(57)【要約】【課題】  吸着部の密度のばらつきを抑制し、機械強度や通気性のばらつきを抑制する。【解決手段】  アルミナを主成分とし、球状であり、表面の少なくとも一部に、燐片状部位が複数隣接する第１部分を備えているアルミナ粒子を提供する。また、主相がアルミナ結晶であり、アルミナ結晶同士の間に接合部を備え、アルミナ結晶が、表面の少なくとも一部に、燐片状部位が複数隣接する第１部分を備えているアルミナ多孔質体を提供する。さらに、対象物を吸着して保持するための保持部を備え、保持部が上記アルミナ多孔質体からなる吸着部材を提供する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミナを主成分とするアルミナ粒子であって、
球状であり、
表面の少なくとも一部に、燐片状部位が複数隣接する第１部分を備えていることを特徴とするアルミナ粒子。
【請求項２】
前記表面における大円部に、多角形状部位を複数有する第２部分を備えていることを特徴とするアルミナ粒子。
【請求項３】
前記第２部分は、複数の多角形状部位が大円に沿って隣接して配置されていることを特徴とする請求項２記載のアルミナ粒子。
【請求項４】
前記多角形状部位は、放射状に拡がる筋状凹部を表面に備えることを特徴とする請求項２または３記載のアルミナ粒子。
【請求項５】
内部に複数の空孔を備えていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のアルミナ粒子。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載のアルミナ粒子を複数含むことを特徴とするアルミナ粉末。
【請求項７】
断面におけるα相とγ相との割合において、前記γ相の割合の高いγ相アルミナ粒子を含むことを特徴とする請求項６記載のアルミナ粉末。
【請求項８】
主相がアルミナ結晶であり、該アルミナ結晶同士の間に接合部を備えるアルミナ多孔質体であって、
前記アルミナ結晶が、表面の少なくとも一部に、燐片状部位が複数隣接する第１部分を備えていることを特徴とするアルミナ多孔質体。
【請求項９】
前記接合部における主成分がＳｉＯ２であることを特徴とする請求項８記載のアルミナ多孔質体。
【請求項１０】
対象物を吸着して保持するための保持部を備える吸着部材であって、
前記保持部が請求項８または請求項９記載のアルミナ多孔質体からなることを特徴とする吸着部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルミナ粒子、アルミナ粉末、アルミナ多孔質体および吸着部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、例えば半導体ウエハ等の対象物を吸引して保持するための吸着部材が用いられている。下記特許文献１には吸着部材の一例が開示されている。特許文献１の吸着部材は、例えばアルミナ等からなる第１骨格粒子が、ガラス等からなる結合材を介してそれぞれ接合されている。特許文献１に記載の吸着部材では、第１骨格粒子として、形状が不特定な多角形状のものを用いている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２０１４−１２８８４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載された吸着部材のように、形状が不特定な多角形状の第１骨格粒子を用いた場合、吸着部材の内部で、第１骨格粒子の配置密度のばらつきが比較的大きくなり易かった。例えば配置密度が低い部分は局所的な機械強度が低くなったり、気孔率が大きくなったりするなど、吸着部材の機械強度や通気性の分布が生じ易いといった課題があった。また、各粒子間の間隔が比較的大きくなり易く、吸着部材の全体的な配置密度も比較的低いために、機械強度が全体的に低くなり易かった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本願は、アルミナを主成分とするアルミナ粒子であって、球状であり、表面の少なくとも一部に、燐片状部位が複数隣接する第１部分を備えていることを特徴とするアルミナ粒子を提供する。また、このアルミナ粒子を複数含むことを特徴とするアルミナ粉末を併せて提供する。
【０００６】
また、主相がアルミナ結晶であり、該アルミナ結晶同士の間に接合部を備えるアルミナ多孔質体であって、前記アルミナ結晶が、表面の少なくとも一部に、燐片状部位が複数隣接する第１部分を備えていることを特徴とするアルミナ多孔質体を提供する。
【０００７】
また、対象物を吸着して保持するための保持部を備える吸着部材であって、前記保持部が上記アルミナ多孔質体からなることを特徴とする吸着部材を併せて提供する。
【発明の効果】
【０００８】
本願のアルミナ粒子およびアルミナ粉末は、例えば接合部材を介して複数のアルミナ粒子を接合した際、粒子間の距離を近づけやすいのでアルミナ粒子の配置密度を比較的高くし易い、かつアルミナ粒子の配置密度のばらつきを抑制し易い。また本願の吸着部材は、吸着部の密度のばらつきが比較的小さく、機械強度や通気性のばらつきが比較的小さい。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施形態のアルミナ粒子の表面を走査型電子顕微鏡を用いて撮影した写真の一例である。
【図２】図１に示すアルミナ粒子の一部を拡大した写真である。
【図３】本実施形態のアルミナ粉末の断面を走査型電子顕微鏡を用いて撮影した写真の一例である。
【図４】本実施形態のアルミナ粉末の断面を電子後方散乱回折法（ＥＢＳＤ）で観察した結晶相の分布像である。
【図５】（ａ）は、吸着部材の一実施形態を示す上面図、（ｂ）は、（ａ）のＡ１−Ａ１線における断面図である。
【図６】（ａ）は図４に示す吸着部材に対象物を吸着させた状態を示す断面図であり、（ｂ）は（ａ）の吸着部の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について詳細に説明する。ただし、本明細書の全図において、混同を生じない限り、同一部分には同一符号を付し、その説明を適時省略する。
【００１１】
図１は本実施形態のアルミナ粒子１０の表面を走査型電子顕微鏡を用いて撮影した写真の一例である。図２は、図１に示すアルミナ粒子１０の表面を拡大した写真の一例である。
【００１２】
図１に示すアルミナ粒子１０は、アルミナを主成分とする粒子体であって、球状であり、表面の少なくとも一部に、燐片状部位１が複数隣接して配置された第１部分２を備えている。ここで本実施形態における主成分とは、エネルギー分散型Ｘ線分光装置を用いて、アルミナ粒子１０に電子線を照射して得られる、アルミナ粒子１０から発生する各元素の特性Ｘ線のピーク強度のうち、最も高いピーク強度を示す金属元素酸化物のことをいう。アルミナ粒子１０は、アルミナ以外、例えば、ナトリウム、マグネシウム、珪素およびこれら各元素の酸化物を含んでもいてもよい。
【００１３】
また球状とは全体的に丸みを帯びている形状を指し、厳密に球であることに限定されない。球状のアルミナ粒子とは、例えば、大円を含む平面で切断した断面の円形度が０．７以上であることをいう。円形度は０．８以上であることが好ましい。
【００１４】
アルミナ粒子１０の円形度は、例えば以下の方法で求めることができる。走査型電子顕微鏡を用いて上記断面を１５０倍の倍率で観察してＣＣＤカメラで撮影する。次に、撮影した画像を用いて、画像解析ソフト「Ａ像くん(ｖｅｒ２．５２)」（登録商標、旭化成エンジニアリング（株）製、なお、以降に画像解析ソフト「Ａ像くん」と記した場合、旭化成エンジニアリング（株）製の画像解析ソフトを示すものとする。）を用いて粒子解析という手法で求めればよい。この手法の設定条件としては、例えば、明度を明、小図形除去面積を０μｍ２、画像の明暗を示す指標であるしきい値を１２５、雑音除去フィルタを有とし、アルミナ粒子の円形度は、画像解析ソフト「Ａ像くん」で規定する円形度２を用いればよい。
【００１５】
またアルミナ粒子１０は、表面における大円部に、多角形状部位３を複数有する第２部分４を備えている。第２部分４は、複数の多角形状部位３が大円に沿って隣接して配置されている。また多角形状部位３は、放射状に拡がる筋状凹部９を表面に備えることが好適である。アルミナ粒子１０はこのような表面形状を有している。
【００１６】
本実施形態のアルミナ粒子は、アルミナ粉末１０を複数含むものである。アルミナ粒子１０の直径は、例えば、１００μｍ以上２００μｍ以下である。アルミナ粒子１０の直径は、上述した円形度の測定と同様の画像を画像解析ソフト「Ａ像くん」により解析することで求めることができる。また、アルミナ粉末における平均粒径Ｄ５０は、例えば、１２０μｍ以上１８０μｍ以下である。平均粒径Ｄ５０は、ＪＩＳ  Ｒ  １６２９：１９９７に準拠して求めることができる。
【００１７】
図３は、図１および図２に示すアルミナ粒子１０を複数含むアルミナ粉末１１を、走査型電子顕微鏡を用いて撮影した写真の一例である。このアルミナ粉末１１の断面は、ポリエステル系冷間埋込樹脂等の冷間埋込樹脂に粉末を埋め込み、硬化させて円柱状の試料とした後、この試料の表面を冷間埋込樹脂とともに、研磨することで得られる。なお、定盤は錫製の定盤を用い、砥粒は粒径が２μｍ以下のダイヤモンドの砥粒を用いて研磨すればよい。
【００１８】
図３に示すアルミナ粉末１１に含まれる複数のアルミナ粒子１０のうち、例えばアルミナ粒子１０ａは、内部に複数の空孔５を備える。複数のアルミナ粒子のうち、例えばアルミナ粒子１０ｂは、走査型電子顕微鏡写真で空孔が確認できない。アルミナ粒子１０は、内部に空孔５を備えていなくてもよい。空孔５の直径は、例えば、５μｍ以上２０μｍ以下である。
【００１９】
ここで、空孔５の直径は、図３に示す写真を用いて画像解析ソフト「Ａ像くん」により解析することで求めることができる。なお、空孔５の直径の測定に用いる範囲は、例えば７６０μｍ×５７０μｍとすればよい。
【００２０】
図４は、図３に示すアルミナ粉末１１の断面を電子後方散乱回折法（ＥＢＳＤ）で観察した結晶相の分布像である。
【００２１】
図４に示す結晶相の分布図は、日本電子株式会社製ＳＥＭ装置：ＪＳＭ−７０００Ｆに、Ｏｘｆｏｒｄ社製ＥＢＳＤ装置：ＨＫＬ−Ｎｏｒｄｌｙｓを組み込んだシステムを用いて測定および解析を実施した結果の画像である。この測定および解析では、加速電圧は１５ｋＶとし、解析条件は、このＥＢＳＤ装置に標準搭載されている解析ソフトウェアを用いて、アルミナのγ相であると判定した領域は濃い濃度に、α相であると判断した領域は薄い濃度として画像表示した結果である。
【００２２】
図４に示すように、アルミナ粉末１１は、その断面を電子後方散乱回折法（ＥＢＳＤ）で観察した際、断面におけるα相とγ相との割合において、γ相の割合の高いγ相アルミナ粒子１０ｃを含む。γ相の割合の高いとは、この断面の例えば６０％以上の領域がγ相として判定されることをいう。
【００２３】
なお、アルミナ粉末１１は、γ相アルミナ粒子１０ｃの他に、電子後方散乱回折法（ＥＢＳＤ）で観察した断面が、α相の割合の高い（断面の例えば６０％以上の領域がα相として判定される）α相アルミナ粒子１０ｄ、α相およびγ相両方とが同程度の割合と判定される混合粒子体１０ｅなどを含んでいてもよい。
【００２４】
ここで、アルミナ多孔質体および吸着部材の一実施形態について説明する。図５（ａ）は、吸着部材の一実施形態である吸着部材５１を示す上面図、（ｂ）は、（ａ）のＡ１−Ａ１線における断面図である。図６（ａ）は図１の吸着部材５１に対象物を吸着させた状態を示す断面図であり、（ｂ）は（ａ）の吸着部の拡大図である。
【００２５】
図５に示す吸着部材５１は、半導体ウエハ等の対象物Ｗを吸着する際に用いられる。この吸着部材５１は、対象物Ｗを吸着して保持するための保持部５３と、保持部５３の周囲に設けられた支持部５４とを有する。
【００２６】
支持部５４は、アルミナなどの緻密質セラミックスからなる。支持部５４は、凹部５５を有する。保持部５３は、凹部５５の内部に配置される。支持部５４は、アルミナを主成分とする緻密質セラミックスからなることが好ましい。また、支持部５４の気孔率は０．
１％以下が好ましい。
【００２７】
支持部５４は、複数の吸引孔５６を有する。吸引孔５６の開口は、保持部５３の下面に対向する表面に設けられる。吸引孔５６から空気を吸引すると、保持部５３の内部の空気が吸引されて、保持部５３の吸着面５２に載置された対象物Ｗが吸着面５２に吸着される。
【００２８】
支持部５４の下方には、吸着部材５１を支持して固定するための固定ベース（不図示）が配置される。支持部５４と固定ベース（不図示）とは、例えば、等間隔に設置された取り付け穴５７にボルト等を用いて固定される。
【００２９】
保持部５３は、主相がアルミナ結晶（アルミナ粒子１０）であり、このアルミナ結晶（アルミナ粒子１０）同士の間に接合部５９を備えるアルミナ多孔質体であって、アルミナ結晶（アルミナ粒子１０）が、表面の少なくとも一部に、燐片状部位１が複数隣接する第１部分２を備えている。すなわち本実施形態の保持部５３は、図１〜図４に示すアルミナ粒子１０と、複数のアルミナ粒子１０同士を接合する接合部５９とを備えている。接合部５９は、ＳｉＯ２を主成分とする。接合部５９は、いわゆるガラスからなる。
【００３０】
複数のアルミナ粒子１０の間には、複数の孔部６０が配置されている。複数の孔部６０の一部は連結しており、連通孔となっている。保持部５３の気孔率（空隙率）は、２５〜５０体積％の範囲内であることが好ましい。保持部５３は、複数のアルミナ粒子１０を含む粉末と、複数のガラス粒子を含む粉末とを混合した後、例えばガラスの軟化点温度である例えば７５０〜９４０℃程度で熱処理することによりガラスのみを溶融させた後に、全体の温度を低下させてガラスを固化することで作製することができる。このとき、ガラスからなる（ＳｉＯ２を主成分とする）接合部５９が形成される。
【００３１】
アルミナ粒子１０が球状であることから、保持部５３において、図５（ｂ）に示すように、複数のアルミナ粒子１０同士が比較的近接しあって、比較的高い密度で配置することが可能となっている。また、アルミナ粒子１０は表面の少なくとも一部に、燐片状部位１（図６で図示せず）が複数隣接して配置された第１部分２（図４で図示せず）を備えているので、熱処理によって溶融したガラスがこの第１部分２で濡れ拡がり易い。アルミナ粒子１０では、濡れ広がったガラスは、第１部分２の燐片状部位１の微小な凹部に侵入する。ガラスが固化してなる接合部５９は、アルミナ粒子１０の第１部分２で広く濡れ拡がり、燐片状部位１に食い込むような状態で固化している。このように接合部５９とアルミナ粒子１０とは、比較的広い面積にわたって、アンカー効果による比較的高い接合強度で接合されている。
【００３２】
また球形であるので、例えば不定形の多角形状の粒子を密集させて配置する場合と比べて、複数のアルミナ粒子１０の配置状態が部分的にばらつき難い。また上述のように、溶融したガラスは第１部分２で濡れ拡がり易いので、アルミナ粒子１０同士の間に余分なガラス溜まりが生じ難く、この点でも複数のアルミナ粒子１０は、全体が例えば図５（ｂ）に示すような最密配置状態となり易い。このように保持部５３では、アルミナ粒子１０を用いることで、アルミナ粒子１０の配置密度のばらつきが抑制されている。またアルミナ粒子１０は最密配置状態に近い状態で比較的高密度に配置されており、機械強度が比較的高い。保持部５３は、アルミナ粒子１０の配置密度のばらつきが比較的小さいので、保持部５３の機械強度や通気性のばらつきが比較的小さい。
【００３３】
またアルミナ粒子１０は、表面における大円部に、多角形状部位３を複数有する第２部分４を備えている。多角形状部位３に局所的な圧力がかかった場合、かかった圧力は、まずこの多角形状部位３の範囲で分散する。これにより、アルミナ粒子１０が局所的な圧力
によって損傷することが抑制されている。第２部分４は、複数の多角形状部位３が大円に沿って隣接して配置されていることで、局所的な圧力は多角形状部位３で受けやすくなっており、局所的な圧力によるアルミナ粒子１０の損傷がより確実に抑制されている。
【００３４】
また多角形状部位３は、放射状に拡がる筋状凹部９を表面に備えており、この筋状凹部９にも接合部５９が入り込むことで接合強度が高くなっている。
【００３５】
またアルミナ粒子１０が第１部分２や第２部分４を有することで、粒子体１０の表面積は比較的大きくなっており、粒子体１０と接合部５９との接合面積が比較的大きくなり、アルミナ粒子１０と接合部５９との接合強度が比較的高くなっている。また、複数のアルミナ粒子１０のいくつかは、内部に複数の空孔５を備えているので、吸着部３自体の重量が比較的軽量となっている。
【００３６】
保持部５３は、γ相アルミナ粒子１０ｃを複数含む。アルミナのγ相は、より一般的なアルミナのα相に比べて硬度が低いので、γ相アルミナ粒子１０ｃを複数含む保持部５３は硬度が比較的低く、アルミナ粒子１０が当接することで半導体ウエハ等の対象物Ｗに傷が生じることが抑制されている。
【００３７】
本実施形態のアルミナ粒子１０は、アルミナを主成分とする粗粒子体を、短時間で昇温させて溶融させた後に、短時間で降温することで作製することができる。例えば、アルミナを主成分とする粗粒子体が集合した前駆粉末を、２０００℃以上の雰囲気温度の高温空間を通過させることでアルミナ粒子１０を作製することができる。粗粒子体の形状は不定形な多面体状であってもよく、前駆粉末の平均粒径Ｄ５０は、例えば、１２０μｍ以上１８０μｍ以下である。
【００３８】
本発明は前述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更、改良、組合せ等が可能である。
【符号の説明】
【００３９】
１  燐片状部位
２  第１部分
３  多角形状部位
４  第２部分
５  空孔
１０  アルミナ粒子
１０ｃ  γ相アルミナ粒子
１０ｄ  α相アルミナ粒子
１０ｅ  混合粒子体
５１  吸着部材
５３  保持部
５４  支持部
Ｗ  対象物
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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