JP2002036102A

JP2002036102A - ウエハ保持治具

Info

Publication number: JP2002036102A
Application number: JP2000229790A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Yasuda; 裕之安田; Tokuji Mishima; 篤司三島
Original assignee: Ibiden Co Ltd
Current assignee: Ibiden Co Ltd
Priority date: 2000-07-28
Filing date: 2000-07-28
Publication date: 2002-02-05

Abstract

(57)【要約】【課題】発熱を伴うウエハの加工に用いても、その熱
伝導率が高いため良好に放熱を行うことができ、また、
その内部に熱応力が生じないため反りが発生しない形状
安定性に優れるウエハ保持治具を提供する。【解決手段】真空又は減圧を利用して、ウエハを保持
面に吸着、保持するウエハ保持治具であって、上記ウエ
ハ保持治具は、主に、溶融金属が含浸された金属−多孔
質セラミック複合体からなり、上記保持面の下には、ウ
エハ接触部分の外縁部分を除いて金属を含浸しない多孔
質セラミック層が形成されるとともに、上記保持面の裏
面から上記多孔質セラミック層に貫通する吸引孔が設け
られていることを特徴とするウエハ保持治具。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、ウエハ等
の表面を研磨する際等に用いられ、該ウエハ等を吸着、
保持した状態で研磨等の処理を行うことができるように
構成されたウエハ保持治具に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体製品を製造する際には、各製造工
程において、ウエハを固定して処理を行う装置（治具）
が必要となるが、このような固定用の装置として、従来
から様々な種類のものが提案されている。

【０００３】半導体製品の製造工程の一例として、例え
ば、ウエハのデバイス形成面を研磨する研磨工程を挙げ
ることができる。この研磨工程は、精密な半導体製品
（半導体チップ）を製造するために必要不可欠な重要な
工程であるが、この研磨工程においても、以下のような
構成からなるウエハ保持治具が使用されている。

【０００４】図１は、ウエハ保持治具を用いるウエハ研
磨工程の一例を模式的に示す断面図である。図１に示す
通り、ウエハ研磨装置１は、主として、ウエハ３を保持
し、このウエハ３をテーブル５の研磨面５ａに当接させ
た後、回転させることによりウエハ３の表面を研磨する
ように構成されたウエハ保持治具２と、研磨面５ａを有
するテーブル５とから構成されている。

【０００５】ウエハ保持治具２は円板状であり、ウエハ
３を吸着・保持する保持面２ａが下に向いた状態で、テ
ーブル５の上方に配置されており、非保持面２ｂの中心
部には、プッシャ棒４が固定されている。また、このプ
ッシャ棒４は図示しない駆動手段に連結され、この駆動
手段を駆動させると、プッシャ棒４及びウエハ保持治具
２が回転するようになっている。また、プッシャ棒４は
ウエハ保持治具２を水平に支持しており、これにより、
ウエハ保持治具２の保持面２ａは、テーブル５の研磨面
５ａと平行になるように設定されている。

【０００６】また、駆動手段は、ウエハ保持治具２を上
下左右に自由に移動させることができるようになってお
り、これにより、ウエハ保持治具２を上下動させ、ウエ
ハ保持治具２に保持されたウエハ３を、テーブル５の所
定場所に載置した後、所定の圧力でテーブル５の研磨面
５ａに当接させることができるようになっている。

【０００７】このウエハ３は、ウエハ保持治具２の保持
面２ａに、例えば、熱可塑性ワックス等を用いて貼着さ
れる。

【０００８】テーブル５は円板状であり、研磨面５ａに
は図示しない研磨クロスが貼り付けられており、テーブ
ル５の研磨面５ａの反対側の中心部には、図示しない円
柱状の回転軸が固定され、この回転軸を回転駆動させる
と、回転軸とともにテーブル５が一体的に回転するよう
になっている。また、テーブル５の内部には、冷却水を
流通させる流路（図示せず）が形成されており、この冷
却水等の冷媒を上記流路に循環させることにより、テー
ブル５の温度を制御することができるようになってい
る。

【０００９】ウエハ３の研磨を行う際には、まず、この
ウエハ保持治具２とテーブル５とを回転させる。次に、
ウエハ保持治具２又はテーブル５を上下動させ、ウエハ
３と上記研磨クロスとを摺接させることによりウエハ３
の被研磨面３ａの研磨を行っていた。

【００１０】このような構成からなるウエハ研磨装置１
を用いてウエハ３の研磨加工を行うと、研磨の際の摩擦
により、かなり大量の摩擦熱が発生する。テーブル５で
は、上述したように、内部に冷媒を循環させているの
で、ある程度、その温度を制御することができる。

【００１１】しかしながら、従来のウエハ保持治具２
は、主に、ガラス、アルミナ、ステンレス等から構成さ
れており、熱伝導率が低いため、ウエハ保持治具２が高
温になってしまうとともに、均熱性にも劣り、内部に発
生する熱応力等に起因して反りが発生していた。このた
め、研磨工程において、ウエハにも反りが生じてしま
い、ウエハが破損したり、研磨されたウエハの厚さが不
均一になるという問題があった。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記問題に
鑑みてなされたものであり、発熱を伴うウエハの加工に
用いても、その熱伝導率が高いため良好に放熱し、その
内部に生じる熱応力が小さいために反り等が発生しない
形状安定性に優れるウエハ保持治具を提供することを目
的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明のウエハ保持治具
は、真空又は減圧を利用して、ウエハを保持面に吸着、
保持するウエハ保持治具であって、上記ウエハ保持治具
は、主に、溶融金属が含浸された金属−多孔質セラミッ
ク複合体からなり、上記保持面の下には、ウエハ接触部
分の外縁部分及びその外側を除いて溶融金属が含浸され
ていない多孔質セラミック層が形成されるとともに、上
記保持面の裏面から上記多孔質セラミック層に貫通する
吸引孔が設けられていることを特徴とする。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明のウエハ保持治具に
ついて図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明
においては、本発明のウエハ保持治具をウエハ研磨装置
に用いることとする。

【００１５】また、本発明のウエハ保持治具を備えたウ
エハ研磨装置の構造は、上述した従来のウエハ研磨装置
とほぼ同一であるので、以下の説明においても図１を適
宜参照しながら説明する。

【００１６】まず、本発明のウエハ保持治具は、真空又
は減圧を利用して、ウエハ３をその保持面に吸着、保持
するものである。

【００１７】即ち、本発明のウエハ保持治具は、ウエハ
３を熱可塑性ワックスでその保持面に貼着したり、静電
的に吸着したりする構造ではなく、ウエハ３が載置され
た部分の下側に空間を設け、この部分を真空又は減圧の
状態にすることにより、ウエハ３を保持面に吸着、保持
することができるように構成されている。なお、これら
の具体的構造及び手段については、後述する。

【００１８】本発明のウエハ保持治具は、主に、溶融金
属が含浸された金属−多孔質セラミック複合体からなる
ものである。このような金属−多孔質セラミック複合体
を用いることにより、本発明のウエハ保持治具の熱伝導
率を高くすることができる。

【００１９】上記金属としては特に限定されず、例え
ば、金属シリコン、金属アルミニウム等を挙げることが
できる。これらの中では、金属シリコンが好ましい。そ
れ自体が高い熱伝導率を有しているので、この金属シリ
コンをセラミック焼結体の開放気孔内に充填すること
で、多孔質セラミックの熱伝導率を確実に向上させるこ
とができるからである。

【００２０】また、上記金属は、多孔質セラミック１０
０重量部に対して１５〜５０重量部含浸されていること
が好ましい。この範囲で多孔質セラミックに金属含浸を
行うことにより、金属が多孔質セラミックの開放気孔内
に埋まり込んで緻密体となり、多孔質セラミックの熱伝
導率及び強度の向上を図ることができる。

【００２１】上記多孔質セラミックとしては特に限定さ
れず、例えば、窒化アルミニウム、窒化珪素、窒化ホウ
素等の窒化物セラミック、炭化珪素、炭化ジルコニウ
ム、炭化タンタル等の炭化物セラミックを挙げることが
できる。これらのセラミックは、それ自体が高い熱伝導
率を有している。

【００２２】上記多孔質セラミックの平均粒径は、２０
〜１２０μｍであることが好ましい。このように平均粒
径が２０〜１２０μｍと比較的大きめの粒子が好ましい
のは、一般に、熱が粒子の内部を伝導する効率は、熱が
粒子間を伝導する効率に比べて高いため、平均粒径が大
きいほど熱伝導率が高くなるからである。また、上記多
孔質セラミックの平均粒径は３０〜９０μｍであること
がより好ましく、４０〜７０μｍであることが最も好ま
しい。平均粒径が大きくなりすぎると、金属−多孔質セ
ラミック複合体が過度に緻密化していまう場合がある。

【００２３】また、上記多孔質セラミックの気孔率は、
５〜４３％であることが好ましい。気孔率がこの範囲で
あると、溶融金属が充填されることにより、多孔質セラ
ミック中における空隙領域が減り、熱が伝導しやすくな
って熱伝導率が高くなる。上記多孔質セラミックの気孔
率は１０〜２５％であることがより好ましく、１０〜２
０％であることが最も好ましい。

【００２４】また、上記多孔質セラミックは、平均粒径
が０．１〜１．０μｍの細かいセラミック粒子（以下、
微粒子という）を１０〜５０体積％含み、かつ、平均粒
径が２５〜１５０μｍの粗いセラミック粒子（以下、粗
粒子という）を５０〜９０体積％含むものであることが
好ましい。

【００２５】このように、多孔質セラミックが微粒子と
粗粒子とが適度の比率で含まれる複合体であると、上記
多孔質セラミックの熱伝導率は高いものとなるからであ
る。その理由は明確ではないが、このような構成からな
る多孔質セラミックは、粗粒子間に形成される空隙が微
粒子で埋まった状態となりやすく、実質的な空隙の比率
が小さくなり、セラミック粒子間の熱抵抗がよりいっそ
う小さくなることで、熱伝導率が高くなるものと考えら
れる。

【００２６】上記微粒子の平均粒径は０．１〜１．０μ
ｍであることが好ましいが、０．２〜０．９μｍである
ことがより好ましく、０．３〜０．７μｍであることが
最も好ましい。０．１μｍ未満であると、材料に高価な
微粉末を使用する必要があり、材料コストの高騰を招
く。一方、１．０μｍを超えると、粗粒子間に形成され
る空隙を充分に埋めることができなくなり、多孔質セラ
ミックの熱伝導率を充分に高くすることができなくなる
場合がある。

【００２７】また、上記微粒子は多孔質セラミック中に
１０〜５０体積％含まれることが好ましいが、１５〜４
０体積％含まれていることがより好ましく、２０〜４０
体積％含まれていることが最も好ましい。１０体積％未
満であると、粗粒子間に形成される空隙を埋めるのに充
分な量の微粒子が確保されにくくなり、多孔質セラミッ
クの熱伝導率を確実に高くすることができない場合があ
る。一方、５０体積％を超えると、上記空隙を埋める微
粒子が過剰となり、本来熱伝導性の向上に必要な粗粒子
が確保されなくなり、多孔質セラミックの熱伝導率が小
さくなる場合がある。

【００２８】上記粗粒子の平均粒径は２５〜１５０μｍ
であることが好ましいが、４０〜１００μｍであること
がより好ましく、６０〜８０μｍであることが最も好ま
しい。２５μｍ未満であると、上記微粒子との粒径差が
小さくなり、微粒子と粗粒子との混合による熱伝導率向
上効果を期待することができなくなる場合がある。一
方、１５０μｍを超えると、粗粒子間に形成される個々
の空隙が大きくなりすぎ、たとえ充分な量の微粒子があ
ったとしても上記空隙を充分に埋めることが困難にな
り、多孔質セラミックの熱伝導率を充分に向上すること
ができなくなる場合がある。

【００２９】上記粗粒子は、多孔質セラミック中に５０
〜９０体積％含まれていることが好ましいが、６０〜８
５体積％含まれていることがより好ましく、６０〜８０
体積％含まれていることが最も好ましい。５０体積％未
満であると、本来熱伝導率の向上に必要な程度の粗粒子
を確保することができなくなり、多孔質セラミックの熱
伝導率を低減させる場合がある。一方、９０体積％を超
えると、相対的に微粒子の含有比率が小さくなり、粗粒
子間に形成される空隙を充分に埋めることができず、多
孔質セラミックの熱伝導率を確実に向上させることがで
きなくなる場合がある。

【００３０】上記金属−多孔質セラミック複合体を構成
するセラミックは、炭化珪素であることが望ましく、そ
の熱伝導率は、１６０Ｗ／ｍ・Ｋであることが好まし
く、１８０〜２８０Ｗ／ｍ・Ｋであることがより好まし
く、２００〜２６０Ｗ／ｍ・Ｋであることが特に好まし
い。

【００３１】図２は、本発明のウエハ保持治具を模式的
に示す断面図である。図２に示す通り、本発明のウエハ
保持治具１０は、主に、金属−多孔質セラミック複合体
８から構成されている。また、保持面１０ａの下には、
ウエハ３の接触部分の外縁部分及びその外側を除いて上
記溶融金属が含浸されていない多孔質セラミック層６が
形成されるとともに、非保持面１０ｂから多孔質セラミ
ック層６に貫通する吸引孔７が複数設けられている。

【００３２】そして、図示はしないが、吸引孔７の非保
持面１０ｂ側の端部には、真空又は減圧にするための手
段（以下、単に減圧手段という）からの配管等が接続さ
れている。例えば、この吸引孔７には、真空ポンプから
延びる配管が接続され、真空ポンプを作動させることに
より、吸引孔７を介して多孔質セラミック層６内の空気
を吸引することができるようになっている。なお、実際
には、ウエハ保持治具２を回転させながら吸引を行うた
め、回転させながら吸引孔７から吸引できるような構成
でポンプの配管との接続が行われている。

【００３３】また、多孔質セラミック層６の内部に形成
された各気孔は連通しており、ウエハ等を載置すること
により多孔質セラミック層６の上を完全に覆い、多孔質
セラミック層６の一部を真空又は減圧状態にすると、多
孔質セラミック層６の全体が同じ圧力となるようになっ
ている。

【００３４】多孔質セラミック層６の形状は平面視ほぼ
円形であり、その直径は、保持対象物であるウエハ３の
直径よりも若干小さくなるように調製されている。多孔
質セラミック層６の直径がウエハ３の直径よりも大きい
と、はみ出した部分から外気が漏れ入ってしまい、ウエ
ハ３を吸着、保持することができないからである。

【００３５】多孔質セラミック層６の厚さは、０．１〜
１０ｍｍであることが好ましい。０．１ｍｍ未満である
と、多孔質セラミック層６中の気孔に連通しない部分が
発生し、ウエハを均一な吸着力で吸引することができな
くなってしまう。一方、多孔質セラミック層６の厚さが
１０ｍｍを超えると、ウエハ保持治具２の熱伝導率が低
下し、また、ウエハ保持治具２の機械的強度も低下して
しまう。

【００３６】上述したように、吸引孔７は、ウエハ保持
治具２の非保持面２ｂから多孔質セラミック層６に貫通
するように形成されている。吸引孔７の数や直径は特に
限定はされないが、真空ポンプ等で吸引した際、迅速
に、多孔質セラミック層６内の圧力が、充分にウエハを
吸着、保持することができる圧力になるような大きさや
数で形成されている必要がある。

【００３７】また、テーブル５は、上述した従来のウエ
ハ研磨装置で説明したものと同様のものを用いることが
でき、その材質は、本発明のウエハ保持治具に用いる金
属−多孔質セラミック複合体と同様のものからなること
が好ましい。ウエハ３の研磨加工を行うことにより、テ
ーブル５側も高温になりやすいため、冷媒により冷却効
果を上げるため、熱伝導率の高いものを使用する必要が
あるからである。

【００３８】テーブル５の研磨面５ａに貼り付ける研磨
クロスとしては、例えば、研磨紙、研磨布、研磨ベルト
等を挙げることができるが、上記研磨クロスを貼り付け
る代わりに、例えば、研磨面５ａにダイヤモンド砥粒等
を用いてＪＩＳＢ０６０１によるＲａ＝０．２〜
０．５μｍ程度の粗化面を形成してもよい。

【００３９】なお、このウエハ研磨装置１は、ウエハ保
持治具２を上下動させてウエハ３をテーブル５の研磨面
５ａに当接させ、研磨を行うように構成されていてもよ
く、テーブル５を上下動させることにより、ウエハ３を
テーブル５の研磨面５ａに当接させ、研磨を行うように
構成されていてもよい。

【００４０】このウエハ研磨装置１を用いてウエハ３の
研磨を行う際には、まず、ウエハ３をウエハ保持治具１
０の保持面２ａに載置した後、真空ポンプ等の減圧手段
を作動させる。これにより、多孔質セラミック層６内の
空気が吸引され、減圧状態となり、ウエハ３が保持面１
０ａに吸着、保持される。

【００４１】次に、ウエハ保持治具１０及びテーブル５
を回転させ、ウエハ保持治具１０を上下させるか、又
は、テーブル５を上下させることにより、ウエハ保持治
具１０に保持されたウエハ３をテーブル５の研磨面５ａ
に接触させ、ウエハ３の研磨を行なう。

【００４２】ウエハ保持治具１０でウエハ３を保持した
際、多孔質セラミック層６内の全ての部分は、同じ圧力
の減圧状態となり、しかも多孔質セラミック層６の表面
は、例えば、平均粒径が２０〜１２０μｍの微細な粒子
と気孔とが均一に分散した状態となっているため、ウエ
ハ３は、ほぼ全面が均等な吸着力で保持面２ａに吸着す
る。従って、ウエハ３に反り等が発生し、破損したり、
保持したウエハ３に歪み等が発生することはない。

【００４３】また、本発明のウエハ保持治具は、主に金
属−多孔質セラミック複合体からなり、熱伝導率が非常
に高いため、ウエハの研磨加工のような発熱を伴うウエ
ハの加工を行っても、ウエハ保持治具は良好に放熱を行
い、あまり高温になることはなく、その内部に熱応力が
生じて、反りが発生することはない。従って、ウエハ３
は、均一な厚さで研磨処理がなされ、研磨処理後のウエ
ハ３の厚さに不均一な部分が生じることはない。また、
保持面が平面であることから、ウエハに反りが発生する
ことはなく、この反り等に起因して、破損したりするこ
ともない。

【００４４】次に、本発明のウエハ保持治具の製造方法
について説明する。以下の説明においては、原料セラミ
ックとして炭化珪素を使用する場合について説明する。

【００４５】はじめに、本発明のウエハ保持治具の原料
となる炭化珪素粉末を調製する。この炭化珪素粉末の調
製は、平均粒径５〜１００μｍのα型炭化珪素の粗粉末
１００重量部に対して、平均粒径０．１〜１．０μｍの
α型炭化珪素の微粉末を１０〜１００重量部を配合し、
これを均一に混合することにより行う。なお、微粉末と
してα型を選択した理由は、β型に比べて熱伝導率が幾
分高くなる傾向があるからであるが、β型であってもよ
い。

【００４６】上記材料調製工程においては、上記２種の
粉末とともに、バインダーや分散媒液を必要に応じて配
合する。そして、これらを均一に混合、混練して粘度を
適宜調製することにより、原料スラリーが得られる。な
お、原料スラリーを混合する手段としては、振動ミル、
アトライター、ボールミル、コロイドミル、高速ミキサ
ー等を挙げることができ、混合された原料スラリーを混
練する手段としては、例えば、ニーダー等を挙げること
ができる。

【００４７】上記バインダーとしては、例えば、ポリビ
ニルアルコール、メチルセルロース、カルボキシメチル
セルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ポリエチレ
ングリコール、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、アクリ
ル樹脂等を挙げることができる。また、その配合量は、
一般に、炭化珪素粉末１００重量部に対して、１〜１０
重量部であることが好ましい。１重量部未満であると、
得られる成形体の強度が不充分となり、取扱性が悪くな
る。一方、１０重量部を超えると、乾燥等によってバイ
ンダーを除去する際に成形体にクラックが生じやすくな
り、歩留りが悪化する。

【００４８】上記分散媒液としては、例えば、ベンゼ
ン、シクロヘキサン等の有機溶剤、メタノール等のアル
コール、水等を挙げることができる。また、含浸させる
金属に金属シリコンを使用する場合、上記原料スラリー
中には、さらに、炭素源となる有機物が炭素重量換算値
で１〜１０重量％、特には、６〜９重量％配合されてい
ることが好ましい。即ち、上記有機物に由来する炭素が
焼結体の炭化珪素の表面に付着することにより、含浸し
てきた金属シリコンと炭素とが反応し、そこに新たに炭
化珪素を生成する。従って、そこに強いネッキングが生
じ、熱伝導率及び強度の向上を図ることができる。

【００４９】上記有機物の配合量が１重量％未満である
と、焼結体表面を覆う酸化珪素膜が厚くなり、焼結体側
に金属シリコンが含浸されにくくなり、新たな炭化珪素
が生成しにくくなる。一方、１０重量％を超えると、例
えば、上記有機物として樹脂を選択した場合において、
成形時の離形性が悪化することがある。また、原料であ
る炭化珪素の焼結が阻害され、強度が低下する場合があ
る。

【００５０】上記有機物としては、例えば、フェノール
レジン、カーボンブラック、アセチレンブラック、ピッ
チ、タール等を挙げることができる。これらの中ではフ
ェノールレジンが、ボールミルを用いた場合に原料を均
一に混合することができるという点で有利である。

【００５１】次いで、上記原料スラリーを用いて、炭化
珪素の顆粒を形成する。炭化珪素粉末を顆粒化する方法
としては、噴霧乾燥による顆粒化法（いわゆるスプレー
ドライ法）のように、従来からある汎用技術を用いるこ
とができる。即ち、原料スラリーを高温状態に維持した
容器内へ噴霧し、急速に乾燥を行う方法等を適用するこ
とができる。

【００５２】ここで、顆粒水分率は０．１〜２．０重量
％であることが好ましく、０．２〜０．９重量％である
ことがより好ましい。この範囲であると、成形体密度及
び焼結体密度が高くなり、熱伝導率が高くなるからであ
る。０．１重量％未満であると、成形体密度及び焼結体
密度が充分に高くならず、熱伝導率が高くなりにくい。
一方、２．０重量％を超えると、乾燥時に成形体にクラ
ックが入りやすくなり、歩留りの悪化につながる。

【００５３】次に、上記材料調製工程で得られた混合物
からなる顆粒を所定形状に成形して成形体を作製する。
この時、成形圧力は、９６ＭＰａ（１．０ｔ／ｃｍ² ）
〜１４４ＭＰａ（１．５ｔ／ｃｍ² ）であることが好ま
しく、１０６ＭＰａ（１．１ｔ／ｃｍ² ）〜１３４ＭＰ
ａ（１．４ｔ／ｃｍ² ）であることがより好ましい。成
形体密度及び焼結体密度が高くなり、熱伝導率が高くな
る。９６ＭＰａ（１．０ｔ／ｃｍ² ）未満であると、成
形体密度及び焼結体密度が充分に高くならないため、熱
伝導率が高くならない。一方、１４４ＭＰａ（１．５ｔ
／ｃｍ² ）を超えると、成形体密度を充分に高くするこ
とができるが、専用のプレス装置が必要となり、設備コ
ストの高騰や製造の困難化を招く。

【００５４】また、成形体の密度は、２．０ｇ／ｃｍ³
以上であることが好ましく、特に、２．２〜２．７ｇ／
ｃｍ³ であることがより好ましい。２．０ｇ／ｃｍ³ 未
満であると、炭化珪素粒子相互の結合箇所が少なくな
り、得られる多孔質体の強度が低下し、取扱性に劣る。
一方、２．７ｇ／ｃｍ³ を超えると、専用のプレス装置
が必要となり、設備コストの高騰や製造の困難化を招
く。

【００５５】続いて上記成形工程で得られた成形体を１
７００〜２４００℃で焼成する焼成工程を行う。上記焼
成温度は、２０００〜２４００℃が好ましく、２０００
〜２３００℃がより好ましい。１７００℃未満である
と、炭化珪素粒子同士を結合するネック部を充分に発達
させることが困難になり、高熱伝導率及び高強度を達成
することができない場合がある。一方、２４００℃を超
えると、炭化珪素の熱分解が始まり、焼結体の強度を低
下させる場合がある。さらに、焼成炉に投じる熱エネル
ギー量が増大するので、製造コスト的に不利となる。

【００５６】また、焼成時において、焼成炉の内部は、
例えば、アルゴン、ヘリウム、ネオン、窒素、水素及び
一酸化炭素の中から選択される少なくとも一種からなる
ガス雰囲気（即ち、非酸化性雰囲気、不活性雰囲気）に
保たれる。また、焼成炉内は、真空状態であってもよ
い。

【００５７】さらに、焼成時においては、ネック部の成
長を促進させるために、成形体からの炭化珪素の揮散を
抑制することが好ましい。成形体からの炭化珪素の揮散
を抑制する方法としては、外気の侵入を遮断可能な耐熱
性の容器内に成形体を装入することが好ましい。上記耐
熱性の容器の成形材料としては、例えば、黒鉛、炭化珪
素等を挙げることができる。

【００５８】続いて、以下のようにして得られた焼結体
に金属を含浸する金属含浸工程を行う。例えば、金属シ
リコンを含浸する場合、前もって焼結体に炭素質物質を
含浸することが好ましい。このような炭素質物質として
は、例えば、フルフラール樹脂、フェノール樹脂、リグ
ニンスルホン酸塩、ポリビニルアルコール、コーンスタ
ーチ、糖蜜、コールタールピッチ、アルギン酸塩等の各
種有機物質を挙げることができる。なお、カーボンブラ
ック、アセチレンブラックのような熱分解炭素も同様に
使用することができる。

【００５９】上記炭素質物質をあらかじめ含浸する理由
は、焼結体の開放気孔の表面に新たな炭化珪素の膜が形
成されるため、これによって溶融金属シリコンと多孔質
体との結合が強固なものとなるからである。また、炭素
質物質の含浸によって、焼結体の強度も強くなるからで
ある。

【００６０】また、金属シリコンを開放気孔中へ充填す
る方法としては、例えば、金属シリコンを加熱溶融させ
て含浸する方法を挙げることができる。また、微粉化し
た金属シリコンを分散媒液中に分散させ、この分散媒液
を多孔質体に含浸させて乾燥した後、金属シリコンの溶
融温度以上に加熱するという方法も適用することができ
る。また、上記金属含浸工程は、炭化珪素成形体（即
ち、焼成工程前）に対して行ってもよい。この方法によ
ると、得られる製品の品質は若干劣るが、省電力化を図
ることができ、製造コストを抑えることができる。

【００６１】次に、エッチング工程を行い、上記工程で
得られた金属−多孔質炭化珪素複合体の一主面に、フッ
硝酸等のエッチング液を用いてエッチングを施すことに
より、所定の形状及び厚さの多孔質炭化珪素層を形成す
る。

【００６２】上記エッチングの方法としては、まず、金
属−多孔質炭化珪素複合体の一主面の外周部にエッチン
グレジストを形成する。このとき、上記エッチングレジ
スト非形成部の直径が、ウエハの直径よりも若干小さく
なるように調整する。また、上記金属−多孔質炭化珪素
複合体の側面部にも上記エッチングレジストを形成して
おく。上記エッチングレジストとしては、例えば、エポ
キシ樹脂、フェノール樹脂等を挙げることができる。

【００６３】そして、例えば、上記エッチング液中に、
一主面にエッチングレジストを形成した金属−多孔質炭
化珪素複合体を浸漬し、所定時間経過後引き上げること
により、厚さ０．１〜１０ｍｍの多孔質炭化珪素層を形
成する。その後、上記エッチングレジストを除去するこ
とにより多孔質炭化珪素層を有する金属−多孔質炭化珪
素複合体を製造する。

【００６４】最後に、上記製造した金属−多孔質炭化珪
素複合体の多孔質炭化珪素層の裏面から上記多孔質炭化
珪素層に貫通する吸引孔を、例えば、ドリル加工により
形成することにより、本発明のウエハ保持治具の製造を
終了する。

【００６５】以上説明した各工程を実施することで、熱
伝導率が高く、均熱性及び形状安定性に極めて優れたウ
エハ保持治具を製造することができる。

【００６６】

【実施例】以下に実施例を掲げて本発明を更に詳しく説
明するが、本発明はこれら実施例のみに限定されるもの
ではない。

【００６７】実施例１平均粒径３０μｍのα型炭化珪素粉末（♯４００）１０
０重量部、平均粒径０．３μｍのα型炭化珪素粉末（Ｇ
ＭＦ−１５Ｈ２）３０重量部を配合し、均一に混合し
た。次に、この混合物１００重量部に対して、ポリビニ
ルアルコール５重量部、フェノールレジン３重量部、水
５０重量部を配合した後、ボールミル中にて５時間混合
することにより、均一な混合物を得た。この混合物を所
定時間乾燥して水分をある程度除去した後、その乾燥混
合物を適量採取し、スプレードライ法等を用いて顆粒化
した。このとき、顆粒の水分率を約０．８重量％になる
ように調整した。

【００６８】次いで、上記混合物の顆粒を、金属製押し
型を用いて、１２５ＭＰａ（１．３ｔ／ｃｍ² ）のプレ
ス圧力で成形した。得られた円板状の生成形体（直径２
００ｍｍ、厚さ２５ｍｍ）の密度は、２．６ｇ／ｃｍ³
であった。

【００６９】続いて、黒鉛製ルツボに上記生成形体を装
入し、タンマン型焼成炉を使用して、１気圧のアルゴン
雰囲気中、昇温速度１０℃／分、２２００℃で４時間保
持することで上記生成形体の焼成を行い、その後、切削
加工を施すことにより、直径が２００ｍｍ、厚さが２５
ｍｍの多孔質セラミックからなる円板状体を得た。この
多孔質セラミックの気孔率は、２０％であった。

【００７０】次いで、得られた多孔質焼結体にフェノー
ル樹脂（炭化率３０重量％）をあらかじめ真空含浸し、
かつ、乾燥した。その後、上記多孔質焼結体の表面に、
金属シリコンを含むスラリーをコーティングした。

【００７１】ここで、上記スラリーとしては、平均粒径
が２０μｍ、純度が９９．９９９９重量％以上の金属シ
リコン粉末１００重量部と、５％アクリル酸エステル・
ベンゼン溶液６０重量部とが混合されたものを用いた。
そして、金属シリコンをコーティングした多孔質焼結体
をアルゴンガス気流中で４５０℃／時間の昇温速度で加
熱し、最高温度１４５０℃で約１時間保持した。このよ
うな処理により金属シリコンを多孔質焼結体中へ浸透さ
せて、金属−多孔質炭化珪素複合体を得た。なお、炭化
珪素１００重量部に対する上記金属シリコンの含浸量
は、３０重量部であった。

【００７２】得られた金属−多孔質セラミック複合体の
熱伝導率は、２１０Ｗ／ｍ・Ｋ、密度は、３．０ｇ／ｃ
ｍ³ であった。また、多孔質炭化珪素結晶の平均粒径は
３０μｍであり、具体的には、平均粒径１．０μｍの微
結晶を２０体積％、平均粒径４０μｍの粗結晶を８０体
積％含んでいた。

【００７３】続いて、上記金属−多孔質炭化珪素複合体
の一主面の外周部及び側面に、エポキシ樹脂からなるエ
ッチングレジストを形成した。このとき、上記金属−多
孔質炭化珪素複合体のエッチングレジスト非形成部の直
径は１８０ｍｍであった。

【００７４】そして、フッ化水素：硝酸：水＝１：１：
１（体積比）からなるエッチング液中に、上記金属−多
孔質炭化珪素複合体を浸漬し、１８０秒経過後引き上
げ、上記一主面に厚さ０．５ｍｍの多孔質炭化珪素層を
形成した。

【００７５】その後、熱処理により上記エッチングレジ
ストを除去することで、一主面に多孔質炭化珪素層を有
する金属−多孔質炭化珪素複合体を製造した。

【００７６】次に、製造した上記金属−多孔質炭化珪素
複合体の多孔質炭化珪素層非形成面から多孔質炭化珪素
層に貫通する吸引孔（直径５ｍｍ）をドリル加工により
７本形成し、ウエハ保持治具の製造を完了した。

【００７７】このようにして製造したウエハ保持治具
を、図１に示したようなウエハ研磨装置に取り付けた。
そして、吸引孔と減圧手段である吸引ポンプの配管とを
接続し、保持面にウエハを載置し、上記吸引ポンプを作
動させて、ウエハをウエハ保持治具の保持面に吸着、保
持し、ウエハの研磨を行った。このとき、テーブルの研
磨面には、フェルト状の研磨クロスを張り付けた。テー
ブルの回転数は１．２ｓ^-1であった。

【００７８】その後、同様のウエハの研磨工程を続けて
１００回行ったが、ウエハ保持治具はあまり高温にはな
らず、また、熱応力に起因する反りは観察されず、良好
にウエハの研磨を行うことができた。

【００７９】実施例２平均粒径３５μｍのα型炭化珪素の粗粉末（♯３６０）
１００重量部、平均粒径０．３μｍのα型炭化珪素の微
粉末（ＧＭＦ−１５Ｈ２）４０重量部を用いたほかは、
実施例１と同様にしてウエハ保持治具を製造した。

【００８０】得られた金属−多孔質炭化珪素複合体を構
成する多孔質炭化珪素の開放気孔の気孔率は１７％、金
属−多孔質炭化珪素複合体の熱伝導率は２２０Ｗ／ｍ・
Ｋ、密度は３．０ｇ／ｃｍ³ であった。また、炭化珪素
結晶の平均粒径は３６μｍであり、具体的には、平均粒
径１．０μｍの微結晶を２０体積％、平均粒径４５μｍ
の粗結晶を８０体積％含むものであった。

【００８１】このウエハ保持治具を用いて、実施例１と
同条件でウエハの研磨加工を行ったが、本実施例２で得
られたウエハ保持治具もあまり高温にはならず、また、
熱応力に起因する反りは観察されず、良好にウエハの研
磨を行うことができた。

【００８２】実施例３平均粒径５７μｍのα型炭化珪素の粗粉末（♯２４０）
１００重量部、平均粒径０．３μｍのα型炭化珪素の微
粉末（ＧＭＦ−１５Ｈ２）４０重量部を用いたほかは、
実施例１と同様にしてウエハ保持治具を製造した。

【００８３】得られた金属−多孔質炭化珪素複合体を構
成する多孔質炭化珪素のウエハ保持治具の開放気孔の気
孔率は１５％、金属−多孔質炭化珪素複合体の熱伝導率
は２３０Ｗ／ｍ・Ｋ、密度は３．１ｇ／ｃｍ³ であっ
た。また、炭化珪素結晶の平均粒径は６５μｍであり、
具体的には、平均粒径１．０μｍの微結晶を２０体積
％、平均粒径８０μｍの粗結晶を８０体積％含むもので
あった。

【００８４】このウエハ保持治具を用いて、実施例１と
同条件でウエハの研磨加工を行ったが、本実施例３で得
られたウエハ保持治具もあまり高温にはならず、また、
熱応力に起因する反りは観察されず、良好にウエハの研
磨を行うことができた。

【００８５】比較例１直径２０６ｍｍ、厚さ２５ｍｍの円板状アルミナ部材
（熱伝導率２５Ｗ／ｍ・Ｋ、密度３．８７ｇ／ｃｍ³ ）
の一主面の一部に、幅１ｍｍ、深さ２ｍｍの溝を平行か
つ均等に１０本形成し、この溝を形成した面をウエハ保
持面とした。上記溝は、上記ウエハ保持面の中心とウエ
ハの中心とを合わせて重ねた際、ウエハで完全に覆われ
る程度の大きさで形成した。また、上記溝の底面には、
他の主面に貫通する吸引孔を設けた。

【００８６】その後、このウエハ保持治具を用いて実施
例１と同条件でウエハの研磨加工を行ったが、本比較例
１で製造したウエハ保持治具は、研磨加工中にウエハと
研磨クロスとの間て生じた摩擦熱で約１１０℃と高温と
なり、研磨途中でウエハ保持治具に反りが発生し、ウエ
ハを均一に研磨をすることができなかった。

【００８７】このように実施例１〜３に係るウエハ保持
治具は、その熱伝導率が高いものであるため、ウエハの
研磨加工に使用しても、生じた摩擦熱を外部に良好に放
熱することができるので、反り等が発生することなく、
良好にウエハの研磨を行うことができた。一方、比較例
１に係るウエハ保持治具は、その熱伝導率が低いもので
あるため、ウエハの研磨加工に使用すると、発生した摩
擦熱により、その内部に熱応力が生じ、この熱応力に起
因する反りが発生してしまい、ウエハの研磨加工を連続
的に続けることができなかった。

【００８８】

【発明の効果】本発明のウエハ保持治具は、上記のよう
に構成されているので、発熱を伴う加工に使用しても、
余り高温にならず、熱応力に起因して反り等が発生する
ことがなく、ウエハの研磨等を良好に行うことができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】ウエハ保持治具を用いるウエハ研磨装置の一例
を模式的に示す部分拡大断面図である。

【図２】本発明のウエハ保持治具の一例を模式的に示す
断面図である。

【符号の説明】

１ウエハ研磨装置２、１０ウエハ保持治具２ａ保持面２ｂ非保持面３ウエハ４プッシャ棒５テーブル６多孔質セラミック層７吸引孔８金属−多孔質セラミック複合体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 3C016 DA05 3C058 AB01 AB04 AB06 DA17 5F031 CA02 HA02 HA03 HA13 MA22 5F043 DD16 EE08 EE35 EE36

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】真空又は減圧を利用して、ウエハを保持
面に吸着、保持するウエハ保持治具であって、前記ウエ
ハ保持治具は、主に、溶融金属が含浸された金属−多孔
質セラミック複合体からなり、前記保持面の下には、ウ
エハ接触部分の外縁部分及びその外側を除いて溶融金属
が含浸されていない多孔質セラミック層が形成されると
ともに、前記保持面の裏面から前記多孔質セラミック層
に貫通する吸引孔が設けられていることを特徴とするウ
エハ保持治具。
【請求項２】金属−多孔質セラミック複合体を構成す
る多孔質セラミックの平均粒径は、２０〜１２０μｍ、
気孔率は、５〜４３％であり、溶融金属が含浸されてい
ない多孔質セラミック層の厚さは、０．１〜１０ｍｍで
ある請求項１記載のウエハ保持治具。