JP6898797B2 - 真空吸着装置 - Google Patents

Description

本発明は、主に半導体製造装置及び半導体ウェハの加工装置などに用いられ、ウェハなどを吸着保持する真空吸着装置に関する。

従来、セラミックス焼結体からなる吸着部材を、基材に接着して構成される真空吸着装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この真空吸着装置は、吸着面の平坦度を向上させるべく、吸着部材を気孔径３０〜１５０μｍ程度の多孔質セラミックスにより形成し、基材を緻密質セラミックスにより形成している。

特開２０１２−６９５５７号公報

真空吸着装置では、ウェハなどの基板を保持した状態で搬送したりするため、慣性を小さくすべく薄型化が求められている。そこで、従来のセラミックス焼結体からなる吸着部材に代えて、基材上に溶射膜を配置することが考えられる。しかしながら、基材には吸着用の連通孔が設けられているため、連通孔上の溶射膜が窪んだり孔が開いたりして、連通孔上に溶射膜を適切に配置することができず、溶射膜の平坦度を真空吸着に適切なものとすることができない問題がある。

本発明は、以上の点に鑑み、吸着部材を溶射膜で構成しても平坦度を適切に維持することができる真空吸着装置を提供することを目的とする。

［１］上記目的を達成するため、本発明は、
表面（例えば、実施形態の表面２ａ。以下同一。）、裏面（例えば、実施形態の裏面２ｂ。以下同一。）、前記表面及び前記裏面を連通させる連通孔（例えば、実施形態の連通孔４。以下同一。）、を有する基材（例えば、実施形態の基材２。以下同一。）と、
前記基材の表面上に配置された溶射膜（例えば、実施形態の溶射膜３。以下同一。）と、を備える真空吸着装置（例えば、実施形態の真空吸着装置１。以下同一。）であって、
前記連通孔の表面側の開口部（例えば、実施形態の座ぐり部５。以下同一。）には、該開口部を少なくとも部分的に塞ぐように多孔質体（例えば、実施形態の多孔質体６。以下同一。）が配置され、
前記多孔質体の表面（例えば、実施形態の表面６ａ。以下同一。）上には前記溶射膜が配置されており、
前記溶射膜は前記連通孔上に少なくとも位置していることを特徴とする。

本発明によれば、連通孔を多孔質体で少なくとも部分的に塞いでいるため、連通孔上の溶射膜を多孔質体で支えることができる。これにより、連通孔の開口部上に位置する溶射膜の部分が連通孔内に入り込んで大きく窪むことを防止し、溶射膜で吸着部材を構成した薄型の真空吸着装置の平坦度を向上させることができる。
また、連通孔上の溶射膜を多孔質体で支えているため、連通孔からのガスの吸引力も適切に維持することができる。

［２］また、本発明においては、
前記連通孔の前記基材の表面側には、前記連通孔の径よりも大径の座ぐり部（例えば、実施形態の座ぐり部５。以下同一。）が設けられ、前記座ぐり部には、前記連通孔よりも大径の前記多孔質体が配置されていることが好ましい。

かかる構成によれば、連通孔に対して吸着力が作用する領域を広く確保することができ、吸引力を適切に分布させることができる。

［３］また、本発明においては、前記多孔質体の表面は、前記基材の表面と略面一であることが好ましい。

かかる構成によれば、真空吸着装置の表面の平坦度を高く保持することができる。なお、本願において「略面一」とは、「面一」及び「ほぼ面一」を含むものとし、多孔質体の表面と基材の表面との段差が±１０μｍ以内であることを意味する。

［４］また、本発明においては、前記多孔質体は、気孔径５〜５０μｍであり、前記多孔質体には、前記連通孔に連通する直径０．２ｍｍ以下の貫通孔（例えば、実施形態の貫通孔７。以下同一。）が設けられていることが好ましい。

かかる構成によれば、真空吸着装置の平坦度を適切に保つことができる。

［５］また、本発明は、表面、裏面、前記表面及び前記裏面を連通させる連通孔、を有する基材と、前記表面上に配置された溶射膜とを備える真空吸着装置であって、前記連通孔の表面側の開口部の直径は溶射膜の厚みの２／３以下であり、かつ溶射膜の厚みは６００μｍ以下であり、前記溶射膜は前記連通孔上に少なくとも位置していることを特徴とする。

本発明によれば、溶射膜の厚さに対して連通孔の直径が十分に小さいため、溶射膜が窪んだり孔が開いたりすることを防止することができ、適切な平坦度を保つことができる。

［６］また、本発明においては、前記基材の前記連通孔の表面側の開口部は、直径０．２ｍｍ以下であることが好ましい。

かかる構成によれば、溶射膜の適切な平坦度を保つことができる。

第１実施形態の真空吸着装置の一部を断面で示す説明図。 第１実施形態の真空吸着装置を模式的に示す平面図。 第１実施形態の他の実施例の真空吸着装置の一部を断面で示す説明図。 第１実施形態の他の実施例の真空吸着装置を模式的に示す平面図。 第２実施形態の真空吸着装置の基材を模式的に示す平面図。

本発明の真空吸着装置の実施形態について図を参照して説明する。

［第１実施形態］
図１は第１実施形態の真空吸着装置１の一部を断面で示している。図２は第１実施形態の真空吸着装置を模式的に示す平面図である。第１実施形態の真空吸着装置１は、表面２ａ及び裏面２ｂを有する円盤形状の基材２と、基材２の表面２ａ上に配置された溶射膜３とを備える。

本実施形態においては、基材２はアルミニウム合金（例えば、Ａ６０６１。）製で厚さを５ｍｍに設定している。また、溶射膜３は、アルミナ原料顆粒（Ｄ５０＝２５μｍ）をプラズマ溶射して形成している。

プラズマ溶射の条件は、以下の製造条件により気孔率を調整するようにパラメータを適宜選択した。なお、溶射はプラズマ溶射に限らず、他の溶射であってもよい。例えば、酸素と燃料を使用した高速度ジェットフレームの溶射であるＨＶＯＦ（High Velocity Oxygen Fuel）溶射であってもよい。

プラズマ溶射装置：エアロプラズマ製ＡＰＳ−７１００
作動ガス：Ａｒ、Ｏ２
スキャン速度：１００〜１０００ｍ／ｓ
溶射距離：８０ｍｍ
溶射速度：１５０〜３３０ｍ／ｓ
電流：８０〜１１０Ａ
電圧：２４０〜２８０Ｖ
電力：１９〜３１ｋＷ。

本実施形態においては、溶射後に溶射膜３を表面が平坦となるように研削加工し、厚さ１５０μｍ〜３００μｍとした。その後、真空吸着装置１の総厚が１ｍｍとなるように基材２を切削加工した。

基材２は、表面２ａ及び裏面２ｂを連通させる連通孔４を備える。連通孔４の基材２の表面２ａ側には、連通孔４の径よりも大径の座ぐり部５が設けられている。座ぐり部５は円盤形状で底面を備える。連通孔４の上端は、座ぐり部５の底面に開口している。なお、本実施形態においては、連通孔４を座ぐり部５の底面の中央に開口させているが、本発明の真空吸着装置はこれに限らない。例えば、連通孔４は、座ぐり部５の底面に偏心させて開口させてもよい。
座ぐり部５には、連通孔４の表面２ａ側の開口部を少なくとも一部塞ぐようにして、連通孔４よりも大径の多孔質体６が圧入又は配置されている。これにより、連通孔４に対して吸着力が作用する領域を広く確保することができ、吸引力を適切に分布させることができる。

本実施形態の多孔質体６は、気孔率３０％、平均粒子径１０μｍの多孔質体を１６００度で焼成した酸化アルミニウム多孔質体で構成されている。

多孔質体６は表面６ａを備え、この表面６ａは、基材２の表面２ａと略面一となるように設定（加工）されている。これにより、真空吸着装置１の表面の平坦度を高く保持することができる。

ここで、実施形態において「略面一」とは、「面一」及び「ほぼ面一」を含むものとし、「ほぼ面一」とは、「面一」と見なせる程度の差しかないものを指し、本実施形態においては、例えば多孔質体６の表面６ａと基材２の表面２ａとの段差が±１０μｍ以内を指すものとする。なお、本発明の真空吸着装置は、多孔質体の表面と基材の表面とが略面一となっていなくても、多孔質体によって溶射膜を支えて平坦度を向上させることができるという本発明の作用効果を得ることができる。

多孔質体６は、気孔径５〜５０μｍであり、連通孔４の直径０．２ｍｍ以下の貫通孔７が設けられている。これにより、ガスを更に十分に吸引することができる。なお、貫通孔７は省略してもよい。

［評価方法］
作成した真空吸着装置１は表面２ａ側にシリコンウェハを載置し、裏面２ｂ側から排気設備（例えば、真空ポンプ）を接続して排気を行い、排気時に排気設備に流入する気体流量を測定した。

従来のセラミック多孔質体（ポーラス体）の真空吸着装置が１２００ｓｃｃｍの流量であり、この値を上限として、これより小さい値を合格と判断した。なお、下限値は１ｓｃｃｍとした。製作した真空吸着装置の評価結果は表１に示す

［ウェハのスクラッチ評価］
ウェハの裏面のキズの評価としてシリコンウェハを真空吸着及び大気解放後、ウェハ裏面のスクラッチの評価を行った。評価基準は、ＪＩＳ Ｈ０６１４に準拠した。

評価方法は、蛍光灯を光源とし、ウェハ表面の照度を１０００〜２０００ｌｘとして、ウェハを移動しながらウェハ全面の検査を行った。

判定基準は、マイクロスクラッチ（表面に生じた蛍光灯下で目視可能な線状の深い傷）について累計長がウェハ直径の１／４以下であるものを合格とし、１／４を超えるものを不合格とした。

連通孔４の表面２ａ側の開口部の直径は、溶射膜３の厚さの２／３以下であり且つ６００μｍ以下に設定されている。

表１の実施例１〜６は、アルミニウム製の厚さ５ｍｍの基材２に直径２ｍｍの連通孔４を複数設け、連通孔４の上部に多孔質体６を圧入した。そして、基材２及び多孔質体６の表面に酸化アルミニウムの溶射膜３を施工した。溶射膜３の厚さは表１のとおりである。なお、比較例１は、従来の真空吸着装置であり、溶射膜を備えておらず、溶射膜の代わりに、セラミックス焼結体からなる吸着部材が基材２の表面２ａに接着されている。従って、比較例１においては、表１の溶射膜の厚さの欄に吸着部材の厚さ１００００μｍを記載した。また、実施例１〜６の連通孔４の配置は、図２のとおりである。

実施例７は、実施例４の多孔質体６に直径０．２ｍｍの貫通孔７を設けて基材２の連通孔４と連通させている点を除き実施例４と同一条件で酸化アルミニウムの溶射膜３を施工した。換言すれば、実施例１〜６では、貫通孔７は設けられていない。

実施例１〜７では、真空吸着力が発現し真空吸着装置として機能することが確認された。またウェハへの傷も合格基準をクリアするとともに、傷が抑制されていることも確認された。特に実施例７では、真空吸着力が更に短時間で発現し真空吸着装置として機能することが確認された。

実施例８では、図３に一部を模式的に断面で示すように、アルミニウム製で厚さ５ｍｍの基材２に直径０．２ｍｍの連通孔４を複数設け、その上に直接酸化アルミニウムの溶射膜３を厚さ５００μｍで形成した。その後、溶射膜３を研削加工して、酸化アルミニウム製の溶射膜３が所定の厚さ（３００μｍ）となるようにし、アルミニウム製の基材２を切削加工して、真空吸着装置１の厚さ（総厚）が１ｍｍとなるようにしている。連通孔４の配置は図４に示すとおりである。

連通孔４には、溶射膜３の一部が入り込むが、直径が０．２ｍｍ以下であれば、連通孔４上の溶射膜３で孔が開くことや窪みがみられることはなかった。

比較例２として、連通孔４の直径を０．３ｍｍとし、他は実施例８と同一の真空吸着装置を作成したが、連通孔４の直上の溶射膜に孔又は窪みが確認され、基材２の表面２ａ全体を溶射膜３で覆うことができず、又は適切な平坦度を得られなかった。従って、連通孔４の直径は、溶射膜３の厚さの２／３以下とすることにより、溶射膜３に孔が開くことを防止できる。

実施例９は、アルミニウム製で厚さ５ｍｍの基材２に直径０．４ｍｍの連通孔４を複数設け、その上に直接酸化アルミニウムの溶射膜３を１０００μｍで形成した。その後、溶射膜３を研削加工し、酸化アルミニウムの溶射膜３を所定の厚み（６００μｍ）となるようにし、アルミニウム製の基材を切削加工して、真空吸着装置１の厚さ（総厚）を１．５ｍｍとした。その結果、実施例９でも、真空吸着力が発現して正常に機能することが確認され、またウェハへの傷も抑制されることが確認された。なお、連通孔４の直径は、溶射膜３の厚さの２／３以下とすることにより、溶射膜３に孔が開くことを防止できる。従って、実施例９においては、連通孔４の直径は、０．４ｍｍ以下であればよい。

本実施形態の真空吸着装置１によれば、溶射膜３を用いることにより従来よりも薄い真空吸着装置１を製造することができる。また、連通孔４を多孔質体６で塞いでいるため、溶射膜３が連通孔４によって大きく窪むことを防止し、真空吸着装置の平坦度を高く保持することができる。また、ガスを十分に吸引することができ、且つ、基材２の表面２ａに、溶射膜３を適切に配置することができる。

［第２実施形態］
図５は、第２実施形態の真空吸着装置１の基材２を模式的に示す平面図である。第２実施形態の基材は、図示省略した直径０．２ｍｍの連通孔と連通する溝部８が設けられている。溝部８は、幅０．２ｍｍに設定されている。他の構成は、第１実施形態の実施例８と同一である。

第２実施形態の真空吸着装置１によっても、第１実施形態のものと同様に、溶射膜３を用いることにより従来よりも薄い真空吸着装置１を製造することができる。また、ガスを十分に吸引することができ、且つ、基材２の表面２ａに、溶射膜３を適切に配置することができる。

１…真空吸着装置、 ２…基材、 ２ａ…表面、 ２ｂ…裏面、 ３…溶射膜、 ４…連通孔、 ５…座ぐり部、 ６…多孔質体、 ６ａ…表面、 ７…貫通孔、 ８…溝部。

Claims (6)

1. 表面、裏面、前記表面及び前記裏面を連通させる連通孔、を有する基材と、
   前記基材の表面上に配置された溶射膜と、を備える真空吸着装置であって、
   前記連通孔の表面側の開口部には、該開口部を少なくとも部分的に塞ぐように多孔質体が配置され、
   前記多孔質体の表面上には前記溶射膜が配置されており、
   前記溶射膜は前記連通孔上に少なくとも位置していることを特徴とする真空吸着装置。
2. 請求項１に記載の真空吸着装置であって、
   前記連通孔の前記基材の表面側には、前記連通孔の径よりも大径の座ぐり部が設けられ、
   前記座ぐり部には、前記連通孔よりも大径の前記多孔質体が配置されていることを特徴とする真空吸着装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の真空吸着装置であって、
   前記多孔質体の表面は、前記基材の表面と略面一であることを特徴とする真空吸着装置。
4. 請求項１から請求項３の何れか１項に記載の真空吸着装置であって、
   前記多孔質体は、気孔径５〜５０μｍであり、
   前記多孔質体には、前記連通孔に連通する直径０．２ｍｍ以下の貫通孔が設けられていることを特徴とする真空吸着装置。
5. 表面、裏面、前記表面及び前記裏面を連通させる連通孔、を有する基材と、
   前記表面上に配置された溶射膜とを備える真空吸着装置であって、
   前記連通孔の表面側の開口部の直径は溶射膜の厚みの２／３以下であり、かつ溶射膜の厚みは６００μｍ以下であり、
   前記溶射膜は前記連通孔上に少なくとも位置していることを特徴とする真空吸着装置。
6. 請求項５に記載の真空吸着装置であって、
   前記基材の前記連通孔の表面側の開口部は、直径０．２ｍｍ以下であることを特徴とする真空吸着装置。

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