JPH11347878A - チャック交換方法及び交換装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ウェハ，ディスク基板加工等薄板状の部品の
加工を効率よく行うチャック交換方法及び交換装置を提
供する。 【解決手段】 加工テーブル１６側に取り付けた第１の
ディスク１７を保持する第１の真空チャック１８と、洗
浄装置２４側に取り付けた第２のディスク２５を保持す
る第２の真空チャック２６と、これらのチャック１８，
２６を同時に掴み、チャックの位置を１８０°旋回させ
て交換する交換アーム２９を具えた駆動装置３０とから
なり、第１，第２のディスク１７，２５を保持した第
１，第２の真空チャック１８，２６をそれぞれつかんだ
まま同時交換するものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ウェハ，ディスク
基板加工等薄板状の部品の加工を効率よく行うチャック
交換方法及び交換装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来よりウェハ，ディスク基板等の円盤
状の板（以下「ディスク」という）の表面を砥石等で研
削仕上を行う場合には、該ディスクを保持する方法とし
て真空チャックが用いられている。この真空チャックを
用いたディスク表面研削装置の一例を図１４に示す。図
１４に示すように、従来のディスク表面研磨装置は、機
械ベース０１上に設けられ、第１のベース０２上をＸ軸
方向に移動自在の送り摺動台０３と、該摺動台０３上に
設けられ、取付け台０４を介して取付けられたモータ０
５を具えた加工テーブル０６と、該加工テーブル０６に
着脱自在に取付けられ、ディスク０７を真空保持する真
空チャック０８と、該ディスク０７面と対向する側に設
けられ第２のベース０９上をＹ軸方向に移動自在の送り
摺動台０１０と、該摺動台０１０上に取付けられたモー
タ０１１を具えた主軸０１２と、該主軸０１２に取り付
けた研削砥石０１３とからなる。なお、上記真空チャッ
ク０７は通常流体が通過可能な多孔質の材料から構成さ
れ、図示しない真空ポンプにより真空度を保持してい
る。

【０００３】上記のような従来の研削装置では、被加工
物のディスク０６は、機械ベース０１上に配置された搬
入カセット０１４から第１のロボット０１５を介して１
枚毎に取り出され、洗浄装置０１６を経て、第２のロボ
ット０１７により運ばれて、真空チャック０８に吸着さ
れる。その後、加工テーブル０６が砥石０１３の研削位
置まで移動し、モータ０１１と結合した主軸０１２によ
り回転を与えられた砥石０１３が、ディスク０７側に接
近しつつ表面と接触し、研削加工が開始される。研削が
終了すると、砥石０１３が離れ、最初のディスク設置位
置まで加工テーブル０５が戻り、ここで研削により付着
した加工屑や研磨剤等を水洗浄等によって取り除くよう
にしている。また、ディスク０７がウェハの場合には、
薄い（約８ｍｍ程度）ので良好な真空保持を行うため
に、加工開始前に真空チャック０８に付着した加工屑や
研磨剤等を完全に取り除く必要があり、このため真空チ
ャックの表面をブラシや硬質材料でこすったり、また清
浄水で洗い流すようにしたりしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
装置では、加工機に１つの真空チャック０８しか具えて
おらず、しかも洗浄時間と研削加工時間とがほぼ同等で
あり、これらが順番に繰替えされるので、洗浄している
間には研削することができず加工能率が向上しない、と
いう問題がある。

【０００５】本発明は、上記問題に鑑み、研削加工を行
っている間において洗浄を行うことができるチャック交
換方法及び交換装置を提供することを課題とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決する［請
求項１］の発明は、ワークを保持するチャックを少なく
とも二以上設け、ワークを保持したチャックをつかんだ
まま同時交換することを特徴とする。

【０００７】［請求項２］の発明は、加工テーブル側に
取り付けたワークを保持する真空チャックと、洗浄装置
側に取り付けたワークを保持する真空チャックとを同時
に掴み交換することを特徴とする。

【０００８】［請求項３］の発明は、請求項１又は２に
おいて、ワーク交換後に、同一時間内に加工及び洗浄を
実施することを特徴とする。

【０００９】［請求項４］の発明は、ワークを保持する
チャックを少なくとも二以上設け、ワークを保持した真
空チャックを掴みつつ交換する交換手段を設けたことを
特徴とする。

【００１０】［請求項５］の発明は、加工テーブル側に
取り付けたワークを保持する第１のチャックと、洗浄装
置側に取り付けたワークを保持する第２のチャックと、
ワークを保持した第１及び第２のチャックを同時に掴み
つつ交換する交換手段とを設けたことを特徴とする。

【００１１】［請求項６］の発明は、請求項４又は５に
おいて、ディスク交換後に、同一時間内に加工及び洗浄
を実施することを特徴とする。

【００１２】［請求項７］の発明は、請求項４乃至６に
おいて、上記チャックは真空チャックであり、ディスク
交換時において一時的に負圧を保持することを特徴とす
る。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を説明す
るが、本発明はこれに限定されるものではない。

【００１４】図１は本実施の形態にかかる真空チャック
交換装置を具えたディスク表面研磨装置の概略図であ
る。図２はそのＡ−Ａ線矢視図である。図１，図２に示
すように、本実施の形態にかかるディスク表面研磨装置
は、機械ベース１１上に設けられ、第１のベース１２上
をＸ軸方向（図１中左右方向）に移動自在の送り摺動台
１３と、該摺動台１３上に設けられ、取付け台１４を介
して取付けられたモータ１５を具えた加工テーブル１６
と、該加工テーブル１６に着脱自在に取付けられ、第１
のディスク１７を真空保持する第１の真空チャック１８
と、該ディスク１７面と対向する側に設けられ第２のベ
ース１９上をＹ軸方向（図１中上下方向）に移動自在の
送り摺動台２０と、該摺動台２０上に取付けられたモー
タ２１を具えた主軸２２と、該主軸２２に取り付けた研
削砥石２３と、上記加工テーブル１６に隣接して設けら
れた洗浄装置２４側に設けられ、第２のディスク２５を
真空保持する真空チャック２６と、第１のディスク１７
を保持する第１の真空チャック１８と第２のディスク２
５を保持する第２の真空チャック２６とを同時に掴む爪
２７，２８を有する交換アーム２９と、該交換アーム２
９を旋回させる駆動装置３０とからなる。なお、上記真
空チャックは後述するように、通常流体が通過可能な多
孔質の材料から構成され、図示しない真空ポンプにより
真空度を保持している。なお、図１中、符号３１は洗浄
水ノズル、３２はディスク搬入カセット、３３は第１の
ディスク移動ロボット、３４は第１のディスク洗浄装
置、３５は第２のディスク移動ロボット、３６は第２の
ディスク洗浄装置、３７はディスク出口カセットを各々
図示する。

【００１５】本実施の形態にかかる真空チャック交換装
置は、加工テーブル１６側に取り付けた第１のディスク
１７を保持する第１の真空チャック１８と、洗浄装置２
４側に取り付けた第２のディスク２５を保持する第２の
真空チャック２６と、これらのチャック１８，２６を同
時に掴み、チャックの位置を１８０°旋回させて交換す
る交換アーム２９を具えた駆動装置３０とからなり、第
１，第２のディスク１７，２５を保持した第１，第２の
真空チャック１８，２６をそれぞれつかんだまま同時交
換するものである。なお、第１の第１の真空チャック１
８については、以下の説明上交換位置を明瞭にするた
め、図面中の部材に斜線を施している。

【００１６】本実施の形態では、ディスク保持手段とし
ての真空チャックは２種類としているが、本発明はこれ
に限定されるものではなく、３種類としてもよい。

【００１７】また、図１において、砥石２３の主軸２２
の軸心を中心として対称な位置に上述した洗浄装置２４
及び交換アーム２９を具えた駆動装置３０をさらに１セ
ット設け、研削手段を中心として加工テーブル１６を左
右交互に移動させ、各々の位置でディスク交換を交互に
行うようにしてもよい。

【００１８】上記真空チャック交換装置を具えた表面研
磨装置において、被加工物（ワーク）の第１のディスク
１７は加工テーブル１６に結合された第１の真空チャッ
ク１８に吸着されており、一方、チャック洗浄位置の第
２のディスク２５は搬入カセット３２から第１のディス
クロボット３３により１枚毎に取り出され、第１のディ
スク洗浄装置３４を経て、第２のディスク移動ロボット
３５により洗浄装置２４側の第２の真空チャック２６に
運ばれ吸着されている。

【００１９】図３は砥石２３でディスク表面を研削して
いる状態を示す。図３において、加工テーブル１６が砥
石２３の方へ移動し、モータ２１と結合した主軸２２に
より回転を与えられた砥石２３が第１のディスク１７と
接触し、研削加工が行われる。加工が終了すると、図１
に示すように砥石２３が加工テーブル１６側から離れ、
ディスク交換位置まで移動する。加工済みの第１のディ
スク１７を保持した第１の真空チャック１８と、加工前
の第２のディスク２５を保持した第２の真空チャック２
６とが交換アーム１９に掴まれ、駆動装置３０によりデ
ィスクを保持した真空チャックの場所を交換する。

【００２０】この交換動作の一連の動作を図４〜図１１
に示す。図４は加工テーブル１６側に真空保持された第
１のディスク１７の表面が研削された後、所定の位置ま
で戻る状態を示す。この際交換アーム２９に設けられた
爪２７，２８は各々の開いており、一方の洗浄装置２４
側に設けた第２の真空チャック２６に保持されている第
２のディスク２５は洗浄が終了されており、これから研
削加工がなされるものである。

【００２１】図５は交換アーム２９内の凹部２９ａに研
削後の第１のディスク１７を保持した第１の真空チャッ
ク１８が収まった状態を示す。

【００２２】図６は交換アーム２９に設けられた爪２
７，２８で第１，第２のディスク１７，２５を保持した
第１，第２の真空チャック１８，２６の周囲を掴んだ状
態を示す。

【００２３】図７は、第１，第２の真空チャック１８，
２６を負圧状態で保持したまま真空チャック側の真空を
解除し、駆動装置３０により第１，第２の真空チャック
１８，２６を加工テーブル１８側及び洗浄装置２４側か
ら同時に取外す状態を示す。

【００２４】図８は駆動装置３０により交換アーム２９
旋回させて真空チャックの位置交換が開始する状態を示
す。

【００２５】図９は交換アーム２９が１８０°旋回さ
れ、第１，第２のディスク１７，２５を保持した第１，
第２の真空チャック１８，２６の位置が交換された状態
を示す。

【００２６】図１０は第１，第２の真空チャック１８，
２６を掴んだ交換アーム２９を加工テーブル１８側及び
洗浄装置２４側に移動させる状態を示し、移動完了後真
空チャック１８，２６の真空引きを再開する状態を示
す。

【００２７】図１１は交換アーム２９の爪２７，２８を
開き、第１，第２の真空チャック１８，２６を解除する
状態を示す。

【００２８】上述したような交換動作により、加工後の
第１のディスク１７を保持した第１の真空チャック１８
が洗浄ノズル３１により洗浄され、その後、図１中に示
す第２のロボット３５により取り出され、ディスク洗浄
装置３６を経て出口カセット３７に格納される。

【００２９】図１２は図１のＢ−Ｂ矢視部分の第１の真
空チャックの加工テーブル側への取付けの詳細図であ
る。本実施の形態にでは、加工テーブル１６の内部に
は、複数の流路４１ａ，４１ｂが形成されており、該流
路は図示しない真空ポンプＡに接続され、第１の真空チ
ャック１８の裏面を吸引している。本実施の形態の第１
の真空チャック１８は、外周に凹部４２ａが形成された
チャック本体４２と該チャック本体４２にボルト４３に
より固定された多孔質部材４４とから構成されている。
該チャック本体４２内には軸方向に流路４５が形成され
ており、該流路４５にはスプリング４６により、図中右
方向に押されているボール４７が配されており、第１の
真空チャック結合時には加工テーブル１６側に固定され
た固定ピン４８により左方向に押し退けられ、流路４５
と加工テーブル側の流路４９とを接続し、さらに流路４
５と連通する流路５０により多孔質部材４４の裏面全体
を吸引することで第１のディスク１７を吸着するように
接続されている。本実施の形態ではスプリング４６とボ
ール４７とからなる逆止弁と固定ピン４８とにより負圧
状態を保持する弁装置５１を構成している。なお、図１
２において加工テーブル１６側に形成された第１のディ
スク１７を吸着する流路と連通して真空引きする第２の
流路４９には別の真空ポンプＢが接続されている。図１
２に示す状態では内部が負圧状態となっており、第１の
真空チャック１８及び第１のディスク１７は良好に保持
されている（前述した図４〜６、図１０，１１の状
態）。

【００３０】図１３は第１の真空チャック１８のチャッ
ク本体の外周に形成された凹部４２ａを交換アームの爪
２７，２７で掴み、流路４１ａ，４１ｂの真空を破り加
工テーブル１６側から第１の真空チャック１８を取出し
た状態（前述した図７〜９の状態）を示し、第１の真空
チャック１８内に形成された弁装置５１のボール４７に
より第１のディスク１７を保持する流路４５，５０を大
気と遮断して一時的に負圧状態を保持している状態であ
る。つまり、図４から図１１に示した真空チャックの位
置交換で説明したように、第１，第２の真空チャック１
８，２６を交換する間、第１，第２のディスク１７，２
５を吸着する負圧を一時的に保つようにしている。な
お、上記真空チャックの材料は多孔質材料に限定される
ものではなく、真空度を保持できる材料又は構造のもの
であればいずれのものでもよい。

【００３１】真空チャックの表面には、ディスクを取り
外す際、加工屑や砥粒の混じった加工液が付着するの
で、これを洗い流しておくことが次の加工ディスクを取
り付ける必須条件となる。図１の場合、加工テーブルの
真空チャック側で加工中チャック洗浄場所でディスクを
取り除いた後、洗浄ノズルで真空チャックの表面を洗い
流すようにしている。加工時間と洗浄時間がほぼ同時と
なるため、従来のようなチャック一台の場合より生産性
が向上する。すなわち、加工時間と洗浄時間とが同等の
場合、従来の一台の場合に比べて約２倍の生産性とな
り、作業効率の向上を図ることができる。非加工時間は
チャック交換の時間であり無駄がないものとなる。

【００３２】上述したように、図４から図１１までにお
いて、加工テーブルが交換アームの位置（図５）まで移
動、爪が真空チャックを掴み（図６）、チャックを加工
テーブルや洗浄場所から抜き出し（図７）、旋回して二
つのチャックを入れ替え（図８，９）、チャックをそれ
ぞれ締結し（図１０）、最後にチャックを開放する（図
１１）。この一連の動作は、加工時間と比べてわずかな
時間で済むこととなり、効率的な交換ができる。

【００３３】一例として図１に示すようなディスク表面
研磨装置を用い、ディスクとして１２インチのウェハの
表面を研削した場合では、研削加工に３分、洗浄に３分
を要するが、真空チャックの位置交換には５秒程度しか
からず、片側で洗浄している間に一方の場合で研削する
ことができ、加工能率が向上した。

【００３４】また、加工テーブル側や洗浄装置側とはデ
ィスクを保持した状態で真空状態を遮断しているが、該
真空状態を切り離してもディスクとチャックの多孔質面
との真空度は弁装置５１により負圧がロックされ真空度
が一時的に保持されており、図７から図１０までの交換
に要する時間が数秒以内であれば上記弁装置５１により
ディスクは良好に保持されていることとなる。

【００３５】なお、本実施の形態では、加工テーブル側
の真空チャックと洗浄装置側の真空チャックとの位置交
換をするようにしたが、本発明ではこれに限定されるも
のではなく、洗浄装置に代えて、他の前処理・後処理装
置としたり、一時的な待機場所としてもよい。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の［請求項
１］によれば、ワークを保持するチャックを少なくとも
二以上設け、ワークを保持したチャックをつかんだまま
同時交換するので、チャック交換効率が向上する。

【００３７】［請求項２］の発明によれば、加工テーブ
ル側に取り付けたワークを保持する真空チャックと、洗
浄装置側に取り付けたワークを保持する真空チャックと
を同時に掴み交換するので、チャック交換効率が向上す
る。

【００３８】［請求項３］の発明によれば、請求項１又
は２において、ワーク交換後に、同一時間内に加工及び
洗浄を実施するので、従来のように真空チャックが一台
の場合に比べて約２倍の生産性となり、作業効率の向上
を図ることができる。非加工時間はチャック交換の時間
であり無駄がないものとなる。

【００３９】［請求項４］の発明によれば、ワークを保
持するチャックを少なくとも二以上設け、ワークを保持
した真空チャックを掴みつつ交換する交換手段を設けた
ので、チャック交換効率が向上する。

【００４０】［請求項５］の発明によれば、加工テーブ
ル側に取り付けたワークを保持する第１のチャックと、
洗浄装置側に取り付けたワークを保持する第２のチャッ
クと、第１及び第２のチャックを同時に掴みつつ交換す
る交換手段とを設けたので、チャック交換効率が向上す
る。

【００４１】［請求項６］の発明によれば、請求項４又
は５において、ディスク交換後に、同一時間内に加工及
び洗浄を実施するので、従来のように真空チャックが一
台の場合に比べて約２倍の生産性となり、作業効率の向
上を図ることができる。非加工時間はチャック交換の時
間であり無駄がないものとなる。

【００４２】［請求項７］の発明によれば、請求項４乃
至６において、上記チャックは真空チャックであり、ワ
ーク交換時において一時的に負圧を保持するので、真空
チャックの交換においてもワークが良好に保持されてい
ることとなる。

【００４３】本発明では、ワークを保持したチャックを
交換するだけであるので、チャックを具えた加工テーブ
ル全体を交換するものではないので、スムースな交換が
でき効率的である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の本実施の形態にかかる真空チャック交
換装置を具えたディスク表面研磨装置の概略図である。

【図２】そのＡ−Ａ線矢視図である。

【図３】ディスク表面を研削している状態を示す図面で
ある。

【図４】真空チャック交換動作の一連の動作図である。

【図５】真空チャック交換動作の一連の動作図である。

【図６】真空チャック交換動作の一連の動作図である。

【図７】真空チャック交換動作の一連の動作図である。

【図８】真空チャック交換動作の一連の動作図である。

【図９】真空チャック交換動作の一連の動作図である。

【図１０】真空チャック交換動作の一連の動作図であ
る。

【図１１】真空チャック交換動作の一連の動作図であ
る。

【図１２】図１のＢ−Ｂ線矢視図である。

【図１３】真空チャック交換時に負圧状態でディスクを
保持している図である。

【図１４】従来技術にかかる真空チャック交換装置を具
えたディスク表面研磨装置の概略図である。

【符号の説明】

１１ 機械ベース １２ 第１のベース １３ 送り摺動台 １４ 取付け台 １５ モータ １６ 加工テーブル １７ 第１のディスク １８ 第１の真空チャック １９ 第２のベース ２０ 送り摺動台 ２１ モータ ２２ 主軸 ２３ 研削砥石 ２４ 洗浄装置 ２５ 第２のディスク ２６ 真空チャック ２７，２８ 爪 ２９ 交換アーム ３０ 駆動装置 ３１ 洗浄水ノズル ３２ ディスク搬入カセット ３３ 第１のディスク移動ロボット ３４ 第１のディスク洗浄装置 ３５ 第２のディスク移動ロボット ３６ 第２のディスク洗浄装置 ３７ ディスク出口カセット ４１ａ，４１ｂ 流路 ４２ａ 凹部 ４２ チャック本体 ４３ ボルト ４４ 多孔質部材 ４５ 流路 ４６ スプリング ４７ ボール ４８ 固定ピン ４９ 流路 ５０ 流路 ５１ 弁装置

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ワークを保持するチャックを少なくとも
   二以上設け、ワークを保持したチャックをつかんだまま
   同時交換することを特徴とするチャック交換方法。
2. 【請求項２】 加工テーブル側に取り付けたワークを保
   持する真空チャックと、洗浄装置側に取り付けたワーク
   を保持する真空チャックとを同時に掴み交換することを
   特徴とするチャック交換方法。
3. 【請求項３】 請求項１又は２において、 ワーク交換後に、同一時間内に加工及び洗浄を実施する
   ことを特徴とするチャック交換方法。
4. 【請求項４】 ワークを保持するチャックを少なくとも
   二以上設け、ワークを保持した真空チャックを掴みつつ
   交換する交換手段を設けたことを特徴とするチャック交
   換装置。
5. 【請求項５】 加工テーブル側に取り付けたワークを保
   持する第１のチャックと、洗浄装置側に取り付けたワー
   クを保持する第２のチャックと、ワークを保持した第１
   及び第２のチャックを同時に掴みつつ交換する交換手段
   とを設けたことを特徴とするチャック交換装置。
6. 【請求項６】 請求項４又は５において、 ディスク交換後に、同一時間内に加工及び洗浄を実施す
   ることを特徴とするチャック交換装置。
7. 【請求項７】 請求項４乃至６において、上記チャック
   は真空チャックであり、ディスク交換時において一時的
   に負圧を保持することを特徴とする真空チャック交換装
   置。