JP2016051749A

JP2016051749A - 吸着用部材

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Publication number: JP2016051749A
Application number: JP2014174938A
Authority: JP
Inventors: 万平田中; Manpei Tanaka
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2014-08-29
Filing date: 2014-08-29
Publication date: 2016-04-11

Abstract

【課題】載置部の剥離および剥離した面からの脱粒を抑制する。
【解決手段】円形状の吸着面と、該吸着面と反対側の底面と、前記吸着面および前記底面に連なる外側面とを有する、多孔質セラミックス体からなる円板状の載置部と、前記底面と対向する配置面を有する基体部と、前記外側面を囲繞して前記外側面と当接する内周面を備える凸状部とを有する、緻密質セラミックス体からなる支持部とを備えて構成された、前記吸着面上に載置された被吸着体を吸着して保持するための吸着用部材であって、前記載置部の前記吸着面の直径は、前記載置部の前記底面の直径よりも小さいことを特徴とする吸着用部材を提供する。
【選択図】図１

Description

本発明は、吸着用部材に関する。

従来、半導体ウエハ，ガラス基板等の被吸着体を吸着、保持する治具として、吸着用部材が用いられている。このような吸着用部材として、例えば、特許文献１では、多孔体の吸着面とは反対側を負圧にすることで、吸着面に被吸着体を吸着する真空チャックであって、多孔体は、無数の第１の細孔が形成され吸着面とは反対面側を構成する多孔質支持部材と、吸着面を有し、第１の細孔よりも径の小さい第２の細孔が形成されると共に多孔質支持部材よりも薄く形成されて多孔質支持部材に支持される多孔質吸着部材と、を有する真空チャックが提案されている。そして、図１では、一方の側に円柱形の凹部を備えたチャック本体、多孔質支持部材および多孔質吸着部材が示され、凹部の内周面の径は反対面側から吸着面側に向って一定になっている。

特開２００８−６０２３２号公報

特許文献１で提案されているような真空チャックに被吸着体を吸着、保持して研磨した後、吸着面に付着した研磨粉等の汚れを除去するために、研磨を終了する毎に、多孔質支持部材側から多孔質吸着部材側に向かって高圧の水を噴射して洗浄を繰り返すと、多孔質吸着部材の一部分が多孔質支持部材から剥離することがあった。そして、剥離が生じると剥離した面から粒子が脱粒し、この粒子が吸着面に固着すると、研磨の妨げになるという問題があった。

本発明は、上記課題を解決すべく案出されたものであり、吸着面の洗浄を繰り返しても、被吸着体を吸着、保持する載置部がこの載置部を支持する支持部から容易に剥離することなく、脱粒を抑制することができる吸着用部材を提供することを目的とする。

本発明の一態様による吸着用部材は、円形状の吸着面と、該吸着面と反対側の底面と、前記吸着面および前記底面に連なる外側面とを有する、多孔質セラミックス体からなる円板状の載置部と、前記底面と対向する配置面を有する基体部と、前記外側面を囲繞して前記外側面と当接する内周面を備える凸状部とを有する、緻密質セラミックス体からなる支持部とを備えて構成された、前記吸着面上に載置された被吸着体を吸着して保持するための吸着用部材であって、前記載置部の前記吸着面の直径は、前記載置部の前記底面の直径よりも小さいことを特徴とする。

本発明の一態様による吸着用部材は、載置部が剥離しにくく、その結果、剥離に伴う隙間が生じにくくなるため、剥離した面からの脱粒を抑制することができる。

本実施形態の吸着用部材の一例を示す斜視図である。（ａ）は、図１の吸着用部材の一例を示す平面図、（ｂ）は、（ａ）のＡ１−Ａ１線における断面図である。（ａ）は、図１の吸着用部材の他の例を示す平面図、（ｂ）は、（ａ）のＡ２−Ａ２線における断面図である。図１の吸着用部材の製造方法の一実施形態の一部の工程を示す模式図である。は、図１の吸着用部材の製造方法の一実施形態の一部の工程を示す模式図であり、図４に続く工程について示している。（ａ）および（ｂ）は、吸着用部材の製造方法の他の実施形態の一部の工程を示す模式図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について詳細に説明する。

図１は、本実施形態の吸着用部材の一例を示す斜視図である。

また、図２（ａ）は、図１の吸着用部材を示す平面図、（ｂ）は、（ａ）のＡ１−Ａ１線における断面図である。

図１に示す例の吸着用部材１ａは、円形状の吸着面２ａと、吸着面２ａと反対側の底面２ｂと、吸着面２ａおよび底面２ｂに連なる外側面２ｃとを備える、多孔質セラミックス体からなる円板状の載置部２と、底面２ｂと対向する配置面３ａを有する基体部３ｂと、外側面２ｃを囲繞して外側面２ｃと当接する内周面３ｃを備える凸状部３ｄとを有する、緻密質セラミックス体からなる支持部３とを備える、吸着面２ａ上に載置された被吸着体（不図示）を吸着して保持するための吸着用部材１ａであって、載置部２の吸着面２ａの直径Ｄ_１は、載置部２の底面２ｂの直径Ｄ_２よりも小さい。

このように構成することによって、被吸着体を吸着、保持して研磨した後、吸着面２ａに付着した研磨粉等の汚れを除去するために、研磨を終了する毎に、図１および図２（ｂ）中の下側から上側に向かって高圧の水を噴射して、支持部３を通じて載置部２の洗浄を繰り返しても、載置部２の外側面２ｃは内周面３ｃによって吸着面２ａ側から支持されているため、載置部２は剥離しにくく、その結果、剥離に伴う隙間が生じにくくなるため、剥離した面からの脱粒を抑制することができる。

なお、支持部３は、配置面３ａ側に円周方向に帯状部３ｅが形成され、帯状部３ｅには円周方向に沿って等間隔に取り付け穴３ｆが設置され、ボルト（不図示）等を介して、固定ベース（不図示）に連結、固定される。

また、支持部３は、配置面３ａ側に開口する複数の吸引孔３ｇを有しており、吸引孔３ｇから外部に排気すると、支持部３の内部の空気が吸引されて、吸着面２ａに載置した被吸着体が吸着、保持されるようになっている。

また、凸状部３ｄの頂面３ｈは、必要に応じて、載置部２の吸着面２ａと同一平面を形成するようにしてもよい。

ここで、例えば、載置部２を構成する多孔質セラミック体は、気孔率が２５体積％以上５０体積％以下であるセラミック体であり、支持部３を構成する緻密質セラミック体は、相対密度が９８％以上であるセラミック体であって、気孔率、相対密度ともアルキメデス法を用いて求めることができる。また、載置部２を構成する多孔質セラミック体の平均気孔径は、２０μｍ以上１００μｍ以下であることが好適で、ＪＩＳＲ１６５５−２００３に準拠した水銀圧入法により求めることができる。

また、図３（ａ）は、図１の吸着用部材の他の例を示す平面図、（ｂ）は、（ａ）のＡ２−Ａ２線における断面図である。

図２に示す例の吸着用部材１ａは、載置部２の外側面２ｃは、底面２ｂから吸着面２ａに向かうにつれて載置部２の中心軸Ｃに近づくように傾斜した傾斜部２ｄを有するが、図３に示す例の吸着用部材１ｂは、載置部２の外側面２ｃは、底面２ｂから吸着面２ａに向って、直径が段階的に減少している。

このように構成することによっても、吸着用部材１ａを用いて得られる作用効果と同じ作用効果を得ることができる。

但し、図２に示すように、外側面２ｃ全体が傾斜面である傾斜部２ｄを有する構成にすると、内周面３ｃに連なる頂面３ｈおよび底面２ｂに当接する配置面３ａとのなす角度は、いずれも鈍角になるので、これらの角度が直角になる吸着用部材よりも外側面２ｃと、頂面３ｈおよび配置面３ａとの各接続部で生じる応力集中を抑制することができるため、各接続部を起点とするクラックが支持部３内に生じにくくなる。

なお、本実施形態の吸着用部材は、外側面２ｃの一部が傾斜面である傾斜部２ｄを有する吸着用部材であってもよい。

また、本実施形態の吸着用部材によれば、傾斜部２ｄの、載置部２の中心軸Ｃとのなす角度は、１°以上６０°以下であることが好適である。

傾斜面である傾斜部２ｄと中心軸Ｃとのなす角度は、１°以上であることにより、外側面２ｃと、頂面３ｈおよび配置面３ａとの各接続部で生じる応力集中の抑制効果が高くなるため、各接続部を起点とするクラックが支持部３内にさらに生じにくくなる。一方、上記角度が６０°以下であることにより、支持部３の側から載置部２に向って高圧の水を噴射して洗浄しても、配置面３ａの面積が小さくなり過ぎることなく、確保されているので、洗浄効果を維持することができる。以上のことから、上記角度が１°以上６０°以下であることにより、洗浄効果が維持された状態で、クラックの発生を抑制することができる。

特に、上記角度は、３°以上１０°以下であることが好適である。

また、本実施形態の吸着用部材によれば、外側面２ｃは、少なくとも傾斜部２ｄにおいて、凸状部３ｄの内周面３ｃに向って凸状に湾曲している湾曲部（図示せず）を有することが好適である。

このような構成であると、湾曲部がない吸着部材よりも凸状部３ｄの内周面３ｃと載置部２の外側面２ｃとの当接面積が増えるため、支持部３の側から載置部２に向って高圧の水を噴射して洗浄を繰り返しても、載置部２の外側面２ｃは内周面３ｃによる支持の効果が高くなるので、載置部２はより剥離しにくくなり、脱粒の抑制効果は高くなる。

また、本実施形態の吸着用部材によれば、載置部２は、吸着面２ａの近傍において、中心軸Ｃの近傍の密度よりも外側面２ｃの近傍の密度がより高いことが好適である。

このように構成することにより、吸着面２ａの近傍における、載置部２の外側面２ｃの近傍の密度と凸状部３ｄの密度との差が小さくなることから、剛性を示す指標である静的弾性率の差が小さくなるので、被吸着体の外周側の一部が凸状部３ｄの頂面３ｈに載置さ
れて、吸着面２ａに吸着される場合であっても、被吸着体の厚み方向における変形を抑制することができる。

特に、吸着面２ａの近傍における、中心軸Ｃの近傍の密度と、外側面２ｃの近傍の密度との差は、０．１ｇ／ｃｍ^３以上であることが好適である。

また、本実施形態の吸着用部材によれば、載置部２は、吸着面２ａの近傍の密度よりも、底面２ｂの近傍の密度がより高いことが好適である。

このように構成することにより、底面２ｂの近傍の密度と基体部３ｂの密度との差が小さくなることから、熱伝導率の差が小さくなるので、被吸着体が研磨されて発熱しても
速やかに放熱することができる。

特に、吸着面２ａの近傍の密度と、底面２ｂの近傍の密度との差は、０．１ｇ／ｃｍ^３以上であることが好適である。

ここで、各部位の密度については、アルキメデス法を用いて求めればよい。

また、吸着面２ａおよび底面２ｂの各近傍とは、載置部２の厚みに対して、吸着面２ａおよび底面２ｂからそれぞれ３０％以内の領域をいう。

また、載置部２の中心軸Ｃの近傍とは、載置部２の吸着面２ａの直径Ｄ_１と、載置部２の底面２ｂの直径Ｄ_２との相加平均の１／２に対して、中心軸Ｃを中心とする、半径が１５％以内の領域をいい、外側面２ｃの近傍の密度とは、前記相加平均の１／２に対して、外側面２ｃから１５％以内の領域をいう。

次に、本実施形態の吸着用部材の製造方法の一例について図４，５を用いて説明する。図４，５は、図１の吸着用部材の製造方法の一実施形態の一部の工程を示す模式図である。

まず、図４（ａ）に示すように、配置面３ａ側に開口する複数の吸引孔３ｇを有する基体部３ｂと、内周面３ｃを備える凸状部３ｄとを有する、緻密質セラミックス体からなる支持部３を準備する。

ここで、支持部３は、凸状部３ｄの内周面３ｃが底面２ｂから吸着面２ａに向かうにつれて載置部２の中心軸Ｃに近づくように傾斜した傾斜部を有する支持部３を準備すればよい。また、内周面３ｃの、載置部２の中心軸Ｃとのなす角度が、１°以上６０°以下である支持部３を準備すればよい。

なお、外側面２ｃが、少なくとも傾斜部２ｄにおいて、凸状部３ｄの内周面３ｃに向って凸状に湾曲している湾曲部を有する吸着用部材１ａを得る場合には、凸状部３ｄの内周面３ｃが凹状に湾曲している湾曲部を有する支持部３を準備すればよい。

吸引孔３ｇには、有機成分が予め充填されており、この有機成分は、後述する熱処理によって蒸発し、その結果、吸引孔３ｇは空洞になる。

次に、図４（ｂ）に示すように、載置台４を介して、支持部３を凸状部３ｄが上を向くように設置し、載置台４の外周部下側に、１対の振動体５ａ，５ｂを平行に配置する。

そして、この状態で、酸化アルミニウム粉末，ガラス粉末およびバインダーを水溶性溶
媒とともに混合したペースト６を凸状部３ｄの内周面３ｃに沿って形成された凹状部３ｊに供給する。

ここで、酸化アルミニウム粉末およびガラス粉末の各平均粒径は、それぞれ、２５μｍ以上２５０μｍ以下、０．５μｍ以上４０μｍ以下であり、ガラス粉末の軟化点は、４００℃以上９５０℃以下である。

また、水溶性溶媒の質量比率は、酸化アルミニウム粉末およびガラス粉末の合計１００質量部に対して、５〜１０質量部である。

なお、供給されたペースト６が外部に流出しないようにするために、環状部材７を用いるればよく、環状部材７は、頂面３ｈ上に、凸状部３ｄの内周面３ｃと、環状部材７の内周面７ａとが同一周面を形成するように設置すればよい。

ここで、載置部２が、吸着面２ａの近傍において、中心軸Ｃの近傍の密度よりも外側面２ｃの近傍の密度がより高い吸着用部材を得るには、まず、中心軸Ｃの近傍が外側面２ｃの近傍よりもペースト６の供給量が多くなるように供給する。

次に、図４（ｃ）に示すように、凹状部３ｄ内に供給された、ペースト６に含まれる各粉末を、振動体５ａ，５ｂを用いて上下方向Ａに振動させながら、加圧部材８を用いて底面２ｂに向かって加圧することにより、成形体９を得る。この加圧により、各粉末は、中心軸Ｃの近傍から外側面２ｃの近傍に向って移動するが、凸状部３ｄの内周面３ｃによって、直径方向における粉末の移動は遮られるので、後述する熱処理後には、載置部２が、吸着面２ａの近傍において、中心軸Ｃの近傍の密度よりも外側面２ｃの近傍の密度がより高い吸着用部材を得ることができる。

なお、振動の振幅は、例えば、０．１〜２ｍｍであり、加圧時の圧力は、例えば、１０〜５００ＭＰａである。この振動によって、各粉末の移動を促すことができる。

また、載置部２が、吸着面２ａの近傍の密度よりも、底面２ｂの近傍の密度がより高い吸着用部材を得るには、粉末の比重による沈降速度差が顕著に表れるように、振動の振幅を、例えば、０．５〜２ｍｍとすればよい。次に、図５（ａ）に示すように、成形体９を加熱（熱処理）することによって多孔質体１０を得る。この加熱により、ガラス粉末は溶融し、酸化アルミニウムの結晶粒子同士はこの溶融したガラスによって結合されるともに、ガラスは支持部３を構成するセラミックの結晶粒子とも結合する。

ここで、熱処理温度は、ガラス粉末が軟化する温度、すなわちガラス粉末の軟化点以上の温度であり、好ましくは５５０℃以上１３００℃以下である。

そして、多孔質体１０の表面を砥石１１で研磨することによって、所定の平面度を有する吸着面２ａを備えた載置部２が形成され、吸着用部材を得ることができる。ここで、研磨で用いる砥石は、例えば、ダイヤモンド砥石で、ダイヤモンドの粒径の番手は例えば＃２３０（粒径６８μｍ）である。研磨代は０．５〜２ｍｍ程度である。

次に、本実施形態の吸着用部材の製造方法の他の例について図６を用いて説明する。
図６は、図１の吸着用部材の製造方法の一実施形態の一部の工程を示す模式図である。

この実施形態では、図４（ａ）に示す工程と同じ工程を経た後、図６（ａ）に示すように、ペースト６を凸状部３ｄの内周面３ｃに沿って形成された凹状部３ｊに供給する。
この場合、ペーストは、環状部材７に囲まれた空間にまで及ぶように供給し、配置面３ａ
からの高さが略一定になるように供給する。

次に、図６（ｂ）に示すように、棒状部材１２で凸状部３ｄ近傍のペーストを攪拌する。この攪拌により、各粉末は、中心軸Ｃの近傍から外側面２ｃの近傍に向って移動するが、凸状部３ｄの内周面３ｃによって、直径方向における粉末の移動は遮られるので、熱処理後には、載置部２が、吸着面２ａの近傍において、中心軸Ｃの近傍の密度よりも外側面２ｃの近傍の密度がより高い吸着用部材を得ることができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上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。

１ａ，１ｂ吸着用部材
２載置部
３吸着部
４載置台
５振動体
６ペースト
７環状部材
８加圧部材
９成形体
１０多孔質体
１１砥石
１２棒状部材

Claims

円形状の吸着面と、該吸着面と反対側の底面と、前記吸着面および前記底面に連なる外側面とを有する、多孔質セラミックス体からなる円板状の載置部と、
前記底面と対向する配置面を有する基体部と、前記外側面を囲繞して前記外側面と当接する内周面を備える凸状部とを有する、緻密質セラミックス体からなる支持部とを備えて構成された、
前記吸着面上に載置された被吸着体を吸着して保持するための吸着用部材であって、
前記載置部の前記吸着面の直径は、前記載置部の前記底面の直径よりも小さいことを特徴とする吸着用部材。
前記載置部の前記外側面は、前記底面から前記吸着面に向かうにつれて前記載置部の中心軸に近づくように傾斜した傾斜部を有することを特徴とする請求項１に記載の吸着用部材。
前記傾斜部の、前記載置部の中心軸とのなす角度は、１°以上６０°以下であることを特徴とする請求項２に記載の吸着用部材。
前記外側面は、少なくとも前記傾斜部において、前記凸状部の前記内周面に向って凸状に湾曲している湾曲部を有することを特徴とする請求項２に記載の吸着用部材。
前記載置部は、前記吸着面の近傍において、前記中心軸の近傍の密度よりも前記外側面の近傍の密度がより高いことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の吸着用部材。
前記載置部は、前記吸着面の近傍の密度よりも、前記底面の近傍の密度がより高いことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の吸着用部材。