(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
貫通孔が設けられている緻密質のセラミックス焼結体からなる支持部と、骨格粒子となるセラミックス粉末がガラスにより結合されることによって形成されている多孔質体からなる載置部とを備え、前記載置部が前記貫通孔を塞いでいる状態で前記多孔質体を構成するガラスによって前記支持部に対して接合されている真空吸着装置であって、
平均粒子径が２〜３０［μｍ］の範囲であり、１次粒子の小粒径側からの累積個数が全粒子個数の９５％における粒子径Ｄ９５が平均粒子径の３倍以下の範囲であり、かつ、１次粒子の小粒径側からの累積個数が全粒子個数の３％における粒子径Ｄ３が平均粒子径の０．２５倍以上の範囲である前記セラミックス粉末と、ガラス粉末とからなる原料によって前記多孔質体が形成され、
前記載置部を構成する多孔質体の平均気孔径が１〜１０［μｍ］の範囲（ただし、１０［μｍ］を除く）であり、
前記セラミックス粉末の平均粒子径に対する前記ガラスの粉末の平均粒子径の比が１／３以下である原料によって前記載置部が形成されていることを特徴とする真空吸着装置。
【請求項２】
請求項１記載の真空吸着装置において、
前記多孔質体の気孔率が１０〜５０［％］の範囲であることを特徴とする真空吸着装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の真空吸着装置において、
前記支持部がアルミナおよび炭化珪素から選ばれる１種類のセラミックスからなる緻密質焼結体からなることを特徴とする真空吸着装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の真空吸着装置の製造方法であって、
前記セラミックス粉末と、前記ガラス粉末と、水またはアルコールとを混合することによってスラリーを調整するスラリー調整工程と、
支持部となるセラミックス緻密質焼結体に設けられている貫通孔が途中で遮断されるように前記貫通孔の一部に消失部材を充填する消失部材充填工程と、
前記貫通孔および前記消失部材により形成される空間に前記スラリーを充填するスラリー充填工程と、
前記支持部となるセラミックス緻密質焼結体と、前記空間に充填された前記スラリーとをガラスの軟化点以上の温度で一体的に焼成する焼成工程とを含むことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、たとえば、ラップ等の湿式加工を行うために半導体ウエハまたはガラス基板などの対象物を真空吸着する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
多孔質体からなる載置部と、緻密質体からなる支持部とが両者の接合界面に隙間が生じないように一体的に焼成されてなる真空吸着装置が提案されている（特許文献１参照）。当該真空吸着装置によれば、その洗浄時に載置部および支持部の隙間を通じた洗浄液の漏れが防止され、載置部の多孔質体内に残留した研削屑等の汚染物質が十分に除去されうる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４３３６５３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、焼成などの熱処理の後における多孔質体の収縮等の原因によって、載置部および支持部の間の密着性が若干ではあるものの低下する可能性がある。
【０００５】
そこで、本発明は、載置部および支持部の間の密着性のさらなる向上を図りうる真空吸着装置およびその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、貫通孔が設けられている緻密質のセラミックス焼結体からなる支持部と、骨格粒子となるセラミックス粉末がガラスにより結合されることによって形成されている多孔質体からなる載置部とを備え、前記載置部が前記貫通孔を塞いでいる状態で前記多孔質体を構成するガラスによって前記支持部に対して接合されている真空吸着装置に関する。
【０００７】
本発明の真空吸着装置は、平均粒子径が２〜３０［μｍ］の範囲であり、１次粒子の小粒径側からの累積個数が全粒子個数の９５％における粒子径Ｄ９５が平均粒子径の３倍以下の範囲であり、かつ、１次粒子の小粒径側からの累積個数が全粒子個数の３％における粒子径Ｄ３が平均粒子径の０．２５倍以上の範囲である前記セラミックス粉末と、ガラス粉末とからなる原料によって前記多孔質体が形成され、前記載置部を構成する多孔質体の平均気孔径が１〜１０［μｍ］の範囲（ただし、１０［μｍ］を除く）であり、前記セラミックス粉末の平均粒子径に対する前記ガラスの粉末の平均粒子径の比が１／３以下である原料によって前記載置部が形成されていることを特徴とする。
【０００８】
前記多孔質体の気孔率が１０〜５０［％］の範囲であることが好ましい。
【００１０】
前記支持部がアルミナおよび炭化珪素から選ばれる１種類のセラミックスからなる緻密質焼結体からなっていてもよい。
【００１１】
本発明の真空吸着装置の製造方法は、前記セラミックス粉末と、前記ガラス粉末と、水またはアルコールとを混合することによってスラリーを調整するスラリー調整工程と、支持部となるセラミックス緻密質焼結体に設けられている貫通孔が途中で遮断されるように前記貫通孔の一部に消失部材を充填する消失部材充填工程と、前記貫通孔および前記消失部材により形成される空間に前記スラリーを充填するスラリー充填工程と、前記セラミックス緻密質焼結体と、前記空間に充填された前記スラリーとをガラスの軟化点以上の温度で一体的に焼成する焼成工程とを含むことを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態としての真空吸着装置の断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
（真空吸着装置の構成）
図１に示されている本発明の一実施形態としての真空吸着装置は、半導体ウエハ等の対象物ｗが載置される略平板状の多孔質体からなる載置部１と、略平板状のセラミックス緻密質体からなる支持部２とを備えている。支持部２にはその中央部を上下方向に貫通する貫通孔２０が形成されている。貫通孔２０の上部空間２１は、下部空間２２よりも幅広または大径に形成されている。
【００１４】
貫通孔２０の上部空間２１の側壁が載置部１の周縁に対して全周にわたり接合されることにより、載置部１が支持部２により支持されている。載置部１と支持部２との接合界面１２は隙間なく一体的に焼成されている。「隙間なく一体的に焼成されている」とは、載置部１の多孔質体構造が支持部２と接する界面まで連続しており、かつ、載置部１と支持部２との接合界面１２に隙間がなく、載置部１と支持部２とが一体的に焼成されてなることを意味する。
【００１５】
載置部１の上端面は、支持部２またはその囲繞部の上端面とともに研磨加工されることによって形成される。載置部１の上端面および支持部２の上端面は同じ平面上に含まれる。貫通孔２０が真空ポンプ（図示略）によって下部空間２２の側から吸引されることにより、対象物ｗが載置部１に対して真空吸着される。
【００１６】
載置部１を構成する多孔質体は、セラミックス粉末およびガラス粉末を含む原料から製造される。アルミナまたは炭化珪素粉末がセラミックス粉末として採用される。純度が９５．５〜９９．５［％］の範囲に含まれ、平均粒子径が２〜３０［μｍ］の範囲に含まれ、Ｄ９５が平均粒子径の３倍以下の範囲に含まれ、かつ、Ｄ３が平均粒子径の０．２５倍以上の範囲に含まれるようなセラミックス粉末が用いられる。「Ｄ９５」は、１次粒子の小粒径側からの累積個数が全粒子個数の９５［％］における粒子径を意味する。「Ｄ３」は、１次粒子の小粒径側からの累積個数が全粒子個数の３［％］における粒子径を意味する。
【００１７】
ガラスとして、その熱膨張係数がセラミックスの熱膨張係数より小さいものが用いられる。これにより、載置部１と支持部２との接合界面の隙間をなくすことができる。また、載置部１を構成する多孔質体において結合材としての役割を有するガラスに圧縮応力が加わった状態が実現される。
【００１８】
また、載置部１の構成原料において、セラミックス粉末の平均粒子径に対するガラス粉末の平均粒子径の比が１／３以下とされている。これにより、ガラス粉末がセラミックス粉末の充填を阻害し、ガラス軟化点以上で焼結する際に焼成収縮が防止される。
【００１９】
セラミックス粉末に対するガラス粉末の添加量は、目標とする気孔率、セラミックス粉末の粒度、焼成温度およびガラス粘性等が考慮された上で、質量比で５〜３０［％］の範囲に調節される。これにより、多孔質体の焼成収縮が防止されるとともに、セラミックス粉末の結合強度が十分に高く確保される。
【００２０】
（真空吸着装置の製造方法）
本発明の真空吸着装置の製造方法は、「スラリー調整工程」、「消失部材充填工程」、「スラリー充填工程」および「焼成工程」を含む。焼成されることにより支持部２を構成するセラミックス成形体は、当該支持部と同様の構成を有しているので、支持部２に対して付された符号と同じ符号が付される。
【００２１】
スラリー調整工程において、多孔質体の原料粉末であるセラミックス粉末およびガラス粉末と、水またはアルコールとが混合されてスラリーが調整される。当該混合法として、ボールミルまたはミキサー等を用いた公知の方法が適用されうる。水またはアルコールの添加量は、セラミックス粉末の粒度およびガラス粉末の添加量などが考慮された上で、所望の流動性を有するスラリーが得られるように任意に調整されうる。
【００２２】
また、消失部材充填工程において、支持部２のセラミックス緻密質焼結体に設けられている貫通孔２０が途中で遮断されるように貫通孔の一部に消失部材が充填される。たとえば、貫通孔２０のうち、上部空間２１の下側空間および下部空間２２に対してろうまたは樹脂等の焼失部材が充填される。セラミックス緻密質焼結体は、アルミナまたは炭化珪素により構成される。
【００２３】
次に、スラリー充填工程において、貫通孔２０および消失部材により形成される空間、たとえば、上部空間２１の上側空間にスラリーが充填される。この際、必要に応じて、スラリー中の残留気泡を除去するために真空脱泡が実施され、あるいは、充填率を高めるために振動が加えられてもよい。
【００２４】
そして、焼成工程において、消失部材により形成される空間にスラリーが充填されたセラミックス成形体が十分に乾燥された後、ガラスの軟化点以上の温度でセラミックス緻密質焼結体およびスラリー由来の原料が一体的に焼成される。この際、焼成温度が高すぎると載置部１に変形または収縮が発生するため、ガラスの軟化点以上であっても可能な限り低温（たとえば１０００［℃］）で焼成することが望ましい。焼成工程において、貫通孔２０を塞いでいた消失部材が消失する。
【００２５】
その後、載置部１の上端面および支持部２の上端面が同一平面となるようにダイヤモンド砥石で研磨されることにより真空吸着装置の吸着面が得られた。
【００２６】
（実施例）
（実施例１）
セラミックス粉末として、平均粒子径Ｄが１０［μｍ］であり、Ｄ９５が３０．０［μｍ］であって平均粒子径Ｄの３．０倍であり、Ｄ３が３．０［μｍ］であって平均粒子径Ｄの０．３倍であるアルミナ粉末が用いられた。アルミナ粉末の純度はたとえば９６．５［％］である。ガラス粉末としては、平均粒子径３．０［μｍ］であってセラミックス粉末の平均粒子径の０．３倍であり、熱膨張係数４．０×１０-6／℃、軟化点８００℃のほう珪酸ガラスが用いられた。セラミックス粉末、ガラス粉末および蒸留水が１００：２０：２０の質量比で混合され、ミキサーにより混錬されることによりスラリーが調整された。
【００２７】
セラミックス緻密質焼結体として、外径２５０［ｍｍ］、厚さ５０［ｍｍ］の円盤状であって、当該円盤の中央部を上下方向または厚さ方向に貫通する貫通孔２０が形成されているアルミナの緻密質焼結体が用いられた。成形体および消失部材により形成されている、内径２００［ｍｍ］、深さ４０［ｍｍ］の円柱状の空間にスラリーが充填された。スラリー中の真空脱泡が実施された後、振動が加えられてスラリーが沈降充填させた。セラミックス緻密質焼結体および当該空間に充填されたスラリーが１００［℃］で２時間にわたり乾燥された後、１０００［℃］で３時間にわたって焼成されることにより、図１に示されているような真空吸着装置が製造された。
【００２８】
（実施例２）
載置部１の原料に含まれるセラミックス粉末の平均粒子径Ｄが２．０［μｍ］であり、Ｄ９５が５．０［μｍ］であって平均粒子径Ｄの２．５倍であり、Ｄ３が１．２［μｍ］であって平均粒子径Ｄの０．６倍である点およびガラス粉末の平均粒子径が０．６［μｍ］である点を除き、実施例１と同様の条件下で真空吸着装置が製造された。
【００２９】
（実施例３）
載置部１の原料に含まれるセラミックス粉末の平均粒子径Ｄが３０［μｍ］であり、Ｄ９５が５０［μｍ］であって平均粒子径Ｄの１．６７倍であり、Ｄ３が１９［μｍ］であって平均粒子径Ｄの０．６３倍である点およびガラス粉末の平均粒子径が４．０［μｍ］であってセラミックス粉末の平均粒子径の０．１３倍である点を除き、実施例１と同様の条件下で真空吸着装置が製造された。
【００３０】
（実施例４）
載置部１の原料に含まれるセラミックス粉末のＤ３が６．５［μｍ］であって平均粒子径Ｄの０．６５倍である点を除き、実施例１と同様の条件下で真空吸着装置が製造された。
【００３１】
（実施例５）
載置部１の原料に含まれるセラミックス粉末のＤ９５が１５．０［μｍ］であって平均粒子径Ｄの１．５倍であり、Ｄ３が２．５［μｍ］であって平均粒子径Ｄの０．２５倍である点を除き、実施例１と同様の条件下で真空吸着装置が製造された。
【００３２】
いずれの実施例においても、多孔質体の載置部１と支持部２との接合界面１２において、亀裂または隙間は観察されなかった。表１には各実施例の製造条件の一部および接合界面１２における亀裂の有無等の確認結果がまとめて示されている。
【００３３】
【表１】
0005597155.tif 000002
【００３４】
表１から明らかなように、実施例１〜５によれば、多孔質体の気孔率が１０〜５０［％］の範囲に収まっている。
【００３５】
（比較例）
（比較例１）
セラミックス粉末の平均粒子径Ｄが１．０［μｍ］であり、２〜３０［μｍ］の下限値よりも小さい点を除き、（Ｄ９５／Ｄ）が３以下であり、（Ｄ３／Ｄ）が０．２５以上であり、かつ、｛Ｄ／（ガラス粉末の平均粒子径）｝が１／３以下である点で一致することを含めて実施例１と同様の条件下で真空吸着装置が製造された。
【００３６】
（比較例２）
セラミックス粉末の平均粒子径が４０［μｍ］であり、２〜３０［μｍ］の上限値よりも大きい点を除き、（Ｄ９５／Ｄ）が３以下であり、（Ｄ３／Ｄ）が０．２５以上であり、かつ、｛Ｄ／（ガラス粉末の平均粒子径）｝が１／３以下である点で一致することを含めて実施例１と同様の条件下で真空吸着装置が製造された。
【００３７】
（比較例３）
セラミックス粉末のＤ９５が４０［μｍ］であって、平均粒子径Ｄの３倍を超えている点を除き、平均粒子径Ｄが２〜３０［μｍ］の範囲に含まれ、（Ｄ３／Ｄ）が０．２５以上であり、かつ、｛Ｄ／（ガラス粉末の平均粒子径）｝が１／３以下である点で一致することを含めて実施例１と同様の条件下で真空吸着装置が製造された。
【００３８】
（比較例４）
セラミックス粉末のＤ３が２．０［μｍ］であって、平均粒子径Ｄの０．２５倍未満である点を除き、平均粒子径Ｄが２〜３０［μｍ］の範囲に含まれ、（Ｄ９５／Ｄ）が３以下であり、かつ、｛Ｄ／（ガラス粉末の平均粒子径）｝が１／３以下である点で一致することを含めて実施例１と同様の条件下で真空吸着装置が製造された。
【００３９】
（比較例５）
ガラスの粉末の平均粒子径が４．０［μｍ］であって、セラミックス粉末の平均粒子径の１／３倍を超えている点を除き、平均粒子径Ｄが２〜３０［μｍ］の範囲に含まれ、（Ｄ９５／Ｄ）が３以下である点で一致することを含めて実施例１と同様の条件下で真空吸着装置が製造された。
【００４０】
比較例１〜３では、多孔質体の平均気孔径が１〜１０［μｍ］の範囲から外れている。比較例１、３、４では、多孔質体の気孔率が１０〜５０［％］の範囲から外れている。比較例１〜５のすべてにおいて、載置部１および支持部２の接合界面１２に亀裂または隙間が観察された。特に、比較例５では、非常に大きな隙間が観察された。表２には各比較例の製造条件の一部および接合界面１２における亀裂の有無等の確認結果がまとめて示されている。
【００４１】
【表２】
0005597155.tif 000003
【００４２】
表２から明らかなように、比較例１によれば、多孔質体の気孔率が５５％であり、前記範囲（１０〜５０［％］）から外れている。本製法では、セラミックス粉末の平均粒子径が小さ過ぎると、骨格粒子の充填率が悪くなるため、気孔率が高くなる傾向を示すためである。また、比較例２によれば、多孔質体の平均気孔径が１５．０[μｍ]であり、前記範囲（１〜１０［μｍ］）から外れている。これは、セラミックス粉末の平均粒子径が大き過ぎると、骨格粒子の充填間の空間が大きくなるためである。比較例３によれば、多孔質体の気孔率が５２％であり、前記範囲から外れている。これは、Ｄ９５が大き過ぎると、骨格粒子の充填率が悪くなるため、気孔率が高くなる傾向を示すためである。このように、多孔質体の気孔率や平均気孔径が大き過ぎると、接合界面１２との接触面が少なくなり、それにより接合強度が弱まるため、隙間が発生する。
【００４３】
比較例４によれば、多孔質体の気孔率が８％であり、前記範囲から外れている。これは、Ｄ３が小さ過ぎると、骨格粒子の充填率が向上し、気孔率が低くなる傾向を示すためである。比較例５によれば、多孔質体のガラス粉末がＤの１／３倍以上であり、前記範囲から外れている。このように、骨格粒子の充填率が高過ぎたり、ガラス粉末の平均粒子径が大き過ぎると、顕著な焼成収縮が発生し、一体化できない。
【００４４】
（発明の効果）
本発明によれば、載置部１および支持部２の間の密着性のさらなる向上が図られた真空吸着装置が得られる。
【符号の説明】
【００４５】
１‥載置部、１２‥接合界面、２‥支持部、２１‥上部空間、２２‥下部空間、ｗ‥対象物。
【図１】
0005597155.tif 000004