JP2000138282A - 真空シール方法及び真空吸着装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 特に可動部分からの気体のリークを防止でき
て、被処理物をより確実に真空吸着することができる真
空シール方法及び真空吸着装置を提供する。 【解決手段】 真空装置に接続されるシャフト１４と、
ウェーハを吸着する上面盤１２との連結部分に配置され
たシールパイプ３２の周面に、断面が８の字形のＯリン
グ３３，３４を配置し、これらのＯリング３３，３４に
より気密性を確保する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、リング状のシール
材（Ｏリング）を使用して気体の漏れを防止する真空シ
ール方法及び真空吸着装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置の製造工程中には、ウェーハ
の表面に付着した不純物を除去したり、ウェーハの平坦
性を確保するために研磨工程が存在する。この研磨工程
においては、ウェーハを保持（チャッキング）する手段
として真空吸着が使用されている。

【０００３】図１はウェーハ研磨装置を示す模式図であ
る。下面盤１１には研磨パッド（図示せず）を取り付け
るようになっている。下面盤１１の上方には上面盤１２
が配置されている。ウェーハ１０は上面盤１２の下面側
に真空吸着されて保持され、研磨パッドと擦り合わせる
ことにより研磨される。上面盤１２は球面軸受け１３を
介してシャフト１４の下端部に連結されている。シャフ
ト１４はその軸方向を垂直にして配置されており、筐体
下板２１を通って筐体下板２１の上方に配置されたリニ
アモーションベアリング１５により上下方向に移動可能
に支持されている。シャフト１４の上下方向の移動は、
シャフト１４の上部に連結されたシリンダ１９により行
われる。

【０００４】リニアモーションベアリング１５は上下方
向に離隔して配置された２個の回転軸受け１６により回
転可能に支持されている。また、リニアモーションベア
リング１５の周面にはギヤ１８ｂが固定されている。こ
のギヤ１８ｂはモータ１７のシャフトに固定されたギヤ
１８ａと噛み合って、モータ１７の回転力をリニアモー
ションベアリング１５に伝達する。これにより、リニア
モーションベアリング１５が回転し、シャフト１４もリ
ニアモーションベアリング１５とともに回転する。

【０００５】シャフト１４、球面軸受け１３及び上面盤
１２にはそれぞれの中心軸に沿って孔が設けられてい
る。これらの孔は後述するように気密的（気体の漏れが
ないように）に連絡している。そして、シャフト１４の
上端部と真空装置（図示せず）との間がチューブ２０に
より連結される。真空装置を稼動すると、上面盤１２の
下面側から空気を吸い込み、上面盤１２にウェーハ１０
を真空吸着できるようになる。

【０００６】これらのモータ１７、回転軸受け１６、シ
リンダ１９及び筐体下板２１等を支持する支持部材（図
示せず）は揺動装置（図示せず）により下面盤１１に対
し平行な方向に揺動する。すなわち、上面盤１２に吸着
されたウェーハ１０は、モータ１７により回転するとと
もに、シリンダ１９により上下方向に移動し、更に揺動
装置により水平方向に移動する。

【０００７】図２はシャフト１４と上面盤１２との連結
部を示す断面図である。球面軸受け１３は、固定部１３
ａと、該固定部１３ａに係合して球面に沿って所定の範
囲を揺動する揺動部１３ｂとにより構成される。固定部
１３ａはシャフト１４の下端部に固定され、揺動部１３
ｂは上面盤１２に固定される。図２において、１４ａは
シャフト１４に設けられた孔、１２ａは上面盤に設けら
れた孔、１３ｃは球面軸受け１３の揺動部１３ｂに設け
られた孔である。

【０００８】シャフト１４と上面盤１２との間の気密性
はシールパイプ２２により保持される。シールパイプ２
２は、径が異なる２つの円筒を軸方向に連結した構造を
有し、上側の太径の部分（以下、太径部という）がシャ
フト１４の先端に設けられた凹部１４ｂ内に配置され、
細径の部分（以下、細径部という）が揺動部１３ｂに設
けられた孔１３ｃ内に配置される。シールパイプ２２の
太径部には周面を一周する溝２２ａが形成されている。
この溝２２ａにはゴム又は合成樹脂からなるＯリング２
３が嵌め込まれている。このＯリング２３がシャフト１
４の凹部１４ｂの内面に接触して、シールパイプ２２と
シャフト１４との間の気密性が保持される。

【０００９】また、球面軸受け１３の揺動部１３ｂにも
孔１３ｃの周面を一周する溝１３ｄが設けられている。
そして、この溝１３ｄ内にＯリング２４が嵌め込まれ、
Ｏリング２４の内側にシールパイプ２２の細径部が嵌め
込まれて、シールパイプ２２と揺動部１３ｂとの間の気
密性が保持される。以下、上述のように構成されたウェ
ーハ研磨装置の動作について説明する。

【００１０】まず、真空装置を稼動させて上面盤１２の
下面側にウェーハ１０を吸着させる。そして、モータ１
７を稼動させてシャフト１４を回転させる。また、下面
盤１１に取り付けた研磨パッドの上に研磨剤を滴下し、
シリンダ１９を稼動させてシャフト１４を下方に移動さ
せて、ウェーハ１０を研磨パッドに所定の圧力で接触さ
せる。この場合、シャフト１４と上面盤１２との間に球
面軸受け１３が介在するので、シャフト１４が研磨パッ
ドに対して正確に垂直になっていなくても、ウェーハ１
０の表面が研磨パッドに均一に接触する。

【００１１】次いで、シャフト１４を回転させたまま、
揺動装置により上面盤１２を水平方向に揺動させる。こ
れにより、ウェーハ１０の表面が均一に研磨される。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、揺動装
置によりシャフト１４が水平方向に移動すると、上面盤
１２がシャフト１４の動きに追従できず、図３に示すよ
うにパイプシール２２が斜めになることがある。そうす
ると、Ｏリング２３とシャフト１４の凹部面との間（図
中Ａで示す部分）に隙間が発生して、図３中に矢印Ｂで
示す経路に沿って空気がリークし、ウェーハ１０を吸着
する吸着力が弱くなる。これにより、極端な場合にはウ
ェーハ１０が上面盤１２から外れてしまい、ウェーハ１
０を破損することがある。

【００１３】本発明の目的は、特に可動部分からの気体
のリークを防止できて、被処理物をより確実に真空吸着
することができる真空シール方法及び真空吸着装置を提
供することである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記した課題は、凹部又
は孔を有する第１の部材と、少なくとも一部が前記凹部
又は孔内に配置される第２の部材との間の気体の漏れを
防止する真空シール方法において、前記第１の部材と前
記第２の部材との間に、相互に連結したリング状の第１
及び第２のリング部を有し、かつ、断面における前記第
１及び第２のリング部の連結部分がくびれた構造のシー
ル材を配置することを特徴とする真空シール方法により
解決する。

【００１５】上記した課題は、一方の面側から他方の面
側に通じる孔を有し、該孔内を負圧にして被処理物を吸
着する吸着部材と、真空装置に接続される円筒状のシャ
フトと、前記吸着部材の孔と前記シャフトの内部空間と
の間を連結する連結部材と、前記吸着部材と前記連結部
材との間、及び前記連結部材及び前記シャフトとの間の
少なくとも一方に配置されて気体の漏れを防止するリン
グ状のシール材とを有し、前記シール材は相互に連結し
たリング状の第１及び第２のリング部により構成され、
かつ、断面における前記第１及び第２のリング部の連結
部分がくびれた構造を有することを特徴とする真空吸着
装置により解決する。

【００１６】以下、作用について説明する。本発明にお
いては、シール材として、リング状の第１及び第２のリ
ング部を連結した構造を有し、かつ、断面における第１
及び第２のリング部の連結部分がくびれた構造（例えば
断面が８の字形）のシール材を使用する。このような形
状のシール材を使用することにより、第１のリング部の
周面及び第２のリング部の周面が個別的にシールすべき
部分に接触する。また、例えば何らかの理由によりいず
れか一方のリング部がシールすべき部分から離れても、
他方のリング部がシールすべき部分に密着していれば、
気体の漏れを防止することができる。

【００１７】ウェーハ研磨装置の真空吸着部のように、
シールすべき部分であるシャフトが回転したり、横方向
（シャフトの軸に交差する方向）移動する場合、単に２
本のＯリングを配置しただけでは、２本のＯリングの隙
間を通って気体が漏れるおそれがある。このため、第１
及び第２のリング部の間は気密的に、すなわち気体が透
過しないように連結していることが必要である。これに
より、シールすべき部材の間をより確実にシールするこ
とができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、添付の図面を参照して説明する。図４は本発明の実
施の形態の真空シール方法をウェーハ研磨装置に適用し
た例を示す断面図である。なお、シャフトと上面盤との
連結部の構成を除くウェーハ研磨装置の基本的な構成は
従来と同様であり、図１も参照する。

【００１９】シャフト１４は球面軸受け１３を介して上
面盤１２に連結されている。球面軸受け１３は、固定部
１３ａと、該固定部１３ａに係合し球面に沿って所定の
範囲を揺動する揺動部１３ｂとにより構成される。固定
部１３ａはシャフト１４に固定され、揺動部１３ｂは上
面盤１２ａに固定される。シャフト１４と上面盤１２と
の間の気密性はシールパイプ３２により確保される。こ
のシールパイプ３２は、径が異なる２つの円筒を軸方向
に連結した構造を有し、上側の太径の部分（太径部）が
シャフト１４の下端に設けられた凹部１４ｂ内に配置さ
れ、細径の部分（細径部）が揺動部１３ｂに設けられた
孔１３ｃ内に配置される。シールパイプ３２の太径部に
は周面を一周する溝３２ａが設けられており、この溝３
２ａ内に、ゴム又は合成樹脂等の弾力性を有する材料か
らなるＯリング３３が嵌め込まれている。本実施の形態
では、Ｏリング３３は断面が８の字形となっている。こ
のＯリング３３がシャフト１４の先端部に設けられた凹
部１４ｂの内面に接触して、シールパイプ３２とシャフ
ト１４との間の気密性を保持するようになっている。

【００２０】また、球面軸受け１３の揺動部１３ｂにも
孔１３ｃの周面を一周する溝１３ｅが設けられている。
そして、この溝１３ｅ内に断面が８の字形のＯリング３
４が嵌め込まれ、Ｏリング３４の内側にシールパイプ３
２の細径部が嵌め込まれて、シールパイプ３２と揺動部
１３ｂとの間の気密性を保持するようになっている。こ
のＯリング３４も、ゴム又は合成樹脂等の弾力性を有す
る材料からなる本実施の形態においては、上述の如くＯ
リング３３，３４の断面が８の字形、すなわち断面がほ
ぼ円形の２つのリング部を連結した形状となっている。
これは、断面が円形の２個のＯリングを単に二重に配置
したものではなく、図５（ａ）に示すように、第１のリ
ング部４１ａと第２のリング部４１ｂとが一体となっ
て、両者の間がくびれた構造を有している。また、図５
（ａ）に断面形状を示すＯリングに代えて、図５（ｂ）
に示すように、第１のリング部４２ａと第２のリング部
４２ｂとの間が気密性を有する膜４２ｃにより連結され
た構造のＯリングを使用してもよい。更に、図５（ｃ）
に示すように、３個以上（図では３個）のリング部４３
ａ，４３ｂ，４３ｃの間を気密性を有する膜４３ｄで連
結した構造のＯリングを使用してもよい。

【００２１】本実施の形態においては、断面が８の字形
のＯリング３３，３４を用いてシャフト１４とシールパ
イプ３２との間及びシールパイプ３２と揺動部１３ｂと
の間の気密性を確保しているので、シャフト１４が水平
方向に揺動する際に上面盤１２が追従できずにシールパ
イプ３２が斜めになったとしても、図６に示すように、
一方の側ではＯリング３３の矢印Ｃで示す部分（図５
（ａ）の第２のリング部４１ｂ）がシールパイプ３２と
シャフト１４とに密着し、他方の側ではＯリング３３の
矢印Ｄで示す部分（図５（ａ）の第１のリング部４１
ａ）がシールパイプ３２とシャフト１４とに密着して、
リークの発生が回避される。これと同様に、Ｏリング３
４も２つのリング部がそれぞれシールパイプ３２及び揺
動部１３ｂに密着して、リークの発生が回避される。こ
れにより、ウェーハ研磨中における吸着力の変動が回避
され、ウェーハ１０が上面盤１２から外れることがな
く、ウェーハの破損を回避することができる。

【００２２】なお、上記実施の形態では本発明をウェー
ハ研磨装置のシャフトと上面盤との連結部に適用した場
合について説明したが、これにより本発明がウェーハ研
磨装置に限定されるものではなく、真空吸着により各種
処理物を吸着して搬送する搬送装置や、その他の装置に
適用することができる。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の真空シー
ル方法によれば、第１及び第２のリング部を連結した構
造を有し、かつ、断面における前記第１及び第２のリン
グ部の連結部分がくびれた構造のシール材を使用して気
体の漏れを防止するので、シールすべき部材が回転又は
移動しても、各リング部がそれぞれシールすべき部分に
密着する。これにより、気体の漏れをより確実に回避す
ることができる。

【００２４】また、本発明の真空吸着装置によれば、上
記のシール材を使用して真空シールするので、被処理物
をより確実に吸着することができ、リークによる被処理
物の破損が防止される。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１はウェーハ研磨装置を示す模式図である。

【図２】図２は従来の真空シール方法で真空シールされ
たウェーハ研磨装置のシャフトと上面盤との連結部を示
す断面図である。

【図３】図３は従来の真空シール方法の問題点を示す模
式図である。

【図４】図４は本発明の実施の形態の真空シール方法を
ウェーハ研磨装置に適用した例を示す断面図である。

【図５】図５（ａ）〜（ｃ）はいずれも本発明の実施の
形態で使用するＯリングの断面形状を示す図である。

【図６】図６は本発明の実施の形態における効果を示す
模式図である。

【符号の説明】

１０ ウェーハ、 １１ 下面盤、 １２ 上面盤、 １３ 球面軸受け、 １４ シャフト、 １５ リニアモーションベアリング、 １６ 回転軸受け、 １７ モータ、 １９ シリンダ、 ２２，３２ シールパイプ、 ２３，２４，３３，３４ Ｏリング、 ４１ａ，４１ｂ，４２ａ，４２ｂ，４３ａ〜４３ｃ リ
ング部。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 凹部又は孔を有する第１の部材と、少な
   くとも一部が前記凹部又は孔内に配置される第２の部材
   との間の気体の漏れを防止する真空シール方法におい
   て、 前記第１の部材と前記第２の部材との間に、相互に連結
   したリング状の第１及び第２のリング部を有し、かつ、
   断面における前記第１及び第２のリング部の連結部分が
   くびれた構造のシール材を配置することを特徴とする真
   空シール方法。
2. 【請求項２】 前記シール材の断面が８の字形であるこ
   とを特徴とする請求項１に記載の真空シール方法。
3. 【請求項３】 一方の面側から他方の面側に通じる孔を
   有し、該孔内を負圧にして被処理物を吸着する吸着部材
   と、 真空装置に接続される円筒状のシャフトと、 前記吸着部材の孔と前記シャフトの内部空間との間を連
   結する連結部材と、 前記吸着部材と前記連結部材との間、及び前記連結部材
   と前記シャフトとの間の少なくとも一方に配置されて気
   体の漏れを防止するリング状のシール材とを有し、 前記シール材は相互に連結したリング状の第１及び第２
   のリング部により構成され、かつ、断面における前記第
   １及び第２のリング部の連結部分がくびれた構造を有す
   ることを特徴とする真空吸着装置。
4. 【請求項４】 前記シャフトをその中心軸に交差する方
   向に移動する移動手段を有することを特徴とする請求項
   ３に記載の真空吸着装置。
5. 【請求項５】 前記シャフトを回転させる回転手段を有
   することを特徴とする請求項３に記載の真空吸着装置。