JP2022069786A

JP2022069786A - チャック装置

Info

Publication number: JP2022069786A
Application number: JP2020178636A
Authority: JP
Inventors: 敦也島田; Atsuya Shimada; 富男小川; Tomio Ogawa; 秀一池田; Shuichi Ikeda
Original assignee: N Techs; N Techs Co Ltd; Nittoku Co Ltd
Current assignee: N Techs; N Techs Co Ltd; Nittoku Co Ltd
Priority date: 2020-10-26
Filing date: 2020-10-26
Publication date: 2022-05-12

Abstract

【課題】吸着痕を付かせることなく所定の吸着力を得ると共に、部材と擦れ合っても破砕を生じさせない。【解決手段】チャック装置１０は、複数の貫通孔１２ａにより表面と背面が連通する平板状の吸着パッド１２と、吸着パッド１２の背面を覆って背面との間にエア空間Ｅを形成するように吸着パッド１２を支持するハウジング１３とを備え、エア空間Ｅを負圧又は加圧することにより貫通孔１２ａを介して吸引又は放出されるエアにより吸着パッド１２の表面に部材１１を吸着させ又は吸着パッド１２の表面から部材を浮遊させるチャック装置において、連続する隙間により貫通孔１２ａが形成された金属製ポーラス体により吸着パッド１２が形成され、貫通孔１２ａの断面積が０．１ｎｍ2～３６ｎｍ2であり、吸着パッド１２の平面度が４μｍ～１５μｍである。そして、吸着パッド１２の表面の単位面積あたりの貫通孔１２ａが５～２５％である。【選択図】図１

Description

本発明は、主として密閉された背面側を真空ポンプで減圧し、吸着パッドの背面から表面に連通する複数の貫通孔を介して吸着パッドの表面に載置される部材を吸着するチャック装置に関するものである。

従来、複数の貫通孔により表面と背面が連通する吸着パッドと、その吸着パッドの背面を覆って背面との間にエア空間を形成するように吸着パッドを支持するハウジングとを備えたチャック装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。このようなチャック装置では、そのエア空間を負圧にすることにより吸着パッドの貫通孔を介して吸引されるエアにより吸着パッドの表面に部材を吸着するとしている。

このようなチャック装置では、吸着パッドの表面側の大気圧に対して背面側の背圧を真空に近い圧力に保つ必要があり、被吸着物が吸着面である吸着パッドの表面全体を覆わないと、貫通孔の一部が表面に開口し、貫通孔を通して外気がエア空間に流入し、表面側と背面側との差圧が充分にとれないので、所定の吸着力が得られないという問題があった。

この点を解消する為には、貫通孔を極力小さくして、その貫通孔を通してエア空間に流入する外気を少なくして、吸着パッドの表面側と背面側との差圧を充分にとって、所定の吸着力を得ることが求められる。このため、従来から、このようなチャック装置に用いられる吸着パッドとしては、貫通孔の断面積を比較的小さくすることができるセラミック製のものが用いられる。

特開２０１４－１３５３１０号公報

このようにセラミック製の吸着パッドでは、表面と背面を連通させる貫通孔の大きさを微細にできる。けれども、セラミック製の吸着パッドでは、その表面に吸着される被吸着物である部材との擦れ合いにより微細な破砕を生じさせ易く、発塵する欠点があった。このため、上記従来のチャック装置では、吸着パッドに別プレート等を装着する対策を施している。

別プレートを用いることなく発塵を防止する為には、吸着パッドを金属性として、部材との擦れに基づく発塵を防止することが考えられる。けれども、金属製の吸着パッドは、ワークを搭載する表面を研磨する際にバリが生じ易い欠点がある。このため、吸着パッドを金属性とする場合、研磨によるバリにでもふさがれないように貫通孔を大きくする必要がある。

けれども、吸着パッドを金属性として、貫通孔が大きい状態で使用すると、表面側と背面側との差圧が充分にとれないので所定の吸着力が得られないという不具合と共に、例えば、図４に示すように、その吸着パッド２に薄いワーク１を被吸着部材として搭載して吸着させると、貫通孔２ａから吸引されるエアにより、その吸着パッドに搭載されたワーク１が貫通孔２ａに引き込まれて、そのワーク１に吸着痕が付く不具合を生じさせる。

本発明の目的は、吸着痕を付かせることなく所定の吸着力を得ると共に、部材と擦れ合っても破砕を生じさせないチャック装置を提供することにある。

本発明は、複数の貫通孔により表面と背面が連通する平板状の吸着パッドと、吸着パッドの背面を覆って背面との間にエア空間を形成するように吸着パッドを支持するハウジングとを備え、エア空間を負圧にすることにより吸着パッドの貫通孔を介して吸引されるエアにより吸着パッドの表面に部材を吸着するチャック装置の改良である。

その特徴有る構成は、連続する隙間により貫通孔が形成された金属製ポーラス体により吸着パッドが形成され、貫通孔の断面積が０．１ｎｍ²～３６ｎｍ²であり、吸着パッドの平面度が４μｍ～１５μｍであるところにある。

ここで、吸着パッドの表面の単位面積あたりの貫通孔は５～２５％であることが好ましい。

本発明のチャック装置では、連続する隙間により貫通孔が形成された金属製ポーラス体により吸着パッドを形成することにより、被吸着物との擦れ合っても破砕を生じさせない。そして、貫通孔の断面積を比較的微細な０．１ｎｍ²～３６ｎｍ²とすることにより、ワークに吸着痕が付くようなことを防止することができる。また、単位面積あたりの貫通孔が５～２５％であれば、所定の吸着力が減じられるようなことはない。

本発明実施形態のチャック装置を示す図２のＡ－Ａ線断面図である。そのチャック装置を示す斜視図である。本発明の別のチャック装置を示す図２に対応する斜視図である。貫通孔が大きい場合の吸着痕を生じさせる状態を示す図１の拡大図に対応する図である。

次に、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。

図１及び図２に本発明のチャック装置１０を示す。このチャック装置１０は、複数の貫通孔１２ａを有する吸着パッド１２と、吸着パッド１２の背面を覆ってその背面との間にエア空間Ｅを形成するように吸着パッド１２を支持するハウジング１３とを備える。この実施の形態におけるチャック装置１０は、円板状のシリコンウエハ１１を吸着するものとし、このウエハ１１は吸着パッド１２の表面に載置されて吸着されるものとする。

この実施の形態における吸着パッド１２は、平板であり、ウエハ１１に応じて円盤状となっている。貫通孔１２ａは、吸着パッド１２の表面から背面まで貫通している。貫通孔１２ａは、吸着パッド１２のほぼ全体に均一に分布している。例えば、複数の貫通孔１２ａが、吸着パッド１２の周縁部を除いたほぼ全体に一定間隔で配列されている。吸着パッド１２の表面がウエハ１１の載置面（搭載面）となる。すなわち、吸着パッド１２の表面とウエハ１１の下面が接触した状態で、ウエハ１１が真空吸着されることになる。

ハウジング１３は、このような吸着パッド１２を支持するものである。この実施の形態におけるハウジング１３は、周縁部１３ａと段差部１３ｂと底部１３ｃとを有している。周縁部１３ａは円板状の吸着パッド１２を包囲する様な円環状を成して形成され、その周縁部１３ａの内周に吸着パッド１２の周囲の背面を支持する段差部１３ｂが形成される。底部１３ｃは周縁部１３ａの下端を塞ぐように周縁部１３ａと一体的に設けられ、このハウジング１３は、例えば金属材料などによって形成されている。

周縁部１３ａは、吸着パッド１２を収納するために設けられている。すなわち、周縁部１３ａの上面から段差部１３ｂまでの距離Ｌは吸着パッド１２の厚さｔに略等しいか僅かに小さく形成され、その段差部１３ｂに吸着パッド１２の周囲を載置することによりその段差部１３ｂより上側の周縁部１３ａは吸着パッド１２の外周を囲んで、その吸着パッド１２を収納する様に構成される。そして、吸着パッド１２の外周面が周縁部１３ａの内周と接触して、シールされる。なお、吸着パッド１２と周縁部１３ａを接着剤などで接合してもよい。

周縁部１３ａの上面から段差部１３ｂまでの距離Ｌは吸着パッド１２の厚さｔに略等しいか僅かに小さく形成されているので、その段差部１３ｂに吸着パッド１２の周囲を載置すると、吸着パッド１２の表面と周縁部１３ａの上面は、ほぼ一致するか、或いは、周縁部１３ａの上面より吸着パッド１２の表面が僅かに上方に突出するように形成されている。そして、吸着パッド１２の表面が、被吸着部材であるウエハ１１を載置する載置面となり、ウエハ１１の下面と吸着パッド１２の表面が接触することになる。

周縁部１３ａの下端は底部１３ｃにより塞がれているので、周縁部１３ａの内周側に段差部１３ｂを形成して、この段差部１３ｂの上に吸着パッド１２を載置することで、底部１３ｃと吸着パッド１２との間にエア空間Ｅを設けることになる。即ち、段差部１３ｂよりも下側の底部１３ｃと吸着パッド１２との間には、エア空間Ｅが設けられる。

周縁部１３ａには、エア空間Ｅに連通する給排気口１４が設けられている。すなわち、給排気口１４は、吸着パッド１２と周縁部１３ａと底部１３ｃで囲まれたエア空間Ｅに接続している。そして、給排気手段であるポンプ３０が給排気口１４を介して、エア空間Ｅを排気又は給気するように構成される。

そして、吸着パッド１２の上にウエハ１１が載置される。換言すると、複数の貫通孔１２ａがウエハ１１で覆われる。ポンプ３０によって、吸着パッド１２の直下のエア空間Ｅを排気する。こうすることによって、ウエハ１１の直下の空間である貫通孔１２ａが減圧され、ウエハ１１を吸着することができる。

本発明の特徴有る構成は、連続する隙間により貫通孔１２ａが形成された金属製ポーラス体により吸着パッド１２が形成され、その貫通孔１２ａの断面積が０．１ｎｍ²～３６ｎｍ²であり、吸着パッド１２の平面度が４μｍ～１５μｍであるところにある。

金属製ポーラス体は、隙間同士がつながっており、金属で有りながら通気性を有するものであり、この金属製ポーラス体は、金属粒体を成型及び焼成することにより、所定の隙間を空けてそれらの金属粒体を結合させることにより作られる。

この金属製ポーラス体の製作過程を具体的に説明すると、連続する隙間により所定の断面積を有する貫通孔１２ａを形成する必要から、篩により所定の大きさの金属粒体を得た後に、それらを軽量し、更に混合する。そして、加圧成型した後に焼成することにより得られることになる。

このようにして、連続する隙間から成る貫通孔１２ａが形成された金属製ポーラス体は、その後に所定の大きさになるようにその外周が仕上げられ、少なくともその表面をバリを生じさせずに研磨することにより本発明の吸着パッド１２が形成される。

そして、このような金属製ポーラス体を吸着パッド１２として使用することにより、従来のセラミックから成る吸着パッドと比較して、その表面に搭載された部材との擦れに基づく発塵を防止することができる。

金属粒体の大きさや量及び成型圧力を調整することにより連続する隙間を制御して、その連続する隙間から成る貫通孔の断面積を比較的微細な０．１ｎｍ²～３６ｎｍ²とすることにより、ワークに吸着痕が付くようなことを防止することができる。そして、単位面積あたりの貫通孔を５～２５％とすることにより、所定の吸着力が減じられるようなことを防止することができるのである。

なお、上述した実施の形態では、部材であるウエハ１１を吸着パッドの表面に載置して吸着する場合を説明したけれども、ポンプ３０によって、吸着パッド１２の直下のエア空間Ｅにエアを供給して加圧し、貫通孔１２ａを介して表面に吹き出されるエアにより部材であるウエハ１１を浮上させるようにしても良い。このように部材を浮上させると小さい力で部材を移動させることができ、汚染リスクを低減させた状態の搬送が可能となる。

また、上述した実施の形態では、円板状の吸着パッド１２を用いる場合を説明したけれども、吸着パッド１２は円板状のものに限定されるものではない。金属製ポーラス体により吸着パッド１２が形成されることから、吸着パッド１２を吸引又は浮上させる部材の形状に合わせるようにしても良い。例えば、図３に示すように方形状の吸着パッド１２を用いても良く、図示しないがその他の多角形の吸着パッド１２を用いるようにしても良い。

更に、上述した実施の形態では、円板状のシリコンウエハ１１を吸着する場合を説明したけれども、吸着パッド１２の表面に吸着させ又は吸着パッド１２の表面から浮遊させる部材１１はウエハ１１に限定されるものではなく、吸着又は浮遊可能なものであれば、どのようなものであっても良い。

１０チャック装置
１１ウエハ（部材）
１２ａ貫通孔
１２吸着パッド
１３ハウジング
Ｅエア空間

Claims

複数の貫通孔(12a)により表面と背面が連通する平板状の吸着パッド(12)と、前記吸着パッド(12)の背面を覆って前記背面との間にエア空間(E)を形成するように前記吸着パッド(12)を支持するハウジング(13)とを備え、
前記エア空間(E)を負圧又は加圧することにより前記貫通孔(12a)を介して吸引又は放出されるエアにより前記吸着パッド(12)の表面に部材(11)を吸着させ又は前記吸着パッド(12)の表面から部材を浮遊させるチャック装置において、
連続する隙間により貫通孔(12a)が形成された金属製ポーラス体により吸着パッド(12)が形成され、
前記貫通孔(12a)の断面積が０．１ｎｍ²～３６ｎｍ²であり、
前記吸着パッド(12)の平面度が４μｍ～１５μｍである
ことを特徴とするチャック装置。
吸着パッド(12)の表面の単位面積あたりの貫通孔(12a)が５～２５％である請求項１記載のチャック装置。