JPH0731245U

JPH0731245U - チャック

Info

Publication number: JPH0731245U
Application number: JP6193393U
Authority: JP
Inventors: 謙二滝沢; 昌俊野上
Original assignee: 株式会社森田工業
Priority date: 1993-11-17
Filing date: 1993-11-17
Publication date: 1995-06-13

Abstract

(57)【要約】【目的】本考案は、半導体ウエハを研削加工してその
外周の形状および寸法を調整する半導体ウエハ外周加工
装置において、その研削加工の対象となる半導体ウエハ
を保持するチャックに関し、その半導体ウエハの不規則
な湾曲に応じてテーブルとの間に形成される隙間を確実
に埋めることを目的とする。【構成】研削加工の対象となる半導体ウエハ１１に研
削しろを確保して吸着可能な形状を有する吸着面１３
と、吸引口となる開口部１５を有してその開口部から吸
着面１３に貫通する吸気路１７とを備えたチャックにお
いて、吸着面１３上に環状に埋設され、その吸着面から
半導体ウエハ１１との間に形成され得る隙間の幅以上突
出してその半導体ウエハの弾性限界未満の弾性力を得る
断面形状を有し、かつその半導体ウエハより硬度が小さ
な弾性材からなる環状パッキン１９を備えて構成され
る。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、半導体ウエハを研削加工してその外周の形状および寸法を調整する半導体ウエハ外周加工装置において、その研削加工の対象となる半導体ウエハを保持するチャックに関する。

【０００２】

【従来の技術】

半導体ウエハ外周加工装置では、リニヤスケールや画像処理装置を用いて予め外形寸法が計測された板状体の半導体ウエハ（以下、単に「ワーク」という。）にその外形寸法に対応した研削加工が施され、形状や寸法の調整がはかられる。

【０００３】図３は、半導体ウエハ外周加工装置の構成例を示す図である。図において、チャック３１は半導体ウエハ（以下、単に「ワーク」という。）３２の仕上がり時における形状や寸法に対して研削しろを確保可能な形状（ここでは、簡単のため略円柱形とする。）および寸法を有し、かつ後述の回転軸に係合して取り付けられる。その回転軸の中心で直行する２つ仮想直線の内、一方の仮想直線上でその中心から研削加工の対象となり得るワーク３２の最大半径以上それぞれ反対方向に隔たった位置には、砥石台３３および搬送装置３４とが対向して配置される。砥石台３３には、略コの字状の断面を有する複数の環状溝（研削の粗さに対応した粒度を有する。）が側面に形成された円柱状の砥石３５が、上述した一方の仮想直線に沿って変位可能な軸上に回動可能に取り付けられる。砥石３５の軸は、ベルト３６を介して動力源３７に連結される。なお、搬送装置３４は、上述した一方の仮想直線に平行に隔たって突設された２つのフォーク３８₁、３８₂を有し、かつその仮想直線に直角に架設された直線状のガイドレール３９に慴動可能に取り付けられる。

【０００４】図４は、従来のチャックの構造を示す図である。図において、チャック３１の主要部は、上述した回転軸（参照番号「４１」で示される。）、その回転軸４１の一端に緩嵌するテーブル４２および両者間の取り付け状態を保持するボルト４３から構成される。

【０００５】回転軸４１は円柱体で構成され、その軸に沿った中央部にはバキューム装置（図示されない。）に至る貫通孔４４₁が形成される。さらに、回転軸４１の一端の中央部には階段状に径を小さく成形することによって突起４５が形成され、連通管４４₁の内壁の内、突起４５の先端部の開口部近傍には、ボルト４３に螺合可能な雌螺子４６₁が形成される。

【０００６】テーブル４２は径が回転軸４１より大きな円柱体で構成され、そのテーブルの一端には、突起４３に緩嵌する溝４７が形成される。テーブル４２の他端の中央部にはボルト４３の頭部が嵌合する中央溝４８が形成され、その底部中央には、上述した雌螺子４６₁を延長する雌螺子４６₂が形成される。テーブル４２の他端には、略Ｖ字状の断面を有する複数の吸着溝４９₁〜４９_Nが、上述した軸を中心として同心円状に形成される。さらに、これらの吸着溝４９₁〜４９_Nは、図中に点線で示すように、テーブル４２の軸を中心として所定の間隔で放射状に形成された連結溝５０を介して連結される。

【０００７】ボルト４３は側面に雌螺子４６₁、４６₂に螺合する雄螺子５１を有し、かつその先端中央部と頭部中央部とを結ぶ直線上には貫通孔４４₁を延長する貫通宛４４₂が形成される。さらに、その頭部中央部における貫通孔４４₂の開口部は、連結溝５０に連結される。

【０００８】このような構成のチャックが採用された半導体ウエハ外周加工装置では、加工作業の開始に先行して、その加工の対象となるワーク３２の最大寸法や形状に最適なテーブル（ここでは、簡単のためテーブル４２とする。）が、選択される。このようにして選択されたテーブル４２は、溝４７に突起４５を挿入させることにより回転軸４１の頂部に被装され、さらに、中央溝４８からボルト４３をネジ込むことにより取り付けられる。

【０００９】このような準備が完了すると、ワーク３２は、その寸法や形状が前工程で予め測定され、フォーク３８₁、３８₂を介して底面から保持されながら搬送装置３４によってテーブル４２上の中央部に搬送される。続いて上述したバキューム装置が起動されると、そのバキューム装置によって貫通孔４４₁、４４₂、連結溝５０および吸着溝４９₁〜４９_Nを介してテーブル４２の周辺の空気が吸引される。したがって、テーブル４２とワーク３２の底面とが接触する面の気圧は大気圧より低下し、ワーク３２はテーブル４２に吸着保持される。

【００１０】このようにしてワーク３２の位置の設定と保持とが完了すると、図示されない動力源による回転軸４１の回転駆動と、動力源３７によるベルト３６を介した砥石３５の回転駆動とが行われ、ワーク３２の研削が開始される。

【００１１】研削工程では、予め測定されたワーク３２の寸法および形状に応じて、図示されない制御装置の制御下で研削しろが設定される。さらに、このような研削しろの量および位置（ワークの仕上がり外形）に応じて、砥石３５がテーブル４２の側面に接しない範囲で変位し、かつテーブル４２が回転軸４１と一体となってその軸方向に変位することにより、砥石３５の側面に形成された複数の溝の何れかが適宜選択される。

【００１２】すなわち、ワーク３２は、回転軸４１の回転によって生じる遠心力や砥石３５との接触に伴って生じる力に抗して確実にテーブル４２に吸着保持され、所定の形状および寸法に精度よく研削加工される。

【００１３】なお、吸着溝４９₁、４９_Nについては、ボルト４３の頭部の径が大きく、かつワーク３２を吸着する力を増す必要がある場合場合には、図に示すように、その頭部の上に形成してもよい。

【００１４】

【考案が解決しようとする課題】ところで、このような従来のチャックでは、研削加工の対象となるワーク３２の形状がバラツキその他によって点線で示すように不規則に湾曲する場合には、テーブル４２との間に吸着溝４９₁〜４９_Nの断面より大幅に大きな隙間が形成されるために、貫通孔４４₁、４４₂を介して吸引される空気が漏れてワーク３２の保持強度が十分に得られなかった。

【００１５】さらに、このような場合には、研削加工中にワーク３２の位置が上述した遠心力その他の力に抗して保持しきれなかったり、上述した湾曲の幅がワークの寸法、形状、硬度その他に応じて１mmないし３mmにも達するために、仕上がり外形や寸法に大きな誤差を生じたり、そのワークの結晶面に対する許容仕上がり誤差が確保できなかった。

【００１６】本考案は、ワークの不規則な湾曲に応じてテーブルとの間に形成される隙間を確実に埋めることができるチャックを提供することを目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】

図１は、本考案の原理構成図である。本考案は、研削加工の対象となる半導体ウエハ１１に研削しろを確保して吸着可能な形状を有する吸着面１３と、吸引口となる開口部１５を有してその開口部から吸着面１３に貫通する吸気路１７とを備えたチャックにおいて、吸着面１３上に環状に埋設され、その吸着面から半導体ウエハ１１との間に形成され得る隙間の幅以上突出してその半導体ウエハの弾性限界未満の弾性力を得る断面形状を有し、かつその半導体ウエハより硬度が小さな弾性材からなる環状パッキン１９を備えたことを特徴とする。

【００１８】

【作用】

本考案にかかわるチャックでは、環状パッキン１９は、半導体ウエハ１１より柔らかな弾性体にその半導体ウエハの弾性限界未満の弾力性が得られ、かつその半導体ウエハとの間に形成され得る隙間の幅以上吸着面１３から突出する断面形状とする成形処理を施して構成され、吸着面１３上に環状に埋設される。

【００１９】すなわち、環状パッキン１９は、半導体ウエハ１１の形状が不規則かつ局部的に湾曲していてもその湾曲の程度に応じて吸着面１３との間に形成される隙間を埋める。

【００２０】したがって、開口部１５から吸気路１７を介して空気が吸引されると吸着面１３と半導体ウエハ１１との間で挟まれた空間の気圧が確実に低下し、その半導体ウエハは環状パッキン１９の弾性力に抗しつつ損傷を被ることなく吸着面１３に吸着保持される。

【００２１】

【実施例】

図２は、本考案の一実施例を示す図である。図において、図４に示すものと機能および構成が同じものについては、同じ参照番号を付与して示し、ここではその説明を省略する。

【００２２】本実施例と図４に示す従来例との相違点はテーブル４２に代えて設けられるテーブル２１の構造にあり、そのテーブルとテーブル４２との相違点は、吸着溝４９₁〜４９_Nが形成される面上にコの字状の断面を有して中央溝４８と同心円を描くパッキン溝２２が形成され、そのパッキン溝２２に略Ｌ字状の断面を有する環状パッキン２３が埋設された点にある。

【００２３】なお、本実施例と図１に示す原理構成図との対応関係については、半導体ウエハ３２は半導体ウエハ１１に対応し、吸着溝４９₁〜４９_N、連結溝５０、ボルト４３の頂部およびパッキン溝２２は吸着面１３に対応し、貫通孔４４₂あるいは貫通孔４４₁の開口部は開口部１５に対応し、貫通孔４４₁、４４₂は吸気路１７に対応し、環状パッキン２３は環状パッキン１９に対応する。

【００２４】以下、本実施例の動作を説明する。環状パッキン２３は、研削加工の対象となるワーク３２より硬度が小さく、かつそのワークに化学的な劣化を生じさせ難い素材（例えば、フッ素ゴム、シリコンゴム、ニトリルゴム、アクリルゴム、ウレタンゴムの何れか）からなる弾性体で構成される。

【００２５】テーブル２１は、研削加工作業の開始に先行して、従来例のテーブル４２と同様にして中央溝４８からボルト４３をネジ込むことにより回転軸４１に取り付けられる。

【００２６】研削加工の対象となるワーク３２の形状はそのバラツキによって不規則に湾曲し得るが、環状パッキン２３のパッキン溝２２から突出する部分の長さはこのようなバラツキによってワーク３２との間に生じ得る隙間の最大幅以上の値に設定される。したがって、このような隙間は、環状パッキン２３によって確実に閉塞される。

【００２７】さらに、起動されたバキューム装置によって貫通孔４４₁、４４₂、連結溝５０および吸着溝４９₁〜４９_Nを介して空気が吸引され、これらの吸着溝の気圧が低下すると、ワーク３２はテーブル２１の方向に外気（大気）との気圧差に応じた力を受ける。このような状態では、環状パッキン２３はワーク３２との接触しながら上述した隙間の閉塞状態を保ち、そのワークは環状パッキン２３の弾性力に抗しつつテーブル２１に吸着される。

【００２８】このようにしてワーク３２がテーブル２１に吸着される過程では、環状パッキン２３からワーク３２に与えられる弾性力の内、パッキン溝２２の開口面に平行な方向の成分は、上述した気圧差に応じた力より大幅に小さく、かつ環状パッキン２３の断面形状や素材の均一性に応じてほぼ一様となる。さらに、このような弾性力の成分が作用する方向は上述した均一に応じて貫通孔４４₂の開口部の中心から全方向への放射状にほぼ一様となる。したがって、ワーク３２は、不規則に湾曲していても、搬送装置３４によって予め設定された位置を保ちつつテーブル２１に確実に吸着される。

【００２９】また、環状パッキン２３の寸法および断面形状は、上述した吸着の過程およびその後の吸着状態状態において、その環状パッキン２３からワーク３２に与えられる弾性力がそのワークの素材に固有の弾性限界を超えない値に予め設定される。したがって、ワーク３２は、研削加工中に回転軸４１によって回転したり変位し、さらに、回転する砥石３５と接触することによって与えられる力に対して十分な抗し得る強度でテーブル２１に保持される。

【００３０】なお、本実施例では、テーブル２１がワーク３２の仕上がり形状である略円形に適合した円柱体を成形加工して構成されているが、本考案は、このような形状のテーブルに限定されず、研削加工によるワーク３２の仕上がり形状に対して研削しろが確保しつつそのワークの十分な保持強度が得られ、かつ回転中における慣性モーメントの不均一性その他に起因して生じ得る加工精度の劣化が許容できるならば、角錐や角錐台のように非柱状の立体形その他の如何なる形状のテーブルにも適用可能である。

【００３１】また、本実施例では、テーブル２１上に単一のパッキン溝２２が形成されているが、本考案では、このような構成に限定されず、例えば、ワークの仕上がり寸法（径）が大きい場合には、中央溝４８に同心円状に複数のパッキン溝を形成してこれらのパッキン溝に個別に環状パッキンを敷設することにより、そのワークの湾曲によって生じる隙間を多重して閉塞してもよい。

【００３２】さらに、本実施例では、吸着溝４９₁〜４９_Nが形成される面が平面となっているが、本考案は、このような平面に限定されず、例えば、研削加工の対象となるワークの公称形状が湾曲している場合には、その公称形状に適合した湾曲面であっても適用できる。

【００３３】また、研削加工の対象となるワークの厚みや弾性限界が小さくてこれらの仕上がり寸法が大きく、かつ大半あるいは全てが湾曲している場合には、上述した複数のパッキン溝の深さや環状パッキンの厚みを任意の組合せで個別に設定し、各環状パッキンとワークとの接触点をそのワークの湾曲の態様に適合させることにより、ワークに作用する応力を低減してもよい。

【００３４】さらに、本実施例では、テーブル２１に円形のパッキン溝２２が形成されているが、本考案では、このような形状のパッキン溝に限定されず、所望の保持強度が得られるならば、ワークの仕上がり形状やテーブルの形状に適合させて如何なる形状のパッキン溝を形成してもよい。

【００３５】また、本実施例では、環状パッキン２３が上述した素材で構成されるが、本考案では、このような素材に限定されず、研削加工の対象となるワークより硬度が小さく、かつそのワークに化学的な劣化を生じさせ難い素材であれば、如何なる素材の弾性体を用いてもよく、このような化学的な劣化が研削加工工程の後工程で修復可能である場合には素材の化学的な制約は課されない。

【００３６】さらに、本実施例では、環状パッキング２３が略Ｌ字状の断面形状を有する弾性体を用いて構成されているが、本考案では、このような断面形状に限定されず、ワークに許容される湾曲の程度の範囲内でその湾曲に応じて生じる隙間を確実に閉塞することができるならば、例えば、略「く」の字状、逆「Ｔ」字状その他の如何なる形状であってもよい。

【００３７】また、本実施例では、吸着溝４９₁〜４９_Nの個数Ｎおよび配置については、何ら限定されていないが、本考案では、パッキン溝２２が形成されたことにより吸着溝の数が減少してテーブル２１に対するワーク３２の保持強度が不足する場合には、パッキン溝２２と中央溝４８との間に適宜吸着溝を増設したり、これらの吸着溝の配置を調整してもよい。

【００３８】さらに、本実施例では、吸着面１３が連結溝５０、吸着溝４９₁〜４９_Nおよびパッキン溝２２から構成されているが、本考案では、このような構成の吸着面に限定されず、例えば、これらの吸着溝に代わって貫通孔４４₂あるいは貫通孔４４₁からの分岐先となる複数の開口を所定の密度で分散配置することにより吸着面を構成してもよい。

【００３９】また、本実施例では、貫通孔４４₁、４４₂によって単一の吸気路が形成されているが、本考案では、このような構成の吸気路に限定されず、例えば、貫通孔４２₂および貫通孔４２₁の双方あるいは何れか一方を複数の貫通孔に分割したり、途中（例えば、両者の連結点）で適宜合流あるいは分岐させすることにより吸気路１７を構成してもよい。

【００４０】さらに、本実施例では、テーブル４２が回転軸４１と一体となって回転したり砥石３５に対して変位するが、本考案では、このような半導体ウエハ外周加工装置に限定されず、例えば、砥石３５のみを変位させることにより研削加工を完結できる場合には、ワーク３２を単に吸着して保持するためにも適用可能である。

【００４１】また、本実施例では、研削加工の対象となるワーク３２の仕上がり寸法その他に応じて適宜選択されたテーブル４２がボルト４３を介して回転軸４１に取り付けられているが、本考案は、このような取り付けの構造の如何にかかわらず適用可能である。

【００４２】さらに、本考案は、このようにして交換されるチャックに限定されず、例えば、回転軸４１と一体化されたチャックにも適用可能である。また、本実施例では、単一のワークについて研削加工が完了した際に図示されないバキューム装置の駆動を停止しても、そのバキューム装置から貫通孔４４₁ 、４４₂および連結溝５０を介して吸着溝４９₁〜４９_Nに至る空間に減圧空気が残留し、これらの連結溝や吸着溝の断面積およびその吸着溝の数が少ない場合にはその減圧空気によってテーブル２１からワークを取り外す作業が妨げられるが、このような妨げに抗して効率的に加工済みのワークを取り外す必要がある場合には、上述した空間の何れかの位置（例えば、バキューム装置と貫通孔４４₁ との連結点）にバキューム装置の駆動停止に連動して大気に開放する逆止弁を設けてもよい。

【００４３】

【考案の効果】

以上説明したように本考案では、吸着面と半導体ウエハとの間で挟まれた空間にその半導体の形状のバラツキに応じた湾曲によって生じる隙間を柔らかな弾性体からなる環状パッキンで閉塞し、吸気路を介して空気が吸引されたときに、その吸着面に半導体ウエハを機械的な損傷を与えることなく吸着保持できる。

【００４４】すなわち、半導体ウエハは、上述した湾曲の程度が環状パッキンによって吸収可能な範囲内であれば、吸着面に安定に保持され、かつ研削加工中に回転されたり外部から与えられる力に対して一定の強度で吸着面に保持される。

【００４５】したがって、本考案を適用した半導体ウエハ外周加工装置では、加工の対象となる半導体ウエハの形状誤差を許容しつつ加工精度および運用効率が高められる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の原理構成図である。

【図２】本考案の一実施例を示す図である。

【図３】半導体ウエハ外周加工装置の構成例を示す図で
ある。

【図４】従来のチャックの構造を示す図である。

【符号の説明】

１１，３２半導体ウエハ１３吸着面１５開口部１７吸気路１９，２３環状パッキン２１，４２テーブル２２パッキン溝３１チャック３３砥石台３４搬送装置３５砥石３６ベルト３７動力源３８フォーク３９ガイドレール４１回転軸４３ボルト４４貫通孔４５突起４６雌螺子４７溝４８中央溝４９吸着溝５０連結溝５１雄螺子

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】研削加工の対象となる半導体ウエハ（１
１）に研削しろを確保して吸着可能な形状を有する吸着
面（１３）と、吸引口となる開口部（１５）を有してその開口部から前
記吸着面（１３）に貫通する吸気路（１７）とを備えた
チャックにおいて、前記吸着面（１３）上に環状に埋設され、その吸着面か
ら前記半導体ウエハ（１１）との間に形成され得る隙間
の幅以上突出してその半導体ウエハの弾性限界未満の弾
性力を得る断面形状を有し、かつその半導体ウエハより
硬度が小さな弾性材からなる環状パッキン（１９）を備
えたことを特徴とするチャック。