JP2022010545A

JP2022010545A - 吸着パッド

Info

Publication number: JP2022010545A
Application number: JP2020111191A
Authority: JP
Inventors: 政生吉田; Masao Yoshida; 哲吉村; Satoru Yoshimura
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2020-06-29
Filing date: 2020-06-29
Publication date: 2022-01-17
Anticipated expiration: 2040-06-29
Also published as: JP7538635B2

Abstract

【課題】安定して基板などの載置物を吸着することができ、載置物をほとんど傾けることがない吸着パッド、ならびにこの吸着パッドを備える搬送部材、搬送装置および処理装置を提供する。【解決手段】本開示に係る吸着パッドは、表面と、表面の反対側に位置する裏面と、表面から裏面に向かって伸びる外側面および内側面とを含み、断面が矩形状を有する環状体で形成されている。表面と外側面とは第１傾斜面を介して接続され、裏面と外側面とは第２傾斜面を介して接続されている。【選択図】図１

Description

本発明は、吸着パッド、ならびにこの吸着パッドを備える搬送部材、搬送装置および処理装置に関する。

従来、半導体ウェハなどの基板を裏面側から吸着保持して搬送する部材として、吸着部を備えた板状の搬送アームが使用されている。このような搬送アームとして、例えば特許文献１には、温度が高い状態で基板を吸着保持して搬送し、基板の脱離を容易にすることが可能な搬送アームが記載されている。特許文献１に記載の搬送アームは、基板を吸着して保持する保持部を備え、保持部が排気口と、排気口の周囲にスクィーズパッキン（squeeze packing）からなる吸着部材とを備える。

この特許文献１に記載の搬送アームに備えられる吸着部材は、載置面と外側面との交差部にバリがあると、基板の吸着が不安定になるという問題がある。

特開２０１４－１１８２５０号公報

本開示の課題は、安定して基板などの載置物を吸着することができ、載置物をほとんど傾けることがない吸着パッド、ならびにこの吸着パッドを備える搬送部材、搬送装置および処理装置を提供することである。

本開示に係る吸着パッドは、表面と、表面の反対側に位置する裏面と、表面から裏面に向かって伸びる外側面および内側面とを含み、断面が矩形状を有する環状体で形成されている。表面と外側面とは第１傾斜面を介して接続され、裏面と外側面とは第２傾斜面を介して接続されている。

本開示によれば、安定して基板などの載置物を吸着することができ、載置物をほとんど傾けることがない吸着パッドを提供することができる。

（Ａ）は、本開示の一実施形態に係る吸着パッドを備える搬送部材の斜視図を示し、（Ｂ）は、本開示の一実施形態に係る吸着パッドを備える搬送部材の平面図を示す。（Ａ）および（Ｃ）は、図１に示す搬送部材に備えられた吸着パッドの平面図を示し、（Ｂ）は（Ａ）に示すＹ－Ｙ線で切断した際の断面を示す断面図し、（Ｄ）は（Ｃ）に示すＹ’－Ｙ’線で切断した際の断面を示す断面図を示す。図１に示すＸ－Ｘ線で切断した際の断面を示す断面図を示す。図３に示す領域Ｚの拡大説明図を示す。

本開示に係る吸着パッドは、上記のように、表面と、表面の反対側に位置する裏面と、表面から裏面に向かって伸びる外側面および内側面とを含み、断面が矩形状を有する環状体で形成されている。

本開示の一実施形態に係る吸着パッドを、図１～４に基づいて説明する。図１（Ａ）は、本開示の一実施形態に係る吸着パッドを備える搬送部材の斜視図を示す。図１（Ｂ）は、本開示の一実施形態に係る吸着パッドを備える搬送部材の平面図を示す。搬送部材１に備えられる吸着パッド２は、環状体で形成されている。

吸着パッド２の形状は、環状体であれば限定されず、例えば、平面視した場合に、図２（Ａ）に示すようなレーストラック形状を有する吸着パッド２１、図２（Ｃ）に示すような円形状を有する吸着パッド２２などが挙げられる。レーストラック形状を有する環状体を採用すると、得られる吸着パッド２は、搬送アームなどの搬送部材の先端部側の幅が狭くても、基板などの載置物の裏面に対する真実接触面積を増やすことができる。その結果、載置物の静止摩擦力を、より向上させることができる。

吸着パッド２を形成している環状体は、図３に示すように、表面２ａと、表面２ａの反対側に位置する裏面２ｂと、表面２ａから裏面２ｂに向かって伸びる外側面２ｃおよび内側面２ｄとを含む。環状体の断面は、図３に示すように矩形状を有している。図３は、図１に示すＸ－Ｘ線で切断した際の断面図を示す。

環状体の材質は限定されず、例えば、樹脂、セラミックスなどが挙げられる。樹脂としては、例えば、ポリエーテルエテルケトン樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリベンゾイミダゾール樹脂などが挙げられる。これらの樹脂は単独で使用してもよく、２種以上を併用してもよい。

これらの樹脂の中でも、ポリエーテルエテルケトン樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリイミド樹脂およびポリベンゾイミダゾール樹脂からなる群より選択される少なくとも１種の樹脂であるのがよい。これらの樹脂は、比較的高い荷重たわみ温度を有しており、得られる吸着パッド２の耐熱性をより向上させることができる。

セラミックスとしては、例えば、酸化アルミニウム、酸化イットリウム、イットリウムアルミニウム複合酸化物、酸化マグネシウム、炭化珪素、窒化珪素、酸化ジルコニウム、酸化チタン、サイアロンなどを主成分とするセラミックスが挙げられる。これらのセラミックスは単独で使用してもよく、２種以上を併用してもよい。

本明細書において「セラミックスにおける主成分」とは、セラミックスを構成する成分の合計１００質量％のうち、９０質量％以上を占める成分を意味する。セラミックスを構成する成分は、ＣｕＫα線を用いたＸ線回折装置（ＸＲＤ）を用いて同定した後、蛍光Ｘ線分析装置（ＸＲＦ）またはＩＣＰ発光分光分析装置（ＩＣＰ）を用いて、元素の含有量を求める。その後、同定された成分に応じて、酸化物、炭化物または窒化物等に換算すればよい。

これらのセラミックスの中でも、酸化アルミニウムを主成分とする単結晶体（サファイア）または多結晶体であるのがよい。酸化アルミニウムを主成分とする単結晶体または多結晶体で形成された環状体（吸着パッド２）は、表面に複数の開気孔が存在し、表面における開気孔率が２％以下である。このような酸化アルミニウムを主成分とする単結晶体または多結晶体で形成された環状体（吸着パッド２）は、表面から発生する可能性のあるパーティクルの量および個数が低減される。開気孔率は、例えばＪＩＳＲ１６３４：１９９８（アルキメデス法）などによって測定される。

単結晶体や多結晶体が酸化アルミニウムを主成分とするセラミックスである場合、ナトリウムや珪素の酸化物を含んでいてもよい。

さらに、セラミックスとして、酸化アルミニウムを主成分として閉気孔を有する多結晶体を使用してもよい。この場合、隣り合う閉気孔の重心間距離の平均値（Ａ）から閉気孔の円相当径の平均値（Ｂ）を引いた値（Ｃ）が、４２μｍ以上８５μｍ以下であるのがよい。値（Ｃ）が４２μｍ以上であると、閉気孔が相対的に少なくなり、剛性の高い多結晶体となる。一方、値（Ｃ）が８５μｍ以下であると、隣り合う閉気孔の間隔が比較的狭くなるため、加熱および冷却が繰り返される環境下で使用しても、残留応力が緩和されやすい。その結果、値（Ｃ）が４２μｍ以上８５μｍ以下であると、載置面の平面度が損なわれにくく、載置物を安定して載置することができる。

閉気孔の重心間距離は、次の方法で求めることができる。まず、表面２ａから深さ方向に、平均粒径Ｄ_５０が３μｍのダイヤモンド砥粒を用いて銅盤にて研磨する。その後、平均粒径Ｄ_５０が０．５μｍのダイヤモンド砥粒を用いて錫盤にて研磨することにより研磨面を得る。研磨面の算術平均粗さＲａは、０．０１μｍ以上０．２μｍ以下である。研磨面の算術平均粗さＲａは、ＪＩＳＢ０６０１：１９９４に準拠して求めることができる。測定条件としては、例えば、触針の半径を５μｍ、触針の材質をダイヤモンド、測定長さを１．２５ｍｍ、カットオフ値を０．２５ｍｍとすればよい。

研摩面を２００倍の倍率で観察し、平均的な範囲を選択して、例えば、面積が０．１０５ｍｍ^２（横方向の長さが３７４μｍ、縦方向の長さが２８０μｍ）となる範囲をＣＣＤカメラで撮影して、観察像を得る。この観察像を対象として、画像解析ソフト「Ａ像くん(ｖｅｒ２．５２)」（登録商標、旭化成エンジニアリング（株）製）を用いて分散度計測の重心間距離法という手法で開気孔の重心間距離を求めればよい。

この手法の設定条件としては、例えば、画像の明暗を示す指標であるしきい値を８６、明度を暗、小図形除去面積を１μｍ^２、雑音除去フィルタを有とすればよい。観察像の明るさに応じて、しきい値は調整すればよく、明度を暗、２値化の方法を手動とし、小図形除去面積を１μｍ２および雑音除去フィルタを有とした上で、観察像に現れるマーカーが閉気孔の形状と一致するように、しきい値を調整すればよい。

閉気孔の円相当径は、以下の方法で求めることができる。上記観察像を対象として、粒子解析という手法で閉気孔の円相当径を求めればよい。この手法の設定条件も分散度計測の重心間距離法で用いた設定条件と同じにすればよい。

吸着パッド２を形成している環状体において、載置物を載置するための載置面である表面２ａと外側面２ｃとは、第１傾斜面２ａ’を介して接続されている。表面２ａと外側面２ｃとが第１傾斜面２ａ’を介して接続されることによって、表面２ａと外側面２ｃとの交線部近傍で生じていたバリがなくなる。その結果、安定して載置物を吸着することができる。

載置物を載置するための載置面（表面２ａ）は、研削された研削面または研磨された研磨面であるのがよい。載置面が研削面または研磨面であると、載置面の平面度をより向上させることができる。その結果、より安定して載置物を吸着することができる。特に、載置面は、吸着パッド２を後述する板状体の溝部（凹部）に装着、接着した後、研削または研磨するとよい。

図４に示すように、吸着パッド２を形成している環状体において、表面２ａの反対側に位置する裏面２ｂと外側面２ｃとは、第２傾斜面２ｂ’を介して接続されている。裏面２ｂと外側面２ｃとは、第２傾斜面２ｂ’を介して接続されることによって、裏面２ｂと外側面２ｃとの交線部近傍で生じていたバリが存在しない状態で吸着パッド２を装着することができる。さらに、搬送部材１において吸着パッド２を装着する部分に形成される内壁面から底面にかけて生じる曲面の影響を受けにくくなる。その結果、表面２ａが傾きにくくなり、安定して載置物を吸着することができる。図４は、図３に示す領域Ｚの拡大説明図を示す。

第１傾斜面２ａ’と第２傾斜面２ｂ’とは同じ幅（同じ傾き）であってもよく、異なる幅（異なる傾き）であってもよい。第１傾斜面２ａ’と第２傾斜面２ｂ’とが異なる幅を有する場合、第２傾斜面２ｂ’の幅ｗ２が第１傾斜面２ａ’の幅ｗ１よりも広い方がよい。第２傾斜面２ｂ’の幅ｗ２を広くすることによって、吸着パッド２と先端部１１とを接着剤を介して接着したときに、吸着パッド２と接着剤との接触面積を大きくして接着力を向上することができる。第１傾斜面２ａ’の幅ｗ１を狭くすることによって、載置物の載置面を広くすることができ、載置物と載置面との隙間から空気が漏れにくくなり、載置物に対する吸引力が高い状態で維持される。第２傾斜面２ｂ’の幅ｗ２と第１傾斜面２ａ’の幅ｗ１との差は限定されず、例えば５０μｍ以上にするのがよい。

表面２ａと第１傾斜面２ａ’とがなす角度は限定されず、例えば１３０～１４０°程度であるのがよい。裏面２ｂと第２傾斜面２ｂ’とがなす角度についても限定されず、例えば１３０～１４０°程度であるのがよい。

吸着パッド２を形成している環状体において、表面２ａと内側面２ｄとの間には傾斜面が存在していなくてもよいし、表面２ａと内側面２ｄとが第３傾斜面を介して接続されていてもよい。例えば、表面２ａと内側面２ｄとが第３傾斜面を介して接続されていると、上述の第１傾斜面２ａ’を設ける理由と同様、表面２ａと内側面２ｄとの交線部近傍で生じていたバリのない状態で吸着パッド２を装着することができる。その結果、表面２ａが傾きにくくなり、安定して載置物を吸着することができる。

吸着パッド２を形成している環状体において、裏面２ｂと内側面２ｄとの間には傾斜面が存在していなくてもよいし、裏面２ｂと内側面２ｄとが第４傾斜面を介して接続されていてもよい。例えば、裏面２ｂと内側面２ｄとが第４傾斜面を介して接続されていると、上述の第２傾斜面２ｂ’を設ける理由と同様、表面２ａが傾きにくくなり、安定して載置物を吸着することができる。

第３傾斜面と第４傾斜面とは同じ幅（同じ傾き）であってもよく、異なる幅（異なる傾き）であってもよい。第３傾斜面と第４傾斜面とが異なる幅を有する場合、第４傾斜面の幅が第３傾斜面の幅よりも広い方がよい。第４傾斜面の幅を広くすることによって、吸着パッド２と先端部１１とを接着剤を介して接着したときに、吸着パッド２と接着剤との接触面積を大きくして接着力を向上することができる。また、第３傾斜面の幅を狭くすることによって、載置物の載置面を広くすることができ、載置物と載置面との隙間から空気が漏れにくくなり、載置物に対する吸引力が高い状態で維持される。第４傾斜面の幅と第３傾斜面の幅との差は限定されず、例えば５０μｍ以上にするのがよい。

表面２ａと第３傾斜面とがなす角度は限定されず、例えば１３０～１４０°程度であるのがよい。裏面２ｂと第４傾斜面とがなす角度についても限定されず、例えば１３０～１４０°程度であるのがよい。

一実施形態に係る吸着パッド２は、例えば図１（Ａ）および（Ｂ）に示すように、搬送部材１に備えられる。一実施形態に係る搬送部材１は、載置物を載置するための先端部１１と、先端部１１を支持するための基端部１２とを含む。

先端部１１および基端部１２を形成している板状体の材質は限定されず、例えば、セラミックスなどが挙げられる。セラミックスとしては、例えば、酸化アルミニウム、酸化イットリウム、イットリウムアルミニウム複合酸化物、酸化マグネシウム、炭化珪素、窒化珪素、酸化ジルコニウム、酸化チタン、サイアロンなどを主成分とするセラミックスが挙げられる。これらのセラミックスは単独で使用してもよく、２種以上を併用してもよい。

例えば、吸着パッド２を形成している環状体と先端部１１および基端部１２を形成している板状体とが、酸化アルミニウムを主成分とする単結晶体（サファイア）または多結晶体で形成されている場合、酸化アルミニウムの純度は、板状体よりも環状体の方が高いのがよい。環状体の純度が高いと、吸着パッド２の載置面に含まれる不純物が少なくなり、載置物を汚染しにくくすることができる。

酸化アルミニウムの純度は、セラミックスにおける酸化アルミニウムの含有量である。例えば、板状体の酸化アルミニウムの純度は９９．４質量％以上９９．６質量％未満であるのがよい。環状体の酸化アルミニウムの純度は９９．６質量％以上であるのがよい。板状体および環状体において、酸化アルミニウムの純度の差は、例えば０．１質量％以上であるのがよい。

先端部１１は、基端部１２よりも薄い厚みを有する段差部１１ａを備えていてもよい。段差部１１ａの厚みは、基端部１２の厚みよりも１．５ｍｍ以上２ｍｍ以下程度薄いのがよい。段差部１１ａの厚みが基端部１２の厚みより薄いと、搬送部材１の自重を軽くすることができる。その結果、載置物を搬送する際に発生する振動の影響を低減することができる。

段差部１１ａは、段差面１１ｂ、先端面１１ｃ、および段差面１１ｂと先端面１１ｃとを接続する斜面１１ｄとを含む。段差面１１ｂの表面には、吸着パッド２を装着するための溝部（凹部）が形成されている。吸着パッド２は、例えば樹脂で形成された接着層３を介して、この溝部に装着されている。接着層３を形成している樹脂は限定されず、例えば、ビスフェノールＡ型樹脂、ビスフェノールＦ型樹脂などが挙げられる。これらの樹脂の中でも、ビスフェノールＡ型樹脂またはビスフェノールＦ型樹脂を主成分とする接着層３がよい。ビスフェノールＡ型樹脂およびビスフェノールＦ型樹脂は低粘性であり、装着された各吸着パッド２の厚みのばらつきが抑制されやすい。さらに、これらの樹脂は、アルカリに対して優れた耐性を有している。そのため、搬送部材１をアルカリ溶液で繰り返し洗浄しても劣化しにくい。

斜面１１ｄの傾きは限定されない。例えば、斜面１１ｄを延長した仮想平面Ｐが、段差部１１ａの先端面１１ｃ側に位置する吸着パッド２と接触しないような傾きであるのがよい。仮想平面Ｐと吸着パッド２とが接触しない状態、すなわち、吸着パッド２の表面２ａ（載置面）が段差面１１ｂの表面に近い位置に存在していると、載置物が基板の場合、基板を厚み方向に収納するカセット内の基板同士の間隔を狭くすることができる。その結果、基板の収納率を高めることができる。

吸着パッド２の表面２ａ（載置面）と仮想平面Ｐとの間隔は限定されない。例えば、吸着パッド２の表面２ａと仮想平面Ｐとは少なくとも２０μｍ離れているのがよい。

一実施形態に係る吸着パッド２を備える搬送部材１は、例えば、吸着パッド２に吸着させて搬送するために使用する搬送装置に備えられる。搬送装置としては、基板を搬送するために使用される基板搬送装置などが挙げられる。このような搬送装置は、例えば、処理装置に備えられる。処理装置としては、基板に各種処理を施すために使用される基板処理装置などが挙げられる。基板処理装置によって、基板を製造する際に、例えば、印刷、露光、現像、洗浄など一連の工程が行われる。

１搬送部材
１１先端部
１１ａ段差部
１１ｂ段差面
１１ｃ先端面
１１ｄ斜面
１２基端部
２吸着パッド
２ａ表面
２ｂ裏面
２ｃ外側面
２ｄ内側面
２ａ’ 第１傾斜面
２ｂ’ 第２傾斜面
３接着層

Claims

表面と、該表面の反対側に位置する裏面と、前記表面から前記裏面に向かって伸びる外側面および内側面とを含み、
断面が矩形状を有する環状体で形成されており、
前記表面と前記外側面とは第１傾斜面を介して接続され、前記裏面と前記外側面とは第２傾斜面を介して接続された、
吸着パッド。
前記第２傾斜面の幅が、前記第１傾斜面の幅よりも広い請求項１に記載の吸着パッド。
前記第２傾斜面の幅が、前記第１傾斜面の幅よりも５０μｍ以上広い請求項２に記載の吸着パッド。
前記表面と前記内側面とは第３傾斜面で接続され、前記裏面と前記内側面とは第４傾斜面で接続されており、前記第４傾斜面の幅が、前記第３傾斜面の幅よりも広い請求項１～３のいずれかに記載の吸着パッド。
前記第４傾斜面の幅が、前記第３傾斜面の幅よりも５０μｍ以上広い請求項４に記載の吸着パッド。
前記環状体が、平面視した場合にレーストラック形状を有している請求項１～５のいずれかに記載の吸着パッド。
前記環状体が、酸化アルミニウムを主成分とする単結晶体または多結晶体で形成されており、
前記表面には複数の開気孔が存在し、前記表面における開気孔率が２％以下である請求項１～６のいずれかに記載の吸着パッド。
前記環状体が、酸化アルミニウムを主成分とし、閉気孔を有する多結晶体で形成されており、
隣り合う前記閉気孔の重心間距離の平均値（Ａ）から前記閉気孔の円相当径の平均値（Ｂ）を引いた値（Ｃ）が、４２μｍ以上８５μｍ以下である請求項１～７のいずれかに記載の吸着パッド。
前記環状体が、ポリエーテルエテルケトン樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリイミド樹脂およびポリベンゾイミダゾール樹脂からなる群より選択される少なくとも１種の樹脂で形成されている請求項１～６のいずれかに記載の吸着パッド。
載置物を載置するための先端部と、該先端部を支持するための基端部とを含み、
前記先端部と前記基端部とが板状体で形成されており、
請求項１～９のいずれかに記載の吸着パッドが前記先端部に備えられている、
搬送部材。
前記吸着パッドは、前記載置物を載置するための載置面が、研削面または研磨面である請求項１～１０に記載の搬送部材。
前記吸着パッドが、ビスフェノールＡ型樹脂またはビスフェノールＦ型樹脂を主成分とする接着層を介して、前記先端部に装着されている請求項１０または１１に記載の搬送部材。
前記板状体および前記吸着パッドを形成している環状体が、酸化アルミニウムを主成分とする多結晶体または単結晶体で形成されており、
前記環状体を形成している酸化アルミニウムの純度が、前記板状体を形成している酸化アルミニウムの純度よりも高い請求項１０～１２のいずれかに記載の搬送部材。
前記先端部が、前記基端部よりも厚みの薄い段差部を備えており、
該段差部が、段差面、先端面および前記段差面と前記先端面とを接続する斜面とを含み、
前記斜面を延長した仮想平面が、前記段差部の前記先端面側に位置する前記吸着パッドと接触しない請求項１０～１３のいずれかに記載の搬送部材。
前記吸着パッドの表面と前記仮想平面とが、少なくとも２０μｍ離れている請求項１４に記載の搬送部材。
請求項１０～１５のいずれかに記載の搬送部材を備える搬送装置。
請求項１６に記載の搬送装置を備える処理装置。