JP4703590B2 - Vacuum adsorption apparatus and adsorption method using the same - Google Patents
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Description
本発明は、例えば、半導体ウエハ、ガラス基盤、樹脂板ならびに樹脂板上の基盤のような被吸着物に対して、研磨、研削、切削、切断等の加工を施す際に、異なる幾つかの寸法サイズの被吸着物に対応して、吸着領域を複数切替え可能で、精度良く保持できる真空吸着装置に関するものであり、さらに、真空吸着装置を用いた吸着方法に関する。 The present invention has several different dimensions when performing processing such as polishing, grinding, cutting, cutting, etc., on an object to be adsorbed such as a semiconductor wafer, a glass substrate, a resin plate, and a substrate on the resin plate. The present invention relates to a vacuum suction apparatus that can switch a plurality of suction areas in correspondence with the size of the object to be adsorbed and that can be held with high accuracy, and further relates to a suction method using the vacuum suction apparatus.
半導体シリコンウエハなどの製造方法として、高純度シリコンの溶融液の液面に種結晶と言われる単結晶シリコンを接触させながら徐々に引き上げることにより単結晶シリコンインゴットを作製し、このインゴットを切断加工した後に研削加工及び研磨加工を施す方法がある。また、回路を装備し終えた半導体ウエハには、各々のチップに切断する前に所定の肉厚になるように裏面に研削加工を施す。これら研削加工及び研磨加工時にウエハを保持する真空吸着装置が用いられてきた。 As a method for manufacturing a semiconductor silicon wafer or the like, a single crystal silicon ingot was produced by gradually pulling up a single crystal silicon called a seed crystal in contact with a liquid surface of a high-purity silicon melt, and the ingot was cut and processed. There is a method of performing grinding and polishing later. Also, the semiconductor wafer that has been equipped with a circuit is ground on the back surface so as to have a predetermined thickness before being cut into each chip. A vacuum suction device that holds a wafer during grinding and polishing has been used.
特許文献１は、多孔質セラミックスを用いた真空吸着装置であり、異なる幾つかの寸法サイズの半導体ウエハに対応して真空吸着できるように吸着領域が幾つかに区画されて構成されているサイズ違いの被吸着物を吸着可能な真空吸着装置であり、図６に詳細を示す。図６（ａ）は斜視図を、（ｂ）はそのＸ−Ｘ断面図を示すものである。図６に示す真空吸着装置３００は、緻密質のセラミックスから形成され、中央部に凹部を有する支持体３１３の凹部内に通気性のある多孔質セラミックスからなる吸着体３１１を備え、サイズ違いの被吸着物を吸着可能とするために、不通気性の多孔質セラミックスもしくは緻密質セラミックスからなる隔壁部３１９を吸着体３１１を分割するように配置し、吸着体３１１の表面は吸着面３１４としている。支持体３１３の下方には各々の区画毎に吸引溝３１５と吸気孔３１６が形成されたベースが備えられている、取付穴３１７にボルト（不図示）を締結することで固定可能となっている。
サイズ違いの被吸着物を吸着可能な真空吸着装置３００は、吸気手段が連設されてバルブを選択的に開閉することで被吸着物の寸法サイズに対応して吸着領域が設定される構造となっている。大径の被吸着物を吸着する場合は、吸気孔３１６ａ，３１６ｂの全てから吸気を行い、吸気溝３１５ａ，３１５ｂを介して被吸着物を吸着させる。また、小径の被吸着物を吸着させる場合は、吸気孔３１６ａから吸気を行い、吸気溝３１５ａを介して、被吸着物を吸着させる。この時、吸着面を上面から平面視した際、小径の被吸着物の直径と隔壁部３１９の直径は、ほぼ同一となっており、小径の被吸着物が隔壁部３１９上に若干載るようにすることによって気密を確保する構造である。
The
特許文献２も同様に、サイズ違いの被吸着物を吸着可能な真空吸着装置であり、図７（ａ）に斜視図を、（ｂ）にそのＸ−Ｘ断面図を示す。この真空吸着装置２００は、図６に示す真空吸着装置における隔壁部２１９を吸着体２１４の内部に設け、吸着体２１１の表面の吸着面２１４まで隔壁部２１９が達しない構造である。これによって、吸着力が全体的に均一となり、研磨装置として用いた場合に半導体ウエハなどの被吸着物を均一に研磨できることが示されている。
近年、ＩＣチップなどの普及により、真空吸着される半導体ウエハの厚みは５０〜８０μｍ程度と薄肉化が進んでおり、この薄肉の半導体ウエハを真空吸着装置を用いて均一に吸着し、高精度に加工できるものが要求されている。 In recent years, with the spread of IC chips and the like, the thickness of semiconductor wafers that are vacuum-adsorbed has been reduced to about 50 to 80 μm, and the thin semiconductor wafers are uniformly adsorbed by using a vacuum adsorption device, with high accuracy. What can be processed is required.
しかし、特許文献１のような真空吸着装置３００では、吸着体３１１が円筒状の不通気性の隔壁部３１９で完全に区切った形態で構成されているため、被吸着物が隔壁部３１９に当接しており、例えば、大径のウエハから成る被吸着物を吸着面３１４にて吸着する場合には、加工時の圧力によりウエハが吸着面３１４に押し付けられた際、隔壁部３１９に相当する部分の研磨状態が不均一になってしまったり、ウエハが割れやすいという問題を有していた。これは、隔壁部３１９となる部分が吸着部として作用しないため、ウエハが載置されているだけの状態となり、被吸着物が部分的に上下に浮きやすいためである。
However, in the
この問題を解消するため、隔壁部３１９を薄く構成することが重要となっていたが、隔壁部３１９を薄くした場合、隔壁部３１９の同軸度を高精度に保持することができず、吸着面３１４を構成する吸着体３１１と隔壁部３１９の境界部に段差が生じやすい。その結果、薄肉の半導体ウエハ等からなる被吸着物を吸着した際、ウエハが段差に落ち込んでしまい、ウエハが不均一に加工されてしまうととともに、保持面と被吸着物との密着力が低下し、被吸着物にずれが生じたり、また隔壁部３１９に当接する箇所の被吸着物の平坦度が微妙に損われたり、しいては割れが発生しやすいという問題を有していた。
In order to solve this problem, it is important to make the
また、特許文献２は、大径の半導体ウエハ等からなる被吸着物を吸着する場合には吸着力が全体的に均一となり、均一に研磨できるものの、隔壁部２１９の径に相当する小径のウエハを吸着する場合には隔壁部２１９の上端面が吸着面２１４まで達していないため、隔壁部２１９の上端面と吸着面２１４との間の多孔質部分からエアー漏れが発生しやすく、十分な吸着力が得ることができないため、ウエハに位置ずれが生じ、ウエハの平坦度が損われるという問題を有していた。
Further, Patent Document 2 discloses that when adsorbing an object to be adsorbed made of a large-diameter semiconductor wafer or the like, the adsorbing force becomes uniform as a whole and can be polished uniformly. When adsorbing air, since the upper end surface of the
以上のように、本発明の課題は、サイズの異なる被吸着物を吸着可能な真空吸着装置において、大径の被吸着物を吸着する際は、吸着面に均一な吸着力が得られ、小径の被吸着物を吸着する際は、十分な気密が得られ、特に薄肉の被吸着物を均一に吸着し、被吸着物全面にわたって均一な加工が可能な真空吸着装置を提供することを目的とする。 As described above, the object of the present invention is to obtain a uniform adsorption force on the adsorption surface when adsorbing a large-diameter adsorbent in a vacuum adsorption apparatus capable of adsorbing different-size adsorbents. It is intended to provide a vacuum adsorption device that can sufficiently seal the adsorbed material, and can uniformly adsorb the thin adsorbed material, and can perform uniform processing over the entire surface of the adsorbed material. To do.
本発明の真空吸着装置は、多孔質セラミックスからなり、その表面に被吸着物を吸着するための吸着面を有する吸着体と、前記吸着体を支持する支持体とを備えた真空吸着装置であって、前記吸着体は少なくとも１つ以上の隔壁部を有し、該隔壁部の少なくとも吸着面側の端部における平均気孔径が、前記吸着体における前記隔壁部を除く吸着面側の平均気孔径より小さく、且つ前記隔壁部の前記吸着面と反対面の平均気孔径より大きいことを特徴とするものである。 The vacuum adsorption device of the present invention is a vacuum adsorption device comprising an adsorbent made of porous ceramics and having an adsorbing surface for adsorbing an adsorbent on the surface thereof, and a support that supports the adsorbent. The adsorbent has at least one or more partition walls, and the average pore diameter at least at the end of the adsorption surface side of the partition walls is the average pore diameter on the adsorption surface side excluding the partition walls of the adsorbent. It is smaller and larger than the average pore diameter of the surface opposite to the adsorption surface of the partition wall.
前記隔壁部の少なくとも吸着面側は、前記多孔質セラミックスの気孔内に封止材を含浸させてなることを特徴とするものである。 At least the adsorption surface side of the partition wall is characterized in that pores of the porous ceramics are impregnated with a sealing material.
前記封止材は、セラミックスおよびガラスのうち少なくとも1種以上から選択されることを特徴とするものである。 The sealing material is selected from at least one of ceramics and glass.
前記多孔質セラミックスは、その表面抵抗が１０９Ω／□以下であることを特徴とするものである。また、その熱伝導率が５０Ｗ／ｍ・Ｋ以上であることを特徴とするものである。 The porous ceramic has a surface resistance of 10 9 Ω / □ or less. Further, the thermal conductivity is 50 W / m · K or more.
前記多孔質セラミックスは、炭化珪素質焼結体から成ることを特徴とするものである。 The porous ceramic is made of a silicon carbide sintered body.
さらに、本発明の真空吸着装置は、前記被吸着物が、半導体ウエハであることを特徴とするものである。 Furthermore, the vacuum suction apparatus of the present invention is characterized in that the object to be adsorbed is a semiconductor wafer.
そして、本発明の吸着方法は、上記何れかに記載の真空吸着装置を用いて大きさの異なる被吸着物を吸着し、処理を行う方法であって、前記吸着体に対応する被吸着物を吸着体により吸着し、前記隔壁部に対応する被吸着物を隔壁部により形成された領域にて吸着することを特徴とするものである。 The adsorption method of the present invention is a method for adsorbing objects to be adsorbed of different sizes using any one of the vacuum adsorption apparatuses described above, and performing a treatment, wherein the object to be adsorbed corresponding to the adsorbent is removed. It is adsorbed by an adsorbent, and an adsorbate corresponding to the partition wall is adsorbed in a region formed by the partition wall.
また、本発明の吸着方法は、上記の何れかに記載の真空吸着装置を用いて複数の被吸着物を吸着する方法であって、前記吸着体の外周部および前記隔壁部により被吸着物を吸着することを特徴とするものである。 Further, the adsorption method of the present invention is a method of adsorbing a plurality of objects to be adsorbed using any one of the vacuum adsorption apparatuses described above, wherein the objects to be adsorbed are separated by the outer peripheral part of the adsorbent and the partition wall part. It is characterized by adsorbing.
本発明の真空吸着装置によれば、表面に被吸着物を吸着するための吸着面を有する多孔質セラミックスからなる吸着体を備え、吸着体は少なくとも１つ以上の隔壁部を有し、該隔壁部の少なくとも吸着面に相当する上端部の平均気孔径は、前記吸着体の前記隔壁部を除く吸着面側の平均気孔径より小さいとともに前記隔壁部の下端部の平均気孔径より大きいことから、隔壁部の上端部は吸着体を成す多孔質セラミックスと比較して平均気孔径が小さいため、隔壁部に相当する小径のウエハを吸着する際にある程度の気密を保持して吸着することができる。隔壁部の上端部は平均気孔径が吸着面の他部よりも小さいため、被吸着物に加工を施した際に発生する加工屑による目詰まりが発生したとしても、吸着面からの進入深さが浅くなり、加工屑を容易に除去することができる。同時に、隔壁部の上端部の平均気孔径は前記隔壁部の下端部の平均気孔径より大きいことから、隔壁部の下端部は上端部よりも気密性が高く、薄肉の被吸着物を吸着した場合でも、より高い気密を得ることが可能となる。 According to the vacuum suction device of the present invention, the adsorption body comprising a porous ceramic having an adsorption surface for adsorbing an object to be adsorbed on the surface is provided, and the adsorption body has at least one or more partition walls, and the partition walls Since the average pore diameter of the upper end portion corresponding to at least the adsorption surface of the part is smaller than the average pore diameter on the adsorption surface side excluding the partition wall portion and larger than the average pore diameter of the lower end portion of the partition wall portion, The upper end portion of the partition wall portion has a smaller average pore diameter than the porous ceramics forming the adsorbent, and therefore, when adsorbing a small diameter wafer corresponding to the partition wall portion, it can be adsorbed while maintaining a certain degree of airtightness. Since the average pore diameter of the upper end of the partition wall is smaller than that of the other part of the adsorption surface, even if clogging due to processing waste generated when processing the object to be adsorbed occurs, the penetration depth from the adsorption surface Becomes shallower and the processing waste can be easily removed. At the same time, since the average pore diameter of the upper end portion of the partition wall portion is larger than the average pore diameter of the lower end portion of the partition wall portion, the lower end portion of the partition wall portion is higher in airtightness than the upper end portion, and adsorbs a thin object to be adsorbed. Even in this case, higher airtightness can be obtained.
前記隔壁部の少なくとも上端部は、吸着体を成す多孔質セラミックスの気孔内に封止材を含浸させてなることから、吸着体と隔壁部が一体的に構成可能となり、吸着体と隔壁部の境界部や接合界面が存在しないため、境界部に存在する凹状の段差が生じず、薄肉の被吸着物をより均一に吸着することができる。また、接合界面が緻密になることはないため、吸着面全面の吸着力をより均一にすることができる。さらには、吸着面を構成する吸着体と隔壁部では機械的な材料特性がほぼ同じであるため、吸着面にセルフ研磨を施した場合、材質の違いによる段差の発生が抑制された面が得られる。 At least the upper end of the partition wall is formed by impregnating the sealing material into the pores of the porous ceramics forming the adsorbent, so that the adsorbent and the partition can be configured integrally, and the adsorbent and the partition Since there is no boundary part or bonding interface, a concave step existing in the boundary part does not occur, and a thin object to be adsorbed can be adsorbed more uniformly. Further, since the bonding interface does not become dense, the adsorption force on the entire adsorption surface can be made more uniform. Furthermore, since the mechanical material properties of the adsorbent constituting the adsorption surface and the partition wall are almost the same, when self-polishing is performed on the adsorption surface, a surface in which the occurrence of a step due to the difference in material is suppressed is obtained. It is done.
前記封止材は、セラミックスおよびガラスのうち少なくとも1種以上から選択されることから、高温の環境下においても劣化することはなく、長期間のウエット環境においても膨潤を抑制でき、吸着面をより均一で高精度な面とすることができ、また、高温においても劣化しにくいため、真空吸着装置自体に、溶射、ＰＶＤ、ＣＶＤなどのセラミックコーティングや、金属コーティング、金属配線を付加することが可能となる。 Since the sealing material is selected from at least one of ceramic and glass, it does not deteriorate even in a high-temperature environment, can suppress swelling even in a long-term wet environment, and has a more attractive surface. The surface can be made uniform and highly accurate, and it is difficult to deteriorate even at high temperatures, so ceramic coating such as thermal spraying, PVD, and CVD, metal coating, and metal wiring can be added to the vacuum suction device itself. It becomes.
前記多孔質セラミックスの表面抵抗を１０９Ω／□以下であることから、回路を装備した半導体ウエハ等の被吸着物を吸着し加工する場合でも、絶縁破壊を起こすことは無く、また液晶用の配向膜の搬送等に用いる樹脂シートを吸着させた際に、静電気を逃がすことが可能となるため、樹脂シートの離脱が容易となる。 Since the surface resistance of the porous ceramic is 10 9 Ω / □ or less, even when an object to be adsorbed such as a semiconductor wafer equipped with a circuit is adsorbed and processed, dielectric breakdown does not occur, and the liquid crystal Since the static electricity can be released when the resin sheet used for transporting the alignment film is adsorbed, the resin sheet can be easily detached.
また、多孔質セラミックスの熱伝導率を５０Ｗ／ｍ・Ｋ以上であることから、被吸着物を加工した際に発生する加工熱を容易に除去することが可能となり、装置自体の精度を高精度に保つことが可能となる。 In addition, since the thermal conductivity of the porous ceramics is 50 W / m · K or more, it is possible to easily remove the processing heat generated when processing the object to be adsorbed, and the accuracy of the device itself is high. It becomes possible to keep it.
前記多孔質セラミックスは、炭化珪素質焼結体から成ることから、上述した表面抵抗や熱伝導率を満足させることが可能となり、軽量化に適した装置を提供することができる。 Since the porous ceramic is made of a silicon carbide-based sintered body, the above-described surface resistance and thermal conductivity can be satisfied, and an apparatus suitable for weight reduction can be provided.
本発明の真空吸着装置を用いた吸着方法は、大きさの異なる被吸着物を吸着し、処理を行う方法であって、前記吸着体に対応する被吸着物を吸着体により吸着し、前記隔壁部に対応する被吸着物を隔壁部により形成された領域にて吸着することから、大径の被吸着物を吸着する際は、吸着面に均一な吸着力が得られ、小径の被吸着物を吸着させた際にも、隔壁部により十分な気密が得ることが可能となる。また、本発明の真空吸着装置を用いて前記吸着体の外周部および前記隔壁部により被吸着物を吸着することから、複数の被吸着物を吸着することが可能となる。 An adsorption method using the vacuum adsorption apparatus of the present invention is a method of adsorbing objects to be adsorbed of different sizes and performing a treatment, adsorbing an object to be adsorbed corresponding to the adsorbent by the adsorbent, Since the adsorbate corresponding to the portion is adsorbed in the region formed by the partition wall, when adsorbing the large-diameter adsorbent, a uniform adsorption force is obtained on the adsorption surface, and the small-diameter adsorbent is obtained. Even when adsorbed, sufficient airtightness can be obtained by the partition wall. In addition, since the object to be adsorbed is adsorbed by the outer peripheral portion of the adsorbent and the partition wall using the vacuum adsorption apparatus of the present invention, a plurality of objects to be adsorbed can be adsorbed.
以下、本発明の最良の実施形態について、図面を用いて説明する。 Hereinafter, the best embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図１は、本発明の真空吸着装置の第一の実施形態を示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）は同図（ａ）のＹ−Ｙ’線における断面を表した斜視図、（ｃ）は同図（ａ）のＸ−Ｘ’線における断面図をそれぞれ示すものである。 FIG. 1: shows 1st embodiment of the vacuum suction apparatus of this invention, (a) is a perspective view, (b) is a perspective view showing the cross section in the YY 'line | wire of the same figure (a), c) is a sectional view taken along line XX ′ in FIG.
本発明の真空吸着装置１００は、多孔質セラミックスからなり、その表面に半導体ウエハ、ガラス基盤、樹脂板、樹脂板上に配置される基盤等の被吸着物を吸着するための吸着面１４を有する吸着体１１と、前記吸着体１１を支持する支持体１３とを備え、前記吸着体１１は少なくとも１つ以上の隔壁部１９を有するものである。
The
支持体１３は、中央に凹部を備えており、凹部内には隔壁部１９を備えた吸着体１１が配置される。支持体１３は、アルミナ、または炭化珪素を主成分とする焼結体から成り、凹部底面に開口する吸引溝１５ａ、１５ｂと、この吸引溝１５ａ、１５ｂに連通する吸引孔１６ａ、１６ｂが設けられている。これにより、いずれの吸引孔１６ａ、１６ｂを介して吸着体１１内部の空気を吸引するかを適宜選択することにより、サイズの異なる被吸着物を適宜吸着することが可能となる。具体的には、平面視した際の被吸着物の大きさが吸着面１４の大きさに近い被吸着物を吸着する場合には、全ての吸引孔１６ａ、１６ｂから空気を吸引し、吸着溝１５ａ、１５ｂを通じて被吸着物を吸着支持する。また、平面視した際の被吸着物の大きさが平面視した隔壁部１９の大きさと略同一の大きさの小径の被吸着物を吸着する場合には、吸引孔１６ａのみから空気を吸引し、吸着溝１５ａを通じて被吸着物を吸着支持するものである。
The
さらに、この支持体１３の下方には、真空吸着装置１００を支持、固定するための固定ベース（不図示）が備えられており、支持体１３と固定ベース（不図示）とは、等間隔に設置された取付穴１７にボルト等を介して連結、固定される。
Further, a fixing base (not shown) for supporting and fixing the
吸着体１１は、その上面に被吸着物を吸着するための吸着面１４を有し、吸着体１１の大きさは、被吸着物の大きさよりも若干小さくすることが望ましい。また、被吸着物が大きい場合、分割した吸着体部材を組み合わせることによって、吸着体１１を形成してもよい。しかし、吸着体１１を分割した場合、薄い被吸着物が吸着力によって、吸着部材同士の境界部に生じる凹部に落ち込みやすくなってしまうため、吸着体１１は一体とすることが好ましい。
The adsorbent 11 has an adsorbing
吸着体１１を成す多孔質セラミックスは、アルミナ、炭化珪素等を主成分とする焼結体から成る各種セラミックスを用いることができ、特に、炭化珪素質焼結体から成ることが好ましい。炭化珪素質焼結体は、電気的に半導通性を有しており、且つ高熱伝導率を有しているため、吸着面１４の帯電防止効果と、吸着した被吸着物の加工時に発生する加工熱を容易に逃がすことができる。
As the porous ceramics constituting the adsorbent 11, various ceramics made of a sintered body mainly composed of alumina, silicon carbide or the like can be used, and in particular, the porous ceramic is preferably made of a silicon carbide sintered body. Since the silicon carbide based sintered body is electrically semiconductive and has a high thermal conductivity, the antistatic effect of the
また、多孔質セラミックスは、その表面抵抗が１０９Ω／□以下であることが好ましい。これは、真空吸着装置１００をドライ環境で使用する場合、吸着面１４での帯電防止効果を得ることができる。この帯電防止効果によって、回路を搭載した半導体ウエハなどの被吸着物を吸着した場合でも、吸着面１４上にある静電気によって半導体ウエハ上の静電気による絶縁破壊を防止することができる。さらに、薄肉の樹脂板、ガラス基盤等の被吸着物は、吸着面１４上の静電気によって離脱困難になる場合があるが、帯電防止効果により容易に離脱させることが可能となる。
Moreover, it is preferable that the surface resistance of the porous ceramic is 10 9 Ω / □ or less. This can obtain an antistatic effect on the
この場合、支持体１３を導電性材料にて形成することが好ましく、さらには導電性セラミックスにより形成することによって、高剛性を有した支持体１３を得ることができる。なお、表面抵抗の値は、四端子法により測定することができる。
In this case, the
多孔質セラミックスは、熱伝導率が５０Ｗ／ｍ・Ｋ以上であることが好ましい。これは、真空吸着装置１００を研磨加工などに用いる場合、加工により発生する熱で真空吸着装置１００が高温になる。その際、冷媒による冷却を行うが、吸着体１１に高熱伝導率の多孔質セラミックスを用いることによって、効率よく加工熱を逃がすことが出来るため、加工熱の蓄積による吸着面の変形を防止することができ、被吸着物を高精度に加工することが可能となるためである。
The porous ceramic preferably has a thermal conductivity of 50 W / m · K or more. This is because when the
なお、熱伝導率の測定は、吸着体１１からサンプルを得、レーザーフラッシュ法（ＪＩＳ Ｒ １６１１）により求めることができる。 In addition, the measurement of heat conductivity can obtain a sample from the adsorbent 11, and can obtain | require it by the laser flash method (JISR1611).
多孔質セラミックスの平均気孔径は、２５〜１２０μmとすることが好ましく、さらには３０〜５０μmであれば、通気抵抗が低く十分な吸着力が得られ、吸着面を高精度に加工することができるため、より好ましい。気孔率は３０〜８０％が好ましく、特に、吸着部の剛性などから、気孔率は３０〜４０％であることが好ましい。気孔率が３０％よりも小さい場合、開気孔を形成しにくくなり、吸着特性に悪影響を与える。また、４０％を超える場合は、ヤング率などの材料特性が低下しやすい。 The average pore diameter of the porous ceramics is preferably 25 to 120 μm, and if it is 30 to 50 μm, the ventilation resistance is low and sufficient adsorption force can be obtained, and the adsorption surface can be processed with high accuracy. Therefore, it is more preferable. The porosity is preferably 30 to 80%, and in particular, the porosity is preferably 30 to 40% in view of the rigidity of the adsorption portion. When the porosity is less than 30%, it becomes difficult to form open pores, which adversely affects the adsorption characteristics. Moreover, when it exceeds 40%, material characteristics, such as a Young's modulus, are easy to fall.
このような多孔質セラミックスから成る吸着体１１に備えられた隔壁部１９は、被吸着物の大きさが平面視した際に隔壁部１９の大きさと略同一の大きさの小径の被吸着物を吸着する場合には、吸引孔１６ａのみから空気を吸引し、吸着溝１５ａを通じて被吸着物を吸着支持するものである。
The
本発明では、隔壁部１９の少なくとも吸着面１４に相当する上端部１９ａの平均気孔径は、前記吸着体１１の前記隔壁部１９を除く吸着面１４側の平均気孔径より小さく、且つ前記隔壁部１９の下端部１９ｂの平均気孔径より大きいことに特定される。
In the present invention, the average pore diameter of the
図１における隔壁部１９の拡大断面図を図２に示す。図２（ａ）、（ｂ）の隔壁部１９は、隔壁部１９の上端部１９ａが吸着体１１を成す多孔質セラミックスと一体的に設けたものであり、隔壁部１９の下端部１９ｂは、アルミナ、炭化珪素を主成分とする緻密質、多孔質の焼結体等から成り、吸着体１１を成す多孔質セラミックスの下方部に環状部材を組み込むことで形成され、隔壁部１９の上端部１９ａは吸着体１１を成す多孔質セラミックスに封止材を含浸させて成るものである。
An enlarged sectional view of the
封止材を含浸させることで得られた隔壁部１９は、その上端部１９ａの平均気孔径を調整することで吸着体１１の隔壁部１９を除く吸着面１４側の平均気孔径より容易に小さくすることができる。また、吸着体１１と隔壁部１９を成す材質は多孔質セラミックスで一体的に構成可能となり、吸着体１１と隔壁部１９の境界部や接合界面が存在しないため、境界部に存在する微小な凹状の段差が生じることはなく、薄肉の被吸着物をより均一に吸着することができる。また、接合界面が緻密になることはないため、吸着面全面の吸着力をより均一にすることができる。また、隔壁部１９の上端部１９ａは吸着体１１を成す多孔質セラミックスと比較して平均気孔径が小さいため、ある程度の吸着力を保持したまま、気密性も有しているため、隔壁部１９の上端部１９ａを含む吸着面１４全体で吸着力を有し、薄肉の被吸着物を吸着した場合でも、高い気密を得ることが可能となる。さらには、吸着面を構成する吸着体１１と隔壁部１９では機械的な材料特性がほぼ同じであるため、吸着面にセルフ研磨を施した場合でも材質の違いによる段差の発生を抑制することができる。
The
含浸する封止材としては、セラミックスおよびガラスのうち少なくとも1種以上から選択されることから、高温の環境下においても劣化することはなく、長期間のウエット環境においても膨潤を抑制でき、吸着面をより均一で高精度な面とすることができ、また、高温で使用した場合においても、これらの材質は劣化しにくいため、長期間にわたって使用することが可能となる。 Since the sealing material to be impregnated is selected from at least one of ceramics and glass, it does not deteriorate even in a high-temperature environment and can suppress swelling even in a long-term wet environment. The surface can be made more uniform and highly accurate, and even when used at a high temperature, these materials are not easily deteriorated, so that they can be used for a long period of time.
隔壁部１９の断面形状は図２（ａ）に示す場合には、長方形状であり、図２（ｂ）に示す下端部１９ｂに向かってテーパ状の形状とすることで、効率よく吸着することができる。これは、一般的に、管路入口などにおける流体の損失係数は、管路入口をテーパ状にすることにより低下させることができる。従って、下端部１９ｂに向かってテーパ状の形状にすることによって、管路入口における損失係数の低下と同様の効果を得ることができるため、効率よく吸着することが可能となる。
In the case shown in FIG. 2A, the cross-sectional shape of the
また、隔壁部１９は、図３（ａ）に示すように、隔壁部１９の上端部１９ａと下端部１９ｂをそれぞれ別体の部材とし、それぞれの部材を接合して構成してもよい。この場合も第一の実施形態と同様に、隔壁部１９の上端部１９ａは吸着体を成す多孔質セラミックスと比較して平均気孔径が小さいため、隔壁部１９に相当する小径のウエハを吸着する際にある程度の気密を保持したまま、吸着することができる。また、隔壁部１９の上端部１９ａは平均気孔径が吸着面の他部よりも小さいため、被吸着物に加工を施した際に発生する加工屑による目詰まりが発生したとしても、吸着面からの進入深さが浅いため、加工屑を容易に除去することができる。同時に、隔壁部１９の上端部１９ａの平均気孔径は前記隔壁部１９の下端部１９ｂの平均気孔径より大きいことから、隔壁部１９の下端部１９ｂは上端部１９ａよりも気密性が高く、薄肉の被吸着物を吸着した場合でも、より高い気密を得ることが可能となる。この場合、第一の実施形態にある含浸の工程が無く容易に製作できる。しかし、吸着面１４に隔壁部１９との境界部に凹状の段差が生じてしまうため、比較的厚い被吸着物に用いることによって、肉厚の被吸着物を隔壁部１９の影響無く高精度に加工することができる。
Further, as shown in FIG. 3A, the
図３（ａ）に示すような隔壁部１９を形成する方法として、吸着体１１に適した気孔径の多孔質セラミックスからなる円盤状部材１１ａと環状部材１１ｂを研削加工により作製し、隔壁部１９の上端部１９ａを構成する平均気孔径を有する多孔質セラミックスからなる環状体を研削加工により得る。その際、環状体の内径は、吸着体１１の円盤状部材１１ａに、また、外径は吸着体１１の環状部材１１ｂの内径に嵌合できる寸法に研削加工する。また、隔壁部１９の下端部１９ｂを構成する平均気孔径を有する多孔質セラミックスからなる環状体を支持体１３の上面に接着固定する。隔壁部１９の上端部１９ａおよび下端部１９ｂの接着は、ガラスペーストを用いたガラス接合を行うことによって、高剛性で高精度を有する真空吸着保持装置１００とすることができる。このようにして得られた吸着面１４を所定の平面度が得られるように、研削加工、研磨加工を行う。
As a method of forming the
図３（ｂ）に示したのは、分割された吸着体１１の外周側面部に隔壁部１９となるアルミナ、酸化チタン等を主成分とする焼結体を溶射法などで成膜したものである。
FIG. 3B shows a case where a sintered body mainly composed of alumina, titanium oxide or the like serving as the
図３（ｂ）に示すような隔壁部１９を形成する方法として、吸着体１１を成す多孔質セラミックスを円盤状部材１１ａと環状部材１１ｂとで作製する。次に、円盤状部材１１ａの外周に隔壁部１９を形成する。円盤状部材１１ａの外周側面に隔壁部１９の下端部１９ｂに適したアルミナ、酸化チタン等からなる膜を溶射法などを用いて成膜する。この時、隔壁部１９の下端部１９ｂとなる部分を残してその他の部位をマスキングした後、コーティングによって隔壁部１９の下端部１９ｂを形成する。隔壁部１９の下端部１９ｂは、その後に形成する上端部１９ａよりも緻密になるような成膜条件で設定する。次いで、隔壁部１９の上端部１９ａを形成する。この時、隔壁部１９の下端部１９ｂよりも平均気孔径が大きくなるように成膜条件を選定することによって、ある程度の吸着力を残し、且つ、気密性を有する隔壁部１９を形成することができる。この時、マスキングを施さずに先に形成した隔壁部１９の下端部１９ｂも含めて、コーティングすることによって隙間が無い隔壁部１９を形成することができる。その後、隔壁部１９を形成した円盤状部材１１ａに環状部材１１ｂをガラスペーストを塗布して接合する。
As a method of forming the
これら図２、３に示すような隔壁部１９は、何れも隔壁部１９の上端部１９ａ、下端部１９ｂの平均気孔径を６〜１０μｍとすることが好ましい。これは、平均気孔径を６〜１０μmにすることによって、多孔質体であっても通気率が低く十分な気密を得ることが可能となるためである。さらに、隔壁部１９の上端部１９ａの平均気孔径は、３０〜５０μmであることが好ましい。これは、通気抵抗が低く、吸着面を高精度に加工することができるためである。そのため、ある程度の吸着力を残し、且つ、気密性を有しているため、全体が吸着可能として機能し、例えば、薄肉の被吸着物を吸着させる場合でも、高い気密を得ることが可能となる。
In these
なお、隔壁部１９は、吸着面１４が一体的に構成可能となるため、図２に示すように吸着体１１を成す多孔質セラミックスと一体的に形成されることがより好ましい。
In addition, since the adsorption |
なお、平均気孔径の測定方法は、水銀圧入法（ＪＩＳ Ｒ １６５５）で求めることができる。具体的には、図２（ａ）、（ｂ）ともに製品工程で製作した同一製造のサンプルを測定することによって、平均気孔径を測定する。 In addition, the measuring method of an average pore diameter can be calculated | required by the mercury intrusion method (JISR1655). Specifically, the average pore diameter is measured by measuring the same manufactured sample manufactured in the product process in both FIGS. 2 (a) and 2 (b).
次いで、図１に示す本発明の真空吸着保持装置の製造方法について説明する。 Next, a method for manufacturing the vacuum suction holding apparatus of the present invention shown in FIG. 1 will be described.
先ず、吸着体１１を成す多孔質セラミックスとしてアルミナ質焼結体を用いた場合について説明する。 First, the case where an alumina sintered body is used as the porous ceramic constituting the adsorbent 11 will be described.
アルミナセラミックスのインゴットを粉砕し、粒径の大きさにより５０〜２００μｍの範囲にあるものと、１０μｍ以下にあるものを選択分類する。そして、成形用金型内の所望の底面および壁面の所定部位に、バインダーを添加した粒径１０μｍ以下のセラミック粉末を塗布し、さらにその内側にバインダーを添加した５０〜２００μｍのセラミック粉末を充填し、成形後、所定の温度で焼成する。 Aluminous ceramic ingots are pulverized, and those in the range of 50 to 200 μm and those in the range of 10 μm or less are selected and classified according to the particle size. Then, a ceramic powder having a particle size of 10 μm or less to which a binder is added is applied to predetermined portions of the bottom surface and the wall surface in the molding die, and further, 50 to 200 μm ceramic powder to which a binder is added is filled inside. After molding, firing is performed at a predetermined temperature.
その後、多孔質セラミックスの外径と厚みを研削加工した後、隔壁部１９の下端部１９ｂとなる部分を組み込むための溝を下方部分に研削加工により形成する。
Then, after grinding the outer diameter and thickness of the porous ceramics, a groove for incorporating a portion that becomes the
次に、この溝底に封止材を含浸させる。封止材は、熱処理後、多孔質セラミックスを所定の隔壁部１９の上端部１９ａの平均気孔径となるようにあらかじめ調合させたスラリーを製作しておき、前記溝底部に注入する。その後、所定の温度で熱処理を行い、多孔質セラミックスに定着させる。この時の封止材は、セラミックス／およびガラスで形成可能である。ガラス接合の場合には、ガラスを含浸させた隔壁部１９の上端部１９ａが、ガラス接合時の温度で若干変化する可能性があるため、セラミックスで形成することが望ましい。
Next, this groove bottom is impregnated with a sealing material. As the sealing material, after heat treatment, a slurry in which a porous ceramic is prepared in advance so as to have an average pore diameter of the
その後、隔壁部１９の下端部１９ｂを形成する部材を所定の厚みと外径に加工後、ガラスペーストを塗布し、前記溝部に勘合する。
Then, after processing the member which forms the
封止材がガラスの場合、ガラスを含浸させた隔壁部１９の上端部１９ａの形成と隔壁部１９の下端部１９ｂの形成を同時に行うこともできる。この場合、ガラスを含浸させた隔壁部１９の上端部１９ａの平均気孔径が変化しないようガラスペーストを、前記隔壁部１９の下端部１９ｂを形成する部材の吸着面側に付着しないように注意して作業する必要があるが、ガラスペーストは、前記スラリーよりも粘性が高いため、多孔質セラミックスに含浸する量が少ない。そのため、前記隔壁部１９の下端部１９ｂを形成する部材の吸着面側にガラスペーストが付着した場合でも、平均気孔径の制御に与える影響は少なく、機能に問題は無い。
When the sealing material is glass, the
得られた吸着体１１と別途製作した支持体１３の接合面にガラスペーストを塗布後、組み立てを行い、所定の熱処理を行うことによってガラス接合する。
After the glass paste is applied to the joining surface of the obtained
このようにしてできた真空吸着装置の吸着面１４を所定の平坦度が得られるように、研削加工、研磨加工を行い、本発明の真空吸着保持装置が得られる。
The vacuum suction holding device of the present invention is obtained by grinding and polishing the
吸着する被吸着物の形状が角形状である場合は、図４（ａ）〜（ｃ）に示すように、吸着体１１の形状を角形状にすることによって対応可能である。この場合、図４は、大きさの異なる角形状の被吸着物を吸着するのに適した真空吸着装置１００を示す。
When the shape of the adsorbed object to be adsorbed is a square shape, it can be dealt with by making the shape of the adsorbent 11 a square shape as shown in FIGS. In this case, FIG. 4 shows a
図５は、複数の角形状の被吸着物を吸着するのに適した真空吸着保持装置を示すものである。すなわち、図５の場合は、吸着部１１ａ〜１１ｄそれぞれの吸着部を、被吸着物の寸法に合わせて形成し、前記吸着部１１ａ〜１１ｄそれぞれに被吸着物を吸着させることによって、複数の被吸着物を吸着させることができる。
FIG. 5 shows a vacuum suction holding apparatus suitable for sucking a plurality of angular objects to be adsorbed. That is, in the case of FIG. 5, the suction portions of the
これら図２、４に示すような真空吸着装置１００を用いて被吸着物を吸着し、処理を行うには、前記吸着体１１に対応する被吸着物を吸着体１１により吸着し、前記隔壁部１９に対応する被吸着物を隔壁部１９により形成された領域にて吸着することで、大きさの異なる被吸着物を吸着し、研削加工等の処理を行うことができる。
In order to adsorb an object to be adsorbed using the
また、図５に示すような真空吸着装置１００を用いた場合、複数の被吸着物を吸着するには、吸着体１１の外周部および隔壁部１９により被吸着物を吸着する。これにより、１台の真空吸着装置１００で複数の形状に対応することが可能となり、薄肉のガラス基盤、樹脂基盤等に対しても対応可能となる。本発明の真空吸着装置１００を回路を装備し終えた半導体ウエハを所定の厚みに研磨する裏面研削工程に用いることによって、近年普及しているＩＣチップなどに使用するのに好適な薄肉で高精度な半導体ウエハを製作することができる。
In the case of using the
なお、図５に示す真空吸着保持装置１００の場合は、４枚の被吸着物を同時に吸着、加工することが可能であるが、隔壁部１９の配置を任意に変更することによって、被吸着物の枚数を任意に変更することが可能である。また、図３では4枚の例を示しているが、さらに複数の隔壁部１９で仕切る構造を採用しても問題がないことは言うまでもない。
In the case of the vacuum
１００、２００、３００：真空吸着装置
１１、２１１、３１１：吸着体
１３、２１３、３１３：支持体
１４、２１４、３１４：吸着面
１５、２１５、３１５：吸引溝
１６、２１６、３１６：吸引孔
１７、２１７、３１７：取付穴
１９、２１９、３１９：隔壁部
１９ａ：隔壁部の上端部
１９ｂ：隔壁部の下端部
100, 200, 300:
Claims (9)
A method for adsorbing a plurality of objects to be adsorbed using the vacuum adsorption apparatus according to claim 1, wherein the objects to be adsorbed are adsorbed by the adsorbent and the partition wall. Method.
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