(57)【要約】【課題】接合部における応力緩和性を向上させつつ、接合部におけるクラックの進展を抑制する。【解決手段】接合体は、第１の部材と、第１の部材の材料の熱膨張率とは異なる熱膨張率を有する材料により形成された第２の部材と、第１の部材と第２の部材とを接合する接合部と、を備える。接合部は、第１の部材および第２の部材より気孔率が高い複数の多孔質部によって形成されており、かつ、複数の多孔質部の少なくとも２つの多孔質部の間には、隙間が存在している。隙間は、接合部の第１の方向の全長にわたって接合部の形成材料が連続的に存在せず、かつ、第１の方向に略垂直な少なくとも１つの断面における開口面積が多孔質部の気孔の開口面積より大きい。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の方向に略垂直な第１の表面を有する第１の部材と、
第２の表面を有し、前記第２の表面が前記第１の部材の前記第１の表面側に位置するように配置され、前記第１の部材の材料の熱膨張率とは異なる熱膨張率を有する材料により形成された第２の部材と、
前記第１の部材の前記第１の表面と前記第２の部材の前記第２の表面との間に配置されて前記第１の部材と前記第２の部材とを接合する接合部と、
を備える接合体において、
前記接合部は、
前記第１の部材および前記第２の部材より気孔率が高い複数の多孔質部によって形成されており、かつ、
前記複数の多孔質部の少なくとも２つの多孔質部の間には、隙間が存在しており、前記隙間は、前記接合部の前記第１の方向の全長にわたって前記接合部の形成材料が連続的に存在せず、かつ、前記第１の方向に略垂直な少なくとも１つの断面における開口面積が前記多孔質部の気孔の開口面積より大きい、
ことを特徴とする接合体。
【請求項２】
請求項１に記載の接合体において、
前記第１の部材の前記第１の表面と前記第２の部材の前記第２の表面とで面積が小さい方の対象表面のうち、前記第１の方向視で前記隙間と重なる重複領域の総面積は、前記対象表面の面積の０．５％以上である、
ことを特徴とする接合体。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の接合体において、
前記第１の部材の前記第１の表面と前記第２の部材の前記第２の表面とで面積が小さい方の対象表面のうち、前記第１の方向視で前記隙間と重なる重複領域の総面積は、前記対象表面の面積の５０％以下である、
ことを特徴とする接合体。
【請求項４】
請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の接合体において、
前記少なくとも１つの断面において、前記複数の多孔質部のうち、少なくとも２つの多孔質部同士は、前記多孔質部より幅が狭い接続部分を介して結合している、
ことを特徴とする接合体。
【請求項５】
請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載の接合体において、
少なくとも１つの前記隙間は、前記少なくとも１つの断面において、全周にわたって前記多孔質部に囲まれている、
ことを特徴とする接合体。
【請求項６】
請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載の接合体において、
前記少なくとも１つの断面において、少なくとも互いに隣り合う１組の多孔質部について、前記１組の多孔質部のそれぞれの外接円の中心間距離は、前記外接円の半径の２倍以下である、
ことを特徴とする接合体。
【請求項７】
請求項１から請求項６までのいずれか一項に記載の接合体において、
前記少なくとも１つの断面において、少なくとも互いに隣り合う１組の多孔質部について、前記１組の多孔質部のそれぞれの外接円の中心間距離は、前記外接円の半径の１．５倍以上である、
ことを特徴とする接合体。
【請求項８】
請求項１から請求項７までのいずれか一項に記載の接合体において、
前記第１の部材は、セラミックスにより形成されているセラミックス部材であり、
前記第２の部材は、金属により形成されているベース部材であり、
前記接合体は、静電チャックである、
ことを特徴とする接合体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書に開示される技術は、セラミックスにより形成された第１の部材と第２の部材とが接合部を介して接合された接合体に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば半導体製造装置の真空チャンバー内でウェハを保持する保持装置として、静電チャックが用いられる。静電チャックは、例えばセラミックス製の板状部材と、例えば金属製のベース部材と、板状部材とベース部材とを接合する接合部と、板状部材の内部に設けられたチャック電極とを備えており、チャック電極に電圧が印加されることにより発生する静電引力を利用して、板状部材の表面（吸着面）にウェハを吸着して保持する。接合部は、シリコーン樹脂を含有する緻密体により形成されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平２０１４−２０７３７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、接合部が多孔質体により形成された構成では、接合部が緻密体により形成された構成に比べて、板状部材とベース部材との熱膨張差による応力を緩和する応力緩和性を向上させることができる。しかし、接合部が多孔質体により形成された構成であっても、静電チャックが使用環境において熱サイクルに晒されることによって生じる熱応力によって接合部にクラックが発生し、そのクラックが接合部内において進展（伝播）することによって接合部が剥離したり破損したりするおそれがある。
【０００５】
なお、このような課題は、静電引力を利用してウェハを保持する静電チャックに限らず、セラミックスにより形成された第１の部材と、第２の部材と、多孔質体により形成された接合部とを備える接合体一般に共通の課題である。
【０００６】
本明細書では、上述した課題を解決することが可能な技術を開示する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本明細書に開示される技術は、例えば、以下の形態として実現することが可能である。
【０００８】
（１）本明細書に開示される接合体は、第１の方向に略垂直な第１の表面を有する第１の部材と、第２の表面を有し、前記第２の表面が前記第１の部材の前記第１の表面側に位置するように配置され、前記第１の部材の材料の熱膨張率とは異なる熱膨張率を有する材料により形成された第２の部材と、前記第１の部材の前記第１の表面と前記第２の部材の前記第２の表面との間に配置されて前記第１の部材と前記第２の部材とを接合する接合部と、を備える接合体において、前記接合部は、前記第１の部材および前記第２の部材より気孔率が高い複数の多孔質部によって形成されており、かつ、前記複数の多孔質部の少なくとも２つの多孔質部の間には、隙間が存在しており、前記隙間は、前記接合部の前記第１の方向の全長にわたって前記接合部の形成材料が連続的に存在せず、かつ、前記第１の方向に略垂直な少なくとも１つの断面における開口面積が前記多孔質部の気孔の開口面積より大きい。
【０００９】
本接合体では、接合部は、第１の部材および第２の部材より気孔率が高い複数の多孔質部によって形成されている。このため、本接合体では、接合部が緻密体によって形成された構成に比べて、第１の部材と第２の部材との熱膨張差による応力を緩和する応力緩和性が向上する。また、本接合体では、多孔質部間には、隙間が存在している。隙間は、接合部の第１の方向の全長にわたって接合部の形成材料が連続的に存在せず、かつ、第１の方向に略垂直な少なくとも１つの断面における開口面積が多孔質部の気孔の開口面積より大きい空間である。このため、本接合体では、接合部に発生したクラックの進展は、接合部に形成された隙間によって遮断される。以上により、本接合体によれば、接合部に隙間が存在しない構成に比べて、接合部における応力緩和性を向上させつつ、接合部におけるクラックの進展を抑制することができる。
【００１０】
（２）上記接合体において、前記第１の部材の前記第１の表面と前記第２の部材の前記第２の表面とで面積が小さい方の対象表面のうち、前記第１の方向視で前記隙間と重なる重複領域の総面積は、前記対象表面の面積の０．５％以上である構成としてもよい。本接合体では、第１の部材の第１の表面と第２の部材の第２の表面とで面積が小さい方の対象表面のうち、第１の方向視で隙間と重なる重複領域の総面積は、対象表面の面積の０．５％以上である（以下、対象表面の面積に対する重複領域の総面積の割合を「隙間面積割合」という）。これにより、本接合体によれば、隙間面積割合が０．５％未満である構成に比べて、接合部におけるクラックの進展を、より効果的に抑制することができる。
【００１１】
（３）上記接合体において、前記第１の部材の前記第１の表面と前記第２の部材の前記第２の表面とで面積が小さい方の対象表面のうち、前記第１の方向視で前記隙間と重なる重複領域の総面積は、前記対象表面の面積の５０％以下である構成としてもよい。本接合体によれば、隙間面積割合が５０％より高い構成に比べて、第１の部材と第２の部材との接合部による接合強度の低下を、より効果的に抑制することができる。
【００１２】
（４）上記接合体において、前記少なくとも１つの断面において、前記複数の多孔質部のうち、少なくとも２つの多孔質部同士は、前記多孔質部より幅が狭い接続部分を介して結合している構成としてもよい。本接合体では、多孔質部同士が接続部分（くびれ）を介して結合されている。これにより、本接合体によれば、多孔質部同士の隙間を確保しつつ、多孔質部同士が結合されていない構成に比べて、多孔質部同士が補強し合うことにより接合部全体として強度を向上させることができる。
【００１３】
（５）上記接合体において、少なくとも１つの前記隙間は、前記少なくとも１つの断面において、全周にわたって前記多孔質部に囲まれている構成としてもよい。本接合体では、接合部に存在する少なくとも１つの隙間は、少なくとも１つの断面において、全周にわたって多孔質部に囲まれている。これにより、本接合体によれば、隙間の一部が接合部の外周面まで連続的につながっている構成に比べて、隙間周囲の強度低下を抑制することができる。
【００１４】
（６）上記接合体において、前記少なくとも１つの断面において、少なくとも互いに隣り合う１組の多孔質部について、前記１組の多孔質部のそれぞれの外接円の中心間距離は、前記外接円の半径の２倍以下である構成としてもよい。本接合体では、少なくとも１つの断面において、少なくとも互いに隣り合う１組の多孔質部について、１組の多孔質部のそれぞれの外接円の中心間距離は、外接円の半径の２倍以下である。これにより、本接合体によれば、１組の多孔質部のそれぞれの外接円の中心間距離が外接円の半径の２倍より長い構成に比べて、隙間の存在に起因して接合部による強度が低下することを抑制することができる。
【００１５】
（７）上記接合体において、前記少なくとも１つの断面において、少なくとも互いに隣り合う１組の多孔質部について、前記１組の多孔質部のそれぞれの外接円の中心間距離は、前記外接円の半径の１．５倍以上である構成としてもよい。本接合体では、少なくとも１つの断面において、少なくとも互いに隣り合う１組の多孔質部について、１組の多孔質部のそれぞれの外接円の中心間距離は、外接円の半径の１．５倍以上である。これにより、本接合体によれば、１組の多孔質部のそれぞれの外接円の中心間距離が外接円の半径の１．５倍より短い構成に比べて、接合部に生じるクラックの進展を、より確実に抑制することができる。
【００１６】
（８）上記接合体において、前記第１の部材は、セラミックスにより形成されているセラミックス部材であり、前記第２の部材は、金属により形成されているベース部材であり、前記接合体は、静電チャックである構成としてもよい。
【００１７】
なお、本明細書に開示される技術は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、接合体、半導体製造装置用部品、保持装置、静電チャック、真空チャック、加熱装置、それらの製造方法等の形態で実現することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】実施形態における静電チャック１００の外観構成を概略的に示す斜視図である。
【図２】実施形態における静電チャック１００のＸＺ断面構成を概略的に示す説明図である。
【図３】本実施形態における静電チャック１００のＸＹ断面構成を概略的に示す説明図である。
【図４】ベース部材２０の上面Ｓ３上に塗布された接合部前駆体３１のＸＹ平面上の配置構成を示す説明図である。
【図５】第１のグループの各サンプルにおける接合部による接合強度とクラック抑制とに関する評価結果を示す説明図である。
【図６】第２のグループの各サンプルにおける接合部による接合強度とクラック抑制とに関する評価結果を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
Ａ．実施形態：
Ａ−１．静電チャック１００の構成：
図１は、本実施形態における静電チャック１００の外観構成を概略的に示す斜視図であり、図２は、本実施形態における静電チャック１００のＸＺ断面構成を概略的に示す説明図である。図２には、後述の図３のＩＩ−ＩＩの位置における静電チャック１００のＸＺ断面構成が示されている。各図には、方向を特定するための互いに直交するＸＹＺ軸が示されている。本明細書では、便宜的に、Ｚ軸正方向を上方向といい、Ｚ軸負方向を下方向というものとするが、静電チャック１００は実際にはそのような向きとは異なる向きで設置されてもよい。
【００２０】
静電チャック１００は、対象物（例えば半導体ウェハＷ）を静電引力により吸着して保持する装置であり、例えば半導体製造装置の真空チャンバー内でウェハＷを固定するために使用される。静電チャック１００は、所定の配列方向（本実施形態では上下方向（Ｚ軸方向））に並べて配置された板状部材１０およびベース部材２０を備える。板状部材１０とベース部材２０とは、板状部材１０の下面Ｓ２（正確には、後述するメタライズ層６０の下面Ｓ５  図２参照）とベース部材２０の上面Ｓ３とが、後述する接合部３０を挟んで上記配列方向に対向するように配置される。すなわち、ベース部材２０は、ベース部材２０の上面Ｓ３が板状部材１０の下面Ｓ２（メタライズ層６０の下面Ｓ５）側に位置するように配置される。
【００２１】
板状部材１０は、上述した配列方向（Ｚ軸方向）に略直交する略円形平面状の上面（以下、「吸着面」という）Ｓ１を有する部材であり、例えばセラミックス（例えば、アルミナや窒化アルミニウム等）により形成されている。板状部材１０の直径は例えば５０ｍｍ〜５００ｍｍ程度（通常は２００ｍｍ〜３５０ｍｍ程度）であり、板状部材１０の厚さは例えば１ｍｍ〜１０ｍｍ程度である。板状部材１０は、特許請求の範囲における第１の部材に相当し、板状部材１０の下面Ｓ２は、特許請求の範囲における第１の表面に相当し、Ｚ軸方向は、特許請求の範囲における第１の方向に相当する。また、本明細書では、Ｚ軸方向に直交する方向を「面方向」という。
【００２２】
図２に示すように、板状部材１０の内部には、導電性材料（例えば、タングステン、モリブデン、白金等）により形成されたチャック電極４０が配置されている。Ｚ軸方向視でのチャック電極４０の形状は、例えば略円形である。チャック電極４０に電源（図示せず）から電圧が印加されると、静電引力が発生し、この静電引力によってウェハＷが板状部材１０の吸着面Ｓ１に吸着固定される。
【００２３】
板状部材１０の内部には、また、導電性材料（例えば、タングステン、モリブデン、白金等）を含む抵抗発熱体により構成されたヒータ電極５０が配置されている。ヒータ電極５０に電源（図示せず）から電圧が印加されると、ヒータ電極５０が発熱することによって板状部材１０が温められ、板状部材１０の吸着面Ｓ１に保持されたウェハＷが温められる。これにより、ウェハＷの温度分布の制御が実現される。
【００２４】
ベース部材２０は、例えば板状部材１０と同径の、または、板状部材１０より径が大きい円形平面の板状部材であり、例えば金属（アルミニウム、アルミニウム合金、チタン合金、鉄や銅等）により形成されている。ベース部材２０の熱膨張係数（熱膨張率）は、板状部材１０の熱膨張係数とは異なる。例えば、ベース部材２０は、金属により形成され、板状部材１０は、セラミックスにより形成されている。この場合には、ベース部材２０の熱膨張係数は、板状部材１０の熱膨張係数より大きい。ベース部材２０の直径は例えば２２０ｍｍ〜５５０ｍｍ程度（通常は２２０ｍｍ〜３５０ｍｍ）であり、ベース部材２０の厚さは例えば２０ｍｍ〜４０ｍｍ程度である。ベース部材２０は、特許請求の範囲における第２の部材に相当し、ベース部材２０の上面Ｓ３は、特許請求の範囲における第２の表面に相当する。
【００２５】
ベース部材２０は、板状部材１０の下面Ｓ２とベース部材２０の上面Ｓ３との間に配置された接合部３０によって、板状部材１０に接合されている。接合部３０の厚さは、例えば１０μｍ以上、７０μｍ以下である。板状部材１０とベース部材２０とを接合するための構成については、後に詳述する。
【００２６】
ベース部材２０の内部には冷媒流路２１が形成されている。冷媒流路２１に冷媒（例えば、フッ素系不活性液体や水等）が流されると、ベース部材２０が冷却され、接合部３０を介したベース部材２０と板状部材１０との間の伝熱（熱引き）により板状部材１０が冷却され、板状部材１０の吸着面Ｓ１に保持されたウェハＷが冷却される。これにより、ウェハＷの温度分布の制御が実現される。
【００２７】
また、図２に示すように、静電チャック１００には、ベース部材２０の下面Ｓ４から板状部材１０の吸着面Ｓ１にわたって上下方向に延びるピン挿通孔１４０が形成されている。すなわち、ピン挿通孔１４０は、ベース部材２０をＺ軸方向に貫通する孔２６と、接合部３０をＺ軸方向に貫通する孔３６と、板状部材１０と後述するメタライズ層６０とをＺ軸方向に貫通する孔１６とが互いに連通した一体の孔である。ピン挿通孔１４０は、板状部材１０の吸着面Ｓ１上に保持されたウェハＷを押し上げて吸着面Ｓ１から離間させるためのリフトピン（図示せず）を挿通するための孔である。
【００２８】
また、図２に示すように、静電チャック１００は、板状部材１０とウェハＷとの間の伝熱性を高めてウェハＷの温度分布の制御性をさらに高めるため、板状部材１０の吸着面Ｓ１とウェハＷの表面との間に存在する空間に不活性ガス（例えば、ヘリウムガス）を供給する構成を備えている。すなわち、静電チャック１００には、ベース部材２０の下面Ｓ４から接合部３０の上面にわたって上下方向に延びる第１のガス流路孔１３１と、第１のガス流路孔１３１に連通すると共に板状部材１０の吸着面Ｓ１に開口する第２のガス流路孔１３２とが形成されている。第１のガス流路孔１３１は、ベース部材２０をＺ軸方向に貫通する孔２５と、接合部３０をＺ軸方向に貫通する孔３５とが互いに連通した一体の孔である。また、第２のガス流路孔１３２の下端部は、径が拡大された拡径部１３４となっており、拡径部１３４内には、通気性を有する充填部材（通気性プラグ）１６０が充填されている。また、板状部材１０の内部には、第２のガス流路孔１３２と連通すると共に面方向に環状に延びる横流路１３３が形成されている。ヘリウムガス源（図示しない）から供給されたヘリウムガスが、第１のガス流路孔１３１内に流入すると、流入したヘリウムガスは、第１のガス流路孔１３１から拡径部１３４内に充填された通気性を有する充填部材１６０の内部を通過して板状部材１０の内部の第２のガス流路孔１３２内に流入し、横流路１３３を介して面方向に流れつつ、吸着面Ｓ１に形成されたガス噴出孔から噴出する。このようにして、吸着面Ｓ１とウェハＷの表面との間に存在する空間に、ヘリウムガスが供給される。
【００２９】
Ａ−２．板状部材１０とベース部材２０とを接合するための詳細構成：
次に、板状部材１０とベース部材２０とを接合するための詳細構成について説明する。図３は、本実施形態における静電チャック１００のＸＹ断面構成を概略的に示す説明図である。図３には、図２のＩＩＩ−ＩＩＩの位置における静電チャック１００のＸＹ断面構成が示されている。また、図３には、板状部材１０の外形が点線で示されている。
【００３０】
図２および図３に示すように、本実施形態の静電チャック１００では、板状部材１０の下面Ｓ２には、メタライズ層６０が形成されている。メタライズ層６０は、板状部材１０の下面Ｓ２のうち、孔１６や拡径部１３４の形成部分を除く、表面部分全体を覆っている。メタライズ層６０は、主成分として、導電性材料（例えば、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｂ、Ｎｉ−Ａｕフラッシュなど）を含む材料により形成された金属膜である。メタライズ層６０のＺ軸方向の厚さは、板状部材１０のＺ軸方向の厚さより薄く、例えば０．１μｍ程度である。
【００３１】
接合部３０は、金属を含む多孔質構造により形成されている。接合部３０の多孔質構造の気孔率は、板状部材１０の気孔率より高く、かつ、ベース部材２０の気孔率より高い。接合部３０の多孔質構造の気孔率は、例えば、２０％以上、７０％以下である。また、接合部３０は、主成分として、粒径が１００ｎｍ以下の金属超微粒子を含んでいる。具体的には、接合部３０は、金属ナノ粒子（例えばＡｇナノ粒子やＣｕナノ粒子）の焼結体である。ここでいう主成分とは、含有割合（重量割合）の最も多い成分を意味する。接合部３０は、複数の金属ナノ粒子が焼結して互いに接合したナノ金属粒子接合体である。このナノ金属粒子接合は、金属ナノ粒子同士の固相拡散接合（固相焼結）である。このため、接合部３０では、金属ナノ粒子同士が固相（粒状）のまま接合することによって固相間に気孔が形成されており、その結果、接合部３０は多孔質構造になっている。
【００３２】
本実施形態の静電チャック１００は、接合部３０に関する第１の条件を満たす。
＜第１の条件＞
接合部３０は、複数の多孔質部３２によって形成されており、かつ、接合部３０を含むＺ軸方向に略垂直な少なくとも１つの断面において、少なくとも１組の多孔質部３２同士の間には、隙間Ｍが存在している（図２および図３参照）。
隙間Ｍは、接合部３０（多孔質部３２）のＺ軸方向の全長にわたって多孔質部３２の形成材料が連続的に存在しない（図２参照）。また、１つの隙間Ｍの開口面積は、多孔質部３２の気孔の開口面積（気孔径が最大の気孔の開口面積）より大きい（図３参照）。例えば、１つの隙間Ｍの開口面積は、多孔質部３２の気孔の開口面積の１０倍以上であることが好ましい。なお、隙間Ｍは、Ｚ軸方向に沿って直線状に延びているものに限らず、Ｚ軸方向に対して傾斜した方向に延びているものや、例えば曲線など、非直線状に延びているものでもよい。
【００３３】
本実施形態の静電チャック１００は、さらに、接合部３０に関する第２の条件を満たすことが好ましい。
＜第２の条件＞
Ｚ軸方向視で、静電チャック１００の下面Ｓ２の全体の面積に対する、隙間Ｍの面積の割合（以下、「隙間Ｍの面積割合」という）は、０．５％以上である。
隙間Ｍの面積は、静電チャック１００の下面Ｓ２と隙間Ｍとが重なる重複領域の総面積である。なお、静電チャック１００の下面Ｓ２は、特許請求の範囲における対象表面に相当する。
【００３４】
本実施形態の静電チャック１００は、さらに、接合部３０に関する第３の条件を満たすことが好ましい。
＜第３の条件＞
接合部３０の隙間Ｍの面積割合は、５０％以下である。
【００３５】
本実施形態の静電チャック１００は、さらに、接合部３０に関する第４の条件を満たすことが好ましい。
＜第４の条件＞
接合部３０を含むＺ軸方向に略垂直な少なくとも１つの断面において、複数の多孔質部３２のうち、少なくとも２つの多孔質部３２は、多孔質部３２より幅が狭い接続部分３４を介して結合している（図３参照）。
【００３６】
本実施形態の静電チャック１００は、さらに、接合部３０に関する第５の条件を満たすことが好ましい。
＜第５の条件＞
接合部３０を含むＺ軸方向に略垂直な少なくとも１つの断面において、少なくとも１つの隙間Ｍは、該隙間Ｍの全周にわたって複数の多孔質部３２に囲まれている。
【００３７】
本実施形態の静電チャック１００は、さらに、接合部３０に関する第６の条件を満たすことが好ましい。
＜第６の条件＞
接合部３０を含むＺ軸方向に略垂直な少なくとも１つの断面において、少なくとも互いに隣り合う１組の多孔質部３２について、１組の多孔質部３２のそれぞれの外接円の中心間距離Ｌは、外接円の半径の２倍以下である。
ここで、「外接円の中心間距離Ｌ」は、互いに隣り合う１組の多孔質部３２の一方の外接円の中心（例えば、図３中の外接円Ｃ１の中心Ｏ１）と、他方の外接円の中心（例えば、図３中の外接円Ｃ２の中心Ｏ２）との間の距離である。また、「外接円の半径」は、１組の多孔質部３２のそれぞれの外接円のうち、半径が大きい外接円の半径である。
【００３８】
本実施形態の静電チャック１００は、さらに、接合部３０に関する第７の条件を満たすことが好ましい。
＜第７の条件＞
接合部３０を含むＺ軸方向に略垂直な少なくとも１つの断面において、少なくとも互いに隣り合う１組の多孔質部３２について、１組の多孔質部３２のそれぞれの外接円の中心間距離Ｌは、外接円の半径の１．５倍以上である。
【００３９】
なお、図３では、各多孔質部３２のＺ軸方向視での形状は、略円形であり、複数の多孔質部３２は、Ｚ軸方向視で格子状に配置されている。また、互いに隣り合う多孔質部３２のそれぞれの周縁の一部分同士が互いに一体的に結合されている。また、接合部３０には、複数の隙間Ｍが形成されている。具体的には、複数の隙間Ｍは、互いに直交する２方向（Ｘ軸方向、Ｙ軸方向）において互いに等間隔で配置されている。
【００４０】
Ａ−３．静電チャック１００の製造方法：
本実施形態の静電チャック１００の製造方法は、例えば以下の通りである。まず、公知の方法により、板状部材１０を作製する。例えば、セラミックスグリーンシートを複数枚作製し、所定のセラミックスグリーンシートに所定の加工を行う。所定の加工としては、例えば、チャック電極４０やヒータ電極５０等の形成のためのメタライズペーストの印刷、各種ビアの形成のための孔空けおよびメタライズペーストの充填等が挙げられる。これらのセラミックスグリーンシートを積層して熱圧着し、切断等の加工を行うことにより、セラミックスグリーンシートの積層体を作製する。作製されたセラミックスグリーンシートの積層体を焼成することにより、セラミックス焼成体である板状部材１０を作製する。また、公知の方法により、ベース部材２０を作製する。
【００４１】
次に、板状部材１０の下面Ｓ２にメタライズ層６０を形成する。例えば、板状部材１０がアルミナにより形成されている場合、板状部材１０の下面Ｓ２に、モリブデンマンガン法やコファイア法により金属膜（例えばＮｉ等のストライクメッキ）を形成した後にＡｇ、Ｃｕ、Ａｕ等のめっきを施す。これにより、ベース部材２０の上面Ｓ３側に配置される最外層がＡｇ、Ｃｕ、Ａｕ等により形成されたメタライズ層６０を形成することができる。なお、メタライズ層６０を形成する他の方法としては、金属蒸着、スパッタ、物理蒸着（ＰＶＤ）が挙げられる。なお、板状部材１０とメタライズ層６０との密着性向上のため、例えば、板状部材１０の下面Ｓ２側から、Ｔｉ、Ｍｏ、最外層（約０．１μｍ）の順に成膜してもよい。
【００４２】
次に、金属ナノ粒子を主成分とするペーストを、ベース部材２０の上面Ｓ３上にドット状に塗布（印刷）する。図４は、ベース部材２０の上面Ｓ３上に塗布された複数のドット状のペースト（以下、「接合部前駆体３１」という）のＸＹ平面上の配置構成を示す説明図である。図４には、板状部材１０の外形が点線で示されている。図４では、各接合部前駆体３１のＺ軸方向視での形状は、略円形状であり、複数の接合部前駆体３１は、互いに離間して配置され、かつ、互いに等間隔で格子状に配置されている。次に、ベース部材２０の上面Ｓ３上に塗布された複数の接合部前駆体３１の上に板状部材１０をマウントすることにより、板状部材１０に形成されたメタライズ層６０の下面Ｓ５とベース部材２０の上面Ｓ３との間に複数の接合部前駆体３１を挟み込ませる。そして、板状部材１０に対して、ベース部材２０側に向かう方向に、例えば、約０．１Ｎ／ｍｍ２〜１．０Ｎ／ｍｍ２程度の圧力を加え、窒素雰囲気で２７０℃の熱処理を１時間施すことにより、板状部材１０に形成されたメタライズ層６０とベース部材２０とを接合する接合部３０を形成する。すなわち、熱処理の過程で、各接合部前駆体３１は外周側に広がって、互いに隣り合う接合部前駆体３１の周縁の一部分同士が接触して一体化する。その結果、少なくとも上記第１の条件を満たす接合部３０が形成される（図２および図３参照）。以上の工程により、本実施形態の静電チャック１００が製造される。
【００４３】
Ａ−４．本実施形態の効果：
以上説明したように、本実施形態の静電チャック１００は、板状部材１０と、ベース部材２０と、接合部３０とを備える。接合部３０は、板状部材１０およびベース部材２０より気孔率が高い複数の多孔質部３２によって形成されている。このため、本実施形態では、接合部が緻密体によって形成された構成に比べて、板状部材１０とベース部材２０との熱膨張差による応力を緩和する応力緩和性が向上する。また、本実施形態では、少なくとも２つの多孔質部３２の間には、隙間Ｍが存在している（上記第１の条件）。隙間Ｍは、接合部３０のＺ軸方向の全長にわたって接合部３０の形成材料が連続的に存在せず、かつ、Ｚ軸方向に略垂直な少なくとも１つの断面における開口面積が多孔質部３２の気孔の開口面積より大きい空間である。このため、本実施形態では、接合部３０（多孔質部３２）に発生したクラックの進展は、接合部３０に形成された隙間Ｍによって遮断される。以上により、本実施形態によれば、接合部に隙間が存在しない構成に比べて、接合部３０における応力緩和性を向上させつつ、接合部３０におけるクラックの進展を抑制することができる。
【００４４】
ここで、接合部に隙間が存在しない構成において、接合部を比較的に気孔率が高い多孔質構造にすることによって接合部における応力緩和性を向上させることも考えられる。しかし、多孔質構造の気孔率が高いほど、各気孔の開口面積が大きいため、接合部と被接合部材（板状部材１０やベース部材２０）との間の接触箇所におけるアンカー効果が低下するため、接合部と被接合部材とが十分に接合されないおそれがある。これに対して、本実施形態によれば、接合部３０を形成する多孔質部３２に隙間Ｍが存在している。このため、多孔質部３２において気孔率に起因するアンカー効果の低下を抑制しつつ、接合部３０に形成された隙間Ｍによって接合部における応力緩和性を向上させることができる。なお、本実施形態では、セラミックスにより形成された板状部材１０の下面Ｓ２にメタライズ層６０が形成され、このメタライズ層６０とベース部材２０とが、接合部３０を形成する多孔質体によって接合されている。このため、板状部材１０と多孔質体とが、メタライズ層６０を介さずに直接接触する構成に比べて、板状部材１０と多孔質体との接合強度が向上する。
【００４５】
本実施形態では、接合部３０の隙間Ｍの面積割合は、０．５％以上である（上記第２の条件）。これにより、本実施形態によれば、隙間Ｍの面積割合が０．５％未満である構成に比べて、隙間Ｍの存在によって接合部３０の柔軟性が高いため、接合部３０におけるクラックの進展を、より効果的に抑制することができる。
【００４６】
本実施形態では、接合部３０の隙間Ｍの面積割合は、５０％以下である（上記第３の条件）。これにより、本実施形態によれば、隙間Ｍの面積割合が５０％より高い構成に比べて、接合部と板状部材１０等との接触面積が大きいため、板状部材１０とベース部材２０との接合部３０による接合強度の低下を、より効果的に抑制することができる。
【００４７】
本実施形態では、多孔質部３２同士が接続部分３４（くびれ）を介して結合されている（上記第４の条件）。これにより、本実施形態によれば、多孔質部３２同士の隙間を確保しつつ、多孔質部３２同士が結合されていない構成に比べて、多孔質部３２同士が補強し合うことにより接合部３０全体として強度を向上させることができる。
【００４８】
本実施形態では、接合部３０に存在する少なくとも１つの隙間Ｍは、少なくとも１つのＸＹ断面において、隙間Ｍの全周にわたって多孔質部３２に囲まれている（上記第５の条件）。これにより、本実施形態によれば、隙間Ｍの一部が接合部の外周面まで連続的につながっている構成に比べて、隙間Ｍの周囲の強度低下を抑制することができる。
【００４９】
本実施形態では、少なくとも１つのＸＹ断面において、少なくとも互いに隣り合う１組の多孔質部３２について、１組の多孔質部３２のそれぞれの外接円の中心間距離Ｌは、外接円の半径の２倍以下である（上記第６の条件）。これにより、本実施形態によれば、１組の多孔質部３２のそれぞれの外接円の中心間距離Ｌが外接円の半径の２倍より長い構成に比べて、隙間Ｍの存在に起因して接合部３０による接合強度が低下することを抑制することができる。
【００５０】
本実施形態では、少なくとも１つのＸＹ断面において、少なくとも互いに隣り合う１組の多孔質部３２について、１組の多孔質部３２のそれぞれの外接円の中心間距離Ｌは、外接円の半径の１．５倍以上である（上記第７の条件）。これにより、本実施形態によれば、１組の多孔質部３２のそれぞれの外接円の中心間距離Ｌが外接円の半径の１．５倍より短い構成に比べて、接合部３０に生じるクラックの進展を、より確実に抑制することができる。
【００５１】
また、本実施形態では、接合部３０は、主成分として、粒径が１００ｎｍ以下の金属超微粒子を含んでいるため、接合部が主成分として樹脂や半田を含む構成に比べて、接合部３０の耐熱性を向上させることができる。例えば、接合部３０が、Ａｇナノ粒子により形成された構成では、接合部３０の融点は約９６０℃である。また、接合部３０では、２００℃程度で接合が可能であるため、接合時における残留応力を最小限に抑えることができる。また、特に、接合部３０が軟質性を有するＡｇやＣｕの金属超微粒子により形成された構成では、板状部材１０とベース部材２０との熱膨張差による応力を緩和する応力緩和性を、より効果的に向上させることができる。
【００５２】
Ａ−５．性能評価：
図５は、第１のグループの各サンプルにおける接合部による接合強度とクラック抑制とに関する評価結果を示す説明図であり、図６は、第２のグループの各サンプルにおける接合部による接合強度とクラック抑制とに関する評価結果を示す説明図である。図５および図６に示すように、接合体の２つのグループのサンプルについて、接合部による接合強度とクラック抑制とに関する評価を行った。２つのグループのサンプルは、全体として、上述の静電チャック１００と略同一構成であり、具体的には、アルミナにより形成された矩形状の板状部材と、Ｃｕにより形成された矩形状のベース部材と、接合部とを備える接合体である。但し、各サンプルは、例えばサイズや、板状部材がヒータ電極５０等を備えない等の点で、上述の静電チャック１００とは異なる。板状部材にはメタライズ層が形成されており、メタライズ層とベース部材とが、主成分としてＡｇナノ粒子を含む接合部によって接合されている。なお、各サンプルは、上述した製造方法と同様の方法により製造できる。
【００５３】
図５に示すように、第１のグループのサンプル（サンプル１−１〜１−５）は、接合部３０の隙間Ｍの面積割合が互いに異なる。各サンプルにおける接合部３０の隙間Ｍの面積割合は、接合体の製造段階における各接合部前駆体の大きさや離間距離と、板状部材とベース部材とで接合部前駆体を挟み込む圧力と、の少なくとも１つを変えることにより調整することができる。具体的には、接合部前駆体の大きさが大きいほど、接合部前駆体同士の離間距離が短いほど、板状部材とベース部材とで接合部を挟み込む圧力が高いほど、隙間Ｍの面積割合を低くすることができる。
【００５４】
図６に示すように、第２のグループのサンプル（サンプル２−１〜２−８）は、接合部における多孔質部の半径と中心間距離との少なくとも１つが互いに異なる。多孔質部の半径と中心間距離とは、隙間Ｍの面積割合と同様、接合体の製造段階における各接合部前駆体の大きさや離間距離と、板状部材とベース部材とで接合部前駆体を挟み込む圧力と、の少なくとも１つを変えることにより調整することができる。
【００５５】
接合部による接合強度は、次のようにして評価した。まず、各サンプルの接合体を、大気中で、１５０℃の加熱処理を、２００時間行った。その後、公知の引張試験機を用いて、各サンプルのうち、ベース部材を固定しつつ、板状部材を引っ張る荷重を加えつつ、荷重を増加させていく。そして、接合部が破断したときの破壊荷重を測定した。接合強度は、破壊荷重を、接合部とメタライズ層との接合面積（接合部を形成する多孔質体の気孔は無視）で除算した値（ＭＰａ）とした。すなわち、ここでいう接合強度は、耐酸化試験後における接合部による接合強度（引っ張り強度）である。図５および図６の「接合強度」では、「○」は、接合強度が４０ＭＰａ以上であったことを意味し、「△」は、接合強度が４０ＭＰａ未満であったことを意味する。
【００５６】
接合部によるクラック抑制は、次のようにして評価した。クラック抑制は、接合部の外表面に発生したクラックの接合部の内部への進展（伝播）を抑制することをいう。まず、各サンプルの接合体を、室温（常温）と３５０℃との間で交互に温度を変える熱サイクルを５０００回繰り返する。その後、接合部におけるクラックの発生率を特定する。クラックの発生率は、Ｚ軸方向視で、該Ｚ軸方向に略直交する所定方向（例えばＸ軸方向）における接合部３０全体の幅に対する、接合部の外表面からクラックが発生した位置まで深さの割合である。各サンプルの接合体から、接合部のＸＹ断面を切り出して、そのＸＹ断面を研磨し、電子顕微鏡により例えば２０，０００倍の倍率で断面観察し、接合部におけるクラックの有無を検出して、接合部におけるクラックの発生率を特定する。なお、各サンプルの接合体を切断せずに、公知のＸ線透過装置に用いて接合部におけるクラックの有無を検出して、クラック発生率を特定してもよい。図５および図６の「クラック抑制」では、「○」は、クラックの発生率が５％未満であったことを意味し、「△」は、クラックの発生率が５％以上であったことを意味する。
【００５７】
図５に示すように、クラック抑制に関する評価結果について、サンプル１−１では、「△」と評価され、サンプル１−２〜１−５では、「○」と評価された。このことは、隙間Ｍの面積割合を０．５以上にする（第２の条件を満たす）ことにより、接合部におけるクラックの進展を、より効果的に抑制できることを意味する。また、接合強度に関する評価結果について、サンプル１−１〜１−４では、「○」と評価され、サンプル１−５では、「△」と評価された。このことは、隙間Ｍの面積割合を５０％以下にする（第３の条件を満たす）ことにより、板状部材とベース部材との接合部による接合強度の低下を、より効果的に抑制できることを意味する。
【００５８】
図６に示すように、接合強度に関する評価結果について、サンプル２−１，２−６では、外接円の中心間距離が外接円の半径の２倍より大きく、「△」と評価され、サンプル２−２〜２−５，２−７，２−８では、外接円の中心間距離が外接円の半径の２倍以下であり、「○」と評価された。このことは、１組の多孔質部のそれぞれの外接円の中心間距離を外接円の半径の２倍以下にする（第６の条件を満たす）ことにより、隙間の存在に起因して接合部による接合強度が低下できることを意味する。また、クラック抑制に関する評価結果について、サンプル２−５，２−８では、外接円の中心間距離Ｌが外接円の半径の１．５倍未満であり、「△」と評価され、サンプル２−１〜２−４，２−６，２−７は、外接円の中心間距離が外接円の半径の１．５倍以上であり、「○」と評価された。このことは、１組の多孔質部のそれぞれの外接円の中心間距離を外接円の半径の１．５倍以上にする（第７の条件を満たす）ことにより、接合部に生じるクラックの進展を、より確実に抑制できることを意味する。
【００５９】
Ｂ．変形例：
本明細書で開示される技術は、上述の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の形態に変形することができ、例えば次のような変形も可能である。
【００６０】
上記実施形態における静電チャック１００の構成は、あくまで一例であり、種々変形可能である。例えば、上記実施形態では、第１の部材および第２の部材として、板状の板状部材１０やベース部材２０を例示したが、板状以外の形状（例えば円筒状）の部材であってもよい。また、静電チャック１００は、上記第２の条件から第７の条件の少なくとも１つを満たさなくてもよい。
【００６１】
上記実施形態において、多孔質部３２のＺ軸方向視での形状は、円形状に限らす、例えば正方形状、矩形状など、他の形状であってもよい。また、上記実施形態において、複数の多孔質部３２は、互いに離間していてもよい。また、接合部３０に形成される隙間Ｍは、多孔質部３２に囲まれた閉空間に限らず、一部が接合部３０の外周面側に開放した開空間であってもよい。
【００６２】
上記実施形態では、板状部材１０の内部にヒータ電極５０が配置されているが、必ずしも板状部材１０の内部にヒータ電極５０が配置されている必要はない。また、上記実施形態では、ベース部材２０に冷媒流路２１が形成されているが、必ずしもベース部材２０に冷媒流路２１が形成されている必要はない。また、上記実施形態において、メタライズ層６０を備えず、板状部材１０と接合部３０とがメタライズ層６０を介さずに接合されている構成であってもよい。
【００６３】
上記実施形態では、板状部材１０の内部に１つのチャック電極４０が設けられた単極方式が採用されているが、板状部材１０の内部に一対のチャック電極４０が設けられた双極方式が採用されてもよい。
【００６４】
上記実施形態の静電チャック１００における各部材の形成材料は、あくまで一例であり、任意に変更可能である。例えば、上記実施形態では、ベース部材２０が、金属により形成されているが、ベース部材２０が、金属以外の材料（例えば、樹脂材料、セラミックス）により形成されるとしてもよい。また、接合部３０は、多孔質体であればよく、金属超微粒子以外の材料（例えば、樹脂、粒径が１００ｎｍより大きい金属粒子）により形成されたものでもよい。また、接合部３０は、主成分とは異なる種類の金属ナノ粒子（Ａｇ、Ｃｕ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ）を微量添加してもよい。
【００６５】
また、接合部３０が主成分としてＡｇナノ粒子を含む場合、Ａｇと固相で相互拡散が生じやすい元素（状態図において相互に固溶相領域が多い元素  Ａｇ、Ｃｕ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｂ、Ｎｉ−Ａｕフラッシュなど）を、メタライズ層６０の最外層にすることが好ましい。また、上記実施形態において、ベース部材２０がＣｕではなく、例えばＦｅ系材料、Ｔｉ合金、Ａｌ合金により形成されている場合、同金属と接合部３０に含まれるＡｇナノ粒子との相互拡散が起こりにくい。この場合、ベース部材２０の上面Ｓ３にもメタライズ層を形成し、該メタライズ層と接合部との界面について、上述の第１の条件や第２の条件を満たすことが好ましい。
【００６６】
上記実施形態の静電チャック１００の製造方法は、あくまで一例であり、種々変形可能である。
【００６７】
本発明は、静電引力を利用してウェハＷを保持する静電チャック１００に限らず、セラミックスにより形成された第１の部材と、第２の部材と、多孔質体により形成された接合部とを備える他の接合体（例えば、真空チャック等）にも同様に適用可能である。
【符号の説明】
【００６８】
１０：板状部材  １６，２５，２６，３５，３６：孔  ２０：ベース部材  ２１：冷媒流路  ３０：接合部  ３１：接合部前駆体  ３２：多孔質部  ３４：接続部分  ４０：チャック電極  ５０：ヒータ電極  ６０：メタライズ層  １００：静電チャック  １３１：第１のガス流路孔  １３２：第２のガス流路孔  １３３：横流路  １３４：拡径部  １４０：ピン挿通孔  １６０：充填部材  Ｃ１，Ｃ２：外接円  Ｌ：中心間距離  Ｍ：隙間  Ｏ１，Ｏ２：中心  Ｓ１：吸着面  Ｓ２，Ｓ４，Ｓ５：下面  Ｓ３：上面  Ｗ：ウェハ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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