JP5530275B2 - 真空吸着装置及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、半導体ウエハや液晶用ガラス基板等の基板の研削加工を行う際に、基板を吸着保持するための真空吸着装置に関する。

半導体ウエハ等の基板を搬送、加工、検査する場合に、真空圧を利用した真空吸着装置が用いられている。なかでも均一な吸着を行うために、多孔質体により基板の全面を吸着保持する真空吸着装置が多く使用されている。例えば、多孔質セラミックスからなる載置部を、その載置面を除く周囲を取り囲む緻密質セラミックスからなる基台にガラス接合し、下方の吸気孔より真空吸引することにより、上記載置部の吸着面に基板を固定するものがある。

本出願人は、セラミックス粉末と結合材のガラス粉末とからなる多孔質セラミックス原料を凹型の基台に流し込んで成形・焼成する製法により多孔質セラミックスと緻密質セラミックスとを密着させた真空吸着装置を提案している（特許文献１）。 また、特許文献２には、第１の多孔質体からなる吸着部材と、前記吸着部材の一方主面と当接する当接面を備える支持部材と、前記支持部材の前記当接面に設けられた凹部に配置されて前記吸着部材を支持する、第２の多孔質体からなる補助部材と、を備える吸着盤が開示されている。

特開２００５−２２０２７号公報 特開２０１０−２９９８４号公報

特許文献１では、載置部と支持部とが密着して接合されているので、載置部と支持部とを接合した場合に生じる隙間に起因する載置部の撓み変形を防ぐことができるので、基板の加工精度が向上した。また、特許文献２では、溝部に補助部材が充填されていることから、更なる加工精度の向上が図られている。

しかしながら、吸気溝の空間を確保することは載置部全面に均一な吸着力を発生させるうえで重要である。また、吸気溝の空間が無いと、載置部の多孔質体が加工屑により目詰まりを起こした際に、吸気溝側から高圧水を流して洗浄することができなくなるため、製品寿命が著しく短くなる。したがって、特許文献２のように溝部の空間を小さくすると、吸着性能及び製品寿命において問題が生じ、実使用可能なものが得られないおそれがあった。

本発明は、上記課題を解決するために見出されたものであり、吸気溝の空間を確保しつつ、基板の加工精度を高めることができる真空吸着装置を提供するものである。

本発明は、以下の（１）〜（８）を提供するものである。

（１）凹部に吸気溝が設けられたセラミックス緻密質焼結体からなる支持部と、セラミックス粉末と結合材から構成された多孔質体の載置部とからなり、前記セラミックス粉末が結合材により結合されて多孔質体が得られるとともに、前記多孔質体の結合材により該多孔質体と前記支持部とが接合されて、前記凹部に多孔質体の載置部が形成されてなる真空吸着装置であって、前記載置部と、前記凹部及び前記吸気溝の少なくとも側壁面の一部とが、隙間無く接合されていることを特徴とする真空吸着装置。

上記（１）によれば、載置部と、凹部及び吸気溝の側壁面の少なくとも一部とが、隙間無く接合されているので、吸気溝の空間を確保しつつ、基板の加工精度を高めることができる。特に吸気溝の少なくとも側壁面の一部が隙間無く接合されているので、溝部分での拘束力によって載置部の変形を抑えることができる。

（２）凹部に吸気溝が設けられたセラミックス緻密質焼結体からなる支持部と、セラミックス粉末と結合材から構成された多孔質体の載置部とからなり、前記セラミックス粉末が結合材により結合されて多孔質体が得られるとともに、前記多孔質体の結合材により該多孔質体と前記支持部とが接合されて、前記凹部に多孔質体の載置部が形成されてなる真空吸着装置であって、前記載置部と、前記凹部及び前記吸気溝のＣ面とが、隙間無く接合されていることを特徴とする真空吸着装置。

上記（２）によれば、吸気溝のＣ面との密着を形成することで、拘束を高めるとともに応力を分散させ、変形を抑制することができる。

（３）前記載置部と、吸気溝の側壁面の少なくとも一部とが、隙間無く接合されている（２）記載の真空吸着装置。吸気溝のＣ面に加えて、側壁面とも接合されるので、より変形を抑えることができる。

（４）前記吸気溝の溝幅は、前記載置部の厚みの２倍以下である上記（１）〜（３）記載の真空吸着装置。上記のような吸気溝の側壁面に載置部が形成された構造に加えて、吸気溝の溝幅を載置部の厚みの２倍以下とすることで、変形を僅かなものに抑えることができる。

（５）凹部に吸気溝が設けられたセラミックス緻密質焼結体からなる支持部を作製する工程と、前記吸気溝に少なくとも側壁面の一部が露出するように焼失材を充填する工程と、セラミックス粉末と結合材を含む混合物を前記凹部及び前記吸気溝の一部に充填し、焼成することにより多孔質体の載置部と前記凹部及び前記吸気溝の少なくとも側壁面の一部とが、隙間無く接合されるとともに、焼失材の焼失により吸気溝に空間が形成される工程と、を備える真空吸着装置の製造方法。また、（６）凹部に吸気溝が設けられたセラミックス緻密質焼結体からなる支持部を作製する工程と、前記吸気溝のＣ面が露出するように焼失材を充填する工程と、セラミックス粉末と結合材を含む混合物を前記凹部及び前記吸気溝の一部に充填し、焼成することにより多孔質体の載置部と前記凹部及び前記吸気溝Ｃ面とが、隙間無く接合されるとともに、焼失材の焼失により吸気溝に空間が形成される工程と、を備える真空吸着装置の製造方法。このような製造方法によれば、吸気溝の空間を確保しつつ、載置部の変形の少ない真空吸着装置を製造することができる。また、セラミックス緻密質焼結体の加工や載置部の加工を減らすことができるので、製造コストを抑えることができる。
（７）前記凹部が、０．１〜４．０μｍの表面粗さＲａを有し、前記凹部の周方向の表面粗さＲａ１と径方向の表面粗さＲａ２との比Ｒａ１／Ｒａ２が０．２〜０．９である上記（５）又は（６）記載の真空吸着装置。凹部の接合面の表面粗さＲａ及び、前記Ｒａ１／Ｒａ２を上記範囲としたのは、吸気溝の側壁面に載置部が形成された構造に加えて、このような接合面とすることで凹部と載置部との密着を高めることができるからである。凹部の接合面と多孔質体とに熱膨張のズレが生じると、載置部に引張り応力が作用することから、径方向の表面粗さＲａ２を大きく形成し、径方向の応力に耐え得る接合構造とすることにより凹部から載置部が剥離することを防止することができる。
（８）前記凹部の接合面が、焼放し面である上記（７）記載の真空吸着装置。凹部の接合面は焼放し面によって上記の凹部の吸気溝や表面構造を形成することができるので、コスト高の要因である焼結体の加工工程を減らすことができる。

本発明は、吸気溝の空間を確保しつつ、基板の加工精度を高めることができる真空吸着装置を提供することができる。

本発明の真空吸着装置の概略構成を示す模式断面図である。 本発明の真空吸着装置の吸気溝部分の一例を示した拡大模式断面図である。 本発明の真空吸着装置の吸気溝部分のその他の例を示した拡大模式断面図である。 本発明の真空吸着装置の吸気溝部分のその他の例を示した拡大模式断面図である。 支持部を凹部側から見た模式図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
図１は真空吸着装置１０の概略構成を示す模式断面図である。真空吸着装置１０は、断面凹形の容器状に作られたセラミックス緻密質焼結体からなる支持部１１と、多孔質体の載置部１２とからなる。支持部１１には、吸気溝１３や吸気孔１４が設けられている。そして、断面凹形の容器状の支持部１１の内側の部分、すなわち支持部１１の凹部に載置部１２が接合されている。実際に使用する際には、載置部の表面にシリコンウエハ等の基板を載置して、吸気溝１３及び吸気孔１４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、基板が真空吸着される。

本発明の真空吸着装置は、載置部１２と、支持部１１の凹部及び吸気溝１３の少なくとも側壁面の一部とが、隙間無く接合されている。図２に吸気溝部分を拡大した模式断面図を示した。図２に示したように、載置部２２は、支持部２１の凹部２１ａ及び吸気溝２３の側壁面の一部２１ｃと隙間無く接合された構造を有している。このような構造であれば、吸気溝２３の空間を確保しつつ、基板を真空吸着した際の変形を抑えることができるので、基板の加工精度を高めることができる。特に吸気溝の少なくとも側壁面の一部が隙間無く接合されているので、溝部分での載置部の拘束力が高まり、梁の効果も生じることから、載置部の変形を抑えることができる。なお、図２には、吸気孔が記載されていないが、吸気孔は、吸気溝の任意の箇所に設けられて良い。例えば、凹部の中央の一箇所にのみ設けられても良いし、図１のように吸気溝の位置に応じて複数箇所に設けられても良い。

このような構造は、セラミックス粉末が結合材により結合されて載置部の多孔質体を構成するとともに、多孔質体の結合材により多孔質体と前記支持部とが接合されて、前記凹部に多孔質体の載置部が形成される本発明の真空吸着装置に特有のものである。従来行われてきた支持部と載置部とを別々に作製し、接合面を精度良く加工して両者を接合する方法では、極めて高精度の加工が必要となるため高コストとなるばかりか、接合部に空洞がでできることから支持部と載置部との密着性が得られない結果、基板の加工精度は著しく低下する。また、特許文献２に記載されたような、支持部の内面全体に、ガラスペーストを塗布して接合する方法でも同様に、ガラスを溶融させた際の体積収縮や、載置部へのガラスの染み込みによって接合部に隙間ができ良好な密着性は得られない。

一方、本発明では、セラミックス粉末が結合材により結合されて載置部の多孔質体を構成するとともに、多孔質体の結合材により多孔質体と前記支持部とが接合されて、凹部に多孔質体の載置部が形成されることから、支持部と載置部の密着性は極めて良好であり、隙間無く接合された構造とすることができる。しかも、吸気溝の側壁面と載置部との接合は、吸気溝に充填される焼失材の量を調整することによって容易に可能となるので、側壁面の所定の位置まで載置部を設けることができる。

図３は、吸気溝部分の他の実施態様を示したものである。この例では、載置部３２を吸気溝部分に設けたＣ面３１ｃに接合させた。図２に示した例と同様に、載置部３２とＣ面３１ａとが隙間無く接合されているので、溝部分での載置部の拘束力が高まり、梁の効果も生じることから、載置部の変形を抑えることができる。さらに、Ｃ面を設けることによって、基板を真空吸着して加工する際の大気圧や押圧による応力を分散させることができるので、載置部の変形に伴う脱粒等の破損も防止することができる。

図４は、載置部４２を吸気溝部分に設けたＣ面４１ｃ及び、側壁面４１ｄに接合させた例である。図２及び図３に示した構成を備えており、両者の効果が相俟って、より載置部の変形を抑制することができる。

載置部と隙間無く接合されている吸気溝の深さ方向の長さは、溝幅の８％以上であることが好ましい。図２を用いて説明すると、載置部と接合されている吸気溝の深さ方向の長さは、２１ｃの線分の長さに等しい。すなわち、側壁面２１ｃの凹部２１ａに接する位置から側壁面の露出した部分２１ｂに達する位置までの長さである。この長さを上記範囲とすることで、溝部分での載置部の拘束及び梁の効果によって載置部の変形を抑えることができる。なお、吸気溝そのものの深さは、載置部と隙間無く接合されている吸気溝の深さ方向の長さよりも大きいことは言うまでも無い。図３及び図４のような吸気溝にＣ面を有する場合も同様に、載置部と隙間無く接合されている吸気溝の深さ方向の長さは、凹部３１ａ、４１ａから、それぞれ側壁面の露出した部分３１ｂ、４１ｂに達するまでの長さである。

吸気溝の溝幅は、載置部の厚みの２倍以下であることが好ましい。上記のような吸気溝の側壁面に載置部が形成された構造に加えて、吸気溝の溝幅を載置部の厚みの２倍以下、好ましくは半分以下とすることで、変形を僅かなものに抑えることができる。

図５は、支持部を凹部側から見た模式図である。簡略化のため吸気溝及び吸気孔は記載していない。本発明の真空吸着装置は、凹部５１ａが、０．１〜４．０μｍの表面粗さＲａを有し、凹部５１ａの周方向の表面粗さＲａ１と径方向の表面粗さＲａ２との比Ｒａ１／Ｒａ２が０．２〜０．９であることが好ましい。凹部５１ａの表面粗さＲａ及び、前記Ｒａ１／Ｒａ２を上記範囲としたのは、吸気溝の側壁面に載置部が形成された構造に加えて、このような接合面とすることで凹部と載置部との密着を高めることができ、より載置部の変形を抑制することができるからである。なお、図５に示したように、Ｒａ１は円形の凹部５２ａと、同心円の円周に沿った周方向の表面粗さを示し、Ｒａ２は凹部５１ａの中心と外周を結ぶ方向に沿った径方向の表面粗さを示す。図５では、凹部が円の例を示したが、特に円に限定されず、基板の形状に応じて四角形等種々の形状を採用することができる。円以外の場合、Ｒａ１は、その外周に沿った方向の表面粗さとすることができる。

上記のように、載置部の多孔質体の形成と、載置部と支持部との接合を載置部の多孔質体に含まれる結合材を利用して行う場合、接合時のピーク温度において各材料の膨張が最大となった後、冷却に伴って収縮が起こる。このような工程を経る場合、支持部と載置部の熱膨張を一致させることは困難である。これは、ガラス等の結合材は溶融前後で熱物性が異なり、昇降温に伴う熱膨張特性はヒステリシスを示すためである。したがって、上記のような熱膨張の不一致によって、載置部の接合部に引張り応力が働き、載置部は支持部から剥離し易くなるという問題があった。載置部が支持部から剥離して隙間が生じると、基板を真空吸着させたときの載置部の変形が大きくなり基板の加工精度も悪くなるおそれがあった。

本発明では、支持部と載置部とに熱膨張のズレが生じると、載置部に引張り応力が作用することから、径方向の表面粗さＲａ２を大きく形成し、径方向の応力に耐え得る接合構造とすることにより凹部から載置部が剥離することを防止することができる。

Ｒａ１／Ｒａ２が０．２よりも小さいと径方向に働く引張り応力による剥離を阻止する効果が小さくなり、また０．９よりも大きいと、多孔質体との密着性が低下する。なお、Ｒａ１／Ｒａ２は０．３〜０．５とすることがより好ましい。

凹部５１ａの表面粗さＲａは０．１〜４．０μｍとすることが好ましい。上記と同様に、表面粗さがこれよりも小さいと剥離を阻止する効果が小さくなり、またこれよりも大きいと多孔質体との密着性が低下する。したがって、表面粗さとその異方性の両方を調整することによって、支持部から載置部が剥離することを防止することができる。なお、接合面の表面粗さＲａは０．８〜２．５μｍとすることがより好ましい。

凹部５１ａの表面粗さＲａは、凹部の１０箇所について径方向及び周方向の表面粗さを測定し平均値を算出して求めた。なお、測定箇所は、円形の接合面５１ａの略中心からの距離が該円の半径の２／５〜４／５倍の範囲で任意の１０箇所とした。

凹部５１ａは、いわゆる焼放し面であることが好ましい。焼放し面とは、支持部となる緻密質セラミックスを得るために焼成した後に、いわゆる仕上げ加工を施していない面のことである。緻密質セラミックスに仕上げ加工して表面粗さを調整するのは、加工歪みを与えることになるので好ましくない。支持部の凹部を加工した場合の加工歪みは、載置部との接合時に密着を阻害するような凹部の変形を招くおそれがある。また、緻密質セラミックスに加工を施すことはコスト面でも不利である。

支持部の材質は特に限定されず、アルミナ、ジルコニア、炭化珪素、窒化珪素等の緻密質セラミックスが用いられる。ただし熱膨張の観点から、載置部のセラミックス粉末と同じセラミックスを使用することが好ましい。

多孔質体からなる載置部の気孔は連通しており、真空吸着力および載置部表面の面精度の観点から平均気孔径が１０〜１００μｍ、気孔率が２０〜５０％とすることが好ましい。多孔質体は、セラミックス粉末と結合材とから構成される。セラミックス粉末には、アルミナ、ジルコニア、炭化珪素、窒化珪素等を用いることができ、その平均粒径は３０μｍ〜１５０μｍのものを使用することが好ましい。

載置部の結合材としては、ガラスまたは金属を用いることができる。ガラスとしては、熱膨張係数が支持部および載置部のもう一方の構成成分であるセラミックスの熱膨張係数より小さいものを使用することが好ましい。その理由は、低熱膨張のガラスを使用することにより、載置部と支持部との間の隙間を防ぐことができるからである。また、多孔質体において結合材としての役割を有するガラスに圧縮応力が加わった状態が望ましいからである。金属としては、シリコンを用いることができる。この場合セラミックス粉末は炭化珪素を用いることが好ましい。

支持部の凹部に設けられる吸気溝の溝の配置は、放射状、環状、格子状のほか、環状と放射状を組み合わせたもの等、種々の配置を採用できる。なお、吸気孔の径は吸着力を発揮できる範囲で小さいことが望ましい。吸気孔が大きいと、孔の部分で載置部の変形が大きくなるためである。具体的には、吸気孔の径は、吸気溝と同等か、それよりも小さいことが望ましい。

次に本発明の真空吸着装置の製造方法について説明する。

はじめに、支持部の製造について説明する。まず原料粉末を成形して、セラミックス成形体を得る。成形は、一軸加圧、ＣＩＰ、鋳込み等種々の方法を採用できる。セラミックス成形体には、必要に応じて成形用のバインダ、鋳込みスラリー用の分散剤等の有機成分が含まれても良い。

次にセラミックス成形体に対し、いわゆる生加工を施す。生加工とは、未焼結のセラミックス粉末の成形体に対して加工することを言い、旋盤、フライス盤、マシニングセンタ等種々の方法で行うことができる。生加工は、焼結した後の支持部の凹部の表面粗さＲａが０．１〜４．０μｍ、周方向の表面粗さＲａ１と径方向の表面粗さＲａ２との比Ｒａ１／Ｒａ２が０．２〜０．９となるように施される。したがって、加工後のセラミックス生加工体の凹部となる面は、焼結後の表面粗さが所定値になるように加工される。凹部に形成される吸気溝は、生加工で形成しても良いし、焼結後の仕上げ加工で形成しても良いが、コスト面からは生加工で形成することが好ましい。吸気孔も同様に、生加工で形成しても良いし、焼結後の仕上げ加工で形成しても良い。コスト面からは生加工で形成することが好ましい。

次に生加工により得られたセラミックス生加工体を公知の焼成方法により焼結させて緻密質セラミックスからなる支持部を得る。このとき、焼放し面の凹部は、表面粗さが０．１〜４．０μｍ、周方向の表面粗さＲａ１と径方向の表面粗さＲａ２との比Ｒａ１／Ｒａ２が０．２〜０．９となる。

支持部において、載置部の側面と接合される凹部の側面についても、図５の５１ａの面と同様に、表面粗さが０．１〜４．０μｍ、より好ましくは０．８〜２．５μｍとし、さらに周方向の表面粗さＲａ３と基台の厚さ方向の表面粗さＲａ４との比Ｒａ３／Ｒａ４が０．２〜０．９、より好ましくは０．３〜０．５となることが望ましい。基板を真空吸着させたときに大気圧が載置部の表面に加わるため、載置部の変形が起きやすくなる。変形は、大気圧によって載置面が押されて、沈み込むように生じる。その結果、載置部の側面が基台から剥離しやすくなる。上述のように載置部の側面と接合される凹部の側面についても表面粗さとその異方性を制御することによって基台から載置部が剥離したり、変形が著しくなったりすることを防止できる。

また、載置部の多孔質体には使用中に汚れが蓄積するため、吸気孔から高圧水を流して洗浄が行われる。このときに載置部と支持部の密着が悪く隙間があると高圧水が隙間を通過するため載置部を十分に洗浄できない。さらに高圧水の圧力に耐えられず載置部が剥離するおそれもある。本発明では、吸気溝部分の拘束を高め、さらに支持部の凹部の表面粗さとその異方性を調整して載置部を剥離し難くしているため上記のような不具合が生じることはない。

以下、セラミックス粉末と結合材のガラス粉末とからなる多孔質体を支持部の凹部に流し込んで成形・焼成する製法について説明する。このような製法を用いれば、支持部と載置部との間は接合層を介することなく隙間無く接合できるので好ましい。また、凹部が焼き放し面であっても接合することができるので、容易に支持部と載置部の密着が高く、基板の加工精度に優れた真空吸着装置を得ることができる。

はじめに載置部を形成する多孔質体の原料粉末であるセラミックス粉末およびガラス粉末に、水またはアルコールを加えて混合してスラリーを調整する。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。ここで、水またはアルコール量は特に限定しない。セラミックス粉末の粒度、ガラス粉末の添加量を考慮し所望の流動性が得られるよう水またはアルコールの添加量を調整する。

載置部の構成原料となるガラス粉末の平均粒径が載置部のもう一方の構成原料であるセラミックス粉末の平均粒径より小さい方が好ましい。その理由は、ガラス粉末の平均粒径がセラミックス粉末よりも大きいと、セラミックス粉末の充填を阻害するため、ガラス軟化点以上で焼成する際に焼成収縮を起こすからである。ガラスの平均粒径は、好ましくは、セラミックス粉末の平均粒径の１／３以下、さらに好ましくは１／５以下が望ましい。

添加するガラス粉末の量は、特に限定しないが、ガラス粉末の粒径が大きい場合と同様に大量に添加するとセラミックス粉末の充填を阻害し、焼成収縮を起こすため、少量が望ましい。ただし、少なすぎるとセラミックス粉末の結合強度が低下し、脱粒や欠けの問題が生じるため、結合強度を発揮するような量が必要である。具体的には、目標とする気孔率、セラミックス粉末の粒度、焼成温度およびガラス粘性等を考慮して調整されるが、概ねセラミックス粉末に対して５〜３０質量％程度添加混合することが望ましい。

次に吸気溝及び吸気孔に、ろう、樹脂等の焼成温度よりも低温で焼失する焼失材を充填する。焼失材の充填は、少なくとも吸気溝の側壁面の一部が露出するように充填することが望ましい。側壁面の露出する部分とは、図２における２１ｃ、図３における３１ｃ、図４における４１ｃ、４１ｄに相当する部分である。吸気溝に充填される焼失材の量を調整することによって、側壁面の所定の位置まで載置部を設けることができ、吸気溝に空間を確保しつつ、載置部の変形を抑えることができる。

続いて、支持部の凹部の載置部が形成される部分に上記スラリーを充填する。この際、必要に応じて、残留気泡を除去するための真空脱泡や、充填を高めるための振動を加えると良い。

次に、スラリーを充填した基台を十分に乾燥させた後、ガラスの軟化点以上の温度で焼成する。焼成により、多孔質体の形成、多孔質体の載置部と凹部等との接合、及び焼失材の消失による吸気溝の空間形成が同時になされる。この際、焼成温度がガラスの軟化点より低いと十分にガラスによるセラミックス粉末間の結合及び支持部との接合が不十分となり好ましくないが、反対に焼成温度が高すぎると多孔質体が変形や収縮を起こすため、できるだけ低温で焼成することが望ましい。なお、上記では結合材にガラスを用いた例を説明したが、金属を用いる場合も同様に、金属粉末の粒径等を調整し、金属の融点以上の温度で焼成すると良い。

焼成後、載置部の表面とその周りを囲む略同一平面の支持部表面の平面研削加工を行う。平面研削加工はダイヤモンド砥石等の通常用いる方法を採用できる。

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。

アルミナ粉末（平均粒径１２５μｍ）、ガラス粉末（ほう珪酸ガラス、平均粒径：２０μｍ、熱膨張係数４０×１０^−７／℃、軟化点８００℃）および蒸留水を１００：２０：２０の質量比で混合し、ミキサーを用いて混錬し多孔質体原料のスラリーを作製した。なお、本発明においては、レーザー回折式粒度分布測定によるメディアン径（Ｄ５０）をもって原料粉末の平均粒径とする。

支持部は、図１に示したような断面凹型の緻密質アルミナ（熱膨張係数８.０×１０^−６／℃）を用いた。アルミナ粉末（平均粒径０．５μｍ）にバインダを加えてスプレードライにより作製した顆粒を用いて一軸加圧成形した後、ＣＩＰし、得られた成形体に生加工を施した。生加工体を１６００℃で焼結し、支持部となる緻密質アルミナを得た。その形状は外径３５０ｍｍ、高さ２０．５ｍｍ、凹部内径２９８ｍｍ、深さ３．５ｍｍ；削り代およそ０．５ｍｍ、吸気溝幅５ｍｍ、深さ３ｍｍ、吸気孔径２ｍｍとした。また、吸気溝のエッジのＣ面を０ｍｍ、０．５ｍｍ、１．０ｍｍとした。支持部の凹部の表面粗さは、生加工によって調整し、接合面は焼き放し面とした。生加工はマシニングセンタを用い、寸法及び表面粗さを調整した。支持部の凹部の表面粗さの測定は、触針式表面粗さ計を用い、ＪＩＳＢ０６０１：２００１に準拠して行った。表面粗さは、１．７μｍ、Ｒａ１は０．９８μｍ、Ｒａ２は２．４２μｍであった。

吸気溝に焼失材としてエポキシ樹脂を完全に閉塞するように充填した。そして、吸気溝の側壁面の上部が０〜２ｍｍ露出するようにした。また、Ｃ面を設けたものについてはＣ面が露出するようにした。比較例として、吸気溝の側壁面の上部の露出の無いものも作製した。

次に上記多孔質体原料のスラリーを凹部に注型し、真空脱泡を行った後、振動を加えて沈降充填させた。１００℃で乾燥させた後、１０００℃にて焼成した。次に＃８００ダイヤモンド砥石を用いて載置面及び支持部表面の平面研削を行い、平坦な載置部の表面を得た。なお、最終形状の載置部の表面から凹部の底面に接するまでの距離、すなわち載置部の厚みは３．０ｍｍとした。

得られた真空吸着装置の評価は、基板を真空吸着させたときの載置部の変形量を測定することによって行った。はじめに、ゲージ圧−５ｋＰａでシリコンウエハ（直径３００ｍｍ、厚さ５０μｍ）を吸着させたときの載置部の基準高さを測定し、つぎに、−１００ｋＰａで吸着させたときの高さを測定し、基準高さとの差を求めた。測定は、吸気溝の真上（吸気溝上部）と、吸気溝を形成していない箇所（吸気溝なし部）、それぞれ１０箇所を測定し変形量を算出した。

載置面の高さの測定は、ｚｙｇｏ社製レーザー干渉変位計を用いた。なお、載置部の気孔率をアルキメデス法により測定したところ、３５％であった。また、載置部の平均気孔径（メディアン径Ｄ５０）を水銀圧入法により測定したところ３０μｍであった。

測定の結果を表１に示す。

吸気溝の側壁に接合部がない比較例では、吸気溝のない箇所と吸気溝上部の変形の差は、１１．９ｎｍであるのに対し、本発明の実施例では、５．１〜９．５ｎｍであり、吸気溝部分の載置部の変形を小さくすることができた。

実施例１と実施例２を比較すると、吸気溝の側壁の接合部が深いほど、変形抑制効果は大きかった。実施例３と実施例４を比較すると、Ｃ面の値が大きいほど、変形抑制効果は大きかった。

１０ 真空吸着装置
１１、２１、３１、４１ ５１ 支持部
２１ａ、３１ａ、４１ａ、５１ａ 凹部
２１ｃ、４１ｄ 載置部と接合された吸気溝の側壁面の一部
３１ｃ、４１ｃ 吸気溝のＣ面
１２ 載置部
１３ 吸気溝
１４ 吸気孔

Claims (8)

1. 凹部に吸気溝が設けられたセラミックス緻密質焼結体からなる支持部と、セラミックス粉末と結合材から構成された多孔質体の載置部とからなり、前記セラミックス粉末が結合材により結合されて多孔質体が得られるとともに、前記多孔質体の結合材により該多孔質体と前記支持部とが接合されて、前記凹部に多孔質体の載置部が形成されてなる真空吸着装置であって、
   前記載置部と、前記凹部及び前記吸気溝の少なくとも側壁面の一部とが、隙間無く接合されていることを特徴とする真空吸着装置。
2. 凹部に吸気溝が設けられたセラミックス緻密質焼結体からなる支持部と、セラミックス粉末と結合材から構成された多孔質体の載置部とからなり、前記セラミックス粉末が結合材により結合されて多孔質体が得られるとともに、前記多孔質体の結合材により該多孔質体と前記支持部とが接合されて、前記凹部に多孔質体の載置部が形成されてなる真空吸着装置であって、
   前記載置部と、前記凹部及び前記吸気溝のＣ面とが、隙間無く接合されていることを特徴とする真空吸着装置。
3. 前記載置部と、吸気溝の側壁面の少なくとも一部とが、隙間無く接合されている請求項２記載の真空吸着装置。
4. 前記吸気溝の溝幅は、前記載置部の厚みの２倍以下である請求項１〜３のいずれか一項に記載の真空吸着装置。
5. 凹部に吸気溝が設けられたセラミックス緻密質焼結体からなる支持部を作製する工程と、
   前記吸気溝に少なくとも側壁面の一部が露出するように焼失材を充填する工程と、
   セラミックス粉末と結合材を含む混合物を前記凹部及び前記吸気溝の一部に充填し、焼成することにより多孔質体の載置部と前記凹部及び前記吸気溝の少なくとも側壁面の一部とが、隙間無く接合されるとともに、焼失材の焼失により吸気溝に空間が形成される工程と、を備える真空吸着装置の製造方法。
6. 凹部に吸気溝が設けられたセラミックス緻密質焼結体からなる支持部を作製する工程と、
   前記吸気溝に少なくとも側壁面の一部が露出するように焼失材を充填する工程と、
   セラミックス粉末と結合材を含む混合物を前記凹部及び前記吸気溝の一部に充填し、焼成することにより多孔質体の載置部と前記凹部及び前記吸気溝Ｃ面とが、隙間無く接合されるとともに、焼失材の焼失により吸気溝に空間が形成される工程と、を備える真空吸着装置の製造方法。
7. 前記凹部の接合面が、０．１〜４．０μｍの表面粗さＲａを有し、前記凹部の周方向の表面粗さＲａ１と径方向の表面粗さＲａ２との比Ｒａ１／Ｒａ２が０．２〜０．９である請求項５又は６記載の真空吸着装置の製造方法。
8. 前記凹部の接合面が、焼放し面である請求項７記載の真空吸着装置の製造方法。

Images