JP2003197725A - Vacuum chuck - Google Patents

Vacuum chuck

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JP2003197725A
JP2003197725A JP2001397650A JP2001397650A JP2003197725A JP 2003197725 A JP2003197725 A JP 2003197725A JP 2001397650 A JP2001397650 A JP 2001397650A JP 2001397650 A JP2001397650 A JP 2001397650A JP 2003197725 A JP2003197725 A JP 2003197725A
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靖樹 吉富
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a vacuum chuck for holding a wafer in which the thermal expansion of the chuck is controlled even when a temperature rises at the time of processing and the temperature of a wafer on the chuck can be kept at a constant level, and a vacuum chuck in which high-accuracy machining can be performed on the wafer by enhancing rigidity while controlling an increase in the weight of the chuck and the scale-down of a circuit can be dealt with sufficiently. <P>SOLUTION: The vacuum chuck for holding a wafer constituting a semiconductor manufacturing unit is composed of low thermal expansion ceramic having a coefficient of thermal expansion not higher than 1.5×10<SP>-6</SP>/°C and porosity not higher than 0.5% wherein vacuum suction passages and cavities are arranged internally. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造装置に
使用される半導体ウェハ保持用の治具、具体的には、た
とえば露光装置用真空チャックまたはウェハ研磨用真空
チャックであって、好ましくはコーディエライト、ユー
クリプタイトのうちの少なくとも1種を主成分とする低
熱膨張セラミックスからなり、半導体製造時にウェハに
発生する熱を除去し、ウェハ内の温度を均一化するため
に冷却媒体の通過が可能な構造を有する部材および構造
体としての剛性を保ちつつ軽量化を図り得る部材に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a jig for holding a semiconductor wafer used in a semiconductor manufacturing apparatus, more specifically, for example, a vacuum chuck for an exposure apparatus or a vacuum chuck for polishing a wafer, and preferably a code chuck. It consists of low thermal expansion ceramics containing at least one of erite and eucryptite as a main component, and removes the heat generated in the wafer during semiconductor manufacturing, and the passage of the cooling medium in order to make the temperature inside the wafer uniform. The present invention relates to a member having a possible structure and a member capable of achieving weight reduction while maintaining rigidity as a structure.

【0002】[0002]

【従来の技術】LSIなどの高度の集積化に伴い、回路
の微細化が進められ、半導体の線幅は0.1μmを切る
レベルにまで到達しようとしている。このため、半導体
の製造工程において、たとえば露光装置によりマスクを
介してウェハ上に転写形成するパターンも微細化し、こ
れに伴い、露光装置に使用される部材についても高精度
で熱膨張性の低いものが要求されるようになっている。
2. Description of the Related Art With the high integration of LSIs and the like, miniaturization of circuits is progressing, and the line width of semiconductors is about to reach a level below 0.1 μm. Therefore, in a semiconductor manufacturing process, for example, a pattern transferred and formed on a wafer through a mask by an exposure apparatus is miniaturized, and accordingly, a member used for the exposure apparatus is also highly accurate and has a low thermal expansion property. Is required.

【0003】特開平11−209171号公報や特開平
11−343168号公報には、ウェハ保持用真空チャ
ックに使用する材料として、10℃〜40℃の温度にお
ける熱膨張係数が1×10-6/℃以下である緻密質低熱
膨張セラミックスが紹介されている。かかる低熱膨張セ
ラミックスを使用することにより、処理中のチャックの
熱膨張を極力排除することができ、従来の大きな熱膨張
係数を保有する金属製やアルミナ製、SiC製のチャッ
クに比べて、精度を高く保つことが可能である。
In JP-A-11-209171 and JP-A-11-343168, as a material used for a vacuum chuck for holding a wafer, a coefficient of thermal expansion at a temperature of 10 ° C. to 40 ° C. is 1 × 10 −6 / Dense and low thermal expansion ceramics that are below ℃ have been introduced. By using such a low thermal expansion ceramics, the thermal expansion of the chuck during processing can be eliminated as much as possible, and the accuracy is higher than that of the conventional metal, alumina, or SiC chuck having a large thermal expansion coefficient. It is possible to keep it high.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】低熱膨張セラミックス
をチャックの材料として使用した場合、チャック自体に
温度差が生じても熱膨張を抑えることが可能となり、ウ
ェハの平坦度を高精度に維持することが可能となる。し
かし、処理環境によっては、たとえば、Siウェハの温
度が露光により上昇するような場合には、Si材は熱膨
張係数が3.5×10-6/℃程度と低熱膨張材ではない
ため、処理温度や面内温度差により、ウェハ面内の位置
ずれが生じやすく、露光精度の悪化などの熱膨張起因の
精度低下が避けられない。したがって、ウェハ保持用治
具の材料に低熱膨張材料を使用して治具の平坦度を確保
するのみならず、ウェハの温度上昇や面内温度差の発生
を防止する必要がある。特開平2−67714号公報に
は従来技術として、ウェハの露光に伴う温度上昇を抑え
るために、ウェハを保持するチャックに温度調整用の冷
却媒体を流してチャック上のウェハの温度を一定に保つ
チャックが紹介されている。しかし、使用に適したチャ
ックの材料が開示されておらず、従来からの材料である
金属やアルミナ、SiCなどでチャックを作製し、露光
処理をした場合、チャック全体の温度のばらつきによる
熱膨張差でチャック自体が変形し、ウェハの平坦度や精
度を確保することが困難となる場合がある。
When the low thermal expansion ceramics is used as the material of the chuck, the thermal expansion can be suppressed even if the chuck itself has a temperature difference, and the flatness of the wafer can be maintained with high accuracy. Is possible. However, depending on the processing environment, for example, when the temperature of the Si wafer rises due to exposure, the Si material has a thermal expansion coefficient of about 3.5 × 10 −6 / ° C. and is not a low thermal expansion material. Due to the temperature difference and the in-plane temperature difference, the positional shift within the wafer surface is likely to occur, and the deterioration of accuracy due to thermal expansion such as the deterioration of exposure accuracy cannot be avoided. Therefore, it is necessary not only to secure the flatness of the jig by using a low thermal expansion material as the material of the wafer holding jig but also to prevent the temperature rise of the wafer and the in-plane temperature difference from occurring. Japanese Patent Laid-Open No. 2-67714 discloses a conventional technique in which a temperature adjusting cooling medium is flown through a chuck for holding a wafer to keep the temperature of the wafer on the chuck constant in order to suppress a temperature rise due to exposure of the wafer. Chuck has been introduced. However, the material of the chuck suitable for use has not been disclosed, and when a chuck is made of a conventional material such as metal, alumina, or SiC and exposed, the thermal expansion difference due to the temperature variation of the entire chuck. Therefore, the chuck itself may be deformed, and it may be difficult to secure the flatness and accuracy of the wafer.

【0005】本発明は、半導体製造装置に使用されるウ
ェハ保持用真空チャックであって、処理時の温度上昇に
対してもチャックの熱膨張を抑え、チャック上のウェハ
の温度を一定に保つとともにチャックの重量増加を抑え
つつ剛性を高めることによりウェハ上への高精度の加工
を可能とし、回路の微細化にも十分に対応できる真空チ
ャックを提供することを目的とする。
The present invention is a wafer-holding vacuum chuck used in a semiconductor manufacturing apparatus, which suppresses thermal expansion of the chuck even when the temperature rises during processing and keeps the temperature of the wafer on the chuck constant. It is an object of the present invention to provide a vacuum chuck that enables high-precision processing on a wafer by increasing rigidity while suppressing an increase in weight of the chuck and that can sufficiently cope with miniaturization of a circuit.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明の真空チャック
は、半導体製造装置を構成するウェハ保持用真空チャッ
クであって、10℃〜40℃の温度における熱膨張係数
が1.5×10-6/℃以下であり、気孔率が0.5%以
下である低熱膨張セラミックスからなり、内部に真空吸
引経路および空洞が配設されていることを特徴とする。
The vacuum chuck of the present invention is a wafer-holding vacuum chuck constituting a semiconductor manufacturing apparatus, and has a thermal expansion coefficient of 1.5 × 10 −6 at a temperature of 10 ° C. to 40 ° C. It is characterized in that it is made of low thermal expansion ceramics having a porosity of 0.5% or less and a temperature of / ° C or less, and a vacuum suction path and a cavity are provided therein.

【0007】低熱膨張セラミックスのヤング率は120
GPa以上が好ましく、体積抵抗率は108Ω・cm以
下が好ましい。
The Young's modulus of the low thermal expansion ceramics is 120
GPa or more is preferable, and volume resistivity is preferably 10 8 Ω · cm or less.

【0008】本発明の真空チャックは、溝加工を施した
セラミックス基材を含む複数のセラミックス基材を積層
した状態で、各基材同士が金属系接合材層または無機系
接合材層を介して接合され、各基材の接合面の少なくと
も一つに空洞が配設されている態様が好ましい。
In the vacuum chuck of the present invention, a plurality of ceramic base materials including a groove-processed ceramic base material are laminated, and the base materials are bonded to each other via a metal-based bonding material layer or an inorganic-based bonding material layer. It is preferable that the base material is bonded and a cavity is provided in at least one of the bonding surfaces of the base materials.

【0009】低熱膨張セラミックスは、コーディエライ
トおよびユークリプタイトのうち少なくとも1種を60
vol%〜100vol%、4a族元素、5a族元素お
よび6a族元素の炭化物、窒化物、ホウ化物およびケイ
化物ならびに炭化ホウ素、炭化ケイ素、窒化ケイ素、窒
化アルミニウムよりなる群から選ばれた少なくとも1種
を0vol%〜40vol%含有するセラミックスであ
ることが好ましい。
The low thermal expansion ceramic is made of at least one of cordierite and eucryptite.
vol% to 100 vol%, at least one selected from the group consisting of carbides, nitrides, borides and silicides of 4a group elements, 5a group elements and 6a group elements and boron carbide, silicon carbide, silicon nitride, aluminum nitride Is preferably a ceramic containing 0 vol% to 40 vol%.

【0010】また、低熱膨張セラミックスは、コーディ
エライトおよびユークリプタイトのうち少なくとも1種
を57vol%〜99.89vol%、カーボンを0.
01vol%〜3vol%、4a族元素、5a族元素お
よび6a族元素の炭化物、窒化物、ホウ化物およびケイ
化物ならびに炭化ホウ素、炭化ケイ素、窒化ケイ素、窒
化アルミニウムよりなる群から選ばれた少なくとも1種
を0.1vol%〜40vol%含有するセラミックス
であることが好ましい。
The low thermal expansion ceramics include 57 vol% to 99.89 vol% of at least one of cordierite and eucryptite and 0.
01 vol% to 3 vol%, at least one selected from the group consisting of carbides, nitrides, borides and silicides of 4a group elements, 5a group elements and 6a group elements and boron carbide, silicon carbide, silicon nitride, aluminum nitride Is preferably 0.1 vol% to 40 vol%.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】(真空チャック)本発明の真空チ
ャックは、半導体製造装置を構成するウェハ保持用真空
チャックであって、10℃〜40℃の温度における熱膨
張係数が1.5×10-6/℃以下であり、気孔率が0.
5%以下である低熱膨張セラミックスからなり、内部に
真空吸引経路および空洞が配設されていることを特徴と
する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION (Vacuum chuck) The vacuum chuck of the present invention is a wafer-holding vacuum chuck that constitutes a semiconductor manufacturing apparatus, and has a thermal expansion coefficient of 1.5 × 10 5 at a temperature of 10 ° C. to 40 ° C. -6 / ° C or less, and a porosity of 0.
It is made of low thermal expansion ceramics of 5% or less, and is characterized in that a vacuum suction path and a cavity are provided inside.

【0012】本発明の真空チャックの構造を図1に示
す。図1(a)は平面図、図1(b)は図1(a)のA
−A断面図、図1(c)は真空チャックの接合面を示す
図である。真空チャックの内部には、真空吸引経路12
および空洞13が配設されている。空洞13には、冷却
媒体を流通することができる。ウェハは凸部11上に保
持され、露光装置など(図示していない。)に装着され
る。図1(c)に示す例では、空洞13はおよそ同心円
状をなすが、本発明の真空チャックの空洞は、かかる形
状に限定されるものではない。
The structure of the vacuum chuck of the present invention is shown in FIG. 1A is a plan view, and FIG. 1B is A in FIG.
-A sectional drawing and FIG.1 (c) are figures which show the joining surface of a vacuum chuck. A vacuum suction path 12 is provided inside the vacuum chuck.
And a cavity 13 is provided. A cooling medium can flow in the cavity 13. The wafer is held on the convex portion 11 and mounted on an exposure device or the like (not shown). In the example shown in FIG. 1 (c), the cavity 13 has a substantially concentric shape, but the cavity of the vacuum chuck of the present invention is not limited to this shape.

【0013】本発明の別の真空チャックの構造を図2に
示す。図2(a)は平面図、図2(b)は図2(a)の
A−A断面図、図2(c)は真空チャックの接合面を示
す図である。真空チャックの内部には、真空吸引経路2
2および空洞23が配設されている。図2の例では、空
洞23に冷却媒体は流通しないが、図1の真空チャック
に比べて、空洞23が大きく設計されている。図2(c)
に示す例では、空洞23は同心円状をなす。
The structure of another vacuum chuck of the present invention is shown in FIG. 2A is a plan view, FIG. 2B is a sectional view taken along the line AA of FIG. 2A, and FIG. 2C is a view showing a bonding surface of the vacuum chuck. Inside the vacuum chuck, the vacuum suction path 2
2 and a cavity 23 are provided. In the example of FIG. 2, the cooling medium does not flow into the cavity 23, but the cavity 23 is designed to be larger than the vacuum chuck of FIG. Figure 2 (c)
In the example shown in, the cavity 23 has a concentric shape.

【0014】本発明のさらに別の真空チャックの構造を
図3に示す。図3(a)は平面図、図3(b)は図3
(a)のA−A断面図、図3(c)は真空チャックの接
合面を示す図である。真空チャックの内部には、真空吸
引経路32および空洞33が配設されている。図3の例
は、図2の例と同様のものであり、空洞33の形状を1
/4円(扇形)としたものである。なお、空洞部の形状
は、上述した同心円状、1/4円(扇形)などに限定さ
れるものではない。
The structure of still another vacuum chuck of the present invention is shown in FIG. 3A is a plan view and FIG. 3B is FIG.
FIG. 3A is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 3A, and FIG. 3C is a view showing a bonding surface of the vacuum chuck. A vacuum suction path 32 and a cavity 33 are arranged inside the vacuum chuck. The example of FIG. 3 is similar to the example of FIG.
/ 4 yen (fan shape). The shape of the hollow portion is not limited to the concentric circle shape, the 1/4 circle shape (fan shape), and the like described above.

【0015】真空吸引経路は、真空吸引用の吸気経路で
ある。真空吸引により、ウェハをチャックに確実に保持
することができる。図1、図2および図3においては、
チャック中央部でウェハを吸引保持する態様を例示する
が、本発明はかかる態様に限定されるものではない。
The vacuum suction path is an intake path for vacuum suction. By vacuum suction, the wafer can be held securely on the chuck. In FIGS. 1, 2 and 3,
An example in which the wafer is suction-held at the central portion of the chuck is illustrated, but the present invention is not limited to this mode.

【0016】図1に示す例のように、空洞には、水など
の液体または気体などの冷却媒体を循環させることがで
きる。冷却媒体を循環させる空洞を配設することによ
り、露光や研磨時にウェハに発生する熱を効率的に除く
ことが可能となり、チャック内の均熱性を確保してチャ
ックの平面度を高精度に保ち、回路の微細化に対応する
ことが可能となる。空洞が小さ過ぎると循環する冷却用
の流体が少な過ぎて十分な冷却能力が得られない。一
方、空洞が大き過ぎると剛性が不足し、チャックが変形
しやすくなり、たとえば露光精度が低下する。空洞のサ
イズについては、これらを勘案のうえ決定することが好
ましい。図1には、冷却媒体がチャック中央部から入
り、チャック周縁部から出る態様が例示されているが、
本発明はかかる態様に限定されるものではない。
As in the example shown in FIG. 1, a cooling medium such as a liquid such as water or a gas can be circulated in the cavity. By arranging a cavity that circulates the cooling medium, it is possible to efficiently remove the heat generated on the wafer during exposure and polishing, ensure uniform heat distribution within the chuck, and maintain the chuck flatness with high accuracy. It becomes possible to cope with the miniaturization of the circuit. If the cavity is too small, the circulating cooling fluid is too small to provide sufficient cooling capacity. On the other hand, if the cavity is too large, the rigidity becomes insufficient and the chuck is easily deformed, and, for example, the exposure accuracy decreases. The size of the cavity is preferably determined in consideration of these. FIG. 1 illustrates a mode in which the cooling medium enters from the central part of the chuck and exits from the peripheral part of the chuck.
The present invention is not limited to this aspect.

【0017】図2および図3に示す例のように、冷却媒
体を流通しない構造のものでも、空洞を設けることによ
り、チャックの軽量化とともに剛性を向上させることが
できる。
Even with the structure in which the cooling medium does not flow, as in the example shown in FIGS. 2 and 3, by providing the cavity, it is possible to reduce the weight of the chuck and improve its rigidity.

【0018】すなわち、チャックを同一材料で剛性を向
上させるためには、その構造体の高さ(厚さ)を増すこ
とが有効であるが、そのまま高さを増すと重量増とな
る。たとえば露光装置に使用されるウェハ保持用真空チ
ャックの場合、チャックはXY方向に移動可能な基台上
に載置されXY方向に移動しながらチャック上のウェハ
に露光処理がなされるが、チャックの重量が増加する
と、移動時に駆動系への負荷が大きくなるという問題が
生じる。そのため、空洞構造(リブ構造)を設けること
により、重量増加を抑制しつつ構造体の剛性を増すこと
ができるものである。
That is, it is effective to increase the height (thickness) of the structure in order to improve the rigidity of the chuck with the same material, but if the height is increased as it is, the weight increases. For example, in the case of a wafer-holding vacuum chuck used in an exposure apparatus, the chuck is placed on a base that can move in the XY directions and the wafer on the chuck is exposed while moving in the XY directions. When the weight increases, there arises a problem that the load on the drive system increases during movement. Therefore, by providing the hollow structure (rib structure), the rigidity of the structure can be increased while suppressing an increase in weight.

【0019】本発明の真空チャックの基材である低熱膨
張セラミックスは、コーディエライトおよびユークリプ
タイトのうち少なくとも1種を60vol%〜100v
ol%、4a族元素、5a族元素および6a族元素の炭
化物、窒化物、ホウ化物およびケイ化物ならびに炭化ホ
ウ素、炭化ケイ素、窒化ケイ素、窒化アルミニウムより
なる群から選ばれた少なくとも1種を0vol%〜40
vol%含有することが好ましい。かかる基材を緻密に
焼結させることにより、熱膨張係数が1.5×10-6/
℃以下の低熱膨張セラミックスを得ることができる。
The low thermal expansion ceramics which is the base material of the vacuum chuck of the present invention contains at least one of cordierite and eucryptite in an amount of 60 vol% to 100 v.
0% by volume of at least one selected from the group consisting of carbides, nitrides, borides and silicides of 4a group elements, 5a group elements and 6a group elements and boron carbide, silicon carbide, silicon nitride and aluminum nitride. ~ 40
It is preferable to contain vol%. By densely sintering the base material, the coefficient of thermal expansion is 1.5 × 10 −6 /
It is possible to obtain a low thermal expansion ceramic having a temperature of ℃ or less.

【0020】すなわち、この低熱膨張セラミックスは、
コーディエライト、ユークリプタイトまたはそれらの組
合せからなるものを60vol%〜100vol%含有
することが好ましい。コーディエライトやユークリプタ
イトはともに低熱膨張材料であるため熱膨張係数を小さ
くすることができる。また、コーディエライトおよびユ
ークリプタイトは、基材としてそのまま使用することも
できる。一方、チタン酸アルミニウムは、低熱膨張性を
有するが、緻密化が困難であり、緻密化できたとしても
剛性が低く使用することが困難である。また、スポジュ
ーメンは、緻密体となり得るが、ヤング率が70GPa
程度と低いため使用が難しい。コーディエライトやユー
クリプタイトは、平均粒径が10μm以下、たとえば2
μm〜3μmの粉末で使用することが好ましい。
That is, the low thermal expansion ceramics are
It is preferable to contain 60% by volume to 100% by volume of cordierite, eucryptite, or a combination thereof. Since both cordierite and eucryptite are low thermal expansion materials, the coefficient of thermal expansion can be reduced. In addition, cordierite and eucryptite can be used as they are as a base material. On the other hand, aluminum titanate has a low thermal expansion property, but it is difficult to densify it, and even if it can be densified, it has low rigidity and is difficult to use. Spodumene can be dense, but has a Young's modulus of 70 GPa.
It is difficult to use because it is low. Cordierite and eucryptite have an average particle size of 10 μm or less, for example, 2
It is preferable to use a powder having a size of μm to 3 μm.

【0021】この低熱膨張セラミックスは、4a族元
素、5a族元素および6a族元素の炭化物、窒化物、ホ
ウ化物およびケイ化物ならびに炭化ホウ素、炭化ケイ
素、窒化ケイ素、窒化アルミニウムよりなる群から選ば
れた少なくとも1種を含有することが好ましい。4a族
元素、5a族元素および6a族元素の炭化物、窒化物、
ホウ化物およびケイ化物ならびに炭化ホウ素、炭化ケイ
素、窒化ケイ素、窒化アルミニウムよりなる群から選ば
れる材料は、高い硬度と高い剛性を有し、焼結体に耐摩
耗性と高い剛性を付与することができるためである。ま
た、これらの大部分は導電性を有し、焼結体に導電性を
付与し、発生する静電気を逃がすことができる。さら
に、これらの大部分は、添加することにより焼結体を黒
色あるいは灰色にし、視認性および防汚性を付与するこ
とができる。
This low thermal expansion ceramic is selected from the group consisting of carbides, nitrides, borides and silicides of 4a group elements, 5a group elements and 6a group elements and boron carbide, silicon carbide, silicon nitride and aluminum nitride. It is preferable to contain at least one kind. Carbides, nitrides of 4a group elements, 5a group elements and 6a group elements,
Borides and suicides and materials selected from the group consisting of boron carbide, silicon carbide, silicon nitride, and aluminum nitride have high hardness and high rigidity, and can impart wear resistance and high rigidity to the sintered body. Because you can. Further, most of these have conductivity, and can impart conductivity to the sintered body and release the generated static electricity. Furthermore, most of these can make the sintered body black or gray by adding them, and can impart visibility and antifouling property.

【0022】炭化物、窒化物、ホウ化物およびケイ化物
を構成する4a族元素には、たとえば、チタン(T
i)、ジルコニウム(Zr)、ハフニウム(Hf)など
があり、5a族元素には、たとえば、バナジウム
(V)、ニオブ(Nb)、タンタル(Ta)などがあ
り、6a族元素には、たとえば、クロム(Cr)、モリ
ブデン(Mo)、タングステン(W)などがある。好ま
しい具体例として、タングステンカーバイド(炭化タン
グステン)、炭化チタン、炭化タンタル、窒化ジルコニ
ウム、窒化タンタル、ホウ化チタン、ホウ化ジルコニウ
ム、ケイ化タンタル、ケイ化モリブデンを挙げることが
できる。またこれらの中で、特にタングステンカーバイ
ドは、高い硬度、高い剛性に加え、低い熱膨張性、導電
性、黒色の呈色を合わせ持つため、より好ましい。
Examples of the Group 4a element constituting the carbide, nitride, boride and silicide are titanium (T
i), zirconium (Zr), hafnium (Hf) and the like, the 5a group element includes, for example, vanadium (V), niobium (Nb), tantalum (Ta), and the 6a group element includes, for example, There are chromium (Cr), molybdenum (Mo), tungsten (W), and the like. Preferred specific examples include tungsten carbide (tungsten carbide), titanium carbide, tantalum carbide, zirconium nitride, tantalum nitride, titanium boride, zirconium boride, tantalum silicide, and molybdenum silicide. Of these, tungsten carbide is particularly preferable because it has low hardness, high rigidity, low thermal expansion, conductivity, and black coloration.

【0023】炭化ホウ素、炭化ケイ素、窒化ケイ素、窒
化アルミニウムやタングステンカーバイドは、低熱膨張
性を有する点で、より好ましい。焼結体の熱膨張係数
は、混合する各材料の熱膨張係数および体積比率と関係
するため、低熱膨張基材を使用すると、他の材料よりも
より多くの量を使用することが可能となる。したがっ
て、焼結体のヤング率および耐磨耗性の両方を向上させ
ることが可能となる。かかる添加剤の平均粒径は1μm
以下が好ましい。
Boron carbide, silicon carbide, silicon nitride, aluminum nitride and tungsten carbide are more preferable because they have low thermal expansion properties. Since the coefficient of thermal expansion of the sintered body is related to the coefficient of thermal expansion and volume ratio of each material to be mixed, the use of the low thermal expansion base material enables the use of a larger amount than other materials. . Therefore, it is possible to improve both the Young's modulus and wear resistance of the sintered body. The average particle size of such additives is 1 μm
The following are preferred.

【0024】また、炭化ケイ素、窒化アルミニウムなど
の高熱伝導材の添加は、焼結体の熱伝導率を向上させる
上で好ましい。これは、焼結体の熱伝導率は、混合する
各材料の熱伝導率と体積比率とに関係するためである。
高熱伝導率の材料を使用することにより、露光や研磨時
にウエハに発生する熱の伝導が速やかになされ、チャッ
ク内の均熱性を向上することができる。
Further, the addition of a high thermal conductive material such as silicon carbide or aluminum nitride is preferable for improving the thermal conductivity of the sintered body. This is because the thermal conductivity of the sintered body is related to the thermal conductivity and volume ratio of each material to be mixed.
By using a material having a high thermal conductivity, the heat generated in the wafer at the time of exposure or polishing is quickly conducted, and the thermal uniformity in the chuck can be improved.

【0025】4a族元素、5a族元素および6a族元素
の炭化物、窒化物、ホウ化物およびケイ化物ならびに炭
化ホウ素、炭化ケイ素、窒化ケイ素や窒化アルミニウム
の含有量は40vol%以下が好ましい。添加量が40
vol%を越えると、低熱膨張性を損なう虞が大きくな
る。
The content of carbides, nitrides, borides and silicides of 4a group elements, 5a group elements and 6a group elements as well as boron carbide, silicon carbide, silicon nitride and aluminum nitride is preferably 40 vol% or less. 40 added
If it exceeds vol%, the low thermal expansion property is likely to be impaired.

【0026】また、この低熱膨張セラミックスは、コー
ディエライトおよびユークリプタイトのうち少なくとも
1種を60vol%〜98vol%、、4a族元素、5
a族元素および6a族元素の炭化物、窒化物、ホウ化物
およびケイ化物ならびに炭化ホウ素よりなる群から選ば
れた少なくとも1種を2〜40vol%含有すると、よ
り好ましい。2vol%以上添加することにより焼結体
の剛性や耐摩耗性を際立って向上させることができる。
This low thermal expansion ceramic contains 60 vol% to 98 vol% of at least one of cordierite and eucryptite, 4a group element, 5
It is more preferable to contain 2 to 40 vol% of at least one selected from the group consisting of carbides, nitrides, borides and silicides of group a elements and group 6a elements, and boron carbide. By adding 2 vol% or more, the rigidity and wear resistance of the sintered body can be markedly improved.

【0027】本発明の真空チャックの基材である別の低
熱膨張セラミックスは、コーディエライトおよびユーク
リプタイトのうち少なくとも1種を57vol%〜9
9.89vol%、カーボンを0.01vol%〜3v
ol%、4a族元素、5a族元素および6a族元素の炭
化物、窒化物、ホウ化物およびケイ化物ならびに炭化ケ
イ素、炭化ホウ素、窒化ケイ素および窒化アルミニウム
よりなる群から選ばれた少なくとも1種を0.1vol
%〜40vol%含有することが好ましい。かかる条件
を満たすときは、低熱膨張性を有するとともに、低抵抗
性と耐磨耗性に加えて高い剛性を有し、さらに黒色を呈
するセラミックスを得ることができる。かかる黒色低熱
膨張セラミックスは、低熱膨張性、低抵抗性、耐磨耗性
および剛性が要求される種々の用途に適用することがで
き、特に、露光装置用真空チャック、ステージ部材など
の半導体製造装置用部品あるいは液晶製造装置用部品に
適する。
Another low thermal expansion ceramic which is the base material of the vacuum chuck of the present invention comprises 57 vol% to 9 of at least one of cordierite and eucryptite.
9.89vol%, 0.01vol% to 3v of carbon
%, at least one selected from the group consisting of carbides, nitrides, borides and silicides of 4a group elements, 5a group elements and 6a group elements and silicon carbide, boron carbide, silicon nitride and aluminum nitride. 1 vol
% To 40 vol% is preferable. When such a condition is satisfied, it is possible to obtain a ceramic that has low thermal expansion properties, high resistance in addition to low resistance and abrasion resistance, and black color. The black low thermal expansion ceramics can be applied to various applications in which low thermal expansion, low resistance, abrasion resistance and rigidity are required, and in particular, semiconductor manufacturing equipment such as vacuum chucks for exposure equipment and stage members. Suitable for parts or parts for LCD manufacturing equipment.

【0028】低熱膨張セラミックスにおいてカーボンを
添加する理由は、カーボンを添加することにより、焼結
体の低抵抗化を容易に図ることができるためである。一
方、添加量が3vol%より多くなると、焼結体の緻密
性を得ることが困難になる。カーボンは、平均粒径が
0.1μm以下の粉末で使用することが好ましい。カー
ボンは、カーボン粉末としてそのままを添加してもよい
が、焼成後にカーボンが残り得る樹脂、たとえばフェノ
ール樹脂やフラン樹脂を成形前に添加してもよい。この
ようにすると、混合する際にアルコールや水などに樹脂
を溶かすことができるため、成形体においてカーボンを
均一に分散させることができる。
The reason why carbon is added to the low thermal expansion ceramics is that it is possible to easily reduce the resistance of the sintered body by adding carbon. On the other hand, if the addition amount exceeds 3 vol%, it becomes difficult to obtain the denseness of the sintered body. Carbon is preferably used in the form of powder having an average particle size of 0.1 μm or less. Carbon may be added as it is as carbon powder, but a resin that allows carbon to remain after firing, such as phenol resin or furan resin, may be added before molding. By so doing, the resin can be dissolved in alcohol, water, etc. during mixing, so that carbon can be uniformly dispersed in the molded body.

【0029】なお、基材中の成分含有量を示す体積百分
率(vol%)は、たとえば、二次イオン質量分析法
(SIMS)あるいは原子吸光法、ICP発光分析法な
どの方法によって成分の重量%を求めた後、その重量%
をその成分の一般的な比重で除することにより、求める
ことができる。
The volume percentage (vol%) indicating the content of the component in the substrate is, for example, secondary ion mass spectrometry (SIMS), atomic absorption method, ICP emission spectrometry, etc. After determining that weight%
Can be obtained by dividing by the general specific gravity of the component.

【0030】低熱膨張セラミックスの熱膨張係数は、1
0℃〜40℃の温度において1.5×10-6/℃以下で
ある。熱膨張係数が1.5×10-6/℃より大きいと、
高い精度を必要とする微細回路の製造に十分に対応する
ことができない。熱膨張係数は、−0.5〜1.5×10
-6/℃が好ましく、−0.5〜1.0×10-6/℃がより
好ましい。
The coefficient of thermal expansion of the low thermal expansion ceramics is 1
It is not more than 1.5 × 10 −6 / ° C. at a temperature of 0 ° C. to 40 ° C. If the coefficient of thermal expansion is greater than 1.5 × 10 -6 / ° C,
It is not possible to sufficiently cope with the manufacture of fine circuits that require high precision. The coefficient of thermal expansion is -0.5 to 1.5 x 10
-6 / ° C is preferable, and -0.5 to 1.0x10 -6 / ° C is more preferable.

【0031】低熱膨張セラミックスの気孔率は、0.5
%以下であり、0.2%以下が好ましく、0.1%以下が
より好ましい。気孔率が0.5%より大きくなると、セ
ラミックスに必要な剛性や強度を得にくくなる。また、
気孔へパーティクルが付着し、ウェハ保持時にウェハの
高さがずれてしまい、露光装置においては、焦点ずれに
よる露光不良の原因となりやすい。したがって、気孔サ
イズも小さい方がよく、セラミックスの気孔サイズは、
露光装置に使用するウェハ保持用真空チャックの基材と
する場合を想定すると、5μm以下が好ましく、2μm
以下がより好ましい。
The porosity of the low thermal expansion ceramics is 0.5.
% Or less, preferably 0.2% or less, and more preferably 0.1% or less. If the porosity is greater than 0.5%, it becomes difficult to obtain the rigidity and strength required for ceramics. Also,
Particles adhere to the pores and the height of the wafer shifts when the wafer is held, which easily causes exposure defects due to focus shift in the exposure apparatus. Therefore, the pore size should also be small, and the pore size of ceramics should be
Assuming that it is used as a base material for a wafer holding vacuum chuck used in an exposure apparatus, 5 μm or less is preferable, and 2 μm is preferable.
The following is more preferable.

【0032】低熱膨張セラミックスのヤング率は、12
0GPa以上が好ましく、130GPa以上がより好ま
しい。露光装置に使用されるウェハ保持用真空チャック
は、XY方向にステッピング可能なステージ上に載置さ
れXY方向に移動しながら露光処理がなされる。そのた
め、剛性が低いと移動時の振動が減衰せず、露光不良が
発生しやすくなる。また、本発明の真空チャックは、内
部に冷却媒体を流通させることができる構造を有する
が、真空チャックの剛性が低いと、冷却媒体の流通に際
してチャック内に発生する振動を抑えることができず、
このため露光不良が発生しやすくなる。
The Young's modulus of the low thermal expansion ceramics is 12
0 GPa or more is preferable, and 130 GPa or more is more preferable. The wafer holding vacuum chuck used in the exposure apparatus is placed on a stage that can be stepped in the XY directions, and is exposed in the XY directions while being moved. Therefore, if the rigidity is low, vibration during movement is not attenuated, and exposure failure is likely to occur. Further, the vacuum chuck of the present invention has a structure capable of circulating a cooling medium inside, but when the rigidity of the vacuum chuck is low, it is not possible to suppress the vibration generated in the chuck during the circulation of the cooling medium,
Therefore, exposure failure is likely to occur.

【0033】低熱膨張セラミックスの体積抵抗率は10
8Ω・cm以下が好ましく、107Ω・cm以下がより好
ましい。体積抵抗率が108Ω・cmより大きいと、ウ
ェハ処理時に発生した静電気が逃げにくくなるため、パ
ーティクルが真空チャックの表面に付着しやすくなる。
その結果、ウェハを保持する際にウェハの高さがずれて
しまい、たとえば露光装置であれば焦点ずれによる露光
不良が生じやすくなる。108Ω・cmという体積抵抗
値は、製品表面に発生する静電気を除去するための限界
値であり、体積抵抗率が108Ω・cm以下であること
は、静電気を速やかに除去できることを意味する。
The volume resistivity of the low thermal expansion ceramics is 10
It is preferably 8 Ω · cm or less, more preferably 10 7 Ω · cm or less. When the volume resistivity is higher than 10 8 Ω · cm, static electricity generated during wafer processing becomes difficult to escape, and particles are likely to adhere to the surface of the vacuum chuck.
As a result, the height of the wafer shifts when holding the wafer, and, for example, in the case of an exposure apparatus, exposure failure due to focus shift easily occurs. A volume resistance value of 10 8 Ω · cm is a limit value for removing static electricity generated on the product surface, and a volume resistivity of 10 8 Ω · cm or less means that static electricity can be quickly removed. To do.

【0034】(真空チャックの製造方法)コーディエラ
イトやユークリプタイトのほか、必要に応じてカーボ
ン、4a族元素の炭化物などを調合し、アルコールや水
などの溶媒中でボールミルを用いて混合する。混合後、
乾燥し、原料粉末を得る。得られた粉末をホットプレス
により焼成し、緻密質焼結体を得る。焼成の条件は、コ
ーディエライトを主材とする場合には、窒素やアルゴン
などの不活性ガス雰囲気下、1300℃〜1450℃、
490Pa〜4900Pa(50kgf/cm2〜50
0kgf/cm2)が好ましく、ユークリプタイトを主
材とする場合には、不活性ガス雰囲気下、1150℃〜
1300℃、490Pa〜4900Pa(50kgf/
cm2〜500kgf/cm2)が好ましい。大型の製品
を量産したい場合、常圧焼結法または高温等方加圧焼結
法(HIP)を使用する。得られた焼結体は、所望の形
状に機械加工して製品化する。
(Vacuum chuck manufacturing method) In addition to cordierite and eucryptite, if necessary, carbon, a carbide of a 4a group element, etc. are mixed and mixed in a solvent such as alcohol or water using a ball mill. . After mixing
Dry to obtain raw material powder. The powder obtained is fired by hot pressing to obtain a dense sintered body. When cordierite is the main material, the firing conditions are 1300 ° C. to 1450 ° C. in an inert gas atmosphere such as nitrogen or argon.
490 Pa to 4900 Pa (50 kgf / cm 2 to 50
0 kgf / cm 2 ) is preferable, and when using eucryptite as a main material, it is 1150 ° C. or higher in an inert gas atmosphere.
1300 ° C, 490Pa to 4900Pa (50kgf /
cm 2 to 500 kgf / cm 2 ) is preferable. When it is desired to mass-produce a large product, the normal pressure sintering method or the high temperature isotropic pressure sintering method (HIP) is used. The obtained sintered body is machined into a desired shape to produce a product.

【0035】本発明の真空チャックは、溝加工を施した
セラミックス基材を含む複数のセラミックス基材を積層
し、各基材同士を金属系接合材層または無機系接合材層
を介して接合することにより、基材の接合面の部分に空
洞を設ける態様が好ましい。
In the vacuum chuck of the present invention, a plurality of ceramic base materials including a groove-processed ceramic base material are laminated, and the base materials are bonded to each other via a metal-based bonding material layer or an inorganic-based bonding material layer. Therefore, an embodiment in which a cavity is provided in the joint surface portion of the base material is preferable.

【0036】空洞の形成方法としては、接合することな
く、真空チャックの外周から2本以上の孔を内部で交差
するようにして形成する方法や、あらかじめ溝加工した
基材と溝加工していない基材とを積層し、接合すること
により形成する方法がある。形成する空洞の形状や大き
さを容易に設計することができる点で、後者の接合方法
が好ましいからである。
As a method of forming the cavity, a method of forming two or more holes from the outer circumference of the vacuum chuck so as to intersect each other inside without joining, or a method of forming no groove with a pre-grooved base material There is a method in which a base material is laminated and bonded to form a base material. This is because the latter joining method is preferable because the shape and size of the cavity to be formed can be easily designed.

【0037】積層する基材は、異なる材質のものを使用
することもでき、たとえばウェハを真空吸引する側の基
材を、パーティクル対策を織り込んで導電材とし、真空
吸引と関係のない側の基材を絶縁材としたり、またはヤ
ング率や熱膨張係数の異なる基材を積層することもでき
る。
The base materials to be laminated can be made of different materials. For example, the base material on the side for vacuum suction of the wafer is woven into the conductive material by taking measures against particles, and the base on the side not related to vacuum suction is used. The material may be an insulating material, or base materials having different Young's modulus and thermal expansion coefficient may be laminated.

【0038】接合方法としては、エポキシ樹脂などの樹
脂接合材による方法と、ガラスなどの無機系接合材によ
る方法、金属接合材による方法の3種類があるが、樹脂
接合材による方法は、樹脂分の経時劣化による接合強度
の低下や接合部の剛性低下、熱抵抗の増大などが生じや
すいため、無機系接合材による方法や金属接合材による
方法が好ましい。
There are three types of joining methods: a method using a resin joining material such as an epoxy resin, a method using an inorganic joining material such as glass, and a method using a metal joining material. The method using an inorganic bonding material or the method using a metal bonding material is preferable because the bonding strength is deteriorated, the rigidity of the bonded portion is decreased, and the thermal resistance is increased due to deterioration over time.

【0039】無機系接合材により接合する方法では、典
型的には、無機系接合材としてガラスが使用される。ガ
ラスとしては、熱膨張係数が0℃〜300℃の温度にお
いて4×10-6/℃以下のものが好ましく、3×10-6
/℃以下のものがより好ましい。ガラスの熱膨張係数が
4×10-6/℃より大きくなると、接合する基材が低熱
膨張材であるため、ガラスと基材の熱膨張差により界面
のクラックや剥離が生じやすくなる。このような低熱膨
張性ガラスとしては、たとえばホウケイ酸ガラスなどが
ある。接合後のガラスの厚さは、接合界面に発生する応
力緩和の必要性から、5μm〜100μmが好ましく、
5μm〜50μmがより好ましい。
In the method of bonding with an inorganic bonding material, glass is typically used as the inorganic bonding material. As the glass, those having a thermal expansion coefficient of 4 × 10 −6 / ° C. or less at a temperature of 0 ° C. to 300 ° C. are preferable, and 3 × 10 −6
Those having a temperature of / ° C or less are more preferable. When the coefficient of thermal expansion of the glass is larger than 4 × 10 −6 / ° C., the base material to be joined is a low thermal expansion material, so that cracks and peeling at the interface are likely to occur due to the difference in thermal expansion between the glass and the base material. Examples of such low thermal expansion glass include borosilicate glass. The thickness of the glass after bonding is preferably 5 μm to 100 μm from the necessity of relaxing stress generated at the bonding interface,
It is more preferably 5 μm to 50 μm.

【0040】ここで挙げたホウケイ酸ガラス自体は絶縁
材であるが、体積抵抗率が105Ω・cm以下の基材の
場合、ホウケイ酸ガラスでの接合後にも基材同士の電気
的導通が確保されることがある。これは、たとえばカー
ボンなどの基材の導電成分のガラスへの拡散によると考
えられる。
Although the borosilicate glass itself mentioned here is an insulating material, in the case of a base material having a volume resistivity of 10 5 Ω · cm or less, electrical continuity between the base materials is maintained even after bonding with the borosilicate glass. May be secured. It is considered that this is due to diffusion of the conductive component of the base material such as carbon into the glass.

【0041】ガラスによる接合は、ガラス粉末を溶剤と
混合し、基材に塗布し、乾燥後、焼成炉にて溶融させ、
その後、固化する手順で行なうことができる。焼成は、
基材に非酸化性の添加材を加える場合には、窒素などの
不活性雰囲気下で行なうことが好ましい。添加剤に酸化
する成分がないときや添加材を加えない場合には大気雰
囲気下での焼成も可能である。焼成温度は、たとえばホ
ウケイ酸ガラスを接合材として使用する場合は、ガラス
の溶融を進行させ、気泡を排除し、接合後の冷却媒体の
漏れを避けたり、接合部の剛性を高める点で、1150
℃〜1300℃が好ましい。
For joining with glass, glass powder is mixed with a solvent, coated on a substrate, dried and then melted in a firing furnace.
After that, the procedure of solidifying can be performed. Firing
When a non-oxidizing additive is added to the base material, it is preferably carried out in an inert atmosphere such as nitrogen. When the additive has no component that oxidizes or when the additive is not added, firing in an air atmosphere is also possible. For example, when borosilicate glass is used as a bonding material, the firing temperature is 1150 in terms of promoting melting of the glass, eliminating bubbles, avoiding leakage of a cooling medium after bonding, and increasing rigidity of the bonding portion.
C. to 1300.degree. C. are preferred.

【0042】金属接合材による方法では、たとえば銀を
主成分とするロウ材やチタンを主成分とするロウ材、あ
るいはアルミ材などを使用する。ロウ材は、接合強度や
冷却媒体による耐食性などを基準にして選択することが
好ましい。ロウ材は、接合後の冷却媒体の漏れを確実に
防止するために、塗布厚さを均一にすることが好まし
く、ペースト状のものよりも均一な厚さの箔状のものが
好ましい。ロウ材の厚さは、10μm〜50μmが好ま
しく、10μm〜30μmがより好ましい。
In the method using a metal bonding material, for example, a brazing material containing silver as a main component, a brazing material containing titanium as a main component, or an aluminum material is used. The brazing material is preferably selected based on the bonding strength and the corrosion resistance of the cooling medium. In order to surely prevent the leakage of the cooling medium after joining, the brazing material preferably has a uniform coating thickness, and a foil-shaped brazing material having a uniform thickness is more preferable than a paste-shaped brazing material. The thickness of the brazing material is preferably 10 μm to 50 μm, more preferably 10 μm to 30 μm.

【0043】接合法によらない場合には、真空チャック
の外周から穴加工をした後、露光装置用真空チャックで
あれば、ウェハを保持する面に凸部(ピン)やリングな
どを設けることが好ましい。一方、接合法による場合
は、ウェハを保持する面に凸部(ピン)やリングなどを
設けるのは接合前でも接合後でもどちらでもよい。さら
に冷却媒体との熱交換を促進するために、空洞の形状に
改良を加えたり、ウェハに発生する熱を除くために、ウ
ェハを保持する面に無数に設けている凸部の間に冷却ガ
スを流通させるなどの追加改良を加えることもできる。
In the case of not using the bonding method, after forming a hole from the outer periphery of the vacuum chuck, in the case of the vacuum chuck for an exposure apparatus, a convex portion (pin) or a ring may be provided on the surface holding the wafer. preferable. On the other hand, in the case of the bonding method, the convex portion (pin), the ring or the like may be provided on the surface holding the wafer either before or after the bonding. Further, in order to promote heat exchange with the cooling medium, the shape of the cavity is improved, and in order to remove the heat generated in the wafer, cooling gas is provided between the innumerable convex portions provided on the surface holding the wafer. It is also possible to add additional improvements such as distributing.

【0044】実施例 純度99%以上で平均粒径が3μmのコーディエライト
粉末やユークリプタイト粉末を主材とし、これに必要に
応じて平均粒径が0.1μmのカーボン粉末、平均粒径
が0.5μmの4a族元素、5a族元素もしくは6族元
素の炭化物、窒化物、ホウ化物、ケイ化物、炭化ホウ
素、炭化ケイ素、窒化ケイ素や窒化アルミニウムの粉末
を、焼結後に表1〜7に示す割合となるように調合した
後、エタノールを溶媒として使用しボールミルで24時
間混合した。得られた混合物を乾燥した後、表1〜7に
示す温度で、窒素またはアルゴンの不活性ガスの雰囲気
下、4900Pa(500kgf/cm2)の圧力により
ホットプレス焼成し、気孔率が0.1%以下の緻密質焼
結体を得た。得られた焼結体の物性を調査した結果を表
1〜7に示す。
[0044] Example purity and an average particle diameter of 99% or more and 3μm cordierite powder and eucryptite powder main material of an average particle diameter of 0.1μm of carbon powder as needed to an average particle size Powders of carbides, nitrides, borides, suicides, boron carbide, silicon carbide, silicon nitride and aluminum nitride of 4a group element, 5a group element or 6 group element of 0.5 μm are shown in Tables 1 to 7 after sintering. After blending so as to have the ratio shown in (1), ethanol was used as a solvent and mixed in a ball mill for 24 hours. The obtained mixture was dried and then hot-press fired at a temperature shown in Tables 1 to 7 under an inert gas atmosphere of nitrogen or argon under a pressure of 4900 Pa (500 kgf / cm 2 ) to obtain a porosity of 0.1. % Or less to obtain a dense sintered body. The results of investigating the physical properties of the obtained sintered body are shown in Tables 1 to 7.

【0045】[0045]

【表1】 [Table 1]

【0046】[0046]

【表2】 [Table 2]

【0047】[0047]

【表3】 [Table 3]

【0048】[0048]

【表4】 [Table 4]

【0049】[0049]

【表5】 [Table 5]

【0050】[0050]

【表6】 [Table 6]

【0051】[0051]

【表7】 [Table 7]

【0052】耐摩耗性はピンオンディスク法で測定し
た。測定された耐磨耗性が主材の耐磨耗性とほぼ同一の
ものには△、主材よりも優れているものには○を付して
いる。
Abrasion resistance was measured by the pin-on-disk method. If the measured wear resistance is almost the same as the wear resistance of the main material, Δ is given, and if it is superior to the main material, ○ is given.

【0053】導電性について、体積抵抗率が108Ω・
cmを超えるものには△、108Ω・cm以下のものに
は○を付している。
Regarding conductivity, the volume resistivity is 10 8 Ω.
Those with more than cm are marked with Δ, and those with less than 10 8 Ω · cm are marked with ◯.

【0054】表1〜7に示す結果から明らかなとおり、
本発明のセラミックスは温度上昇に対する熱膨張係数が
いずれも1.5×10-6/℃以下であり、また気孔率は
0.5%以下の緻密質セラミックスであった。したがっ
て、このような緻密質の低熱膨張セラミックスを基材と
する真空チャックを使用することにより、ウェハ処理時
の温度上昇に対しても熱膨張を低く抑えて、高精度のウ
ェハの加工を可能とし、回路の微細化にも十分に対応で
きることがわかった。
As is clear from the results shown in Tables 1 to 7,
The ceramics of the present invention were dense ceramics having a coefficient of thermal expansion with respect to temperature rise of 1.5 × 10 −6 / ° C. or less and a porosity of 0.5% or less. Therefore, by using a vacuum chuck that uses such a dense low thermal expansion ceramics as a base material, the thermal expansion is suppressed to a low level even when the temperature rises during wafer processing, and high-precision wafer processing becomes possible. , It was found that it is possible to sufficiently cope with the miniaturization of the circuit.

【0055】これらの低熱膨張セラミックス体を用い
て、接合により、内部に空洞を有する真空チャックを作
製した。低熱膨張セラミックス体は、(a)コーディエ
ライト100%品(表1の実施例12)、(b)コーデ
ィエライト95%+WC5%品(表1の実施例2)、
(c)コーディエライト97.5%+カーボン1.5%
+Si341.0%品(表7の実施例70)の3種類を
用意した。これらのいずれの材料についても、一方は同
心円状の溝を加工により形成したものと、もう一方に溝
を形成していないものを準備し、ロウ材で接合を行っ
た。ロウ材は、銀70%、銅27%、チタン3%を含有
するもので、箔状(厚さ20μm)のものとした。ロウ
付け時の加熱温度は850℃とした。接合後、仕上げ加
工を施した。このようにして得られた真空チャックに、
3気圧の水を通流させたが、水の漏れはなかった。
Using these low thermal expansion ceramic bodies, a vacuum chuck having a cavity inside was produced by bonding. The low thermal expansion ceramic bodies are (a) 100% cordierite product (Example 12 of Table 1), (b) 95% cordierite + 5% WC product (Example 2 of Table 1),
(C) Cordierite 97.5% + carbon 1.5%
Three types of + Si 3 N 4 1.0% product (Example 70 in Table 7) were prepared. Regarding any of these materials, one having a concentric groove formed by processing and one having no groove formed in the other were prepared and joined with a brazing material. The brazing material contained 70% silver, 27% copper, and 3% titanium, and had a foil shape (thickness 20 μm). The heating temperature during brazing was 850 ° C. After joining, finishing processing was performed. In the vacuum chuck thus obtained,
Water of 3 atm was passed through, but no water leaked.

【0056】今回開示された実施の形態および実施例は
すべての点で例示であって制限的なものではないと考え
られるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではな
くて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と
均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれるこ
とが意図される。
The embodiments and examples disclosed this time are to be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is shown not by the above description but by the claims, and is intended to include meanings equivalent to the claims and all modifications within the scope.

【0057】[0057]

【発明の効果】本発明のウェハ保持用真空チャックは、
処理時の温度上昇に対してもチャックの熱膨張を抑え、
チャック上のウェハの温度を一定に保つことが可能であ
る。また、チャックの重量増加を抑えつつ剛性を高める
ことによりウェハ上に高精度の加工を可能とし、回路の
微細化にも十分に対応できる。
The wafer holding vacuum chuck of the present invention is
Suppresses the thermal expansion of the chuck against the temperature rise during processing,
It is possible to keep the temperature of the wafer on the chuck constant. Further, by increasing the rigidity while suppressing the increase in weight of the chuck, it is possible to perform high-precision processing on the wafer, and it is possible to sufficiently cope with the miniaturization of the circuit.

【0058】本発明の真空チャックは、露光装置用真空
チャック、ウェハ研磨装置用真空チャックなどとして有
用であり、半導体製造装置のほか液晶製造装置にも使用
することが可能である。
The vacuum chuck of the present invention is useful as a vacuum chuck for an exposure apparatus, a vacuum chuck for a wafer polishing apparatus, etc., and can be used for a liquid crystal manufacturing apparatus as well as a semiconductor manufacturing apparatus.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 本発明の真空チャックの構造を示す概略図で
ある。
FIG. 1 is a schematic view showing the structure of a vacuum chuck of the present invention.

【図2】 本発明の別の真空チャックの構造を示す概略
図である。
FIG. 2 is a schematic view showing the structure of another vacuum chuck of the present invention.

【図3】 本発明のさらに別の真空チャックの構造を示
す概略図である。
FIG. 3 is a schematic view showing the structure of still another vacuum chuck of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 凸部、12 真空吸引経路、13 空洞、14
接合面。
11 convex part, 12 vacuum suction path, 13 cavity, 14
Joint surface.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4G030 AA02 AA07 AA36 AA37 AA45 AA46 AA47 AA49 AA51 AA52 AA53 AA60 BA01 BA24 CA03 CA07 CA08 HA18 5F031 CA02 CA05 HA02 HA08 HA14 HA38 MA27 PA11 5F046 CC08 CC10 CC11    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    F-term (reference) 4G030 AA02 AA07 AA36 AA37 AA45                       AA46 AA47 AA49 AA51 AA52                       AA53 AA60 BA01 BA24 CA03                       CA07 CA08 HA18                 5F031 CA02 CA05 HA02 HA08 HA14                       HA38 MA27 PA11                 5F046 CC08 CC10 CC11

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体製造装置を構成するウェハ保持用
真空チャックであって、10℃〜40℃の温度における
熱膨張係数が1.5×10-6/℃以下であり、気孔率が
0.5%以下である低熱膨張セラミックスからなり、内
部に真空吸引経路および空洞が配設されている真空チャ
ック。
1. A wafer-holding vacuum chuck constituting a semiconductor manufacturing apparatus, having a coefficient of thermal expansion of 1.5 × 10 −6 / ° C. or less at a temperature of 10 ° C. to 40 ° C. and a porosity of 0. A vacuum chuck made of low thermal expansion ceramics of 5% or less and having a vacuum suction path and a cavity inside.
【請求項2】 前記低熱膨張セラミックスのヤング率
は、120GPa以上である請求項1記載の真空チャッ
ク。
2. The vacuum chuck according to claim 1, wherein the Young's modulus of the low thermal expansion ceramics is 120 GPa or more.
【請求項3】 前記低熱膨張セラミックスの体積抵抗率
は、108Ω・cm以下である請求項1記載の真空チャ
ック。
3. The vacuum chuck according to claim 1, wherein the low thermal expansion ceramics has a volume resistivity of 10 8 Ω · cm or less.
【請求項4】 溝加工を施したセラミックス基材を含む
複数のセラミックス基材を積層した状態で、各基材同士
が金属系接合材層または無機系接合材層を介して接合さ
れることにより、各基材の接合面の少なくとも一つに前
記空洞が配設されている請求項1記載の真空チャック。
4. A plurality of ceramic base materials including a grooved ceramic base material are laminated, and the base materials are bonded to each other through a metal-based bonding material layer or an inorganic-based bonding material layer. The vacuum chuck according to claim 1, wherein the cavity is provided in at least one of the bonding surfaces of the respective base materials.
【請求項5】 前記低熱膨張セラミックスは、コーディ
エライトおよびユークリプタイトのうち少なくとも1種
を60vol%〜100vol%、4a族元素、5a族
元素および6a族元素の炭化物、窒化物、ホウ化物およ
びケイ化物ならびに炭化ホウ素、炭化ケイ素、窒化ケイ
素、窒化アルミニウムよりなる群から選ばれた少なくと
も1種を0vol%〜40vol%含有するセラミック
スである請求項1記載の真空チャック。
5. The low thermal expansion ceramics comprises 60 vol% to 100 vol% of at least one of cordierite and eucryptite, a carbide, a nitride, a boride of a 4a group element, a 5a group element and a 6a group element, and The vacuum chuck according to claim 1, which is a ceramic containing 0 vol% to 40 vol% of a silicide and at least one selected from the group consisting of boron carbide, silicon carbide, silicon nitride, and aluminum nitride.
【請求項6】 前記低熱膨張セラミックスは、コーディ
エライトおよびユークリプタイトのうち少なくとも1種
を57vol%〜99.89vol%、カーボンを0.
01vol%〜3vol%、4a族元素、5a族元素お
よび6a族元素の炭化物、窒化物、ホウ化物およびケイ
化物ならびに炭化ホウ素、炭化ケイ素、窒化ケイ素、窒
化アルミニウムよりなる群から選ばれた少なくとも1種
を0.1vol%〜40vol%含有するセラミックス
である請求項1記載の真空チャック。
6. The low thermal expansion ceramics comprises 57% by volume to 99.89% by volume of at least one of cordierite and eucryptite and 0.
01 vol% to 3 vol%, at least one selected from the group consisting of carbides, nitrides, borides and silicides of 4a group elements, 5a group elements and 6a group elements and boron carbide, silicon carbide, silicon nitride, aluminum nitride The vacuum chuck according to claim 1, which is a ceramic containing 0.1 vol% to 40 vol%.
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