JPWO2011077911A1 - 真空チャック - Google Patents

Abstract

低発塵性と微細なエンボスと低い表面抵抗と高い機械的強度を備えた真空チャックを提供する。真空チャック（１）はアルミニュウム製のベース（２）と導電性の吸着部（３）とを備える。吸着部（３）を、導電性のポリイミドで形成し、このポリイミドを、導電性の接着樹脂シート（４）を介してベース（２）の表面（２１ａ）に接着した。また、ウエハ（Ｗ）を載置させるための複数のエンボス（３０）と外周壁部（３３）とを、この吸着部（３）に表面と外周縁部とに設け、ベース（２）と接着樹脂シート（４）と吸着部（３）とには、吸着及び解放用の空気通路（２４），孔（２５，２６）を設けた。さらに、ベース（２）の軸部（２２）を、モータと機械的に連結し、ベース（２）をこのモータによって回転させるようにした。

Description

この発明は、ウエハ等のワークを真空吸着する導電性の真空チャックに関するものである。

従来、この種の真空チャックは、ベースと、ウエハ等を載せる吸着部とを備え、ウエハの裏面側を負圧又は正圧にすることで、ウエハ等を吸着部上に吸着し又は吸着部から解放するようにしている。
通常、このような真空チャックでは、静電気がウエハ等に帯電する事態を防止するために、チャック全体を、導電性部材で形成している。具体的には、ベースや吸着部等、真空チャック全体を導電性のポリエーテルエーテルケトン（以下、「ＰＥＥＫ」と記す）を用いて、機械加工や射出成形によって一体成形している（例えば、特許文献１〜４参照）。

特開２０００−１９１７９５号公報 特開２０００−１９５９３２号公報 特開２０００−０１０２７５号公報 特開２００２−１４１４０１号公報

しかし、上記した従来の真空チャックでは、次のような問題がある。
真空チャックの素材であるＰＥＥＫは、ウエハとの接触時に発塵が生じ易く、ウエハを汚染するおそれがある。
また、通常は、ウエハを載せる複数のエンボスを、真空チャックの吸着部表面に形成して、ウエハと吸着部との接触面積の低減化を図る。しかし、エンボスをＰＥＥＫに形成する場合には、機械加工によって形成しなければならず、微細なエンボスを形成することができない。このため、ウエハと吸着部との接触面積が十分に小さくならず、十分な発塵防止効果を発揮することができない。
また、ＰＥＥＫを用いた場合、吸着部の表面抵抗が、１０^２〜１０^４Ωの範囲でばらつき、安定した抵抗値を得ることができない。
さらに、ＰＥＥＫは、引張強度が１００ＭＰａ以下であり、機械的強度に劣っている。

この発明は、上述した課題を解決するためになされたもので、低発塵性と微細なエンボスと低い表面抵抗と高い機械的強度を備えた真空チャックを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、請求項１の発明は、導電性のベースとこのベースの表面に固着された吸着部とを備え、導電性のベースが、表面で開口した空気通路を有し、吸着部が、空気通路の開口と連通した吸着及び解放用の孔，複数のエンボス，及びこれらエンボスと等しい高さの外周壁部を有する真空チャックであって、吸着部を、低発塵性の導電性樹脂シートで形成し、導電性の接着樹脂シートを介してベースの表面に固着した構成とする。
かかる構成により、ワークを、吸着部のエンボスと外周壁部との上に載置した状態で、空気通路を負圧にすると、ワークの下側の空気が、空気通路の開口と連通した孔から吸引され、ワークが複数のエンボスと外周壁部の上に吸着した状態になる。かかる状態で、ワークに対して所望の加工を行うことができる。
この加工時において、静電気がワークに帯電するおそれがあるが、この発明の真空チャックが、導電性樹脂シートで形成された吸着部を導電性の接着樹脂シートを介してベースの表面に固着した構成になっているので、ワークに発生した静電気は、吸着部から接着樹脂シートを介してベース側に流れる。この結果、ワークの帯電を防止することができる。
また、ワークを複数のエンボス上で加工すると、ワークとエンボスとの接触によって、発塵が生じるおそれがある。しかし、この発明の真空チャックでは、吸着部を、低発塵性の導電性樹脂シートで形成してあるので、ワークとエンボスとの接触による発塵はほとんど生じない。
加工が終了したときには、空気通路を正圧にし、空気を空気通路の開口と連通した吸着部の孔から排気すると、ワークの下側が正圧になり、ワークを吸着部から解放することができる。

請求項２の発明は、請求項１に記載の真空チャックにおいて、導電性樹脂シートは、カーボンナノチューブ入りのシートである構成とした。

請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載の真空チャックにおいて、シートは、導電性のポリイミドを素材とするシートである構成とした。
かかる構成により、カーボンナノチューブ入りのシートが、導電性のポリイミドを素材としているので、上記した従来のＰＥＥＫに比べて、非常に微細なエンボスを、エッチングによって形成することができる。したがって、ワークとエンボスとの接触面積を非常に小さくすることができ、この結果、発塵防止効果をさらに高めることができる。また、導電性のポリイミドの表面抵抗は、ＰＥＥＫに比べて、バラツキがなく安定しており、しかも、抵抗値が非常に低いので、ワークに生じた静電気を素早く排出することができる。さらに、導電性のポリイミドの機械的強度は、ＰＥＥＫに比べて、高く、耐久性に優れている。

請求項４の発明は、請求項３に記載の真空チャックにおいて、絶縁性のポリイミドを導電性のポリイミドの下に配して、吸着部をこの絶縁性のポリイミドと導電性のポリイミドとの二層構造にし、導電性樹脂シートを介して、ベースに固着すると共に、導電性のポリイミドにのみ、複数のエンボスと外周壁部とを形成した構成とする。

請求項５の発明は、請求項１ないし請求項４のいずれに記載の真空チャックにおいて、
吸着部とベースとが上下方向を向く中心軸の回りで一体回転するスピンチャックである構成とした。

以上詳しく説明したように、この発明の真空チャックによれば、ワークの帯電を防止することができるだけでなく、発塵を効果的に防止することができる。
特に、請求項３〜５の発明によれば、エッチングによるエンボスの微細加工が可能なので、発塵防止効果をさらに高めることができる。また、表面抵抗の小さな導電性のポリイミドによって、ワークに生じた静電気を素早く排出することができる。さらに、機械的強度の高い導電性のポリイミドによって、チャックの耐久性の向上を図ることができる。

この発明の第１実施例に係る真空チャックを示す分解斜視図である。 真空チャックの概略断面図である。 吸着部と外周壁部の高さの関係を示す部分拡大断面図である。 導電性のポリイミドの吸着部を製造する方法を示す工程図である。 真空チャックの作用及び効果を説明するための概略断面図である。 吸着部によるウエハの吸着状態を示す部分拡大断面図である。 この発明の第２実施例に係る真空チャックの概略断面図である。 吸着部３の構造を示す部分拡大断面図である。 二層構造の吸着部を製造する方法を示す工程図である。

以下、この発明の最良の形態について図面を参照して説明する。

図１は、この発明の第１実施例に係る真空チャックを示す分解斜視図であり、図２は、真空チャックの概略断面図である。
図１に示すように、この実施例の真空チャック１は、ベース２と吸着部３とを備えている。

ベース２は、導電性を有するアルミニュウムを素材としており、本体部２１と軸部２２とを備えている。
本体部２１は、肉厚の円板状を成し、その中心に、表面２１ａに開口する空気通路２４有している。
軸部２２は、図２に示すように、本体部２１と一体をなし、本体部２１からの空気通路２４が軸方向に通っている。また、この軸部２２は、モータ１０に機械的に連結しており、モータ１０によって回転する。

吸着部３は、図１に示すように、外径が本体部２１の外径と等しく設定された薄い円板体であり、その表面３ａに、複数のエンボス３０を有し、外周縁部に、リング状の外周壁部３３を有している。
このような吸着部３は、図２に示すように、ベース２の外周壁部３３内に収納され、接着樹脂シート４を介して本体部２１の表面２１ａに接着されている。
図３は、吸着部３と外周壁部３３との高さの関係を示す部分拡大断面図である。
図３に示すように、この実施例では、吸着部３のエンボス３０の上面３０ａ迄の高さを外周壁部３３の高さＨと等しくなるように設定している。
このような吸着部３と接着樹脂シート４との中心には、図１及び図２に示すように、吸着及び解放用の孔２６と孔２５とが穿設され、これら孔２５，２６が、ベース２の空気通路２４に連通している。

以上の構成から明らかなように、この実施例の真空チャック１は、ウエハＷを空気通路２４及び孔２５，２６を通じて吸引保持し、且つモータ１０で回転するスピンチャックである。

このような真空チャック１において、吸着部３を低発塵性の導電性樹脂シートで形成した。具体的には、導電性樹脂シートを、カーボンナノチューブ入りのシートで形成した。特に、この実施例では、カーボンナノチューブ入りのシートを導電性のポリイミドを素材とするシートで形成し、吸着部３の低発塵性を確保した。このような樹脂シートとして、絶縁性のポリイミドと導電性のポリイミドとの二層構造を成すデュポン社製の「カプトンＲＳ」（登録商標）の内、導電性のポリイミドを採用することができる。このポリイミドは、厚さが２５μｍにすることができ、その表面抵抗は、１００Ω／ｓｑである。
この吸着部３は、導電性の接着樹脂シート４によってベース２に接着されている。このような導電性の接着樹脂シート４としては、タツタシステム・エレクトロニクス社製の「ＣＢＦ−３００」を採用することができる。この接着樹脂シート４は、Ｎｉ−ＳＵＳ３０４に対する接続抵抗が１Ωであり、非常に抵抗値が低い。
また、この導電性ポリイミドの引張強度は、約１３０ＭＰａであり、ＰＥＥＫに比べて高く、耐久性に優れている。

吸着部３は、エッチングによって形成することができる。
図４は、導電性のポリイミドの吸着部３を製造する方法を示す工程図である。
すなわち、図４の（ａ）に示すように、レジスト１１を加工前の導電性ポリイミド３′上に散点状に配すると共に、外周縁部にリング状のレジスト１１′を配した。そして、これらレジスト１１，１１′の上からエッチングすることで、図４の（ｂ）に示すように、複数のエンボス３０とリング状の外周壁部３３とを有した吸着部３を形成することができる。
吸着部３の導電性樹脂シートが、導電性のポリイミドを素材としているので、上記のようにエッチングすることができ、この結果、従来のＰＥＥＫに比べて、非常に微細なエンボス３０を形成することができる。例えば、高さが２５μｍで直径が０．５ｍｍの微細なエンボス３０を形成することができる。

次に、この実施例の真空チャックが示す作用及び効果について説明する。
図５は、真空チャック１の作用及び効果を説明するための概略断面図であり、図６は、吸着部３によるウエハＷの吸着状態を示す部分拡大断面図である。
図５に示すように、ワークとしてのウエハＷを吸着部３上に載置すると、ウエハＷが吸着部３の複数のエンボス３０上に載る。
かかる状態で、図示しない真空ポンプにより、矢印で示すように、ベース２の空気通路２４内の空気Ａを引くと、ウエハＷ下側及び孔２５，２６内が負圧になる。これにより、図６に示すように、ウエハＷの裏面が、複数のエンボス３０の上面３０ａと外周壁部３３の上面３３ａとに気密に吸着された状態になる。
この状態で、図５に示すモータ１０を駆動して真空チャック１全体を回転させ、回転するウエハＷに対して所望の加工を行うことができる。

この加工時に、静電気がウエハＷに帯電することがある。しかし、この実施例の真空チャック１は、導電性樹脂シートで形成された吸着部３を導電性の接着樹脂シートを介して導電性のベース２の表面に固着した構成になっている。このため、ウエハＷに発生した静電気は、吸着部３から接着樹脂シート４を介してベース２側に流れるので、ウエハＷが帯電することはほとんどない。
さらに、吸着部３を導電性のポリイミドで形成しているので、その表面抵抗が、ＰＥＥＫに比べて、バラツキがなく安定しており、しかも非常に低い。このため、ウエハＷの帯電防止効果がさらに高まる。
ところで、ウエハＷを複数のエンボス３０上で加工を行うと、ウエハＷとエンボス３０との接触によって、発塵が生じるおそれがある。しかし、この実施例の真空チャック１では、吸着部３を、低発塵性の導電性ポリイミドで形成してあるので、ウエハＷとエンボス３０との接触による発塵はほとんど生じない。
また、エンボス３０をエッチングによって微細加工するので、ウエハＷとエンボス３０との接触面積が非常に小さく、発塵防止効果がさらに高められている。

加工が終了したときには、図示しない真空ポンプにより、ベース２の空気通路２４内に空気を入れる。すると、ウエハＷ下側及び孔２５，２６内が正圧になり、ウエハＷが複数のエンボス３０と外周壁部３３とから解放された状態になる。

次に、この発明の第２実施例について説明する。
図７は、この発明の第２実施例に係る真空チャックの概略断面図であり、図８は、吸着部３の構造を示す部分拡大断面図である。
この実施例は、吸着部３を二層構造にした点が、上記第１実施例と異なる。
すなわち、図７に示すように、吸着部３は、絶縁性ポリイミド３１と導電性ポリイミド３２との二層構造になっており、接着樹脂シート４を介して、ベース２の本体部２１に接着されている。この実施例では、絶縁性ポリイミド３１と導電性ポリイミド３２として、前記デュポン社製の「カプトンＲＳ」（登録商標）を採用し、前記タツタシステム・エレクトロニクス社製の「ＣＢＦ−３００」である接着樹脂シート４を介して接着した。
詳しくは、図８に示すように、複数の溝３１ａを、絶縁性ポリイミド３１に設けることで、溝３１ａ以外の部分に、複数の台部３１ｂを形成している。導電性ポリイミド３２は、このような絶縁性ポリイミド３１の溝３１ａ内にその大部分を埋没させた状態で、この絶縁性ポリイミド３１の上に積層されている。これにより、各エンボス３０が各台部３１ｂの上に乗り上がった状態で突出している。

吸着部３は、エッチングとプレスによって形成する。
図９は、二層構造の吸着部３を製造する方法を示す工程図である。
まず、図９の（ａ）に示すように、加工前の絶縁性ポリイミド３１の表面にエンボス用のレジスト１２と外周壁部用のレジスト１２′を配置した後、エッチングによって、図９の（ｂ）に示すように、溝３１ａと台部３１ｂ，３１ｂ′とを形成する。
しかる後、図９の（ｃ）に示すように、加工前の導電性ポリイミド３２を絶縁性ポリイミド３１の上に載置する。かかる状態で、図９の（ｄ）に示すように、エンボス３０に対応した複数の穴１３ａと外周壁部３３に対応したリング穴１３ａ′とを有する型枠１３を、図示しないプレス機によって、導電性ポリイミド３２の上から押圧する。
これにより、導電性ポリイミド３２の大部分が、絶縁性ポリイミド３１の溝３１ａ内に埋没して、エンボス３０が台部３１ｂ上で突出すると共に、外周壁部３３が台部３１ｂ′上でリング状に突出する。この結果、図９の（ｅ）に示すように、複数のエンボス３０とリング状の外周壁部３３とを有した二層構造の吸着部３が形成される。
その他の構成、作用及び効果は、上記第１実施例と同様であるので、その記載は省略する。

１…真空チャック、 ２…ベース、 ３…吸着部、 ３ａ，２１ａ…表面、 ４…接着樹脂シート、 １０…モータ、 １１，１２…レジスト、 １３…型枠、 １３ａ…穴、
２１…本体部、 ２２…軸部、 ３３…外周壁部、 ３０ａ，３３ａ…上面、 ２４…空気通路、 ２５，２６…孔、 ３０…エンボス、 ３１…絶縁性ポリイミド、 ３１ａ…溝、 ３１ｂ…台部、 ３２…導電性ポリイミド、 Ｗ…ウエハ。

Claims (5)

1. 導電性のベースとこのベースの表面に固着された吸着部とを備え、上記導電性のベースが、表面で開口した空気通路を有し、上記吸着部が、上記空気通路の開口と連通した吸着及び解放用の孔，複数のエンボス，及びこれらエンボスと等しい高さの外周壁部を有する真空チャックであって、
   上記吸着部を、低発塵性の導電性樹脂シートで形成し、導電性の接着樹脂シートを介して上記ベースの表面に固着した、
   ことを特徴とする真空チャック。
2. 請求項１に記載の真空チャックにおいて、
   上記導電性樹脂シートは、カーボンナノチューブ入りのシートである、
   ことを特徴とする真空チャック。
3. 請求項１又は請求項２に記載の真空チャックにおいて、
   上記シートは、導電性のポリイミドを素材とするシートである、
   ことを特徴とする真空チャック。
4. 請求項３に記載の真空チャックにおいて、
   絶縁性のポリイミドを上記導電性のポリイミドの下に配して、上記吸着部をこの絶縁性のポリイミドと上記導電性のポリイミドとの二層構造にし、上記導電性樹脂シートを介して、上記ベースに固着すると共に、
   上記導電性のポリイミドにのみ、上記複数のエンボスと外周壁部とを形成した、
   ことを特徴とする真空チャック。
5. 請求項１ないし請求項４のいずれに記載の真空チャックにおいて、
   上記吸着部とベースとが上記上下方向を向く中心軸の回りで一体回転するスピンチャックである、
   ことを特徴とする真空チャック。

Images