(57)【要約】本発明において、載置面に基板を吸着する着色セラミック真空チャック２は、５５〜７５重量％以上のアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）と、酸化物（ＳｉＯ2）に換算して少なくとも３重量％のＳｉと、酸化物（ＣａＯ）に換算して少なくとも０．４重量％のＣａと、酸化物（ＭｇＯ）に換算して少なくとも０．４重量％のＭｇと、着色剤と、１％以下の不純物を含む着色セラミック焼結体から成り、基板を支持する多数のピン４とリム６が砥粒によるショットブラストにより載置面に形成され、球形粒子によるショットピーニングが載置面全体に施される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面に基板を吸着するセラミック真空チャックにおいて、５５〜７５重量％以上のアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）と、酸化物（ＳｉＯ2）に換算して少なくとも３重量％のＳｉと、酸化物（ＣａＯ）に換算して少なくとも０．４重量％のＣａと、酸化物（ＭｇＯ）に換算して少なくとも０．４重量％のＭｇと、着色剤と、１％以下の不純物を含む着色セラミック焼結体から成り、前記基板を支持する多数のピンと前記多数のピンを少なくとも部分的に囲むリムが砥粒によるショットブラストにより前記上面に形成され、球形粒子によるショットピーニングが前記上面全体に施されたことを特徴とするセラミック真空チャック。
【請求項２】
セラミック真空チャックのヤング率が２００ＧＰａ以上である請求項１に記載の真空チャック。
【請求項３】
前記上面に光が照射されたとき、全反射率が３６０ｎｍの光波長において７％以下である請求項１に記載の真空チャック。
【請求項４】
前記着色剤は、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｃｏ、ＴｉおよびＣｒの中から選ばれる請求項１に記載の真空チャック。
【請求項５】
前記着色剤は、酸化物（Ｆｅ2Ｏ3）に換算して２〜２０重量％のＦｅを含む請求項４に記載の真空チャック。
【請求項６】
前記球形粒子はガラスビーズである請求項１に記載の真空チャック。
【請求項７】
前記球形粒子は平均粒径が１０〜２５μｍのガラスビーズである請求項６に記載の真空チャック。
【請求項８】
前記球形粒子は砥粒よりも小さい粒度を有する請求項１に記載の真空チャック。
【請求項９】
着色セラミック真空チャックの製造方法において、５５〜７５重量％以上のアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）と、焼結助剤と、着色剤と、１％以下の不純物を含む原料を１２００〜１４５０℃で焼結して平坦な上面を有するセラミック焼結体を生成するステップと、前記上面を研磨するステップと、マスクパターンを形成した状態でアルミナ、炭化珪素、窒化珪素又はジルコニアを主成分とする砥粒によるショットブラストを前記上面に施して多数のピンと前記多数のピンを少なくとも部分的に囲むリムを形成するステップと、ガラスビーズによるショットピーニングを前記上面に施してその全反射率を３６０ｎｍの光波長において７％以下へ低下させるステップを含む着色セラミック真空チャックの製造方法。
【請求項１０】
前記ガラスビーズは平均粒径が１０〜２５μｍである請求項９に記載の着色セラミック真空チャックの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＣＤ（液晶ディスプレイ）、ＰＤＰ（プラズマディスプレイ）等のＦＰＤを製造するプロセスにおいてガラス基板を露光する露光装置に関する。特に、本発明は、ガラス基板を載置する着色セラミック真空チャックに関する。
【背景技術】
【０００２】
露光プロセスで使用される紫外線領域の入射光はガラス基板を透過してしまい、真空チャック上面で反射してしまう。この反射光は露光ムラを引き起こしてしまうため、低い反射率が真空チャックに求められる。入射光のうち入射角と同じ角度で反射する光の比率を正反射率、あるいは鏡面反射率という。真空チャック上面の面粗さが大きくなると正反射率は小さくなると考えられている。特許文献１−３は真空チャック上面を粗面化して正反射率を低下させた基板保持装置を開示している。しかしながら、粗面化は拡散反射率をより大きくすることがある。正反射率に拡散反射率を加えた反射率は全反射率、又は累積反射率と呼ばれる。特に、近年のＬＣＤ用の露光装置は、低い全反射率を求めている。【０００３】
一般に、真空チャックは、黒色アルマイト処理されたアルミニウム、又はセラミックスから製作される。特許文献４は黒色アルマイト処理されたアルミニウムの全反射率が２００ｎｍ〜６５０ｎｍの光波長において６〜８％であると述べている。しかし、黒色化薄膜は、ガラス基板のチャッキングの繰り返しによって、摩滅あるいは剥離することがある。また、黒色アルマイト処理の後に真空チャック材料を仕上げ加工することは、黒色化薄膜の保護の点から、限界がある。さらに、黒色化薄膜を大型の真空チャックに均一に形成することは容易ではない。【０００４】
特許文献５はメートルサイズの大型基板の支持台に好適な着色アルミナセラミックスを開示している。開示された好適な着色セラミックスの正反射率は２２０〜３５０ｎｍの光波長において０．６〜０．９％、全反射率は２２０〜３５０ｎｍの光波長において１０．３〜２２．５％である。【０００５】
多くの場合、真空チャックがガラス基板と接触する面積を小さくするためガラス基板を支持する多数の凸状のピンが真空チャックに形成されている。真空源に連通するいくつかの吸引孔が真空チャックの非接触面に開口している。吸引効率を向上するため、非接触面とガラス基板との間に形成される空間は凸状のリムによって区切られている。リムは土手あるいは縁堤とも呼ばれている。吸引孔とほとんどのピンはリムによって囲まれている。リムは通常ピンとほぼ同じ高さをもつ。【０００６】
通常、ピンおよびリムは、マスクパターンの形成に続くショットブラストにより形成される。アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）、炭化珪素（ＳｉＣ）、窒化珪素（Ｓｉ3Ｎ4）又はジルコニア（ＺｒＯ2）を主成分とする、例えばグリーンカーボランダム（ＧＣ）、ホワイトアランダム（ＷＣ）等の硬質砥粒が、ショットブラストに使用される。こうして形成された凹部と凸部では全反射率が異なってしまう。また、同じ凸部でも、周辺の凹部に対する凸部の面積比率の差によって、リムの全反射率はピンよりもわずかに高くなってしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−３３２９１０号公報
【特許文献２】特開２００５−１０９０９１号公報
【特許文献３】特許３０９５５１４号公報
【特許文献４】特開２００６−２１０５４６号公報
【特許文献５】特開２００４−０９９４１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、１平方メートル程度の大型のガラス基板を支持する低反射率の真空チャックを提供することである。そのため、真空チャックはヤング率の高い着色セラミックス焼結体から製作される。また、本発明の他の目的は、着色被膜を形成しなくても全反射率が十分に低い、特に、全反射率の点で黒色アルマイト処理されたアルミニウム製の真空チャックと十分な競争力を持つ着色セラミック真空チャックを提供することである。さらに、本発明の他の目的は、ピンおよびリムが形成された載置面の全反射率が均一である着色セラミック真空チャックを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一側面によれば、上面に基板を吸着するセラミック真空チャックは、５５〜７５重量％以上のアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）と、酸化物（ＳｉＯ2）に換算して少なくとも３重量％のＳｉと、酸化物（ＣａＯ）に換算して少なくとも０．４重量％のＣａと、酸化物（ＭｇＯ）に換算して少なくとも０．４重量％のＭｇと、着色剤と、１％以下の不純物を含む着色セラミック焼結体から成り、前記基板を支持する多数のピンと前記多数のピンを少なくとも部分的に囲むリムが砥粒によるショットブラストにより前記上面に形成され、球形粒子によるショットピーニングが前記上面全体に施されたことを特徴とする。【００１０】
本発明のセラミック真空チャックはヤング率が２００ＧＰａ以上である。また、本発明のセラミック真空チャックは、上面に光が照射されたとき全反射率が３６０ｎｍの光波長において７％以下である。【００１１】
着色剤は、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｃｏ、ＴｉおよびＣｒの中から選ばれるものであればよい。好ましくは、着色剤は、酸化物（Ｆｅ2Ｏ3）に換算して２〜２０重量％のＦｅを含む。【００１２】
球形粒子によるショットピーニングは真空チャック材料の上面に多数の微小な打痕を形成する。球形粒子はガラスビーズ、特に平均粒径が１０〜２５μｍのガラスビーズであることが好ましい。また、球形粒子は砥粒よりも小さい粒度を有するものであればよい。【００１３】
本発明の他の側面によれば、真空チャックの製造方法は、５５〜７５重量％以上のアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）と、焼結助剤と、着色剤と、１％以下の不純物を含む原料を１２００〜１４５０℃で焼結して平坦な上面を有するセラミック焼結体を生成するステップと、前記上面を研磨するステップと、マスクパターンを形成した状態でアルミナ、炭化珪素、窒化珪素又はジルコニアを主成分とする砥粒によるショットブラストを前記上面に施して多数のピンと前記多数のピンを少なくとも部分的に囲むリムを形成するステップと、ガラスビーズによるショットピーニングを前記上面に施してその全反射率を３６０ｎｍの光波長において７％以下へ低下させるステップを含む。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、セラミック真空チャックは十分なヤング率を有し１平方メートル程度の大型の基板を支持することができる。加えて、着色セラミック焼結体の上面に砥粒によるショットブラストによりピンおよびリムを形成した後に球形粒子によるショットピーニングを施すので、上面の全反射率が均一になる。また、球形粒子をガラスビーズとすると、ショットピーニングは着色セラミック焼結体の上面の全反射率を更に低下させる。その結果、本発明の着色セラミック真空チャックは、寿命が長くなる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明のセラミック真空チャックを示す平面図である。
【図２】本発明のセラミック真空チャックを示す断面図ある。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１および２を参照して本発明のセラミック真空チャックの一実施例を説明する。ガラス基板を支持する多数のピン４が真空チャック２の上面に形成されている。ガラス基板はピン４の平坦な頂面と接触する。さらに、多数のピン４を少なくとも部分的に囲む凸状のリム６が真空チャック２の上面に形成されている。リム６は真空チャック２の輪郭に沿った矩形を有し、ピン４と同一かほぼ同じ高さを有する。真空源に連通するいくつかの吸引孔（図示しない）が、基板と接触することのない非接触面８に開口している。
【００１７】
セラミック真空チャック２は、アルミナを主成分とする着色セラミック焼結体から形成される。着色セラミック焼結体中のアルミナの比率が５５重量％より小さいと、十分なヤング率をもつ真空チャック２を製造することが困難となる。十分なヤング率は、真空チャック２が１平方メートル程度の大型の基板を支持する程度であり、具体的には２００ＧＰａ以上である。また、着色セラミック焼結体中に含まれるアルミナの比率が７５重量％より大きいと、焼結助剤と着色剤の比率が小さくなってしまいセラミック焼結体が暗い色を呈しなくなる。
【００１８】
着色セラミック焼結体は、酸化物（ＳｉＯ2）に換算して３〜１２重量％のＳｉを含むことが望ましい。また、着色セラミック焼結体は、酸化物（ＣａＯ）に換算して少なくとも０．４重量％のＣａと、酸化物（ＭｇＯ）に換算して少なくとも０．４重量％のＭｇとを含むことが望ましい。焼結助剤が望ましい範囲よりも少なすぎると焼結温度が高くなってしまう。
【００１９】
着色セラミック焼結体が含む着色剤は、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｃｏ、ＴｉおよびＣｒの中から選ばれる。酸化物（Ｆｅ2Ｏ3）に換算して２〜２０重量％のＦｅを含む着色剤は、正反射率の低下に貢献する。セラミック原料は１２００〜１４５０℃の温度で焼結される。焼結炉は電気炉、又は生産性の高いＬＰＧ炉であってもよい。
【００２０】
多数のピン４とリム６に相当するマスクパターンが着色セラミック焼結体に形成される。続いて、砥粒によるショットブラストが着色セラミック焼結体に施される。砥粒はアルミナセラミック焼結体を削ることのできる硬質砥粒である。ショットブラストの硬質砥粒は、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）、炭化珪素（ＳｉＣ）、窒化珪素（Ｓｉ3Ｎ4）又はジルコニア（ＺｒＯ2）を主成分とする。砥粒は例えばグリーンカーボランダム（ＧＣ）、ホワイトアランダム（ＷＣ）である。
【００２１】
本発明のセラミック真空チャックは、ショットピーニングを着色セラミック焼結体の上面に施すことを要件とする。微小な球形粒子によるショットピーニングは、ピン４、リム６および非接触面８における全反射率の差を減少させる。ショットピーニングで使用する球形粒子はガラスビーズが好適である。また、ガラスビーズによるショットピーニングは、着色セラミック焼結体の上面の全反射率を更に１％程度低下させる。その結果、着色セラミック焼結体の上面の全反射率は３６０ｎｍの光波長において７％以下となる。なお、ガラスビーズによるショットピーニングを白色セラミック焼結体に施してもその全反射率が低下することはなかった。
【００２２】
表１は着色セラミック焼結体の試料を示している。試料の成分元素は酸化物に換算されている。着色セラミック焼結体の試料の製作を以下に説明する。まず、二酸化マンガン（ＭｎＯ2）、酸化鉄（Ｆｅ2Ｏ3）、硅石又は粘土、ドロマイト（ＭｇＣＯ3・ＣａＣＯ3）、カルサイト（ＣａＣＯ3）、及びマグネサイト（ＭｇＣＯ3）、酸化クロム（Ｃｒ2Ｏ3）、酸化チタン（ＴｉＯ2）の粉末が、秤量後、主成分であるアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）粉末に混合された。次に、原料粉末を湿式粉砕することによりスラリィが生成された。スラリィはスプレードライ法によって乾燥され、原料顆粒が生成された。原料顆粒はプレス成形された後、電気炉にて１３００〜１４５０℃の温度で焼結された。こうして各試料番号について、サイズの異なる２個の試料が製作された。なお、表１中には示されていないが、アルミナの含有量が４７重量％以下である試料はクラックが発生してしまった。
【００２３】
【表１】
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【００２４】
試料の破片が乳鉢で粉砕され、結晶相の分析がＸ線回折装置にて行われた。その結果、着色セラミック焼結体は、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）結晶と、スピネル結晶と、アノーサイト（ＣａＯ・Ａｌ2Ｏ3・２ＳｉＯ2）結晶と、他の微量な結晶相から成っている。スピネル結晶は、Ｍｎ−Ａｌスピネル（ＭｎＯ・Ａｌ2Ｏ3）結晶、Ｍｇ−Ｆｅスピネル（ＭｇＦｅ3+2Ｏ4）結晶、Ｍｎ−Ｍｇ−Ｆｅ−Ａｌ（ＭｎＯ・ＭｇＦｅ3+2Ｏ4・Ａｌ2Ｏ3）スピネル結晶のいずれかである。スピネル結晶は赤褐色、黒色又は黒褐色を呈し、光を吸収して全反射率を低下させる。
【００２５】
表１中のヤング率（ＧＰａ）はＪＩＳのＲ１６０２に定められた共振法により測定された。表１中の比重は、□３０ｍｍ×ｔ２０ｍｍの試料をアルキメデス法により測定した嵩比重である。以下に本発明の実施例について説明する。
【実施例】
【００２６】
〔実施例１〕
試料１の平坦な上下面を粒度３２５番のダイヤモンド砥石で厚さが３０ｍｍになるまで研磨された後に洗浄した。試料１の研磨面の表面粗さは１．０〜１．６μｍＲａであった。試料１の研磨面は、３６０ｎｍの光波長において全反射率が６〜１０％の範囲、正反射率が０．４〜０．７％の範囲であった。
次いで、試料１の研磨面に多数のピン４とリム６に相当するマスクパターンを形成し、アルミナ砥粒によるショットブラストを試料１に施した。試料１の非接触面８の表面粗さは２〜５μｍＲａであった。試料１の非接触面８は、３６０ｎｍの光波長において全反射率が７％を超えていた。アルミナ砥粒のショットブラストにより非接触面８の全反射率はピン４よりも１％程度高くなった。また、リム６の全反射率は、ピン４およびリム６のサイズにもよるが、ピン４よりも１％程度高くなった。
続いて、試料１の上面に球形粒子によるショットピーニングを施した。球形粒子は＃１２００のガラスビーズであり、平均粒径は１０〜２５μｍとした。電子顕微鏡で観察したところ、多数の球形打痕が重なって試料１の上面に形成されていた。球形打痕のサイズは球形粒子と同様であった。試料１の非接触面８は、３６０ｎｍの光波長において全反射率が６．１〜６．５％と７％以下であった。ピン４、リム６および非接触面８における全反射率の差は０．５％以内であった。【００２７】
〔実施例２〕
試料２の平坦な上下面を粒度１４０番のダイヤモンド砥石で厚さが３０ｍｍになるまで研磨した後に洗浄した。試料２の研磨面の表面粗さは０．８〜０．９μｍＲａであった。試料２の研磨面は、３６０ｎｍの光波長において全反射率が８．７〜８．８％と７％を超えていた。正反射率は３６０ｎｍの光波長において０．１〜０．２％であった。
次いで、粒度４００番の炭化珪素砥粒によるショットブラストを試料２に施した（このショットブラストにより、試料２の表面が実施例１の非接触面８に相当する面となる）。表面粗さは１．４〜１．５μｍＲａと大きくなった。全反射率は３６０ｎｍの光波長において８．９〜９．０％と上昇した。正反射率は３６０ｎｍの光波長において０．１％以下であった。
続いて、試料２の上面に球形粒子によるショットピーニングを施した。球形粒子はガラスビーズとし、表２の条件でショットピーニングを８回施した。電子顕微鏡で観察したところ、多数の球形打痕が重なって試料２の上面に形成されていた。球形打痕のサイズは球形粒子と同様であった。表面粗さは、研磨直後（ショットブラスト前）よりも大きくなったものの、ショットブラスト後に対しては若干小さくなった。全反射率は３６０ｎｍの光波長において６．５〜６．６％と７％以下であった。正反射率は３６０ｎｍの光波長において０．１％以下であった。【００２８】
〔実施例３〕
試料２の平坦な上下面を粒度３２５番のダイヤモンド砥石で厚さが３０ｍｍになるまで研磨した後に洗浄した。試料２の研磨面の表面粗さは０．５〜０．６μｍＲａであった。試料２の研磨面は、３６０ｎｍの光波長において全反射率が８．０〜８．１％と７％を超えていた。正反射率は３６０ｎｍの光波長において０．２〜０．３％であった。
次いで、試料２の研磨面（実施例１のピン４およびリム６に相当する面）に球形粒子によるショットピーニングを施した。球形粒子はガラスビーズとし、表２の条件でショットピーニングを４回施した。電子顕微鏡で観察したところ、多数の球形打痕が重なって試料２の上面に形成されていた。球形打痕のサイズは球形粒子と同様であった。表面粗さは、０．７〜０．８μｍＲａと大きくなった。全反射率は、３６０ｎｍの光波長において６．６〜６．８％と７％以下であった。正反射率は３６０ｎｍの光波長において０．１％以下であった。【００２９】
〔実施例４〕
実施例３の試料２の研磨面に表２の条件でガラスビーズによるショットピーニングを更に４回施した。表面粗さは、０．９〜１．０μｍＲａと実施例３に対し更に大きくなった。また、全反射率は３６０ｎｍの光波長において６．２〜６．３％と実施例３に対し更に低下した。正反射率は３６０ｎｍの光波長において０．１％以下であった。【００３０】
〔実施例５〕
試料２の平坦な上下面を粒度３２５番のダイヤモンド砥石で厚さが３０ｍｍになるまで研磨した後に、粒径３μｍのダイヤモンドを含むラップ液を用いてハンドラップ加工を行った。試料２のラップ面の表面粗さは０．２〜０．３μｍＲａであった。試料２のラップ面は、３６０ｎｍの光波長において全反射率が７．１％程度％と７％を僅かに超えていた。正反射率は３６０ｎｍの光波長において０．９〜１．０％であった。
次いで、試料２のラップ面に球形粒子によるショットピーニングを施した。球形粒子はガラスビーズとし、表２の条件でショットピーニングを８回施した。電子顕微鏡で観察したところ、多数の球形打痕が重なって試料２の上面に形成されていた。球形打痕のサイズは球形粒子と同様であった。表面粗さは、０．６〜０．７μｍＲａと大きくなった。全反射率は３６０ｎｍの光波長において６．４〜６．６％と７％以下であった。正反射率は３６０ｎｍの光波長において０．４〜０．５％であった。【００３１】
【表２】
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【符号の説明】
【００３２】
２・・・真空チャック
４・・・ピン
６・・・リム
８・・・非接触面
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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