JP2004209633A - 加工用基板固定装置およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 多孔質セラミック板とその周囲を囲繞するセラミック台座とからなるウェーハチャックにおいて、多孔質セラミックとセラミックとの研削抵抗が異なるため、ウェーハチャック表面を研削した場合に多孔質セラミック板とセラミック台座との間に段差ができる。この段差によりウェーハ裏面にキズがつくと共に、真空がリークする。
【解決手段】 ウェーハを吸着可能な多孔質セラミック板１４の外周部にセラミックの台座１８を固定したウェーハチャック１１において、多孔質セラミック板１４の外周に、多孔質セラミック板１４とほぼ同じ研削抵抗と硬度を有する非通気層１６を設ける。また、この非通気層１６の材質を、多孔質セラミック板１４と同じ材料のセラミック粒に接着剤を混ぜたものとする。
【選択図】 図２

Description

本発明は、半導体ウェーハや液晶基板等の平坦面を有する基板を吸着する基板固定装置に関し、特にウェーハを吸着固定する真空吸着装置及びその製造方法に関する。

半導体ウェーハ上に集積回路を製造する過程で、ウェーハ表面又は裏面を平坦化するために通常、研削・研磨工程を経ることになる。これらの工程においてウェーハはウェーハ研削装置により研削され、極めて平坦度の高いウェーハに仕上げられる。

図８（ａ）は、従来のウェーハ研削装置のウェーハチャックの縦断面図、図８（ｂ）は図８（ａ）の破線丸で囲んだ部分の拡大図である。このウェーハチャック５１は、多孔質セラミック板５２と、その外周および底部を囲う非通気性のセラミック台座５６とからなり、排気口５４から吸引することによりチャック面にウェーハ２６を真空吸着して、ウェーハ２６を固定する。

前述のように、半導体ウェーハなどは極めて高い平坦度を求められるため、ウェーハを吸着するチャック面も高い平坦度を求められる。そのためウェーハを吸着するチャック面は、適宜、研削またはラップ加工により高精度の加工を施され、高平坦度に保たれている。

しかし、従来のウェーハチャック５１は多孔質セラミック板５２の材質の方がセラミック台座５６の材質よりも随分と軟らかく、両者の研削抵抗が大きく異なる。そのため、チャック面を研削またはラップ加工により平坦化加工をする際に、例えば図８（ｂ）の拡大断面図に示すように数十μｍ〜数百μｍ程度、セラミック台座５６よりも多孔質セラミック板５２が過研削され、段差５５が生じる場合がある。

このような段差５５は吸着固定されるウェーハ２６の裏面に傷をつけるのみならず、この段差５５から空気がリークして吸着力が低下し、研削中にウェーハ２６が外れ、ウェーハを破損させることが考えられる。また、段差５５の形状がウェーハ２６の表面（被研磨面）に転写されるため、ウェーハ２６の外周近傍において、ウェーハ厚が急激に変化する場所が現われる。このような問題を解消すべく、例えば、実用新案登録平成９年２５５９３８号公報では、ウェーハチャック面の段差を減少させるためのチャック構成が開示されている。
実用新案登録平成９年２５５９３８号公報

図９に示すように、このウェーハチャック５７では、非通気性のセラミックよりなるセラミック台座５６の中に多孔質セラミック板５２を配置し、さらに多孔質セラミック板５２の外周部に空気流通を阻止するガラスを含浸させている。多孔質セラミック板５２の外周部にガラスを含浸させ、非通気性を有するガラス層５８を形成することにより、このガラス層５８とセラミック台座５６との研削抵抗を近似させ、ガラス層５８とセラミック台座５６との間の段差を減少させている。

図９に示すように、ウェーハ２６の外周部はセラミック台座５６とガラス層５８に被さるが、この領域においてはウェーハ２６はチャックに吸着されないため、外周部がウェーハチャック５７から浮き上がることになる。

ウェーハチャック５７の構成は上述の通り、多孔質セラミック板５２の外周部に接着剤であるガラスを含浸させるものであり、ガラスは高い粘性を有するため、含浸領域を正確にコントロールすることは極めて困難である。その結果、ウェーハ２６の外周部の吸着性能にバラツキが発生し、ウェーハ外周部の平坦度が悪いという問題が発生する。

また、吸引時の真空はウェーハ裏面とセラミック台座５６との接触部でシールされ、ウェーハ２６は硬いセラミック台座５６に直接接触するため、ウェーハ２６のシール部に微小なキズが発生する。

そのため、図１０（ａ）に示すようにウェーハチャック５１において、セラミック台座５６とウェーハ２６の外周部が接触しないように、多孔質セラミック板５２の直径よりも小さい直径を有するウェーハ２６を配置して、吸着させる方法が考えられる。そこで、本願の発明者等は、ウェーハ２６の外周部がセラミック台座５６に接触しないようにウェーハチャック５１に吸着させた状態で、ウェーハ研磨装置によりウェーハ２６を研磨する実験を行った。

図１１（ａ）はウェーハの平面図、図１１（ｂ）はウェーハの側面図を示している。図１１（ａ）及び（ｂ）に示すようにウェーハ２６の中心とノッチ３０を結ぶ直線を、ノッチ３０から反時計回りに９０°と２７０°回転させた位置のウェーハ断面厚を測定した。図１２は研磨後のウェーハ厚を示すグラフである。横軸はウェーハの断面厚の測定位置を示し、一番右側の１００（ｍｍ）がウェーハの外周端部を表している。研磨を行った１０枚のウェーハについて、外周端部から中心に向かって約２ｍｍピッチでウェーハ厚を測定し、基準となるウェーハ厚との差分値（μｍ）を縦軸にプロットした。

図１２のグラフから、ウェーハの外周近傍においてはウェーハ厚が薄くなる傾向にあることがわかる。また、１０枚のウェーハについて測定を行ったものであるが、ウェーハ毎にバラツキがあることもわかる。これは、ウェーハ外周近傍における吸着力の低下が原因であると考えられる。図１０（ｂ）は図１０（ａ）の破線丸で囲んだ部分の拡大図であるが、ウェーハ２６とセラミック台座５６との間に隙間があいているため、そこから外気が侵入する。その結果、ウェーハ２６の外周近傍の吸着力が低下し、ウェーハ２６の外周部がチャックから浮いた状態で研磨されるために、外周近傍のウェーハ厚が薄くなると考えられる。このようなウェーハ外周近傍におけるウェーハ厚精度の低下は、ウェーハの品質の低下につながる。

本出願に係る発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、その第１の目的とするところは、非通気層の領域を確実にコントロールし、被加工物の吸着性能にバラツキが出ない基板固定装置を提供することにある。

また、本出願に係る発明の第２の目的は、被加工物のシール部に微小なキズがつくことを防止できる基板固定装置を提供することにある。

本出願に係る発明の第３の目的は、研削によって基板固定装置の形状修正をしても、多孔質セラミックと非通気層との間に段差ができず、加工後の被加工物の周辺部形状を向上させることができる基板固定装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本出願に係る第１の発明は、被加工物を吸着する吸着面を有する多孔質板の外周に、前記多孔質板と同じ研削抵抗と硬度を持つ非通気層を設けたことを特徴とする基板固定装置である。

また、本出願に係る第２の発明は、前記非通気層は、前記吸着面の外周に前記吸着面と面一になる平坦面を有することを特徴とする上記第１の発明に記載の基板固定装置である。

更に、本出願に係る第３の発明は、被加工物を吸着可能な多孔質板の外周部にセラミックの台座を固定した基板固定装置において、前記多孔質板とその周囲の前記台座の間に均等なギャップを設け、該ギャップに前記多孔質板と同じ研削抵抗と硬度を持つ非通気層を設けたことを特徴とする基板固定装置である。

また、本出願に係る第４の発明は、前記セラミックの台座の内径が被加工物の直径よりも大きいことを特徴とする上記第３の発明に記載の基板固定装置である。

更に、本出願に係る第５の発明は、前記多孔質板の外径が被加工物の直径よりも小さいことを特徴とする上記第１乃至第４の発明の何れか１つに記載の基板固定装置である。

また、本出願に係る第６の発明は、前記非通気層と前記被加工物との接触部においてシールすることを特徴とする上記第１乃至第５の発明の何れか１つに記載の基板固定装置である。

更に、本出願に係る第７の発明は、前記非通気層が接着剤であることを特徴とする上記第１乃至第６の発明の何れか１つに記載の基板固定装置である。

また、本出願に係る第８の発明は、前記非通気層が接着剤に粒を混ぜたものであることを特徴とする上記第１乃至第７の発明の何れか１つに記載の基板固定装置である。

更に、本出願に係る第９の発明は、前記粒の材料が、前記多孔質板を構成する材料と同じであることを特徴とする上記第８の発明に記載の基板固定装置である。

また、本出願に係る第１０の発明は、吸着面を構成する多孔質セラミック板と、該多孔質セラミック板の外周に真空をシールするための非通気層を有する基板固定装置であって、前記非通気層が前記多孔質セラミック板と同じ研削抵抗と硬度を有することを特徴とする基板固定装置である。

更に、本出願に係る第１１の発明は、前記非通気層が、接着剤とセラミック粒とを混ぜたものにより構成されたものであって、前記セラミック粒は前記多孔質セラミック板を構成する材料と同じであることを特徴とする上記第１０の発明に記載の基板固定装置である。

また、本出願に係る第１２の発明は、上面に略円形の凹部を有する略円板形状の第１円板を形成する工程と、前記凹部の直径より小さい外径を持つ第２円板を形成する工程と、前記第１円板の凹部の中心に前記第２円板を載置する工程と、前記第１円板の凹部内周と前記第２円板の外周との間に加熱後に非通気層となる材料を充填する工程と、前記工程により組み合わされた成形体を加熱する工程と、を含む基板固定装置の製造方法である。

本発明の基板固定装置によれば、非通気層と多孔質セラミック板の研削抵抗と硬度がほぼ同じであるため、研削によって基板固定装置の形状修正をしても両者の間に殆ど段差が発生しない。そのため、本発明の基板固定装置により被加工物を吸着した場合には段差の形状が転写されず、また、被加工物に窪みや撓みが発生しないため、この状態で研削加工した被加工物の周辺部形状を向上させることができる。

また、非通気層と多孔質セラミック板との間に殆ど段差が生じないため、空気のリークが発生しない。

さらに、本発明の基板固定装置によれば、真空は被加工物と非通気層でシールされ、かつ非通気層の硬度は多孔質セラミックと同等なので被加工物のチャック面にキズがつかない。すなわち、被加工物（基板）は硬いセラミック台座と接触しないため、被加工物（基板）の裏面にキズがつかない。

また、本発明の基板固定装置によれば、非通気層は多孔質セラミック板とは独立に構成できるので吸引領域が変形することはない。すなわち、非通気層は多孔質セラミック板とは独立に構成されているので、多孔質セラミック板に接着剤が含浸して真空吸着部の形状が変形することがない。また、ガラス層を含浸させる場合と異なり、非通気層を独立に構成できるため、非通気層の領域を十分に確保することができるのみならず、非通気層の幅を自由にコントロールすることができる。

このように、本発明の基板固定装置によれば、研削および枚葉研磨を高精度化することができる。

以下、本出願に係るウェーハチャックについて、図面に基づいて詳細に説明する。但し、以下の実施例に記載される構成部品の材質、寸法、形状などは特に限定的な記載が無い限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく単なる説明例に過ぎない。また、以下の説明において、具体例としてシリコンウェーハを研削する研磨装置のウェーハチャックについて説明しているが、本願発明はこれのみに限定されるものではなく、各種半導体基板や液晶ガラス基板等の薄板状の被加工物を固定する基板固定装置に対しても適用することができることは言うまでもない。

図１を参照して、本加工用基板固定装置の構成を説明する。図１は本願発明の実施例１に係るウェーハチャック１１の縦断面図である。ウェーハチャック１１は、吸着面を形成する円板状の多孔質セラミック板１４と、その外周を囲う円筒状の非通気層１６と、多孔質セラミック板１４と非通気層１６の外周および底部を囲繞するセラミック台座１８と、セラミック台座１８の底部に設けられた排気口２０と、排気口２０に接続された真空引き手段としての図示しない真空ポンプ等とによって構成される。

多孔質セラミック板１４は直径１９６ｍｍ，厚さ２０ｍｍの円板形状をしており、上面が被加工物を支持する吸着面１４ａとなる。吸着面１４ａはウェーハ等の薄板状の被加工物を吸着したときに、被研磨面に吸着面形状が転写されることが無いよう高度に平坦化加工が施されている。多孔質セラミック板１４の直径は被加工物であるウェーハの直径（２００ｍｍ）よりもやや小さく、ウェーハを載置した際にはウェーハの外周部数ｍｍが多孔質セラミック板１４よりはみ出した状態となる。

多孔質セラミック板１４はアルミナで構成されており、セラミック粒の大きさは約１００μｍ〜２００μｍ程度、より望ましくは１２０μｍ〜１５０μｍで、気孔率は３０％〜５０％としている。なお、多孔質セラミック板１４に用いる材料は、多孔質セラミック板１４の吸着面１４ａ側から裏面側へ通気性を有するものであればよく、アルミナに限らず、ジルコニア、炭化珪素、窒化珪素等を用いることもできる。

多孔質セラミック板１４の外周とセラミック台座１８の内周には約３ｍｍのギャップが設けられ、この部分に非通気層１６が設けられる。この非通気層１６は、内径１９６ｍｍ，外径２０２ｍｍ，高さ２０ｍｍの円筒形状をなし、その上面１６ａは多孔質セラミック板１４の吸着面１４ａと同一平面上に設けられる。多孔質セラミック板１４の吸着面１４ａと非通気層１６の上面１６ａにより、平坦なウェーハチャック面を構成する。

多孔質セラミック板１４の吸着面１４ａからはみ出したウェーハ２６の外周部は、非通気層１６の上面１６ａに載置される。そのため、ウェーハ２６を吸着したときに被研磨面にウェーハチャック面の形状が転写されることがないよう、上面１６ａにも高度に平坦化加工を施している。非通気層１６の外径はウェーハ２６の直径よりも大きく、ウェーハ２６が非通気層１６からはみ出すことはない。

非通気層１６は接着剤または接着剤にセラミック粒を混ぜたもので構成し、その研削抵抗と硬度を多孔質セラミック板１４のそれと同じにする。ここで、研削抵抗と硬度が、多孔質セラミック板１４の研削抵抗及び硬度と同じ材料とは、チャック面の形状修正の際に多孔質セラミック板１４と同程度の研削代になる硬度を有する材料を指す。特にチャック面の形状修正を行ったときに、多孔質セラミック板１４の研削代と非通気層１６の研削代との差が、０．３μｍ以内になる材料は同じ研削抵抗及び硬度を有すると言える。

非通気層１６の材質は特に限定されないが、例えばガラス（ＳｉＯ_２）系のボンドに、粒径約５０μｍ〜３００μｍ、より望ましくは粒径５０μｍ〜１２０μｍのアルミナ等のセラミック粒を混ぜたものを使用することができる。本実施例では、粒径１２０μｍのアルミナのセラミック粒とガラス（ＳｉＯ_２）系のボンドを、約７：３の割合で混合したボンド材により非通気層１６を構成している。セラミック粒としては、アルミナに限らずジルコニア、炭化珪素、窒化珪素等を用いることもできる。

この非通気層１６は、上面から内周面へ空気が通過しない材料であり且つチャック面の形状修正の際に多孔質セラミック板１４と同じ研削代になる程度の硬度を有する材料であれば、他の材料により構成することもできる。

上記の例は直径２００ｍｍのウェーハを吸着する場合について説明しているが、直径１５０ｍｍや３００ｍｍ以上のウェーハにも対応可能であり、その場合には多孔質セラミック板１４の直径をウェーハの直径よりも４ｍｍ小さく、非通気層１６の外径をウェーハの直径よりも２ｍｍ大きく構成すればよい。

そして、この非通気層１６の外周、および、多孔質セラミック板１４と非通気層１６の底部を覆うように、セラミック台座１８を配設している。セラミック台座１８は図１に示すように、直径２２０ｍｍ，厚さ３０ｍｍの円板の上面に、直径２０２ｍｍ，深さ２０ｍｍの円形凹部を同心に形成したシャーレ状をなす。このセラミック台座１８の円形凹部に非通気層１６と多孔質セラミック板１４が嵌合され、セラミック台座１８と非通気層１６に囲まれた多孔質セラミック部を真空吸着部としている。

セラミック台座１８の底部中央には、セラミック台座１８を上面から下面に貫通する直径２０ｍｍの排気穴２０が穿設されており、この排気穴２０の下端開口部を図示しない真空ポンプに接続している。このセラミック台座１８は多孔質セラミック板１４よりも通気性が低い材質であれば良く、ＳｉＣやＳｉＮなどの種々のセラミック材を用いることができる。中でも、多孔質セラミック板１４と熱膨張係数が近く、十分な硬度を有するアルミナが好適である。

図２は、図１に示したウェーハチャック１１を更に改良した実施例２におけるウェーハチャック３１の縦断面図である。ウェーハチャック３１は、多孔質セラミック板１４とセラミック台座１８の芯出しを容易にするために、図２に示すようにセラミック台座１８の内周に多孔質セラミック板１４の外周との当たり面２２を設けている。

セラミック台座１８は、直径２２０ｍｍ，厚さ３０ｍｍのセラミック製円板の上面から直径２０２ｍｍ，深さ５ｍｍの大径円形凹部を同心に形成し、さらに大径円形凹部の上面に直径１９６ｍｍ，深さ１５ｍｍの小径円形凹部を形成した碗状をしている。小径円形凹部には直径１９６ｍｍ，厚さ２０ｍｍの円板形状の多孔質セラミック板１４を嵌合する。本実施例２における多孔質セラミック板１４も、実施例１における多孔質セラミック板と同様の材質及び構造を有する。

多孔質セラミック板１４の外周の大径円形凹部には、内径１９６ｍｍ，外径２０２ｍｍ，高さ５ｍｍの円筒形状の非通気層１６を設けている。非通気層１６の上面１６ａは多孔質セラミック板１４の吸着面１４ａと同一平面上に設けられ、吸着面１４ａと上面１６ａにより、平坦なウェーハチャック面を構成する。

実施例２におけるウェーハチャック３１によれば、実施例１のウェーハチャック１１に比し、セラミック台座１８と多孔質セラミック板１４の円心位置を正確に一致させることができる。

図４は、図１に示したウェーハチャック１１を更に改良した実施例３におけるウェーハチャック４１の縦断面図である。ウェーハチャック４１は、多孔質セラミック板１４とセラミック台座１８の芯出しを容易にするために、図４に示すようにセラミック台座１８の内周に多孔質セラミック板１４の外周との当たり面２２を設けている。

セラミック台座１８は、直径２１０ｍｍ，厚さ２５ｍｍのセラミック製円板の上面に、直径１９６ｍｍ，深さ１５ｍｍの円形凹部を同心に形成したシャーレ状をなす。セラミック台座１８の上には、内径１９６ｍｍ，外径２１０ｍｍ，高さ５ｍｍの円筒形状の非通気層１６を設けている。非通気層１６の上面１６ａは高度な平坦面に形成され、ウェーハチャック面を構成する。

そして、セラミック台座１８と非通気層１６によって形成された円形凹部に、直径１９６ｍｍ，厚さ２０ｍｍの円板形状の多孔質セラミック板１４を嵌合する。本実施例３における多孔質セラミック板１４も、実施例１における多孔質セラミック板と同様の材質及び構造を有する。

実施例３におけるウェーハチャック４１によれば、実施例１のウェーハチャック１１に比し、セラミック台座１８と多孔質セラミック板１４の円心位置を正確に一致させることができる。

なお、実施例３のウェーハチャック４１においては、非通気層１６がチャック外周の角部に露出することになる。非通気層１６は、多孔質セラミック板１４と同等の硬度を有するが、多孔質セラミック板１４は多孔質なるがゆえにセラミック台座１８に比べて硬度が劣り、且つ脆い。そのため、実施例１及び２に開示したように、セラミック台座１８がチャック外周の角部に露出する構造の方が、チャックの耐久性という面からは好ましい。

また、後述のように、非通気層１６は流動性を有するボンド材を硬化させたものである。セラミック台座１８の上に非通気層１６を形成するには、非通気層１６の形状にボンド材を保持するための金型等の手段が必要となり、製造が難しいものになるため、製造上からも実施例１及び２に開示したチャック構造の方が好ましいと言える。

［ウェーハチャックの製造方法］
次に、本発明に係るウェーハチャックの製造方法について、図５（ａ）乃至（ｄ）を用いて説明する。図５（ａ）乃至（ｄ）は実施例２におけるウェーハチャック３１の製造工程を示した縦断面図である。ここでは実施例２のウェーハチャック３１についての製造工程を説明するが、同様な工程により実施例１の形態のウェーハチャック１１も製造することができる。なお、以下の各部の寸法は、焼結による収縮後の寸法で示す。

図５（ａ）に示すように、直径２２０ｍｍ，厚さ３０ｍｍの円板の上面から直径２０２ｍｍ，深さ５ｍｍの大径円形凹部２９を同心に形成し、さらに大径円形凹部２９の上面に直径１９６ｍｍ，深さ１５ｍｍの小径円形凹部２８を形成した未焼結セラミックの成形体２４を形成する。

次に、図５（ｂ）に示すように、直径１９６ｍｍ，厚さ２０ｍｍの円板状をなす未焼結セラミックの成形体２５を、既に作製した成形体２４の小径円形凹部２８に嵌合させる。図５（ｃ）に示すように、平均粒径１２０μｍのアルミナのセラミック粒に、ガラス（ＳｉＯ_２）系のボンドを約７：３の割合で混合したボンド材１５を、成形体２４と成形体２５との間の大径円形凹部２９に充填する。

このようにして成形した未焼結体を、電気炉等の焼結炉にて焼結温度４００℃〜１２００℃、好ましくは１０００℃〜１２００℃で焼き固める。焼結の結果、成形体２４がセラミック台座１８に、成形体２５が多孔質セラミック板１４に、ボンド材１５が非通気層１６になる。

なお、既に焼結した多孔質セラミック板１４とセラミック台座１８を嵌合させ、大径円形凹部２９にボンド材１５を充填し加熱しても良い。この場合には、ボンド材であるガラス（ＳｉＯ_２）の軟化点は、多孔質セラミック板１４やセラミック台座１８の物性が変化する温度よりも低い温度であることが必要である。

このような工程を経て得られた焼結体のウェーハチャック面に対して、平坦化加工を施し、図５（ｄ）に示すように上面をチャック面とするウェーハチャック３１を完成させる。この時点で、ウェーハチャック３１の非通気層１６と多孔質セラミック板１４との段差は殆ど０である。

なお、上記の製造例では、多孔質セラミック板１４とセラミック台座１８との中心軸を正確に一致させるために、セラミック台座１８の内周面に多孔質セラミック板１４の外周との当たり面２２を設けたウェーハチャック３１の製造方法について説明したが、図１に示すような、当たり面２２を設けないウェーハチャック１１を作製しても良い。

この場合には、直径２２０ｍｍ，厚さ３０ｍｍの円板の上面から直径２０２ｍｍ，深さ２０ｍｍの円形凹部を同心に形成した未焼結セラミックのシャーレ状成形体を形成する。次に、後に多孔質セラミック板１４となる未焼結セラミックの円板状成形体を、円形凹部の中心に載置した後、円形凹部の内周と円板状成形体外周との隙間部分にボンド材を充填する。なお、図６に示すように、ボンド材１５を円板状成形体（多孔質セラミック板１４）の外周面に塗布した後に、円形凹部２７に嵌合させてもよい。このようにして成形した未焼結体を、前記製造例と同様に電気炉等の焼結炉にて焼結し、図１に示すウェーハチャック１１を製造することができる。

［比較実験］
比較例１乃至９では、表１に記載した材料・条件の下で、非通気層１６と多孔質セラミック板１４との段差の有無を調べる比較実験を行った。各比較例では、非通気層１６のセラミック粒径、非通気層１６のボンド材、セラミック粒とボンド材との混合比、および、焼結温度をパラメータとしている。各比較例の全てにおいて、多孔質セラミック板１４はアルミナで構成されていて、気孔率は３０％〜５０％であり、セラミック粒の大きさは１２０μｍ〜１５０μｍである。また、非通気層１６の材質としてもアルミナを用いている。なお、各比較例に用いるウェーハチャック１１，３１，４１は、上記製造方法と同様の工程により作製した。

比較例１乃至９の条件の下で作製したウェーハチャック１１，３１，４１を研削した後、非通気層１６と多孔質セラミック板１４との段差の有無を調べた結果、比較例５および６の条件により作製したウェーハチャックにおいて、最適な結果が得られた。すなわち、本比較実験の結果からは、多孔質セラミック板１４をアルミナで構成し、気孔率を３０％〜５０％、セラミック粒径を１２０μｍ〜１５０μｍとし、非通気層１６のセラミック粒にアルミナを用いた場合は、粒径５０μｍ〜１２０μｍのセラミック粒に、ガラス（ＳｉＯ_２）系のボンドを約７：３の割合で混合したボンド材を非通気層１６の材質として、約１０００℃の温度で焼結した場合に最適なウェーハチャック１１，３１，４１を得ることができる。

また、比較例２乃至４の条件により作製したウェーハチャックにおいて、好適な結果が得られた。すなわち、非通気層１６のセラミック粒にアルミナを用い、粒径５０μｍ〜１２０μｍのセラミック粒とガラス（ＳｉＯ_２）系のボンドを約８：２の割合で混合したボンド材を約１２００℃の温度で焼結した場合と、平均粒径３００μｍのセラミック粒とガラス（ＳｉＯ_２）系のボンドを約７：３の割合で混合したボンド材を約１０００℃の温度で焼結した場合に、好適なウェーハチャック１１，３１，４１を得ることができる。

以上の考察より、非通気層１６は、粒径５０μｍ〜１２０μｍのセラミック粒とガラス（ＳｉＯ_２）系のボンドを７：３〜８：２の割合で混合したボンド材を、１０００℃〜１２００℃の温度で焼結したものが好ましいと言える。また、粒径が大きいセラミック粒を使用する場合には、セラミック粒に混合するガラス（ＳｉＯ_２）系ボンドの比率を高めれば良い。

なお、上記セラミック材料として、アルミナを用いたが、用途に応じて例えばジルコニアや炭化珪素、窒化珪素等を用いることも可能である。

［真空吸着方法］
次に、上記した構成を有するウェーハチャックによって、ウェーハを真空吸着する方法について図２および図３を用いて以下に説明する。図２及び図３では実施例２のウェーハチャック３１を用いて説明しているが、実施例１の形態におけるウェーハチャック１１や実施例３の形態におけるウェーハチャック４１を用いても同様に真空吸着できる。

使用時においては、まず不図示のウェーハ搬送装置により直径２００ｍｍのウェーハ２６を図２に示すようにウェーハチャック３１のチャック面上に載置する。このとき、ウェーハ２６が多孔質セラミック板１４の吸着面１４ａと非通気層１６の上面１６ａに位置し、セラミック台座１８とウェーハ２６が接触しないようにウェーハ２６のアライメントを行う。

次に不図示の真空ポンプが吸気を行うと、通気性のある多孔質セラミック板１４内の空気は排気口２０から外部へ排出され、多孔質セラミック板１４内の気圧が負圧になる。これによりウェーハ２６は多孔質セラミック板１４に接触した吸着面１４ａで真空吸着され、さらに非通気層１６で真空がシールされる。このときのシール部の状態を示した拡大縦断面図が図３である。

非通気層１６の内径（多孔質セラミック板１４の外径）を１９６ｍｍとしているため、直径２００ｍｍのウェーハ２６を吸着する場合のシール代は約２ｍｍである。シール代が２ｍｍとなるように構成したのは、ウェーハ２６の周縁部には約０．５ｍｍの面取りが存在し、更にウェーハ外周の一部に約０．５ｍｍのノッチが存在する場合があるため、これに真空シール部１２としての１ｍｍを加えた２ｍｍをシール代とする必要があるからである。

このように真空シールされたウェーハ２６はセラミック台座１８と接触することが無いため、ウェーハ裏面にキズがつかない。このようにウェーハチャック３１にウェーハ２６を真空吸着した後、ウェーハ表面に対し研削または研磨等を行い、ウェーハ表面を平坦化する。

研削装置や研磨装置において、磨耗したウェーハチャックを新たなウェーハチャックに交換した際には、ウェーハチャックのチャック面を平坦化する形状修正を行う必要がある。また、複数枚のウェーハを研削した後に、吸着面の目詰まりを除去するために形状修正を行う場合もある。本発明のウェーハチャック１１，３１，４１によれば、多孔質セラミック板１４と非通気層１６の硬度が等しく、形状修正の際の研削代が両者の間でほぼ等しいため、多孔質セラミック板１４と非通気層１６との間に段差が発生しない。

したがって、ウェーハチャックのチャック面を形状修正した場合であっても、ウェーハチャック１１，３１，４１の非通気層１６と多孔質セラミック板１４との段差が小さいため、真空吸着されたウェーハ２６の裏面にキズがつかず、また、真空リークも殆ど発生しない。

なお、被研削物に関しては本発明を実施するにあたり何ら制限は無く、シリコン等の半導体ウェーハのみならず、液晶基板等の平坦面を有する被研削物に対しても本発明を適用することができる。

このように本願発明は、上記の実施例に限定されるものではなく、ウェーハチャックの大きさや形状、製造方法、被研磨物などに関し、発明の要旨の範囲内において、種々の応用、変形を加えることが可能である。

［外周近傍厚の測定結果］
次に、本願の実施例１〜３に示したウェーハチャックにウェーハを吸着させた状態で、ウェーハ研磨装置によりウェーハを研磨したときの試験結果を示す。図１１（ａ）及び（ｂ）に示すようにウェーハ２６の中心とノッチ３０を結ぶ直線を、ノッチ３０から反時計回りに９０°と２７０°回転させた位置のウェーハ断面厚を測定した。本試験では、砥石の回転数や送り速度等の加工条件は、図１２に示すウェーハ厚測定と同一の加工条件とした。

図７は研磨後のウェーハ厚を示すグラフである。横軸はウェーハの断面厚の測定位置を示し、一番右側の１００（ｍｍ）がウェーハの外周端部を表している。研磨を行った１０枚のウェーハについて、外周端部から中心に向かって２ｍｍピッチでウェーハ厚を測定し、基準となるウェーハ厚との差分値（μｍ）を縦軸にプロットした。

図７のグラフから、ウェーハの外周近傍においても殆どウェーハ厚が薄くなっていないことがわかる。また、１０枚のウェーハについて測定を行ったものであるが、ウェーハ毎のバラツキも殆ど発生しなかった。

以上説明したように、本発明の基板固定装置によれば、非通気層と多孔質セラミック板の研削抵抗と硬度がほぼ同じであるため、研削によって基板固定装置の形状修正をしても両者の間に殆ど段差が発生しない。そのため、本発明の基板固定装置により被加工物を吸着した場合には段差の形状が転写されず、また、被加工物に窪みや撓みが発生しないため、この状態で研削加工した被加工物の周辺部形状を向上させることができる。

また、非通気層と多孔質セラミック板との間に殆ど段差が生じないため、空気のリークが発生しない。

さらに、本発明の基板固定装置によれば、真空は被加工物と非通気層でシールされ、かつ非通気層の硬度は多孔質セラミックと同等なので被加工物のチャック面にキズがつかない。すなわち、被加工物（基板）は硬いセラミック台座と接触しないため、被加工物（基板）の裏面にキズがつかない。

また、本発明の基板固定装置によれば、非通気層は多孔質セラミック板とは独立に構成できるので吸引領域が変形することはない。すなわち、非通気層は多孔質セラミック板とは独立に構成されているので、多孔質セラミック板に接着剤が含浸して真空吸着部の形状が変形することがない。また、ガラス層を含浸させる場合と異なり、非通気層を独立に構成できるため、非通気層の領域を十分に確保することができるのみならず、非通気層の幅を自由にコントロールすることができる。

このように、本発明の基板固定装置によれば、研削および枚葉研磨を高精度化することができる。

実施例１のウェーハチャックを示した縦断面図である。 実施例２のウェーハチャックを示した縦断面図である。 実施例２におけるウェーハチャックの要部拡大縦断面図である。 実施例３のウェーハチャックを示した縦断面図である。 図５（ａ）〜（ｄ）は、実施例２におけるウェーハチャックの製造工程を示す工程図である。 実施例１におけるウェーハチャックの製造方法を示した斜視図である。 本願のウェーハチャックを用いてウェーハを研磨したときの、ウェーハ厚の測定データを示すグラフである。 図８（ａ）および（ｂ）はそれぞれ、従来技術におけるウェーハチャックの縦断面図と、要部拡大縦断面図である。 従来技術におけるウェーハチャックの一例を示した縦断面図である。 図１０（ａ）および（ｂ）はそれぞれ、従来技術におけるウェーハチャックの縦断面図と、要部拡大縦断面図である。 図１１（ａ）および（ｂ）はそれぞれ、ウェーハ厚の測定位置を示すための平面図と側面図である。 従来のウェーハチャックを用いてウェーハを研磨したときの、ウェーハ厚の測定データを示すグラフである。

符号の説明

１１…ウェーハチャック
１２…真空シール部
１４…多孔質セラミック板 １４ａ…吸着面
１５…ボンド材
１６…非通気層 １６ａ…上面
１８…セラミック台座
２０…排気口
２２…当たり面
２４…成形体
２５…成形体
２６…ウェーハ
２７…円形凹部
２８…小径円形凹部
２９…大径円形凹部
３０…ノッチ
３１…ウェーハチャック
４１…ウェーハチャック
５１…ウェーハチャック
５２…多孔質セラミック板
５４…排気口
５５…段差
５６…セラミック台座
５７…ウェーハチャック
５８…ガラス層。

Claims (12)

1. 被加工物を吸着する吸着面を有する多孔質板の外周に、前記多孔質板と同じ研削抵抗と硬度を持つ非通気層を設けたことを特徴とする基板固定装置。
2. 前記非通気層は、前記吸着面の外周に前記吸着面と面一になる平坦面を有することを特徴とする請求項１に記載の基板固定装置。
3. 被加工物を吸着可能な多孔質板の外周部にセラミックの台座を固定した基板固定装置において、前記多孔質板とその周囲の前記台座の間に均等なギャップを設け、該ギャップに前記多孔質板と同じ研削抵抗と硬度を持つ非通気層を設けたことを特徴とする基板固定装置。
4. 前記セラミックの台座の内径が被加工物の直径よりも大きいことを特徴とする請求項３に記載の基板固定装置。
5. 前記多孔質板の外径が被加工物の直径よりも小さいことを特徴とする請求項１乃至４の何れか１つに記載の基板固定装置。
6. 前記非通気層と前記被加工物との接触部においてシールすることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１つに記載の基板固定装置。
7. 前記非通気層が接着剤であることを特徴とする請求項１乃至６の何れか１つに記載の基板固定装置。
8. 前記非通気層が接着剤に粒を混ぜたものであることを特徴とする請求項１乃至７の何れか１つに記載の基板固定装置。
9. 前記粒の材料が、前記多孔質板を構成する材料と同じであることを特徴とする請求項８に記載の基板固定装置。
10. 吸着面を構成する多孔質セラミック板と、該多孔質セラミック板の外周に真空をシールするための非通気層を有する基板固定装置であって、
    前記非通気層が前記多孔質セラミック板と同じ研削抵抗と硬度を有することを特徴とする基板固定装置。
11. 前記非通気層が、接着剤とセラミック粒とを混ぜたものにより構成されたものであって、
    前記セラミック粒は前記多孔質セラミック板を構成する材料と同じであることを特徴とする請求項１０に記載の基板固定装置。
12. 上面に略円形の凹部を有する略円板形状の第１円板を形成する工程と、
    前記凹部の直径より小さい外径を持つ第２円板を形成する工程と、
    前記第１円板の凹部の中心に前記第２円板を載置する工程と、
    前記第１円板の凹部内周と前記第２円板の外周との間に加熱後に非通気層となる材料を充填する工程と、
    前記工程により組み合わされた成形体を加熱する工程と、
    を含む基板固定装置の製造方法。

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