(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の珪素化合物相どうしが、珪素からなる珪素相を介して接続された多孔質複合体からなる第１基体が、珪素化合物焼結体からなる第２基体に前記珪素相を介して接合されていることを特徴とする接合体。
【請求項２】
前記第２基体が前記第１基体に比して緻密質の珪素化合物焼結体であることを特徴とする請求項１に記載の接合体。
【請求項３】
前記第１基体が珪素／炭化珪素複合材料からなり、前記第２基体が炭化珪素であることを特徴とする請求項１または２に記載の接合体。
【請求項４】
前記第１基体の炭化珪素の結晶粒子の平均粒径が１０５μｍ以上３５０μｍ以下であることを特徴とする請求項３に記載の接合体。
【請求項５】
前記第１基体の気孔率が２０％以上４０％以下であることを特徴とする請求項３または４に記載の接合体。
【請求項６】
前記第１基体の平均気孔径が３０μｍ以上１００μｍ以下であることを特徴とする請求項３乃至５のいずれかに記載の接合体。
【請求項７】
前記第１基体の３点曲げ強度が２０ＭＰａ以上であることを特徴とする請求項３乃至６のいずれかに記載の接合体。
【請求項８】
前記第１基体の熱伝導率が５０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であることを特徴とする請求項３乃至７のいずれかに記載の接合体。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれかに記載の接合体を用いた吸着部材であって、前記接合体の前記第１基体を吸着側として用いたことを特徴とする吸着部材。
【請求項１０】
請求項９に記載の吸着部材を吸着手段として用い、前記接合体の前記第２基体に通気路を設けてなることを特徴とする吸着装置。
【請求項１１】
請求項９に記載の吸着部材を吸着手段として用い、該吸着手段に固定される被加工物に対して加工可能に構成したことを特徴とする加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、半導体ウェハ，ガラス基板などの被吸着体を研磨，露光，検査等するために、被吸着体を吸着して固定する接合体、これを用いた吸着部材、これを用いた吸着装置、および吸着部材を用いた加工装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体装置の製造工程において、半導体ウェハを搬送，加工，検査する場合に、真空圧を利用した吸着装置が一般的に用いられている。半導体ウェハの加工に用いられる吸着装置は、主に半導体ウェハにＩＣチップが形成された面の裏面を、湿式状態でダイヤモンドホイールにて研削する工程で用いられたり、研削後の半導体ウェハの裏面を乾式状態で研磨布にて研磨する工程（以下、この工程をドライポリッシュ工程という。）で用いられる。このように、吸着装置は半導体ウェハを吸着して固定する装置である。
【０００３】
ドライポリッシュ工程では乾式状態で研磨するため、研磨により半導体ウェハに発生した熱は湿式状態で研削する場合より逃げにくい。この熱によって半導体ウェハの温度が上昇しすぎると、ＩＣチップを保護するために被覆されていた樹脂フィルムが溶けるという問題が発生していた。
【０００４】
このような問題を解決するため、本発明者は、特許文献１で熱伝導率の高い炭化珪素を用いた真空吸着装置を提案した。この真空吸着装置は、半導体ウェハの吸着部材が、ガラスまたは珪素を主成分とする接合層を介して、炭化珪素を主成分とする焼結体からなる支持部材に固定された装置であり、吸着部材の気孔率は、例えば３０〜４０％である。
【０００５】
図１１は、この真空吸着装置の一実施形態を示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）は同図（ａ）のＸ−Ｘ線における断面図、（ｃ）は同図（ｂ）のＹ部の拡大図である。図１１に示す真空吸着装置５０は、吸着部材５１が接合層５２を介して支持部材５３に固定されている装置である。この真空吸着装置５０は、半導体ウェハ，ガラス基板等の被吸着体（図示しない）を吸着し、保持するための吸着面５１ｂを備えた吸着部材５１と、内部に吸着部材５１に連通する通気路５３ａを備えるとともに、吸着部材５１の周縁部を囲繞して支持する支持部材５３とを備えてなる。そして、吸着部材５１の吸着面５１ｂに被吸着体が載置され、真空ポンプ（図示しない）により、支持部材５３の通気路５３ａ、吸着部材５１の気孔５１ａを介して吸引することで固定される。
【０００６】
吸着部材５１は例えば、炭化珪素の結晶粒子を珪素相で接合した、気孔５１ａを多数有する多孔質体からなるものであり、半導体ウェハ，ガラス基板等の被吸着体と接している。また、支持部材５３は、中央に円形の凹部５３ｂを有する円板状の炭化珪素を主成分とする緻密質体からなり、ガラス、珪素または樹脂等で形成された結合層５２により凹部５３ｂ内で吸着部材５１を固定して支持するものである。
【０００７】
支持部材５３は、吸着部材５１の吸着面５１ｂと、支持部材５３の凹部５３ｂを形成する外壁５３ｃの頂面５３ｄとが同一平面上に位置するように構成してあり、支持部材５３の外周縁にはフランジ部５３ｅが備えられ、ネジ止めや係合等の手段によりフランジ部５３ｅを各種装置に取り付けるようになっている。
【特許文献１】特開２００７−５７６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１で提案された真空吸着装置は圧力損失が低く、熱応答性、放熱性が良好である。しかし、吸着部材５１と支持部材５３がガラスを主成分とする結合層（以下、ガラス層という。）５２を介して接合される真空吸着装置５０を作製する場合、酸化雰囲気にてガラス層５２を形成するための熱処理を行なうと、支持部材５３を形成する炭化珪素の結晶粒子の表面が酸化されて、二酸化炭素が発生し、その気泡によってガラス層５２の支持部材５３側内部に隙間５１ｅが生じた場合には、ガラス層５２および支持部材５３間の接合強度が弱くなることが考えられる。
【０００９】
他方、吸着部材５１と支持部材５３が珪素を主成分とする結合層（以下、珪素層という。）５２を介して接合される真空吸着装置５０を作製する場合、珪素層５２と支持部材５３とを非酸化雰囲気で熱処理して接合するので、炭化珪素の結晶粒子の酸化は防げられる。しかし、珪素層５２を形成する珪素が多孔質体である吸着部材５１に浸透し、珪素層５２の支持部材５４側内部に隙間５１ｅが生じた場合には、珪素層５２および支持部材５３間の接合強度が弱くなることが考えられる。
【００１０】
このような真空吸着装置５０では、半導体ウェハを吸着して固定するための空気を吸引する配管（図示しない）から空気を吸引する方向とは逆方向に洗浄水を流し、吸着部材５２の吸着面を洗浄する。そのため、接合層５２と支持部材５４との界面に隙間５１ｅがあって接合強度が弱いと、洗浄時に吸着部材５３が接合層５２から剥離することが考えられる。
【００１１】
また、特許文献１に記載されているような真空吸着装置５０を作製する場合、吸着部材５１と支持部材５３を予め作製し、吸着部材５１，接合層５２間および支持部材５３，接合層５２間で隙間なく接合するには、吸着部材５１および支持部材５３がそれぞれ対向する面を研削しなければならず、そのための製造コストがかかり、真空吸着装置５０自体が高価になる。
【００１２】
そこで本発明は、吸着部と支持部との接合強度が高く、洗浄における吸着部の剥離を有効に抑えることができる、安価な接合体、吸着部材、吸着装置および加工装置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】
【００１３】
本発明の接合体は、１）複数の珪素化合物相どうしが、珪素からなる珪素相を介して接続された多孔質複合体からなる第１基体が、珪素化合物焼結体からなる第２基体に前記珪素相を介して接合されていることを特徴とする。
【００１４】
また、２）上記１）において、前記第２基体が前記第１基体に比して緻密質の珪素化合物焼結体であることを特徴とする。
【００１５】
また、３）上記１）または２）において、前記第１基体が珪素／炭化珪素複合材料からなり、前記第２基体が炭化珪素からなることを特徴とする。
【００１６】
また、４）上記３）において、前記第１基体の炭化珪素の結晶粒子の平均粒径が１０５μｍ以上３５０μｍ以下であることを特徴とする。
【００１７】
また、５）上記３）または４）において、前記第１基体の気孔率が２０％以上４０％以下であることを特徴とする。
【００１８】
また、６）上記３）〜５）のいずれかにおいて、前記第１基体の平均気孔径が３０μｍ以上１００μｍ以下であることを特徴とする。
【００１９】
また、７）上記３）〜６）のいずれかにおいて、前記第１基体の３点曲げ強度が２０ＭＰａ以上であることを特徴とする。
【００２０】
また、８）上記３）〜７）のいずれかにおいて、前記第１基体の熱伝導率が５０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であることを特徴とする。
【００２１】
また、本発明の吸着部材は、９）上記１）〜８）のいずれかの接合体を用いた吸着部材であって、前記接合体の前記第１基体を吸着側として用いたことを特徴とする。
【００２２】
また、本発明の吸着装置は、１０）上記９）の吸着部材を吸着手段として用い、前記接合体の前記第２基体に通気路を設けてなることを特徴とする。
【００２３】
さらに、本発明の加工装置は、１１）上記９）の吸着部材を吸着手段として用い、該吸着手段に固定される被加工物に対して加工可能に構成したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の接合体によれば、複数の珪素化合物相どうしが、珪素からなる珪素相を介して接続された多孔質複合体からなる第１基体が、珪素化合物焼結体からなる第２基体に前記珪素相を介して接合されているので、硅素化合物相および硅素化合物焼結体に対する珪素相の濡れ性が良好であるため、ガラス層や珪素層で接合するときに生じた隙間は発生せず、第１基体、第２基体間の接合強度を高くすることができる。
【００２５】
また、本発明の接合体によれば、前記第２基体が前記第１基体に比して緻密質の珪素化合物焼結体であることから、多孔質複合体からなる第１基体の珪素化合物と第２基体の珪素化合物とを繋ぐ珪素相の個数が増え、より接合強度を高くすることができる。加えて、第２基体が緻密質の珪素化合物焼結体であることから、接合体としての熱伝導性を高くすることができる。
【００２６】
また、本発明の接合体によれば、前記第１基体が珪素／炭化珪素複合材料からなり、前記第２基体が炭化珪素からなることから、炭化珪素に対する珪素相の濡れ性が良好であるため、さらに接合強度を高くすることができる。加えて、いずれの組成も熱伝導率が高い
ため、接合体としての熱伝導性をさらに高くすることができる。
【００２７】
また、本発明の接合体によれば、前記第１基体の炭化珪素の結晶粒子の平均粒径が１０５μｍ以上３５０μｍ以下であることから、吸着に寄与しない閉気孔がほとんど存在しないため、十分な吸着力が得られるとともに、極端に大きな開気孔も吸着面上にほとんど存在しないため、被吸着体表面の加工後の平面度を小さくすることができ、真空チャック等の吸着部材に適しているといえる。
【００２８】
また、本発明の接合体によれば、前記第１基体の気孔率が２０％以上４０％以下であることから、強度および熱伝導率を維持することができるとともに、接合体を真空チャック等の吸着部材に用いた場合、気孔率が適正であるため、圧力損失の増加を抑制することができる。
【００２９】
また、本発明の接合体によれば、前記第１基体の平均気孔径が３０μｍ以上１００μｍ以下であることから、接合体を真空チャック等の吸着部材として用いた場合、低い圧力損失を維持することができるとともに、被吸着体表面の平面度を小さくすることができる。
【００３０】
また、本発明の接合体によれば、前記第１基体の３点曲げ強度が２０ＭＰａ以上であることから、接合体全体の剛性を維持することができ、この接合体を真空チャック等の吸着部材として用いると剛性が高いために、接合体に固定される被吸着体を精度良く加工することができる。
【００３１】
また、本発明の接合体によれば、前記第１基体の熱伝導率が５０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であることから、熱伝導性のより良好な接合体とすることができ、この接合体を真空チャックとして用いると、加工時に被吸着体に発生する熱を速やかに逃がすことができる。
【００３２】
また、本発明の吸着部材によれば、前記第１基体を吸着部として用い、前記第２基体を支持部として用いたことから、上述したように第１基体、第２基体間の接合強度が高いため、洗浄における吸着部の剥離を有効に抑えることができ、しかも、圧力損失を低く抑え、剛性および熱伝導性が高い吸着部材とすることができる。
【００３３】
また、本発明の吸着装置によれば、前記吸着部材を吸着手段として用い、前記支持部に前記吸着部に連通する通気路を設けてなることから、吸着部材の表面に被吸着体を吸着して固定することが可能となり、圧力損失が低く、熱伝導性および強度が高い装置とすることができ、しかも、吸着部および支持部がそれぞれ対向する面を研削しなくても済むため、安価な装置とすることができる。
【００３４】
また、本発明の加工装置によれば、前記吸着部材を吸着手段として用い、該吸着手段に固定される被加工物に対して加工可能に構成することによって、被加工物を精度良く加工することができるとともに、吸着部材の熱伝導性が高いことから、加工時に被加工物に発生する熱を速やかに逃がすことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下、本発明の実施形態について模式的に示した図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００３６】
図１は、本発明の接合体の一実施形態を示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ線における一部分の拡大断面図である。
【００３７】
本実施形態の接合体１は、図１（ａ）に示すように、複数の円板状体（図１では２つの円板状体）、角板状体等の板状体を接合したものである。具体的には、図１（ｂ）に示すように複数の珪素化合物相３どうしが珪素相４ａを介して接続された多孔質複合体からなる第１基体２を、珪素化合物焼結体からなる第２基体５に接合したものである。第１基体２を形成する多孔質複合体は、気孔６を有するとともに、複数の珪素化合物相３が３次元的に配置され、隣り合う珪素化合物相３間を珪素相４ａにより接合した立体的な網目構造を備えている。
【００３８】
第１基体２および第２基体５を形成する珪素化合物としては、例えば、窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）、炭化珪素（ＳｉＣ）、炭窒化珪素（ＳｉＣｘＮｙ（ｘおよびｙは、それぞれ０＜ｘ＜１、０＜ｙ＜４／３の範囲で、４ｘ＋３ｙ＝４を満たす数値である。））、酸化珪素（ＳｉＯ２）、サイアロン（Ｓｉ６−ＺＡｌＺＯＺＮ８−Ｚ（ｚは０．１≦ｚ≦１を満たす数値である。））等が挙げられ、これら組成は定比であっても不定比であってもよい。
【００３９】
本実施形態の接合体によれば、第１基体２を第２基体５に珪素相４ｂを介して接合されている。このようにすることで、珪素化合物相３および珪素化合物焼結体に対する珪素相４ｂの濡れ性が良好であるため、ガラス層、珪素層等の結合層で接合するときに発生していた結合層内部に生じる隙間は発生せず、第１基体２−第２基体５間の接合強度を高くすることができる。
【００４０】
なお、珪素相４ａ，４ｂは、不可避不純物としてＡｌ，Ｆｅ，Ｃａ等を含んでいても何等差し支えないが実質的に珪素からなるものである。
【００４１】
また、本実施形態の接合体１では、第１基体２および第２基体５の相対密度の関係が、第１基体２−第２基体５間の接合強度や接合体１の熱伝導性に影響し、第２基体５が第１基体２に比べて相対密度が高いほど、多孔質複合体からなる第１基体２の珪素化合物と第２基体５の珪素化合物とを接合する珪素相４ｂの個数が増え、接合強度や熱伝導性は高くなる。
【００４２】
このような観点から、本実施形態の接合体１によれば、第２基体５は第１基体２に比して緻密質の珪素化合物焼結体とすることが好適である。このようにすることで、多孔質複合体からなる第１基体２の珪素化合物と第２基体５の珪素化合物とを繋ぐ珪素相４ｂが増え、より接合強度を高くすることができる。加えて、第２基体５が緻密質の珪素化合物焼結体であることから、接合体１としての熱伝導性を高くすることができる。特に、珪素化合物焼結体は気孔率を０．１％以上５％以下とすると好適である。なぜなら、気孔率が５％以下であれば、第１基体２の珪素化合物と第２基体５の珪素化合物焼結体とを接合する珪素相４ｂの個数が多くなり、接合強度が高くなるからである。この気孔率はアルキメデス法によって測定することができる。
【００４３】
また、本実施形態の接合体１では、第１基体２および第２基体５を形成する材料により、珪素相４ｂの濡れ性は影響を受け、その材料が炭化珪素であると、濡れ性が良好となる。
【００４４】
このような観点から、本実施形態の接合体１によれば、第１基体２が珪素／炭化珪素複合材料からなり、第２基体５が炭化珪素からなることが好適である。このようにすることで、珪素相４ｂの濡れ性が良好となるため、さらに接合強度を高くすることができる。加えて、いずれの組成も熱伝導率が高いため、接合体としての熱伝導性をさらに高くすることができる。ここで、第１基体２の珪素／炭化珪素複合材料は複数の炭化珪素相３を３次元的に配置させるとともに、隣り合う炭化珪素相３間を珪素相４ａにより接合した立体的な網目構造を形成したものであり、炭化珪素相３を珪素相４ａで取り囲んでいてもよい。
【００４５】
図２は、本実施形態の接合体の第１基体２を形成する珪素／炭化珪素複合材料の組織図である。
【００４６】
図２に示す珪素／炭化珪素複合材料は、気孔６を有するとともに、炭化珪素相３が３次元的に配置され、隣り合う炭化珪素相３を珪素相４ａを介して接合された立体的な網目構造を備えた部材である。珪素相４ａの間隙および気泡である非連結部７は、その面積が少ないほうが好適である。その理由について説明する。炭化珪素に対する珪素の濡れ性は良好であることから、珪素は炭化珪素相３に容易に被着し、この被着した珪素は互いに連結して珪素相４ａを形成する。この形成過程で、珪素相４ａの内部には、図２に示される非連結部７が発生する場合があり、この非連結部７は熱伝導性を低下させるので、珪素相４ａの間隙および気泡である非連結部７は、その面積が少ないほうが好適である。
【００４７】
珪素／炭化珪素複合材料の断面を平面視したときの２２００μｍ×１７００μｍの範囲における非連結部７の面積比率を以下の式（１）のように表した場合、
（非連結部７の面積比率）＝（非連結部７の面積）／（珪素相４ａの面積＋非連結部７の面積）×１００（％）    ・・・（１）
非連結部７の面積比率は３．５％以下であることが好ましい。
【００４８】
非連結部７の面積比率を求めるには、先ず、珪素／炭化珪素複合材料の一部を真空中でポリエステル系の冷間埋込樹脂（例えば、丸本ストルアス製、Ｎｏ.１０５）に埋め込んで円柱状の試料とする。そして、この試料の平面をダイヤモンド砥粒（例えば、フジミインコーポレーテッド製、ＦＤＣＷ−０．３）を用いて研磨して鏡面とする。その後、工業用顕微鏡（ニコン製、  ECLIPSE LV150）を用いて、この鏡面を５〜５０倍にて撮影した画像をＪＰＥＧ形式にて保存する。
【００４９】
次に、ＪＰＥＧ形式で保存した画像ファイルを、例えばAdobe（登録商標） Photoshop（登録商標） Elementsというソフトウエアを用いて画像処理を施し、ＢＭＰ形式にて保存する。具体的には画像上の有彩色を削除し、白黒の二階調化（白黒化）を行なう。この二階調化では、工業用顕微鏡（ニコン製、ECLIPSE LV150）で撮影した画像と比べながら、炭化珪素相３と珪素相４が識別できる閾値を設定する。
【００５０】
閾値を設定した後、この二階調化された画像を、例えば「画像から面積」（制作者：赤尾鉄平）というフリーソフトを用いて、珪素相４の面積をピクセル単位で読みとる。
【００５１】
また、二階調化された画像中の珪素相４内の間隙および気泡である非連結部７を画像処理によって黒および白以外の色で着色し、非連結部７の面積を上述と同様の方法で読みとり、珪素相４の面積および非連結部７の面積を式（１）に代入すれば、非連結部７の面積比率を求めることができる。
【００５２】
特に、第２基体５を形成する炭化珪素は、ホウ素および炭素の少なくともいずれかを焼結助剤とした炭化珪素またはアルミナおよびイットリアの少なくともいずれかを焼結助剤とした炭化珪素であることが好ましい。このような焼結助剤を用いることによって、焼成工程中、緻密化が促進されるため、接合体としての熱伝導性を良くすることができる。
【００５３】
また、本実施形態の接合体１を吸着部材として用いた場合、第１基体２の炭化珪素の結晶粒子の平均粒径は被吸着体に対する吸着力や被吸着体の加工後の平面度に影響を与える。平均粒径が小さいと、吸着に寄与しない閉気孔が形成されることがあり、吸着部材として十分な吸着力が得られないことがある。一方、平均粒径が大きいと、極端に大きな開気孔が形成されることがある。この極端に大きな開気孔が吸着面上に多く存在すると、被吸着体を吸着した際にこの開気孔に沿って凹状の窪みが多数生じ、この窪みに被吸着体が倣った状態で固定されるため、被吸着体の加工後の平面度が大きくなるおそれがある。
【００５４】
このような観点から、本実施形態の接合体によれば、第１基体２の炭化珪素の結晶粒子の平均粒径を１０５μｍ以上３５０μｍ以下とすることが好ましい。炭化珪素の結晶粒子の平均粒径を１０５μｍ以上としたのは、１０５μｍ未満では、吸着に寄与しない閉気孔が形成されることがあり、吸着部材として用いた場合にも、十分な吸着力が得られないことがあるからである。一方、平均粒径を３５０μｍ以下としたのは以下のような理由による。３５０μｍを超えると、極端に大きな開気孔が形成されることがある。この極端に大きな開気孔が吸着面上に多く存在すると、被吸着体を吸着した際にこの開気孔に沿って凹状の窪みが多数生じる。この窪みに被吸着体が倣った状態で固定されるため、被吸着体の加工後の平面度が大きくなるおそれがある。炭化珪素の結晶粒子の平均粒径を１０５μｍ以上３５０μｍ以下とすることで、吸着に寄与しない閉気孔はほとんど存在しなくなるため、十分な吸着力が得られるとともに、極端に大きな開気孔も吸着面上にほとんど存在しなくなる。このため、被吸着体の加工後の平面度を小さくすることができ、真空チャック等の吸着部材に適した接合体とすることができる。
【００５５】
炭化珪素の結晶粒子の平均粒径は、例えば走査型電子顕微鏡（以下、走査型電子顕微鏡をＳＥＭという。）で得られた倍率２０〜８００倍の画像を用いたインターセプト法により測定するか、あるいはＳＥＭで得られた倍率２０〜８００倍で得られた画像、例えば０．２〜２．０ｍｍ×０．２〜２．０ｍｍの範囲で観察された結晶粒子１０〜３０個の円相当径と円相当径の平均値とを画像解析により算出することにより求めることができる。インターセプト法を用いる場合、具体的には、炭化珪素の結晶粒子の個数が１０以上、好ましくは２０以上となるように数枚のＳＥＭ写真より一定長さの直線上にある結晶粒界の個数から粒径を測定し、その平均値を算出する。
【００５６】
また、本実施形態の接合体１では、第１基体２の気孔率が圧力損失、強度および熱伝導率に影響を与え、気孔率を小さくすると強度と熱伝導率が高くなるが、圧力損失が増加する。一方、気孔率を大きくすると圧力損失が減少するが、強度と熱伝導率が低くなる。
【００５７】
このような観点から、本実施形態の接合体１によれば、第１基体２の気孔率を２０％以上４０％以下にすることが好適である。
【００５８】
第１基体２の気孔率を２０％以上としたのは、２０％未満にすると、圧力損失が増加するおそれがあるからである。一方、気孔率を４０％以下としたのは、４０％を超えると、熱伝導率や強度が低下するおそれがあるからである。
【００５９】
気孔率を２０％以上４０％以下にすることで圧力損失が増加したり、熱伝導率や強度が低下したりすることのない第１基体２とすることができ、第１基体２の気孔率はアルキメデス法により求めることができる。
【００６０】
また、本実施形態の接合体１では、第１基体２の平均気孔径が圧力損失、強度および熱伝導率に影響を与え、平均気孔径が小さいと、圧力損失が増加するおそれがある。一方、平均気孔径が大きいと、被吸着体を吸着した際に気孔に沿って凹状の大きな窪みが生じ、被吸着体はその窪みに倣って固定されると、被吸着体表面の加工後の平面度が大きくなるおそれがある。
【００６１】
このような観点から、第１基体２の平均気孔径は、３０μｍ以上１００μｍ以下にすることが好適である。
【００６２】
平均気孔径を３０μｍ以上としたのは、３０μｍ未満にすると、気孔率を２０％未満にした場合と同様、圧力損失が増加するおそれがあるからである。一方、平均気孔径を１００μｍ以下としたのは、１００μｍを超えると、被吸着体を吸着した際に気孔に沿って凹状の大きな窪みが生じ、被吸着体がその窪みに倣って固定され、被吸着体表面の加工後の平面度が大きくなるおそれがあるからである。第１基体２の平均気孔径を３０μｍ以上１００μｍ以下にすることで圧力損失が増加したり、被吸着体の平面度を大きくしたりすることのない第１基体とすることができる。
【００６３】
第１基体２の平均気孔径はＪＩＳ  Ｒ  １６５５−２００３に準拠した水銀圧入法により求めることができる。
【００６４】
具体的には、まず、多孔質複合体である第１基体２より、一辺の長さが６〜７ｍｍの立方状の試料を切り出す。この試料の気孔に水銀圧入型ポロシメータを用いて水銀を圧入し、水銀に加えられた圧力と、気孔内に浸入した水銀の容積を測定する。この容積は気孔の容積に等しく、水銀に加えられた圧力と気孔径には以下の式（２）（Washburnの関係式）が成り立つ。
【００６５】
Ｄ＝−４γｃｏｓθ／ｐ・・・（２）
但し、Ｄ：気孔径（ｍ）
ｐ：水銀に加えられた圧力
γ：水銀の表面張力（０．４８Ｎ／ｍ）
θ：水銀と細孔壁面の接触角（１４０°）
式（２）から各圧力ｐに対する各気孔径Ｄが求められ、各気孔径Ｄに対する気孔の容積分布および累積容積を導くことができる。
【００６６】
図３は、第１基体２から切り出した試料に存在する気孔の各気孔径Ｄと気孔の累積容積との関係を示すグラフの一例である。このグラフにおいて、気孔の全累積容積をＶＯとしたとき、気孔の累積容積がＶＯ／２の気孔径が平均気孔径（ＭＤ）である。
【００６７】
また、本実施形態の接合体１では、第１基体２の３点曲げ強度が接合体１全体の剛性に影響を与える。３点曲げ強度が高いほど、接合体１全体の剛性を維持することができる。
【００６８】
このような観点から、第１基体２の３点曲げ強度が２０ＭＰａ以上であることが好適である。３点曲げ強度が２０ＭＰａ未満では、接合体１を真空チャックに適用した場合、到達真空度によっては、第１基体２に発生する微小振動を抑えられず、被吸着体を強固に固定することができない場合があるからである。第１基体２の３点曲げ強度を２０ＭＰａ以上とすれば、到達真空度の許容範囲が拡がり、用途に応じて到達真空度を自由に選択できるため、被吸着体を強固に固定することができるので、被吸着体を精度良く加工することができる。
【００６９】
３点曲げ強度については、ＪＩＳ  Ｒ  １６０１−１９９５に準拠して測定すればよい。
【００７０】
また、本実施形態の接合体１では、第１基体２の熱伝導率が高いほど、被吸着体が半導体ウェハである場合、被吸着体に与える損傷を抑制させることができる。なぜなら、半導体ウェハにはＩＣチップが搭載され、このＩＣチップを保護する樹脂フィルムが被覆されており、第１基体２の熱伝導率が低ければ、樹脂フィルムが溶けるおそれが高くなるが、第１基体２の熱伝導率が高ければ、このようなおそれがなくなるからである。
【００７１】
このような観点から、第１基体２の熱伝導率を５０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上とすることが好適である。この熱伝導率についてはＪＩＳ  Ｒ  １６０１−１９９５に準拠して測定すればよい。
【００７２】
また、本実施形態の吸着部材によれば、第１基体２を吸着部として用い、第２基体５を支持部として用いることが好適である。第１基体２を吸着部、第２基体５を支持部として用いることによって、上述したように第１基体２、第２基体５間の接合強度が高いため、洗浄における吸着部の剥離を有効に抑えることができる。しかも、圧力損失を低く抑え、剛性および熱伝導性が高い吸着部材とすることができる。
【００７３】
図４は本発明の吸着部材の一例である真空チャックの一実施形態を示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）におけるＢ−Ｂ線における断面図である。
【００７４】
図４に示す真空チャック１１は、半導体ウェハ，ガラス基板等の被吸着体（図示しない）を吸着し、保持するための吸着面１２ｂを備え、複数の珪素化合物相どうしが珪素相を介して接続された多孔質複合体からなる第１基体である吸着部１２と、吸着面１２ｂに気孔１２ａを介して連通する通気路１５ａを備えるとともに、吸着部１２の周縁部を囲繞して支持し、珪素化合物焼結体からなる第２基体である支持部１５とを備えてなるものである。被吸着体は吸着面１２ｂに載置され、真空ポンプ（図示しない）により、通気路１５ａおよび通気路１５ａが同心円状や格子状等に開口した吸引溝１５ｆ、吸着部１２の気孔１２ａを順次介して吸引することで固定される。
【００７５】
吸着部１２は複数の珪素化合物相どうしが珪素相を介して接続された多孔質複合体からなる。吸着部１２は半導体ウェハ，ガラス基板等の被吸着体と接しており、高い熱伝導性および機械的特性が要求されることから、特に炭化珪素を主成分とする多孔質複合体から形成すると好適である。この多孔質複合体は、例えば、炭化珪素の結晶粒子を珪素で接合した気孔１２ａを多数有する多孔質複合体である。吸着部１２をなす多孔質複合体を構成する珪素は、炭化珪素の結晶粒子に対する濡れ性がよく、しかもそれ自身の熱伝導率が高いため、真空チャック１１自体の剛性および熱伝導性を高くすることができる。
【００７６】
支持部１５は、中央に円形の凹部１５ｂを有する円板状の珪素化合物焼結体からなり、凹部１３ｂ内で吸着部１２を固定して支持するものである。吸着面１２ｂはその平面度が研磨後の半導体ウェハ，ガラス基板等の被吸着体の精度に影響を与えることから、平面度を極力小さくする必要がある。このため、吸着部１２が支持部１５に支持された後、吸着面１２ｂは研削される。また、半導体ウェハ，ガラス基板等の被吸着体を吸着部１２に吸着、保持して研磨を繰り返すと、吸着面１２ｂは平面度が大きくなるため、使用頻度に応じて研削される。支持部１５は、吸着部１２と同様、高い熱伝導性および機械的特性が要求されることから、特に炭化珪素を主成分とするものがよく、相対密度は９８％以上とするとよい。
【００７７】
また、支持部１５は、吸着部１２の吸着面１２ｂと支持部１５の凹部１５ｂを形成する外壁１５ｃの頂面１５ｄとが同一平面上に位置するように構成している。また、支持部１５の外周縁にはフランジ部１５ｅが備えられ、ネジ止めや係合等の手段によりフランジ部１５ｅを各種装置に取り付けるようにしている。
【００７８】
図５は本発明の吸着部材の一例である真空チャックの他の実施形態を示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）におけるＢ−Ｂ線における断面図である。
【００７９】
図５に示す真空チャック１１は、平面視で１以上の隔壁１５ｇ（図示されているものは１つの隔壁）により吸着面１２ｂが内側領域と外側領域とに区分され、複数の珪素化合物相どうしが珪素相を介して接続された多孔質複合体からなる第１基体である吸着部１２（すなわち、例えば平面視で環状をなす隔壁１５ｇにより吸着面１２ｂが複数領域に区分された吸着部１２）と、吸着面１２ｂに気孔１２ａを介して連通する通気路１５ａを有するとともに、吸着部１２の周縁部を囲繞して支持し、珪素化合物焼結体からなる第２基体である支持部１５とを備えてなる。半導体ウェハ，ガラス基板等の被吸着体（図示しない）は吸着面１２ｂに載置され、真空ポンプ等の吸引手段（図示しない）により、通気路１５ａおよび通気路１５ａが同心円状や格子状等に開口した吸引溝１５ｆ、吸着部１２の気孔１２ａを順次介して吸引することで固定されるようになっている。
【００８０】
吸着部１２は、吸着作用をなす気孔１２ａが連続した三次元網目構造を有する円板状の多孔質体であって、その吸着面１２ｂは平面度を維持するために使用頻度に応じて研磨される。
【００８１】
支持部１５は、中央、即ち内側領域に吸着部１２ｃを載置する円形の凹部１５ｂおよびその外周側、即ち外側領域に吸着部１２ｄを載置する環状の凹部１５ｈを有する円板状の珪素化合物焼結体からなり、凹部１５ｂ，１５ｈ内でそれぞれ吸着部１２ｃ，１２ｄを固定して支持するものである。吸着面１２ｂは、平面度が研磨後の半導体ウェハ，ガラス基板等の被吸着体の精度に影響を与えることから、極力小さくする必要があり、吸着部１２が支持部１５に支持された後、研削される。また、半導体ウェハ，ガラス基板等の被吸着体を吸着部１２に吸着、保持して研磨を繰り返すと、吸着面１２ｂは平面度が大きくなるため、使用頻度に応じて研削される。支持部１５は、吸着部１２と同様、高い熱伝導性および機械的特性が要求されることから、特に炭化珪素を主成分とするものがよく、相対密度は９８％以上とするとよい。
【００８２】
また、支持部１５は、吸着部１２の吸着面１２ｂと支持部１５の凹部１５ｈを形成する外壁１５ｃの頂面１５ｄとが同一平面上に位置するように構成してある。支持部１５の外周縁にはフランジ部１５ｅが備えられ、ネジ止めや係合等の手段によりフランジ部１５ｅを各種装置に取り付けるようにしている。
【００８３】
隔壁１６は、支持部１５と一体的に形成された、幅が数ｍｍ程度の環状体であり、吸着部１２を径方向に１２ｃ，１２ｄと分割することで、径が異なる種々の被吸着体を個別に吸着させることができ、被吸着体を精度よく加工することができる。
【００８４】
なお、図５に示す真空チャック１１は、支持部１５と隔壁１５ｇが一体的に形成されているものであるが、支持部１５と隔壁１５ｇが別々に形成され、ガラスや珪素で接合されたものであってもよい。
【００８５】
図５に示すような真空チャック１１の通気抵抗を評価する場合、先ず真空ポンプ（図示しない）を配管（図示しない）を介して通気路１５ａに接続した後、例えば８０〜９０ｋＰａの圧力で吸引する。そして、この吸引により吸着部１２の厚み、気孔率および平均気孔径に応じて圧力損失が発生するので、配管に備え付けられた圧力ゲージでその値を読みとればよい。この圧力損失の値が大きければ、通気抵抗が高いことを示し、圧力損失の値が小さければ、通気抵抗が低いことを示す。
【００８６】
図６は真空チャック１１の剛性を評価するための計測手段を示す断面図である。真空チャック１１の剛性については、同図に示すように、真空チャック１１に対し同心円状に支持リング１７で真空チャック１１を支持し、真空チャック１１の中心に荷重Pを与えたときの、真空チャック１１の厚み方向の変位の差を電気マイクロメータ（図示しない）で計測し、以下の式（３）により、ヤング率を求めればよい。
【００８７】
Ｅ＝（（３＋υ）Ｐ（ｄ／２）２・１２（１−ν））／（１６π（１＋ν）・（ｈ１）３・ω）・・・（３）
但し、  Ｅ：真空チャック１１のヤング率（ＧＰａ）
ν：真空チャック１１のポアソン比
Ｐ：荷重（Ｎ）
ｄ：支持リング１７ａの内径（ｍｍ）
ｈ１：真空チャック１１の厚み（ｍｍ）（図４，図５では、ｄ１がｈ１である。）
ω：真空チャック１１の厚み方向の変位の差（ｍｍ）
図７は真空チャック１１の熱伝導性を評価するための計測手段を示す断面図である。真空チャック１１の熱伝導性については、同図に示すように、炭化珪素からなる均熱板１８をホットプレート１９に置いた後、ホットプレート１９を加熱し、均熱板１８を６０℃に保持する。この状態で、均熱板１８上に真空チャック１１を置き、このときから５０秒後の支持部１５の裏面の中心の温度を熱電対２０で検出し、熱電対２０に接続した記録計２でその温度を読み取る。この温度が高ければ、真空チャック１１の熱伝導性は高く、この温度が低ければ、熱伝導性は低いといえる。
【００８８】
図８は真空チャック１１を構成する吸着部１２と支持部１５との接合強度を計測するための計測手段を示す断面図である。同図に示すように、吸着部１２ｃの外径より内径が大きい支持リング１７ｂで真空チャック１１を同心円上に支持した状態で、真空チャック１１の通気路１５ａからセラミックスの円柱体である押し治具２２を差し込み、この押し治具２２に荷重Ｗを加えることによって、吸着部１２ｃに力が加わる。このとき、吸着部１２ｃの機械的強度より接合強度が大きい場合には吸着部１２ｃが破断し、吸着部１２ｃの機械的強度より接合強度が小さい場合には吸着部１２は支持部１５から剥離する。吸着部１２が支持部１５から剥離するときの強度が吸着部１２と支持部１５との接合強度であり、この接合強度は、以下の式（４）により求めることができる。
【００８９】
σ=３・（Ｗ／（π・ｂ２））・ｂ２・（（１＋ν）・（ｂ２／ａ２＋４・Ｌｎ（ａ／ｂ））−（３＋ν）・ν２／ｂ２）／（８・（ｈ２）２）・・・（４）
但し、σ：吸着部１２と支持部１５との接合強度（Ｐａ）
ａ：通気路１５ａの半径（ｍ）
ｂ：押し治具２２の半径（ｍ）
ｈ２：吸着部１２の厚み（ｍ）（図４、図５では、ｄ２がｈ２である。）
Ｗ：荷重（Ｎ）
ν：吸着部１２のポアソン比
図９は、本発明の吸着部材の一例である真空チャックの他の実施形態を示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）は同図（ａ）のＣ−Ｃ線における断面図である。
【００９０】
図９に示す真空チャック１は、複数の珪素化合物相、例えば炭化珪素相どうしが珪素相を介して接続された多孔質体からなり、被吸着体を吸着し、保持するための角形状の吸着面１２ｂを備えた吸着部１２と、吸着部１２を支持する支持部１５とを備えた真空チャックである。吸着面１２ｂが角形状であることから、被吸着体が角板形状である場合に適した真空チャックである。
【００９１】
支持部１５は、中央に凹部１５ｂを備えており、凹部１５ｂ内には隔壁１６を備えた吸着部１２が配置される。支持部１５は、珪素化合物焼結体、例えば、炭化珪素を主成分とする焼結体からなり、凹部１５ｂの底面に開口する吸引溝１５ｆ１，１５ｆ２と、これら吸引溝１５ｆ１，１５ｆ２に連通する通気路１５ａ１，１５ａ２が設けられている。通気路１５ａ１，１５ａ２を適宜選択することにより、被吸着体の大きさに応じて、吸着面１２ｂの大きさを自由に設定することができる。
【００９２】
具体的には、平面視した際の被吸着体の大きさが吸着面１２ｂの全面の大きさに近い場合、被吸着体を吸着する際には、全ての通気路１５ａ１，１５ａ２から空気を吸引し、吸引溝１５ｆ１，１５ｆ２を通じて被吸着体を吸着し、保持する。また、平面視した際の被吸着体の大きさが隔壁１６で囲まれる部分の大きさと略同一の大きさの場合、被吸着体を吸着する際には、通気路１５ａ１のみから空気を吸引し、吸引溝１５ｆ１を通じて被吸着体を吸着し、保持する。
【００９３】
支持部１５の下方には、真空チャック１１を支持、固定するための基部（図示しない）が備えられている。支持部１５と基部（図示しない）とは、等間隔に設置された取付孔２３にボルト（図示しない）等を介して連結、固定される。
【００９４】
図１０は、本実施形態の真空チャックのさらに他の実施形態を示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）は同図（ａ）のＣ−Ｃ線における断面図である。
【００９５】
図１０に示す真空チャック１１は、複数の珪素化合物相（例えば炭化珪素相）どうしが珪素相を介して接続された多孔質体からなり、被吸着体を吸着し、保持するための角形状の吸着面１２ｂを備えた吸着部１２と、吸着部１２を支持する支持部１５とを備えた真空チャックである。吸着面１２ｂが図１０に示すように均等に分割された角形状であることから、被吸着体が複数の角板形状である場合に適した真空チャックである。例えば、図１０に示す真空チャック１１は、各吸着部１２を、被吸着体の大きさに合わせて形成し、各吸着部１２にそれぞれ被吸着体を吸着し、保持することができる。
【００９６】
なお、図１０に示す真空チャック１１を用いると、４個の同じ大きさの被吸着体を同時に吸着して加工することができるが、隔壁１６の配置を変更することによって、被吸着体の大きさを任意に変更することもできる。また、図１０は４個の吸着部１２を備えた真空チャックを示しているが、隔壁１６の個数を増やし、吸着部１２の個数を増やしても何等差し支えない。
【００９７】
また、本実施形態の吸着装置は、上述した真空チャック１１等の吸着部材を吸着手段として用い、支持部１５に吸着部１２に連通する通気路１５ａを設け、通気路１５ａに真空ポンプ等の吸引手段（図示しない）を接続したものである。
【００９８】
このような本実施形態の吸着装置によれば、上述したような吸着部材を吸着手段として用い、支持部１５に吸着部１２に連通する通気路１５ａを設けることによって、吸着部材表面に被吸着体を吸着して固定することが可能となる。これにより、圧力損失が低く、熱伝導性が良好で強度を維持した装置とすることができ、しかも、吸着部１２および支持部１５がそれぞれ対向する面を研削しなくても済むため、安価な装置とすることができる。
【００９９】
また、本実施形態の加工装置によれば、吸着部材を吸着手段として用い、吸着手段に固定される被加工物に対して加工可能に構成することによって、吸着部材の低圧力損失、高剛性より被加工物を精度良く加工することができる。さらに、吸着部材の熱伝導性が高いことから、加工時に被加工物に発生する熱を速やかに逃がせられる装置とすることができる。
【０１００】
＜接合体の製造方法＞
次に、本実施形態の吸着部材の一例である真空チャックの製造方法の一例について説明する。
【０１０１】
本実施形態の吸着部材の一例である図４に示す真空チャック１１を得るには、先ず平均粒径９０〜２５０μｍのα型炭化珪素粉末１００質量部に対して、平均粒径１〜９０μｍの珪素粉末５〜３０質量部を調合し、成形助剤として後の脱脂処理後の残炭率が１０％以上となるような熱硬化性樹脂、例えば、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、フラン樹脂、フェノキシ樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、アニリン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂、メタクリル樹脂の少なくともいずれか１種を添加し、ボールミル、振動ミル、コロイドミル、アトライター、高速ミキサー等で均一に混合する。特に、上記成形助剤として、熱硬化後の低収縮性の点からレゾール型またはノボラック型のフェノール樹脂が好適である。
【０１０２】
成形助剤の添加量は、成形体の生密度に影響するため、第１基体である吸着部１２の気孔率および平均細孔径にも強く影響する。吸着部１２の気孔率を２０％以上４０％以下であって、平均気孔径を３０μｍ以上１００μｍ以下とするには、α型炭化珪素粉末１００質量部に対し、成形助剤の添加量を５〜２０質量部とすればよい。
【０１０３】
ところで、炭化珪素にはα型とβ型が存在するが、一般的にα型はβ型より耐酸化性が高く、粒子内部には残留炭素や残留珪素を殆ど含まない。このような理由から出発原料にはα型炭化珪素を用いる。
【０１０４】
また、珪素粉末は、後の熱処理で珪素相となって、炭化珪素の結晶粒子を連結する。
【０１０５】
珪素粉末の純度は高いほうが好ましく、９５質量％以上の純度のものが好適で、９９質量％以上の純度のものが特に好ましい。なお、使用する珪素粉末の形状は特に限定されず、球形又はそれに近い形状のみならず、不規則形状であっても好適に用いることができる。
【０１０６】
上記炭化珪素粉末、珪素粉末の各平均粒径は液相沈降法、光投下法、レーザー散乱回折法等により測定することができる。
【０１０７】
次に、混合した原料を転動造粒機、スプレードライヤー、圧縮造粒機、押し出し造粒機等各種造粒機を用いて造粒する。
【０１０８】
次に、中央に円形の凹部１５ｂを備え、外壁１５ｃ間の外径が１４３〜３８０ｍｍ、厚み（ｄ１）が１４．３〜６０ｍｍである略円板状の緻密質な枠体であって、その内部に通気路１５ａおよび吸引溝１５ｆを備えた炭化珪素質焼結体からなる第２基体である支持部１５を準備する。そして、造粒された原料を支持部１５の凹部１５ｂに充填し、乾式加圧成形、冷間等方静水圧成形等の成形手段で凹部１５ｂ内で成形して成形体とする。なお、支持部１５に備えられた通気路１５ａおよび吸引溝１５ｆに造粒された原料が入り込まないようにするために、予め樹脂を吸引溝１５ｆに充填、硬化させておいて、引き続き行なわれる脱脂処理により、硬化した樹脂を消失させればよい。
【０１０９】
次に、アルゴン、ヘリウム、ネオン、窒素、真空等の非酸化雰囲気中で、４００〜６００℃で脱脂処理を行なう。その後、脱脂処理と同様、非酸化雰囲気中、１４００〜１４５０℃で熱処理することで複数の炭化珪素相どうしが珪素相を介して接続された多孔質複合体からなる吸着部１２と、炭化珪素質焼結体からなる支持部１５とを珪素相を介して接合された吸着部材を得ることができる。特に、熱処理温度を１４２０〜１４４０℃にすることが好適であり、この温度範囲で熱処理することで、吸着部１２と支持部１５とを接合する珪素相を良好に形成することができる。また、気孔率が２０％以上４０％以下であって、平均気孔径が３０μｍ以上１００μｍ以下である第１基体を得るにもこの温度範囲で熱処理すればよい。
【０１１０】
なお、熱処理の温度を下げるには、珪素の純度を９９．５〜９９．８質量％とすることが好適である。
【０１１１】
このような製造方法で得られた吸着部材は、被吸着体が固定される側の主面を研削、研磨等の機械加工を施して、図４に示す真空チャックとすることができる。
【０１１２】
隔壁１５ｇと支持部１５とが一体的に形成された、図５に示す真空チャック１１は、以下に示す方法で得ることができる。即ち、中央に円形の凹部１５ｂおよびその外周側に環状の凹部１５ｈを備え、外壁１５ｃ間の外径が１４３〜３８０ｍｍ、厚み（ｄ１）が１４．３〜６０ｍｍである略円板状の緻密質な枠体であって、その内部に通気路１５ａおよび吸引溝１５ｆを備えた炭化珪素質焼結体からなる第２基体である支持部１５を準備する。そして、上述の造粒された原料を凹部１５ｂ，１５ｈに充填し、乾式加圧成形、冷間等方静水圧成形等の成形手段で凹部１５ｂ，１５ｈ内で成形して成形体とする。なお、支持部１５に備えられた通気路１５ａおよび吸引溝１５ｆに造粒された原料が入り込まないようにするために、予め樹脂を吸引溝１５ｆに充填、硬化させておいて、引き続き行なわれる脱脂処理により、硬化した樹脂を消失させればよい。
【０１１３】
次に、アルゴン、ヘリウム、ネオン、窒素、真空等の非酸化雰囲気中で、４００〜６００℃で脱脂処理を行なった後、脱脂処理と同様、非酸化雰囲気中、１４００〜１４５０℃で熱処理することで、吸着部材を得ることができる。
【０１１４】
このような製造方法で得られた吸着部材は、被吸着体が固定される側の主面を研削、研磨等の機械加工を施して、図５に示す真空チャックとすることができる。
【０１１５】
このような本実施形態の接合体は、複数の珪素化合物相どうしが珪素相を介して接続された多孔質複合体からなる第１基体を、珪素化合物焼結体からなる第２基体に前記珪素相を介して接合されているので、珪素化合物相および珪素化合物焼結体に対する珪素層の濡れ性が良好であるため、ガラス層や珪素層で接合するときに生じた隙間は発生せず、第１基体、第２基体間の接合強度を高くすることができる。また、本実施形態の接合体を真空チャック等の吸着部材に用いることによって、吸着部と支持部との接合強度が高く、洗浄における吸着部の剥離を有効に抑えることができる、安価な吸着装置とすることができる。
【実施例】
【０１１６】
以下、本発明の実施例を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。
【０１１７】
＜実施例１＞
先ず、平均粒径１２０μｍのα型炭化珪素粉末１００質量部に対して、平均粒径２５μｍの珪素粉末２０質量部および成形助剤となるフェノール樹脂を均一に混合し、調合原料を作製した。この調合原料を転動造粒機に投入して、混合した後、外壁１５ｃ間の外径が３３０ｍｍ、厚み（ｄ１）が４０ｍｍである略円板状の緻密質な枠体であって、その内部に通気路１５ａおよび吸引溝１５ｆを備えた炭化珪素質焼結体からなる第２基体である支持部１５を準備した。その後、造粒された原料を支持部１５の凹部１５ｂ内に充填し乾式加圧成形にて成形体を形成した。次に、窒素雰囲気中、５００℃で脱脂処理した後、１４２０℃で同じく窒素雰囲気中で熱処理した。そして、炭化珪素どうしが珪素相を介して接続された多孔質複合体からなる第１基体である吸着部１２を、炭化珪素質焼結体からなる第２基体である支持部１５に珪素相を介して接合される、図４に示す真空チャック１１を作製した。
【０１１８】
次に、比較例として、平均粒径１２０μｍのα型炭化珪素粉末１００質量部に対して、平均粒径２５μｍの珪素粉末２０質量部および成形助剤となるフェノール樹脂を均一に混合し、調合原料を作製した。この調合原料を転動造粒機に投入し、顆粒とした後、乾式加圧成形にて成形体を得た。次に、この成形体を窒素雰囲気中、５００℃で脱脂処理した後、１４２０℃で同じく窒素雰囲気中で熱処理して、炭化珪素どうしが珪素相を介して接続された多孔質複合体からなる、図１１に示す吸着部材５１をそれぞれ作製した。
【０１１９】
次に、外壁５３ｃ間の外径が３３０ｍｍ、厚み（ｄ１）が４０ｍｍである略円板状の緻密質な枠体であって、その内部に通気路５３ａおよび吸引溝５３ｇを備えた炭化珪素質焼結体からなる第２基体である支持部材５３を準備した。接合後の結合層５２を構成するガラスの各成分がＳｉＯ２：６０質量％、Ａｌ２Ｏ３：１５質量％、Ｂ２Ｏ３：１４質量％、ＣａＯ：４質量％、ＭｇＯ：３質量％、ＢａＯ：３質量％、ＳｒＯ：１質量％になるように調整された、前記各成分を含むペーストを凹部５３ｂに塗布した。ペースト塗布後、吸着部材５１を凹部５３ｂに置き、専用の加圧装置で厚み方向から加圧した後、９８０℃で熱処理することで、結合層５２の厚みが１１０〜１２０μｍである真空チャック５０を得た。
【０１２０】
また、同様の方法で接合後の結合層５２が珪素層となるように調整されたペーストを凹部５３ｂに塗布した。ペースト塗布後、吸着部材５１を凹部５３ｂに置き、専用の加圧装置で厚み方向から加圧した。その後、窒素雰囲気中１４２０℃で熱処理することで、結合層５２の厚みが１０〜３０μｍである真空チャック５０を得た。
【０１２１】
次に、得られた真空チャック１１（５０）を構成する吸着部１２（５１）と支持部１５（５３）との接合強度の評価について説明する。
【０１２２】
図８に示すように、吸着部１２ｃの外径より内径が大きい支持リング１７ｂで真空チャック１１（５０）を同心円上に支持した状態で、真空チャック１１（５０）の通気路１５ａ（５３ａ）からセラミックスの円柱体である押し治具２２を差し込んだ。その後、この押し治具２２に加える荷重Ｗを徐々に増やし、破断した箇所を調べた。その箇所を表１に示す。
【表１】
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【０１２３】
表１に示すように、ガラスまたは珪素を主成分とする結合層５２で吸着部材５１と支持部材５３とを接合した試料Ｎｏ．２，３は、いずれも結合層５２と支持部材５３との界面で破断しており、結合層５２および支持部材５３間の接合強度が低い。
【０１２４】
一方、珪素相を介して吸着部１２と支持部１５とを接合した試料Ｎｏ．１は、吸着部１２で破断しており、吸着部１２、支持部１５間の接合強度が高い。
【０１２５】
＜実施例２＞
先ず、α型炭化珪素粉末、珪素粉末および成形助剤となるフェノール樹脂を均一に混合し、調合原料を作製した。α型炭化珪素粉末の平均粒径、α型炭化珪素粉末１００質量部に対する珪素粉末の比率および平均粒径は表２に示す通りとした。
【０１２６】
作製した調合原料を転動造粒機に投入して、混合した。その後、外壁１５ｃ間の外径３３０ｍｍ、厚み（ｄ１）が４０ｍｍである略円板状の緻密質な枠体であって、その内部に通気路１５ａおよび吸引溝１５ｇを備えた炭化珪素質焼結体からなる第２基体である支持部１５を準備した。そして、造粒された原料を支持部１５の凹部１５ｂに充填し、乾式加圧成形にて成形体を形成した。次に、窒素雰囲気中、５００℃で脱脂処理した。その後、１４２０℃で同じく窒素雰囲気中で熱処理して、炭化珪素どうしが珪素相を介して接続された多孔質複合体からなる第１基体である吸着部１２を、炭化珪素質焼結体からなる第２基体である支持部１５に珪素相を介して接合される、図４に示す真空チャック１１をそれぞれ作製した。
【０１２７】
真空チャック１１を構成する吸着部１２の炭化珪素の結晶粒子の平均粒径は、ＳＥＭを用いて倍率３０倍により、１ｍｍ×１ｍｍの範囲で観察された結晶粒子１５個の円相当径と円相当径の平均値とを画像解析により算出し、円相当径の平均値を平均粒径とした。
【０１２８】
また、吸着部１２の気孔率および平均気孔径は、それぞれアルキメデス法，ＪＩＳ  Ｒ  １６５５−２００３に準拠した水銀圧入法を用いて測定した。
【０１２９】
吸着部１２の平均気孔径については、具体的には、先ず多孔質複合体である吸着部１２から切り出した一辺の長さが６ｍｍの立方状の試料の気孔に、水銀圧入型ポロシメータを用いて水銀を圧入した。その後、水銀に加えられた圧力と、気孔内に浸入した水銀の容積を測定した。この容積は気孔の容積に等しく、水銀に加えられた圧力と気孔径には上述の式（２）（Washburnの関係式）が成り立つので、式（２）から各圧力ｐに対する各気孔径Ｄが求められ、各気孔径Ｄに対する気孔の容積分布および累積容積を導いた。そして、気孔の全累積容積をＶＯとしたとき、気孔の累積容積がＶＯ／２を示すときの気孔径を平均気孔径（ＭＤ）とした。
【０１３０】
また、吸着部１２の強度はＪＩＳ  Ｒ  １６０１−１９９５に準拠して３点曲げ強度を測定した。
【０１３１】
また、吸着部１２の熱伝導率は、ＪＩＳ  Ｒ  １６０１−１９９５に準拠して測定した。
【０１３２】
また、真空チャック１１の通気抵抗については、真空ポンプ（図示しない）を配管（図示しない）を介して通気路１５ａに接続した後、８５ｋＰａの圧力で吸引し、発生した圧力損失の値を配管に備え付けられた圧力ゲージで読みとった。この圧力損失の値が大きければ、通気抵抗が高いことを示し、圧力損失の値が小さければ、通気抵抗が低いことを示す。
【０１３３】
また、真空チャック１１の熱伝導性については、図７に示すように、炭化珪素からなる均熱板１８をホットプレート１９に置いた後、ホットプレート１９を加熱し、均熱板１８を６０℃に保持した。この状態で、真空チャック１１を均熱板１８上に置き、このときから５０秒後の支持部１５の裏面の中心の温度を熱電対２０（Ｋ熱電対）で検出し、熱電対２０に接続した記録計２１でその温度を読みとった。この温度が高ければ、真空チャック１１の熱伝導性は高く、この温度が低ければ、熱伝導性は低いといえる。
【０１３４】
また、真空チャック１１の剛性については、図６に示すように、真空チャック１１に対し同心円状に支持リング１７ａで真空チャック１１を支持し、真空チャック１１の中心に荷重Pを与えたときの、真空チャック１１の厚み方向の変位を電気マイクロメータ（（株）ミツトヨ製、型番：ＭＵ−ＣＨＥＣＫＥＲ  Ｍ４０１）で計測し、上述の式（４）により、ヤング率を求め、その計算値を求めた。
【０１３５】
また、真空チャック１１の吸着面に、直径２００ｍｍの半導体ウェハ（図示しない）を載置し、圧力８０ｋＰａで吸着し、半導体ウェハの表面を厚み方向に１００μｍ研磨したときの研磨面の平面度を平面度測定装置（黒田精工社（製）、ナノメトロＴＴ）で測定した。なお、研磨面の平面度は研磨面の最も高い点と最も低い点との差である。
【０１３６】
上述したような方法で得られた測定値および計算値を表２に示す。
【表２】
0005046859.tif 000003
【０１３７】
表２に示すように、吸着部１２の炭化珪素の結晶粒子の平均粒径が１０５μｍ以上３５０μｍ以下である試料Ｎｏ．５〜８，１０〜１２は、平均粒径が１０５μｍ未満である試料Ｎｏ．４，９より圧力損失が低い。また、試料Ｎｏ．５〜８，１０〜１２は、平均粒径が３５０μｍを超える試料Ｎｏ．１３より、半導体ウェハの研磨面の平面度が小さいことから、低い吸引力で、径の大きな被吸着体を固定することができ、しかも研磨面の平面度を小さくすることができる真空チャックといえる。
【０１３８】
吸着部１２の炭化珪素の結晶粒子の平均粒径が１０５μｍ以上３５０μｍ以下であって、吸着部１２の気孔率が２０％以上４０％以下である試料Ｎｏ．５〜７，９〜１２は、気孔率が２０％未満である試料Ｎｏ．４より、圧力損失が低い。また、試料Ｎｏ．５〜７，９〜１２は、気孔率が４０％を超える試料Ｎｏ．８より、強度および熱伝導性が高いので、機械的特性、熱伝導性および通気抵抗のバランスが良好な真空チャックといえる。
【０１３９】
また、吸着部１２の平均気孔径が３０μｍ以上１００μｍ以下である試料Ｎｏ．５〜８，１０〜１２は、平均気孔径が３０μｍ未満である試料Ｎｏ．９より、圧力損失が低い。また、試料Ｎｏ．５〜８，１０〜１２は、平均気孔径が１００μｍを超える試料Ｎｏ．１３より半導体ウェハの研磨面の平面度が小さいことから、低い吸引力で、径の大きな被吸着体を固定することができ、しかも研磨面の平面度を小さくすることができる真空チャックといえる。
【０１４０】
また、吸着部１２の３点曲げ強度が２０ＭＰａ以上である試料Ｎｏ．４〜１２は、３点曲げ強度が２０ＭＰａ未満である試料Ｎｏ．１３より、剛性が高いことから、径の大きな被吸着体を固定することができ、しかも研磨面の平面度を小さくすることができる真空チャックといえる。
【０１４１】
また、吸着部１２の熱伝導率が５０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上である試料Ｎｏ．４〜７，９〜１３は、吸着部１２の熱伝導率が５０Ｗ／（ｍ・Ｋ）未満である試料Ｎｏ．８より、研磨時に半導体ウェハに発生する熱を速やかに逃がすことができるため、半導体ウェハ等の被吸着体の表面の平面度を小さくすることができる真空チャックといえる。
【図面の簡単な説明】
【０１４２】
【図１】本発明の接合体の一実施形態を示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ線における部分拡大断面図である。
【図２】本発明の接合体の一実施形態を示し、第１基体を形成する珪素／炭化珪素複合材料の組織図である。
【図３】第１基体に存在する気孔の各気孔径Ｄと気孔の累積容積との関係を示すグラフの一例である。
【図４】本発明の吸着部材の一例である真空チャックの一実施形態を示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）におけるＢ−Ｂ線における断面図である。
【図５】本発明の吸着部材の一例である真空チャックの他の実施形態を示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）におけるＢ−Ｂ線における断面図である。
【図６】真空チャックの剛性を評価するための計測手段を示す断面図である。
【図７】真空チャックの熱伝導性を評価するための計測手段を示す断面図である。
【図８】真空チャックを構成する吸着部と支持部との接合強度を計測するための計測手段を示す断面図である。
【図９】本発明の吸着部材の一例である真空チャックの他の実施形態を示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）は同図（ａ）のＣ−Ｃ線における断面図である。
【図１０】本発明の吸着部材の一例である真空チャックの他の実施形態を示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）は同図（ａ）のC−C線における断面図である。
【図１１】従来の真空吸着装置の一実施形態を示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）は同図（ａ）のＸ−Ｘ線における断面図、（ｃ）は同図（ｂ）のＹ部の拡大断面図である。
【符号の説明】
【０１４３】
１：接合体
２：第１基体
３：珪素化合物相（炭化珪素相）
４：珪素相
５：第２基体
６：気孔
７：非連結部
１１：真空チャック
１２：吸着部
１２ａ：気孔
１２ｂ：吸着面
１５：支持部
１５ａ：通気路
１５ｂ：凹部
１５ｃ：外壁
１５ｄ：頂面
１５ｅ：フランジ部
１５ｆ：吸引溝
１５ｇ：隔壁
１５ｈ：凹部
１６：隔壁
１７：支持リング
１８：均熱板
１９：ホットプレート
２０：熱電対
２１：記録計
２２：押し治具
２３：取付孔  
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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