JP2010103332A - 真空吸着装置 - Google Patents

Abstract

【課題】パッドの耐圧強度を維持または向上させつつ、パッド全面からの均一な流量分布を実現した真空吸着装置を提供する。
【解決手段】その表面で被処理物を吸着保持しその裏面で真空源に通じる多孔質材料から成る真空吸着パッド２の裏面に、複数の環状溝２１と、その環状溝を放射状に互いに連通する連通溝２２とを備えるようにして、真空吸着パッドの裏面とホルダー３の内底面との間に溝状の隙間をつくる。また、連通溝を同一放射状線上からずらして、連通溝にかかる応力を同一放射状線上から分散させる。
【選択図】図２

Description

この発明は、多孔質材料から成る真空吸着パッドと、そのパッドを支持する支持具とを有して成る真空吸着装置に関し、特にパッドの耐圧強度を維持または向上させつつ、パッド全面からの均一な流量分布を実現した真空吸着装置に関する。

半導体や液晶の製造工程においては、半導体ウエハーやガラス基板などの被処理物を固定するために真空吸引力を利用した真空吸着装置が用いられており、その固定治具として真空吸着パッドが広く用いられている。そして近年、被処理物をより均一に吸着するために、セラミックやカーボンなどの多孔質材料から成る真空吸着パッドが提案されている。

この多孔質材料から成る真空吸着パットと、そのパッドを支持する支持具とを有して成る真空吸着装置としては、真空源に通じるパッド（特許文献１において載置部という）の裏面に凹凸部を形成し、この凹凸部と嵌合するように支持具（特許文献１において支持部という）の内底面に形成した凹凸部とを隙間なく接合させることで、パッド表面の平坦度を高めたものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

また、多孔質ではない材料から成ると思われる真空吸着パッドと、そのパッドを支持する支持具とを有して成る真空吸着装置としては、パッドに中心孔を取り囲む環状の吸着溝を形成するとともに、パッドまたは支持具（特許文献２において支持プレートという）の少なくとも一方に吸着溝と中心孔とを相互に連通させるための連通溝を形成したものが提案されている（例えば、特許文献２参照）。
特開２００５−２０５５０７号公報（段落００１２，００１６、図４） 特開２００８−６２３２９号公報（段落０００９、図２，図３）

しかしながら、前記特許文献１に係る真空吸着装置では、パッド表面における吸引力が、支持具に形成された吸引孔に近い部分で強く、遠い部分で弱くなるために、吸着力にばらつきが生じる。

特に、発明者は真空吸着パッドの気孔径を前記特許文献１に係る真空吸着パッドよりも小さくすることでパッド表面の平坦度を高めることを検討しているが、このような従来よりも気孔径の小さなパッドにおいて前記特許文献１に係る構造を用いると、パッド表面における吸引力のばらつきがより大きくなり、被処理物を歪みなく全面吸着することができない。

また、前記特許文献２に係る真空吸着装置は、パッドを貫通する溝が形成されていることから、そもそも多孔質ではない材料から成る真空吸着パッドを有して成る真空吸着装置である。そして、前記特許文献２に係る真空吸着装置では、パッド表面においてパッドを貫通する溝部分のみに吸引力が生じるために、特に薄い被処理物や柔らかい被処理物を吸着させる場合には被処理物に歪みや破損が生じやすい。

さらに、近年では半導体や液晶の大型化や薄型化が進んでいるために、従来よりもパッド表面の全面において均一な吸引力を有する、すなわちパッド全面からの流量分布が均一な真空吸着装置が望まれている。

そこで、この発明では、前記した課題を解決し、多孔質材料から成る真空吸着パッドと、そのパッドを支持する支持具とを有して成る真空吸着装置であって、パッドの耐圧強度を維持または向上させつつ、パッド全面からの均一な流量分布を実現した真空吸着装置を提供することを目的とする。

前記課題を解決するため、請求項１に係る発明では、その表面で被処理物を吸着保持しその裏面で真空源に通じる多孔質材料から成る真空吸着パッドと、その真空吸着パッドを支持する支持具とを有して成る真空吸着装置を、真空吸着パッドの裏面に、複数の環状溝と、その環状溝を放射状に互いに連通する連通溝とを有するようにした。

請求項２に係る発明では、連通溝を同一放射状線上からずらすようにした。

請求項１に係る発明によれば、多孔質材料から成る真空吸着パッドの裏面に、複数の環状溝と、その環状溝を放射状に互いに連通する連通溝とを有するようにしたので、環状溝と連通溝が真空源と通じる吸気路として機能し、吸引孔からパッド表面までの距離にかかわらずパッド表面の全面における吸引力を均一にでき、パッド全面からの流量分布を均一にすることができる。その結果として、高精度で歪みのない全面吸着ができる。

請求項２に係る発明によれば、連通溝を同一放射状線上からずらしたので、連通溝が放射状に設けられる場合と比べて、パッド表面の全面における吸引力をより均一にでき、パッド全面からの流量分布をより均一にすることができるとともに、連通溝にかかる応力が同一放射状線上から分散するためにパッドの耐圧強度を向上させることもできる。

まず、この発明の創作の基礎となる事項について簡単に説明する。発明者らは、多孔質材料から成る真空吸着パッドと、そのパッドを支持する支持具とを有して成る真空吸着装置に関して、パッドの気孔径を従来よりも小さくすることでパッド表面の平坦度を高めることに一定の成果を得ていたところ、近年の半導体や液晶の大型化や薄型化に伴いパッド全面からの流量分布がより均一な真空吸着パッドが望まれていることに着目し、パッド全面からの流量分布をより均一にすることを検討してきた。

そして発明者らは、一般に多孔質材料から成る真空吸着パッドを加工すれば、パッドの耐圧強度が低下して使用に耐えられないと考えられているところ、加工しても基準を上回る耐圧強度を保てるとともに、溝の配置や構造によってはパッドの耐圧強度を維持または向上できることを見いだし、この発明を創作するに至ったものである。

次に、この発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、この発明に係る真空吸着装置の分解斜視図である。図１に示すように、真空吸着装置１は、真空吸着パッド２と、図示しない真空源に通じる吸引孔３３を有する保持具（以下、ホルダーという）３とを有して構成されており、真空吸着パッド２とホルダー３とは接着剤によって接着されている。そして、真空吸着装置１では真空源によって負圧を与えることで真空吸着パッド２の表面に被処理物Ｗを吸着固定するように構成されている。

図２は、最良の実施形態に係る真空吸着パッド２を裏面から見た斜視図であり、図３は、最良の実施形態に係る真空吸着パッド２の裏面の平面図である。図２と図３に示すように、真空吸着パッド２の裏面には、複数の環状溝２１と、その環状溝２１を放射状に互いに連通する連通溝２２が設けられている。

真空吸着パッド２は、カーボンやセラミックなどの多孔質材料から成る円盤状のパッドであり、ここではカーボンから成る。

環状溝２１は、真空吸着パッド２の裏面に、換言するとホルダー３（図１参照）の内底面と対向する面に、設けられた環状の溝である。この環状溝２１は、少なくとも２本以上設けられており、ここでは真空吸着パッド２の中心に対して同心円上に４本ほど設けられている。

連通溝２２は、複数の環状溝２１を放射状に互いに連通する溝である。ここでは、通連溝２２は、放射状に３本ほど等間隔に設けられており、中心から周囲に向けて同一放射状線上からそれぞれ６０度ほどずれている。

そして、環状溝２１と連通溝２２は、それぞれの溝の縁に、その縁の角を取ったテーパー形状の面取り面２１ａ，２２ａを有している。

図４は、図３のＡ−Ａ断面図である。図４に示すように、真空吸着パッド２の裏面、ここでは図４を正視して下側の面に、左右対称に複数の環状溝２１が設けられている。そして、環状溝２１の縁が、換言すると環状溝２１の両側面が、開口方向に広がるような面取り面２１ａに形成されている。

以上のように構成された真空吸着パッド２では、環状溝２１と連通溝２２によって、真空吸着パッド２をホルダー３に装着すると、真空吸着パッド２の裏面とホルダー３の内底面との間に溝状の隙間ができる。

図５は、最良の実施形態に係る真空吸着装置１の断面図である。図５に示すように、真空吸着装置１は、真空吸着パッド２がホルダー３に嵌め入れられているが、最良の実施形態に係る真空吸着パッド２では、環状溝２１と連通溝２２（図２または図３参照）が設けられているために、真空吸着パッド２の裏面とホルダー３の内底面との間に溝状の隙間ができる。そして、この溝状の隙間が、真空源によって負圧を与えた場合に吸気路となり、例えば図３に示すように真空吸着パッド２の裏面の全面に及んで環状溝２１と連通溝２２を設ければ、真空吸着パッド２の裏面から均一に吸気できるようになっている。

また、最良の実施形態に係る真空吸着装置１では、図２と図３に示すように、連通溝２２が同一放射状線上からずれているために、連通溝２２にかかる応力が同一放射状線上から分散できるようになっている。

さらに、最良の実施形態に係る真空吸着装置１では、図２と図３に示すように、環状溝２１と連通溝２２の縁が、その縁の角を取ったテーパー形状の面取り面２１ａ，２２ａであるために、縁がとがった角の場合と比べて、縁の部分にかかる応力が集中することを防げるようになっている。

続いて、この発明の他の実施形態に係る真空吸着装置について、相違点を中心に説明する。図６は、他の実施形態に係る真空吸着パッド２’の裏面の平面図である。図６に示すように、他の実施形態に係る真空吸着パッド２’は、連通溝２２’が放射状に、ここでは中心から周囲に向けて同一放射状線上に３本ほど設けられている。

以上のように構成された他の実施形態に係る真空吸着装置では、真空吸着パッド２’をホルダー３に装着すると、真空吸着パッド２’の裏面とホルダー３の内底面との間に溝状の隙間ができる。そして、この溝状の隙間が、真空源によって負圧を与えた場合に吸気路となり、例えば図６に示すように真空吸着パッド２’の全面に及んで環状溝２１’と連通溝２２’を設ければ、真空吸着パッド２’の裏面から均一に吸気できるようになっている。

図７は、この発明の他の実施形態に係る真空吸着装置に用いられる保持具（以下、ホルダーという）３’の斜視図である。図７に示すように、他の実施形態に係る真空吸着装置に用いられるホルダー３’の内底部には、複数の環状溝３１と、その環状溝３１を放射状に互いに連通する連通溝３２が設けられている。

以上のように構成された他の実施形態に係る真空吸着装置に用いられるホルダー３’は、その裏面に溝のない従来の真空吸着パッドを嵌め入れると、環状溝３１と連通溝３２の部分が溝状の隙間となる。そして、この溝状の隙間が、真空源によって負圧を与えた場合に吸気路となるようになっている。

以上、この発明の実施形態について説明したが、この発明は前記実施形態には限定されない。例えば、この発明に係る真空吸着装置１に用いられる真空吸着パッド２，２’は、多孔質材料から成るものであればよく、カーボンやセラミックに限られるものではない。しかしながら、一般にカーボンはセラミックと比べて材料強度が劣るために、カーボン製パッドの方がセラミック製パッドよりも耐圧強度が劣ることが予想される。そのために、カーボン製パッドの方が、パッドの耐圧強度を維持または向上させつつ、パッド全面からの均一な流量分布を実現できる点で有効である。

この発明において溝とは、細長い凹みであればよく、その深さや幅が問われるものではなく、例えば肉眼で確認できないような微細な溝であってもよい。

この発明において環状とは、端がなく繋がっていればよく、円形に限られるものではなく、環状溝の形はパッドの形状に合わせて適宜変更されるものである。また、複数の環状溝は、必ずしも同心円上に設けられるものとも限らない。

この発明において同一放射状線上からずれているとは、中心から周囲に向けて直線を引いた場合に、その直線上から外れればよく、外れる程度が問われるものではない。

この発明に係る真空吸着装置の分解斜視図である。 最良の実施形態に係る真空吸着パッドを裏面から見た斜視図である。 最良の実施形態に係る真空吸着パッドの裏面の平面図である。 図３のＡ−Ａ断面図である。 最良の実施形態に係る真空吸着装置の断面図である。 他の実施形態に係る真空吸着パッドの裏面の平面図である。 この発明の他の実施形態に係る真空吸着装置に用いられる保持具の斜視図である。

符号の説明

１ 真空吸着装置
２ 真空吸着パッド
２１ 環状溝
２２ 連通溝
３ 保持具（ホルダー）

Claims (2)

1. その表面で被処理物を吸着保持しその裏面で真空源に通じる多孔質材料から成る真空吸着パッドと、その真空吸着パッドを支持する支持具とを有して成る真空吸着装置であって、
   前記真空吸着パッドの裏面が、複数の環状溝と、その環状溝を放射状に互いに連通する連通溝とを有することを特徴とする真空吸着装置。
2. 前記連通溝が、同一放射状線上からずれていることを特徴とする請求項１に記載の真空吸着装置。

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