JP2024506585A - 反ったワークピースを捕捉するためのチャック - Google Patents

Abstract

チャックは、チャック表面と、チャック表面上に分散されている複数の真空ポートを備える。真空ポートの各々は、その真空ポートに吸引力を加えるように動作可能な吸引源に接続可能である導管に対して開いている。流量制限器が各導管内に配置され、流れ抵抗によって特徴付けられる。少なくとも１つの導管における流量制限器の流れ抵抗は、少なくとも１つの他の導管における流量制限器の流れ抵抗よりも小さい。チャック表面は、複数の隣接領域に分割され、各隣接領域における真空ポートに対して開いている導管における流量制限器の流れ抵抗が実質的に等しい。【選択図】図１Ａ

Description

本発明は、ワークピースを保持するためのチャックに関する。より詳細には、本発明は、反ったワークピースを捕捉するように動作可能なチャックに関する。

多くの種類の工業プロセス又はその他のプロセスでは、様々な種類のワークピースの操作が必要である。典型的に、チャックはワークピースを捕捉し、様々な種類の処理のためにワークピースを操作するために使用される。ワークピースが十分に薄いか又は軽い場合、処理中にワークピースを正確に定められた位置に保持するために、チャックはワークピースに吸引力を加えることによって動作することができる。

例えば、半導体産業では、例えば、電子デバイスの製造のためにシリコンウェーハの操作が必要である。真空チャックは、そのようなウェーハを捕捉し、コーティング、切断、機械加工、エッチング、研磨、検査、又は他の処理などの処理中にそれを保持することができる。

したがって、本発明の一実施形態によれば、チャック表面と、チャック表面上に分散されている複数の真空ポートであって、真空ポートの各々は、その真空ポートに吸引力を加えるように動作可能な吸引源に接続可能な複数の導管のうちの１つの導管に対して開いている、複数の真空ポートと、複数の導管の各導管内に配置され、流れ抵抗によって特徴付けられる流量制限器であって、複数の導管のうちの少なくとも１つの導管における流量制限器の流れ抵抗は、複数の導管のうちの少なくとも１つの他の導管における流量制限器の流れ抵抗よりも小さい、流量制限器とを備える、チャックが提供される。

さらに、本発明の一実施形態によれば、チャック表面は、複数の隣接領域に分割され、各隣接領域における真空ポートに対して開いている導管における流量制限器の流れ抵抗が実質的に等しい。

さらに、本発明の一実施形態によれば、複数の隣接領域は、複数の同心円帯を含む。

さらに、本発明の一実施形態によれば、内側の同心円における真空ポートに対して開いている導管の各々における流量制限器の流れ抵抗は、外側の同心円における真空ポートに対して開いている導管の各々における流量制限器の流れ抵抗よりも小さい。

さらに、本発明の一実施形態によれば、外側の同心円における真空ポートに対して開いている導管の各々における流量制限器の流れ抵抗は、内側の同心円における真空ポートに対して開いている導管の各々における流量制限器の流れ抵抗よりも小さい。

さらに、本発明の一実施形態によれば、複数の隣接領域は複数の円形セクタを含む。

さらに、本発明の一実施形態によれば、流量制限器は、収縮部、バッフル及び自己適応型セグメント化オリフィス（ＳＡＳＯ）からなる流量制限器の群から選択される。

さらに、本発明の一実施形態によれば、真空ポートの各々は、隆起部によって囲まれている。

さらに、本発明の一実施形態によれば、チャック表面は、真空ポートに散在する複数の突起をさらに備える。

さらに、本発明の一実施形態によれば、複数の真空ポートのうちの１つの真空ポートは、遠位端がワークピースと接触したときに密閉を形成するように構成され、密閉の形成後に吸引によって圧縮可能であるように構成される、拡張可能な管を含む。

さらに、本発明の一実施形態によれば、拡張可能な管は、アコーディオン折り目を備えるベローズの形態である。

さらに、本発明の一実施形態によれば、チャック表面と、チャック表面上に分散されている複数の真空ポートと、複数の導管であって、各導管が、複数の真空ポートのうちの少なくとも１つの真空ポートに対して開いており、少なくとも１つの真空ポートに吸引力を加えるように動作可能な吸引源に接続可能である、複数の導管と、導管の各々を通る流入量を検知するためのセンサと、複数のバルブであって、各バルブが、複数の導管のうちの少なくとも１つを通る流入を可能又は不能にするように動作可能である、複数のバルブと、センサからの信号を受信するように構成されるコントローラであって、センサは、複数の真空ポートのうちのいくつかの真空ポートを通る流入量の減少を示し、流入量の減少は、いくつかの真空ポートによる反ったワークピースの捕捉を示し、また、センサは、複数の真空ポートのうちの少なくとも１つの他の真空ポートを通る流入量が減少していないことを示し、流入量が減少していないことは、少なくとも１つの他の真空ポートによって反ったワークピースを捕捉できていないことを示し、少なくとも１つの他の真空ポートのうちの少なくとも１つの真空ポートを通る流入を停止させるように複数のバルブのうちの少なくとも１つのバルブを動作させる、コントローラとを備える、チャックが提供される。

さらに、本発明の一実施形態によれば、センサは流量計を含む。

さらに、本発明の一実施形態によれば、流入量の減少は、検知された流量（ｆｌｏｗ ｒａｔｅ）が所定の閾値流量（ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ ｆｌｏｗｒａｔｅ）未満であることによって示される。

さらに、本発明の一実施形態によれば、センサは圧力センサを含む。

さらに、本発明の一実施形態によれば、流入量の減少は、検知された流体圧力が所定の閾値圧力未満であることによって示される。

さらに、本発明の一実施形態によれば、各真空ポートは、ワークピースと真空ポートとの間に密閉を形成するように構成される可撓性カップによって囲まれる。

さらに、本発明の一実施形態によれば、各真空ポートは、その真空ポートによって捕捉されたときのワークピースの局所的な曲がりを制限するためのピンを含む。

さらに、本発明の一実施形態によれば、少なくとも１つの他の真空ポートは複数の真空ポートを含み、コントローラは、少なくとも１つの他の真空ポートのうちの少なくとも１つの真空ポートを通る流入を停止させた後、少なくとも１つの他の真空ポートのうちの少なくとも１つのさらなる真空ポートを通る流入量が減少したかどうかを判定するようにさらに構成される。

さらに、本発明の一実施形態によれば、コントローラは、少なくとも１つのさらなる真空ポートを通る流入量が減少したと判定すると、流入が以前に停止されていた少なくとも１つの真空ポートを通る流入を可能にするようにさらに構成される。

本発明をより良く理解し、その実用的用途を理解するために、以下の図面が提供され、本明細書以下で参照される。図面は、例としてのみ与えられ、決して本発明の範囲を限定するものではないことに留意すべきである。同様の構成要素は、同様の符号で示されている。

本発明のいくつかの実施形態による、反ったワークピースを平坦化するように構成されたチャックの一例を概略的に示す。 図１Ａに示されるチャックの概略側面図である。 図１Ａに示されるチャックの概略上面図である。 図１Ａに示されるチャックの概略ブロック図である。 本発明の一実施形態による、真空ポートのグループが平行な割線によってグループに分割されているチャックを概略的に示す。 本発明の一実施形態による、真空ポートのグループが半径方向によってグループに分割されているチャックを概略的に示す。 ワークピースとチャック表面との接触を防止するための突起を含む、図１Ａに示されるチャックの変形例を概略的に示す。 図２Ａに示されるチャックの表面の一部の拡大図である。 ワークピースの捕捉を容易にするための拡張可能及び収縮可能な管構造を備えた真空ポートの断面を概略的に示す。 本発明のいくつかの実施形態による、反ったワークピースを保持するように構成されたチャックのフロー制御の概略ブロック図である。 図３Ａに示されるチャックの真空ポートを概略的に示す。 図３Ａに示されるチャックの動作方法を示すフローチャートである。 図４に示される動作方法の変形例を示すフローチャートである。

以下の詳細な説明では、本発明の完全な理解を提供するために、多くの具体的な詳細が記載されている。しかしながら、これらの具体的な詳細なしに本発明が実施され得ることが、当業者によって理解されるであろう。他の例では、周知の方法、手順、構成要素、モジュール、ユニット、及び／又は回路は、本発明を不明瞭にしないように詳細に記載されていない。

本発明の実施形態は、この点に関して限定されないが、例えば、「処理する」、「計算する」、「算出する」、「決定する」、「確立する」、「分析する」、「チェックする」などの用語を利用する議論は、コンピュータ、コンピューティングプラットフォーム、コンピューティングシステム、又はコンピュータのレジスタ及び／又はメモリ内の物理（例えば、電子）量として表されるデータを、コンピュータのレジスタ及び／又はメモリ内の又は動作及び／又はプロセスを実行するための命令を記憶することができる他の情報非一時記憶媒体（例えば、メモリ）内の物理量として同様に表される他のデータに、操作及び／又は変換する他の電子コンピューティングデバイスの動作及び／又はプロセスを指し得る。本発明の実施形態はこの点に関して限定されないが、本明細書で使用される「複数（ｐｌｕｒａｌｉｔｙ）及び（ａ ｐｌｕｒａｌｉｔｙ）」という用語は、例えば、「複数」又は「２つ以上」を含み得る。「複数（ｐｌｕｒａｌｉｔｙ）及び（ａ ｐｌｕｒａｌｉｔｙ）」という用語は、本明細書全体を通して、２つ以上の構成要素、デバイス、要素、ユニット、パラメータなどを記載するために使用され得る。明示的に述べられていない限り、本明細書に記載される方法の実施形態は、特定の順序又は順番に制約されない。さらに、記載された方法の実施形態又はその要素のいくつかは、同時に、同じ時点で、又は同時進行で発生又は実行され得る。別段の指示がない限り、本明細書で使用される「又は」という接続詞は、包括的（記載されたオプションのいずれか又は全て）であると理解されるべきである。

本発明の一実施形態によれば、チャックは、反ったワークピースを捕捉し、保持するように構成される。例えば、ワークピースは、１つ又は複数の電子部品に組み込むために処理されるシリコンウェーハ、薄いガラス板（例えば、タッチスクリーン又はディスプレイスクリーンに組み込むため）、又はそれらの形成もしくはその後の取り扱いの間に反る可能性がある他の種類の基板であってもよい。反りは、１つ又は２つの軸に沿った凹面の曲率、１つ又は２つの軸に沿った凸面の曲率、あるいは波状面又は鞍形などの凹面及び凸面の曲率の混合を示し得る。本明細書におけるワークピースの凹面及び凸面の曲率への言及は、チャックに面し、チャックから見られ、チャックによって捕捉及び保持されるワークピースの表面を指す。

本発明のいくつかの実施形態によれば、チャックは、チャックの把握面上に分散された複数の真空ポートを備える。真空ポートの各々は、真空ポートに吸引を加えるように動作可能な吸引源に接続されている。吸引源には、ポンプ、ブロワ、又は空気吸引を生成するための他の種類の装置が含まれ得る。真空ポートの全ては同じ吸引源に接続され得る。あるいは、真空ポートの異なるサブセットが異なる吸引源に接続され得る。

把握面上の真空ポートの分布パターンは、そのチャックが使用されるワークピースの種類に従って設計することができ、例えば、ワークピースの種類によって決定される任意の予想される反り、又は個々のワークピースの実際の反りを含むことができる。例えば、特定のワークピースの表面のトポグラフィを検知するためにセンサが動作され得る。複数のチャックを備えるシステムのコントローラは、ワークピースの効率的な把握及び操作のために、その種類のワークピースに対して構成又は最適化されたチャックを選択することができる。

各真空ポートを吸引源に接続する管又は導管は、１つ又は複数のバルブ、流量制限器（例えば、収縮部又は狭窄部、バッフル、自己適応型セグメント化オリフィス（ＳＡＳＯ）流量制限器、又は別の種類の流量制限器）、真空若しくは流量センサ、又は真空ポートを通る流入を変更、制御、又はモニタリングするための他の構成要素を含んでもよい。本明細書では真空ポートの真空レベルとも呼ばれる、各真空ポートを介して加えられる吸引力の強さは、流量制限器の種類及び数、並びに吸引源とその真空ポートとの間の流体経路内の任意のバルブの状態に依存し得る。本明細書で使用される場合、真空ポートの真空又は吸引レベルは、真空ポートが覆われていないときは真空ポートを通る流入量（ｒａｔｅ ｏｆ ｉｎｆｌｏｗ）によって、又は流入を防ぐためにポートが覆われているときはポート内の真空レベルによって定量化され得る。

本発明のいくつかの実施形態では、チャックは、反ったワークピースを平坦化するように構成され得る。平坦化を達成するために、チャックの異なる隣接領域は、真空ポートを通る異なる流入量を有するように設計され得る。異なる流れ抵抗を有する流量制限器を異なる領域の真空ポートに設けることによって、異なる流入量を達成することができる。例えば、流れ抵抗は、（チャック表面の他の領域と比較して）相対的に高くてもよく、その結果、反ったワークピースの表面が最初はチャック表面に比較的近いと予想されるチャック表面の領域では流入量が比較的少なくなり得る。一方、ワークピースの反りにより、ワークピース表面とチャック表面との間の初期ギャップが大きくなることが予想されるチャック表面の領域では、比較的多い流入量を可能にするために流れ抵抗が比較的低くなり得る。その結果、比較的大きな初期ギャップを有するチャック表面の領域における流入量の増加により、ワークピースのより離れた領域に加えられる吸引力が増加し得る。したがって、吸引力の増加により、ワークピースの最初に離れていた領域がチャック表面に向かって曲がり得る。

例えば、ある状況下では、ワークピースの弾性率は、ワークピースの曲げ角度に比例する値だけ曲げに抵抗することができる。曲げ角度が小さい場合、ワークピースの領域における局所的な曲げ角度は、チャック表面からのワークピースの局所領域の距離の変化に比例し得る。一方、ある状況下では、真空ポートによってワークピースに加えられる吸引力は、ワークピースの局所領域とチャック表面との間の局所距離の３乗に反比例し得る。ワークピースをチャック表面まで平坦化するのに必要な吸引流量は、ワークピースの局所領域とチャック表面との間の局所距離の３乗に対応し得る。したがって、これらの状況下では、チャック表面に向かうワークピース表面の初期の曲がりは、チャック表面に対してワークピース表面を平坦化するように自己強化され得る。

本発明のいくつかの実施形態では、チャック表面は円形であってもよい。いくつかの実施形態では、チャックの各隣接領域は、その領域の真空ポートを通る流量が内部で実質的に均一であり、円形チャック表面の中心から異なる距離にある複数の同心円帯又は環を含むことができる。他の実施形態では、隣接領域は、チャック表面の中心の周りの異なる方位角にある複数の円形セクタを含むことができる。

本発明のいくつかの実施形態によれば、チャック表面はセルの配列に分割され得る。各セルは、１つ又は複数の隆起部（本明細書以下では、隆起部）の閉じた周縁部によって囲まれ得、隆起部内に少なくとも１つの真空ポートを含むことができる。したがって、ワークピース表面の一部分がセルの１つを囲む隆起部と接触している場合、隆起部との接触により密閉が形成され得る。したがって、ワークピース表面、周囲の隆起部、及びチャック表面によって境界が定められる容積内に加えられる吸引力は、ワークピースのその部分をチャックのそのセルに保持することができる。容積内の真空レベルが吸引源の容積のレベルに近づくと、この容積内の真空ポートを通る流入量はゼロに近づき得る。吸引源は、以前の能力で動作し続け、次いでチャックの他のセルの真空ポートに増大された吸引力を加えることができる。

セルの寸法及び位置、隆起部の厚さ及び高さ、並びにチャック表面の他の特性は、１つ又は複数の考慮事項によって決定され得る。例えば、チャック表面と物理的に接触できるワークピースの総面積は、例えば、ワークピースプロセスの品質管理に関連する考慮事項により制限される場合があり、したがって、隆起部と物理的に接触できるチャック表面の割合が制限される。セルを囲む隆起部間の距離及びそれらの高さ、並びにそのセル内の１つ又は複数の真空ポートに加えられる真空のレベルは、そのセルを覆うワークピースの部分の局所的な曲げの制限によって制限され得る。チャック表面を製造する際の製造可能性及びコストの制限によって他の制限が課せられてもよい。真空ポートはセル内のどこに配置されてもよい。

例えば、本発明のいくつかの実施形態によれば、チャックは、凹面の反り（例えば、ドーム形）を有するワークピースを捕捉し、平坦化するように設計され得る。この場合、チャックのセルは、チャックの端部付近のセル（ドーム形のワークピースがチャック表面に近い場所）よりもチャックの中央付近のセル（ドーム形のワークピース表面がチャック表面から遠い場所）の吸引力が大きくなるように設計され得る。例えば、チャック表面の中央のセルの真空ポートの流れ抵抗は、チャックの端部付近のセルの流れ抵抗よりも小さくてもよい。したがって、ワークピースの中心はチャック表面に向かって引き寄せられ得、そこでチャックの中心付近のセルによって捕捉され得る。

同様に、チャックは、凸状の反り（例えば、ボウル形）を有するワークピースを捕捉し、平坦化するように設計され得る。この場合、チャックのセルは、チャックの中心付近のセル（ボウル形のワークピースがチャック表面に近い場所）よりもチャックの端部に近いセル（ボウル形のワークピース表面がチャック表面から遠い場所）の吸引力が大きくなるように設計され得る。例えば、チャック表面の端部付近のセルの真空ポートの流れ抵抗は、チャックの中心付近のセルの流れ抵抗よりも小さくなり得る。したがって、ワークピースの端部はチャック表面に向かって引き寄せられ得、そこでチャックの端部のセルによって捕捉され得る。

実質的に円形のチャックのいくつかの実施形態では、半径方向に沿ったセルは同様の流量制限器を有し得るが、異なる方位角にあるセルは異なる流量制限器を有し得る。したがって、より多くの流入を可能にする方位角にあるセルは、凸状ワークピースの対応する半径方向部分を捕捉し得る。このようにワークピースのリムがチャック表面に向かって曲がると、より少ない流入量を有する隣接する方位角にあるセルが次いでワークピースを捕捉することが可能になり得る。

いくつかの実施形態では、チャックは、各セルを通る流入量が、その半径方向位置若しくはその角度、又は方位角位置のうちの１つ又は複数に依存し得るように構成され得る。

いくつかの例では、各真空ポートに流れ抵抗を与える流量制限器は、その真空ポートと吸引源との間に流体接続を形成する導管内に配置され得る。この場合、特定のワークピースを保持するためのチャックが、そのワークピースの反りの種類に基づいて選択され得る。例えば、ワークピースのバッチは、特定の形状の反り（例えば、凹面又は凸面）によって特徴付けられ得る。ワークピースのそのバッチを処理するための処理システムの動作に先立って、その種類の反りのために設計されたチャックが、システムに（例えば、そのオペレータによって）取り付けられ得るか、又はシステムのコントローラによって起動され得る。別の例では、システムは、異なる方法で反ったワークピースのために設計された複数のチャックを同時に又は選択的に動作させるように構成され得る。システムの１つ又は複数のセンサは、例えば、システムへの入口点又はその付近で、各ワークピースの反りを検知するように構成され得る。次に、システムのコントローラは、そのワークピースを捕捉し、操作するために、検知された反りに対して設計されたチャックを選択することができる。

本発明のいくつかの実施形態では、単一の流量制限器が、真空ポートの隣接する、又は別の方法で配置されたサブセットのグループに対して流れ抵抗を提供することができる。例えば、流量制限器は、真空ポートのサブセットの真空ポートと吸引源との間に流体接続を形成するために分岐する導管内に配置されてもよい。この場合のいくつかの例では、バルブ又は他の構造の配置が、真空ポートのサブセットを通る流入を、２つ以上の異なる流量制限器のうちの選択された流量制限器を通過させるように動作され得る（一部の実施形態では、例えば、チャックの構成要素が十分に最小化されている場合、そのような流れ抵抗の選択は、個々の真空ポートごとに可能になり得る）。この場合、単一のチャックは、ワークピースの異なる反りに対して構成可能であり得る。例えば、構成可能なチャックを含む処理システムの１つ又は複数のセンサが、チャックによって保持される各ワークピースの反りを検知するように動作され得る。システムのコントローラは、検知された反りを有するワークピースを最適に捕捉し、操作するようにチャックを構成するために、真空ポートのグループの各々に対して流量制限器を選択するように構成され得る。

チャックの異なる領域の真空ポートが、異なる流れ抵抗を有する流量制限器により異なる初期流入量を有するチャックは、反ったワークピースを取り扱うのに有利であり得る。全ての真空ポートに加えられる吸引力のレベルが均一である従来のチャックを使用すると、反ったワークピースを捕捉し、平坦化するために必要な吸引力が、その吸引源の能力を超えるか、又は負担をかける可能性があり、又は強い吸引源が必要とされる場合がある。一方、本発明の一実施形態によるチャックの使用は、異なる真空ポートを通る流入量が、反ったワークピースを捕捉し、平坦化するように設計されており、反ったワークピースを捕捉し、平坦化するために吸引源によって提供される吸引力を効率的に利用することができる。

円形チャックの例では、異なる流れ抵抗及び流入量を有する領域への真空ポートの分割を半径方向により行うことができ、チャック表面の中心から共通の距離にある全ての真空ポートが実質的に等しい流れ抵抗を有するか、又は方位角により行うことができ、チャック表面の所定の円形セクタ内の全ての真空ポートが実質的に等しい抵抗を有する。

一例では、真空ポートは、内側部分及び外側部分に半径方向によって分割することができ、外側部分の各真空ポートを通る流入量は、最初は、内側部分の各真空ポートを通る流入量よりも多い。

内側部分及び外側部分の真空ポートの数がほぼ等しく、内側部分の流れ抵抗が外側部分の流れ抵抗の１０倍である場合、計算によれば、流入量の約９１％が最初に外側部分の真空ポートを通って流れ得る。同様に、内側部分の流れ抵抗が外側部分の流れ抵抗の５倍又は３倍である場合、計算によれば、流入量のそれぞれ約８３％又は７５％が最初に外側部分の真空ポートを通って流れ得る。

別の例では、外側部分の真空ポートの数は、内側部分の真空ポートの数の３分の１である。この例では、内側部分の流れ抵抗が外側部分の流れ抵抗の１０倍、５倍、又は３倍である場合、計算によれば、それぞれ流入量の約７１％、５６％、又は４３％が最初に外側部分の真空ポートを通って流れ得る。

別の例では、真空ポートは、真空ポートの約２５％を含む第一の領域（円形セクタ）、及び真空ポートの約７５％を含む第二の領域に方位角によって分割され得る。第二の領域の各真空ポートへの流れ抵抗が第一の領域の各ポートへの流れ抵抗の３倍である場合、計算によれば、流入量の約５０％が最初に第一の領域の真空ポートを通って流れ得る。

真空ポートを半径方向又は方位角方向に３つ以上の領域に分割するために、同様の計算を行うことができる。

異なる真空ポート又は真空ポートのサブセットに異なる流れ抵抗を与えることの代替として又は追加的に、チャックは、ワークピースを平坦化することなく、反ったワークピースを捕捉し、保持するために加えられる吸引力を増加させるように構成され得る。例えば、チャックは、ワークピースの領域を捕捉したそれらの真空ポートに加えられる吸引力を最大化するために、各真空ポートを通る流入量を動的に調整するように構成され得る。これは、ワークピースを捕捉しなかった、そうでなければ周囲雰囲気から空気又は他のガスを吸引するであろう、それらの真空ポートを通る流入量を最小限に抑えるか、ブロックすることによって達成され得る。

例えば、各真空ポート（又は真空ポートと吸引源との間の流体接続を形成する導管）には、１つ又は複数のセンサ（例えば、流量センサ（ｆｌｏｗ ｓｅｎｓｏｒｓ））及びバルブが設けられてもよい。最初に、真空ポートの全てのバルブを開くことができる。各真空ポートのセンサは、真空ポートを通る流入量、ポート内に形成される真空レベル、又は真空ポートがワークピース表面を捕捉したかどうかを示す別の値のうちの１つ又は複数を検知するように構成され得る。

チャックのコントローラは、各真空ポートがワークピース表面を捕捉したかどうかを示すために分析又は解釈され得る信号をセンサから受信することができる。コントローラは、ワークピース表面を捕捉していない各真空ポートのバルブを閉じるように構成される。このようにして、吸引源の吸引力は、ワークピース表面と接触しているそれらの真空ポートのみに加えられる。

いくつかの実施形態では、コントローラは、ワークピースを捕捉していない真空ポートのバルブのいくつか（例えば、少なくとも１つ）のみを閉じるように構成され得る。開いた真空ポートを介した吸引力の増加により、それらの真空ポートがワークピースを捕捉する可能性が増加し得る。ワークピースが、例えば、所定の時間内にさらに多くの真空ポートによって捕捉されない場合、ワークピースを捕捉しなかった全ての真空ポートのバルブが閉じられてもよい。

したがって、ワークピースをチャックに保持する力は、周囲大気に対して開いたままの真空ポートを通る流入をブロックすることなく加えられる力よりも強くすることができる。

例えば、真空ポートがワークピース表面を捕捉すると、ワークピース表面と、真空ポートを囲むワークピース表面の部分との間の接触は、真空ポートを通る流入を妨げるか、又は著しく減少させる実質的に気密な障壁を形成することができる。したがって、流量センサは、真空ポートを通る流入量の大幅な（例えば、事前に決定された閾値によって決定される）減少を検出することができる。同様に、真空センサは、真空ポート内の真空レベルの大幅な（例えば、事前に決定された閾値によって決定される）増加を検出することができる。

一方、１つ又は複数の真空ポートはワークピース表面を捕捉しなくてもよい。例えば、ワークピースの反りにより、ワークピース表面がそれらの真空ポートから離れて曲がり、真空ポートとワークピース表面との間に十分に大きな空隙が残る場合がある。したがって、周囲雰囲気からの空気又は他のガスは、（例えば、ワークピース表面と接触し、それを捕捉したそれらの真空ポートを通る流入と比較して）実質的に妨げられることなく、それらの覆われていない真空ポートを通って内側に流れることができる。

ワークピース表面を捕捉した真空ポートと捕捉していない真空ポートの両方が共通の吸引源に接続されている場合、ワークピース表面を捕捉していない真空ポートを通る流入は比較的妨げられない。それらのブロックされていない真空ポートを通る流入が容易になると、ワークピース表面を捕捉した真空ポートを介して加えられる吸引力（したがって摩擦力）が低減され得る。

ワークピースを把握する力を強めるために、コントローラは、ワークピースを捕捉していない各真空ポートのバルブを閉じるように構成される。このようにして、コントローラは、これらの真空ポートを通る妨げられない流入を防止又は低減するように構成される。したがって、吸引力によって加えられる吸引の全ては、ワークピース表面の一部を捕捉し、現在ワークピースによって覆われているそれらの真空ポートにのみ適用される。したがって、覆われた真空ポートを介してワークピースに加えられる吸引力、それによる摩擦力が増加し、ワークピース上のチャックの把握の締め付けを向上させることができる。把握の締め付けが増大されると、チャックによって実行されるワークピースの操作の精度及び再現性を向上させることができる。さらに、把握の締め付けが増大されると、ワークピースがチャック表面に沿って滑る可能性、又はチャック表面から脱落する可能性を低減させることができる。

チャックは、反ったワークピースに適応するためにその表面全体に流入を分配するように設計され得る。場合によっては、流入分布は、ワークピースに対する吸引力のより均一な分布を達成するために、チャック表面に対してワークピースを平坦化するように設計され得る。他の場合には、反ったワークピースの形状を変えることなくそれをしっかりと保持するために、ワークピースによって覆われた真空ポートへの吸引力を制限するために、使用中に流入分布は調整可能であり得る。

反ったワークピースを取り扱う際に、反ったワークピースのために設計されたチャックを使用することは、平坦なワークピースのために設計された従来のチャックを使用するよりも有利であり得る。チャックが反ったワークピースをしっかりと確実に保持して操作するためには、加えられる吸引力がワークピースをチャック表面にしっかりと保持するのに十分でなければならない。従来のチャックでは、チャック表面と反ったワークピース表面との間に隙間がある場合、反ったワークピースをしっかりと保持するには高い流入量が必要であった。多くの場合、吸引源によって生成され得る総流入量は制限され得る。したがって、従来のチャックは、そのような反ったワークピースを確実に操作することができない場合がある。

一方、流入量の分配を調整できるように設計されたチャックは、ワークピースを平坦化又は保持するために大きな吸引力が最も必要な場所にはより大きなレベルの吸引力を加えることができ、一方で、低いレベルで十分な場所にはより低いレベルの吸引力を加えることができるか、又はワークピース表面のいずれの部分とも接触していない真空ポートへは吸引力を加えなくてもよい。したがって、吸引源の制限された総流入量は、反ったワークピースをしっかりと保持するために誘導される。

いくつかの用途では、例えば、ワークピースが汚染に対して極度に敏感であるため、ワークピースとセルの隆起部との物理的接触は過剰であると考えられる場合がある。一方、そのようなワークピース、例えば、半導体ウェーハは、ワークピースの端部の除外ゾーン（例えば、典型的に約３ｍｍ幅）における接触に対して敏感ではない場合がある。このような用途では、チャック表面は、ワークピースとの許容可能な小さな接触面積を提供するためにチャック表面から外側に延びる薄い突起（例えば、ピン又は柱）を含む場合がある。典型的に、突起はチャック表面上の真空ポートに散在している。チャックのリムは、そのリムとワークピースの除外ゾーンとの接触を容易にするために、チャック表面よりも高くすることができる。ワークピースとチャックのリムが互いに接触すると、両者の間に密閉が形成され得、チャック表面、隆起したリム及びワークピースによって囲まれた容積内の真空を強くすることができる。結果として生じる吸引により、ワークピースが、突起上に載置するようにチャック表面に向かって引き寄せられ得る。突起間のサイズ及び間隔は、例えば、所定の閾値を超える局所的なたるみ又は曲がりを防ぐために、機械的特性及びワークピースの機械的特性の処理要件に従って設計され得る。チャックのリムは、金属、セラミック、ポリマー、又は別の適切な材料から構築することができる。例えば、リムの材料は、汚染、引っかき傷、又はその他の損傷若しくは劣化に対するワークピースの感度によって決定され得る。リムの材料及び形状は、密閉を形成するためにワークピースの輪郭に従うようにリムがその形状を調整する要件によって決定され得る。

いくつかの実施形態では、真空ポートの１つ又は複数の各々には、ベローズの形態の拡張可能及び収縮可能な密閉構造が設けられてもよい。例えば、各ベローズは、可撓性材料から作製された管を備えてもよく、その側面は、管の長さに沿って分布する一連の方位角アコーディオン折り目を形成する。各ベローズは、ワークピースと接触していないときに完全に伸びるように構成され得る。各ベローズは、ベローズの遠位端とワークピースとの間に密閉が形成されると、吸引によってワークピースがチャック表面に向かって引っ張られ、それによってベローズが少なくとも部分的に潰れるように構成され得る。ベローズが潰れることにより、ワークピースは、他の同様に構成されたベローズ、突起、セル隆起部、又はワークピースとチャック表面との間の過剰な接触領域を防ぐ他の構造と接触することが可能になる。

図１Ａは、本発明のいくつかの実施形態による、ワークピースを平坦化するように構成されたチャックを概略的に示す。図１Ｂは、図１Ａに示されるチャックの概略側面図である。図１Ｃは、図１Ａに示されるチャックの概略上面図である。図１Ｄは、図１Ａに示されるチャックの概略ブロック図である。

ワークピースを平坦化するチャック１０は、反ったワークピース１３がチャック表面２２に付着するように、反ったワークピース１３を捕捉するように構成され得る。ワークピースを平坦化するチャック１０は、反ったワークピース１３をチャック表面上で平坦化するようにさらに構成され得る。平坦化は完全であっても部分的であってもよい。図１Ｄに示される反ったワークピース１３の反りは、例示の目的のために誇張されており、その反りは凹面の曲率を有することに留意されたい。他の例では、反りは別の形状を有してもよい。

ワークピースを平坦化するチャック１０は、反ったワークピース１３の異なる領域に異なるレベルの吸引力を加えることによって、反ったワークピース１３を平坦化するように構成される。いくつかの実施形態では、より大きなレベルの吸引力が、反ったワークピース１３の反りにより、チャック表面２２からより遠くにあると予想される反ったワークピース１３の領域（例えば、図１Ｄの反ったワークピース１３の中心）に加えられる。一方、チャック表面２２に近い、又はチャック表面２２に接触している反ったワークピース１３の領域（例えば、図１Ｄの反ったワークピース１３の端部）に加えられる吸引力のレベルは、より小さくてもよい。反ったワークピース１３の他の領域よりも最初はチャック表面２２から遠い反ったワークピース１３の領域に加えられる増大した吸引力は、反ったワークピース１３のより遠い領域をチャック表面２２に向かって引っ張ることが予想され得る。一方、最初はチャック表面２２の近くに位置している反ったワークピース１３の領域に加えられる比較的低いレベルの吸引力は、その領域とチャック表面２２との接触を維持するだけで十分であり得る。したがって、最初はチャック表面２２からより遠かった反ったワークピース１３の領域に加えられる増大した内向きの引っ張り力は、チャック表面２２に対して反ったワークピース１３を平坦化する傾向があり得る。複数の真空ポート１２がチャック表面２２上に分散されている。各真空ポート１２は導管３４に対して開いている。各導管３４（例えば、チャック本体２４の内部）は、吸引コネクタ２０の１つ又は複数に接続される。各吸引コネクタ２０は、吸引源１１に接続され得る。例えば、吸引源１１は、ポンプ、ブロワ、真空エジェクタ（例えば、水アスピレータ）、又は他の種類の吸引源を含んでもよい。このように、各真空ポートは吸引源１１に接続可能である。

各真空ポート１２は、表面セル１６を形成するための隆起部１４によって囲まれ得る。したがって、反ったワークピース１３の表面の領域がワークピースを平坦化するチャック１０によって捕捉されると、反ったワークピース１３のその領域は、表面セル１６を覆うことができ、その表面セル１６の隆起部１４に対して位置する。したがって、表面セル１６が反ったワークピース１３の領域によって覆われると、反ったワークピース１３の捕捉された領域、隆起部１４、及び隆起部１４によって囲まれるチャック表面２２の部分は、その表面セル１６の真空ポート１２に加えられる吸引力によって真空にされ得る密閉容積の壁を形成し得る。

いくつかの実施形態では、隆起部１４間の厚さ、高さ、及び間隔は、反ったワークピース１３の表面と隆起部１４との間の過剰な接触領域を回避しながら、また、反ったワークピース１３の過剰な局所的な曲がりも回避しながら、反ったワークピース１３を確実に捕捉できるように設計され得る。例えば、平坦化するチャック１０のユーザは、反ったワークピース１３の表面の所定の割合（例えば、１０％又は別の割合）のみが隆起部１４と接触することを要求してもよい。別の例では、捕捉及び平坦化後の反ったワークピース１３の表面は、所定の限界（例えば、１μｍ又は別の限界）内の平坦度に制限されてもよい。このような要件は、吸引レベルなどの他のパラメータを考慮して、隆起部１４のサイズ及び間隔に関する制限を決定することができる。他の制約が、ワークピースを平坦化するチャック１０の製造可能性、及び製造コストなどを考慮することによって課せられてもよい。

場合によっては、隆起部１４によって囲まれた単一の表面セル１６は、２つ以上の真空ポート１２を含んでもよい。

吸引コネクタ２０、真空ポート１２、又は導管３４のうちの１つ又は複数は、１つ又は複数の流量制限器２５を組み込んでもよい。各流量制限器２５は、吸引コネクタ２０と真空ポート１２との間の流れに抵抗を与えるように設計される。例えば、流量制限器２５は、ＳＡＳＯ、収縮部、バッフル、又は別の種類の流量制限器を含んでもよい。

チャック表面２２上に分散されている表面セル１６は、表面セル１６の複数のセルグループ１８に分割され得る。各セルグループ１８内の表面セル１６の真空ポート１２は、実質的に同一（例えば、所定の限界内）の流れ抵抗を有する流量制限器２５を介して吸引源１１に接続される。典型的に、各セルグループ１８は、隣接する表面セル１６を含み、各表面セル１６は、そのセルグループ１８内の少なくとも１つの他の表面セル１６と共通の境界を接する隆起部１４を共有する。したがって、各セルグループ１８の真空ポート１２は、チャック表面２２の隣接領域に及ぶ。いくつかの実施形態では、セルグループ１８の流れ抵抗は、そのセルグループ１８の真空ポート１２が、反ったワークピース１３の表面に比較的大きい吸引力を加えることが予想される場合、比較的小さくなるように設計される。例えば、反ったワークピース１３の反りにより、そのセルグループ１８を覆う反ったワークピース１３の局所領域とチャック表面２２との間の距離が増加すると予想されるセルグループ１８の真空ポート１２に、より小さい流れ抵抗が与えられ得る。吸引力の増加により、反ったワークピース１３の局所領域がチャック表面２２に向かって引っ張られるので、反りが低減されることが予想される。一方、セルグループ１８の流れ抵抗は、そのセルグループ１８の真空ポート１２が、反ったワークピース１３の表面に比較的小さい吸引力を加えることが予想される場合には、比較的大きくなるように設計される。例えば、反ったワークピース１３の反りにより、そのセルグループ１８を覆う反ったワークピース１３の局所領域が、チャック表面２２に比較的近い、又はチャック表面２２と接触することが予想されるセルグループ１８の真空ポート１２に、より大きい流れ抵抗が与えられ得る。別のセルグループ１８のより大きい吸引力が、反ったワークピース１３のより遠い領域をその他のセルグループ１８の隆起部１４及びチャック表面２２に向かって引っ張るので、より小さな加えられる吸引力は、その近くの局所領域と、そのセルグループ１８の隆起部１４との間の接触を維持することができる。

示した実施形態では、チャック表面２２は円形であり（例えば、円形の反ったワークピース１３を保持し、操作するように設計される）、表面セル１６及び真空ポート１２は、チャック表面２２に広がるように一連の連続した同心円に配置されている。他の例では、表面セル１６は別の様式で配置されてもよく、チャック表面２２は別の形状でもよい。例えば、円形のチャック表面２２上の表面セル１６は、平行な列に配置されてもよく、別個の円形セクタに配置されてもよく、又は別の方法で配置されてもよい。別の形状のチャック表面２２（例えば、楕円形、多角形、又はその他）の表面セル１６は、そのチャック表面２２を満たすように設計されたパターンで配置されてもよい。表面セル１６の配置は、典型的に、そのチャック表面２２に保持される反ったワークピース１３の異なる領域に異なるレベルの吸引力の適用を容易にするように設計される。

例えば、ワークピースを平坦化するチャック１０は、チャック表面２２から見て、２つの軸に沿って凹面の曲率を有する反ったワークピース１３（例えば、図１Ｄに示される反ったワークピース１３の例の曲率と同様に、チャック表面２２に面する側と反対のワークピースの側から見るとドーム形のワークピース）を平坦化するように構成され得る。この場合、反ったワークピース１３が最初にチャック表面２２上に置かれると、反ったワークピース１３の表面は、チャック表面２２の周縁部においてチャック表面２２に最も近くなる。反ったワークピース１３の表面は、チャック表面２２の中心付近のチャック表面２２から最も遠くなる。

この場合、表面セル１６は有利にはセルグループ１８に分割され得、各セルグループ１８は、示される例では表面セル１６の同心円の１つを含む。したがって、外側円形グループ１８ａ又は内側円形グループ１８ｂなどのセルグループ１８の１つに配置される表面セル１６は全て、単一のセットの１つ又は複数の流量制限器２５を介して、又は異なるが実質的に互いに同等のセットの流量制限器２５を介して吸引源１１に接続される。凹面の曲率を有する反ったワークピース１３を平坦化するために、内側円形グループ１８ｂに加えられる吸引力のレベルは、外側円形グループ１８ａに加えられる吸引力のレベルよりも大きくすることができる。例えば、吸引源１１と、外側円形グループ１８ａ内の各真空ポート１２との間に配置される流量制限器２５の流れ抵抗は、吸引源１１と、内側円形グループ１８ｂ内の各真空ポート１２との間に配置される流量制限器２５の流れ抵抗よりも大きくすることができる。各セルグループ１８の流量制限器２５の流れ抵抗の値は、チャック表面２２の周縁部からチャック表面２２の中心に向かって減少する。この減少は、算術的（例えば、加算）、幾何学的（例えば、乗算）、指数関数的、又はその他であってもよい。代替的又は追加的に、内側円形グループ１８ｂ及び外側円形グループ１８ａは、異なるレベルの吸引力を提供する異なる吸引源１１に接続されてもよい。

あるいは、２つの軸に沿って凹面の曲率を有する反ったワークピース１３は、反ったワークピース１３の外周とチャック表面２２との間の気密シールを確保することによって平坦化され得る。次いで、反ったワークピース１３に吸引力を継続的に加えることによって、チャック表面２２に対して周縁部の内側にある反ったワークピース１３の領域を平坦化することができる。この場合、例えば、反ったワークピース１３の半径とほぼ等しい半径で、外側円形グループ１８ｂに加えられる吸引力のレベルは、内側円形グループ１８ａ及び外側真空ポート１２に加えられる吸引力のレベルよりも大きくすることができる。例えば、吸引源１１と外側円形グループ１８ａ内の各真空ポート１２との間に配置された流量制限器２５の流れ抵抗は、吸引源１１と内側円形グループ１８ｂ内の各真空ポート１２又は他の真空ポート１２との間に配置された流量制限器２５の流れ抵抗よりも小さくすることができる。代替的又は追加的に、外側円形グループ１８ａ内の真空ポート１２は、他の真空ポート１２が接続される吸引源１１よりも大きなレベルの吸引力を提供する吸引源１１に接続され得る。

本発明のいくつかの実施形態では、ワークピースを平坦化するチャック１０は、チャック表面２２から見て、２つの軸に沿って凸面の曲率を有する反ったワークピース（例えば、図１Ｄに示される凸状に反ったワークピース１３’と同様に、例えば、チャック表面２２に面する側と反対のワークピースの側から見るとボウル形のワークピース）を平坦化するように構成され得る。凸状に反ったワークピース１３’が最初にチャック表面２２上に配置されると、凸状に反ったワークピース１３’の表面は、チャック表面２２、例えば、チャック表面２２の中心付近のチャック表面２２の隆起部１４と接触し得る。チャック表面２２から最も離れたチャック表面２２の表面は、チャック表面２２の周縁部近くに位置する。凸状に反ったワークピース１３’を平坦化するために、外側円形グループ１８ａに加えられる吸引力のレベルは、内側円形グループ１８ｂに加えられる吸引力のレベルよりも大きくすることができる。例えば、吸引源１１と外側円形グループ１８ａ内の各真空ポート１２との間に配置される流量制限器２５の流れ抵抗は、吸引源１１と内側円形グループ１８ｂ内の各真空ポート１２との間に配置される流量制限器２５の流れ抵抗よりも小さくすることができる。各セルグループ１８の流量制限器２５の流れ抵抗の値は、チャック表面２２の周縁部からチャック表面２２の中心に向かって増加する。増加は、算術的、幾何学的、指数関数的、又はその他であってもよい。

いくつかの実施形態では、各セルグループ１８内の表面セル１６の密度及び分布は、チャック表面２２の中心からの各セルグループ１８の半径方向距離に依存し得る。いくつかの実施形態では、チャック表面２２の中心に近いセルグループ１８の真空ポート１２に加えられる吸引力のレベルは、中心から遠いセルグループ１８の真空ポート１２に加えられる吸引力のレベルよりも大きくすることができる。いくつかの実施形態では、中心に近いセルグループ１８の真空ポート１２に加えられる吸引力は、中心から遠いセルグループ１８の真空ポート１２に加えられる吸引力のレベルよりも低い。

いくつかの実施形態では、各セルグループ１８内の表面セル１６の密度及び分布は、チャック表面２２上の各セルグループ１８の角度位置又は方位角位置に依存し得る。例えば、ある方位角位置におけるセルグループ１８内の真空ポート１２に加えられる吸引力のレベルは、別の方位角位置におけるセルグループ１８の真空ポート１２に加えられる吸引力のレベルよりも大きくても小さくてもよい。

例えば、ワークピースを平坦化するチャック１０が、単一の軸に沿った凹面若しくは凸面の曲率を有する反ったワークピース１３（例えば、円筒の表面の一部の形態）、又は様々な曲率の平行領域（例えば、波形又は波紋）を平坦化するように構成される場合、真空ポート１２は有利には複数の平行な割線に沿ってセルグループ１８に分割され得る。

図１Ｅは、本発明の一実施形態による、真空ポートのグループが平行な割線によってグループに分割されているチャックを概略的に示す。

示される例では、真空ポート１２は、平行な割線１９ａによってセルグループ１８に分割されている。他の例では、ワークピースを平坦化するチャック１０は、正方形又は他の形状であってもよい。いくつかの例では、各セルグループ１８に加えられる吸引力のレベルは、平行な割線１９ａに平行な直径からの距離に応じて変化し得る。

ワークピースを平坦化するチャック１０が、鞍形の曲率（例えば、１つの軸に沿った凹面の曲率及び交差軸に沿った凸面の曲率）又は非平行軸に沿った他の複数の曲率（例えば、方位角小波形）を有する反ったワークピース１３を平坦化するように構成される場合、真空ポート１２は有利には複数の半径方向に沿ってセルグループ１８に分割され得る。

図１Ｆは、本発明の一実施形態による、真空ポートのグループが半径方向によってグループに分割されているチャックを概略的に示す。

示される例では、真空ポート１２は、半径方向１９ｂによってセルグループ１８に分割されている。いくつかの例では、各セルグループの真空ポートに加えられる吸引力のレベルは、１つの軸に沿って位置するセルグループ１８と垂直軸に沿って位置するそれらのセルグループ１８との間の角度に応じて変化し得る。

反ったワークピース１３のいくつかの例では、ワークピースの曲率の程度は、ワークピース上の位置ごとに異なってもよい。場合によっては、曲率の方向は、ワークピース上の位置ごとに異なってもよい。例えば、ワークピースの表面は、鞍点を形成していてもよいか、波打ち、くぼみ、又はその他の方法で湾曲していてもよい。ワークピースを平坦化するチャック１０は、任意のこのような種類の反りを有する反ったワークピース１３を捕捉し、平坦化するように構成され得る。

場合によっては、１つ又は複数の吸引コネクタ２０又は導管３４には、特定の選択された流量制限器２５を介して１つ又は複数のセルグループ１８の真空ポート１２を通る流入を選択的に誘導するためのバルブ又は他のデバイスが設けられてもよい。このような場合、ワークピースを平坦化するチャック１０は、特定の形態の反りを有する反ったワークピース１３のために構成され得る。場合によっては、コントローラは、特定の反ったワークピースの反りを示す検知情報を受信し、その反りを捕捉し、平坦化するために、各真空ポート１２又は真空ポート１２のグループに加えられる吸引力のレベルを調整するように構成され得る。

図２Ａは、ワークピースとチャック表面との接触を防止するための突起を含む、図１Ａに示されるチャックの変形例を概略的に示す。図２Ｂは、図２Ａに示されるチャックの表面の一部の拡大図である。

チャック６０のチャック表面２２上には、真空ポート１２に突起６２が散在している。示される例では、真空ポート１２は矩形の配列パターンで突起６２と交互に配置されている。他の例では、真空ポート１２及び突起６２は、別の非矩形のパターンで配置されてもよい。いくつかの他の例では、真空ポート１２の分布密度は、突起６２の分布密度よりも大きくても小さくてもよい。示される例では、各突起６２は円形である。他の例では、突起６２はその他の形状（例えば、楕円形、多角形、又はその他）であってもよい。

各突起６２の直径又は他の横方向寸法（例えば、長さ、幅、又は他の横方向寸法）は、各突起６２とワークピースとの間の最大許容接触面積を超えないように設計され得る。同様に、チャック表面２２上の突起６２の分布は、ワークピースとチャック表面２２の領域内の突起６２との間の接触面積が、その領域内の最大許容接触面積を超えないように設計され得る。

突起６２間の間隔は、２つの突起６２の間の真空ポート１２によるワークピースの曲げが、ワークピースとチャック表面２２との間の接触をもたらさないように、又は突起６２の間の最大許容局所曲げ（例えば、最大許容曲率、チャック表面２２からの距離の最大許容差、又はその他によって特定される）を超えないように設計され得る。

いくつかの実施形態では、反ったワークピース１３の捕捉を容易にするために、真空ポート１２のうちの１つ又は複数に、拡張可能又は収縮可能な管構造が設けられてもよい。

図２Ｃは、ワークピースの捕捉を容易にするためのベローズ構造を備えた真空ポートの断面を概略的に示す。

示される例では、ポートアセンブリ６６は、導管３４、真空ポート１２、及び拡張可能な管６８を含む。導管３４、真空ポート１２及び拡張可能な管６８は、円形であってもよく、又はポートアセンブリ６６の構成要素の１つ又は複数は、別の形状を有してもよい。

示される例では、拡張可能な管６８は、拡張可能な管６８の長さを変えることを可能にするアコーディオン折り目を備えたベローズ形状を有する。他の例では、拡張可能な管は、その長さを変えるためにその他の構成（織物構造又はその他の伸縮性及び収縮性材料を有する、伸縮式セグメントを有する、又はその他）をすることができる。

拡張可能な管６８は、典型的には、平衡状態（例えば、いかなる伸縮力又は圧縮力も受けていない）にあるとき、チャック表面２２から外側に延びるように構成され得る。示される例のように、反ったワークピース１３が拡張可能な管６８の遠位端と接触すると、拡張可能な管６８と反ったワークピース１３との間に密閉が形成され得る。真空ポート１２に加えられる吸引力の結果として、反ったワークピース１３は、チャック表面２２に向かって引っ張られ、拡張可能な管６８を圧縮し（例えば、部分的に潰れる）、短縮する。示される例では、拡張可能な管６８のアコーディオン構造は、アコーディオン構造を折り畳むように圧縮される。

反ったワークピース１３の内側への引っ張りは、突起６２、隆起部１４、拡張可能な管６８の最小圧縮長さ、又はその他によって制限され得る。拡張可能な管６８の内側への引っ張りにより、他の真空ポート１２（例えば、より短い拡張可能な管６８又は他の密閉構造が設けられている）による反ったワークピース１３の捕捉が容易になり得るので、反ったワークピース１３の捕捉が容易になり、場合によっては平坦化が容易になる。

図３Ａは、反ったワークピースを保持するために流入を調整するように構成されたチャックの概略ブロック図である。

調整可能な流入チャック３０では、１つ又は複数の（例えば隣接する）真空ポート１２を吸引源１１に接続する各導管３４は、少なくとも１つの流入センサ（ｉｎｆｌｏｗ ｓｅｎｓｏｒ）３６及び少なくとも１つのバルブ３８を備える。コントローラ４０は、１つ又は複数の流入センサ３６によって検知される流入データに基づいて、１つ又は複数のバルブ３８を作動させるように構成される。

例えば、コントローラ４０は、流入センサ３６から受信される信号に従ってバルブ３８の動作を制御するように構成される回路又は１つ又は複数のプロセッサを含むことができる。コントローラ４０は、調整可能な流入チャック３０に組み込まれるか、又はその動作に対して専用となる回路又はプロセッサを含むことができる。他の例では、コントローラ４０は、反ったワークピース１３などのワークピースを処理する目的のために、調整可能な流入チャック３０を組み込んだシステムを動作させるように構成されるコントローラに組み込まれてもよく、例えば、そのコントローラのソフトウェアモジュール又はプログラムを表してもよい。明確にするために、図３Ａには、コントローラ４０と流入センサ３６及びバルブ３８の一部のみとの間の接続が示されている。

各流入センサ３６によって生成され、その導管３４を通る流入を示す信号は、コントローラ４０によって受信され得る。例えば、流入センサ３６は、圧力センサ、流量センサ、又は流入センサ３６を含む導管３４に接続される１つ又は複数の真空ポート１２を通る流入量を決定するために利用され得る他のセンサのうちの１つ又は複数を含んでもよい。

例えば、真空ポート１２が反ったワークピース１３の領域を捕捉すると、反ったワークピース１３のその領域は、その真空ポート１２を通るさらなる流入を防ぐ密閉を形成することができる。したがって、流入センサ３６の流量計は流量の減少を示すことができる。流入がブロックされると、流入センサ３６の圧力センサは、吸引源１１による導管３４の排気による大気圧未満（真空）への流体圧力の減少を示すことができる。

コントローラ４０は、検知された流入量（ｒａｔｅ ｏｆ ｉｎｆｌｏｗ）を閾値レベルと比較することによって、例えば、検知された流量（ｆｌｏｗ ｒａｔｅ）が少ないこと又は検知された真空レベルが高いことによって、真空ポート１２又は導管３４を介した流入のときを、検知するように構成され得る。一方、例えば、所定の期間後、流入センサ３６によって示される流入量が閾値レベルより高いままである場合（例えば、検知された流量が多いこと又は検知された流体圧力が比較的高いことによって）、コントローラ４０は、関連する真空ポート１２がブロックされておらず、反ったワークピース１３を捕捉していないと判定することができる。

コントローラ４０は、反ったワークピース１３を確実に操作するために、示される例では、１つ又は複数の流入センサ３６ａによって検知される、覆われた真空ポート１２ａなどの十分な数の真空ポート１２が反ったワークピース１３を捕捉したと判定することができる。例えば、反ったワークピース１３を捕捉するのに必要な覆われた真空ポート１２ａの数は、質量、サイズ、表面特性、又は他の特性などの反ったワークピース１３の特性、及び調整可能な流入チャック３０によって保持される場合、反ったワークピース１３に適用される処理の種類に従って決定され得る。示される例では、覆われていない真空ポート１２ｂなどの他の真空ポート１２は、１つ又は複数の流入センサ３６ｂから受信した信号に基づいて、反ったワークピース１３を捕捉していないと判定され得る。

したがって、反ったワークピース１３が調整可能な流入チャック３０によって捕捉されると、コントローラ４０は、反ったワークピース１３を捕捉していない、覆われていない真空ポート１２ｂの一部又は全てを通る流入を停止させるために１つ又は複数のバルブ３８ｂを閉じることができる。例えば、バルブ３８は、ソレノイドバルブ又は別の種類の電子制御可能なバルブを含むことができる。覆われた真空ポート１２ａに接続されているバルブ３８ａは開いたままである。したがって、吸引源１１によって生成される吸引力は、覆われていない真空ポート１２ｂを介して空気を引き込むことなく、覆われた真空ポート１２ａのみに加えられる。覆われた真空ポート１２ａのみに吸引力を選択的に加えることにより、覆われた真空ポート１２ａを介して反ったワークピース１３に加えられる保持力の強度を増大させることができる。

いくつかの実施形態では、バルブ３８ｂの全てではなく一部が閉じられてもよい。このようにして、バルブ３８ｂが開いたままである、覆われていない真空ポート１２ｂに加えられる吸引力を、バルブ３８ｂが開いている、それらの覆われていない真空ポート１２ｂによる反ったワークピース１３の捕捉を容易にするために増大させることができる。

１つ又は複数の真空ポート１２は、真空ポート１２による反ったワークピース１３の捕捉を容易にするように構成され得る。

図３Ｂは、図３Ａに示されるチャックの真空ポートを概略的に示す。

示される例では、真空ポート１２は、基部５６（例えば、金属などの剛性材料で作製され得、調整可能な流入チャック３０の表面にボルトで固定され得る）に取り付けられた可撓性カップ５０によって囲まれた吸引開口部５４を備える。吸引源１１が吸引開口部５４に吸引力を加えると、可撓性カップ５０の近くに配置された反ったワークピース１３が、可撓性カップ５０を覆い、吸引開口部５４に向かって内側に引き込まれ得る。反ったワークピース１３と可撓性カップ５０との間の接触は、調整可能な流入チャック３０に対する吸引力及び摩擦力を強化する密閉を形成することができる。ポートピン５２は、吸引開口部５４内に位置する。ポートピン５２（例えば、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、又は耐劣化性の同様の物質から作製される）は、真空ポート１２によって捕捉される反ったワークピース１３の領域の局所的な曲がりを制限することができ、吸引開口部５４がブロックされないままであることを確保することができる。

代替的又は追加的に、調整可能な流入チャック３０の真空ポート１２の一部又は全ては、例えば図２Ｃに概略的に示されるように、拡張可能な管６８を含むポートアセンブリ６６の形態であってもよいか、隆起部１４によって囲まれてもよいか、又はその他の密閉構造が設けられてもよい。

図４は、図３Ａに示されるチャックの動作方法を示すフローチャートである。

本明細書で参照される任意のフローチャートに関して、フローチャートのブロックによって表される個別の動作への図示された方法の分割は、便宜上及び明確にするためにのみ選択されていることを理解されたい。図示された方法を個別の動作に代替的に分割することは可能であり、同等の結果が得られる。図示された方法の個別の動作へのそのような代替の分割は、図示された方法の他の実施形態を表すものとして理解されるべきである。

同様に、特に明記しない限り、本明細書で参照される任意のフローチャートのブロックによって表される動作の図示された実行順序は、便宜上及び明確にするためにのみ選択されていることを理解されたい。図示された方法の動作は、代替の順序で、又は同時に実行され、同等の結果が得られ得る。図示された方法の動作のそのような並べ替えは、図示された方法の他の実施形態を表すものとして理解されるべきである。

チャック動作方法１００は、調整可能な流入チャック３０のコントローラ４０によって実行され得る。例えば、チャック動作方法１００の実行は、調整可能な流入チャック３０が反ったワークピース１３などの新しいワークピースを捕捉するときにコントローラ４０によって開始され得る。

調整可能な流入チャック３０が、例えば、ワークピースを処理するためのシステムのコントローラによって制御されて、反ったワークピース１３の近傍にもたらされると、吸引源１１からの吸引力が真空ポート１２に加えられる（ブロック１１０）。吸引力が適用される全ての真空ポート１２に通じる導管３４内のバルブ３８を開くことができる。開かれる真空ポート１２は、調整可能な流入チャック３０上の全ての真空ポート１２、又はこれらのサブセットを含むことができる（例えば、反ったワークピース１３のサイズが調整可能な流入チャック３０の表面よりも小さい場合、又は反ったワークピース１３の重量により、より少ない真空ポートでの把握が可能になる場合）。

真空ポート１２に吸引力が加えられると、各真空ポート１２（又は真空ポート１２のグループ）を通る流入が、流入センサ３６を使用してモニタリングされる（ブロック１２０）。所定の時間（例えば、真空ポート１２の少なくとも一部による反ったワークピース１３の完全な捕捉を可能にするのに十分な長さ）の後、コントローラ４０は、反ったワークピース１３を捕捉した真空ポート１２と、それを捕捉していない真空ポート１２とを区別するために、所定の流入基準（例えば、流量又は圧力基準、例えば、閾値流量又は圧力）を適用することができる。

流入センサ３６は、いくつかの真空ポート１２を通る流入量の減少を示し、それらの真空ポート１２による反ったワークピース１３の捕捉を示すことができ、一方で、他の真空ポート１２を通る流入が減少していないと、その減少していない流入は、それらの真空ポート１２が反ったワークピース１３を捕捉していないことを示すことができる。この場合、コントローラ４０は、反ったワークピース１３を捕捉していないこれらの真空ポート１２を通る流入を停止させるためにバルブ３８の一部を閉じることができる（ブロック１３０）。反ったワークピース１３を捕捉していない真空ポート１２を通る流入を停止させると、反ったワークピース１３を捕捉したそれらの真空ポート１２による反ったワークピース１３の把握が強化され得る。

次いで、調整可能な流入チャック３０は、例えば、反ったワークピース１３の処理の間、反ったワークピース１３を操作するために動作され得る。

別の実施形態では、動作方法は、反ったワークピース１３を捕捉していないそれらの真空ポート１２の一部を通る流入を停止させることを含むことができる。

図５は、図４に示される動作方法の変形例を示すフローチャートである。

チャック動作方法２００は、調整可能な流入チャック３０のコントローラ４０によって実行され得る。例えば、チャック動作方法２００の実行は、調整可能な流入チャック３０が反ったワークピース１３などの新しいワークピースを捕捉するときにコントローラ４０によって開始され得る。

調整可能な流入チャック３０が、例えば、ワークピースを処理するためのシステムのコントローラによって制御されて、反ったワークピース１３の近傍にもたらされると、吸引源１１からの吸引力が真空ポート１２に加えられる（ブロック２１０）。吸引力が加えられる全ての真空ポート１２に通じる導管３４内のバルブ３８を開くことができる。

真空ポート１２に吸引力が加えられると、各真空ポート１２（又は真空ポート１２のグループ）を通る流入が、流入センサ３６を使用してモニタリングされる（ブロック２２０）。

所定の時間（例えば、真空ポート１２の少なくとも一部による反ったワークピース１３の完全な捕捉を可能にするのに十分な長さ）の後、コントローラ４０は、反ったワークピース１３を捕捉した真空ポート１２と、それを捕捉していない真空ポート１２とを区別するために、所定の流入基準（例えば、流量又は圧力基準）を適用することができる。例えば、流量計によって検知された流量が所定の閾値流量未満であること、又は圧力センサによって検知された流体圧力が所定の閾値圧力レベル未満（例えば、大気圧未満）であることは、真空ポート１２による反ったワークピース１３の捕捉を示すと考えられ得る。

真空ポート１２の全てがブロックされているか、又は全てブロックされていない場合（ブロック２３０）、全ての真空ポート１２による反ったワークピース１３の完全な捕捉ができていること、又は全ての真空ポート１２による反ったワークピース１３の捕捉が全くできていないことを示し（例えば、反ったワークピース１３とチャック表面２２との間の過剰な距離を示す）、モニタリングが継続される（ブロック２２０）。

場合によっては、コントローラ４０は、真空ポート１２の一部がブロックされており、それらの真空ポート１２によって反ったワークピース１３が捕捉されていることを示すが、その一方で、他の真空ポート１２はブロックされておらず、これらの真空ポート１２が反ったワークピース１３を捕捉できていないことを示していると判定することができる（ブロック２３０）。

コントローラ４０は、反ったワークピース１３を捕捉していないこれらの真空ポート１２のゼロではない割合を通る流入を停止させるためにバルブ３８の一部を閉じることができる（ブロック２３０）。例えば、コントローラ４０は、閉じられるべきこれらの真空ポート１２の数及び位置を決定するために所定の基準を適用することができる。反ったワークピース１３を捕捉していない真空ポート１２のいくつかを通る流入のこの停止は、反ったワークピース１３を捕捉していない、ブロックされていない真空ポート１２を通る流入量を増加させることができる。増加した流入量は、反ったワークピース１３をまだ捕捉していない、それらのブロックされていない真空ポート１２による反ったワークピース１３の捕捉を容易にすることができる。

停止されていない、それらのブロックされていない真空ポート１２を通る流入を継続的にモニタリングすることにより、現在のブロックされた真空ポート１２の数と以前にブロックされていない真空ポート１２の数とを比較することができる（ブロック２５０）。

ブロックされた真空ポート１２の数が増加したと判定された場合、（ブロック２４０によって表される動作において）以前に閉じることによって停止されていたバルブ３８のいくつかを再度開くことができる（ブロック２６０）。継続的なモニタリングにより、これらの追加の再度開いた真空ポート１２のいくつかが、それらの真空ポート１２による反ったワークピース１３の捕捉によりブロックされるかどうかを検出することができる（ブロック２５０に戻る）。

ブロック２５０の動作を１回以上繰り返した後、反ったワークピース１３を捕捉した、ブロックされた真空ポート１２の数が増加していないと判定することができる。この場合、コントローラ４０は、反ったワークピース１３を捕捉していない全ての真空ポート１２を通る流入を停止させるためにバルブ３８を閉じることができる（ブロック２７０）。反ったワークピース１３を捕捉していない真空ポート１２を通る停止された流入により、反ったワークピース１３を捕捉したこれらの真空ポート１２による反ったワークピース１３の把握を強化することができる。次いで、調整可能な流入チャック３０は、例えば、反ったワークピース１３の処理の間、反ったワークピース１３を操作するために動作され得る。

異なる実施形態が本明細書に開示されている。特定の実施形態の特徴は、他の実施形態の特徴と組み合わせることができ、したがって、特定の実施形態は、複数の実施形態の特徴の組み合わせであり得る。本発明の実施形態の前述の説明は、例示及び説明の目的で提示されてきた。網羅的であること、又は本発明を開示された正確な形態に限定することを意図するものではない。上記の教示に照らして、多くの修正、変形、置換、変更、及び同等物が可能であることを当業者は理解すべきである。したがって、添付の特許請求の範囲は、本発明の真の精神の範囲内にあるような全てのそのような修正及び変更を網羅することを意図していることを理解されたい。

本発明の特定の特徴が本明細書に例示及び記載されているが、多くの修正、置換、変更、及び同等物が当業者において発生するであろう。したがって、添付の特許請求の範囲は、本発明の真の精神の範囲内にあるような全てのそのような修正及び変更を網羅することを意図していることを理解されたい。

Claims (20)

1. チャック表面と、
   前記チャック表面上に分散されている複数の真空ポートであって、前記真空ポートの各々は、前記真空ポートに吸引力を加えるように動作可能な吸引源に接続可能な複数の導管のうちの１つの導管に対して開いている、複数の真空ポートと、
   前記複数の導管の各導管内に配置され、流れ抵抗によって特徴付けられる流量制限器であって、前記複数の導管のうちの少なくとも１つの導管における前記流量制限器の流れ抵抗は、前記複数の導管のうちの少なくとも１つの他の導管における前記流量制限器の流れ抵抗よりも小さい、流量制限器と、
   を備える、チャック。
2. 前記チャック表面が、複数の隣接領域に分割され、各隣接領域における前記真空ポートに対して開いている前記導管における前記流量制限器の流れ抵抗が実質的に等しい、請求項１に記載のチャック。
3. 前記複数の隣接領域が、複数の同心円帯を含む、請求項２に記載のチャック。
4. 内側の同心円における前記真空ポートに対して開いている前記導管の各々における前記流量制限器の流れ抵抗が、外側の同心円における前記真空ポートに対して開いている前記導管の各々における前記流量制限器の流れ抵抗よりも小さい、請求項３に記載のチャック。
5. 外側の同心円における前記真空ポートに対して開いている前記導管の各々における前記流量制限器の流れ抵抗が、内側の同心円における前記真空ポートに対して開いている前記導管の各々における前記流量制限器の流れ抵抗よりも小さい、請求項３に記載のチャック。
6. 前記複数の隣接領域が複数の円形セクタを含む、請求項２に記載のチャック。
7. 前記流量制限器が、収縮部、バッフル及び自己適応型セグメント化オリフィス（ＳＡＳＯ）からなる流量制限器の群から選択される、請求項１～６のいずれか一項に記載のチャック。
8. 前記真空ポートの各々が、隆起部によって囲まれている、請求項１～７のいずれか一項に記載のチャック。
9. 前記チャック表面が、前記真空ポートに散在する複数の突起をさらに備える、請求項１～８のいずれか一項に記載のチャック。
10. 前記複数の真空ポートのうちの１つの真空ポートが、遠位端がワークピースと接触したときに密閉を形成するように構成され、前記密閉の形成後に吸引によって圧縮可能であるように構成される、拡張可能な管を含む、請求項１～９のいずれか一項に記載のチャック。
11. 前記拡張可能な管が、アコーディオン折り目を備えるベローズの形態である、請求項１０に記載のチャック。
12. チャック表面と、
    前記チャック表面上に分散されている複数の真空ポートと、
    複数の導管であって、各導管が、前記複数の真空ポートのうちの少なくとも１つの真空ポートに対して開いており、前記少なくとも１つの真空ポートに吸引力を加えるように動作可能な吸引源に接続可能である、複数の導管と、
    前記導管の各々を通る流入量を検知するためのセンサと、
    複数のバルブであって、各バルブが、前記複数の導管のうちの少なくとも１つを通る流入を可能又は不能にするように動作可能である、複数のバルブと、
    前記センサからの信号を受信するように構成されるコントローラであって、前記センサは、前記複数の真空ポートのうちのいくつかの真空ポートを通る流入量の減少を示し、前記流入量の減少は、前記いくつかの真空ポートによる反ったワークピースの捕捉を示し、また、前記センサは、前記複数の真空ポートのうちの少なくとも１つの他の真空ポートを通る流入量が減少していないことを示し、前記流入量が減少していないことは、前記少なくとも１つの他の真空ポートによって反ったワークピースを捕捉できていないことを示し、前記少なくとも１つの他の真空ポートのうちの少なくとも１つの真空ポートを通る流入を停止させるように前記複数のバルブのうちの少なくとも１つのバルブを動作させる、コントローラと、
    を備える、チャック。
13. 前記センサが流量計を含む、請求項１２に記載のチャック。
14. 前記流入量の減少が、検知された流量が所定の閾値流量未満であることによって示される、請求項１３に記載のチャック。
15. 前記センサが圧力センサを含む、請求項１２～１４のいずれか一項に記載のチャック。
16. 前記流入量の減少が、検知された流体圧力が所定の閾値圧力未満であることによって示される、請求項１５に記載のチャック。
17. 各真空ポートが、前記ワークピースと前記真空ポートとの間に密閉を形成するように構成される可撓性カップによって囲まれる、請求項１２～１６のいずれか一項に記載のチャック。
18. 各真空ポートが、前記真空ポートによって捕捉されたときの前記ワークピースの局所的な曲がりを制限するためのピンを含む、請求項１２～１７のいずれか一項に記載のチャック。
19. 前記少なくとも１つの他の真空ポートが複数の真空ポートを含み、前記コントローラが、前記少なくとも１つの他の真空ポートのうちの前記少なくとも１つの真空ポートを通る流入を停止させた後、前記少なくとも１つの他の真空ポートのうちの少なくとも１つのさらなる真空ポートを通る流入量が減少したかどうかを判定するようにさらに構成される、請求項１２～１８のいずれか一項に記載のチャック。
20. 前記コントローラが、前記少なくとも１つのさらなる真空ポートを通る前記流入量が減少したと判定すると、流入が以前に停止されていた少なくとも１つの真空ポートを通る流入を可能にするようにさらに構成される、請求項１９に記載のチャック。

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