吸着部材及びその製造方法
【課題】高い面精度が高い載置面を有するとともに、圧損が小さく十分な吸着力を得ることができる真空吸着装置に用いる多孔質セラミックスからなる吸着部材及びその製造方法を実現する
【解決手段】多孔質セラミックスの骨格を形成する骨材を平均粒径が異なる複数種のセラミックス粉を混合してなるものとし、注型工程で注型されたスラリーを加振し、下面から上面に向かって平均粒径が大きくなる粒度分布を有する構造体を作製する加振工程を備えているため、載置面１１ａから吸引面１１ｂに向かって平均気孔径及び気孔率が増大する気孔構造を有する吸着部材１１を製造することができる。これにより、載置面１１ａの面精度を向上させることができるとともに、吸引面１１ｂからの真空吸引における圧損を小さくして十分な吸着力を維持することができる。
【解決手段】多孔質セラミックスの骨格を形成する骨材を平均粒径が異なる複数種のセラミックス粉を混合してなるものとし、注型工程で注型されたスラリーを加振し、下面から上面に向かって平均粒径が大きくなる粒度分布を有する構造体を作製する加振工程を備えているため、載置面１１ａから吸引面１１ｂに向かって平均気孔径及び気孔率が増大する気孔構造を有する吸着部材１１を製造することができる。これにより、載置面１１ａの面精度を向上させることができるとともに、吸引面１１ｂからの真空吸引における圧損を小さくして十分な吸着力を維持することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウエハや液晶用ガラス基板等などの基板を吸着保持する真空吸着装置に用いる吸着部材及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、たとえば半導体ウエハ等の基板の搬送、研磨、ダイシング、洗浄などの製造工程において、載置面に半導体基板を載置し、載置面と対向する面側から真空吸引することにより半導体基板を吸着保持する吸着部材を備えた真空吸着装置が用いられている。
例えば、特許文献１には、多孔質セラミックスからなる板状の吸着部材を用いた真空吸着装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１４８８６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記に代表されるような多孔質材料からなる吸着部材では、真空吸引における圧損を小さくして十分な吸着力を得ることと、構造体として必要な強度を得ることと、を両立するために、多くは気孔率が２０〜５０％、平均気孔径が１０〜２００μｍ程度に構成されている。
近年、半導体基板の大型化、薄型化が進み、半導体基板の吸着時に反りや傷が生じやすくなっているため、半導体基板に負荷をかけないように、吸着部材の載置面において、表面粗さなど高い面精度が要求されるようになってきた。
しかし、上述の技術では、平均気孔径及び気孔率が大きいため、高い面精度を得ることが困難であるという問題があった。
また、面精度を向上させるために、平均気孔径及び気孔率を小さくすると、真空吸引における圧損が大きくなり、十分な吸着力が得られないという問題があった。
【０００５】
そこで、本発明は、面精度が高い載置面を有するとともに、圧損が小さく十分な吸着力を得ることができる真空吸着装置に用いる多孔質セラミックスからなる吸着部材及びその製造方法を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明は、上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明では、真空吸着装置に用い、基板を吸着保持するための平板状の多孔質セラミックスからなる吸着部材の製造方法であって、平均粒径が異なる複数種のセラミックス粉を混合してなる骨材と、成形体の状態で骨材を結合するための液状の一次バインダと、焼成時に溶融して骨材を結合するための二次バインダと、を用意し、所定の割合で調合する調合工程と、前記調合工程において調合された原料を混練し、スラリーを作製する混練工程と、前記混練工程で作製されたスラリーを成形型に注型する注型工程と、前記注型工程で注型されたスラリーを加振し、下面から上面に向かって平均粒径が大きくなる粒度分布を有する構造体を作製する加振工程と、前記加振工程で作製された構造体の一次バインダを硬化させて骨材を結合し、成形体を作製する硬化工程と、前記成形体を焼成する焼成工程とを備えた、という技術的手段を用いる。
【０００７】
請求項１に記載の発明によれば、多孔質セラミックスの骨格を形成する骨材を平均粒径が異なる複数種のセラミックス粉を混合してなるものとし、注型工程で注型されたスラリーを加振し、下面から上面に向かって平均粒径が大きくなる粒度分布を有する構造体を作製する加振工程を備えているため、平均気孔径及び気孔率が一方の面から他方の面に向かって増大する気孔構造の吸着部材を製造することができる。
この製造方法により製造された吸着部材では、半導体を載置する載置面を平均気孔径及び気孔率が小さい方の面として面精度を向上させることができる。また、平均気孔径及び気孔率が大きい方の面を真空吸引される吸引面とすることにより、圧損を小さくして十分な吸着力を維持することができる。
【０００８】
請求項２に記載の発明では、真空吸着装置に用い、基板を吸着保持するための平板状の多孔質セラミックスからなる吸着部材の製造方法であって、１種又は平均粒径の異なる２種以上のセラミックス粉を混合してなる骨材と、成形体の状態で骨材を結合するための液状の一次バインダと、焼成時に溶融して骨材を結合するための二次バインダと、を用意し、所定の割合で調合する調合工程と、前記調合工程において調合された原料を混練し、前記セラミックス粉の平均粒径が異なるスラリーを２種以上作製する混練工程と、前記混練工程で作製された２種以上のスラリーを平均粒径の小さいものから順に成形型に注型する注型工程と、前記注型工程で注型されたスラリーを加振し、下面から上面に向かって平均粒径が大きくなる粒度分布を有する構造体を作製する加振工程と、前記加振工程で作製された構造体の一次バインダを硬化させて骨材を結合し、成形体を作製する硬化工程と、前記成形体を焼成する焼成工程と、を備えた、前記骨材は球状である、という技術的手段を用いる。
【０００９】
請求項２に記載の発明によれば、多孔質セラミックスの骨格を形成する骨材を１種又は平均粒径の異なる２種以上のセラミックス粉を混合してなるものとし、混練工程においてセラミックス粉の平均粒径が異なるスラリーを２種以上作製し、注型工程において混練工程で作製された２種以上のスラリーを平均粒径の小さいものから順に成形型に注型し、注型工程で注型されたスラリーを加振し、下面から上面に向かって平均粒径が大きくなる粒度分布を有する構造体を作製する加振工程を備えているため、平均気孔径及び気孔率が一方の面から他方の面に向かって増大する気孔構造の吸着部材を製造することができる。
この製造方法により製造された吸着部材では、半導体を載置する載置面を平均気孔径及び気孔率が小さい方の面として面精度を向上させることができる。また、平均気孔径及び気孔率が大きい方の面を真空吸引される吸引面とすることにより、圧損を小さくして十分な吸着力を維持することができる。
また、骨材の粒度が異なる２種以上のスラリーを積層するため、気孔構造の制御が容易である。そして、スラリーを積層した後に加振するため、異なるスラリー間で骨材の移動が生じて、層間の境界が不明確となり、焼成工程において各層で焼成収縮が異なることに起因するクラックが発生しにくい。
【００１０】
請求項３に記載の発明では、請求項１または請求項２に記載の吸着部材の製造方法において、前記骨材は球状である、という技術的手段を用いる。
【００１１】
請求項３に記載の発明のように、球状の骨材を用いると、加振工程において骨材が移動しやすく、面精度を向上させることができ、好ましい。
【００１２】
請求項４に記載の発明では、請求項１ないし請求項３のいずれか１つに記載の吸着部材の製造方法において、前記一次バインダはエチルシリケートである、という技術的手段を用いる。
【００１３】
請求項４に記載の発明のように、エチルシリケートは粘性の調整など取り扱いが容易であり、一次バインダとして好適に用いることができる。
【００１４】
請求項５に記載の発明では、請求項１ないし請求項４のいずれか１つに記載の吸着部材の製造方法において、前記二次バインダはガラスフリットである、という技術的手段を用いる。
【００１５】
請求項５に記載の発明のように、二次バインダとしてガラスフリットを用いると、低温焼成が可能であり、焼成工程の降温時の熱収縮による反り、歪なども小さくすることもできるため、好ましい。
【００１６】
請求項６に記載の発明では、請求項１ないし請求項５のいずれか１つに記載の吸着部材の製造方法により製造された平板状の多孔質セラミックスからなる吸着部材であって、基板を載置する載置面から、載置面と対向し真空吸引される吸引面に向かって、平均気孔径及び気孔率が増大する気孔構造を有する、という技術的手段を用いる。
【００１７】
請求項６に記載の発明によれば、吸着部材が、基板を載置する載置面から、載置面と対向し真空吸引される吸引面に向かって、平均気孔径及び気孔率が増大する気孔構造を有するため、平均気孔径及び気孔率が小さい方の面である載置面の面精度を向上させることができるとともに、平均気孔径及び気孔率が大きい方の面である吸引面からの真空吸引における圧損を小さくして十分な吸着力を維持することができる。
【００１８】
請求項７に記載の発明では、請求項６に記載の吸着部材において、前記載置面は、平均気孔径が１〜１０μｍ、気孔率が５〜２０％に形成されている、という技術的手段を用いる。
【００１９】
請求項７に記載の発明によれば、従来の吸着部材の載置面に比べ平均気孔径及び気孔率が小さいので、高い面精度を有する吸着部材とすることができる。
【００２０】
請求項８に記載の発明では、請求項６または請求項７に記載の吸着部材において、前記載置面は、仕上げ研削工程を経て表面粗さＲｙ（最大高さ）が５μｍ以下となるように形成されている、という技術的手段を用いる。
【００２１】
請求項８に記載の発明によれば、従来の吸着部材の載置面に比べ表面粗さＲｙ（最大高さ）が小さいので、高い面精度を有する吸着部材とすることができる。
【００２２】
請求項９に記載の発明では、請求項６ないし請求項８のいずれか１つに記載の吸着部材において、前記吸着面は平均気孔径が５０〜１５０μｍ、気孔率が２０〜５０％に形成されている、という技術的手段を用いる。
【００２３】
吸着面を請求項９に記載の発明のような気孔構造に形成すると、真空吸引時の圧損を小さくすることができるので、十分な吸着力を生じさせることができる吸着部材とすることができる。
【００２４】
請求項１０に記載の発明では、真空吸着装置に用い、基板を吸着保持するための平板状の多孔質セラミックスからなる吸着部材であって、前記多孔質セラミックスは平均粒径が異なる複数種の球状セラミックス粉を混合して形成された骨材から成り、基板を載置する載置面から、載置面と対向し真空吸引される吸引面に向かって、平均気孔径及び気孔率が増大する気孔構造を有する、という技術的手段を用いる。
【００２５】
請求項１０に記載の発明によれば、吸着部材が、基板を載置する載置面から、載置面と対向し真空吸引される吸引面に向かって、平均気孔径及び気孔率が増大する気孔構造を有するため、平均気孔径及び気孔率が小さい方の面である載置面の面精度を向上させることができるとともに、平均気孔径及び気孔率が大きい方の面である吸引面からの真空吸引における圧損を小さくして十分な吸着力を維持することができる。
また、骨材が球状セラミックス粉からなるため、鋭い角部がなく、載置面の面精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の吸着部材を用いた真空吸着装置の概略構造を示す断面説明図である。
【図２】吸着部材の構造を示す断面説明図である。
【図３】吸着部材の製造工程を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
［第１実施形態］
本発明の吸着部材及びその製造方法について、図を参照して説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。
【００２８】
本発明の吸着部材を備えた真空吸着装置１は、図１に示すように、半導体基板を載置し吸着保持するための多孔質セラミックスからなる平板状の吸着部材１１と、半導体基板を載置する載置面１１ａを開放した状態で吸着部材１１を支持し、底面に設けられた吸引孔１２ａを介して図示しない吸引手段と連通する吸引部材１２と、を備えている。
真空吸着装置１によれば、吸着部材１１の載置面１１ａを覆うように半導体基板を載置し、載置面１１ａと対向する吸引面１１ｂ側から吸引部材１２の吸引孔１２ａを介して真空吸引することにより、半導体基板を載置面１１ａに吸着保持することができる。
【００２９】
吸着部材１１は、平均粒径が異なる数種のセラミックス粉を混合してなる骨材をガラスで結合して形成された多孔質セラミックスからなる。骨材の形状は、面精度の向上及び後述する加振工程での骨材の移動のしやすさの観点より、鋭い角部がないことが好ましく、特に球状であることが好ましい。
【００３０】
吸着部材１１は、載置面１１ａから吸引面１１ｂに向かって平均気孔径及び気孔率が増大する気孔構造を有している。
ここで、「載置面１１ａから吸引面１１ｂに向かって気孔率及び平均気孔径が増大する」とは、平均気孔径及び気孔率の平均的な分布が載置面１１ａから吸引面１１ｂに向かって小さくなることがなければよい。
【００３１】
図２には、平均粒径が異なる３種類のセラミックス粉ａ，ｂ，ｃを用いて製造した吸着部材１１の構造を模式的に示す。ここで、平均粒径はセラミックス粉ａが最も小さく、セラミックス粉ｂ，ｃの順に大きくなるものとする。セラミックス粉ａの割合が大きい領域ほど平均気孔径及び気孔率が小さくなり、セラミックス粉ｃの割合が大きい領域ほど平均気孔径及び気孔率が大きくなる。
吸着部材１１は、図２（Ａ）に示すように、載置面１１ａから吸引面１１ｂに向かってセラミックス粉ｃの割合が徐々に大きくなる傾斜構造でもよいし、図２（Ｂ）に示すように、セラミックス粉ａ主体の層Ｓ、セラミックス粉ｂ主体の層Ｍ、セラミックス粉ｃ主体の層Ｌが積層された構造であって気孔率及び平均気孔径が階段状に変化する層状構造であってもよい。
【００３２】
載置面１１ａは、平均気孔径が１〜１０μｍ、気孔率が５〜２０％になるように形成されている。
ここで、載置面１１ａの気孔率とは、載置面１１ａを平面視した場合に、気孔による開口面積を載置面１１ａの面積で除したものであり、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）や光学顕微鏡の観察視野の画像解析などにより求められた値を代表して用いる。
載置面１１ａの平均気孔径は、載置面１１ａを平面視した場合の気孔形状から求めたものであり、ＳＥＭや光学顕微鏡の観察視野の画像解析などにより求められた値を代表して用いる。
【００３３】
載置面１１ａは従来の吸着部材の載置面に比べて平均気孔径及び気孔率が小さく形成されているので、高い面精度を得ることができる。
【００３４】
また、載置面１１ａは、仕上げ研削工程を経て表面粗さＲｙ（最大高さ）が５μｍ以下となるように形成することもできる。これによれば、従来の吸着部材の載置面に比べて表面粗さが小さく形成されているので、高い面精度を得ることができる。
【００３５】
吸引面１１ｂは、真空吸引時に圧損が小さく、載置面１１ａにおいて十分な吸着力が得られるように、平均気孔径及び気孔率を設定すればよい。例えば、平均気孔径が５０〜１５０μｍ、気孔率が２０〜５０％となるように形成することができる。
ここで、吸引面１１ｂの気孔率、平均気孔径も載置面の気孔率、平均気孔径と同様の方法で求めたものである。
【００３６】
上述のように、本発明の吸着部材１１によれば、載置面１１ａの面精度を向上させることができるとともに、吸引面１１ｂからの真空吸引における圧損を小さくして十分な吸着力を維持することができる。
【００３７】
次に、吸着部材１１の製造工程について図３を参照して説明する。
【００３８】
まず、調合工程Ｓ１では、吸着部材の原料として、多孔質セラミックスの骨格を形成する骨材と、成形体の保形性を確保するため、成形体の状態で骨材を結合するための液状の一次バインダ、焼成時に溶融して骨材を結合する二次バインダと、を用意し、所定の割合で調合する。ここで、成形体の保形性の向上など、必要に応じて、有機バインダなども添加することができる。
【００３９】
骨材としては、平均粒径が異なる複数種のセラミックス粉を混合して用いる。ここで、セラミックス粉体は、面精度の向上及び後述する加振工程での骨材の移動のしやすさの観点より、鋭い角部がないことが好ましく、特に球状であることが好ましい。
【００４０】
骨材は、目的とする平均気孔径及び気孔率に応じて選択された平均粒径のものを使用する。骨材は、平均粒径が異なるセラミックス粉を２種以上用意すればよいが、平均粒径の差が大きすぎると気孔構造を形成しにくくなるため、３種以上用いることが好ましい。例えば、載置面１１ａの平均気孔径を３μｍとするには、平均粒径が最も小さいセラミックス粉として、平均粒径９μｍ程度のものを用いるとよく、平均粒径が９μｍ、４０μｍ、１５０μｍの３種類のセラミックス粉を用いることができる。
各セラミックス粉の配合比は、気孔構造にあわせて適宜選択することができるが、圧損を小さくするために、載置面１１ａが形成できることを条件に最も平均粒径が小さいセラミックス粉の配合比は小さくする方が好ましい。
【００４１】
骨材の材質としては、アルミナなどの酸化物セラミックス、窒化けい素、窒化アルミニウムなどの窒化物セラミックス、炭化けい素などの炭化物セラミックスなどを採用することができる。ここで、アルミナは二次バインダとして用いるガラスフリットとの親和性が高く、価格が安いため、好適に用いることができる。
【００４２】
一次バインダは、エチルシリケート、水硬性アルミナなどの無機系溶液を用いることができる。
【００４３】
一次バインダは、成形体の保形性を確保できる量だけ添加すればよく、例えば、骨材及び後述する二次バインダに対して１５〜３０重量部を添加することが好適である。
以下、一次バインダとしてエチルシリケートのエタノール溶液を用いた場合を例に説明する。エチルシリケートは粘性の調整など取り扱いが容易である。
【００４４】
二次バインダは、焼成工程で溶融して骨材を結合させる焼結助剤であり、低温焼成が可能なガラスフリットを好適に用いることができる。二次バインダは、気孔の形成を阻害しないように平均粒径がこのセラミックス粉末の平均粒径よりも小さいものを用いることが好ましい。
ここで、二次バインダの量は、骨材の結合強度、目的とする気孔構造が得られる範囲においてできるだけ少ないことが好ましく、骨材に対して５〜２０重量部を混合することが、好適である。
【００４５】
一次バインダとしてエチルシリケートを用いる場合には、成形体の保形性の向上のため、アクリル系エマルジョンなどの有機バインダを添加することが好ましい。例えば、１次バインダに対して５〜１０重量部を添加することができる。
【００４６】
続く混練工程Ｓ２では、調合工程Ｓ１で用意した骨材及び二次バインダをポットミルなどの混合機により乾式混合し、続いて、一次バインダと、必要に応じて溶剤や有機バインダなどとを添加、混合し、スラリーを形成する。
【００４７】
続く注型工程Ｓ３では、スラリーを所望の形状、ここでは、板状に造形するための成形型に流し込む。
【００４８】
続く加振工程Ｓ４では、加振機を用いて成形型を振動させることにより、スラリーに加速度を印加する。これにより、粒径が小さい骨材は下方に、粒径が大きい骨材は上方に移動していく。加速度、加振時間などの加振条件を適宜設定することにより、下面から上面に向かって平均粒径が大きくなる粒度分布を有する構造体を形成することができる。
加振条件は、例えば、加速度０．１〜１Ｇ、加振時間５〜２０分とすることができる。
【００４９】
スラリーに水平方向・垂直方向の加振を付加し、骨材を移動させやすくすることもできる。必要に応じて、スラリー中の気泡を除去するための真空脱泡などを行う。
【００５０】
続く硬化工程Ｓ５では、加振工程Ｓ４を経た構造体について、一次バインダを硬化させて骨材を結合させて成形体とする。一次バインダにエチルシリケートを用いた場合には、温風加熱により硬化させることができる。このとき、エチルアルコールの蒸発により、気孔が目詰まりしていた部分の造孔が促進される。この工程により、骨材と二次バインダとの混合物が一次バインダで結合した状態で硬化するため、保形性が高く、離型してハンドリングが容易な成形体を得ることができる。
【００５１】
続く焼成工程Ｓ６では、硬化工程Ｓ５を経た成形体を焼成することにより、二次バインダが溶融して骨材を結合する。焼成は、大気中等の酸化雰囲気で行うことができ、例えば、昇温速度５０℃／ｈｒで６００〜８００℃まで昇温し、１〜３時間保持することにより行う。二次バインダとして、ガラスフリットを用いているので、このような低温焼成が可能であり、降温時の熱収縮による反り、歪なども小さくすることができる。
【００５２】
そして、載置面１１ａに平面研削などによる仕上げ加工を施して、正確な面出しを行い、所定の表面粗さに仕上げることにより、平均気孔径及び気孔率が一方の面（加振工程Ｓ４における下面）から他方の面（加振工程Ｓ４における上面）に向かって増大する気孔構造の吸着部材１１を製造することができる。
【００５３】
［第２実施形態］
第２実施形態に係る吸着部材１１の製造工程では、混練工程Ｓ２においてセラミックス粉の平均粒径が異なるスラリーを２種以上作製する。
そのため、調合工程Ｓ１の骨材として、異なる粒度のセラミックス粉を複数種用意する、または、平均粒径の異なる２種以上のセラミックス粉を混合して粒度を制御したものを複数種用意する。
【００５４】
続く注型工程Ｓ３では、混練工程Ｓ２で作製された２種以上のスラリーを平均粒径の小さいものから順に成形型に流し込んで、積層された状態とする。
【００５５】
続く加振工程Ｓ４、硬化工程Ｓ５、焼成工程Ｓ６は第１実施形態と同様であり、載置面１１ａに平面研削などによる仕上げ加工を施して、正確な面出しを行い、所定の表面粗さに仕上げることにより、第１実施形態と同様に、平均気孔径及び気孔率が下面から上面に向かって増大する気孔構造の吸着部材１１を製造することができる。
本実施形態では、骨材の粒度が異なる２種以上のスラリーを積層するため、各スラリー層の平均粒径、厚さを制御することにより、気孔構造の制御を容易に行うことができる。例えば、載置面１１ａ側の平均粒径の小さいスラリーの層を薄く形成し、吸引面１１ｂ側の平均粒径の大きいスラリーの層を厚く形成することにより、吸引面１１ｂからの真空吸引における圧損をより小さくすることができる気孔構造とすることができる。
また、スラリーを積層した後に加振するため、異なるスラリー間で骨材の移動が生じて、層間の境界が不明確となる。これにより、グリーンシートを積層して焼成した場合のように層間の境界が明確でないため、焼成工程Ｓ６において各層で焼成収縮が異なることに起因するクラックが発生しにくい。更に、所望の気孔構造を得るための加振時間を短くすることができる。
【００５６】
[実施例]
以下に本発明の実施例を示す。以下に示す調合内容及び製造条件により、直径３２０ｍｍ、厚さ１０ｍｍの円板状の吸着部材を作製した。
【００５７】
（調合内容）
・骨材
ＡＳ―５０（平均粒径９μｍ：昭和電工株式会社製）を２０重量％、
ＡＳ―１０（平均粒径４０μｍ：昭和電工株式会社製）を３０重量％、
ナイガイセラビーズ＃６５０（平均粒径１５０〜２００μｍ：伊藤忠セラテック株式会社製）を５０重量％、
の２種類のアルミナ粉末と人工球状セラミックス粉末とを混合
・一次バインダ
エチルシリケート：ＨＡＳ-６（コルコート株式会社製）を骨材及び二次バインダに対して２０重量部
・二次バインダ
ガラスフリット：４０２１（平均粒径５μｍ：日本琺瑯釉薬社製）を骨材に対して１０重量部
・有機バインダ
アクリル系エマルジョン：バインドセラムＳＡ−５０１（三井化学株式会社製）を一次バインダに対して１０重量部
【００５８】
（製造条件）
・加振条件：水平方向に０．５Ｇを５分間印加
・乾燥条件：温度５０℃、乾燥時間２４時間
・焼成条件：昇温速度５０℃／ｈｒ、焼成温度７１０℃、保持時間４時間
【００５９】
上記条件により製造された吸着部材は、載置面から吸引面に向かって平均気孔径及び気孔率が増大する気孔構造を有していた。
従来の吸着部材に比べて圧損の上昇は認められず、真空吸引における圧損を小さくして十分な吸着力を維持することができることが確認された。
【００６０】
［実施形態の効果］
（１）本発明の第１実施形態に係る吸着部材１１の製造方法によれば、多孔質セラミックスの骨格を形成する骨材を平均粒径が異なる複数種のセラミックス粉を混合してなるものとし、注型工程で注型されたスラリーを加振し、下面から上面に向かって平均粒径が大きくなる粒度分布を有する構造体を作製する加振工程を備えているため、載置面１１ａから吸引面１１ｂに向かって平均気孔径及び気孔率が増大する気孔構造を有する吸着部材１１を製造することができる。
本発明の吸着部材１１によれば、載置面１１ａの面精度を向上させることができるとともに、吸引面１１ｂからの真空吸引における圧損を小さくして十分な吸着力を維持することができる。
【００６１】
（２）本発明の第２実施形態に係る吸着部材１１の製造方法によれば、第１実施形態と同様の効果を奏することができるとともに、骨材の粒度が異なる２種以上のスラリーを積層するため、気孔構造の制御が容易である。また、スラリーを積層した後に加振するため、異なるスラリー間で骨材の移動が生じて、層間の境界が不明確となる。これにより、グリーンシートを積層して焼成した場合のように層間の境界が明確でないため、焼成工程Ｓ６において各層で焼成収縮が異なることに起因するクラックが発生しにくい。
【符号の説明】
【００６２】
１ 真空吸着装置
１１ 吸着部材
１１ａ 載置面
１１ｂ 吸引面
１２ 吸引部材
１２ａ 吸引孔
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウエハや液晶用ガラス基板等などの基板を吸着保持する真空吸着装置に用いる吸着部材及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、たとえば半導体ウエハ等の基板の搬送、研磨、ダイシング、洗浄などの製造工程において、載置面に半導体基板を載置し、載置面と対向する面側から真空吸引することにより半導体基板を吸着保持する吸着部材を備えた真空吸着装置が用いられている。
例えば、特許文献１には、多孔質セラミックスからなる板状の吸着部材を用いた真空吸着装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１４８８６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記に代表されるような多孔質材料からなる吸着部材では、真空吸引における圧損を小さくして十分な吸着力を得ることと、構造体として必要な強度を得ることと、を両立するために、多くは気孔率が２０〜５０％、平均気孔径が１０〜２００μｍ程度に構成されている。
近年、半導体基板の大型化、薄型化が進み、半導体基板の吸着時に反りや傷が生じやすくなっているため、半導体基板に負荷をかけないように、吸着部材の載置面において、表面粗さなど高い面精度が要求されるようになってきた。
しかし、上述の技術では、平均気孔径及び気孔率が大きいため、高い面精度を得ることが困難であるという問題があった。
また、面精度を向上させるために、平均気孔径及び気孔率を小さくすると、真空吸引における圧損が大きくなり、十分な吸着力が得られないという問題があった。
【０００５】
そこで、本発明は、面精度が高い載置面を有するとともに、圧損が小さく十分な吸着力を得ることができる真空吸着装置に用いる多孔質セラミックスからなる吸着部材及びその製造方法を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明は、上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明では、真空吸着装置に用い、基板を吸着保持するための平板状の多孔質セラミックスからなる吸着部材の製造方法であって、平均粒径が異なる複数種のセラミックス粉を混合してなる骨材と、成形体の状態で骨材を結合するための液状の一次バインダと、焼成時に溶融して骨材を結合するための二次バインダと、を用意し、所定の割合で調合する調合工程と、前記調合工程において調合された原料を混練し、スラリーを作製する混練工程と、前記混練工程で作製されたスラリーを成形型に注型する注型工程と、前記注型工程で注型されたスラリーを加振し、下面から上面に向かって平均粒径が大きくなる粒度分布を有する構造体を作製する加振工程と、前記加振工程で作製された構造体の一次バインダを硬化させて骨材を結合し、成形体を作製する硬化工程と、前記成形体を焼成する焼成工程とを備えた、という技術的手段を用いる。
【０００７】
請求項１に記載の発明によれば、多孔質セラミックスの骨格を形成する骨材を平均粒径が異なる複数種のセラミックス粉を混合してなるものとし、注型工程で注型されたスラリーを加振し、下面から上面に向かって平均粒径が大きくなる粒度分布を有する構造体を作製する加振工程を備えているため、平均気孔径及び気孔率が一方の面から他方の面に向かって増大する気孔構造の吸着部材を製造することができる。
この製造方法により製造された吸着部材では、半導体を載置する載置面を平均気孔径及び気孔率が小さい方の面として面精度を向上させることができる。また、平均気孔径及び気孔率が大きい方の面を真空吸引される吸引面とすることにより、圧損を小さくして十分な吸着力を維持することができる。
【０００８】
請求項２に記載の発明では、真空吸着装置に用い、基板を吸着保持するための平板状の多孔質セラミックスからなる吸着部材の製造方法であって、１種又は平均粒径の異なる２種以上のセラミックス粉を混合してなる骨材と、成形体の状態で骨材を結合するための液状の一次バインダと、焼成時に溶融して骨材を結合するための二次バインダと、を用意し、所定の割合で調合する調合工程と、前記調合工程において調合された原料を混練し、前記セラミックス粉の平均粒径が異なるスラリーを２種以上作製する混練工程と、前記混練工程で作製された２種以上のスラリーを平均粒径の小さいものから順に成形型に注型する注型工程と、前記注型工程で注型されたスラリーを加振し、下面から上面に向かって平均粒径が大きくなる粒度分布を有する構造体を作製する加振工程と、前記加振工程で作製された構造体の一次バインダを硬化させて骨材を結合し、成形体を作製する硬化工程と、前記成形体を焼成する焼成工程と、を備えた、前記骨材は球状である、という技術的手段を用いる。
【０００９】
請求項２に記載の発明によれば、多孔質セラミックスの骨格を形成する骨材を１種又は平均粒径の異なる２種以上のセラミックス粉を混合してなるものとし、混練工程においてセラミックス粉の平均粒径が異なるスラリーを２種以上作製し、注型工程において混練工程で作製された２種以上のスラリーを平均粒径の小さいものから順に成形型に注型し、注型工程で注型されたスラリーを加振し、下面から上面に向かって平均粒径が大きくなる粒度分布を有する構造体を作製する加振工程を備えているため、平均気孔径及び気孔率が一方の面から他方の面に向かって増大する気孔構造の吸着部材を製造することができる。
この製造方法により製造された吸着部材では、半導体を載置する載置面を平均気孔径及び気孔率が小さい方の面として面精度を向上させることができる。また、平均気孔径及び気孔率が大きい方の面を真空吸引される吸引面とすることにより、圧損を小さくして十分な吸着力を維持することができる。
また、骨材の粒度が異なる２種以上のスラリーを積層するため、気孔構造の制御が容易である。そして、スラリーを積層した後に加振するため、異なるスラリー間で骨材の移動が生じて、層間の境界が不明確となり、焼成工程において各層で焼成収縮が異なることに起因するクラックが発生しにくい。
【００１０】
請求項３に記載の発明では、請求項１または請求項２に記載の吸着部材の製造方法において、前記骨材は球状である、という技術的手段を用いる。
【００１１】
請求項３に記載の発明のように、球状の骨材を用いると、加振工程において骨材が移動しやすく、面精度を向上させることができ、好ましい。
【００１２】
請求項４に記載の発明では、請求項１ないし請求項３のいずれか１つに記載の吸着部材の製造方法において、前記一次バインダはエチルシリケートである、という技術的手段を用いる。
【００１３】
請求項４に記載の発明のように、エチルシリケートは粘性の調整など取り扱いが容易であり、一次バインダとして好適に用いることができる。
【００１４】
請求項５に記載の発明では、請求項１ないし請求項４のいずれか１つに記載の吸着部材の製造方法において、前記二次バインダはガラスフリットである、という技術的手段を用いる。
【００１５】
請求項５に記載の発明のように、二次バインダとしてガラスフリットを用いると、低温焼成が可能であり、焼成工程の降温時の熱収縮による反り、歪なども小さくすることもできるため、好ましい。
【００１６】
請求項６に記載の発明では、請求項１ないし請求項５のいずれか１つに記載の吸着部材の製造方法により製造された平板状の多孔質セラミックスからなる吸着部材であって、基板を載置する載置面から、載置面と対向し真空吸引される吸引面に向かって、平均気孔径及び気孔率が増大する気孔構造を有する、という技術的手段を用いる。
【００１７】
請求項６に記載の発明によれば、吸着部材が、基板を載置する載置面から、載置面と対向し真空吸引される吸引面に向かって、平均気孔径及び気孔率が増大する気孔構造を有するため、平均気孔径及び気孔率が小さい方の面である載置面の面精度を向上させることができるとともに、平均気孔径及び気孔率が大きい方の面である吸引面からの真空吸引における圧損を小さくして十分な吸着力を維持することができる。
【００１８】
請求項７に記載の発明では、請求項６に記載の吸着部材において、前記載置面は、平均気孔径が１〜１０μｍ、気孔率が５〜２０％に形成されている、という技術的手段を用いる。
【００１９】
請求項７に記載の発明によれば、従来の吸着部材の載置面に比べ平均気孔径及び気孔率が小さいので、高い面精度を有する吸着部材とすることができる。
【００２０】
請求項８に記載の発明では、請求項６または請求項７に記載の吸着部材において、前記載置面は、仕上げ研削工程を経て表面粗さＲｙ（最大高さ）が５μｍ以下となるように形成されている、という技術的手段を用いる。
【００２１】
請求項８に記載の発明によれば、従来の吸着部材の載置面に比べ表面粗さＲｙ（最大高さ）が小さいので、高い面精度を有する吸着部材とすることができる。
【００２２】
請求項９に記載の発明では、請求項６ないし請求項８のいずれか１つに記載の吸着部材において、前記吸着面は平均気孔径が５０〜１５０μｍ、気孔率が２０〜５０％に形成されている、という技術的手段を用いる。
【００２３】
吸着面を請求項９に記載の発明のような気孔構造に形成すると、真空吸引時の圧損を小さくすることができるので、十分な吸着力を生じさせることができる吸着部材とすることができる。
【００２４】
請求項１０に記載の発明では、真空吸着装置に用い、基板を吸着保持するための平板状の多孔質セラミックスからなる吸着部材であって、前記多孔質セラミックスは平均粒径が異なる複数種の球状セラミックス粉を混合して形成された骨材から成り、基板を載置する載置面から、載置面と対向し真空吸引される吸引面に向かって、平均気孔径及び気孔率が増大する気孔構造を有する、という技術的手段を用いる。
【００２５】
請求項１０に記載の発明によれば、吸着部材が、基板を載置する載置面から、載置面と対向し真空吸引される吸引面に向かって、平均気孔径及び気孔率が増大する気孔構造を有するため、平均気孔径及び気孔率が小さい方の面である載置面の面精度を向上させることができるとともに、平均気孔径及び気孔率が大きい方の面である吸引面からの真空吸引における圧損を小さくして十分な吸着力を維持することができる。
また、骨材が球状セラミックス粉からなるため、鋭い角部がなく、載置面の面精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の吸着部材を用いた真空吸着装置の概略構造を示す断面説明図である。
【図２】吸着部材の構造を示す断面説明図である。
【図３】吸着部材の製造工程を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
［第１実施形態］
本発明の吸着部材及びその製造方法について、図を参照して説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。
【００２８】
本発明の吸着部材を備えた真空吸着装置１は、図１に示すように、半導体基板を載置し吸着保持するための多孔質セラミックスからなる平板状の吸着部材１１と、半導体基板を載置する載置面１１ａを開放した状態で吸着部材１１を支持し、底面に設けられた吸引孔１２ａを介して図示しない吸引手段と連通する吸引部材１２と、を備えている。
真空吸着装置１によれば、吸着部材１１の載置面１１ａを覆うように半導体基板を載置し、載置面１１ａと対向する吸引面１１ｂ側から吸引部材１２の吸引孔１２ａを介して真空吸引することにより、半導体基板を載置面１１ａに吸着保持することができる。
【００２９】
吸着部材１１は、平均粒径が異なる数種のセラミックス粉を混合してなる骨材をガラスで結合して形成された多孔質セラミックスからなる。骨材の形状は、面精度の向上及び後述する加振工程での骨材の移動のしやすさの観点より、鋭い角部がないことが好ましく、特に球状であることが好ましい。
【００３０】
吸着部材１１は、載置面１１ａから吸引面１１ｂに向かって平均気孔径及び気孔率が増大する気孔構造を有している。
ここで、「載置面１１ａから吸引面１１ｂに向かって気孔率及び平均気孔径が増大する」とは、平均気孔径及び気孔率の平均的な分布が載置面１１ａから吸引面１１ｂに向かって小さくなることがなければよい。
【００３１】
図２には、平均粒径が異なる３種類のセラミックス粉ａ，ｂ，ｃを用いて製造した吸着部材１１の構造を模式的に示す。ここで、平均粒径はセラミックス粉ａが最も小さく、セラミックス粉ｂ，ｃの順に大きくなるものとする。セラミックス粉ａの割合が大きい領域ほど平均気孔径及び気孔率が小さくなり、セラミックス粉ｃの割合が大きい領域ほど平均気孔径及び気孔率が大きくなる。
吸着部材１１は、図２（Ａ）に示すように、載置面１１ａから吸引面１１ｂに向かってセラミックス粉ｃの割合が徐々に大きくなる傾斜構造でもよいし、図２（Ｂ）に示すように、セラミックス粉ａ主体の層Ｓ、セラミックス粉ｂ主体の層Ｍ、セラミックス粉ｃ主体の層Ｌが積層された構造であって気孔率及び平均気孔径が階段状に変化する層状構造であってもよい。
【００３２】
載置面１１ａは、平均気孔径が１〜１０μｍ、気孔率が５〜２０％になるように形成されている。
ここで、載置面１１ａの気孔率とは、載置面１１ａを平面視した場合に、気孔による開口面積を載置面１１ａの面積で除したものであり、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）や光学顕微鏡の観察視野の画像解析などにより求められた値を代表して用いる。
載置面１１ａの平均気孔径は、載置面１１ａを平面視した場合の気孔形状から求めたものであり、ＳＥＭや光学顕微鏡の観察視野の画像解析などにより求められた値を代表して用いる。
【００３３】
載置面１１ａは従来の吸着部材の載置面に比べて平均気孔径及び気孔率が小さく形成されているので、高い面精度を得ることができる。
【００３４】
また、載置面１１ａは、仕上げ研削工程を経て表面粗さＲｙ（最大高さ）が５μｍ以下となるように形成することもできる。これによれば、従来の吸着部材の載置面に比べて表面粗さが小さく形成されているので、高い面精度を得ることができる。
【００３５】
吸引面１１ｂは、真空吸引時に圧損が小さく、載置面１１ａにおいて十分な吸着力が得られるように、平均気孔径及び気孔率を設定すればよい。例えば、平均気孔径が５０〜１５０μｍ、気孔率が２０〜５０％となるように形成することができる。
ここで、吸引面１１ｂの気孔率、平均気孔径も載置面の気孔率、平均気孔径と同様の方法で求めたものである。
【００３６】
上述のように、本発明の吸着部材１１によれば、載置面１１ａの面精度を向上させることができるとともに、吸引面１１ｂからの真空吸引における圧損を小さくして十分な吸着力を維持することができる。
【００３７】
次に、吸着部材１１の製造工程について図３を参照して説明する。
【００３８】
まず、調合工程Ｓ１では、吸着部材の原料として、多孔質セラミックスの骨格を形成する骨材と、成形体の保形性を確保するため、成形体の状態で骨材を結合するための液状の一次バインダ、焼成時に溶融して骨材を結合する二次バインダと、を用意し、所定の割合で調合する。ここで、成形体の保形性の向上など、必要に応じて、有機バインダなども添加することができる。
【００３９】
骨材としては、平均粒径が異なる複数種のセラミックス粉を混合して用いる。ここで、セラミックス粉体は、面精度の向上及び後述する加振工程での骨材の移動のしやすさの観点より、鋭い角部がないことが好ましく、特に球状であることが好ましい。
【００４０】
骨材は、目的とする平均気孔径及び気孔率に応じて選択された平均粒径のものを使用する。骨材は、平均粒径が異なるセラミックス粉を２種以上用意すればよいが、平均粒径の差が大きすぎると気孔構造を形成しにくくなるため、３種以上用いることが好ましい。例えば、載置面１１ａの平均気孔径を３μｍとするには、平均粒径が最も小さいセラミックス粉として、平均粒径９μｍ程度のものを用いるとよく、平均粒径が９μｍ、４０μｍ、１５０μｍの３種類のセラミックス粉を用いることができる。
各セラミックス粉の配合比は、気孔構造にあわせて適宜選択することができるが、圧損を小さくするために、載置面１１ａが形成できることを条件に最も平均粒径が小さいセラミックス粉の配合比は小さくする方が好ましい。
【００４１】
骨材の材質としては、アルミナなどの酸化物セラミックス、窒化けい素、窒化アルミニウムなどの窒化物セラミックス、炭化けい素などの炭化物セラミックスなどを採用することができる。ここで、アルミナは二次バインダとして用いるガラスフリットとの親和性が高く、価格が安いため、好適に用いることができる。
【００４２】
一次バインダは、エチルシリケート、水硬性アルミナなどの無機系溶液を用いることができる。
【００４３】
一次バインダは、成形体の保形性を確保できる量だけ添加すればよく、例えば、骨材及び後述する二次バインダに対して１５〜３０重量部を添加することが好適である。
以下、一次バインダとしてエチルシリケートのエタノール溶液を用いた場合を例に説明する。エチルシリケートは粘性の調整など取り扱いが容易である。
【００４４】
二次バインダは、焼成工程で溶融して骨材を結合させる焼結助剤であり、低温焼成が可能なガラスフリットを好適に用いることができる。二次バインダは、気孔の形成を阻害しないように平均粒径がこのセラミックス粉末の平均粒径よりも小さいものを用いることが好ましい。
ここで、二次バインダの量は、骨材の結合強度、目的とする気孔構造が得られる範囲においてできるだけ少ないことが好ましく、骨材に対して５〜２０重量部を混合することが、好適である。
【００４５】
一次バインダとしてエチルシリケートを用いる場合には、成形体の保形性の向上のため、アクリル系エマルジョンなどの有機バインダを添加することが好ましい。例えば、１次バインダに対して５〜１０重量部を添加することができる。
【００４６】
続く混練工程Ｓ２では、調合工程Ｓ１で用意した骨材及び二次バインダをポットミルなどの混合機により乾式混合し、続いて、一次バインダと、必要に応じて溶剤や有機バインダなどとを添加、混合し、スラリーを形成する。
【００４７】
続く注型工程Ｓ３では、スラリーを所望の形状、ここでは、板状に造形するための成形型に流し込む。
【００４８】
続く加振工程Ｓ４では、加振機を用いて成形型を振動させることにより、スラリーに加速度を印加する。これにより、粒径が小さい骨材は下方に、粒径が大きい骨材は上方に移動していく。加速度、加振時間などの加振条件を適宜設定することにより、下面から上面に向かって平均粒径が大きくなる粒度分布を有する構造体を形成することができる。
加振条件は、例えば、加速度０．１〜１Ｇ、加振時間５〜２０分とすることができる。
【００４９】
スラリーに水平方向・垂直方向の加振を付加し、骨材を移動させやすくすることもできる。必要に応じて、スラリー中の気泡を除去するための真空脱泡などを行う。
【００５０】
続く硬化工程Ｓ５では、加振工程Ｓ４を経た構造体について、一次バインダを硬化させて骨材を結合させて成形体とする。一次バインダにエチルシリケートを用いた場合には、温風加熱により硬化させることができる。このとき、エチルアルコールの蒸発により、気孔が目詰まりしていた部分の造孔が促進される。この工程により、骨材と二次バインダとの混合物が一次バインダで結合した状態で硬化するため、保形性が高く、離型してハンドリングが容易な成形体を得ることができる。
【００５１】
続く焼成工程Ｓ６では、硬化工程Ｓ５を経た成形体を焼成することにより、二次バインダが溶融して骨材を結合する。焼成は、大気中等の酸化雰囲気で行うことができ、例えば、昇温速度５０℃／ｈｒで６００〜８００℃まで昇温し、１〜３時間保持することにより行う。二次バインダとして、ガラスフリットを用いているので、このような低温焼成が可能であり、降温時の熱収縮による反り、歪なども小さくすることができる。
【００５２】
そして、載置面１１ａに平面研削などによる仕上げ加工を施して、正確な面出しを行い、所定の表面粗さに仕上げることにより、平均気孔径及び気孔率が一方の面（加振工程Ｓ４における下面）から他方の面（加振工程Ｓ４における上面）に向かって増大する気孔構造の吸着部材１１を製造することができる。
【００５３】
［第２実施形態］
第２実施形態に係る吸着部材１１の製造工程では、混練工程Ｓ２においてセラミックス粉の平均粒径が異なるスラリーを２種以上作製する。
そのため、調合工程Ｓ１の骨材として、異なる粒度のセラミックス粉を複数種用意する、または、平均粒径の異なる２種以上のセラミックス粉を混合して粒度を制御したものを複数種用意する。
【００５４】
続く注型工程Ｓ３では、混練工程Ｓ２で作製された２種以上のスラリーを平均粒径の小さいものから順に成形型に流し込んで、積層された状態とする。
【００５５】
続く加振工程Ｓ４、硬化工程Ｓ５、焼成工程Ｓ６は第１実施形態と同様であり、載置面１１ａに平面研削などによる仕上げ加工を施して、正確な面出しを行い、所定の表面粗さに仕上げることにより、第１実施形態と同様に、平均気孔径及び気孔率が下面から上面に向かって増大する気孔構造の吸着部材１１を製造することができる。
本実施形態では、骨材の粒度が異なる２種以上のスラリーを積層するため、各スラリー層の平均粒径、厚さを制御することにより、気孔構造の制御を容易に行うことができる。例えば、載置面１１ａ側の平均粒径の小さいスラリーの層を薄く形成し、吸引面１１ｂ側の平均粒径の大きいスラリーの層を厚く形成することにより、吸引面１１ｂからの真空吸引における圧損をより小さくすることができる気孔構造とすることができる。
また、スラリーを積層した後に加振するため、異なるスラリー間で骨材の移動が生じて、層間の境界が不明確となる。これにより、グリーンシートを積層して焼成した場合のように層間の境界が明確でないため、焼成工程Ｓ６において各層で焼成収縮が異なることに起因するクラックが発生しにくい。更に、所望の気孔構造を得るための加振時間を短くすることができる。
【００５６】
[実施例]
以下に本発明の実施例を示す。以下に示す調合内容及び製造条件により、直径３２０ｍｍ、厚さ１０ｍｍの円板状の吸着部材を作製した。
【００５７】
（調合内容）
・骨材
ＡＳ―５０（平均粒径９μｍ：昭和電工株式会社製）を２０重量％、
ＡＳ―１０（平均粒径４０μｍ：昭和電工株式会社製）を３０重量％、
ナイガイセラビーズ＃６５０（平均粒径１５０〜２００μｍ：伊藤忠セラテック株式会社製）を５０重量％、
の２種類のアルミナ粉末と人工球状セラミックス粉末とを混合
・一次バインダ
エチルシリケート：ＨＡＳ-６（コルコート株式会社製）を骨材及び二次バインダに対して２０重量部
・二次バインダ
ガラスフリット：４０２１（平均粒径５μｍ：日本琺瑯釉薬社製）を骨材に対して１０重量部
・有機バインダ
アクリル系エマルジョン：バインドセラムＳＡ−５０１（三井化学株式会社製）を一次バインダに対して１０重量部
【００５８】
（製造条件）
・加振条件：水平方向に０．５Ｇを５分間印加
・乾燥条件：温度５０℃、乾燥時間２４時間
・焼成条件：昇温速度５０℃／ｈｒ、焼成温度７１０℃、保持時間４時間
【００５９】
上記条件により製造された吸着部材は、載置面から吸引面に向かって平均気孔径及び気孔率が増大する気孔構造を有していた。
従来の吸着部材に比べて圧損の上昇は認められず、真空吸引における圧損を小さくして十分な吸着力を維持することができることが確認された。
【００６０】
［実施形態の効果］
（１）本発明の第１実施形態に係る吸着部材１１の製造方法によれば、多孔質セラミックスの骨格を形成する骨材を平均粒径が異なる複数種のセラミックス粉を混合してなるものとし、注型工程で注型されたスラリーを加振し、下面から上面に向かって平均粒径が大きくなる粒度分布を有する構造体を作製する加振工程を備えているため、載置面１１ａから吸引面１１ｂに向かって平均気孔径及び気孔率が増大する気孔構造を有する吸着部材１１を製造することができる。
本発明の吸着部材１１によれば、載置面１１ａの面精度を向上させることができるとともに、吸引面１１ｂからの真空吸引における圧損を小さくして十分な吸着力を維持することができる。
【００６１】
（２）本発明の第２実施形態に係る吸着部材１１の製造方法によれば、第１実施形態と同様の効果を奏することができるとともに、骨材の粒度が異なる２種以上のスラリーを積層するため、気孔構造の制御が容易である。また、スラリーを積層した後に加振するため、異なるスラリー間で骨材の移動が生じて、層間の境界が不明確となる。これにより、グリーンシートを積層して焼成した場合のように層間の境界が明確でないため、焼成工程Ｓ６において各層で焼成収縮が異なることに起因するクラックが発生しにくい。
【符号の説明】
【００６２】
１ 真空吸着装置
１１ 吸着部材
１１ａ 載置面
１１ｂ 吸引面
１２ 吸引部材
１２ａ 吸引孔
【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空吸着装置に用い、基板を吸着保持するための平板状の多孔質セラミックスからなる吸着部材の製造方法であって、
平均粒径が異なる複数種のセラミックス粉を混合してなる骨材と、成形体の状態で骨材を結合するための液状の一次バインダと、焼成時に溶融して骨材を結合するための二次バインダと、を用意し、所定の割合で調合する調合工程と、
前記調合工程において調合された原料を混練し、スラリーを作製する混練工程と、
前記混練工程で作製されたスラリーを成形型に注型する注型工程と、
前記注型工程で注型されたスラリーを加振し、下面から上面に向かって平均粒径が大きくなる粒度分布を有する構造体を作製する加振工程と、
前記加振工程で作製された構造体の一次バインダを硬化させて骨材を結合し、成形体を作製する硬化工程と、
前記成形体を焼成する焼成工程と、を備えたことを特徴とする吸着部材の製造方法。
【請求項２】
真空吸着装置に用い、基板を吸着保持するための平板状の多孔質セラミックスからなる吸着部材の製造方法であって、
１種又は平均粒径の異なる２種以上のセラミックス粉を混合してなる骨材と、成形体の状態で骨材を結合するための液状の一次バインダと、焼成時に溶融して骨材を結合するための二次バインダと、を用意し、所定の割合で調合する調合工程と、
前記調合工程において調合された原料を混練し、前記セラミックス粉の平均粒径が異なるスラリーを２種以上作製する混練工程と、
前記混練工程で作製された２種以上のスラリーを平均粒径の小さいものから順に成形型に注型する注型工程と、
前記注型工程で注型されたスラリーを加振し、下面から上面に向かって平均粒径が大きくなる粒度分布を有する構造体を作製する加振工程と、
前記加振工程で作製された構造体の一次バインダを硬化させて骨材を結合し、成形体を作製する硬化工程と、
前記成形体を焼成する焼成工程と、を備えたことを特徴とする吸着部材の製造方法。
【請求項３】
前記骨材は球状であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の吸着部材の製造方法。
【請求項４】
前記一次バインダはエチルシリケートであることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１つに記載の吸着部材の製造方法。
【請求項５】
前記二次バインダはガラスフリットであることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１つに記載の吸着部材の製造方法。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれか１つに記載の吸着部材の製造方法により製造された平板状の多孔質セラミックスからなる吸着部材であって、
基板を載置する載置面から、載置面と対向し真空吸引される吸引面に向かって、平均気孔径及び気孔率が増大する気孔構造を有することを特徴とする吸着部材。
【請求項７】
前記載置面は、平均気孔径が１〜１０μｍ、気孔率が５〜２０％に形成されていることを特徴とする請求項６に記載の吸着部材。
【請求項８】
前記載置面は、仕上げ研削工程を経て表面粗さＲｙ（最大高さ）が５μｍ以下となるように形成されていることを特徴とする請求項６または請求項７に記載の吸着部材。
【請求項９】
前記吸着面は平均気孔径が５０〜１５０μｍ、気孔率が２０〜５０％に形成されていることを特徴とする請求項６ないし請求項８のいずれか１つに記載の吸着部材。
【請求項１０】
真空吸着装置に用い、基板を吸着保持するための平板状の多孔質セラミックスからなる吸着部材であって、
前記多孔質セラミックスは平均粒径が異なる複数種の球状セラミックス粉を混合して形成された骨材から成り、基板を載置する載置面から、載置面と対向し真空吸引される吸引面に向かって、平均気孔径及び気孔率が増大する気孔構造を有することを特徴とする吸着部材。
【請求項１】
真空吸着装置に用い、基板を吸着保持するための平板状の多孔質セラミックスからなる吸着部材の製造方法であって、
平均粒径が異なる複数種のセラミックス粉を混合してなる骨材と、成形体の状態で骨材を結合するための液状の一次バインダと、焼成時に溶融して骨材を結合するための二次バインダと、を用意し、所定の割合で調合する調合工程と、
前記調合工程において調合された原料を混練し、スラリーを作製する混練工程と、
前記混練工程で作製されたスラリーを成形型に注型する注型工程と、
前記注型工程で注型されたスラリーを加振し、下面から上面に向かって平均粒径が大きくなる粒度分布を有する構造体を作製する加振工程と、
前記加振工程で作製された構造体の一次バインダを硬化させて骨材を結合し、成形体を作製する硬化工程と、
前記成形体を焼成する焼成工程と、を備えたことを特徴とする吸着部材の製造方法。
【請求項２】
真空吸着装置に用い、基板を吸着保持するための平板状の多孔質セラミックスからなる吸着部材の製造方法であって、
１種又は平均粒径の異なる２種以上のセラミックス粉を混合してなる骨材と、成形体の状態で骨材を結合するための液状の一次バインダと、焼成時に溶融して骨材を結合するための二次バインダと、を用意し、所定の割合で調合する調合工程と、
前記調合工程において調合された原料を混練し、前記セラミックス粉の平均粒径が異なるスラリーを２種以上作製する混練工程と、
前記混練工程で作製された２種以上のスラリーを平均粒径の小さいものから順に成形型に注型する注型工程と、
前記注型工程で注型されたスラリーを加振し、下面から上面に向かって平均粒径が大きくなる粒度分布を有する構造体を作製する加振工程と、
前記加振工程で作製された構造体の一次バインダを硬化させて骨材を結合し、成形体を作製する硬化工程と、
前記成形体を焼成する焼成工程と、を備えたことを特徴とする吸着部材の製造方法。
【請求項３】
前記骨材は球状であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の吸着部材の製造方法。
【請求項４】
前記一次バインダはエチルシリケートであることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１つに記載の吸着部材の製造方法。
【請求項５】
前記二次バインダはガラスフリットであることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１つに記載の吸着部材の製造方法。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれか１つに記載の吸着部材の製造方法により製造された平板状の多孔質セラミックスからなる吸着部材であって、
基板を載置する載置面から、載置面と対向し真空吸引される吸引面に向かって、平均気孔径及び気孔率が増大する気孔構造を有することを特徴とする吸着部材。
【請求項７】
前記載置面は、平均気孔径が１〜１０μｍ、気孔率が５〜２０％に形成されていることを特徴とする請求項６に記載の吸着部材。
【請求項８】
前記載置面は、仕上げ研削工程を経て表面粗さＲｙ（最大高さ）が５μｍ以下となるように形成されていることを特徴とする請求項６または請求項７に記載の吸着部材。
【請求項９】
前記吸着面は平均気孔径が５０〜１５０μｍ、気孔率が２０〜５０％に形成されていることを特徴とする請求項６ないし請求項８のいずれか１つに記載の吸着部材。
【請求項１０】
真空吸着装置に用い、基板を吸着保持するための平板状の多孔質セラミックスからなる吸着部材であって、
前記多孔質セラミックスは平均粒径が異なる複数種の球状セラミックス粉を混合して形成された骨材から成り、基板を載置する載置面から、載置面と対向し真空吸引される吸引面に向かって、平均気孔径及び気孔率が増大する気孔構造を有することを特徴とする吸着部材。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１１−２５８８４６（Ｐ２０１１−２５８８４６Ａ）
【公開日】平成２３年１２月２２日（２０１１．１２．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１３３４７１（Ｐ２０１０−１３３４７１）
【出願日】平成２２年６月１１日（２０１０．６．１１）
【出願人】（０００１９１００９）新東工業株式会社 (474)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１２月２２日（２０１１．１２．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月１１日（２０１０．６．１１）
【出願人】（０００１９１００９）新東工業株式会社 (474)
【Ｆターム（参考）】
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