JP2007142220A - ワーク用チャック装置 - Google Patents

Abstract

【課題】構造が簡単でコストも安くかつ様々な径のワークにも容易に対応することができる、合理的設計構造を備えたワーク用チャック装置を提供する。
【解決手段】真空源に通じる吸引孔８を中央に備えたチャックテーブル３の円形のテーブル面３ａに、テーブル面３ａと同等以上の大きさを有する支持プレート４を介して吸着パッド５を取り付け、支持プレート４の中央部に吸引孔８に通じる中継孔を形成し、吸着パッド５に、中継孔９を取り囲む複数の環状の吸着溝を同心状に形成すると共に、これらの吸着溝と中継孔とを連通させるための連通溝を放射状に形成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体ウエハやガラスウエハ、その他のセラミックスウエハのような各種ワークに外周研磨や表面研磨あるいは洗浄等の各種処理を施す場合に、これらのワークを真空吸着によってチャックするためのワーク用チャック装置に関するものである。

この種のワーク用チャック装置として、従来、特許文献１や特許文献２あるいは特許文献３に記載されたものが公知である。これらのチャック装置は、真空源に通じる吸引孔を中央位置に備えたチャックテーブルのテーブル面に、ワーク用吸着パッドを取り付けると共に、該吸着パッドに上記吸引孔に通じる複数の円環状をした吸着溝を形成し、これらの吸着溝によってワークを真空吸着するものである。

ところが、上記従来のチャック装置は、チャックテーブルのテーブル面に直接吸着パッドを貼着した構成であるため、該テーブル面の大きさに合ったワークのチャックにしか用いることができず、ワークの径が様々に異なる場合には、それぞれのワークに合った大きさのチャックテーブルを用意する必要があった。また、テーブル面が損傷を受けたり、チャックテーブルの一部（例えば特許文献３における本体外周の外フランジ部）が破損した場合などには、該チャックテーブル全体を交換しなければならなかった。更に、上記テーブル面の吸引孔と吸着パッドの吸着溝とを相互に連通させるための連通溝や連通溝を、硬くて重い該チャックテーブルの内部や上面（テーブル面）に直接加工しなければならないため、その加工が面倒でコストもかかることになる。

また、特許文献４には、搬送アームにスペーサを介して平面状シート部材（吸着パッド）を取り付けた基板搬送アームが開示されている。しかし、このものは、１つの搬送アームの複数箇所に上記スペーサと平面状シート部材とを取り付けた構成であるため、構造が複雑で部品数も多くなり、製造コストがかかる。しかも、径の異なるワークに対応するためには、上記スペーサ及び平面状シート部材の配置がそのワークに合った搬送アームを用意する必要がある。

特開平６−２４６６０９号公報 特開平１１−２７４２８０号公報 特開２００５−３１１０４０号公報 特開２０００−１３３６９４号公報

本発明の目的は、構造が簡単でコストも安くかつ様々な径のワークにも容易に対応することができる、合理的設計構造を備えたワーク用チャック装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明によれば、真空源に通じる吸引孔を中央に備えたチャックテーブルの円形のテーブル面に、該テーブル面と同等以上の大きさを有する支持プレートを介して吸着パッドを取り付け、該支持プレートに上記吸引孔に通じる中継孔を形成すると共に、吸着パッドに、該中継孔を取り囲むように位置してこの中継孔に連通する環状の吸着溝を形成したことを特徴とするワーク用チャック装置が提供される。

本発明においては、上記テーブル面と支持プレートのパッド取付面とが、上記吸引孔及び中継孔が開口する部分を除いては平面をなし、上記吸着パッドに、上記吸着溝と中継孔とを相互に連通させるための連通溝が形成されている。

また、本発明においては、上記支持プレートと吸着パッドとが、互いに同じ外形形状及び大きさを有することが望ましい。

本発明において好ましくは、上記支持プレートがテーブル面より大きく形成され、該テーブル面の周囲にはみ出した状態に取り付けられていることである。

また、本発明においては、上記支持プレートが、加工時のワークの撓みに応じて弾性変形可能な程度に柔軟性を有することが望ましい。

本発明によれば、チャックテーブルのテーブル面に着脱自在の支持プレートを介して吸着パッドを取り付けているため、ワークの径が様々に異なる場合には、それぞれのワークに合った大きさの上記支持プレートと吸着パッドとを用意すれば良く、チャックテーブルを交換する必要がない。また、上記吸着パッドや支持プレートが損傷しても、その交換は簡単であり、更に、硬くて重いチャックテーブルに孔加工や溝加工等を施す必要がないため、構成が簡単で製造コストも安くてすむ。

図１〜図３は本発明に係るワーク用チャック装置の第１実施形態を示すものである。このチャック装置１Ａは、半導体ウエハなどの薄板状のワーク３０に外周研磨を施すための外周研磨装置に設置され、加工中のワーク３０を真空吸着により保持するもので、円柱状をした主軸２の上端に、ステンレス等の金属や硬質合成樹脂などの硬質素材により形成された円盤形のチャックテーブル３を有し、このチャックテーブル３の上面の円形をしたテーブル面３ａに、支持プレート４を介して柔軟性あるワーク用吸着パッド５が取り付けられ、この吸着パッド５を介してワーク３０を真空吸着するようになっている。
上記主軸２とチャックテーブル３とは、図示したように一体に形成しても良いが、図７に示すようにそれらを別体に形成し、螺子６で相互に連結しても良い。

上記支持プレート４は、合成樹脂や金属等の好ましくは弾性ある素材により、全体として均一厚さで上記テーブル面３ａより大径の円板形に形成され、両面接着シート７によって該テーブル面３ａと同心位置に、プレート外周部が該テーブル面３ａの周囲にはみ出した状態で着脱自在なるように取り付けられ、この支持プレート４の上面に、該支持プレート４と等しい大きさを有する上記吸着パッド５が、接着剤や両面接着シート等の接着手段によって全面的に取り付けられている。この場合、上記支持プレート４に予め吸着パッド５を取り付け、その状態でこの支持プレート４をテーブル面３ａに上記両面接着シート７で接着することが望ましい。

上記主軸２及びチャックテーブル３の内部には、図示しない真空源に通じる吸引孔８が中心に沿って延びていて、この吸引孔８の先端はテーブル面３ａの中央位置に開口し、このテーブル面３ａの該吸引孔８が開口する部分を除くその他の部分は、溝等のない平面に形成されている。

また、上記両面接着シート７及び支持プレート４の中心部には、上記吸引孔８に通じる中継孔９がこれら両部材を貫通するように形成され、該中継孔９の上端は、支持プレート４の上面（パッド取付面）４ａの中央位置に開口している。

そして、上記吸着パッド５には、その中心部の上記中継孔９と対応する位置に該中継孔９に通じる中心孔１０が形成されると共に、径の異なる円環状をした複数の吸着溝１１が該中心孔１０の回りに同心状に形成され、更に、上記中心孔１０（従って中継孔９）と各吸着溝１１とを結ぶ連通溝１２が、上記中心孔１０から放射状に形成されている。図示した例では、径が大中小に異なる３つの吸着溝１１が形成されているが、該吸着溝１１の数は２つであっても４つ以上であっても良い。

更に、上記各吸着溝１１は、円環状に完全に連なっていても良いが、円弧状をした複数の溝部分が円環状に連なった状態に配設されたものであっても良い。後者の場合、隣接する溝部分の間は、パッドの一部によって仕切られることになる。

かくして上記連通溝１２を、支持プレート４のパッド取付面４ａではなく吸着パッド５に形成したことにより、該支持プレート４のパッド取付面４ａにこの連通溝１２を形成する必要がないため、該パッド取付面４ａは、上記中継孔９が開口する部分を除いて平面に形成されている。この結果、該支持プレート４に溝等を一切加工する必要がなくなり、装置の構造や各部品の加工が簡単になると共に、製造コストが低減される。もちろん、チャックテーブル３の内部やテーブル面３ａにも上記吸引孔８以外の孔加工や溝加工等を一切施す必要はない。
しかし、上記連通溝１２を、吸着パッド５に形成することなく、支持プレート４のパッド取付面４ａに形成しても良い。この場合でも、該支持プレート４をチャックテーブル３に取り付ける前に該連通溝１２を加工することができるので、テーブル面３ａに直接連通溝１２を形成する従来品に比べ、その加工は容易である。

上記チャック装置には、上記支持プレート４及び吸着パッド５よりも径の大きい円形のワーク３０が、該吸着パッド５を介して真空吸着される。このワーク３０は、図４に示すように、外周部にベベル面３０ａ，３０ｂと円周端面３０ｃとを有するもので、これらのベベル面３０ａ，３０ｂと円周端面３０ｃとに、図５及び図６に示すように、第１〜第４の４つの研磨部材１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄによって外周研磨が施される。このとき上記チャックテーブル３は、主軸２に連結された図示しない駆動源により、中心軸線の回りに所要の速度で駆動、回転される。

上記第１研磨部材１５ａはワーク３０の表面側のベベル面３０ａを研磨し、第２研磨部材１５ｂは裏面側のベベル面３０ｂを研磨し、第３及び第４研磨部材１５ｃ及び１５ｄはそれぞれ円周端面３０ｃを研磨するものである。また、上記第１研磨部材１５ａと第２研磨部材１５ｂとは、チャックテーブル３を挟んで互いに相対する位置に配設され、第３研磨部材１５ｃと第４研磨部材１５ｄとは、これら第１研磨部材１５ａと第２研磨部材１５ｂとの間の位置において上記チャックテーブル３を挟んで互いに相対するように配設されている。しかし、上記第３研磨部材１５ｃと第４研磨部材１５ｄのうち一方は省略しても良い。

上記各研磨部材１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄは、金属や合成樹脂又はセラミック等からなる硬質の基材１６に弧状の湾曲部１６ａを形成し、この湾曲部１６ａの内面に柔軟性ある研磨パッド１７を貼着することにより、該研磨パッド１７からなる湾曲した作業面１７ａを形成したもので、この作業面１７ａを上記ベベル面３０ａ，３０ｂと円周端面３０ｃとに押し付けて研磨するものである。従って、上記第１研磨部材１５ａと第２研磨部材１５ｂとは、作業面１７ａの母線をそれぞれ表面側及び裏面側のベベル面３０ａ，３０ｂに沿う方向に傾斜させて配設されており、また、第３研磨部材１５ｃと第４研磨部材１５ｄとは、作業面１７ａの母線を上記円周端面３０ｃと平行する鉛直方向に向けて配設されている。

上記研磨部材１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄはそれぞれ、図示しない支持機構により移動自在に支持されていて、上記チャックテーブル３に対するワーク３０の搬入及び搬出時には、その作業の邪魔にならないようにチャックテーブル３から離れた待避位置まで後退し、ワーク３０の研磨時に、図示した加工位置まで前進して各作業面１７ａがベベル面３０ａ，３０ｂ及び円周端面３０ｃに当接するようになっている。また、研磨中はワークとの接触位置を変えるため、ベベル面３０ａ，３０ｂ及び円周端面３０ｃに沿う方向にゆっくりと移動する。

外周研磨時に上記ワーク３０には、第１研磨部材１５ａによって下向きの加工圧が作用すると共に、第２研磨部材１５ｂによって上向きの加工圧が作用する。そして、ワーク３０に上向きの加工圧が作用する部分では、該ワーク３０が上向きに撓んで吸着パッド５から剥離し易くなる。一方、ワーク３０に下向きの加工圧が作用する部分では、該ワーク３０は下向きに撓むが、それによって吸着パッド５に押し付けられるから、剥離は生じにくい。

上述したワーク３０の撓みによる剥離を防止するには、基本的に吸着のための真空圧を十分高めておくことが必要であるが、それと共に、あるいはそれとは別に、上記支持プレート４に、加工圧でワーク３０が撓んだときでも該ワーク３０の撓みに追随して部分的に弾性変形できるような柔軟性を保持させておくことにより、該支持プレート４と共に吸着パッド５もワークに追随して撓むから、該吸着パッド５からワーク３０が剥離するのを確実に防止することができる。この場合の柔軟性の度合いは、必ずしもワーク３０の撓みに抵抗なく完全に追随できるものである必要はなく、真空圧による吸着力も考慮し、ワークが剥離しない程度に該ワークの撓みに抗しながら弾性変形できるものであれば良い。

上記支持プレート４の厚さは、その材質や加工圧の大きさあるいはワーク３０の種類等によっても異なるが、例えば０．１〜１０ｍｍ程度とすることができる。そして、該支持プレート４の厚さが大きい場合には、それをチャックテーブル３に取り付ける場合、上述した両面接着シート７を用いることもできるが、この両面接着シート７の代わりに、図７に示す第２実施形態のチャック装置１Ｂのように、複数の螺子１８でチャックテーブル３に取り付けることも、接着剤やその他の適宜取付手段で取り付けることもできる。上記螺子１８を用いる場合、その螺子頭が支持プレート４の上面に突出しないようにすることが必要である。また、上記支持プレート４の厚さがある程度大きい場合には、該支持プレート４の外周の上記テーブル面３ａからはみ出す部分の厚さを薄く形成することにより、この外周部分で支持プレート４を撓み易くすることもできる。

なお、この第２実施形態のチャック装置１Ｂにおける上記以外の構成及び作用については、実質的に上記第１実施形態のチャック装置１Ａと同じであるから、それらの主要な同一構成部分に第１実施形態と同じ符号を付し、その説明は省略する。

図８はチャック装置の第３実施形態を示すもので、このチャック装置１Ｃが図１の第１実施形態のチャック装置１Ａと異なる点は、支持プレート４及び吸着パッド５がチャックテーブル３のヘッド面３ａと同じ大きさに形成されていて、支持プレート４全体が、それと同径の両面接着シート７でテーブル面３ａ全体に接着されているという点である。これ以外の構成は第１実施形態と実質的に同じである。

この第３実施形態のチャック装置１Ｃは、上記支持プレート４が全体としてテーブル面３ａに接着されているため、加工圧でワーク３０が上向きに撓んでも、該支持プレート４はワーク３０の撓みに追随して弾性変形することができない。このため、該ワーク３０の剥離を防止するには、吸着のための真空圧を十分高めておくことが必要である。

図９はチャック装置の第４実施形態を示すもので、このチャック装置１Ｄは、図８の第３実施形態のチャック装置１Ｃと異なり、支持プレート４が、それより小径の両面接着シート７でテーブル面３ａに部分的に接着されている。このため、該支持プレート４は、接着されていない外周部分がワーク３０の撓みに追随して弾性変形することができ、それによって吸着パッド５からのワーク３０の剥離を防止することができる。この第４実施形態における上記以外の構成は、上記第３実施形態と同じである。
なお、この第４実施形態において、上記支持プレート４を、その厚さに応じて図６の第２実施形態と同じように、螺子１８でチャックテーブル３のテーブル面３ａに取り付けることもできる。

上記各実施形態においては、完全に円形をしたワーク３０をチャックする場合について説明したが、例えば図１０に示すように、ワーク３０の外周の一部にＶ字形あるいはＵ字形のノッチ３０ｄが形成されていても構わない。
また、図１１に示すように、ワーク３０の外周の一部に直線状のオリエンテーションフラット３０ｅが形成されている場合には、支持プレート４及び吸着パッド５を、このワーク３０と相似形で該ワーク３０より小径に形成することもできる。即ち、外周の一部に直線部１９を有する形に形成することができる。この場合、チャックテーブル３のテーブル面３ａは円形のままで良いため、このような特殊な形状のワーク３０に対しても対応が容易になる。

かくして、上記チャック装置によれば、チャックテーブル３のテーブル面３ａに支持プレート４を介して吸着パッド５を取り付けているため、ワーク３０の径が様々に異なる場合には、それぞれのワーク３０に合った大きさの支持プレート４と吸着パッド５とを用意すれば良く、チャックテーブル３を交換する必要がない。また、上記吸着パッド５や支持プレート４が損傷しても、その交換は簡単であり、更に、硬くて重いチャックテーブル３に孔加工や溝加工等を施す必要がないため、構成が簡単で製造コストも安くてすむという利点がある。

なお、上記各実施形態のチャック装置は、ワークに外周研磨を施すための外周研磨装置に設置されるものであるが、本発明の技術は、ワークに表面研磨あるいは洗浄等の各種処理を施すための装置に用いるチャック装置や、ワークを搬送するためのチャック装置等においても、同様に適用することができる。

本発明に係るチャック装置の第１実施形態を概略的に示す側面図であって、ワークが真空吸着されている状態を示している。 ワークを真空吸着していない状態の図１の平面図である。 図１の部分拡大断面図である。 ワークの一例を示す部分拡大図である。 ワークに外周研磨を施す状態を概念的に示す要部側面図である。 図４の平面図である。 第２実施形態のチャック装置を示す断面図である。 第３実施形態のチャック装置を示す断面図である。 第４実施形態のチャック装置を示す断面図である。 上記各実施形態のチャック装置にノッチを備えたワークをチャックした状態を示す平面図である。 オリエンテーションフラットを有するワークのチャックに適したチャック装置を示す平面図である。

符号の説明

１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ チャック装置
３ チャックテーブル
３ａ テーブル面
４ 支持プレート
４ａ パッド取付面
５ 吸着パッド
８ 吸引孔
９ 中継孔
１１ 吸着溝
１２ 連通溝
３０ ワーク

Claims (5)

1. 真空源に通じる吸引孔を中央に有するチャックテーブルの円形のテーブル面に、該テーブル面と同等以上の大きさを有する支持プレートを介して吸着パッドを取り付け、該支持プレートに上記吸引孔に通じる中継孔を形成すると共に、吸着パッドに、該中継孔を取り囲むように位置してこの中継孔に連通する環状の吸着溝を形成したことを特徴とするワーク用チャック装置。
2. 上記テーブル面と支持プレートのパッド取付面とが、上記吸引孔及び中継孔が開口する部分を除いては平面をなし、上記吸着パッドに、上記吸着溝と中継孔とを相互に連通させるための連通溝が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のチャック装置。
3. 上記支持プレートと吸着パッドとが、互いに同じ外形形状及び大きさを有することを特徴とする請求項１又は２に記載のチャック装置。
4. 上記支持プレートがテーブル面より大きく形成されていて、該テーブル面の周囲にはみ出した状態に取り付けられていることを特徴とする請求項１から３の何れかに記載のチャック装置。
5. 上記支持プレートが、加工時のワークの撓みに応じて弾性変形可能な程度に柔軟性を有することを特徴とする請求項１から４の何れかに記載のチャック装置。
   

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