TW201739690A - 搬運固定治具 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種夾持力高、不易污染被加工物(被搬運物)、且耐熱性優異之搬運固定治具。 本發明之搬運固定治具具備第1基材、奈米碳管集合體、及配置於該第1基材與該奈米碳管集合體之間之接著劑層,該第1基材與該奈米碳管集合體經由該接著劑層接合,該第1基材之線膨脹係數與該接著劑層之線膨脹係數之比(接著劑層/基材)為0.7~1.8。
Description
本發明係關於一種搬運固定治具。
於半導體元件等之製造步驟中,於搬運材料、製造半成品、製品等(以下亦稱作被加工物)之時,使用移動臂或移動台等搬運基材搬運該被加工物(例如,參照專利文獻1、2)。進行此種搬運之時,於載置有被加工物之構件(搬運固定治具)上,為使被加工物於搬運中不偏離,要求較強之夾持力。又,此種要求與製造步驟高速化之要求相結合,年年變高。 然而,先前之搬運固定治具藉由樹脂等彈性材料保持被加工物,存在該彈性材料易附著殘存於被加工物之問題。又,樹脂等彈性材料存在其耐熱性較低,於高溫環境下其夾持力降低之問題。 若搬運固定治具使用陶瓷等材料,則可防止被加工物之污染,又,夾持力之溫度依存性變低。然而,包含此種材料之搬運固定治具本質上夾持力較低,存在常溫下亦無法充分保持被加工物之問題。 又,作為於高溫環境下保持被加工物之方法,可列舉減壓吸附之方法、根據搬運固定治具之形狀固定被加工物之方法(例如,夾持、鍃孔固定等)等。然而,減壓吸附之方法僅於大氣氣氛下有效,於CVD(Chemical Vapor Deposition,化學氣相沈積)步驟等之真空下無法採用。又,於根據搬運固定治具之形狀固定被加工物之方法中,由於被加工物與搬運固定治具之接觸,存在被加工物受到損傷、產生微粒等問題。 [先前技術文獻] [專利文獻] [專利文獻1]日本專利特開2001-351961號公報 [專利文獻2]日本專利特開2013-138152號公報
[發明所欲解決之問題] 本發明之問題在於提供一種夾持力較高、不易污染被加工物(被搬運物)、且耐熱性優異之搬運固定治具。 [解決問題之技術手段] 本發明之搬運固定治具具備第1基材、奈米碳管集合體、及配置於該第1基材與該奈米碳管集合體之間之接著劑層,該第1基材與該奈米碳管集合體經由該接著劑層接合,該第1基材之線膨脹係數與該接著劑層之線膨脹係數之比(接著劑層/基材)為0.7~1.8。 於1實施形態中,上述奈米碳管集合體形成於第2基材上,該第1基材與該第2基材經由該接著劑層接合。 於1實施形態中,構成上述接著劑層之接著劑係無機系接著劑或碳系接著劑。 於1實施形態中,上述無機系接著劑係陶瓷接著劑。 於1實施形態中,於將上述搬運固定治具於450℃下放置1小時之時,上述接著劑層之彈性模數變化為50%以下。 於1實施形態中,上述接著劑層之線膨脹係數為5 ppm/℃~12 ppm/℃。 於1實施形態中,構成上述第1基材之材料係氧化鋁。 於1實施形態中,上述奈米碳管集合體表面相對於玻璃表面之23℃下之靜摩擦係數為1~50。 根據本發明之其他態樣,提供一種上述搬運固定治具之製造方法。該製造方法包括於第1基材上塗佈接著劑形成塗佈層、於該塗佈層上配置奈米碳管集合體、使該塗佈層硬化而形成接著劑層、經由該接著劑層將該第1基材與該奈米碳管集合體接合之步驟,該第1基材之線膨脹係數與該接著劑層之線膨脹係數之比(接著劑層/基材)為0.7~1.8。 [發明之效果] 根據本發明,提供一種夾持力較高、不易污染被加工物(被搬運物)、且耐熱性優異之搬運固定治具。更詳細而言,本發明之搬運固定治具由於具備配置於第1基材上之奈米碳管集合體,藉由奈米碳管集合體可固定被加工物,故夾持力較高,不易污染被加工物(被搬運物),且耐熱性優異。進而,經由接著劑層將第1基材與奈米碳管集合體接合,將該第1基材之線膨脹係數與該接著劑層之線膨脹係數之比(接著劑層/基材)設為特定範圍,藉此,即便於高溫下,奈米碳管集合體亦難以脫離,可良好地固定被加工物(被搬運物)。
A. 搬運固定治具之概要
圖1係基於本發明之1實施形態之搬運固定治具之剖面示意圖。搬運固定治具100具備第1基材10、奈米碳管集合體31、及配置於第1基材10與奈米碳管集合體31之間之接著劑層20。第1基材10與奈米碳管集合體31經由接著劑層20接合。奈米碳管集合體31可設置於第1基材10之整個面上,亦可設置於第1基材10之一部分面上。 奈米碳管集合體31包含複數個奈米碳管32。奈米碳管32配向於長度L之方向,奈米碳管集合體31作為纖維狀柱狀構造體而構成。奈米碳管32較佳為相對於第1基材10配向於大致垂直方向。此處,所謂「大致垂直方向」即相對於基材20之面之角度較佳為90°±20°,更佳為90°±15°,進而較佳為90°±10°,特佳為90°±5°。 圖2係基於本發明之其他實施形態之搬運固定治具之剖面示意圖。於圖2之搬運固定治具200上,奈米碳管集合體31形成於第2基材33上。接著劑層20配置於未形成有第2基材33之奈米碳管集合體31之側。第1基材10與第2基材32經由接著劑層20接合。 本發明之搬運固定治具可較佳地用於例如半導體元件之製造步驟、光學構件之製造步驟等。更詳細而言,本發明之搬運固定治具可用於:於半導體元件製造之步驟與步驟之間、或特定之步驟內,移送材料、製造半成品、製品等(具體而言,半導體材料、晶圓、晶片、膜等)。又,亦可用於:於光學構件製造之步驟間、或特定之步驟內,移送玻璃基材等。再者,以下亦存在將藉由本發明之搬運裝置可搬運之材料、製造半成品、製品等稱作被加工物或被搬運物之情況。 上述搬運固定治具之奈米碳管集合體側表面相對於玻璃表面之23℃下之靜摩擦係數較佳為1.0以上。上述靜摩擦係數之上限值較佳為50。若於此種範圍內,則可獲得夾持性優異之搬運固定治具。再者,當然,相對於玻璃表面之摩擦係數較大之上述搬運固定治具即便對於包含玻璃之外之材料的被載置物(例如,半導體晶圓),亦可呈現較強之夾持性。B. 第 1 基材
上述第1基材作為搬運半導體材料、電子材料等時之搬運基材發揮作用。作為第1基材之形態,例如,可列舉搬運臂、搬運台、搬運環、搬運導軌、收納盒、掛鉤、搬運架等。第1基材之大小或形狀可根據目的適當選擇。第1基材可為搬運臂、搬運台、搬運環、搬運導軌、收納盒、掛鉤、搬運架等之一部分。將第1基材係搬運臂之情形之一例示於圖3之立體示意圖。圖3之搬運固定治具100於作為搬運臂之第1基材10之一端配置有奈米碳管集合體31。再者,上述圖1係搬運固定治具100之I-I線剖面圖。 作為構成上述第1基材之材料,可採用任意適當之材料。於1實施形態中,作為構成搬運基材之材料,可使用氧化鋁、氮化矽等陶瓷材料;不鏽鋼等耐熱性材料。較佳為使用氧化鋁。 上述第1基材之線膨脹係數較佳為2 ppm/℃~12 ppm/℃,更佳為3 ppm/℃~12 ppm/℃,進而較佳為5 ppm/℃~12 ppm/℃,進而較佳為6 ppm/℃~9 ppm/℃。若於此種範圍內,則即便於高溫下,亦可獲得可良好發揮作用之搬運固定治具。於本說明書中,線膨脹係數可藉由熱機械分析裝置(TMA)測定。 上述第1基材之體積膨脹係數較佳為15 ppm/℃~36 ppm/℃,更佳為18 ppm/℃~27 ppm/℃。若於此種範圍內,則即便於高溫下,亦可獲得可良好發揮作用之搬運固定治具。 上述第1基材之線膨脹係數與上述接著劑層之線膨脹係數之比(接著劑層/基材)為0.7~1.8。於本發明中,藉由將該線膨脹係數之比設於此種範圍內,即便於高溫(例如,450℃)下,亦可獲得奈米碳管集合體難以脫離、可良好固定被加工物(被搬運物)之搬運固定治具。本發明之較大成果如下:藉由使用奈米碳管集合體,實現高溫下黏著性之提高及清潔性之提高;進而,藉由如上述般適當調整接著劑層之線膨脹係數(相對於第1基材之線膨脹係數之比),可將作為纖維狀物之集合體之奈米碳管集合體與第1基材良好接合。第1基材之線膨脹係數與上述接著劑層之線膨脹係數之比(接著劑層/基材)較佳為0.8~1.7。若於此種範圍內,則上述效果變得更加顯著。C. 接著劑層
上述接著劑層可包含任意之適當之接著劑。作為構成上述接著劑層之接著劑,較佳為使用無機系接著劑或碳系接著劑。該等接著劑於耐熱性優異之方面而言較佳。其中較佳為無機系接著劑或碳系接著劑。 作為上述無機系接著劑,例如,可列舉陶瓷接著劑、氧化矽系接著劑等。 陶瓷接著劑係藉由使鹼金屬矽酸鹽、磷酸鹽、金屬烷氧化物等硬化成分硬化、可呈現接著性之接著劑。較佳為使用包含鹼金屬矽酸鹽或磷酸鹽(例如,磷酸鋁)作為硬化成分之陶瓷接著劑。 氧化矽系接著劑係藉由使粒子表面具備矽烷醇基之無水矽酸之微粒子、有機聚矽氧烷等氧化矽系硬化成分硬化、可呈現接著性之接著劑。作為氧化矽系硬化成分,可使用例如熔融氧化矽、超微粒子氧化矽(例如,粒徑:10 nm~100 nm)、有機聚矽氧烷、矽烷化合物、有機矽化合物等矽酮系材料等。 陶瓷接著劑及氧化矽系接著劑可進而包含硬化劑(硬化促進劑)及/或填充劑(填料)。又,陶瓷接著劑可包含任意適當之分散介質。 於陶瓷接著劑中,作為與上述鹼金屬矽酸鹽組合使用之硬化劑(硬化促進劑),例如,可列舉鋅、鎂、鈣等之氧化物或氫氧化物;鈉、鉀、鈣等之矽化物;鋁、鋅等之磷酸鹽;鈣、鋇、鎂等之硼酸鹽等。作為與上述磷酸鹽組合使用之硬化劑(硬化促進劑),例如,可列舉鎂、鈣、鋅、鋁等之氧化物或氫氧化物;鎂、鈣等之矽酸鹽;II族硼酸鹽等。 作為上述填充劑(填料),例如,可列舉氧化鋁、氧化矽、氧化鋯、氧化鎂等。根據1實施形態、填充劑(填料)之種類及/或添加量,調整接著劑層之線膨脹係數。 作為上述分散介質,可使用任意適當之溶劑。作為該溶劑,可使用水系溶劑,亦可使用有機系溶劑。水系溶劑於可形成更加高耐熱之接著劑層之方面而言較佳。又,有機系溶劑於與奈米碳管集合體之親和性優異之方面而言較佳。 上述陶瓷接著劑中之成分可根據構成第1基材之材料、構成第2基材之材料、所需之耐熱溫度等適當選擇。於1實施形態中,於第1基材包含氧化鋁之情形時,使用金屬烷氧化物作為硬化成分,使用氧化鋁作為填充劑,使用甲醇等醇作為分散介質。 於1實施形態中,碳系接著劑包含黏合劑、碳系填料及溶劑。作為黏合劑,例如,可列舉鹼金屬矽酸鹽、磷酸鹽、金屬烷氧化物等,較佳為鹼金屬矽酸鹽。作為碳系填料,例如,可列舉石墨粉末、碳黑等,較佳為碳黑。作為溶劑,例如,可列舉水等。 於其他實施形態中,碳系接著劑可包含特定之樹脂及碳系填料。作為該樹脂,可使用藉由加熱成為難石墨化碳之樹脂。作為此種樹脂,例如,可列舉酚樹脂、聚碳二醯亞胺樹脂等。作為碳系填料,例如,可列舉石墨粉末、碳黑等。又,碳系接著劑可包含任意適當之溶劑。作為碳系接著劑所含之溶劑,例如,可列舉水、酚、甲醛、乙醇等。 上述接著劑層之線膨脹係數較佳為5 ppm/℃~12 ppm/℃,更佳為6 ppm/℃~9 ppm/℃。若於此種範圍內,則即便於高溫下,亦可獲得奈米碳管集合體難以脫離之搬運固定治具。再者,所謂接著劑層之線膨脹係數係使接著劑硬化後之線膨脹係數。 上述接著劑層之體積膨脹係數較佳為15 ppm/℃~36 ppm/℃,更佳為18 ppm/℃~27 ppm/℃。若於此種範圍內,則即便於高溫下,亦可獲得奈米碳管集合體難以脫離之搬運固定治具。再者,所謂接著劑層之體積膨脹係數係使接著劑硬化後之體積膨脹係數。 將搬運固定治具於450℃下放置1小時之時,上述接著劑層之彈性模數變化(450℃×1小時後之接著劑層彈性模數-接著劑層剛形成後(接著劑剛硬化後)之接著劑層彈性模數)較佳為50%以下,更佳為30%以下。若如此般形成高溫下之特性變化較少之接著劑層,則可獲得即便於高溫下,奈米碳管集合體亦難以脫離之搬運固定治具。再者,彈性模數可藉由利用奈米壓痕儀之單一加壓測定,自荷重-位移曲線之傾斜、及加壓壓頭對試樣之投影面積求出。再者,利用奈米壓痕儀之單一加壓測定之測定條件如下所示。 裝置:Hysitron Inc.製造之Triboindenter 使用壓頭:Berkovich(三角錐型) 測定方法:單一加壓測定 測定溫度:25℃(室溫) 加壓深度設定:5 μm 上述接著劑層之厚度較佳為0.1 μm~100 μm,更佳為0.5 μm~50 μm,進而較佳為1.0 μm~20 μm。若於此種範圍內,則經由該接著劑層可將奈米碳管集合體或第2基材與第1基材牢固地接合。D. 奈米碳管集合體
奈米碳管集合體包含複數個奈米碳管。 上述奈米碳管之長度較佳為50 μm~3000 μm,更佳為200 μm~2000 μm,進而較佳為300 μm~1500 μm,特佳為400 μm~1000 μm,最佳為500 μm~1000 μm。若於此種範圍內,則可形成夾持力較高、且不易污染被搬運物之搬運固定治具。 奈米碳管集合體可取得例如後述之實施形態(第1實施形態、第2實施形態)。 奈米碳管集合體之第1實施形態具備複數個奈米碳管,該奈米碳管具有複數層,該奈米碳管之層數分佈之分佈寬度為10層以上,該層數分佈之最頻值之相對頻度為25%以下。由於奈米碳管集合體採用此種構成,故可形成夾持力較高、且不易污染被搬運物之搬運固定治具。 於第1實施形態中,奈米碳管之層數分佈之分佈寬度較佳為10層以上,更佳為10層~30層,進而較佳為10層~25層,特佳為10層~20層。藉由將奈米碳管之層數分佈之分佈寬度調整至此種範圍內,可形成夾持力較高、且不易污染被搬運物之搬運固定治具。 所謂奈米碳管之層數分佈之「分佈寬度」即奈米碳管之層數之最大層數與最小層數之差。藉由將奈米碳管之層數分佈之分佈寬度調整至上述範圍內,該奈米碳管可兼具優異之機械特性及較高之比表面積,進而,該奈米碳管可成為呈現優異之黏著特性之奈米碳管集合體。 奈米碳管之層數、層數分佈可藉由任意適當之裝置測定。較佳為藉由掃描式電子顯微鏡(SEM)或穿透式電子顯微鏡(TEM)測定。例如,可自奈米碳管集合體中取出至少10根、較佳為20根以上之奈米碳管藉由SEM或TEM測定,對層數及層數分佈進行評價。 於第1實施形態中,奈米碳管之層數之最大層數較佳為5層~30層,更佳為10層~30層,進而較佳為15層~30層,特佳為15層~25層。藉由將奈米碳管之層數之最大層數調整至此種範圍內,可形成夾持力較高、且難以污染被搬運物之搬運固定治具。 於第1實施形態中,奈米碳管之層數之最小層數較佳為1層~10層,更佳為1層~5層。藉由將奈米碳管之層數之最小層數調整至此種範圍內,可形成夾持力較高、且難以污染被搬運物之搬運固定治具。 於第1實施形態中,藉由將奈米碳管之層數之最大層數與最小層數調整至上述範圍內,該奈米碳管可兼具優異之機械特性及較高之比表面積,進而,該奈米碳管可成為呈現優異之黏著特性之奈米碳管集合體。 於第1實施形態中,奈米碳管之層數分佈之最頻值之相對頻度較佳為25%以下,更佳為1%~25%,進而較佳為5%~25%,特佳為10%~25%,最佳為15%~25%。藉由將奈米碳管之層數分佈之最頻值之相對頻度調整至上述範圍內,該奈米碳管可兼具優異之機械特性及較高之比表面積,進而,該奈米碳管可成為呈現優異之黏著特性之奈米碳管集合體。 於第1實施形態中,奈米碳管之層數分佈之最頻值較佳為存在於層數2層至層數10層,進而較佳為存在於層數3層至層數10層。藉由將奈米碳管之層數分佈之最頻值調整至上述範圍內,該奈米碳管可兼具優異之機械特性及較高之比表面積,進而,該奈米碳管可成為呈現優異之黏著特性之奈米碳管集合體。 於第1實施形態中,作為奈米碳管之形狀,其橫截面可具有任意適當之形狀。例如,其橫截面可列舉大致圓形、橢圓形、n角形(n係3以上之整數)等。 於第1實施形態中,奈米碳管之長度較佳為50 μm以上,更佳為100 μm~3000 μm,進而較佳為300 μm~1500 μm,進而較佳為400 μm~1000 μm,特佳為500 μm~1000 μm。藉由將奈米碳管之長度調整至上述範圍內,該奈米碳管可兼具優異之機械特性及較高之比表面積,進而,該奈米碳管可成為呈現優異之黏著特性之奈米碳管集合體。 於第1實施形態中,奈米碳管之直徑較佳為0.3 nm~2000 nm,更佳為1 nm~1000 nm,進而較佳為2 nm~500 nm。藉由將奈米碳管之直徑調整至上述範圍內,該奈米碳管可兼具優異之機械特性及較高之比表面積,進而,該奈米碳管可成為呈現優異之黏著特性之奈米碳管集合體。 於第1實施形態中,奈米碳管之比表面積、密度可設定為任意適當之值。 奈米碳管集合體之第2實施形態具備複數個奈米碳管,該奈米碳管具有複數層,該奈米碳管之層數分佈之最頻值存在於層數10層以下,該最頻值之相對頻度為30%以上。由於奈米碳管集合體採用此種構成,故可形成夾持力較高、且不易污染被搬運物之搬運固定治具。 於第2實施形態中,奈米碳管之層數分佈之分佈寬度較佳為9層以下,更佳為1層~9層,進而較佳為2層~8層,特佳為3層~8層。藉由將奈米碳管之層數分佈之分佈寬度調整至此種範圍內,可形成夾持力較高、且不易污染被搬運物之搬運固定治具。 於第2實施形態中,奈米碳管之層數之最大層數較佳為1層~20層,更佳為2層~15層,進而較佳為3層~10層。藉由將奈米碳管之層數之最大層數調整至此種範圍內,可形成夾持力較高、且不易污染被搬運物之搬運固定治具。 於第2實施形態中,奈米碳管之層數之最小層數較佳為1層~10層,更佳為1層~5層。藉由將奈米碳管之層數之最小層數調整至此種範圍內,可形成夾持力較高、且不易污染被搬運物之搬運固定治具。 於第2實施形態中,藉由將奈米碳管之層數之最大層數與最小層數調整至上述範圍內,該奈米碳管可兼具優異之機械特性及較高之比表面積,進而,該奈米碳管可成為呈現優異之黏著特性之奈米碳管集合體。 於第2實施形態中,奈米碳管之層數分佈之最頻值之相對頻度較佳為30%以上,更佳為30%~100%,進而較佳為30%~90%,特佳為30%~80%,最佳為30%~70%。藉由將奈米碳管之層數分佈之最頻值之相對頻度調整至上述範圍內,該奈米碳管可兼具優異之機械特性及較高之比表面積,進而,該奈米碳管可成為呈現優異之黏著特性之奈米碳管集合體。 於第2實施形態中,奈米碳管之層數分佈之最頻值較佳為存在於層數10層以下,更佳為存在於層數1層至層數10層,進而較佳為存在於層數2層至層數8層,特佳為存在於層數2層至層數6層。藉由將奈米碳管之層數分佈之最頻值調整至上述範圍內,該奈米碳管可兼具優異之機械特性及較高之比表面積,進而,該奈米碳管可成為呈現優異之黏著特性之奈米碳管集合體。 於第2實施形態中,作為奈米碳管之形狀,其橫截面可具有任意適當之形狀。例如,其橫截面可列舉大致圓形、橢圓形、n角形(n係3以上之整數)等。 於第2實施形態中,奈米碳管之長度較佳為50 μm以上,更佳為550 μm~3000 μm,進而較佳為600 μm~2000 μm,進而較佳為650 μm~1000 μm,特佳為700 μm~1000 μm。藉由將奈米碳管之長度調整至上述範圍內,該奈米碳管可兼具優異之機械特性及較高之比表面積,進而,該奈米碳管可成為呈現優異之黏著特性之奈米碳管集合體。 於第2實施形態中,奈米碳管之直徑較佳為0.3 nm~2000 nm,更佳為1 nm~1000 nm,進而較佳為2 nm~500 nm。藉由將奈米碳管之直徑調整至上述範圍內,該奈米碳管可兼具優異之機械特性及較高之比表面積,進而,該奈米碳管可成為呈現優異之黏著特性之奈米碳管集合體。 於第2實施形態中,奈米碳管之比表面積、密度可設定為任意之適當之值。 於1個實施形態中,上述奈米碳管係其至少包含前端之部分由無機材料被覆。此處,所謂「至少包含前端之部分」意味著至少包含奈米碳管之前端、即與奈米碳管之第1基材相反側之前端的部分。 上述奈米碳管其全部之至少包含前端之部分可藉由無機材料被覆,其一部分之至少包含前端之部分藉由無機材料被覆亦可。複數個奈米碳管整體之中,其至少包含前端之部分藉由無機材料被覆之奈米碳管之含有比率較佳為50重量%~100重量%,更佳為60重量%~100重量%,進而較佳為70重量%~100重量%,進而較佳為80重量%~100重量%,特佳為90重量%~100重量%,最佳為實質上為100重量%。若於此種範圍內,則可形成夾持力較高、且不易污染被搬運物之搬運固定治具。 上述被覆層之厚度較佳為1 nm以上,更佳為3 nm以上,進而較佳為5 nm以上,進而較佳為7 nm以上,特佳為9 nm以上,最佳為10 nm以上。上述被覆層之厚度之上限值較佳為50 nm,更佳為40 nm,進而較佳為30 nm,特佳為20 nm,最佳為15 nm。若於此種範圍內,則可形成夾持力較高、且不易污染被搬運物之搬運固定治具。 上述被覆層之長度較佳為1 nm~1000 nm,更佳為5 nm~700 nm,進而較佳為10 nm~500 nm,特佳為30 nm~300 nm,最佳為50 nm~100 nm。若於此種範圍內,則可形成夾持力較高、且不易污染被搬運物之搬運固定治具。 作為上述無機材料,於無損本發明之效果之範圍內可採用任意適當之無機材料。作為此種無機材料,例如,可列舉SiO2
、Al2
O3
、Fe2
O3
、TiO2
、MgO、Cu、Ag、Au等。 作為奈米碳管集合體之製造方法,可採用任意適當之方法。 作為奈米碳管集合體之製造方法,例如,可列舉以下方法:於平板之上形成觸媒層,於藉由熱、電漿等使觸媒活化之狀態下填充碳源,使奈米碳管生長,藉由化學氣相沈積法(Chemical Vapor Deposition:CVD法)製造自平板大致垂直配向之奈米碳管集合體。 作為奈米碳管集合體之製造方法中可用之平板,可採用任意適當之平板。例如,可列舉具有平滑性、且可經受奈米碳管之製造之具有高溫耐熱性之材料。作為此種材料,例如,可列舉石英玻璃、矽(矽晶圓等)、鋁等之金屬板等。 作為用於製造奈米碳管集合體之裝置,可採用任意適當之裝置。例如,作為熱CVD裝置,可列舉如圖4所示之藉由電阻加熱式電管狀爐包圍筒型反應容器而構成之熱壁型等。於該情形時,作為反應容器,例如可較佳地使用耐熱性之石英管等。 作為可用於奈米碳管集合體之製造之觸媒(觸媒層之材料),可使用任意適當之觸媒。例如,可列舉鐵、鈷、鎳、金、鉑、銀、銅等金屬觸媒。 製造奈米碳管集合體之時,可根據需要於平板與觸媒層之中間設置氧化鋁/親水性膜。 作為氧化鋁/親水性膜之製作方法,可採用任意適當之方法。例如,可藉由於平板之上製作SiO2
膜、蒸鍍Al之後、升溫至450℃使其氧化而獲得。藉由此種製作方法,Al2
O3
與親水性SiO2
膜相互作用,較直接蒸鍍Al2
O3
而得者粒徑不同之Al2
O3
面形成。於平板之上,不進行親水性膜之製作,而蒸鍍Al之後升溫至450℃使其氧化,即便如此,亦存在粒徑不同之Al2
O3
面難以形成之虞。又,於平板之上,製作親水性膜,直接蒸鍍Al2
O3
,即便如此,亦存在粒徑不同之Al2
O3
面難以形成之虞。 可用於奈米碳管集合體之製造之觸媒層之厚度為了使微粒子形成,較佳為0.01 nm~20 nm,更佳為0.1 nm~10 nm。藉由將可用於奈米碳管集合體之製造之觸媒層之厚度調整至上述範圍內,形成之奈米碳管可兼具優異之機械特性及較高之比表面積,進而,該奈米碳管可成為呈現優異之黏著特性之奈米碳管集合體。 觸媒層之形成方法可採用任意適當之方法。例如,可列舉藉由EB(electron-beam,電子束)、濺鍍等蒸鍍金屬觸媒之方法、塗佈金屬觸媒微粒子之懸濁液於平板上之方法等。 作為可用於奈米碳管集合體之製造之碳源,可使用任意適當之碳源。例如,可列舉甲烷、乙烯、乙炔、苯等烴;甲醇、乙醇等醇;等。 作為奈米碳管集合體之製造之製造溫度,可採用任意適當之溫度。例如,為了形成可充分呈現本發明之效果之觸媒粒子,較佳為400℃~1000℃,更佳為500℃~900℃,進而較佳為600℃~800℃。E. 第 2 基材
上述第2基材可為形成奈米碳管集合體之時所用之平板。即,具備第2基材之搬運固定治具係藉由將形成有奈米碳管集合體之平板如此積層於第1基材而獲得。F. 搬運固定治具之製造方法
搬運固定治具可藉由任意適當之方法製造。於1實施形態中,於第1基板上塗佈構成接著劑層之接著劑,於藉由該塗佈而形成之塗佈層上配置奈米碳管集合體,之後,使該塗佈層硬化,藉此形成接著劑層,可獲得搬運固定治具。作為於塗佈層上配置奈米碳管集合體之方法,例如,可列舉自藉由上述D項所說明之方法而得之附奈米碳管集合體之平板轉印奈米碳管集合體於上述塗佈層上之方法。 於其他實施形態中,於第1基板上塗佈構成接著劑層之接著劑,於藉由該塗佈而形成之塗佈層上積層形成有奈米碳管集合體之平板(第2基板),之後,使該塗佈層硬化,藉此,可獲得搬運固定治具。 作為接著劑之塗佈方法,可採用任意適當之方法。作為塗佈方法,例如,可列舉利用缺角輪塗佈機或模嘴塗佈機之塗佈、利用分注器之塗佈、利用刮漿板之塗佈等。 作為上述接著劑塗佈層之硬化方法,可採用任意適當之方法。藉由加熱而硬化之方法可較佳地使用。硬化溫度可根據接著劑之種類適當設定。該硬化溫度為例如90℃~400℃。於1實施形態中,於使用碳系接著劑作為接著劑之情形時,硬化後於高溫下焙燒。焙燒溫度較佳為高於該接著劑之使用溫度,例如為350℃~3000℃。 [實施例] 以下,基於實施例對本發明進行說明,但本發明並非限定於該等者。再者,藉由以下方法進行各種評價或測定。 [製造例1]奈米碳管集合體之製造 於矽製平板(Valqua FT公司製造,厚度700 μm)上藉由濺鍍裝置(芝浦機電公司製造,商品名「CFS-4ES」)形成Al2
O3
薄膜(極限真空度:8.0×10-4
Pa、濺鍍氣體:Ar、氣體壓力:0.50 Pa、生長速率:0.12 nm/sec、厚度:20 nm)。於該Al2
O3
薄膜上進而藉由濺鍍裝置(芝浦機電公司製造,商品名「CFS-4ES」)形成Fe薄膜作為觸媒層(濺鍍氣體:Ar、氣體壓力:0.75 Pa、生長速率:0.012 nm/sec、厚度:1.0 nm)。 其後,將該平板載置於30 mm之石英管內,將保持於水分率700 ppm之氦氣/氫氣(105/80 sccm)混合氣體通入石英管內30分鐘,置換管內。其後,使用電管狀爐將管內升溫至765℃,於765℃下使其穩定。於765℃下保持溫度,使氦氣/氫氣/乙烯(105/80/15 sccm、水分率700 ppm)混合氣體填充至管內,放置60分鐘,於平板上使奈米碳管集合體形成。 [實施例1] 於第1基材(陶瓷製;線膨脹係數:8 ppm/℃)上使用刮漿板塗佈接著劑(ThreeBond公司製造,商品名「TB3732」、黏合劑:金屬烷氧化物、填料:氧化鋁)。 自上述平板採取製造例1中所得之奈米碳管集合體,並配置於接著劑塗佈層上。此時,與奈米碳管集合體之平板相接之側以與接著劑塗佈層相接之方式配置。 其後,於奈米碳管集合體之接著劑塗佈層之相反側,介隔潔淨之晶圓放置砝碼,施加50 g/cm2
之荷重1分鐘,使奈米碳管集合體與接著劑塗佈層密接。 繼而,將如上述般進行而得之積層體於常溫下放置1小時,進而於100℃之環境下放置30分鐘,使接著劑硬化。 如上述般進行,獲得包含第1基材/接著劑層(厚度:10 μm)/奈米碳管集合體之搬運固定治具。 [實施例2] 除使用接著劑(Emjapan公司製造,商品名「G7716」,黏合劑:矽酸鹽,填料:碳)代替接著劑(ThreeBond公司製造,商品名「TB3732」,黏合劑:金屬烷氧化物,填料:氧化鋁)以外,與實施例1相同地獲得積層體。將該積層體於常溫下放置2小時,進而於100℃之環境下放置2小時,使接著劑硬化,獲得包含第1基材/接著劑層(厚度:10 μm)/奈米碳管集合體之搬運固定治具。 [實施例3] 除使用接著劑(EIN公司製造,商品名「RG-57-2-3」;黏合劑:有機聚矽氧烷,填料:二氧化矽(氧化矽)、二氧化鈦(氧化鈦)、鈦酸鉀,溶劑:乙二醇二丁醚)代替接著劑(ThreeBond公司製造,商品名「TB3732」,黏合劑:金屬烷氧化物,填料:氧化鋁)以外,與實施例1相同地獲得積層體。將該積層體於80℃之環境下放置30分鐘,進而於150℃之環境下放置30分鐘,進而於400℃之環境下放置2小時,使接著劑硬化、焙燒,獲得包含第1基材/接著劑層(厚度:20 μm)/奈米碳管集合體之搬運固定治具。 [實施例4] 除使用第1基材(陶瓷製;線膨脹係數:3 ppm/℃)代替第1基材(陶瓷製;線膨脹係數:8 ppm/℃),及使用接著劑(EIN公司製造,商品名「RG-12-6-2」;黏合劑:有機聚矽氧烷,填料:二氧化矽(氧化矽)、二氧化鈦(氧化鈦),溶劑:乙二醇單丁醚)代替接著劑(ThreeBond公司製造,商品名「TB3732」,黏合劑:金屬烷氧化物,填料:氧化鋁)以外,與實施例1相同地獲得積層體。將該積層體於80℃之環境下放置30分鐘,進而於150℃之環境下放置30分鐘,進而於400℃之環境下放置2小時,使接著劑硬化、焙燒,獲得包含第1基材/接著劑層(厚度:20 μm)/奈米碳管集合體之搬運固定治具。 [比較例1] 除使用接著劑(東亞合成公司製造,商品名「ARON CERAMIC C」,黏合劑:矽酸鹽,填料:氧化矽)代替接著劑(ThreeBond公司製造,商品名「TB3732」,黏合劑:金屬烷氧化物,填料:氧化鋁)以外,與實施例1相同地獲得積層體。將該積層體於常溫下放置24小時,於90℃之環境下放置2小時,進而於150℃之環境下放置1小時,使接著劑硬化,獲得包含第1基材/接著劑層(厚度:10 μm)/奈米碳管集合體之搬運固定治具。 [比較例2] 除使用接著劑(東亞合成公司製造,商品名「ARON CERAMIC E」,黏合劑:矽酸鹽,填料:氧化鋯、氧化矽)代替接著劑(ThreeBond公司製造,商品名「TB3732」,黏合劑:金屬烷氧化物,填料:氧化鋁)以外,與實施例1相同地獲得積層體。將該積層體於常溫下放置24小時,於90℃之環境下放置2小時,進而於150℃之環境下放置1小時,使接著劑硬化,獲得包含第1基材/接著劑層(厚度:10 μm)/奈米碳管集合體之搬運固定治具。 [評價] 如下述般對實施例及比較例中所得之搬運固定治具進行評價。將結果示於表1。 (1)線膨脹係數 線膨脹係數藉由熱機械分析裝置(TMA)(島津製作所公司製造,「TMA-60」)測定。 (2)密接強度 就剛製造後之搬運固定治具,於室溫(23℃)下測定第1基材與奈米碳管集合體之密接強度(拉伸剪切強度)。密接強度使用自動立體測圖儀(島津製作所公司製造,商品名「島津Autograph AG-120kN」)並將拉伸速度設為50 mm/分鐘而測定。 又,就進行高溫處理(450℃下1小時)之後之搬運固定治具,藉由與上述相同之方法測定密接強度。 [表1]
10‧‧‧第1基材
20‧‧‧接著劑層
31‧‧‧奈米碳管集合體
32‧‧‧奈米碳管
33‧‧‧第2基材
100、200‧‧‧搬運固定治具
L‧‧‧長度
I‧‧‧剖面線
20‧‧‧接著劑層
31‧‧‧奈米碳管集合體
32‧‧‧奈米碳管
33‧‧‧第2基材
100、200‧‧‧搬運固定治具
L‧‧‧長度
I‧‧‧剖面線
圖1係基於本發明之1實施形態之搬運固定治具之剖面示意圖。 圖2係基於本發明之其他實施形態之搬運固定治具之剖面示意圖。 圖3係基於本發明之1實施形態之搬運固定治具之立體示意圖。 圖4係本發明之1實施形態之奈米碳管集合體之製造裝置的剖面示意圖。
10‧‧‧第1基材
20‧‧‧接著劑層
31‧‧‧奈米碳管集合體
32‧‧‧奈米碳管
100‧‧‧搬運固定治具
L‧‧‧長度
Claims (9)
- 一種搬運固定治具, 其具備第1基材、奈米碳管集合體、及配置於該第1基材與該奈米碳管集合體之間之接著劑層, 該第1基材與該奈米碳管集合體經由該接著劑層接合, 該第1基材之線膨脹係數與該接著劑層之線膨脹係數之比(接著劑層/基材)為0.7~1.8。
- 如請求項1之搬運固定治具, 其中上述奈米碳管集合體形成於第2基材上, 該第1基材與該第2基材經由該接著劑層接合。
- 如請求項1或2之搬運固定治具,其中構成上述接著劑層之接著劑係無機系接著劑或碳系接著劑。
- 如請求項3之搬運固定治具,其中上述無機系接著劑係陶瓷接著劑。
- 如請求項1至4中任一項之搬運固定治具,其中於將上述搬運固定治具於450℃下放置1小時之時,上述接著劑層之彈性模數變化為50%以下。
- 如請求項1至5中任一項之搬運固定治具,其中上述接著劑層之線膨脹係數為5 ppm/℃~12 ppm/℃。
- 如請求項1至6中任一項之搬運固定治具,其中構成上述第1基材之材料係氧化鋁。
- 如請求項1至7中任一項之搬運固定治具,其中上述奈米碳管集合體表面相對於玻璃表面之23℃下之靜摩擦係數為1~50。
- 如請求項1至8中任一項之搬運固定治具之製造方法, 其包括於第1基材上塗佈接著劑形成塗佈層, 於該塗佈層上配置奈米碳管集合體, 使該塗佈層硬化而形成接著劑層, 經由該接著劑層將該第1基材與該奈米碳管集合體接合之步驟, 該第1基材之線膨脹係數與該接著劑層之線膨脹係數之比(接著劑層/基材)為0.7~1.8。
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