JP6302758B2 - チャックテーブル - Google Patents

Description

本発明は、板状ワークを吸引保持するチャックテーブルに関する。

研削装置や切削装置等の各種加工装置において半導体ウェーハ等の板状ワークを保持するチャックテーブルや、板状ワークにテープを貼着するテープ貼着装置においてテープが貼着される板状ワークを保持するチャックテーブルとしては、多孔質部材により形成されたポーラス板を備え、ポーラス板の露出面に作用する吸引力によって被加工物を吸引保持するタイプのものがある（例えば、特許文献１参照）。また、これらのチャックテーブルには、厚さ方向に貫通する溝を有する保持プレートを備え、溝に作用する吸引力によって保持プレート上において板状ワークを吸引保持するタイプのものもある（例えば、特許文献２参照）。いずれのチャックテーブルも、吸引ポンプやエジェクタなどの吸引源に接続されることにより、ポーラス板や保持プレートなどの吸引プレートに吸引作用を生じさせるものである。

特許第４１１９１７０号 特許第４３７３７３６号

しかし、従来のチャックテーブルは、配管などを介して外部に設けられた吸引源に接続されるため、吸引源と吸引面との間の距離が遠く、吸引圧力の損失が発生するという問題がある。

また、保持した板状ワークの吸引を停止して解放するとき、吸引を停止しただけでは、板状ワークが吸引プレートに密着していて、板状ワークを持ち上げるのに大きな力が必要となるので、エアを供給するエア供給源などにチャックテーブルを接続し、吸引面からエアを噴出してエアブローすることにより、板状ワークを持ち上げるのに必要な力を小さくする必要がある。

更に、保持した板状ワークを加工することにより発生する加工熱などにより、吸引プレートの温度が上昇すると、吸引プレートが熱膨張して加工精度に影響するため、冷却水供給源などから供給される冷却水で吸引プレートを冷却する必要がある。

このように、チャックテーブルを使用する加工装置は、吸引源のほかに、エア供給源や冷却水供給源などにも接続する必要があり、加工装置の製造コストや運用コストが大きくなっている。
本発明は、このような問題にかんがみなされたもので、吸引圧力の損失を抑えるとともに、チャックテーブルを用いた装置のコストを抑えることを目的とする。

本発明に係るチャックテーブルは、板状ワークを吸引保持するチャックテーブルであって、板状ワークに接する吸引面を有する板状の吸引プレートと、該吸引面を露出させて該吸引プレートを囲繞する枠体と、該枠体の内部に設けられた吸引力生成部とを備え、該吸引力生成部は、該枠体に流体を供給する流体供給源に接続される供給口と、該供給口から供給された該流体を排出する排出口と、該供給口と該排出口との間を連通する流路と、該流路に接続された吸引路と、を備え、該流路は、他のエリアよりも断面積を小さく形成することにより、該他のエリアよりも該流体が流れる速度が速い加速エリアを有し、該吸引路は、該加速エリアで該流路に接続され、該流路の下流方向へ向けて開口しており、該流路を該流体が流れることによって発生する負圧により、該吸引路から気体を吸引し、該吸引プレートの吸引面に載置された該板状ワークを吸引する。

本発明に係るチャックテーブルによれば、枠体の内部に設けられた吸引力生成部で吸引力を生成するので、吸引発生源と吸引面との間の距離が短く、吸引圧力の損失を抑えることができる。
流体供給源から供給される流体により吸引力を生成するので、吸引源を必要としない。このため、チャックテーブルを用いた装置のコストを抑えることができる。また、流体供給源を、板状ワークを解放するためのエア供給源と兼用させることができるので、チャックテーブルを用いた装置のコストを低減することができる。さらに、流路を流れる流体によりチャックテーブルを冷却することができるので、吸引プレートを冷却するための冷却水供給源などを、流体供給源とは別に設ける必要がない。このため、チャックテーブルを用いた装置のコストを低減することができる。
また、流路に加速エリアを設け、加速エリアで流路に吸引路を接続し、流路の下流方向へ向けて開口させれば、吸引力を更に強くすることができる。

チャックテーブルを示す分解斜視図。 チャックテーブルを示す側面視断面図。 別のチャックテーブルを示す側面視断面図及び部分拡大図。

図１に示すチャックテーブル１０は、板状ワークを切削する切削装置、板状ワークを研削する研削装置などの加工装置や、板状ワークの表面に保護テープを貼着する貼着装置などの装置において、板状ワークを保持するために使用されるものであり、円板形状の吸引プレート１１と、吸引プレート１１を囲繞する枠体１２とを備える。

吸引プレート１１は、多孔質材料で形成された円板状のポーラス板であって、載置された板状ワークに接する円形の吸引面１１１（上面）と、円柱側面形状の側面１１２と、吸引面１１１の反対側に設けられた円形の下面１１３（図２参照）とを備える。

枠体１２は、円板形状の円板部１２１と、円板部１２１の＋Ｚ側に凸設された円環部１２２とを備える。円環部１２２の外径は、円板部１２１の径より小さい。円環部１２２の内径は、吸引プレート１１の径とほぼ等しい。円環部１２２の高さは、吸引プレート１１の高さとほぼ等しい。

枠体１２は、円板部１２１の上面（＋Ｚ側の面）と、枠体１２の内側面２２２とによって、吸引プレート１１を収容する凹形状の収容エリア２２を形成している。収容エリア２２の底面２２１には、エアを吸入する吸入口３２２と、エアを放出する放出口１４３とが設けられている。

吸入口３２２は、例えば内側に４つ、外側に８つ形成されている。内側の吸入口３２２は、枠体１２の中心軸からの距離が互いに等しく、等間隔に離れた方向に設けられている。外側の吸入口３２２も同様に、枠体１２の中心軸からの距離が互いに等しく、等間隔に離れた方向に設けられている。吸入口３２２からエアを吸入することにより、吸引プレート１１の吸引面１１１に載置された板状ワークが吸引されて保持される。

放出口１４３は、例えば枠体１２の中心軸上に１つ設けられている。放出口１４３からエアを放出することにより、吸引プレート１１の吸引面１１１に載置された板状ワークが解放される。

図２に示すように、吸引プレート１１は、枠体１２に囲繞され、吸引プレート１１の側面１１２には、収容エリア２２の内側面２２２が接し、下面１１３には、収容エリア２２の底面２２１が接し、板状ワークが載置される吸引面１１１のみが露出し開放されている。

枠体１２の内部には、吸引力生成部１３が設けられている。吸引力生成部１３は、流体が流れる流路３１１と、吸入口３２２に連通した吸引路３２１とを備えている。流路３１１は、円板部１２１の下面２１３に設けられた供給口３１２と、円板部１２１の側面２１２に設けられた排出口３１３との間を連通している。供給口３１２は、流体を供給する流体供給源に接続される。流体供給源から供給される流体は、例えばエアなどの気体や、冷却水などの液体を霧状にして気体に混合した混合流体などである。供給口３１２から流路３１１内に供給された流体は、流路３１１内を通り、排出口３１３から枠体１２の外に排出される。流路３１１に流体を流すことにより、枠体１２及び吸引プレート１１を冷却することができるので、板状ワークの加工により発生する加工熱などにより吸引プレート１１の温度が上昇するのを防ぐことができる。流体に冷却水などの液体を少量混合すれば、冷却効率が高くなる。

吸引路３２１は、収容エリア２２に設けられた吸入口３２２と、流路３１１内に設けられた接続口３２３との間を連通している。吸引路３２１の断面積は、流路３１１の断面積よりも小さく、接続口３２３において、流路３１１の下流方向へ傾いた角度で、流路３１１に接続されている。流路３１１を流体が流れることにより、接続口３２３に負圧が発生し、吸引路３２１内のエアが吸引される。この吸引力により、収容エリア２２内のエアが吸引路３２１に吸引され、吸引プレート１１の吸引面１１１に載置された板状ワークが吸引されて保持される。

また、枠体１２の内部には、放出口１４３に連通した解放路１４１が設けられている。解放路１４１は、円板部１２１の下面２１３に設けられた供給口１４２と、放出口１４３との間を連通している。供給口１４２は、エアを供給するエア供給源に接続される。エア供給源から供給されるエアを、解放路１４１及び収容エリア２２を介して、吸引プレート１１から板状ワークとの間に供給することにより、吸引プレート１１に載置された板状ワークを持ち上げるのに必要な力を小さくすることができる。

＜板状ワークの保持を開始するときの手順＞
まず、吸引プレート１１の吸引面１１１に板状ワークを載置する。次に、供給口１４２に接続されたエア供給源からのエアの供給を停止した状態で、供給口３１２に接続された流体供給源からの流体の供給を開始する。これにより、吸引力が発生し、板状ワークが吸引保持される。

＜板状ワークの保持を継続している間＞
流体供給源からの流体の供給を継続することにより、板状ワークの吸引保持が持続する。この状態で、板状ワークを加工するなどして加工熱が発生しても、流路３１１を流れる流体によりチャックテーブル１０が冷却されるので、吸引プレート１１が熱膨張して加工精度が低下するのを防ぐことができる。

＜板状ワークを解放するときの手順＞
流体供給源からの流体の供給を停止し、エア供給源からエアを供給する。その後、吸引面１１１に載置された板状ワークを搬出する。流体供給源からの流体の供給を停止したことにより吸引力がなくなり、エア供給源からエアを供給することにより、板状ワークを持ち上げるのに必要な力が小さくなっているので、板状ワークを容易に搬出することができる。

枠体１２の内部に吸引力生成部１３を設けることにより、吸引力生成部１３と吸引面１１１との間の距離が短くなるので、吸引圧力の損失を抑えることができる。また、流体供給源から供給される流体によって吸引力を生成するので、外部に吸引源を設ける必要がない。このため、チャックテーブル１０を備える装置の製造コストや運用コストを抑えることができる。

更に、流体供給源から供給される流体によってチャックテーブル１０を冷却することができるので、チャックテーブル１０を冷却するための専用の冷却機構を設ける必要がなく、チャックテーブル１０を備える装置の製造コストや運用コストを抑えることができる。

供給口１４２に接続されるエア供給源と、供給口３１２に接続される流体供給源とは、同一の供給源であって、板状ワークの保持開始時や解放時に、供給源の接続先を電磁弁などにより供給口３１２と供給口１４２との間で切り替える構成であってもよい。例えば、供給源からエアを供給し、供給口３１２に接続される配管が、供給口１４２に接続される配管から分岐したあとの位置に、エアに液体を混合する混合装置を配置することにより、供給口１４２にはエアを供給し、供給口３１２には液体を含む流体を供給する構成であってもよい。その場合、供給源が１つあればよいので、チャックテーブル１０を備える装置の製造コストや運用コストを更に抑えることができる。

なお、流路３１１、吸引路３２１及び解放路１４１の数は、上述した例に限らず、他の数であってもよい。供給口３１２、排出口３１３及び供給口１４２の配置は、上述した例に限らず、収容エリア２２以外であれば、どこであってもよい。また、吸入口３２２及び放出口１４３の配置は、上述した例に限らず、収容エリア２２内であれば、どこであってもよい。

図３に示すチャックテーブル１０Ａは、上述したチャックテーブル１０と比較すると、吸引プレート１１及び吸引力生成部１３に代えて、吸引プレート１１Ａ及び吸引力生成部１３Ａを備える点が異なる。それ以外は、チャックテーブル１０と同様である。

吸引プレート１１Ａは、多孔質材料ではなく、例えばシリコンなど板状ワークと同質の材料やその他の材料によって形成されていて、多孔質材料で形成されている場合と比較して、吸引面１１１が平坦である。これにより、吸引面１１１に保持された板状ワークの加工品質を高めることができる。

吸引プレート１１Ａは、複数の吸引孔１１４を備える。吸引孔１１４は、吸引面１１１と下面１１３との間を連通している。吸引力生成部１３Ａが生成した吸引力は、吸引孔１１４を介して、吸引面１１１に載置された板状ワークに伝達され、板状ワークが吸引されて保持される。

吸引力生成部１３Ａは、上述した吸引力生成部１３と比較すると、流路３１１及び吸引路３２１に代えて、流路３１１Ａ及び吸引路３２１Ａを備える点が異なる。それ以外は、吸引力生成部１３と同様である。

流路３１１Ａは、流体の流れる方向に対して垂直な断面の面積が他のエリアと比較して小さい加速エリア３１４を備えている。加速エリア３１４は、いわゆるベンチュリ管であり、断面積が小さい分、他のエリアと比較して流体の流速が速くなる。

吸引路３２１Ａは、加速エリア３１４内に設けられた接続口３２３Ａで、流路３１１Ａに接続されている。ベルヌーイの定理として知られているように、流速が速くなると圧力が低くなるから、吸引路３２１Ａが加速エリア３１４で流路３１１Ａに接続することにより、吸引力生成部１３Ａによって生成される吸引力が強くなる。
吸引路３２１Ａは、加速エリア３１４内で流路３１１Ａの中央付近まで延び、接続口３２３Ａは、流路３１１Ａの下流方向を向いて開口している。これにより、吸引力生成部１３Ａによって生成される吸引力が更に強くなる。

吸引路３２１Ａが加速エリア３１４で流路３１１Ａに接続さえ、接続口３２３Ａが流路３１１Ａの下流方向へ向けて開口していることにより、吸引力が強くなるので、吸引面１１１に載置された板状ワークをしっかりと保持することができる。

なお、チャックテーブルは、上述した吸引プレート１１，１１Ａに限らず、他の吸引プレートを備える構成であってもよい。例えば、チャックテーブル１０Ａが、吸引プレート１１Ａではなく、図１及び図２に示した吸引プレート１１や他の吸引プレートを備える構成であってもよいし、図１及び図２に示したチャックテーブル１０が、図３に示した吸引プレート１１ではなく、吸引プレート１１Ａや他の吸引プレートを備える構成であってもよい。

１０ チャックテーブル、１１，１１Ａ 吸引プレート、１１１ 吸引面、
１１２，２１２ 側面、１１３，２１３ 下面、１１４ 吸引孔、
１２ 枠体、１２１ 円板部、１２２ 円環部、
１３，１３Ａ 吸引力生成部、３１１，３１１Ａ 流路、３１２ 供給口、
３１３ 排出口、３１４ 加速エリア、３２１，３２１Ａ 吸引路、３２２ 吸入口、
３２３，３２３Ａ 接続口、
１４１ 解放路、１４２ 供給口、１４３ 放出口、
２２ 収容エリア、２２１ 底面、２２２ 内側面

Claims (1)

1. 板状ワークを吸引保持するチャックテーブルであって、
   板状ワークに接する吸引面を有する板状の吸引プレートと、
   該吸引面を露出させて該吸引プレートを囲繞する枠体と、
   該枠体の内部に設けられた吸引力生成部と、を備え、
   該吸引力生成部は、
   該枠体に流体を供給する流体供給源に接続される供給口と、
   該供給口から供給された該流体を排出する排出口と、
   該供給口と該排出口との間を連通する流路と、
   該流路に接続された吸引路と、
   を備え、
   該流路は、
   他のエリアよりも断面積を小さく形成することにより、該他のエリアよりも該流体が流れる速度が速い加速エリアを有し、
   該吸引路は、
   該加速エリアで該流路に接続され、該流路の下流方向へ向けて開口しており、
   該流路を該流体が流れることによって発生する負圧により、該吸引路から気体を吸引し、該吸引プレートの吸引面に載置された該板状ワークを吸引する、チャックテーブル。

Images