JP2015165528A - 真空吸着部材 - Google Patents

Abstract

【課題】真空応答性および被吸着物の平坦度のさらなる向上を図りうる真空吸着部材を提供する。【解決手段】基体１０の表面に形成されている複数の突起２が、炭化珪素質焼結体からなる基部２０と、基部２０の表面に沿って形成された炭化珪素膜からなる保護層２４とにより構成されている。基部２０が正角柱状または正角錘台状の下基部２２と、下基部２２の上端から上方に突出している円柱状または円錐台状の上基部２１とにより構成されている。下基部２２の上端輪郭をなす正多角形の外接円の径Ｒ２に対する上基部２１の下端輪郭をなす円の径Ｒ１の比率（Ｒ１／Ｒ２）が０．３０〜０．６０の範囲に含まれている。下基部２２の高さＨ２に対する上基部２１の高さＨ１の比率（Ｈ１／Ｈ２）が０．３０〜０．６０の範囲に含まれている。【選択図】図３

Description

本発明は、半導体ウエハなどを吸着保持するために用いられる真空吸着部材に関する。

基体の表面に複数の支持用突起を形成した吸着部材において、支持用突起を、上面中央部に円錐台状の突出部を形成した円錐台状をなす炭化珪素質焼結体からなる基部と、当該基部および突出部の表面に沿って形成された炭化珪素膜からなる保護層とから構成することが提案されている（特許文献１参照）。当該構成により、突起におけるパーティクルの発生量抑制が図られている。

特許第５０６３７９７号公報

しかし、吸着部材と、複数の突起に当接するように当該吸着部材に支持されている半導体ウエハなどの被吸着物との間に形成されている空間が狭すぎると、当該空間に存在する気体が真空吸引された際に真空度の上昇速度が低くなる（真空応答性が悪くなる）可能性がある。その一方、当該空間の広さ確保のために突出部の突出量を大きくすると突起が撓んで被吸着物の平坦度が低下する可能性がある。また、当該空間の広さ確保のために突起同士の間隔を広げすぎると被吸着物の平坦度が低下する可能性がある。

そこで、本発明は、真空応答性および被吸着物の平坦度のさらなる向上を図りうる真空吸着部材を提供することを目的とする。

本発明は、以下の［１］〜［２］の真空吸着部材を提供する。
［１］基体と、前記基体の表面に形成されている複数の突起と、を備え、前記突起が、炭化珪素質焼結体からなる基部と、前記基部の表面に沿って形成された炭化珪素膜からなる保護層と、により構成されている真空吸着部材において、前記基部が正角柱状または正角錘台状の下基部と、前記下基部の上端から上方に突出している円柱状または円錐台状の上基部と、により構成され、前記下基部の上端輪郭をなす正多角形に外接する円の径Ｒ２に対する前記上基部の下端輪郭をなす円の径Ｒ１の比率（Ｒ１／Ｒ２）が０．３０〜０．６０の範囲に含まれ、前記下基部の高さＨ２に対する前記上基部の高さＨ１の比率（Ｈ１／Ｈ２）が０．３０〜０．６０の範囲に含まれている真空吸着部材。
［２］［１］記載の真空吸着部材において、前記下基部および前記上基部のそれぞれの中心軸線が共通である真空吸着部材。

本発明の真空吸着部材によれば、下基部の上端輪郭をなす正ｎ角形に外接する円が当該上端輪郭をなす場合と比較して、下基部の体積の低減が図られる。すなわち、当該円を上端輪郭とする円柱または円錐台が部分的に削がれたような形状とされている。その分だけ、真空吸着部材と複数の突起に当接するように支持されている被吸着物とにより囲まれる空間の体積を真空応答性の観点から適当に確保しながら、突起同士の間隔の狭小化および上基部の高さの抑制が図られる。

突起同士の間隔狭小化および上基部の高さの抑制に加えて、個々の突起の剛性の向上のために下基部の形状がその中心軸線を基準とする回転対称性を有している。これらの結果、突起の頂面に被吸着物の重みがかかっても当該突起のたわみがより確実に防止され、被吸着物の平坦度の向上が図られる。

本発明の一実施形態としての真空吸着部材の構成説明図。 本発明の一実施形態としての真空吸着部材を構成する突起の断面図。 図２の突起を構成する基部の（ａ）上面図および（ｂ）側面図。

（構成）
図１に示されている本発明の一実施形態としての真空吸着部材１は、略円盤状の炭化珪素質セラミックス焼結体からなる基体１０と、当該基体１０の上側表面に形成されている複数の突起２とを備えている。基体１０の内部にはその上側表面に連通する真空吸引用の経路が形成されている。複数の突起２は三角格子の格子点を構成するように配置され、その間隔は１．００〜２．５０［ｍｍ］に設計されている。

図２に示されているように突起２は、基体１０と一体的に形成され、炭化珪素質セラミックス焼結体からなる基部２０と、基部２０の表面を含む基体１０の上側表面に沿って形成された炭化珪素膜からなる保護層２４とにより構成されている。保護層２４の厚さは２０〜１００［μｍ］の範囲に収まるように設計されている。

基部２０は、正六角柱状の下基部２２と、下基部２２の上端から上方に突出している略円柱状または円盤状の上基部２１とにより構成されている。下基部２２は正五角柱または正八角柱など、六角柱以外の正ｎ角柱状であってもよく、正角錘台状であってもよい。上基部２１は円錐台状であってもよい。下基部２２の中心軸線と上基部２１の中心軸線とは一致していても、ずれていてもよい。

図３（ａ）に示されている下基部２２の上端輪郭をなす正六角形の外接円（破線参照）の径Ｒ２に対する上基部２１の下端輪郭をなす円の径Ｒ１の比率（Ｒ１／Ｒ２）が０．３０〜０．６０の範囲に含まれている。たとえば、Ｒ１は０．１５〜０．３０［ｍｍ］の範囲に収まるように設計され、Ｒ２は０．２５〜０．６０［ｍｍ］の範囲に収まるように設計される。

Ｒ１が０．１５［ｍｍ］未満の場合、突起２の剛性が不十分となり半導体ウエハ等の被吸着物の良好な平坦度が確保できない。Ｒ１が０．３０［ｍｍ］を超える場合、突起２と被吸着物との接触面積が大きくなり、被吸着物の吸着時にパーティクルが増大するため好ましくない。

Ｒ２が０．２５［ｍｍ］未満、またはＲ１／Ｒ２が０．６０より大きい場合、下基部２２の剛性が不十分となり被吸着物の良好な平坦度が確保できない。Ｒ２が０．６０［ｍｍ］を超える場合、下基部２２の径が大きくなり、真空応答性が低下するため好ましくない。Ｒ１／Ｒ２が０．３０未満の場合、下基部２２の上面の面積が大きくなり、被吸着物の吸着時にパーティクルが増大するため好ましくない。

図３（ｂ）に示されている下基部２２の高さＨ２に対する上基部２１の高さＨ１の比率（Ｈ１／Ｈ２）が０．３０〜０．６０の範囲に含まれている。たとえば、Ｈ１は０．０６〜０．１２［ｍｍ］の範囲に収まるように設計され、Ｈ２は０．１５〜０．４０［ｍｍ］の範囲に収まるように設計される。

Ｈ１が０．０６［ｍｍ］未満の場合、上基部２１の上面と下基部２２の上面との間隔が小さくなり、パーティクルが増大するため好ましくない。Ｈ１が０．１２［ｍｍ］を超える場合、上基部２１の剛性が不十分となり被吸着物の良好な平坦度が確保できない。

Ｈ２が０．１５［ｍｍ］未満、またはＨ１／Ｈ２が０．６０より大きい場合、真空吸着部材１と複数の突起２に当接するように支持されている被吸着物とにより囲まれる空間の体積が小さくなり、真空吸着部材１の真空応答性が低下するため好ましくない。Ｈ２が０．４０［ｍｍ］を超える場合、またはＨ１／Ｈ２が０．３０未満の場合、下基部２２の剛性が不十分となり被吸着物の良好な平坦度が確保できない。

（製造方法）
炭化珪素からなる略円盤状の成形体が作製され、この成形体が１９００〜２１００［℃］、Ａｒガス雰囲気において焼結されることにより略円盤状の炭化珪素質焼結体が作製された。炭化珪素質焼結体の上側表面に対して研削加工、サンドブラスト加工または放電加工などが施されることにより複数の基部２０が形成される。次に、炭化珪素膜からなる保護層２４が、化学的気相成長法（ＣＶＤ）、物理的気相成長法（ＰＶＤ）、めっき、蒸着、プラズマイオン注入法またはイオンプレーティング法にしたがって基体１０の上側表面および基部２０の表面を覆うように形成される。そして、少なくとも突起２の頂面が平坦になるように保護層２４に対して研削加工、サンドブラスト加工または放電加工などが施される。

（使用方法）
半導体ウエハなどの平板状の被吸着物が複数の突起２のそれぞれに当接するように真空吸着部材１により支持される。基体１０に形成された真空吸引用の経路に接続された真空ポンプ等の真空吸引装置により、真空吸着部材１と被吸着物とにより画定される空間の空気が吸引されることにより、当該吸引力をもって被吸着物が真空吸着部材１に吸着する。

（実施例）
φ３００［ｍｍ］の略円盤状の基体１０が作製された。複数の突起２が三角格子の格子点を構成するように配置され、その間隔は２．０［ｍｍ］に設計された。保護層２４を構成する炭化珪素膜は、１３００［℃］で化学的気相成長法にしたがって厚さ６０［μｍ］になるように基体１０の上側表面および基部２０の表面に形成された。

下基部２２が略六角柱状に形成され、上基部２１が略円柱状に形成された。上基部２１の下端輪郭をなす円の径Ｒ１および下基部２２の上端輪郭の外接円の径Ｒ２の組み合わせとして表１の白色欄に示されている複数の組み合わせが採用された。上基部２１の高さＨ１および下基部２２の高さＨ２の組み合わせとして表２の白色欄に示されている組み合わせが採用された。表１には当該２つの径比率（Ｒ１／Ｒ２）が示されている。表２には当該２つの高さ比率（Ｈ１／Ｈ２）が示されている。

表１の白色欄におけるＲ１が０．１５〜０．３０［ｍｍ］の範囲に含まれ、Ｒ２が０．２５〜０．６０［ｍｍ］の範囲に含まれ、かつ、径比率（Ｒ１／Ｒ２）が０．３０〜０．６０の範囲に含まれている。表２の白色欄におけるＨ１が０．０６〜０．１２［ｍｍ］の範囲に含まれ、Ｈ２が０．１５〜０．４０［ｍｍ］の範囲に含まれ、かつ、高さ比率（Ｈ１／Ｈ２）が０．３０〜０．６０の範囲に含まれている。

ただし、（Ｒ１，Ｒ２，Ｈ１，Ｈ２）のすべての組み合わせを採用するのは現実的ではない。そこで、（Ｒ１，Ｒ２）＝（０．１７，０．３０）、（０．１７，０．４０）および（０．１７，０．５５）の３個の組み合わせに対してのみ、表２の白色欄２３個の組み合わせ（Ｈ１，Ｈ２）が採用されて６９通りの実施例の真空吸着部材が作製された。また、（Ｈ１，Ｈ２）＝（０．０６，０．２０）、（０．０９，０．２０）および（０．１２，０．２０）の３個の組み合わせに対してのみ、表１の上記３個の組み合わせを除く、白色欄２２個の組み合わせ（Ｒ１，Ｒ２）が採用されて６６通りの実施例の真空吸着部材が作製された。

その上で、当該１３５通りの実施例のそれぞれの真空吸着部材の真空応答性および被吸着物の平坦度が測定された。真空応答性は、直径３００ｍｍの裏面中央を中心に凸状に湾曲した平面度０．４ｍｍのシリコンウエハを、ピンと当接するように載置し、排気口に接続された真空吸引装置（真空ポンプ）を作動させて−９５ｋＰａの真空を発生させ、ウエハを基板保持部材に吸着させた。このときのウエハが全面吸着するまでの到達時間を吸着保持状態までの到達時間として計測した。この時、到達時間が１秒以下の場合は真空応答性良好と評価される一方、１秒以上の場合は真空応答性不良と評価された。平坦度は、全面吸着後のウエハ表面の平面度を、レーザー干渉式形状測定機（Ｚｙｇｏ社製ＭＡＲＫ−ＧＰＩ−ＸＰＳ）により測定され、１μｍ以下の場合は平坦度良好と評価される一方、１μｍ以上の場合は平坦度不良と評価された。その結果、いずれの実施例の真空吸着部材の真空応答性および被吸着物の平坦度は良好であった。

（比較例）
下基部２２および上基部２１が略円錘台状に形成された。（Ｒ１，Ｒ２）＝（０．１７，０．３０）、（０．１７，０．４０）および（０．１７，０．５５）の３個の組み合わせに対し、（Ｈ１，Ｈ２）＝（０．０６，０．２０）、（０．０９，０．２０）および（０．１２，０．２０）の３個の組み合わせが採用されて９通りの比較例の真空吸着部材が作製された。当該比較例におけるＲ２は、下基部２２の上端輪郭をなす径を表わしている。

下基部２２が略六角柱状に形成され、上基部２１が略円柱状に形成された。Ｒ１および下基部２２の上端輪郭をなす径Ｒ２の組み合わせとして表１の灰色欄に示されている複数の組み合わせが採用され、Ｈ１およびＨ２の組み合わせとして表２の白色欄に示されている複数の組み合わせが採用された。さらに、Ｒ１およびＲ２の組み合わせとして表１の白色欄に示されている複数の組み合わせが採用され、Ｈ１およびＨ２の組み合わせとして表２の灰色欄に示されている複数の組み合わせが採用された。

ただし、（Ｒ１，Ｒ２）＝（０．１７，０．３０）および（０．１７，０．５５）の２個の組み合わせに対してのみ、表２の灰色欄４９個の組み合わせ（Ｈ１，Ｈ２）が採用されて９８通りの比較例の真空吸着部材が作製された。また、（Ｈ１，Ｈ２）＝（０．０６，０．２０）および（０．１２，０．２０）の２個の組み合わせに対してのみ、表１の灰色欄３６個の組み合わせのそれぞれが採用されて７２通りの実施例の真空吸着部材が作製された。

その上で、当該１７９通りの比較例のそれぞれの真空吸着部材の真空応答性および被吸着物の平坦度が測定された。その結果、いずれの比較例の真空吸着部材の真空応答性および被吸着物の平坦度のうち少なくとも一方が不良であった。特に、表１または表２において「*」が付されている（Ｒ１，Ｒ２，Ｈ１，Ｈ２）の組み合わせが採用された比較例の真空吸着部材については、前記空間が狭小であるために真空応答性が不良であった。表１または表２において「**」が付されている（Ｒ１，Ｒ２，Ｈ１，Ｈ２）の組み合わせが採用された比較例の真空吸着部材については、突起２の剛性が不十分であるために被吸着物の平坦性が不良であった。

１‥真空吸着部材、２‥突起、１０‥基体、２０‥基部、２１‥上基部、２２‥下基部、２４‥保護層。

Claims (2)

1. 基体と、前記基体の表面に形成されている複数の突起と、を備え、前記突起が、炭化珪素質焼結体からなる基部と、前記基部の表面に沿って形成された炭化珪素膜からなる保護層と、により構成されている真空吸着部材において、
   前記基部が正角柱状または正角錘台状の下基部と、前記下基部の上端から上方に突出している円柱状または円錐台状の上基部と、により構成され、
   前記下基部の上端輪郭をなす正多角形に外接する円の径Ｒ２に対する前記上基部の下端輪郭をなす円の径Ｒ１の比率（Ｒ１／Ｒ２）が０．３０〜０．６０の範囲に含まれ、前記下基部の高さＨ２に対する前記上基部の高さＨ１の比率（Ｈ１／Ｈ２）が０．３０〜０．６０の範囲に含まれていることを特徴とする真空吸着部材。
2. 請求項１記載の真空吸着部材において、前記下基部および前記上基部のそれぞれの中心軸線が共通であることを特徴とする真空吸着部材。