JP2011151277A - 吸着用部材およびその製造方法並びに真空吸着用装置 - Google Patents

Abstract

【課題】セラミック粒子の脱粒しにくい吸着用部材を提供する。
【解決手段】対象物を吸着する際に用いられる吸着用部材であって、対象物が吸着される吸着面を有する吸着部と、該吸着部の周囲に設けられた支持部とを有する。吸着部は、複数のセラミック粒子と該複数のセラミック粒子を結合するガラスとを含む。該吸着部の深さ方向におけるガラス濃度の変化率は１４％以内である。
【選択図】 図１

Description

本発明は、吸着用部材およびその製造方法、並びに真空吸着装置に関する。

従来、半導体ウェハを固定する治具として、緻密質セラミックスの凹部に複数の載置部（吸着部）が形成された真空吸着装置がある（例えば、特許文献１参照）。これらの吸着部は、例えば、セラミックスとガラスとからなる多孔質体から形成されている。このような吸着部にウェハを固定して研磨を行うと、ウェハを載せる吸着面に研磨屑が堆積する。そして、ウェハを多数研磨するなどして、吸着面に堆積する研磨屑が多くなると、（１）ウェハの吸着力が弱くなる、（２）ウェハの吸着時に、ウェハが吸着面に垂直な方向に変形して、その平坦度を高精度に維持して研磨できなくなるといった不具合が生じる。よって、吸着面に堆積する研磨屑が多くなると、吸着面の研磨を行って、研磨屑が目詰まりした部分を除去し、新たに露出した面を吸着面として使用するといった方法が採られる。

特開２００８−２１１０９７号公報

しかし、従来の真空吸着装置では、吸着面を研磨すると、その露出した面においてセラミック粒子が脱粒しやすいという問題があった。

例えば特許文献１に記載の真空吸着装置は、凹型容器形状の支持部に、セラミック粉末とガラス粉末と、水またはアルコール等の溶剤とを含む流動性に富むスラリーを充填、および乾燥して製造される。このようなスラリー中では、ガラス粒子がスラリーの上部に偏析しやすい。また、このようなスラリーを加熱して乾燥すると、さらに多くのガラスがスラリーの上部に偏析する。従って、特許文献１に記載の真空吸着装置では、吸着部におけるガラスが吸着面とその近傍に偏析している。

このように吸着面にガラスが多く偏析していると、吸着用部材を研磨して上記研磨屑が目詰まりした部分を除去した場合、ガラスの含有量が少ない面が露出する。ガラスの少ない面では、個々のセラミック粒子がガラスによって結合されにくくなっているため、セラミック粒子が脱粒しやすい。

従って、吸着部からセラミック粒子が脱粒しにくい吸着用部材およびその製造方法、並びにこの吸着用部材を用いた真空吸着装置が求められている。

本発明の一態様による吸着用部材は、対象物を吸着する際に用いられる吸着用部材であって、前記対象物が吸着される吸着面を有する吸着部と、該吸着部の周囲に設けられた支持部とを有し、前記吸着部は、複数のセラミック粒子と該複数のセラミック粒子を結合するガラスとを含み、該吸着部の深さ方向におけるガラス濃度の変化率は、１４％以内である。

本発明の一態様による吸着用部材の製造方法は、対象物が吸着される吸着面を有する吸着部と、該吸着部の周囲に設けられた支持部とを有する吸着用部材の製造方法であって、 前記支持部として、凹部を有するセラミック焼結体を準備する工程と、前記凹部にガラス粒子、セラミックス粒子、および水を含む原料を充填する工程と、前記原料を振動させながら加圧することにより成形体を形成する成形工程と、前記成形体を加熱することにより、前記ガラス粒子を溶融させて前記セラミックス粒子を該溶融したガラスにより結合させる熱処理工程と、を有する。

本発明の一態様による真空吸着装置は、前記吸着用部材と、前記吸着用部材を支持するベースとを有する。

本発明の一態様による吸着用部材は、セラミック粒子の脱粒を抑制することができる。

本発明の一態様による吸着用部材の製造方法は、セラミック粒子の脱粒しにくい吸着用部材を製造することができる。

本発明の一態様による真空吸着装置は、セラミック粒子の脱粒しにくい真空吸着装置を実現することができる。

本発明の第１の実施形態に係る吸着用部材を示す斜視図である。 （ａ）は、図１の吸着用部材を示す上面図、（ｂ）は、（ａ）のＡ１−Ａ１線における断面図である。 図１の吸着用部材に対象物を吸着させた状態を示す断面図である。 図１の吸着用部材の吸着部の断面を拡大して模式的に表した拡大断面図である。 図２（ｂ）のＤ部の拡大図である。 本発明の第２の実施形態に係る吸着用部材を示す斜視図である。 （ａ）は、図６の吸着用部材を示す上面図、（ｂ）は、（ａ）のＡ２−Ａ２線における断面図である。 （ａ）、（ｂ）は、図６の吸着用部材に対象物を吸着させた状態を示す断面図である。 （ａ）〜（ｅ）は、図１の吸着用部材の製造方法を模式的に示した図である。

以下、図１−９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の実施形態）
吸着用部材は、対象物を吸着する際に用いられる。図１乃至図３に示すように、吸着用部材１ａは、対象物Ｗが吸着される吸着面２を有する吸着部３と、吸着部３の周囲に設けられた支持部５とを有する。また、図４に示すように、吸着部３は、複数のセラミック粒子１１と、セラミック粒子１１同士を結合するガラス１２とを含む。ここで、吸着部３の深さ方向Ｚにおけるガラス１２の濃度の変化率は１４％以内である。本実施の形態による吸着用部材１ａは、吸着部３の深さ方向におけるガラス１２の濃度の変化率が小さいため、吸着部３の吸着面２を吸着部３の深さ方向に研磨した場合でも、露出した面において、セラミック粒子１１がガラス１２によって強固に結合されている。従って、セラミック粒子１１が脱粒しにくい。

吸着部３は、多孔質セラミックスからなり、複数の連通孔（図４において１３で示される）を含む。このとき、吸着部３の気孔率は、２５−５０体積％の範囲内であることが好ましい。また、吸着部３の平均気孔径は、２０−１００μmの範囲内であることが好ましい。

上記ガラス１２の濃度の変化率が１４％以内であるとき、後述するように、吸着部３と支持部５との間にガラス層（図５）を形成した場合は、このガラス層の近傍を除いた部分において、ガラス濃度の変化率が１４％以内であることをいう。ガラス層の近傍とは、吸着部３を構成する多孔質セラミックッスとガラス層との境界から、上記深さ方向に垂直な方向における該境界からの距離が３ｍｍ以下の位置までをいう。なお、ガラス濃度の変化率は、１０％以内であることがより好ましく、６％以内であることがさらに好ましい。

吸着部３の深さ方向のガラス濃度の変化率の測定方法について説明する。吸着面２の略中央部を吸着面２に垂直な方向に切断し、さらに切断面をダイヤモンド砥石でソフトに研磨する。この研磨面にＣ（カーボン）またはＡｕ（金）を蒸着し、ＥＤＳ（エネルギー分散型Ｘ線分析装置）を用いて各元素を検出する。測定装置としては、例えば日本電子製のＪＥＤ−２３００を用いることができる。ＥＤＳの測定条件は、例えば、倍率１００倍、加速電圧２５ｋＶ、照射電流１ｎＡ、照射有効時間６０秒、デッドタイム１０％である。なお、これらの測定条件は適宜変更できる。

例えば、セラミック粒子がアルミナを主成分とし、ガラスがＳｉを多く含む組成の場合のＥＤＳ測定方法について例説する。ＥＤＳにより上記測定条件でＳｉを測定すると、１．７３９ｋｅＶ付近にＳｉのピークが現れる。このＳｉのピークのカウント値を、吸着部３の上記研磨面について測定する。測定位置は、吸着面２の直下、および吸着面２から深さ方向に例えば２ｍｍずつ等間隔の位置とする。ただし、ガラス層を形成した場合は、ＥＤＳを用いてガラス層の近傍を除く箇所を測定する。ＥＤＳによる各位置のＳｉのカウント値の平均値Ａｖｅ、最大値Ｍａｘ、最小値Ｍｉｎを求める。ガラス濃度の変化率は、（Ｍａｘ−Ａｖｅ）×１００（％）、（Ａｖｅ−Ｍｉｎ）×１００（％）の値をそれぞれ計算し、両者のうち大きい方の値（％）とする。

なお、ガラス濃度の変化率を測定するとき、吸着面２の略中央部を吸着面２に垂直な方向に切断して測定しているが、このガラス濃度は、吸着面２からの深さが同じ位置にある、深さ方向に垂直な面全体において同じであると考えられる。

セラミック粒子３の材質は、アルミナ、または炭化珪素のいずれかを主成分とすることが好ましい。

ガラスは、硼珪酸ガラスなどを用いることができる。ガラス１２の融点は、セラミック粒子の融点よりも８００℃以上低いことが好ましい。例えば、ガラス１２の融点は、７００−１１００℃であることが好ましい。

支持部５は、アルミナなどの緻密質セラミックスからなる。支持部５は、吸着部３の吸着面２に対向する表面、すなわち吸着部３の下面を支持している。吸着部３に含まれるセラミック粒子１１と支持部５の材質は同じであること、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。

支持部５は、複数の吸引孔６を有する。吸引孔６の開口は、吸着部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、吸着部３の内部の空気が吸引されて、吸着部３の吸着面２に載置された対象物Ｗが、吸着面２に吸着される。

さらに、支持部５の下方には、吸着用部材１ａ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。

吸着用部材１ａは、吸着部３のガラス１２の含有量が３−１４質量％であることが好ましい。このような吸着用部材１ａは、セラミック粒子１１の脱粒をさらに抑制することができる。ガラス１２の含有量が３質量％以上であると、セラミック粒子１１同士の結合力を十分に高めることができる。一方、ガラス１２の含有量が１４質量％以下であると、セラミック粒子１１を結合しているガラス１２の剥離を抑制することができ、結果として、セラミック粒子１１の脱粒を抑制することができる。すなわち、ガラス１２の含有量が多すぎると、ガラス１２の厚みが増して、ガラス１２が剥離しやすくなり、ガラス１２とともにセラミック粒子１１が脱粒しやすくなるが、ガラス１２の含有量が１４質量％以下であると、これを抑制することができる。

吸着用部材１ａは、セラミック粒子１１の粒径の標準偏差σが５０μｍ以下であることが好ましい。これによって、セラミック粒子１１の脱粒を特に抑制することができる。この理由は、セラミック粒子１１の粒径の標準偏差σが５０μｍ以下であると、セラミック粒子１１の粒径ばらつきが小さいので、ガラス１２によるセラミック粒子１１同士の結合力のばらつきが小さくなるためである。

標準偏差σは、吸着部３を平面研磨し、顕微鏡などを用いて研磨面に観察されるセラミック粒子１１の大きさを多数測定して求めることができる。この場合、研磨面の観察とともに、Ｘ線マイクロアナライザー等を用いた研磨面の組成分析を行うとよい。このように組成分析を行うと、セラミック粒子１１とガラス１２とを判別することがより容易となる。すなわち、ガラス１２がセラミック粒子１１の周囲に存在するなどして、観察だけではセラミック粒子１１とガラス１２との判別が困難な場合にも、組成分析を行うと判別が容易となり、セラミック粒子１１の標準偏差σをより容易に求めることができる。なお、標準偏差σは、後述の原料におけるセラミック粉末のみの粒径分布から予め測定しても同じ値が得られる。

また、図５に示すように、吸着用部材１ａは、吸着部３と支持部５との間にガラス層９が形成されていることが好ましい。この吸着用部材１ａは、吸着部３と支持部５とがガラス層９を介して強固に密着しているので、吸着部３と支持部５との接合強度を高めることができる。

ここで、支持部５と吸着部３の間の隙間が大きいと、真空引きしたときに、この隙間から気体が多量に吸い込まれて対象物Ｗを真空吸着する力が低下する。また、吸着部３に堆積した研磨屑を、支持部５から吸着部３に向けて高圧の水を流して洗浄するいわゆる逆洗浄を行うと、支持部５が吸着部３から剥離してしまう場合もあった。つまり、支持部５と吸着部３の間の隙間は、あまり大きすぎてはいけない。そこで、吸着部３と支持部５の隙間を、例えば平均で５μｍ以下、さらに好ましくは２μｍ以下等の所定の距離以下にする必要がある。

吸着部３と支持部５の隙間は、音波探傷試験により次のように評価する。

まず、吸着部３が接合されていない支持部５を準備する。そして、支持部５の裏面（支持部５が吸着部３と接合されるべき面に対向する面）側から超音波を照射する。すると、支持部３の凹部底面と外界との境界で超音波が反射し、反射強度が得られる。この反射強度を超音波の入射強度で割った値を、基準反射強度比Ｓ０（−）とする。

次に、支持部５と吸着部３が接合された吸着用部材１ａを準備する。そして、この吸着用部材１ａの支持部５の裏面側から超音波を照射して反射した強度を入射強度で割った値すなわち反射強度比Ｓ１（−）を測定する。この反射強度比Ｓ１を基準反射強度比Ｓ０で割った値、すなわちＳ１／Ｓ０を求める。Ｓ１／Ｓ０の値が小さければ、支持部５と吸着部３の隙間が小さく、Ｓ１／Ｓ０の値が大きければ支持部５と吸着部３の隙間が小さい。

例えば、Ｓ１／Ｓ０が２／３以下の場合を「隙間の間隔が許容範囲内」とし、Ｓ１／Ｓ０が２／３を越えた場合を「隙間の間隔が許容範囲外」とする。なお、測定に用いる超音波の周波数は、例えば５００ＭＨｚ、プローブ距離（超音波の発信端と測定対象物との距離）は、例えば２０ｍｍとする。

吸着部３と支持部５の接合強度が高いかどうかは、例えば次のようにして判定することができる。吸引孔６から吸着部３に加圧した水を供給し、吸着部３の吸着面２から水を放出させる。水圧は、０．１〜１ＭＰａ程度とする。このように水圧をかけると、吸着部３が支持部５から分離しようとする応力がはたらく。吸着部３と支持部５の接合強度が高ければ、この応力がかかった場合でも、吸着部３と支持部５との間に亀裂が入ったり、吸着部３が支持部５から剥離したりしない。従って、所定の水圧で吸引孔６から吸着部３に水を供給したときに、吸着部３と支持部５との接合部に変化が起きなければ、吸着部３と支持部５の接合強度が十分に高いと判断することができる。吸着部３に供給する水の水圧は、適宜設定することが可能である。

（第２の実施形態）
次に、本発明の他の実施形態に係る吸着用部材について説明する。ここで、第１の実施形態に係る吸着用部材と同じ構成については説明を省略し、異なる構成について説明する。

図６，図７に示すように、本実施の形態による吸着用部材１ｂは、複数の吸着部３ａ，３ｂと吸着部３ａ，３ｂを隔離する隔離部１４とを有する。ここで、吸着部３ａおよび吸着部３ｂの吸着面には、それぞれ２ａ，２ｂの符号を付している。隔離部１４は、サイズの異なる対象物を、同じ吸着用部材を用いて吸着するために設けたものである。

なお、支持部５および隔離部１４の下端部は一体的に形成されていてもよい。この場合、隔離部１４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。

吸引孔６は、吸着部３ａの下方に設けられた吸引孔６ａと、吸着部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を介して吸着部３ａ，３ｂ内部の空気を吸引するかを適宜選択することにより、サイズの異なる対象物を適宜吸着することが可能となる。より具体的には、図８（ａ）に示すように、対象物Ｗ１を吸着部に載置した際、平面視したときに、対象物Ｗ１の外周部が吸着面２ｂの外周部と略同一、若しくは吸着面２ｂの外周部からわずかに内側にある場合には、全ての吸引孔６ａ、６ｂから空気を吸引する。また、図８（ｂ）に示すように、平面視したときに、対象物Ｗ２の外周部が隔離部１４と略同一、若しくは隔離部１４の内側にある場合には、吸引孔６ａのみから空気を吸引する。

本実施の形態による吸着用部材１ｂにおいても、吸着部３ａ，３ｂの深さ方向Ｚにおけるガラス１２の濃度の変化率は１４％以内であれば、吸着部３ａ，３ｂの吸着面２ａ，２ｂを吸着部３ａ，３ｂの深さ方向に研磨した場合でも、露出した面において、セラミック粒子１１がガラス１２によって強固に結合されているため、セラミック粒子１１が脱粒しにくくなる。

次に、本発明の一実施形態に係る吸着用部材の製造方法について説明する。ここでは、第１の実施形態による吸着用部材１ａを用いて説明する。

本発明の一実施形態による吸着用部材の製造方法は、支持部５として、凹部１５を有するセラミック焼結体を準備する工程と、凹部１５にガラス粒子およびセラミック粒子を含む原料１６を充填する工程と、原料１６を振動させながら加圧することにより成形体１７を形成する成形工程と、成形体１７を加熱することにより、ガラス粒子を溶融させてセラミックス粒子１１をガラス１２により結合させる熱処理工程と、を有する。この製造方法によれば、吸着部３の深さ方向のガラス１２の濃度の変化率が小さくなるので、セラミック粒子１１の脱粒を抑制できる吸着用部材１ａを製造することができる。さらには、吸着部３と支持部５との隙間が小さい吸着用部材１ａを製造することができる。

以下に、具体的に説明する。

まず、図９（ａ）に示すように、緻密質のセラミック焼結体からなる支持部５を準備する。支持部５には、予め吸引孔６が設けられている。吸引孔６の開口は、凹部１５の底面に設けられている。なお、図９（ｂ）以降の図では、吸引孔６の符号を省略する。

次に、図９（ｂ）に示すように、凹部１５に原料１６を充填する。この原料は、平均粒径５０−２５０μmのアルミナ粒子からなるセラミック粉末、ガラス粉末、および水を混合すすることにより作られる。アルミナ粉末とガラス粉末の割合は、アルミナ粉末が８６−９７質量％、ガラス粉末が３−１４質量％である。ガラス粉末は、平均粒径が４−４０μm、融点が７００−１０００℃である。水は、セラミック粉末とガラス粉末の合計１００質量部に対して、５−１０質量部である。原料は、固形粒子の集合物であり、その安息角は、概ね２５−４５°である。すなわち、原料１６はスラリーほど流動性の高いものではない。

さらに、図９（ｃ）に示すように、原料１６を加圧、圧縮する。加圧時の圧力は、０．０４５−０．２５Ｍｐａである。ここで、原料１６が漏れないようにするために、金型などの成形用治具１８が取り付けられていてもよい。また、加圧中、原料１６に振動が与えられる。この加圧および振動は、金型１９を用いて原料１６を上方から押し付け、加圧するとともに、金型１９の上方から１軸振動する振動体２０を金型１９に密着させて押し付け、その状態で、加圧・圧縮方向に振動機を振動させることにより得られる。ここで、振動の振幅は、０．５〜５ｍｍである。振動中は、原料１６中の水が、セラミック粉末とガラス粉末の配列を促進する役割を果たすことから、振動が、原料１６中の凹部１５内にあるセラミック粒子とガラス粉末に均一に伝わる。このため、振動を与えない場合に比べて低い圧力で、密度の高い成形体１７を作製することができる。

なお、振動体２０の振動数は１００〜２５０Ｈｚであることが好ましい。この範囲の振動数に設定することによって、低い圧力で加圧した場合でも成形体１７の密度を高めることができるので、セラミック粒子とガラスの結合力が向上する。その結果、セラミック粒子の脱粒をさらに抑制できる吸着用部材１ａを製造することができる。

また、振動を与えることによって、凹部１５の底面近くにある原料１６に圧力が良好に伝わるだけでなく、凹部１５の側面近くにある原料１６にも圧力が良好に伝わる。よって、凹部１５内にある原料１６全体が均一に加圧され、得られる成形体１７の密度ばらつきを小さくすることができる。

また、上述のように、固形粒子の集合体である原料１６を用いるとともに、加圧する際にこの原料１６を振動させることにより、充填後から加圧終了までの間に、原料１６中でガラス粉末が偏析することを抑制することができる。よって、成形体１７中のガラスの濃度は、成形体全体に渡って均一となる。

成形体１７の上部は、支持部５の上面から若干はみ出ていてもよい。はみ出た部分は、後述する熱処理後にさらに研磨して除去できる。

次に、成形体１７を加熱（熱処理）する。これにより、成形体１７中の水分が蒸発し、原料１６中のセラミック粒子がガラスによって結合される。ここで、熱処理温度は、ガラスが溶融する温度、好ましくは９００−１２００℃である。この熱処理温度は、ガラスの融点によって適宜設定される。セラミック粒子は、この熱処理によって焼結せず、粒成長することもないため、熱処理しても、得られる熱処理体の体積が熱処理前後で実質的に変化しない。熱処理後は、図９（ｄ）に示すように成形体１７は吸着部３となる。

なお、図５に示すように、吸着部３と支持部５との間にガラス層９を形成する場合は、支持部５の凹部１５に原料１６を充填する前に、凹部１５の底面および側面にガラスペーストを塗布するとよい。この場合の塗布厚みは、４０−２００μｍが好ましい。ガラスペーストに含まれるガラス粉末の融点は、原料１６中に含まれるガラス粉末と同じまたは略同じであることが好ましい。

また、凹部１５に塗布されたガラスペーストに含まれるガラス粉末は、成形後の熱処理によって溶融し、原料１６中のセラミック粒子と結合する。ガラスペーストに含まれるガラス粉末と、原料中に含まれるガラス粉末は、互いに溶融し合うため、凹部１５と原料の界面に存在するセラミック粒子がガラスによって強固に結合される。なお、熱処理中に、ガラスが成形体内を大きく移動することはほとんどないため、ガラスの濃度は、熱処理後も均一である。

上述したように成形体１７の密度ばらつきが殆どなく、熱処理しても体積が実質的に変化しない（成形体１７が実質的に収縮しない）ため、凹部１５と吸着部３との隙間が小さく、両者が強固に密着した構造の吸着用部材１ａを作製することができる。また、ガラスの濃度が熱処理体全体に渡って均一である。

熱処理後、図９（ｅ）に示すように、吸着面が、所定の平面度となるように、研磨加工する。研磨の際に用いる砥石２１は、例えばダイヤモンド砥石でダイヤモンドの粒径の番手は、例えば＃２３０（粒径６８μm）である。研磨しろは、０．５−２ｍｍ程度である。研磨後、支持部５の上面と吸着部３の上面は面一になる。

なお、吸着部３の形状は円板状に限らず、必要に応じて種々の形状にすることができる。また、隔離部１４を形成した形状でも製造可能である。これは、最初に支持部５を準備する段階で、隔壁部１４を設けた支持部５を準備し、隔壁部１４で仕切られた複数の凹部のそれぞれに原料１６を充填すればよい。その後の工程は、上述の製造方法と同じである。

また、上述の吸着用部材１ａ，１ｂを用いた真空吸着装置は、上述した吸着用部材１ａ、１ｂを固定ベース（不図示）に固定すると共に、吸引孔６に繋がる排気管（不図示）と、この排気管（不図示）に繋がる真空ポンプ（不図示）を備えている。真空ポンプにより排気管を介して吸引孔６内を吸引すると、吸着部３の連通孔から気体が排気され、対象物Ｗが吸着面２に真空吸着される。真空吸着を開放する場合は、排気管内の圧力が対象物Ｗの上面側と同じ圧力になるように、排気管内に空気を導入して真空吸着力を解放すれば良い。

（実施例１）
次のようにして、吸着用部材１ａを作製した。

致密質のセラミック焼結体からなる支持部５を複数準備した。支持部５の凹部１５の径は３００ｍｍ、深さ１０ｍｍとした。凹部１５の底面には吸引孔６を形成した。ここで、凹部１５の底面と側面に、シリカを主成分とするガラスペーストを塗布したものと、しないものとをそれぞれ複数準備した。ガラスペーストを塗布したものの塗布厚みは８０μｍである。ガラスペーストに含まれるガラス粉末の融点は、８５０℃である。

凹部１５に原料１６を充填した。この原料１６は次のようにして作製した。平均粒径１５０μｍ、最大粒径２５０μｍのアルミナ粒子からなるセラミック粉末と、シリカを主成分とするガラス粉末と、水とを混合した。アルミナ粉末とガラス粉末の割合は、ガラス粉末の含有量を表１に示したガラスの含有量（質量％）とし、残部をアルミナ粉末の含有量とした。ガラス粉末は、平均粒径が４μｍ、軟化点が８９０℃である。水は、セラミック粉末とガラス粉末の合計１００質量部に対して、表１に示す質量部とした。原料の安息角は、２８〜３８°であった。

なお、原料１６を充填する前に予めアルミナ粉末の粒径の分布を測定し、その標準偏差σを求めた。

次に、充填した原料１６を振動しながら加圧し、凹部１５内で原料１６を成形した。具体的には、充填した原料１６に金型１９を押し当てながら０．１ＭＰａの圧力で原料１６を加圧、圧縮し、同時に金型１９を振動させる方法によって成形した。振動方向は、凹部１５の底面に対して垂直な一軸方向とした。振動数は表１に示す通りである。一軸方向の振幅は1ｍｍとした。

成形後、１１００℃で２時間、熱処理した。

熱処理後、得られた吸着面を平坦に研磨加工し、吸着用部材１ａを作製した。研磨の際に用いた砥石は、ダイヤモンド砥石であり、ダイヤモンドの粒径の番手は、＃２３０（６８μ、）である。研磨しろは、１−２ｍｍである。研磨により、支持部５の上面と吸着部３の上面は面一にした。

得られた吸着用部材１を用いて評価を行った。また、セラミック粒子１１の粒径の標準偏差は、原料を作製する前にセラミック粉末の粒径分布を求めた。

セラミック粒子が脱粒しているかどうかは、光学顕微鏡によって吸着面２を観察することにより判断した。光学顕微鏡で観察した視野の面積は、概ね５ｃｍ^２とした。セラミック粒子１１の最大粒径は２５０μｍであるので、この最大粒径よりも大きな径である、３００μｍ以上の凹みが吸着面２に観察された場合、セラミック粒子１１が脱粒したと判断した。脱粒したセラミック粒子の個数を表１に示した。

直径３０５ｍｍ、厚み４００μｍのシリコンウェハを、作製した吸着用部材１ａの吸着面２に載せ、真空吸着するかどうか調べた結果、何ら問題なく吸着できた。

得られた吸着用部材１ａを用いてさらに次の評価を行った。

吸着部３と支持部５の隙間の有無は、次のように評価した。

まず、支持部５を準備した。そして、Ｓ１／Ｓ０の値を測定した。Ｓ１／Ｓ０が、２／３以下の場合を「隙間の間隔が許容範囲内」、２／３を越えた場を「隙間の間隔が許容範囲外」、と判別した。測定に用いる超音波の周波数は５００ＭＨｚ、プローブ距離は２０ｍｍとした。

ガラス濃度の変化率は次のようにして求めた。吸着面２の略中央部を吸着面２に垂直な方向に切断し、さらに切断面をダイヤモンド砥石でソフトに研磨した。この研磨面にＣ（カーボン）を蒸着し、ＥＤＳを用いて各元素を検出した。測定装置としては、日本電子製のＪＥＤ−２３００を用いた。ＥＤＳの測定条件としては倍率１００倍、加速電圧２５ｋＶ、照射電流１ｎＡ、照射有効時間６０秒、デッドタイム１０％とした。ＥＤＳにより、１．７３９ｋｅＶ付近のＳｉのピークのカウント値を、吸着部３の研磨面について測定した。測定位置は、吸着面２の直下、および吸着面２から深さ方向に例えば２ｍｍずつ等間隔の位置とした。ただし、ガラス層９を形成した場合は、ガラス層９の近傍を除く箇所についてＥＤＳにより測定した。ＥＤＳによる各位置のＳｉのカウント値の平均値Ａｖｅ、最大値Ｍａｘ、最小値Ｍｉｎを求めた。ガラス濃度の変化率は、（Ｍａｘ−Ａｖｅ）×１００（％）、（Ａｖｅ−Ｍｉｎ）×１００（％）の値をそれぞれ計算し、両者のうち大きい方の値（％）とした。

上記の条件で作製、評価した吸着用部材１ａは、吸着部３と支持部５の隙間が小さいと判別された。また、セラミック粒子１１の単位面積当たりの脱粒した粒子の個数は、ゼロまたは少なかった。ガラス濃度の変化率は１４％以内であった。

さらに、吸引孔６側から０．２ＭＰａで水圧をかけて、吸着部３を通して吸着面２から水を放出した。その後、吸着部３が支持部５から剥離していないかを、試料を加工して調べた。

表１には示していないが、試料Ｎｏ．１−１０，１１−１４，１６−１８はガラス層９を形成した試料である。試料Ｎｏ．１０，１５はガラス層を形成しなかった試料である。

表１より明らかなように、本発明の試料Ｎｏ．１−１８は、脱粒した粒子数がゼロまたは非常に少なかった。また、隙間の間隔は許容範囲内であった。具体的には、Ｓ０／Ｓ１の値は、０．４以下であった。また、ガラス濃度の変化率が１０％以下の試料Ｎｏ．１−１４は、脱粒した粒子数がゼロまたは１個／ｃｍ^２となり、特に脱粒しにくいことがわかった。

（実施例２）
実施例１と同じ吸着用部材１ａを作製し、水圧を１．５ＭＰａと大きくして評価した。その結果、試料Ｎｏ．１０，１５は、吸着部３と支持部５の間（吸着面２側）に極微細な亀裂が観察されたが、吸着用部材として使用するには問題のないことがわかった。それ以外の試料は、吸着部３が剥離せず、吸着部３と支持部５の間に亀裂が入ることもなかった。

（比較例）
比較例として、次のようにして吸着用部材を作製し、実施例と同じように評価できる項目を評価した。

支持部の凹部の底面と側面に、実施例で用いたガラスと同じガラスペーストを塗布した。１０００℃に加熱して、ガラスペーストを溶融させ、ガラス層を凹部に形成させた。

その後、支持部の凹部内にスラリーを流し込んだ。スラリーの組成は、アルミナセラミック粉末９０質量％、実施例で用いたガラス粉末１０質量％を含む粉末１００質量部に対して、水を１２０質量部または１６０質量部添加し、混合したものである。スラリーを８０℃で乾燥させ、支持部の凹部に成形体を形成した。その後は、実施例と同様に、熱処理、研磨し、吸着用部材を作製した。表１において、＊を付けた試料Ｎｏ．１９，２０は、上記の製造方法により製造したものである。水の添加量は、試料Ｎｏ．１９が１２０質量部、試料Ｎｏ．２０が１６０質量部である。

得られた吸着用部材を実施例と同様に評価した結果、吸着部と支持部との間に大きな隙間が観察された。すなわち、吸着部が支持部から剥離していた。この原因は乾燥、熱処理の過程で吸着部が収縮したためと考えられる。特に、吸着部の径方向の収縮率が大きかったため、吸着部の上面の外周部と、支持部との間に特に大きな隙間が観察された。また、表に示すようにセラミック粒子が多数脱粒していた。また、Ｓ１／Ｓ０の値は、試料Ｎｏ．１９は０．９、試料Ｎｏ．２０は０．９５と大きかった。これらの結果から、比較例の吸着用部材は、真空吸着用部材として使用できないことがわかった。

１：吸着用部材
２，２ａ，２ｂ：吸着面
３，３ａ，３ｂ：吸着部
５：支持部
６ａ，６ｂ：吸引孔
７：取り付け穴
９：ガラス層
１１：セラミック粒子
１２：ガラス
１３：気孔
１４：隔離部
１５：凹部
１６：原料
１７：成形体
１８：成形用治具
１９：金型
２０：振動体
２１：砥石
Ｗ，Ｗ１，Ｗ２：対象物

Claims (9)

1. 対象物を吸着する際に用いられる吸着用部材であって、
   前記対象物が吸着される吸着面を有する吸着部と、該吸着部の周囲に設けられた支持部とを有し、
   前記吸着部は、複数のセラミック粒子と該複数のセラミック粒子を結合するガラスとを含み、該吸着部の深さ方向におけるガラス濃度の変化率は、１４％以内であることを特徴とする吸着用部材。
2. 前記吸着部における前記ガラスの含有量が３質量％以上１４質量％以下であることを特徴とする請求項１に記載の吸着用部材。
3. 前記複数のセラミック粒子の粒径の標準偏差σが５０μｍ以下であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の吸着用部材。
4. 前記吸着部と前記支持部との間にガラス層が存在していることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の吸着用部材。
5. 対象物が吸着される吸着面を有する吸着部と、該吸着部の周囲に設けられた支持部とを有する吸着用部材の製造方法であって、
   前記支持部として、凹部を有するセラミック焼結体を準備する準備工程と、
   前記凹部にガラス粒子、セラミックス粒子、および水を含む原料を充填する原料充填工程と、
   前記原料を振動させながら加圧することにより成形体を形成する成形工程と、
   前記成形体を加熱することにより、前記ガラス粒子を溶融させて前記セラミックス粒子を該溶融したガラスにより結合させる熱処理工程と、
   を有する吸着用部材の製造方法。
6. 前記成形工程において、前記振動の振動数が１００〜２５０Ｈｚであることを特徴とする請求項５に記載の吸着用部材の製造方法。
7. 前記原料充填工程において、水は、セラミック粉末とガラス粉末の合計１００質量部に対して、５−１０質量部である請求項５又は請求項６に記載の吸着用部材の製造方法。
8. 前記準備工程の後、かつ前記原料充填工程前に、前記凹部にガラスペーストを塗布する塗布工程を有する請求項５から請求項７のいずれかに記載の吸着腰部材の製造方法。
9. 請求項１から請求項４のいずれかに記載の吸着用部材と、
   前記吸着用部材を支持するベースと
   を有する真空吸着装置。
   

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