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JP7633794B2 - Electrostatic Chuck Device - Google Patents
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Description

本発明は、静電チャック装置に関する。 The present invention relates to an electrostatic chuck device.

静電チャック(Electrostatic Chuck)装置は、ウェハ(Wafer)等の試料を静電気力により吸着する静電チャック板と、冷却機構を含む基台とを備える。静電チャック板を基台上に接合する接合剤に、インジウム(Indium)やアルミニウム(Aluminum)を用いる場合には、接合層の厚さは、マスキングテープ(Masking Tape)やワイヤー(Wire)によって制御されている。もしくは、接合層の厚さは、そのような厚さを制御する部材を導入せずに、接合剤を塗布する膜厚によって制御される場合もある。 An electrostatic chuck device includes an electrostatic chuck plate that uses electrostatic force to attract a sample such as a wafer, and a base including a cooling mechanism. When indium or aluminum is used as the adhesive for bonding the electrostatic chuck plate to the base, the thickness of the adhesive layer is controlled by masking tape or wire. Alternatively, the thickness of the adhesive layer may be controlled by the thickness of the applied film, without using any member for controlling the thickness.

例えば、特許文献1には、インジウムを用いた接合において、接合層の厚さは、マスキングテープを用いて制御されることが記載されている。 For example, Patent Document 1 describes that in bonding using indium, the thickness of the bonding layer is controlled using masking tape.

また、特許文献2には、接合層の厚さは、接合剤を塗布する膜厚または箔によって制御されることが記載されている。 Patent Document 2 also describes that the thickness of the bonding layer is controlled by the film thickness or foil to which the bonding agent is applied.

特開2019-104964号公報JP 2019-104964 A 特許第3485390号公報Patent No. 3485390

しかしながら、特許文献1の手法では、マスキングテープの厚さバラつきがそのまま接合層の厚さバラつきに反映されるために、接合層の厚さの精度を維持することが困難である。 However, with the method of Patent Document 1, variations in the thickness of the masking tape are directly reflected in variations in the thickness of the bonding layer, making it difficult to maintain the accuracy of the thickness of the bonding layer.

また、ワイヤーを配置して接合層の厚さを制御する手法では、ワイヤーを配置する位置の特定が困難である。例えば、ワイヤーの配置によって、基台と静電チャック板との接触熱伝達(Heat Transfer)にバラつきが生じる。また、ワイヤーの配置によって、接合剤への異物の混入が起こりえる。これにより、局所的に接合剤の性質が変化し、応力集中の原因にもなる。 In addition, in the method of controlling the thickness of the bonding layer by placing a wire, it is difficult to determine the position where the wire is placed. For example, the contact heat transfer between the base and the electrostatic chuck plate varies depending on the placement of the wire. In addition, the placement of the wire can cause foreign matter to be mixed into the bonding agent. This can locally change the properties of the bonding agent, which can also cause stress concentration.

また、ワイヤーの配置によって、接合剤を分断してしまうことになり、熱膨張差による伸長や収縮の際に、接合剤の移動を阻害することもある。そのため、接合後の接合層の厚さにバラつきが生じ、接触熱伝達の不均一を生じやすい。また、熱膨張(Thermal Expansion)や熱収縮(Thermal Contraction)を伴う使用環境下では、接合剤の破損が生じやすい。ワイヤーの材質によって、接合時に必要な圧力を印加することができずに、接合層の厚さにバラつきが生じる場合もある。 In addition, the wire arrangement may cause the adhesive to be divided, hindering the movement of the adhesive when it expands or contracts due to differences in thermal expansion. This can lead to variations in the thickness of the bonding layer after bonding, which can easily cause uneven contact heat transfer. In addition, in environments where thermal expansion and contraction occur, the adhesive is prone to breakage. Depending on the wire material, it may not be possible to apply the necessary pressure during bonding, resulting in variations in the thickness of the bonding layer.

このように、マスキングテープやワイヤーを用いる方法は、接合層の厚さを高精度で制御することが困難である。 As such, it is difficult to control the thickness of the bonding layer with high precision when using masking tape or wire.

特許文献2の手法では、接合層の厚さを調整するストッパーの役割を果たすものがないために、接合層の厚さバラつきを修正することが困難であり、結果として接合層の厚さを高精度で制御することができない。 The method of Patent Document 2 does not have anything that acts as a stopper to adjust the thickness of the bonding layer, so it is difficult to correct variations in the thickness of the bonding layer, and as a result, the thickness of the bonding layer cannot be controlled with high precision.

その他、樹脂接着剤の場合には、樹脂接着剤の硬化体やセラミック板を用いて、接合層の厚さを制御する手法もある。しかしながら、硬化体の場合には荷重変形が起きてしまい、厚さ調整に必要な十分な荷重を印加することができない。セラミックス板を用いる場合には、ワイヤーと同様に応力集中が生じ、静電チャック板の破損に繋がることがある。 In addition, in the case of resin adhesives, there is also a method of controlling the thickness of the bonding layer by using a hardened resin adhesive or a ceramic plate. However, in the case of a hardened resin adhesive, deformation occurs due to load, and it is not possible to apply a sufficient load required for thickness adjustment. When a ceramic plate is used, stress concentration occurs as with wires, which can lead to damage to the electrostatic chuck plate.

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、静電チャック板と基台との間の接合層の厚さを高精度で制御することができ、吸着固定した試料を均一に冷却又は加熱することができる静電チャック装置を提供する。 The present invention was made in consideration of the above problems, and provides an electrostatic chuck device that can control the thickness of the bonding layer between the electrostatic chuck plate and the base with high precision, and can uniformly cool or heat the sample that is fixed by chucking.

本発明に係る静電チャック装置は、静電チャック板と、前記静電チャック板の裏面に接合した接合剤を含む接合層と、前記接合層に接合した接合面を含み、前記接合面の中央部から外周部に向けて放射状に延びた複数の突起が形成された基台と、を備える。 The electrostatic chuck device according to the present invention comprises an electrostatic chuck plate, a bonding layer containing a bonding agent bonded to the back surface of the electrostatic chuck plate, and a base including a bonding surface bonded to the bonding layer and having a plurality of protrusions formed thereon extending radially from the center of the bonding surface toward the outer periphery.

上記静電チャック装置において、各突起の前記中央部側の端部は、間隔を空けて配置されてもよい。 In the electrostatic chuck device, the ends of each protrusion on the central side may be spaced apart.

上記静電チャック装置において、前記接合面は、前記中央部に前記端部に囲まれた平坦な中央平坦部を有してもよい。 In the electrostatic chuck device, the joining surface may have a flat central flat portion in the center surrounded by the ends.

上記静電チャック装置において、前記複数の前記突起は、前記突起が延びた方向の長さが第1長さの複数の第1突起と、前記第1長さよりも小さい第2長さの複数の第2突起と、を有し、前記第2突起の中央部側の端部を、前記第1突起の前記中央部側の端部よりも外周部側に配置されてもよい。 In the electrostatic chuck device, the plurality of protrusions may have a plurality of first protrusions having a first length in the direction in which the protrusions extend, and a plurality of second protrusions having a second length that is shorter than the first length, and the end portion on the central side of the second protrusions may be disposed closer to the outer periphery than the end portion on the central side of the first protrusions.

上記静電チャック装置において、前記第2突起の前記中央部側の端部の近傍には、前記接合面に穴が形成されてもよい。 In the electrostatic chuck device, a hole may be formed in the joining surface near the end of the second protrusion on the central side.

上記静電チャック装置において、少なくとも2つの前記突起の前記中央部側の端部は、繋がってもよい。 In the electrostatic chuck device, the ends of at least two of the protrusions on the central side may be connected.

上記静電チャック装置において、前記突起は、前記接合剤に埋設されてもよい。 In the electrostatic chuck device, the protrusions may be embedded in the bonding agent.

上記静電チャック装置において、前記突起は、前記裏面に直接接触し、前記突起が前記裏面に接触した面積は、前記裏面の面積の60%以下でもよい。 In the electrostatic chuck device, the protrusions may be in direct contact with the rear surface, and the area of the protrusions in contact with the rear surface may be 60% or less of the area of the rear surface.

上記静電チャック装置において、前記基台は、冷媒が流れる流路を含んでもよい。 In the electrostatic chuck device, the base may include a flow path through which a coolant flows.

上記静電チャック装置において、前記基台のヤング率は、200[GPa]以上であり、前記基台の熱膨張率と前記静電チャック板の熱膨張率との差は、1×10-6[/℃]以内であり、前記基台の熱伝導率は、50[W/(mK)]以上でもよい。 In the above electrostatic chuck device, the Young's modulus of the base may be 200 GPa or more, the difference between the thermal expansion coefficient of the base and the thermal expansion coefficient of the electrostatic chuck plate may be within 1×10 −6 [/°C], and the thermal conductivity of the base may be 50 W/(mK) or more.

上記静電チャック装置において、前記基台は、アルミニウム、金属基複合材料、炭化シリコン及びシリコン、酸化アルミニウム、窒化アルミニウムのうち、少なくともいずれかを含んでもよい。 In the electrostatic chuck device, the base may include at least one of aluminum, metal matrix composite material, silicon carbide and silicon, aluminum oxide, and aluminum nitride.

上記静電チャック装置において、前記静電チャック板は、内部電極を含み、酸化イットリウム、炭化シリコン、酸化アルミニウム及び窒化アルミニウムのうち、少なくともいずれかを含んでもよい。 In the electrostatic chuck device, the electrostatic chuck plate may include an internal electrode and may include at least one of yttrium oxide, silicon carbide, aluminum oxide, and aluminum nitride.

上記静電チャック装置において、前記接合剤は、インジウム、アルミニウム、銀及びスズのうちの少なくともいずれかを含むものか、インジウム、アルミニウム、銀及びスズのうちの少なくともいずれかを含む合金か、または、シリコーン樹脂、アクリル樹脂及びエポキシ樹脂のうちの少なくともいずれかを含むものでもよい。 In the electrostatic chuck device, the bonding agent may contain at least one of indium, aluminum, silver, and tin, an alloy containing at least one of indium, aluminum, silver, and tin, or at least one of silicone resin, acrylic resin, and epoxy resin.

前記接合剤は、加熱硬化型樹脂を含み、4.0[W/(mK)]以上の熱伝導率を有し、-150[℃]において、1[GPa]以下のヤング率を有してもよい。 The bonding agent may contain a thermosetting resin, have a thermal conductivity of 4.0 [W/(mK)] or more, and have a Young's modulus of 1 [GPa] or less at -150 [°C].

前記接合剤において、23[℃]から-150[℃]まで冷却した場合に、ヤング率の変化率は、500[%]未満であり、23[℃]から-150[℃]まで冷却した場合に、引張荷重は、12.6[cm]の面積当たり15倍以下でもよい。 In the bonding agent, when cooled from 23°C to -150°C, the rate of change in Young's modulus is less than 500%, and when cooled from 23°C to -150°C, the tensile load may be 15 times or less per 12.6 cm2 area.

前記接合剤は、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂のうち、少なくともいずれかを含み、260[℃]以上の分解温度を有してもよい。 The bonding agent may contain at least one of silicone resin, epoxy resin, and acrylic resin, and may have a decomposition temperature of 260°C or higher.

前記接合剤は、熱伝導性フィラーを35[%]~45[%]含み、前記熱伝導性フィラーは、粒径D90で25[μm]以下であり、粒径D50で10[μm]未満であり、前記接合剤の粘度は、10[Pa・s]以下でもよい。 The bonding agent may contain 35% to 45% of a thermally conductive filler, the thermally conductive filler may have a particle size D90 of 25 μm or less and a particle size D50 of less than 10 μm, and the viscosity of the bonding agent may be 10 Pa·s or less.

前記接合剤の加熱硬化前の分解温度は、300[℃]以上であり、前記接合剤は、熱伝導性フィラーを含み、前記熱伝導性フィラーは、粒径D90で25[μm]以下であり、粒径D50で10[μm]未満でもよい。 The decomposition temperature of the bonding agent before heat curing is 300°C or higher, the bonding agent contains a thermally conductive filler, and the thermally conductive filler may have a particle size D90 of 25 μm or less and a particle size D50 of less than 10 μm.

前記接合剤に含まれる熱伝導性フィラーは、窒化アルミニウム、窒化シリコン、窒化ホウ素、炭化シリコンのうち、少なくともいずれかを含んでもよい。 The thermally conductive filler contained in the bonding agent may include at least one of aluminum nitride, silicon nitride, boron nitride, and silicon carbide.

前記静電チャック板及び前記基台はともに、アルミニウム、酸化イットリウム、炭化シリコン、酸化アルミニウム、窒化アルミニウムのうち、少なくともいずれかを含んでもよい。 Both the electrostatic chuck plate and the base may contain at least one of aluminum, yttrium oxide, silicon carbide, aluminum oxide, and aluminum nitride.

前記静電チャック板及び前記基台の熱膨張差は、23[℃]から-100[℃]までの各温度において、1×10-6[/℃]以内でもよい。 The difference in thermal expansion between the electrostatic chuck plate and the base may be within 1×10 −6 [/° C.] at each temperature range from 23 [° C.] to −100 [° C.].

本発明により、吸着固定した試料を均一に冷却又は加熱することができる静電チャック装置を提供することができる。 The present invention provides an electrostatic chuck device that can uniformly cool or heat a sample that is fixed by suction.

実施形態1に係る静電チャック装置を例示した断面図である。1 is a cross-sectional view illustrating an electrostatic chuck device according to a first embodiment. 実施形態1に係る静電チャック装置において、基台の接合面を例示した平面図である。3 is a plan view illustrating a bonding surface of a base in the electrostatic chuck device according to the first embodiment. FIG. 実施形態1に係る静電チャック装置において、基台の接合面を例示した斜視図である。2 is a perspective view illustrating a bonding surface of a base in the electrostatic chuck device according to the first embodiment. FIG. 実施形態1に係る静電チャック装置において、基台の接合面を例示した拡大図であり、図3のIV領域を拡大して示す。4 is an enlarged view illustrating a bonding surface of a base in the electrostatic chuck device according to the first embodiment, showing an enlarged view of region IV in FIG. 3. 実施形態1に係る静電チャック装置において、基台の突起を例示した断面斜視図である。3 is a cross-sectional perspective view illustrating a protrusion of a base in the electrostatic chuck device according to the first embodiment. FIG. 実施形態1に係る静電チャック装置において、冷却中の接合剤の熱収縮過程を例示した平面図である。4A to 4C are plan views illustrating a process of thermal contraction of a bonding agent during cooling in the electrostatic chuck device according to the first embodiment. 実施形態1に係る静電チャック装置において、冷却中の接合剤の熱収縮過程を例示した断面図であり、図6のVII-VII線の断面を示す。7 is a cross-sectional view illustrating a thermal contraction process of a bonding agent during cooling in the electrostatic chuck device according to the first embodiment, taken along line VII-VII in FIG. 6 . 実施形態1に係る静電チャック装置において、突起の間に配置された接合剤に生じる応力を算出するモデルを例示した図である。FIG. 4 is a diagram illustrating a model for calculating a stress generated in a bonding agent disposed between protrusions in the electrostatic chuck device according to the first embodiment. 実施形態1に係る静電チャック装置の製造方法を例示したフローチャート図である。FIG. 4 is a flowchart illustrating a method for manufacturing the electrostatic chuck device according to the first embodiment. 実施形態1の変形例に係る静電チャック装置において、基台の接合面を例示した斜視図である。FIG. 11 is a perspective view illustrating a bonding surface of a base in an electrostatic chuck device according to a modified example of the first embodiment. 実施形態1の変形例に係る静電チャック装置において、冷却中の接合剤の熱収縮過程を例示した平面図である。10A to 10C are plan views illustrating a process of thermal contraction of a bonding agent during cooling in an electrostatic chuck device according to a modified example of the first embodiment. 実施形態1の変形例に係る静電チャック装置において、冷却中の接合剤の熱収縮過程を例示した断面図であり、図11のXII-XII線の断面を示す。12 is a cross-sectional view illustrating a thermal contraction process of a bonding agent during cooling in an electrostatic chuck device according to a modified example of the first embodiment, taken along line XII-XII in FIG. 11 . 実施形態1の変形例に係る静電チャック装置において、冷却中の接合剤の熱収縮過程を例示した断面図であり、図11のXII-XII線の断面を示す。12 is a cross-sectional view illustrating a thermal contraction process of a bonding agent during cooling in an electrostatic chuck device according to a modified example of the first embodiment, taken along line XII-XII in FIG. 11 . 比較例に係る静電チャック装置において、基台の接合面を例示した斜視図である。FIG. 11 is a perspective view illustrating a bonding surface of a base in an electrostatic chuck device according to a comparative example.

説明の明確化のため、以下の記載及び図面は、適宜、省略、及び簡略化がなされている。また、各図面において、同一の要素には同一の符号が付されており、必要に応じて重複説明は省略されている。 For clarity of explanation, the following description and drawings have been omitted and simplified as appropriate. In addition, the same elements in each drawing are given the same reference numerals, and duplicate explanations have been omitted as necessary.

(実施形態1)
以下、実施形態1に係る静電チャック装置を説明する。まず、<静電チャック装置の構成>を説明する。その後、静電チャック装置を構成する<静電チャック板>、<接合層>及び<基台>の各構成を説明する。そして、<静電チャック装置の製造方法>を説明する。次に、実施形態1を変形させた<変形例>、及び、実施形態1との比較のために、<比較例>を説明する。その後、実施形態1、変形例及び比較例についての<静電チャック装置の評価>を、<実施例1-1>~<実施例1-4>として説明する。
(Embodiment 1)
The electrostatic chuck device according to the first embodiment will be described below. First, the configuration of the electrostatic chuck device will be described. Then, the configurations of the electrostatic chuck plate, bonding layer, and base that constitute the electrostatic chuck device will be described. Then, a manufacturing method of the electrostatic chuck device will be described. Next, a modified example of the first embodiment and a comparative example for comparison with the first embodiment will be described. Then, evaluation of the electrostatic chuck device for the first embodiment, the modified example, and the comparative example will be described as Example 1-1 to Example 1-4.

<静電チャック装置の構成>
図1は、実施形態1に係る静電チャック装置を例示した断面図である。図1に示すように、静電チャック装置1は、静電チャック板10と、接合層20と、基台30と、を備えている。静電チャック装置1は、静電チャック板10の吸着面11に、静電気力により、試料を吸着固定させる。試料は、例えば、板状のウェハ、スパッタリングターゲット等である。なお、試料は、吸着面11に吸着されるものであれば、ウェハ、スパッタリングターゲット等に限らない。
<Configuration of electrostatic chuck device>
Fig. 1 is a cross-sectional view illustrating an electrostatic chuck device according to the first embodiment. As shown in Fig. 1, the electrostatic chuck device 1 includes an electrostatic chuck plate 10, a bonding layer 20, and a base 30. The electrostatic chuck device 1 adsorbs and fixes a sample to an adsorption surface 11 of the electrostatic chuck plate 10 by electrostatic force. The sample is, for example, a plate-shaped wafer, a sputtering target, or the like. Note that the sample is not limited to a wafer, a sputtering target, or the like, as long as it can be adsorbed to the adsorption surface 11.

ここで、静電チャック装置1の説明の便宜のために、XYZ直交座標軸系を導入する。静電チャック板10の吸着面11に直交する方向をZ軸方向とする。静電チャック板10の吸着面11に平行な面をXY平面とする。例えば、静電チャック板10の吸着面11側を上方とし、+Z軸方向とする。静電チャック板10の裏面12側を下方とし、-Z軸方向とする。なお、上方及び下方は、静電チャック装置1の説明の便宜上のものであり、実際の静電チャック装置1の使用時に配置される向きを示したものではない。 Here, for the sake of convenience in explaining the electrostatic chuck device 1, an XYZ Cartesian coordinate system is introduced. The direction perpendicular to the attraction surface 11 of the electrostatic chuck plate 10 is defined as the Z-axis direction. The plane parallel to the attraction surface 11 of the electrostatic chuck plate 10 is defined as the XY plane. For example, the attraction surface 11 side of the electrostatic chuck plate 10 is defined as the upper side, which is defined as the +Z-axis direction. The back surface 12 side of the electrostatic chuck plate 10 is defined as the lower side, which is defined as the -Z-axis direction. Note that the terms "upper" and "lower" are used for the sake of convenience in explaining the electrostatic chuck device 1, and do not indicate the orientation in which the electrostatic chuck device 1 is actually disposed when in use.

<静電チャック板>
静電チャック板10は、板状であり、試料を静電気力により吸着させる吸着面11、及び、吸着面11の反対側の裏面12を有している。静電チャック板10は、例えば、円板状である。なお、静電チャック板10は、円板状に限らず、矩形の板状等、形状にはこだわらない。
<Electrostatic chuck plate>
The electrostatic chuck plate 10 is plate-shaped and has an attraction surface 11 that attracts a sample by electrostatic force, and a back surface 12 opposite to the attraction surface 11. The electrostatic chuck plate 10 is, for example, disk-shaped. Note that the electrostatic chuck plate 10 is not limited to a disk-shaped shape, and may be a rectangular plate-shaped or any other shape.

静電チャック板10は、内部に図示しない内部電極を含んでいる。静電チャック板10は、内部電極に電圧を印加し、試料を静電気力によって吸着面11に吸着固定させる。 The electrostatic chuck plate 10 includes an internal electrode (not shown) inside. The electrostatic chuck plate 10 applies a voltage to the internal electrode, and the sample is attracted and fixed to the attraction surface 11 by electrostatic force.

静電チャック板10は、材料として、例えば、セラミックス(Ceramics)を含んでいる。静電チャック板10は、例えば、酸化アルミニウム(Al)及び窒化アルミニウム(AlN)のうち、少なくともいずれかを含むものでもよい。 The electrostatic chuck plate 10 includes, for example, ceramics as a material. The electrostatic chuck plate 10 may include, for example, at least one of aluminum oxide (Al 2 O 3 ) and aluminum nitride (AlN).

表1は、材料特性の比較を例示した表である。下記の表1には、酸化アルミニウム(Al)、金属基複合材料(Metal Matrix Composites、以下、MMCと呼ぶ。)、窒化アルミニウム(AlN)、炭化シリコン(SiC)、インジウム(Indiumu)及びシリコーン樹脂(Silicone)における密度[kg/m]、熱膨張率[10-6/℃]、ヤング率[GPa]、ポワソン比及び熱伝導率[W/(mK)]を示す。 Table 1 is a table illustrating a comparison of material properties. Table 1 below shows the density [kg /m 3 ], thermal expansion coefficient [10 −6 /° C.], Young's modulus [GPa], Poisson's ratio, and thermal conductivity [W/(mK)] of aluminum oxide (Al 2 O 3 ) , metal matrix composite material (Metal Matrix Composites, hereinafter referred to as MMC), aluminum nitride (AlN), silicon carbide (SiC), indium (Indium), and silicone resin (Silicone).

Figure 0007633794000001
Figure 0007633794000001

表1に示すように、静電チャック板10の材料を、酸化アルミニウム(Al)とし、基台30の材料を金属基複合材料(MMC)とした場合には、静電チャック板10と基台30との熱膨張率の差を1×10-6[/℃]以下にすることができる。また、静電チャック板10の材料を、窒化アルミニウム(AlN)とし、基台30の材料を炭化シリコン(SiC)とした場合には、静電チャック板10と基台30との熱膨張率の差を1×10-6[/℃]以下にすることができる。このような材料を用いることにより、静電チャック板10と基台30との間に発生する応力を緩和することができる。 As shown in Table 1, when the material of the electrostatic chuck plate 10 is aluminum oxide (Al 2 O 3 ) and the material of the base 30 is metal matrix composite material (MMC), the difference in thermal expansion coefficient between the electrostatic chuck plate 10 and the base 30 can be made 1×10 −6 [/° C.] or less. When the material of the electrostatic chuck plate 10 is aluminum nitride (AlN) and the material of the base 30 is silicon carbide (SiC), the difference in thermal expansion coefficient between the electrostatic chuck plate 10 and the base 30 can be made 1×10 −6 [/° C.] or less. By using such materials, the stress generated between the electrostatic chuck plate 10 and the base 30 can be alleviated.

<接合層>
接合層20は、静電チャック板10と、基台30との間に配置されている。接合層20は、静電チャック板10の裏面12及び基台30の接合面31に接合した接合剤を含んでいる。接合剤は、例えば、インジウム、アルミニウム、銀及びスズのうち、少なくともいずれかを含むものでもよい。また、接合剤は、インジウム、アルミニウム、銀及びスズのうち、少なくともいずれかを含む合金でもよい。さらに、接合剤は、シリコーン樹脂、アクリル樹脂及びエポキシ樹脂のうち、少なくともいずれかを含むものでもよい。
<Bonding layer>
The bonding layer 20 is disposed between the electrostatic chuck plate 10 and the base 30. The bonding layer 20 includes a bonding agent bonded to the back surface 12 of the electrostatic chuck plate 10 and the bonding surface 31 of the base 30. The bonding agent may include at least one of indium, aluminum, silver, and tin, for example. The bonding agent may also be an alloy including at least one of indium, aluminum, silver, and tin. Furthermore, the bonding agent may include at least one of silicone resin, acrylic resin, and epoxy resin.

例えば、表1に示すように、接合剤を、インジウムまたはシリコーン樹脂とした場合には、静電チャック板10及び基台30と、接合剤との間で、熱膨張率が大きく異なるが、本実施形態の静電チャック装置1では、以下で示す基台30の突起32によって、熱膨張率の差の影響を低減することができる。 For example, as shown in Table 1, when the bonding agent is indium or silicone resin, the thermal expansion coefficients of the electrostatic chuck plate 10 and base 30 differ greatly from the bonding agent, but in the electrostatic chuck device 1 of this embodiment, the protrusions 32 of the base 30 described below can reduce the effect of the difference in thermal expansion coefficients.

接合層20を構成する接合剤の気孔の含有率を気孔率とすると、接合剤の気孔率は、5%以下が望ましい。これにより、静電チャック板10と基台30との間で、熱伝導率及び熱伝達率を向上させ、熱膨張及び熱収縮による破損を抑制することができる。 If the pore content of the bonding agent constituting the bonding layer 20 is taken as the porosity, the porosity of the bonding agent is preferably 5% or less. This improves the thermal conductivity and heat transfer coefficient between the electrostatic chuck plate 10 and the base 30, and suppresses damage due to thermal expansion and thermal contraction.

<基台>
基台30は、静電チャック板10の裏面12に接合層20を介して接合されている。基台30において、接合層20に接合した面を接合面31と呼ぶ。よって、基台30は、接合層20に接合した接合面31を含む。
<Foundation>
The base 30 is bonded to the rear surface 12 of the electrostatic chuck plate 10 via a bonding layer 20. In the base 30, a surface bonded to the bonding layer 20 is referred to as a bonding surface 31. Thus, the base 30 includes the bonding surface 31 bonded to the bonding layer 20.

基台30は、剛性を有する材料を含むものが好ましい。例えば、基台30は、材料として、アルミニウム(Al)、金属基複合材料(MMC)、炭化シリコン(SiC)及びシリコン(Si)のうち、少なくともいずれかを含んでもよい。表1を用いて、前述したように、適宜、材料を選択することにより、静電チャック板10と基台30との熱膨張率の差を1×10-6[/℃]以下にすることができる。 The base 30 preferably contains a material having rigidity. For example, the base 30 may contain at least one of aluminum (Al), metal matrix composite (MMC), silicon carbide (SiC), and silicon (Si). By appropriately selecting the material as described above using Table 1, the difference in thermal expansion coefficient between the electrostatic chuck plate 10 and the base 30 can be set to 1×10 −6 [/° C.] or less.

基台30は、ヤング率が200[GPa]以上の材料を含むことが望ましい。ヤング率を200[GPa]以上とすることにより、基台30の材料に剛性を持たせることができる。よって、任意の圧力で静電チャック板10を、接合層20を介して接合面31にしっかりと押すことができる。これにより、接合面31に形成させた突起32を利用して、静電チャック板10と基台30との間の接合剤を含む接合層20の厚さを高精度で制御することができる。 The base 30 desirably contains a material with a Young's modulus of 200 GPa or more. By making the Young's modulus 200 GPa or more, the material of the base 30 can be made rigid. Therefore, the electrostatic chuck plate 10 can be firmly pressed against the bonding surface 31 via the bonding layer 20 with any pressure. This allows the thickness of the bonding layer 20 containing the bonding agent between the electrostatic chuck plate 10 and the base 30 to be controlled with high precision by utilizing the protrusions 32 formed on the bonding surface 31.

また、基台30の熱伝導率は、50[W/(mK)]以上であることが好ましい。これにより、基台30から接合層20を介して静電チャック板10への熱伝達を向上させることができる。 In addition, the thermal conductivity of the base 30 is preferably 50 [W/(mK)] or more. This improves the heat transfer from the base 30 to the electrostatic chuck plate 10 via the bonding layer 20.

図2は、実施形態1に係る静電チャック装置1において、基台30の接合面31を例示した平面図である。図3は、実施形態1に係る静電チャック装置1において、基台30の接合面31を例示した斜視図である。図4は、実施形態1に係る静電チャック装置1において、基台30の接合面31を例示した拡大図であり、図3のIV領域を拡大して示す。図5は、実施形態1に係る静電チャック装置1において、基台30の突起32を例示した断面斜視図である。なお、図が煩雑にならないように、いくつかの突起32及び穴36にのみ符号を付し、いくつかの突起32及び穴36の符号を省略している。 Figure 2 is a plan view illustrating the bonding surface 31 of the base 30 in the electrostatic chuck device 1 according to embodiment 1. Figure 3 is a perspective view illustrating the bonding surface 31 of the base 30 in the electrostatic chuck device 1 according to embodiment 1. Figure 4 is an enlarged view illustrating the bonding surface 31 of the base 30 in the electrostatic chuck device 1 according to embodiment 1, and shows an enlarged view of region IV in Figure 3. Figure 5 is a cross-sectional perspective view illustrating the protrusions 32 of the base 30 in the electrostatic chuck device 1 according to embodiment 1. In order to avoid cluttering the figure, only some of the protrusions 32 and holes 36 are labeled, and the labels of some of the protrusions 32 and holes 36 are omitted.

図2~図5に示すように、基台30の接合面31には、複数の突起32が形成されている。複数の突起32は、接合面31の中央部から外周部に向けて放射状に延びている。各突起32の中央部側の端部は、隣り合う突起32の中央部側の端部と、間隔を空けて配置されている。よって、接合面31は、中央部に、各突起32の中央部側の端部に囲まれた平坦な中央平坦部33を有している。 As shown in Figures 2 to 5, a plurality of protrusions 32 are formed on the joint surface 31 of the base 30. The plurality of protrusions 32 extend radially from the center of the joint surface 31 toward the outer periphery. The end portion on the central side of each protrusion 32 is disposed at a distance from the end portion on the central side of the adjacent protrusion 32. Thus, the joint surface 31 has a flat central flat portion 33 in the center surrounded by the ends on the central side of each protrusion 32.

基台30の接合面31は、中央部に形成された平坦な中央平坦部33と、中央平坦部33を囲むように環状に形成された突起配置部34と、突起配置部34を囲むように環状に形成された外周部35と、を有している。複数の突起32は、突起配置部34に形成されている。 The joint surface 31 of the base 30 has a flat central flat portion 33 formed in the center, a protrusion arrangement portion 34 formed in an annular shape so as to surround the central flat portion 33, and an outer peripheral portion 35 formed in an annular shape so as to surround the protrusion arrangement portion 34. The multiple protrusions 32 are formed on the protrusion arrangement portion 34.

図5に示すように、突起32の幅32wは、例えば、5~10[mm]である。突起32の高さ32hは、例えば、50[μm]~1[mm]であり、好ましくは、100[μm]である。なお、突起32の幅32w及び高さ32hは、これらの値に限らず、適宜変更してもよい。 As shown in FIG. 5, the width 32w of the protrusion 32 is, for example, 5 to 10 mm. The height 32h of the protrusion 32 is, for example, 50 μm to 1 mm, and preferably 100 μm. Note that the width 32w and height 32h of the protrusion 32 are not limited to these values and may be changed as appropriate.

図2及び図3に示すように、複数の突起32は、突起32が延びた方向の長さが異なる複数の突起32p及び複数の突起32qを有してもよい。突起32qの長さは、突起32pの長さよりも小さい(突起32pの長さ>突起32qの長さ)。そして、突起32qの中央平坦部33側の端部を、突起32pの中央平坦部33側の端部よりも外周部35側に配置させている。なお、突起32p及び突起32qを総称して、突起32と呼ぶ。 2 and 3, the multiple protrusions 32 may have multiple protrusions 32p and multiple protrusions 32q that differ in length in the direction in which the protrusions 32 extend. The length of the protrusions 32q is shorter than the length of the protrusions 32p (length of the protrusions 32p > length of the protrusions 32q). The end of the protrusion 32q on the central flat portion 33 side is positioned closer to the outer periphery 35 than the end of the protrusion 32p on the central flat portion 33 side. The protrusions 32p and 32q are collectively referred to as protrusions 32.

突起32pの中央平坦部33側の端部は、中央平坦部33と突起配置部34との境界に位置している。突起32qの中央平坦部33側の端部は、中央平坦部33と突起配置部34との境界よりも突起配置部34側に位置している。突起32p及び突起32qの外周部35側の端部は、突起配置部34と外周部35との境界に位置している。中央平坦部33の直径は、例えば、直径300[mm]の接合面31の場合において、50[mm]以上が好ましい。 The end of protrusion 32p on the central flat portion 33 side is located at the boundary between central flat portion 33 and protrusion arrangement portion 34. The end of protrusion 32q on the central flat portion 33 side is located closer to protrusion arrangement portion 34 than the boundary between central flat portion 33 and protrusion arrangement portion 34. The ends of protrusion 32p and protrusion 32q on the outer periphery 35 side are located at the boundary between protrusion arrangement portion 34 and outer periphery 35. For example, in the case of a joint surface 31 with a diameter of 300 mm, the diameter of central flat portion 33 is preferably 50 mm or more.

突起32は、接合層20において、接合剤に埋設されてもよい。突起32は、静電チャック板10の裏面12に直接接触してもよい。そして、突起32が静電チャック板10の裏面12に接触した面積は、裏面12の面積の60%以下であることが好ましい。これにより、静電チャック板10と基台30との間で、熱伝達率を向上させることができる。また、接合剤の熱膨張及び熱収縮による破損を抑制することができる。 The protrusions 32 may be embedded in the bonding agent in the bonding layer 20. The protrusions 32 may be in direct contact with the back surface 12 of the electrostatic chuck plate 10. The area of the protrusions 32 in contact with the back surface 12 of the electrostatic chuck plate 10 is preferably 60% or less of the area of the back surface 12. This can improve the heat transfer coefficient between the electrostatic chuck plate 10 and the base 30. In addition, damage due to thermal expansion and thermal contraction of the bonding agent can be suppressed.

基台30は、冷媒が流れる図示しない流路を含んでもよい。例えば、基台30は、流路を内蔵している。基台30の接合面31には、穴36が形成されてもよい。穴36には、例えば、静電チャック板10の内部電極の配線等を通してもよい。穴36を形成する場合には、突起32qの中央部側の端部の近傍に形成することが好ましい。これにより、中央平坦部33の面積を大きくすることができ、接合剤の熱膨張及び熱収縮による破損を抑制することができる。 The base 30 may include a flow path (not shown) through which the refrigerant flows. For example, the base 30 has a built-in flow path. A hole 36 may be formed in the bonding surface 31 of the base 30. For example, wiring of the internal electrode of the electrostatic chuck plate 10 may be passed through the hole 36. When the hole 36 is formed, it is preferable to form it near the end of the central portion of the protrusion 32q. This makes it possible to increase the area of the central flat portion 33 and suppress damage due to thermal expansion and thermal contraction of the bonding agent.

図6は、実施形態1に係る静電チャック装置1において、冷却中の接合剤の熱収縮過程を例示した平面図である。図7は、実施形態1に係る静電チャック装置1において、冷却中の接合剤の熱収縮過程を例示した断面図であり、図6のVII-VII線の断面を示す。 Figure 6 is a plan view illustrating the thermal contraction process of the bonding agent during cooling in the electrostatic chuck device 1 according to embodiment 1. Figure 7 is a cross-sectional view illustrating the thermal contraction process of the bonding agent during cooling in the electrostatic chuck device 1 according to embodiment 1, showing a cross section taken along line VII-VII in Figure 6.

図6及び図7に示すように、基台30の接合面31には、放射状に延びた複数の突起32が形成されている。接合剤は、冷却中において熱収縮する。接合剤が熱収縮する方向21は、接合面31において、半径方向である。よって、突起32が延びる方向と、接合剤の熱収縮の方向21があっているので、静電チャック板10及び基台30と、接合層20との間に発生する応力を緩和することができる。なお、このような応力緩和は、静電チャック装置1の製造過程における冷却時だけでなく、静電チャック装置1の使用時における昇温時の熱膨張及び降温時の熱収縮にも有効である。 As shown in Figures 6 and 7, a plurality of radially extending protrusions 32 are formed on the bonding surface 31 of the base 30. The bonding agent thermally contracts during cooling. The direction 21 in which the bonding agent thermally contracts is the radial direction on the bonding surface 31. Therefore, since the direction in which the protrusions 32 extend and the direction 21 in which the bonding agent thermally contracts are the same, the stress generated between the electrostatic chuck plate 10 and the base 30 and the bonding layer 20 can be alleviated. Note that such stress alleviation is effective not only during cooling in the manufacturing process of the electrostatic chuck device 1, but also for thermal expansion during heating and thermal contraction during cooling when the electrostatic chuck device 1 is in use.

また、基台30の接合面31には中央平坦部33が形成されている。中央平坦部33において、接合剤の伸びや縮みを調整することができる。よって、製造過程における冷却時の熱収縮、使用時における昇温時の熱膨張及び降温時の熱収縮の際に、接合剤は自由に変形することができる。これにより、接合層20の熱膨張又は熱収縮によるひけや欠陥を抑制することができる。 In addition, a central flat portion 33 is formed on the bonding surface 31 of the base 30. The central flat portion 33 allows the expansion and contraction of the bonding agent to be adjusted. This allows the bonding agent to freely deform during thermal contraction when cooled during the manufacturing process, and during thermal expansion and contraction when heated and cooled during use. This makes it possible to suppress sink marks and defects caused by thermal expansion or thermal contraction of the bonding layer 20.

接合層20の厚さによって、突起32の配置のピッチを最適化することが好ましい。例えば、接合層20の厚さが小さい場合には、突起32のピッチを大きくする。そうすると、水平方向に平べったい接合剤を含む接合層20となる。一方、接合層20の厚さが大きい場合には、突起32のピッチを小さくする。そうすると、鉛直方向に細長い接合剤を含む接合層20となる。両者の接合層20に含まれる接合剤は同量とすることができる。 It is preferable to optimize the pitch of the arrangement of the protrusions 32 depending on the thickness of the bonding layer 20. For example, if the thickness of the bonding layer 20 is small, the pitch of the protrusions 32 is increased. This results in a bonding layer 20 containing a bonding agent that is flat in the horizontal direction. On the other hand, if the thickness of the bonding layer 20 is large, the pitch of the protrusions 32 is decreased. This results in a bonding layer 20 containing a bonding agent that is elongated in the vertical direction. The amount of bonding agent contained in both bonding layers 20 can be the same.

図8は、実施形態1に係る静電チャック装置1において、突起32の間に配置された接合剤に生じる応力を算出するモデルを例示した図である。基台30の熱膨張率が小さいので、図8に示すように、温度T[℃]から温度T+ΔT[℃]に変化した場合において、接合剤の応力σ及び接合剤に生じる力Fは、以下の(1)式及び(2)式で算出される。ここで、αは熱膨張率を示し、ΔTは温度差を示し、Eはヤング率を示し、Aは接合剤の断面積を示す。断面積Aは、突起32の間の接合剤の高さH及び幅Wより算出される。 Figure 8 is a diagram illustrating a model for calculating the stress generated in the bonding agent arranged between the protrusions 32 in the electrostatic chuck device 1 according to the first embodiment. Since the thermal expansion coefficient of the base 30 is small, as shown in Figure 8, when the temperature changes from T [°C] to T + ΔT [°C], the stress σ of the bonding agent and the force F generated in the bonding agent are calculated by the following formulas (1) and (2). Here, α represents the thermal expansion coefficient, ΔT represents the temperature difference, E represents the Young's modulus, and A represents the cross-sectional area of the bonding agent. The cross-sectional area A is calculated from the height H and width W of the bonding agent between the protrusions 32.

σ=-αΔTE (1)
F=-αΔTEA (2)
σ = −αΔT E (1)
F=-αΔTEA (2)

表2は、接合剤をインジウムとして、応力σを算出するパラメータを例示したものである。 Table 2 shows examples of parameters for calculating stress σ when the bonding agent is indium.

Figure 0007633794000002
Figure 0007633794000002

ここで、表2に示すように、熱膨張率α=30×10-6[/℃]、ヤング率E=11.5[GPa]、温度差ΔT=-250[℃]とすると、応力σ=86.25[MPa]と算出される。応力σが正の値の場合には引張応力を示し、応力σが負の場合には圧縮応力を示す。また、力Fが正の値の場合には引張荷重を示し、力Fが負の場合には圧縮荷重を示す。 As shown in Table 2, assuming that the thermal expansion coefficient α is 30×10 -6 [/°C], Young's modulus E is 11.5 [GPa], and temperature difference ΔT is -250 [°C], the stress σ is calculated to be 86.25 [MPa]. A positive value for the stress σ indicates tensile stress, and a negative value for the stress σ indicates compressive stress. A positive value for the force F indicates a tensile load, and a negative value for the force F indicates a compressive load.

表3は、実施形態1に係る静電チャック装置1において、突起32の間に配置された接合剤の断面積A及び生じる力Fを例示したものである。 Table 3 shows an example of the cross-sectional area A of the bonding agent placed between the protrusions 32 and the force F generated in the electrostatic chuck device 1 according to embodiment 1.

Figure 0007633794000003
Figure 0007633794000003

表3に示すように、接合剤の断面積Aが大きくなるほど、接合剤に生じる力Fが大きくなる。例えば、接合剤の高さHを一定にした場合には、接合剤の幅Wが大きいほど、力Fが大きくなる。また、接合剤の幅Wを一定にした場合には、接合剤の高さHが大きいほど、力Fが大きくなる。したがって、接合層20に生じる力を均一にするためには、接合剤の断面積Aを一定にすることが好ましい。 As shown in Table 3, the larger the cross-sectional area A of the bonding agent, the greater the force F generated in the bonding agent. For example, if the height H of the bonding agent is constant, the greater the width W of the bonding agent, the greater the force F. Also, if the width W of the bonding agent is constant, the greater the height H of the bonding agent, the greater the force F. Therefore, in order to make the force generated in the bonding layer 20 uniform, it is preferable to keep the cross-sectional area A of the bonding agent constant.

本実施形態では、複数の突起32は、接合面31において放射状に延びている。よって、隣り合う突起32の間隔は、外周部35側ほど広くなる。すなわち、外周部50側ほど接合剤の幅Wが大きくなる。そこで、複数の突起32は、複数の突起32pと、突起32pの長さよりも小さい長さの複数の突起32qと、を有するようにしている。そして、突起32qの中央平坦部33側の端部を、突起32pの中央平坦部33側の端部よりも外周部35側に配置させている。これにより、接合剤の外周部35側の幅Wを小さくすることができるので、接合剤に生じる力Fを均一化することができる。 In this embodiment, the multiple protrusions 32 extend radially on the bonding surface 31. Therefore, the interval between adjacent protrusions 32 becomes wider toward the outer periphery 35. In other words, the width W of the bonding agent becomes larger toward the outer periphery 50. Therefore, the multiple protrusions 32 have multiple protrusions 32p and multiple protrusions 32q whose length is shorter than that of protrusions 32p. The end of protrusion 32q on the central flat portion 33 side is positioned closer to the outer periphery 35 than the end of protrusion 32p on the central flat portion 33 side. This makes it possible to reduce the width W of the bonding agent on the outer periphery 35 side, and therefore to uniformize the force F generated in the bonding agent.

<静電チャック装置の製造方法>
次に、静電チャック装置1の製造方法を説明する。図9は、実施形態1に係る静電チャック装置1の製造方法を例示したフローチャート図である。図9のステップS11に示すように、基台30に流路を形成する。例えば、基台30の下部を構成する下部部材に機械加工を施して流路となる溝を形成する。そして、溝を形成した下部部材に、基台30の上部を構成する上部部材をAlロウ材で接合する。これにより、流路を内包する。こうして、基台30に流路を形成する。
<Manufacturing Method of Electrostatic Chuck Device>
Next, a method for manufacturing the electrostatic chuck device 1 will be described. Fig. 9 is a flow chart illustrating a method for manufacturing the electrostatic chuck device 1 according to the first embodiment. As shown in step S11 of Fig. 9, a flow path is formed in the base 30. For example, a groove that serves as the flow path is formed by machining a lower member that constitutes the lower part of the base 30. Then, an upper member that constitutes the upper part of the base 30 is joined to the lower member in which the groove is formed with an Al brazing material. This encapsulates the flow path. In this way, the flow path is formed in the base 30.

次に、ステップS12に示すように、突起32を形成する。例えば、上部部材及び下部部材を接合後に、再度、基台30に機械加工を施して、必要な形状に加工する。その後、基台30の接合面31に、サンドブラスト加工等で突起32を形成する。 Next, as shown in step S12, the protrusions 32 are formed. For example, after joining the upper and lower members, the base 30 is again machined to form the required shape. Then, the protrusions 32 are formed on the joining surface 31 of the base 30 by sandblasting or the like.

突起32は、静電チャック板10の裏面12に形成させてもよいと考えられるかもしれない。しかしながら、静電チャック板10は、薄く、接合時に変形しやすい。よって、十分な厚さを有し、変形しにくい基台30の接合面31に形成することが好ましい。 It may be considered acceptable to form the protrusions 32 on the back surface 12 of the electrostatic chuck plate 10. However, the electrostatic chuck plate 10 is thin and easily deformed during bonding. Therefore, it is preferable to form the protrusions 32 on the bonding surface 31 of the base 30, which has a sufficient thickness and is less likely to deform.

突起32の配置は、接合層20の厚さに合わせて可変である。例えば、接合層20の接合力に影響しない程度に、突起32のピッチを、5~50[mm]の範囲で変化させてもよい。突起32のピッチは、接合層20が厚い場合には狭く、薄い場合には広くすることが好ましい。 The arrangement of the protrusions 32 can be varied to match the thickness of the bonding layer 20. For example, the pitch of the protrusions 32 may be varied within a range of 5 to 50 mm, to the extent that it does not affect the bonding strength of the bonding layer 20. It is preferable that the pitch of the protrusions 32 is narrow when the bonding layer 20 is thick, and wide when the bonding layer 20 is thin.

なお、基台30の絶縁化処理のために、酸化アルミニウム(Al)材を溶射法で基台30表面に成膜してもよい。その場合には、成膜した溶射膜に同様の突起32を形成してもよい。 For insulating the base 30, a film of aluminum oxide (Al 2 O 3 ) may be formed on the surface of the base 30 by thermal spraying. In this case, similar protrusions 32 may be formed on the thermal sprayed film.

次に、ステップS13に示すように、静電チャック板10と基台30とを接合層を介して接合する。例えば、内部電極を含む静電チャック板10の裏面12と、基台30の接合面31とに、インジウム材を載置し、200[℃]に加熱する。インジウム材料が溶けたところで、基台30の接合面31に静電チャック板10の裏面12を貼り合わせる。そして、静電チャック板10側から荷重を印加する。荷重は、例えば、3[kPa]である。なお、荷重はなくてもよいが、精密に厚さを制御するためには、1[kPa]以上の荷重を印加することが好ましい。荷重を印加したまま、例えば、30[min]加熱する。その後、加熱を停止し、室温まで冷却する。インジウムが固化したことを確認する。このようにして、静電チャック装置1を製造することができる。 Next, as shown in step S13, the electrostatic chuck plate 10 and the base 30 are bonded via a bonding layer. For example, indium material is placed on the back surface 12 of the electrostatic chuck plate 10 including the internal electrode and the bonding surface 31 of the base 30, and heated to 200°C. When the indium material is melted, the back surface 12 of the electrostatic chuck plate 10 is bonded to the bonding surface 31 of the base 30. Then, a load is applied from the electrostatic chuck plate 10 side. The load is, for example, 3 kPa. Note that no load is necessary, but it is preferable to apply a load of 1 kPa or more in order to precisely control the thickness. With the load applied, the plate is heated for, for example, 30 min. After that, the heating is stopped and the plate is cooled to room temperature. It is confirmed that the indium has solidified. In this manner, the electrostatic chuck device 1 can be manufactured.

<変形例>
次に、本実施形態の変形例に係る静電チャック装置を説明する。本変形例の静電チャック装置は、複数の突起32の形状が実施形態1と異なる。具体的には、変形例の複数の突起32は、中央部で繋がっている。
<Modification>
Next, an electrostatic chuck device according to a modification of the present embodiment will be described. The electrostatic chuck device of this modification differs from that of the first embodiment in the shape of the plurality of protrusions 32. Specifically, the plurality of protrusions 32 of the modification are connected at the center.

図10は、実施形態1の変形例に係る静電チャック装置において、基台30aの接合面31aを例示した斜視図である。図10に示すように、本変形例の静電チャック装置において、複数の突起32aは、接合面31aにおいて、中央部から外周部に向けて放射状に延びていること、複数の突起32aは、複数の突起32paと、突起32paの長さよりも小さい長さの複数の突起32qaを有することは、実施形態1と同様である。しかしながら、変形例の基台30aの接合面31aには、中央平坦部33が形成されていない。複数の突起32paの中央部側の端部は、中央において相互に繋がっている。 Figure 10 is a perspective view illustrating the joint surface 31a of the base 30a in an electrostatic chuck device according to a modified example of embodiment 1. As shown in Figure 10, in the electrostatic chuck device of this modified example, the multiple protrusions 32a extend radially from the center to the outer periphery on the joint surface 31a, and the multiple protrusions 32a have multiple protrusions 32pa and multiple protrusions 32qa whose length is shorter than the length of the protrusions 32pa, as in embodiment 1. However, the joint surface 31a of the base 30a of the modified example does not have a central flat portion 33. The ends of the multiple protrusions 32pa on the central side are connected to each other at the center.

図11は、実施形態1の変形例に係る静電チャック装置において、冷却中の接合剤の熱収縮過程を例示した平面図である。図12及び図13は、実施形態1の変形例に係る静電チャック装置において、冷却中の接合剤の熱収縮過程を例示した断面図であり、図11のXII-XII線の断面を示す。 Figure 11 is a plan view illustrating the thermal contraction process of the bonding agent during cooling in an electrostatic chuck device according to a modified example of embodiment 1. Figures 12 and 13 are cross-sectional views illustrating the thermal contraction process of the bonding agent during cooling in an electrostatic chuck device according to a modified example of embodiment 1, showing a cross section taken along line XII-XII in Figure 11.

図11に示すように、本変形例でも、突起32aの延びる方向と、接合剤の熱収縮の方向21とが合っているので、静電チャック板10及び基台30aと、接合層20との間に発生する応力を緩和することができる。 As shown in FIG. 11, in this modified example, the extension direction of the protrusions 32a is aligned with the direction 21 of thermal contraction of the bonding agent, so that the stress generated between the electrostatic chuck plate 10 and the base 30a and the bonding layer 20 can be alleviated.

一方、本変形例では、基台30aの接合面31aには中央平坦部33が形成されていない。突起32aの中央部側の端部は、中央において繋がっている。よって、硬化後の熱収縮により、接合面31aの中央における突起32aの交点近傍において、欠陥が発生する。例えば、中央部の突起32aを繋げた部分から接合剤が剥離する。 On the other hand, in this modified example, the central flat portion 33 is not formed on the joining surface 31a of the base 30a. The ends of the central portion of the protrusions 32a are connected at the center. Therefore, due to thermal contraction after curing, defects occur near the intersection of the protrusions 32a at the center of the joining surface 31a. For example, the adhesive peels off from the portion where the central protrusions 32a are connected.

具体的には、図12に示すように、変形例の静電チャック装置1aにおいて、硬化処理中は、接合剤は、静電チャック板10と基台30aとの間に充填される。その後、図13に示すように、硬化後の収縮で中央近傍の接合剤は剥離する。このように、本変形例では、静電チャック板10及び基台30aと、接合剤とで熱膨張率が異なるために、中央部の突起32aの側面において、接合剤の伸長と収縮が生じる。よって、中央部の接合層20において、ストレス耐性が低減し、中央部の突起32a周辺から、接合剤の剥離が起きやすい。 Specifically, as shown in FIG. 12, in the modified electrostatic chuck device 1a, the bonding agent is filled between the electrostatic chuck plate 10 and the base 30a during the curing process. Then, as shown in FIG. 13, the bonding agent near the center peels off due to contraction after curing. Thus, in this modified example, the electrostatic chuck plate 10 and the base 30a have different thermal expansion coefficients from the bonding agent, so the bonding agent expands and contracts on the side of the central protrusion 32a. Therefore, the stress resistance of the central bonding layer 20 is reduced, and the bonding agent is more likely to peel off around the central protrusion 32a.

<比較例>
次に、比較例に係る静電チャック装置を説明する。図14は、比較例に係る静電チャック装置において、基台130の接合面131を例示した斜視図である。図14に示すように、比較例の静電チャック装置においては、基台130の接合面131上に、同心円状の複数の突起132が形成されている。突起132は、例えば、任意の直径の複数のワイヤーを同心円状に配置することによって形成される。それ以外の構成は、実施形態1と同様である。
Comparative Example
Next, an electrostatic chuck device according to a comparative example will be described. Fig. 14 is a perspective view illustrating a bonding surface 131 of a base 130 in an electrostatic chuck device according to a comparative example. As shown in Fig. 14, in the electrostatic chuck device of the comparative example, a plurality of concentric protrusions 132 are formed on the bonding surface 131 of the base 130. The protrusions 132 are formed, for example, by arranging a plurality of wires of a given diameter in a concentric shape. The other configurations are the same as those of the first embodiment.

<静電チャック装置の評価>
次に、実施形態1、変形例及び比較例に係る静電チャック装置の評価について説明する。静電チャック装置の評価項目は、1.接合層20の厚さ、2.接合層20の欠陥、3.温度サイクル試験、及び、4.ウェハを試料として加熱したときの温度バラツキである。
<Evaluation of electrostatic chuck device>
Next, evaluation of the electrostatic chuck devices according to the first embodiment, the modified examples, and the comparative example will be described. The evaluation items of the electrostatic chuck devices are 1. thickness of the bonding layer 20, 2. defects of the bonding layer 20, 3. temperature cycle test, and 4. temperature variation when a wafer is heated as a sample.

1.接合層20の厚さは、三次元測定装置を使用して、静電チャック装置全体の厚さから接合層20の厚さを算出する。2.接合層20の欠陥は、静電チャック装置の静電チャック板10側から超音波探傷装置で欠陥検査を実施する。3.温度サイクル試験は、静電チャック装置に、-100[℃]~100[℃]の温度サイクル試験を30回実施し、試験後に再度、超音波探傷装置で欠陥検査を実施する。4.ウェハを試料として加熱したときの温度バラツキは、静電チャック板10にウェハ基板を吸着固定させた状態で、3[kW]の入熱を与えたときのウェハ基板の温度バラつきを測定する。 1. The thickness of the bonding layer 20 is calculated from the overall thickness of the electrostatic chuck device using a three-dimensional measuring device. 2. Defects in the bonding layer 20 are inspected using an ultrasonic flaw detector from the electrostatic chuck plate 10 side of the electrostatic chuck device. 3. For the temperature cycle test, a temperature cycle test from -100°C to 100°C is performed 30 times on the electrostatic chuck device, and after the test, a defect inspection is again performed using an ultrasonic flaw detector. 4. For the temperature variation when the wafer is heated as a sample, the temperature variation of the wafer substrate is measured when a heat input of 3 kW is applied while the wafer substrate is adsorbed and fixed to the electrostatic chuck plate 10.

<実施例1-1>
実施例1-1の静電チャック装置は、前述の(実施形態1)において説明した静電チャック装置に基づいており、基台30の中央部に突起32が形成されていない中央平坦部を有する構成である。基台30の材料は、炭化シリコン-アルミニウム(SiC-Al)複合材料であり、静電チャック板10の材料は、酸化アルミニウム(Al)であり、接合層20の材料は、インジウムである。また、基台30の接合面31は、図2~図5で示した形状の複数の突起32を有し、突起32の高さは、100[μm]である。
<Example 1-1>
The electrostatic chuck device of Example 1-1 is based on the electrostatic chuck device described above in (Embodiment 1), and has a configuration in which the center of the base 30 has a central flat portion where no protrusions 32 are formed. The material of the base 30 is a silicon carbide-aluminum (SiC-Al) composite material, the material of the electrostatic chuck plate 10 is aluminum oxide (Al 2 O 3 ), and the material of the bonding layer 20 is indium. In addition, the bonding surface 31 of the base 30 has a plurality of protrusions 32 having the shapes shown in Figures 2 to 5, and the height of the protrusions 32 is 100 [μm].

1.接合層20の厚さ
実施例1-1の静電チャック装置では、接合層20の厚さが、100±25[μm]の範囲内であり、合格である。
1. Thickness of the Bonding Layer 20 In the electrostatic chuck device of Example 1-1, the thickness of the bonding layer 20 was within the range of 100±25 μm, which was acceptable.

2.接合層20の欠陥
実施例1-1の静電チャック装置では、接合層20に大きな欠陥がなく、接合面積が99[%]以上で合格である。
2. Defects in the Bonding Layer 20 In the electrostatic chuck device of Example 1-1, the bonding layer 20 had no significant defects, and the bonding area was 99% or more, which was acceptable.

3.温度サイクル試験
実施例1-1の静電チャック装置では、温度サイクル試験の前後で欠陥検査の結果に変化なく、合格である。
3. Temperature Cycle Test With the electrostatic chuck device of Example 1-1, there was no change in the defect inspection results before and after the temperature cycle test, and the test was passed.

4.ウェハを試料として加熱したときの温度バラツキ
実施例1-1の静電チャック装置では、ウェハ基板の温度バラツキは、±3[℃]以内であり、合格である。
4. Temperature Variation When a Wafer is Heated as a Sample In the electrostatic chuck device of Example 1-1, the temperature variation of the wafer substrate is within ±3° C., which is acceptable.

<実施例1-2>
実施例1-2の静電チャック装置は、前述の(実施形態1)において説明した静電チャック装置に基づいており、基台30の中央部に突起32が形成されていない中央平坦部を有する構成である。基台30の材料は、炭化シリコン(SiC)に、酸化アルミニウム(Al)の溶射膜を形成したものであり、静電チャック板10の材料は、窒化アルミニウム(AlN)である。また、基台30の接合面31は、図2~図5で示した形状の複数の突起32を有し、突起32の高さは、100[μm]である。
<Example 1-2>
The electrostatic chuck device of Example 1-2 is based on the electrostatic chuck device described in the above (Embodiment 1), and has a configuration in which the center of the base 30 has a central flat portion where no protrusions 32 are formed. The material of the base 30 is silicon carbide (SiC) with a thermally sprayed film of aluminum oxide (Al 2 O 3 ), and the material of the electrostatic chuck plate 10 is aluminum nitride (AlN). In addition, the bonding surface 31 of the base 30 has a plurality of protrusions 32 having the shapes shown in Figures 2 to 5, and the height of the protrusions 32 is 100 [μm].

1.接合層20の厚さ
実施例1-2の静電チャック装置では、接合層20の厚さが、100±25[μm]の範囲内であり、合格である。
1. Thickness of the Bonding Layer 20 In the electrostatic chuck device of Example 1-2, the thickness of the bonding layer 20 was within the range of 100±25 μm, which was acceptable.

2.接合層20の欠陥
実施例1-2の静電チャック装置では、接合層20に大きな欠陥がなく、接合面積が99[%]以上で合格である。
2. Defects in the Bonding Layer 20 In the electrostatic chuck device of Example 1-2, the bonding layer 20 had no significant defects, and the bonding area was 99% or more, which was acceptable.

3.温度サイクル試験
実施例1-2の静電チャック装置では、温度サイクル試験の前後で欠陥検査の結果に変化なく、合格である。
3. Temperature Cycle Test With the electrostatic chuck device of Example 1-2, there was no change in the defect inspection results before and after the temperature cycle test, and the test was passed.

4.ウェハを試料として加熱したときの温度バラツキ
実施例1-2の静電チャック装置では、ウェハ基板の温度バラツキは、±3[℃]以内であり、合格である。
4. Temperature Variation When a Wafer is Heated as a Sample In the electrostatic chuck device of Example 1-2, the temperature variation of the wafer substrate is within ±3° C., which is acceptable.

<実施例1-3>
実施例1-3の静電チャック装置は、前述の<変形例>において説明した静電チャック装置に基づいており、基台30の中央部において突起32が繋がっている構成である。基台30の材料は、炭化シリコン-アルミニウム(SiC-Al)複合材料に、酸化アルミニウム(Al)の溶射膜を形成したものであり、静電チャック板10の材料は、酸化アルミニウム(Al)であり、接合層20の材料は、インジウムである。また、基台30aの接合面31aは、図10で示した形状の複数の突起32aを有し、突起32aの高さは、100[μm]である。
<Example 1-3>
The electrostatic chuck device of Example 1-3 is based on the electrostatic chuck device described in the above-mentioned <Modification>, and has a configuration in which the protrusions 32 are connected to the center of the base 30. The material of the base 30 is a silicon carbide-aluminum (SiC-Al) composite material on which an aluminum oxide (Al 2 O 3 ) sprayed film is formed, the material of the electrostatic chuck plate 10 is aluminum oxide (Al 2 O 3 ), and the material of the bonding layer 20 is indium. In addition, the bonding surface 31a of the base 30a has a plurality of protrusions 32a having the shape shown in FIG. 10, and the height of the protrusions 32a is 100 μm.

1.接合層20の厚さ
実施例1-3の静電チャック装置では、接合層20の厚さが、100±25[μm]の範囲内であり、合格である。
1. Thickness of the Bonding Layer 20 In the electrostatic chuck device of Example 1-3, the thickness of the bonding layer 20 was within the range of 100±25 μm, which was acceptable.

2.接合層20の欠陥
実施例1-3の静電チャック装置では、中央部の突起32を繋げた部分から接合剤が剥離していることが確認された。
2. Defects in the Bonding Layer 20 In the electrostatic chuck device of Example 1-3, it was confirmed that the bonding agent peeled off from the portion connecting the protrusions 32 in the center.

3.温度サイクル試験
実施例1-3の静電チャック装置では、中央部の突起32を繋げた部分から接合剤が剥離していることが確認された。
3. Temperature Cycle Test In the electrostatic chuck device of Example 1-3, it was confirmed that the bonding agent peeled off from the portion connecting the central projections 32.

4.ウェハを試料として加熱したときの温度バラツキ
実施例1-3の静電チャック装置では、ウェハ基板の中央部が異常に冷却されていることが確認された。
4. Temperature Variation When a Wafer is Heated as a Sample In the electrostatic chuck device of Example 1-3, it was confirmed that the center of the wafer substrate was abnormally cooled.

<実施例1-4>
実施例1-4の静電チャック装置は、前述の<比較例>において説明した静電チャック装置に基づいており、同心円状の突起132が形成された構成である。基台30の材料は、炭化シリコン-アルミニウム(SiC-Al)複合材料であり、静電チャック板10の材料は、酸化アルミニウム(Al)であり、接合層20の材料は、インジウムである。また、基台30の接合面31上には、図14で示すように、任意の直径の複数の突起132が同心円状に配置されている。突起32の高さは、100[μm]である。
<Example 1-4>
The electrostatic chuck device of Example 1-4 is based on the electrostatic chuck device described in the above-mentioned Comparative Example, and has a configuration in which concentric protrusions 132 are formed. The material of the base 30 is a silicon carbide-aluminum (SiC-Al) composite material, the material of the electrostatic chuck plate 10 is aluminum oxide (Al 2 O 3 ), and the material of the bonding layer 20 is indium. In addition, as shown in FIG. 14, a plurality of protrusions 132 having a given diameter are concentrically arranged on the bonding surface 31 of the base 30. The height of the protrusions 32 is 100 μm.

1.接合層20の厚さ
実施例1-4の静電チャック装置では、接合層20の厚さのバラツキが、100±50[μm]であり、不合格である。
1. Thickness of the Bonding Layer 20 In the electrostatic chuck device of Example 1-4, the variation in thickness of the bonding layer 20 was 100±50 μm, which was unacceptable.

4.ウェハを試料として加熱したときの温度バラツキ
実施例1-4の静電チャック装置では、ウェハ基板の面内の温度バラツキが、±7[℃]であり、不合格である。
4. Temperature Variation When a Wafer is Heated as a Sample In the electrostatic chuck device of Example 1-4, the temperature variation within the surface of the wafer substrate was ±7° C., which is unacceptable.

次に、本実施形態及び変形例の静電チャック装置の効果を説明する。本実施形態及び変形例の静電チャック装置1及び1aは、基台30及び30a(以下、まとめて基台30と呼ぶ。接合面31a及び突起32aもそれぞれまとめて接合面31及び突起32と呼ぶ。)の接合面31に放射状に延びた複数の突起32を有している。よって、突起32の延びる方向は、接合剤の熱膨張及び熱収縮の方向21に沿っている。これにより、静電チャック板10、接合層20、基台30の熱膨張率の差による応力を緩和することができ、接合層20の厚さを均一化することができる。よって、熱伝達を均一化することができる。 Next, the effects of the electrostatic chuck device of this embodiment and the modified example will be described. The electrostatic chuck device 1 and 1a of this embodiment and the modified example have a plurality of protrusions 32 extending radially from the bonding surface 31 of the base 30 and 30a (hereinafter collectively referred to as the base 30. The bonding surface 31a and the protrusions 32a are also collectively referred to as the bonding surface 31 and the protrusions 32, respectively). Therefore, the direction in which the protrusions 32 extend is along the direction 21 of thermal expansion and thermal contraction of the bonding agent. This makes it possible to alleviate stress caused by the difference in the thermal expansion coefficients of the electrostatic chuck plate 10, the bonding layer 20, and the base 30, and to make the thickness of the bonding layer 20 uniform. Therefore, it is possible to make the heat transfer uniform.

一方、比較例の静電チャック装置では、突起132は同心円状の形状となっており、接合剤の熱膨張及び熱収縮の方向21に沿っていない。よって、静電チャック板10、接合層20、基台130の熱膨張率の差による応力を緩和することができず、接合層20の厚さを均一化することができない。 On the other hand, in the electrostatic chuck device of the comparative example, the protrusions 132 have a concentric shape and are not aligned with the direction 21 of thermal expansion and thermal contraction of the bonding agent. Therefore, it is not possible to alleviate the stress caused by the difference in the thermal expansion coefficients of the electrostatic chuck plate 10, the bonding layer 20, and the base 130, and it is not possible to make the thickness of the bonding layer 20 uniform.

本実施形態及び変形例の静電チャック装置1及び1aは、基台30に剛性材料を用いているので、基台30に静電チャック板10を接合する際に、圧力を印加しても変形を抑制することができる。よって、突起32により制御される接合層20の厚さの精度を向上させることができる。また、突起32は、接合剤に埋設されるように配置されている。これにより、接合剤に生じる応力を高精度で算出することができ、熱応力を緩和することができる。 The electrostatic chuck devices 1 and 1a of this embodiment and the modified example use a rigid material for the base 30, so deformation can be suppressed even when pressure is applied when bonding the electrostatic chuck plate 10 to the base 30. This improves the accuracy of the thickness of the bonding layer 20 controlled by the protrusions 32. In addition, the protrusions 32 are arranged so as to be embedded in the bonding agent. This allows the stress generated in the bonding agent to be calculated with high accuracy, and thermal stress can be alleviated.

基台30の突起32が静電チャック板10の裏面12に接触した面積は、裏面12の面積の60%以下である。よって、接合層20は、応力に耐えられる接合力を有することができる。また、熱伝達を高精度で制御することができる。 The area where the protrusions 32 of the base 30 contact the back surface 12 of the electrostatic chuck plate 10 is 60% or less of the area of the back surface 12. Therefore, the bonding layer 20 has a bonding strength that can withstand stress. In addition, heat transfer can be controlled with high precision.

また、静電チャック板10及び基台30と、熱膨張差が大きく異なる接合剤を使用して接合層20を形成することができる。よって、接合剤の種類及び使用温度の範囲を広げることができ、使用用途の選択肢を広げることができる。 In addition, the bonding layer 20 can be formed using a bonding agent that has a significantly different thermal expansion coefficient from the electrostatic chuck plate 10 and the base 30. This allows a wider range of bonding agent types and operating temperatures, and a wider range of application options.

複数の突起32は、複数の突起32pと、突起32pよりも長さが小さい複数の突起32qと、を有する。そして、突起32qの中央平坦部33側の端部を、突起32pの中央平坦部33側の端部よりも外周部35側に配置させている。これにより、接合剤に生じる力Fを均一化することができる。 The multiple protrusions 32 include multiple protrusions 32p and multiple protrusions 32q that are shorter in length than the protrusions 32p. The end of the protrusion 32q on the central flat portion 33 side is positioned closer to the outer periphery 35 side than the end of the protrusion 32p on the central flat portion 33 side. This makes it possible to uniformize the force F generated in the bonding agent.

本実施形態の静電チャック装置1では、基台30の接合面31に中央平坦部33が形成されている。よって、接合層20の熱膨張又は熱収縮によるひけや欠陥を抑制することができる。 In the electrostatic chuck device 1 of this embodiment, a central flat portion 33 is formed on the bonding surface 31 of the base 30. This makes it possible to suppress sink marks and defects due to thermal expansion or thermal contraction of the bonding layer 20.

静電チャック板10の内部電極の配線等を通す穴を突起32qの中央平坦部33側の端部の近傍に形成しているので、接合剤に生じる力Fの均一化を阻害しない。また、中央平坦部33の機能を阻害しない。 The holes for passing the wiring of the internal electrode of the electrostatic chuck plate 10 are formed near the end of the central flat portion 33 side of the protrusion 32q, so they do not impede the uniformity of the force F generated in the bonding agent. In addition, they do not impede the function of the central flat portion 33.

(実施形態2)
次に、実施形態2に係る静電チャック装置を説明する。前述のように、静電チャック装置における静電チャック板10と、基台30との間の接合技術においては、用途に応じて、樹脂製接合剤を用いてもよい。静電チャック板10と基台30との間の接合剤は、静電チャック板10と基台30との間の熱応力を緩和する機能、及び、静電チャック板10に吸着固定された試料に流入する熱を基台30にスムーズに伝達する機能を主に担う。
(Embodiment 2)
Next, an electrostatic chuck device according to embodiment 2 will be described. As described above, in the technique for bonding between the electrostatic chuck plate 10 and the base 30 in the electrostatic chuck device, a resin adhesive may be used depending on the application. The adhesive between the electrostatic chuck plate 10 and the base 30 mainly serves to relieve thermal stress between the electrostatic chuck plate 10 and the base 30 and to smoothly transfer heat flowing into a sample adsorbed and fixed to the electrostatic chuck plate 10 to the base 30.

但し、樹脂性接合剤を用いる場合には、使用される樹脂(シリコーン、エポキシ、アクリル等)のガラス転移点及び分解点等により、静電チャック装置への使用可能温度が決定される。そのため、静電チャック装置への使用可能温度幅は狭くなることが多い。 However, when using a resin adhesive, the usable temperature for the electrostatic chuck device is determined by the glass transition point and decomposition point of the resin used (silicone, epoxy, acrylic, etc.). Therefore, the usable temperature range for the electrostatic chuck device is often narrow.

また、樹脂は、そもそも熱伝導率が低く、静電チャック板10に吸着された試料に流入した熱をスムーズに基台30に伝達することを阻害してしまう。そのため、低熱伝導性を改善するために、高熱伝導性の材料をフィラーとして加えられる。例えば、窒化アルミニウム(AlN)や酸化アルミニウム(Al)のフィラーを添加して熱伝導率を改善している。このフィラー添加の影響によって、特に、ヤング率(弾性率)の低いシリコーン接合剤では、硬化体のヤング率が上昇してしまい、熱応力の緩和能力が著しく低下してしまう。また、フィラーを多く添加しすぎると接合剤のハンドリング性が低下してしまい、作業効率を低下させてしまう。 In addition, resin has a low thermal conductivity to begin with, and this prevents the heat that flows into the sample adsorbed on the electrostatic chuck plate 10 from being smoothly transferred to the base 30. Therefore, in order to improve the low thermal conductivity, a material with high thermal conductivity is added as a filler. For example, fillers such as aluminum nitride (AlN) and aluminum oxide (Al 2 O 3 ) are added to improve the thermal conductivity. Due to the effect of adding this filler, the Young's modulus of the cured body increases, particularly in silicone bonding agents with a low Young's modulus (elastic modulus), and the thermal stress relaxation ability is significantly reduced. Also, if too much filler is added, the handling property of the bonding agent decreases, and the work efficiency decreases.

そこで、本実施形態では、ガラス転移温度が低く、フィラーが添加されていても室温から極低温域におけるヤング率の上昇量が抑えられる樹脂製接合剤を用いる。樹脂は、熱膨張係数が大きいため、まずは、静電チャック板10及び基台30の熱膨張率を一致させることで、余計な熱応力が掛からない構成としている。その上で、フィラー入り接合剤の硬化条件を最適化することによって、室温域から極低温域の幅広い温度帯で使用することが可能な静電チャック装置を提供する。以下で、樹脂性接合剤を用いた<実施例2-1>~<実施例2-4>を説明する。 Therefore, in this embodiment, a resin bonding agent is used that has a low glass transition temperature and suppresses the increase in Young's modulus from room temperature to the cryogenic temperature range even when a filler is added. Since resin has a large thermal expansion coefficient, the thermal expansion coefficients of the electrostatic chuck plate 10 and the base 30 are matched to prevent unnecessary thermal stress. In addition, by optimizing the curing conditions of the bonding agent containing filler, an electrostatic chuck device is provided that can be used in a wide temperature range from room temperature to the cryogenic temperature range. Below, we will explain <Example 2-1> to <Example 2-4>, which use a resin bonding agent.

<実施例2-1>
実施例2-1の静電チャック装置は、前述の実施形態1において説明した静電チャック装置に基づいた構成である。基台30、静電チャック板10、及び、接合剤に含まれる各材料は、以下のとおりである。
<Example 2-1>
The electrostatic chuck device of Example 2-1 has a configuration based on the electrostatic chuck device described in the above-mentioned embodiment 1. The materials contained in the base 30, the electrostatic chuck plate 10, and the bonding agent are as follows.

A.材料
・基台 :SiC-Al複合材料
・静電チャック板:Al
・接合剤 :窒化物フィラー入りシリコーン接着剤(4.5[W/mK])
A. Materials: Base: SiC-Al composite material; Electrostatic chuck plate: Al 2 O 3
Bonding agent: Silicone adhesive with nitride filler (4.5 [W/mK])

B.製造方法
本実施形態の静電チャック装置の製造方法は、まず、前述の実施形態1の静電チャック装置の製造方法と同様に、図9のステップS11及びステップS12を行う。
B. Manufacturing Method In the manufacturing method of the electrostatic chuck device of this embodiment, first, steps S11 and S12 in FIG. 9 are performed in the same manner as in the manufacturing method of the electrostatic chuck device of the first embodiment described above.

次に、ステップS13において、静電チャック板10及び基台30に接合剤を塗布し、真空中において50[℃]で30[min]の脱泡処理を行う。そして、静電チャック板10と基台30とを貼り合わせ、6[kPa]の圧力を印加して、再度、真空中において50[℃]で30[min]の脱泡処理を行う。 Next, in step S13, a bonding agent is applied to the electrostatic chuck plate 10 and the base 30, and a degassing process is performed in a vacuum at 50°C for 30 minutes. The electrostatic chuck plate 10 and the base 30 are then bonded together, a pressure of 6 kPa is applied, and a degassing process is again performed in a vacuum at 50°C for 30 minutes.

次に、大気圧に開放後、圧力を9[kPa]に増加させ、60[min]静置する。その後、そのままの状態で、90[℃]に昇温し、20[h]静置して、硬化処理を実施する。そして、圧力を印加したまま、30[℃]以下になるまで冷却する。室温まで冷却し、接合剤が硬化したことを確認する。 After releasing to atmospheric pressure, the pressure is increased to 9 kPa and left to stand for 60 min. After that, in this state, the temperature is raised to 90°C and left to stand for 20 h to carry out the hardening process. Then, while still applying pressure, the material is cooled to 30°C or less. It is cooled to room temperature and it is confirmed that the bonding agent has hardened.

C.評価方法
次に、静電チャック装置の評価方法を説明する。三次元測定装置を使用して、静電チャック装置の全体の厚みから変形を算出する。本実施例2-1では、平面度は80[μm]以下に入っており、合格であることを確認した。
C. Evaluation Method Next, the evaluation method of the electrostatic chuck device will be described. A three-dimensional measuring device is used to calculate the deformation from the overall thickness of the electrostatic chuck device. In this Example 2-1, it was confirmed that the flatness was within 80 [μm] and passed the test.

静電チャック装置の静電チャック板10側から超音波探傷装置で欠陥検査を実施する。接合層に大きな欠陥がなく、接合面積が99[%]以上で合格とする。静電チャック装置を、-150[℃]~100[℃]の温度サイクル試験を30回実施する。温度サイクル試験後に、再度、超音波探傷装置で欠陥検査を実施する。本実施例2-1では、温度サイクル試験前及び試験後ともに接合層に大きな欠陥がなく、合格であることを確認した。 A defect inspection is carried out using an ultrasonic flaw detector from the electrostatic chuck plate 10 side of the electrostatic chuck device. If there are no major defects in the bonding layer and the bonding area is 99% or more, it is considered to pass. The electrostatic chuck device is subjected to a temperature cycle test of -150°C to 100°C 30 times. After the temperature cycle test, a defect inspection is carried out again using the ultrasonic flaw detector. In this Example 2-1, it was confirmed that there were no major defects in the bonding layer both before and after the temperature cycle test, and that it passed.

静電チャック板10にウェハ基板を吸着固定し、-150[℃]に冷却した状態で、5.5[kW]の入熱があったときのウェハ温度を測定する。本実施例2-1では、ウェハ温度は、-135[℃]であり、合格であることを確認した。 The wafer substrate is fixed to the electrostatic chuck plate 10 by suction, cooled to -150°C, and the wafer temperature is measured when a heat input of 5.5 kW is applied. In this Example 2-1, the wafer temperature was -135°C, which was confirmed to be acceptable.

D.引張荷重評価
専用治具を機械加工で形成する。静電チャック装置の製造方法と同様の条件、作業内容で、静電チャック板10の代わりに専用治具を接合させる。そして、サンプルを所定温度(23[℃]、-150[℃])に冷却させる。冷却されたサンプルを万能試験機に取り付けた後に、上下に引っ張る。接合された専用治具が接合層20で破断した時の荷重を計測する。
D. Tensile Load Evaluation A dedicated jig is formed by machining. The dedicated jig is bonded in place of the electrostatic chuck plate 10 under the same conditions and work content as in the manufacturing method of the electrostatic chuck device. The sample is then cooled to a predetermined temperature (23°C, -150°C). The cooled sample is attached to a universal testing machine and then pulled up and down. The load when the bonded dedicated jig breaks at the bonding layer 20 is measured.

<実施例2-2>
次に、実施例2-2を説明する。実施例2-2の静電チャック装置において、基台30、静電チャック板10、及び、接合剤に含まれる各材料は、以下のとおりである。
<Example 2-2>
Next, Example 2-2 will be described. In the electrostatic chuck device of Example 2-2, the base 30, the electrostatic chuck plate 10, and the materials contained in the bonding agent are as follows.

A.材料
・基台 :SiC-Al複合材料
・静電チャック板:Al
・接合剤 :フィラー無しシリコーン接着剤(0.15[W/mK])
A. Materials: Base: SiC-Al composite material; Electrostatic chuck plate: Al 2 O 3
Bonding agent: filler-free silicone adhesive (0.15 [W/mK])

B.製造方法
実施例2-1と同様である。
B. Manufacturing Method The same as in Example 2-1.

C.評価方法
本実施例2-2では、平面度は80[μm]以下に入っており、合格であることを確認した。本実施例2-2では、温度サイクル試験前及び試験後ともに接合層20に変化がなく、合格であることを確認した。静電チャック板10にウェハ基板を吸着固定し、-150[℃]に冷却した状態で、5.5[kW]の入熱があったときのウェハ温度は、-95[℃]であり、合格であることを確認した。
C. Evaluation method In this Example 2-2, the flatness was confirmed to be within 80 [μm] and thus passed the test. In this Example 2-2, there was no change in the bonding layer 20 both before and after the temperature cycle test and thus passed the test. When the wafer substrate was adsorbed and fixed to the electrostatic chuck plate 10 and cooled to -150 [°C], the wafer temperature when a heat input of 5.5 [kW] was applied was -95 [°C] and thus passed the test.

<実施例2-3>
次に、実施例2-3を説明する。実施例2-3の静電チャック装置において、基台30、静電チャック板10、及び、接合剤に含まれる各材料は、以下のとおりである。
<Example 2-3>
Next, Example 2-3 will be described. In the electrostatic chuck device of Example 2-3, the base 30, the electrostatic chuck plate 10, and the materials contained in the bonding agent are as follows.

A.材料
・基台 :SiC-Al複合材料
・静電チャック板:Al
・接合剤 :酸化物フィラー入りシリコーン接着剤(0.5[W/mK])
A. Materials: Base: SiC-Al composite material; Electrostatic chuck plate: Al 2 O 3
Bonding agent: Silicone adhesive containing oxide filler (0.5 [W/mK])

B.製造方法
実施例2-1と同様である。
B. Manufacturing Method The same as in Example 2-1.

C.評価方法
本実施例2-3では、平面度は80[μm]以下に入っており、合格であることを確認した。本実施例2-3では、温度サイクル試験前及び試験後ともに接合層20に変化がなく、合格であることを確認した。静電チャック板10にウェハ基板を吸着固定し、-150[℃]に冷却した状態で、5.5[kW]の入熱があったときのウェハ温度は、-110[℃]であり、合格であることを確認した。
C. Evaluation method In this Example 2-3, the flatness was within 80 [μm] or less, and it was confirmed that the test was acceptable. In this Example 2-3, there was no change in the bonding layer 20 both before and after the temperature cycle test, and it was confirmed that the test was acceptable. When the wafer substrate was adsorbed and fixed to the electrostatic chuck plate 10 and cooled to -150 [°C], the wafer temperature when a heat input of 5.5 [kW] was applied was -110 [°C], and it was confirmed that the test was acceptable.

<実施例2-4>
次に、実施例2-4を説明する。実施例2-4の静電チャック装置において、基台30、静電チャック板10、及び、接合剤に含まれる各材料は、以下のとおりである。
<Example 2-4>
Next, Example 2-4 will be described. In the electrostatic chuck device of Example 2-4, the base 30, the electrostatic chuck plate 10, and the materials contained in the bonding agent are as follows.

A.材料
・基台 :Al材料
・静電チャック板:Al
・接合剤 :窒化物フィラー入りシリコーン接着剤(4.5[W/mK])
A. Materials: Base: Al material; Electrostatic chuck plate: Al2O3
Bonding agent: Silicone adhesive with nitride filler (4.5 [W/mK])

B.製造方法
実施例2-1と同様である。
B. Manufacturing Method The same as in Example 2-1.

C.評価方法
本実施例2-4では、平面度は90~110[μm]以下に入っており、合格であることを確認した。本実施例2-4では、温度サイクル試験前及び試験後ともに接合層20に変化がなく、合格であることを確認した。静電チャック板10にウェハ基板を吸着固定し、-150[℃]に冷却した状態で、5.5[kW]の入熱があったときのウェハ温度は、-135[℃]であり、合格であることを確認した。
C. Evaluation method In this Example 2-4, the flatness was within 90 to 110 [μm] or less, and it was confirmed that the test was acceptable. In this Example 2-4, there was no change in the bonding layer 20 both before and after the temperature cycle test, and it was confirmed that the test was acceptable. When the wafer substrate was adsorbed and fixed to the electrostatic chuck plate 10 and cooled to -150 [°C], the wafer temperature when a heat input of 5.5 [kW] was applied was -135 [°C], and it was confirmed that the test was acceptable.

このような実施例を踏まえれば、例えば、接合剤は、加熱硬化型樹脂を含み、4.0[W/(mK)]以上の熱伝導率を有するのが好ましい。窒化物フィラー入りシリコーン接着剤の場合には、実施例2-1及び実施例2-4に示すように、熱伝導率が4.5[W/mK]で、高評価を示す。 Based on these examples, it is preferable that the bonding agent contains a heat-curable resin and has a thermal conductivity of 4.0 [W/(mK)] or more. In the case of a silicone adhesive containing nitride filler, as shown in Examples 2-1 and 2-4, the thermal conductivity is 4.5 [W/mK], which is highly evaluated.

また、接合剤は、-150[℃]において、1[GPa]以下のヤング率を有するものが好ましい。また、接合剤において、23[℃]から-150[℃]まで冷却した場合のヤング率の変化率は、500[%]未満であることが好ましい。また、接合剤において、23[℃]から-150[℃]まで冷却した場合の引張荷重は、12.6[cm]の面積当たり15倍以下であるものが好ましい。 The bonding agent preferably has a Young's modulus of 1 GPa or less at -150°C. The bonding agent preferably has a change in Young's modulus of less than 500% when cooled from 23°C to -150°C. The bonding agent preferably has a tensile load of 15 times or less per 12.6 cm2 area when cooled from 23°C to -150°C.

接合剤は、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂のうち、少なくともいずれかを含むことが好ましい。また、接合剤は、260[℃]以上の分解温度を有するものが好ましい。すなわち、接合剤は、260[℃]未満で分解せずに使用可能である。 It is preferable that the bonding agent contains at least one of silicone resin, epoxy resin, and acrylic resin. It is also preferable that the bonding agent has a decomposition temperature of 260°C or higher. In other words, the bonding agent can be used at temperatures below 260°C without decomposing.

接合剤は、熱伝導性フィラーを35[%]~45[%]含むことが好ましい。熱伝導性フィラーは、粒径D90で25[μm]以下であり、粒径D50で10[μm]未満であることが好ましい。熱伝導性フィラーの90[%]が粒径25[μm]以下であり、熱伝導性フィラーの50[%]が粒径10[μm]未満であることが好ましい。また、接合剤の粘度は、10[Pa・s]以下であることが好ましい。 The bonding agent preferably contains 35% to 45% of thermally conductive filler. The thermally conductive filler preferably has a particle size D90 of 25 μm or less and a particle size D50 of less than 10 μm. It is preferable that 90% of the thermally conductive filler has a particle size of 25 μm or less and 50% of the thermally conductive filler has a particle size of less than 10 μm. In addition, the viscosity of the bonding agent is preferably 10 Pa·s or less.

接合剤の加熱硬化前の分解温度は、300[℃]以上であることが好ましい。接合剤に含まれる熱伝導性フィラーは、窒化アルミニウム(AlN)、窒化シリコン(Si)、窒化ホウ素、炭化シリコン(SiC)のうち、少なくともいずれかを含むことが好ましい。 The decomposition temperature of the bonding agent before heat curing is preferably 300° C. or higher. The thermally conductive filler contained in the bonding agent preferably includes at least one of aluminum nitride (AlN), silicon nitride (Si 3 N 4 ), boron nitride, and silicon carbide (SiC).

静電チャック板10及び基台30はともに、アルミニウム(Al)、酸化イットリウム、炭化シリコン(SiC)、酸化アルミニウム(Al)、窒化アルミニウム(AlN)のうち、少なくともいずれかを含むことが好ましい。静電チャック板10及び基台30の熱膨張差は、23[℃]から-100[℃]までの各温度において、1×10-6[/℃]以下であることが好ましい。 Both the electrostatic chuck plate 10 and the base 30 preferably contain at least one of aluminum (Al), yttrium oxide, silicon carbide (SiC), aluminum oxide (Al 2 O 3 ), and aluminum nitride (AlN). The difference in thermal expansion between the electrostatic chuck plate 10 and the base 30 is preferably 1×10 −6 [/°C] or less at each temperature from 23 [°C] to −100 [°C].

次に、本実施形態の効果を説明する。本実施形態の静電チャック装置は、-100[℃]程度の極低温域でも使用可能とすることができる。具体的には、静電チャック装置において、極低温域でも接合層20のヤング率は上昇しない。よって、静電チャック装置の熱応力を緩和し続けることができる。また、熱応力を緩和することができるので、使用中の過度な変形を抑制することができる。さらに、試料を載置するステージの変形を少なくすることができるので、試料の温度を均一に制御することができる。また、高熱伝導性であることから接合層20の熱の伝達を向上させることができる。これ以外の構成及び効果は、実施形態1の記載に含まれている。 Next, the effects of this embodiment will be described. The electrostatic chuck device of this embodiment can be used even in the cryogenic temperature range of about -100°C. Specifically, in the electrostatic chuck device, the Young's modulus of the bonding layer 20 does not increase even in the cryogenic temperature range. Therefore, the thermal stress of the electrostatic chuck device can be continuously alleviated. In addition, since the thermal stress can be alleviated, excessive deformation during use can be suppressed. Furthermore, since the deformation of the stage on which the sample is placed can be reduced, the temperature of the sample can be controlled uniformly. In addition, since the bonding layer 20 has high thermal conductivity, the transfer of heat can be improved. Other configurations and effects are included in the description of embodiment 1.

本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、実施形態1、2及び変形例の各構成は、相互に組み合わせることができる。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be modified as appropriate without departing from the spirit of the invention. For example, the configurations of the first and second embodiments and the modified examples can be combined with each other.

1、1a 静電チャック装置
10 静電チャック板
11 吸着面
12 裏面
20 接合層
21 方向
30、30a、130 基台
31、31a、131 接合面
32、32a、32p、32pa、32q、32qa、132 突起
32h 高さ
32w 幅
33 中央平坦部
34 突起配置部
35 外周部
36 穴
Reference Signs List 1, 1a Electrostatic chuck device 10 Electrostatic chuck plate 11 Adsorption surface 12 Back surface 20 Bonding layer 21 Direction 30, 30a, 130 Base 31, 31a, 131 Bonding surface 32, 32a, 32p, 32pa, 32q, 32qa, 132 Protrusion 32h Height 32w Width 33 Central flat portion 34 Protrusion arrangement portion 35 Outer periphery 36 Hole

Claims (22)

静電チャック板と、
前記静電チャック板の裏面に接合した接合剤を含む接合層と、
前記接合層に接合した接合面を含み、前記接合面の中央部から外周部に向けて放射状に延びた複数の突起が形成された基台と、
を備え
各突起の中央部側の端部は、間隔を空けて配置されている、
静電チャック装置。
An electrostatic chuck plate;
a bonding layer including a bonding agent bonded to a back surface of the electrostatic chuck plate;
a base including a bonding surface bonded to the bonding layer, the base having a plurality of protrusions formed thereon, the protrusions extending radially from a center portion of the bonding surface toward an outer periphery thereof;
Equipped with
The ends of the projections on the central side are spaced apart.
Electrostatic chuck device.
前記接合面は、前記中央部に前記端部に囲まれた平坦な中央平坦部を有する、
請求項に記載の静電チャック装置。
The joining surface has a flat central flat portion surrounded by the end portions at the central portion.
2. The electrostatic chuck device of claim 1 .
前記複数の前記突起は、
前記突起が延びた方向の長さが第1長さの複数の第1突起と、
前記第1長さよりも小さい第2長さの複数の第2突起と、
を有し、
前記第2突起の中央部側の端部を、前記第1突起の前記中央部側の端部よりも外周部側に配置された、
請求項1または2に記載の静電チャック装置。
The plurality of protrusions include
A plurality of first protrusions each having a first length in a direction in which the protrusions extend;
a plurality of second protrusions having a second length less than the first length;
having
The end portion of the second protrusion on the central portion side is disposed closer to the outer periphery side than the end portion of the first protrusion on the central portion side.
3. The electrostatic chuck device according to claim 1 or 2 .
前記第2突起の前記中央部側の端部の近傍には、前記接合面に穴が形成された、
請求項に記載の静電チャック装置。
A hole is formed in the joining surface near the end of the second projection on the central portion side.
4. The electrostatic chuck device according to claim 3 .
静電チャック板と、
前記静電チャック板の裏面に接合した接合剤を含む接合層と、
前記接合層に接合した接合面を含み、前記接合面の中央部から外周部に向けて放射状に延びた複数の突起が形成された基台と、
を備え
前記複数の前記突起は、
前記突起が延びた方向の長さが第1長さの複数の第1突起と、
前記第1長さよりも小さい第2長さの複数の第2突起と、
を有し、
前記第2突起の中央部側の端部を、前記第1突起の前記中央部側の端部よりも外周部側に配置された、
静電チャック装置。
An electrostatic chuck plate;
a bonding layer including a bonding agent bonded to a back surface of the electrostatic chuck plate;
a base including a bonding surface bonded to the bonding layer, the base having a plurality of protrusions formed thereon, the protrusions extending radially from a center portion of the bonding surface toward an outer periphery thereof;
Equipped with
The plurality of protrusions include
A plurality of first protrusions each having a first length in a direction in which the protrusions extend;
a plurality of second protrusions having a second length less than the first length;
having
The end portion of the second protrusion on the central portion side is disposed closer to the outer periphery side than the end portion of the first protrusion on the central portion side.
Electrostatic chuck device.
前記第2突起の前記中央部側の端部の近傍には、前記接合面に穴が形成された、
請求項5に記載の静電チャック装置。
A hole is formed in the joining surface near the end of the second projection on the central portion side.
6. The electrostatic chuck device according to claim 5.
少なくとも2つの前記第1突起の中央部側の端部は、繋がっている、
請求項5または6に記載の静電チャック装置。
At least two ends of the first projections on the central portion side are connected to each other.
7. The electrostatic chuck device according to claim 5 or 6 .
前記突起は、前記接合剤に埋設された、
請求項1~のいずれか1項に記載の静電チャック装置。
The protrusion is embedded in the bonding agent.
The electrostatic chuck device according to any one of claims 1 to 7 .
前記突起は、前記裏面に直接接触し、
前記突起が前記裏面に接触した面積は、前記裏面の面積の60%以下である、
請求項1~3、5のいずれか1項に記載の静電チャック装置。
The protrusion directly contacts the back surface,
The area where the protrusions contact the rear surface is 60% or less of the area of the rear surface.
The electrostatic chuck device according to any one of claims 1 to 3 and 5 .
前記基台は、冷媒が流れる流路を含む、
請求項1~のいずれか1項に記載の静電チャック装置。
The base includes a flow path through which a coolant flows.
The electrostatic chuck device according to any one of claims 1 to 9 .
前記基台のヤング率は、200[GPa]以上であり、
前記基台の熱膨張率と前記静電チャック板の熱膨張率との差は、1×10-6[/℃]以内であり、
前記基台の熱伝導率は、50[W/(mK)]以上である、
請求項1~10のいずれか1項に記載の静電チャック装置。
The Young's modulus of the base is 200 [GPa] or more,
a difference between a thermal expansion coefficient of the base and a thermal expansion coefficient of the electrostatic chuck plate is within 1×10 −6 [/° C.];
The thermal conductivity of the base is 50 [W / (mK)] or more.
The electrostatic chuck device according to any one of claims 1 to 10 .
前記基台は、アルミニウム、金属基複合材料、炭化シリコン及びシリコン、酸化アルミニウム、窒化アルミニウムのうち、少なくともいずれかを含む、
請求項1~11のいずれか1項に記載の静電チャック装置。
The base includes at least one of aluminum, a metal matrix composite material, silicon carbide and silicon, aluminum oxide, and aluminum nitride.
The electrostatic chuck device according to any one of claims 1 to 11 .
前記静電チャック板は、
内部電極を含み、
酸化イットリウム、炭化シリコン、酸化アルミニウム、窒化アルミニウムのうち、少なくともいずれかを含む、
請求項1~12のいずれか1項に記載の静電チャック装置。
The electrostatic chuck plate is
Including an internal electrode,
Contains at least one of yttrium oxide, silicon carbide, aluminum oxide, and aluminum nitride;
The electrostatic chuck device according to any one of claims 1 to 12 .
前記接合剤は、インジウム、アルミニウム、銀及びスズのうちの少なくともいずれかを含むものか、インジウム、アルミニウム、銀及びスズのうちの少なくともいずれかを含む合金か、または、シリコーン樹脂、アクリル樹脂及びエポキシ樹脂のうちの少なくともいずれかを含むものである、
請求項1~13のいずれか1項に記載の静電チャック装置。
The bonding agent contains at least one of indium, aluminum, silver, and tin, an alloy containing at least one of indium, aluminum, silver, and tin, or contains at least one of silicone resin, acrylic resin, and epoxy resin.
The electrostatic chuck device according to any one of claims 1 to 13 .
前記接合剤は、加熱硬化型樹脂を含み、
前記接合剤は、4.0[W/(mK)]以上の熱伝導率を有し、-150[℃]において、1[GPa]以下のヤング率を有する、
請求項1~13のいずれか1項に記載の静電チャック装置。
The bonding agent includes a thermosetting resin,
The bonding agent has a thermal conductivity of 4.0 [W/(mK)] or more and a Young's modulus of 1 [GPa] or less at -150 [°C].
The electrostatic chuck device according to any one of claims 1 to 13 .
前記接合剤において、23[℃]から-150[℃]まで冷却した場合のヤング率の変化率は、500[%]未満であり、23[℃]から-150[℃]まで冷却した場合の引張荷重は、12.6[cm]の面積当たり15倍以下である、
請求項15に記載の静電チャック装置。
In the bonding agent, the rate of change in Young's modulus when cooled from 23°C to -150°C is less than 500%, and the tensile load when cooled from 23°C to -150°C is 15 times or less per 12.6 cm2 area.
16. The electrostatic chuck apparatus of claim 15 .
前記接合剤は、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂のうち、少なくともいずれかを含み、260[℃]以上の分解温度を有する、
請求項15または16に記載の静電チャック装置。
The bonding agent contains at least one of a silicone resin, an epoxy resin, and an acrylic resin, and has a decomposition temperature of 260° C. or higher.
17. The electrostatic chuck device according to claim 15 or 16 .
前記接合剤は、熱伝導性フィラーを35[%]~45[%]含み、
前記熱伝導性フィラーは、粒径D90で25[μm]以下であり、粒径D50で10[μm]未満であり、
前記接合剤の粘度は、10[Pa・s]以下である、
請求項15~17のいずれか1項に記載の静電チャック装置。
The bonding agent contains 35% to 45% of a thermally conductive filler,
The thermally conductive filler has a particle size D90 of 25 μm or less and a particle size D50 of less than 10 μm,
The viscosity of the bonding agent is 10 [Pa s] or less.
The electrostatic chuck device according to any one of claims 15 to 17 .
前記接合剤の加熱硬化前の分解温度は、300[℃]以上であり、
前記接合剤は、熱伝導性フィラーを含み、
前記熱伝導性フィラーは、粒径D90で25[μm]以下であり、粒径D50で10[μm]未満である、
請求項15~18のいずれか1項に記載の静電チャック装置。
The decomposition temperature of the bonding agent before heat curing is 300° C. or higher,
The bonding agent includes a thermally conductive filler,
The thermally conductive filler has a particle size D90 of 25 μm or less and a particle size D50 of less than 10 μm.
The electrostatic chuck device according to any one of claims 15 to 18 .
前記熱伝導性フィラーは、窒化アルミニウム、窒化シリコン、窒化ホウ素、炭化シリコンのうち、少なくともいずれかを含む、
請求項18または19に記載の静電チャック装置。
The thermally conductive filler includes at least one of aluminum nitride, silicon nitride, boron nitride, and silicon carbide.
20. The electrostatic chuck device according to claim 18 or 19 .
前記静電チャック板及び前記基台はともに、アルミニウム、酸化イットリウム、炭化シリコン、酸化アルミニウム、窒化アルミニウムのうち、少なくともいずれかを含む、
請求項15~20のいずれか1項に記載の静電チャック装置。
Both the electrostatic chuck plate and the base include at least one of aluminum, yttrium oxide, silicon carbide, aluminum oxide, and aluminum nitride.
The electrostatic chuck device according to any one of claims 15 to 20 .
前記静電チャック板及び前記基台の熱膨張差は、23[℃]から-100[℃]までの各温度において、1×10-6[/℃]以内である、
請求項15~21のいずれか1項に記載の静電チャック装置。
a thermal expansion difference between the electrostatic chuck plate and the base is within 1×10 −6 [/°C] at each temperature from 23 [°C] to −100 [°C];
The electrostatic chuck device according to any one of claims 15 to 21 .
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Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102691521B1 (en) * 2021-10-15 2024-08-05 광운대학교 산학협력단 Cryogenic electrostatic chuck system and control method thereof
JP7822751B2 (en) 2021-11-10 2026-03-03 新光電気工業株式会社 Electrostatic chuck
KR102914464B1 (en) * 2021-12-31 2026-01-20 세메스 주식회사 Esc inspection device for substrate processing and esc inspection method for substrate processing
CN118843930A (en) * 2022-03-18 2024-10-25 朗姆研究公司 Apparatus and method for reducing wafer backside damage
KR20240061128A (en) 2022-10-31 2024-05-08 삼성전자주식회사 Substrate processing apparatus
WO2024195792A1 (en) * 2023-03-22 2024-09-26 住友大阪セメント株式会社 Electrostatic chuck device
JP2024156593A (en) * 2023-04-24 2024-11-06 Toto株式会社 Electrostatic Chuck
JP7537585B1 (en) 2023-10-10 2024-08-21 Toto株式会社 Electrostatic Chuck
WO2025205043A1 (en) * 2024-03-28 2025-10-02 東京エレクトロン株式会社 Plasma processing device and substrate support

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001110883A (en) 1999-09-29 2001-04-20 Applied Materials Inc Substrate support device and heat transfer method thereof
JP2007194393A (en) 2006-01-19 2007-08-02 Taiheiyo Cement Corp Electrostatic chuck
JP2009302346A (en) 2008-06-13 2009-12-24 Shinko Electric Ind Co Ltd Substrate temperature-control securing device
JP2011061049A (en) 2009-09-11 2011-03-24 Ngk Spark Plug Co Ltd Electrostatic chuck
JP2013516084A (en) 2009-12-29 2013-05-09 ノベルス・システムズ・インコーポレーテッド Electrostatic chuck and repair method thereof
US20150116689A1 (en) 2013-10-31 2015-04-30 Semes Co., Ltd. Support unit and substrate treating device including the same
WO2016080262A1 (en) 2014-11-20 2016-05-26 住友大阪セメント株式会社 Electrostatic chuck device
JP2019165184A (en) 2018-03-20 2019-09-26 住友大阪セメント株式会社 Electrostatic chuck device

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100430643B1 (en) * 1994-01-31 2004-05-12 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 Electrostatic chuck with conformal insulator film
JP3485390B2 (en) 1995-07-28 2004-01-13 京セラ株式会社 Electrostatic chuck
EP1605502A1 (en) * 2004-06-08 2005-12-14 Interuniversitair Microelektronica Centrum Vzw Transfer method for the manufacturing of electronic devices
US7544251B2 (en) * 2004-10-07 2009-06-09 Applied Materials, Inc. Method and apparatus for controlling temperature of a substrate
KR101543695B1 (en) * 2013-10-31 2015-08-11 세메스 주식회사 Supporting unit and substrate treating apparatus including the same
JP7118630B2 (en) 2017-12-12 2022-08-16 デクセリアルズ株式会社 Method for manufacturing a sputtering target

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001110883A (en) 1999-09-29 2001-04-20 Applied Materials Inc Substrate support device and heat transfer method thereof
JP2007194393A (en) 2006-01-19 2007-08-02 Taiheiyo Cement Corp Electrostatic chuck
JP2009302346A (en) 2008-06-13 2009-12-24 Shinko Electric Ind Co Ltd Substrate temperature-control securing device
JP2011061049A (en) 2009-09-11 2011-03-24 Ngk Spark Plug Co Ltd Electrostatic chuck
JP2013516084A (en) 2009-12-29 2013-05-09 ノベルス・システムズ・インコーポレーテッド Electrostatic chuck and repair method thereof
US20150116689A1 (en) 2013-10-31 2015-04-30 Semes Co., Ltd. Support unit and substrate treating device including the same
WO2016080262A1 (en) 2014-11-20 2016-05-26 住友大阪セメント株式会社 Electrostatic chuck device
JP2019165184A (en) 2018-03-20 2019-09-26 住友大阪セメント株式会社 Electrostatic chuck device

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