JP2008062329A - ワーク用チャック装置 - Google Patents

Abstract

【課題】チャックテーブルのテーブル面に吸着溝や連通溝等の凹凸が形成されている場合でも、該凹凸のために支持プレートが変形することのないように構成することにより、ワークと吸着パッドとの間の隙間の形成を防止するワーク用チャック装置を提供する。
【解決手段】真空源に通じる吸引孔１４を中央に備えたチャックテーブル３の円形のテーブル面３ａに、テーブル面３ａを覆うためのカバープレート４を取り付けると共に、カバープレート４上に支持プレート５を取り付け、支持プレート５の上面に吸着パッド６を取り付けて、吸着パッド６に、複数の環状の吸着溝１６を同心状に形成すると共に、これらの吸着溝１６と吸引用の中心孔１５とを連通させるための連通溝１７を放射状に形成する。
【選択図】図３

Description

本発明は、半導体ウエハやガラスウエハ、その他のセラミックスウエハのような各種ワークに外周研磨や表面研磨あるいは洗浄等の各種処理を施す場合に、これらのワークを真空吸着によってチャックするためのワーク用チャック装置に関するものである。

この種のワーク用チャック装置として、従来、特許文献１や特許文献２あるいは特許文献３に記載されたものが公知である。これらのチャック装置は、真空源に通じる吸引孔を中央位置に備えたチャックテーブルのテーブル面に、ワーク用吸着パッドを取り付けると共に、該吸着パッドに上記吸引孔に通じる複数の円環状をした吸着溝を形成し、これらの吸着溝によってワークを真空吸着するものである。

ところが、上記従来のチャック装置は、チャックテーブルのテーブル面に直接吸着パッドを貼着した構成であるため、該テーブル面の大きさに合ったワークのチャックにしか用いることができず、ワークの径が様々に異なる場合には、それぞれのワークに合った大きさのチャックテーブルを用意する必要があった。また、テーブル面が損傷を受けたり、チャックテーブルの一部（例えば特許文献３における本体外周の外フランジ部）が破損した場合などには、該チャックテーブル全体を交換しなければならなかった。

一方、特許文献４には、搬送アームにスペーサを介して平面状シート部材（吸着パッド）を取り付けた基板搬送アームが開示されている。しかし、このものは、１つの搬送アームの複数箇所に上記スペーサと平面状シート部材とを取り付けた構成であるため、構造が複雑で部品数も多くなり、製造コストがかかる。しかも、径の異なるワークに対応するためには、上記スペーサ及び平面状シート部材の配置がそのワークに合った搬送アームを用意する必要がある。

そこで本出願人は、上述した従来の問題点を解消できるワーク用チャック装置を、特願２００５−３３４８９１号により提案した。これは、チャックテーブルのテーブル面に、支持プレートを介して吸着パッドを取り付けたもので、チャックテーブルはそのままで、ワークの径に合った支持プレート及び吸着パッドを選択的に使用することにより、様々な径のワークを吸着により保持させることができるものである。

特開平６−２４６６０９号公報 特開平１１−２７４２８０号公報 特開２００５−３１１０４０号公報 特開２０００−１３３６９４号公報

ところが、上記新提案のチャック装置は、支持プレートとして変形しにくいものを使用する場合は何ら問題はないが、比較的薄肉で弾性変形可能な支持プレートを、例えば上記特許文献１や特許文献２に記載されているような、テーブル面にワーク用吸着溝や該吸着溝を中央の吸引孔に連通させる連通溝等が直接形成されている既存のチャックテーブルに取り付けて使用するような場合に、上記吸着溝や連通溝等の部分で該支持プレートが変形し、ワークと吸着パッドとの間に隙間が生じて吸着力が低下することが考えられる。

そこで本発明の目的は、上記新提案のチャック装置を更に改良し、テーブル面に吸着溝や連通溝等の凹凸が形成されているチャックテーブルを使用する場合であっても支持プレートが変形しないように構成することにより、上記凹凸に起因するワークと吸着パッドとの間の隙間の形成を防止し、確実にワークを吸着、保持できるようにすることにある。

上記目的を達成するため、本発明によれば、真空源に通じる吸引孔を中央に備えたチャックテーブルのテーブル面に、該テーブル面を覆うためのカバープレートを被着すると共に、該カバープレート上に上記テーブル面と同等以上の大きさを有する弾性あるパッド用支持プレートを取り付け、該支持プレートの上面にワーク用吸着パッドを取り付け、これらのカバープレート及び支持プレートの中央に上記吸引孔に通じる中心孔を形成し、上記吸着パッドに該中心孔を取り囲む環状の吸着溝を形成すると共に、該吸着パッド及び上記支持プレートの少なくとも一方に、上記吸着溝と中心孔とを相互に連通させるための連通溝を形成したことを特徴とするワーク用チャック装置が提供される。

本発明においては、上記支持プレートと吸着パッドとが、互いに同じ外形形状及び大きさを有するように構成することができる。
本発明において好ましくは、上記支持プレートが、上記テーブル面及びカバープレートより大径をなしていて、これらのテーブル面及びカバープレートから外周部分がはみ出した状態に取り付けられ、このはみ出した外周部分によって可撓部が形成されていることである。

また、本発明においては、上記カバープレートの外周部において該カバープレートと支持プレートとを相互に非接着とすることにより、環状のギャップが形成されていても良い。
この場合、上記カバープレートと支持プレートとの間に、上記ギャップ内にスラリーが侵入するのを防止するための環状で弾性を有するスラリー侵入防止部材が設けられていることが望ましい。

本発明のチャック装置によれば、チャックテーブルのテーブル面に該テーブル面を覆うためのカバープレートを取り付け、このカバープレートを介してパッド用支持プレートを取り付けたので、上記テーブル面にワーク用吸着溝等の凹凸が形成されている場合でも、上記カバープレートによってこの凹凸の部分で支持プレートが変形するのが防止され、ワークと吸着パッドとの間に隙間が形成されることがない。従って、確実にワークを吸着、保持することができる。また、上記チャックテーブルはそのままで、ワークの径に合った支持プレート及び吸着パッドを選択的に使用することにより、様々な径のワークを吸着、保持することができる。

図１〜図３は本発明に係るワーク用チャック装置の第１実施形態を示すものである。このチャック装置１Ａは、半導体ウエハなどの薄板状のワーク３０に外周研磨を施すための外周研磨装置に付設され、加工中のワーク３０を真空吸着により保持するもので、円柱状をした主軸２の上端に、ステンレス等の金属や硬質合成樹脂などの硬質素材により形成された円盤形のチャックテーブル３を有していて、このチャックテーブル３の上面の円形をしたテーブル面３ａに、カバープレート４を介してパッド用支持プレート５を取り付け、この支持プレート５上にワーク用吸着パッド６を取り付け、この吸着パッド６を介してワーク３０を真空吸着するように構成されている。
上記主軸２とチャックテーブル３とは、図示したように一体に形成しても良いが、それらを別体に形成し、螺子で相互に連結しても良い。

上記カバープレート４は、上記テーブル面３ａとほぼ同径をなす平坦な円板形のプレートであって、合成樹脂や金属等の好ましくは弾性を有する素材によって一定の厚さに形成され、上記テーブル面３ａ上に両面接着シート８で同心状に取り付けられている。このカバープレート４は、上記テーブル面３ａを覆うことによって該テーブル面３ａ上の凹凸を遮断するもので、例えば図３に鎖線で示すように、テーブル面３ａ上に、ワーク用吸着溝や該吸着溝をテーブル中央の吸引孔に連通させる連通溝等の凹溝３ｂが形成されているような場合に、この凹溝３ｂを覆うことによって該テーブル面３ａ上の凹凸を遮断し、上記凹溝３ｂの部分で支持プレート５が変形するのを防止するものである。

一方、上記支持プレート５は、上記カバープレート４と同様の素材によって弾性変形可能なるように形成された一定厚さを有する平坦な円板形プレートであって、上記テーブル面３ａ及びカバープレート４より大径をなし、該カバープレート４上に両面接着シート９で同心状に取り付けられている。従ってこの支持プレート５の外周部は、上記テーブル面３ａ及びカバープレート４からはみ出した状態となっている。また、上記カバープレート４の外周部においては、該カバープレート４と支持プレート５との間に上記接着シート９を介在させることなく、両プレート４，５を相互に非接着とすることにより、これら両プレート４，５間に、ワーク３０の撓みに追随して上記支持プレート５に弾性変形を生じさせるための環状のギャップ１０が介設されている。この構成により、上記支持プレート５の外周部には、上記カバープレート４の回りにはみ出したはみ出し部１２ａと、その内側の上記ギャップ１０に面する部分である非接着部１２ｂとによって、ワーク３０の研磨時に該ワークの変形に追随して弾性変形可能な可撓部１２が形成されている。
なお、上記支持プレート５の厚さは、図示した例では上記カバープレート４よりやや厚く形成されているが、該カバープレート４と同じ厚さかそれより薄くても構わない。

上記支持プレート５の上面には、該支持プレート５と等しい大きさを有する上記吸着パッド６が、接着剤や両面接着シート等の接着手段によって全面的に取り付けられている。この吸着パッド６は、予め上記支持プレート５に取り付け、そのあとこの支持プレート５を、テーブル面３ａ上に取り付けた上記カバープレート４上に上記両面接着シート９で取り付けることが望ましい。

かくして、上記テーブル面３ａ上にカバープレート４を介して支持プレート５を取り付けることにより、該テーブル面３ａに吸着溝等の凹溝３ｂが形成されていても、上記カバープレート４で該凹溝３ｂが覆われることによってテーブル面３ａ上の凹凸が遮断され、凹溝３ｂの部分で上記支持プレート５が変形するのが防止される。

上記主軸２及びチャックテーブル３の内部には、図示しない真空源に通じる吸引孔１４が中心軸線Ｌに沿って延びていて、この吸引孔１４の先端はテーブル面３ａの中央位置に開口している。また、上記両面接着シート８，９とカバープレート４、支持プレート５、及び吸着パッド６の中心部にも、上記吸引孔１４に通じる中心孔１５がこれら各部材を貫通するように形成されている。

そして、上記吸着パッド６には、径の異なる円環状をした複数のワーク用吸着溝１６が上記中心孔１５を中心にして同心状に形成されると共に、これらの吸着溝１６と上記中心孔１５とを結ぶ複数の連通溝１７が放射方向に形成されている。

なお、上記実施形態においては、上記連通溝１７を吸着パッド６に形成しているが、この連通溝１７は支持プレート５に形成しても良く、あるいは、吸着パッド６と支持プレート５の両方に形成しても良い。

上記構成を有するチャック装置１Ａには、上記支持プレート５及び吸着パッド６よりも径の大きい円形のワーク３０が、該吸着パッド６を介して真空吸着される。このワーク３０は、図４に示すように、外周部にベベル面３０ａ，３０ｂと円周端面３０ｃとを有するもので、これらのベベル面３０ａ，３０ｂと円周端面３０ｃとに、図５及び図６に示すように、第１〜第４の４つの研磨部材２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄによって外周研磨が施される。このとき上記チャックテーブル３は、主軸２に連結された図示しない駆動源により、中心軸線Ｌの回りに所要の速度で駆動、回転される。

上記第１研磨部材２０ａはワーク３０の表面側のベベル面３０ａを研磨し、第２研磨部材２０ｂは裏面側のベベル面３０ｂを研磨し、第３及び第４研磨部材２０ｃ及び２０ｄはそれぞれ円周端面３０ｃを研磨するものである。また、上記第１研磨部材２０ａと第２研磨部材２０ｂとは、チャックテーブル３を挟んで互いに相対する位置に配設され、第３研磨部材２０ｃと第４研磨部材２０ｄとは、これら第１研磨部材２０ａと第２研磨部材２０ｂとの間の位置において上記チャックテーブル３を挟んで互いに相対するように配設されている。しかし、上記第３研磨部材２０ｃと第４研磨部材２０ｄのうち一方は省略しても良い。

上記各研磨部材２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄは、金属や合成樹脂又はセラミック等からなる硬質の基材２１に弧状の湾曲部２１ａを形成し、この湾曲部２１ａの内面に柔軟性ある研磨パッド２２を貼着することにより、該研磨パッド２２からなる湾曲した作業面２２ａを形成したもので、この作業面２２ａを上記ベベル面３０ａ，３０ｂと円周端面３０ｃとに押し付けて研磨するものである。従って、上記第１研磨部材２０ａと第２研磨部材２０ｂとは、作業面２２ａの母線をそれぞれ表面側及び裏面側のベベル面３０ａ，３０ｂに沿う方向に傾斜させて配設されており、また、第３研磨部材２０ｃと第４研磨部材２０ｄとは、作業面２２ａの母線を上記円周端面３０ｃと平行する鉛直方向に向けて配設されている。

上記研磨部材２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄはそれぞれ、図示しない支持機構により移動自在に支持されていて、上記チャックテーブル３に対するワーク３０の搬入及び搬出時には、その作業の邪魔にならないようにチャックテーブル３から離れた待避位置まで後退し、ワーク３０の研磨時に、図示した加工位置まで前進して各作業面２２ａがベベル面３０ａ，３０ｂ及び円周端面３０ｃに当接するようになっている。また、研磨中はワークとの接触位置を変えるため、ベベル面３０ａ，３０ｂ及び円周端面３０ｃに沿う方向にゆっくりと移動する。

外周研磨時に上記ワーク３０には、第１研磨部材２０ａによって下向きの加工圧が作用すると共に、第２研磨部材２０ｂによって上向きの加工圧が作用する。そして、ワーク３０に上向きの加工圧が作用する部分では、該ワーク３０が上向きに撓んで吸着パッド６から剥離し易くなる。一方、ワーク３０に下向きの加工圧が作用する部分では、該ワーク３０は下向きに撓むが、それによって吸着パッド６に押し付けられるので、剥離は生じにくい。

上述したワーク３０の撓みによる剥離を防止するには、基本的には吸着のための真空圧を十分高めておけば良いが、その他に、上述したように支持プレート５を弾性変形可能なるように形成し、ワーク３０の撓みに追随して撓ませることにより、吸着パッド６からのワーク３０の剥離を確実に防止することができる。上記実施形態においては、支持プレート５の外周部分に、はみ出し部１２ａと非接着部１２ｂとからなる可撓部１２が形成されていて、この可撓部１２がワーク３０の撓みに追随して撓むようになっており、これにより、該ワーク３０と吸着パッド６との間の隙間の形成が防止されるため、該ワーク３０が吸着パッド６から剥離することがない。この場合の上記支持プレート５の柔軟性の度合いは、必ずしもワーク３０の撓みに抵抗なく完全に追随できるものである必要はなく、真空圧による吸着力も考慮し、ワーク３０が剥離しない程度に該ワークの撓みに抗しながら弾性変形できる程度であれば良い。

このような条件に合致する上記支持プレート５の厚さは、その材質や加工圧の大きさあるいはワーク３０の種類等によっても異なるが、例えば０．１〜１０ｍｍ程度である。また、該支持プレート５の厚さがある程度大きい場合には、該支持プレート５の外周の上記可撓部１２の厚さを薄く形成することにより、この可撓部１２において支持プレート５をより撓み易くすることもできる。

かくして、上記構成のチャック装置によれば、チャックテーブル３のテーブル面３ａにカバープレート４を介して支持プレート５を取り付け、この支持プレート５に吸着パッド６を取り付けたことにより、上記テーブル面３ａに吸着溝等の凹溝３ｂが形成されていても、上記カバープレート４によりこの凹溝３ｂが覆われてテーブル面３ａ上の凹凸が遮断されるため、該凹溝３ｂの部分で支持プレート５が変形することがなく、従って、上記凹溝３ｂによるワーク３０と吸着パッド６との間の隙間の形成が確実に防止されることになる。しかも、研磨加工時に上記支持プレート５の可撓部１２がワーク３０の撓みに追随して弾性変形することにより、該ワーク３０の撓みに伴う隙間の形成も確実に防止される。また、上記チャックテーブル３はそのままで、ワーク３０の径に合った支持プレート５及び吸着パッド６を選択的に使用することにより、様々な径のワークを吸着、保持することができる。

図７は本発明に係るチャック装置の第２実施形態を示すもので、この第２実施形態のチャック装置１Ｂが上記第１実施形態のチャック装置１Ａと異なる点は、カバープレート４と支持プレート５との間に形成されたギャップ１０内にスラリーが侵入するのを防止するため、これら両プレート４，５間に、環状をしたスラリー侵入防止部材２３が設けられている点である。このスラリー侵入防止部材２３は、弾性を有する素材からなっていて、環状をした上記ギャップ１０内に上記両プレート４，５と同心状に配設され、接着剤や両面接着シート等の接着手段でこれら両プレート４，５のうち少なくとも一方に取り付けられている。これにより、上記ギャップ１０内へのスラリーの侵入が防止されるため、該スラリーとの接触による両面接着シート９の剥離が生じにくくなる。また、上記スラリー侵入防止部材２３の弾性力を利用して、上記支持プレート５のカバープレート４方向への撓み量を調整することも可能である。
なお、この第２実施形態のチャック装置１Ｂにおける上記以外の構成及び作用については、実質的に上記第１実施形態のチャック装置１Ａと同じであるから、それらの主要な同一構成部分に第１実施形態と同じ符号を付し、その説明は省略する。

図８は本発明に係るチャック装置の第３実施形態を示すもので、この第３実施形態のチャック装置１Ｃが上記第１実施形態のチャック装置１Ａと異なる点は、支持プレート５がテーブル面３ａ及びカバープレート４と略同径をなしていて、外周部分にこれらのテーブル面３ａ及びカバープレート４の回りにはみ出すはみ出し部１２ａを有していないという点である。従って該支持プレート５の外周の可撓部１２は、ギャップ１０に面する非接着部１２ｂのみで形成されていることになる。

なお、上記ギャップ１０内には、上記第２実施形態のチャック装置のように、スラリーが侵入するのを防止するためのスラリー侵入防止部材を配設することもできる。
この第３実施形態のチャック装置１Ｃにおける上記以外の構成及び作用については、実質的に上記第１実施形態のチャック装置１Ａと同じであるから、それらの主要な同一構成部分に第１実施形態と同じ符号を付し、その説明は省略する。

図９は本発明に係るチャック装置の第４実施形態を示すもので、この第４実施形態のチャック装置１Ｄが上記第１実施形態のチャック装置１Ａと異なる点は、支持プレート５がカバープレート４の全面に接着シート９で取り付けられることにより、これら両プレート４，５間に上記第１〜第３実施形態にあるようなギャップ１０が形成されていないという点である。従って該支持プレート５の外周の可撓部１２は、テーブル面３ａ及びカバープレート４からはみ出したはみ出し部１２ａのみで形成されていることになる。
この第４実施形態のチャック装置１Ｄにおける上記以外の構成及び作用については、実質的に上記第１実施形態のチャック装置１Ａと同じであるから、それらの主要な同一構成部分に第１実施形態と同じ符号を付し、その説明は省略する。

図１０は本発明に係るチャック装置の第５実施形態を示すもので、この第５実施形態のチャック装置１Ｅが上記第１実施形態のチャック装置１Ａと異なる点は、支持プレート５がテーブル面３ａ及びカバープレート４と略同径をなしていて、該カバープレート４に対して全面的に両面接着シート９で取り付けられているという点である。従って、上記支持プレート５の外周には、第１〜第４実施形態にあるような可撓部１２は形成されていない。この実施形態は、支持プレート５にワーク３０の撓みに応じた弾性変形を生じさせる必要のない加工条件下で用いられるもので、吸着パッド６の吸着力によってワーク３０の剥離が防止されている。
この第５実施形態のチャック装置１Ｅにおける上記以外の構成及び作用については、実質的に上記第１実施形態のチャック装置１Ａと同じであるから、それらの主要な同一構成部分に第１実施形態と同じ符号を付し、その説明は省略する。

上記各実施形態においては、完全に円形をしたワークをチャックする場合について説明されているが、ワークの外周の一部にＶ字形あるいはＵ字形のノッチが形成されていても構わない。
また、図１１に示す第６実施形態のように、ワーク３０の外周の一部に直線状のオリエンテーションフラット３０ｄが形成されている場合には、支持プレート５及び吸着パッド６を、このワーク３０と相似形で該ワーク３０より小径に形成すれば良い。即ち、外周の一部に直線部２５を有する形に形成すれば良い。この場合、チャックテーブル３のテーブル面３ａとカバープレート４は円形のままで良いため、このような特殊な形状のワーク３０に対しても対応が容易になる。

なお、上記各実施形態においては、上記カバープレート４及び支持プレート５の取り付けに両面接着シート８，９が用いられているが、これらの両面接着シート８，９の代わりに、接着剤やその他の適宜接着手段を用いることもできる。
また、上記各実施形態のチャック装置は、ワークに外周研磨を施すための外周研磨装置に設置されるものであるが、本発明の技術は、ワークに表面研磨あるいは洗浄等の各種処理を施すための装置に用いるチャック装置や、ワークを搬送するためのチャック装置等においても、同様に適用することができる。

本発明に係るチャック装置の第１実施形態を概略的に示す側面図であって、ワークが真空吸着されている状態を示している。 ワークを真空吸着していない状態の図１の平面図である。 図１の部分拡大断面図である。 ワークの一例を示す部分拡大図である。 ワークに外周研磨を施す状態を概念的に示す要部側面図である。 図５の平面図である。 第２実施形態のチャック装置を示す部分断面図である。 第３実施形態のチャック装置を示す部分断面図である。 第４実施形態のチャック装置を示す部分断面図である。 第５実施形態のチャック装置を示す部分断面図である。 第６実施形態のチャック装置を示す平面図である。

符号の説明

１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ チャック装置
３ チャックテーブル
３ａ テーブル面
４ カバープレート
５ 支持プレート
６ 吸着パッド
１０ ギャップ
１２ 可撓部
１４ 吸引孔
１５ 中心孔
１６ 吸着溝
１７ 連通溝
２３ スラリー侵入防止部材
３０ ワーク

Claims (5)

1. 真空源に通じる吸引孔を中央に備えたチャックテーブルのテーブル面に、該テーブル面を覆うためのカバープレートを被着すると共に、該カバープレート上に上記テーブル面と同等以上の大きさを有する弾性あるパッド用支持プレートを取り付け、該支持プレートの上面にワーク用吸着パッドを取り付け、これらのカバープレート及び支持プレートの中央に上記吸引孔に通じる中心孔を形成し、上記吸着パッドに該中心孔を取り囲む環状の吸着溝を形成すると共に、該吸着パッド及び上記支持プレートの少なくとも一方に、上記吸着溝と中心孔とを相互に連通させるための連通溝を形成したことを特徴とするワーク用チャック装置。
2. 上記支持プレートと吸着パッドとが、互いに同じ外形形状及び大きさを有することを特徴とする請求項１に記載のチャック装置。
3. 上記支持プレートが、上記テーブル面及びカバープレートより大径をなしていて、これらのテーブル面及びカバープレートから外周部分がはみ出した状態に取り付けられ、このはみ出した外周部分が可撓部を形成していることを特徴とする請求項１又は２に記載のチャック装置。
4. 上記カバープレートの外周部において該カバープレートと支持プレートとを相互に非接着とすることにより、環状のギャップが形成されていることを特徴とする請求項１から３の何れかに記載のチャック装置。
5. 上記カバープレートと支持プレートとの間に、上記ギャップ内にスラリーが侵入するのを防止するための環状で弾性を有するスラリー侵入防止部材が設けられていることを特徴とする請求項４に記載のチャック装置。

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