JP7157592B2 - 真空チャック及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、真空チャック、特に回転駆動される真空チャック及びその製造方法に関する。

半導体製造装置においては、ウエハなどの基板を真空吸着して保持する真空チャックを高速回転させながら基板の表面にレジストを塗布することにより、薄く均一なフォトレジスト膜を形成している。真空チャックを構成する基体の表面に多数の突起を形成し、これらの突起によって支持した基板と基体の表面との間を真空状態にすることにより、基板を保持している。

高速回転中も基板を良好に保持するためには、高速回転しても基体の形状を維持することが必要であるので、通常、高速回転用の真空チャックを構成する基体は高剛性を有するＡｌ_２Ｏ_３（アルミナ）からなっていた。しかし、Ａｌ_２Ｏ_３は高比重であるので、回転時の慣性モーメントを抑制するために、厚さを低く抑える必要がある。そこで、基体の裏面に設けた排気孔を基体の内部の連通路を介して基体の表面に形成した吸着用の穴に連通させるのではなく、基体の表面に排気孔に連通する溝部を形成していた。

なお、特許文献１に開示されたスピンチャック（真空チャック）においては、表面に開口する吸引用の孔が複数形成されており、これら吸引孔と排気孔を連通する連通路が基体の内部に形成されている。ただし、このスピンチャックはエンジニアリングプラスチックからなっている。

また、特許文献２に開示された基板ホルダにおいては、基体の裏面に形成された排気孔と、基体の表面に形成された複数の吸着用の孔とを連通する流路（連通路）が基体の内部に形成され、基体はＳｉＣからなっている。しかし、基板ホルダは、フォトリソグラフィ工程で基板を保持するものであり、回転しない。

また、特許文献３に開示されたウエハチャック（真空チャック）においては、セラミックス等の硬質材からなる基体の表面に同心円状にリング（環状突起）を設けることにより、吸着領域を分割している。このウエハチャックは、露光工程だけでなく、基板をスピンコートする際に使用してもよいとされている（明細書段落０１３３参照）。

特開平１０－１５００９７号公報 特開２００５－１２００９号公報 特開２００４－２２８４５３号公報

しかしながら、上記従来のように基体の表面に形成した溝部を介して基板を真空吸着する場合、基体の表面に形成した孔を介して吸着する場合と比較して、基板を全体に亘って短時間で均一に平面状に保持することが困難であるという課題があった。また、Ａｌ_２Ｏ_３からなる基体の表面に孔を設ける場合、基体の内部に連通路を形成する必要があるので、基体の厚さが厚くなり、基体が重くなって、回転時の慣性モーメントが増大するという課題があった。

なお、上記特許文献１に開示されたスピンチャックは、基体がエンジニアリングプラスチックからなり、剛性が劣るので、基板を良好に保持することができない。また、上記特許文献３に記載されたウエハチャックは、基板をスピンコートする際に使用してもよいとされているが、複数の吸引孔が基体の裏面の外周部付近に開口しており、これらの開口を介してどのように排気するか不明であり、回転駆動される場合は考慮されていない。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、基板を短時間で均一に平面状に吸引保持すること、及び基体の軽量化を図ることが可能な真空チャック及びその製造方法を提供することを目的とする。

本発明の真空チャックは、ＳｉＣからなる板状体であって、厚み方向に沿った回転軸を中心として回転する基体と、前記基体の第１の主面と反対側の第２の主面に開口を有し、前記回転軸に沿って前記基体に形成された第１の流路と、前記第１の流路と接続され、前記基体の内部において前記第１の流路と接続される接続部から前記基体の外周側に向って延びる複数の第２の流路と、前記第２の流路と接続され、前記基体の前記第１の主面に開口を有する、前記基体に形成された複数の第３の流路とを備えることを特徴とする。

本発明の真空チャックによれば、基体がＳｉＣからなるので、従来一般的なＡｌ_２Ｏ_３からなる基体と比較して、基体、ひいては真空チャックの軽量化を図ることが可能となる。これにより、真空チャックの回転時の慣性モーメントの低減を図ることができ、真空チャックを回転駆動させる機構の簡素化を図ることが可能となる。さらに、基体の第１の主面に形成された第３の流路の開口を介して真空吸引するので、溝が上面に形成された基体と比較して基板を全体に亘って短時間で均一に平面状に保持することが可能となる。

本発明の真空チャックにおいて、前記第１の流路の開口の面積Ｓｃと、前記複数の第３の流路の開口の合計面積ΣＳａｉとは、ΣＳａｉ≧Ｓｃ×０．５且つ、Ｓｃ≧２０［ｍｍ²］の関係を満たす。

これにより、第１の流路の開口の面積Ｓｃを２０ｍｍ²以上確保したうえで、この開口面積Ｓｃに対して第３の流路の開口の合計面積ΣＳａｉを半分以上確保しているので、第１の流路から第２の流路を経た第３の流路を介した真空排気によって基板Ｗを短時間で平面状に保持することが可能となる。

また、本発明の真空チャックにおいて、前記基体の前記第１の主面に形成された複数の環状突起を備え、前記第１の主面は、前記複数の環状突起のうち１つ又は２つの環状突起によって周囲を取り囲まれた複数の領域を有し、前記複数の領域のそれぞれに前記第３の流路の開口が形成されており、前記複数の領域における一の領域の面積と他の各領域の面積の差が２０％以下であることが好ましい。

この場合、領域の面積の差異が小さいので、各領域にそれぞれ形成された開口の合計面積を同じ程度とした場合に、各領域を大略均等に真空吸引することができ、基板を全体に亘って均一に平面状に保持することが可能となる。

また、本発明の真空チャックにおいて、前記基体の前記第１の主面に形成された複数の環状突起を備え、前記第１の主面は、前記複数の環状突起のうち１つ又は２つの環状突起によって周囲を取り囲まれた複数の領域を有し、前記複数の領域のそれぞれに前記複数の第３の流路の開口が形成されており、前記領域の面積Ａｉと、前記領域内における前記複数の第３の流路の開口の合計面積Ｓａｉとの比であるＳａｉ／Ａｉは、前記基体の外周に近い領域ほど小さいことが好ましい。

この場合、後述する実施例から分かるように、中心に近い領域ほど真空吸引力が大きくなり、基板の中心から外周側に向って反りなどを矯正しながら基板を吸引することができるので、基板を全体に亘って均一に平面状に保持することが可能となる。

また、本発明の真空チャックにおいて、前記第１の流路の開口は、前記第２の主面の中心を通る位置に設けられ、前記複数の第３の流路の任意の開口の面積は、前記任意の開口よりも前記第１の流路に近い前記第３の流路の開口の面積と比較して小さい又は等しいことが好ましい。

この場合、中心に近い領域ほど真空吸引力が大きくなり、基板の中心から外周側に向って反りなどを矯正しながら基板を吸引することができるので、基板Ｗを全体に亘って均一に平面状に保持することが可能となる。

また、本発明の真空チャックにおいて、前記第１の流路の開口は、前記第２の主面の中心を含む位置に設けられ、前記複数の第３の流路の開口の少なくとも一部は、前記第１の主面における中心から外周側に向う直線上に配列され、前記直線上に配列された前記複数の第３の流路の開口について、任意の隣接する一対の開口間の間隔は、前記任意の隣接する一対の開口よりも前記第１の流路に近い隣接する一対の開口間の間隔と比較して大きい又は等しいことが好ましい。

この場合、中心に近い領域ほど真空吸引力が大きくなり、基板の中心から外周側に向って反りなどを矯正しながら基板を吸引することができるので、基板を全体に亘って均一に平面状に保持することが可能となる。

また、本発明の真空チャックにおいて、前記第２の流路と前記基体の前記第１の主面との間の厚さ方向における距離は、前記第２の流路と前記基体の前記第２の主面との間の厚さ方向における距離よりも小さいことが好ましい。

この場合、第３の流路の長さの短縮を図ることができるので、真空排気によって基板を短時間で平面状に保持することが可能となる。

また、本発明の真空チャックにおいて、前記基体の外周部の厚さは、前記外周部よりも中心側に位置する前記基体の中心部の厚さよりも薄いことが好ましい。

この場合、基体、ひいては真空チャックの回転時の慣性モーメントの低減を図ることが可能となる。

また、本発明の真空チャックにおいて、前記基体の内部において、前記第２の流路と連通し、前記第２の流路と接続される接続部から前記基体の外周側に向って延びる複数の第４の流路と、前記第４の流路と接続され、前記基体の前記第１の主面に開口を有する複数の第５の流路とを備えることを特徴とする請求項１から８の何れか１項に記載の真空チャック。

特に基板の外周部の付近にて開口する第３の流路の開口間の間隔が大きくなるが、この場合、第５の流路の開口をこの間に設けることができるので、基板を全体に亘って均一に平面状に保持することが可能となる。

本発明の真空チャックの製造方法は、上記何れかの本発明の真空チャックの製造方法であって、上面、前記上面と反対側の下面、及び前記上面と前記下面との間に設けられた外周面を有する板状体であって、ＳｉＣからなる前記基体となる成形体を用意する工程と、前記成形体の下面に穴あけ加工を施すことにより前記第１の流路となる第１の穴部を形成する工程と、前記成形体の外周面に穴あけ加工を施すことにより前記複数の第２の流路となる複数の第２の穴部を形成する工程と、前記複数の第２の穴部の前記成形体の外周面における開口を閉塞する工程と、前記成形体の上面に穴あけ加工を施すことにより、前記複数の第３の流路となる複数の第３の穴部を形成する工程と、前記成形体を焼成する工程とを備えることを特徴とする。

本発明の真空チャックの製造方法によれば、本発明の真空チャック、特に第２の流路を簡易に形成することが可能となる。

本発明の第１の実施形態に係る真空チャックの模式上面図。 図１の真空チャックのＩＩ－ＩＩ線における模式断面図。 本発明の第２の実施形態に係る真空チャックの模式上面図。 図３の真空チャックのＩＶ－ＩＶ線における模式断面図。 本発明の実施形態の変形に真空チャックの模式部分上面図。 本発明の実施形態の変形に真空チャックの模式部分上面図。 本発明の実施形態の変形に真空チャックの模式断面図。 本発明の実施形態の変形に真空チャックの模式上面図。 本発明の実施形態に係る真空チャックの製造方法を示すフローチャート。 本発明の実施形態に係る真空チャックの製造方法を説明する模式断面図であり、図１０Ａは第２の穴部形成工程完了後、図１０Ｂは第３の穴部形成工程完了後、図１０Ｃは焼成工程完了後をそれぞれ示す。

本発明の実施形態に係る真空チャック１０，１０Ａ，１０Ｂ及びその製造方法について図面を参照して説明する。なお、各図面は、真空チャック１０，１０Ａ，１０Ｂの構成を明確化するため、各構成要素はデフォルメされており、実際の比率を表すものではない。

本発明の第１の実施形態に係る真空チャック１０は、図１及び図２を参照して、基体１、複数の突起２、第１の流路（集中排気路）３、複数の第２の流路（内部連通路）４及び複数の第３の流路（真空吸引路）５を備えている。

基体１は、ＳｉＣ（炭化珪素）からなる板状体であって、厚み方向に沿った回転軸Ｏを中心として回転する。基体１の形状は、厚み方向から見た平面視で回転対称性を有することが好ましく、例えば、平面視で円状又は正多角形状であることが好ましい。基体１が回転対称性を有する場合、回転軸Ｏは平面視で基体１の中心を通る中心軸と一致することが好ましい。真空チャック１０は、図示しないが、半導体製造装置などの所定の位置に取り付けられ、これらの装置に備わる回転駆動機構によって回転軸Ｏを回転中心として回転する。

基体１は、ＳｉＣ粉末を主原料とする原料粉末の成形体が焼成されてなる焼結体からなっている。そして、基体１又は後述する成形体１１に必要な加工などが施されることにより、複数の突起２、第１の流路３、複数の第２の流路４及び複数の第３の流路５が形成される。

複数の突起２は、基体１の上面１ａから突出し、頂面２ａにおいてウエハなどの基板Ｗを支持する。なお、基体１の上面１ａは本願発明の第１の主面に相当し、下面１ｂが本願発明の第１の主面と反対側の第２に主面に相当する。ただし、半導体製造装置などにおいて基体１は必ずしも上面１ａが上側に位置するものではなく、その配置態様によって第１の主面は必ずしも上面とはいえず、第２の主面も必ずしも下面とはならない。

第１の流路３は、基体１の下面１ｂに開口（集中排気孔）３ａを有し、回転軸Ｏに沿って、すなわち、ここでは基体１の中心軸を中心軸とした上下方向に真っ直ぐに基体１に形成されている。図示しないが、開口３ａには配管が接続されており、この配管の他端部に真空ポンプなどの真空形成手段が接続されている。

第１の流路３は、ここでは１本であるが、図示しないが複数本であってもよい。第１の流路３が１本の場合、その軸線を回転軸Ｏと一致させることが好ましい。第１の流路３が複数本の場合、これらの軸線の中心を回転軸Ｏと一致させることが好ましい。これにより、真空チャック１０が高速回転したときに、慣性モーメントの変化が抑制され、回転の安定化を図ることが可能となる。

複数の第２の流路４は、第１の流路３と接続され、基体１の内部において第１の流路３と接続される接続部から基体１の外周側に向って延びている。

第２の流路４は、基体１の内部に設けられており、基体１の外部と連通する開口を有していない。第２の流路４は平面視で回転対称性を有することが好ましい。これにより、真空チャック１０が高速回転したときに、慣性モーメントの変化が抑制され、回転の安定化を図ることが可能となる。ここでは、３本の第２の流路４が、第１の流路３の上部から放射状に回転対称性を有して、基体１の外周側の後述する環状突起６の手前まで直線状に延びている。

第２の流路４は、基体１の上面１ａ又は下面１ｂと平行に延びているものに限定されず、上面１ａ及び下面１ｂとは非平行、すなわち傾斜して延びているものであってもよい。また、第２の流路４は、直線状であることが好ましいが蛇行していてもよい。また、第２の流路４は分岐していてもよい。

複数の第３の流路５は、第２の流路４と接続され、基体１の上面１ａに開口（真空吸引口）５ａを有して、基体１に形成されている。第３の流路５も平面視で回転対称性を有することが好ましい。これにより、真空チャック１０が高速回転したときに、慣性モーメントの変化が抑制され、回転の安定化を図ることが可能となる。ここでは、１本の第２の流路４に対して、６本の第３の流路５が、第２の流路４から上方に向って直線状に基体１の上面１ａまで延びている。

第３の流路５は回転軸Ｏと平行に延びていることが好ましいが、これに限定されず回転軸Ｏに対して非平行、すなわち、ここでは上下方向から傾斜していてもよい。また、第３の流路５は分岐していてもよく、例えば、第２の流路５から延びる１本の第３の流路５が複数に分岐し、基体１の上面１ａに複数の開口５ａを有していてもよい。

第１から第３の流路３～５の断面形状は、流路抵抗を抑制するために、円形状であることが好ましいが、これに限定されない。

さらに、基体１の上面１ａには、全ての突起２の外側を取り囲むように１つの環状突起６が形成されている。ここでは、環状突起６は、円環状であり、基体１の上面１ａの外縁部又はその付近に形成されている。環状突起６の頂面６ａと複数の突起２の頂面２ａとは同じ高さに位置しており、これらの頂面２ａ，６ａ上に基板Ｗが載置される。そして、基板Ｗの下面と基体１の上面１ａと環状突起６の内周面とで囲まれる空間が、第１から第３の流路３～５を介して真空吸引されて負圧になることにより、真空チャック１０により基板Ｗを真っ直ぐな平板状に吸引保持することが可能となる。

また、基体１には、図示しないが、基板Ｗを昇降させるためのリフトピンが挿通されるリフトピン用の貫通孔が厚み方向に貫通して形成されている。

上述したように、基体１がＳｉＣからなるので、従来一般的なＡｌ_２Ｏ_３からなる基体と比較して、基体１、ひいては真空チャック１０の軽量化を図ることが可能となる。これにより、真空チャック１０の回転時の慣性モーメントの低減を図ることができ、真空チャック１０を回転駆動させる機構の簡素化を図ることが可能となる。

さらに、基体の上面に上部が開放された溝を介して真空吸引する場合、基体１の外周に向うほど真空吸引力が低下するが、基体１の上面１ａに形成された開口５ａを介して真空吸引するので、溝が上面に形成された基体と比較して基板Ｗを全体に亘って均一に保持することが可能となる。

なお、第１の流路３の開口３ａの面積Ｓｃと、複数の第３の流路５の開口５ａの合計面積ΣＳａｉとは、式（１）の関係を満たす。
ΣＳａｉ≧Ｓｃ×０．５ 且つ、Ｓｃ≧２０［ｍｍ²］ ・・・（１）

これは、第１の流路３の開口３ａの面積Ｓｃを２０ｍｍ^２以上確保したうえで、この開口面積Ｓｃに対して第３の流路５の開口５ａの合計面積ΣＳａｉを半分以上確保しているので、第１の流路３から第２の流路４を経た第３の流路５を介した真空排気によって基板Ｗを短時間で平面状に保持することが可能となる。

本発明の第２の実施形態に係る真空チャック１０Ａは、図３及び図４を参照して、基体１、複数の突起２、第１の流路３、複数の第２の流路４、複数の第３の流路５及び環状突起６の他に、環状突起６の内方にて基体１の上面１ａに形成された１つ以上の環状突起７を備えている。

これにより、基体１の上面１ａは、複数の環状突起６，７のうち１つ又は２つの環状突起６，７によって周囲を取り囲まれた複数の領域Ｓ１～Ｓ３を有し、複数の領域Ｓ１～Ｓ３のそれぞれに第３の流路５の開口５ａが形成されている。ここでは、環状突起７は２つであり、基体１の上面１ａは３つの領域Ｓ１～Ｓ３に分割されており、各領域Ｓ１～Ｓ３に６個の開口５ａが形成されている。

環状突起６，７は平面視で回転対称性を有していることが好ましく、さらに好ましくは、環状突起６，７は同心円状に形成されていることが好ましい。また、環状突起は６，７は基板１の上面１ａの外形と相似形に形成されていることが好ましい。

そして、複数の領域Ｓ１～Ｓ３における一の領域Ｓｉの面積Ａｉと他の各領域Ｓｊの面積Ａｊの差は２０％以下であることが好ましい。これにより、領域Ｓｉの面積Ａｉと他の各領域Ｓｊの面積Ａｊとの差異が小さいので、各領域Ｓ１～Ｓ３にそれぞれ形成された開口５ａの合計面積Ｓａｉを同じ程度とした場合に、各領域Ｓ１～Ｓ３を大略均等に真空吸引することができ、基板Ｗを全体に亘って均一に平面状に保持することが可能となる。

また、領域Ｓｉの面積Ａｉと、各領域Ｓｉ内における複数の第３の流路５の開口５ａの合計面積Ｓａｉとの比であるＳａｉ／Ａｉが、基体１ａの外周に近い領域Ｓｉほど小さいことが好ましい。

これにより、後述する実施例から分かるように、中心に近い領域Ｓｉほど真空吸引力が大きくなり、基板Ｗの中心から外周側に向って反りなどを矯正しながら基板Ｗを吸引することができるので、基板Ｗを全体に亘って均一に平面状に保持することが可能となる。

また、図５を参照して、第１の流路３の開口３ａが基体１の下面１ｂの中心を通る位置に設けられており、複数の第３の流路５の任意の開口５ａの面積は、任意の開口５ａよりも第１の流路３に近い第３の流路５の開口５ａの面積と比較して小さい又は等しいことが好ましい。

これにより、中心に近い領域ほど真空吸引力が大きくなり、基板Ｗの中心から外周側に向って反りなどを矯正しながら基板Ｗを吸引することができるので、基板Ｗを全体に亘って均一に平面状に保持することが可能となる。

また、図６を参照して、複数の第３の流路５の開口５ａの少なくとも一部は、基体１の上面１ａにおける中心から外周側に向う直線上に配列され、この直線上に配列された複数の第３の流路５の開口５ａにおいて、任意の隣接する一対の開口５ａ間の間隔は、当該隣接する一対の開口よりも第１の流路３に近い隣接する一対の開口５ａ間の間隔と比較して大きい又は等しいことが好ましい。

これにより、中心に近い領域ほど真空吸引力が大きくなり、基板Ｗの中心から外周側に向って反りなどを矯正しながら基板Ｗを吸引することができるので、基板Ｗを全体に亘って均一に平面状に保持することが可能となる。

また、図１を参照して、第２の流路４と基体１の上面１ａとの間の厚さ方向における距離ｔａは、第２の流路４と基体１の下面１ｂとの間の厚さ方向における距離ｔｂよりも小さいことが好ましい。具体的には、距離ｔａは第２の流路４の中心軸線と基体１の上面１ａまでの上下方向の距離（厚さ）であり、距離ｔｂは第２の流路４の中心軸線と基体１の下面１ｂの間の上下方向の距離である。

これにより、第３の流路５の長さの短縮を図ることができるので、真空排気によって基板Ｗを短時間で平面状に保持することが可能となる。

また、図７を参照して、基体１の外周部の厚さｔ１は、外周部よりも中心側に位置する基体１の中心部の厚さｔ２よりも薄いことが好ましい。

これにより、基体１、ひいては真空チャック１０の回転時の慣性モーメントの低減を図ることが可能となる。なお、基体１の厚さｔは、図８のように中心部から外周部に向けて漸次的に減少するものに限定されず、図示しないが、段階的に減少するものであってもよい。

図８を参照して、真空チャック１０Ｂは、さらに、基体１の内部において、第２の流路４と連通し、第２の流路４と接続される接続部から基体１の外周側に向って延びる複数の第４の流路（連通路の分岐管）８と、第４の流路８と接続され、基体１の上面１ａに開口（連通路の分岐管の真空吸引孔）９ａを有する複数の第５の流路９とを備えることが好ましい。

特に基板Ｗの外周部に付近にて開口する第３の流路５の開口５ａ間の周方向に沿った間隔が大きくなるが、これにより、第５の流路９の開口９ａをこの間に設けることができることなどにより、さらに基板Ｗを全体に亘って均一に平面状に保持することが可能となる。

なお、図５から図８に記載の変形例においては、真空チャック１０は環状突起７を備えていない場合について説明したが、図３及び図４に示した第２の実施形態のように環状突起７を備える真空チャック１０Ａに適用してもよい。

以下、上述した真空チャック１０の製造方法について主として図９及び図１０を参照して説明する。

この製造方法は、成形体用意工程ＳＴＥＰ１、第１の穴部形成工程ＳＴＥＰ２、第２の穴部形成工程ＳＴＥＰ３、開口閉塞工程ＳＴＥＰ４、第３の穴部形成工程ＳＴＥＰ５、焼成工程ＳＴＥＰ６及び加工工程ＳＴＥＰ７を備えている。

成形体用意工程ＳＴＥＰ１においては、上面１１ａ、上面１１ａと反対側の下面１１ｂ、及び上面１１ａと下面１１ｂとの間に設けられた外周面１１ｃを有する板状体であって、ＳｉＣからなる成形体１１を用意する。成形体１１は、ＳｉＣ粉末を含む原料粉末が円板状などの板状体に成形されてなる。原料粉末としては、例えば高純度（例えば純度９７％以上）のＳｉＣ粉末に、必要に応じてこれに適量の焼結助剤などの添加剤が添加された混合原料粉末が用いられる。

成形体１１は、真空チャック１０の外形寸法及び焼成工程ＳＴＥＰ６における収縮率や加工工程ＳＴＥＰ７における加工代などを考慮した形状に形成される。

第１の穴部形成工程ＳＴＥＰ２においては、成形体１１の下面１１ｂに穴あけ加工を施すことにより第１の流路３となる第１の穴部１２を形成する。例えば、成形体１１が円板状の場合、この下面１１ｂの中心から上方に向けて真っ直ぐ第１の穴部１２を形成する。

第２の穴部形成工程ＳＴＥＰ３においては、成形体１１の外周面１１ｃに穴あけ加工を施すことにより複数の第２の流路４となる複数の第２の穴部１３を形成する。第２の穴部１３は、成形体１１の外周面１１ｃから第１の穴部１２に達するまで直線状に形成する。これにより、成形体１１は図１０Ａに示すものとなる。

開口閉塞工程ＳＴＥＰ４においては、成形体１１の外周面１１ｃにおける全ての第２の穴部１３の開口１３ａを閉塞する。このとき、前記原料粉末と同じ原料粉末を用いて開口１３ａの形状に応じた成形体を閉塞物１５とし、これを第２の穴部１３の開口１３ａから挿入して閉塞すればよい。

第３の穴部形成工程ＳＴＥＰ５においては、成形体１１の上面１１ａに穴あけ加工を施すことにより、複数の第３の流路５となる複数の第３の穴部１４を形成する。第３の穴部１４は、成形体１１の上面１１ａから第２の穴部１３に達するまで直線状に形成する。これにより、成形体１１は図１０Ｂに示すものとなる。

なお、第２の穴部形成工程ＳＴＥＰ３の後に開口閉塞工程ＳＴＥＰ４を行うことを除いては、第１の穴部形成工程ＳＴＥＰ２、第２の穴部形成工程ＳＴＥＰ３、開口閉塞工程ＳＴＥＰ４及び第３の穴部形成工程ＳＴＥＰ５の順序は限定されない。例えば、第３の穴部１４を形成した後に、第１の穴部１２又は第２の穴部１３を形成してもよい。

焼成工程ＳＴＥＰ６においては、成形体１１を焼成する。これにより、成形体１１が焼成されて焼結体１６となる。このとき、成形体１１と閉塞物１５とは一体化する。これにより、成形体１１は図１０Ｃに示す焼結体１６となる。

加工工程ＳＴＥＰ７においては、焼成工程ＳＴＥＰ６で得た焼結体に対して切削や研磨などの加工を施し、余分を部分を除去することによって、基体１に、複数の突起２、環状突起６及び必要に応じて環状突起７などを形成する。また、切削や研磨などの加工を施し、余分な部分を除去することによって、基体１の上面１ａ、下面１ｂや外周面１ｃが形成される。これにより、図１～図８に示した真空チャック１０，１０Ａ，１０Ｂが完成される。

なお、第２の穴部形成工程ＳＴＥＰ３を行った後に、成形体１１の厚さを削減する工程を行ってもよい。これは、成形体１１の厚さが薄い場合、第２の穴部１３を形成することは困難であり、特に上記したように第２の流路４を上面１ａ側に近づけて設ける場合、このような第２の流路４となる第２の穴部１３を厚さの薄い成形体１１に形成することが困難となるからである。さらに、成形体１１を焼成工程Ｓ６で焼成して得た焼結体は、硬度が高く、加工が困難であるからである。

なお、本発明の真空チャックは、上述した製造方法により製造されるものに限定されない。例えば、焼結体に対して穴開け加工を行うことにより、第１から第３の流路３～５の少なくとも何れか又はその一部を形成してもよい。また、第４及び第５の流路８，９を有する真空チャック１０Ｂは、例えば、成形体１１の外周面１１ｃに穴あけ加工を施すことにより第４の流路８となる第４の穴部を形成した後、第４の穴部の開口を第２の穴部１３の開口１３ａと同様に閉塞し、成形体１１の上面１１ａに穴あけ加工を施すことにより第５の流路９となる第５の穴部を形成する工程を経て作製することができる。

以下、本発明の実施例及び比較例を具体的に挙げて、本発明を説明する。なお、実施例６は参考例である。

まず、成形体用意工程ＳＴＥＰ１として、円板状の成形体１１を用意した。この成形体１１は、平均粒径が１μｍ以下のＳｉＣ粉末に、焼結助剤としてＢ_４ＣやＣ（カーボンブラック）を５質量％以下、成形助剤としてＰＶＡなどのバインダー等を添加したものを原料粉末とし、この原料粉末をスプレードライヤーなどで顆粒化した後にＣＩＰ成形したものである。

次に、第１の穴部形成工程ＳＴＥＰ２として、成形体１１の下面１１ｂに穴あけ加工を施し、第１の穴部１２を形成した。

次に、第２の穴部形成工程ＳＴＥＰ３として、成形体１１の外周面１１ｃから穴あけ加工を施し、３本の第２の穴部１３を形成した。

次に、開口閉塞工程ＳＴＥＰ４として、３本の第２の穴部１３の成形体１１の外周面１１ｃにおける開口１３ａを、上記原料粉末を顆粒化したものを円柱状にＣＩＰ成形した閉塞物１５によってそれぞれ閉塞した。

次に、第３の穴部形成工程ＳＴＥＰ５として、成形体１１の上面１１ａに穴あけ加工を施して、複数の第３の穴部１４を形成した。第３の穴部１４の個数は表１に記載の開口５ａの合計個数Ｎと同じである。

次に、焼成工程ＳＴＥＰ６として、上記工程ＳＴＥＰ２～ＳＴＥＰ５の加工を施した成形体１１を焼成した。焼成は、加熱炉において、アルゴン雰囲気にて１７５０～２１００℃の加熱温度とした。

次に、加工工程ＳＴＥＰ７として、基体１が半径３００ｍｍ、厚さ８ｍｍの円板状であり、この基体１の上面１ａに頂面２ａの直径０．２ｍｍ、高さ５０μｍの突起２を一辺３ｍｍの正三角形の頂点に連続して配置されるように形成した。ただし、この突起２は、５つの環状突起６，７の間に位置するように形成した。これにより真空チャック１０Ａが完成された（図３参照）。ただし、図３においては環状突起６は２つであるが、実施例及び比較例における環状突起６は４つである。

全実施例及び比較例の各真空チャック１０において、第１の流路３の開口３ａは直径２０ｍｍの円形状であり、第１の流路３の長さは４ｍｍであった。そして、第２の流路４は、断面が直径３ｍｍの円形状であり、その長さは１３５ｍｍであった。そして、３本の第２の流路４が、平面視で基体１の中心に設けられた第１の流路３から放射状に回転対称性を有するように形成した。また、第３の流路５の開口５ａの直径は２ｍｍであり、面積は３．１４ｍｍ^２であった。

最も内側から数えて１番目から５番目の円環状の環状突起６，７は内周面の半径は表１に記載した通りであり、これら環状突起６、７の頂面の幅は全て１ｍｍであった。

また、これら環状突起６，７で囲まれる最も内側から数えて１番目から５番目の各領域Ｓｉ（Ｓ１～Ｓ５）に存在する第３の流路５の開口５ａの個数Ｎ、及び領域Ｓｉ（Ｓ１～Ｓ５）の面積Ａｉ（Ａ１～Ａ５）と開口５ａの総面積Ｓａｉ（Ｓａ１～Ｓａ５）との比Ｓａｉ／Ａｉは表１及び表２に記載した通りであった。なお、表１及び表２に記載の「×Ｅ＊＊」は「×１０^＊＊」を表わしている。

そして、各実施例の真空チャック１０Ａに対して、直径３００ｍｍ、厚さ０．３ｍｍ、反り量４ｍｍのシリコンウエハからなる基板Ｗを用意し、上記排気機構を同じ作動条件で稼働させて、基板Ｗを真空チャック１０Ａで吸引した。

基板Ｗの反りが解消されるまでの時間は、実施例６、実施例３、実施例１、実施例２、実施例４、実施例５の順に短くなった。なお、反りが解消されるまでの時間は、第１の流路３の開口３ａに接続された上記配管の途中に接続した圧力計における計測値が４０ＫＰａ以下となった時点までを測定した。

実施例６で最も長かったのは、第３の流路５ａの開口５ａの合計面積ΣＳａｉに対する第１の流路３の開口３ａの面積Ｓｃの比が０．４５と半分以下と小さく、真空吸引力が充分に発揮できなったからであると考えられる。

また、実施例３が次に長かったのは、環状突起６，７間の領域における面積Ａｉに対して、当該領域に位置する第３の流路５ａの開口５ａの合計面積Ｓａｉが、基板Ｗの中心から外周側に向って順次小さくなっていないために、中心から外周側に向って反りが順次解消されるまでに時間がかかったためであると考えられる。

上記回転駆動機構を作動することにより、反りが解消された基板Ｗを吸着した状態の真空チャック１０Ａを２０００ｒｐｍで１分間回転させた。回転終了後、基板Ｗの位置ずれは確認されず、且つ、前記圧力計の測定値は４０ＫＰａ以下であり、真空吸引状態で良好に基板Ｗを保持した状態で高速回転できることが確認された。

１…基体、 １ａ…上面（第１の主面）、 １ｂ…下面（第２の主面）、 １ｃ…外周面、 ２…突起、 ２ａ…頂面、 ３…第１の流路、 ３ａ…開口、 ４…第２の流路、 ５…第３の流路、 ５ａ…開口、 ６…環状突起、 ６ａ…頂面、 ７…環状突起、 ７ａ…頂面、 ８…第４の流路、 ９…第５の流路、 ９ａ…開口、 １０，１０Ａ，１０Ｂ…真空チャック、 １１…成形体、 １１ａ…上面、 １１ｂ…下面、 １１ｃ…外周面、 １２…第１の穴部、 １３…第２の穴部、 １３ａ…開口、 １４…第３の穴部、 １５…閉塞物、 １６…焼結体、 Ｏ…回転軸、 Ｗ…基板。

Claims (9)

1. ＳｉＣからなる板状体であって、厚み方向に沿った回転軸を中心として回転する基体と、
   前記基体の第１の主面と反対側の第２の主面に開口を有し、前記回転軸に沿って前記基体に形成された第１の流路と、
   前記第１の流路と接続され、前記基体の内部において前記第１の流路と接続される接続部から前記基体の外周側に向って延びる複数の第２の流路と、
   前記第２の流路と接続され、前記基体の前記第１の主面に開口を有する、前記基体に形成された複数の第３の流路とを備え、
   前記第１の流路の開口の面積Ｓｃと、前記複数の第３の流路の開口の合計面積ΣＳａｉとは、ΣＳａｉ≧Ｓｃ×０．５且つ、Ｓｃ≧２０［ｍｍ ² ］の関係を満たすことを特徴とする真空チャック。
2. 前記基体の前記第１の主面に形成された複数の環状突起を備え、前記第１の主面は、前記複数の環状突起のうち１つ又は２つの環状突起によって周囲を取り囲まれた複数の領域を有し、
   前記複数の領域のそれぞれに前記第３の流路の開口が形成されており、
   前記複数の領域における一の領域の面積と他の各領域の面積の差が２０％以下であることを特徴とする請求項１に記載の真空チャック。
3. 前記基体の前記第１の主面に形成された複数の環状突起を備え、
   前記第１の主面は、前記複数の環状突起のうち１つ又は２つの環状突起によって周囲を取り囲まれた複数の領域を有し、
   前記複数の領域のそれぞれに前記複数の第３の流路の開口が形成されており、
   前記領域の面積Ａｉと、前記領域内における前記複数の第３の流路の開口の合計面積Ｓａｉとの比であるＳａｉ／Ａｉは、前記基体の外周に近い領域ほど小さいことを特徴とする請求項１に記載の真空チャック。
4. 前記第１の流路の開口は、前記第２の主面の中心を通る位置に設けられ、
   前記複数の第３の流路の任意の開口の面積は、前記任意の開口よりも前記第１の流路に近い前記第３の流路の開口の面積と比較して小さい又は等しいことを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の真空チャック。
5. 前記第１の流路の開口は、前記第２の主面の中心を含む位置に設けられ、
   前記複数の第３の流路の開口の少なくとも一部は、前記第１の主面における中心から外周側に向う直線上に配列され、
   前記直線上に配列された前記複数の第３の流路の開口について、任意の隣接する一対の開口間の間隔は、前記任意の隣接する一対の開口よりも前記第１の流路に近い隣接する一対の開口間の間隔と比較して大きい又は等しいことを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の真空チャック。
6. 前記第２の流路と前記基体の前記第１の主面との間の厚さ方向における距離は、前記第２の流路と前記基体の前記第２の主面との間の厚さ方向における距離よりも小さいことを特徴とする請求項１から５の何れか１項に記載の真空チャック。
7. 前記基体の外周部の厚さは、前記外周部よりも中心側に位置する前記基体の中心部の厚さよりも薄いことを特徴とする請求項１から６の何れか１項に記載の真空チャック。
8. 前記基体の内部において、前記第２の流路と連通し、前記第２の流路と接続される接続部から前記基体の外周側に向って延びる複数の第４の流路と、
   前記第４の流路と接続され、前記基体の前記第１の主面に開口を有する複数の第５の流路とを備えることを特徴とする請求項１から７の何れか１項に記載の真空チャック。
9. 請求項１～８の何れか１項に記載の真空チャックの製造方法であって、
   上面、前記上面と反対側の下面、及び前記上面と前記下面との間に設けられた外周面を有する板状体であって、ＳｉＣからなる前記基体となる成形体を用意する工程と、
   前記成形体の下面に穴あけ加工を施すことにより前記第１の流路となる第１の穴部を形成する工程と、
   前記成形体の外周面に穴あけ加工を施すことにより前記複数の第２の流路となる複数の第２の穴部を形成する工程と、
   前記複数の第２の穴部の前記成形体の外周面における開口を閉塞する工程と、
   前記成形体の上面に穴あけ加工を施すことにより、前記複数の第３の流路となる複数の第３の穴部を形成する工程と、
   前記成形体を焼成する工程とを備えることを特徴とする真空チャックの製造方法。

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