JP2014028418A

JP2014028418A - 吸着テーブルの製造方法並びに吸着テーブル

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Publication number: JP2014028418A
Application number: JP2012170131A
Authority: JP
Inventors: Yasutomo Okajima; 康智岡島; takuro Mitani; 卓朗三谷; Masayoshi Hayashi; 将圭林
Original assignee: Mitsuboshi Diamond Industrial Co Ltd
Current assignee: Mitsuboshi Diamond Industrial Co Ltd
Priority date: 2012-07-31
Filing date: 2012-07-31
Publication date: 2014-02-13
Anticipated expiration: 2032-07-31
Also published as: TW201404743A; KR101891340B1; CN103567912A; JP5961064B2; TWI586613B; KR20140016804A; CN103567912B

Abstract

【課題】クッション材を嵌め込んだ多孔質セラミック製吸着テーブルの製造方法、並びに、当該製造方法により得られる吸着テーブルを提供する。
【解決手段】多孔質セラミック材で形成された上層板１の下面に下溝１ｂ’を閉曲線状に加工する工程と、この下溝１ｂ’の溝幅より狭い溝幅の貫通溝１ｂ”を上層板１の上面から下溝に貫通させて略逆Ｔ字形溝１ｂを加工し、これにより上層板１を枠部材１ｃと吸着エリアとなるセンター部材１ｄとに分断する工程と、枠部材１ｃの内側面並びにセンター部材１ｄの外側面を非通気性のコーティング材によって被覆する工程と、上層板１のセンター部材１ｄを枠部材１ｃに嵌め込んだ状態で、中層板２の上面に載置して取付治具９によりセンター部材１ｄを枠部材１ｃのセンターに位置決めした後、上層板１と中層板２とを接合する工程とからなるようにする。
【選択図】図４

Description

本発明は、ガラス、シリコン、セラミック（ＬＴＣＣ基板等）、化合物半導体等の脆性材料基板（以下これらを総称して基板という）にスクライブ溝（割断用の切溝）を加工したり、該スクライブ溝に沿ってブレイクしたりする際に、前記基板を吸着保持するための吸着テーブルの製造方法並びに吸着テーブルに関する。

スクライブ装置やブレイク装置などの基板加工装置に用いられる吸着テーブルは、図６に示すように、金属製の台板１０に多数のエア吸引孔１１を基板載置面１２に向かって開口させたものが知られている。各エア吸引孔１１は台板下部で中空空間のマニホールド１１ａに連なっており、外部に設けた真空ポンプＰにより当該マニホールド１１ａを介してエア吸引孔１１から吸引して基板載置面１２に載置した基板Ｗを吸着するようにしている。

また、金属製台板１０にエア吸引孔１１を設けたテーブルにおいて、基板載置面に置いた基板の密着性をよくするために改良された図７に示すような吸着テーブルがある。
この吸着テーブルは、台板１０の基板載置面１２の各端縁近傍に沿って、断面が逆Ｔ字形の溝１３が四角形の軌跡（閉曲線の軌跡）を描くように加工されており、この断面逆Ｔ字形溝１３に、平面視で四角形に枠組された非通気性のクッション材１４がその頂部を少し露出させた状態で嵌め込まれている。そして、基板加工時には、基板載置面１２に立設された位置決め用基準ピン１５に基板Ｗの端縁を当てて位置決めし、クッション材１４の頂面に基板Ｗを載置する。この状態で、エア吸引孔１１から吸引すると、基板Ｗはクッション材１４を圧縮しながら台板１０の基板載置面１２に吸引される。これにより、基板Ｗに多少のゆがみや湾曲変形があっても、エア吸引孔１１が形成された全エリアにわたって均等に密着させることができる。

台板１０に多数のエア吸引孔１１を設けた吸着テーブルの場合、シート状の薄い基板を吸着テーブルに載置して加工する時には、適正な吸着力（吸引力）で基板を吸着させることが必要である。吸着力が強過ぎるとエア吸引孔１１の部分で基板（被加工物）がへこむ。このようなへこみが生じると、例えば、基板表面にカッターホイールを圧接して転動させる加工では、カッターホイールの上下動によって、また、レーザビームによる加工では、ビーム焦点の位置ずれや照射パワー密度の低下によって加工品質が劣化する。また、吸着時に基板にへこみによるしわができると、しわで膨らんだ部分の加工品質が前述と同様の理由で劣化する。

したがって、適正な吸着力で基板を吸着し、基板面の凹凸の発生をできるだけ防止することが必要である。適正な吸着力は加工される基板の材質や厚みによって変化し、具体的には、例えば材質が柔らかく厚みの薄い基板ほど吸着力を弱めなければならない。適正な吸着のためにはエア吸引孔を小口径化して個々の吸着力を弱め、孔数を増やして全体としての吸着力を確保する必要がある。厚みが数十μｍ程度のシート状基板を凹凸が発生しないように吸着するためには、非常に小さな孔径のエア吸引孔を高密度で多数加工しなければならないが、その加工には限界がある。

そこで、テーブルの基板載置部を縦横に無数の小孔を有する多孔質のセラミック板で形成したものが、上述した金属製の吸着テーブルとともに従来から用いられている（特許文献１参照）。
当該多孔質セラミック板の多孔質部分の孔径は充分小さいため、一つの孔による吸着力は弱くて局所的な基板のへこみが生じないが、多孔質セラミック板と基板とが接する全面を吸着するために、基板全体を吸着する力としては充分であり、薄い基板を固定するための吸着テーブルとして有効である。

特開２００１−１３８０９５号公報

しかしながら、セラミック板の材質は脆く、特に多孔質のセラミック材は脆性が高いため、上記図７で示した断面逆Ｔ字形溝のような複雑な溝や、基準ピンをねじ込むためのネジ孔などを精密に加工することが困難であった。
そこで本発明は、多孔質のセラミック板を吸着テーブルの吸着面として使用するものでありながら、吸着面の一部にクッション材を嵌め込むための断面逆Ｔ字形溝などの複雑な加工を可能とした吸着テーブルの製造方法、並びに、当該製造方法により得られる吸着テーブルを提供することを目的とするものである。

上記目的を達成するために本発明では次のような技術的手段を講じた。すなわち、本発明の吸着テーブルの製造方法は、多孔質セラミック材で形成され、かつ、上面を基板載置面とした上層板が、上下に貫通する多数のエア吸引孔を有する中層板の上面に接合され、前記エア吸引孔に連通された真空排気手段によって減圧することにより前記基板載置面に載置した基板を吸着保持するための吸着テーブルの製造方法であって、前記上層板の下面に下溝を閉曲線状に加工する工程と、この下溝の溝幅より狭い溝幅の貫通溝を上層板の上面から下溝に貫通させて断面が逆Ｔ字形の溝を前記閉曲線状に加工し、これにより前記上層板を吸着エリアとなるセンター部材と枠部材とに分断する工程と、前記枠部材の内側面並びにセンター部材の外側面を非通気性のコーティング材（例えば、エポキシ樹脂）によって被覆する工程と、前記上層板のセンター部材を枠部材に嵌め込んだ状態で、前記中層板の上面に載置して取付治具によりセンター部材を枠部材のセンターに位置決めした後、上層板と中層板とを接合する工程とからなるようにした。

本発明の分断方法によれば、上層板の下面にまず下溝を加工し、次いで、この下溝の溝幅より狭い溝幅の貫通溝を加工することによって、上層板を一度、枠部材とセンター部材とに分離し、これを再び組み合わせて中層板の上面に貼り合わせる。これにより、たとえ加工が困難な脆い多孔質セラミック材が素材であるとしても、逆Ｔ字形溝を精度よく形成することが可能となる。
また、上層板を枠部材とセンター部材とに分離した際に、枠部材の内側面並びにセンター部材の外側面への非通気性のコーティング材（例えば、エポキシ樹脂）のコーティングが簡単にできるので、逆Ｔ字形溝からの漏れによる吸着力（吸引力）の低下を防止することができる。

本発明の製造方法において、前記上層板と中層板とを接着剤（例えば、エポキシ樹脂）で接合した後、前記中層板のエア吸引孔の下方から、当該エア吸引孔に面する上層板と中層板との接着層を切削除去する工程を含む構成とするのがよい。
これにより、接着層による吸引の低下を回避することができる。

本発明の製造方法において、前記上層板並びに中層板に同軸状に設けられる基準ピン挿通孔を加工し、当該中層板の挿通孔の直径を、上層板の挿通孔よりも大きく形成しておいて前記中層板の挿通孔に合成樹脂の充填材を充填し、前記上層板を前記中層板に接合した後に前記充填材に基準ピン用のピン穴を加工するようにするのがよい。
これにより、中層板が小さなネジ加工の困難なセラミック材で形成されていても、上層板の基準ピン挿通孔の位置に合わせて基準ピンを挿通するためのピン孔を正確に加工することができる。

また、本発明の吸着テーブルは、多孔質のセラミック材で形成され、かつ、上面を基板載置面とした上層板と、前記上層板の下面に接合され、かつ、上下に貫通する多数のエア吸引孔を有する中層板と、前記中層板の下面に接合され、かつ、前記エア吸引孔の下端側の開口が塞がれないように中央部分に中空空間を形成する枠状の下層板と、前記下層板の下面に取り付けられたベースプレートとからなり、前記上層板が、上下に貫通し断面が逆Ｔ字形かつ平面視が閉曲線状の溝によって分断された枠部材とセンター部材とから形成されて前記中層板の上面に接合されており、前記溝によって隔てられた枠部材の内側面並びにセンター部材の外側面が非通気性のコーティング材によって被覆されており、前記下層板の中空空間が外部の吸引エア源（真空排気手段）に連通されている構成とした。本発明の吸着テーブルは、下層板を加工装置のベースプレート上に設置された状態で使用される。
これにより、上層板が多孔質セラミックであっても、断面が逆Ｔ字形で閉曲線をなす溝を、上層板の基板載置面に加工精度よく形成することができるとともに、逆Ｔ字形溝からの漏れによる吸引力の低下を防止した吸着テーブルを提供することができる。

本発明に係る吸着テーブルの使用時の状態を示す断面図。図１の吸着テーブルのクッション材を取り外した状態を示す斜視図。図１の吸着テーブルの分解斜視図。図１の吸着テーブルの製造工程を示す説明図。本発明に係る吸着テーブルの他の実施例を示す斜視図。従来の吸着テーブルの一例を示す断面図。従来の吸着テーブルの別の一例を示す断面図。

以下において本発明に係る吸着テーブルの製造方法をその実施の形態を示す図面に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明に係る吸着テーブルの使用時の状態を示す断面図であり、図２は吸着テーブルの斜視図であり、図３は吸着テーブルの分解斜視図であり、図４は吸着テーブルの製造工程を示す説明図である。

吸着テーブルＡは、上層板１と、中層板２と、下層板３とが（例えば、ネジ留めで）組み合わされることにより構成される。
上層板１は、縦横に無数の微細な小孔を有する多孔質のセラミック材で形成され、かつ、上面が基板載置面１ａとなっている。上層板１の基板載置面１ａの各端縁近傍に沿って断面が逆Ｔ字形の溝１ｂ（以下、逆Ｔ字形溝１ｂという）が四角形の軌跡（閉曲線）を描くようにループ状に形成されている。逆Ｔ字形溝１ｂは上下に貫通しており、これにより上層板１が逆Ｔ字形溝１ｂによって分断された枠部材１ｃと、実質的な吸着エリアとなるセンター部材１ｄとに分断されて中層板２の上面に接着剤で接合されている。この分断された枠部材１ｃの内側面１ｃ’並びにセンター部材１ｄの外側面１ｄ’は非通気性のコーティング材（例えば、エポキシ樹脂）によって被覆されている（図４参照）。これにより減圧時に逆Ｔ字形溝１ｂの部分からの漏れ（エアの流入）が防止されて、吸着エリアとなるセンター部材１ｄの吸着力が弱まるのを防止している。
また、上層板１には、加工すべき基板Ｗを基板載置面１ａに載置する際の位置決めに用いる基準ピン８が立設されている。この基準ピン８は、上層板１のピン挿通孔１ｅ（図４参照）を貫通して中層板２のピン穴２ｃに挿入されている。
なお、基準ピン８は、図１（ｂ）に示すように、筒部材８ａの内ネジ８ｂにイモネジ８ｃがねじ込まれており、イモネジ８ｃの先端がピン穴２ｃの底に当接して形成されている。このイモネジ８ｃの上端に形成された係合部８ｄにドライバー等の回動工具を係合させて回動することにより、イモネジ８ｃを上下動させて基準ピン８の長さ（上層板１からの突出量）を調整するように形成されている。

中層板２は、通気性のない無機質セラミック材で形成され、上層板１のセンター部材１ｄによって覆われる領域に対面する位置に、上下に貫通する多数のエア吸引孔２ａを備えている。

下層板３についても、通気性のない無機質セラミック材で形成され、中層板２の下面に接着剤で接合されている。下層板３は、中層板２のエア吸引孔２ａの下端側の開口部を塞がないように中央部分をくり抜いた中空空間３ａが形成された四角枠状の形状にしてある。
上記した上層板１、中層板２、下層板３は、多孔質セラミック材か無機質セラミック材かの相違はあっても同種のセラミック材で形成されているので、これら各層を接着剤で接合すれば、接着性がよく確実に接合することができ、各層の熱膨張率が同等であるため、温度が変化しても精度を維持することができるとともに、全体として軽量に形成することができる。

ベースプレート４は、鉄などの金属製素材で形成され、互いに接合された上層板１、中層板２並びに下層板３をその上面で受け止め、上層板１から貫通する連結ボルト５（図２図３参照）を介して各層とベースプレートとが締結されるようにして取り付けられている。ベースプレート４には、下層板３の中空空間３ａに通じるエア孔４ａが設けられており、エア孔４ａが、外部に設けた真空ポンプなどの真空排気装置Ｐに配管６を介して連通されている。

基板Ｗの加工時には、図１、図２に示すように、上層板１の逆Ｔ字形溝１ｂに、平面視で四角形に枠組されたクッション材７がその頂部を少し露出させた状態で嵌め込まれる。クッション材７の下端は膨大部７ａが設けられており、この膨大部７ａを逆Ｔ字形溝１ｂに強制的に押し込むことにより、膨大部７ａが逆Ｔ字形溝１ｂの幅広の下溝１ｂ’で膨らんでクッション材７を抜けにくくしている。
加工される基板Ｗは、基板載置面１ａに立設された位置決め用基準ピン８に基板Ｗの端縁を当てて位置決めしながら、クッション材７の頂面に載置する。この状態で、真空排気装置Ｐを駆動すると、基板Ｗはクッション材７を圧縮しながらテーブルの基板載置面１ａに吸引され、やがて全面が吸着される。これにより、基板に多少のゆがみや変形があっても、全エリアにわたって均等に密着保持させることができる。

次に上記吸着テーブルＡの製造方法について説明する。
まず、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、上層板１の下面に逆Ｔ字形溝１ｂの一部となる下溝１ｂ’をＮＣ切削装置などにより加工する。次いで、図４（ｃ）に示すように、この下溝１ｂ’の溝幅より狭い溝幅の貫通溝１ｂ”をウオータジェット加工装置により上層板１の上面から下溝１ｂ’に貫通して加工する。これにより形成された逆Ｔ字形溝１ｂによって、図４（ｄ）に示すように、上層板１が枠部材１ｃと、吸着エリアとなるセンター部材１ｄとに分断される。この分断された枠部材１ｃの内側面１ｃ’並びにセンター部材１ｄの外側面１ｄ’を非通気性のコーティング材（例えば、エポキシ樹脂）によって被覆する。また、上層板１の枠部材１ｃには基準ピン挿通用の貫通孔１ｅもこの段階で加工しておく。

また、中層板２には、図４（ｅ）に示すように、上下に貫通する多数のエア吸引孔２ａと、上層板１の基準ピン挿通孔１ｅと同軸になるようにして、しかも挿通孔１ｅより大径の基準ピン挿通孔２ｂを加工する。この中層板２の下面に、図４（ｆ）に示すように、中層板２のエア吸引孔２ａの下端開口部を塞がないように中央部分をくり抜いた中空空間３ａを有する四角枠状の下層板３を接着剤で接合する。この後、中層板２の基準ピン挿通孔２ｂに樹脂Ｍを充填する。

次いで、図４（ｇ）に示すように、上層板１のセンター部材１ｄを枠部材１ｃの内部に配置した状態で、中層板２の上面に載置する。そして（例えば、平面視で四角枠状の取付治具９を逆Ｔ字形溝１ｂに差し込んで）、センター部材１ｄを枠部材１ｃのセンターに位置決めして、上層板１と中層板２とを接着剤で接合する。この後、中層板２のエア吸引孔２ａの下方からドリルを差し込んで、エア吸引孔２ａに面する上層板１と中層板２との接着材層を切削除去して通気性を確保する。
次いで、図４（ｈ）に示すように、充填材Ｍに基準ピン８を挿入するためのピン穴２ｃを、上層板１の基準ピン挿通孔１ｅの位置に合わせて加工する。

上記の工程を経て上層板１、中層板２、下層板３を接合した後、エア孔４ａを備えたベースプレート４上に下層板３の下面が密着するようにして載置し、連結ボルト５（図２参照）で上層板１、中層板２、下層板３並びにベースプレート４を締結する。この連結ボルト５を挿通するための穴は、それぞれの部材の加工段階で予め設けておいてもよいが、精度等の点から、中下層は貼り合わせ後に一体で設けるようにしたほうがよい。

上記のように、上層板１の下面にまず下溝１ｂ’を加工し、次いで、この下溝１ｂ’の溝幅より狭い溝幅の貫通溝１ｂ”を加工することによって、上層板１を一度枠部材１ｃとセンター部材１ｄとに分離し、これを再び組み合わせて中層板２の上面に貼り合わせるようにしたことにより、素材が多孔質セラミック材であっても複雑な逆Ｔ字形溝１ｂを精度よく形成することが可能となる。また、上層板１を枠部材１ｃとセンター部材１ｄとに分離した際に、枠部材１ｃの内側面１ｃ’並びにセンター部材１ｄの外側面１ｄ’に漏れ（エアの流入）を防止するためのコーティング材を容易に被覆させることができる。

なお、上記した実施例では、上層板１の実質的な吸引エリアとなる平面視四角形のセンター部材１ｄ並びにその周辺を取り囲む逆Ｔ字形溝１ｂを一つだけ形成した実施例を示したが、これらを２つ以上の複数個、例えば、図５に示すように、４つの吸着エリアを同一平面上に形成することも可能である。

以上本発明の代表的な実施例について説明したが、本発明は必ずしも上記の実施形態に特定されるものでない。例えば、中層板２並びに下層板３は、無機質セラミックに代えて鉄などの金属材で形成することも可能である。また、図示は省略するが、下層板３を省略して、ベースプレート４に中層板２のエア吸引孔２ａに通じる中空空間（マニホールド）を形成して、この空間を真空排気装置Ｐに接続するようにしてもよい。その他本発明では、その目的を達成し、請求の範囲を逸脱しない範囲内で適宜修正、変更することが可能である。

本発明は、ガラス、シリコン、セラミック（例えば、ＬＴＣＣ）、化合物半導体等の脆性材料基板を加工する際に、前記基板を吸着保持する吸着テーブルに利用することができる。

Ｗ基板
Ａ吸着テーブル
Ｍ充填材
１上層板
１ａ基板載置面
１ｂ逆Ｔ字形溝
１ｃ枠部材
１ｄセンター部材
１ｅ基準ピン挿通孔
２中層板
２ａエア吸引孔
２ｂ基準ピン挿通孔
２ｃピン穴
３下層板
３ａ中空空間
４ベースプレート
４ａエア孔
５連結ボルト
６配管
７クッション材
８基準ピン
８ａ筒部材
９取付治具

Claims

多孔質セラミック材で形成され、かつ、上面を基板載置面とした上層板が、上下に貫通する多数のエア吸引孔を有する中層板の上面に接合され、前記エア吸引孔に連通された真空排気手段によって減圧することにより前記基板載置面に載置した基板を吸着保持するための吸着テーブルの製造方法であって、
前記上層板の下面に下溝を閉曲線状に加工する工程と、
この下溝の溝幅より狭い溝幅の貫通溝を上層板の上面から下溝に貫通させて断面が逆Ｔ字形の溝を前記閉曲線状に加工し、これにより前記上層板を吸着エリアとなるセンター部材と枠部材とに分断する工程と、
前記枠部材の内側面並びにセンター部材の外側面を非通気性のコーティング材によって被覆する工程と、
前記上層板のセンター部材を枠部材に嵌め込んだ状態で、前記中層板の上面に載置して取付治具によりセンター部材を枠部材のセンターに位置決めした後、上層板と中層板とを接合する工程と、
からなる吸着テーブルの製造方法。
前記上層板と中層板とを接着剤で接合した後、
前記中層板の吸引孔の下方からエア吸引孔に面する上層板と中層板との接着層を切削除去する工程を含む請求項１に記載の吸着テーブルの製造方法。
前記中層板の下面に、前記エア吸引孔の下端を開口するための中空空間を中央部分に形成した枠状の下層板を接合する工程を含む請求項１又は請求項２に記載の吸着テーブルの製造方法。
前記中層板並びに下層板が通気性のないセラミック材で形成されている請求項１〜請求項３の何れかに記載の吸着テーブルの製造方法。
前記上層板並びに中層板に同軸状に設けられる基準ピン挿通孔を加工し、
前記中層板の挿通孔の直径を前記上層板の挿通孔よりも大きく形成しておいて前記中層板の挿通孔に合成樹脂の充填材を充填し、前記上層板を前記中層板に接合した後に前記充填材に基準ピン用のピン穴を加工するようにした請求項４に記載の吸着テーブルの製造方法。
多孔質のセラミック材で形成され、かつ、上面を基板載置面とした上層板と、
前記上層板の下面に接合され、かつ、上下に貫通する多数のエア吸引孔を有する中層板と、
前記中層板の下面に接合され、かつ、前記エア吸引孔の下端側の開口が塞がれないように中央部分に中空空間を形成する枠状の下層板と、
前記下層板の下面に取り付けられたベースプレートとからなり、
前記上層板が、上下に貫通し断面が逆Ｔ字形かつ平面視が閉曲線状の溝によって分断された枠部材とセンター部材とから形成されて前記中層板の上面に接合されており、前記溝によって隔てられた枠部材の内側面並びにセンター部材の外側面が非通気性のコーティング材によって被覆されており、前記下層板の中空空間が真空排気手段に連通されていることを特徴とする吸着テーブル。