JP2016092240A

JP2016092240A - 真空吸着パッドおよび真空吸着装置

Info

Publication number: JP2016092240A
Application number: JP2014225660A
Authority: JP
Inventors: 忠浩長妻; Tadahiro Nagatsuma; 暢崇羽鳥; Nobutaka Hatori; 浩 ▲高▼波; Hiroshi Takanami
Original assignee: Tanken Seal Seiko Co Ltd
Current assignee: Tanken Seal Seiko Co Ltd
Priority date: 2014-11-05
Filing date: 2014-11-05
Publication date: 2016-05-23

Abstract

【課題】パッドの表面抵抗値を１０５〜１０１１Ωの静電気拡散性領域内に調整して、静電気放電によって非処理物が損傷するという懸念を解消した真空吸着パッドおよび真空吸着装置を提供する。【解決手段】多孔体２１から成る真空吸着パッド２の表面を被覆する導電性フッ素樹脂被膜２２を、被処理物との接触面で非導電性フッ素樹脂被膜２３から露出させて、パッドの表面抵抗値を１０５〜１０１１Ωの静電気拡散性領域内に調整する。【選択図】図２

Description

この発明は、多孔体から成る真空吸着パッド、およびその真空吸着パッドとそのパッドを保持する保持具とを有して成る真空吸着装置に関し、特に帯電した非処理物の静電気が緩やかに拡散（スローリークともいう。）するようにして、被処理物の損傷を防ぎ、製品の歩留まりを向上させた真空吸着パッドおよび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多孔体から成る真空吸着パッドが広く用いられている。そして、半導体や液晶の製造工程においては、厳密な製造管理を行うことで、製品の歩留まりを向上させているところ、塵の混入や静電気放電の発生などの障害を完全に排除できないでいる。

特に近年、半導体ウエハーの薄型化が進むにつれて、静電気放電によるウエハーの絶縁破壊などの損傷が製品の歩留まりを悪化させている。

多孔質カーボンから成る真空吸着パッドとしては、パッドの表面を導電性フッ素樹脂で被覆することで、被処理物の傷付きと汚れを防ぎ、さらなる低発塵性を実現させながら、パッドがカーボン材料本来の導電性を失なうおそれもない真空吸着パッドと、その真空吸着パッドを備える真空吸着装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

多孔質セラミックから成る真空吸着パッドとしては、相互に焼結して多孔質セラミックを構成する各結晶粒子に撥水性樹脂、例えばフッ素樹脂を被着形成することで、パッド（特許文献２において真空吸着用部材という。）への水の付着を防ぎ、研磨屑によってパッドが目詰まりしないようにした真空吸着パッドが提案されている（例えば、特許文献２参照）。この真空吸着パッドでは、結晶粒子の主成分がアルミナよりも電気抵抗の低い炭化ケイ素の場合は、真空吸着装置にアースを取ることで、研磨によって発生する静電気を逃がし、パッドに微細な研磨屑やゴミが静電付着して目詰まりすることがないようになっている。

また、半導電性を有するセラミックの保持用治具としては、被処理物が載せられる部分の表面（特許文献３において吸気路の表面という。）の表面抵抗値をほかの表面よりも小さく、例えば表面抵抗値を１０^６〜１０^１２Ωにすることで、被処理物の絶縁破壊を抑制したものが提案されている（例えば、特許文献３参照）。

特開２０１０−１３５４４３号公報（段落００１７，００２２）特開２００７−２０１３６３号公報（段落００３６）特開２０１０−１７７４１５号公報（段落００１３）

前記特許文献１に係る真空吸着パッドは、パッドの表面を導電性フッ素樹脂で被覆することで、被処理物の傷付きと汚れを防ぎ、さらなる低発塵性を実現させながら、パッドがカーボン材料本来の導電性を失なうおそれもないものである。そして、前記特許文献１に係る真空吸着パッドについては、パッドの表面を導電性フッ素樹脂で被覆することで、偶然にも、パッドの表面抵抗値が被覆前よりも上がり、帯電した非処理物を吸着しても、非処理物からパッドへの急激な放電は起こらない。そこで、前記特許文献１に係る真空吸着パッドと、その真空吸着パッドを備える真空吸着装置については、静電気放電によって非処理物が損傷するといったことは生じていない。

しかしながら、特に半導体の製造工程においては、ウエハーの薄型化によって、静電気放電による非処理物の損傷が懸念されており、その懸念を解消するためにパッドの表面抵抗値を１０^５〜１０^１１Ωの静電気拡散性領域内に調整することが望まれるようになった。

前記特許文献２に係る真空吸着パッドは、真空吸着装置にアースを取ることで、研磨によって発生する静電気を逃がし、電荷の蓄積を防ぐものである。そのため、前記特許文献２に係る真空吸着パッドは、帯電した非処理物を吸着したときの急激な放電を防ぐ有効な対策とはいえない。

前記特許文献３に係る保持用治具は、被処理物が載置される部分とほかの部分を貼り合わせることによって製造していることから、単一材料から成るパッドにはその技術を適用できない。

そこで、この発明では、前記した課題を解決し、多孔体から成る真空吸着パッド、およびその真空吸着パッドとそのパッドを保持する保持具とを有して成る真空吸着装置に関し、特に帯電した非処理物の静電気が緩やかに拡散（スローリークともいう。）するようにして、被処理物の損傷を防ぎ、製品の歩留まりを向上させた真空吸着パッドおよび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体から成る真空吸着パッドを、多孔体の表面に導電性フッ素樹脂被膜を有し、さらに導電性フッ素樹脂被膜の上に非導電性フッ素樹脂被膜を有するようにした。そして、導電性フッ素樹脂被膜を、被処理物との接触面で非導電性フッ素樹脂被膜から露出させた。

請求項２に係る発明では、多孔体を多孔質カーボンとした。

請求項３に係る発明では、真空吸着装置を、被処理物との接触面で導電性フッ素樹脂被膜を非導電性フッ素樹脂被膜から露出させた多孔体、または多孔質カーボンから成る真空吸着パッドと、その真空吸着パッドを保持する保持具とを有して構成した。

請求項１に係る発明によれば、真空吸着パッドを構成する多孔体の表面を被覆する導電性フッ素樹脂被膜を、被処理物との接触面で非導電性フッ素樹脂被膜から露出させたので、その露出の割合を調整することで、パッドの表面抵抗値を１０^５〜１０^１１Ωの静電気拡散性領域内に調整することができる。そこで、請求項１に係る発明によれば、帯電した非処理物を吸着しても、帯電した非処理物の静電気を緩やかに拡散させられることから、静電気放電による非処理物の絶縁破壊などの損傷を防ぐことができる。

特に、半導体ウエハーの製造工程においては、静電気放電によるウエハーの絶縁破壊などの損傷が製品の歩留まりを悪化させているところ、請求項１に係る発明によれば、パッドの表面抵抗値を１０^５〜１０^１１Ωの静電気拡散性領域内に調整することができるので、製品の歩留まりを向上させることができる。

別の効果として、請求項１に係る発明によれば、真空吸着パッドを構成する多孔体の表面をフッ素樹脂で被覆するようにしたので、被処理物をフッ素樹脂の被膜を介してパッドに吸着させることができる。ここで、フッ素樹脂が被処理物である半導体ウエハーやガラス基板よりも軟らかいことから、被処理物や保護フィルムに吸着痕や接触傷が付きにくくなる。

また、フッ素樹脂が非粘着性、低摩擦性、潤滑性を有することから、被処理物をパッドから簡単に剥すことができ、被処理物が傷付きにくくなる。

さらに、フッ素樹脂が撥水性を有することから、パッドに汚れが付きにくく、汚れが付いても簡単に洗い流すことができる。

さらにまた、真空吸着パッドを構成する多孔体の表面をフッ素樹脂で被覆するようにしたので、仮にパッドの製造過程で生じた加工粉がパッド内部に残っていた場合であっても、加工粉が発塵しにくくなり、加工粉で被処理物が汚れることを防ぐことができる。

また、前述したように、被処理物を傷付けることがないために、被処理物からの発塵も抑えることができる。

請求項２に係る発明によれば、真空吸着パッドを構成する多孔体を多孔質カーボンとしたので、導電性を有するパッドとして高く評価されている多孔質カーボンから成る真空吸着パッドについて、静電気放電によって非処理物が損傷するという懸念を解消することができる。

特に、多孔質カーボンから成る真空吸着パッドは、導電性を付与した多孔質セラミックから成る真空吸着パッドと比べて、パッドの表面抵抗値が極端に低いことから、静電気放電によって非処理物が損傷するという懸念が大きい。そこで、請求項２に係る発明によれば、多孔質カーボンから成る真空吸着パッドについて、パッドの表面抵抗値を１０^５〜１０^１１Ωの静電気拡散性領域内に調整することができるので、静電気放電によって非処理物が損傷するという懸念を解消することができる。

請求項３に係る発明によれば、真空吸着装置を、被処理物との接触面で導電性フッ素樹脂被膜を非導電性フッ素樹脂被膜から露出させた多孔体、または多孔質カーボンから成る真空吸着パッドと、その真空吸着パッドを保持する保持具とを有して構成したので、前述した効果を有する真空吸着装置を提供することができる。

実施形態に係る真空吸着装置の分解斜視図である。実施形態に係る真空吸着装置の要部断面図である。実施形態に係る真空吸着装置の断面図である。実施形態に係る真空吸着パッドの製造方法を説明する要部断面図であり、（ａ）は研磨前の状態を示す要部断面図であり、（ｂ）は研磨後の状態を示す要部断面図である。

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、前記特許文献１で、真空吸着パッドを構成する多孔体の表面を導電性フッ素樹脂で被覆することで、被処理物の傷付きと汚れを防ぎ、さらなる低発塵性を実現させながら、パッドの導電性を保持するといった成果を得ていた。また、その後の研究によって、前記特許文献１のように多孔質カーボンから成る真空吸着パッドの表面を導電性フッ素樹脂で被覆すると、パッドの表面抵抗値が被覆前よりも上がり、帯電した非処理物を吸着しても、非処理物からパッドへの急激な放電は起こらなくなるために、静電気放電によって非処理物が損傷するおそれが低くなることを確認していた。

しかし、実際に静電気放電による非処理物の損傷が生じていなくても、ウエハーの薄型化が進むにつれて静電気放電による非処理物の損傷が懸念され始めた。そして、その懸念を解消するために、パッドの表面抵抗値を１０^５〜１０^１１Ωの静電気拡散性領域内に調整することが望まれるようになった。そこで、発明者らは、その懸念を解消すべく、パッドの表面抵抗値を１０^５〜１０^１１Ωの静電気拡散性領域内に調整することに取り組んだ。

当初、発明者らは、パッドを被覆するフッ素樹脂の表面抵抗値を調整する方法、より詳しくは絶縁性フッ素樹脂コーティング液に添加するカーボンブラックなどの導電性物質の量を調整する方法によって、パッドの表面抵抗値を１０^５〜１０^１１Ωに調整することを試みた。しかし、この方法では、導電性物質が均一に拡散されないために、パッドの表面抵抗値が面内でばらつきやすかった。このように、フッ素樹脂の表面抵抗値を調整する方法では、パッドの表面抵抗値を１０^５〜１０^１１Ωに調整することは困難であった。

そこで、発明者らは、パッドを被覆するフッ素樹脂を非導電性フッ素樹脂に代え、非導電性フッ素樹脂の厚みを調整する方法によって、パッドの表面抵抗値を１０^５〜１０^１１Ωに調整することを試みた。しかし、この方法では、非導電性フッ素樹脂を可能な限り薄くしてもパッドの導電性が失われてしまった。

次ぎに、発明者らは、パッドの表面を導電性フッ素樹脂で被覆し、さらに非導電性フッ素樹脂で被覆してみたところ、やはりパッドの導電性が失われてしまった。

あるとき、発明者らは、導電性フッ素樹脂被膜の上に非導電性フッ素樹脂被膜を形成したパッドを研磨してみたところ、非導電性フッ素樹脂被膜の一部が削られて導電性フッ素樹脂被膜が露出したことによって、失われた導電性が回復すること見つけた。ここで、パッドの研磨は、パッドの平坦度を整える目的で行うもので、フッ素樹脂で被覆する前に行うのが常識である。

そして、発明者らは、導電性フッ素樹脂被膜の上に非導電性フッ素樹脂被膜を形成したパッドについて、導電性フッ素樹脂被膜を露出させる割合を調整することで、表面抵抗値を調整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、実施形態に係る真空吸着装置の分解斜視図であり、図２は、実施形態に係る真空吸着装置の要部断面図である。そして、図３は、実施形態に係る真空吸着装置の断面図である。

図１に示すように、真空吸着装置１は、多孔体２１から成る真空吸着パッド２と、図示しない真空源に通じる吸引孔３１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の被処理物Ｗを吸着保持する面（以下、表面という。）には、導電性フッ素樹脂被膜２２と、その導電性フッ素樹脂被膜２２の上に非導電性フッ素樹脂被膜２３が形成されている。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。

真空吸着パッド２は、多孔体２から成るパッドであり、ここでは多孔質カーボンから成るパッドである。その形状は、ここでは円盤状をしているが、円形でも四角形でも構わない。この真空吸着パッド２は、その表面が被処理物Ｗを吸着保持するように、また裏面が図示しない真空源に通じるようになっている。

導電性フッ素樹脂被膜２２は、導電性フッ素樹脂から成り、ここではポリテトラフルオロエチレン（以下、ＰＴＦＥという。）に、導電性を付与するためにカーボンブラックを添加したものから成る。

非導電性フッ素樹脂被膜２３は、非導電性フッ素樹脂から成り、ここではＰＴＦＥから成る。

なお、導電性フッ素樹脂被膜２２と非導電性フッ素樹脂被膜２３を構成するフッ素樹脂は、ここではＰＴＦＥであるが、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）やテトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）の外に、テトラフルオロエチレン・エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、クロロトリフルオエチレン・エチレン共重合体（ＥＣＴＦＥ）、ポリビニリデンフルオライド(ＰＶＤＦ)など各種フッ素樹脂でも構わない。

また、導電性フッ素樹脂２２は、前記フッ素樹脂に例えばカーボンブラックやカーボンファイバーなどのカーボン材料、酸化チタンや酸化スズなどの金属酸化物を添加したものでも構わない。

ホルダー３は、真空吸着パッド２を保持する容器であり、その底面に図示しない真空源に通じる吸引孔３１を有している。その形状は、ここでは円形の盆状をしているが、真空吸着パッド２の形状に合わせて四角形でも構わない。さらに、その形状は、ここでは真空吸着パッド２を嵌め合わせて保持できるよう盆状をしているが、例えば真空吸着パッド２を接着して保持する場合には盤状でも構わない。

図２に示すように、導電性フッ素樹脂被膜２２は、被処理物Ｗ（図１参照）との接触面で、非導電性フッ素樹脂被膜２３から露出している。

以上のように構成された真空吸着装置１では、図３に示すように、多孔体２１の表面に導電性フッ素樹脂被膜２２と、その導電性フッ素樹脂被膜２２の上に非導電性フッ素樹脂被膜２３が形成されている。そして、導電性フッ素樹脂被膜２２が、被処理物Ｗとの接触面で非導電性フッ素樹脂被膜２３から露出している（図２参照）。そこで、被処理物Ｗが導電性フッ素樹脂被膜２２と非導電性フッ素樹脂被膜２３を介して多孔体２１に吸着されるようになっている。

続いて、実施形態に係る真空吸着パッド２の製造方法について簡単に説明する。図４の（ａ）は、実施形態に係る真空吸着パッド２の製造方法を説明する要部断面図のうち、研磨前の状態を示す要部断面図であり、図４の（ｂ）は、研磨後の状態を示す要部断面図である。

図４の（ａ）に示すように、その表面に導電性フッ素樹脂被膜２２を有し、導電性フッ素樹脂被膜２２の上に非導電性フッ素樹脂被膜２３を有する多孔体２１について、その表面を破線で示す位置まで研磨して、図４の（ｂ）に示すように、導電性フッ素樹脂被膜２２を被処理物Ｗ（図１参照）との接触面で非導電性フッ素樹脂被膜２３から露出させる。このとき、導電性フッ素樹脂被膜２２の露出の割合を調整して、多孔体２１の表面抵抗値を１０^５〜１０^１１Ωの静電気拡散性領域内に調整する。

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、この発明に係る多孔体２１は、カーボンに限られるものではなく、セラミックでも金属でも構わず、素材自体に孔のあいているものでも、機械的に孔をあけたものでも構わない。

１真空吸着装置
２真空吸着パッド
２１多孔体
２２導電性フッ素樹脂被膜
２３非導電性フッ素樹脂被膜
３保持具（ホルダー）

Claims

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体から成る真空吸着パッドであって、
前記多孔体の表面に、導電性フッ素樹脂被膜を有し、
前記導電性フッ素樹脂被膜の上に、非導電性フッ素樹脂被膜を有し、
前記導電性フッ素樹脂被膜が、被処理物との接触面で、前記非導電性フッ素樹脂被膜から露出していることを特徴とする真空吸着パッド。
前記多孔体が、多孔質カーボンから成ることを特徴とする請求項１に記載の真空吸着パッド。
請求項１または請求項２に記載の真空吸着パッドと、その真空吸着パッドを保持する保持具とを有して成ることを特徴とする真空吸着装置。