JP2007180102A - 吸着体の製造方法及び吸着体 - Google Patents

Abstract

【課題】隔壁の形状、幅を任意に調整でき優れた平坦度を有する吸着体の製造方法を提供する。
【解決手段】
多孔質板１の吸引面３側に、複数の溝４を同心状に吸着面２まで到達しないように形成し、エポキシ樹脂やポリイミド接着剤やガラス系接着剤などの適度な粘度の接着剤で均一に埋め、硬化させて隔壁５を形成する。ケース１０の凹部１５に多孔質板１を挿入し接着固定し、吸着面２を隔壁５が幅０〜１ｍｍ露出するように研磨する。
【選択図】 図１

Description

この発明は、吸着体の製造方法及び吸着体に関する。

半導体ウエーハや、液晶製造で用いられる薄板状のガラス基板等の製造工程に用いられる装置には、半導体ウエーハやガラス基板を固定するための真空吸着装置が備えられており、その固定治具として吸着パッドと称する吸着体が使用されている。

半導体製造や液晶製造の分野では最近、大型化が進んでおり、基板の大型化により吸着パッドも大型化しつつあり、これに伴い従来から使用されてきたステンレス等の鉄系材料に貫通孔を施した吸着体に替わり、軽く大型化しやすいポーラスセラミックなどの多孔質材を用いた吸着体が使用されるようになってきている

また一方、吸着体が大型化するに伴い、一つの吸着体で異なるサイズのウエーハや液晶用ガラスに対応して吸着固定できるように吸着領域を複数に区画したものが、ユニバーサルチャックと称して、広く使用されている。
例えば文献１（特開平９−１７４３６４号公報）では、多孔質セラミックリングａを接着剤の仕切り膜bによって区画している。また、文献２（特願平１１−３２９９１７号公報）では多孔質セラミックリングの成形体同士を嵌め合わせ一体で焼結方法を示している。また、多孔質セラミックリングの中間に不浸透セラミックリングを配置する方法も提案されている。更に、文献３（特開平１０−１２８６３４号公報）の吸着盤は、吸着面に溝を設けて吸着盤を成型し、ここにガラス融着壁を形成した構成になっている。

特開平９−１７４３６４号公報 特願平１１−３２９９１７号公報 特開平１０−１２８６３４号公報

しかし、上記文献１の構成では、多孔質セラミックリング同士を嵌め合わせ接着するため、加工状リング同士の隙間から互いのリングの同心が０．２ｍｍ以上ずれる。そのため、ウエーハの繰返し吸着固定―開放によってずれの部分に異物が堆積し、ウエーハの加工精度を悪くする恐れがあり、またウエーハとの隙間が発生し真空度の低下につながる。また、リング同士の接着の場合、仕切り膜の接着層に０．１〜０．２ｍｍ程度の隙間ができる恐れがあり、接着部の強度低下と仕切り膜からの通気漏れが発生し、ウエーハなど被吸着物の吸着力の低下の問題や吸着―開放の繰返しによりウエーハの破損の問題があった。また文献２の場合、焼成時の収縮が１０％以上と大きいため、被吸着物に合わせたサイズからずれる恐れがあり、同様の問題が発生する。また上記、多孔質セラミックリングの中間に不浸透セラミックリングを配置する方法の場合は、多孔質セラミックリングと不浸透セラミックリングとは同質ではないため、精密に加工しても硬さの違いから吸着面に１０μｍ程度の段差は発生する問題があった。更に文献３の構成の場合も同様に、吸着面にガラス融着壁が露出するため、吸着面の研磨工程で、硬度の低いガラス融着壁が大きく削られて、吸着面の平坦度が悪化する問題がある。
本発明は上記従来技術の問題を解決することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は吸着面を有し通気性を有する多孔質材と、該吸着面を露出させ、反対側の吸引面を吸引するように該多孔質材を装着するケースとを有する、対象物を吸引保持するための吸着体の製造方法であって、多孔質板の一面側に、該多孔質板の他面側に所定の厚さの研磨代が残るように、多孔質板の厚さより短い深さの溝を形成し、該溝に隔壁材を充填し硬化させて、隔壁を形成する、ことを特徴とする。
上記構成においては、隔壁は多孔質材の非吸着面（吸引面）側に形成されるから、吸着面の研磨において、隔壁が露出しない程度か或いは露出しても若干の露出にとめておけば、吸着面の研磨は多孔質材の研磨だけとなるため、均一な研磨が可能であり、優れた平坦度の吸着面を得ることができる。
前記多孔質板の他面側を、他面側に露出する前記隔壁が幅３ｍｍ以下となるように研磨して吸着面とすることが望ましい。３ｍｍ以上の場合、隔壁の幅が厚くなりすぎ、平坦度が悪くなる上、薄いウエーハなどを吸着させた場合、非吸着部から割れるなどの問題が発生する。露出する隔壁が幅３ｍｍ以下の場合、上記問題が生ずることなく、また吸着面の平坦度を５μｍ以下に良好に維持できるからである。更に、隔壁の幅は１ｍｍ以下とするのが更に望ましい。
また吸着面の研磨の程度は前記研磨代が３ｍｍ以下となるようにするのが望ましい。この程度研磨代を残しても、隔壁のシール効果の低下は少なく、実質的な吸引力の低下を招くことはないからである。また研磨代を残すことにより吸着面は、一体の均質な組織となるため、その平坦度を更に良好なものとすることが可能である。
前記溝の断面形状が三角形状部を有し、該三角形状の頂点が他面側に向いているように形成することが望ましい。このように三角形状部を形成することにより三角形状部を有する隔壁が形成される。前記他面側の研磨を、前記三角形状部により形成される三角形状の隔壁の頂点から底辺に向けて所定長さまで除去するように行うことにより、容易に所定幅の隔壁を吸着面側に露出させることも可能になり、所望の幅の隔壁を簡単に形成することが可能になる。前記多孔質板の他面側の研磨は、前記ケースに収納した後、ケースに収納した状態で行うのが望ましい。
上記したように、溝及び隔壁の断面形状を三角形状部を有するように構成することにより、次の利点がある。
まず、三角形状の溝は加工がしやすく、溝の形成が容易であり、また隔壁材の充填も容易である。また、前記したように研磨により所望の幅の隔壁を吸着面に露出させることができ、任意の隔壁幅を容易に得ることができる。更に、多孔質板内で吸引される空気は三角形状部の斜面に沿って流れるため、吸引が円滑に行われ吸引効率が良くなる。

本発明の方法によれば、同心度に優れ、また平坦度に優れ吸着保持時の気密性が高い吸着体を製造することが可能である。

以下本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
最初に本発明方法により製造した吸着体の構造について説明する。
図1において、通気性を有する円形の多孔質板１はケース１０に形成された凹部１５内に嵌め込まれており、吸着面２を表側に露出している。ケース１０の表面１６は吸着面２と同一レベルになっている。

図２に示すように、多孔質板１の吸引面３側には円環状の溝４が同心且つ等間隔に２つ形成され、該溝４に隔壁５が形成されている。この隔壁５により吸引面３は吸引面３ａ、ｂ、ｃの３つのエリアに分割され、３種の大きさのウエーハなどに対応できるようになっている。

隔壁５は図２におけるR−R線断面が三角形状をなしており、その頂点５０が吸着面２の方向を向き、底辺５１が吸引面３側に露出している。
図３に示すように頂点５０と吸着面２の間は研磨代６になっており、適宜研磨により削られるようになっている。
図1の実施形態では、隔壁５の隔壁幅８が３ｍｍ以下の幅で吸着面２に露出するように吸着面２の研磨を行っている。
また、隔壁５を吸着面２に露出しないように構成することも可能であり、図３の実施形態では、研磨代６を３ｍｍ以下の厚さで若干残してあり、頂点５０は吸着面２に露出しないようになっている。
上記のように隔壁５は、三角形状をしているため、研磨によって吸着面２に露出する幅を任意に調整することが可能である。

ケース１０の凹部１５の底面には隔壁５の底辺５１を除いた部分に空隙１１が形成され、この空隙１１に吸引口１２が連通し、所定の吸引手段（図示せず）に接続され、吸引面３から通気性のある多孔質板１と通って吸着面２を吸引し、ウエーハなどを吸着面２に吸着する構成になっている。
隔壁５は前記したように断面三角形状をしているため、吸引による空気の流れが円滑であり、吸引効率が高くなる。

製造方法を説明する。
図４に示すように多孔質板１を用意する。多孔質板１は市販の気孔率２０〜４０％好ましくは３０〜３５％で気孔径３μｍから１８０μｍ好ましくは１０μｍ〜５０μｍの多孔質材を使用する。材質は種種のものが使用可能であるが、カーボンが最も好ましい。
多孔質セラミックは、非常に硬く、脆いため加工中に欠けや割れが発生する場合がある。それに比較して多孔質カーボンは適度な硬さから加工性が優れており、溝４の形成が容易である。また多孔質カーボンは熱膨張係数が小さいため加工時の寸法変化も極めて小さく、変形が少ない。更にセラミックに比較して約1/2から1/3の軽さであり、またカーボンは導電性のため吸着と開放を繰り返しても静電気は発生せず、対象物の帯電防止効果がある。そのため、ガラス、樹脂フィルム、シリコンウエハなど帯電し易い被吸着物の静電気保護にもなるなど利点がある。更に価格も安いなどの利点がある。

多孔質板１の吸引面３側に、複数の溝４を同心状に機械加工により形成する。例えば、旋盤やフライス盤、マシニングセンターなどで任意の深さまで形成する。溝４は前記したようにＲ−Ｒ線断面が三角形状となるように形成する。三角形状の加工は比較的容易であり、加工効率が高くなる。この時、溝４は吸着面２まで到達しないように形成し、図示するように任意の厚さｔの研磨代６が残るように形成する。

次に図５に示すように、溝４をエポキシ樹脂やポリイミド接着剤やガラス系接着剤などの適度な粘度の接着剤で均一に埋め、硬化させて隔壁５を形成する。

そして、図６に示すように、ケース１０の凹部１５内にある凸部１７に接着剤を塗布し、ここに多孔質板１を挿入し接着固定する。この時、ケース１０の表面１６は、吸着面２より若干（研磨分）下になるようにケース１０を作成しておく。図７にその状態を示す。
なお、ケース１０は、非浸透性あるいは難浸透性材であることが望ましく、また多孔質板１と熱膨張係数の近いものが、温度変化による変形を防止する意味で望ましい。また、吸引時の負圧で変形しない強度が必要であり、ステンレス材料、高強度炭素材料、不浸透カーボン、アルミナセラミックス等が望ましい。なお、凸部１７は接着強度を上げるため、ブラスト処理を施すことが望ましい。

次に吸着面２及び表面１６を研磨し、隔壁５が幅０〜３ｍｍ露出するようにする。
隔壁５の幅が３ｍｍ以下であれば、隔壁５の面積が吸着面２全体の面積に対して小さいため、ほぼ均一な研磨が可能であり、吸着面２の平坦度を良好なものとすることが可能である。
隔壁５の幅を０とし、吸着面２の表面に隔壁５が露出しないように研磨する場合は更に均一な研磨が可能であり、吸着面２の平坦度を更に良好なものとすることが可能である。この場合、前記研磨代６の厚さｔが３ｍｍ以下となるまで研磨する。研磨代６が３ｍｍ以下であれば、隔壁５の効果が維持でき、吸引力が実質的に低下せず、ウエーハなど被吸着物の加工精度が維持されるためである。

以上の方法においては、溝４を機械加工で作りこむため、同心円状の隔壁５の精度は同心度０．２以下、真円度０．２ｍｍ以下に仕上げることができる。
さらに、隔壁５を吸着面２に露出させないようにすることができ、吸着面２の材質は均一であるため吸着面２の平坦度を５μｍ以下に高精度に仕上げることができる。
また、従来のようなリング同士の嵌め合いではないため対象物のサイズに一致した区画を作ることができる。さらに、区画の精度が良いためウエーハのロボット搬送においても吸着固定のずれは発生しない。
またこの方法は従来のリングを多数組合せ方法ではないため、安いコストで吸着体を製作することができる。

他の実施形態を示す。
図１では隔壁５は全体が断面三角形状であったが、図８に示すように隔壁５の頂部に三角形状部５２を形成してもよい。
また、図１では全体を円形で形成したが、図９に示すように角形状とし、隔壁５も角形状とすることが可能である。更に図１０に示すように隔壁５を直線状に形成するなど種々の態様が可能である。

上記方法で５インチと８インチの両方のウエーハに適合するユニバーサルチャック（吸着体）を製作した。吸着面２から頂点５０までの距離（研磨代６のｔ）を０．１ｍｍ以下、約０．５ｍｍ、約１ｍｍ、約４ｍｍの４種類の吸着体を製作した。５インチサイズのウエーハを用い吸着固定力を測定した。その結果、０．１ｍｍ以下の吸着力を１００％とした場合、０．５ｍｍで９５％、１ｍｍで８５％と実用上問題なかった。４ｍｍでは７０％に低下し、研削盤に搭載してウエーハの加工試験を実施したところ、吸着力不足によりウエーハが加工中に動き、破損した。
上記研磨代６のｔを約３ｍｍとした吸着体をウエーハ研磨用研削装置に取りつけ、セルフ研磨を行った後、５インチのウエーハを１００枚加工した。その結果、本発明の吸着体を使用した場合、ウエーハの平坦度が１μｍであったのに対して、比較用として、市販の幅５ｍｍの仕切り板を介した従来のパッドを用いた場合、仕切り部分の影響でウエーハの平坦度が２μｍと悪くなった。

本発明の一実施形態を示す概略正面図。 本発明の一実施形態を示す平面図。 本発明の一実施形態の部分拡大図。 本発明の一実施形態の工程を示す概略正面図。 本発明の一実施形態の工程を示す概略正面図。 本発明の一実施形態の工程を示す概略正面図。 本発明の一実施形態の工程を示す概略正面図。 本発明の他の実施形態を示す概略正面図。 本発明の他の実施形態を示す概略斜視図。 本発明の他の実施形態を示す概略斜視図。

符号の説明

１：多孔質板、２：吸着面、３：吸引面、４：溝、５：隔壁、６：研磨代、８：隔壁幅、１０：ケース、１１：空隙、１２：吸引口、１５：凹部、１６：表面、１７：凸部、５０：頂点、５１：底辺、５２：三角形状部。

Claims (8)

1. 吸着面を有し通気性を有する多孔質材と、該吸着面を露出させ、反対側の吸引面を吸引するように該多孔質材を装着するケースとを有する、対象物を吸引保持するための吸着体の製造方法であって、
   多孔質板の一面側に、該多孔質板の他面側に所定の厚さの研磨代が残るように、多孔質板の厚さより短い深さの溝を形成し、
   該溝に隔壁材を充填し硬化させて、隔壁を形成し、
   前記多孔質板の他面側を、研磨して吸着面とする、
   ことを特徴とする吸着体の製造方法。
2. 前記多孔質板の他面側を、他面側に露出する前記隔壁が幅３ｍｍ以下となるように研磨して吸着面とする、
   請求項1に記載の吸着体の製造方法。
3. 前記多孔質板の他面側を、前記研磨代が３ｍｍ以下となるように研磨して吸着面とする、
   請求項1に記載の吸着体の製造方法。
4. 前記溝の断面形状が三角形状部を有し、該三角形状の頂点が他面側に向いている、
   請求項1又は２又は３に記載の吸着体の製造方法。
5. 前記溝の断面形状が三角形状部を有し、
   該三角形状の頂点が他面側に向いており、
   前記他面側の研磨を、前記溝の三角形状部により形成される三角形状の隔壁の頂点から底辺に向けて所定長さまで除去するように行い、
   所定幅の隔壁を他面側に露出させる、
   請求項１又は３又の吸着体の製造方法。
6. 前記多孔質板の他面側の研磨を、前記ケースに収納した後に行う、
   請求項１又は２又は３又は４又は５の吸着体の製造方法。
7. 吸着面を有し通気性を有する多孔質材と、該吸着面を露出させ、反対側の吸引面を吸引するように該多孔質材を装着するケースとを有する、対象物を吸引保持するための吸着体であって、
   多孔質板の一面側に形成され、該多孔質板の他面側に所定の厚さの研磨代が残るように形成された、多孔質板の厚さより短い深さの溝と、
   該溝に隔壁材を充填し硬化させて形成された隔壁と、
   前記多孔質板の他面側を、前記研磨代が３ｍｍ以下となるように研磨して形成された吸着面と、
   を有することを特徴とする吸着体。
8. 前記溝の断面形状が三角形状部を有し、該三角形状の頂点が他面側に向いている、
   請求項７に記載の吸着体。
   

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