JP2000232146A - 薄板の吸着装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 吸着パッドを載置台上のウェーハと接触する
位置まで、ウェーハに衝撃を与えることなく正確に移動
させることができ、そのウェーハを吸着パッドにより、
破損することなく確実に吸着することができるウェーハ
の吸着装置を提供する。 【解決手段】 吸着パッド４７を高速移動機構４９によ
り、載置台３３上のウェーハ２５に対する離間位置から
近接位置まで高速にて移動させる。その後、吸着パッド
４７をシリンダ機構５４により、ウェーハ２５に対する
近接位置から接触位置まで低速にて移動させる。この状
態で、吸着パッド４７からの吸引空気により、ウェーハ
２５を吸着パッド４７に吸着する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、例えば半導体薄
板の外周縁を研削する薄板のエッジ研削装置等におい
て、薄板としてのウェーハを吸着保持する吸着装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種の吸着装置においては、ウェーハ
を載置する載置台の上方に吸着パッドが昇降可能に対向
配置され、モータ、ボールネジ及びナットからなる高速
移動機構に作動連結されている。そして、この高速移動
機構により吸着パッドが下降移動されて、載置台上のウ
ェーハに接触され、もしくはそれに近い状態（微少隙
間）にされ、この状態で吸着パッドからの吸引空気によ
り、ウェーハが吸着パッドの下面にそれらの中心が一致
するように吸着される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、この従来の
ウェーハの吸着装置においては、吸着パッドがモータ、
ボールネジ及びナットからなる高速移動機構のみによ
り、載置台上のウェーハに対する離間位置から接触位置
に下降移動されるようになっている。このため、吸着パ
ッドを載置台上のウェーハと接触する位置まで正確に下
降移動させるのが困難であって、吸着パッドの下降移動
量が大きすぎて接触位置を通りすぎたり、下降移動速度
が速すぎたりすると、ウェーハが吸着パッドと衝突して
破損するおそれがある。逆に、吸着パッドの下降移動量
が小さすぎて接触位置まで行き届かないと、ウェーハが
吸着パッドに吸着されなくなったり、吸着パッドのウェ
ーハに対する近接位置から接触位置までの移動中にウェ
ーハが流れ、ウェーハの中心とパッドの回転中心がずれ
て、その後の研削に支障をきたしたりするという問題が
あった。

【０００４】この発明は、このような従来の技術に存在
する問題点に着目してなされたものである。その目的と
するところは、吸着パッドを載置台上の薄板と接触する
位置まで、薄板に衝撃を与えることなく正確に移動させ
ることができ、その薄板を吸着パッドにより、破損する
ことなく確実に吸着することができる薄板の吸着装置を
提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１に記載の発明では、吸着パッドを載置台
上の薄板に対する離間位置から近接位置まで高速にて移
動させる高速移動機構と、吸着パッドを薄板に対する近
接位置から接触位置まで低速にて移動させる低速移動機
構とを設けたものである。

【０００６】従って、吸着パッドを高速移動機構により
高速で下降せさた後に、低速移動機構により、吸着パッ
ドを載置台上の薄板と接触する位置まで低速で移動させ
れば、薄板に衝撃を与えることなく正確に吸着パッドに
より薄板を吸着させることができる。

【０００７】請求項２に記載の発明では、請求項１に記
載の薄板の吸着装置において、低速移動機構は、エアシ
リンダよりなり、そのエアシリンダ内のエア圧により吸
着パッドを低速にて移動させるものである。

【０００８】従って、エアの衝撃吸収作用により、吸着
パッドを薄板に対してソフトに接触させることができ
る。請求項３に記載の発明では、請求項１または２に記
載の薄板の吸着装置において、前記吸着パッドは、昇降
可能な支持軸の下端に設けられ、前記低速移動機構は、
前記支持軸と同一軸線上に設けられたものである。

【０００９】従って、低速移動機構により、吸着パッド
の円滑な上下の動きと正確な位置決めが可能であり、そ
の低速移動機構ための搭載スペースが小さくてよい。請
求項４に記載の発明では、請求項３に記載の薄板の吸着
装置において、前記高速移動機構は、移動用モータと、
その移動用モータにて回転されるボールネジとを備え、
そのボールネジにより前記支持軸が昇降されるものであ
る。

【００１０】従って、高速移動機構の簡単な構成によ
り、吸着パッドを薄板に対する離間位置から近接位置ま
で高速にて容易に移動させることができる。請求項５に
記載の発明では、請求項３または４に記載の薄板の吸着
装置において、前記低速移動機構は、支持軸及び吸着パ
ッドのスラスト方向の荷重を支持するものである。

【００１１】従って、低速移動機構のエアシリンダーの
圧力調整により、吸着パッド及び支持軸の重量が吸着パ
ッドの接触時に薄板に加わるのを抑制できる。請求項６
に記載の発明では、請求項１〜５のいずれかに記載の薄
板の吸着装置において、ウェーハの処理装置に付設され
たものである。

【００１２】従って、この薄板の吸着装置は、ウェーハ
の処理装置におけるウェーハを保持するために好適であ
る。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下に、この発明の一実施形態
を、図面に基づいて詳細に説明する。図１及び図２に示
すように、この実施形態のウェーハの処理装置としての
ウェーハのエッジ研削装置においては、一対の基台２
１，２２が結合されている。第１基台２１上にはウェー
ハ吸着回転昇降機構部２３及びエッジ研削機構部２４が
配設され、ウェーハ吸着回転昇降機構部２３に吸着保持
されたワークとしてのウェーハ２５の外周縁が、エッジ
研削機構部２４によって研削されるようになっている。

【００１４】前記第２基台２２上には、ウェーハ搬入出
機構部２９が配設されている。ウェーハ搬入出機構部２
９には、第１移動テーブル３３がウェーハ吸着回転昇降
機構部２３と対応する加工位置Ｐ３と、そこから離れた
第１退避位置Ｐ２との間で移動可能に配設されている。
また、第１移動テーブル３３上には、第２移動テーブル
３４が第１移動テーブル３３と一体移動可能及び第１移
動テーブル３３上を前後に移動可能に支持されている。
そして、第１移動テーブル３３によりウェーハ吸着回転
昇降機構部２３に対する未加工のウェーハ２５の搬入が
行われ、第２移動テーブル３４によりウェーハ吸着回転
昇降機構部２３からの加工済みのウェーハ２５の搬出が
行われる。

【００１５】前記両基台２１，２２上にはカバー３５が
取り付けられ、そのほぼ中間部にはシャッタ３６が開閉
可能に配設されている。そして、ウェーハ２５の研削加
工時には、このシャッタ３６が閉じられて、クーラント
等が基台２２の部分に飛散しないようにしている。ま
た、ウェーハ搬入出機構部２９により、ウェーハ２５の
搬入出が行われる際には、このシャッタ３６が開かれ
る。

【００１６】次に、前記ウェーハ吸着回転昇降機構部２
３の構成について詳述する。図１及び図３に示すよう
に、第１基台２１上にはフレーム３９が配設され、その
上部にはガイド筒４０が上下方向（Ｚ方向）へ延びるよ
うに取り付けられている。ガイド筒４０内には支持筒４
１が静圧軸受４２を介してＺ方向へ移動可能に支持さ
れ、その内部には一対の軸受筒４３，４４が配設されて
いる。両軸受筒４３，４４には支持軸４５が静圧軸受４
６を介して回転可能及び昇降可能に支持され、その中心
にはエア通路４５ａが形成されており、そのエア通路４
５ａはチューブ４５ｂを介して図示しない真空ポンプに
連結されている。

【００１７】前記支持軸４５の下端には図示しないボル
トにより吸着パッド４７が固定され、その中心には支持
軸４５のエア通路４５ａに連通するエア通路４７ａが形
成されるとともに、下面にはエア通路４７ａに連通する
複数のエア吸引溝４７ｂが形成されている。支持筒４１
内には回転用モータ４８が配設され、そのステータ４８
ａが支持筒４１に固定されるとともに、ロータ４８ｂが
支持軸４５に固定されている。そして、この回転用モー
タ４８により、支持軸４５を介して吸着パッド４７が回
転される。

【００１８】前記フレーム３９上には、吸着パッド４７
を高速にて昇降移動させるための高速移動機構４９が装
設されている。すなわち、フレーム３９上には移動用モ
ータ５０が配設され、その下部にはボールネジ５１が突
設されている。支持筒４１の外周には連結腕５２が突設
され、その先端にはボールネジ５１に螺合するナット５
３が取り付けられている。

【００１９】そして、前記ウェーハ搬入出機構部２９の
第１移動テーブル３３上に載置された未加工のウェーハ
２５が吸着パッド４７に対応配置（位置Ｐ３）された状
態で、移動用モータ５０にてボールネジ５１が回転され
る。これにより、ナット５３を介して支持筒４１が下方
に移動され、吸着パッド４７が第１移動テーブル３３上
のウェーハ２５に対する離間位置から近接位置まで高速
にて下降移動される。

【００２０】前記支持筒４１と支持軸４５との間には、
吸着パッド４７を低速にて下降移動させるための低速移
動機構としてのシリンダ機構５４が設けられている。す
なわち、上部軸受筒４３内には上方に開口するシリンダ
室５５が形成され、このシリンダ室５５内に位置するよ
うに、支持軸４５の上端にはピストン５６が固定されて
いる。ピストン５６とシリンダ室５５の内底部との間に
は、支持軸４５及び吸着パッド４７のスラスト方向の荷
重を支持するためのエアシリンダとしての圧力室５７が
形成されている。

【００２１】そして、通常は前記圧力室５７内に所定圧
力のエアが供給され、支持軸４５を介して吸着パッド４
７が上方位置に持ち上げられた状態にある。この状態
で、前記のように高速移動機構４９により、吸着パッド
４７が第１移動テーブル３３上のウェーハ２５に対する
近接位置まで高速にて下降移動された後、この圧力室５
７への供給エアの圧力が圧力制御バルブにより徐々に低
減される。これにより、支持軸４５を介して吸着パッド
４７が、第１移動テーブル３３上のウェーハ２５に対す
る近接位置から接触位置まで低速にて下降移動される。
そして、この状態で吸着パッド４７のエア吸引溝４７ｂ
からの吸引空気により、第１移動テーブル３３上のウェ
ーハ２５が吸着パッド４７の下面に吸着される。従っ
て、シリンダ室５５とピストン５６とによりエアシリン
ダが構成され、このエアシリンダは支持軸４５と同一軸
線上に形成されている。

【００２２】次に、前記エッジ研削機構部２４の構成に
ついて詳述する。図１及び図２示すように、前記基台２
１上には支持台６０が配設され、その上面には一対のガ
イドレール６１が斜め方向Ｓに延びるように敷設されて
いる。ガイドレール６１上にはシフトテーブル６２が移
動可能に支持され、その上面には左右方向（Ｘ方向）に
延びる一対のＸ方向ガイドレール６３が敷設されてい
る。

【００２３】前記Ｘ方向ガイドレール６３上には移動台
６４が移動可能に支持され、その上部には前後方向（Ｙ
方向）に延びる一対のＹ方向ガイドロッド６５が配設さ
れている。Ｙ方向ガイドロッド６５にはサドル６６が移
動可能に支持され、その上部には旋回軸６８を中心とし
て旋回するインデックスユニット６８ａが配置されてお
り、これにより加工ヘッド６７が旋回軸６８を介して垂
直軸線の周りで旋回可能に支持されている。加工ヘッド
６７には回転軸６９が水平方向へ延び、この回転軸６８
は。、加工ヘッド６７内に収容されたモータ７１により
回転される。

【００２４】前記回転軸６９の両端にはウェーハ２５の
外周縁を荒研削するための荒研削用砥石７２及び仕上げ
研削用砥石７３が取り付けられている。前記シフトテー
ブル６２上にはＸ方向移動用モータ７４が配設され、こ
のモータ７４によりボールネジ７５を介して移動台６４
がＸ方向に移動される。移動台６４上にはＹ方向移動用
モータ７６が配設され、このモータ７６により図示しな
いボールネジを介してサドル６６がＹ方向に移動され
る。また、シフトテーブル６２が図示しないモータによ
りＳ方向にシフト移動されるとともに、加工ヘッド６７
がインデックスユニット６８ａを介して図示しない旋回
用モータにより旋回軸６８を中心として旋回される。

【００２５】そして、図４に示すように、前記移動用モ
ータ５０の駆動に基づくウェーハ２５の上下動及びＹ方
向移動用モータ７６の駆動に基づく荒研削用砥石７２に
Ｙ方向における往復動により、荒研削用砥石７２がウェ
ーハ２５の上面の外周縁及び下面の外周縁間を移動され
る。この状態で、荒研削用砥石７２及びウェーハ２５が
回転されることにより、ウェーハ２５の外周縁全体がが
ほぼ円弧突状に荒研削される。

【００２６】続いて、加工ヘッド６７が旋回され、仕上
研削用砥石７３がウェーハ２５の外周縁に対向配置され
た状態で、前記と同様な動作が行われることにより、仕
上研削砥石７３により、ウェーハ２５の外周縁全体が仕
上げ研削される。

【００２７】次に、前記のように構成されたウェーハの
エッジ研削装置の動作を説明する。まず、図示しない搬
送用作業ロボットにより、退避位置Ｐ２の第１移動テー
ブル３３上に未加工のウェーハ２５が載置される。次い
で、第１移動テーブル３３が吸着パッド４７と対向する
加工位置Ｐ３に移動される。そして、吸着パッド４７に
加工済みのウェーハ２５が吸着されている場合には、第
２移動テーブル３４が加工位置Ｐ３、すなわち未加工の
ウェーハ２５の上方位置まで移動される。この状態で、
吸着パッド４７が高速移動機構４９により第２移動テー
ブル３４と近接する位置まで高速にて下降移動され、そ
の後、シリンダ機構５４の圧力室５７への供給エアの圧
力低減により、低速移動機構にて下降移動される。そし
て、吸着パッド４７の吸引空気の停止により、吸着パッ
ド４７から第２移動テーブル３４上に、加工済みのウェ
ーハ２５が受け渡される。加工済みのウェーハ２５が吸
着パッド４７に保持されていないときには、第２移動テ
ーブル３４は退避位置Ｐ２で停止保持される。

【００２８】第２移動テーブル３４が退避位置Ｐ２に移
動された状態、あるいは吸着パッド４７に加工済みウェ
ーハ２５が存在せず第２移動テーブル３４が退避位置Ｐ
２に停止保持された状態で、加工位置Ｐ３にある第１移
動テーブル３３上の未加工のウェーハ２５は、吸着パッ
ド４７に対向配置されている。この状態で、高速移動機
構４９により吸着パッド４７が第１移動テーブル３３上
のウェーハ２５に対する近接位置まで高速にて下降移動
され、その後、シリンダ機構５４の圧力室５７への供給
エアの圧力低減により、近接位置から接触位置まで低速
にて下降移動される。そして、この状態で吸着パッド４
７からの吸引空気により、第１移動テーブル３３上のウ
ェーハ２５が吸着パッド４７の下面に吸着保持される。
ウェーハ２５が吸着された後、第１移動テーブル３３は
退避位置Ｐ２に退避する。

【００２９】続いて、ウェーハ２５がモータ４８により
回転されながら、モータ５０により上下動されるととも
に、加工ヘッド６７が、荒研削用砥石７２及び仕上げ研
削用砥石７３の回転をともないながらＹ方向に往復動さ
れて、ウェーハ２５の外周縁が荒研削され、次いで加工
ヘッド６７が旋回して仕上げ研削される。

【００３０】このように、ウェーハ２５の外周縁の研削
加工が終了すると、前記と同様にウェーハ搬入出機構部
２９の第２移動テーブル３４が吸着パッド４７と対応す
る加工位置Ｐ３に移動される。そして、吸着パッド４７
の高速下降移動及びそれに続く低速下降移動、そして、
ウェーハ２５の吸着解放により、加工済みのウェーハ２
５が吸着パッド４７から第２移動テーブル３４上に受け
渡される。その後、加工済みのウェーハ２５が加工位置
Ｐ３から退避位置Ｐ２まで搬出される。

【００３１】前記の実施形態によって期待できる効果に
ついて、以下に記載する。 ・ この実施形態のウェーハの吸着装置においては、第
１移動テーブル３３上のウェーハ２５を吸着するため、
吸着パッド４７の移動時には、吸着パッド４７が、高速
移動機構４９によりウェーハ２５に対する離間位置から
近接位置まで高速にて移動され、その後、シリンダ機構
５４によりウェーハ２５に対する近接位置から接触位置
まで低速にて移動される。

【００３２】このため、高速移動機構４９とシリンダ機
構５４との協同作用により、吸着パッド４７を第１移動
テーブル３３上のウェーハ２５と接触する位置まで、そ
のウェーハ２５に衝撃を与えることなく正確に下降移動
させることができる。よって、吸着パッド４７がウェー
ハ２５に衝突して、そのウェーハ２５が破損したり、吸
着パッド４７がウェーハ２５に正確に接触配置されない
で、吸着パッド４７に吸着ミスが発生したりするのを防
止することができる。

【００３３】・ 低速移動機構がエアシリンダを構成す
る圧力室５７を備えているため、その圧力室５７内のエ
ア圧により衝撃吸収作用を得ることができる。従って、
吸着パッド４７をウェーハ２５にソフトに接触させて、
ウェーハ２５の破損を防止できる。

【００３４】・ 低速移動機構を構成するシリンダ機構
５４が吸着パッド４７の支持軸４５と同一軸線上に形成
されているため、そのシリンダ機構５４により、吸着パ
ッド４７を歯車等の伝達機構を介することなく直接動作
させることができる。従って、吸着パッド４７を正確に
動作させることができる。また、前記歯車等の伝達機構
が不要なため、そのためのスペースも不要であり、全体
を小型化できる。

【００３５】・ 高速移動機構４９が、移動用モータ５
０と、その移動用モータ５０にて回転されるボールネジ
５１と、そのボールネジ５１に螺合されるとともに支持
筒４１に連結されたナット５３とからなっている。この
ため、高速移動機構４９の簡単な構成により、吸着パッ
ド４７をウェーハ２５に対する離間位置から近接位置ま
で高速にて容易に移動させることができる。

【００３６】・ シリンダ機構５４が、支持軸４５及び
吸着パッド４７のスラスト方向の荷重を支持するよう
に、支持筒４１と支持軸４５との間に設けられた圧力室
５７を備えている。このため、支持軸４５、吸着パッド
４７の重量がウェーハ２５に作用するのを抑制できると
ともに、吸着パッド４７がウェーハ２５に接触するとき
の衝撃を圧力室５７で吸収することができ、ウェーハ２
５の破損を防止できる。

【００３７】・この実施形態の吸着装置は、ウェーハ２
５のエッジ研削装置に付設されているため、ウェーハ２
５のエッジの研削におけるウェーハ２５の保持装置とし
て好適である。

【００３８】なお、この実施形態は、次のように変更し
て具体化することも可能である。 ・ 前記実施形態では、シリンダ機構５４がエアにより
動作するように構成したが、油圧により動作するように
構成すること。

【００３９】・ 高速移動機構４９の構成を適宜に変更
すること。例えば、高速移動機構が４９がエアまたは油
圧またはリニアモータにより動作するように構成するこ
と。 ・ この発明の薄板の吸着装置を、前記実施形態のウェ
ーハのエッジ研削装置とは異なった装置、例えば薄板鋼
材やガラス等の搬送装置に具体化すること。

【００４０】・ 吸着パッド４７にウェーハ２７がエア
圧の作用以外の作用により吸着するのを防止するため
に、吸着パッド４７の下面にフッ素樹脂等の吸着防止コ
ーティングを施すこと。

【００４１】

【発明の効果】以上、実施形態で例示したように、この
発明においては、以下の効果を発揮する。

【００４２】請求項１に記載の発明では、吸着パッドを
薄板に対する近接位置から接触位置まで低速にて移動さ
せる低速移動機構とを設けたことにより、薄板に衝撃を
与えることなく、正確に吸着パッドにより薄板を吸着さ
せることができ、その薄板の破損を防止できる。

【００４３】請求項２に記載の発明では、低速移動機構
をエアシリンダにより構成したことにより、エアの衝撃
吸収作用によって、吸着パッドを薄板に対してソフトに
接触させることができ、前記と同様に薄板の破損を防止
できる。

【００４４】請求項３に記載の発明では、低速移動機構
を吸着パッドの支持軸と同一軸線上に設けたことによ
り、吸着パッドを円滑に上下移動させることができると
ともに、正確に位置決めすることができ、またその伝達
機構ための搭載スペースが小さくてすむ。

【００４５】請求項４に記載の発明では、高速移動機構
を、移動用モータと、その移動用モータにて回転される
ボールネジとにより構成したことにより、簡単な構成に
より、吸着パッドを薄板に対する離間位置から近接位置
まで高速にて容易に移動させることができる。

【００４６】請求項５に記載の発明では、低速移動機構
が、支持軸及び吸着パッドのスラスト方向の荷重を支持
するように構成したことにより、吸着パッド及び支持軸
の重量が薄板に加わるのを抑制でき、薄板の破損を防止
できる。

【００４７】請求項６に記載の発明では、吸着装置がウ
ェーハのエッジ研削装置に付設されたいるため、この薄
板の吸着装置は、ウェーハのエッジ研削においてウェー
ハを保持するために好適である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明を具体化したウェーハのエッジ研削
装置を示す正面図。

【図２】 同じくウェーハのエッジ研削装置の平面図。

【図３】 ウェーハの吸着回転昇降機構部を拡大して示
す要部断面図。

【図４】 砥石によるウェーハ外周縁の研削動作を示す
説明図。

【符号の説明】

２３…ウェーハ吸着回転昇降機構部、２４…エッジ研削
機構部、２５…薄板としてのウェーハ、２９…ウェーハ
搬入出機構部、４０…ガイド筒、４１…支持筒、４５…
支持軸、４７…吸着パッド、４９…高速移動機構、５０
…移動用モータ、５１…ボールネジ、５３…ナット、５
４…低速移動機構、５５…シリンダ室、５６…ピスト
ン、５７…圧力室、６７…加工ヘッド、６９，７０…回
転軸、７２…荒研削用砥石、７３…仕上げ研削用砥石。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 村井 史朗 富山県東砺波郡福野町100番地 株式会社 日平トヤマ富山工場内 (72)発明者 高田 道浩 富山県東砺波郡福野町100番地 株式会社 日平トヤマ富山工場内 Ｆターム(参考） 3F059 AA01 AA14 AA16 BA09 FC02 5F031 CA02 GA24 LA07 LA12 LA15

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 載置台上に載置された薄板に吸着パッド
   を接触させて、その吸着パッドにより薄板を吸着するよ
   うにした薄板の吸着装置において、 前記吸着パッドを載置台上の薄板に対する離間位置から
   近接位置まで高速にて移動させる高速移動機構と、吸着
   パッドを薄板に対する近接位置から接触位置まで低速に
   て移動させる低速移動機構とを設けた薄板の吸着装置。
2. 【請求項２】 低速移動機構は、エアシリンダよりな
   り、そのエアシリンダ内のエア圧により吸着パッドを低
   速にて移動させる請求項１に記載の薄板の吸着装置。
3. 【請求項３】 前記吸着パッドは、昇降可能な支持軸の
   下端に設けられ、前記低速移動機構は、前記支持軸と同
   一軸線上に設けられた請求項１または２に記載の薄板の
   吸着装置。
4. 【請求項４】 前記高速移動機構は、移動用モータと、
   その移動用モータにて回転されるボールネジとを備え、
   そのボールネジにより前記支持軸が昇降される請求項３
   に記載の薄板の吸着装置。
5. 【請求項５】 前記低速移動機構は、支持軸及び吸着パ
   ッドのスラスト方向の荷重を支持する請求項３または４
   に記載の薄板の吸着装置。
6. 【請求項６】 ウェーハの処理装置に付設された請求項
   １〜５のいずれかに記載の薄板の吸着装置。