(57)【要約】      （修正有）【課題】内側の吸着体のみを用いて被吸着体を吸着して表面の研削、研磨加工を繰り返しても、研削屑や研磨屑等の異物が外側の吸着体の気孔に浸入、充填して、外側の吸着体の圧力損失を高めてしまうことのない吸着装置およびそれを備えた加工システムならびに加工方法を提供する。【解決手段】平面視で環状をなす隔壁５により吸着面２ｂが複数領域に区分された吸着体２を備えた真空チャック１であって、吸着体２ｄの排気手段液体供給手段に切り替え、吸着体２ｄの気孔２ａ内に液体を充満させる手段を備える。この真空チャック１を用いると、内側の吸着体２ｃのみを用いて被吸着体を吸着して表面の研削加工や研磨加工を繰り返しても、吸着体２ｄに液体を供給し、気孔２ａに液体を充満させることによって、研削屑や研磨屑等の異物が外側の吸着体２ｄの気孔に浸入、充填することがほとんどない。【選択図】図１
2009056518.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸着面が内側領域と該内側領域を取り囲む外側領域とに区分された吸着体を備えた吸着装置であって、前記外側領域の少なくとも一部を液体の染み出し部としたことを特徴とする吸着装置。
【請求項２】
吸着面が該吸着面の中央を含む内側領域と１以上の外側領域とに区分されているとともに、１以上の前記外側領域の少なくとも一部を液体の染み出し部としたことを特徴とする吸着装置。
【請求項３】
前記染み出し部は多孔質セラミックスからなることを特徴とする請求項１または２に記載の吸着装置。
【請求項４】
前記多孔質セラミックスはアルミナ質焼結体であることを特徴とする請求項３に記載の吸着装置。
【請求項５】
前記多孔質セラミックスは炭化珪素質焼結体であることを特徴とする請求項３に記載の吸着装置。
【請求項６】
前記吸着体は真空チャックを構成する部材であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の吸着装置。
【請求項７】
前記染み出し部に液体を供給するための液体供給手段を備えていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の吸着装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれかに記載の吸着装置と、該吸着装置の前記吸着面に保持される被加工物に対して加工する加工装置とを備えたことを特徴とする加工システム。
【請求項９】
請求項１乃至７のいずれかに記載の吸着装置の吸着面に被加工物を保持する工程と、前記被加工物に対して加工を施す工程とを行なうことを特徴とする加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウエハやガラス基板等の被吸着体を研磨，研削等するために、これら被吸着体を吸着するための吸着装置およびそれを備えた加工システムならびに加工方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの製造工程では、半導体ウエハを処理するために吸着して保持する真空チャックが用いられている。この真空チャックの構成や真空チャックの各部材の材料には種々の工夫が検討され、半導体ウエハに対して確実に吸着でき均一な吸着作用を与える、多孔質体を用いた真空チャックが用いられるようになってきている。
【０００３】
このような多孔質体を用いた真空チャックは、多孔質体の微細な気孔を介して吸引することによって多孔質体の表面に吸着作用を与え、多孔質体の表面に半導体ウエハを吸着保持することができる。
【０００４】
このような真空チャックや真空吸着装置が後記する特許文献１，２に開示されている。図７に特許文献１に開示されている真空チャックの一例を示す。図７（ａ）は真空チャック（吸着板）を備えたチャックテーブルの斜視図であり、図７（ｂ）は同図（ａ）のチャックテーブルの概略断面図である。
【０００５】
このチャックテーブル２１は、半導体ウエハ（不図示）を吸着するための吸着面２２ａを有する多孔質体からなる吸着部２２と、この吸着部２２と同質のセラミックスからなり、吸着部２２を径方向に複数に分割する環状隔壁２５および吸着部２２を囲繞して支持する環状の支持部２３とを一体焼成させて、基台２４の上面にねじ止めして取り付けられているものである。この基台２４は、多孔質体からなる吸着部２２に対応させて中央に円形の吸引溝２６ａと、これと同心円状の吸引溝２６ｂとが形成されるとともに、これらの吸引溝２６ａ，２６ｂにそれぞれ連通する吸引孔２６ｃ，２６ｄが形成され、かつこれらの吸引孔２６ｃ，２６ｄは通気経路２７を経て真空ポンプ等の吸引源（不図示）に連通されている。
【０００６】
したがって、吸着部２２の吸着面２２ａに半導体ウエハ（不図示）を載置して吸引手段（不図示）により吸着部２２に吸着作用を施すと、その吸着作用は吸着部２２の気孔を介して吸着面２２ａに到達し、半導体ウエハを吸着保持することができるようになっている。なお、通気経路２７中に取り付けられたバルブ２９を選択的に開閉させることで直径の異なる種々の半導体ウエハ（不図示）を吸着保持することができるというものである。そしてこの真空チャック２１によれば、吸着部２２と支持部２３との間に生じる隙間や段差、さらには支持部２３には底部がないことから底部からの拘束がなく、吸着面２２ａにうねりが生じることがないので、半導体ウエハの表面を研削する際に窪み、段差、うねりを防止し高精度に研削することができる。
【０００７】
図８に特許文献２に開示されている真空吸着装置（真空チャック）の一例を示す。図８（ａ）は真空吸着装置（真空チャック）の水平断面図であり、図８（ｂ）は同図（ａ）のＡ−Ａ線での垂直断面図である。
【０００８】
真空吸着装置３０は、円板状の吸着部３１と、吸着部３１の外周を囲うように設けられた環状吸着部３２と、吸着部３１と環状吸着部３２との間に形成された中間ガラス部３３と、吸着部３１および環状吸着部３２を支持する器状の支持部３４とを備え、吸引孔３５を介して真空ポンプ等の吸引装置（不図示）で吸引することにより、半導体ウエハＷを吸着保持できる構成とされている。吸着部３１はセラミックスおよび第１のガラスが複合化された多孔質体からなり、中間ガラス部３３は、第２のガラス多孔質体からなり、環状吸着部３２は、セラミックスおよび第３のガラスが複合化された多孔質体からなり、第１〜３のガラスはそれぞれ異なる軟化点を有し、吸着部３１，中間ガラス部３３，環状吸着部３２の順番で逐次焼成を行なうために先に形成された部に含まれるガラスが後の焼成により軟化、溶融することがなく、実質的に隙間なく各部が直接に接合された構造とされている。さらに、製造工程の最終段階において、各部の表面を同時に研削，研磨加工することにより段差が生ずることを防止し、平面度の良好な吸着面を形成することができるというものである。
【特許文献１】特開２００１−１３８２２８号公報
【特許文献２】特開２００６−９３４９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１で開示されたチャックテーブル２１を用いる場合、半導体ウエハの表面に窪み，段差，うねり等が生じることなく、高精度に研削できるものの、吸着部２２のうち、最内周の吸着部２２のみを用いて半導体ウエハを吸着して表面の研削、研磨加工を繰り返すと、研削屑や研磨屑等の異物が外周側の吸着部２２の気孔に浸入、充填して、最外周の吸着部２２や中間の吸着部２２の圧力損失を高めてしまうことがある。
【００１０】
また、特許文献２で開示された真空吸着装置３０は、吸着部３１，環状吸着部３２，中間ガラス部３３，支持部３４のうち、隣接する各部が実質的に隙間なく直接に接合されていることから接合強度のバラツキが少なく接合強度を高めることができ、これにより耐久性に優れるとともに、各部の表面を同時に研削，研磨加工するので、その表面の平面度を良好に維持できるものの、特許文献１の真空チャックと同様、吸着部３１のみを用いて半導体ウエハＷを吸着して表面の研削、研磨加工を繰り返すと、研削屑や研磨屑等の異物が環状吸着部３２の気孔に浸入、充填して、外周側の吸着部２２の圧力損失を高めてしまうことがある。
【００１１】
また、真空チャックに用いる材質によっては、半導体ウエハを吸着保持して研削や研磨加工を施した際に発生する熱を十分に逃がすことができず、デバイス形成面を保護するために被覆した樹脂フィルムが溶けて、デバイス形成面が損傷することがある。
【００１２】
そこで本発明は、上記課題を解決すべく案出されたものであり、被吸着体の加工によって発生する研削屑や研磨屑等の異物が吸着部の気孔に浸入、充填しにくい吸着装置およびそれを備えた加工システムならびに加工方法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】
本発明の吸着装置は、１）吸着面が内側領域と該内側領域を取り囲む外側領域とに区分された吸着体を備えた吸着装置であって、前記外側領域の少なくとも一部を液体の染み出し部としたことを特徴とする。なお、本発明の吸着装置は上記構成が含まれるものであればよく、例えば吸着体のみからなる吸着部材ともいうべきものも含むものとする。また、上記内側領域と外側領域とは隔壁等の部材で区分されていてもよい。
【００１４】
また、２）吸着面が該吸着面の中央を含む内側領域と１以上の外側領域に区分されているとともに、１以上の前記外側領域の少なくとも一部を液体の染み出し部としたことを特徴とする。
【００１５】
また、３）上記１）または２）において、染み出し部は多孔質セラミックスからなることを特徴とする。
【００１６】
また、４）上記３）において、多孔質セラミックスがアルミナ質焼結体であることを特徴とする。
【００１７】
また、５）上記３）において、多孔質セラミックスが炭化珪素質焼結体であることを特徴とする。
【００１８】
また、６）上記１）乃至５）のいずれかにおいて、前記吸着体が真空チャックを構成する部材であることを特徴とする。
【００１９】
また、本発明の吸着装置は７）上記１）乃至６）のいずれかにおいて、前記染み出し部に液体を供給するための液体供給手段を備えていることを特徴とする。
【００２０】
また、８）上記１）乃至７）のいずれかの吸着装置と、該吸着装置の吸着面に保持される被加工物に対して加工する加工システムとを備えたことを特徴とする。
【００２１】
さらに本発明の加工方法は、９）上記１）乃至７）のいずれかの吸着装置の吸着面に被加工物を保持する工程と、前記被加工物に対して加工を施す工程とを行なうことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
上記１）および２）の吸着装置によれば、外側領域の少なくとも一部を液体の染み出し部とする。これにより、内側の吸着体のみを用いて被吸着体を吸着して被吸着体表面の研削加工や研磨加工を繰り返しても、外側領域に液体を供給することによって、研削屑や研磨屑等の異物が外側の吸着体の気孔に浸入、充填することがほとんどない真空チャックとすることができる。
【００２３】
また、本発明の吸着装置によれば、前記吸着体はアルミナ質焼結体あるいは、炭化硅素質焼結体の多孔質セラミックスからなるので、真空チャックの剛性が維持されるとともに、被吸着体の裏面のほとんどを均一な力で吸着することができる。これにより、研削加工や研磨加工後の被吸着体の平面度や平行度を小さくすることができる。
【００２４】
また、本発明の吸着装置によれば、前記多孔質が炭化珪素質焼結体であることから、炭化珪素自体の熱伝導率や機械的強度が高いため、放熱特性および機械的特性が高い真空チャックとすることができる。
【００２５】
また、本発明の吸着装置によれば、研削屑や研磨屑等の異物が外側の吸着体の気孔に浸入、充填することがほとんどないので、長期間の使用に供することができ、信頼性の高い吸着装置とすることができる。特に吸着装置として真空吸着装置を適用する場合は、上述の真空チャックを吸着手段として用い、前記貫通孔において気体の排気および吸気の気体操作手段と、水や研削液等の液体を染み出させる液体操作手段と、さらにそれらの切り替え手段をも備えるように構成することにより、効果を高めることができる。
【００２６】
また、本発明の加工システムおよび加工方法によれば、上記吸着装置と同様、長期間の使用に供することができ、信頼性が高い加工システムとすることができる。特に上述の真空チャックを吸着手段として用い、該吸着手段に保持される被加工物に対して加工可能に構成することにより、効果を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明を実施するための最良の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。
【００２８】
図１に本発明の吸着装置の一例である真空チャックの実施の形態の一例を示す。図１（ａ）は斜視図、図１（ｂ）は同図（ａ）におけるＡ−Ａ線断面図である。なお、以下に示す図において共通の部位を表す場合は同一符号を用いる。
【００２９】
図１に示すように、真空チャック１は、平面視で環状をなす隔壁５により吸着面２ｂが複数領域に区分された吸着体２を１以上備えている。すなわち、この吸着体２は、その吸着面２ｂが内側領域と該内側領域を取り囲む外側領域とに区分され、前記外側領域の少なくとも一部を液体の染み出し部としている。この場合、内側領域は外側領域に取り囲まれるが、内側領域が吸着面２ｂの中央を含むとは限らない。あるいは、この吸着体２は、吸着面２ｂが吸着面２ｂの中央を含む内側領域と１以上の外側領域に区分されているとともに、１以上の前記外側領域の少なくとも一部を液体の染み出し部としてもよい。この場合、吸着体２は内側領域に同心円状に外側領域が配置され、または内側領域の周囲に内側領域を取り囲む小さな外側領域を複数配置されていてもよい。そして、１以上の外側領域の少なくとも１つの外側領域の少なくとも一部を液体の染み出し部とする。
【００３０】
真空チャック１は、このような吸着体２と、吸着体２の内部に存在する気孔２ａを介して連通する吸引路３ａを有するとともに、吸着体２の周縁部を囲繞して支持する支持体３とを備えてなり、吸着面２ｂに半導体ウエハやガラス基板等の被吸着体（不図示）が載置され、真空ポンプ等の吸引手段（不図示）により、支持体３の吸引路３ａおよび３ｈと吸引路３ａおよび３ｈが、同心円状や格子状等に開口した吸引溝３ｇ、吸着体２の気孔２ａを順次介して吸引することで固定（保持）されるものである。
【００３１】
吸着体２は、吸着作用をなす気孔２ａが連続した三次元網目構造を有する多孔質体からなる円板形状の被吸着体であって、その吸着面２ｂ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。
【００３２】
支持体３は、中央に吸着体２を接合の際に載置する円形の凹部３ｂを有する円板状の緻密質体から成り、ガラス，シリコンまたは樹脂等で形成された結合層４により凹部３ｂ内で吸着体２を固定して支持するものである。また、この支持体３は、吸着体２の吸着面２ｂと支持体３の凹部３ｂを形成する外壁３ｃの頂面３ｄとが同一平面上に位置するように構成してあり、支持体３の外周縁にはフランジ部３ｅが備えられ、ネジ止めや係合等の手段によりフランジ部３ｅを各種装置に取り付けるようにしている。
【００３３】
隔壁５は、その底面が結合層４によりフランジ部３ｅを備えた支持板３ｆに、側面が同じく結合層４により吸着体２に接合される。隔壁５は、幅が数ｍｍ程度の緻密質体で形成され、吸着体２を径方向に２ｃ，２ｄ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。外壁３ｃは、底面がガラス状の結合層４により支持板３ｆに接合されて、支持体３を形成し、内周面はガラス状の結合層４により吸着部２に接合される。
【００３４】
本発明の吸着装装置によれば、支持体３の吸引路３ｈにおいて、排気操作手段を液体供給操作手段に切り替える手段を備えることで、研削屑や研磨屑等の異物が外側吸着体２ｄの気孔２ａに侵入、充填することがほとんどない真空チャックとすることができる。
【００３５】
真空チャック１を構成する吸着体２ｄは、例えば、外径が１４０〜３００ｍｍ、内径が１０３〜２０５ｍｍ、厚み（ｄ２）が５〜１５ｍｍの多孔質の環状体であり、吸着体２ｃは、例えば、外径が１００〜２００ｍｍ、厚み（ｄ２）が５〜１５ｍｍの多孔質の円板状体である。また、支持体３は、中央に円形の凹部３ｂを備え、例えば、外壁３ｃ間の外径が１４３〜３８０ｍｍ、厚み（ｄ３）が１４〜６０ｍｍである円板状の緻密質な枠体であり、隔壁５の幅は０．１〜５．０ｍｍである。
【００３６】
真空チャック１において、吸着体２ｃの吸着面２ｂで被吸着体を吸着した際に、吸引路３ｈを液体供給に切り替えて吸着体２ｃの気孔２ａ内に液体を充満させることで、研削屑や研磨屑等の異物は、さらに外側の吸着体２ｄの気孔２ａに浸入、充填しにくくなる。
【００３７】
本発明の真空チャック１は、隔壁５が同心円状に複数設けられていることが好適である。なぜなら、直径の異なる種々の半導体ウエハ等の被吸着体を同一の真空チャック１で兼用することができるからである。また、半導体ウエハの直径に応じて適切な吸着力を選定することができ、真空ポンプ等の吸引手段に大きな負荷をかけずに済むからである。
【００３８】
特に、被吸着体が直径１５２．４ｍｍ（６インチ），２０３．２ｍｍ（８インチ）および３０４．８ｍｍ（１２インチ）の半導体ウエハである場合、隔壁５は、その幅方向における中心が、真空チャック１の中心を起点としてそれぞれ半径７５〜７７ｍｍ，１００〜１０２ｍｍの位置にあることが好適である。
【００３９】
なお、被吸着体が半導体ウエハ等の円板状体である場合には、上述した通り、隔壁５が同心円状に複数設けられていることが好適であるが、被吸着体が楕円状体である場合には、隔壁５が同心楕円状に複数設けられていることが好適である。
【００４０】
図２に示す真空チャック１は、平面視で環状をなす隔壁５により吸着面２ｂが複数領域に区分された吸着体２を備えたものであって、吸着体２は隔壁５と一体的に構成された支持体３上に設けられているものである。このような構成にすることで、吸着体２と隔壁５が別々に形成されているときに発生していた吸着体２−隔壁５間での放熱損失は生じないので、放熱特性が高い真空チャックとすることができる。
【００４１】
また、本発明の真空チャック１は、吸着体２が多孔質のセラミックスからなり、支持体３は緻密質のセラミックスからなることが好適であり、このようなセラミックスとしては例えば、アルミナや炭化珪素を用いることができる。このような構成により、真空チャック１の剛性が維持されるとともに、被吸着体の裏面のほとんどが均一な力で吸着されるので、研削加工や研磨加工後の被吸着体の平面度や平行度を小さくすることができる。
【００４２】
また、真空チャック１の放熱特性および機械的特性は、吸着体２や支持体３を構成する材料の組成によって大きく影響される。
【００４３】
特に、前記セラミックスが炭化珪素であると、炭化珪素自体の熱伝導率や機械的強度が高いため、放熱特性および機械的特性が高い真空チャックにすることができる。
【００４４】
炭化珪素は相対密度９８％の緻密質な焼結体にしたとき、熱伝導率は２００Ｗ／（ｍ・ｋ）、３点曲げ強度は４５０ＭＰａとなって、いずれの特性も高い。なお、これ以外のセラミックス、例えば窒化珪素，窒化アルミニウム，酸化ジルコニウム等では、熱伝導率または機械的強度のいずれかが低い。
【００４５】
なお、前記セラミックスがアルミナであると、アルミナの原料自体が安価であるため、真空チャック自体も安価に得ることができる。
【００４６】
また、支持体３は、吸着体２と同様、高い放熱特性および機械的特性が要求されることから、組成の如何に関わらず、相対密度は９８％以上であることが好適である。
【００４７】
さらに、多孔質のセラミックスはセラミックスの粒子同士がシリコンで結合されると、熱伝導率が高いシリコンによりセラミックスの粒子間の熱伝導を良好にすることができ、放熱特性がより高い真空チャックとすることができる。
【００４８】
特に、本発明の真空チャック１は、吸着体２を形成する多孔質のセラミックスは炭化珪素の粒子同士がシリコンで結合されていることが好適である。なぜなら、シリコンは炭化珪素の粒子に対する濡れ性がよく、しかもシリコン自体の熱伝導率が高いため、吸着体２の放熱特性や機械的特性、特に剛性や高くすることができるからである。
【００４９】
ここで、炭化珪素の粒子をシリコンで接合した状態について図３を参照しつつ説明する。図３は、炭化珪素の粒子７をシリコン８で接合した状態を示す模式図である。
【００５０】
吸着体２を形成する多孔質のセラミックスは、シリコン８が炭化珪素の粒子７を接合し、２ａを気孔とする多孔質体である。炭化珪素の粒子７に対するシリコン８の濡れ性は良好であり、シリコン８が炭化珪素の粒子７に容易に被着し、この被着したシリコン８は互いに強固に連結してシリコン相を形成するので、剛性や熱伝導率を高く保持することができ、例えば、多孔質体のヤング率を２２ＧＰａ以上６４ＧＰａ以下とし、熱伝導率を７０Ｗ／（ｍ・ｋ）以上１１０Ｗ／（ｍ・ｋ）以下とすることができる。このシリコン相の形成過程では、シリコン相の内部に空隙、気泡等の非連結部９を発生させないことが好ましい。このような非連結部９は熱伝導率を低下させるからである。
【００５１】
なお、非連結部９の有無は、例えば走査型電子顕微鏡を用い、倍率５０〜５０００倍として、１．８ｍｍ×２．０ｍｍの範囲で観察することで判断できる。また、非連結部９の面積比率は、下記数式（１）で示される比率として定義され、吸着体２の放熱特性は非連結部９の面積比率を小さくする方が好ましく、その上限は２．５％とすることが好適である。
【００５２】
非連結部９の面積比率＝（非連結部９の面積／（シリコン８の面積＋非連結部９の面積））×１００（％）・・・（１）
この面積比率は、次のようにして求めることができる。すなわち、吸着体２から切り出した一部を、真空中で樹脂に埋め込んで円柱状の試料とし、この試料の平面をダイヤモンド砥粒を用いて研磨して鏡面とした後、工業用顕微鏡（Nikon  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。次に、ＪＰＥＧ形式で保存した画像ファイルをソフト（Adobe（登録商標）Photoshop（登録商標）Elements）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（Nikon  ECLIPSE LV150）で撮影した画像と比べながら、炭化珪素の粒子７とシリコン８とが識別できる閾値を設定する。閾値を設定した後、この二階調化された画像を「画像から面積」というフリーソフトを用いて、シリコン８の面積をピクセル単位で読みとる。非連結部９についても上述と同様の方法で読みとり、それらの結果を用いて、上記数式（１）で算出することができる。
【００５３】
また、本発明の真空チャック１は、吸着体２が支持体３にガラスで接合されていることから、吸着体２が支持体３に樹脂で接合されている場合より信頼性が高く、またシリコンの融点１４１０℃よりかなり低い温度、例えば９００〜１０００℃で接合することができるため、セラミックスの粒子同士を結合しているシリコンを溶融させなくて済み、信頼性の高い真空チャックとすることができる。
【００５４】
特に、支持体３を吸着体２に接合しているガラスは、このガラスを形成する組成物の合計１００質量％に対してそれぞれ酸化物換算でシリコン（Ｓｉ）を３０〜６５質量％，アルミニウム（Ａｌ）を１０〜４０質量％，硼素（Ｂ）を１０〜２０質量％，Ｃａを４〜５質量％，Ｍｇを１〜５質量％，Ｔｉを５質量％以下（０質量％を除く）含有したガラス、あるいはそれぞれ酸化物換算でシリコン（Ｓｉ）を３０〜６５質量％，アルミニウム（Ａｌ）を１０〜４０質量％，硼素（Ｂ）を１０〜２０質量％，カルシウム（Ｃａ）を４〜５質量％，マグネシウム（Ｍｇ）を１〜５質量％，バリウム（Ｂａ）を６質量％以下（０質量％を除く），ストロンチウム（Ｓｒ）を５質量％以下（０質量％を除く）含有したガラスであることが好適である。ガラスの組成をこのようにすることで、吸着体２を支持体３に強固に接合することができるからである。
【００５５】
図１，２に示す吸着体２と支持体３とを用いた真空チャック１の通気抵抗の計測については、以下に述べるような方法で測定する。まず、真空ポンプ（不図示）を配管（不図示）を介して吸引路３ａに接続した後、例えば８０〜９０ｋＰａの圧力で吸引する。この吸引により吸着体２の厚み（ｄ２），気孔率および平均気孔径に応じて圧力損失が発生する。この圧力損失については、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く、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。
【００５６】
また、吸着体２の気孔率が高く、平均気孔径が大きいと、通気抵抗は低くなるが、剛性や放熱特性は下がる。一方、気孔率が低く、平均気孔径が小さいと、通気抵抗は高くなるが、剛性や放熱特性は向上する。このような観点から、吸着体２は、その気孔率を２７％以上４０％以下とし、平均気孔径を２０μｍ以上４０μｍ以下とすることが好適である。気孔率および平均気孔径をこの範囲にすることで、真空チャック１の通気抵抗，剛性および放熱特性を最適化することができ、後述する測定方法により、例えば、剛性を示すヤング率を１ＧＰａ以上１０ＧＰａ以下とすることができる。
【００５７】
なお、吸着体２の気孔率および平均気孔径については、それぞれアルキメデス法およびＪＩＳ  Ｒ  １６５５−２００３に準拠して求めることができる。
【００５８】
図４は、真空チャック１の剛性の計測手段を示す断面図である。
【００５９】
また、真空チャック１の剛性については、図４に示すように、真空チャック１と同心円状に支持リング１０で真空チャック１を支持し、真空チャック１の中心に荷重を与えたときの、真空チャック１の変位量を電気マイクロメータ（不図示）で計測し、以下の数式（２）により、ヤング率を求めればよい。
【００６０】
Ｅ＝（（３＋υ）Ｐ（ｄ／２）２・１２（１−υ））／（１６π（１＋υ）・ｈ３・ω）・・・（２）
但し、Ｅ：真空チャック１のヤング率（ＧＰａ）
υ：真空チャック１のポアソン比
Ｐ：荷重（Ｎ）
ｄ：支持リング１０の内径（ｍｍ）
ｈ：真空チャック１の厚み（ｍｍ）（図１ではｈはｄ３である。）
ω：真空チャック１の変位量（ｍｍ）
図５は、真空チャック１の熱伝導性の計測手段を示す断面図である。放熱特性の計測は、具体的には、以下のような手順となる。まず、炭化珪素からなる均熱板１１をホットプレート１２に置いた後、ホットプレート１２を加熱し、均熱板１１を６０℃に保持する。この状態で、均熱板１１上に真空チャック１を置き、このときから５０秒後の支持体３の裏面の中心の温度を熱電対１３で測定して、この熱電対１３と接続する記録計１４に測定した温度を記録する。この温度が高ければ、真空チャック１の放熱特性は高く、この温度が低ければ、放熱特性は低いといえる。
【００６１】
上述したように、本発明の真空吸着装置は、上述の真空チャック１を吸着手段として用い、吸引路３ｈの排気手段を液体供給手段に切り替え、吸着体２ｄの気孔２ａ内に液体を充満させる手段を備えていることから、研削屑や研磨屑等の異物が外側の吸着体２ｄの気孔２ａに浸入、充填することがほとんどないので、長期間の使用に供することができ、信頼性が高い真空吸着装置とすることができる。
【００６２】
上述の真空チャック１を吸着装置として用い、この吸着装置に固定される被加工物を加工する研削刃や研削砥石を備え、これら研削刃や研削砥石を被吸着体に対して相対的に移動させる移動機構を設けることにより、研削装置等の加工装置を備えた加工システムを構成することができる。また、上述した吸着装置の吸着面に被加工物を保持する工程と、被加工物に対して加工を施す工程とを行なう加工方法を適用することができる。このように、吸着装置に固定（保持）される被加工物に対して加工可能に構成したことから、真空吸着装置と同様、長期間の使用に供することができ、信頼性が高い加工システムおよび加工方法とすることができる。
【００６３】
図６は、本発明の真空チャックの他の実施形態を示し、図６（ａ）は斜視図、図６（ｂ）は同図（ａ）のＡ−Ａ線における拡大断面図である。
【００６４】
図６に示す真空チャック１は、平面視で角環状をなす隔壁４により吸着面２ｂが複数領域に区分された吸着体２を備えた真空チャックである。吸着面２ｂ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。
【００６５】
支持体３は、中央に凹部３ｂを備えており、凹部３ｂ内には隔壁４を備えた吸着体２が配置される。支持体３は、例えば、炭化珪素を主成分とする焼結体から成り、凹部３ｂの底面に開口する吸引溝３ｇ１，３ｇ２と、これら吸引溝３ｇ１，３ｇ２に連通する吸引路３ａ１，３ａ２が設けられている。吸引路３ａ１，３ａ２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２ｂの大きさを自由に設定することができる。
【００６６】
具体的には、平面視した際の被吸着体の大きさが吸着面２ｂ全面の大きさに近い被吸着体を吸着する場合には、全ての吸引路３ａ１，３ａ２から空気を吸引し、吸引溝３ｇ１，３ｇ２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４で囲まれる部分の大きさと略同一の大きさの被吸着体を吸着する場合には、吸引路３ａ１のみから空気を吸引し、吸引溝３ｇ１を通じて被吸着体を吸着して保持した状態で、吸引路３ａ２から水または研削液等の液体を供給し、吸着体２ｄの気孔内に液体を充満させることで、被吸着体表面の研削加工や研磨加工を繰り返しても、研削屑や研磨屑等の異物が外側の吸着体２ｄの気孔に浸入、充填することがほとんどない真空チャックとすることができる。
【００６７】
なお、支持体３の下方には、真空チャック１を支持、固定するための基体（不図示）が備えられており、支持体３と基体（不図示）とは、等間隔に設置された取付孔１５にボルト（不図示）等を介して連結、固定される。
【００６８】
次に、本発明の真空チャックの製造方法の一例を説明する。本発明の真空チャック１の一部である吸着体２を得るには、まず平均粒径が１０５〜３５０μｍのα型炭化珪素粉末１００質量部に対して、平均粒径が１〜９０μｍのシリコン粉末１５〜３０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脱脂体１００質量％に対して、３０質量％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，メタクリル樹脂のうち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、成形助剤としては、熱硬化後の収縮性が低いという点から、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。
【００６９】
成形助剤の添加量は、成形体の密度に影響を与えるため、吸着体２の気孔率および平均気孔径にも影響する。吸着体２の気孔率を２７％以上４０％以下とし、平均気孔径を２０μｍ以上４０μｍ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。
【００７０】
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。
【００７１】
また、このα型炭化珪素粉末の平均粒径を１０５〜３５０μｍとすることが重要であり、平均粒径が１０５μｍ未満では、粒径の小さな粉末が閉気孔を形成したり、気孔自体を小さくしたりすることで、半導体ウエハやガラス基板を吸着する場合に通気抵抗が高くなり、平均粒径が３５０μｍを超えると、吸着体２の密度が低下することで、強度が低下するからである。α型炭化珪素粉末の平均粒径を１０５〜３５０μｍとすることで、通気抵抗が低く、強度低下を招くことのない吸着体２を得ることができる。
【００７２】
また、シリコン（珪素）粉末は、後の熱処理でシリコン相となって、炭化珪素の粒子を連結する。シリコン粉末は、平均粒径が１〜９０μｍの粉末を用い、α型炭化珪素粉末１００質量部に対し、その比率を１５〜３０質量部とすることが重要である。シリコン粉末の平均粒径が１μｍ未満では、シリコン粉末の分散性が悪く、局部的にしか炭化珪素の粒子を連結することができないからである。一方、シリコン粉末の平均粒径が９０μｍを超えると、後の熱処理でシリコン粉末は溶融して炭化珪素粉末を被覆するように移動するので、シリコン粉末が部分的に凝集して占有していた空間は大きな気孔として残り、強度低下を招くからである。
【００７３】
また、α型炭化珪素粉末１００質量部に対し、シリコン粉末の比率を１５〜３０質量部としたのは、シリコン粉末の比率が１５質量部未満では、炭化珪素の粒子に対する比率が低く、炭化珪素の粒子を十分連結させられないからである。一方、比率が３０質量部を超えると、シリコンが偏析しやすく、相対的に機械的特性の良好な炭化珪素の比率が下がり、十分な機械的特性を得られないからである。シリコン粉末の比率を１５〜３０質量部とすることで、十分な機械的特性を備えた均質な組織を有する吸着体２とすることができる。
【００７４】
なお、シリコン粉末の純度は高いほうが望ましく、９５質量％以上の純度のものが好適であり、９９質量％以上の高純度シリコンの使用が特に好ましい。なお、使用するシリコン粉末の形状は特に限定されず、球形また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。
【００７５】
これら炭化珪素粉末，シリコン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。
【００７６】
次に、混合した原料を転動造粒機，噴霧造粒機，圧縮造粒機，押し出し造粒機等各種造粒機を用いて顆粒にする。
【００７７】
次に、この顆粒を乾式加圧成形や冷間等方静水圧成形等の成形手段で所望の形状、例えば円板状や円環状に成形して成形体とし、必要に応じて、アルゴン，ヘリウム，ネオン，窒素，真空等の非酸化雰囲気中にて４００〜６００℃で脱脂処理を行なった後、脱脂処理と同様に、非酸化雰囲気中にて１４００〜１４５０℃で熱処理することによって、炭化珪素−シリコンからなる複合体とすることができる。
【００７８】
なお、熱処理の温度を下げるには、シリコン粉末の純度を９９．５〜９９．８質量％とすることが好適である。
【００７９】
熱処理では、その温度を１４００〜１４５０℃とすることが重要である。熱処理温度が１４００℃未満では、シリコン粉末が十分溶融しないため、炭化珪素の結晶粒子をシリコン相として連結することができないからであり、１４５０℃を超えると、シリコンが蒸発することで強度低下を招きやすいとともに、製造コストが高くなるからである。熱処理温度を１４００〜１４５０℃とすることで、シリコン粉末は蒸発することなく適度に溶融するため、隣り合う炭化珪素の粒子間に空洞部が介在して２箇所以上の接合部を発生することなく、炭化珪素の粒子をシリコン相として連結することができ、適切な機械的強度や熱伝導率が得られ、製造コストも削減することができる。特に、熱処理温度を１４２０〜１４５０℃にすることが好適で、この温度範囲で熱処理することによって、３点曲げ強度が３０ＭＰａ以上であり、ヤング率が３０ＧＰａ以上の複合体を得ることができる。また、炭化珪素の結晶粒子をシリコンで被覆するには、シリコン粉末を十分溶融させた上で、シリコンが蒸発したり、雰囲気内で浮遊する炭素と一部反応して炭化珪素に変化したりすることのないようにしなければならない。このような観点から炭化珪素の粒子をシリコンで被覆するには、１４２０〜１４４０℃にすればよい。
【００８０】
このような製造方法で得られた複合体は、その上面に研削や研磨等の機械加工を施して吸着体２とすることができ、例えば、その直径が１４０〜３００ｍｍであり、厚み（ｄ２）が５〜１０ｍｍの円板形状をなす多孔質体とすればよい。
【００８１】
なお、吸着面２ｂは、その面状態が加工後の半導体ウエハやガラス基板の精度に影響を与えることから、極力平坦化する必要があり、少なくとも平面度を１μｍ以下とし、好ましくは平面度を０．３μｍ以下とすることが望まれる。
【００８２】
次に、炭化珪素を主成分とし、厚みが９．３〜５０ｍｍの緻密質な円板形状をなす支持板３ｆを準備する。支持板３ｆ上にＳｉＯ２が３０〜６５質量％，Ａｌ２Ｏ３が１０〜４０質量％，Ｂ２Ｏ３が１０〜２０質量％，ＣａＯが４〜５質量％，ＭｇＯが１〜５質量％，ＴｉＯ２が５質量％以下（０質量％を除く）からなるペースト状のガラス、あるいはＳｉＯ２が３０〜６５質量％，Ａｌ２Ｏ３が１０〜４０質量％，Ｂ２Ｏ３が１０〜２０質量％，ＣａＯが４〜５質量％，ＭｇＯが１〜５質量％，ＢａＯが６質量％以下（０質量％を除く）およびＳｒＯが５質量％以下（０質量％を除く）からなるペースト状のガラスを凹部３ｂに塗布し、予め外周面に前記ガラスが塗布された円板形状をなす吸着体２ｃを略同心円上になるように置く。ここで、前記各成分の比率は、ガラスを形成する組成物の合計１００質量％に対する比率である。
【００８３】
そして、炭化珪素質焼結体からなり、隔壁５、環状体である吸着体２ｄ、炭化珪素質焼結体からなる外壁３ｃを順次支持板３ｆ上に置き、専用の加圧装置で厚み方向から加圧する。なお、隔壁５および吸着体２ｄの内周面、外周面および底面、外壁３ｃの内周面および底面には、予め前記ガラスが塗布されている。加圧後、９５０〜９８０℃で熱処理することにより、吸着体２、隔壁５および外壁３ｃは支持板３ｆに対し、ガラス状の結合層４で接合される。同時に、外壁３ｃおよび支持板３ｆは、支持体３を形成して、図１に示す真空チャックを得ることができる。
【００８４】
隔壁５と支持体３とが一体的に形成された、図２に示す真空チャックは、以下に示す方法で得ることができる。すなわち、先ず炭化珪素を主成分とし、予め、外壁３ｃと、通気可能な貫通孔６が形成された隔壁５とを備え、中央に円形の凹部３ｂ、そして、隔壁５を挟んで、環状の凹部３ｂを備えてなる、略円盤状の緻密質な枠体である支持体３を準備し、上述したいずれかのガラスを凹部３ｂに塗布する。ガラス塗布後、吸着体２を凹部３ｂに置き、専用の加圧装置で厚み方向から加圧する。加圧後、９５０〜９８０℃で熱処理することにより吸着体２と支持体３とは、ガラス状の結合層４で接合され、図２に示す真空チャックを得ることができる。
【００８５】
このような本発明の真空チャック１によれば、吸引路３ｈにおける排気手段を、液体供給手段に切り替え、吸着体２ｄの気孔２ａに液体を充満させることで、内側の吸着体２ｃのみを用いて被吸着体を吸着して被吸着体表面の研削加工や研磨加工を繰り返しても、研削屑や研磨屑等の異物が外側の吸着体２ｄの気孔２ａに浸入、充填することがほとんどない。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】本発明の真空チャックの一実施形態を説明する図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は同図（ａ）におけるＡ−Ａ線における断面図である。
【図２】本発明の真空チャックの他の実施形態を説明する図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は同図（ａ）におけるＡ−Ａ線における断面図である。
【図３】炭化珪素の結晶粒子をシリコンで接合した状態を示す模式図である。
【図４】真空チャックの剛性の計測手段を示す断面図である。
【図５】真空チャックの熱伝導性の計測手段を示す断面図である。
【図６】本発明の真空チャックの他の実施形態を説明する図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は同図（ａ）におけるＡ−Ａ線における断面図である。
【図７】従来の真空チャックの一例を説明する図であり、（ａ）は真チャック（吸着板）を備えたチャックテーブルの斜視図であり、（ｂ）は（ａ）のチャックテーブルの概略断面図である。
【図８】従来の真空吸着装置（真空チャック）の一例を説明する図であり、（ａ）は真空吸着装置（真空チャック）の水平断面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線での垂直断面図である。
【符号の説明】
【００８７】
１：真空チャック（吸着装置）
２：吸着体
２ａ：気孔
２ｂ：吸着面
２ｃ：内側の吸着体
２ｄ：外側の吸着体
３：支持体
３ａ：内側の吸引路
３ｂ：凹部
３ｃ：外壁
３ｄ：頂面
３ｅ：フランジ部
３ｆ：支持板
３ｇ：吸引溝
３ｈ：外側の吸引路
４：結合層
５：隔壁
６：貫通孔
７：炭化珪素の粒子
８：シリコン
９：非連結部
１０：支持リング
１１：均熱板
１２：ホットプレート
１３：熱電対
１４：記録計
１５：取付孔
【図１】
2009056518.tif 000003
【図２】
2009056518.tif 000004
【図３】
2009056518.tif 000005
【図４】
2009056518.tif 000006
【図５】
2009056518.tif 000007
【図６】
2009056518.tif 000008
【図７】
2009056518.tif 000009
【図８】
2009056518.tif 000010