(57)【要約】【課題】孔質部材を構成する粒子の脱離の抑制を図りうる真空吸着部材を提供する。【解決手段】真空吸着部材３は、上面４および裏面５を有し、上面４から裏面５に向かう方向に窪んでいる凹部１２と、裏面５から凹部１２の底面１３にかけて設けられた貫通孔で構成される連通経路１０と、が形成されている緻密質部材１と、緻密質部材１の凹部１２に収容された状態で少なくとも側面が全周にわたり緻密質部材１に対して接合されている多孔質部材２と、を備えている。多孔質部材２の開気孔２４により構成される２次真空経路Ｒ２の通気性を維持しながら、多孔質部材２の上面４を覆う被膜２２を備えている。被膜２２は、多孔質部材２よりも低い気孔率を有する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多孔質部材を備え、基板を吸着保持する真空吸着部材であって、
前記多孔質部材の前記上面を覆う被膜を備え、前記被膜の気孔率は前記多孔質部材の気孔率よりも小さく、前記多孔質部材が有する開気孔の連通により構成される真空経路の少なくとも一部が被膜により塞がれることなく維持されることを特徴とする真空吸着部材。
【請求項２】
前記多孔質部材の少なくとも一部は、セラミックス粒子により構成され、前記被膜は、セラミックス溶射膜であることを特徴とする請求項１に記載の真空吸着部材。
【請求項３】
前記被膜の気孔率は１％以上かつ２０％以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の真空吸着部材。
【請求項４】
前記被膜は導電性を有する膜であることを特徴とする請求項１記載の真空吸着部材。
【請求項５】
上面および裏面を有し、前記上面から前記裏面に向かう方向に窪んでいる凹部と、前記裏面から前記凹部の底面にかけて設けられた貫通孔で構成される連通経路と、が形成されている緻密質部材と、
前記緻密質部材の前記凹部に収容され、上面および裏面を有し、所定の気孔率を有する多孔質部材と、を備え、
基板を吸着保持するための真空吸着部材であって、
前記多孔質部材の前記上面には、当該多孔質部材よりも低い気孔率を有する被膜を備え、
前記多孔質部材の開気孔または前記多孔質部材および前記被膜に存在する開気孔により構成される２次真空経路の前記被膜の表面と前記多孔質部材の前記裏面との間の連通が維持されていることを特徴とする真空吸着部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体基板または液晶用ガラス基板など基板を吸着保持するために用いられる真空吸着部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
露光機などの半導体製造装置において、半導体ウエハなどの基板の均一な吸着のため、例えば多孔質部材からなる載置部が、樹脂またはガラスなどの接着剤により緻密質部材からなる支持部に接合されることで構成された真空吸着部材が提案されている（例えば、特許文献１参照）。当該真空吸着部材によれば、支持部に形成された吸気孔および載置部を通じて、当該載置部に載置された基板に対して真空吸着力を作用させる。多孔質部材は、セラミックス粒子（例えばアルミナ粒子）がガラスにより連結された網目状構造を有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２０５５０７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、基板を載置部に載置する際、基板と載置部とが擦れ合うことにより多孔質部材を構成する粒子が脱離し、当該脱離粒子によって基板の平坦性が低下する可能性がある。また、当該脱離粒子によって基板の表面に傷跡がつき、当該基板由来の製品の歩留まりを悪化させる可能性がある。
【０００５】
そこで、本発明は、多孔質部材を構成する粒子の脱離の抑制を図りうる真空吸着部材を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１態様の真空吸着部材は、多孔質部材を備え、基板を吸着保持する真空吸着部材であって、前記多孔質部材の前記上面を覆う被膜を備え、前記被膜の気孔率は前記多孔質部材の気孔率よりも小さく、前記多孔質部材が有する開気孔の連通により構成される真空経路の少なくとも一部が被膜により塞がれることなく維持されることを特徴とする。
【０００７】
本発明の第２態様の真空吸着部材は、上面および裏面を有し、前記上面から前記裏面に向かう方向に窪んでいる凹部と、前記裏面から前記凹部の底面にかけて設けられた貫通孔で構成される連通経路と、が形成されている緻密質部材と、前記緻密質部材の前記凹部に収容され、上面および裏面を有し、所定の気孔率を有する多孔質部材と、を備え、基板を吸着保持するための真空吸着部材であって、前記多孔質部材の前記上面には、当該多孔質部材よりも低い気孔率を有する被膜を備え、前記多孔質部材の開気孔または前記多孔質部材および前記被膜に存在する開気孔により構成される２次真空経路の前記被膜の表面と前記多孔質部材の前記裏面との間の連通が維持されていることを特徴とする。
【０００８】
本発明の真空吸着部材によれば、基板が真空吸着部材に載置された際、被膜の表面が基板の載置面となり、多孔質部材よりも気孔率が低い被膜によって多孔質部材が基板から保護されているので、当該多孔質部材を構成する粒子の脱落が確実に抑制される。また、多孔質部材の上面に被膜を備えても、多孔質部材が有する開気孔が連通することにより構成されている真空経路（１次真空経路）は塞がれず、前記被膜の表面と前記多孔質部材の前記裏面との間の真空経路（２次真空経路）の連通が維持されることから、その通気性が損なわれないため、真空吸着部材の上面に載置された基板が確実に真空吸着保持される。
【０００９】
本発明の真空吸着部材において、前記多孔質部材の少なくとも一部は、セラミックス粒子により構成され、前記被膜は、セラミックス溶射膜であることが好ましい。
【００１０】
当該構成の真空吸着部材によれば、少なくとも一部がセラミックス粒子により構成されている多孔質部材とセラミックス溶射膜である被膜との密着性を高め、被膜の堅固性の向上が図られる。
【００１１】
本発明の真空吸着部材において、前記被膜の気孔率は１％以上かつ２０％以下であることが好ましい。
【００１２】
当該構成の真空吸着部材によれば、被膜の緻密質性が多孔質部材の保護の観点から適当な範囲に設計される。
【００１３】
本発明の真空吸着部材において、前記被膜は導電性を有する膜であることが好ましい。
【００１４】
当該構成の真空吸着部材によれば、基板と被膜との摩擦により静電気が発生しても、被膜が連続している範囲で電荷が移動することができ、電荷の滞留が防止される。このため、静電引力が基板と載置部とを離間させる妨げになる事態が回避され、かつ、基板または基板由来の製品の静電破壊が回避される。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態としての真空吸着部材の一部を断面で示す説明図。
【図２】本発明の一実施形態としての真空吸着部材の多孔質部材の上面に形成された被膜に関する説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
（第１実施形態）
（構成）
図１には、本発明の一実施形態としての真空吸着部材３の一部を断面で示し、真空吸着部材３は、緻密質部材１と、多孔質部材２と、被膜２２と、を備えている。
【００１７】
緻密質部材１は、略平板形状（例えば円盤形状）のアルミナ、窒化珪素、炭化珪素およびジルコニアから選ばれるセラミックス焼結体により構成されている。緻密質部材１は、上面４および裏面５を有し、上面４から底面５に向かう方向に向かって窪んでいる略円形状の凹部１２と、底面５から前記凹部１２の底面１３にかけて設けられた貫通孔で構成される、凹部１２の底面１３の中央部に開口部を有する連通経路１０と、が形成されている。なお、凹部１２の底面１３は、周縁部から中央部に向かって徐々に低くなるような凹球面状に形成されていてもよい。
【００１８】
多孔質部材２は、表面６および裏面７と、表面６と裏面７との間にある側面８と、を備えた略円盤状の部材であって、アルミナ、アルミナおよびガラスの焼結体、または、炭化珪素およびガラスの焼結体により構成されている。多孔質部材２の気孔が前記表面６と前記裏面７との間で連通することで開気孔を構成し、２次真空経路を構成し、例えば、平均気孔径が１０〜１５０μｍになり、気孔率が２０〜４０％になるように設計されている。多孔質部材２の原料として平均粒子径３０〜１５０μｍのアルミナ粉末または炭化珪素粉末が採用されてもよい。多孔質部材２は、緻密質部材１の凹部１２に収容され、裏面７が全体的に凹部１２の底面１３から離間している状態で、側面８が全周にわたり緻密質部材１に対して接合されている。
【００１９】
なお、緻密質部材１および多孔質部材２の接合は、ガラスまたはガラスおよびセラミックスに由来する接合剤を緻密質部材１の凹部１２および多孔質部材２の間に介在させた状態で緻密質部材１の凹部１２に多孔質部材２を嵌め込み、加熱処理を施すことにより当該接合剤由来の接合層によって緻密質部材１および多孔質部材２が接合されてもよい。
【００２０】
緻密質部材１の凹部１２の底面１３および側面、ならびに、多孔質部材２の裏面７により画定されている空間は１次真空経路Ｒ１を構成する。なお、真空経路は、連通経路１０、１次真空経路Ｒ１および２次真空経路Ｒ２により構成される。
【００２１】
凹部１２の底面１３に連通経路１０に連通する溝（例えば、放射状の溝または放射状の溝および同心円状の溝の組み合わせ）が形成されていてもよい。さらに、緻密質部材１の裏面７の一部（溝に該当しない部分）が凹部１２の底面１３に接合されてもよい。なお、接合剤としては、ガラスまたはガラスおよびセラミックスに由来する接合剤を用いてもよい。
【００２２】
本発明の一実施形態としての真空吸着部材３の製造は以下のように行われる。まず、アルミナ等で構成される焼結体からなる緻密質部材１が準備される、
多孔質部材２の原料粉末であるアルミナ粉末およびガラス粉末、または、炭化ケイ素粉末およびガラス粉末に、水またはアルコールを加えて混合して調整されたスラリーが、緻密質部材１の凹部１２に充填される。連通経路１０および凹部１２のうち１次真空経路Ｒ１を構成する部分には樹脂等の消失部材により予め閉塞または充填されている。
【００２３】
緻密質部材１の凹部１２に充填された前記スラリーが十分に乾燥された後、ガラスの軟化点以上で焼成される。これにより、緻密質部材１の凹部１２に収容され、下面が全体的に凹部１２の底面１３から離間している状態で、側面が全周にわたり緻密質部材１に対して接合されている多孔質部材２が形成される。さらに、多孔質部材２の下面および凹部１２の底面１３により上下が画定された略円柱状の空間が１次真空経路Ｒ１と同時に形成される。
【００２４】
図２に示されているように、多孔質部材２には、その表面６から下面７まで連通する開気孔２４により構成されている２次真空経路Ｒ２を有している。多孔質部材２の表面６には、少なくとも部分的に、好ましくは全面的に、多孔質部材２の上面または上面付近のセラミックス粒子２１を覆う被膜２２が形成されている。被膜２２が、多孔質部材２の表面６または表面６付近のセラミックス粒子２１を部分的に覆っている部分は、被膜２２の一部が多孔質部材２の開気孔２４を構成する壁面の一部も覆っており、被膜２２の一部に開口２３が形成される。被膜２２は溶射膜により形成されていてもよく、その気孔率は、例えば１〜２０％であり、１〜６％であることが好ましい。被膜２２の気孔率が１％を下回ると多孔質部材２を構成する粒子と、被膜２２の密着性が低下し、被膜２２の気孔率が２０％を超えると被膜２２自体が多孔質部材２から脱離しやすくなる。被膜２２の厚さは、例えば１〜３００［μｍ］であり、１〜３０［μｍ］であることが好ましい。被膜２２が３００μｍよりも厚いと２次真空経路Ｒ２の通気性が損なわれてしまう。被膜２２が１μｍよりも薄いと多孔質部材２を構成する粒子の脱粒を抑制する効果が低下してしまう。
【００２５】
被膜２２が、多孔質部材２の上面４または上面４付近のセラミックス粒子２１を全面的に覆い、多孔質部材２の開気孔２４の開口２３を塞いだ状態で覆っている場合、被膜２２自体が多孔質部材２とは異なる気孔率を有する多孔質体であることから、被膜２２に存在する開気孔と多孔質部材２が有する開気孔２４とを合わせて、２次真空経路Ｒ２となる。なお、セラミックス粒子２１は、断面視で島状となる形態のセラミックス組織を示す。
【００２６】
被膜２２は、プラズマ溶射法により形成されてもよい。一対の電極の間にＡｒガスなどの不活性ガスを流しながら放電を生じさせて当該不活性ガス由来のプラズマジェットを発生させ、プラズマジェットに原料粉末を供給して、基材である多孔質部材２に対して吹き付けることにより当該原料粉末由来の溶射膜が被膜２２として形成される。
【００２７】
被膜２２はｍＨＶＯＦ溶射法により形成されてもよい。アセチレン、エチレン、プロパさせた炎に原料粉末またはそのスラリーを供給して、基材である多孔質部材２に対して吹き付けることにより当該原料粉末由来の溶射膜が被膜２２として形成される。
【００２８】
被膜２２は、イオンプレーティング法により形成されてもよい。チャンバに基材である多孔質部材２を収容し、チャンバを高真空状態（例えば１０-5〜１０-3［Ｐａ］）にしてから不活性ガス（アルゴンなど）または反応性ガス（窒素、炭化水素など）を注入する。電子銃（熱電子発生陰極）からの電子ビームにより原料（金属）を加熱して蒸発させ、当該原料由来のプラズマイオンを発生させ、反応性ガスとの化合物を多孔質部材２に退席させることにより当該原料粉末由来の溶射膜が被膜２２として形成される。
【００２９】
そのほか、プラズマＣＶＤ法、スパッタリング法などにより被膜２２が形成されてもよい。
【００３０】
被膜２２の上面に基板Ｗが載置された場合、この基板Ｗに対して、連通経路１０と、緻密質部材１の凹部１２の底面１３および多孔質部材２の裏面７の間隙により上下が画定されている１次真空経路Ｒ１と、多孔質部材２の開気孔２４および被膜２２に存在する開気孔により構成される２次真空経路Ｒ２と、を通じて真空吸引力を作用させて、当該基板Ｗを吸着保持する。
【００３１】
［実施例］
［実施例１］
外径３６０［ｍｍ］、厚さ３０［ｍｍ］の略円盤状のアルミナ焼結体が緻密質部材１として作製された。緻密質部材１には、径３００［ｍｍ］、深さ５［ｍｍ］の上面４から略円形状に窪んでいる凹部１２が形成され、かつ、凹部１２の底面１３の中央部から緻密質部材１の底面５にわたって径１０［ｍｍ］の略円形断面の貫通孔が連通経路１０として形成された。
【００３２】
第１のアルミナ原料粉末（平均粒径１２０［μｍ］）、第２のアルミナ原料粉末（平均粒径６０［μｍ］）、ガラス粉末として平均粒径１５［μｍ］のホウ珪酸ガラスおよび蒸留水を、２：１：１：１の質量比で混錬してスラリーが作製された。
【００３３】
連通経路１０および１次真空経路Ｒ１に樹脂（消失部材）を充填した後、緻密質部材１の凹部１２にスラリーが充填され、緻密質部材１に振動を加えてスラリー中の粉末を沈降させた。必要に応じて、スラリーの脱泡処理が行われてもよい。その後、１００℃での乾燥処理によりスラリーの水分を蒸発させ、１０００℃で２〜２０［ｈｒ］で熱処理されることにより、アルミナ粒子およびガラスにより構成される多孔質部材２が作製された。
【００３４】
そして、プラズマ溶射法によりアルミナからなる被膜２２が多孔質部材２の表面６に形成されることにより実施例１の真空吸着部材３が作製された。
【００３５】
［実施例２］
プラズマ溶射法ではなくＨＶＯＦ溶射法により、アルミナ粉末（Ｄ５０：４［μｍ］）を原料とし、アルミナからなる被膜２２が多孔質部材２の表面６に形成されたほかは実施例１と同様の条件により実施例２の真空吸着部材３が作製された。
【００３６】
［実施例３］
ＨＶＯＦ溶射法によりシリコン粉末（Ｄ５０：２．７［μｍ］）を原料として、シリコンからなる被膜２２が多孔質部材２の表面６に形成されたほかは実施例２と同様の条件により実施例３の真空吸着部材３が作製された。
【００３７】
［実施例４］
イオンプレーティング法により、原料としてＴｉを用い、反応性ガスとしてＮ2が用いられ、ＴｉＮからなる被膜２２が多孔質部材２の表面６に形成されたほかは実施例１と同様の条件により実施例４の真空吸着部材３が作製された。
【００３８】
［比較例］
［比較例１］
被膜２２が多孔質部材２の表面６に形成されていないほかは実施例１と同様の条件により比較例１の真空吸着部材が作製された。すなわち、多孔質部材２の表面６が基板Ｗの載置面になる。
【００３９】
（評価方法）
実施例および比較例のそれぞれの真空吸着部材の被膜２２の厚さは、断面のＳＥＭ観察により測定された。実施例および比較例のそれぞれの真空吸着部材の被膜２２の気孔率はＪＩＳ  Ｒ１６３４に準拠して多孔質部材２についてはアルキメデス法により測定され、被膜２２についてはアルキメデス法またはＳＥＭ観察による見かけ体積と真比重とに基づいて求める重量気孔率法により測定された。
【００４０】
実施例および比較例のそれぞれの真空吸着部材３の被膜２２の上面に、または、多孔質部材２の上面に基板Ｗが載置された後、当該基板Ｗの表面における傷、スクラッチを評価した。評価方法は、ＪＩＳ  Ｈ０６１４に準拠して蛍光灯を光源とし、基板Ｗの表面の照度を１０００〜２０００ルクスとして基板Ｗの全面の検査を行い、判定基準はマイクロスクラッチ（表面に生じた蛍光灯下で目視される線状の深い傷）について、累計長が基板Ｗの直径３００（ｍｍ）／４以下であれば「〇」、それ以上であれば「×」と判定した。
【００４１】
基板Ｗが真空吸着部材３に吸着保持されている際の、真空吸引経路（連通経路１０→１次真空経路Ｒ１→２次真空経路Ｒ２）の圧力が、吸着保持力の指標として測定された。被膜２２のシート抵抗率が、高抵抗・抵抗率計であるハイレスターＵＸ（三菱化学アナテリック社製）ＭＣＰ−ＨＴ８００を用いて測定された。基板Ｗが真空吸着部材３に吸着保持されている際の、当該基板Ｗの表面電位が表面電位系＃３４４（トレック・ジャパン社製）を用いて測定された。
【００４２】
当該評価結果が表１にまとめて示されている。
【００４３】
【表１】
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【００４４】
表１より次のことがわかる。各実施例の真空吸着部材によれば、吸着保持後の基板Ｗに傷等がみられなかったのに対して、比較例１の真空吸着部材によれば、吸着保持後の基板Ｗに傷等がみられた。各実施例の真空吸着部材の基板Ｗの吸着保持力は、比較例１の真空吸着部材のそれと遜色がなかった。実施例３、４の真空吸着部材によれば、被膜２２が導電性を有し、比較例１と比較して基板Ｗに帯電が抑制されていることが示された。
【符号の説明】
【００４５】
１‥緻密質部材、２‥多孔質部材、３‥真空吸着部材、４‥上面、５‥底面、６‥表面、７‥裏面、８‥側面、１０‥連通経路、１２‥凹部、１３‥底面、２１‥セラミックス粒子、２２‥被膜、２３‥開口、２４‥開気孔、２５‥被膜表面、Ｒ１‥１次真空経路、Ｒ２‥２次真空経路。
【図１】
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【図２】
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