounting surface 13 and the wafer W ( (See the dotted arrow F12 in FIG. 3), the helium gas atmosphere between the mounting surface 13 and the wafer W can be stabilized.
  • the residual gas in the joint portion 30 is suppressed from flowing into the through hole 31c, contamination of the wafer W is suppressed.
  • the debris of the metal fiber of the metal layer 31 is suppressed from falling into the through hole 31c with the inflow of the residual gas of the joint portion 30, the debris is suppressed from contaminating the wafer W.
  • the metal layer 31 included in the joint portion 30 has a plurality of holes communicating with each other, and the metal layer 31 is formed on the metal member 20.
  • Through holes 31a and 31c communicating with the through holes 23 and 25 are formed.
  • a tubular member 32 that regulates the movement of gas between the inside of each of the through holes 31a and 31c and the inside of the metal layer 31 is arranged inside each of the through holes 31a and 31c of the metal layer 31 arranged. ..
  • the tubular member 32 arranged inside the through hole 31a suppresses the inflow of the processing gas of the wafer W into the through hole 31a, and the metal fiber fragments of the metal layer 31 fall into the through hole 31a. Can be suppressed.
  • tubular member 32 arranged inside the through hole 31c is a through hole for the metal fiber fragments of the metal layer 31 while suppressing the leakage of helium gas flowing through the through hole 31c into the metal layer 31. It is possible to suppress the fall to 31a.
  • the through holes 25 and 31c formed in the metal member 20 and the metal layer 31, respectively, and the through holes 17 formed in the ceramic member 10 communicate with each other.
  • the through hole 31c formed in the metal layer 31 helium gas flowing through the through hole 31c is suppressed from leaking to the metal layer 31, and fluid inside the metal layer 31 is suppressed from flowing into the inside of the through hole 31c. Therefore, the change in the flow rate of the helium gas flowing through the through hole 17 of the ceramic member 10 with respect to the flow rate of the helium gas flowing through the through hole 25 of the metal member 20 becomes small.
  • the helium gas can be stably supplied from the metal member 20 side to the ceramic member 10 side across the bonded body 1a, so that the helium gas can be stably supplied between the wafer W and the mounting surface 13. Can be supplied.
  • the tubular member 32 is formed of the same material as the metal layer 31.
  • the joint portion 30 is formed of two types of materials, the material of the metal layer 31 and the tubular member 32, and the material of the brazing material 33, so that the brazing material, the metal layer, and the tubular member are separate.
  • the composition of the joint portion 30 becomes uniform regardless of the site. Therefore, the difference in thermal stress between the portions is less likely to occur in the joint portion 30, and damage to the joint body 1a can be suppressed.
  • the tubular member 32 is formed so that the cross section perpendicular to the axis C32 direction has a circular shape. As a result, the tubular member 32 is less likely to be deformed by the force acting from the direction intersecting the axis C32, so that the fluid moves between the through holes 31a and 31c and the metal layer 31 and the through holes 31a and 31c It is possible to further suppress the falling of the debris of the metal layer 31 to the metal layer 31.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of the electrostatic chuck 2 of the second embodiment.
  • the electrostatic chuck 2 of the second embodiment has a different shape of the tubular member as compared with the electrostatic chuck 1 of the first embodiment (FIG. 3).
  • the electrostatic chuck 2 of the present embodiment includes a ceramic member 10, an electrode terminal 15, a lift pin 18, a metal member 20, and a joint portion 40.
  • the joint portion 40 joins the ceramic member 10 and the metal member 20, and includes a metal layer 31, a tubular member 42, and a brazing material 33.
  • the joint body 2a composed of the ceramic member 10, the joint portion 40, and the metal member 20 is a substantially circular columnar body.
  • the tubular member 42 is a member having a substantially cylindrical shape, and is a member that is open up and down and whose side surface is sealed. As shown in FIG. 7, the tubular member 42 is arranged inside each of the through hole 31a and the through hole 31c.
  • the tubular member 42 arranged inside the through hole 31a suppresses the inflow of the processing gas of the wafer W into the through hole 31a and suppresses the falling of the metal fiber fragments of the metal layer 31 into the through hole 31a. do.
  • the tubular member 42 arranged inside the through hole 31c suppresses the leakage of helium gas flowing through the through hole 31c into the metal layer 31, while suppressing the leakage of helium gas flowing through the through hole 31c into the through hole 31a of the metal fiber fragments of the metal layer 31. Suppress the fall to.
  • FIG. 8 is an enlarged cross-sectional view of the electrostatic chuck 2 and is an enlarged view of part B in FIG.
  • the tubular member 42 has two ends 42a, 42b and a bellows portion 42c connecting the two ends 42a, 42b.
  • One end portion 42a is located on the minus side of the tubular member 42 in the z-axis direction and comes into contact with one main surface 21 of the metal member 20.
  • the other end portion 42b is located on the positive side of the tubular member 42 in the z-axis direction and comes into contact with the other main surface 12 of the ceramic member 10.
  • the bellows portion 42c is formed on the outer periphery of the tubular member 42 over the circumferential direction. The bellows portion 42c is deformed according to the relationship between the position of one end portion 42a and the position of the other end portion 42b.
  • a bellows portion 42c is formed on the outer periphery of the tubular member 42 in the circumferential direction.
  • FIG. 9 is a partial cross-sectional view of the electrostatic chuck 3 of the third embodiment.
  • the electrostatic chuck 3 of the third embodiment is different from the electrostatic chuck 1 of the first embodiment (FIG. 3) in the position of the end portion of the tubular member.
  • the electrostatic chuck 3 of the present embodiment includes a ceramic member 10, an electrode terminal 15, a lift pin 18, a metal member 20, and a joint portion 50.
  • the joint portion 50 joins the ceramic member 10 and the metal member 20, and includes a metal layer 31, tubular members 52 and 53, and a brazing material 33.
  • the joint body 3a composed of the ceramic member 10, the joint portion 50, and the metal member 20 is a substantially circular columnar body.
  • the tubular member 52 is a cylindrical member, which is a member which is open vertically and whose side surface is sealed, and is arranged inside the through hole 31a of the metal layer 31. As shown in FIG. 9, the tubular member 52 has one end 52a of the two ends 52a and 52b arranged inside the through hole 23 of the metal member 20. The other end 52b is in contact with the other main surface 12 of the ceramic member 10. As a result, it becomes difficult to form a gap between the metal member 20 and the tubular member 52, so that the inflow of the processing gas of the wafer W into the through hole 31a is suppressed, and the metal fiber fragments of the metal layer 31 penetrate. The fall into the hole 31a is suppressed.
  • the other end portion 52b of the tubular member 52 may be arranged in a groove formed in the other main surface 12 of the ceramic member 10.
  • FIG. 10 is an enlarged cross-sectional view of the electrostatic chuck 3 and is an enlarged view of a portion C in FIG.
  • the tubular member 53 is a cylindrical member, which is a member which is open vertically and whose side surfaces are sealed, and is arranged inside the through hole 31c of the metal layer 31.
  • one end 53a of the two ends 53a and 53b is arranged inside the through hole 25 of the metal member 20.
  • the other end 53b is arranged inside the through hole 17 of the ceramic member 10.
  • one end 52a of the tubular member 52 is arranged inside the through hole 23 of the metal member 20.
  • One end 53a of the tubular member 53 is arranged inside the through hole 25 of the metal member 20, and the other end 53b is arranged inside the through hole 17 of the ceramic member 10.
  • the tubular members 52 and 53 are affected by the thermal stress generated inside the electrostatic chuck 3 when the ceramic member 10 and the metal member 20 are joined by the joint portion 50 or when the electrostatic chuck 3 is used at a high temperature. Separation from the ceramic member 10 and the metal member 20 is suppressed. Therefore, it is possible to further restrict the movement of the fluid between the inside of the through hole 31c and the inside of the metal layer 31, and further suppress the debris of the metal layer 31 from falling into the through hole 31c.
  • the "joint” includes a ceramic member 10 and a metal member 20.
  • the combination of members constituting the "joint body” is not limited to this.
  • it may be a bonded body in which ceramic members are bonded to each other, or a bonded body in which metal members are bonded to each other.
  • it may be formed of materials other than ceramics and metals.
  • it may be formed of a resin such as glass, glass epoxy, a thermoplastic resin and a thermosetting resin, paper phenol, paper epoxy, a glass composite, a metal member having an insulating member thereof formed on the surface, or the like.
  • the ceramic member 10 has a recess 14 communicating with the through hole 31a of the joint portion 30 and a through hole 17 as a "through hole of the second member" communicating with the through hole 31c.
  • the "second member" may be formed with either a recess or a "through hole” that communicates with the through hole of the joint. Further, the recess and the through hole may not be formed, or a plurality of through holes may be formed.
  • the tubular member is formed of a metal containing titanium, which is the same material as the metal layer.
  • the material forming the tubular member and the material forming the metal layer may be different, and the material is not limited to the metal containing titanium.
  • a metal other than titanium may be used, or a ceramic material such as alumina or aluminum nitride may be used.
  • it is desirable that the tubular member is a dense body.
  • the tubular member has a circular cross section perpendicular to the axial direction of the tubular member.
  • the cross section of the tubular member perpendicular to the axial direction does not have to be circular.
  • the electrostatic chuck is provided in the etching apparatus.
  • the field of application of the electrostatic chuck is not limited to this.
  • it may be an electrostatic chuck provided with a heater for heating the wafer.
  • the electrostatic chuck includes a heater, the electrostatic chuck is used in a high temperature environment. Therefore, it is desirable that the material forming the tubular member is made of a metal having a high heat resistant temperature.
  • the electrostatic chuck may be used for fixing, straightening, transporting, and the like of a wafer in a semiconductor manufacturing apparatus.
  • the device including the "holding device” including the bonded body is not limited to the electrostatic chuck, and for example, a CVD (Chemical Vapor Deposition) device, a PVD (Physical Vapor Deposition) device, a PLD (Pulsed Laser Deposition) device, and the like. It may be used as a heater for a vacuum device, a susceptor, or a mounting table. Therefore, the force for holding the object to be held is not limited to the electrostatic attraction.
  • CVD Chemical Vapor Deposition
  • PVD Physical Vapor Deposition
  • PLD Pulsed Laser Deposition
  • At least one of the space between the ceramic member and the joint and the metal member and the joint may be provided with another layer such as a metal layer.
  • the other layer may be, for example, a layer formed by evaporation of titanium in the brazing material forming the joint, a metallized layer formed in advance, or the like.
  • the joints 1a, 2a, and 3a of the ceramic member 10, the joints 30, 40, and 50, and the metal member 20 are assumed to be substantially circular columnar bodies.
  • the shape of the "joint” is not limited to this. For example, it may have a rectangular shape, a polygonal shape, or the like.
  • one end 52a of the tubular member 52 arranged around the electrode terminal 15 is arranged inside the through hole 23 on one main surface 21 side of the metal member 20.
  • the position where the end portion of the tubular member is arranged is not limited to this.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view of a modified example of the electrostatic chuck 3 of the third embodiment.
  • one end 52a of the tubular member 52 is arranged inside the through hole 25 on the other main surface 22 side of the metal member 20. That is, the tubular member 52 may be arranged so as to penetrate the metal member 20. Further, in the third embodiment, the tubular member 53 may also be arranged so as to penetrate the ceramic member 10 and the metal member 20.
  • one end 52a of the tubular member 52 is arranged inside the through hole 23 of the metal member 20, and the other end 52b is in contact with the other main surface 12 of the ceramic member 10. is doing.
  • the tubular member of the joint portion may have any one of the two ends arranged inside the through hole of any one of the members adjacent to the joint portion. As a result, the tubular member is prevented from separating the end portion of the tubular member from the member inserted inside the through hole, so that between the inside of the through hole of the metal layer and the inside of the metal layer. While further restricting the movement of the fluid, it is possible to further prevent debris from the metal layer from falling into the through holes.

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Abstract

互いに連通する複数の孔を有する金属層を含む接合部を介して第１部材と第２部材とが接合された接合体は、第１部材と金属層には、互いに連通する貫通孔がそれぞれ形成されており、金属層に形成された貫通孔の内側と金属層の内部との間に、筒状部材が配置されている。

Description

接合体、保持装置、および、静電チャック
　本発明は、接合体、保持装置、および、静電チャックに関する。
　従来から、２つの部材が接合された接合体が知られている。一般的に、ウェハを保持する保持装置は、ウェハが載置される載置面を備えるセラミック部材と、ウェハを冷却する金属部材と、セラミック部材と金属部材とを接合する接合部と、を備えた接合体を有している（例えば、特許文献１）。
特許３４８５３９０号公報
　接合体の接合部には、セラミック部材と金属部材との熱膨張差による応力を緩和するために、金属層が配置されることがある。この金属層に、流体が流れる貫通孔が形成されると、貫通孔の流体が貫通孔の内側から金属層の内部に漏れ出したり、保持装置の外側の流体が金属層の孔を介して貫通孔に流入したりするおそれがあった。また、金属層の破片などが貫通孔に落ちるおそれがあった。
　本発明は、貫通孔が形成されている金属層を備える接合体において、貫通孔の内側と金属層の内部との間における流体の移動を規制しつつ、金属層の破片が貫通孔に落ちることを抑制する技術を提供することを目的とする。
　本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。
　（１）本発明の一形態によれば、互いに連通する複数の孔を有する金属層を含む接合部を介して第１部材と第２部材とが接合された接合体が提供される。この接合体は、前記第１部材と前記金属層には、互いに連通する貫通孔がそれぞれ形成されており、前記金属層に形成された貫通孔の内側と前記金属層の内部との間に、筒状部材が配置されている。
　この構成によれば、接合部に含まれる金属層は、互いに連通する複数の孔を有しており、金属層には、第１部材に形成された貫通孔に連通する貫通孔が形成されている。この金属層の貫通孔の内側と金属層の内部との間には、筒状部材が配置されている。これにより、貫通孔の内側に流体が流れるとき、筒状部材によって流体が金属層の内部に漏れ出すことを抑制することができる。また、筒状部材によって金属層の複数の孔から貫通孔の内側に流体が流入しにくくなり、貫通孔の外部の流体が貫通孔に流入することを抑制することができる。また、金属層の破片などが筒状部材によって貫通孔に落ちることを抑制することができる。
　（２）上記形態の接合体において、前記第２部材には、前記第１部材と前記金属層にそれぞれ形成された貫通孔と連通する貫通孔が形成されていてもよい。この構成によれば、第１部材と金属層にそれぞれ形成された貫通孔と、第２部材に形成された貫通孔とは、連通している。金属層に形成された貫通孔では、貫通孔の流体が金属層に漏れ出したり、金属層の内部の流体が貫通孔に流入したりすることが筒状部材によって抑制されるため、第１部材の貫通孔を流れる流体の流量に対する第２部材の貫通孔を流れる流体の流量の変化は小さくなる。これにより、接合体を挟んで、第１部材側から第２部材側、または、第２部材側から第１部材側に、安定して流体を供給することができる。
　（３）上記形態の接合体において、前記筒状部材の一方の端部は、前記第１部材に形成された貫通孔の内側に配置され、前記筒状部材の他方の端部は、前記第２部材に形成された貫通孔の内側に配置されてもよい。この構成によれば、筒状部材は、一方の端部が第１部材の貫通孔の内側に配置され、他方の端部が第２部材の貫通孔の内側に配置される。これにより、接合部によって第１部材と第２部材とを接合するときや接合体を高温で使用するときに生じる熱応力によって、筒状部材が第１部材や第２部材から離れることが抑制される。したがって、貫通孔の内側と金属層の内部との間における流体の移動をさらに規制しつつ、金属層の破片が貫通孔に落ちることをさらに抑制することができる。
　（４）上記形態の接合体において、前記筒状部材の外周には、周方向にわたって蛇腹部が形成されていてもよい。この構成によれば、筒状部材の外周には、周方向にわたって蛇腹部が形成されている。これにより、例えば、第１部材と第２部材とが熱膨張率が異なる材料から形成されている場合に第１部材と第２部材とを接合するときや接合体を高温で使用するとき、熱膨張差によって生じる応力の大きさに応じて蛇腹部が変形する。蛇腹部が変形すると、第１部材と第２部材との接合界面や応力に比較的弱い部材での残留応力を緩和することができる。したがって、接合体の破損を抑制することができる。
　（５）上記形態の接合体において、前記筒状部材は、前記金属層と同じ材料から形成されてもよい。この構成によれば、筒状部材は、金属層と同じ材料から形成されている。これにより、接合部は、筒状部材および金属層の材料と、ろう材の材料との２種類の材料から形成されるため、筒状部材と、金属層と、ろう材とが別々の材料から形成される場合に比べ、接合部の組成が部位によらず均一となる。したがって、接合部において部位による熱応力の差が生じにくくなり、接合体の破損をさらに抑制することができる。
　（６）上記形態の接合体において、前記筒状部材の軸線方向に垂直な断面は、円形状であってもよい。この構成によれば、筒状部材は、軸線方向に垂直な断面が、円形状となるように形成されている。これにより、筒状部材は、軸線に交差する方向から作用する力によって変形しにくくなるため、貫通孔と金属層との間での流体の移動や貫通孔への金属層の破片の落下をさらに抑制することができる。
　（７）本発明の別の形態によれば、保持装置が提供される。この保持装置は、上記の接合体を備え、前記第２部材は、保持対象物が載置される載置面を備える。この構成によれば、例えば、第１部材と金属層にそれぞれ形成された貫通孔と、第２部材の貫通孔とが連通している場合、これらの貫通孔を流れる流体の流量変化が抑制されるため、保持対象物と載置面との間に流体を安定して供給することができる。また、貫通孔への金属層の破片の落下が抑制されるため、金属層の破片による保持対象物の汚染を抑制することができる。これにより、製品の歩留まりを向上することができる。
　（８）本発明のさらに別の形態によれば、静電チャックが提供される。この静電チャックは、上記の保持装置を備え、前記第２部材は、内部に静電吸着電極を有する。この構成によれば、接合体には、載置面に流体を供給する貫通孔が形成されている。上記の保持装置では、金属層の貫通孔の内側と金属層の内部との間に配置されている筒状部材によって、貫通孔への接合材の漏れ出しによる貫通孔の閉塞を抑制することができる。これにより、貫通孔への金属層の破片の落下が抑制されるため、金属層の破片による汚染を抑制することができる。したがって、静電チャックを用いて製造される製品の歩留まりを向上することができる。
　なお、本発明は、種々の態様で実現することが可能であり、例えば、接合体を含む装置、接合体および保持装置の製造方法等の形態で実現することができる。
第１実施形態の静電チャックの外観を示す斜視図である。 静電チャックの全体断面図である。 静電チャックの部分断面図である。 筒状部材を説明する第１の図である。 筒状部材を説明する第２の図である。 比較例の静電チャックの断面図である。 第２実施形態の静電チャックの断面図である。 静電チャックの拡大断面図である。 第３実施形態の静電チャックの断面図である。 静電チャックの拡大断面図である。 第３実施形態の静電チャックの変形例の断面図である。
＜第１実施形態＞
　図１は、第１実施形態の静電チャック１の外観を示す斜視図である。図２は、静電チャック１の全体断面図である。図３は、静電チャック１の部分断面図である。第１実施形態の静電チャック１は、ウェハＷを静電引力により吸着することで保持する保持装置であり、例えば、エッチング装置に備えられる。静電チャック１は、セラミック部材１０と、電極端子１５と、リフトピン１８と、金属部材２０と、接合部３０と、を備える。静電チャック１では、ｚ軸方向（上下方向）に、セラミック部材１０、接合部３０、金属部材２０の順に積層されている。静電チャック１において、セラミック部材１０と、接合部３０と、金属部材２０とからなる接合体１ａは、略円形状の柱状体になっている。セラミック部材１０は、特許請求の範囲の「第２部材」に該当する。金属部材２０は、特許請求の範囲の「第１部材」に該当する。ウェハＷは、特許請求の範囲の「保持対象物」に該当する。
　セラミック部材１０は、略円形状の板状部材であり、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）により形成されている。セラミック部材１０の直径は、例えば、５０ｍｍ～５００ｍｍ程度（通常は２００ｍｍ～３５０ｍｍ程度）であり、セラミック部材１０の厚さは、例えば、１ｍｍ～１０ｍｍ程度である。セラミック部材１０は、一対の主面１１、１２を有する。一対の主面１１、１２のうちの一方の主面１１には、ウェハＷが載置される載置面１３が形成される。載置面１３に載置されるウェハＷは、セラミック部材１０の内部に配置されている静電吸着電極１００（図２および図３参照）が発生する静電引力によって、載置面１３に吸着固定される。他方の主面１２には、凹部１４が形成される。凹部１４には、図示しない電源からの電力を静電吸着電極１００に供給する電極端子１５の端部１５ａが配置される。なお、セラミック部材１０を形成するセラミックは、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、ジルコニア（ＺｒＯ２）、窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）、炭化珪素（ＳｉＣ）、イットリア（Ｙ２Ｏ３）などであってもよい。
　セラミック部材１０には、２つの貫通孔１６、１７が形成される。貫通孔１６は、ｚ軸方向にセラミック部材１０を貫通しており、リフトピン１８が挿入される。貫通孔１７は、載置面１３にウェハＷが載置されているときに、載置面１３とウェハＷとの間に供給されるヘリウムガスが流れる流路となる。
　金属部材２０は、ステンレス鋼により形成される略円形平面状の板状部材であり、一対の主面２１、２２を有する。金属部材２０の直径は、例えば、２２０ｍｍ～５５０ｍｍ程度（通常は２２０ｍｍ～３５０ｍｍ）であり、金属部材２０の厚さは、例えば、２０ｍｍ～４０ｍｍ程度である。金属部材２０の内部には、冷媒流路２００が形成されている（図２参照）。冷媒流路２００に、例えば、フッ素系不活性液体や水などの冷媒が流れると、接合部３０を介してセラミック部材１０が冷却され、セラミック部材１０に載置されたウェハＷが冷却される。なお、金属部材２０を形成する金属の種類は、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、アルミニウム合金、チタン（Ｔｉ）、チタン合金などであってもよい。
　金属部材２０には、３つの貫通孔２３、２４、２５が形成される。３つの貫通孔２３、２４、２５のそれぞれは、図３に示すように、ｚ軸方向にセラミック部材１０を貫通している。貫通孔２３には、電極端子１５が挿通される。貫通孔２４には、リフトピン１８が挿入される。貫通孔２５は、載置面１３にウェハＷが載置されているときに、載置面１３とウェハＷとの間に供給されるヘリウムガスが流れる流路となる。
　接合部３０は、金属層３１と、筒状部材３２と、ろう材３３と、を備えており、セラミック部材１０と金属部材２０とを接合する。金属層３１は、略円形平面状の板状部材であり、互いに連通する複数の孔を有する多孔質体である。本実施形態では、金属層３１は、チタン（Ｔｉ）を含む金属繊維から形成されるフェルトであり、セラミック部材１０と金属部材２０との間に配置されている。なお、金属層３１は、金属繊維から形成されるフェルトに限定されず、ポーラス材や網目構造材であってもよい。また、金属層３１を形成する金属は、ニッケル（Ｎｉ）、アルミニウム、銅、真鍮、これらの合金、または、ステンレス鋼などから形成されてもよい。
　金属層３１には、３つの貫通孔３１ａ、３１ｂ、３１ｃが形成されている。貫通孔３１ａは、セラミック部材１０の凹部１４と、金属部材２０の貫通孔２３とを連通する。貫通孔３１ｂは、セラミック部材１０の貫通孔１６と、金属部材２０の貫通孔２４とを連通する。貫通孔３１ｃは、セラミック部材１０の貫通孔１７と、金属部材２０の貫通孔２５とを連通する。すなわち、金属部材２０と金属層３１には、互いに連通する貫通孔２３、２５、３１ａ、３１ｃがそれぞれ形成されており、セラミック部材１０には、金属部材２０と金属層３１にそれぞれ形成された貫通孔２５、３１ｃと連通する貫通孔１７が形成されている。
　筒状部材３２は、円筒形状の部材であり、上下に開口し、側面が封止されている部材である。筒状部材３２は、図３に示すように、貫通孔３１ａと、貫通孔３１ｃのそれぞれの内側に配置されている。本実施形態では、筒状部材３２は、金属層３１と同じ材料のチタンを含む金属から形成されており、高温環境下での使用に適している。本実施形態では、筒状部材３２は、高さが０．５ｍｍ～２．０ｍｍであり、外壁の厚みが０．０１ｍｍ～０．１５ｍｍである。
　図４は、筒状部材３２を説明する第１の図であって、図３のＡ部拡大図である。図５は、筒状部材３２を説明する第２の図であって、筒状部材３２の軸線Ｃ３２に垂直な断面図である。筒状部材３２は、２つの端部３２ａ、３２ｂのうちの一方の端部３２ａが、金属部材２０の一方の主面２１に接触しており、他方の端部３２ｂが、セラミック部材１０の他方の主面１２に接触している。本実施形態では、一方の端部３２ａと金属部材２０の一方の主面２１とは図示しないろう材によって接合されており、他方の端部３２ｂとセラミック部材１０の他方の主面１２とは図示しないろう材によって接合されている。本実施形態では、筒状部材３２の軸線Ｃ３２方向に垂直な断面は、円形状である（図５参照）。
　貫通孔３１ａの内側に配置される筒状部材３２は、貫通孔３１ａの内側と金属層３１の内部との間における流体の移動を規制する。これにより、エッチング装置においてウェハＷを加工するときに静電チャック１の外側に滞留する加工ガスなどが金属層３１を介して貫通孔２３、３１ａや凹部１４に流入しにくくなり、金属層３１を形成する金属繊維の破片が貫通孔３１ａに落下することが抑制される。
　貫通孔３１ｃの内側に配置される筒状部材３２は、貫通孔３１ｃの内側と金属層３１の内部との間における流体の移動を規制する。これにより、金属部材２０の貫通孔２５と、金属層３１の貫通孔３１ｃと、セラミック部材１０の貫通孔１７を流れるヘリウムガスが金属層３１の内部に漏れ出すことが抑制されるとともに、金属層３１の金属繊維の破片が貫通孔３１ｃに落下することが抑制される。
　ろう材３３は、銀（Ａｇ）系ろう材であり、金属層３１が有する複数の孔に入り込みつつ、セラミック部材１０の他方の主面１２と、金属部材２０の一方の主面２１とのそれぞれに接合している。なお、ろう材３３は、チタン（Ｔｉ）を含むろう材や、半田などの溶加材、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接着材、ガラスペースト等の無機系接着材などであってもよい。
　次に、静電チャック１の製造方法について説明する。静電チャック１の製造方法では、最初に、貫通孔２３、２４、２５と冷媒流路２００が形成されている金属部材２０の一方の主面２１にろう材３３となる金属箔（以下、「金属部材側の金属箔」という）を配置する。次に、貫通孔３１ａ、３１ｂ、３１ｃが形成されている金属層３１を金属部材側の金属箔上に配置し、貫通孔３１ａ、３１ｃのそれぞれに筒状部材３２を挿入する。次に、金属層３１の金属部材２０とは反対側に、ろう材３３となる別の金属箔（以下、「セラミック部材側の金属箔」という）を配置する。このセラミック部材側の金属箔上にセラミック部材１０を配置し、セラミック部材側の金属箔を用いてセラミック部材１０と金属層３１とを接合し、金属部材側の金属箔を用いて金属部材２０と金属層３１とを接合する。これにより、接合体１ａが完成する。完成した接合体１ａに電極端子１５やリフトピン１８を組み付けることで、静電チャック１が完成する。
　図６は、比較例の静電チャック５の断面図である。次に、本実施形態の静電チャック１における筒状部材３２の効果について、比較例の静電チャック５と比較して説明する。比較例の静電チャック５は、接合部３０の貫通孔３１ａ、３１ｃの内側に、筒状部材が配置されていない。
　比較例の静電チャック５を用いて、ウェハＷをプラズマによって加工するとき、静電チャック５の周囲には加工ガスが滞留する。この加工ガスは、金属層３１の内部に形成されている複数の孔を通って貫通孔３１ａに流入するおそれがある（図６の点線矢印Ｆ０１参照）。また、このときの加工ガスの流入に伴って金属層３１の金属繊維の破片が貫通孔３１ａに落ちるおそれがある。
　比較例の静電チャック５では、ウェハＷを加工するとき、載置面１３とウェハＷとの間には、金属部材２０の貫通孔２５と、接合部３０の貫通孔３１ｃと、セラミック部材１０の貫通孔１７とを介してヘリウムガスが供給される。比較例の静電チャック５では、接合部３０の貫通孔３１ｃの内側を通るヘリウムガスは、貫通孔３１ｃから金属層３１が有する複数の孔に漏れ出すため（図６の点線矢印Ｆ０２参照）、貫通孔３１ｃを流れるヘリウムガスの流量が減少するおそれがあり、載置面１３とウェハＷとの間にヘリウムガスを安定して供給することが難しい。また、接合部３０内の残留ガスが貫通孔３１ｃに流入するおそれがあり、この残留ガスの貫通孔３１ｃへの流入によってウェハＷが汚染されるおそれがある。さらに、残留ガスの流入に伴って、金属層３１の金属繊維の破片が貫通孔３１ｃに落ちることでヘリウムガスとともに載置面１３に移動し、ウェハＷに付着することでウェハＷが汚染されるおそれがある。
　本実施形態の静電チャック１では、接合部３０の貫通孔３１ａの内側に、筒状部材３２が配置されている（図３参照）。これにより、静電チャック１の周囲に滞留する加工ガスは、貫通孔３１ａの内側に配置される筒状部材３２によって遮られるため、貫通孔２３、３１ａや凹部１４に流入しにくくなる（図３の点線矢印Ｆ１１参照）。また、金属層３１の金属繊維の破片も、筒状部材３２によって、貫通孔２３、３１ａや凹部１４に入ることが抑制される。
　本実施形態の静電チャック１では、接合部３０の貫通孔３１ｃの内側に、筒状部材３２が配置されている（図３参照）。これにより、接合部３０の貫通孔３１ｃを流れるヘリウムガスは、貫通孔３１ｃにおいて金属層３１の内部に漏れ出すことなく、載置面１３とウェハＷとの間に安定して供給されるため（図３の点線矢印Ｆ１２参照）、載置面１３とウェハＷとの間のヘリウムガス雰囲気を安定させることができる。また、接合部３０内の残留ガスが貫通孔３１ｃに流入することが抑制されるため、ウェハＷの汚染が抑制される。さらに、接合部３０の残留ガスの流入に伴って金属層３１の金属繊維の破片が貫通孔３１ｃに落ちることが抑制されるため、破片によってウェハＷが汚染されることが抑制される。
　以上説明した、本実施形態の接合体１ａによれば、接合部３０に含まれる金属層３１は、互いに連通する複数の孔を有しており、金属層３１には、金属部材２０に形成された貫通孔２３、２５のそれぞれに連通する貫通孔３１ａ、３１ｃが形成されている。この金属層３１の貫通孔３１ａ、３１ｃのそれぞれ内側には、貫通孔３１ａ、３１ｃのそれぞれの内側と金属層３１の内部との間における気体の移動を規制する筒状部材３２が配置されている。これにより、貫通孔３１ａの内側に配置される筒状部材３２は、貫通孔３１ａへのウェハＷの加工ガスの流入を抑制しつつ、金属層３１の金属繊維の破片の貫通孔３１ａへの落下を抑制することができる。また、貫通孔３１ｃの内側に配置される筒状部材３２は、貫通孔３１ｃを流れるヘリウムガスの金属層３１の内部への漏れ出しを抑制しつつ、金属層３１の金属繊維の破片の貫通孔３１ａへの落下を抑制することができる。
　また、本実施形態の接合体１ａによれば、金属部材２０と金属層３１にそれぞれ形成された貫通孔２５、３１ｃと、セラミック部材１０に形成された貫通孔１７とは、連通している。金属層３１に形成された貫通孔３１ｃでは、貫通孔３１ｃを流れるヘリウムガスが金属層３１に漏れ出したり、金属層３１の内部の流体が貫通孔３１ｃの内側に流入したりすることが抑制されるため、金属部材２０の貫通孔２５を流れるヘリウムガスの流量に対するセラミック部材１０の貫通孔１７を流れるヘリウムガスの流量の変化は、小さくなる。これにより、接合体１ａを挟んで、金属部材２０側からセラミック部材１０側に、安定してヘリウムガスを供給することができるため、ウェハＷと載置面１３との間にヘリウムガスを安定して供給することができる。
　また、本実施形態の接合体１ａによれば、筒状部材３２は、金属層３１と同じ材料から形成されている。これにより、接合部３０は、金属層３１および筒状部材３２の材料と、ろう材３３の材料との２種類の材料から形成されるため、ろう材と金属層と筒状部材とが別々の材料から形成される場合に比べ、接合部３０の組成が部位によらず均一となる。したがって、接合部３０において部位による熱応力の差が生じにくくなり、接合体１ａの破損を抑制することができる。
　また、本実施形態の接合体１ａによれば、筒状部材３２は、図５に示すように、軸線Ｃ３２方向に垂直な断面が、円形状となるように形成されている。これにより、筒状部材３２は、軸線Ｃ３２に交差する方向から作用する力によって変形しにくくなるため、貫通孔３１ａ、３１ｃと金属層３１との間での流体の移動や、貫通孔３１ａ、３１ｃへの金属層３１の破片の落下をさらに抑制することができる。
　また、本実施形態の静電チャック１によれば、例えば、金属部材２０と金属層３１にそれぞれ形成された貫通孔２５、３１ｃと、セラミック部材１０の貫通孔１７とが連通しており、貫通孔３１ｃを流れるヘリウムガスの流量変化が抑制されるため、ウェハＷと載置面１３との間のヘリウムガスを安定して供給することができる。また、貫通孔３１ｃへの金属層３１の破片の落下が抑制されるため、金属層３１の破片によるウェハＷの汚染を抑制することができる。これにより、製品の歩留まりを向上することができる。
＜第２実施形態＞
　図７は、第２実施形態の静電チャック２の断面図である。第２実施形態の静電チャック２は、第１実施形態の静電チャック１（図３）と比較すると、筒状部材の形状が異なる。
　本実施形態の静電チャック２は、セラミック部材１０と、電極端子１５と、リフトピン１８と、金属部材２０と、接合部４０と、を備える。接合部４０は、セラミック部材１０と金属部材２０とを接合しており、金属層３１と、筒状部材４２と、ろう材３３と、を備える。静電チャック２において、セラミック部材１０と、接合部４０と、金属部材２０とからなる接合体２ａは、略円形状の柱状体になっている。
　筒状部材４２は、略円筒形状の部材であり、上下に開口し、側面が封止されている部材である。筒状部材４２は、図７に示すように、貫通孔３１ａと、貫通孔３１ｃのそれぞれの内側に配置されている。貫通孔３１ａの内側に配置されている筒状部材４２は、貫通孔３１ａへのウェハＷの加工ガスの流入を抑制しつつ、金属層３１の金属繊維の破片の貫通孔３１ａへの落下を抑制する。貫通孔３１ｃの内側に配置されている筒状部材４２は、貫通孔３１ｃを流れるヘリウムガスの金属層３１の内部への漏れ出しを抑制しつつ、金属層３１の金属繊維の破片の貫通孔３１ａへの落下を抑制する。
　図８は、静電チャック２の拡大断面図であって、図７のＢ部拡大図である。筒状部材４２は、２つの端部４２ａ、４２ｂと、２つの端部４２ａ、４２ｂを接続する蛇腹部４２ｃと、を有する。一方の端部４２ａは、筒状部材４２のｚ軸方向のマイナス側に位置し、金属部材２０の一方の主面２１に接触する。他方の端部４２ｂは、筒状部材４２のｚ軸方向のプラス側に位置し、セラミック部材１０の他方の主面１２に接触する。蛇腹部４２ｃは、筒状部材４２の外周において、周方向にわたって形成されている。蛇腹部４２ｃは、一方の端部４２ａの位置と他方の端部４２ｂの位置との関係に応じて、変形する。
　以上説明した、本実施形態の静電チャック２によれば、筒状部材４２の外周には、周方向にわたって蛇腹部４２ｃが形成されている。これにより、例えば、セラミック部材１０と金属部材２０とを接合するときや、静電チャック２を高温で使用するとき、セラミック部材１０と金属部材２０との熱膨張差によって生じる応力の大きさに応じて蛇腹部４２ｃが変形する。蛇腹部４２ｃが変形すると、セラミック部材１０と金属部材２０との接合界面や応力に比較的弱いセラミック部材１０の残留応力を緩和することができる。したがって、静電チャック２の破損を抑制することができる。
＜第３実施形態＞
　図９は、第３実施形態の静電チャック３の部分断面図である。第３実施形態の静電チャック３は、第１実施形態の静電チャック１（図３）と比較すると、筒状部材の端部の位置が異なる。
　本実施形態の静電チャック３は、セラミック部材１０と、電極端子１５と、リフトピン１８と、金属部材２０と、接合部５０と、を備える。接合部５０は、セラミック部材１０と金属部材２０とを接合しており、金属層３１と、筒状部材５２、５３と、ろう材３３と、を備える。静電チャック３において、セラミック部材１０と、接合部５０と、金属部材２０とからなる接合体３ａは、略円形状の柱状体になっている。
　筒状部材５２は、円筒形状の部材であり、上下に開口し、側面が封止されている部材であって、金属層３１の貫通孔３１ａの内側に配置されている。筒状部材５２は、図９に示すように、２つの端部５２ａ、５２ｂのうちの一方の端部５２ａが、金属部材２０の貫通孔２３の内側に配置されている。他方の端部５２ｂは、セラミック部材１０の他方の主面１２に接触している。これにより、金属部材２０と筒状部材５２との間には隙間が形成されにくくなるため、貫通孔３１ａへのウェハＷの加工ガスの流入が抑制され、金属層３１の金属繊維の破片の貫通孔３１ａへの落下が抑制される。なお、筒状部材５２の他方の端部５２ｂは、セラミック部材１０の他方の主面１２に形成される溝などに配置されていてもよい。
　図１０は、静電チャック３の拡大断面図であって、図９のＣ部拡大図である。筒状部材５３は、円筒形状の部材であり、上下に開口し、側面が封止されている部材であって、金属層３１の貫通孔３１ｃの内側に配置されている。筒状部材５３は、２つの端部５３ａ、５３ｂのうちの一方の端部５３ａが、金属部材２０の貫通孔２５の内側に配置されている。他方の端部５３ｂは、セラミック部材１０の貫通孔１７の内側に配置されている。これらにより、セラミック部材１０および金属部材２０と筒状部材５３との間には隙間が形成されにくくなるため、貫通孔３１ｃを流れるヘリウムガスの金属層３１の内部への漏れ出しが抑制され、金属層３１の金属繊維の破片の貫通孔３１ａへの落下が抑制される。
　以上説明した、本実施形態の静電チャック３によれば、筒状部材５２は、一方の端部５２ａが金属部材２０の貫通孔２３の内側に配置されている。筒状部材５３は、一方の端部５３ａが金属部材２０の貫通孔２５の内側に配置されており、他方の端部５３ｂがセラミック部材１０の貫通孔１７の内側に配置されている。これにより、接合部５０によってセラミック部材１０と金属部材２０とを接合するときや静電チャック３を高温で使用するときに静電チャック３の内部で生じる熱応力によって、筒状部材５２、５３がセラミック部材１０や金属部材２０から離れることが抑制される。したがって、貫通孔３１ｃの内側と金属層３１の内部との間における流体の移動をさらに規制しつつ、金属層３１の破片が貫通孔３１ｃに落ちることをさらに抑制することができる。
＜本実施形態の変形例＞
　本発明は上記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態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
　［変形例１］
　上述の実施形態では、「接合体」は、セラミック部材１０と金属部材２０とを備えるとした。しかしながら、「接合体」を構成する部材の組み合わせは、これに限定されない。例えば、セラミック部材同士が接合された接合体であってもよいし、金属部材同士が接合された接合体であってもよい。さらに、セラミックおよび金属以外の他の材料によって形成されてもよい。例えば、ガラス、ガラスエポキシ、熱可塑性樹脂及び熱硬化性樹脂などの樹脂、紙フェノール、紙エポキシ、ガラスコンポジット、これらの絶縁部材を表面に形成した金属部材などによって形成してもよい。
　［変形例２］
　上述の実施形態では、セラミック部材１０は、接合部３０の貫通孔３１ａに連通する凹部１４と、貫通孔３１ｃに連通する「第２部材の貫通孔」としての貫通孔１７を有するとした。しかしながら、「第２部材」には、接合部の貫通孔に連通する凹部または「貫通孔」のいずれかが形成されていてもよい。また、凹部および貫通孔が形成されていなくてもよいし、貫通孔が複数形成されていてもよい。
　［変形例３］
　上述の実施形態では、筒状部材は、金属層と同じ材料のチタンを含む金属から形成されるとした。しかしながら、筒状部材を形成する材料と、金属層を形成する材料とは異なっていてもよく、チタンを含む金属に限定されない。チタン以外の金属でもよく、アルミナ、窒化アルミニウムなどのセラミック材料であってもよい。また、筒状部材は、緻密体であることが望ましい。筒状部材と金属層とを同じ材料から形成することで、接合部の組成が部位によらず均一となるため、接合部において部位による熱応力の差が生じにくくなり、接合体の破損を抑制することができる。
　［変形例４］
　上述の実施形態では、筒状部材は、筒状部材の軸線方向に垂直な断面が円形状であるとした。しかしながら、筒状部材の軸線方向に垂直な断面は、円形状でなくてもよい。
　［変形例５］
　上述の実施形態では、静電チャックは、エッチング装置に備えられるとした。しかしながら、静電チャックの適用分野はこれに限定されない。例えば、ウェハを加熱するためのヒータを備えた静電チャックであってもよい。静電チャックがヒータを備える場合、静電チャックは高温環境下で使用されるため、筒状部材を形成する材料は、耐熱温度が高い金属から形成されることが望ましい。また、静電チャックは、半導体製造装置においてウェハの固定、矯正、搬送などを行うために用いられてもよい。さらに、接合体を備える「保持装置」を備える装置は、静電チャックに限定されず、例えば、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｖａｐｏｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）装置、ＰＶＤ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ　Ｖａｐｏｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）装置、ＰＬＤ（Ｐｕｌｓｅｄ　Ｌａｓｅｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）装置などの真空装置用ヒータ、サセプタ、載置台として用いられてもよい。したがって、保持対象物を保持する力は、静電引力に限定されない。
　［変形例６］
　上述の実施形態では、接合体において、セラミック部材と接合部との間、および、金属部材と接合部との間の少なくともいずれか一方に、金属層などの他の層を備えてもよい。この他の層は、例えば、接合部を形成するろう材中のチタンの蒸発により形成される層や、予め形成されたメタライズ層などであってもよい。
　［変形例７］
　上述の実施形態では、セラミック部材１０と、接合部３０、４０、５０と、金属部材２０との接合体１ａ、２ａ、３ａは、略円形状の柱状体であるとした。しかしながら、「接合体」の形状は、これに限定されない。例えば、矩形形状であってもよいし、多角形形状などであってもよい。
　［変形例８］
　第３実施形態では、電極端子１５の周囲に配置されている筒状部材５２の一方の端部５２ａは、金属部材２０の一方の主面２１側において貫通孔２３の内側に配置されている。しかしながら、筒状部材の端部が配置される位置は、これに限定されない。
　図１１は、第３実施形態の静電チャック３の変形例の断面図である。図１１に示すように、筒状部材５２の一方の端部５２ａは、金属部材２０の他方の主面２２側において、貫通孔２５の内側に配置されている。すなわち、筒状部材５２は、金属部材２０を貫くように配置されていてもよい。また、第３実施形態において、筒状部材５３も、セラミック部材１０や金属部材２０を貫くように配置されていてもよい。
　［変形例９］
　第３実施形態では、筒状部材５２は、一方の端部５２ａが金属部材２０の貫通孔２３の内側に配置されており、他方の端部５２ｂがセラミック部材１０の他方の主面１２に接触している。このように、接合部の筒状部材は、２つの端部のうちのいずれか１つが、接合部に隣り合う部材のいずれか１つの貫通孔の内側に配置されていればよい。これにより、筒状部材は、筒状部材の端部を貫通孔の内側に挿入されている部材から離れることが抑制されるため、金属層の貫通孔の内側と金属層の内部との間における流体の移動をさらに規制しつつ、金属層の破片が貫通孔に落ちることをさらに抑制することができる。
　以上、実施形態、変形例に基づき本態様について説明してきたが、上記した態様の実施の形態は、本態様の理解を容易にするためのものであり、本態様を限定するものではない。本態様は、その趣旨並びに特許請求の範囲を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本態様にはその等価物が含まれる。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することができる。
　　１，２，３…静電チャック
　　１ａ，２ａ，３ａ…接合体
　　１０…セラミック部材
　　１３…載置面
　　１６，１７…（セラミック部材の）貫通孔
　　２０…金属部材
　　２３，２４，２５…（金属部材の）貫通孔
　　３０，４０，５０…接合部
　　３１…金属層
　　３１ａ，３１ｃ…貫通孔
　　３２，４２，５２，５３…筒状部材
　　３２ａ，４２ａ，５２ａ，５３ａ…一方の端部
　　３２ｂ，４２ｂ，５２ｂ，５３ｂ…他方の端部
　　４２ｃ…蛇腹部
　　Ｗ…ウェハ

Claims (8)

  1. 　互いに連通する複数の孔を有する金属層を含む接合部を介して第１部材と第２部材とが接合された接合体であって、
    　前記第１部材と前記金属層には、互いに連通する貫通孔がそれぞれ形成されており、
    　前記金属層に形成された貫通孔の内側と前記金属層の内部との間に、筒状部材が配置されている、
    　ことを特徴とする接合体。
  2. 　請求項１に記載の接合体であって、
    　前記第２部材には、前記第１部材と前記金属層にそれぞれ形成された貫通孔と連通する貫通孔が形成されている、
    　ことを特徴とする接合体。
  3. 　請求項２に記載の接合体であって、
    　前記筒状部材の一方の端部は、前記第１部材に形成された貫通孔の内側に配置され、
    　前記筒状部材の他方の端部は、前記第２部材に形成された貫通孔の内側に配置される、
    　ことを特徴とする接合体。
  4. 　請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の接合体であって、
    　前記筒状部材の外周には、周方向にわたって蛇腹部が形成されている、
    　ことを特徴とする接合体。
  5. 　請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の接合体であって、
    　前記筒状部材は、前記金属層と同じ材料から形成される、
    　ことを特徴とする接合体。
  6. 　請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の接合体であって、
    　前記筒状部材の軸線方向に垂直な断面は、円形状である、
    　ことを特徴とする接合体。
  7. 　保持装置であって、
    　請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の接合体を備え、
    　前記第２部材は、保持対象物が載置される載置面を備える、
    　ことを特徴とする保持装置。
  8. 　静電チャックであって、
    　請求項７に記載の保持装置を備え、
    　前記第２部材は、内部に静電吸着電極を有する、
    　ことを特徴とする静電チャック。
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