JP2015008240A - 吸着部材 - Google Patents

Abstract

【課題】 対象物の処理精度を高める要求に応える吸着部材を提供する。【解決手段】 本発明の一態様における吸着部材１によれば、対象物２を吸着する吸着領域３を有する基板４を備え、基板４は、吸着領域３側の一主面６に複数の柱状の凸部８および凸部８同士の間に位置する底面９を有する炭化珪素質焼結体からなる基体５と、吸着領域３を構成するとともに基体５の凸部８および底面９を被覆した炭化珪素膜からなる被膜７とを有し、７被膜は、凸部８の頂面１０を被覆した第１部分１２と、凸部８の側面１１を被覆した第２部分１３と、底面９を被覆した第３部分１４とを有し、第２部分１３の第１部分１２側に配された一端部１９における基体５の一主面６に沿った方向の厚みは、第２部分１３の第３部分１４側に配された他端部２０における一主面６に沿った方向の厚みよりも小さい。【選択図】図１

Description

本発明は、例えば半導体集積回路または液晶表示装置等の製造工程において、シリコンウェハやガラス基板等の対象物に処理を施す際に対象物を吸着する吸着部材に関する。

半導体集積回路の製造工程に用いられるシリコンウェハや、液晶表示装置の製造工程に用いられるガラス基板等の対象物は、製造工程に用いられる露光装置や検査装置等において、吸着部材に吸着されて処理が施される。

この吸着部材として、例えば特許文献１には、セラミックスからなる本体（基板）と、この本体の底部に設けられ、被吸着物（対象物）を支持する多数の支持突起（ピン）とを備えた真空チャック（吸着部材）が記載されている。

ところで、吸着部材が対象物を吸着した際に、対象物はピンに支持されるとともに対象物と基板の底部との間には空間が形成される。この空間はピンと比較して熱を伝えにくい。したがって、例えば露光によって対象物に局所的に熱が加わった際に、この熱が基板を介して外部へ伝導しにくいため、対象物の温度分布が不均一となりやすい。その結果、対象物が局所的に熱膨張して歪みが生じやすくなり、ひいては対象物の処理精度が低下しやすい。

特開２００３−６８８３５号公報

本発明は、対象物の処理精度を高める要求に応える吸着部材を提供するものである。

本発明の一態様における吸着部材によれば、対象物を吸着する吸着領域を有する基板を備え、前記基板は、前記吸着領域側の一主面に複数の柱状の凸部および該凸部同士の間に位置する底面を有する炭化珪素質焼結体からなる基体と、前記吸着領域を構成するとともに該基体の前記凸部および前記底面を被覆した炭化珪素膜からなる被膜とを有し、前記被膜は、前記凸部の頂面を被覆した第１部分と、前記凸部の側面を被覆した第２部分と、前記底面を被覆した第３部分とを有し、前記第２部分の前記第１部分側に配された一端部における前記基体の一主面に沿った方向の厚みは、前記第２部分の前記第３部分側に配された他端部における前記一主面に沿った方向の厚みよりも小さい。

本発明の一態様における吸着部材によれば、第２部分の第１部分側に配された一端部の厚みは、第２部分の第３部分側に配された他端部の厚みよりも小さい。したがって、第２部分の他端部における厚みを大きくして空間の熱を基体へ効率よく伝導させることができる。それ故、対象物の温度分布をより均一なものとし、ひいては対象物の処理精度を高めることができる。

（ａ）は、本発明の一実施形態による吸着部材の一部を破断した斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）の吸着部材に対象物を吸着させた状態における、（ａ）のＲ１部分を拡大した断面図であり、（ｃ）は、（ｂ）におけるピンの拡大図である。

以下に、本発明の一実施形態による吸着部材について、図１を参照しつつ詳細に説明する。

本実施形態の吸着部材１は、半導体集積回路または液晶表示装置等の製造工程に用いられる露光装置や検査装置等の各種装置において、シリコンウェハやガラス基板等の対象物２を吸着して保持する吸着手段として用いられるものである。以下、本実施形態においては、半導体集積回路の製造工程に用いられる露光装置において、シリコンウェハである対象物２を吸着する吸着部材１について説明する。露光装置は、吸着部材１と光源とを備えており、光源から吸着部材１に吸着された対象物２に対して光が照射されることによって、対象物２が露光されて配線パターンが形成される。

本実施形態の吸着部材１は、対象物２を真空吸着する真空チャックである。この吸着部材１は、図１（ａ）に示すように、対象物２が吸着される吸着領域３を有する基板４と、この基板４を厚み方向に貫通する排気孔（図示せず）とを備えている。この排気孔は、排気手段（図示せず）に接続されている。

基板４は、図１（ｂ）に示すように、炭化珪素質焼結体からなる基体５と、吸着領域３を構成するとともに基体５の吸着領域３側の一主面６を被覆した炭化珪素膜からなる被膜７とを有する。本実施形態の基板４は、円板状である。この基板４の厚みは、例えば５ｍｍ以上１５ｍｍ以下である。また、基板４の幅（直径）は、例えば２００ｍｍ以上５００ｍｍ以下である。

基体５は、炭化珪素質焼結体からなることから、基板４の主要部をなし、基板４の剛性を高めるものである。また、炭化珪素は他のセラミックスと比較して熱伝導率が高いことから、基体５の熱伝導率を高めることができるため、例えば露光などによって対象物に局所的に加わった熱を、基体５を介して外部へ効率良く伝導させることができる。したがって、対象物２の温度分布をより均一なものとし、ひいては対象物２の処理精度を高めることができる。

この基体５は、図１（ｂ）および（ｃ）に示すように、吸着領域３側の一主面６に、複数の柱状の凸部８と、凸部８同士の間に位置する底面９と、底面９から突出してなるとともに複数の凸部８を取り囲む環状部（図示せず）とを具備している。凸部８は、頂面１０および側面１１を有しており、底面９から突出している。本実施形態の凸部８は、円錐台状である。凸部８の高さは、例えば１００μｍ以上５００μｍであり、凸部８の幅（直径）は、例えば１００μｍ以上５００μｍ以下である。また、本実施形態の底面９は平坦状である。

被膜７は、炭化珪素質焼結体よりも表面のボイドが少ない炭化珪素膜からなることから、吸着領域３へのパーティクルの付着を低減し、このパーティクルによる対象物２の汚染を低減するものである。また、炭化珪素膜は、熱伝導の妨げとなりやすいボイドや結晶粒界が炭化珪素質焼結体よりも少ないことから、炭化珪素質焼結体よりも熱伝導率が高い。このような被膜７が基体５の一主面６を被覆しているため、例えば露光などによって対象物２に局所的に加わった熱を、被膜７および基体５を介して外部へ効率良く伝導させることができる。また、炭化珪素は他のセラミックスと比較して熱伝導率が高いことから、被膜７の熱伝導率を高めることができる。

また、被膜７は、凸部８、底面９および環状部を被覆している。また、被膜７は、凸部８の頂面１０を被覆した第１部分１２と、凸部８の側面１１を被覆した第２部分１３と、底面９を被覆した第３部分１４と、環状部を被覆した第４部分（図示せず）を有する。被膜７の厚みは、例えば１００μｍ以上５００μｍ以下である。

基板４の吸着領域３は、複数の柱状のピン１５と、ピン１５同士の間に位置する底部１６と、底部１６から突出してなるとともに複数のピン１５を取り囲むシール部１７とを具備している。ピン１５は、凸部８および被膜７の第１部分１２ならびに第２部分１３によって構成されている。底部１６は、底面９および被膜７の第３部分１４によって構成されている。シール部１７は、環状部および被膜７の第４部分によって構成されている。

前述した吸着部材１による対象物２の吸着は、例えば以下のように行なわれる。まず、対象物２を吸着領域３に載置する。この際、対象物２は複数のピン１５およびシール部１７によって支持され、対象物２と底部１６とシール部１７との間に空間１８が生じる。そして、排気手段を用いて、排気孔から空間１８の空気を排気することによって、空間１８が真空状態となり、対象物２が吸着領域３に吸着される。

ところで、例えば対象物２を露光する際に対象物２に局所的に熱が加わるが、対象物２と底部１６との間の空間１８は、凸部８および被膜７の第１部分１２ならびに第２部分１３によって構成されたピン１５と比較して熱を伝導しにくい。

一方、本実施形態の被膜７は、図１（ｂ）および（ｃ）に示すように、凸部８の頂面１０を被覆した第１部分１２と、凸部８の側面１１を被覆した第２部分１３と、底面９を被覆した第３部分１４とを有する。したがって、凸部８を構成する炭化珪素質焼結体の熱伝導率が被膜７を構成する炭化珪素膜の熱伝導率よりも低いため、対象物２から第１部分１２を介して基体５に向かって伝わる熱が、第１部分１２よりも凸部８において伝導しにくい。したがって、凸部８および被膜７の第１部分１２ならびに第２部分１３によって構成されるピン１５が伝導する熱量と、空間１８が伝導する熱量との差を低減し、対象物２における温度分布をより均一にすることができる。

さらに、本実施形態の被膜７において、第２部分１３の第１部分１２側に配された一端部１９における基体５の一主面６に沿った方向（ＸＹ平面方向）の厚みは、第２部分１３の第３部分１４側に配された他端部２０における一主面６に沿った方向の厚みよりも小さい。したがって、被膜７を構成する炭化珪素膜の熱伝導率が凸部８を構成する炭化珪素質焼結体の熱伝導率よりも高いことから、第２部分１３の一端部１９における厚みを小さくしてピン１５における熱の伝導を低減しつつ、第２部分１３の他端部２０における厚みを大きくして空間１８の熱を基体５へ効率よく伝導させることができる。それ故、対象物２の温度分布をより均一なものとし、ひいては対象物２の処理精度を高めることができる。

また、第２部分１３の一端部１９における厚みが第２部分１３の他端部２０における厚みよりも小さいため、空間１８における対象物２側の領域を大きくし、空間１８の空気（流体）を流れやすくすることができる。したがって、空間１８の空気の排気および吸気を素早く行なうことができるため、吸着部材１による対象物２の吸着および脱着を素早く行なうことができ、露光装置のスループットを高めることができる。

また、第２部分１３の一端部１９における厚みが第２部分１３の他端部２０における厚みよりも小さいため、第２部分１３の一端部１９におけるパーティクルの吸着を低減し、このパーティクルによる対象物２の汚染を低減することができる。

また、第２部分１３の一端部１９における厚みが第２部分１３の他端部２０における厚
みよりも小さいため、ピン１５の頂面の幅（直径）を小さくすることができる。したがって、ピン１５の頂面と対象物２との接触面積を小さくし、ピン１５の頂面に付着したパーティクルによる対象物２の汚染を低減することができる。

本実施形態において、第２部分１３における一主面６に沿った方向の厚みは、一端部１９から他端部２０に向かって大きくなっている。その結果、前述したように、空間１８の熱を基体５へ効率よく伝導させることができる。また、空間１８の空気（流体）を流れやすくすることができる。また、第２部分１３におけるパーティクルの吸着を低減することができる。

本実施形態において、凸部８の側面１１および第２部分１３の側面２１は、凸部８の高さ方向（Ｚ方向）に対して傾斜しており、高さ方向に対する第２部分１３の側面２１の傾斜角は、高さ方向に対する凸部８の側面１１の傾斜角よりも大きい。その結果、凸部８の側面１１の傾斜角および凸部８の側面１１の傾斜角を適宜調節することによって、第２部分１３の一主面６に沿った方向の厚みを調節し、空間１８から基体５へ伝導させる熱の量を調節することができる。なお、傾斜角は、高さ方向と側面とがなす鋭角の角度をいう。

本実施形態において、第１部分１２における一主面６に沿った方向の幅は、凸部８とは反対側の一端部２２から凸部８側の他端部２３に向かって大きくなっており、第１部分１２は、凸部８とは反対側に配された第１領域２４と、凸部８側に配された第２領域２５とを有し、第２領域２５の側面２６は、凸部８の高さ方向に対して傾斜しており、高さ方向に対する第２部分１３の側面２１の傾斜角は、高さ方向に対する第２領域２５の側面２６の傾斜角よりも大きい。その結果、第２領域２５の側面２６の傾斜角を小さくすることによって、第２部分１３よりも対象物２側に位置する第２領域２５の側面２６に対するパーティクルの吸着を低減し、このパーティクルによる対象物２の汚染を低減することができる。また、第２部分１３の側面２１の傾斜角を大きくすることによって、前述した如く、第２部分１３の一端部１９における厚みを第２部分１３の他端部２０における厚みよりも容易に小さくすることができる。

本実施形態において、第１領域２４の側面２７は、凸部８の高さ方向に対して傾斜しており、高さ方向に対する第２領域２５の側面２６の傾斜角は、高さ方向に対する第１領域２４の側面２７の傾斜角よりも大きい。その結果、第１領域２４の側面２７の傾斜角を小さくすることによって、第２領域２５よりも対象物２側に位置する第１領域２４の側面２７に対するパーティクルの吸着を低減し、このパーティクルによる対象物２の汚染を低減することができる。

本実施形態において、被膜７は、前述したように第１領域２４、第２領域２５および第２部分１３それぞれの側面の傾斜角が異なるため、ピン１５は、側面の傾斜角が異なる３つの段からなる形状（３段ピン）となる。このようにピン１５を３段ピンとすることによって、ピン１５の高さを大きくしつつ、ピン１５の頂面の幅（直径）を小さくすることができる。したがって、ピン１５の高さを大きくすることによって、空間１８の体積を増加させて、空間１８の空気を流れやすくすることができる。また、ピン１５の頂面の幅（直径）を小さくすることによって、ピン１５の頂面と対象物２との接触面積を低減して、パーティクルによる対象物２の汚染を低減することができる。

本実施形態において、被膜７は、ＣＶＤ膜である。その結果、ＣＶＤ膜は結晶成長した単結晶体であることから、多結晶体である炭化珪素質焼結体と比較して、熱伝導の妨げとなりやすいボイドや結晶粒界が少ないため、被膜７の熱伝導率を良好に高めることができる。

本実施形態において、被膜７は、第２部分１３の側面２１と第２領域２５の側面２６との間に、一主面６に沿った第１段差部２８を有する。この第１段差部２８と第２部分１３の側面２１および第２領域２５の側面２６とがなす角部は、Ｒ形状である。その結果、第１段差部２８に付着したパーティクルを容易に洗浄することができる。

本実施形態において、被膜７は、第２領域２５の側面２６と第１領域２４の側面２７との間に、一主面６に沿った第２段差部２９を有する。この第２段差部２９と第２領域２５の側面２６および第１領域２４の側面２７とがなす角部は、Ｒ形状である。その結果、第２段差部２９に付着したパーティクルを容易に洗浄することができる。

次に、前述した吸着部材１の製造方法について詳細に説明する。

（１）基体５を準備する。具体的には、例えば以下のように行なう。

まず、炭化珪素粉末に純水と有機バインダーとを加えた後、ボールミルで湿式混合してスラリーを作製する。次に、スラリーをスプレードライにて造粒する。次に、造粒した炭化珪素粒を種々の成形方法を用いて成形して成形体を作製した後、切削加工を用いて所望の形状の成形体を作製する。次に、この成形体を例えば１４００℃以上１８００℃以下で焼成して焼結体を作製した後、研削加工を用いて所望の形状の焼結体を作製する。次に、ブラスト加工を用いて焼結体の一主面に凸部８および底面９を形成する。このようにブラスト加工を用いて凸部８を形成しているため、凸部８は、基体５の一主面６側からその反対側に向かって幅が小さくなり、凸部８の側面１１は、高さ方向に対して傾斜する。

以上のようにして、基体５を作製することができる。

（２）基体５の一主面６に被膜７を形成し、基板４を作製する。具体的には、例えば以下のように行なう。

まず、ＣＶＤ法を用いて、基体５の一主面６に炭化珪素膜からなる被膜７を形成し、被膜７で凸部８の頂面１０および側面１１を被覆する。次に、ブラスト加工を用いて被膜７に第１部分１２、第２部分１３および第３部分１４を形成し、ピン１５および底部１６を形成する。このブラスト加工において、砥粒の噴射圧、砥粒の粒径、ブラスト加工の回数などの各種条件を適宜調節することによって、所望の形状の被膜７およびピン１５を得ることができる。例えば、砥粒の噴射圧を小さくすることによって、第２部分１３の側面２１の高さ方向に対する傾斜角を大きくし、第２部分１３の一端部１９における厚みを、第２部分１３の他端部２０における厚みよりも小さくすることができる。

以上のようにして、吸着部材１を作製することができる。

本発明は前述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更、改良、組合せ等が可能である。

例えば、前述した実施形態においては吸着部材１として真空チャックを用いた構成を例に説明したが、吸着部材１として対象物２を静電吸着する静電チャックを用いても構わない。

また、前述した実施形態においては、基板４が円板状である構成を例に説明したが、基板４は板状であればよく、例えば対象物２としてガラス基板を用いる場合に基板４が四角板状であっても構わない。

また、前述した実施形態においては、ピン１５を３段ピンとした構成を例に説明したが、ピン１５は３段ピンでなくてもよく、例えばピン１５を４段以上の多段ピンとしても構わない。

また、前述した実施形態においては、被膜７をＣＶＤ膜とした構成を例に説明したが、被膜７としてＣＶＤ法以外の方法で成膜したものを用いても構わない。

また、前述した実施形態においては、被膜７が第１段差部２８および第２段差部２９を有する構成を例に説明したが、被膜７は、第１段差部２８および第２段差部２９を有していなくても構わない。

１ 吸着部材
２ 対象物
３ 吸着領域
４ 基板
５ 基体
６ 基体の一主面
７ 被膜
８ 凸部
９ 底面
１０ 凸部の頂面
１１ 凸部の側面
１２ 被膜の第１部分
１３ 被膜の第２部分
１４ 被膜の第３部分
１５ ピン
１６ 底部
１７ シール部
１８ 対象物と基板との間の空間
１９ 第２部分の一端部
２０ 第２部分の他端部
２１ 第２部分の側面
２２ 第１部分の一端部
２３ 第１部分の他端部
２４ 第１部分の第１領域
２５ 第１部分の第２領域
２６ 第２領域の側面
２７ 第１領域の側面
２８ 第１段差部
２９ 第２段差部

Claims (6)

1. 対象物を吸着する吸着領域を有する基板を備え、
   前記基板は、前記吸着領域側の一主面に複数の柱状の凸部および該凸部同士の間に位置する底面を有する炭化珪素質焼結体からなる基体と、前記吸着領域を構成するとともに該基体の前記凸部および前記底面を被覆した炭化珪素膜からなる被膜とを有し、
   前記被膜は、前記凸部の頂面を被覆した第１部分と、前記凸部の側面を被覆した第２部分と、前記底面を被覆した第３部分とを有し、
   前記第２部分の前記第１部分側に配された一端部における前記基体の一主面に沿った方向の厚みは、前記第２部分の前記第３部分側に配された他端部における前記一主面に沿った方向の厚みよりも小さいことを特徴とする吸着部材。
2. 請求項１に記載の吸着部材において、
   前記第２部分における前記一主面に沿った方向の厚みは、前記一端部から前記他端部に向かって大きくなっていることを特徴とする吸着部材。
3. 請求項２に記載の吸着部材において、
   前記凸部の側面および前記第２部分の側面は、前記凸部の高さ方向に対して傾斜しており、
   前記高さ方向に対する前記第２部分の側面の傾斜角は、前記高さ方向に対する前記凸部の側面の傾斜角よりも大きいことを特徴とする吸着部材。
4. 請求項３に記載の吸着部材において、
   前記第１部分における前記一主面に沿った方向の幅は、前記凸部とは反対側の一端部から前記凸部側の他端部に向かって大きくなっており、
   前記第１部分は、前記凸部とは反対側に配された第１領域と、前記凸部側に配された第２領域とを有し、
   前記第２領域の側面は、前記凸部の高さ方向に対して傾斜しており、
   前記高さ方向に対する前記第２部分の側面の傾斜角は、前記高さ方向に対する前記第２領域の側面の傾斜角よりも大きいことを特徴とする吸着部材。
5. 請求項４に記載の吸着部材において、
   前記第１領域の側面は、前記凸部の高さ方向に対して傾斜しており、
   前記高さ方向に対する前記第２領域の側面の傾斜角は、前記高さ方向に対する前記第１領域の側面の傾斜角よりも大きいことを特徴とする吸着部材。
6. 請求項１に記載の吸着部材において、
   前記被膜は、ＣＶＤ膜であることを特徴とする吸着部材。

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