JP4332004B2

JP4332004B2 - ブラストマスクを用いた加工方法およびウェハ支持部材

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Publication number: JP4332004B2
Application number: JP2003334425A
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Inventors: 陽平堀
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Filing date: 2003-09-25
Publication date: 2009-09-16
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Description

本発明は、セラミックス材、ガラス材、金属材等の表面に微細な形状や文字を、ブラスト加工によって形成する際に用いるブラストマスクを用いた加工方法および半導体や液晶の製造装置において半導体ウェハや液晶用ガラスなどのウェハを保持するウェハ支持部材に関する。

ブラスト加工とは、種々の形に形成されたマスクを貼り付けた被加工物に砥粒と圧縮空気からなる混合流体を吹き付けることによって、被加工物の上記マスクのない露出した部分を削り凹部を形成し、形成した微細な凹部により文字や模様を形成する加工方法である。ブラスト加工品の例として、様々な模様を形成したガラス工芸品、溝加工された流体軸受け、インパクト面を備えたゴルフクラブやウェハ支持部材等がある。

例えば、図６はアイアンタイプのゴルフクラブ７２を示す。このインパクト面７４にブラスト加工を施して、微細な凹凸部７６を形成することによって、インパクト面７４でボールが滑り難くなり、降雨時に水滴が付着してもインパクト時にインパクト面７４とボールとの間に水膜ができにくい。よって、ボールにバックスピンがかかり易いゴルフクラブ７２を提供できる。

またウェハ支持部材として、半導体や液晶の製造装置において半導体ウェハや液晶用ガラスなどのウェハを静電気力によって固定する静電チャックがある。図５（ａ）は、静電チャック３２の平面図の一例であり、（ｂ）は、そのＸ−Ｘ線の断面図である。板状セラミック体３４の主面をウェハＷを載せる載置面４６とし、その内部には一対の静電吸着用電極４２を埋設し、さらにその下には抵抗発熱体電極４４をそれぞれ埋設してある。板状セラミック体３４の下面には、一対の静電吸着用電極４２および抵抗発熱体電極４４を電気的に接続する一対の給電端子３８、４０がそれぞれ固定されている。そして、載置面４６と静電吸着用電極４２との間には絶縁層３４ｂが設けられている。また、載置面４６にはＨｅやＡｒ等の不活性ガスを導入するガス導入口３６とこのガス導入口３６に連通する一連の凹部３４ａとが形成されている。そして、この静電チャック３２の給電端子３８に５００Ｖの直流電圧を印加すると、ウェハＷと載置面４６の間に静電吸着力が発現し、ウェハＷを載置面４６に吸着固定することができる。また、抵抗発熱体電極４４に接続した給電端子４０に電圧を印加すると、抵抗発熱体電極４４が加熱され、載置面４６を加熱するとともにウェハＷを吸着することができる。

ところで、半導体素子の集積度の向上に伴って、半導体素子の特性安定化、歩留まり向上、単位時間当たりの処理枚数の増加などが強く求められている。その為、エッチングや成膜処理の際にウェハＷをできるだけ早く目的の温度にまで加熱し、ウェハＷ表面の全体の均熱性を高めることが求められている。そこで、ウェハＷを載せる載置面４６に、ＨｅやＡｒ等の不活性ガスを導入するガス導入口３６と、このガス導入口３６に連通する一連の凹部３４ａを形成し、載置面４６上にウェハＷを吸着した時、ウェハＷと一連の凹部３４ａとで形成される空間に上記ガス導入口３６から不活性ガスを充填することにより、ウェハＷと載置面４６との間の熱伝達特性を高め、ウェハＷの均熱化を図るようになっていた。

図４（ａ）は被加工物８６に加工部分を露出した単一組成のポリウレタン樹脂やポリアミド樹脂からなるブラストマスク８０（以後マスク８０とする。）を貼り付ける直前の断面図である。特許文献１によると被加工物８６に貼り付ける接着面８０ｂに埃やゴミなどが付くのを保護する保護シート８２を剥がして、被加工物８６の表面にマスク８０を貼り付ける。そして、マスク８０をつなぐ支持フィルム８４を剥がし、図４（ｂ）のようにマスク８０を被加工物８６に貼り付ける。そして、マスク８０に上記ブラスト加工方法により上記混合流体を吹き付けて被加工物８６にマスク８０の形状に沿った微細な文字や形状の加工を行なっていた。

しかしながら、特許文献１に記載のマスク８０では、長時間のブラスト加工中に砥粒の噴射圧によってマスク８０が部分的に剥がれたり、破れたりして加工すべきでない部分までブラスト加工したり、求める形状と異なる形状が形成されて不良になるという問題があった。

また、静電チャック３２など内部に電極を含む被加工物８６をブラスト加工する際は、ノズルより噴射された砥粒とマスク８０との衝突摩擦により静電気が発生し、帯電する為、静電気が内部の電極との間で放電現象を起こし、被加工物８６が破損するという問題もあった。

本発明の加工方法は、圧縮空気と砥粒との混合流体を噴射するノズルと、ブラストマスクを貼り付けた被加工物とを備え、上記混合流体を上記被加工物に吹き付けてブラスト加工し、上記圧縮空気の初期圧力がその後の圧力より小さいことを特徴とする。

また、上記初期圧力がその後の圧力の２０〜７０％であることが好ましい。

また、上記被加工物がウェハ支持部材であることが好ましい。

本発明のウェハ支持部材は、板状セラミックス体の一方の主面にウェハを載せる載置面を、上記板状セラミックス体の内部あるいは表面に形成されている電極を備えており、シート状体の一方の主面がセルロース誘導体を含む層からなり、他方の主面がエステル化合物を含む層からなるブラストマスクを使用して上記載置面を加工したことを特徴とする。

また、本発明のウェハ支持部材は、板状セラミックス体の一方の主面にウェハを載せる載置面を、上記板状セラミックス体の内部あるいは表面に形成されている電極を備えており、上記の加工方法で上記載置面を加工したことを特徴とする。

また、上記電極が静電吸着用電極あるいは抵抗発熱体電極であることが好ましい。

また、本発明のウェハ支持部材は、板状セラミックス体の一方の主面にウェハを載せる載置面を、上記板状セラミックス体の内部あるいは表面に形成されている電極を備えており、上記載置面に凹部が形成されており、該凹部の底面の表面粗さＲｍａｘが５．５μｍ以下であることを特徴とする。
なお、本発明の加工方法は、上記ブラストマスクが、シート状体の一方の主面がセルロース誘導体を含む層からなり、他方の主面がエステル化合物を含む層からなることが好ましい。

本発明によれば、ブラスト加工中にブラストマスクが剥がれないことから、加工面に形成した凹部を精度よく加工するブラストマスクを提供できると共にその表面加工方法も提供できる。

また、本発明のブラストマスクを使用すると静電チャックなど内部に電極を含む被加工物をブラスト加工する際に、静電気による破損を起こすことがない。

図１（ａ）は、本発明のブラストマスク１の一例を示す断面図である。

本発明のブラストマスク１はシート状で一方の主面２ａにセルロース誘導体を含む層２と、他方の主面３ａにエステル化合物を含む層３との二層を備えている。そして、エステル化合物を含む層３の主面３ａは、被加工物８と接着して使用される。

ノズル５４から噴射された砥粒６６と圧縮空気との混合流体を被加工物８に吹き付けると、砥粒６６がブラストマスク１に当たり被加工物８の表面を保護するのに対し、セルロース誘導体を含む層２で覆われていない被加工物８の表面は砥粒６６が当たり削られ凹部５を形成することができる。

本発明のブラストマスク１は、セルロース誘導体を含む層２がその下部に様々な形状のパターンを形成されたエステル化合物を含む層３の形状の変形を防ぎ、形状を保持することができる。層３に微細なブラスト加工形状を形成して被加工物８にブラストマスク１を貼り付ける際に、伸び等による変形が少なく好ましい。セルロース誘導体として、エチルヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロースがあり、これらのセルロース誘導体にウレタン化合物やポリアミド樹脂を６０重量％以下好ましくは４０％重量以下の割合で含んでも保形性を維持できることから差し支えない。

また、ブラストマスク１のエステル化合物を含む層３は、砥粒６６に対する耐摩耗性が優れ、高速の砥粒６６、特にセラミックス砥粒６６が衝突しても磨耗したりすることが小さく被加工物８の表面を保護することができる。また、同時に被加工物８の表面に容易に接着することができることから好ましい。特にセラミックス材料に対する接着力が高く、その中でも窒化物セラミックスの表面との接着力が大きく、ブラスト加工中に剥がれることがなく優れた接着特性を示す。上記エステル化合物として、ポリエステルウレタンやポリカーボネートがあり、これらエステル化合物に５０重量％以下の割合でヒドロキシメチルアクリレートやヒドロキシメチルメタクリレートを含んでも耐摩耗性や接着特性の低下が小さく良い。

図１（ｂ）は本発明の他の実施形態であるブラストマスク１を示す。ブラストマスク１の一方の主面２ａは平面をなし、他方の主面３ａに凹部４を備え、上記一方の主面２ａはセルロース誘導体を含む層２からなり、他方の主面３ａはエステル化合物を含む層３からなり、層２と層３の２つの層でブラストマスク１が構成されている。また、層３の主面３ａは被加工物８の表面８ａに接着している。

上記ブラストマスク１の凹部４を備えた面を被加工物８側にして貼り付けて、砥粒６６と圧縮空気からなる混合流体を被加工物８に吹き付けることが重要である。これは、ブラストマスク１を貼り付けると被加工物８とブラストマスク１との間に空間ができ、混合流体の中の砥粒６６が容易に短時間に上記凹部４を覆う層２を剥ぐことができるからである。ノズル５４から噴出した混合流体の中の砥粒６６が単層の層２に当たると、層２を剥がしてブラストマスク１に露出部１０を形成することができる。ブラストマスク１の露出部１０に層２の剥がれ残りが殆どなくなり、被加工物８の加工深さのバラツキが少なくなる。そして、ノズル５４から噴射された砥粒６６が上記露出部１０を通して被加工物８に吹き付けられて被加工物８の表面８ａを削り、凹部５を形成することができる。そして、被加工物８に微細な凹部５からなる文字や模様等の形状に加工することができる。なお、エステル化合物を含む層３は砥粒６６が衝突しても剥がれず、層３が貼り付いている被加工物８の表面が削られることを防ぐことができる。

なお、本発明のブラストマスク１は上下の主面２ａ、３ａにそれぞれ保護シートと支持フィルムとを備えたシートとして保存できる。そして、被加工物８の表面に接着する主面３ａ側の保護シートを剥がし、被加工物８の表面に貼り付ける。そして、支持フィルムを剥がし、被加工物８の表面にブラストマスク１を貼り付けることができる。そして、支持フィルムが層２を介してすでに被加工物８に貼り付いている層３の主面３ａを引っ張る際に、支持フィルムは層２の広い面を引っ張るので、層３の伸びが比較的小さく、ブラストマスク１の位置がずれ難い。また、一度被加工物８にブラストマスク１を貼ってずれてしまっても、ブラストマスク１はシート状であるため、被加工物８から容易に剥がすことができ、再度貼り直しができる。よって、加工位置の修正もできることから、精度良く加工位置を決定することができる。

上記凹部４を形成するブラストマスク１の薄肉部である層２の厚みは、厚肉部である層２と層３との合計の厚みの１〜３０％であることが好ましい。それは、層２の厚みが上記厚肉部の厚みの１％未満なら、被加工物８にブラストマスク１を貼り付ける際、層２を破いてしまう虞れがあるからである。さらに、層２の厚みが上記厚肉部の厚みの３０％を超えるなら、凹部４の上部の層２が容易に剥がれず、層２が残ってしまい露出部１０の開口部にバラツキができ、被加工物８の加工深さのバラツキが大きくなってしまう虞があるからである。

また、層２の厚みは、層３の保形性を維持するために５〜３０μｍが好ましく、さらに好ましくは、１０〜２５μｍである。１５〜２５μｍであれば最も優れている。

また、層３の厚みについては、砥粒６６の耐摩耗性の観点から加工深さによっても異なるが、加工深さが１０〜５００μｍの場合、層３の厚みが９５〜４７０μｍであると磨耗することがなく、しかも加工面の面粗さＲｍａｘが５．５μｍ以上と大きくなる虞が小さく好ましい。さらに好ましくは２００〜３００μｍである。

また、これらの層２や層３は二層の構造で説明したが、層２が砥粒照射面にあれば、層２と層３とは交互に複数の層から形成されても何ら問題はない。

次に、本発明のブラストマスク１はその一方の主面２ａの赤外ＡＴＲ法（ＡｔｔｅｎｕａｔｅｄＴｏｔａｌＲｅｆｌｅｃｔａｎｃｅの略）によるスペクトル分析において、２９８２〜２９６２ｃｍ^−１、２８８０〜２８６０ｃｍ^−１、１１０２〜１０８２ｃｍ^−１、１０６３〜１０４３ｃｍ^−１に吸収を示すセルロース誘導体からなることが好ましく、他方の主面３ａの赤外ＡＴＲ法によるスペクトル分析において、１７５０〜１７２０ｃｍ^−１に吸収を示すエステル化合物からなることが好ましい。これは、１７５０〜１７２０ｃｍ^−１に吸収を示すエステル化合物は被加工物８であるセラミックスとの接着性が大きく、ブラスト加工中にブラストマスク１の層３の主面３ａが被加工物８から剥がれないからである。

なお、上記ＡＴＲ法によるスペクトル分析とは、固体表面の分析用に用いられ、ＩＲＥ（ＩｎｔｅｒｎａｌＲｅｆｌｅｃｔａｎｃｅＥｌｅｍｅｎｔの略）と呼ばれる屈折率の大きいプリズムに分析試料を密着させ、赤外光をＩＲＥに入射するとＩＲＥと試料の界面で一部吸収され、通過光量に分析試料の原子や結合の種類によって変化が生じる。そして、この通過光量を解析して、試料の分子構造を推定するものである。

特に、層２の化合物として、エチルヒドロキシエチルセルロースを含むことが好ましい。この化合物は弾性、柔軟性が高い特徴がある。これは、砥粒６６が層２に衝突する際に層２との衝突摩擦により静電気が発生し帯電しようとするが、層２に弾性、柔軟性があることにより、静電気が軽減され、帯電量が軽減される。よって、内部に電極を含む被加工物８をブラスト加工する場合でも、上記静電気によって被加工物８を破損する虞が少ない。よって層２の化合物として、エチルヒドロキシエチルセルロースを含むことが好ましい。

図２（ａ）は被加工物８の一連の凹部５を加工するブラスト加工装置の一例を示す概略断面図である。

このブラスト加工装置のブラスト加工室５２の内部にはノズル５４と被加工物８を載せる台車６０が設置され、ノズル５４には砥粒供給管５６と送気管５８とが連結されている。また、ブラスト加工室５２の下部には、砥粒回収管６２が設置してあり、砥粒回収管６２はサイクロン集塵装置６８に連結している。砥粒供給管５６から供給される砥粒６６と送気管５８から送られる圧縮空気とからなる混合流体をノズル５４から被加工物８に吹き付けることによりブラスト加工を行なうように構成されている。なお、使用した砥粒６６は、砥粒回収管６２を介して空気輸送によりサイクロン集塵装置６８で回収し、加工屑等の不純物を除去して再利用することができる。

図２（ｂ）は、ブラスト加工時のノズル５４と被加工物８との関係を示す斜視図である。砥粒６６と圧縮空気の混合流体を噴出するノズル５４は、ブラスト加工を施す面７０との距離を一定に保ち、被加工物８を載せた台車６０はＸ軸方向に移動することができる。そして、ノズル５４はＹ軸方向に移動できる。そして、上記混合流体を噴射しながらノズル５４はＹ軸方向に移動し、被加工物８の上面を通過し、台車６０がＸ軸方向に移動した後、ノズル５４は−Ｙ軸方向に移動する。被加工物８を通過した後、台車６０が−Ｘ軸方向に移動する。そしてこれを繰り返し被加工物８の全面に一連の凹部５を加工できるようになっている。このようなブラスト加工装置は大型で広い面積を均一に加工することができる。

上記のブラスト加工において、上記圧縮空気の初期圧力がその後の圧力より小さい圧力で加工するのは、上記初期圧力によりブラストマスク１の下面３ａと被加工物８の上面８ａとをより密着させることができるからである。そして、層３の密着を高めた後、圧縮空気の圧力を高めて、層３で覆われていない被加工物８の表面を砥粒６６により削ることができる。このように、層３の密着力を高めるとブラスト加工中に上記ブラストマスク１の層３の主面３ａが剥がれることが殆どないことから好ましい。

また、上記初期圧力はその後の圧力の２０〜７０％の範囲がより好ましい。初期圧力が２０％未満では、ブラストマスク１の層３と被加工物８とをより強く密着させるには圧力が足りず、その後の圧力で加工中にブラストマスク１が剥がれる虞があるからである。さらに、初期圧力が７０％を超えるなら、圧力が強過ぎることから、ブラストマスク１の主面３ａと被加工物８の上面８ａとの間の接着力が小さく、剥がれてしまう虞があるからである。

本発明に用いるブラストマスク１の製造方法の一例としては、まず保護シート上にエステル化合物を含む感光性樹脂を塗布し、さらにその上に表面形状を記録したフィルムを載置する。そして、フィルムの上から紫外線蛍光灯やハロゲンランプなどの光源によりエステル化合物を含む感光性樹脂を露光する。すると、エステル化合物を含む感光性樹脂の感光部が硬化し、非感光部が樹脂質状態のまま保たれる。そして、炭酸ナトリウム水溶液などのアルカリ現象液で非感光部を溶解除去して硬化したエステル化合物を含む層３を作製する。そして、さらに、このエステル化合物を含む層３の他方の主面にセルロース誘導体を含むシート上の層２を密着させることによって、本発明のブラストマスク１を作製することができる。

図３（ａ）は、ウェハ支持部材１２の平面図の一例であり、（ｂ）は、そのＸ−Ｘ線の断面図である。板状セラミック体１４の一方の主面をウェハＷを載せる載置面２６とし、その内部には一対の静電吸着用電極２２を埋設し、さらにその下には抵抗発熱体電極２４をそれぞれ埋設してある。板状セラミック体１４の下面には、一対の静電吸着用電極２２および抵抗発熱体電極２４を電気的に接続する一対の給電端子１８、２０がそれぞれ固定されている。そして、載置面２６と静電吸着用電極２２との間には絶縁層１４ｂが設けられている。また、載置面２６にはＨｅやＡｒ等の不活性ガスを導入するガス導入口１６が形成されている。この載置面２６に上記製造方法で作製したブラストマスク１を貼り付けて、上記ブラスト加工装置によってブラスト加工を施し、ガス導入口１６に連通する一連の凹部１４ａを形成した。そして、このウェハ支持部材１２の給電端子１８、２０に電圧を印加すると、抵抗発熱体電極２４が加熱され、載置面２６を加熱するとともにウェハＷを加熱することができる。そして、載置面２６上に静電吸着力によりウェハＷを吸着できるとともに、ウェハＷと一連の凹部１４ａとで形成される空間に上記ガス導入口１６から不活性ガスを充填することにより、ウェハＷと載置面２６との間の熱伝達特性を高め、ウェハＷの均熱化を図るようにできている。

また、本発明のウェハ支持部材１２は、各部の凹部１４ａの底面の両側に凹曲面部を備えることにより、不活性ガスを充填する際に、不活性ガスと凹部１４ａの底面の摩擦が少なくなり、不活性ガスが凹部１４ａをスムーズに流れ、凹部１４ａの断面において全ての不活性ガスがムラ無くウェハＷの裏面と熱交換できることから、ウェハＷの均熱性がよくなることが分かった。一連の凹部１４ａの底面の各部の凹曲面部の大きさは、曲率半径が１００〜５００μｍであることがより好ましい。

そして、一連の凹部１４ａの平均深さに対して各部の凹部１４ａの深さのバラツキは２０％以下とすることが好ましい。これは、各部の凹部１４ａの深さのバラツキを小さくすることによって、ウェハＷと凹部１４ａとで形成される空間に充填される不活性ガスの量を一定にし、ウェハＷの均熱性を高めることができるからである。また、一連の凹部１４ａの平均深さに対して各部の凹部１４ａの深さのバラツキは１０％以下とすると、さらに好ましい。これは、一連の凹部１４ａの平均深さに対して各部の凹部１４ａの深さのバラツキを１０％以下とすると、ウェハＷの表面の温度差がより小さくなり好ましいからである。

各部の凹部１４ａの深さのバラツキを小さくするには、板状セラミック体１４のブラスト加工を施す前の表面をラップ盤にてラップ加工し（粗加工）、さらにこのラップ面を研磨し（鏡面加工）、ブラスト加工を施す前の表面を表面粗さＲａ１．０μｍ以下とすることが好ましい。ブラスト加工を施す前の表面粗さをＲａ１．０μｍ以下とするのは、ブラスト加工を施す面７０の凹凸を少なくし、ブラスト加工によって形成される各部の凹部１４ａの深さのバラツキを小さくできるからである。

なお、載置面２６が略円形である場合、載置面２６の中心から放射状に４等分割する線と、載置面２６を囲む円と、中心から載置面２６の直径の０．７倍の円とで囲まれるそれぞれの領域で各２箇所の凹部１４ａの深さを測定し、合計１６箇所の測定値を平均し平均深さとした。また、載置面２６が四角形の場合、碁盤目状に１６等分割してそれぞれ２箇所を測定し、合計３２箇所の測定値の平均値を平均深さとした。なお、凹部１４ａ深さとは、載置面２６と各部の凹部１４ａの境界線に垂直な断面において略中心の最大の深さとした。

また、一連の凹部１４ａの平均深さは１０〜５００μｍとすることが好ましい。これは、凹部１４ａの平均深さが１０μｍ未満ではウェハＷと一連の凹部１４ａとで形成される空間に充填される不活性ガスの量が少なくなり、ウェハＷの均熱性が悪くなるからである。また、一連の凹部１４ａの平均深さが５００μｍを超えてしまうと一連の凹部１４ａの深さのコントロールが難しくなり、各部の凹部１４ａの深さのバラツキが２０％以上と大きくなるからである。よって、一連の凹部１４ａの平均深さは１０〜５００μｍの範囲とすることがよい。

そして、上記のブラスト加工装置で、その後の圧縮空気の圧力を０．３〜０．６ＭＰａ、圧縮空気の水分の含有量を０．５〜５重量％、砥粒６６の粒径を１５０〜５００μｍ、被加工物８に対する上記ノズル５４の移動速度を１００〜３００ｍｍ/秒としてブラスト加工を行なって、一連の凹部１４ａを形成する。

また、上記砥粒６６としては例えば、アルミナ、炭化珪素、ガラスビーズなどがある。

なお、砥粒６６の粒径とは、レーザー回折散乱法により測定した粒径の５０％である。レーザー回折散乱法とは、レーザー光を粒子に当てた時に、散乱される光の強度と散乱角度から、Ｍｉｅの散乱理論より、粒径を求める方法である。

また、上記のノズル５４より噴射された砥粒６６が加工面に衝突する際に加工面との衝突摩擦により加工面である凹部１４ａに静電気が発生する。そして、この静電気の電位が大きくなると、凹部１４ａの底面の静電気が被加工物８である板状セラミック体１４内の静電吸着電極２２との間で放電現象が発生し、絶縁層１４ｂが破損する虞があることから、上記静電気の発生を抑え放電現象を発生させること無くブラスト加工することが重要である。

ここで、ブラスト加工時の圧縮空気の圧力は、０．３〜０．６ＭＰａが好ましい。その理由は、圧力が０．３ＭＰａ未満だと凹部１４ａのブラスト加工量が小さくなり、凹部１４ａの深さ１０〜５００μｍを形成するのに同じ部分を何度も繰り返し加工しなくてはならなくなる。すると、同じ部分を繰り返し加工した面は大きな電位の静電気が帯電し、凹部１４ａの底面から静電吸着用電２２の間で放電し、絶縁層１４ｂが絶縁破壊する虞がある。また、圧力が０．６ＭＰａを超えると、砥粒６６を吹き付ける力が強いので、凹部１４ａの底面の表面粗さが粗くなり、凹部１４ａの底面にマイクロクラックが発生する。マイクロクラックが発生すると、マイクロクラックの先端から静電吸着用電極２２の間に大きな電位の静電気が加わり放電し、絶縁層１４ｂが破壊する虞がある。よって、その後の圧縮空気の圧力は０．３〜０．６ＭＰａの範囲とすることがよい。

また、圧縮空気の水分の含有量は、０．５〜５重量％が好ましい。その理由は、水分の含有量が０．５重量％未満だと、混合流体が乾燥しすぎて、被加工物８に衝突した際に大きな電位の静電気が発生してしまうからである。また、圧縮空気の水分の含有量が５重量％を超えると、砥粒６６が圧縮空気と混合した際に砥粒６６同士が固まって塊になってしまうことがあり、その砥粒６６の塊がブラスト加工を施す面７０に噴射されると、凹部１４ａの表面粗さＲｍａｘが１５μｍ以上と大きくなり、凹部１４ａの底面にマイクロクラックが発生するからである。よって、圧縮空気の水分の含有量は０．５〜５重量％の範囲とすることがよく、凹部１４ａの表面粗さＲｍａｘ（ＪＩＳＢ０６０１−１９８２による）は５．５μｍ以下が好ましい。

また、砥粒６６の粒径は、１５０〜５００μｍが好ましい。その理由は、砥粒６６の粒径が１５０μｍ未満だと凹部１４ａのブラスト加工量が小さくなるからである。また、砥粒６６の粒径が５００μｍを超えると凹部１４ａの表面粗さが粗くなり、凹部１４ａの底面にマイクロクラックが発生するからである。よって、砥粒６６の粒径は１５０〜５００μｍの範囲とすることがよい。

また、ノズル５４の移動速度は、１００〜３００ｍｍ/秒が好ましい。その理由は、移動速度が１００ｍｍ/秒未満だと、ノズル５４の移動速度が小さいため、砥粒６６とブラスト加工を施す凹部１４ａの摩擦が大きくなり、凹部１４ａに大きな電位の静電気を帯電させるためである。また、ノズル５４の移動速度が３００ｍｍ/秒を超えると、凹部１４ａを形成する際のブラスト加工量が小さくなるからである。よって、ノズル５４の移動速度は１００〜３００ｍｍ/秒の範囲とすることがよい。

また、ノズル５４の口径としては、直径３〜１５ｍｍとすることが好ましい。これは、ノズル５４の直径が３ｍｍ未満だと、凹部１４ａの曲率半径が５μｍ以下となる虞があるとともに混合流体の噴出量が少なくなり、ブラスト加工量も小さくなり過ぎるからである。また、ノズル５４の口径が１５ｍｍを超えてしまっては、噴射する混合流体が分散し、凹部１４ａの曲率半径が５００μｍを超える虞があるとともにブラスト加工量が大きくなるからである。さらに好ましくは、ノズル５４の口径を５〜１５ｍｍの範囲とすることがよい。

また、ノズル５４から噴射する炭化珪素からなる砥粒６６の量は１００〜９００ｇ／分とすることが好ましい。これは、砥粒６６の量が１００ｇ／分未満だと、圧縮空気と混合した際に、混合流体全体の水分の含有量が多くなり、砥粒６６が塊になってしまい、凹部１４ａの表面粗さが荒くなるからである。また、砥粒６６の量が９００ｇ／分を超えてしまっては、圧縮空気と混合した際に、混合流体全体の水分の含有量が少なくなり、混合流体が乾燥してしまうからである。そして、ブラスト加工を施す面７０に衝突した際に、静電気が帯電しやすくなるためである。より好ましくは、砥粒６６の量は１００〜９００ｇ／分の範囲とすることがよい。

なお、ウェハ支持部材１２として静電チャック３２を例に説明したが、静電吸着用電極２２を含まなく、抵抗発熱体電極２４のみを含む、ウェハ支持部材１２においても同様の効果が得られることは、あえて説明するまでもないことである。

以下、本発明の実施例を説明する。

ブラストマスク１のシート状の一方の主面にセルロース誘導体を含む層２の赤外ＡＴＲ法によるスペクトル分析において２９８２〜２９６２ｃｍ^−１、２８８０〜２８６０ｃｍ^−１、１１０２〜１０８２ｃｍ^−１、１０６３〜１０４３ｃｍ^−１に吸収を示し、エステル化合物を含む層３は１７５０〜１７２０ｃｍ^−１に吸収を示す二層からなる本発明のブラストマスク１と、それにさらにエチルヒドロキシエチルセルロースを含む本発明のブラストマスク１と、本発明以外の従来のマスク８０とを被加工物８に貼り付け、そこで上記ブラスト装置を用いてブラスト加工を行なった。

なお、ブラストマスク１および従来のマスク８０を貼り付ける被加工物として、板状セラミック体を用いた。板状セラミック体の製造方法としては、窒化アルミニウム粉末を板状に成形して成形体を作製した後、この成形体の上に、タングステンからなる静電吸着用電極を配置し、さらにこの上に窒化アルミニウム粉末を充填し、再び成形した。そして、再び抵抗発熱体電極を配設した後、窒化アルミニウム粉末を充填し成形し、内部電極を埋設した円盤状の成形体を作製した。次いで、この成形体を４００℃で脱脂したあと、２０００℃で窒素雰囲気で焼結することにより、上記板状セラミック体を得た。

さらにブラスト加工条件としては、ノズルの先端と被加工物８との距離は１１０ｍｍで、ノズル径は８ｍｍで、圧縮空気の圧力は０．４ＭＰａで、砥粒は平均粒径１８０μｍの炭化珪素を使用した。

その際に、ブラストマスク１およびマスク８０が被加工物８から剥がれるかどうか、また加工後の凹部の底面に帯電した静電気の電位を表面電位計にて測定するとともに絶縁層の状態を確認し、静電気によって被加工物８が破損しているかどうかを実験して、表１に結果を示した。

この表１の結果から、試料Ｎｏ．３〜５のように、本発明の範囲外のものは、ブラスト加工中にマスク８０が剥がれてしまい、加工してはいけない部分まで加工している。また、加工後の凹部１４ａの底面に帯電した静電気が７５２〜１２１０Ｖと非常に高く、マスク８０の接着面の主面から内部電極までの絶縁層１４ｂが静電気による放電で破損していた。

これに対し、本発明実施例である試料Ｎｏ．１、２では、ブラスト加工終了までブラストマスク１は剥がれず、ブラストマスク１の露出部１０を介してブラスト加工し被加工物８に一連の凹部５を形成でき、加工後の凹部１４ａの底面に帯電した静電気も２３５Ｖ以下と低く、静電気による放電で絶縁層１４ｂが破損することはなかった。

さらに、エチルヒドロキシエチルセルロースを含んだ試料Ｎｏ．１は表面電位が１１０Ｖと非常に低く、本発明実施例のＮｏ．２より加工後の凹部１４ａの底面に帯電した静電気が低く、さらに良いことがわかる。

この結果から、シート状の一方の主面にセルロース誘導体を含む層２と、他方の主面にエステル化合物を含む層３との二層からなることを特徴とするブラストマスク１で、セルロース誘導体を含む層２の赤外ＡＴＲ法によるスペクトル分析において２９８２〜２９６２ｃｍ^−１、２８８０〜２８６０ｃｍ^−１、１１０２〜１０８２ｃｍ^−１、１０６３〜１０４３ｃｍ^−１に吸収を示す層２と、１７５０〜１７２０ｃｍ^−１に吸収を示すエステル化合物を含む層３との二層からなるブラストマスク１をブラスト加工で使用すると、ブラストマスク１の剥がれによる不良および静電気による被加工物８の破損の不良がなくなることがわかった。そして、エチルヒドロキシエチルセルロースを含むことにより、表面電位をさらに小さくできるため、静電気による被加工物８の破損で不良になる可能性がさらに少なくなるということがわかった。

従来のマスク８０を実施例１と同様の方法で作製した板状セラミック体に貼り付けて、上記のブラスト加工装置で、圧縮空気の初期圧力を０．０５〜０．３２ＭＰａ、その後の圧縮空気の圧力を０．４ＭＰａとして、ノズルの先端と板状セラミック体の表面との距離は１１０ｍｍ、ノズル径は８ｍｍで、板状セラミック体にブラスト加工を行なった。また、砥粒は平均粒径１８０μｍの炭化珪素を使用した。そして、このブラスト加工中にマスクが剥がれたかどうかということと、求める形状に近いかを示すために次の方法で加工深さのバラツキを測定した。

板状セラミック体の載置面の中心から放射状に４等分割する線と、載置面を囲む円と、中心から載置面の直径の０．７倍の円とで囲まれるそれぞれの領域で各２箇所の凹部の深さを測定し、合計１６箇所の測定値を平均し平均深さとした。なお、凹部の深さとは、載置面と各部の凹部の境界線に垂直な断面において略中心の最大の深さとした。そして、上記１６箇所の最大値と最小値との差を上記平均深さで徐して百倍した値を加工深さのバラツキとした。

そして、その結果を表２に示した。

この表２の結果から、本発明の圧縮空気の初期圧力がその後の圧力の２０〜７０％の範囲内である試料Ｎｏ．１２〜１４は、加工深さバラツキも４〜９％と非常に小さく優れていることが分かった。

一方、本発明以外の条件でブラスト加工した試料Ｎｏ．１１、１５、１６は、ブラスト加工中にマスク８０が一部剥がれてしまい、加工してはいけない部分まで加工され、加工深さのバラツキも１５〜２２％とやや大きいことが分かった。

以上の結果から、圧縮空気と砥粒の混合流体を噴射するノズルとマスク８０を貼り付けた被加工物８とを備え、上記圧縮空気の初期圧力がその後の圧力より小さくしてブラスト加工すると好ましく、上記初期圧力がその後の圧力の２０〜７０％であるブラスト加工方法することによってブラスト加工中にマスク８０が剥がれる虞が少ないことが分かった。また、加工深さのバラツキも小さく、求める形状に近いものを提供できることわかった。

（ａ）は、本発明のブラストマスクの一例を示す断面図であり、（ｂ）は本発明の他の実施形態を示す断面図である。（ａ）は、本発明の加工方法を説明するためのブラスト加工装置を示す概略断面図であり、（ｂ）はブラスト加工時のノズルと被加工物との関係を示す斜視図である。（ａ）は、本発明のウェハ支持部材の平面図であり、（ｂ）はそのＸ−Ｘ線断面図である。（ａ）は被加工物に加工部分を露出した単一組成の従来のブラストマスクを貼り付ける前の断面図であり、（ｂ）は従来のブラストマスクを被加工物に貼り付けた状態の断面図である。（ａ）は、従来の被加工物の平面図であり、（ｂ）はそのＹ−Ｙ線の断面図である。アイアンタイプのゴルフクラブのインパクト面を示す側面図である。

符号の説明

１：マスク
２：層
２ａ：主面
３：層
３ａ：主面
４：凹部
５、１４ａ、３４ａ：凹部
８、３２、８６：被加工物
１０、８１：露出部
１２：ウェハ支持部材
１４、３４：板状セラミック体
１４ｂ、３４ｂ：絶縁層
１６、３６：ガス導入口
１８、２０、３８、４０：給電端子
２２、４２：静電吸着用電極
２４、４４：抵抗発熱体電極
２６、４６：載置面
５２：ブラスト加工室
５４：ノズル
５６：砥粒供給管
５８：送気管
６０：台車
６２：砥粒回収管
６６：砥粒
６８：サイクロン集塵機装置
７０：面
７２：ゴルフクラブ
７４：インパクト面
７６：凹凸部
８０：マスク
８０ｂ：接着面
８２：保護フィルム
８４：支持フィルム
Ｗ：ウェハ

Claims

圧縮空気と砥粒との混合流体を噴射するノズルと、ブラストマスクを貼り付けた被加工物とを備え、上記混合流体を上記被加工物に吹き付けてブラスト加工し、上記圧縮空気の初期圧力がその後の圧力より小さいことを特徴とする加工方法。
上記初期圧力がその後の圧力の２０〜７０％であることを特徴とする請求項１に記載の加工方法。
上記被加工物がウェハ支持部材であることを特徴とする請求項１または２に記載の加工方法。
板状セラミックス体の一方の主面にウェハを載せる載置面を、上記板状セラミックス体の内部あるいは表面に形成されている電極を備えており、シート状体の一方の主面がセルロース誘導体を含む層からなり、他方の主面がエステル化合物を含む層からなるブラストマスクを使用して上記載置面を加工したことを特徴とするウェハ支持部材。
板状セラミックス体の一方の主面にウェハを載せる載置面を、上記板状セラミックス体の内部あるいは表面に形成されている電極を備えており、請求項１〜３の何れかに記載の加工方法で上記載置面を加工したことを特徴とするウェハ支持部材。
上記電極が静電吸着用電極であることを特徴とする請求項４または５に記載のウェハ支持部材。
上記電極が抵抗発熱体電極であることを特徴とする請求項４または５に記載のウェハ支持部材。
板状セラミックス体の一方の主面にウェハを載せる載置面を、上記板状セラミックス体の内部あるいは表面に形成されている電極を備えており、上記載置面に凹部が形成されており、該凹部の底面の表面粗さＲｍａｘが５．５μｍ以下であることを特徴とするウェハ支持部材。
上記ブラストマスクは、シート状体の一方の主面がセルロース誘導体を含む層からなり、他方の主面がエステル化合物を含む層からなることを特徴とする請求項１に記載の加工方法。