(57)【要約】 【課題】  軽量で高剛性であり、かつ、亀裂のない反射膜の形成が容易であり、放熱性に優れ、なおかつ超精密な表面粗さと平面度を有しているミラーを得る。【解決手段】  半導体製造装置用部品や液晶製造装置用部品として用いられる軽量高剛性ミラーであって、該ミラーがＳｉＣ−Ｓｉ複合材料からなるハニカム構造体を含み、かつ、該ハニカム構造体の上下にＳｉＣ−Ｓｉ複合材料からなる平板が接合され、かつ、該平板のミラーとなる面が鏡面研磨され、かつ、その研磨面にダイヤモンドライクカーボンの平滑膜が形成されていることを特徴とする軽量高剛性ミラー。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体製造装置用部品や液晶製造装置用部品として用いられる軽量高剛性ミラーであって、該ミラーがＳｉＣ−Ｓｉ複合材料からなるハニカム構造体を含み、かつ、該ハニカム構造体の上下にＳｉＣ−Ｓｉ複合材料からなる平板が接合され、かつ、該平板のミラーとなる面が鏡面研磨されていることを特徴とする軽量高剛性ミラー。
【請求項２】
半導体製造装置用部品や液晶製造装置用部品として用いられる軽量高剛性ミラーであって、該ミラーがＳｉＣ−Ｓｉ複合材料からなるハニカム構造体を含み、かつ、該ハニカム構造体の上下にＳｉＣ−Ｓｉ複合材料からなる平板が接合され、かつ、該平板のミラーとなる面が鏡面研磨され、かつ、その研磨面にダイヤモンドライクカーボンの平滑膜が形成されていることを特徴とする軽量高剛性ミラー。
【請求項３】
前記複合材料のＳｉＣの含有率が40〜80体積％であることを特徴とする請求項１または請求項２記載の軽量高剛性ミラー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可視光やＸ線等の光を反射させ、所望の光学系を実現するためのものであって、特に、半導体製造装置や液晶製造装置等に使用されるミラー、例えば、半導体ウェハ、マスク及びレチクル等の基板を、高精度で高速移動し、位置決めできるステージに使用される軽量高剛性ミラーに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、精巧な光学系を搭載した装置に使用されるミラーは、益々精密な表面粗さと平面度を有することが要求されている。
精巧な光学系を搭載した装置として、たとえば、半導体ウェハ、マスク及びレチクル等の基板を、高精度で高速移動し、位置決めできるステージにおいては、これを満足するために、高速化による力の増大に耐えるようヤング率が高く、環境変化に強くなるよう熱伝導率が高く、熱膨張係数の低い炭化珪素系セラミックが用いられつつある。
さらには、基体としてＳｉ金属マトリックス中にＳｉＣ強化材が複合されたＳｉＣ-Ｓｉ複合材料を用い、その表面にＳｉＣ膜とＡｌ膜を積層してミラーを作製する技術も開示されている（例えば、特許文献1参照）。
【特許文献１】特開平１５−５７４１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、ミラーは益々高速で駆動させるため軽量化が求められているが、従来の密充填のセラミックスでは重たくて高速移動ができないという課題があった。したがって、アルミニウムを基体とするミラーも検討されているが、剛性が小さいため撓みが生じ精密な光学系を保てないという課題があった。
【０００４】
さらには、ＳｉＣを基体とする場合、ＳｉＣの焼結体（熱伝導率約150W／mK）は比較的熱伝導率が高いが、その製造方法が焼結法であるため表面に微小な孔が多数存在しており、その上面に形成される膜の平滑度に影響を与えるという課題がある。この孔の中に入った光は孔の内壁で反射・散乱を繰り返し、反射率が悪化するという欠点がある。
また、Ｓｉ金属マトリックス中にＳｉＣ強化材が複合されたＳｉＣ−Ｓｉ複合材料を基体とする場合、ＳｉＣ−Ｓｉ複合材料にラップ加工を施すと、ＳｉＣとＳｉとの硬度に差があるために、Ｓｉが先に加工されてしまい、ＳｉＣがラウンド状に残り表面の平坦性は低くなり、仮にＡｌ膜を蒸着させたとしても得られるミラーの平面度が悪くなるため、Ａｌ膜の蒸着に先立ちＣＶＤ法によりＳｉＣ膜を形成する必要がある。
しかし、ＣＶＤ法によるＳｉＣ膜の形成は一般に高温プロセスであり、1000℃を超える温度で形成されることも珍しくはない。そのため、基体との熱膨張係数の一致がきわめて重要である。基体としてＳｉＣ−Ｓｉ複合材料を用いた場合は、比較的熱膨張係数が近いため表面に膜を形成することも可能であるが、ＳｉＣ膜の熱膨張係数はその結晶方位によりわずかに異なり、高温プロセスで形成した膜にはわずかではあるが残留応力が生じ、超精密な平面粗さを得ることが困難なばかりか、その研磨条件によっては膜に亀裂が生じる場合があるという課題があった。
【０００５】
したがって、本発明の目的は、軽量で高剛性であり、かつ、亀裂のない反射膜の形成が容易であり、放熱性に優れ、なおかつ超精密な表面粗さと平面度を有しているミラーを得ることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは、上記課題に鑑み鋭意研究した結果、Ｓｉ金属マトリックス中にＳｉＣ強化材が複合されたＳｉＣ−Ｓｉ複合材料からなるハニカム構造体を含むミラーとすることで軽量化が可能なことと、100℃程度という従来より著しく低い温度で緻密な膜を形成できるダイヤモンドライクカーボンがミラーの平滑膜として好適であることを見出して本発明を完成した。
即ち本発明の目的は、下記する手段により達成される。
（１）半導体製造装置用部品や液晶製造装置用部品として用いられる軽量高剛性ミラーであって、該ミラーがＳｉＣ−Ｓｉ複合材料からなるハニカム構造体を含み、かつ、該ハニカム構造体の上下にＳｉＣ−Ｓｉ複合材料からなる平板が接合され、かつ、該平板のミラーとなる面が鏡面研磨されていることを特徴とする軽量高剛性ミラー。
（２）半導体製造装置用部品や液晶製造装置用部品として用いられる軽量高剛性ミラーであって、該ミラーがＳｉＣ−Ｓｉ複合材料からなるハニカム構造体を含み、かつ、該ハニカム構造体の上下にＳｉＣ−Ｓｉ複合材料からなる平板が接合され、かつ、該平板のミラーとなる面が鏡面研磨され、かつ、その研磨面にダイヤモンドライクカーボンの平滑膜が形成されていることを特徴とする軽量高剛性ミラー。
（３）前記複合材料のＳｉＣの含有率が40〜80体積％であることを特徴とする（１）または（２）に記載の軽量高剛性ミラー。
【発明の効果】
【０００７】
以下に詳細に説明する通り、本発明の軽量高剛性ミラーによれば、軽量で高剛性であり、かつ、放熱性に優れ、なおかつ超精密な表面粗さと平面度を有しているミラーを得ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の軽量高剛性ミラーについて、更に詳しく説明する。
上記で述べたように本発明の軽量高剛性ミラーは、半導体製造装置用部品や液晶製造装置用部品として用いられる軽量高剛性ミラーであって、該ミラーがＳｉＣ−Ｓｉ複合材料からなるハニカム構造体を含み、かつ、該ハニカム構造体の上下にＳｉＣ−Ｓｉ複合材料からなる平板が接合され、かつ、該平板のミラーとなる面が鏡面研磨されていることを特徴とするものである。（請求項１）
【０００９】
ここで、本発明でＳｉＣ−Ｓｉ複合材料からなるハニカム構造体を用いた理由は、従来の密充填のセラミックスでは重たくて高速移動ができないという課題を解決するためであって、内部にハニカム構造体による中空部を形成することにより軽量化が可能としたものである。また、ハニカム構造体は、単に同体積の空孔を形成した多孔体と比較して強度や剛性面で優れているという効果がある。
また、本発明でＳｉＣ−Ｓｉ複合材料を用いた理由は、ＳｉＣ−Ｓｉ複合材料は、焼結ＳｉＣ等の従来の基体に比して緻密な材料が得られやすいからである。
【００１０】
次に、本発明の軽量高剛性ミラーはＳｉＣ−Ｓｉ複合材料からなるハニカム構造体を含み、かつ、該ハニカム構造体の上下にＳｉＣ−Ｓｉ複合材料からなる平板が接合され、かつ、該平板のミラーとなる面が鏡面研磨され、かつ、その研磨面にダイヤモンドライクカーボンの平滑膜が形成されていることを特徴とする。（請求項２）
【００１１】
ここで、本発明でダイヤモンドライクカーボンを用いたのは、100℃程度という従来より著しく低い温度で緻密な膜を形成できるために残留応力が少なく、亀裂等の問題なく大面積への膜形成が可能であるからである。
また、ダイヤモンドライクカーボンは、チャンバ内に導体を介して被処理物となる基体を配し、被処理物周囲をプラズマ状態とした上で、前記導体に負の高電圧パルスを印加して、被処理物にイオン誘引を行う表面改質方法により得られ、かかる成膜プロセスによって、厚さが10〜40μmに達するダイヤモンドライクカーボン膜が形成される。したがって、Ａｌ膜の蒸着の場合と比べ、膜厚が十分厚いため、鏡面研磨の前処理であるＣＶＤ法によるＳｉＣ膜の形成を省略できる。なお、ダイヤモンドライクカーボン膜の成膜手法として、陰極アーク法やスパッタリング成膜法を用いてもよい。
【００１２】
次に、本発明のＳｉＣ−Ｓｉ複合材料を用いると、ＳｉＣ−Ｓｉ合材料は導電体であるので、ダイヤモンドライクカーボン膜を形成するに際し、前処理として基体に電極を形成する必要がなく、工程を簡略化できるという利点も有している。
【００１３】
本発明では、ＳｉＣ−Ｓｉ複合材料からなる平板の少なくともミラーとなる面を鏡面研磨している。ここで、鏡面研磨法としては、公知のラップ加工等により研磨すればよい。
さらに、これにより得られた鏡面上に、ダイヤモンドライクカーボンを成膜し、例えばラップ加工により平面度が0.1μm以下、表面粗さRaが1nm以下になるように鏡面加工し、平滑膜と成せば、本発明の光学系ミラーを得ることができる。なお、ステージに設置する場合、ミラー面と垂直の基準面を設けても良く、これも本発明に包含される。
【００１４】
また、本発明の軽量高剛性ミラーは、前記複合材料のＳｉＣの含有率が40〜80体積％であることを特徴ととしている。（請求項３）
ここで、強化材であるＳｉＣの含有率を40〜80体積％に限定したのは、ＳｉＣ含有率が40体積％より少ないと場合では、ＳｉＣ−Ｓｉ複合材料の剛性が低下するため鏡面の平面度が低下するからである。また、ＳｉＣ含有率を80体積％以下とする理由は、これよりＳｉＣ含有率が多いと緻密なＳｉＣ−Ｓｉ複合材料が得られにくくなるからである。
【００１５】
以下、本発明に係る軽量高剛性ミラーの模式的な分解構造図を図１を参照しながら、実施例を示し、本発明を具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に制限されるものではない。
〔実施例〕
ＳｉＣ粉末100質量部にカーボンブラック粉末10質量部、メチルセルロース10質量部、水20質量部を混練、押し出し成形しＳｉＣハニカム（目開き5mm正方形、壁厚さ0.5mm、100mm×100mm×H30mm）を作製した。（図１のハニカム構造体１の前駆体に相当する。）
平均粒形100μmのSiC粉末100重量部とアクリルバインダー10質量部およびエタノール20質量部を混練した接着剤を、多孔質カーボン平板（450mm×150mm×t5mm：図１の平板２の前駆体に相当する。）に塗布し、その塗布面に上記ＳｉＣハニカムを複数個並べた。さらに、ミラー面と垂直の基準面となる多孔質カーボン平板（450mm×40mm×t5mm：図１の平板３の前駆体に相当する。）の前記多孔質カーボン平板との接合面にも、前記接着材を塗布して接着し、本発明のミラーの前駆体を得た。次に、前記前駆体を、金属SiとともにArガス雰囲気中で1600℃に加熱した。
その結果、ＳｉＣ−Ｓｉ複合材料からなるハニカム構造体１の両側にＳｉＣ−Ｓｉ複合材料からなる平板２が配置され、それらの間にSiC強化材と金属Siとの複合材料による接合層（図示せず。）を有し、この接合層によりＳｉＣ−Ｓｉ複合材料からなるハニカム構造体１と両側にＳｉＣ−Ｓｉ複合材料からなる平板２とが強固に接合されたサンドイッチパネルを得た。さらに、前記サンドイッチパネルの側面には、ミラー面となるべき面と垂直に接合され基準面となる平板３を具備している。ここで、得られた複合材料の強化材ＳｉＣの含有率は、４０体積％であった。
【００１６】
次に、このようにして得られたサンドイッチパネルのかさ密度を測定したところ、1.08g/cm3と軽量であった。また、同様の方法で得られたサンドイッチパネル（400mm×400mm×H40mm）のたわみ試験を行った。4隅を固定し、中心部にφ50mmの棒で0.1MPaの荷重をかけた結果、たわみ量は2.5μmであり、高い剛性を示した。
さらに、天平板の表面をラップ加工により鏡面研磨した。次に、得られた鏡面上にイオン注入法によりダイヤモンドライクカーボン膜を20μmの厚さに成膜した。さらに、このダイヤモンドライクカーボン膜をラップ加工により平面度が0.1μm以下、表面粗さRaが1nm以下になるように鏡面加工して亀裂のない平滑膜となし、本発明の超精密な表面粗さと平面度を有している軽量高剛性ミラーを作製した。
このようにして得られた軽量高剛性ミラーの反射率を測定したところ、反射率は90%であり、ミラーとして十分な反射率が得られた。
また、ＳｉＣ−Ｓｉ複合材料からなる平板の熱伝導率は、約200W／mKと大きく放熱性は良好であった。
【００１７】
［参考例］
市販のアルミナから400mm×400mm×H40mmの試験体を切り出し、実施例と同様の比較試験を行った。
かさ密度を測定したところ、密度は3.95g/cm3で実施例よりも約4倍重くなった。また、実施例と同様のたわみ試験の結果、たわみ量は15μmであり実施例の約6倍と大きかった。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係る軽量高剛性ミラーの模式的な分解構造図である。
【符号の説明】
【００１９】
１；ハニカム構造体
２；平板
３；基準面となる平板
【図１】
2005173073.tif 000003