JP2003197725A

JP2003197725A - 真空チャック

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Publication number: JP2003197725A
Application number: JP2001397650A
Authority: JP
Inventors: Yasuki Yoshitomi; 靖樹吉富; Tadahisa Arahori; 忠久荒堀
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2001-12-27
Filing date: 2001-12-27
Publication date: 2003-07-11
Anticipated expiration: 2021-12-27
Also published as: JP4103385B2

Abstract

(57)【要約】【課題】処理時の温度上昇に対してもチャックの熱膨
張を抑え、チャック上のウェハの温度を一定に保つこと
が可能なウェハ保持用真空チャックを提供する。また、
チャックの重量増加を抑えつつ剛性を高めることにより
ウェハ上に高精度の加工を可能とし、回路の微細化にも
十分に対応できる真空チャックを提供する。【解決手段】本発明の真空チャックは、半導体製造装
置を構成するウェハ保持用真空チャックであって、１０
℃〜４０℃の温度における熱膨張係数が１．５×１０^-6
/℃以下であり、気孔率が０．５％以下である低熱膨張
セラミックスからなり、内部に真空吸引経路および空洞
が配設されていることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造装置に
使用される半導体ウェハ保持用の治具、具体的には、た
とえば露光装置用真空チャックまたはウェハ研磨用真空
チャックであって、好ましくはコーディエライト、ユー
クリプタイトのうちの少なくとも１種を主成分とする低
熱膨張セラミックスからなり、半導体製造時にウェハに
発生する熱を除去し、ウェハ内の温度を均一化するため
に冷却媒体の通過が可能な構造を有する部材および構造
体としての剛性を保ちつつ軽量化を図り得る部材に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】ＬＳＩなどの高度の集積化に伴い、回路
の微細化が進められ、半導体の線幅は０．１μｍを切る
レベルにまで到達しようとしている。このため、半導体
の製造工程において、たとえば露光装置によりマスクを
介してウェハ上に転写形成するパターンも微細化し、こ
れに伴い、露光装置に使用される部材についても高精度
で熱膨張性の低いものが要求されるようになっている。

【０００３】特開平１１−２０９１７１号公報や特開平
１１−３４３１６８号公報には、ウェハ保持用真空チャ
ックに使用する材料として、１０℃〜４０℃の温度にお
ける熱膨張係数が１×１０^-6／℃以下である緻密質低熱
膨張セラミックスが紹介されている。かかる低熱膨張セ
ラミックスを使用することにより、処理中のチャックの
熱膨張を極力排除することができ、従来の大きな熱膨張
係数を保有する金属製やアルミナ製、ＳiＣ製のチャッ
クに比べて、精度を高く保つことが可能である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】低熱膨張セラミックス
をチャックの材料として使用した場合、チャック自体に
温度差が生じても熱膨張を抑えることが可能となり、ウ
ェハの平坦度を高精度に維持することが可能となる。し
かし、処理環境によっては、たとえば、Ｓｉウェハの温
度が露光により上昇するような場合には、Ｓi材は熱膨
張係数が３.５×１０^-6／℃程度と低熱膨張材ではない
ため、処理温度や面内温度差により、ウェハ面内の位置
ずれが生じやすく、露光精度の悪化などの熱膨張起因の
精度低下が避けられない。したがって、ウェハ保持用治
具の材料に低熱膨張材料を使用して治具の平坦度を確保
するのみならず、ウェハの温度上昇や面内温度差の発生
を防止する必要がある。特開平２−６７７１４号公報に
は従来技術として、ウェハの露光に伴う温度上昇を抑え
るために、ウェハを保持するチャックに温度調整用の冷
却媒体を流してチャック上のウェハの温度を一定に保つ
チャックが紹介されている。しかし、使用に適したチャ
ックの材料が開示されておらず、従来からの材料である
金属やアルミナ、ＳiＣなどでチャックを作製し、露光
処理をした場合、チャック全体の温度のばらつきによる
熱膨張差でチャック自体が変形し、ウェハの平坦度や精
度を確保することが困難となる場合がある。

【０００５】本発明は、半導体製造装置に使用されるウ
ェハ保持用真空チャックであって、処理時の温度上昇に
対してもチャックの熱膨張を抑え、チャック上のウェハ
の温度を一定に保つとともにチャックの重量増加を抑え
つつ剛性を高めることによりウェハ上への高精度の加工
を可能とし、回路の微細化にも十分に対応できる真空チ
ャックを提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の真空チャック
は、半導体製造装置を構成するウェハ保持用真空チャッ
クであって、１０℃〜４０℃の温度における熱膨張係数
が１．５×１０^-6/℃以下であり、気孔率が０．５％以
下である低熱膨張セラミックスからなり、内部に真空吸
引経路および空洞が配設されていることを特徴とする。

【０００７】低熱膨張セラミックスのヤング率は１２０
ＧＰａ以上が好ましく、体積抵抗率は１０⁸Ω・ｃｍ以
下が好ましい。

【０００８】本発明の真空チャックは、溝加工を施した
セラミックス基材を含む複数のセラミックス基材を積層
した状態で、各基材同士が金属系接合材層または無機系
接合材層を介して接合され、各基材の接合面の少なくと
も一つに空洞が配設されている態様が好ましい。

【０００９】低熱膨張セラミックスは、コーディエライ
トおよびユークリプタイトのうち少なくとも１種を６０
ｖｏｌ％〜１００ｖｏｌ％、４ａ族元素、５ａ族元素お
よび６ａ族元素の炭化物、窒化物、ホウ化物およびケイ
化物ならびに炭化ホウ素、炭化ケイ素、窒化ケイ素、窒
化アルミニウムよりなる群から選ばれた少なくとも１種
を０ｖｏｌ％〜４０ｖｏｌ％含有するセラミックスであ
ることが好ましい。

【００１０】また、低熱膨張セラミックスは、コーディ
エライトおよびユークリプタイトのうち少なくとも１種
を５７ｖｏｌ％〜９９．８９ｖｏｌ％、カーボンを０．
０１ｖｏｌ％〜３ｖｏｌ％、４ａ族元素、５ａ族元素お
よび６ａ族元素の炭化物、窒化物、ホウ化物およびケイ
化物ならびに炭化ホウ素、炭化ケイ素、窒化ケイ素、窒
化アルミニウムよりなる群から選ばれた少なくとも１種
を０．１ｖｏｌ％〜４０ｖｏｌ％含有するセラミックス
であることが好ましい。

【００１１】

【発明の実施の形態】（真空チャック）本発明の真空チ
ャックは、半導体製造装置を構成するウェハ保持用真空
チャックであって、１０℃〜４０℃の温度における熱膨
張係数が１．５×１０^-6/℃以下であり、気孔率が０．
５％以下である低熱膨張セラミックスからなり、内部に
真空吸引経路および空洞が配設されていることを特徴と
する。

【００１２】本発明の真空チャックの構造を図１に示
す。図１（ａ）は平面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ
−Ａ断面図、図１（ｃ）は真空チャックの接合面を示す
図である。真空チャックの内部には、真空吸引経路１２
および空洞１３が配設されている。空洞１３には、冷却
媒体を流通することができる。ウェハは凸部１１上に保
持され、露光装置など（図示していない。）に装着され
る。図１（ｃ）に示す例では、空洞１３はおよそ同心円
状をなすが、本発明の真空チャックの空洞は、かかる形
状に限定されるものではない。

【００１３】本発明の別の真空チャックの構造を図２に
示す。図２（ａ）は平面図、図２（ｂ）は図２（ａ）の
Ａ−Ａ断面図、図２（ｃ）は真空チャックの接合面を示
す図である。真空チャックの内部には、真空吸引経路２
２および空洞２３が配設されている。図２の例では、空
洞２３に冷却媒体は流通しないが、図１の真空チャック
に比べて、空洞２３が大きく設計されている。図２(ｃ)
に示す例では、空洞２３は同心円状をなす。

【００１４】本発明のさらに別の真空チャックの構造を
図３に示す。図３（ａ）は平面図、図３（ｂ）は図３
（ａ）のＡ−Ａ断面図、図３（ｃ）は真空チャックの接
合面を示す図である。真空チャックの内部には、真空吸
引経路３２および空洞３３が配設されている。図３の例
は、図２の例と同様のものであり、空洞３３の形状を１
／４円（扇形）としたものである。なお、空洞部の形状
は、上述した同心円状、１／４円（扇形）などに限定さ
れるものではない。

【００１５】真空吸引経路は、真空吸引用の吸気経路で
ある。真空吸引により、ウェハをチャックに確実に保持
することができる。図１、図２および図３においては、
チャック中央部でウェハを吸引保持する態様を例示する
が、本発明はかかる態様に限定されるものではない。

【００１６】図１に示す例のように、空洞には、水など
の液体または気体などの冷却媒体を循環させることがで
きる。冷却媒体を循環させる空洞を配設することによ
り、露光や研磨時にウェハに発生する熱を効率的に除く
ことが可能となり、チャック内の均熱性を確保してチャ
ックの平面度を高精度に保ち、回路の微細化に対応する
ことが可能となる。空洞が小さ過ぎると循環する冷却用
の流体が少な過ぎて十分な冷却能力が得られない。一
方、空洞が大き過ぎると剛性が不足し、チャックが変形
しやすくなり、たとえば露光精度が低下する。空洞のサ
イズについては、これらを勘案のうえ決定することが好
ましい。図１には、冷却媒体がチャック中央部から入
り、チャック周縁部から出る態様が例示されているが、
本発明はかかる態様に限定されるものではない。

【００１７】図２および図３に示す例のように、冷却媒
体を流通しない構造のものでも、空洞を設けることによ
り、チャックの軽量化とともに剛性を向上させることが
できる。

【００１８】すなわち、チャックを同一材料で剛性を向
上させるためには、その構造体の高さ（厚さ）を増すこ
とが有効であるが、そのまま高さを増すと重量増とな
る。たとえば露光装置に使用されるウェハ保持用真空チ
ャックの場合、チャックはＸＹ方向に移動可能な基台上
に載置されＸＹ方向に移動しながらチャック上のウェハ
に露光処理がなされるが、チャックの重量が増加する
と、移動時に駆動系への負荷が大きくなるという問題が
生じる。そのため、空洞構造（リブ構造）を設けること
により、重量増加を抑制しつつ構造体の剛性を増すこと
ができるものである。

【００１９】本発明の真空チャックの基材である低熱膨
張セラミックスは、コーディエライトおよびユークリプ
タイトのうち少なくとも１種を６０ｖｏｌ％〜１００ｖ
ｏｌ％、４ａ族元素、５ａ族元素および６ａ族元素の炭
化物、窒化物、ホウ化物およびケイ化物ならびに炭化ホ
ウ素、炭化ケイ素、窒化ケイ素、窒化アルミニウムより
なる群から選ばれた少なくとも１種を０ｖｏｌ％〜４０
ｖｏｌ％含有することが好ましい。かかる基材を緻密に
焼結させることにより、熱膨張係数が１．５×１０^-6/
℃以下の低熱膨張セラミックスを得ることができる。

【００２０】すなわち、この低熱膨張セラミックスは、
コーディエライト、ユークリプタイトまたはそれらの組
合せからなるものを６０ｖｏｌ％〜１００ｖｏｌ％含有
することが好ましい。コーディエライトやユークリプタ
イトはともに低熱膨張材料であるため熱膨張係数を小さ
くすることができる。また、コーディエライトおよびユ
ークリプタイトは、基材としてそのまま使用することも
できる。一方、チタン酸アルミニウムは、低熱膨張性を
有するが、緻密化が困難であり、緻密化できたとしても
剛性が低く使用することが困難である。また、スポジュ
ーメンは、緻密体となり得るが、ヤング率が７０ＧＰａ
程度と低いため使用が難しい。コーディエライトやユー
クリプタイトは、平均粒径が１０μｍ以下、たとえば２
μｍ〜３μｍの粉末で使用することが好ましい。

【００２１】この低熱膨張セラミックスは、４ａ族元
素、５ａ族元素および６ａ族元素の炭化物、窒化物、ホ
ウ化物およびケイ化物ならびに炭化ホウ素、炭化ケイ
素、窒化ケイ素、窒化アルミニウムよりなる群から選ば
れた少なくとも１種を含有することが好ましい。４ａ族
元素、５ａ族元素および６ａ族元素の炭化物、窒化物、
ホウ化物およびケイ化物ならびに炭化ホウ素、炭化ケイ
素、窒化ケイ素、窒化アルミニウムよりなる群から選ば
れる材料は、高い硬度と高い剛性を有し、焼結体に耐摩
耗性と高い剛性を付与することができるためである。ま
た、これらの大部分は導電性を有し、焼結体に導電性を
付与し、発生する静電気を逃がすことができる。さら
に、これらの大部分は、添加することにより焼結体を黒
色あるいは灰色にし、視認性および防汚性を付与するこ
とができる。

【００２２】炭化物、窒化物、ホウ化物およびケイ化物
を構成する４ａ族元素には、たとえば、チタン（Ｔ
ｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ハフニウム（Ｈｆ）など
があり、５ａ族元素には、たとえば、バナジウム
（Ｖ）、ニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）などがあ
り、６ａ族元素には、たとえば、クロム（Ｃｒ）、モリ
ブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）などがある。好ま
しい具体例として、タングステンカーバイド（炭化タン
グステン）、炭化チタン、炭化タンタル、窒化ジルコニ
ウム、窒化タンタル、ホウ化チタン、ホウ化ジルコニウ
ム、ケイ化タンタル、ケイ化モリブデンを挙げることが
できる。またこれらの中で、特にタングステンカーバイ
ドは、高い硬度、高い剛性に加え、低い熱膨張性、導電
性、黒色の呈色を合わせ持つため、より好ましい。

【００２３】炭化ホウ素、炭化ケイ素、窒化ケイ素、窒
化アルミニウムやタングステンカーバイドは、低熱膨張
性を有する点で、より好ましい。焼結体の熱膨張係数
は、混合する各材料の熱膨張係数および体積比率と関係
するため、低熱膨張基材を使用すると、他の材料よりも
より多くの量を使用することが可能となる。したがっ
て、焼結体のヤング率および耐磨耗性の両方を向上させ
ることが可能となる。かかる添加剤の平均粒径は１μｍ
以下が好ましい。

【００２４】また、炭化ケイ素、窒化アルミニウムなど
の高熱伝導材の添加は、焼結体の熱伝導率を向上させる
上で好ましい。これは、焼結体の熱伝導率は、混合する
各材料の熱伝導率と体積比率とに関係するためである。
高熱伝導率の材料を使用することにより、露光や研磨時
にウエハに発生する熱の伝導が速やかになされ、チャッ
ク内の均熱性を向上することができる。

【００２５】４ａ族元素、５ａ族元素および６ａ族元素
の炭化物、窒化物、ホウ化物およびケイ化物ならびに炭
化ホウ素、炭化ケイ素、窒化ケイ素や窒化アルミニウム
の含有量は４０ｖｏｌ％以下が好ましい。添加量が４０
ｖｏｌ％を越えると、低熱膨張性を損なう虞が大きくな
る。

【００２６】また、この低熱膨張セラミックスは、コー
ディエライトおよびユークリプタイトのうち少なくとも
１種を６０ｖｏｌ％〜９８ｖｏｌ％、、４ａ族元素、５
ａ族元素および６ａ族元素の炭化物、窒化物、ホウ化物
およびケイ化物ならびに炭化ホウ素よりなる群から選ば
れた少なくとも１種を２〜４０ｖｏｌ％含有すると、よ
り好ましい。２ｖｏｌ％以上添加することにより焼結体
の剛性や耐摩耗性を際立って向上させることができる。

【００２７】本発明の真空チャックの基材である別の低
熱膨張セラミックスは、コーディエライトおよびユーク
リプタイトのうち少なくとも１種を５７ｖｏｌ％〜９
９．８９ｖｏｌ％、カーボンを０．０１ｖｏｌ％〜３ｖ
ｏｌ％、４ａ族元素、５ａ族元素および６ａ族元素の炭
化物、窒化物、ホウ化物およびケイ化物ならびに炭化ケ
イ素、炭化ホウ素、窒化ケイ素および窒化アルミニウム
よりなる群から選ばれた少なくとも１種を０．１ｖｏｌ
％〜４０ｖｏｌ％含有することが好ましい。かかる条件
を満たすときは、低熱膨張性を有するとともに、低抵抗
性と耐磨耗性に加えて高い剛性を有し、さらに黒色を呈
するセラミックスを得ることができる。かかる黒色低熱
膨張セラミックスは、低熱膨張性、低抵抗性、耐磨耗性
および剛性が要求される種々の用途に適用することがで
き、特に、露光装置用真空チャック、ステージ部材など
の半導体製造装置用部品あるいは液晶製造装置用部品に
適する。

【００２８】低熱膨張セラミックスにおいてカーボンを
添加する理由は、カーボンを添加することにより、焼結
体の低抵抗化を容易に図ることができるためである。一
方、添加量が３ｖｏｌ％より多くなると、焼結体の緻密
性を得ることが困難になる。カーボンは、平均粒径が
０.１μｍ以下の粉末で使用することが好ましい。カー
ボンは、カーボン粉末としてそのままを添加してもよい
が、焼成後にカーボンが残り得る樹脂、たとえばフェノ
ール樹脂やフラン樹脂を成形前に添加してもよい。この
ようにすると、混合する際にアルコールや水などに樹脂
を溶かすことができるため、成形体においてカーボンを
均一に分散させることができる。

【００２９】なお、基材中の成分含有量を示す体積百分
率（ｖｏｌ％）は、たとえば、二次イオン質量分析法
（ＳＩＭＳ）あるいは原子吸光法、ＩＣＰ発光分析法な
どの方法によって成分の重量％を求めた後、その重量％
をその成分の一般的な比重で除することにより、求める
ことができる。

【００３０】低熱膨張セラミックスの熱膨張係数は、１
０℃〜４０℃の温度において１.５×１０^-6／℃以下で
ある。熱膨張係数が１.５×１０^-6／℃より大きいと、
高い精度を必要とする微細回路の製造に十分に対応する
ことができない。熱膨張係数は、−０.５〜１.５×１０
^-6／℃が好ましく、−０.５〜１.０×１０^-6／℃がより
好ましい。

【００３１】低熱膨張セラミックスの気孔率は、０.５
％以下であり、０.２％以下が好ましく、０.１％以下が
より好ましい。気孔率が０.５％より大きくなると、セ
ラミックスに必要な剛性や強度を得にくくなる。また、
気孔へパーティクルが付着し、ウェハ保持時にウェハの
高さがずれてしまい、露光装置においては、焦点ずれに
よる露光不良の原因となりやすい。したがって、気孔サ
イズも小さい方がよく、セラミックスの気孔サイズは、
露光装置に使用するウェハ保持用真空チャックの基材と
する場合を想定すると、５μｍ以下が好ましく、２μｍ
以下がより好ましい。

【００３２】低熱膨張セラミックスのヤング率は、１２
０ＧＰａ以上が好ましく、１３０ＧＰａ以上がより好ま
しい。露光装置に使用されるウェハ保持用真空チャック
は、ＸＹ方向にステッピング可能なステージ上に載置さ
れＸＹ方向に移動しながら露光処理がなされる。そのた
め、剛性が低いと移動時の振動が減衰せず、露光不良が
発生しやすくなる。また、本発明の真空チャックは、内
部に冷却媒体を流通させることができる構造を有する
が、真空チャックの剛性が低いと、冷却媒体の流通に際
してチャック内に発生する振動を抑えることができず、
このため露光不良が発生しやすくなる。

【００３３】低熱膨張セラミックスの体積抵抗率は１０
⁸Ω・ｃｍ以下が好ましく、１０⁷Ω・ｃｍ以下がより好
ましい。体積抵抗率が１０⁸Ω・ｃｍより大きいと、ウ
ェハ処理時に発生した静電気が逃げにくくなるため、パ
ーティクルが真空チャックの表面に付着しやすくなる。
その結果、ウェハを保持する際にウェハの高さがずれて
しまい、たとえば露光装置であれば焦点ずれによる露光
不良が生じやすくなる。１０⁸Ω・ｃｍという体積抵抗
値は、製品表面に発生する静電気を除去するための限界
値であり、体積抵抗率が１０⁸Ω・ｃｍ以下であること
は、静電気を速やかに除去できることを意味する。

【００３４】（真空チャックの製造方法）コーディエラ
イトやユークリプタイトのほか、必要に応じてカーボ
ン、４ａ族元素の炭化物などを調合し、アルコールや水
などの溶媒中でボールミルを用いて混合する。混合後、
乾燥し、原料粉末を得る。得られた粉末をホットプレス
により焼成し、緻密質焼結体を得る。焼成の条件は、コ
ーディエライトを主材とする場合には、窒素やアルゴン
などの不活性ガス雰囲気下、１３００℃〜１４５０℃、
４９０Ｐａ〜４９００Ｐａ（５０ｋｇｆ／ｃｍ²〜５０
０ｋｇｆ／ｃｍ²）が好ましく、ユークリプタイトを主
材とする場合には、不活性ガス雰囲気下、１１５０℃〜
１３００℃、４９０Ｐａ〜４９００Ｐａ（５０ｋｇｆ／
ｃｍ²〜５００ｋｇｆ／ｃｍ²）が好ましい。大型の製品
を量産したい場合、常圧焼結法または高温等方加圧焼結
法（ＨＩＰ）を使用する。得られた焼結体は、所望の形
状に機械加工して製品化する。

【００３５】本発明の真空チャックは、溝加工を施した
セラミックス基材を含む複数のセラミックス基材を積層
し、各基材同士を金属系接合材層または無機系接合材層
を介して接合することにより、基材の接合面の部分に空
洞を設ける態様が好ましい。

【００３６】空洞の形成方法としては、接合することな
く、真空チャックの外周から２本以上の孔を内部で交差
するようにして形成する方法や、あらかじめ溝加工した
基材と溝加工していない基材とを積層し、接合すること
により形成する方法がある。形成する空洞の形状や大き
さを容易に設計することができる点で、後者の接合方法
が好ましいからである。

【００３７】積層する基材は、異なる材質のものを使用
することもでき、たとえばウェハを真空吸引する側の基
材を、パーティクル対策を織り込んで導電材とし、真空
吸引と関係のない側の基材を絶縁材としたり、またはヤ
ング率や熱膨張係数の異なる基材を積層することもでき
る。

【００３８】接合方法としては、エポキシ樹脂などの樹
脂接合材による方法と、ガラスなどの無機系接合材によ
る方法、金属接合材による方法の３種類があるが、樹脂
接合材による方法は、樹脂分の経時劣化による接合強度
の低下や接合部の剛性低下、熱抵抗の増大などが生じや
すいため、無機系接合材による方法や金属接合材による
方法が好ましい。

【００３９】無機系接合材により接合する方法では、典
型的には、無機系接合材としてガラスが使用される。ガ
ラスとしては、熱膨張係数が０℃〜３００℃の温度にお
いて４×１０^-6／℃以下のものが好ましく、３×１０^-6
／℃以下のものがより好ましい。ガラスの熱膨張係数が
４×１０^-6／℃より大きくなると、接合する基材が低熱
膨張材であるため、ガラスと基材の熱膨張差により界面
のクラックや剥離が生じやすくなる。このような低熱膨
張性ガラスとしては、たとえばホウケイ酸ガラスなどが
ある。接合後のガラスの厚さは、接合界面に発生する応
力緩和の必要性から、５μｍ〜１００μｍが好ましく、
５μｍ〜５０μｍがより好ましい。

【００４０】ここで挙げたホウケイ酸ガラス自体は絶縁
材であるが、体積抵抗率が１０⁵Ω・ｃｍ以下の基材の
場合、ホウケイ酸ガラスでの接合後にも基材同士の電気
的導通が確保されることがある。これは、たとえばカー
ボンなどの基材の導電成分のガラスへの拡散によると考
えられる。

【００４１】ガラスによる接合は、ガラス粉末を溶剤と
混合し、基材に塗布し、乾燥後、焼成炉にて溶融させ、
その後、固化する手順で行なうことができる。焼成は、
基材に非酸化性の添加材を加える場合には、窒素などの
不活性雰囲気下で行なうことが好ましい。添加剤に酸化
する成分がないときや添加材を加えない場合には大気雰
囲気下での焼成も可能である。焼成温度は、たとえばホ
ウケイ酸ガラスを接合材として使用する場合は、ガラス
の溶融を進行させ、気泡を排除し、接合後の冷却媒体の
漏れを避けたり、接合部の剛性を高める点で、１１５０
℃〜１３００℃が好ましい。

【００４２】金属接合材による方法では、たとえば銀を
主成分とするロウ材やチタンを主成分とするロウ材、あ
るいはアルミ材などを使用する。ロウ材は、接合強度や
冷却媒体による耐食性などを基準にして選択することが
好ましい。ロウ材は、接合後の冷却媒体の漏れを確実に
防止するために、塗布厚さを均一にすることが好まし
く、ペースト状のものよりも均一な厚さの箔状のものが
好ましい。ロウ材の厚さは、１０μｍ〜５０μｍが好ま
しく、１０μｍ〜３０μmがより好ましい。

【００４３】接合法によらない場合には、真空チャック
の外周から穴加工をした後、露光装置用真空チャックで
あれば、ウェハを保持する面に凸部（ピン）やリングな
どを設けることが好ましい。一方、接合法による場合
は、ウェハを保持する面に凸部（ピン）やリングなどを
設けるのは接合前でも接合後でもどちらでもよい。さら
に冷却媒体との熱交換を促進するために、空洞の形状に
改良を加えたり、ウェハに発生する熱を除くために、ウ
ェハを保持する面に無数に設けている凸部の間に冷却ガ
スを流通させるなどの追加改良を加えることもできる。

【００４４】実施例純度９９％以上で平均粒径が３μｍのコーディエライト
粉末やユークリプタイト粉末を主材とし、これに必要に
応じて平均粒径が０.１μｍのカーボン粉末、平均粒径
が０.５μｍの４ａ族元素、５ａ族元素もしくは６族元
素の炭化物、窒化物、ホウ化物、ケイ化物、炭化ホウ
素、炭化ケイ素、窒化ケイ素や窒化アルミニウムの粉末
を、焼結後に表１〜７に示す割合となるように調合した
後、エタノールを溶媒として使用しボールミルで２４時
間混合した。得られた混合物を乾燥した後、表１〜７に
示す温度で、窒素またはアルゴンの不活性ガスの雰囲気
下、４９００Ｐa（５００ｋｇｆ／ｃｍ²）の圧力により
ホットプレス焼成し、気孔率が０．１％以下の緻密質焼
結体を得た。得られた焼結体の物性を調査した結果を表
１〜７に示す。

【００４５】

【表１】

【００４６】

【表２】

【００４７】

【表３】

【００４８】

【表４】

【００４９】

【表５】

【００５０】

【表６】

【００５１】

【表７】

【００５２】耐摩耗性はピンオンディスク法で測定し
た。測定された耐磨耗性が主材の耐磨耗性とほぼ同一の
ものには△、主材よりも優れているものには○を付して
いる。

【００５３】導電性について、体積抵抗率が１０⁸Ω・
ｃｍを超えるものには△、１０⁸Ω・ｃｍ以下のものに
は○を付している。

【００５４】表１〜７に示す結果から明らかなとおり、
本発明のセラミックスは温度上昇に対する熱膨張係数が
いずれも１．５×１０^-6／℃以下であり、また気孔率は
０．５％以下の緻密質セラミックスであった。したがっ
て、このような緻密質の低熱膨張セラミックスを基材と
する真空チャックを使用することにより、ウェハ処理時
の温度上昇に対しても熱膨張を低く抑えて、高精度のウ
ェハの加工を可能とし、回路の微細化にも十分に対応で
きることがわかった。

【００５５】これらの低熱膨張セラミックス体を用い
て、接合により、内部に空洞を有する真空チャックを作
製した。低熱膨張セラミックス体は、（ａ）コーディエ
ライト１００％品（表１の実施例１２）、（ｂ）コーデ
ィエライト９５％＋ＷＣ５％品（表１の実施例２）、
（ｃ）コーディエライト９７．５％＋カーボン１．５％
＋Ｓｉ₃Ｎ₄１．０％品（表７の実施例７０）の３種類を
用意した。これらのいずれの材料についても、一方は同
心円状の溝を加工により形成したものと、もう一方に溝
を形成していないものを準備し、ロウ材で接合を行っ
た。ロウ材は、銀７０％、銅２７％、チタン３％を含有
するもので、箔状（厚さ２０μｍ）のものとした。ロウ
付け時の加熱温度は８５０℃とした。接合後、仕上げ加
工を施した。このようにして得られた真空チャックに、
３気圧の水を通流させたが、水の漏れはなかった。

【００５６】今回開示された実施の形態および実施例は
すべての点で例示であって制限的なものではないと考え
られるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではな
くて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と
均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれるこ
とが意図される。

【００５７】

【発明の効果】本発明のウェハ保持用真空チャックは、
処理時の温度上昇に対してもチャックの熱膨張を抑え、
チャック上のウェハの温度を一定に保つことが可能であ
る。また、チャックの重量増加を抑えつつ剛性を高める
ことによりウェハ上に高精度の加工を可能とし、回路の
微細化にも十分に対応できる。

【００５８】本発明の真空チャックは、露光装置用真空
チャック、ウェハ研磨装置用真空チャックなどとして有
用であり、半導体製造装置のほか液晶製造装置にも使用
することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の真空チャックの構造を示す概略図で
ある。

【図２】本発明の別の真空チャックの構造を示す概略
図である。

【図３】本発明のさらに別の真空チャックの構造を示
す概略図である。

【符号の説明】

１１凸部、１２真空吸引経路、１３空洞、１４
接合面。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 4G030 AA02 AA07 AA36 AA37 AA45 AA46 AA47 AA49 AA51 AA52 AA53 AA60 BA01 BA24 CA03 CA07 CA08 HA18 5F031 CA02 CA05 HA02 HA08 HA14 HA38 MA27 PA11 5F046 CC08 CC10 CC11

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】半導体製造装置を構成するウェハ保持用
真空チャックであって、１０℃〜４０℃の温度における
熱膨張係数が１．５×１０^-6/℃以下であり、気孔率が
０．５％以下である低熱膨張セラミックスからなり、内
部に真空吸引経路および空洞が配設されている真空チャ
ック。
【請求項２】前記低熱膨張セラミックスのヤング率
は、１２０ＧＰａ以上である請求項１記載の真空チャッ
ク。
【請求項３】前記低熱膨張セラミックスの体積抵抗率
は、１０⁸Ω・ｃｍ以下である請求項１記載の真空チャ
ック。
【請求項４】溝加工を施したセラミックス基材を含む
複数のセラミックス基材を積層した状態で、各基材同士
が金属系接合材層または無機系接合材層を介して接合さ
れることにより、各基材の接合面の少なくとも一つに前
記空洞が配設されている請求項１記載の真空チャック。
【請求項５】前記低熱膨張セラミックスは、コーディ
エライトおよびユークリプタイトのうち少なくとも１種
を６０ｖｏｌ％〜１００ｖｏｌ％、４ａ族元素、５ａ族
元素および６ａ族元素の炭化物、窒化物、ホウ化物およ
びケイ化物ならびに炭化ホウ素、炭化ケイ素、窒化ケイ
素、窒化アルミニウムよりなる群から選ばれた少なくと
も１種を０ｖｏｌ％〜４０ｖｏｌ％含有するセラミック
スである請求項１記載の真空チャック。
【請求項６】前記低熱膨張セラミックスは、コーディ
エライトおよびユークリプタイトのうち少なくとも１種
を５７ｖｏｌ％〜９９．８９ｖｏｌ％、カーボンを０．
０１ｖｏｌ％〜３ｖｏｌ％、４ａ族元素、５ａ族元素お
よび６ａ族元素の炭化物、窒化物、ホウ化物およびケイ
化物ならびに炭化ホウ素、炭化ケイ素、窒化ケイ素、窒
化アルミニウムよりなる群から選ばれた少なくとも１種
を０．１ｖｏｌ％〜４０ｖｏｌ％含有するセラミックス
である請求項１記載の真空チャック。