JP4545536B2 - 真空吸着用治具 - Google Patents

Description

本発明は、例えばラップなどの湿式加工を行う際、被加工物(被吸着物)である半導体ウエハやガラス基板などを真空で吸着して保持するのに用いられる真空吸着用治具に関するものである。

たとえば半導体装置の製造過程において、半導体ウエハを搬送したり、加工したり、あるいは検査したりする際には、真空吸着力を利用して半導体ウエハを保持する治具が用いられている。こうした真空吸着用治具としては、被吸着物である半導体ウエハが載置される吸着面に多数の開口を、また、内部にこの開口各々から続く多数の貫通孔を形成したものが一般的である。使用時には、治具に接続された真空ポンプの作用で貫通孔内が真空状態となり、その結果、吸着面の開口を閉塞するよう載置される半導体ウエハは治具に吸着保持される。

しかしながら、この真空吸着用治具には次のような問題点がある。すなわち、上記開口はある一定の間隔で治具吸着面に形成されているわけであるが、真空吸着力は実際のところ局所的にしか、つまりこの開口が存在する地点にしか働かない。したがって、吸着力は均一なものとはならず、安定した吸着保持状態を実現するのは困難である。そして当然のことながら、このような状態では、半導体ウエハの加工精度が低下するなど、さまざまな不具合が生じやすい。

こうした問題点に鑑みて、被吸着物が載置される部位を、多孔質体から構成してなる治具が提案されている（たとえば特許文献1参照）。さらに具体的に言うと、この改良型の真空吸着用治具は、表面および内部に互いに連通した無数の気孔が存在する多孔質体からなる載置部と、非多孔質体からなる支持部とを主要構成要素として具備する。支持部は載置部全体を収容する凹部を有しており、したがって両者は、密封層となる板ガラス、もしくは、板ガラスとガラス粉末を間に挟んで、載置部が支持部に嵌合収容された状態となるよう組み合わされ、さらに所定の温度で熱処理を行い、支持部材と載置部材とを接合し、一体化することによってできあがっている。

ところが、このような多孔質体からなる載置部を有した真空吸着治具は、その吸着面は、多孔質体であるために機械的な強度が低いために表面の構成粒子の脱落がパーティクルとなって被吸着物を汚染するという課題があった。
さらには、多孔質体からなる載置部が絶縁性のアルミナ等のセラミックスからなり、導電性がないため加工中にウエハに発生した静電気が逃げずにたまりやすく、ウエハの回路を破壊してしまうという課題もあった。そこで、金属メッキ等で多孔質セラミックスに導電性を付与させるものが提案されている（たとえば特許文献２参照）。
特開昭５３−９０８７１号公報 特許２９７９１９４号

ところが、従来技術の金属メッキ等で多孔質セラミックスに導電性を付与した場合、そのメッキ層と多孔質セラミックスの密着力が低く、更に、金属成分がウエハ上に転写し製品の歩留まりが低下してしまうという問題があった。

したがって、本発明の目的は、加工中に半導体ウエハに発生した静電気がたまらないようにすることである。さらには、載置面に形成した導電性膜の機械的な密着強度を高めて粒子脱落によるパーティクルの発生を抑制することである。

上記の課題を解決するべく鋭意研究を推し進めた結果、本発明は、被吸着物が載置される、多孔質体から構成された載置部と、前記載置部を収容するための凹部が形成されてなる支持部と、前記載置部と前記支持部とを接合する接合部と、を具備してなる真空吸着用治具であって、前記載置部の載置面にダイヤモンドライクカーボン（以下、ＤＬＣと略記する。）膜を１〜５μｍの厚さで形成してなることを特徴とする真空吸着用治具である。

本発明は上記課題を解決するためになされたもので、真空吸着治具の載置部を多孔質セラミックスにより形成し、該多孔質セラミックスの表面にＤＬＣからなる導電膜を形成させて導電性を付与したものである。

したがって、本発明に係る真空吸着用治具によれば、真空吸着装置の載置部が導電性を有することから、半導体ウエハに発生した静電気を逃がすことができる。更に、導電膜がプラズマイオン注入法により形成されているＤＬＣ膜であることから、金属汚染の問題が解決でき、膜の低密着力の問題も解消することができる。したがって、パーティクルの発生も抑えられる。

以下、図１を用いて、本発明の一実施形態を具体的に説明する。
図１は本発明の一実施形態に係る真空吸着装置１の概略構成を示す断面図である。真空吸着装置１は、多孔質体からなる載置部２と、該載置部の外縁を囲繞、支持する支持部３と、該支持部に形成された吸引部４とを具備し、載置面２ａ上に、被吸着物５として例えば半導体ウエハを載置する。
支持部３は、載置部２を収容するための凹部が形成されており、載置部２と支持部３とは接合部２ｂで実質的に隙間はなく一体的に接合されている。

ここで、載置面２ａは、載置部２と載置部の周囲の支持部３とともにその上面は十分に平坦化されている。さらに、載置部の載置面には、ＤＬＣ膜（図示せず。）が１〜５μｍの厚さで形成されてなる。

吸引部４は、載置部の裏面側の中央部に支持部３を貫通するように設けられた孔状を有しており、吸引部４を介して図示しない真空ポンプにより吸引することにより、載置部２の吸着面２ａに載置された被吸着物である半導体ウエハが載置部に真空吸着される。

載置部２を構成する多孔質体の材質は、例えば、アルミナまたは炭化珪素と、およびガラスとからなっている。多孔質体の気孔は連通しており、平均気孔径が１０〜１５０μｍ、気孔率が２０〜４０％とすることが好ましい。アルミナまたは炭化珪素としては、市販の研削砥粒が使用できる。砥粒の粒度は目標とする多孔質体の気孔径および気孔率によって異なるが、上記気孔径および気孔率を得るためには、３０μｍ〜１５０μｍのものを使用することが好ましい。

次に、ガラスとしては、熱膨張係数が緻密質体からなる支持部および多孔質体を構成するアルミナまたは炭化珪素よりも小さいものを使用する。低熱膨張のガラスを使用することにより、支持部との接着接合の際の熱膨張差による変形を抑制することが可能となる。
次に、多孔質体からなる載置部の形成方法について説明する。はじめに載置部を形成する多孔質体の原料であるアルミナまたは炭化珪素の粉末、ガラス粉末および、水またはアルコールと混合し、スラリーとする。原料の混合は、ボールミル、ミキサー等、公知の方法が適用できる。次に、このスラリーを成形して得た成形体を加熱処理すれば、平均気孔径が１０μｍ〜１５０μｍ、気孔率が２０〜４０％の多孔質セラミックスが得られる。この多孔質体表面にプラズマイオン注入法を用いてＤＬＣを成膜する。

上記ＤＬＣ膜は、多孔質セラミックスの全表面に形成され、多孔質セラミックスのすべての開気孔中にも形成される。また、上記ＤＬＣ膜は、その体積固有抵抗率が10²〜10⁵Ω・cmと極めて低く、従ってこの多孔質セラミックスの表面は優れた導電性を有する。

この後、上記多孔質セラミックスの上面を研磨して、平坦度の優れた載置面を形成する。この時、載置面にはセラミックスもしくはＤＬＣ面が露出するが、ＤＬＣは、多孔質体を形成するセラミックスと同等以上の硬度を有することから、優れた平坦性、耐磨耗性を有している。

ここで、ＤＬＣ膜の厚みは、１μｍ以上であれば、多孔質体セラミックスに導電性を付与することができる。ただし、ＤＬＣ膜の厚みが５μｍよりも大きいと、多孔質体の細孔径を小さくしてしまい、吸引力が低下することから好ましくない。したがって、ＤＬＣ膜の厚みとしては、１〜５μｍの厚さが好ましく、特に、２〜３μmのものが優れていた。

支持部３の材質は、アルミナ、ジルコニア、炭化珪素または窒化珪素等の緻密なセラミックスが使用できる。

以下、本発明の実施例と比較例により本発明を詳細に説明する。
（実施例１〜３）
表１に示したような種々の気孔率と平均細孔径を有するアルミナ多孔質体を直径２００ｍｍ、厚さ１０ｍｍに加工し、載置部とした後、載置部をアルミナ支持部に挿入し、支持部と載置部とを８００℃でガラス接合した。次に、プラズマイオン注入法を用いて、該アルミナ多孔質体表面にＤＬＣ膜を２〜３μｍの厚さで形成した後、支持部と載置部の表面をダイヤモンド砥石で研磨することにより吸着面とした。

（比較例４）
平均細孔径７０μm、気孔率３７％のアルミナ多孔質体を直径２００ｍｍ、厚さ１０ｍｍに加工し、載置部とした後、載置部をアルミナ支持部に挿入し、支持部と載置部とを８００℃でガラス接合した。次に、プラズマイオン注入法を用いて、該アルミナ多孔質体表面にＤＬＣ膜を０．５μｍの厚さで形成した後、支持部と載置部の表面をダイヤモンド砥石で研磨することにより吸着面とした。

（比較例５）
平均細孔径１４０μm、気孔率３２％のアルミナ多孔質体を直径２００ｍｍ、厚さ１０ｍｍに加工し、載置部とした後、載置部をアルミナ支持部に挿入し、支持部と載置部とを８００℃でガラス接合した。そして、実施例同様、ダイヤモンド砥石で研磨することにより吸着面を形成した。

（評価方法及び結果）
得られた真空吸着用治具の吸着面の中央部と端面間の電気特性値を評価した。結果を表１にまとめて示した。

その結果、本発明の実施例のものは、いずれも電気抵抗値が低く、優れた導電性を有していることが確認された。
一方、比較例４である０．５μｍの厚さでＤＬＣ膜を形成したものは十分な導電性を付与することはできなかった。さらに、比較例５であるＤＬＣ膜を形成しなかったものは絶縁性であった。
次に、本発明の実施例のものを真空吸着用治具として実際に真空吸着装置に使用した結果、載置部の載置面に形成したＤＬＣ膜をアース接続することで静電気がたまることを防止できることが分かった。また、ＤＬＣ膜を載置面に形成することで粒子脱落によるパーティクルの発生を抑制できることも確認できた。

本発明の実施形態に係る真空吸着用治具の断面図である。

符号の説明

１；真空吸着治具
２；載置部
２ａ；載置面
２ｂ；接合部
３；支持部
４；吸引部
５；被吸着物

Claims (1)

1. 被吸着物が載置される、セラミックスとガラスとからなるセラミックス多孔質体から構成された載置部と、前記載置部を収容するための凹部が形成されてなる支持部と、前記載置部と前記支持部とを接合する接合部と、を具備してなる真空吸着用治具であって、前記載置部のセラミックス多孔質体の開気孔中を含む表面にプラズマイオン注入法によりダイヤモンドライクカーボン膜が１〜５μｍの厚さで形成されてなり、前記載置部の載置面は、前記ダイヤモンドライクカーボン膜が研磨加工された面を有することを特徴とする真空吸着用治具。

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