JP5959930B2 - 保持装置及び保持方法 - Google Patents

Description

本発明は保持装置及び保持方法に係り、更に詳しくは、板状部材を吸引して保持する際に、当該板状部材の被保持面に凹凸、段差、傾き等があっても確実に吸引力を付与して保持することのできる保持装置及び保持方法に関する。

半導体ウエハ（以下、単に、「ウエハ」と称する場合がある）や、基板等の板状部材は、テーブル等の保持装置に保持された状態で表面に種々の処理が施される。このような処理に際して用いられる保持装置は、テーブルの保持面に多孔質の部材を介して板状部材を吸引できるようにした吸引構造が採用されている。
特許文献１には、表面に凹凸を有する板状部材（基板）を保持することのできる多孔質のホルダーを含む吸引構造を備えた保持装置が提案されている。

特開平９−３６５９９号公報

しかしながら、特許文献１に記載された保持装置にあっては、ロックユニットで板状部材がその面方向に移動することを抑制できるものの、ホルダーが弾性変形するので、板状部材がその面方向に交差する方向に移動することを抑制することができない、という不都合がある。
従って、例えば板状部材を薄く研削するような場合、研削後の板状部材に厚みの斑ができてしまう、という不都合を招来する。

［発明の目的］
本発明の目的は、弾性部材で板状部材を保持しながらも、当該板状部材をその面方向に交差する方向への移動を抑制して保持することのできる保持装置及び保持方法を提供することにある。

前記目的を達成するため、本発明は、板状部材の被保持面に当接して当該被保持面を吸引することで前記板状部材を保持する保持装置であって、前記板状部材を保持する保持面を有するテーブルと、前記被保持面の表面形状に追従して弾性変形した状態で当該被保持面を吸引可能な当接面を有する弾性部材からなる当接手段と、前記当接面に吸引力を付与する吸引力付与手段と、前記当接面に連続する側面に配置された通気防止手段とを含み、前記当接手段は、前記当接面が前記保持面から突出した位置で前記板状部材の被保持面に当接可能に設けられ、前記吸引力付与手段によって吸引力が付与されたときに、前記当接面で前記被保持面を吸引するとともに、前記当接面が前記保持面と略同一面内に位置して前記板状部材を前記保持面に引き付けて保持可能に設けられ、前記通気防止手段は、前記被保持面に密着して当接面に付与した吸引力が漏れることを防止する、という構成を採っている。

また、本発明は、前記当接手段を加熱する加熱手段を更に含む構成とすることができる。

更に、前記板状部材を前記当接面に押し付ける押付手段を備えた構成とすることができる。

また、本発明は、板状部材の被保持面に当接して当該被保持面を吸引することで前記板状部材を保持面に保持する保持方法であって、前記被保持面の表面形状に追従して弾性変形した状態で当該被保持面を吸引可能な当接面を有する弾性部材からなる当接手段と、前記当接面に連続する側面に配置された通気防止手段とを用い、前記当接面を前記保持面から突出させた状態とする工程と、前記被保持面を前記当接面に当接させる工程と、前記被保持面に密着して前記当接面に付与した吸引力が前記側面から漏れることを防止しつつ前記当接面に吸引力を付与することで前記被保持面を吸引する工程と、前記当接手段を弾性変形させて前記当接面を前記保持面と略同一面内に位置させて前記板状部材を前記保持面に引き付けて保持する工程とを含む、という手法を採っている。

本発明によれば、弾性変形可能な当接面で板状部材の被保持面を吸引しつつ、当該被保持面をテーブルの保持面で保持可能に設けられているので、弾性部材で板状部材を保持しながらも、当該板状部材がその面方向に交差する方向に移動することを抑制して保持することができる。
また、前記当接面に連続する側面に通気防止手段を設けたことで、閉塞した空間内に当接面を位置させることができ、当接面と被保持面との間から吸引力が漏れるおそれを回避することができる。
更に、加熱手段を設けて当接手段を加熱する構成とすれば、当接手段並びに通気防止手段を変形し易くすることができ、被保持面の形状に難なく追従させることができる。
また、押付手段を備えた構成により、当接面での被保持面の吸引と、当接面がテーブルの保持面と略同一面内に位置する作用とを補助することができる。

実施形態に係る保持装置の平面図。 前記保持装置の全体構成を示す図１のＡ矢視断面図。 保持装置の要部断面図。 被保持面に凹凸、傾斜がある場合の保持装置の要部断面図。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
なお、本実施形態において基準となる図を挙げることなく、例えば、上、下、左、右、または、前、後といった方向を示した場合は、全て図２を正規の方向（付した番号が適切な向きとなる方向）から観た場合を基準とし、上、下、左、右方向が紙面に平行な方向であり、前が紙面に直交する手前方向、後が紙面に直交する奥方向とする。

本実施形態における板状部材としてのウエハＷＦは、例えば、図２に示されるように、外周に円環状の補強部１１と、その内側に薄肉部１２とを備え、当該補強部１１における下面側が被保持面１１Ａとされる。

前記保持装置１０は、図１及び図２に示されるように、ウエハＷＦを保持する保持面（上面）１５を有するテーブル１６と、保持面１５内に設けられるとともに、被保持面１１Ａの表面形状に追従して弾性変形した状態で被保持面１１Ａを吸引可能な当接面（上面）１８を有する弾性部材からなる当接手段２０と、当接面１８に吸引力を付与する減圧ポンプや真空エジェクタ等の吸引力付与手段２４と、当接面１８に連続する側面に配置され、被保持面１１Ａに密着して当接面１８に付与した吸引力が漏れることを防止する通気防止手段２２と、当接手段２０を加熱する加熱手段２５と、ウエハＷＦを当接面１８に押し付ける押付手段２７とを備えて構成されている。

前記テーブル１６は、本実施形態では、変形不能に設けられるとともに、平面視方形の外形に設けられ、内部にチャンバ３６を備えている。保持面１５には、円環状の凹溝３２が設けられており、図２に示すように、当該凹溝３２内に当接手段２０が収容されている。凹溝３２の底部には、チャンバ３６に連通する貫通孔３４が形成されている。また、チャンバ３６には、テーブル１６の底面に開通する底部貫通孔３７が形成され、当該底部貫通孔３７には吸引力付与手段２４が接続されている。また、テーブル１６の中央部には、テーブル１６の１つの側面に開口した通気口３０が設けられている。

前記当接手段２０は、孔が相互に繋がったスポンジ、樹脂等の多孔質の弾性部材により構成されており、凹溝３２内に収まる円環状に構成されている。当接面１８は、その幅が被保持面１１Ａの幅よりも小さく設定され、被保持面１１Ａからはみ出すことのない平面形状若しくは大きさに設けられている。また、当接手段２０は、負荷を与えない状態において、当接面１８が保持面１５から上方に突出した位置となるように設けられ、吸引力付与手段２４によって吸引力が付与されたときに、当接面１８で被保持面１１Ａを吸引するとともに、弾性変形（縮形）して当接面１８がテーブル１６の保持面１５と略同一面内に位置してウエハＷＦを保持面１５に引き付けて保持可能に設けられている。

前記通気防止手段２２は、ゴムや樹脂等のリング状の弾性体により構成され、当接面１８に連続する内周側の側面に設けられた内周リング部材２２Ａと、外周側の側面に設けられた外周リング部材２２Ｂとを備えている。内、外周リング部材２２Ａ、２２Ｂは、その上端が当接面１８と同一高さとされ、負荷を与えない状態において、凹溝３２内に収まる高さに設定され、凹溝３２に摺動可能に設けられている。なお、通気防止手段２２と当接手段２０とは、加熱されたときに弾性変形が促進される材料を用いることが好ましい。

前記加熱手段２５は、内周リング部材２２Ａの内周に沿って配置された内側コイルヒータ２５Ａと、外周リング部材２２Ｂの外周に沿って配置された外側コイルヒータ２５Ｂとからなり、図示しない温度調節器を介して加熱可能に設けられている。

前記押付手段２７は、図示しない減圧ポンプや真空エジェクタ等の減圧手段が接続された下面側が吸引面とされた吸引プレート４０と、吸引プレート４０をその出力軸４２で支持し、当該吸引プレート４０を上下方向に移動可能にする駆動機器としての第１直動モータ４１と、第１直動モータ４１をそのスライダ４４で支持し、当該第１直動モータ４１を左右方向に移動可能にする駆動機器としての第２直動モータ４５とにより構成されている。

次に、本実施形態におけるウエハ保持方法について、図３及び図４をも参照しながら説明する。

押付手段２７が図示しない減圧手段を駆動し、ウェハＷＦを吸引プレート４０で吸引保持した後、第２直動モータ４５を駆動し、図２に示されるように、テーブル１６の上方にウエハＷＦを搬送する。

このとき、加熱手段２５が内、外側コイルヒータ２５Ａ、２５Ｂに通電し、伝導熱により通気防止手段２２及び当接手段２０が弾性変形し易い状態に保たれる。

次いで、押付手段２７が第１直動モータ４１を駆動し、ウエハＷＦの被保持面１１Ａが当接面１８に接する位置までウエハＷＦを下降させた後、図示しない減圧手段を停止し、ウエハＷＦの被保持面１１Ａを当接面１８に当接させて載置する。そして、吸引力付与手段２４が図示しない減圧ポンプや真空エジェクタ等を駆動し、ウエハＷＦを吸着保持する。このとき、当接面１８は、被保持面１１Ａと内周リング部材２２Ａと外周リング部材２２Ｂとで囲まれた領域内に位置して閉塞された状態となり、吸引力を漏らすことなく被保持面１１Ａに密着されることとなり、ウエハＷＦを吸引保持することとなる。その後、図３に示すように、当接手段２０は、吸引力付与手段２４の吸引力によって、当接面１８がテーブル１６の保持面１５と略同一面内に位置してウエハＷＦを保持面１５に引き付けて保持することとなる。これにより、当接面１８でウエハＷＦを保持しながらも、当該ウエハＷＦの被保持面１１Ａを変形不能な保持面１５に引き付け、ウエハＷＦがその面方向に交差する方向に移動することを抑制して保持することができる。そして、押付手段２７が第１直動モータ４１及び第２直動モータ４５を駆動し、吸引プレート４０を初期位置に移動させる。

ここで、図４に示されるように、被保持面１１Ａに凹凸１１Ｂや、外周側の部分的な欠け等による傾斜面１１Ｃがある場合には、当接手段２０に吸引力が作用したときに、当接面１８が凹凸１１Ｂや傾斜面１１Ｃの形状に追従して変形し密着する。同時に、内、外周リング部材２２Ａ、２２Ｂの上端も凹凸１１Ｂや傾斜面１１Ｃに追従して変形し密着する。凹凸１１Ｂは、特に限定されるものではないが、例えば、傷や割れ等１〜１０００μｍ位のものが例示できる。

従って、このような実施形態によれば、ウエハＷＦがその面方向に交差する方向に移動することを抑制して保持することができ、例えば、当該ウエハＷＦを薄く研削するような場合であっても、研削後のウエハＷＦに厚みの斑ができてしまうといった不都合を解消することができる。

以上のように、本発明を実施するための最良の構成、方法等は、前記記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。
すなわち、本発明は、主に特定の実施形態に関して特に図示、説明されているが、本発明の技術的思想及び目的の範囲から逸脱することなく、以上説明した実施形態に対し、形状、位置若しくは配置等に関し、必要に応じて当業者が様々な変更を加えることができるものである。

例えば、前記実施形態では、当接手段２０に吸引力を付与してウエハＷＦの被保持面１１Ａを保持面１５に引き付ける構成としたが、当接手段２０に吸引力を付与する前後の段階で、押圧手段２７がウエハＷＦを下方に押し下げる構成としてもよい。

また、当接手段２０は、被保持面１１Ａに対応する位置に散点的に配置してもよい。また、当接手段２０は、保持面１５上の１点を中心とする複数の同心円上に設けることもできる。また、当接手段２０は、下方部分を上方部分とは別の弾性部材で構成したり、当該下方部分を構成する弾性部材をばね等の弾性部材で構成したりしてもよい。更に、当接手段２０は、多孔質でなく単数の孔からなる単孔質でもよい。

更に、通気防止手段２２は、孔が相互に繋がっていない独立気泡型の多孔質の部材により構成してもよい。

また、ウエハＷＦは、シリコン半導体ウエハや化合物半導体ウエハ等の半導体ウエハが例示できる。保持対象としては、ウエハＷＦ以外に光ディスクの基板、ガラス板、鋼板、樹脂板、基板等や、その他の部材のみならず、任意の形態の部材や物品等も対象とすることができ、テーブルを保持する構成としても適用可能である。
更に、板状部材は、前記実施形態のように外周に円環状の補強部１１が形成されたもの以外に、補強部１１が形成されていないフラットなもの、つまり、底面が平坦な面で形成されたものであってもよい。

また、前記実施形態における駆動機器は、回動モータ、直動モータ、リニアモータ、単軸ロボット、多関節ロボット等の電動機器、エアシリンダ、油圧シリンダ、ロッドレスシリンダ及びロータリシリンダ等のアクチュエタ等を採用することができる上、それらを直接的又は間接的に組み合せたものを採用することもできる（実施形態で例示したものと重複するものもある）。

加熱手段２５は、コイルヒータ以外に、温風や温水、放電加熱機、赤外線加熱機等によって構成されてもよい。

１０ 保持装置
１１Ａ 被保持面
１５ 保持面
１６ テーブル
１８ 当接面
２０ 当接手段
２２ 通気防止手段
２４ 吸引力付与手段
２５ 加熱手段
２７ 押付手段
ＷＦ 半導体ウエハ（板状部材）

Claims (3)

1. 板状部材の被保持面に当接して当該被保持面を吸引することで前記板状部材を保持する保持装置であって、
   前記板状部材を保持する保持面を有するテーブルと、
   前記被保持面の表面形状に追従して弾性変形した状態で当該被保持面を吸引可能な当接面を有する弾性部材からなる当接手段と、
   前記当接面に吸引力を付与する吸引力付与手段と、
   前記当接面に連続する側面に配置された通気防止手段とを含み、
   前記当接手段は、前記当接面が前記保持面から突出した位置で前記被保持面に当接可能に設けられ、前記吸引力付与手段によって吸引力が付与されたときに、前記当接面で前記被保持面を吸引するとともに、前記当接面が前記保持面と略同一面内に位置して前記板状部材を前記保持面に引き付けて保持可能に設けられ、
   前記通気防止手段は、前記被保持面に密着して当接面に付与した吸引力が漏れることを防止することを特徴とする保持装置。
2. 前記板状部材の吸引時に、前記通気防止手段の上端が前記保持面と同一高さとなるように摺動可能に設けられていることを特徴とする請求項１記載の保持装置。
3. 板状部材の被保持面に当接して当該被保持面を吸引することで前記板状部材を保持面に保持する保持方法であって、
   前記被保持面の表面形状に追従して弾性変形した状態で当該被保持面を吸引可能な当接面を有する弾性部材からなる当接手段と、前記当接面に連続する側面に配置された通気防止手段とを用い、
   前記当接面を前記保持面から突出させた状態とする工程と、
   前記被保持面を前記当接面に当接させる工程と、
   前記被保持面に密着して前記当接面に付与した吸引力が前記側面から漏れることを防止しつつ前記当接面に吸引力を付与することで前記被保持面を吸引する工程と、
   前記当接手段を弾性変形させて前記当接面を前記保持面と略同一面内に位置させて前記板状部材を前記保持面に引き付けて保持する工程とを含むことを特徴とする保持方法。

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