JP5527602B2 - 吸着部材及びその製造方法 - Google Patents
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Description
例えば、特許文献1には、多孔質セラミックスからなる板状の吸着部材を用いた真空吸着装置が開示されている。
近年、半導体基板の大型化、薄型化が進み、半導体基板の吸着時に反りや傷が生じやすくなっているため、半導体基板に負荷をかけないように、吸着部材の載置面において、表面粗さなど高い面精度が要求されるようになってきた。
しかし、上述の技術では、平均気孔径及び気孔率が大きいため、高い面精度を得ることが困難であるという問題があった。
また、面精度を向上させるために、平均気孔径及び気孔率を小さくすると、真空吸引における圧損が大きくなり、十分な吸着力が得られないという問題があった。
この製造方法により製造された吸着部材では、半導体を載置する載置面を平均気孔径及び気孔率が小さい方の面として面精度を向上させることができる。また、平均気孔径及び気孔率が大きい方の面を真空吸引される吸引面とすることにより、圧損を小さくして十分な吸着力を維持することができる。
この製造方法により製造された吸着部材では、半導体を載置する載置面を平均気孔径及び気孔率が小さい方の面として面精度を向上させることができる。また、平均気孔径及び気孔率が大きい方の面を真空吸引される吸引面とすることにより、圧損を小さくして十分な吸着力を維持することができる。
また、骨材の粒度が異なる2種以上のスラリーを積層するため、気孔構造の制御が容易である。そして、スラリーを積層した後に加振するため、異なるスラリー間で骨材の移動が生じて、層間の境界が不明確となり、焼成工程において各層で焼成収縮が異なることに起因するクラックが発生しにくい。
本発明の吸着部材及びその製造方法について、図を参照して説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。
真空吸着装置1によれば、吸着部材11の載置面11aを覆うように半導体基板を載置し、載置面11aと対向する吸引面11b側から吸引部材12の吸引孔12aを介して真空吸引することにより、半導体基板を載置面11aに吸着保持することができる。
ここで、「載置面11aから吸引面11bに向かって気孔率及び平均気孔径が増大する」とは、平均気孔径及び気孔率の平均的な分布が載置面11aから吸引面11bに向かって小さくなることがなければよい。
吸着部材11は、図2(A)に示すように、載置面11aから吸引面11bに向かってセラミックス粉cの割合が徐々に大きくなる傾斜構造でもよいし、図2(B)に示すように、セラミックス粉a主体の層S、セラミックス粉b主体の層M、セラミックス粉c主体の層Lが積層された構造であって気孔率及び平均気孔径が階段状に変化する層状構造であってもよい。
ここで、載置面11aの気孔率とは、載置面11aを平面視した場合に、気孔による開口面積を載置面11aの面積で除したものであり、走査型電子顕微鏡(SEM)や光学顕微鏡の観察視野の画像解析などにより求められた値を代表して用いる。
載置面11aの平均気孔径は、載置面11aを平面視した場合の気孔形状から求めたものであり、SEMや光学顕微鏡の観察視野の画像解析などにより求められた値を代表して用いる。
ここで、吸引面11bの気孔率、平均気孔径も載置面の気孔率、平均気孔径と同様の方法で求めたものである。
各セラミックス粉の配合比は、気孔構造にあわせて適宜選択することができるが、圧損を小さくするために、載置面11aが形成できることを条件に最も平均粒径が小さいセラミックス粉の配合比は小さくする方が好ましい。
以下、一次バインダとしてエチルシリケートのエタノール溶液を用いた場合を例に説明する。エチルシリケートは粘性の調整など取り扱いが容易である。
ここで、二次バインダの量は、骨材の結合強度、目的とする気孔構造が得られる範囲においてできるだけ少ないことが好ましく、骨材に対して5〜20重量部を混合することが、好適である。
加振条件は、例えば、加速度0.1〜1G、加振時間5〜20分とすることができる。
第2実施形態に係る吸着部材11の製造工程では、混練工程S2においてセラミックス粉の平均粒径が異なるスラリーを2種以上作製する。
そのため、調合工程S1の骨材として、異なる粒度のセラミックス粉を複数種用意する、または、平均粒径の異なる2種以上のセラミックス粉を混合して粒度を制御したものを複数種用意する。
本実施形態では、骨材の粒度が異なる2種以上のスラリーを積層するため、各スラリー層の平均粒径、厚さを制御することにより、気孔構造の制御を容易に行うことができる。例えば、載置面11a側の平均粒径の小さいスラリーの層を薄く形成し、吸引面11b側の平均粒径の大きいスラリーの層を厚く形成することにより、吸引面11bからの真空吸引における圧損をより小さくすることができる気孔構造とすることができる。
また、スラリーを積層した後に加振するため、異なるスラリー間で骨材の移動が生じて、層間の境界が不明確となる。これにより、グリーンシートを積層して焼成した場合のように層間の境界が明確でないため、焼成工程S6において各層で焼成収縮が異なることに起因するクラックが発生しにくい。更に、所望の気孔構造を得るための加振時間を短くすることができる。
以下に本発明の実施例を示す。以下に示す調合内容及び製造条件により、直径320mm、厚さ10mmの円板状の吸着部材を作製した。
・骨材
AS―50(平均粒径9μm:昭和電工株式会社製)を20重量%、
AS―10(平均粒径40μm:昭和電工株式会社製)を30重量%、
ナイガイセラビーズ#650(平均粒径150〜200μm:伊藤忠セラテック株式会社製)を50重量%、
の2種類のアルミナ粉末と人工球状セラミックス粉末とを混合
・一次バインダ
エチルシリケート:HAS-6(コルコート株式会社製)を骨材及び二次バインダに対して20重量部
・二次バインダ
ガラスフリット:4021(平均粒径5μm:日本琺瑯釉薬社製)を骨材に対して10重量部
・有機バインダ
アクリル系エマルジョン:バインドセラムSA−501(三井化学株式会社製)を一次バインダに対して10重量部
・加振条件:水平方向に0.5Gを5分間印加
・乾燥条件:温度50℃、乾燥時間24時間
・焼成条件:昇温速度50℃/hr、焼成温度710℃、保持時間4時間
従来の吸着部材に比べて圧損の上昇は認められず、真空吸引における圧損を小さくして十分な吸着力を維持することができることが確認された。
(1)本発明の第1実施形態に係る吸着部材11の製造方法によれば、多孔質セラミックスの骨格を形成する骨材を平均粒径が異なる複数種のセラミックス粉を混合してなるものとし、注型工程で注型されたスラリーを加振し、下面から上面に向かって平均粒径が大きくなる粒度分布を有する構造体を作製する加振工程を備えているため、載置面11aから吸引面11bに向かって平均気孔径及び気孔率が増大する気孔構造を有する吸着部材11を製造することができる。
本発明の吸着部材11によれば、載置面11aの面精度を向上させることができるとともに、吸引面11bからの真空吸引における圧損を小さくして十分な吸着力を維持することができる。
11 吸着部材
11a 載置面
11b 吸引面
12 吸引部材
12a 吸引孔
Claims (9)
- 真空吸着装置に用い、基板を吸着保持するための平板状の多孔質セラミックスからなる吸着部材の製造方法であって、
平均粒径が異なる複数種のセラミックス粉を混合してなる骨材と、成形体の状態で骨材を結合するための液状の一次バインダと、焼成時に溶融して骨材を結合するための二次バインダと、を用意し、所定の割合で調合する調合工程と、
前記調合工程において調合された原料を混練し、スラリーを作製する混練工程と、
前記混練工程で作製されたスラリーを成形型に注型する注型工程と、
前記注型工程で注型されたスラリーを加振し、下面から上面に向かって平均粒径が大きくなる粒度分布を有する構造体を作製する加振工程と、
前記加振工程で作製された構造体の一次バインダを硬化させて骨材を結合し、成形体を作製する硬化工程と、
前記成形体を焼成する焼成工程と、を備えたことを特徴とする吸着部材の製造方法。 - 真空吸着装置に用い、基板を吸着保持するための平板状の多孔質セラミックスからなる吸着部材の製造方法であって、
1種又は平均粒径の異なる2種以上のセラミックス粉を混合してなる骨材と、成形体の状態で骨材を結合するための液状の一次バインダと、焼成時に溶融して骨材を結合するための二次バインダと、を用意し、所定の割合で調合する調合工程と、
前記調合工程において調合された原料を混練し、前記セラミックス粉の平均粒径が異なるスラリーを2種以上作製する混練工程と、
前記混練工程で作製された2種以上のスラリーを平均粒径の小さいものから順に成形型に注型する注型工程と、
前記注型工程で注型されたスラリーを加振し、下面から上面に向かって平均粒径が大きくなる粒度分布を有する構造体を作製する加振工程と、
前記加振工程で作製された構造体の一次バインダを硬化させて骨材を結合し、成形体を作製する硬化工程と、
前記成形体を焼成する焼成工程と、を備えたことを特徴とする吸着部材の製造方法。 - 前記骨材は球状であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の吸着部材の製造方法。
- 前記一次バインダはエチルシリケートであることを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか1つに記載の吸着部材の製造方法。
- 前記二次バインダはガラスフリットであることを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれか1つに記載の吸着部材の製造方法。
- 請求項1ないし請求項5のいずれか1つに記載の吸着部材の製造方法により製造された平板状の多孔質セラミックスからなる吸着部材であって、
基板を載置する載置面から、載置面と対向し真空吸引される吸引面に向かって、平均気孔径及び気孔率が増大する気孔構造を有することを特徴とする吸着部材。 - 前記載置面は、平均気孔径が1〜10μm、気孔率が5〜20%に形成されていることを特徴とする請求項6に記載の吸着部材。
- 前記載置面は、仕上げ研削工程を経て表面粗さRy(最大高さ)が5μm以下となるように形成されていることを特徴とする請求項6または請求項7に記載の吸着部材。
- 前記吸引面は平均気孔径が50〜150μm、気孔率が20〜50%に形成されていることを特徴とする請求項6ないし請求項8のいずれか1つに記載の吸着部材。
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