(57)【要約】 【課題】  真空吸着装置の載置部と支持部との接合部の段差および隙間を無くし、ウエハの平坦加工精度を大幅に向上させることを目的とする。【解決手段】  開気孔を備えた多孔質組織を有し、その表面で被処理物を吸着保持する載置部と、前記載置部を支持し、前記載置部が有する開気孔と連通する吸気孔を備えた支持部とを、具備する真空吸着装置であって、前記載置部と前記支持部とは、実質的に隙間なく直接に接合されており、かつ、前記載置部上縁には支持部側に鍔状に張り出した薄肉部が形成されていることを特徴とする真空吸着装置。【選択図】        図３
2005254412.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
開気孔を備えた多孔質組織を有し、その表面で被処理物を吸着保持する載置部と、前記載置部を支持し、前記載置部が有する開気孔と連通する吸気孔を備えた支持部とを、具備する真空吸着装置であって、前記載置部と前記支持部とは、実質的に隙間なく直接に接合されており、かつ、前記載置部上縁には支持部側に鍔状に張り出した薄肉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】
前記真空吸着装置において、前記載置部の鍔状薄肉部上面で被処理物の外縁が吸着保持されていることを特徴とする請求項１に記載の真空吸着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、ラップ等の湿式加工を行うために半導体ウエハやガラス基板などの被処理物を吸着保持する真空吸着装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の製造工程においては、半導体ウエハを搬送、加工、検査する場合に、真空圧を利用した真空吸着装置が一般的に用いられている。このような真空吸着装置としては、吸着面に開口した複数の貫通孔を有するものが一般的であったが、貫通孔のみで吸着作用をするため、吸着面内の吸着力が不均一となりやすく、半導体ウエハの加工精度が低下するなどの問題があった。
【０００３】
そこで、より均一な吸着を行うために、多孔質部材からなるチャック本体を保持金具に取り付けた真空吸着装置が検討されている。例えば、図１に示したように、多孔質体からなる載置部１を支持部２に樹脂またはガラスなどの接着剤により接合してなり、下方の吸引孔３より真空吸引することにより、上記載置部の吸着面１ａに半導体ウエハＷを吸着するものが提案されており（例えば、特許文献１、２参照）、従来から図１のような真空吸着装置が知られている。
【特許文献１】特開昭５３−０９０８７１号公報
【特許文献２】特開昭６１−１８２７３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような半導体ウエハの真空吸着装置では、載置部上面の平坦度を高める必要があるため、ダイヤモンド砥石等による載置部上面の平面研削加工が行われる。しかしながら載置部を構成する多孔質体と支持部を構成する緻密質体とは強度および硬度が相違し加工性に差異があるため、載置部上面の研削加工の際に支持部と載置部との接合部に図２に示したような段差が生じていた。このような段差があると、載置面の平坦度が得られないだけでなく、吸気漏れが生じやすくなるため、均一な吸着が難しくなる。その結果、被処理物である半導体ウエハの加工精度が悪くなるという問題があった。
【０００５】
さらに、従来の真空吸着装置の作製方法である載置部材と支持部材を接着する方法では、載置部側面とそれを取囲む支持部側面との界面に生じる隙間は不可避であったため、吸気漏れを起こし、載置面の吸着力が不均一化するためウエハの加工精度の低下を招来していた。
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであって、載置部と支持部との接合部の段差および隙間を無くし、ウエハの平坦加工精度を大幅に向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記した本発明の目的は、下記した手段によって達成される。
（１）開気孔を備えた多孔質組織を有し、その表面で被処理物を吸着保持する載置部と、前記載置部を支持し、前記載置部が有する開気孔と連通する吸気孔を備えた支持部とを、具備する真空吸着装置であって、前記載置部と前記支持部とは、実質的に隙間なく直接に接合されており、かつ、前記載置部上縁には支持部側に鍔状に張り出した薄肉部が形成されていることを特徴とする真空吸着装置。
（２）前記（１）において、前記載置部の鍔状薄肉部上面で被処理物の外縁が吸着保持されていることを特徴とする真空吸着装置。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、多孔質体からなる載置部と緻密質体からなる支持部とを具備する真空吸着装置において、載置部上縁部の支持部材側に鍔状に張り出した載置部と同質の薄肉部を形成したことにより、載置面の研削加工時に載置部材と支持部材の加工性の違いに起因して生じる段差を極めて小さく抑えることができる。また、被吸着物を均一に吸着できることから、半導体ウエハ等被処理物の極めて高精度な加工が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
図３は本発明の一実施形態に係る真空吸着装置の概略構成を示す断面図であり、図４および図５は要部断面の拡大図である。多孔質体からなる載置部４と、該載置部の外縁を囲繞、支持する緻密質体からなる支持部５と、該支持部に形成された吸引部６とを具備しており、載置面４ａ上に、被処理物として例えば半導体ウエハＷを載置する。載置部４と支持部５との接合界面は実質的に隙間はなく直接に接合されている。ここで「実質的に隙間はなく直接に接合されている」とは、載置部の多孔質構造が支持部材の界面と接していることを指す。吸引部６は、載置部の下面側に支持部５を貫通するように設けられた孔状を有しており、吸引部６を介して図示しない真空ポンプにより吸引することにより、載置部４の載置面４ａに半導体ウエハＷが真空吸着される。
【０００９】
ここで、吸着面となる載置面４ａは、載置部４と載置部周囲の支持部５とともに研磨加工されることにより形成される。本発明に係る真空吸着装置においては、載置面の研磨加工の際、載置部上縁部の支持部材側に鍔状に張り出した載置部と同質の薄肉部４ｂを形成したことにより、載置部材と支持部材の強度および硬度差に起因して生じる段差を極めて小さく抑えることができる。ただし、鍔状薄肉部４ｂと薄肉部に係らない支持部上面５ａとの間には段差が生じてしまうことから、半導体ウエハ等の被吸着物の外縁部は鍔状薄肉部４ｂ上で保持するようにすることが好ましい。（請求項２に係わる構成要件である。）
【００１０】
ただし、鍔状薄肉部は載置部と同質の多孔体であるため、被吸着物の外縁を鍔上部分で保持すると、吸気漏れが生じてしまう。しかしながら、鍔状部分を薄化することで、吸気漏れによる吸着力の低下を抑えることができる。また、吸気漏れが生じても、鍔状部分は均質な多孔質体であり、支持部材と隙間なく接合されていることから、吸気漏れが局部的に発生することはなく、吸着力にばらつきが発生することはない。したがって、半導体ウエハ等の被処理物を均一に吸着することができ、研削精度を高めることができる。
【００１１】
ここで、鍔状薄肉部の厚さ、幅等の寸法形状は特に限定されるものではない。しかしながら、鍔状部分４ｂの幅が狭すぎたり、厚さが大きすぎたりすると支持部５ａとの間に生じる段差の影響が大きくなる。逆に鍔状部分４ｂの厚さが小さすぎると、載置部と同質の鍔状部分４ｂを設けた効果が小さくなり、鍔状部分４ｂと載置面４ａとの間に段差が生じてしまう。したがって、適度な厚みと幅を持たせる必要がある。具体的には、所望の吸着力が得られるように、載置部材の気孔径および粒子径、被吸着物の大きさ等を考慮して決定する。
【００１２】
上記した本発明に係る真空吸着装置は、アルミナ等のセラミックス粉末およびガラス粉末に、水等の溶媒を加えて混合してスラリーを調整するスラリー調整工程と、前記スラリーを載置部が形成される凹部を設けた支持部の該空隙に充填するスラリー充填工程と、空隙にスラリーが充填された支持部をガラスの軟化点以上の温度で焼成する焼成工程とからなる製法により作製される。したがって、本発明に係る真空吸着装置のように載置部材および支持部材の合せ面が比較的複雑な構造を有しているため従来の方法では極めて高精度の加工が必要であった場合であっても、精度加工をすることなく容易に作製することできる。
【００１３】
次に本発明の真空吸着装置は、前記支持部がアルミナ、窒化珪素、炭化珪素、ジルコニアから選ばれるセラミックスの１種からなり、かつ、載置部がアルミナおよびガラス、または、炭化珪素およびガラスからなることを特徴とする。
【００１４】
ここで、多孔質体からなる載置部の気孔は連通しており、平均気孔径が１０〜１５０μｍ、気孔率が２０〜４０％とすることが好ましく、このような気孔径および気孔率を得るためには、前記載置部のもう一方の構成原料であるアルミナ粉末または炭化珪素粉末の平均粒径が３０μｍ〜５００μｍのものを使用することが好ましい。
【００１５】
次に、前記載置部の構成成分であるガラスの熱膨張係数が前記支持部および前記載置部のもう一方の構成成分であるセラミックスの熱膨張係数より小さいものを使用することが好ましい。
その理由は、低熱膨張のガラスを使用することにより、焼結後の多孔質体と支持部材との界面の隙間をなくすことができ、また、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望ましいからである。
【００１６】
また、本発明では、前記載置部の構成原料となるガラス粉末の平均粒子径が前記載置部のもう一方の構成原料であるセラミックス粉末の平均粒子径より小さい方が好ましい。
その理由は、ガラス粉末の平均粒径がセラミックス粉末よりも大きいと、セラミックス粉末の充填を阻害するため、ガラス軟化点以上で焼結する際に焼成収縮を起こすからである。ガラスの平均粒径は、好ましくは、セラミックス粉末の平均粒径の１/３以下、さらに好ましくは１/５以下が望ましい。
添加するガラス粉末の量は、特に限定しないが、ガラス粉末の粒径が大きい場合と同様に大量に添加するとセラミックス粉末の充填を阻害し、焼成収縮を起こすため、少量が望ましい。ただし、少なすぎるとセラミックス粉末の結合強度が低下し、脱粒や欠けの問題が生じるため、結合強度を発揮するような量が必要である。具体的には、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を考慮して調整されるが、概ねセラミックス粉末に対して５％〜３０質量％程度添加混合することが望ましい。
【００１７】
次に、本発明の真空吸着装置の製造方法について説明する。
はじめに載置部を形成する多孔質体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、炭化珪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スラリーを調整する。原料の混合は、ボールミル、ミキサー等、公知の方法が適用できる。ここで、水またはアルコール量は特に限定しない。セラミックス粉末の粒度、ガラス粉末の添加量を考慮し所望の流動性が得られるよう水またはアルコールの添加量を調整する。
【００１８】
次に、得られたスラリーを載置部が形成される凹部（図示せず。載置部と同形状。）を設けたアルミナ、ジルコニア、炭化珪素または窒化珪素からなるセラミックス支持部の該空隙に充填する。この際、必要に応じて、残留気泡を除去するための真空脱泡や、充填を高めるための振動を加えると良い。また、吸引孔または吸引溝は、載置部となる混合物を注ぐ前に、ろう、樹脂等の焼失部材により閉塞しておく。
【００１９】
次に、空隙にスラリーを充填した支持部を十分に乾燥させた後、ガラスの軟化点以上の温度で焼成する。この際、焼成温度がガラスの軟化点より低いと十分に一体化できないが、反対に焼成温度が高すぎると変形や収縮を起こすため、できるだけ低温で焼成することが望ましい。
【００２０】
このような製造方法によれば、載置部と支持部とを別個に製造することなく、一体的に載置部と支持部材を焼成でき、従来の載置部と支持部との接合面を合わせるための加工が不要であるため、大幅な製造コストの低減を実現できる。さらに本発明に係る真空吸着装置においては、従来の載置部材と支持部材との接合により作製された真空吸着装置において見られた載置部材と支持部材の接合界面の隙間は生じないため、接合界面の隙間に起因する研削精度不良を解消することができる。
【００２１】
以下、本発明の実施例と比較例により本発明を詳細に説明する。実施例として図３、比較例として図１に記載の真空吸着装置を試作した。
【００２２】
（実施例）
アルミナ粉末（平均粒径１２５μｍ）、ガラス粉末（ほう珪酸ガラス、平均粒径：２０μｍ、熱膨張係数４０×１０-7／℃、軟化点８００℃）および蒸留水を１００：２０：２０の質量比で混合し、ミキサーを用いて混錬した後、スラリーを緻密質アルミナ支持部５（外径２５０ｍｍ、内径２００ｍｍ、高さ５０ｍｍ、深さ４０ｍｍ、熱膨張係数８.０×１０-6／℃）に注型し、真空脱泡を行った後、振動を加えて沈降充填させた。１００℃で乾燥させた後、１０００℃にて焼成した。次に表面をダイヤモンド砥石で研磨することにより真空吸着装置の吸着面となる載置面４ａを得た。載置部上縁の鍔状薄肉部４ｂ（厚み２．０ｍｍ、内径２００ｍｍ、外径２２０ｍｍ）と支持部５の接合界面を観察したところ、亀裂や隙間は観察されなかった。試作した真空吸着装置について８インチウエハ接触面（直径２０３.２ｍｍ）の平坦度およびウエハ（８インチ×０．１ｍｍ）吸着時の反り量を真直度測定装置により測定したところ、８インチウエハ接触面の平坦度は０．３μｍであり、ウエハの反り量も平坦度と同等の値を示した。
【００２３】
（比較例）
アルミナ多孔質体を所定形状に加工して載置部１とした後、載置部１をアルミナ支持部２（外径２５０ｍｍ、内径２００ｍｍ、高さ５０ｍｍ、深さ４０ｍｍ、熱膨張係数８.０×１０-6／℃）に挿入し、支持部２と載置部１とを８００℃でガラス接合した。その結果、支持部２と載置部１との接合部に、小さな隙間が観察された。そして、実施例同様、ダイヤモンド砥石で研磨することにより吸着面となる載置面１ａを形成した。実施例と同様に作製した真空吸着装置について載置面の平坦度およびウエハ吸着時の反り量を測定したところ、載置面の平坦度は５μｍであった。また、ウエハの反り量は１３μｍであり、載置面の平坦度以上の変形が生じた。
【００２４】
以上の結果より、本発明によれば載置面の研削加工時に載置部材と支持部材の加工性の違いに起因して生じる段差を極めて小さく抑えることができるため、半導体ウエハ等被処理物の極めて高精度な加工が可能となることが確認できた。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】従来の真空吸着装置の模式的な断面図である。
【図２】支持部と載置部との接合部近傍の一部拡大断面図である。
【図３】本発明に係る真空吸着装置の概略構成を示す模式的な断面図である。
【図４】本発明に係る真空吸着装置の要部拡大断面図である。
【図５】本発明に係る真空吸着装置の要部拡大斜視断面図である。
【符号の説明】
【００２６】
１，４    ：載置部
１ａ，４ａ：吸着面
２，５    ：支持部
３，６    ：支持部に形成された吸引孔
５ｂ      ：鍔状薄肉部
Ｗ        ：半導体ウエハ(被処理物)
【図１】
2005254412.tif 000003
【図２】
2005254412.tif 000004
【図３】
2005254412.tif 000005
【図４】
2005254412.tif 000006
【図５】
2005254412.tif 000007