(57)【要約】【課題】  半導体ウェーハのような被加工物表面の高精度な研削あるいは研磨が容易になるユニバーサルチャックを提供する。【解決手段】  ユニバーサルチャックの吸着板１１は、例えばセラミックスのような無機質材料が焼結され円盤状に形成され、その上面である吸着面および下面の吸引面の間で通気を有する多数の透孔が形成された多孔質体である。ここで、透孔は上記吸着板１１で一様に形成されている。そして、上記透孔が軟質材により充填され複数の非通気部１１ｆが形成され、その間がこの非通気部１１ｆにより区分されて、円板状の通気部１１ａおよび円環状の通気部１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ、１１ｅが形成されている。そして、この吸着板１１はチャック基体を通して吸気系１６に接続されユニバーサルチャックを構成する。【選択図】  図２
2007220887.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加工物が吸着される多孔質体の吸着板と、該吸着板が保持されるチャック基体と、該チャック基体を介して前記吸着板に連通する吸気手段とを備えたユニバーサルチャックにおいて、
前記吸着板は、その上面および下面の間で通気を有する複数の透孔が形成された一体の多孔質体であり、該多孔質体より弾性率の小さい材料が所定領域の前記透孔を前記上面から下面に亘り充填した非通気部によって区分されていることを特徴とするユニバーサルチャック。
【請求項２】
前記多孔質体より弾性率の小さい材料が前記透孔に含浸、圧入あるいは封入されていることを特徴とする請求項１に記載のユニバーサルチャック。
【請求項３】
前記多孔質体より弾性率の小さい材料は、樹脂、ゴムあるいはエラストマーの高分子材料であることを特徴とする請求項１又は２に記載のユニバーサルチャック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、サイズの異なる被加工物に対してチャックを交換することなく確実に真空吸着することができるユニバーサルチャックに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば半導体ウェーハの製造では、その研削、研磨等の加工作業において用いられる真空チャックの吸着板として、その上面および下面の間で通気を有する多数の透孔の形成された多孔質体が使用されている。このような吸着板は、セラミックスまたは金属等の無機質材料の焼結体により形成される。そして、吸着板の下面の吸引面側から空気が吸引され、上面の吸着面側に上記被加工物が吸着固定される。また、ユニバーサルチャックといわれる一個の真空チャックにより、サイズの異なる半導体ウェーハのような被加工物に対して、そのサイズに合致する真空チャックが交換されることなく、上記加工作業がなされる。
【０００３】
このようなユニバーサルチャックとしてはこれまで種々の構造のものが提案されている。図５を参照してその機構の具体例（例えば、特許文献１参照）について説明する。ここで、図５（ａ）はユニバーサルチャックの一部を切欠した斜視図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）に示したＸ−Ｘ矢視の断面図である。
【０００４】
図５（ａ）、（ｂ）に示すように、ユニバーサルチャックは、吸着板１０１およびチャック基体１０２を有し、吸着板１０１がチャック基体１０２に嵌着されている。そして、これらは真空ポンプ（不図示）を含む吸気系１０３に連結されている。上記吸着板１０１は、多孔質セラミックスから成る通気円板１０１ａを中心とし、この円板の外周に軸心を同一、かつ、高さを同一にした同じ多孔質セラミックスから成る複数の通気環状板１０１ｂ、１０１ｃ、１０１ｄ、１０１ｅから成る。そして、これらの通気円板および通気環状板の間には、幅が数ミリメートル、高さが上記円板と同一の非通気性隔壁１０１ｆが配列されて全体として１枚の円盤を構成する。
【０００５】
そして、上記チャック基体１０２には、その上面に凹陥部１０２ａ、環状溝１０２ｂ、１０２ｃ、１０２ｄ，１０２ｅが設けられ、それぞれに連通する吸気孔１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ、１０４ｄ，１０４ｅが設けられている。上記吸気孔１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ、１０４ｄ，１０４ｅは、それぞれに吸気系１０３の吸気パイプ１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃ、１０５ｄ，１０５ｅに接続され、吸気バルブ１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃ、１０６ｄ，１０６ｅを介して真空ポンプに連通している。
【０００６】
このようなユニバーサルチャック構造において、多孔質セラミックスから成る吸着板１０１の上面すなわち吸着面に半導体ウェーハが載置される。そして、吸着板１０１を構成する通気円板１０１ａ、通気環状板１０１ｂ、１０１ｃ、１０１ｄ、１０１ｅ内の空気は、その下面すなわち吸引面にあるチャック基体１０２の凹陥部１０２ａ、環状溝１０２ｂ、１０２ｃ、１０２ｄ，１０２ｅから、上記吸気孔１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ、１０４ｄ，１０４ｅと上記吸気パイプ１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃ、１０５ｄ，１０５ｅおよび上記吸気バルブ１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃ、１０６ｄ，１０６ｅを介して真空ポンプにより吸引される。このような吸引においては、上記吸気バルブ１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃ、１０６ｄ，１０６ｅの開閉が半導体ウェーハのサイズに合わせて適宜に選択される。そして、非通気性隔壁１０１ｆが、上記半導体ウェーハのサイズより外側の通気環状板からの吸引を防止する。
【特許文献１】特開平０９−１７４３６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
これまでの上記ユニバーサルチャックにおいては、上記通気円板および複数の通気環状板は、これらと異なる材質の接着剤による接着により一体にされて吸着板を構成している。そして、上記接着剤が上記非通気性隔壁として機能する。あるいは、上記吸着板において、通気円板、複数の通気環状板および非通気性隔壁が同じセラミックス母材により一体焼結されるが、通気円板および複数の通気環状板と非通気性隔壁との間においては互いに異なる孔が形成される。ここで、通気円板および複数の通気環状板では、上述したようにそれ等の上面および下面間で通気を有する透孔が形成される。一方、非通気性隔壁では、上記透孔は存在せず、また、非通気性隔壁において対向する側壁を横断する孔は存在しない。このように、通気円板および複数の通気環状板と非通気性隔壁における孔は、その種類および密度が異なるように形成される。
【０００８】
しかしながら、いずれの吸着板においても、吸着部である通気円板および通気環状板と非吸着部である非通気性隔壁との間でそれ等の弾性率が不連続になっていた。このために、吸着板に半導体ウェーハのような被加工物を吸着させるときに、半導体ウェーハが非通気性隔壁を介在し複数の上記吸着部にまたがって載置される場合、研削あるいは研磨等における押圧力が半導体ウェーハ表面にかかると上記弾性率の差から半導体ウェーハ表面が局所的に変形していた。そして、僅かであれこの変形のために、例えば半導体ウェーハ表面の高精度な加工ができないという問題があった。特に、２枚のシリコンウェーハを貼り合わせて形成するＳＯＩ（Silicon on Insulator）ウェーハの鏡面研磨加工では極めて高精度な平坦性を必要になることから大きな問題となっていた。
【０００９】
本発明は、上述の事情に鑑みてなされたもので、例えば半導体ウェーハのような被加工物表面の高精度な研削あるいは研磨が容易になるユニバーサル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】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明にかかるユニバーサルチャックは、被加工物が吸着される多孔質体の吸着板と、該吸着板が保持されるチャック基体と、該チャック基体を介して前記吸着板に連通する吸気手段とを備えたユニバーサルチャックにおいて、前記吸着板は、その上面および下面の間で通気を有する複数の透孔が形成された一体の多孔質体であり、該多孔質体より弾性率の小さい材料が所定領域の前記透孔を前記上面から下面に亘り充填した非通気部によって区分されている、構成になっている。
【００１１】
上記発明により、吸着板の通気部と非通気部が全く同一材料で構成され、しかもそれ等の間で弾性率が全く同じになる。このために、上記吸着板に被加工物が非通気部を介在し複数の通気部にまたがって載置された場合でも、研削あるいは研磨加工の押圧力は被加工物に一様にかかるようになる。そして、被加工物は高い平坦度でしかも高精度にその表面加工がなされる。
【００１２】
上記発明において、前記多孔質体より弾性率の小さい材料が前記透孔に含浸、圧入あるいは封入されている。そして、好適な一態様では、前記弾性率の小さい材料は、樹脂、ゴムあるいはエラストマーの高分子材料が用いられる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の構成により、半導体ウェーハのような被加工物表面の高精度な研削あるいは研磨を容易にするユニバーサルチャックを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の好適な実施形態について図面を参照して説明する。以下の実施形態では被加工物が半導体ウェーハの場合について説明するが、被加工物はこれに限定されるものではない。ここで、図１はユニバーサルチャックに使用される吸着板の平面図であり、図２は吸着板の断面図であり、図３は、図２の拡大領域Ｐの拡大断面図である。
【００１５】
図１，２に示すように、吸着板１１は、例えばセラミックスのような無機質材料が焼結され円盤状に形成され、その上面および下面の間で通気を有する多数の透孔が形成された多孔質体である。そして、この吸着板１１では、円板状の通気部１１ａおよび円環状の通気部１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ、１１ｅが、細幅の円環状の複数の非通気部１１ｆにより区分されている。
【００１６】
図２，３に示すように、吸着板１１は一体の多孔質体から成り、吸着板１１の上面である吸着面１２からその下面である吸引面１３に通気している多数の透孔１４が穿設されている。ここで、これらの透孔１４は上記吸着面１２上において所定の面密度に設けられている。そして、上記非通気部１１ｆは、この透孔１４が軟質材１５により充填されて形成されている。この軟質材１５の充填あるいは含浸により透孔１４が閉塞され非通気状態にされて、吸着板１１の非通気部１１ｆとなる。なお、通気部１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ、１１ｅには、上記軟質材１５の充填あるいは含浸はなされず吸着板１１の吸着部になる。なお、図３において透孔１４が切断しているように見られる部分があるが、この部分は図３紙面の手前方向あるいは奥方向に連通している。
【００１７】
ここで、上記多孔質体としては多孔質セラミックスが好適である。この多孔質セラミックスとしては特に限定されないが、例えば、窒化物セラミックスである窒化アルミニウム、窒化ケイ素、窒化ホウ素、窒化チタン等；炭化物セラミックスである炭化珪素、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；更には酸化物セラミックスであるアルミナ、ジルコニア、コージュライト、ムライト等を挙げることができる。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好適である。この炭化珪素を用いた場合には、熱伝導率が高く研削あるいは研磨加工で発生する摩擦熱が放散され易くなる。なお、上記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を用いることができる。
【００１８】
そして、これ等の多孔質セラミックスの平均気孔径は２０μｍ〜５０μｍ程度にすればよい。また、その気孔率は特に限定されないが、２０〜４０％程度であればよい。ここで、気孔率が２０％未満であると、被加工物の吸引力が弱くなり、研削あるいは研磨の加工において半導体ウェーハ等の被加工物の移動あるいは脱離が生じることがある。そして、気孔率が４０％を超えてくると吸着板１１の強度が低下し破壊され易くなる。また、吸着面１２の吸着力を均一に保つためには、透孔１４の面密度が均一になっていることが望ましい。
【００１９】
そして、上記透孔１４に充填される軟質材１５としては、上記母材のセラミックスより弾性率の小さい材料から適宜に選択することができる。ここで、後述するが、上記軟質材１５は、透孔１４に封入あるいは圧入し易い高分子材料が好適になる。この高分子材料としては特に限定されないが、例えば、樹脂、ゴム、エラストマーあるいはプラスチック等が挙げられる。
【００２０】
上述したような吸着板１１の直径としては、例えば半導体ウェーハを被加工物とすると１００ｍｍ〜４００ｍｍ程度でよい。また、吸着板１１の厚さは、研削・研磨用のユニバーサル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に決定される。例えば、上記吸着板１１が炭化珪素から構成されている場合には２０〜５０ｍｍ程度でよい。
【００２１】
次に、上記のように構成された吸着板１１の製造方法について簡単に説明する。初めに、上記セラミックスのような無機質材料を焼結し透孔１４を有する円盤を形成する。ここで、透孔１４は円盤の上面から下面に通気している。そこで、例えば、上記円盤の上面に複数の円環状の開口部を有するマスクを被覆し、上面から押圧し下面から吸引する手法を用いて、上記開口部を通して例えば熱可塑性樹脂を上面から下面に亘り透孔１４を充填するように圧入あるいは封入する。このようにして、吸着板１１の所望のところに所要数の円環状の非通気部１１ｆを形成する。
【００２２】
上記熱可塑性樹脂としては、例えば、フェノキシ樹脂、ポリエーテルスルフォン樹脂、ポリスルフォン樹脂、ポリフェニレンスルフォン樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリフェニールエーテル樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、熱可塑性ポリイミド樹脂、ポリテトラフロロエチレン樹脂等が挙げられる。特に、液晶ポリマーは、耐熱性を有しており好適である。なお、その他に、ポリエステル樹脂系、ポリイミド樹脂系等の熱硬化性樹脂を圧入あるいは封入により透孔１４に充填するようにしてもよい。
【００２３】
後は、図２に示すように、従来の技術で説明したのと同様に、上記吸着板１１を載置するためのチャック基体（不図示）および吸気手段である吸気系１６を配設して本実施形態のユニバーサルチャックが形成される。
【００２４】
次に、本実施形態のユニバーサルチャックの効果について図４を参照して説明する。図４は、上記吸着板１１を用いたユニバーサルチャックと従来の吸着板１０１を用いた場合のユニバーサルチャックによる、鏡面研磨後のシリコンウェーハ１７表面の斜視図である。ここで、図４（ａ）が本実施形態の場合であり、図４（ｂ）が従来技術の場合である。図４（ａ）に示されるように、本実施形態では、鏡面研磨後においてシリコンウェーハ表面は全く平滑に出来上がりその平坦度は１０ｎｍ以下になる。これに対して、従来の場合では、図４（ｂ）に示されるように、鏡面研磨後においてシリコンウェーハ表面に非通気性隔壁に沿い同心円状の１００ｎｍ程度の凹凸痕１８が転写されるようになる。
【００２５】
そして、例えば、上記鏡面研磨した一のシリコンウェーハの表面を熱酸化した後に、同様に鏡面研磨した他のシリコンウェーハ表面と張り合わせることにより、極めて接合強度が高く未接合部分のない貼り合わせＳＯＩウェーハを製造することができるようになる。このような製造において、ＳＯＩウェーハ製品の量産製造における歩留まりが大幅に向上し安定する。
【００２６】
上記実施形態では、被加工物を上記吸着板１１の吸着面に載置して、例えば鏡面研磨等の被加工物の加工をすることにより、上述したように極めて平坦度の高い高精度の表面加工が可能になる。これは、吸着板１１の通気部と非通気部が全く同一材料で構成され、それ等の間で弾性率が全く同じになるからである。
【００２７】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、上述した実施形態は本発明を限定するものでない。当業者にあっては、具体的な実施態様において本発明の技術思想および技術範囲から逸脱せずに種々の変形・変更を加えることが可能である。
【００２８】
例えば、上記吸着板の表面形状は円形でなくても、被加工物の形状に合わせた種々の形状でよい。その表面形状は矩形状、ポリゴン形状、楕円形状、閉曲面形状になってもよい。また、吸着板の母材としてはセラミックス材料の他に金属材料あるいはプラスチック材料を用いてもよい。また、上記ユニバーサルチャックにコンプレッサ、吸水手段等が付加されても構わない。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施形態にかかるユニバーサルチャックの吸着板を示す平面図である。
【図２】本発明の実施形態にかかるユニバーサルチャックの吸着板を示す断面図である。
【図３】本発明の実施形態にかかるユニバーサルチャックの吸着板を示す拡大断面図である。
【図４】本発明の実施形態にかかるユニバーサルチャックの効果を示すシリコンウェーハ表面の斜視図である。
【図５】従来の技術にかかるユニバーサルチャックを示す模式図であって、（ａ）はその一部を切欠した斜視図であり、（ｂ）はそのＸ−Ｘ矢視の断面図である。
【符号の説明】
【００３０】
１１  吸着板
１１ａ、１１ｂ，１１ｃ、１１ｄ、１１ｅ  通気部
１１ｆ  非通気部
１２  吸着面
１３  吸引面
１４  透孔
１５  軟質材
１７  シリコンウェーハ
１８  凹凸痕
【図１】
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【図２】
2007220887.tif 000004
【図３】
2007220887.tif 000005
【図４】
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【図５】
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