JP6199180B2 - Vacuum adsorption apparatus and method for manufacturing the same - Google Patents
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Description
本発明は、たとえば、ラップ等の湿式加工を行うために半導体ウエハまたはガラス基板などの物体（被吸着物）を真空吸着する装置に関する。 The present invention relates to an apparatus for vacuum-sucking an object (adsorbed object) such as a semiconductor wafer or a glass substrate in order to perform wet processing such as lapping.
サイズが異なる半導体ウエハ等の被吸着物の吸着性能の向上を図りうる真空吸着装置が提案されている（特許文献１参照）。この真空吸着装置は、多孔質の中央載置部と、その外側を囲うように配置されている多孔質の環状載置部と、当該載置部の間に配置されている環状隔壁部と、載置部の気孔に連通する吸引孔を有する緻密質の支持部とが、実質的に隙間なく接合されることにより構成されている。載置部および隔壁部の加工により、被吸着物が載置される載置面の平坦度向上の観点から、同等の物性を有する載置部および隔壁部を用いることが提案されている（特許文献２〜５参照）。 There has been proposed a vacuum suction device capable of improving the suction performance of an object to be adsorbed such as a semiconductor wafer having a different size (see Patent Document 1). The vacuum suction device includes a porous central mounting portion, a porous annular mounting portion disposed so as to surround the outer periphery, an annular partition portion disposed between the mounting portions, A dense support portion having suction holes communicating with the pores of the placement portion is joined substantially without a gap. From the viewpoint of improving the flatness of the mounting surface on which the object to be adsorbed is processed by processing the mounting part and the partition part, it is proposed to use the mounting part and the partition part having the same physical properties (patent) Reference 2-5).
しかし、載置部および隔壁部の硬軟差のために、加工によって載置部上端部と隔壁部上端部との間に段差が生じ、この段差が物体の真空吸着時のリークを招来する可能性がなおも残っている。 However, due to the difference in hardness between the placement part and the partition part, there is a step between the top part of the placement part and the top part of the partition part due to processing, and this step may lead to leakage during vacuum suction of objects. Still remains.
そこで、本発明は、載置面の平坦度、ひいては物体吸着性能のさらなる向上を図りうる真空吸着装置およびその製造方法を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a vacuum suction device and a method for manufacturing the same, which can further improve the flatness of the mounting surface, and consequently the object suction performance.
本発明は、中央載置部およびこれを一重または多重に環状に囲うように配置されている一または複数の環状載置部を含む第１複合多孔質体により構成されている複数の載置部と、前記複数の載置部の間に配置されている第２複合多孔質体により構成されている一または複数の環状の隔壁部と、載置面を構成する上端面を露出させた状態の前記複数の載置部および前記一または複数の隔壁部のそれぞれを支持するように構成され、前記載置部の気孔に連通する吸引孔を有するセラミックス焼結体としての緻密質体により構成されている支持部と、を備え、前記セラミックス緻密質体、前記第１複合多孔質体および前記第２複合多孔質体が相互に直接的に接合されることにより構成されている真空吸着装置、およびその製造方法に関する。 The present invention relates to a plurality of placement parts constituted by a first composite porous body including a central placement part and one or a plurality of annular placement parts arranged so as to enclose the ring in a single or multiple manner. And one or a plurality of annular partition walls constituted by the second composite porous body disposed between the plurality of placement portions and an upper end surface constituting the placement surface are exposed. Each of the plurality of mounting portions and the one or more partition walls is supported, and is formed of a dense body as a ceramic sintered body having suction holes communicating with the pores of the mounting portion. A vacuum adsorbing device configured by directly bonding the ceramic dense body, the first composite porous body, and the second composite porous body to each other, and It relates to a manufacturing method.
本発明は、次の真空吸着装置［１］〜［３］および真空吸着装置の製造方法［４］〜［７］を提供する。
［１］前記第１複合多孔質体が、２０〜２３０［μｍ］の平均粒子径を有する骨格粒子としての第１セラミックス粒子が、前記骨格粒子に対する質量比が０．０５〜０．３０の範囲で存在する結合材としての第１ガラスにより結合されることにより構成され、開気孔率が２０〜５０％の範囲にあり、かつ、平均気孔径が１０〜８０［μｍ］であり、前記第２複合多孔質体が、１５〜６０［μｍ］の平均粒子径を有する第１骨格粒子としての、かつ、前記第１骨格粒子に対し質量比０．２０〜０．４０の範囲で存在するとともに前記第１骨格粒子に対して０．０５〜０．２０の平均粒子径を有する第２骨格粒子としての第２セラミックス粒子が、前記第１骨格粒子および前記第２骨格粒子の総和に対する質量比が０．１０〜０．３０の範囲で存在する結合材としての第２ガラスにより結合されることにより構成され、気孔率が５〜３５％の範囲にあり、かつ、気孔のメディアン径が２．０〜１５［μｍ］である真空吸着装置。
［２］前記第１ガラスおよび前記第２ガラスのそれぞれの組成が同一である［１］記載の真空吸着装置。
［３］前記第１セラミックス粒子および前記第２セラミックス粒子のそれぞれの組成が同一である［１］または［２］記載の真空吸着装置。
［４］［１］記載の真空吸着装置の製造方法であって、前記支持部を構成する、凹部を有するセラミックス緻密質体を作製する工程と、２０〜２３０［μｍ］の平均粒子径を有する骨格粒子としての第１セラミックス粒子と、前記骨格粒子に対する質量比が０．０５〜０．３０である結合材粒子としての第１ガラス粒子とを含む第１スラリーを調製する第１調整工程と、１５〜６０［μｍ］の平均粒子径を有する第１骨格粒子としての、かつ、前記第１骨格粒子に対し質量比０．２０〜０．４０の範囲で存在するとともに前記第１骨格粒子に対して０．０５〜０．２０の平均粒子径を有する第２骨格粒子としての第２セラミックス粒子と、前記第１骨格粒子および前記第２骨格粒子の総和に対する質量比が０．１０〜０．３０の範囲にある結合材粒子としての第２ガラス粒子とを含む第２スラリーを調整する第２調整工程と、前記セラミックス緻密質体の前記凹部のうち少なくとも前記載置部に相当する箇所に前記第１スラリーを充填して乾燥させたうえで、前記緻密質体とともに前記第１スラリーの乾燥体を前記第１ガラスの軟化点以上の温度で熱処理することにより第１複合多孔質体を形成する第１形成工程と、前記セラミックス緻密質体の前記凹部のうち少なくとも前記隔壁部に相当する箇所に前記第２スラリーを充填して乾燥させたうえで、前記緻密質体および前記第１複合多孔質体とともに前記第２スラリーの乾燥体を前記第２ガラスの軟化点以上の温度で熱処理することにより第２複合多孔質体を形成する第２形成工程と、を含んでいる方法。
［５］前記第１形成工程において、前記凹部の全部に前記第１複合多孔質体が形成された後、前記第１複合多孔質体において前記隔壁部に相当する箇所に、前記支持部を構成するセラミックス緻密質体により底面が構成されている一または複数の環状溝を形成する工程をさらに含み、前記第２形成工程において、前記環状溝に前記第２スラリーが充填される［４］記載の方法。
［６］前記第１ガラス粒子および前記第２ガラスとして組成が同一であるガラス粒子を用いる［４］または［５］記載の方法。
［７］前記第１セラミックス粒子および前記第２セラミックス粒子として組成が同一のセラミックス粒子を用いる［４］〜［６］のうち１つに記載の方法。
The present invention provides the following vacuum suction devices [1] to [3] and vacuum suction device manufacturing methods [4] to [7].
[1] The first ceramic porous particles as the skeleton particles having an average particle diameter of 20 to 230 [μm] in the first composite porous body has a mass ratio of 0.05 to 0.30 with respect to the skeleton particles. The first glass as a binding material present in the above, the open porosity is in the range of 20 to 50%, the average pore diameter is 10 to 80 [μm], the second The composite porous body exists as a first skeleton particle having an average particle diameter of 15 to 60 [μm] and in a mass ratio of 0.20 to 0.40 with respect to the first skeleton particle. The second ceramic particles as the second skeleton particles having an average particle diameter of 0.05 to 0.20 with respect to the first skeleton particles have a mass ratio of 0 to the sum of the first skeleton particles and the second skeleton particles. Present in the range of 10 to 0.30 That is constituted by being coupled by a second glass as a binder, in the range porosity 5 to 35% and a pore vacuum suction device median diameter of 2.0 to 15 [[mu] m] of.
[2] The vacuum suction device according to [1], wherein the compositions of the first glass and the second glass are the same.
[3] The vacuum suction device according to [1] or [2], wherein the first ceramic particles and the second ceramic particles have the same composition.
[4] A method for manufacturing a vacuum adsorption device according to [1], wherein the support has a step of producing a ceramic dense body having a recess and an average particle diameter of 20 to 230 [μm]. A first adjustment step of preparing a first slurry including first ceramic particles as skeleton particles and first glass particles as binder particles having a mass ratio of 0.05 to 0.30 with respect to the skeleton particles; The first skeletal particles having an average particle diameter of 15 to 60 [μm] and present in a mass ratio of 0.20 to 0.40 with respect to the first skeletal particles and to the first skeletal particles The mass ratio of the second ceramic particles as the second skeleton particles having an average particle diameter of 0.05 to 0.20 to the sum of the first skeleton particles and the second skeleton particles is 0.10 to 0.30. Joins in the range A second adjustment step of adjusting a second slurry containing second glass particles as material particles, and filling the first slurry in a portion corresponding to the placement portion in the concave portion of the ceramic dense body. A first forming step of forming a first composite porous body by heat-treating the dried body of the first slurry together with the dense body at a temperature equal to or higher than the softening point of the first glass; The second slurry is filled together with the dense body and the first composite porous body after the second slurry is filled and dried in at least a portion corresponding to the partition wall portion of the concave portion of the ceramic dense body. And a second forming step of forming a second composite porous body by heat-treating the dried body at a temperature equal to or higher than the softening point of the second glass.
[5] In the first forming step, after the first composite porous body is formed in all of the recesses, the support portion is configured at a position corresponding to the partition wall in the first composite porous body. The method further includes a step of forming one or a plurality of annular grooves having a bottom surface formed of a ceramic dense body, wherein the second slurry is filled with the second slurry in the second forming step [4]. Method.
[6] The method according to [4] or [5], wherein glass particles having the same composition are used as the first glass particles and the second glass.
[7] The method according to one of [4] to [6], wherein ceramic particles having the same composition are used as the first ceramic particles and the second ceramic particles.
本発明によれば、隔壁部を構成する第１骨格粒子および第２骨格粒子のそれぞれの平均粒子径と、および両者の質量比が制御されることにより、当該隔壁部による載置部間の気密性が実現されうる形態の気孔率および気孔径が実現される。さらに、載置部を構成する骨格粒子の平均粒子径、および骨格粒子およびガラスの質量比が制御されることにより、隔壁部と載置部との硬軟差の低減が図られる。よって、載置面の平坦度、ひいては物体吸着性能のさらなる向上が図られる。 According to the present invention, by controlling the average particle diameter of each of the first skeleton particles and the second skeleton particles constituting the partition wall and the mass ratio thereof, the airtightness between the mounting portions by the partition wall is controlled. A porosity and a pore diameter in a form that can realize the property are realized. Furthermore, by controlling the average particle diameter of the skeletal particles constituting the placement portion and the mass ratio of the skeleton particles and the glass, the hardness difference between the partition wall portion and the placement portion can be reduced. Therefore, the flatness of the mounting surface, and consequently the object suction performance can be further improved.
（真空吸着装置の構成）
図１〜図４に示されている本発明の一実施形態としての真空吸着装置は、半導体ウエハ等の被吸着物を吸着保持するように構成されている。
(Configuration of vacuum suction device)
The vacuum suction apparatus as one embodiment of the present invention shown in FIGS. 1 to 4 is configured to suck and hold an object to be adsorbed such as a semiconductor wafer.
真空吸着装置は、略円盤状の中央載置部２１と、これを内側から順に三重に囲うように配置されている円環状の環状載置部２２〜２３と、載置部２１〜２３の間に配置されている円環状の隔壁部３１〜３２と、載置部２１〜２３および隔壁部３１〜３２を支持するように構成されている凹部を有する略有底円筒状の支持部１０と、を備えている（図１参照）。支持部１０は、載置部２１〜２３のそれぞれの開気孔に対して、吸引溝１１を介して別個独立に連通する吸引孔１２を有する（図３参照）。 The vacuum suction device includes a substantially disk-shaped central mounting portion 21, an annular annular mounting portions 22 to 23 that are arranged so as to triplely surround the central mounting portion 21 from the inside, and the mounting portions 21 to 23. A ring-shaped partition wall portion 31 to 32 disposed on the bottom, and a substantially bottomed cylindrical support portion 10 having a recess configured to support the mounting portions 21 to 23 and the partition wall portions 31 to 32; (Refer to FIG. 1). The support part 10 has the suction hole 12 which communicates independently through the suction groove 11 with respect to each open hole of the mounting parts 21 to 23 (see FIG. 3).
被吸着物が載置される載置面１００において、略円形状の中央載置部２１、中央載置部２１に隣接する円環状の内側隔壁部３１、内側隔壁部３１の外側に隣接する内側環状載置部２２、内側環状載置部２２に隣接する円環状の外側隔壁部３２、外側隔壁部３２の外側に隣接する外側環状載置部２３、外側環状載置部２３に隣接する円環状の支持部１０の上端面が、真空吸着装置の径方向に同心円状に連接されている（図２参照）。 On the mounting surface 100 on which the object to be adsorbed is mounted, a substantially circular central mounting portion 21, an annular inner partition wall portion 31 adjacent to the central mounting portion 21, and an inner side adjacent to the outer side of the inner partition wall portion 31. Annular placement portion 22, annular outer partition portion 32 adjacent to inner annular placement portion 22, outer annular placement portion 23 adjacent to the outside of outer partition portion 32, and annular shape adjacent to outer annular placement portion 23 The upper end surfaces of the support portions 10 are connected concentrically in the radial direction of the vacuum suction device (see FIG. 2).
載置部２１〜２３の個数が３であるため、サイズが相違する３種類の被吸着物の吸着保持のために使用される。たとえば、サイズが異なる（φ４インチ、φ６インチおよびφ８インチ）３種類の半導体ウエハの吸着保持に真空吸着装置が適用されうるように、隔壁部３１〜３２ならびに支持部１０の上面の内側縁部のそれぞれの真空吸着装置の中心からの距離が設定されている。 Since the number of the mounting parts 21 to 23 is 3, it is used for adsorbing and holding three types of objects to be adsorbed having different sizes. For example, the partition portions 31 to 32 and the inner edge of the upper surface of the support portion 10 may be applied so that the vacuum suction device can be applied to the suction holding of three types of semiconductor wafers having different sizes (φ4 inch, φ6 inch, and φ8 inch). The distance from the center of each vacuum suction device is set.
２種類または４種類以上の異なるサイズの被吸着物（略円盤状のウエハなど）の吸着保持に資するため、載置部および隔壁部のそれぞれの個数、相互間隔および形状などのうち少なくとも１つが適応的に変更されてもよい。 At least one of the number of mounting parts and partition parts, mutual spacing, shape, etc. can be applied to help attract and hold two or more different types of objects to be adsorbed (substantially disk-shaped wafers, etc.) May be changed.
被吸着物の外側縁部が隔壁部３１〜３２のうち当該被吸着物の径に対応する隔壁部の上端面またはそれよりも若干外側に位置するように当該隔壁部の径が決定される。これにより、被吸着物の外側縁部と隔壁部上端面の内側縁部との間隙に由来するリークが防止され、吸着力の低下防止が図られている。被吸着物の径が隔壁部上端面の径よりも大きい場合、両者の差が１［ｍｍ］以下に設計されることが好ましい。これにより、被吸着部の径の過大のため、その外側縁部に吸着力が作用せずに反り上がるような変形が防止されうる。 The diameter of the partition wall is determined so that the outer edge of the object to be adsorbed is positioned on the upper end surface of the partition wall corresponding to the diameter of the object to be adsorbed in the partition walls 31 to 32 or slightly outside thereof. Thereby, the leak derived from the gap | interval of the outer edge part of a to-be-adsorbed object and the inner edge part of a partition part upper end surface is prevented, and the fall of adsorption power is aimed at. When the diameter of the object to be adsorbed is larger than the diameter of the upper end face of the partition wall, the difference between the two is preferably designed to be 1 [mm] or less. Thereby, since the diameter of the attracted portion is excessive, it is possible to prevent the warping of the outer edge portion without causing the attracting force to act.
支持部１０は、たとえばアルミナ、窒化珪素、炭化珪素およびジルコニアの中から選ばれたセラミックス焼結体としての緻密質体から構成されている。当該セラミックスは、載置部２１〜２３を構成するセラミックスと同じものであることが好ましい。支持部１０は緻密質であるため、真空吸着装置の使用環境に必要な機械的強度が確保されている。 Support portion 10 is formed of a dense body as a ceramic sintered body selected from, for example, alumina, silicon nitride, silicon carbide, and zirconia. The ceramic is preferably the same as the ceramic constituting the placement portions 21 to 23. Since the support portion 10 is dense, the mechanical strength necessary for the usage environment of the vacuum suction device is ensured.
載置部２１〜２３は、第１複合多孔質体（第１セラミックス−ガラス複合多孔質体）により構成されている。第１複合多孔質体は、図４（ａ）に概念的に示されているように、骨格粒子（白丸参照）としての第１セラミックス粒子が、第１結合材としての第１ガラス粒子（黒丸参照）により結合されることにより構成されている。 The mounting parts 21 to 23 are constituted by a first composite porous body (first ceramic-glass composite porous body). As conceptually shown in FIG. 4A, the first composite porous body includes first ceramic particles as skeleton particles (see white circles) and first glass particles (black circles) as a first binder. Reference) is combined.
第１セラミックスとして、たとえばアルミナまたは炭化珪素などが用いられる。骨格粒子は、２０〜２３０［μｍ］の範囲の平均粒子径を有する。 For example, alumina or silicon carbide is used as the first ceramic. The skeletal particles have an average particle diameter in the range of 20 to 230 [μm].
第１ガラスとして、軟化点が１０００［℃］近傍のアルミノ珪酸塩系ガラスや軟化点が９００℃以下のホウ珪酸系ガラスなどが選定されうる。第１ガラス粉末として、第１セラミックス粉末の平均粒子径に対して、１／３以下、さらに好ましくは１／５以下の平均粒子径を有するガラス粉末が用いられる。第１ガラスは、骨格粒子に対する質量比が０．０５〜０．３０の範囲で存在する。 As the first glass, an aluminosilicate glass having a softening point near 1000 [° C.] or a borosilicate glass having a softening point of 900 ° C. or lower can be selected. As the first glass powder, a glass powder having an average particle diameter of 1/3 or less, more preferably 1/5 or less of the average particle diameter of the first ceramic powder is used. The 1st glass exists in the range whose mass ratio with respect to frame | skeleton particle | grains is 0.05-0.30.
載置部２１〜２３の開気孔率が２０〜５０％の範囲に収まっている。これにより、載置部２１〜２３における過度の圧力損失および吸着力の低下、機械的強度の低下、ならびに、載置面１００の平坦性の低下が回避されうる。載置部２１〜２３の平均気孔径が１０〜８０［μｍ］の範囲に収まっている。これにより、平均気孔径の過小に由来する圧力損失の過大および吸着力の低下、平均気孔径の過大に由来する凹凸構造による界面精度の低下が回避されうる。 The open porosity of the mounting portions 21 to 23 falls within the range of 20 to 50%. Thereby, the excessive pressure loss and adsorption force fall in the mounting parts 21-23, the mechanical strength fall, and the flatness fall of the mounting surface 100 can be avoided. The average pore diameter of the mounting portions 21 to 23 falls within the range of 10 to 80 [μm]. Thereby, it is possible to avoid an excessive pressure loss and a decrease in adsorption force due to an excessive average pore diameter and a decrease in interface accuracy due to an uneven structure resulting from an excessive average pore diameter.
載置部２１〜２３のそれぞれの開気孔率および平均気孔径は同等に設計されている。これにより、載置部２１〜２３の間での段差の発生および吸着力のばらつきの発生が回避されうる。 The open porosity and the average pore diameter of the mounting portions 21 to 23 are designed to be equal. Thereby, generation | occurrence | production of the level | step difference between the mounting parts 21-23 and the generation | occurrence | production of the dispersion | variation in adsorption | suction force can be avoided.
具体的には、載置部２１〜２３の開気孔率の最大値と最小値との差が５％以下に構成されている。たとえば、当該最大値が４０％であり、当該最小値が３５％である。載置部２１〜２３の平均気孔径の最大値と最小値との差が、平均気孔径の最大値の２０％以下に構成されている。たとえば、平均気孔径が最大値を示す載置部の平均気孔径が５０［μｍ］である場合、載置部の平均気孔径の最小値は４０［μｍ］以上である。 Specifically, the difference between the maximum value and the minimum value of the open porosity of the mounting portions 21 to 23 is configured to be 5% or less. For example, the maximum value is 40% and the minimum value is 35%. The difference between the maximum value and the minimum value of the average pore diameter of the mounting portions 21 to 23 is configured to be 20% or less of the maximum value of the average pore diameter. For example, when the average pore diameter of the mounting portion having the maximum average pore diameter is 50 [μm], the minimum value of the average pore diameter of the mounting portion is 40 [μm] or more.
隔壁部３１〜３２は、第２複合多孔質体（第２セラミックス−ガラス複合多孔質体）により構成されている。第２複合多孔質体は、図４（ｂ）に概念的に示されているように、第１骨格粒子（白丸参照）および第２骨格粒子（斜線丸参照）としての第２セラミックス粒子が、第２結合材としての第２ガラス粒子（黒丸参照）により結合されることにより構成されている。 The partition walls 31 to 32 are made of a second composite porous body (second ceramic-glass composite porous body). As conceptually shown in FIG. 4B, the second composite porous body includes second ceramic particles as first skeleton particles (see white circles) and second skeleton particles (see hatched circles). It is comprised by being couple | bonded by the 2nd glass particle (refer black circle) as a 2nd binder.
第１骨格粒子は、１５〜６０［μｍ］の範囲の平均粒子径を有する。第２骨格粒子は、第１骨格粒子に対し質量比０．２０〜０．４０の範囲で存在し、かつ、第１骨格粒子の平均粒子径に対して０．０５〜０．２０の平均粒子径を有する。第２セラミックス粒子は、第１セラミック子粒子と組成が同一であってもよく異なっていてもよい。 The first skeleton particles have an average particle diameter in the range of 15 to 60 [μm]. The second skeletal particles are present in a mass ratio of 0.20 to 0.40 with respect to the first skeletal particles, and the average particles are 0.05 to 0.20 with respect to the average particle diameter of the first skeletal particles. Have a diameter. The second ceramic particles may have the same composition as or different from the first ceramic child particles.
第２ガラス粒子と第１および第２骨格粒子との結合力を高めるため、第２ガラスは、第１骨格粒子および第２骨格粒子の総和に対する質量比が０．１０〜０．３０の範囲で存在する。第２ガラス粉末の平均粒子径は、第１骨格粒子の平均粒子径の１／１０以下であることが好ましい。第２ガラスとして、二酸化珪素粒子と、１Ａ族、２Ａ族及び３Ａ族の元素のそれぞれの酸化物、水酸化物、硝酸塩及び炭酸塩から選ばれる少なくとも１種以上の添加物粒子とが用いられる。二酸化珪素粒子の供給源としては、水を分散媒として二酸化珪素の粒子を分散させたコロイド溶液が用いられてもよい。二酸化珪素の平均粒子径は０．５［μｍ］以下であることが好ましい。第２ガラスは、第１ガラスと組成が同一であってもよく異なっていてもよい。 In order to increase the bonding force between the second glass particles and the first and second skeleton particles, the second glass has a mass ratio with respect to the sum of the first skeleton particles and the second skeleton particles in the range of 0.10 to 0.30. Exists. The average particle diameter of the second glass powder is preferably 1/10 or less of the average particle diameter of the first skeleton particles. As the second glass, silicon dioxide particles and at least one kind of additive particles selected from oxides, hydroxides, nitrates and carbonates of elements of Group 1A, Group 2A and Group 3A are used. As a supply source of the silicon dioxide particles, a colloidal solution in which silicon dioxide particles are dispersed using water as a dispersion medium may be used. The average particle diameter of silicon dioxide is preferably 0.5 [μm] or less. The second glass may have the same composition as or different from the first glass.
隔壁部３１〜３２の気孔率は５〜３５％の範囲にあり、かつ、気孔のメディアン径が２．０〜１５［μｍ］の範囲である。 The porosity of the partition walls 31 to 32 is in the range of 5 to 35%, and the median diameter of the pores is in the range of 2.0 to 15 [μm].
載置部２１〜２３、隔壁部３１〜３２および支持部１０は、接着剤または接合材を介することなく相互に直接的に接合されている。具体的には、２つの部材のうち一方の部材の表層を構成する材料の一部が、他方の部材の表層に存在する開気孔または凹凸等の微細構造に入り込んで密着することによって、当該微細構造に由来するリークを招来するような隙間が実質的に存在しないように当該２つの部材が接合されている（図５参照）。 The placement parts 21 to 23, the partition parts 31 to 32, and the support part 10 are directly joined to each other without using an adhesive or a joining material. Specifically, a part of the material constituting the surface layer of one of the two members enters the fine structure such as open pores or irregularities existing on the surface layer of the other member, thereby closely The two members are joined so that there is substantially no gap that causes leakage due to the structure (see FIG. 5).
たとえば、第１多孔質体を構成する第１ガラスの一部がセラミックス緻密質体の表面凹凸の凹部に入り込んで密着することにより、載置部２１〜２３と支持部１０とが直接的に接合されている。第２多孔質体を構成する第２ガラスの一部がセラミックス緻密質体の表面凹凸の凹部に入り込んで密着することにより、隔壁部３１〜３２と支持部１０とが直接的に接合されている。第１多孔質体を構成する第１ガラスの一部が第２多孔質体の気孔に入り込んで密着し、かつ、第２多孔質体を構成する第２ガラスの一部が第１多孔質体の気孔に入り込んで密着することにより、載置部２１および２２と隔壁部３１とが直接的に接合されている。 For example, a part of the first glass constituting the first porous body enters and adheres to the concave portion of the surface unevenness of the ceramic dense body, so that the mounting portions 21 to 23 and the support portion 10 are directly joined. Has been. The partition walls 31 to 32 and the support portion 10 are directly joined by part of the second glass constituting the second porous body entering and closely contacting the concave portion of the surface unevenness of the ceramic dense body. . Part of the first glass constituting the first porous body enters and adheres to the pores of the second porous body, and part of the second glass constituting the second porous body is the first porous body. The mounting portions 21 and 22 and the partition wall portion 31 are directly joined to each other by entering and closely contacting the pores.
載置部２１〜２３、隔壁部３１〜３２および支持部１０が実質的に隙間なく直接的に接合されているので、載置面１００が研削または研磨処理により平坦化される際、各接合界面近傍で段差が生じることが抑制される。これにより、載置面１００と半導体ウエハ等の被吸着物との間に隙間発生、吸着性能低下および非吸着物の平坦度低下が防止される。 Since the mounting parts 21 to 23, the partition walls 31 to 32, and the support part 10 are directly joined substantially without gaps, when the mounting surface 100 is flattened by grinding or polishing treatment, each joining interface The occurrence of a step in the vicinity is suppressed. As a result, the generation of a gap between the mounting surface 100 and the object to be adsorbed such as a semiconductor wafer, a decrease in adsorption performance, and a decrease in flatness of the non-adsorbed object are prevented.
（真空吸着装置の機能）
隔壁部３１〜３２のうちいずれか１つの上端面または支持部１０の環状の上端面に被吸着物の外側縁部が全周にわたり位置するように、当該被吸着物が載置面１００に載置される。支持部１の吸引孔１２に接続されている真空ポンプ等の真空吸引装置（図示略）を動作させることにより、各載置部２１〜２３のそれぞれの開気孔を通じて被吸着物に対して吸引力が作用する。これにより、半導体ウエハ等の被吸着物が真空吸着装置により吸着保持される。
(Function of vacuum suction device)
The object to be adsorbed is placed on the placement surface 100 such that the outer edge of the object to be adsorbed is located on the upper end surface of any one of the partition walls 31 to 32 or the annular upper end surface of the support part 10. Placed. By operating a vacuum suction device (not shown) such as a vacuum pump connected to the suction hole 12 of the support portion 1, a suction force is exerted on the object to be adsorbed through each open hole of each mounting portion 21 to 23. Works. As a result, an object to be adsorbed such as a semiconductor wafer is adsorbed and held by the vacuum adsorbing device.
（真空吸着装置の製造方法）
前記構成の真空吸着装置の製造に際して、まず、支持部１０を構成する略有底円筒状のセラミックス緻密質体が作製される。具体的には、所定量のバインダが添加されたアルミナ等のセラミックス粒子が造粒処理され、該造粒粒子が一軸プレス成形された上でさらにＣＩＰ成形されることにより略円盤状または円柱状のセラミックス成形体が作製される。
(Manufacturing method of vacuum suction device)
When manufacturing the vacuum suction apparatus having the above-described configuration, first, a substantially bottomed cylindrical ceramic dense body constituting the support portion 10 is manufactured. Specifically, ceramic particles such as alumina to which a predetermined amount of binder is added are granulated, and the granulated particles are uniaxial press molded and then further CIP molded to form a substantially disk or columnar shape. A ceramic compact is produced.
このセラミックス成形体が加工されることにより、上方に開口した略円柱状の凹部が形成され、吸引溝１１となる所定形状の溝が当該凹部の底部に形成され、かつ、吸引孔１２となる貫通孔が溝の所定箇所に形成される。当該加工が施されたセラミックス成形体が、必要に応じて脱脂処理された後、適当な雰囲気および温度の時間変化態様により定義される焼成条件下で焼成され、適宜加工されることにより支持部１０を構成する略有底円筒状のセラミックス緻密質体が作製される（図６（ａ）参照）。 By processing this ceramic molded body, a substantially cylindrical recess opening upward is formed, a groove having a predetermined shape to be the suction groove 11 is formed at the bottom of the recess, and the through hole to be the suction hole 12 is formed. A hole is formed at a predetermined location of the groove. The ceramic molded body subjected to the processing is subjected to a degreasing treatment as necessary, and then fired under firing conditions defined by an appropriate atmosphere and temperature variation mode, and appropriately processed, thereby supporting part 10. Is formed into a substantially bottomed cylindrical ceramic dense body (see FIG. 6A).
支持部１０の吸引溝１１および吸引孔１２に樹脂等の焼失材料が充填される。また、第１セラミックス粒子および第１ガラス粒子に水またはアルコール等の溶剤が添加された上で、ボールミルまたはミキサー等の公知の方法により当該粒子が混合されることにより第１スラリーが調製される。第１スラリーの流動性が適当に確保されるように、第１セラミックス粒子の粒度および第１ガラス粒子の添加量などが勘案された上で、水またはアルコール等の添加量が調節される。 The suction groove 11 and the suction hole 12 of the support portion 10 are filled with a burned-out material such as resin. Moreover, after adding solvent, such as water or alcohol, to the 1st ceramic particle and the 1st glass particle, the said 1st slurry is prepared by mixing the said particle | grain by well-known methods, such as a ball mill or a mixer. In order to ensure the fluidity of the first slurry appropriately, the addition amount of water, alcohol, or the like is adjusted in consideration of the particle size of the first ceramic particles and the addition amount of the first glass particles.
第１セラミックス粒子の粒子径（粒度分布）および焼成温度における第１ガラスの粘性等が勘案されて、第１セラミックス粒子に対する第１ガラス粒子の添加量が定められる。第１ガラス粒子の添加量の過多である場合、第１成形体の充填率の低下を招来しひいては焼成収縮が生じる。これとは逆に第１ガラス粒子が過少である場合、第１成形体における第１セラミックス粒子の結合強度が低下し、脱粒または欠け等が生ずる。このため、第１ガラス粒子の量は、成形体における第１セラミックス粒子同士の所望の結合強度および平均気孔径が確保されることを条件としてできるだけ少ないことが好ましい。たとえば、第１セラミックス粒子１００質量部に対して第１のガラスの粒子５〜３０質量部が添加されることが好ましい。 The amount of the first glass particles added to the first ceramic particles is determined in consideration of the particle diameter (particle size distribution) of the first ceramic particles and the viscosity of the first glass at the firing temperature. When the addition amount of the first glass particles is excessive, the filling rate of the first molded body is lowered and the firing shrinkage occurs. On the other hand, when the first glass particles are too small, the bonding strength of the first ceramic particles in the first molded body is reduced, and degranulation or chipping occurs. For this reason, it is preferable that the quantity of 1st glass particle is as small as possible on condition that the desired bond strength and average pore diameter of the 1st ceramic particles in a molded object are ensured. For example, it is preferable that 5-30 mass parts of 1st glass particles are added with respect to 100 mass parts of 1st ceramic particles.
第１スラリーが支持部１０の凹部に充填され、必要に応じて、第１スラリー中の残留気泡を除去するための真空脱泡処理または振動処理が施される。第１スラリーが十分に乾燥される。当該乾燥体が第１ガラスの軟化点以上の温度で焼成されることにより、第１複合多孔質体２０が形成される（図６（ａ）参照）。この段階では、支持部１０および第１多孔質体２０はともに加工代または削り代の確保の観点から、最終的な厚みよりも厚くなるように設計されることが好ましい。 The first slurry is filled in the concave portion of the support portion 10 and, if necessary, vacuum defoaming treatment or vibration treatment for removing residual bubbles in the first slurry is performed. The first slurry is sufficiently dried. The dried body is fired at a temperature equal to or higher than the softening point of the first glass, whereby the first composite porous body 20 is formed (see FIG. 6A). At this stage, it is preferable that both the support portion 10 and the first porous body 20 are designed to be thicker than the final thickness from the viewpoint of securing a machining allowance or a machining allowance.
この際の焼成温度が第１ガラスの軟化点より低いと、ガラスが支持部１０に融着しないため支持部１０と第１多孔質体２０とを密着させることができない。この焼成温度が過度に高温である場合には第１スラリーの乾燥体の変形または収縮が生じるために、支持部１０と第１多孔質体２０とを密着させることができない。したがって、第１のスラリーの乾燥体の焼成温度は、第１ガラスの軟化点以上のできるだけ低い温度に調節されることが望ましい。 If the firing temperature at this time is lower than the softening point of the first glass, the glass is not fused to the support portion 10 and the support portion 10 and the first porous body 20 cannot be brought into close contact with each other. When the firing temperature is excessively high, deformation or shrinkage of the dried body of the first slurry occurs, and thus the support portion 10 and the first porous body 20 cannot be brought into close contact with each other. Therefore, it is desirable to adjust the firing temperature of the dried first slurry to a temperature as low as possible above the softening point of the first glass.
第１多孔質体２０（およびこれに由来する載置部２１〜２３）の開気孔率および平均気孔径は、基本的に、原料粒子である第１セラミックス粒子の粒度分布の調整により調節される。第１セラミックス粒子および第１ガラス粒子の配合比率、第１スラリーの粘度、第１スラリーの支持部１０への充填率、粒子状樹脂、繊維状樹脂およびカーボン粒子等の焼失材の添加態様の調節等によっても多孔質体２０の開気孔率および平均気孔径が調節されうる。 The open porosity and average pore diameter of the first porous body 20 (and the mounting portions 21 to 23 derived therefrom) are basically adjusted by adjusting the particle size distribution of the first ceramic particles that are the raw material particles. . Adjustment of the blending ratio of the first ceramic particles and the first glass particles, the viscosity of the first slurry, the filling rate of the first slurry into the support 10, and the addition mode of the burned-out material such as particulate resin, fibrous resin and carbon particles The open porosity and average pore diameter of the porous body 20 can also be adjusted by the above.
第１多孔質体２０の開気孔率を２０〜５０％の範囲に制御し、かつ、その平均気孔径を１０〜８０［μｍ］の範囲に制御するためには、平均粒子径２０〜２３０［μｍ］である第１セラミックス粒子が用いられ、第１セラミックス粒子と比較して平均粒子径が小さい第１ガラス粒子が用いられる。第１ガラス粒子の平均粒子径は、セラミックス粒子の平均粒子径の１／３以下であることが好ましく、１／５以下であることがより好ましい。これは、第１ガラス粒子の平均粒子径が第１セラミックス粒子の平均粒子径よりも大きいと、第１セラミックス粒子の充填が阻害されて第１スラリーの乾燥体がその焼成時に焼成収縮を起こし、第１多孔質体２０にクラックが発生し、あるいは、支持部１０と第１多孔質体２０との密着性が低下する可能性がある。 In order to control the open porosity of the first porous body 20 in the range of 20 to 50% and to control the average pore diameter in the range of 10 to 80 [μm], the average particle diameter of 20 to 230 [ [mu] m] is used, and first glass particles having an average particle size smaller than that of the first ceramic particles are used. The average particle diameter of the first glass particles is preferably 1/3 or less, and more preferably 1/5 or less, of the average particle diameter of the ceramic particles. This is because when the average particle size of the first glass particles is larger than the average particle size of the first ceramic particles, the filling of the first ceramic particles is hindered, and the dried body of the first slurry undergoes firing shrinkage during firing, Cracks may occur in the first porous body 20, or the adhesion between the support portion 10 and the first porous body 20 may be reduced.
第１多孔質体２０の構成材料である第１セラミックスと比較して熱膨張係数の値が小さいガラスが第１ガラスとして採用されることが好ましい。これにより、第１スラリーの乾燥体の焼成に際して、支持部１０の凹部底面および側面に対して実質的に隙間なく直接的に接合される多孔質体２０が作製されうる。多孔質体２０において結合材としての役割を果たす第１ガラスに圧縮応力が加わった状態が実現される。ガラスは一般的に引張強度に弱いため、当該状態の実現により、第１多孔質体２０ひいてはこれに由来する載置部２１〜２３の強度が高められ、研削加工時の脱粒または欠け等の発生が抑制される。 It is preferable that a glass having a smaller thermal expansion coefficient as the first glass is employed as the first glass, which is a constituent material of the first porous body 20. Thereby, when the dried body of the first slurry is fired, the porous body 20 that is directly bonded to the bottom surface and the side surface of the recess of the support portion 10 with substantially no gap can be produced. A state in which compressive stress is applied to the first glass serving as a binder in the porous body 20 is realized. Since glass is generally weak in tensile strength, the realization of this state increases the strength of the first porous body 20 and thus the placement portions 21 to 23 derived therefrom, and the occurrence of degranulation or chipping during the grinding process. Is suppressed.
続いて、第１多孔質体２０（または第１多孔質体２０および支持部１０）が加工処理されることにより、円環状の環状溝２０１〜２０２が形成される（図６（ｂ）参照）。これにより、内側環状溝２０１により画定された中央載置部２１、内側環状溝２０１および外側環状溝２０２により画定された内側環状載置部２２、外側環状溝２０２および支持部１０の凹部周縁により画定された外側環状載置部２３が形成される。 Subsequently, by processing the first porous body 20 (or the first porous body 20 and the support portion 10), the annular grooves 201 to 202 are formed (see FIG. 6B). . Accordingly, the central mounting portion 21 defined by the inner annular groove 201, the inner annular mounting portion 22 defined by the inner annular groove 201 and the outer annular groove 202, the outer annular groove 202, and the concave periphery of the support portion 10 are defined. The outer annular mounting portion 23 is formed.
環状溝２０１（２０２）は、支持部１０を構成するセラミックス緻密質体が露出している底面と、載置部２１および２２（２２および２３）のそれぞれを構成する第１複合多孔質体が露出している環状の両側面とを有する。 The annular groove 201 (202) exposes the bottom surface from which the ceramic dense body constituting the support portion 10 is exposed and the first composite porous body that constitutes the placement portions 21 and 22 (22 and 23), respectively. An annular side surface.
次に、環状溝２０１〜２０２のそれぞれに第２スラリーが充填された上で十分に乾燥され、当該乾燥体が支持部１０および載置部２１〜２３とともに第２ガラスの軟化点以上（第１ガラスの軟化点未満）の温度で熱処理されることにより第２複合多孔質体（隔壁部）３１〜３２が形成される（図６（ｃ）参照）。これにより、第２複合多孔質体３１（３２）は、環状溝２０１（２０２）の側面を構成する第１複合多孔質体全体と、溝２０１（２０２）の底面を構成するセラミックス緻密質体にも密着する（図５参照）。 Next, each of the annular grooves 201 to 202 is sufficiently dried after being filled with the second slurry, and the dried body together with the support portion 10 and the placement portions 21 to 23 is above the softening point of the second glass (first The 2nd composite porous body (partition part) 31-32 is formed by heat-processing at the temperature of less than the softening point of glass (refer FIG.6 (c)). As a result, the second composite porous body 31 (32) is transformed into the entire first composite porous body constituting the side surface of the annular groove 201 (202) and the ceramic dense body constituting the bottom surface of the groove 201 (202). (See FIG. 5).
この際、載置部２１〜２３を構成する第１複合多孔質体が溶融または軟化して収縮または隙間が生じる事態が回避される。 At this time, a situation in which the first composite porous body constituting the placement portions 21 to 23 is melted or softened to cause contraction or a gap is avoided.
そして、支持部１０、載置部２１〜２３および隔壁部３１〜３２のそれぞれの上端面が研削または研磨処理されることにより、平坦度が０．８［μｍ］以下である載置面１００が形成される。この際、載置部２１〜２３および隔壁部３１〜３２は支持部１０よりも研削・研磨抵抗が小さいために削られやすいが、前記のように第１複合多孔質体により構成される載置部２１〜２３および第２複合多孔質体により構成される隔壁部３１〜３２の開気孔率（気孔率）および平均気孔径（メディアン径）の調整により、各部間の段差発生が防止され、載置面１００の平坦度の向上が図られる。載置部２１〜２３と隔壁部３１〜３２との支持剛性の偏差が低減されるので、被吸着物に対する隔壁部３１〜３２の転写が防止される。支持部１０、載置部２１〜２３および隔壁部３１〜３２が相互に直接的に接合されているので（図５参照）、当該研磨加工が容易となる。これにより、真空吸着装置により吸着保持された際の被吸着物の平坦度の向上が図られる。 And the mounting surface 100 whose flatness is 0.8 [micrometers] or less is obtained by grinding or polishing each of the upper end surfaces of the support unit 10, the mounting units 21 to 23, and the partition walls 31 to 32. It is formed. At this time, the mounting parts 21 to 23 and the partition walls 31 to 32 are easier to be scraped because the grinding / polishing resistance is smaller than that of the support part 10, but as described above, the mounting parts constituted by the first composite porous body By adjusting the open porosity (porosity) and the average pore diameter (median diameter) of the partition walls 31 to 32 constituted by the portions 21 to 23 and the second composite porous body, generation of steps between the respective portions is prevented, and The flatness of the mounting surface 100 can be improved. Since the deviation of the support rigidity between the mounting portions 21 to 23 and the partition walls 31 to 32 is reduced, the transfer of the partition walls 31 to 32 to the object to be adsorbed is prevented. Since the support part 10, the mounting parts 21-23, and the partition parts 31-32 are directly joined mutually (refer FIG. 5), the said grinding | polishing process becomes easy. Thereby, the flatness of the object to be adsorbed when adsorbed and held by the vacuum adsorption device is improved.
隔壁部３１〜３２の厚みは、気密性が確保されれば特に限定されず、たとえば１〜１０［ｍｍ］の範囲に収まるように調節される。隔壁部３１〜３２の気孔率は、その気密性および強度を確保する観点から５〜３５％に制御されている。 The thickness of the partition walls 31 to 32 is not particularly limited as long as airtightness is ensured, and is adjusted to fall within a range of 1 to 10 [mm], for example. The porosity of the partition walls 31 to 32 is controlled to 5 to 35% from the viewpoint of ensuring the airtightness and strength.
（実施例）
（実施例１）
支持部１０として、径（内径）φ１９６［ｍｍ］、高さ（深さ）１０［ｍｍ］の凹部を有し、径（外径）φ２５０［ｍｍ］、高さ（厚さ）５０［ｍｍ］の略有底円筒状のアルミナ緻密質焼結体（熱膨張係数：８．０×１０-6［Ｋ-1］）が作製された。
(Example)
Example 1
The support part 10 has a recess having a diameter (inner diameter) φ196 [mm] and a height (depth) 10 [mm], and has a diameter (outer diameter) φ250 [mm] and a height (thickness) 50 [mm]. The substantially dense bottomed cylindrical alumina dense sintered body (thermal expansion coefficient: 8.0 × 10 −6 [K −1 ]) was produced.
平均粒子径２３０［μｍ］の骨格粒子としてのアルミナ粒子、平均粒子径１０［μｍ］の結合材粒子としてのアルミノ珪酸ガラス粒子（熱膨張係数４５×１０-7［Ｋ-1］、軟化点９５０［℃］）および蒸留水が混合された上でミキサーを用いて混錬されることにより第１スラリーが調整された。骨格粒子に対する結合材粒子の質量比が０．１５に調節された。 Alumina particles as skeleton particles having an average particle size of 230 [μm], aluminosilicate glass particles as binder particles having an average particle size of 10 [μm] (thermal expansion coefficient: 45 × 10 −7 [K −1 ], softening point: 950 [° C.]) and distilled water were mixed and then kneaded using a mixer to prepare a first slurry. The mass ratio of binder particles to skeletal particles was adjusted to 0.15.
平均粒子径６０［μｍ］の第１骨格粒子および平均粒子径８．０［μｍ］（第１骨格材の２／１５）の第２骨格粒子としてのアルミナ粒子、平均粒子径２．５［μｍ］の結合材粒子としてのホウ珪酸ガラス粒子（熱膨張係数４０×１０-7［Ｋ-1］、軟化点７５０［℃］）および蒸留水が混合された上でミキサーを用いて混錬されることにより第２スラリーが調整された。第１骨格粒子に対する第２骨格粒子の質量比は０．２５に調節され、第１および第２骨格粒子に対する結合材粒子の質量比が０．１５に調節された。 Alumina particles as first skeletal particles having an average particle size of 60 [μm] and second skeletal particles having an average particle size of 8.0 [μm] (2/15 of the first skeletal material), an average particle size of 2.5 [μm ] Are mixed with a borosilicate glass particle (thermal expansion coefficient 40 × 10 −7 [K −1 ], softening point 750 [° C.]) and distilled water as a binder particle. As a result, the second slurry was prepared. The mass ratio of the second skeleton particles to the first skeleton particles was adjusted to 0.25, and the mass ratio of the binder particles to the first and second skeleton particles was adjusted to 0.15.
第１スラリーが支持部１０の凹部に注入され、真空脱泡後、振動により沈降充填された上で、１００［℃］で乾燥され、当該乾燥物が１０００［℃］で焼成されることにより第１複合多孔質体２０が形成された（図６（ａ）参照）。 The first slurry is poured into the concave portion of the support 10 and, after vacuum degassing, settled and filled by vibration, dried at 100 [° C.], and the dried product is fired at 1000 [° C.]. One composite porous body 20 was formed (see FIG. 6A).
第１複合多孔質体がブラスト加工またはマシニング加工等の適当な手法にしたがって加工され、φ１４６［ｍｍ］およびφ９６［ｍｍ］のそれぞれの位置に幅６［ｍｍ］の内側環状溝２０１および外側環状溝２０２が形成された。これにより、中央載置部２１（径φ９０［ｍｍ］）、内側環状載置部２２（内径φ９６［ｍｍ］、外径φ１４０［ｍｍ］）および外側環状載置部２３（内径φ１４６［ｍｍ］、外径φ１９６［ｍｍ］）が形成された（図６（ｂ）参照）。 The first composite porous body is processed according to an appropriate technique such as blasting or machining, and an inner annular groove 201 and an outer annular groove having a width of 6 [mm] at positions of φ146 [mm] and φ96 [mm], respectively. 202 was formed. Accordingly, the central mounting portion 21 (diameter φ90 [mm]), the inner annular mounting portion 22 (inner diameter φ96 [mm], outer diameter φ140 [mm]), and the outer annular mounting portion 23 (inner diameter φ146 [mm]), An outer diameter φ196 [mm]) was formed (see FIG. 6B).
第２スラリーが環状溝２０１および２０２に注入され、１００［℃］で乾燥された上で、当該乾燥体が８００［℃］で焼成されることにより環状の第２複合多孔質体が内側隔壁部３１および外側隔壁部３２として形成された（図６（ｃ）参照）。 The second slurry is poured into the annular grooves 201 and 202 and dried at 100 [° C.], and then the dried body is fired at 800 [° C.], whereby the annular second composite porous body becomes the inner partition wall portion. 31 and the outer partition wall 32 (see FIG. 6C).
そして、載置面１００の平坦度が１．０［μｍ］未満となるように研削加工が施され、最終的に厚さ３０［ｍｍ］の実施例１の真空吸着装置が作製された。 Then, grinding was performed so that the flatness of the mounting surface 100 was less than 1.0 [μm], and finally the vacuum suction device of Example 1 having a thickness of 30 [mm] was manufactured.
（実施例２〜１８）
第１複合多孔質体を構成する骨格粒子および結合材粒子の平均粒子径、ならびに、骨格粒子に対する結合材の質量比等が表１に示されているように変更されたほかは、実施例１と同様の手順にしたがって実施例２〜１８のそれぞれの真空吸着装置が作製された。
(Examples 2 to 18)
Example 1 except that the average particle diameter of the skeleton particles and the binder particles constituting the first composite porous body, the mass ratio of the binder to the skeleton particles, and the like were changed as shown in Table 1. Each vacuum suction apparatus of Examples 2-18 was produced according to the same procedure as.
（評価方法）
各実施例の真空吸着装置について、６インチ（φ１５２ｍｍ）のシリコンウエハを、真空ポンプを用いて−１００ｋＰａの吸引圧で、吸着させたときの真空度（ゲージ圧）が測定されることにより真空吸着性能が評価された。また、載置面が平坦化のため研削加工された上で中央載置部２１と内側環状載置部２２との間の隔壁部の高さ０．１［μｍ］以上の段差の有無が、レーザー干渉式平面度測定機を用いて測定され、評価された（表１において「○」は当該段差なしを意味する。「●」は当該段差ありを意味する。後述の表２も同様。）。当該評価結果が第１複合多孔質体を構成する骨格粒子および結合材粒子等、ならびに、第２複合多孔質体を構成する第１骨格粒子、第２骨格粒子および結合材粒子等とともに表１に示されている。
(Evaluation method)
About the vacuum suction apparatus of each Example, the vacuum degree (gauge pressure) when a 6-inch (φ152 mm) silicon wafer is sucked with a vacuum pump at a suction pressure of −100 kPa is measured to measure the vacuum suction. Performance was evaluated. Moreover, after the mounting surface is ground for flattening, there is a step difference of 0.1 [μm] or more between the central mounting portion 21 and the inner annular mounting portion 22 in the height of the partition wall portion, It was measured and evaluated using a laser interference type flatness measuring machine (in Table 1, “◯” means no step, “●” means that there is a step, and the same applies to Table 2 described later). . The evaluation results are shown in Table 1 together with the skeleton particles and the binder particles constituting the first composite porous body, and the first skeleton particles, the second skeleton particles and the binder particles constituting the second composite porous body. It is shown.
表１から明らかなように、実施例１〜１８の真空吸着装置によれば、（１）第１複合多孔質体に関して、骨格粒子（第１セラミックス粒子）の平均粒子径が２０〜２３０［μｍ］の範囲に含まれ、骨格粒子に対する結合材粒子（第１ガラス粒子）の質量比が０．０５〜０．３０の範囲に含まれている。第１複合多孔質体の開気孔率が２０〜５０％の範囲に含まれ、かつ、平均気孔径が１０〜８０［μｍ］の範囲に含まれている。 As is clear from Table 1, according to the vacuum adsorption apparatuses of Examples 1 to 18, (1) the average particle diameter of the skeleton particles (first ceramic particles) is 20 to 230 [μm with respect to the first composite porous body. The mass ratio of the binder particles (first glass particles) to the skeleton particles is included in the range of 0.05 to 0.30. The open porosity of the first composite porous body is included in the range of 20 to 50%, and the average pore diameter is included in the range of 10 to 80 [μm].
（２）第２複合多孔質体に関して、第１骨格粒子（第２セラミックス粒子）の平均粒子径が１０〜６０［μｍ］の範囲に含まれ、第１骨格粒子の平均粒子径に対する第２骨格粒子（第２セラミックス粒子）の平均粒子径が０．０５〜０．２０の範囲に含まれ、第１骨格粒子に対する第２骨格粒子の質量比が０．２０〜０．４０の範囲に含まれ、かつ、第１および第２骨格粒子の総和に対する結合材（第２ガラス）の質量比が０．１０〜０．３０の範囲に含まれている。第２複合多孔質体の気孔率が５〜３５％の範囲に含まれ、かつ、気孔のメディアン径（Ｄ５０）が２．０〜１５［μｍ］の範囲に含まれている。 (2) Regarding the second composite porous body, the first skeleton particles (second ceramic particles) have an average particle diameter in the range of 10 to 60 [μm], and the second skeleton with respect to the average particle diameter of the first skeleton particles. The average particle diameter of the particles (second ceramic particles) is included in the range of 0.05 to 0.20, and the mass ratio of the second skeleton particles to the first skeleton particles is included in the range of 0.20 to 0.40. And mass ratio of the binder (2nd glass) with respect to the sum total of 1st and 2nd frame | skeleton particle | grains is contained in the range of 0.10-0.30. The porosity of the second composite porous body is included in the range of 5 to 35%, and the median diameter (D50) of the pores is included in the range of 2.0 to 15 [μm].
実施例１〜１８の真空吸着装置によれば、載置面における段差は実質的に存在せず、実現される真空度は−９７〜−９０［ｋＰａ］の範囲に含まれている。 According to the vacuum suction apparatuses of Examples 1 to 18, there is substantially no step on the mounting surface, and the realized vacuum is included in the range of −97 to −90 [kPa].
（比較例）
（比較例１〜９）
第１複合多孔質体を構成する骨格粒子および結合材粒子の平均粒子径、ならびに、骨格粒子に対する結合材の質量比等が表１に示されているように変更されたほかは、実施例１と同様の手順にしたがって比較例１〜８のそれぞれの真空吸着装置が作製された。実施例と同様に、評価結果が第１複合多孔質体を構成する骨格粒子および結合材粒子等、ならびに、第２複合多孔質体を構成する第１骨格粒子、第２骨格粒子および結合材粒子等とともに表２に示されている。
(Comparative example)
(Comparative Examples 1-9)
Example 1 except that the average particle diameter of the skeleton particles and the binder particles constituting the first composite porous body, the mass ratio of the binder to the skeleton particles, and the like were changed as shown in Table 1. Each vacuum suction apparatus of Comparative Examples 1-8 was produced according to the same procedure as. Similar to the example, the skeleton particles and the binder particles, etc. whose evaluation results constitute the first composite porous body, and the first skeleton particles, the second skeleton particles and the binder particles which constitute the second composite porous body Etc. are shown in Table 2.
（*は本発明の数値範囲から外れている数値）
表２から明らかなように、比較例１の真空吸着装置によれば、第１複合多孔質体に関して、骨格粒子の平均粒子径が２０〜２３０［μｍ］の範囲上限値を超え、これに応じて平均気孔径が１０〜８０［μｍ］の範囲上限値を超えている。
(* Is a numerical value outside the numerical range of the present invention)
As is apparent from Table 2, according to the vacuum adsorption device of Comparative Example 1, the average particle diameter of the skeletal particles exceeded the upper limit of the range of 20 to 230 [μm] with respect to the first composite porous body. The average pore diameter exceeds the upper limit of the range of 10 to 80 [μm].
比較例２の真空吸着装置によれば、第１複合多孔質体に関して、骨格粒子に対する結合材粒子の質量比が０．０５〜０．３０の範囲下限値を下回り、これに応じて開気孔率が２０〜５０％の範囲上限値を上回っている。 According to the vacuum adsorption device of Comparative Example 2, with respect to the first composite porous body, the mass ratio of the binder particles to the skeletal particles is below the lower limit of the range of 0.05 to 0.30, and accordingly the open porosity is Exceeds the upper limit of 20 to 50%.
比較例３の真空吸着装置によれば、第１複合多孔質体に関して、骨格粒子に対する結合材粒子の質量比が０．０５〜０．３０の範囲上限値を超え、これに応じてクラックが発生した。 According to the vacuum adsorption device of Comparative Example 3, with respect to the first composite porous body, the mass ratio of the binder particles to the skeleton particles exceeds the upper limit value in the range of 0.05 to 0.30, and cracks are generated accordingly. did.
比較例４の真空吸着装置によれば、第２複合多孔質体に関して、第１骨格粒子に対する第２骨格粒子の平均粒子径比が０．０５〜０．２０の範囲上限値を超え、これに応じて気孔のメディアン径（Ｄ５０）が２．０〜１５［μｍ］の範囲上限値を超えている。 According to the vacuum adsorption device of Comparative Example 4, with respect to the second composite porous body, the average particle diameter ratio of the second skeleton particles to the first skeleton particles exceeds the range upper limit of 0.05 to 0.20, Accordingly, the median diameter (D50) of the pores exceeds the upper limit of the range of 2.0 to 15 [μm].
比較例５の真空吸着装置によれば、第２複合多孔質体に関して、第１骨格粒子に対する第２骨格粒子の質量比が０．２０〜０．４０の範囲下限値を下回り、これに応じて気孔率が５〜３５％の範囲上限値を超え、かつ、気孔のメディアン径（Ｄ５０）が２．０〜１５［μｍ］の範囲上限値を超えている。 According to the vacuum adsorption device of Comparative Example 5, with respect to the second composite porous body, the mass ratio of the second skeleton particles to the first skeleton particles is below the lower limit of the range of 0.20 to 0.40, and accordingly The porosity exceeds the range upper limit of 5 to 35%, and the median diameter (D50) of the pore exceeds the range upper limit of 2.0 to 15 [μm].
比較例６の真空吸着装置によれば、第２複合多孔質体に関して、第１骨格粒子に対する第２骨格粒子の質量比が０．２０〜０．４０の範囲上限値を超え、これに応じてクラックが発生した。 According to the vacuum adsorption device of Comparative Example 6, regarding the second composite porous body, the mass ratio of the second skeletal particles to the first skeletal particles exceeds the range upper limit of 0.20 to 0.40, and accordingly A crack occurred.
比較例７の真空吸着装置によれば、第２複合多孔質体に関して、第１および第２骨格粒子の総和に対する結合材の質量比が０．１０〜０．３０の範囲下限値を下回り、これに応じて気孔率が５〜３５％の範囲上限値を超えている。 According to the vacuum adsorption device of Comparative Example 7, with respect to the second composite porous body, the mass ratio of the binder to the sum of the first and second skeleton particles is below the lower limit of the range of 0.10 to 0.30. Accordingly, the porosity exceeds the range upper limit of 5 to 35%.
比較例８の真空吸着装置によれば、第２複合多孔質体に関して、第１および第２骨格粒子の総和に対する結合材の質量比が０．１０〜０．３０の範囲上限値を上回り、これに応じてクラックが発生した。 According to the vacuum adsorption device of Comparative Example 8, with respect to the second composite porous body, the mass ratio of the binder to the sum of the first and second skeleton particles exceeds the upper limit value in the range of 0.10 to 0.30. In response to this, cracks occurred.
第１複合多孔質体および第２複合多孔質体のいずれにもクラックが生じていない比較例１、２、４、５および７の真空吸着装置によれば、載置面における段差が存在し、実現される真空度は−８３〜−７８［ｋＰａ］であって実施例１〜１８の真空吸着装置と比較して著しく低い。 According to the vacuum suction devices of Comparative Examples 1, 2, 4, 5 and 7 in which no cracks are generated in either the first composite porous body or the second composite porous body, there is a step on the mounting surface, The degree of vacuum realized is −83 to −78 [kPa], which is significantly lower than that of the vacuum suction devices of Examples 1 to 18.
（本発明の他の実施形態）
第１スラリーの乾燥体に円環状溝部２０１〜２０２が形成され、当該溝部２０１〜２０２のそれぞれに第２スラリーが充填された上で乾燥され、第１スラリーの乾燥体および第２スラリーの乾燥体が同時に熱処理されることにより第１複合多孔質体２１〜２３および第２複合多孔質体３１〜３２が同時に形成されてもよい（図６（ａ）〜（ｃ）参照）。支持部１０の凹部の全体に第２スラリーが充填された上で円盤状の第２複合多孔質体が形成された上で、第２複合多孔質体において隔壁部３１〜３２を除く部分が除去され、当該除去部分に第１スラリーが充填された上で第１複合多孔質体２１〜２３が形成されてもよい。
(Other embodiments of the present invention)
Annular grooves 201 to 202 are formed in the dried body of the first slurry, and each of the grooves 201 to 202 is filled with the second slurry and dried, and then the dried body of the first slurry and the dried body of the second slurry. The first composite porous bodies 21 to 23 and the second composite porous bodies 31 to 32 may be simultaneously formed by simultaneously heat-treating (see FIGS. 6A to 6C). After the second slurry is filled in the entire concave portion of the support portion 10 and the disc-shaped second composite porous body is formed, the portions excluding the partition walls 31 to 32 are removed from the second composite porous body. The first composite porous bodies 21 to 23 may be formed after the removed portion is filled with the first slurry.
１０‥支持部（セラミックス緻密質体）、１１‥吸引溝、１２‥吸引孔、２１‥中央載置部（第１複合多孔質体）、２２‥内側環状載置部（第１複合多孔質体）、２３‥外側環状載置部（第１複合多孔質体）、３１‥内側隔壁部（第２複合多孔質体）、３２‥外側隔壁部（第２複合多孔質体）、２０１‥内側環状溝、２０２‥外側環状溝。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Support part (ceramics dense body), 11 ... Suction groove, 12 ... Suction hole, 21 ... Center mounting part (1st composite porous body), 22 ... Inner annular mounting part (1st composite porous body) ), 23 .. Outer annular mounting portion (first composite porous body), 31... Inner partition wall portion (second composite porous body), 32... Outer partition wall portion (second composite porous body), 201. Groove, 202 ... outer annular groove.
Claims (7)
前記複数の載置部の間に配置されている第２複合多孔質体により構成されている一または複数の環状の隔壁部と、
載置面を構成する上端面を露出させた状態の前記複数の載置部および前記一または複数の隔壁部のそれぞれを支持するように構成され、前記載置部の気孔に連通する吸引孔を有するセラミックス焼結体としての緻密質体により構成されている支持部と、を備え、
前記セラミックス緻密質体、前記第１複合多孔質体および前記第２複合多孔質体が相互に直接的に接合されることにより構成されている真空吸着装置であって、
前記第１複合多孔質体が、２０〜２３０［μｍ］の平均粒子径を有する骨格粒子としての第１セラミックス粒子が、前記骨格粒子に対する質量比が０．０５〜０．３０の範囲で存在する結合材としての第１ガラスにより結合されることにより構成され、開気孔率が２０〜５０％の範囲にあり、かつ、平均気孔径が１０〜８０［μｍ］であり、
前記第２複合多孔質体が、１５〜６０［μｍ］の平均粒子径を有する第１骨格粒子としての、かつ、前記第１骨格粒子に対し質量比０．２０〜０．４０の範囲で存在するとともに前記第１骨格粒子に対して０．０５〜０．２０の平均粒子径を有する第２骨格粒子としての第２セラミックス粒子が、前記第１骨格粒子および前記第２骨格粒子の総和に対する質量比が０．１０〜０．３０の範囲で存在する結合材としての第２ガラスにより結合されることにより構成され、気孔率が５〜３５％の範囲にあり、かつ、気孔のメディアン径が２．０〜１５［μｍ］であることを特徴とする真空吸着装置。 A plurality of placement parts constituted by a first composite porous body including a central placement part and one or a plurality of annular placement parts arranged so as to surround the central and single or multiple rings;
One or a plurality of annular partition walls constituted by a second composite porous body disposed between the plurality of placement parts;
A suction hole that is configured to support each of the plurality of placement units and the one or more partition walls in a state in which an upper end surface constituting the placement surface is exposed, and that communicates with the pores of the placement unit. Comprising a dense body as a ceramic sintered body having a support,
A vacuum adsorption apparatus configured by directly bonding the ceramic dense body, the first composite porous body, and the second composite porous body,
The first ceramic porous particles as the skeleton particles having an average particle diameter of 20 to 230 [μm] in the first composite porous body are present in a mass ratio of 0.05 to 0.30 with respect to the skeleton particles. It is constituted by being bonded by the first glass as a binding material, the open porosity is in the range of 20 to 50%, and the average pore diameter is 10 to 80 [μm],
The second composite porous body exists as a first skeleton particle having an average particle diameter of 15 to 60 [μm] and in a mass ratio of 0.20 to 0.40 with respect to the first skeleton particle. In addition, the second ceramic particles as the second skeleton particles having an average particle diameter of 0.05 to 0.20 with respect to the first skeleton particles, the mass with respect to the sum of the first skeleton particles and the second skeleton particles It is configured by being bonded by the second glass as a binder having a ratio in the range of 0.10 to 0.30, the porosity is in the range of 5 to 35%, and the median diameter of the pores is 2 A vacuum suction apparatus characterized by having a thickness of 0 to 15 [μm].
前記支持部を構成する、凹部を有するセラミックス緻密質体を作製する工程と、
２０〜２３０［μｍ］の平均粒子径を有する骨格粒子としての第１セラミックス粒子と、前記骨格粒子に対する質量比が０．０５〜０．３０である結合材粒子としての第１ガラス粒子とを含む第１スラリーを調製する第１調整工程と、
１５〜６０［μｍ］の平均粒子径を有する第１骨格粒子としての、かつ、前記第１骨格粒子に対し質量比０．２０〜０．４０の範囲で存在するとともに前記第１骨格粒子に対して０．０５〜０．２０の平均粒子径を有する第２骨格粒子としての第２セラミックス粒子と、前記第１骨格粒子および前記第２骨格粒子の総和に対する質量比が０．１０〜０．３０の範囲にある結合材粒子としての第２ガラス粒子とを含む第２スラリーを調整する第２調整工程と、
前記セラミックス緻密質体の前記凹部のうち少なくとも前記載置部に相当する箇所に前記第１スラリーを充填して乾燥させたうえで、前記緻密質体とともに前記第１スラリーの乾燥体を前記第１ガラスの軟化点以上の温度で熱処理することにより第１複合多孔質体を形成する第１形成工程と、
前記セラミックス緻密質体の前記凹部のうち少なくとも前記隔壁部に相当する箇所に前記第２スラリーを充填して乾燥させたうえで、前記緻密質体および前記第１複合多孔質体とともに前記第２スラリーの乾燥体を前記第２ガラスの軟化点以上の温度で熱処理することにより第２複合多孔質体を形成する第２形成工程と、を含んでいることを特徴とする方法。 It is a manufacturing method of the vacuum suction device according to claim 1,
Forming a ceramic dense body having a recess, which constitutes the support part;
First ceramic particles as skeleton particles having an average particle diameter of 20 to 230 [μm] and first glass particles as binder particles having a mass ratio of 0.05 to 0.30 with respect to the skeleton particles. A first adjusting step for preparing a first slurry;
The first skeletal particles having an average particle diameter of 15 to 60 [μm] and present in a mass ratio of 0.20 to 0.40 with respect to the first skeletal particles and to the first skeletal particles The mass ratio of the second ceramic particles as the second skeleton particles having an average particle diameter of 0.05 to 0.20 to the sum of the first skeleton particles and the second skeleton particles is 0.10 to 0.30. A second adjustment step of adjusting a second slurry containing second glass particles as binder particles in the range of
The first slurry is filled with the first slurry in a portion corresponding to the placement portion in the concave portion of the ceramic dense body and dried, and then the dried body of the first slurry together with the dense body is the first. A first forming step of forming a first composite porous body by heat treatment at a temperature equal to or higher than a softening point of glass;
The second slurry is filled together with the dense body and the first composite porous body after the second slurry is filled and dried in at least a portion corresponding to the partition wall portion of the concave portion of the ceramic dense body. And a second forming step of forming a second composite porous body by heat-treating the dried body at a temperature equal to or higher than the softening point of the second glass.
前記第１形成工程において、前記凹部の全部に前記第１複合多孔質体が形成された後、前記第１複合多孔質体において前記隔壁部に相当する箇所に、前記支持部を構成するセラミックス緻密質体により底面が構成されている一または複数の環状溝を形成する工程をさらに含み、
前記第２形成工程において、前記環状溝に前記第２スラリーが充填されることを特徴とする方法。 It is a manufacturing method of the vacuum suction device according to claim 4,
In the first forming step, after the first composite porous body is formed in all of the recesses, the ceramic dense structure that constitutes the support portion at a position corresponding to the partition wall in the first composite porous body. Further comprising the step of forming one or a plurality of annular grooves whose bottom surfaces are constituted by the material,
In the second forming step, the annular slurry is filled with the second slurry.
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