JP2014072251A - 多孔質材の目詰まり検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】大掛かりな準備を必要とすることなく多孔質材の目詰まりの検査を行なうことができ、部分的な多孔質材の目詰まりは測定することができる多孔質材の目詰まり検査装置を提供することである。
【解決手段】多孔質材の目詰まり検査装置１は測定ヘッド２とエアー供給路３と第１レギュレータ４と第２レギュレータ５を備える。測定ヘッド２は弾性部材６に覆われた他端２ｂにエアー噴出口７が開口している。エアー供給路３は一端がエアー噴出口７に他端がエアー供給源８に連通する。レギュレータ４，５はエアー供給路３に配設され協働して測定ヘッド２のエアー噴出口７から噴出する圧縮エアーの圧力を所定値に調整する。第２レギュレータ５は圧力計９を備える。圧力計９は測定ヘッド２と第２レギュレータ５との間に配設されている。圧力計９はエアー噴出口７から噴出する圧縮エアーの圧力を示す。
【選択図】図１

Description

本発明は、多孔質材の目詰まりを測定する検査装置、特に、ダイシング装置等の被加工物を吸引保持するチャックテーブルに用いられるセラミックスの目詰まり状態を検出するための検査装置に関する。

ダイシング装置等の加工装置では、多孔質セラミックスを枠体で囲繞したチャックテーブルを用い、被加工物が上面（保持面）に載置された多孔質セラミックスに負圧を作用させて被加工物を吸引保持した状態で加工する事が知られている。吸引による固定は、着脱が自在である上、吸引力の調整や気密性をあげることで加工中に被加工物が振動することなく精度の高い加工が実現できるといった利点がある。

しかしながら、加工で発生する被加工物の加工屑等が多孔質セラミックスに流入し、所謂目詰まり状態を発生させてしまうと、吸引力の低下を招き、加工中に被加工物が振動してしまうため、加工結果に影響を及ぼしてしまう。そこで、多孔質セラミックスの目詰まりが発生しているか否かを検査するために、多孔質セラミックスが枠体に接着されチャックテーブルを形成している状態で、多孔質セラミックスの上面全体をシート等で覆いチャックテーブルに負圧をかけてそのシートがどれだけ吸引されているか（例えば、特許文献１参照）や、チャックテーブルに作用できる吸引通路の圧力と流量を測定し判定する等の手段（例えば、特許文献２参照）が考案されてきた。

特開平０５−２３９４１号公報 特開２００７−２２９８８９号公報

しかしながら、特許文献１及び特許文献２などに示された手段では、チャックテーブルを形成する必要があること、吸引力を作用させるために吸引源となる部品（エジェクタ等）を準備する必要があること、部分的な多孔質材の目詰まりは測定できないこと、などの問題が有った。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたもので、その目的は、大掛かりな準備を必要とすることなく多孔質材の目詰まりの検査を行なうことができ、部分的な多孔質材の目詰まりを測定することができる多孔質材の目詰まり検査装置を提供することである。

上述した課題を解決し目的を達成するために、請求項１記載の本発明に係る多孔質材の目詰まり検査装置は、多孔質材の目詰まりを検査する目詰まり検査装置であって、弾性部材に覆われた下面の一部にエアー噴出口が開口した測定ヘッドと、端が該測定ヘッドの該エアー噴出口に、他端がエアー供給源に連通するエアー供給路と、該エアー供給路に配設され、該測定ヘッドの該エアー噴出口から噴出するエアーの圧力を所定値に調整するレギュレータと、該測定ヘッドと該レギュレータとの間に配設され、該エアー噴出口から噴出するエアーの圧力を示す圧力計と、を備え、噴出するエアーの圧力を該所定値に調整後、該測定ヘッドの下面を該多孔質材の所望の位置に押圧しつつ該エアーを噴出してエアーの圧力の測定することで測定を実施し、検査対象の多孔質材で測定したエアーの圧力を、目詰まり状態と判定するのに利用することを特徴とする。

本願発明の目詰まり検査装置によれば、弾性部材により多孔質材の所望の位置に密着させた測定ヘッドのエアー噴出口から噴出するエアーの圧力を基に、多孔質材の目詰まりを測定する。このために、切削装置などの加工装置などの真空吸引経路などに圧力計を設置する必要も無く、吸引源を用意する必要もなく容易に手軽に目詰まりの測定を行なうことができる（切削装置などの加工装置が備えるエアブロー配管をエアー供給源として作用させる事ができるため容易に測定が実施できる）。また、測定ヘッドのエアー噴出口から噴出するエアーの圧力を基に多孔質材の目詰まりを測定するので、チャックテーブルを形成することなく、多孔質材の目詰まりを測定することができる。したがって、大掛かりな準備を必要とすることなく多孔質材の目詰まりの検査を行なうことができる。

また、エアー噴出口を測定ヘッドの下面の一部に設けて、エアー噴出口の直径を小さくしているので、多孔質材の部分的な目詰まり状態も測定することができるという効果もある。したがって、部分的な多孔質材の目詰まりも測定することができる。

さらに、レギュレータによってエアーの圧力を調整しているので、目詰まり状態のときに所定値からの圧縮エアーの圧力の上昇値が大きくなる。このために、微妙な詰まりも見つけ出すことができる。また、レギュレータにより大気開放時の圧縮エアーの圧力を常に一定の圧力として測定できるため、圧縮エアーの圧力の絶対値による判定が可能となるので、例えば、目詰まり状態であるか否かを判定するために目詰まりサンプルと比較する必要がない。したがって、目詰まりサンプルを必要としないので、大掛かりな準備を必要とすることなく多孔質材の目詰まりの検査を行なうことができる。

図１は、実施形態に係る検査装置の構成を示す説明図である。 図２は、図１に示された検査装置の測定ヘッドの概略の構成を示す斜視図である。 図３は、図１に示された検査装置の目詰まり検査時を示す説明図である。 図４は、図１に示された検査装置の圧力計が測定する圧力の変化を示す図である。

本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成は適宜組み合わせることが可能である。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。

本実施形態に係る多孔質材の目詰まり検査装置（以下、単に検査装置と呼ぶ）を、図１から図４に基づいて説明する。図１は、実施形態に係る検査装置の構成を示す説明図であり、図２は、図１に示された検査装置の測定ヘッドの概略の構成を示す斜視図であり、図３は、図１に示された検査装置の目詰まり検査時を示す説明図であり、図４は、図１に示された検査装置の圧力計が測定する圧力の変化を示す図である。

本実施形態に係る検査装置１は、チャックテーブル１０（図１に示す）などのポーラス部分１１（多孔質材に相当）の目詰まりを検査する検査装置である。

なお、本実施形態に係る検査装置１により目詰まりが検査される検査対象としてのチャックテーブル１０は、本実施形態では、例えば、シリコン、サファイア、ガリウムなどを母材とする円板状の半導体ウエーハや光デバイスウエーハなどの被加工物を切削する切削装置、被加工物を研削する研削装置や、被加工物を研磨する研磨装置などの加工装置に設置され、被加工物を保持するものである。

チャックテーブル１０は、表面を構成するポーラス部分１１がポーラスセラミックスなどの多孔質材から形成された円盤形状である。チャックテーブル１０は、前述した加工装置に設置されて、図示しない真空吸引経路を介して図示しない真空吸引源と接続され、ポーラス部分１１の表面１１ａに載置された被加工物を吸引することで保持するものである。チャックテーブル１０のポーラス部分１１は、切削、研削、研磨などの加工により発生したコンタミが真空吸引源からの吸引力により侵入して、一部分又は全体が目詰まり状態となって、被加工物を十分に吸引できなくなることがある。チャックテーブル１０が被加工物を十分に吸引できなくなると、切削、研削、研磨などの加工中に被加工物が移動してしまい、被加工物の裏面に欠けが生じるなどの加工不良となることがある。

また、ポーラス部分１１の粗さ即ち番手は、切削装置に設置されるチャックテーブル１０では、２８０番から３２０番程度であり、研削装置に設置されるチャックテーブル１０では、１０００番程度である。

本実施形態に係る検査装置１は、図１に示すように、測定ヘッド２と、エアー供給路３と、第１レギュレータ４（レギュレータに相当）と、第２レギュレータ５（レギュレータに相当）とを備える。測定ヘッド２は、図２に示すように、内側に空間が設けられて、外観が円柱状に形成されている。測定ヘッド２の一端２ａ（上面に相当）には、エアー供給路３が接続している。測定ヘッド２の他端２ｂ（下面に相当）は、弾性部材６に覆われているとともに、他端２ｂの一部にエアー噴出口７が開口している。エアー噴出口７は、直径が１ｍｍ以上でかつ５ｍｍ以下の円形に形成されている。

エアー噴出口７の直径が１ｍｍ以上である理由は、エアー噴出口７の直径が１ｍｍを下回ると、エアー噴出口７などの加工精度やチャックテーブル１０のポーラス部分１１の表面１１ａ上の異物の影響によって、測定時の圧縮エアーの圧力にばらつきが生じ、目詰まり状態であるか否かを正確に測定することができないからである。また、エアー噴出口７の直径が５ｍｍ以下である理由は、被加工物の切削加工により分割されるチップの大きさが５ｍｍ程度であるために、エアー噴出口７の直径が５ｍｍを上回ると、不良チップ（裏面に欠けが生じるなどの加工不良のチップをいう）の周囲の一部に目詰まり状態の部分があっても、エアー噴出口７から噴出される圧縮エアーが目詰まり状態でない部分から抜けてしまい、目詰まり状態を測定することができないからである。即ち、エアー噴出口７の大きさは、検出可能な目詰まりの最小の大きさを示している。

弾性部材６は、ゴムなどの弾性を有する樹脂で構成され、厚手の円盤状に形成されて、測定ヘッド２の他端２ｂを覆っている。弾性部材６には、エアー噴出口７と連通する連通孔６ａが設けられている。連通孔６ａは、エアー噴出口７と同じ大きさに形成されている。

エアー供給路３は、内側に圧縮エアー（エアーに相当し、加圧された気体をいう）を流すことが可能な配管であって、一端が測定ヘッド２の一端２ａに取り付けられている。エアー供給路３は、測定ヘッド２を介して、一端が該測定ヘッド２のエアー噴出口７に連通している。また、エアー供給路３は、他端が圧縮エアーを供給するエアー供給源８に連通している。エアー供給路３は、エアー供給源８から供給された圧縮エアーを測定ヘッド２のエアー噴出口７に導く。エアー供給源８は、本実施形態では、圧力が０．５ＭＰａ（圧力変動有）の圧縮エアーをエアー供給路３に供給する。なお、本明細書でいう圧力とは、大気圧を０とした所謂ゲージ圧をいう。

第１レギュレータ４は、エアー供給路３に配設され、エアー供給源８から供給される圧縮エアーの圧力を減圧する。本実施形態では、第１レギュレータ４は、エアー供給源８から供給された０．５ＭＰａ（圧力変動有）の圧縮エアーを、第１の所定値としての０．２ＭＰａ（±０．０２ＭＰａ）に減圧する。

第２レギュレータ５は、エアー供給路３の測定ヘッド２と第１レギュレータ４との間に配設され、第１レギュレータ４を介してエアー供給源８から供給される圧縮エアーの圧力を減圧する。本実施形態では、第２レギュレータ５は、第１レギュレータ４を介して供給された０．２ＭＰａの圧縮エアーを、第２の所定値（所定値に相当）としての０．０５ＭＰａに減圧する。このように、第１レギュレータ４がエアー供給源８から供給される圧縮エアーの圧力を大気圧を上回る第１の所定値に減圧し、第２レギュレータ５が第１レギュレータ４により減圧された圧縮エアーの圧力を第２の所定値に減圧する。こうして、第１レギュレータ４と第２レギュレータ５とは、協働して、測定ヘッド２のエアー噴出口７から噴出する圧縮エアーの圧力を所定値に調整する。

また、第２レギュレータ５は、その背圧側に圧力計９を備えている。第２レギュレータ５は、所謂圧力計付減圧弁である。第２レギュレータ５の圧力計９は、測定ヘッド２とレギュレータ４，５との間に配設されている。圧力計９は、第２レギュレータ５の背圧側のエアー供給路３内の圧縮エアーの圧力即ちエアー噴出口７から噴出する圧縮エアーの圧力を示す。

次に、検査装置１を用いた目詰まり検査方法について説明する。まず、オペレータが、測定ヘッド２を検査対象のチャックテーブル１０から離間させて、エアー噴出口７を大気開放した状態で、エアー供給源８を駆動する。そして、エアー供給源８が、本実施形態では、０．５ＭＰａなどの大気圧よりも高圧な一定の圧力の圧縮エアーをエアー供給路３に供給する。すると、第１レギュレータ４がエアー供給源８から供給された圧縮エアーの圧力を本実施形態では０．２ＭＰａなどの大気圧よりも高い第１の所定値に減圧する。そして、オペレータが、第２レギュレータ５のハンドルを操作して、第２レギュレータ５によりエアー供給源８から供給された圧縮エアーの圧力を本実施形態では０．０５ＭＰａなどの第２の所定値に減圧する。こうして、エアー噴出口７を大気開放した状態で、測定ヘッド２のエアー噴出口７から噴出する圧縮エアーの圧力を第２の所定値に調整する。

その後、オペレータが、図３に示すように、測定ヘッド２の他端２ｂ即ち弾性部材６を、検査対象のチャックテーブル１０のポーラス部分１１の表面１１ａの所望の位置に押圧して密着させつつ、圧縮エアーをエアー噴出口７から噴出する。すると、噴出した圧縮エアーがポーラス部分１１を通過してポーラス部分１１の表面１１ａの測定ヘッド２の周りから噴出される。圧縮エアーがポーラス部分１１を通過する際の抵抗によって、測定ヘッド２内の圧縮エアーの圧力即ちエアー噴出口７から噴出される圧縮エアーの圧力が上昇する。そして、オペレータが、圧力計９に示されたエアー噴出口７から噴出される圧縮エアーの圧力を読取って、圧縮エアーの圧力を測定し、圧縮エアーの圧力を測定することで前述した所望の位置の目詰まりの測定を実施する。そして、オペレータは、前述した工程と同様に、チャックテーブル１０のポーラス部分１１の表面１１ａの複数個所に順に測定ヘッド２を押圧しつつ、エアー噴出口７から噴出される圧縮エアーの圧力を測定する。

そして、オペレータは、ポーラス部分１１の表面１１ａの複数個所に測定ヘッド２を押圧して測定した圧縮エアーの圧力の上昇値のうち、少なくとも一つの上昇値が予め定められた閾値を超えていると、検査対象のチャックテーブル１０のポーラス部分１１が目詰まり状態であると判定する。こうして、オペレータは、検査対象のチャックテーブル１０のポーラス部分１１で測定した圧縮エアーの圧力を、目詰まり状態と判定するのに利用する。なお、切削装置に設置されたチャックテーブル１０のポーラス部分１１の目詰まりを検査する際には、ポーラス部分１１の表面１１ａのうちの裏面に欠けなどの切削不良が生じたチップの回りに測定ヘッド２を押圧するのが望ましい。なお、前述した閾値は、ポーラス部分１１が目詰まり状態であるか否かを確実に判定できるような、一般的に考えられる範囲で定められる値とすることが好ましい。

ここで、例えば、大気開放時のエアー噴出口７から噴出される圧縮エアーの圧力を０．０４ＭＰａ、０．０５ＭＰａ、０．０６ＭＰａとした時の目詰まり状態でないポーラス部分１１で測定した圧縮エアーの圧力が、図４に示すように、０．０７３ＭＰａ、０．０８ＭＰａ、０．０８９ＭＰａとなる。これに対して、大気開放時のエアー噴出口７から噴出される圧縮エアーの圧力を０．０４ＭＰａ、０．０５ＭＰａ、０．０６ＭＰａとした時の目詰まり状態のポーラス部分１１で測定した圧縮エアーの圧力が、図４に示すように、０．０７９ＭＰａ、０．０８８ＭＰａ、０．０９６ＭＰａとなる。したがって、前述した閾値により、目詰まり状態であるか否かを確実に測定することができる。なお、図４では、横軸が大気開放時の圧力計９が示したエアー噴出口７から噴出される圧縮エアーの圧力を示し、縦軸が圧力計９が示したポーラス部分１１で測定した圧縮エアーの圧力を示している。また、図４中の実線は、目詰まり状態ではないポーラス部分１１で測定した圧縮エアーの圧力を示し、図４中の一点鎖線は、目詰まり状態のポーラス部分１１で測定した圧縮エアーの圧力を示している。

以上のように、本実施形態に係る検査装置１は、弾性部材６によりチャックテーブル１０のポーラス部分１１の表面１１ａの所望の位置に密着させた測定ヘッド２のエアー噴出口７から噴出する圧縮エアーの圧力を基に、多孔質材で構成されたポーラス部分１１の目詰まりを測定する。このために、切削装置などの加工装置などの真空吸引経路などに圧力計を設置する必要も無く、吸引源を用意する必要もなく容易に手軽に目詰まりの測定を行なうことができる（切削装置などの加工装置が備えるエアブロー配管をエアー供給源として作用させる事ができるため容易に測定が実施できる）。また、測定ヘッド２のエアー噴出口７から噴出する圧縮エアーの圧力を基にポーラス部分１１の目詰まりを測定するので、チャックテーブル１０を形成することなく、多孔質材の目詰まりを測定することができる。したがって、大掛かりな準備を必要とすることなく多孔質材の目詰まりの検査を行なうことができる。

また、エアー噴出口７を測定ヘッド２の他端２ｂの一部に設けて、エアー噴出口７の直径を１ｍｍ以上５ｍｍ以下として、小さくしているので、ポーラス部分１１の部分的な詰まり状態も測定することができるという効果もある。したがって、部分的な多孔質材の目詰まりを測定することができる。

さらに、レギュレータ４，５によって圧縮エアーの圧力を調整し、特に、第２レギュレータ５が圧縮エアーの圧力を比較的低い第２の所定値に減圧するので、目詰まり状態のときの第２の所定値からの圧縮エアーの圧力の上昇値が大きくなる。このために、微妙な詰まりも見つけ出すことができる。また、レギュレータ４，５により大気開放時の圧縮エアーの圧力を常に一定の圧力として測定できるため、圧縮エアーの圧力の絶対値による判定が可能となるので、例えば、目詰まり状態であるか否かを判定するために目詰まりサンプルと比較する必要がない。したがって、目詰まりサンプルを必要としないので、大掛かりな準備を必要とすることなく多孔質材の目詰まりの検査を行なうことができる。

また、ポーラス部分１１が目詰まり状態でない場合であっても、測定ヘッド２をポーラス部分１１の表面１１ａに押圧して、圧縮エアーをエアー噴出口７から噴出したときの圧縮エアーの上昇値は、ポーラス部分１１の番手により変化する。例えば、ポーラス部分１１の番手が大きくなるのにしたがって、ポーラス部分１１を通過する際の圧縮エアーの抵抗が大きくなって、圧縮エアーの圧力の上昇値が大きくなる。このため、検査装置１は、各番手の目詰まり状態でないポーラス部分１１で測定した圧縮エアーの圧力の上昇値を予め把握しておくことで、番手が未知のポーラス部分１１の表面１１ａに圧縮エアーを測定ヘッド２のエアー噴出口７から噴出して、圧力計９が示す圧力を把握して、番手が未知のポーラス部分１１の番手を推測することができる。

前述した実施形態では、検査装置１がチャックテーブル１０のポーラス部分１１の目詰まりを検査する例を示している。しかしながら、本発明の検査装置１は、チャックテーブル１０に構成されることなく、ポーラス部分１１のみの目詰まりを検査しても良い。また、本発明では、レギュレータ４，５を一つのみ又は三つ以上設けても良い。また、本発明では、第２レギュレータ５を、圧力計付減圧弁としなくても良く、第２レギュレータ５と別体の圧力計９を設けても良い。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

１ 多孔質材の目詰まり検査装置
２ 測定ヘッド
２ｂ 他端（下面）
３ エアー供給路
４ 第１レギュレータ（レギュレータ）
５ 第２レギュレータ（レギュレータ）
６ 弾性部材
７ エアー噴出口
８ エアー供給源
９ 圧力計
１１ ポーラス部分（多孔質材）

Claims (1)

1. 多孔質材の目詰まりを検査する目詰まり検査装置であって、
   弾性部材に覆われた下面の一部にエアー噴出口が開口した測定ヘッドと、
   一端が該測定ヘッドの該エアー噴出口に、他端がエアー供給源に連通するエアー供給路と、
   該エアー供給路に配設され、該測定ヘッドの該エアー噴出口から噴出するエアーの圧力を所定値に調整するレギュレータと、
   該測定ヘッドと該レギュレータとの間に配設され、該エアー噴出口から噴出するエアーの圧力を示す圧力計と、を備え、
   噴出するエアーの圧力を該所定値に調整後、該測定ヘッドの下面を該多孔質材の所望の位置に押圧しつつ該エアーを噴出してエアーの圧力の測定することで測定を実施し、
   検査対象の多孔質材で測定したエアーの圧力を、目詰まり状態と判定するのに利用する、多孔質材の目詰まり検査装置。

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