JP4724770B2 - 吸着体 - Google Patents
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Description
そのため、大型装置には、軽く且つ寸法安定性が良く、大型化しやすいポーラスセラミックを用いた吸着パッドが使用されるようになってきている(文献1)。
例えば、吸着パッドに半導体ウェーハを固定してダイシングを行う場合には、ダイシングに先立って、上下動の制御(Z軸制御)を行う際の基準位置を定める作業が行われており、導電性を持たせた切削ブレードが吸着パッドに接触することにより、切削ブレードから吸着パッドへ電流が流れ、位置を記憶して半導体ウェーハの切り込み深さを精密に制御することが行われている。また、半導体ウェーハなどの場合には、この他にも種々の位置決め等が必要である。
このような工程には、導電性のないポーラスセラミックの吸着パッドは、上記したような位置決め制御の障害になる場合がある。
本発明は上記従来技術の問題を解決することを目的とする。
以上の構成において、板状のポーラスカーボンを主体に構成されるため、軽量で、構造が簡単で且つ導電性を有する吸着体を提供することが可能である。
また不通気体として外枠などを使用しないため、簡単な構成となり、軽量化が可能となる。また、単一材で形成されるため熱膨張差による歪み、変形、剥離がなく、吸着面に段差などが生ずることがなく、長期的に平坦度を維持することができる。更に吸着面に摩耗により歪みが発生した場合でも、単一材料で構成されているため、精度良く研磨加工をすることが出来る、等の効果がある。
<第1実施形態>
図1において、この吸着パッドXはポーラスカーボン板1を主体に構成されている。ポーラスカーボン板1は板状をなしており、基台7上に装着されている。該ポーラスカーボン板1の表面は対象物を吸着する吸着面2になっており、裏面は吸引面3になっている。
空隙5に連通して、吸引口6が形成され、この吸引口6にポンプなどの吸引手段(図示せず)を接続して、吸引を行うようになっている。
以上の構成により、吸着面2と吸引面3のみが通気部分となり、吸引口6から空隙5を介して吸引面3を吸引すると、吸着面2が吸着部として機能し、吸着面2に対象物を吸着保持することができるようになっている。
また、遮蔽膜として従来使用されているフッ素コーティングは浸透せず、コーティング層が厚くなるため、エアーリークの発生やコストがかかってしまう。また、導電性がない等の問題があるが、上記構成ではこのような問題点は解決される。
また熱硬化性樹脂はハケで塗布できるため、任意の箇所に塗布出来、封孔処理部4を自由に設定でき、作業性に優れており、安価で仕上げる事が出来る。更に吸引口6などのエアー周りは基台7に持たせることにより、形状を簡潔にまとめることが出来る。
図2に示すように、この参考例の吸着パッドX’ではポーラスカーボン板1は容器10に収納されている。容器10は側面部8と底面部9とから構成され、ポーラスカーボン板1の吸着面2を露出し、また側端面20を塞ぎ、裏面の吸引面3以外の部分を塞いで不通気とするようになっている。
一般的なポーラスカーボンは、コークス粒とピッチの炭化物を結合材とした2元系の組織構造の多孔体であり、半導体ウェーハ等の対象物を吸着、開放させるときの加圧減圧の繰り返し動作により、破損したり発塵したりする等の可能性がある。
即ちカーボンの硬さが100Hvであるのに対して、吸着対象物であるシリコンウェーハの硬さは一般的に600Hv、またガラス基板が950Hvである。
そのため、シリコンウェーハやガラス基板の吸着、開放をポーラスカーボンの上で繰り返すことにより、吸着面にシリコンウェーハやガラス基板の吸着痕や接触傷や摩耗が発生し、吸着力が低下する。また、摩耗により、摩耗粉が発生し、シリコンウェーハやガラス基板を汚染する可能性がある。
自己焼結性炭素は、ピッチバインダーを添加せずに、成形後焼結することで炭素粉末同士が強固に焼結して高強度カーボン材料となる炭素粉末であり、原料粒子自体が強固な結合力を示すため、気孔率の大きい多孔体であっても高強度なポーラスカーボンを得ることができる。
被膜する方法は自己焼結性炭素材料で形成されたポーラスカーボンへ真空含浸装置を用い、濃度調整した熱硬化性樹脂を真空含浸させる。真空含浸後に加圧含浸しても良いが樹脂濃度が低いため、含浸液の粘度は1P以下となり、特に加圧する必要はない。
<実施例1〜4>
○カーボンの製造工程
平均粒径20μmに調整した自己焼結性炭素粉をφ120mmの金型を用い油圧プレスで成形圧0.4、0.5、0.7、0.8t/cm2でそれぞれ成形し、φ120×0×10mmの円板成形体を得た。その円板成形体を非酸化雰囲気で昇温速度30℃/hrで1000℃まで昇温して、30分保持し放冷した。
得られた焼結体をφ100×0×5mmに加工後、十分に洗浄し、ポーラスカーボンを得た。加工物に対しアルキメデス法により開気孔を測定した結果、開気孔率はそれぞれ、50、40、20、10vol%であった。このポーラスカーボンを超音波洗浄機でアセトンを用い10分間洗浄し、充分に乾燥させた。得られたポーラスカーボンは真空含浸装置を用い、真空条件下で1時間脱気した後、エタノールを溶媒に4wt%に調整したレゾール型フェノール樹脂を投入し、充分に含浸させた。続いて乾燥炉にて昇温速度10℃/hrで200℃まで昇温して、30分保持することにより、溶媒に使用したエタノールを除去するとともに、フェノール樹脂を加熱硬化させた。この処理でポーラスカーボンの骨格がフェノール樹脂で被膜された。上記工程で得た吸着パッド用ポーラスカーボンをアルキメデス法により開気孔を測定した結果、開気孔率はそれぞれ、50、40、20、10vol%であった。ここで得られた自己焼結性炭素の骨格表面を熱硬化性樹脂で被膜した吸着パッド用ポーラスカーボンを実施例1,2,3,4の材料とした。
平均粒径20μmに調整した自己焼結性炭素粉をφ120mmの金型を用い油圧プレスで成形圧0.4、0.5、0.7、0.8t/cm2でそれぞれ成形し、φ120×0×10mmの円板成形体を得た。その円板成形体を非酸化雰囲気で昇温速度30℃/hrで1000℃まで昇温して、30分保持し放冷した。
得られた焼結体をφ100×0×5mmに加工後、十分に洗浄し、ポーラスカーボンを得た。加工物に対しアルキメデス法により開気孔を測定した結果、開気孔率はそれぞれ、50、40、20、10vol%であった。このポーラスカーボンを超音波洗浄機でアセトンを用い10分間洗浄し、充分に乾燥させた。
得られたポーラスカーボンは真空含浸装置を用い、真空条件下で1時間脱気した後、エタノールを溶媒に4wt%に調整したレゾール型フェノール樹脂を投入し、充分に含浸させた。続いて乾燥炉にて昇温速度10℃/hrで200℃まで昇温して、30分保持することにより、溶媒に使用したエタノールを除去するとともに、フェノール樹脂を加熱硬化させた。更に、フェノール樹脂で被膜された吸着パッド用ポーラスカーボンを非酸化雰囲気で昇温速度30℃/hrで900℃まで昇温して、30分保持することにより、フェノール樹脂を炭化処理してガラス状カーボンとした。この炭化処理により、フェノール樹脂が炭化され、吸着パッド用ポーラスカーボンの自己焼結性炭素の骨格表面をガラス状カーボンで被膜した。上記工程で得た吸着パッド用ポーラスカーボンをアルキメデス法により開気孔を測定した結果、開気孔率はそれぞれ、50、40、20、10vol%だった。ここで得られた自己焼結性炭素の骨格表面にガラス状カーボンを被膜した吸着パット用ポーラスカーボンを実施例5,6,7,8の材料とした。
上記で得たポーラスカーボン板を用いて吸着パッドXを製作した。吸着面2は研磨にて平面度1μm以下に整えた。
いずれの実施例においても、優れた吸着力を示し、発塵もなかった。
ポーラスカーボン板1の吸着面2に保護膜を形成して、吸着面2の強化と発塵の防止をはかることも可能である。該保護膜は、導電性を有し、表面硬さが600Hv以上、10μm以下の厚さを有するものとする。また材質としては、DLC、TiN、TiCN、TiAlN、TiCrN、CrN、Crの中の1つの保護膜とすることができる。
また保護膜としては高い硬さの方が望ましいが、保護膜の内部応力により膜が安定せず、剥離してしまうため硬さは10000Hvを上限とする。
1.ポーラスカーボン
平均粒径20μmに調整した自己焼結性炭素粉をφ120mmの金型を用い油圧プレスで成形圧0.5t/cm2で成形し、φ120×0×10mmの円板成形体を得た。その円板成形体を非酸化雰囲気で昇温速度30℃/hrで1000℃まで昇温して、30分保持し放冷した。
焼結して得られた焼結体をφ100×0×5mm、平面度を1μmに加工後、十分に洗浄し、ポーラスカーボンを得た。加工物に対しアルキメデス法により開気孔を測定した結果、開気孔率は40%であった。
このポーラスカーボンの吸着面に下記表2に示す保護膜をコーティングし、その硬さをダイナミック超微小硬さ計で測定したところ、表2に示す硬さであった。
上記保護膜を施した各ポーラスカーボンを用いて図3に示す吸着パッドXを製作し、図5に示すように吸引口6と真空ポンプPとをバルブ11及び圧力計14を介して接続し、テスト装置とした。
吸着パッドX単独で(吸着パッドに何も吸着させない状態で)バルブ11を開き、バルブ12とバルブ13を閉じて真空ポンプ6を起動させ、吸着パッドX単独の圧力(吸着パッドの抵抗)を測定した後、吸着パッドXに平面度が1μm以下のφ150mmのガラス板Bを吸着させ、ガラス吸着時の圧力を測定した。ガラス板の開放はバルブ11を閉じ、バルブ13を開いて行った。
ガラス板Bの吸着と開放を10,000回以上実施し、10,000回以上後の吸着パッドXの評価を行った結果を表2に示す。実施例11乃至16については、表2に示す通り、ガラス板Bと吸着面1に摩耗や傷の痕跡はなく、平面度もテスト前と同じ1μm以下を示した。吸着力の評価方法はガラス吸着時と未吸着時との差圧×吸着面積を吸着力として、吸着力30kgf以上を合格とし、合格となった。
Claims (2)
- 吸引手段に接続され、対象物を吸引保持するための吸着体であって、
対象物を吸引保持する吸着面と、前記吸引手段により吸引される吸引面とを有する板状の通気性を有するポーラスカーボンと、
該ポーラスカーボンの前記吸着面と吸引面以外の部分を塞いで当該部分を不通気とする不通気体と、
前記吸引面に連通し、吸引手段に接続される吸引口と、を備え、
前記不通気体が前記板状のポーラスカーボンに封孔処理を施した封孔処理部であり、
前記封孔処理部は、熱硬化性樹脂を塗布し硬化処理をさせ、該硬化処理後700℃以上で炭化処理を行うことにより形成される、
ことを特徴とする吸着体。 - 前記吸着面に、導電性を有し、表面硬さが600Hv以上、10μm以下の厚さを有する保護膜を形成した、
請求項1に記載の吸着体。
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