JP5388700B2 - 真空吸着部材及び真空吸着部材の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、半導体ウエハ、ガラス基板、又は樹脂板などの被吸着物を吸着して保持する真空吸着部材及び真空吸着部材の製造方法に関する。

半導体シリコンウエハなどの製造方法として、単結晶シリコンインゴットを作製し、このインゴットを切断加工した後に、研削加工及び研磨加工を施す方法がある。また、回路を装備し終えた半導体ウエハには、各々のチップに切断する前に所定の肉厚になるように裏面に研削加工を施す場合がある。これらの研削加工時又は研磨加工時には、半導体ウエハを保持するために、例えば真空吸着部材が用いられている。

このような真空吸着部材は、例えば、中央の載置部と、その外周に設けられた環状の載置部と、載置部間に形成された隔壁部とを有する。そして、この真空吸着部材を製造する方法として、ガラスおよびセラミックスを含む第１スラリーを焼成して中央の載置部を形成した後、その外周の側壁にセラミックスを溶射して隔壁部を形成し、その後、隔壁部の周囲の空間にガラスおよびセラミックスを含む第２スラリーを充填して焼成する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００８−２１１０９７号公報

このような真空吸着部材においては、載置部の下側から吸引を行った際に、その吸引力によって載置面が反る可能性がある。この場合に、載置部と隔壁部との間の接合力が弱いと、載置面の変形が大きくなり、載置部と隔壁部との間の隙間が大きくなって、ウエハの表面にその隙間に起因する凹凸が生じてしまう、およびその隙間にウエハの破片やその他のゴミが入り込んでしまうといった問題が生じる。

引用文献１では、実際には、環状の載置部を、第２スラリーを焼成することにより形成しているため、焼成に伴う収縮により、その環状の載置部と隔壁部との間には隙間が生じ、環状の載置部と隔壁部との間の接合力は弱くなっていると考えられる。

すなわち、特許文献１に記載の真空吸着部材では、載置部（吸着部）と隔壁部（隔離部）との間の接合力が弱いという問題がある。

よって、吸着部と隔離部との間の接合力がより強い真空吸着部材が求められている。

本発明の一態様による真空吸着部材は、多孔質材料をそれぞれ含んだ複数の吸着部と、前記複数の吸着部の間に設けられる隔離部とを備える。前記隔離部は、該隔離部に含まれる粒子が前記吸着部の孔部内に入り込むことにより前記複数の吸着部に接合されている。

本発明の一態様による真空吸着部材の製造方法は、多孔質材料をそれぞれ含んだ複数の吸着部と、前記複数の吸着部の間に設けられる隔離部とを有する真空吸着部材の製造方法であって、前記隔離部が設けられる位置に隔壁を形成する隔壁形成工程と、前記隔壁よって区画された複数の空間に、多孔質材料をそれぞれ含む前記複数の吸着部を形成する吸着部形成工程と、前記隔壁の前記隔離部の端部に対応する部位を除去して、溝部を形成する溝部形成工程と、前記溝部に所定材料からなる粒子を溶射し、前記隔離部を形成するとともに、前記複数の吸着部の気孔に前記粒子を入り込ませる溶射工程とを有する。

本発明の一態様による真空吸着部材は、吸着部と隔離部との間の接合力がより強い真空吸着部材を実現できる。

本発明の一態様によれば、真空吸着部材の製造方法は、吸着部と隔離部との間の接合力がより強い真空吸着部材を製造することができる。

本発明の第１の実施の形態による真空吸着部材の構成例を示す斜視図である。 （ａ）は、図１の真空吸着部材の上面図、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ線における断面図である。 （ａ），（ｂ）は、被吸着物を載置した場合の真空吸着部材の断面図である。 隔離部の上端部と吸着部との境界部分の拡大図である。 本発明の第１の実施の形態による真空吸着部材の変形例を示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は、（ａ）のＢ−Ｂ線における断面図、（ｃ）は、（ｂ）の領域Ｃの部分拡大図である。 図５に示した真空吸着部材の製造方法を説明するための図である。

以下に、添付の図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態による真空吸着部材の構成例を示す斜視図である。また、図２（ａ）は、図１の真空吸着部材の上面図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）のＡ−Ａ線における断面図である。図１，図２に示すように、本実施の形態による真空吸着部材１は、吸着面２を有する吸着体３と、隔離部４とを有する。隔離部４は、吸着体３を複数の吸着部３ａ，２ｂにそれぞれ区画する。本実施形態において、吸着部３ａは円板状、吸着部３ｂは環状であり、吸着部３ｂは、中央の吸着部３ａの外周に設けられている。吸着体３は、全体として円板状の部材である。

隔離部４は、環状であり、吸着部３ａの外周および吸着部３ｂの内周に沿って位置している。隔離部４の上端部４ａは、吸着体３の吸着面２と交差し、その吸着面２は、２つの部分吸着面２ａ，２ｂに区画されている。２つの部分吸着面２ａ，２ｂは、隔離部４の上端部４ａを介して連続している。

また、真空吸着部材１は、吸着体３を支持する支持部５を有する。支持部５は、吸着体３の吸着面２に対向する表面、すなわち吸着体３の下面を支持している。また、支持部６は、隔離部４の下端部に接合されている。なお、支持部５および隔離部４の下端部は、一体的に形成されていてもよい。

支持部５は、複数の吸引孔６を有する。吸引孔６の開口は、吸着体３の下面に対向する表面に設けられる。よって、吸引孔６から空気を吸引すると、吸着体３の内部の空気が吸引されて、吸着体３の吸着面２に載置された被吸着物が、吸着面２に吸着される。

ここで、吸引孔６は、吸着部３ａの下方に設けられた吸引孔６ａと、吸引部３ｂの下方に設けられた吸引孔６ｂとを有する。これにより、いずれの吸引孔６ａ、６ｂを介して吸着体４内部の空気を吸引するかを適宜選択することにより、サイズの異なる被吸着物を適宜吸着することが可能となる。具体的に、図３（ａ）に示すように、平面視した際の被吸着物Ｗの外周部が吸着面２の外周部と略同一、若しくは吸着面２の外周部からわずかに内側にある被吸着物Ｗを吸着する場合には、全ての吸引孔６ａ、６ｂから空気を吸引するとよい。また、図３（ｂ）のように、平面視した際の被吸着物Ｗの外周部が隔離部４と略同一、若しくは隔離部４の内側にある被吸着物Ｗを吸着する場合には、吸引孔６ａのみから空気を吸引するとよい。

さらに、支持部５の下方には、真空吸着部材１を支持し、固定するための固定ベース（不図示）が備えられる。支持部５と固定ベース（不図示）とは、例えば、等間隔に設置された取り付け穴７にボルト等を介して連結、固定される。

なお、本実施の形態では、支持部５が、吸着体３の周囲に設けられた枠部を有する。この枠部と吸着体３との間には、環状の封止部８が形成されている。封止部８は、隔離部４の上端部４ａと同一の材料からなる。

吸着体３は、例えば、多孔質セラミックスからなり、支持部５は、例えば、緻密質セラミックスからなる。この場合に、隔離部４は、下端部が緻密質セラミックスからなり、その下端部と支持部５が一体的に形成されていることが好ましい。隔離部４の上端部４ａについては、後に詳細に説明するが、気孔率が吸着体３よりもやや低く、隔離部４の下端部４ｂよりも高いことが好ましい。また、隔離部４の上端部４ａの硬度は吸着体３の硬度に近いことが望ましい。

吸着体３に用いられる多孔質セラミックスは、アルミナ、又は炭化珪素等を主成分とする焼結体から成る各種セラミックスを用いることができ、特に、炭化珪素質焼結体から成ることが好ましい。炭化珪素質焼結体は、電気的に半導通性を有しており、且つ高熱伝導率を有しているため、吸着面２の帯電防止効果を有するとともに、吸着した被吸着物の加工時に発生する加工熱を容易に逃がすことができる。

支持部５は、致密質セラミックスからなる。特に、支持部５は、アルミナを主成分とするセラミックスからなることが好ましい。支持部５の気孔率は０．１％以下が好ましい。

本実施の形態において、隔離部４は、少なくとも一部が吸着部３ａ，３ｂの孔部内に入り込むことにより複数の吸着部３ａ，３ｂにそれぞれ接合されている。具体的には、以下の通りである。

隔離部４は、その下端部４ｂが支持部５と同一の緻密質セラミックスからなり、上端部４ａは、溶射されたセラミック粒子からなる。図４は、隔離部４の上端部４ａと吸着部３ｂとの境界部分を模式的に示す拡大図である。図４に示すように、隔離部４の上端部４ａに含まれるセラミック粒子１０は、吸着部の孔部１１内に入り込んでいる。これにより、隔離部４の上端部４ａは、吸着部３ｂに接合されている。なお、隔離部４の上端部４ａと吸着部３ａとの境界部分の状態もこれと同様である。

また、実際に、隔離部４の上端部４ａと吸着部３ａ，３ｂとの境界部分において、隔離部４の上端部４ａに含まれる粒子が吸着部３ａ，３ｂの孔部内に入り込んでいる状態は、電子顕微鏡、光学顕微鏡、レーザ顕微鏡などにより観察し、観察した画像を必要に応じて写真撮影し、または電子記録媒体に保存することができる。この観察をするには、まず観察用の試料を作製する。例えば、図５のＤ部のように、隔離部４の上端部４ａと吸着部３ａ，３ｂとの境界部分が見えるように平面研磨して、境界部分が外部に露出した試料を作製する。作製した試料を用いて観察するときの倍率は、セラミック粒素の大きさが観察できる倍率であれば良い。通常、倍率は、５０〜１０００倍の範囲から選択される。

このように、隔離部４と吸着部３ｂ，３ｂとの境界において、隔離部４に含まれる粒子が吸着部の孔部内に入り込んでいることにより、隔離部４と吸着部３ａ，３ｂとをより強固に接合することができる。また、隔離部４と吸着部３ａ，３ｂとの間の隙間を実質的になくすことができる。

隔離部４と吸着部３ａ，３ｂとをより強固に接合することができれば、たとえ支持部５の下側から吸引を行った際に、その吸引力によって吸着面２が凸状に反るようなことがあっても、隔離部４と吸着部３ａ，３ｂとの間が広がるような個々の吸着面２ａ，２ｂの変形が抑制される。よって、吸着部３ａ，３ｂと隔離部４との間の隙間が大きくなって、ウエハの表面にその隙間に起因する凹凸が生じてしまう、およびその隙間にウエハの破片やその他のゴミが入り込んでしまうことを抑制できる。

また、本実施の形態による構成によれば、そもそも吸引しない状態でも、隔離部４と吸着部３ａ，３ｂとの間の隙間をより小さくすることができるため、吸着部３ａ，３ｂと隔離部４との間の隙間があることによって生じる、例えばウエハの表面に凹凸が生じてしまうといった問題の発生を抑制できる。

なお、隔離部４の上端部４ａは、吸着部３ａ，３ｂに突出する凸部を有していることが好ましい。図５は、そのような場合の真空吸着部材１’の構成例を示し、（ａ）は、上面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＢ−Ｂ線における断面図である。また、図５（ｃ）は、図５（ｂ）において破線で囲まれた領域Ｃの拡大断面図である。図５（ｃ）に示すように、隔離部４の上端部４ａは、吸着部３ａ，３ｂにそれぞれ突出する凸部を有している。この凸部と吸着部３ａ，３ｂとの境界において、セラミック粒子１０は孔部１１内に入り込んでいる。すなわち、図５（ｃ）における領域Ｄを拡大すると、図４に示した状態となっている。なお、隔離部４の上端部４ａの構成以外は、図２に示した真空吸着部材１の構成と同一であるので、同一の符号を付し、説明を省略する。

このように、隔離部４の上端部４ａが、吸着部３ａ，３ｂに突出する凸部を有しているとき、吸着部３ａ，３ｂと凸部との境界部分の面積が大きくなり、セラミック粒子が孔部内に入り込んで接合される領域もより広くなる。よって、隔離部４と吸着部３ａ，３ｂとの間の隙間を実質的になくすことができるとともに、吸着部３ａ，３ｂと隔離部４との間の接合がより強固になる。なお、上端部４ａが吸着部３ａ，３ｂのいずれかに突出する１つの凸部を有している場合でも、吸着部３ａ，３ｂのいずれかと隔離部４との間の接合がより強固になり、効果を奏する。

また、隔離部４の上端部４ａに含まれる溶射粒子は、上方から溶射された粒子が吸着部３の側壁および隔離部の下端部４ｂに衝突して扁平状に変形し、それが積層されると考えられる。ことのように扁平状の粒子の端部が吸着部３ａ，３ｂの孔部内に入り込むことにより、隔離部４と吸着部３ａ，３ｂとの接合はより強くなると考えられる。

次に、真空吸着部材１，１’の製造方法について説明する。ここでは、図５の真空吸着部材１’の製造方法を説明するが、真空吸着部材１の製造方法も本質的には同じである。

まず、最終的に隔離部４となる隔壁４ｘと、その隔壁４ｘの下端部に接続された支持部５とを形成する。ここで、図６（ａ）に示すように、隔壁４ｘと支持部５と枠部とを一体化した筐体１３を形成してもよい。筐体１３は、吸着部３ａを収容する円形状の第１凹部１４ａと、吸着部３ｂを収容する環状の第２凹部１４ｂとを有する。また、支持部５には、予め吸引孔６ａ，６ｂが設けられている。吸引孔６ａの開口は、第１凹部１４ａの底面に設けられ、吸引孔６ｂの開口は、第２凹部１４ｂの底面に設けられる。なお、図６（ｂ）以降の図では、吸引孔の符号を省略する。

次に、図６（ｂ）に示すように、隔壁４ｘによって区画された第１凹部１４ａおよび第２凹部１４ｂに吸着部３ａ，３ｂを形成する。これは、焼成済みのセラミック多孔質体３ａｘ，３ｂｘを第１凹部１４ａの底面および第２凹部１４ｂの底面に接合することにより行われる。この接合は、例えば、ガラスペーストを用いたガラス接合である。なお、吸着部３ａ，３ｂは、このように焼成済みのセラミック多孔質体３ａｘ、３ｂｘを第１凹部１４ａ，第２凹部１４ｂにガラス接合すること以外にも、第１凹部１４ａ，第２凹部１４ｂにスラリーをそれぞれ流し込んで焼成することによっても形成することができる。

次に、図６（ｃ）に示すように、隔壁４ｘにおいて、隔離部４の上端部４ａに対応する部分およびその部分によって区画されたセラミック多孔質体３ａ，３ｂの一部を除去することにより、隔壁４ｘに沿った溝部１５を形成する。

この隔壁４ｘの先端部の除去は、研削加工により行われる。これにより、図４に示すように、吸着部３ａ，３ｂの隔離部４側の側面が削られて、その一部が平坦となっている。また、溝部１５と同様の方法で、吸着体３ｘの外周部に沿って溝部１６を形成する。

次に、図６（ｄ）に示すように、吸着体３の上方から、溝部１５，１６に対して、例えばアルミナ、又は酸化チタン等からなるセラミック粒子１０を溶射する。溶射されたセラミック粒子１０は、吸着部３ａ，３ｂに衝突し、吸着部３ａ，３ｂの内部に存在する気孔に入り込む。

最後に、図６（ｅ）に示すように、上述のようにして得られた吸着面２に対し、所定の平面度が得られるように、研削加工、研磨加工を行う。これにより、隔離部４および封止部８が形成される。

なお、真空吸着部材１の製造方法では、図６（ｃ）の隔壁４ｘを除去する工程において、吸着部３ａ，３ｂをできるだけ除去しないように、隔離部４の上端部４ａに対応する部分を除去すればよい。その他の工程は、真空吸着部材１’の製造方法と同一である。

なお、吸着部３ａ，３ｂをそれぞれ円板上、環状としたが、これに限らず、必要に応じて種々の形状にすることができる。また、これに応じて隔離部４の形状も種々の形状を取り得る。

また、上述の説明では、隔離部４の上端部４ａの少なくとも一部を吸着部３ａ，３ｂの孔部内に入り込むようにしたが、それに加えて、隔離部４の下端部４ｂの少なくとも一部を吸着部３ａ，３ｂの孔部内に入り込むように形成してもよい。

１ 真空吸着部材
２ 吸着面
３ 吸着体
３ａ，３ｂ 吸着部
４ 隔離部
４ａ 隔離部の上端部
４ｂ 隔離部の下端部
５ 支持部
６ 吸引孔
８ 封止部

Claims (10)

1. 多孔質材料をそれぞれ含んだ複数の吸着部と、前記複数の吸着部の間に設けられる隔離部とを備え、
   前記隔離部は、該隔離部に含まれる粒子が前記複数の吸着部の孔部内に入り込むことにより前記複数の吸着部に接合されている真空吸着部材。
2. 前記複数の吸着部は、吸着面をそれぞれ有し、
   前記隔離部は、前記吸着面側に配された上端部と、前記吸着面とは反対側に配された下端部とを有し、
   前記孔部内に入り込んだ前記粒子は、前記上端部および前記下端部のうち、前記上端部のみに含まれている請求項１に記載の真空吸着部材。
3. 前記上端部は、前記下端部よりも前記複数の吸着部のうち少なくとも１つに向かって突出しているとともに前記孔部内に入り込んだ複数の前記粒子を含む凸部を有する請求項２に記載の真空吸着部材。
4. 前記吸着部の前記吸着面とは反対側の下面を支持する支持部をさらに備え、
   前記下端部は、前記支持部と一体的に形成されている請求項２に記載の真空吸着部材。
5. 前記粒子は、扁平状であり、
   前記扁平状の粒子の端部が、前記孔部内に入り込んでいる請求項１に記載の真空吸着部材。
6. 前記粒子は、溶射粒子である請求項１又は請求項５に記載の真空吸着部材。
7. 前記上端部は、前記複数の吸着部よりも気孔率が小さく、前記下端部よりも気孔率が大きい請求項２から請求項４のいずれかに記載の真空吸着部材。
8. 多孔質材料をそれぞれ含んだ複数の吸着部と、前記複数の吸着部の間に設けられる隔離部とを有する真空吸着部材の製造方法であって、
   前記隔離部が設けられる位置に隔壁を形成する隔壁形成工程と、
   前記隔壁よって区画された複数の空間に、多孔質材料をそれぞれ含む前記複数の吸着部を形成する吸着部形成工程と、
   前記隔壁の前記隔離部の端部に対応する部位を除去して、溝部を形成する溝部形成工程
   と、
   前記溝部に所定材料からなる粒子を溶射し、前記隔離部を形成するとともに、前記複数の吸着部の気孔内に前記粒子を入り込ませる溶射工程と
   を有する真空吸着部材の製造方法。
9. 前記隔壁は、緻密質セラミックスからなり、
   前記溶射工程において、前記溝部に溶射する前記粒子は、セラミックスからなる請求項８に記載の真空吸着部材の製造方法。
10. 前記溝部形成工程において、前記隔壁の前記端部に対応する部分とともに、前記隔壁によって区画された前記複数の吸着部の一部を除去して、より大きな前記溝部を形成する請求項８又は請求項９に記載の真空吸着部材の製造方法。

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