JP2004014603A

JP2004014603A - Suction chuck

Info

Publication number: JP2004014603A
Application number: JP2002162713A
Authority: JP
Inventors: Takahisa Komatsu; 駒津　貴久; Takanobu Ishikawa; 石川　敬展; Tetsuji Yogo; 余語　哲爾
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 2002-06-04
Filing date: 2002-06-04
Publication date: 2004-01-15

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a suction chuck which can prevent contaminants from adhering to the suction surface, etc. and increase a processability, etc. on a workpiece. <P>SOLUTION: A conductive DLC coating is applied to the whole surface of a ceramic main body 18 of a vacuum chuck 17, namely a suction surface K, a non-suction surface H, and a side surface (outer peripheral surface) 35. Thus, a coating layer 37 is formed on the whole surface. In this coating layer 37, the Vickers hardness Hv is 3,000 or more, the volume resistivity ρ is 10<SP>-6</SP>Ω cm or less, the coefficient of dynamic friction μ is less than 0.2, and the color tone is that the lightness is 5.0 or less and the chroma is 2.5 or less (for example, a gray) in all chromatic colors. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば半導体ウェハの加工、搬送、検査の際に、半導体ウェハを吸引して保持することができる真空チャック等の吸着用チャックに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、例えば平板状の半導体ウェハ（シリコンウェハ）を研磨加工したり、搬送や検査をするために、真空引きの技術を利用して、シリコンウェハ等を着脱自在に吸引する真空吸引装置が使用されている。
【０００３】
この真空吸引装置は、その本体の先端の吸引口側に、例えばセラミックス製の円盤状の吸着プレート（いわゆる真空チャック）が取り付けられたものであり、この真空チャックには、その板厚方向に貫通する多数の小径の吸着孔が設けられている。
【０００４】
前記真空吸引装置では、真空ポンプ等によって真空吸引装置内の空気を吸引して気圧を低下させることにより、真空チャックの外側面である吸着面に、シリコンウェハ等を吸引して吸着（真空吸着）することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述した真空チャックは、例えば絶縁性を有するコージェライト等のセラミックスからなるので、シリコンウェハ等を真空吸着する際などには、真空チャックに静電気が発生することがある。
【０００６】
ところが、真空チャックに静電気が発生すると、その静電気力によって周囲のホコリやゴミ等を吸引してしまい、その結果、ホコリやゴミ等が吸着面などに付着するので、不具合が生じることがあった。
つまり、シリコンウェハと真空チャックとの間に、周囲のホコリや、コンタミネーション（摩耗による汚れ）や、パーティクル（微少なゴミ）などの異物が挟まると、真空チャックに吸着されたシリコンウェハの一部が盛り上がるので、その状態でシリコンウェハの研磨加工を行うと、シリコンウェハの加工後の面精度が低下するという問題があった。
【０００７】
本発明は前記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、異物が吸着面等に付着することを防止して、ワークの加工性等を高めることができる吸着用チャックを提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
（１）請求項１の発明は、作業対象のワークを吸引して保持するセラミックス製の吸着用チャックに関するものであり、本発明では、吸着用チャックは、少なくともワークを吸引して保持する吸着面側に、導電性ＤＬＣコーティングにより形成されたコーティング層を備えていることを特徴とする。
【０００９】
本発明では、導電性ＤＬＣコーティングにより形成されたコーティング層が、少なくとも吸着面側に形成されているので、吸着用チャックのセラミックス部分に発生した静電気を、導電性を有するコーティング層を介して逃がすことができる。そのため、吸着用チャックには静電気が蓄積されず、吸着用チャックは静電気力によってホコリ等の異物を吸引することがないので、吸着面とワークとの間に異物が入り込み難くなる。その結果、ワークは異物により歪んだりすることなく吸着面に密着するので、ワークの表面に研磨等の加工を行っても、ワークの加工精度（特にワークの表面の平面度）が低下することがない。
【００１０】
また、導電性ＤＬＣコーティングにより形成されたコーティング層は、その硬度が高く耐摩耗性に優れているので、摩耗によりゴミ等の異物が発生し難く、その点からも、吸着面とワークとの間に異物が入り込み難いという利点がある。
更に、導電性ＤＬＣコーティングにより形成されたコーティング層の動摩擦係数は小さいので、ワークの摺動性が高まる。これにより、ウェハ等のワークを吸着面からスムーズに脱着することが可能になり、ワークの（吸着面と接する）裏側のキズの発生も抑えることができる。
【００１１】
尚、ＤＬＣコーティングとは、ダイアモンド状カーボンのコーティングのことであり、本発明では、このうち（導電性を有するＤＬＣコーティングである）導電性ＤＬＣコーティングを行うことにより、導電性を有するコーティング層を形成したものである。
【００１２】
（２）請求項２の発明では、吸着用チャックは、真空源による減圧を利用してワークを吸引して保持する真空チャックであることを特徴とする。
本発明は、吸着用チャックの種類を例示したものであり、ここでは、ワークの表面側と裏面側とに間に圧力差を発生させ（即ち裏面側を真空引きして減圧して）、ワークを吸着する真空チャックが挙げられる。
【００１３】
ここで、真空源とは、所定領域を周囲よりも減圧することが可能な減圧源を示すものであり、例えば真空ポンプなどが挙げられる。
尚、吸着用チャックとしては、真空チャック以外に、静電力等を利用してワークを吸着する静電チャックが挙げられる。
【００１４】
（３）請求項３の発明では、吸着用チャックは、アルミナを主成分とする材料からなることを特徴とする。
本発明は、吸着用チャックを構成するセラミックス成分を例示したものであり、ここでは、吸着用チャックの主成分としてアルミナを採用している。
【００１５】
このアルミナを主成分とする場合には、熱に対する寸法安定性が高く（熱膨張係数が金属より低い）、耐食性に優れているので好適である。
（４）請求項４の発明では、コーティング層のビッカース硬度Ｈｖは、３０００以上であることを特徴とする。
【００１６】
本発明は、コーティング層の硬度を例示したものであり、ビッカース硬度Ｈｖが、３０００以上であれば、十分な硬度を有し摩耗し難いという利点がある。そのため、摩耗によりゴミ等の異物が発生し難く、吸着面とワークとの間に異物が入り込み難いという効果が得られる。
【００１７】
ここで、ビッカース硬度Ｈｖとは、試験荷重９８．０７Ｎにおける値を示している（以下同様）。
尚、前記硬度の上限値としては、例えばＨｖ５０００を採用できる。
（５）請求項５の発明では、コーティング層の体積抵抗率ρは、１０^−６Ω・ｃｍ以下であることを特徴とする。
【００１８】
本発明は、コーティング層の体積抵抗率ρを例示したものであり、体積抵抗率ρが１０^−６Ω・ｃｍ以下であれば、十分な導電性を有する。そのため、吸着用チャックに静電気が蓄積されることを防止できるので、吸着用チャックが静電気力によってホコリ等の異物を吸引し難くなる。その結果、吸着面とワークとの間に異物が入り込むことを防止できるので、ワークの表面を加工する際に、ワークの加工精度を高く保つことができる。
【００１９】
ここで、体積抵抗率ρの値とは、ＪＩＳ−Ｋ６９１１により求めたものである（以下同様）。
（６）請求項６の発明では、コーティング層の動摩擦係数μは、０．２未満であることを特徴とする。
【００２０】
本発明は、コーティング層の動摩擦係数μを例示したものであり、動摩擦係数μが０．２未満であれば、高い摺動性を有する。このため、ウェハ等のワークを吸着面からスムーズに脱着することが可能になり、また、ワークの裏側のキズの発生も抑えることができる。
【００２１】
（７）請求項７の発明では、吸着用チャックの吸着面側に、ワークと吸着面との間隔を保持する多数のピンを設けたことを特徴とする。
本発明は、吸着用チャックの形状の特徴を例示したものである。この様に吸着面側に多数のピンを設けることにより、仮に吸着面側に異物が入り込んだ場合でも、異物はワークと吸着面との隙間に存在するので、ワークが歪んだりすることがない。その結果、ワークを加工する際の加工精度を高く保持することができる。
【００２２】
（８）請求項８の発明では、コーティング層の色調は、明度５．０以下で、且つ、全ての有彩色の彩度２．５以下であることを特徴とする。
本発明は、コーティング層の色調を例示したものであり、この様な色調（例えばグレーや黒）にすることにより、汚れが目立ち難くなり、商品価値が高まるという利点がある。
【００２３】
尚、前記色に関する定義は、ＪＩＳ　Ｚ　８７２１（１９９３年）によるものである（以下同様）
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の真空チャックの実施の形態の例（実施例）を、図面を参照して説明する。
（実施例１）
ここでは、シリコンウェハを吸引して保持し（即ち吸着し）研磨するために用いられる真空チャックを例に挙げる。
【００２５】
ａ）まず、本実施例の真空チャックが装着されるポリッシングマシンの全体構成について、図１に基づいて説明する。尚、図１はポリッシングマシンによる研磨状態を示す説明図である。
▲１▼図１に示す様に、ポリッシングマシン１は、半導体ウェハであるシリコンウェハ３に対して、化学的機械的研磨（ＣＭＰ）を行うＣＭＰ装置であり、主として、回転可能に配置されたプラテン５と、その上面側に配置された真空吸引装置である研磨ヘッド７とから構成されている。
【００２６】
前記プラテン５は円盤状であり、その上部には上面の全体を覆うように研磨パッド９が設けられている。この研磨パッド９の上面には、研磨時にＣＭＰ用のスラリー１１が供給される。
また、研磨ヘッド７は、主として、筒状の金属製（例えばＪＩＳ　ＳＵＳ３０４）の研磨ヘッド本体（真空吸引装置本体）１３と、円盤状のセラミックス製（例えば主成分がアルミナ）の吸着プレート（いわゆる真空チャック）１７とから構成されている。
【００２７】
前記研磨ヘッド本体１３は、その内部の減圧空間１９が、真空ポンプ（図示せず）に接続されて、真空引きされる構成となっている。この研磨ヘッド本体１３の下端には、その外周から外側に向かって鍔状に突出する取付部２１が設けられ、この取付部２１にて真空チャック１７がネジ（図示せず）により固定されている。従って、真空チャック１７は、研磨ヘッド本体１３の下方の吸引口１５を覆うように装着される。
【００２８】
▲２▼ここで、上述したポリッシングマシン１の使用方法について、簡単に説明する。
図１に示す様に、真空ポンプを作動させて、研磨ヘッド７内の減圧空間１９の気圧を下げる。これにより、真空チャック１７の吸着孔３３の内外に気圧差を発生させて、真空チャック１７の吸着面Ｋにシリコンウェハ３を吸着させる。
【００２９】
そして、プラテン５の研磨パッド９と真空チャック１７との間にシリコンウェハ３を配置した状態で、研磨パッド９の表面にＣＭＰ用のスラリー１１を供給し、プラテン５及び研磨ヘッド７を図示の方向に回転させて、シリコンウェハ３の下面側の研磨を行う。
【００３０】
ｂ）次に、本実施例の要部である真空チャック１７について、図２〜図４に基づいて説明する。尚、図２は真空チャック１７の斜視図、図３は真空チャック１７の平面図、図４はそのＡ−Ａ断面図である。
図２に示す様に、本実施例では、真空チャック１７の上下の表面のうち、図の上方の表面がシリコンウェハを吸着保持する吸着面Ｋであり、（吸着面Ｋと反対側の）図の下方の表面が非吸着面Ｈである。
【００３１】
また、図３に示す様に、非吸着面Ｈのうち、取付部２１と接する環状の表面が装着面Ｓ（図で斜線で示す領域）である。尚、図３では、真空チャック１７の両側面のうち、紙面の手前側が非吸着面Ｈであり、紙面の裏側が吸着面ｋである。
ここでは、真空チャック１７の吸着面Ｋの直径は、φ２００ｍｍであり、吸着面Ｋの（装着前の）平面度は、例えば約１μｍに加工されている。一方、真空チャック１７の装着面Ｓの（装着前の）平面度は、吸着面Ｋの平面度の２倍以下の範囲（例えば１．５μｍ）に加工されている。
【００３２】
前記真空チャック１７は、直径φ２００ｍｍ×厚み２０ｍｍの部材であり、真空チャック１７の非吸着面Ｈ側には、その外周の近傍に、複数（例えば６箇所）の固定部２５が設けられている。つまり、環状の装着面Ｓに含まれる様に、等間隔に固定部２５が配置されている。尚、この固定部２５とは、真空チャック１７と取付部２１にネジ止めするためのものある。
【００３３】
また、真空チャック１７には、その厚み方向に貫通する多数の小径の吸着孔３３が形成されている。この吸着孔３３は、図４に示す様に、吸着面Ｋ側の内径（例えばφ０．５ｍｍ）よりも、吸着面Ｋと反対側の非吸着面Ｈ側の内径（例えばφ３ｍｍ）の方が大きくされている。
【００３４】
特に、本実施例では、真空チャック１７の基体を構成するセラミックス部分（セラミックス本体）１８の表面全体、即ち、吸着面Ｋ、非吸着面Ｈ、及び側面（外周面）３５に導電性ＤＬＣコーティングが施され、それにより、セラミックス本体１８の表面全体に（例えば膜厚１．０μｍ程度の）コーティング層３７が形成されている。つまり、真空チャック１７の表面全体には、導電性のあるダイアモンド状カーボンによるＤＬＣコーティングが施されている。
【００３５】
このコーティング層３７においては、そのビッカース硬度Ｈｖは、３０００以上（例えばＨｖ４０００）であり、体積抵抗率ρは、１０^−６Ω・ｃｍ以下（例えば９×１０^−７Ω・ｃｍ）である。また、動摩擦係数μは、０．２未満（例えば０．１７）であり、色調は、明度５．０以下で、且つ、全ての有彩色の彩度２．５以下の色調（例えばグレー）である。
【００３６】
ｃ）次に、本実施例の真空チャック１７の製造方法を説明する。
▲１▼まず、真空チャック１７のセラミックス本体１８の製造方法について説明する。
アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）のセラミックス粉末に、焼結助剤、成形助剤等を添加し、粉砕混合した後、噴霧乾燥を行い、成形粉末を作製する。
【００３７】
この成形粉末を、ラバープレス法、金型プレス法等により、本実施例の真空チャック１７の形状に成形する。更に、必要に応じて、成形後に生加工を行う。
次に、この成形体を焼成し、セラミックス焼結体を得る。
このセラミックス焼結体に対し、ダイヤ砥粒による研磨を行い、所要の精度に仕上げる。特に、吸着面Ｋ及び（装着面Ｓを含む）非吸着面Ｈは、その平面度を確認しながら、吸着面Ｋの平面度を１μｍ、非吸着面Ｈの平面度を１．５μｍに研磨する。これにより、セラミックス本体１８が形成される。
【００３８】
尚、平面度の測定は、例えば平面度測定機、光干渉計などのような機器を用いて行うことができる。
▲２▼次に、真空チャック１７のセラミックス本体１８の表面に、導電性ＤＬＣコーティングを施す方法（イオン化蒸着法）について説明する。
【００３９】
このイオン化蒸着法とは、Ｗフィラメントから生じる熱電子を利用して、原料ガス（ベンゼン：Ｃ_６Ｈ_６）を分解・イオン化し、セラミックス本体１８に加えたバイアス電圧によって、セラミックス本体１８表面にコーティング層３７を堆積させる方法である。
【００４０】
詳しくは、図５に示す様に、フィラメント電源１０１によりＷフィラメント１０３に所定の電圧を印加し、バイアス電源１０５によりセラミック本体１８に所定のバイアス電圧を印加し、アノード電源１０７によりアノード１０９に所定の電圧を印加し、リフレクタ電源１１１により、リフレクタ１１３に所定の電圧を印加する。この状態で、リフレクタ１１３内にベンゼンを供給することにより、Ｗフィラメント１０３の熱電子によってベンゼンをイオン化し、セラミックス本体１８表面にＤＬＣ膜（コーティング層３７）を形成する。尚、成膜温度は２００℃未満である。
【００４１】
本実施例では、このイオン化蒸着法によって得られたコーティング層３７は、水素含有量が例えば１５ａｔｍ％以下と少なく、よって導電性を有する。
ｄ）次に、本実施例の真空チャック１７の効果について説明する。
本実施例では、導電性ＤＬＣコーティングにより形成されたコーティング層３７は、真空チャック１７のセラミックス本体１８の表面全体を覆っており、しかも、その体積抵抗率ρが１０^−６Ω・ｃｍ以下と小さく、十分な導電性を有している。
【００４２】
そのため、真空チャック１７を研磨ヘッド７に装着した場合には、真空チャック１７に発生した静電気はコーティング層３７を介して研磨ヘッド７等に逃がされるので、真空チャック１７には静電気が蓄積されず、静電気力によってホコリ等の異物が真空チャック１７に吸引されるの防止できる。その結果、吸着面Ｈとシリコンウェハ３との間に異物が入り込み難くなるので、シリコンウェハ３は吸着面Ｋに密着し、シリコンウェハ３の表面研磨を行う際に、シリコンウェハ３の高い面精度を実現することができる。
【００４３】
また、本実施例では、真空チャック１７はアルミナを主成分とするので、熱に対する寸法安定性が高く、耐食性に優れている。
更に、本実施例では、コーティング層３７のビッカース硬度Ｈｖは、３０００以上であるので、十分な硬度を有しており、摩耗し難いという利点がある。そのため、摩耗によりゴミ等の異物が発生し難く、吸着面Ｋとシリコンウェハ３との間に異物が入り込み難いという効果が得られる。
【００４４】
しかも、本実施例では、コーティング層３７の動摩擦係数μが０．２未満であるので、高い摺動性を有する。このため、シリコンウェハ３を吸着面Ｋからスムーズに脱着することが可能になり、シリコンウェハ３の裏側のキズの発生も抑えることができる。
【００４５】
その上、本実施例では、コーティング層３７の色調は、明度５．０以下で、且つ、全ての有彩色の彩度２．５以下のグレーであるので、汚れが目立ち難くなり、商品価値が高まるという利点がある。
（実施例２）
次に、実施例２について説明するが、前記実施例１と同様な箇所の説明は省略する。
【００４６】
本実施例２の真空チャックは、前記実施例１とは、吸着面側の構成が大きく異なるので、その点を詳細に説明する。
ａ）まず、本実施例の真空チャックの構成について説明する。
図６に示す様に、本実施例では、真空チャック４１の上下の表面のうち、図の上方の表面がシリコンウェハ４３を吸着保持する吸着面Ｋ（基板表面）であり、吸着面Ｋと反対側の図の下方の表面が非吸着面Ｈ（基板裏面）である。尚、図６では、シリコンウェハ４３を吸着した状態を示している（但し半分のみを図示）。
【００４７】
以下詳細に説明する。
図７に平面を示す様に、真空チャック４１は、直径φ２００ｍｍ×厚み２０ｍｍの円盤状の基板４２を有し、その基板４２の吸着面Ｋ側に多数の突起部（ピン）４５が格子状に配置され、その突起部４５の周囲を囲む様に環状に突出した土手であるシール部４７が形成されている。尚、ここでは、基板表面のうち、シール部４７で囲まれた表面を吸着面Ｋとするが、この吸着面Ｋの直径は、φ１９８ｍｍである。
【００４８】
前記突起部４５は、高さ０．１〜０．５ｍｍ、頂上部の直径０．１５〜０．５ｍｍの円錐台の形状をしており、１ｍｍの間隔（ピッチ）で多数が配置されている。特に、突起部４５の頂上部の角部は、Ｒ半径が０．０１〜０．０５ｍｍのＲ面取りが施されて、滑らかな面取り部となっている。
【００４９】
前記シール部４７は、全ての突起部４５を囲むようにリング状に配置されており、シリコンウェハ４３を吸着する場合には、突起部４５が形成された吸着面Ｋの内側と外側とをほぼ気密状態で分離する（シールする）ことができる。
また、前記真空チャック４１には、中央とその周囲の８カ所の合計９カ所に、その厚み方向に貫通する小径の吸着孔４９が形成されている。この吸着孔４９は、同一の内径の円柱形状でもよいが、吸着面Ｋ側の内径（例えばφ０．５ｍｍ）よりも、吸着面Ｋと反対側の非吸着面Ｈ側の内径（例えばφ３ｍｍ）の方を大きくしてもよい。
【００５０】
更に、本実施例では、前記実施例１と同様に、真空チャック４１のセラミックス部分（セラミックス本体：図示せず）の表面全体に、導電性ＤＬＣコーティングによって、コーティング層５３が形成されている。
ｂ）次に、本実施例の真空チャック４１の製造方法について説明する。
【００５１】
▲１▼アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）のセラミック粉末に、焼結助剤、成形助剤等を添加し、粉砕混合した後、噴霧乾燥を行い、成形粉末を作製する。
この成形粉末を、ラバープレス法、金型プレス法等により、本実施例の真空チャックの形状に成形する。更に、必要に応じて、成形後に生加工を行う。
【００５２】
次に、この成形体を焼成し、セラミックス焼結体を得る。
このセラミックス焼結体に対し、ダイヤ砥粒による研磨を行い、所要の精度に仕上げる。
▲２▼本実施例では、吸着面Ｋ側に、突起部２１及びシール部２３の形成位置を覆うマスキングを行ってから、サンドブラストにより、突起部４５及びシール部４７の形成部分以外を所定の深さ（つまり前記高さ）となるまで除去し、突起部４５及びシール部４７を形成する。これにより、セラミックス本体が形成される。
【００５３】
▲３▼次に、前記実施例１と同様な方法により、真空チャック４１のセラミックス本体の表面全体に導電性ＤＬＣコーティングを施す。
ｃ）本実施例によっても、前記実施例１と同様な効果を奏するとともに、特に、吸着面Ｈとシリコンウェハ３との間は、多数の突起部４５により所定の隙間があるので、万一、異物がその隙間に入り込んでも、シリコンウェハ４３の研磨加工の際の面精度が低下しないという利点がある。
【００５４】
尚、本発明は前記実施例になんら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の態様で実施しうることはいうまでもない。
（１）例えば前記実施例１、２では、真空チャックを例に挙げたが、静電チャックに、上述した導電性ＤＬＣコーティングを施してもよい。
【００５５】
（２）また、前記実施例１、２では、真空チャックの表面全体に導電性ＤＬＣコーティングを施した例を挙げたが、静電気によりホコリ等の異物が吸着面に付着することが防止できれば良いので、少なくとも吸着面に導電性ＤＬＣコーティングが施されていれば効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１の真空チャックが用いられるポリッシングマシンの構成を示す説明図である。
【図２】実施例１の真空チャックを示す斜視図である。
【図３】実施例１の真空チャックの装着面側を示す平面図である。
【図４】図３における真空チャックのＡ−Ａ断面図である。
【図５】イオン化蒸着法を示す説明図である。
【図６】実施例２の真空チャック及びシリコンウェハを示す斜視図である。
【図７】実施例２の真空チャックを示す平面図である。
【符号の説明】
１…ポリッシングマシン（ＣＰＭ装置）
３、４３…シリコンウェハ（半導体ウェハ）
７…研磨ヘッド
１３…研磨ヘッド本体
１７、４１…真空チャック（吸着プレート）
１８、５１…セラミックス本体
３７、５３…コーティング層
４５…突起部（ピン）
４７…シール部
Ｋ…吸着面
Ｈ…非吸着面
Ｓ…装着面[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a suction chuck such as a vacuum chuck that can suck and hold a semiconductor wafer when processing, transporting, and inspecting a semiconductor wafer, for example.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, a vacuum suction device that detachably suctions a silicon wafer or the like using a vacuuming technique has been used for polishing, transporting, or inspecting, for example, a flat semiconductor wafer (silicon wafer). Have been.
[0003]
This vacuum suction device has a disk-shaped suction plate (a so-called vacuum chuck) made of, for example, ceramics attached to the suction port side at the tip of the main body, and penetrates through the vacuum chuck in the thickness direction. Many small-diameter suction holes are provided.
[0004]
In the vacuum suction device, a silicon wafer or the like is suctioned and sucked (vacuum suction) on a suction surface, which is an outer surface of a vacuum chuck, by sucking air in the vacuum suction device with a vacuum pump or the like to reduce the air pressure. can do.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
Since the above-described vacuum chuck is made of, for example, an insulating ceramic such as cordierite, static electricity may be generated in the vacuum chuck when a silicon wafer or the like is vacuum-adsorbed.
[0006]
However, when static electricity is generated in the vacuum chuck, the dust, dirt, and the like around the vacuum chuck are attracted by the electrostatic force, and as a result, dust, dirt, and the like adhere to the suction surface and the like, which may cause a problem.
That is, when foreign matter such as dust, contamination (dirt due to abrasion), or particles (fine dust) is sandwiched between the silicon wafer and the vacuum chuck, a part of the silicon wafer adsorbed by the vacuum chuck is trapped. If the silicon wafer is polished in this state, the surface accuracy of the silicon wafer after processing is reduced.
[0007]
The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a chuck for suction capable of preventing foreign substances from adhering to a suction surface or the like and improving workability and the like of a work. That is.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
(1) The invention of claim 1 relates to a ceramic suction chuck for sucking and holding a work to be worked, and in the present invention, the suction chuck has at least a suction surface for sucking and holding the work. On the side, a coating layer formed by a conductive DLC coating is provided.
[0009]
In the present invention, since the coating layer formed by the conductive DLC coating is formed at least on the suction surface side, static electricity generated in the ceramic portion of the chuck for suction is released through the coating layer having conductivity. Can be. For this reason, static electricity is not accumulated in the chuck for suction, and the chuck for suction does not suck foreign matter such as dust due to electrostatic force, so that it is difficult for foreign matter to enter between the suction surface and the work. As a result, the work adheres to the suction surface without being distorted by foreign matter, and therefore, even if the work surface is polished or the like, the processing accuracy of the work (particularly, the flatness of the work surface) may be reduced. Absent.
[0010]
In addition, the coating layer formed by the conductive DLC coating has high hardness and excellent abrasion resistance, so that it is difficult for foreign substances such as dust to be generated due to abrasion. There is an advantage that foreign matter is unlikely to enter the inside.
Further, since the dynamic friction coefficient of the coating layer formed by the conductive DLC coating is small, the slidability of the work is improved. Accordingly, a work such as a wafer can be smoothly attached to and detached from the suction surface, and generation of a scratch on the back side of the work (in contact with the suction surface) can be suppressed.
[0011]
The DLC coating is a coating of diamond-like carbon. In the present invention, a conductive DLC coating (which is a DLC coating having conductivity) is performed to form a coating layer having conductivity. It was done.
[0012]
(2) The invention according to claim 2 is characterized in that the chuck for suction is a vacuum chuck for sucking and holding a work by utilizing reduced pressure by a vacuum source.
The present invention exemplifies the type of the chuck for suction. Here, a pressure difference is generated between the front side and the back side of the work (that is, the back side is evacuated to reduce the pressure), and the work is performed. And a vacuum chuck for adsorbing.
[0013]
Here, the vacuum source refers to a decompression source capable of depressurizing a predetermined region below its surroundings, and includes, for example, a vacuum pump.
In addition, as the chuck for suction, an electrostatic chuck that sucks a workpiece by using an electrostatic force or the like other than the vacuum chuck is used.
[0014]
(3) In the invention of claim 3, the chuck for suction is made of a material containing alumina as a main component.
The present invention exemplifies a ceramic component constituting the chuck for suction, and here, alumina is employed as a main component of the chuck for suction.
[0015]
The use of alumina as a main component is preferable because it has high dimensional stability to heat (having a lower coefficient of thermal expansion than metal) and excellent corrosion resistance.
(4) The invention according to claim 4 is characterized in that the Vickers hardness Hv of the coating layer is 3000 or more.
[0016]
The present invention exemplifies the hardness of the coating layer. If the Vickers hardness Hv is 3000 or more, there is an advantage that the coating layer has sufficient hardness and is hardly worn. Therefore, it is possible to obtain an effect that foreign matter such as dust is hardly generated due to abrasion, and foreign matter is hard to enter between the suction surface and the work.
[0017]
Here, the Vickers hardness Hv indicates a value at a test load of 98.07 N (the same applies hereinafter).
As the upper limit of the hardness, for example, Hv5000 can be adopted.
(5) In the invention of claim 5, the volume resistivity ρ of the coating layer is not more than 10 ⁻⁶ Ω · cm.
[0018]
The present invention exemplifies the volume resistivity ρ of the coating layer. If the volume resistivity ρ is 10 ⁻⁶ Ω · cm or less, the coating layer has sufficient conductivity. Therefore, accumulation of static electricity on the chuck for suction can be prevented, and it becomes difficult for the chuck for suction to suck foreign matter such as dust due to the electrostatic force. As a result, it is possible to prevent foreign matter from entering between the suction surface and the work, so that when processing the surface of the work, the processing accuracy of the work can be kept high.
[0019]
Here, the value of the volume resistivity ρ is determined according to JIS-K6911 (the same applies hereinafter).
(6) The invention according to claim 6 is characterized in that the dynamic friction coefficient μ of the coating layer is less than 0.2.
[0020]
The present invention exemplifies the dynamic friction coefficient μ of the coating layer. If the dynamic friction coefficient μ is less than 0.2, the coating layer has high slidability. For this reason, a work such as a wafer can be smoothly attached to and detached from the suction surface, and the occurrence of scratches on the back side of the work can be suppressed.
[0021]
(7) The invention of claim 7 is characterized in that a number of pins are provided on the suction surface side of the suction chuck so as to maintain a space between the work and the suction surface.
The present invention exemplifies the characteristics of the shape of the chuck for suction. By providing a large number of pins on the suction surface side as described above, even if foreign matter enters the suction surface side, the foreign matter is present in the gap between the work and the suction surface, so that the work is not distorted. As a result, it is possible to maintain high processing accuracy when processing the work.
[0022]
(8) The invention according to claim 8 is characterized in that the color tone of the coating layer has a brightness of 5.0 or less and a saturation of all chromatic colors of 2.5 or less.
The present invention exemplifies the color tone of the coating layer. By using such a color tone (for example, gray or black), there is an advantage that dirt becomes less noticeable and commercial value is increased.
[0023]
The color definition is based on JIS Z 8721 (1993) (the same applies hereinafter).
[0024]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an example (example) of a vacuum chuck according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
(Example 1)
Here, a vacuum chuck used for sucking and holding (ie, sucking) and polishing a silicon wafer will be described as an example.
[0025]
a) First, the overall configuration of a polishing machine to which the vacuum chuck of this embodiment is mounted will be described with reference to FIG. FIG. 1 is an explanatory diagram showing a polishing state by a polishing machine.
{Circle over (1)} As shown in FIG. 1, a polishing machine 1 is a CMP apparatus that performs chemical mechanical polishing (CMP) on a silicon wafer 3 as a semiconductor wafer, and mainly includes a platen rotatably arranged. 5 and a polishing head 7 which is a vacuum suction device disposed on the upper surface side.
[0026]
The platen 5 has a disk shape, and a polishing pad 9 is provided on an upper portion thereof so as to cover the entire upper surface. A slurry 11 for CMP is supplied to the upper surface of the polishing pad 9 during polishing.
The polishing head 7 mainly includes a cylindrical metal (for example, JIS SUS304) polishing head main body (a vacuum suction device main body) 13 and a disk-shaped ceramic (for example, a main component is alumina) suction plate (a so-called vacuum). Chuck 17).
[0027]
The polishing head main body 13 is configured such that a decompressed space 19 inside the polishing head main body 13 is connected to a vacuum pump (not shown) to be evacuated. At the lower end of the polishing head body 13, a mounting portion 21 is provided which protrudes outward from the outer periphery in a flange shape, and the vacuum chuck 17 is fixed by a screw (not shown) at the mounting portion 21. . Therefore, the vacuum chuck 17 is mounted so as to cover the suction port 15 below the polishing head body 13.
[0028]
{Circle over (2)} Here, a method of using the above-described polishing machine 1 will be briefly described.
As shown in FIG. 1, the vacuum pump is operated to lower the pressure in the decompression space 19 in the polishing head 7. Thereby, a pressure difference is generated between the inside and outside of the suction hole 33 of the vacuum chuck 17, and the silicon wafer 3 is sucked on the suction surface K of the vacuum chuck 17.
[0029]
Then, with the silicon wafer 3 placed between the polishing pad 9 of the platen 5 and the vacuum chuck 17, slurry 11 for CMP is supplied to the surface of the polishing pad 9 to move the platen 5 and the polishing head 7 in the direction shown in the figure. And the lower surface of the silicon wafer 3 is polished.
[0030]
b) Next, the vacuum chuck 17 which is a main part of the present embodiment will be described with reference to FIGS. 2 is a perspective view of the vacuum chuck 17, FIG. 3 is a plan view of the vacuum chuck 17, and FIG.
As shown in FIG. 2, in the present embodiment, of the upper and lower surfaces of the vacuum chuck 17, the upper surface of the drawing is the suction surface K for holding the silicon wafer by suction, and FIG. Is a non-adsorption surface H.
[0031]
In addition, as shown in FIG. 3, the annular surface of the non-sucking surface H that is in contact with the mounting portion 21 is the mounting surface S (the area shown by oblique lines in the figure). In addition, in FIG. 3, of both side surfaces of the vacuum chuck 17, the front side of the paper surface is the non-suction surface H, and the back side of the paper surface is the suction surface k.
Here, the diameter of the suction surface K of the vacuum chuck 17 is φ200 mm, and the flatness (before mounting) of the suction surface K is processed to, for example, about 1 μm. On the other hand, the flatness (before mounting) of the mounting surface S of the vacuum chuck 17 is processed to a range (for example, 1.5 μm) which is not more than twice the flatness of the suction surface K.
[0032]
The vacuum chuck 17 is a member having a diameter of 200 mm and a thickness of 20 mm, and a plurality of (for example, six) fixing portions 25 are provided on the non-suction surface H side of the vacuum chuck 17 near its outer periphery. That is, the fixing portions 25 are arranged at equal intervals so as to be included in the annular mounting surface S. The fixing portion 25 is for screwing the vacuum chuck 17 and the mounting portion 21 with screws.
[0033]
The vacuum chuck 17 has a large number of small-diameter suction holes 33 penetrating in the thickness direction. As shown in FIG. 4, the suction hole 33 has a larger inner diameter (for example, φ3 mm) on the non-suction surface H side opposite to the suction surface K than the inner diameter (for example, φ0.5 mm) on the suction surface K side. Have been.
[0034]
In particular, in this embodiment, the entire surface of the ceramic portion (ceramic body) 18 constituting the base of the vacuum chuck 17, that is, the suction surface K, the non-suction surface H, and the side surface (outer peripheral surface) 35 are coated with the conductive DLC. As a result, a coating layer 37 (for example, having a thickness of about 1.0 μm) is formed on the entire surface of the ceramic main body 18. That is, the entire surface of the vacuum chuck 17 is coated with DLC with conductive diamond-like carbon.
[0035]
In this coating layer 37, the Vickers hardness Hv is 3000 or more (for example, Hv4000), and the volume resistivity ρ is 10 ⁻⁶ Ω · cm or less (for example, 9 × 10 ⁻⁷ Ω · cm). The dynamic friction coefficient μ is less than 0.2 (for example, 0.17), and the color tone is a color tone (for example, gray) having a brightness of 5.0 or less and a saturation of all chromatic colors of 2.5 or less. is there.
[0036]
c) Next, a method for manufacturing the vacuum chuck 17 of the present embodiment will be described.
(1) First, a method of manufacturing the ceramic body 18 of the vacuum chuck 17 will be described.
A sintering aid, a molding aid, and the like are added to ceramic powder of alumina (Al ₂ O ₃ ), pulverized and mixed, and then spray-dried to produce a molded powder.
[0037]
This molding powder is formed into the shape of the vacuum chuck 17 of this embodiment by a rubber press method, a mold press method, or the like. Further, if necessary, raw processing is performed after molding.
Next, the formed body is fired to obtain a ceramic sintered body.
This ceramic sintered body is polished with diamond abrasive grains to finish it to the required accuracy. In particular, the suction surface K and the non-suction surface H (including the mounting surface S) are polished so that the flatness of the suction surface K is 1 μm and the flatness of the non-suction surface H is 1.5 μm while checking the flatness. . Thereby, the ceramic main body 18 is formed.
[0038]
The flatness can be measured using a device such as a flatness measuring device and an optical interferometer.
(2) Next, a method of applying a conductive DLC coating to the surface of the ceramic body 18 of the vacuum chuck 17 (ionization vapor deposition method) will be described.
[0039]
This ionization vapor deposition method uses thermal electrons generated from a W filament to decompose and ionize a raw material gas (benzene: C ₆ H ₆ ), and coats the surface of the ceramic body 18 with a bias voltage applied to the ceramic body 18. This is a method of depositing the layer 37.
[0040]
Specifically, as shown in FIG. 5, a predetermined voltage is applied to the W filament 103 by the filament power supply 101, a predetermined bias voltage is applied to the ceramic body 18 by the bias power supply 105, and a predetermined voltage is applied to the anode 109 by the anode power supply 107. A voltage is applied, and a predetermined voltage is applied to the reflector 113 by the reflector power supply 111. In this state, by supplying benzene into the reflector 113, benzene is ionized by the thermoelectrons of the W filament 103, and a DLC film (coating layer 37) is formed on the surface of the ceramic body 18. The film formation temperature is lower than 200 ° C.
[0041]
In this embodiment, the coating layer 37 obtained by the ionization vapor deposition method has a small hydrogen content of, for example, 15 atm% or less, and thus has conductivity.
d) Next, the effect of the vacuum chuck 17 of this embodiment will be described.
In this embodiment, the coating layer 37 formed by the conductive DLC coating covers the entire surface of the ceramic body 18 of the vacuum chuck 17 and has a small volume resistivity ρ of 10 ⁻⁶ Ω · cm or less. Has sufficient conductivity.
[0042]
Therefore, when the vacuum chuck 17 is mounted on the polishing head 7, static electricity generated in the vacuum chuck 17 is released to the polishing head 7 and the like via the coating layer 37, so that static electricity is not accumulated in the vacuum chuck 17, Foreign matter such as dust can be prevented from being sucked into the vacuum chuck 17 by the electrostatic force. As a result, it is difficult for foreign matter to enter between the suction surface H and the silicon wafer 3. Therefore, the silicon wafer 3 is in close contact with the suction surface K, and when the surface of the silicon wafer 3 is polished, the surface accuracy of the silicon wafer 3 is high. Can be realized.
[0043]
Further, in this embodiment, since the vacuum chuck 17 contains alumina as a main component, it has high dimensional stability against heat and excellent corrosion resistance.
Furthermore, in this embodiment, the Vickers hardness Hv of the coating layer 37 is 3000 or more, so that the coating layer 37 has a sufficient hardness and has an advantage that it is hard to be worn. Therefore, it is possible to obtain an effect that foreign substances such as dust are hardly generated due to abrasion, and foreign substances are hard to enter between the suction surface K and the silicon wafer 3.
[0044]
Moreover, in the present embodiment, since the dynamic friction coefficient μ of the coating layer 37 is less than 0.2, it has high slidability. Therefore, the silicon wafer 3 can be smoothly detached from the suction surface K, and the occurrence of scratches on the back side of the silicon wafer 3 can be suppressed.
[0045]
In addition, in the present embodiment, the color tone of the coating layer 37 is a gray with a brightness of 5.0 or less and a saturation of all chromatic colors of 2.5 or less. It has the advantage of increasing.
(Example 2)
Next, a second embodiment will be described, but the description of the same parts as in the first embodiment will be omitted.
[0046]
The vacuum chuck according to the second embodiment differs greatly from the first embodiment in the configuration of the suction surface side, so that point will be described in detail.
a) First, the configuration of the vacuum chuck of the present embodiment will be described.
As shown in FIG. 6, in the present embodiment, of the upper and lower surfaces of the vacuum chuck 41, the upper surface in the figure is a suction surface K (substrate surface) that holds the silicon wafer 43 by suction, and is opposite to the suction surface K. The lower surface of the drawing on the side is the non-sucking surface H (substrate back surface). FIG. 6 shows a state in which the silicon wafer 43 is sucked (however, only half is shown).
[0047]
The details will be described below.
As shown in a plan view in FIG. 7, the vacuum chuck 41 has a disk-shaped substrate 42 having a diameter of 200 mm and a thickness of 20 mm, and a large number of projections (pins) 45 are formed in a lattice on the suction surface K side of the substrate 42. A seal portion 47 which is arranged and protrudes annularly so as to surround the periphery of the protrusion 45 is formed. Here, the surface of the substrate surrounded by the seal portion 47 is defined as the suction surface K, and the diameter of the suction surface K is φ198 mm.
[0048]
The protrusions 45 have a truncated cone shape with a height of 0.1 to 0.5 mm and a diameter of 0.15 to 0.5 mm at the top, and a large number are arranged at intervals (pitch) of 1 mm. . In particular, the corner at the top of the protrusion 45 is rounded with an R radius of 0.01 to 0.05 mm to form a smooth chamfer.
[0049]
The seal portion 47 is arranged in a ring shape so as to surround all the protrusions 45, and when the silicon wafer 43 is sucked, the inside and outside of the suction surface K on which the protrusions 45 are formed are substantially formed. It can be separated (sealed) in an airtight state.
Further, the vacuum chuck 41 is formed with a small-diameter suction hole 49 penetrating in the thickness direction at a total of nine locations including a center and eight locations around the center. The suction hole 49 may have a cylindrical shape with the same inner diameter, but may have a larger inner diameter (for example, φ3 mm) on the non-suction surface H side opposite to the suction surface K than the inner diameter (for example, φ0.5 mm) on the suction surface K side. May be larger.
[0050]
Further, in this embodiment, as in the first embodiment, a coating layer 53 is formed on the entire surface of the ceramic portion (ceramic body: not shown) of the vacuum chuck 41 by conductive DLC coating.
b) Next, a method for manufacturing the vacuum chuck 41 of the present embodiment will be described.
[0051]
{Circle around (1)} A sintering aid, a forming aid, and the like are added to ceramic powder of alumina (Al ₂ O ₃ ), pulverized and mixed, and then spray-dried to prepare a formed powder.
This molding powder is formed into the shape of the vacuum chuck of the present embodiment by a rubber press method, a mold press method, or the like. Further, if necessary, raw processing is performed after molding.
[0052]
Next, the formed body is fired to obtain a ceramic sintered body.
This ceramic sintered body is polished with diamond abrasive grains to finish it to the required accuracy.
{Circle around (2)} In this embodiment, masking is performed on the suction surface K side to cover the formation positions of the protrusions 21 and the seal portions 23, and then, by sandblasting, the portions other than the portions where the protrusions 45 and the seal portions 47 are formed have a predetermined depth. The protrusion 45 and the seal part 47 are formed until the protrusion 45 reaches the height (that is, the height). Thereby, a ceramic body is formed.
[0053]
(3) Next, a conductive DLC coating is applied to the entire surface of the ceramic body of the vacuum chuck 41 in the same manner as in the first embodiment.
c) According to the present embodiment, the same effects as those of the first embodiment can be obtained. In particular, since a predetermined gap is formed between the suction surface H and the silicon wafer 3 by the large number of protrusions 45, There is an advantage that even if a foreign substance enters the gap, the surface accuracy in polishing the silicon wafer 43 does not decrease.
[0054]
It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment at all, and it goes without saying that the present invention can be implemented in various modes without departing from the gist of the present invention.
(1) For example, in the first and second embodiments, the vacuum chuck is described as an example. However, the above-described conductive DLC coating may be applied to the electrostatic chuck.
[0055]
(2) In the first and second embodiments, the example in which the conductive DLC coating is applied to the entire surface of the vacuum chuck has been described. However, it is only necessary to prevent foreign matter such as dust from adhering to the adsorption surface due to static electricity. It is effective if at least the conductive surface is coated with a conductive DLC coating.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram illustrating a configuration of a polishing machine using a vacuum chuck according to a first embodiment.
FIG. 2 is a perspective view showing a vacuum chuck according to the first embodiment.
FIG. 3 is a plan view showing a mounting surface side of the vacuum chuck according to the first embodiment.
FIG. 4 is a sectional view of the vacuum chuck taken along the line AA in FIG. 3;
FIG. 5 is an explanatory view showing an ionization vapor deposition method.
FIG. 6 is a perspective view showing a vacuum chuck and a silicon wafer according to a second embodiment.
FIG. 7 is a plan view showing a vacuum chuck according to a second embodiment.
[Explanation of symbols]
1. Polishing machine (CPM device)
3, 43 ... silicon wafer (semiconductor wafer)
7 Polishing head 13 Polishing head body 17, 41 Vacuum chuck (suction plate)
18, 51: ceramic body 37, 53: coating layer 45: protrusion (pin)
47: seal portion K: suction surface H: non-suction surface S: mounting surface

Claims

In a suction chuck made of ceramics that sucks and holds the work to be worked,
The chuck for suction according to claim 1, wherein the chuck for suction includes a coating layer formed of a conductive DLC coating on at least a suction surface side for sucking and holding the work.

The suction chuck according to claim 1, wherein the suction chuck is a vacuum chuck that sucks and holds the work by using a reduced pressure generated by a vacuum source.

3. The chuck according to claim 1, wherein the chuck is made of a material containing alumina as a main component.

The suction chuck according to any one of claims 1 to 3, wherein the coating layer has a Vickers hardness Hv of 3000 or more.

The chuck according to claim 1, wherein the coating layer has a volume resistivity ρ of 10 ⁻⁶ Ω · cm or less.

The suction chuck according to any one of claims 1 to 5, wherein a dynamic friction coefficient μ of the coating layer is less than 0.2.

The suction chuck according to any one of claims 1 to 6, wherein a number of pins for maintaining a distance between the work and the suction surface are provided on the suction surface side of the suction chuck.

The suction chuck according to any one of claims 1 to 7, wherein the coating layer has a color tone of 5.0 or less and a saturation of all chromatic colors of 2.5 or less.