(57)【要約】      （修正有）【課題】  被吸着体の均一な研磨を実現することができる研磨用真空チャックを提供する。【解決手段】  多孔質セラミックスからなる吸着層１２ａ〜１２ｄと緻密質層１１とが一体化されるとともに、吸着層１２ａ〜１２ｄが被吸着体１５を吸着する側に位置するように構成された、被吸着体１５を吸着、保持するための吸着板１８を備え、緻密質層１１は、多孔質セラミックスに金属を含浸させることにより形成されている研削・研磨用真空チャック。【選択図】    図１
2005279788.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多孔質セラミックスからなる吸着層と緻密質層とが一体化されるとともに、前記吸着層が被吸着体を吸着する側に位置するように構成された、被吸着体を吸着、保持するための吸着板を備え、
前記緻密質層は、前記多孔質セラミックスに金属を含浸させることにより形成されていることを特徴とする研削・研磨用真空チャック。
【請求項２】
前記吸着層には、１又は２以上の空気の透過を遮断する環状隔壁層が形成されており、
前記環状隔壁層の外縁は、前記被吸着体の外縁から内側に０．５〜１５ｍｍの領域に位置するように構成されている請求項１に記載の研削・研磨用真空チャック。
【請求項３】
前記環状隔壁層の厚さは、０．１〜１．０ｍｍである請求項１又は２に記載の研削・研磨用真空チャック。
【請求項４】
前記環状隔壁層のヤング率および熱膨張率は、前記多孔質セラミックスのヤング率および熱膨張率と略同一である請求項１〜３のいずれか１に記載の研削・研磨用真空チャック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウエハ等の被吸着体の研磨処理を行うために用いられる研削・研磨用真空チャックに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、半導体製品を製造する際には、単結晶シリコンインゴットを薄くスライスした後、その表面を研削、ラッピング、ポリッシングすることにより、鏡面に研磨されたシリコンウエハを得ることができる。
このシリコンウエハの研削・研磨工程は、精密な半導体製品（半導体チップ）を製造するために必要不可欠な重要な工程であり、このようなシリコンウエハの研削・研磨工程では、シリコンウエハを固定して研削・研磨を行うウエハ研削・研磨装置が必要となる。そこで、従来から様々な種類のウエハ研削・研磨装置が提案されている。
【０００３】
従来のウエハ研削・研磨装置としては、例えば、多孔質セラミックス板と、この外周にガラス接合された緻密質セラミックスからなる外周シール層を備える研削・研磨用真空チャックが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
具体的には、図３に示すようなものが開示されている。すなわち、その周囲部に低融点ガラス１０４が含浸され、その上面に吸着面１０１ａが形成された円板状の多孔質セラミックス１０１が、緻密体セラミックスからなる空気吸引部１０６を有する有底円筒形状の外周シール層１０２に嵌め込まれるとともに、その境界部分が低融点ガラス１０５によりガラス接合された吸着体からなる研削・研磨用真空チャックが開示されている。
このような研削・研磨用真空チャックでは、その下面、すなわち内部の空気を吸引するための吸引面に、真空ポンプ等の吸引装置（図示せず）が接続された固定ベース１０８が取り付けられ、この固定ベースを介して吸着体内の空気を吸引することにより、被吸着体が、保持、吸着されることとなる。
従って、このような構成を有する研削・研磨用真空チャックでは、被吸着体を保持するための吸着板が、ガラス接合層を介して、多孔質セラミックスと緻密質セラミックスとが接合されていることとなる。
このような研削・研磨用真空チャックでは、吸着体を構成する多孔質セラミックス板を緻密質セラミックスにガラス接合する際に、接合ムラや剥れが起こりやすい。そのため、被吸着体を研削研磨する際に、クランプ荷重や研削荷重によって、形状のばらつきが生じ、これが被吸着体の研削・研磨精度の悪化の原因となってしまっていた。
【０００４】
また、ウエハ研削・研磨装置として、大きさの異なるウエハを吸着するために、例えば、多孔質セラミックスや焼結プラスチックからなる多孔質体を吸着テーブルに用い、この吸着テーブルに、空気を遮断するエポキシ樹脂からなる層を含浸や塗布により形成したウエハ研削・研磨装置が提案されている（例えば、特許文献２、３参照）。
【０００５】
このようなウエハ研削・研磨装置では、空気を遮断するための層がエポキシ樹脂により形成されているため、作業時に使用する研削液や洗浄液等を吸水し、膨潤により形状変化し易く、また、エポキシ樹脂は環境によっても形状変化を起こし易いため、ウエハ吸着面の精度を維持することが困難であった。
また、空気を遮断するための層をエポキシ樹脂を含浸させて形成している場合（特許文献３参照）、この層の幅が広くなり、吸着面の精度出し加工をする際に、エポキシ樹脂が含浸されている部位と含浸されていない部位との研削性が異なるため、段差が生じ、吸着面の平面精度が悪化し、ワーク精度を出すことが困難であった。
【０００６】
【特許文献１】実用新案登録第２５５５９３８号公報
【特許文献１】特開平６−１４３０７３号公報
【特許文献３】特開平８−３９３７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、被吸着体を研削、研磨する際に、形状のばらつきが生じることがなく、被吸着体の均一な研削、研磨を実現することができる研削・研磨用真空チャック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】
【０００８】
本発明の研削・研磨用真空チャックは、多孔質セラミックスからなる吸着層と緻密質層とが一体化されるとともに、上記吸着層が被吸着体を吸着する側に位置するように構成された、被吸着体を吸着、保持するための吸着板を備え、
上記緻密質層は、上記多孔質セラミックスに金属を含浸させることにより形成されていることを特徴とする。
【０００９】
上記研削・研磨用真空チャックにおいて、上記吸着層には、１又は２以上の空気の透過を遮断する環状隔壁層が形成されており、
上記環状隔壁層の外縁は、上記被吸着体の外縁から内側に０．５〜１５ｍｍの領域に位置するように構成されていることが望ましい。
【００１０】
また、上記環状隔壁層の厚さは、０．１〜１．０ｍｍであることが望ましく、上記環状隔壁層のヤング率および熱膨張率は、上記多孔質セラミックスのヤング率および熱膨張率と略同一であることが望ましい。
なお、以下の説明においては、被吸着体を吸着する面を保持面、吸着板内の空気を吸引する面を吸引面ともいう。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の研削・研磨用真空チャックにおいて、吸着板は、吸着層と緻密質層とが一体化しており、両者の間に接合部は介在していない。
そのため、本発明の研削・研磨用真空チャックでは、上述した従来の研削・研磨用真空チャックにおいて発生していた不都合、すなわち、多孔質セラミックス等と緻密質セラミックス等とを接合している場合に、両者の接合部で生じる接合ムラや接合部のズレ等の不都合が発生することがなく、研削・研磨精度に優れることとなる。
【００１２】
また、緻密質層は、金属を含浸させることにより形成されているため、熱伝導性に優れ、研磨時に発生する熱を素早く逃がすことができる。
さらに、上述したように、吸着層と緻密質層との間に接合部が介在していないため、吸着層と緻密質層との界面で熱伝導が阻害されることがなく、研磨時に発生する熱を素早く逃がすことができる。
【００１３】
また、本発明の研削・研磨用真空チャックにおいて、上記吸着層に、１又は２以上の空気の透過を遮断する環状隔壁層が形成されており、上記環状隔壁層の外縁が、上記被吸着体の外縁から内側に０．５〜１５ｍｍの領域に位置するように構成されている場合には、種々のサイズの被吸着体を確実に吸着することができ、種々のサイズの被吸着体を均一に研磨、研削することができる。
【００１４】
また、本発明の研削・研磨用真空チャックにおいて、上記環状隔壁層の厚さが０．１〜１．０ｍｍである場合には、空気を確実に遮断することができるとともに、保持面に露出した環状隔壁層の形状が、被吸着体に転写されるおそれがない。
【００１５】
また、本発明の研削・研磨用真空チャックにおいて、吸着板を構成する上記環状隔壁層のヤング率および熱膨張率が、多孔質セラミックスのヤング率および熱膨張率と略同一の場合には、環状隔壁層と多孔質セラミックスとの研削性が略同一であるため、保持面の平坦性に特に優れることとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
まず、本発明の研削・研磨用真空チャックについて説明する。
本発明の研削・研磨用真空チャックは、多孔質セラミックスからなる吸着層と緻密質層とが一体化されるとともに、前記吸着層が被吸着体を吸着する側に位置するように構成された、被吸着体を吸着、保持するための吸着板を備え、
上記緻密質層は、上記多孔質セラミックスに金属を含浸させることにより形成されていることを特徴とする。
【００１７】
以下、本発明の研削・研磨用真空チャックについて図面を参照しながら説明する。
図１（ａ）は、本発明の研削・研磨用真空チャックの実施形態の一例を模式的に示す斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。
図１に示したように、研削・研磨用真空チャック１０は、半導体ウエハ（被吸着体）１５を吸着、保持するための吸着板１８を備えており、吸着板１８の一方の主面（図中、上側の面）は、被吸着体を吸着、保持するための面１８ａ（以下、保持面という）として機能し、他方の主面（図中、下側の面）は、吸着板内の空気を吸引するための面１８ｂ（以下、吸引面という）として機能する。
この吸着板１８は、保持面１８ａ側（被吸着体を吸着する側）に多孔質セラミックスからなる吸着層１２（１２ａ〜１２ｄ）が位置し、吸引面１８ｂ側に緻密質層１１が位置するように構成されており、両者は一体化されている。
【００１８】
また、吸着板１８の内部には、空気の透過を遮断する同心円環状の環状隔壁層１６ａ〜１６ｃが形成されている。そして、環状隔壁層１６ａ〜１６ｃによって区切られた緻密質層１１の各領域のそれぞれには、緻密質層１１を貫通するように空気吸引孔１７（１７ａ〜１７ｃ）が形成されている。なお、上記空気吸引孔は、少なくとも緻密質層１１を貫通するように形成されていればよく、例えば、緻密質層のみを貫通するように形成されていてもよいし、緻密質層と吸着層の一部とを貫通するように形成されていてもよい。
また、吸着板１８は、直径の異なる２枚の円板を積み重ねた形状（ツバ付き円板状）を有している。
【００１９】
研削・研磨用真空チャック１０では、吸着板１８の下部には、図示しない真空ポンプ等の真空装置が空気吸引部１３に接続された保持台２０が等間隔に設置された４本のボルト２２を用いて固定されている。なお、ボルトの数は４本に限定されるわけではなく、通常、４〜１２本程度である。
また、保持台２０には、吸着板１８の吸引面１８ｂに接する部分に溝１４（１４ａ〜１４ｃ）が形成された空気吸引部１３（１３ａ〜１３ｃ）が設けられている。
そして、吸着板１８の緻密質層１１に形成された空気吸引孔１７（１７ａ〜１７ｃ）と保持台２０に形成された空気吸引部１３（１３ａ〜１３ｃ）のそれぞれが、溝１４（１４ａ〜１４ｃ）を介して連通している。
従って、研削・研磨用真空チャック１０は、空気吸引孔１７（１７ａ〜１７ｃ）、溝１４（１４ａ〜１４ｃ）、空気吸引部１３ａ〜１３ｃ及び真空ポンプ（図示せず）により、吸着層１２ａ〜１２ｃ内の空気を吸引するように構成されている。
【００２０】
また、図１に示した研削・研磨用真空チャック１０では、吸着層１２ｄの側面は、多孔質セラミックスが露出しているが、この部分に空気不透過層が形成されていてもよい。これにより、研磨液や研削液の浸透を防ぐことができるからである。なお、空気不透過層は、上記環状隔壁層又は緻密質層と同様の材質からなるものであればよい。
【００２１】
このような実施形態の研削・研磨用真空チャック１０では、多孔質セラミックスからなる吸着層１２ａ〜１２ｃ内の空気を吸引することにより、被吸着体１５を吸着、保持することができる。
さらに、いずれの吸着層内の空気を吸引するかを適宜選択することにより、大きさの異なる半導体ウエハ等の被吸着体を吸着することができる。具体的には、平面視した際の被吸着体の大きさが、最外周の環状隔壁層１６ｃの大きさより若干大きい被吸着体を吸着する場合には、全ての空気吸引部１３ａ〜１３ｃから空気を吸引するように真空ポンプを作動させることにより被吸着体を吸着する。平面視した際の被吸着体の大きさが、平面視した環状隔壁層１６ｂの大きさより若干大きい被吸着体を吸着する場合には、空気吸引部１３ａ、１３ｂから空気を吸引することにより被吸着体を吸着する。平面視した際の被吸着体の大きさが平面視した環状隔壁層１６ａの大きさより若干大きい被吸着体を吸着する場合には、空気吸引部１３ａからのみ空気を吸引することにより、被吸着体を吸着する。
【００２２】
本発明の研削・研磨用真空チャックにおいて、吸着板に形成される環状隔壁層の層数は、図１に示したように３つに限定されるわけではなく、被吸着体として大きさの異なる２種類の半導体ウエハを吸着する場合には、少なくとも２層の環状隔壁層が形成されていればよく、被吸着体として大きさが異なる３種類以上の半導体ウエハを吸着する場合には、少なくとも３層の環状隔壁層が形成されていればよい。また、被吸着体の大きさが一定の場合には、環状隔壁層が形成されていなくてもよい。なお、環状隔壁層が形成されていない場合には、吸着層の側面には空気不透過層が形成されていることが必要となる。
【００２３】
本発明の研削・研磨用真空チャックでは、吸着板の内部に、少なくとも２層の環状隔壁層が形成されている場合には、大きさの異なる被吸着体を確実に吸着、保持することが可能な研削・研磨用真空チャックとして機能することとなる。
【００２４】
本発明の研削・研磨用真空チャック１０において、それぞれの環状隔壁層１６ａ〜１６ｃの外縁は、被吸着体１５の外縁から内側に０．５〜１５ｍｍの領域に位置するように構成されていることが望ましい。
上記環状隔壁層の外縁が０．５ｍｍ未満の領域に位置するように構成されている場合には、通常、被吸着体となるシリコンウエハの外縁には面取りが施されていることに起因して、該被吸着体を吸着しようとした際に空気漏れが生じることがあり、また、上記環状隔壁層の外縁が１５ｍｍを超える領域に位置するように構成されている場合には、被吸着体を吸着した際に充分な保持力を得ることができない場合がある。
一方、上記環状隔壁層の外縁が上記範囲の領域に位置するように構成されている場合には、吸着力が高く、かつ、吸着板の吸着力が全体的に均一であり、被吸着体の均一な研削・研磨を実現することができる。また、このような構成にすることにより、空気が吸引される吸着層の保持面は、全て被吸着体で覆われることとなるため、研削・研磨加工時に多孔質セラミックスからなる吸着層の目詰まりが生じることがなく、被吸着体を長時間に渡って、高精度で研削・研磨することができる。
【００２５】
従って、図１に示したように、環状隔壁層が円環状で、シリコンウエハ等の被吸着体が円板状である場合には、環状隔壁層の平面視した際の直径（外径）は、被吸着体の直径より０．５〜１５ｍｍ小さいことが望ましい。
なお、環状隔壁層の外縁が上記被吸着体の外縁が、被吸着体の外縁から内側に０．５〜１５ｍｍの領域に位置するとは、平面視した際に被吸着体の外縁から内側に０．５〜１５ｍｍの領域中に、環状隔壁層の外縁が視認されることをいう。
【００２６】
また、環状隔壁層１６の厚さは、０．１〜１．０ｍｍであることが望ましい。環状隔壁層の厚さが０．１ｍｍ未満では、空気の透過を遮断することができない場合があり、１．０ｍｍを超えると、被吸着体を保持したり、研削、研磨したりした際に、段差を上記範囲に保てない場合があるからである。
【００２７】
研削・研磨用真空チャック１０において、吸着板１８の保持面１８ａは、その平坦度が５μｍ以下であることが望ましい。平坦度が５μｍを超えると、被吸着体を均一に精度良く研削・研磨することができなくなり、さらに、被吸着体の吸着力が低下することがあるからである。より望ましくは１μｍ以下である。
【００２８】
なお、本明細書において、吸着板の保持面の平坦度とは、一番高い点と低い点との間の差（距離）とする。なお、上記保持面のうち多孔質セラミックスからなる部分については、粒子が存在する部分について、その高さをプロットしていき、その一番高い点と低い点との間の差（距離）とする。これにより、保持面の起伏の大きさを評価することが可能である。このように規定したのは、保持面の多孔質セラミックスからなる部分では、粒子が存在する部分により被吸着体を支持するため、この部分の起伏の大きさの程度により、研削・研磨を行う際の被吸着体の研削・研磨面の凹凸が影響を受けるからである。なお、吸着層は、多孔質セラミックスからなるため、保持面の多孔質セラミックスからなる部分の表面には、上述したように、粒子が存在する部分と気孔が存在する部分とがあり、これに起因して細かな凹凸が形成されているが、この凹凸の大きさは、細孔分布等により評価を行うことができる。
【００２９】
また、本発明の研削・研磨用真空チャック１０において、吸着板１８の保持面１８ａの吸着層からなる部分と、上記環状隔壁層からなる部分との段差は、０．５μｍ以下であることが望ましい。
上記段差が、０．５μｍを超えると、被吸着体を確実に吸着、保持することができないことがあり、また、仮に吸着、保持することができたとしても、シリコンウエハ等の被吸着体の表面に段差が転写されてしまうことがある。そのため、被吸着体の研削・研磨精度が低下することとなる。より望ましい段差は、０．１μｍ以下である。
なお、本明細書において、上記段差とは、吸着層及び緻密質層からなる部分の吸引面から保持面までの平均高さと、環状隔壁層の吸引面から保持面までの平均高さとの差をいう。
【００３０】
また、研削・研磨用真空チャック１０においては、吸着板１８を構成する環状隔壁層１６ａ、１６ｂのヤング率および熱膨張率は、吸着板１８を構成する吸着層１２ａ〜１２ｄ（多孔質セラミックス）のヤング率および熱膨張率と略同一であることが望ましい。吸着層と環状隔壁層との研削性が略同一となるため、保持面１８ａの平坦度を５μｍ以下にしたり、保持面の段差を０．５μｍ以下にしたりするのに適しているからである。
【００３１】
また、ヤング率が略同一である場合には、吸着板に撓みやバラツキがより発生しにくくなり、熱膨張率が略同一の場合には、研磨時に生じた摩擦熱による精度の悪化や剥れ等が発生するおそれがより小さくなる。
なお、本明細書において、ヤング率および熱膨張率が略同一であるとは、多孔質セラミックスのヤング率および熱膨張率の値に対して、環状隔壁層のヤング率および熱膨張率の値が、それぞれ８０〜１２０％の範囲にあることをいう。勿論、１００％に近ければ近いほど望ましい。
【００３２】
研削・研磨用真空チャック１０では、空気吸引孔１７、溝１４、空気吸引部１３及び真空ポンプ（図示せず）により空気を吸引することにより、吸着板１８の保持面１８ａに載置した半導体ウエハ１５を吸着・保持することができるようになっている。なお、研削・研磨用真空チャック１０は、吸着板の中心軸を中心として回転を可能にする回転機構を備えていてもよい。
【００３３】
なお、図１に示した吸着板１８には、空気吸引孔以外には、溝や穴等が形成されていないが、吸引速度を速めるために、例えば、吸引面１１ｂに種々の形状の溝や穴等が形成されていてもよい。
【００３４】
研削・研磨用真空チャック１０では、半導体ウエハ等の被吸着体と砥石軸とが平行になった状態で、砥石を回転させるとともに、研削・研磨用真空チャック１０自体を回転させ、両者を接触させることにより、半導体ウエハ等の表面の研削を行うことができる。
【００３５】
また、研磨面を有する研磨テーブルと保持面に吸着された半導体ウエハ等の被吸着体とが平行になった状態で、研磨面を有する研磨テーブルを回転させるか、研削・研磨用真空チャック１０自体を回転させるか、又は、両者を回転させ、両者を接触させることにより、半導体ウエハ表面の研磨等を行うことができる。研磨テーブルには、研磨クロスを貼り付けることにより粗化面が形成されていてもよく、ダイヤモンド砥粒等を用いて粗化面が形成されていてもよい。
【００３６】
次に、本発明の研削・研磨用真空チャックを構成する各構成部材について説明する。
上記吸着板の形状は、特に限定されず、円板状であってもよく、ツバ付き円板状であってもよく、平面視楕円形の板状であってもよく、直方体形状や立方体形状であってもよい。さらにはこれらを組み合わせた形状であってもよい。
【００３７】
上記吸着板は、多孔質セラミックスからなる吸着層と緻密質層とから構成されている。
上記多孔質セラミックスとしては特に限定されず、例えば、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、窒化ホウ素、窒化チタン等の窒化物セラミックス、炭化珪素、炭化ジルコニウム、炭化チタン、炭化タンタル、炭化タングステン等の炭化物セラミックス、アルミナ、ジルコニア、コージュライト、ムライト等の酸化物セラミックス等を挙げることができるが、これらのなかでは、高い熱伝導率を有するとともに、塩酸、硝酸、硫酸、フッ酸、フッ硝酸及び水酸化ナトリウム等に対する耐薬品性に優れる炭化珪素が望ましい。また、多孔質セラミックスとして炭化珪素を用いた場合には、研磨時に発生する摩擦熱を素早く逃すことができる。
なお、上述したセラミックスに金属珪素を配合した珪素含有セラミックス、珪素や珪酸塩化合物で結合されたセラミックスも用いることができる。
【００３８】
上記緻密質層は、上記多孔質セラミックスに金属を含浸させることにより形成されている。
上記金属としては特に限定されず、例えば、金属シリコン、金属アルミニウム等が挙げられる。
これらのなかでは、金属シリコンが望ましい。吸着板の剛性を向上させる緻密質層の機能を充分に満足することができるとともに、金属シリコンは、それ自体が高い熱伝導率を有しているため、金属シリコンを含浸させた緻密質層もまた高い熱伝導率を有することとなり、研磨時に発生する熱を素早く逃がすことができる。
【００３９】
上記緻密質層の厚さは、上記吸着板の厚さの３０〜９０％であることが望ましい。
上記緻密質層の厚さの割合が３０％未満では、吸着板の剛性が充分でなく、被吸着体のクランプ時や研磨時の荷重により吸着板が撓み、研磨精度が低下する場合がある。一方、緻密質層の厚さの割合が９０％を超えると、吸着層の吸着板に占める割合が小さくなりすぎ、保持面のうち、直下に空気吸引孔が形成された部分において、局所的な撓みが発生する場合がある。
また、上記緻密質層の厚さは、通常、１０〜４０ｍｍ程度が望ましい。
【００４０】
本発明の研削・研磨用真空チャックにおいて、保持面の形状は特に限定されないが、円形状であることが望ましい。主に研磨対象となる半導体ウエハの形状が円板状だからである。
吸着板の保持面が円形状である場合、その直径としては、研磨対象物である半導体ウエハの直径等を考慮して適宜決定されるが、通常、１００〜４００ｍｍであることが望ましい。
【００４１】
上記吸着板を構成する多孔質セラミックスの熱伝導率は、５０Ｗ／ｍ・Ｋ以上であることが望ましい。半導体ウエハの研磨加工を行うと、上記吸着板が高温になりやすいため、冷媒による冷却を行う場合があるが、この冷媒による冷却効果を向上させるために、熱伝導率の高い材料が好ましいからである。
【００４２】
また、吸着板の厚さは、研削・研磨用真空チャックを構成する材料の熱伝導率やヤング率等を考慮して適宜決定されるが、例えば、上記吸着板が炭化珪素から構成されている場合、１５〜６０ｍｍであることが望ましい。吸着板の厚さが１５ｍｍ未満であると、その直径に対して薄くなりすぎ、吸着板に反りが発生しやすく、また、強度が低下して破損しやすくなる。一方、吸着板の厚さが６０ｍｍを超えると、重量が増し研削・研磨用真空チャックの大型化を招く。
【００４３】
上記吸着層（多孔質セラミックス）の気孔率は特に限定されないが、２０〜５０％程度であることが望ましい。気孔率が２０％未満であると、被吸着体の吸引力が弱くなり、研磨の際に半導体ウエハ等の被吸着体が移動したり、剥れたりする。一方、気孔率が５０％を超えると、吸着板の強度が低下するため、破壊されやすく、それを防止するためには吸着板の厚さを厚くする必要が生じ、研削・研磨用真空チャックが大型化してしまうとともに、高価になってしまう。
【００４４】
保持面の吸着力を均一に保つためには、吸着板の気孔径が揃っていることが望ましく、上記吸着板の細孔分布を水銀圧入法により測定した際、平均気孔径が１０〜４０μｍで、上記平均気孔径の０．７〜１．２倍の気孔径を有する細孔の全細孔容積に対する割合が７５％以上であることが望ましい。
なお、上記気孔率は、水銀圧入法のほか、アルキメデス法、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）による測定等、従来公知の方法により測定することができる。
【００４５】
上記多孔質炭化珪素からなる吸着板の平均粒径は、３０〜７０μｍであることが好ましい。このように平均粒径が３０〜７０μｍと比較的大きめの粒子が好ましいのは、一般に、熱が粒子の内部を伝導する効率は、熱が粒子間を伝導する効率に比べて高いため、平均粒径が大きいほど熱伝導率が高くなり、また、気孔径が揃い易いからである。
【００４６】
上記環状隔壁層の材質は、ガラス、金属、セラミックス等が望ましい。
上記ガラスとしては、例えば、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、Ｎａ２Ｏ−ＳｉＯ２、Ｎａ２Ｏ−ＣａＯ−ＳｉＯ２、Ｋ２Ｏ−ＣａＯ−ＳｉＯ２、Ｋ２Ｏ−ＰｂＯ−ＳｉＯ２、ＢａＯ−ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３、Ｎａ２Ｏ−Ｂ２Ｏ３−ＳｉＯ２等を主要成分とするガラス等が挙げられる。また、上記ガラスは無機系ガラスが望ましい。膨潤等の形状変化を起こしにくいからである。
上記金属としては、例えば、ＳＵＳ、アルミニウム、タングステン、モリブデン、ニッケル、金、銀、白金等が挙げられる。
【００４７】
上記セラミックスとしては、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、窒化ホウ素、窒化チタン等の窒化物セラミックス、炭化珪素、炭化ジルコニウム、炭化チタン、炭化タンタル、炭化タングステン等の炭化物セラミックス、アルミナ、ジルコニア、コージュライト、ムライト等の酸化物セラミックス等が挙げられる。
特に、上記環状隔壁層の材質は、そのヤング率および熱膨張率が、吸着板を構成する多孔質セラミックスのヤング率および熱膨張率と略同一であることが望ましい。
【００４８】
また、本発明の研削・研磨用真空チャックでは、上記吸着板を保持するための保持台を備えており、この保持台には、通常、真空装置等が接続されている。上記保持台は、所定の形状の空気吸引部を有しており、一定以上の機械的強度を有する緻密体であれば特に限定されず、その材料としては、例えば、ＳＵＳ、銅、アルミニウム合金等の金属、窒化ケイ素、炭化ケイ素、アルミナ等のセラミックス等が挙げられる。
また、上記真空装置としては、真空ポンプのほか、エジェクター等が挙げられる。
なお、このような構成からなる研削・研磨用真空チャックの製造方法については、後述する。
【００４９】
また、本発明の研削・研磨用真空チャックにおいて、これを保持台に取り付ける形態としては、図１に示したような形態に限定されるわけではなく、例えば、図２に示すような形態であってもよい。
図２（ａ）は、本発明の研削・研磨用真空チャックの実施形態の別の一例を模式的に示す斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。
図２に示すように、本発明の研削・研磨用真空チャック３０は、吸着板１８のツバ部２９を固定用冶具２１と保持台２０とで挟み込み、固定用冶具２１を４本のボルト２２により保持台２０に固定することにより、吸着板１８を保持台に取り付けている。
なお、研削・研磨用真空チャック３０は、吸着板１８の保持台２０への固定方法が、図１に示した研削・研磨用真空チャック１０と異なる以外は、研削・研磨用真空チャック１０と同様であるため、その説明を省略する。
【００５０】
次に、本発明の研削・研磨用真空チャックの製造方法について簡単に説明する。
ここでは、異なるサイズの被吸着体を吸着することができる、環状隔壁層が形成された研削・研磨用真空チャックを例に、その製造方法を説明する。
【００５１】
上記研削・研磨用真空チャックの製造は、概ね、吸着層と緻密質層とからなる円板状の吸着板用部材とドーナツ状（ツバ付きドーナツ状を含む、以下同じ）の吸着板用部材とを別々に作製し、これらを、環状隔壁層を介在させて嵌め合わせることにより行うことができる。
ここで、円板状の吸着板用部材とドーナツ状の吸着板用部材とは、金型の形状が異なる以外は、同様の方法のより作製することができる。したがって、以下の製造方法の詳細な説明において、両者の製造方法については、特に区別せず、単に吸着板用部材の作製方法として説明する。
【００５２】
（１）吸着板用部材の作製
まず、セラミックス粉末にバインダー及び分散媒液を加えて吸着層形成用混合組成物を調製するとともに、この混合組成物に、さらに必要に応じて、炭素源を加えて緻密質層形成用混合組成物を調製する。なお、多孔質セラミックスに金属シリコンを含浸させた緻密質層を形成する場合には、炭素源が必要となる。
上記セラミックス粉末は、平均粒径のバラツキが小さいことが望ましく、予めその粒径をある程度揃えておくことが望ましい。セラミックス粉末の平均粒径のバラツキが大きいと、製造する吸着板用部材の気孔径にバラツキが発生することがあるからである。上記セラミックス粉末の粒径を揃える方法としては特に限定されず、例えば、セラミックス粉末を密度の高い塊状等の成形体とした後、該成形体を破砕、解砕及び整粒する方法等公知の方法を挙げることができる。
上記セラミックス粉末は、平均粒径の０．７〜１．２倍の粒径を有するセラミックス粉末の全セラミックス粉末に対する割合が７５％以上となるように調整されることが望ましい。
【００５３】
上記セラミックス粉末は、平均粒径５〜１００μｍの粗粉末１００重量部に対して、平均粒径０．１〜１．０μｍの微粉末１０〜１００重量部を均一に混合することが望ましい。
上記バインダーとしては特に限定されず、例えば、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ポリエチレングリコール、フェノール樹脂、エポキシ樹脂等を挙げることができる。
上記バインダーの配合量は、通常、セラミックス粉末１００重量部に対して、１〜１０重量部程度が望ましい。
【００５４】
上記分散媒液としては特に限定されず、例えば、ベンゼン等の有機溶媒；メタノール等のアルコール、水等を挙げることができる。
上記分散媒液は、混合組成物の粘度が一定範囲内となるように、適量配合される。
【００５５】
上記炭素源としては、例えば、フェノール樹脂、カーボンブラック、アセチレンブラック、ピッチ、タール等が挙げられる。
上記炭素源の配合量は、セラミック粉末１００重量部に対して、１〜１０重量部程度が望ましい。
【００５６】
これら吸着層形成用混合組成物及び緻密質層形成用混合組成物のそれぞれは、アトライター等で混合した後、ニーダー等で充分に混練し、さらに、スプレードライ法等により顆粒状の粉末とする。
そして、この顆粒状の緻密質層形成用混合組成物を所定の形状（円板状又はドーナツ状）の金型の下方に、顆粒状の吸着層形成用混合組成物を金型の上方に入れて成形することにより生成形体を作製する。ここで、緻密質層形成用混合組成物及び吸着層形成用混合組成物の量を適宜調整することにより、後工程を経て得られる吸着板において、緻密質層の占める厚さの割合を調整することができる。
【００５７】
次に、それぞれの生成形体を、不活性ガス（アルゴン）雰囲気下、４００〜６５０℃程度に加熱することで脱脂し、バインダー等を分解、消失させる。
【００５８】
そして、上記脱脂処理を施した後、窒素、アルゴン等の不活性ガス雰囲気下、１４００〜２３００℃程度に加熱することで焼成し、セラミックス粉末を焼結させ、さらに、所定の形状に加工することにより吸着板用焼結体を製造する。
焼結体の加工は、ダイヤモンドカッターを用いた切削加工、ダイヤモンド砥石を用いた研削加工等により行うことができる。
【００５９】
次に、上記吸着板用焼結体に金属を含浸する金属含浸工程を行う。
この工程で、例えば、金属シリコンを含浸する場合には、前もって、焼結体に炭素質物質を含浸してもよい。
上記炭素質物質としては、例えば、フルフラール樹脂、フェノール樹脂、リグニンスルホン酸塩、ポリビニールアルコール、コーンスターチ、糖蜜、コールタールピッチ、アルギン酸塩等の各種有機物質を挙げることができる。また、カーボンブラック、アセチレンブラック等の熱分解炭素も同様に使用することができる。
【００６０】
このように、炭素質物質を予め含浸することが望ましい理由は、焼結体の解放気孔の表面に新たな炭化珪素の膜が形成されるため、これによって溶融金属シリコンと多孔質体との結合がより強固なものとなるからである。また、炭素質物質を含浸させることにより、焼結体の強度も強くなるからである。
【００６１】
金属を含浸させる具体的な方法としては、例えば、金属を加熱溶融させて含浸する方法を挙げることができる。また、微粉化した金属を分散媒中に分散させ、この分散媒液を多孔質体に含浸させて乾燥した後、金属の溶融温度以上に加熱するという方法を用いることもできる。
このような工程を経ることにより、吸着層と緻密質層とからなる円板状やドーナツ状の吸着板用部材のそれぞれを製造することができる。
ここで、後工程で環状隔壁層を介して接することとなる円板状の吸着板用部材の直径とドーナツ状の吸着板用部材の内径、環状隔壁層を介して接することとなるドーナツ状の吸着板用部材同士の外径と内径、および、環状隔壁層を介して接することとなるドーナツ状の吸着板用部材の外径とツバ付きドーナツ状の吸着板用部材の内径は、その寸法差が０．２〜２．０ｍｍとなるように設計しておくことが望ましい。これにより、後工程を経て厚さ０．１〜１．０ｍｍの環状隔壁層を形成することができるからである。
【００６２】
（２）吸着板の作製
次に、予めペースト化したガラスを調整しておき、これを円板状の吸着板用部材、及び、ドーナツ状の吸着板用部材の側面に塗布する。その後、円板状の吸着板用部材及びドーナツ状の吸着板用部材およびツバ付きドーナツ状の吸着板用部材を図１に示した形状となるように組み立て、さらに、塗布したペースト状のガラスを硬化させるべく、酸素雰囲気下、５００〜１２００℃にて融解させ、環状隔壁層を形成する。
【００６３】
次に、環状隔壁層が形成された吸着板の少なくとも緻密質層を貫通するように、ドリル加工や切削加工等により空気吸引孔を形成し、さらに、仕上げ加工を施し、吸着板の作製を終了する。
なお、空気吸引孔の形成は、各吸着板用部材に組み立て前に行ってもよいし、金属を含浸する前に行ってもよい。
また、仕上げ加工では、保持面の平坦度を５μｍ以下とすることが望ましい。また、保持面の吸着層からなる部分と保持面の環状隔壁層とからなる部分との段差を０．５μｍ以下とすることも望ましい。
上記仕上げ加工は、ダイヤモンドカッターを用いた切削加工、ダイヤモンド砥石を用いた研削加工、ダイヤモンド砥粒を用いた研磨加工等により行うことができる。
【００６４】
多孔質セラミックスからなる吸着板の製造方法は、上述した方法に限定されず、従来からセラミックスを製造するために用いられている種々の方法を適用することができる。
【００６５】
次に、必要に応じて、吸着板の側面に空気不透過層を形成する。なお、空気不透過層は環状隔壁層と同様、ペースト状のガラスを塗布し、その後、硬化させることにより形成することができる。
さらに、上述した工程を経て作製した吸着板を、ボルト等を用いて、真空ポンプ等の真空装置に接続された保持台に固定する。
このような工程を経ることにより、本発明の研削・研磨用真空チャックを製造することができる。
【実施例】
【００６６】
以下に実施例を掲げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明はこれら実施例のみに限定されるものではない。
【００６７】
（実施例１）
（１）平均粒径６０μｍのα型炭化珪素粉末９０重量％と、平均粒径１．０μｍのα型炭化珪素粉末１０重量％とを湿式混合し、得られた混合物１００重量部に対して、有機バインダー（メチルセルロース）を５重量部、水を１０重量部加えて混練した後、スプレードライを行い、顆粒状の吸着層形成用混合組成物を得た。
【００６８】
また、平均粒径６０μｍのα型炭化珪素粉末９０重量％と、平均粒径１．０μｍのα型炭化珪素粉末１０重量％とを湿式混合し、得られた混合物１００重量部に対して、有機バインダー（メチルセルロース）を５重量部、水を１０重量部、炭素源としてフェノール樹脂５重量部を加えて混練した後、スプレードライを行い、顆粒状の緻密質層形成用混合組成物を得た。
【００６９】
（２）次に、同量の吸着層形成用混合組成物と緻密質層形成用混合組成物とを、緻密質層形成用混合組成物が下側になるように金型に順次投入し、さらに、冷間静水圧（ＣＩＰ）を利用する成形機を用いて、５０ＭＰａの圧力で、５分間保持して円板形状およびドーナツ状の炭化珪素成形体を作製した。
【００７０】
（３）次に、上記炭化珪素成形体を脱脂炉に搬入し、アルゴンガス雰囲気下、６００℃で２時間加熱することにより炭化珪素成形体の脱脂を行った。
【００７１】
（４）次に、脱脂された炭化珪素成形体を温度：２２００℃で焼成し、多孔質炭化珪素焼結体からなり、直径１２９．６ｍｍ、厚さ２０ｍｍの円板状の吸着板用焼結体Ａと、内径１３０ｍｍ、外径１７９．６ｍｍ、厚さ２０ｍｍのドーナツ状の吸着板用焼結体Ｂと、内径１８０ｍｍ、上部外径２２０ｍｍ、ツバ部外径２５０ｍｍ、厚さ２０ｍｍのツバ付きドーナツ状の吸着板用焼結体Ｃとを製造した。
【００７２】
次に、後述する緻密質層のみを貫通するように、切削加工により空気吸引孔を形成した。
なお、空気吸引孔の形状及びサイズは、丸穴形状で、直径３ｍｍ、深さ１５ｍｍである。
【００７３】
（５）次に、吸着板用焼結体Ａ〜Ｃのそれぞれについて、その下面（緻密質層形成用混合組成物の焼結体側）を上向きにし、その上に固形のシリコン金属を載置した後、真空中で１５０℃／時間の昇温速度で加熱し、最高温度１４５０℃で約１時間保持した。このような処理により金属シリコンを吸着板用焼結体Ａ〜Ｃ（緻密質層形成用混合組成物の焼結体）に浸透させて、緻密質層を形成した。
なお、この工程においては、純度９９．９９９９重量％以上の金属シリコン粉末を用いた。
【００７４】
（６）次に、ペースト状に調製したガラス（ホウケイ酸ガラス）を吸着板用部材Ａ〜Ｃの側面に塗布し、これらを組み立て、その後、酸素雰囲気下、１０００℃で融解することにより吸着板用部材Ａ〜Ｃを接合し、吸着層及び緻密質層からなり、環状隔壁層が形成された吸着板とした。
【００７５】
次に、吸着板の保持面にダイヤモンド砥石を用いた研削加工を施し、保持面の平坦度を１μｍ、段差を０．１μｍとした。なお、保持面の平坦度および段差は、黒田精工社製、ナノメトロにより測定した。
また、細孔分布測定装置（島津製作所社製）を用い、水銀圧入法により細孔直径０．２〜６００μｍの範囲で吸着層の細孔分布を測定した。
また、本実施例で製造した吸着板における吸着層と緻密質層との厚さの比は、５０：５０である。
なお、作製した吸着板の各物性については、表１に示した。
【００７６】
（７）次に、図１に示すように、得られた吸着板１８の吸引面を保持台２０に取り付け、研削・研磨用真空チャック１０の製造を終了した。
【００７７】
（実施例２）
実施例１の（２）の工程において、金型に投入する吸着層形成用混合組成物と緻密質層形成用混合組成物との量比を、６５：３５とした以外は、実施例１と同様にして研削・研磨用真空チャックの製造を終了した。
なお、本実施例で製造した吸着板における吸着層と緻密質層との厚さの比は、６５：３５である。
【００７８】
（実施例３）
実施例１の（２）の工程において、金型に投入する吸着層形成用混合組成物と緻密質層形成用混合組成物との量比を、２０：８０とした以外は、実施例１と同様にして研削・研磨用真空チャックの製造を終了した。
なお、本実施例で製造した吸着板における吸着層と緻密質層との厚さの比は、２０：８０である。
【００７９】
（実施例４）
実施例１の（２）の工程において、金型に投入する吸着層形成用混合組成物と緻密質層形成用混合組成物との量比を、７５：２５とした以外は、実施例１と同様にして研削・研磨用真空チャックの製造を終了した。
なお、本実施例で製造した吸着板における吸着層と緻密質層との厚さの比は、７５：２５である。
【００８０】
（実施例５）
実施例１の（２）の工程において、金型に投入する吸着層形成用混合組成物と緻密質層形成用混合組成物との量比を、５：９５とした以外は、実施例１と同様にして研削・研磨用真空チャックの製造を終了した。
なお、本実施例で製造した吸着板における吸着層と緻密質層との厚さの比は、５：９５である。
【００８１】
（試験例１）
実施例１において、ペースト状のガラスを塗布する代わりに、未硬化のエポキシ樹脂を塗布し、このエポキシ樹脂を硬化させて環状隔壁層を形成した以外は実施例１と同様にして研削・研磨用真空チャックを製造した。
【００８２】
（比較例１）
（１）平均粒径６０μｍのアルミナ粉末９０重量％と、平均粒径１．０μｍのアルミナ粉末１０重量％とを湿式混合し、得られた混合物１００重量部に対して、有機バインダー（メチルセルロース）を５重量部、水を１０重量部加えて混練した後、スプレードライを行い、顆粒状の粉末を得た。
この顆粒状の粉末を金型に入れ、冷間静水圧（ＣＩＰ）を利用する成形機を用いて、５０ＭＰａの圧力で、５分間保持して円板形状およびドーナツ板状のアルミナ成形体を作製した。
【００８３】
（２）次に、上記アルミナ成形体を脱脂炉に搬入し、酸化雰囲気下、６００℃で２時間加熱することによりアルミナ成形体の脱脂を行った。
【００８４】
（３）次に、脱脂されたアルミナ成形体を温度：２２００℃で焼成し、多孔質アルミナ焼結体からなり、直径１２９．６ｍｍ、厚さ１０ｍｍの円板形状の吸着板用部材Ａと、内径１３０ｍｍ、外径１７９．６ｍｍ、厚さ１０ｍｍのドーナツ板状の吸着板用部材Ｂとを製造した。
【００８５】
（４）次に、ペースト状に調製したガラス（ホウケイ酸ガラス）を吸着板用部材Ａの外周面、および、吸着板用部材Ｂの内周面に塗布し、これらを組み立て、さらに、酸素雰囲気下、１０００℃で融解することにより吸着板用部材Ａ、Ｂを接合し、環状隔壁層が形成された吸着板とした。          
【００８６】
（５）別途、アルミナからなる緻密質セラミックスの円板状体を準備し、この緻密質セラミックスに直径１８０ｍｍ、高さ１０ｍｍの円板状の凹部と、空気吸引孔とを形成した。
さらに、上記（４）の工程で作製した吸着板を、緻密質セラミックスの円板状体の凹部に、低融点ガラス（ホウケイ酸ガラス）を用いて、ガラス接合し、次に、吸着板の保持面にダイヤモンド砥石を用いた研削加工を施し、研削・研磨用真空チャックの製造を終了した。（図２参照）。なお、保持面の平坦度は７μｍとなった。
【００８７】
実施例１〜５、試験例１および比較例１、２に係る研削・研磨用真空チャックの保持面に、直径の異なる２種類のシリコンウエハ（ウエハ１：直径１５０ｍｍ、ウエハ２：直径２００ｍｍ）を平面視した遮断壁の中心部とシリコンウエハの中心部とが一致するように載置し、該シリコンウエハを圧力１０ＫＰａで吸着し、上記シリコンウエハの研削処理を１０回行い、このときのシリコンウエハの研削面の平坦度を評価した。また、研削時のシリコンウエハ温度を測定し、さらに、吸着時のクランプ圧（ウエハクランプ時の到達圧力）および空気漏れの有無を測定した。
なお、シリコンウエハ温度は、表面温度計により測定した。
また、クランプ圧（ウエハクランプ時の到達圧力）は圧力計を用いて測定し、さらに、空気漏れの有無はクランプ圧を基準に評価した。
【００８８】
なお、研削処理は、シリコンウエハを吸着・保持した真空チャックを、回転しているダイヤモンド砥石と接触させることによる湿式研削により行った。テーブルの回転数は１．２ｓ−１とした。
研削・研磨用真空チャックの特性を表１に、研削したシリコンウエハの評価結果を表２に示した。
【００８９】
【表１】
2005279788.tif 000003
【００９０】
【表２】
2005279788.tif 000004
【００９１】
表１、２に示した結果から明らかなように、実施例１〜３に係る研削・研磨用真空チャックは、それぞれ直径の異なるシリコンウエハを載置しても、良好に研削が行われていた。すなわち、研削処理されたシリコンウエハの表面の平坦度は０．１〜０．３μｍであり、精度よく、かつ、均一に研削処理されていた。これは、吸着層と緻密質層とが一体的に構成されているため、両者の間でのズレや接合不良等が発生することがなく、さらには、吸着板が充分な剛性を有しており、放熱性にも優れるため、保持面の平坦度が１．５〜３．０μｍと小さく、空気漏れも発生しないためであるとあると考えられる。
【００９２】
また、実施例４、５のそれぞれで研削された直径の異なるシリコンウエハは、その表面の平坦度が０．８μｍ（実施例４）、０．７μｍ（実施例５）であった。従って、実施例１の研削・研磨用真空チャックと比べると劣るものの、実施例３、４の研削・研磨用真空チャックを用いた場合にもシリコンウエハを良好に研削することができることが明らかとなった。
このように、シリコンウエハの平坦度が劣る理由は、実施例４に係る研削・研磨用真空チャックでは、緻密質層の占める割合が少ないため、吸着板の剛性が劣るためであり、実施例５に係る研削・研磨用真空チャックでは、緻密質層の占める割合が多すぎ、保持面に局所的な撓みが発生しているためであると考えられる。
【００９３】
一方、試験例１では、研削処理されたそれぞれのシリコンウエハの表面の平坦度は、２μｍと平坦度が大きく低下していた。これは、研削・研磨用真空チャックの保持面の平坦度が悪く、段差が大きいからであると考えられ、その理由は、環状隔壁層の材料がエポキシ樹脂だからであると考えられる。
【００９４】
また、比較例１では、研削処理されたそれぞれのシリコンウエハの表面の平坦度は、１５μｍと平坦度が大きく低下しており、均一な研削を行うことができなかった。これは、本比較例の研削・研磨用真空チャックでは、多孔質セラミックスを緻密質セラミックスにガラス接合されており、両者を接合する際の接合ムラや、研削時におけるクランプ荷重や研削荷重による接合部の剥れやズレに起因した研削精度の悪化によるものではないかと考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００９５】
【図１】（ａ）は、本発明の研削・研磨用真空チャックの一例を模式的に示す斜視図であり、（ｂ）は、その縦断面図である。
【図２】（ａ）は、本発明の研削・研磨用真空チャックの別の一例を模式的に示す斜視図であり、（ｂ）は、その縦断面図である。
【図３】従来のウエハ研磨装置の一例を模式的に示した断面図である。
【符号の説明】
【００９６】
１０  研削・研磨用真空チャック
１１  緻密質層
１２  吸着層
１３  空気吸引部
１５  半導体ウエハ
１６  環状隔壁層
１７  空気吸引孔
１８  吸着板
２０  保持台
【図１】
2005279788.tif 000005
【図２】
2005279788.tif 000006
【図３】
2005279788.tif 000007