JP2020145295A - ウエハ保持装置 - Google Patents

Abstract

【課題】回転軸が高速で回転している状態でも、ジョイント部分での流体通路の切り替えを可能にし、エアや冷却水の漏洩をなくす低コストシール部材を用いた、高性能、長寿命のウエハ保持装置を提供する。【解決手段】ウエハを載置する回転テーブル１１であって、回転軸１３と、一端側が回転テーブル１１に通じ、他端側が流体源に連結されて軸中心に沿設される主流体通路１６と、一端側が主流体通路１６に通じ、他端側が回転軸１３の周面に開口している分岐通路１６Ａと、主流体通路１６に並設して回転軸１３に設けられ、一端側が回転テーブル１１に通じ、他端側が回転軸１３の周面に開口している副流体通路１７とが回転軸に設置されている。回転軸１３の外周面で、回転軸１３上を軸方向にスライドして、分岐通路１６Ａと副流体通路１７との間を連通する位置と、分岐通路１６Ａと副流体通路１７の連通を遮断する位置とに切り替え可能なスリーブ１４と、を備える。【選択図】図２

Description

本発明はウエハ保持装置に係り、特に半導体ウエハの製造工程で半導体ウエハの一面を研削・研磨加工する等に使用するウエハ保持装置に関するものである。

従来、半導体ウエハ（以下、単に「ウエハ」という）を加工する加工装置として、ウエハを目標である仕上げ厚みまで薄化する研削装置が知られており、また、ウエハの表面の平坦性を高めるために表面仕上げをする平面研磨装置も知られている。

それらウエハ加工装置では、加工するウエハを装着保持するチャックテーブルを一方の端に連結した回転軸と、その回転軸を、ベアリングを介して回転可能に支持するケーシングと、を備えている。そして、例えば平面研磨装置にあっては、チャックテーブルとカップホイール型の砥石とを有し、チャックテーブルでウエハの表面を吸着保持した状態で、ウエハと砥石との間に研磨液を供給しつつ、ウエハの裏面に砥石を押し付けてチャックテーブル及び砥石をそれぞれ回転させ、かつ、砥石を、ウエハの裏面上を軸中心に向かって摺動させることにより研削及び研磨を行っている。

このようなウエハ加工装置では、チャックテーブルにチャック用の負圧等のエアを供給するエア供給路と、チャックテーブルに加工時の発熱を抑えるための冷却水（チラー水）を供給する冷却水供給路等を必要とし、エア供給路や冷却水供給路等を回転軸内に配設している。また、エア供給路及び冷却水供給路に供給されるエア及び冷却水は、外部に設けられたエア供給源及び冷却水供給源からそれぞれ供給しなければならない。そこで、従来では、外部供給源と回転軸との間に、複数のポートを有するロータリジョイントを設けて、外部のエア供給源と回転軸内のエア供給路との間、及び、外部の冷却水供給源と回転軸内の冷却水供給路との間を、それぞれロータリジョイントを介して連結していた（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１８−１４２６１６号公報

しかしながら、特許文献１で知られるような、ロータリジョイントは、回転軸と一体に回転する内部ケースと、内部ケースの外周を覆って内部ケースと同心状に配置された外部ケースと、を備え、内部ケースが外部ケースに対して回転する状態で連結をしているので、その連結部の各ポートにおいてエア及び冷却水の漏洩が起こり易い。したがって、各ポートでのエア及び冷却水の漏洩をなくすのに、内部ケースと外部ケースの間に高価なメカニカルシール材を設けてシールする必要があり、高コストになるという問題点があった。

そこで、メカニカルシールの代わりに弾性ゴム等を用いた弾性シール材を採用することも考えられている。しかし、弾性ゴム等を用いた弾性シール材は、高速回転による摺動に耐えきれず、寿命が短いという問題点があった。

また、加工のためにウエハを吸着保持する回転テーブルでは、大小異なる径をしたウエハを、択一的に取り扱う場合がある。このように、大小異なる径のウエハを択一的に取り扱う場合、小径のウエハを取り扱う小径ウエハ用の領域部と、この小径用の領域部を含有する大径ウエハ用の領域部分とを備えている。この場合、小径ウエハを保持する場合は、小径ウエハ用の領域部だけを使用し、大径ウエハを保持する場合は、大径ウエハ用の領域部を使用するが、この場合、大径ウエハが小径用の領域部を覆った状態で大径ウエハ用の領域部を使用する。

したがって、回転テーブルに例えば冷却水を流しながら加工をする場合、小径ウエハを加工するときには、小径ウエハ用の領域部（以下、この領域部分を「小径領域部」という）に冷却水を流しておけば、小径ウエハ用の領域部の外側に配置される大径ウエハ用の領域部の一部分（以下、この領域部分を「大径領域部」という）には冷却水を流さないでよい。しかし、大径ウエハを加工するときには、小径領域部と大径領域部の両方に冷却水を流しながら加工をする必要がある。また、ウエハを真空チャックする場合で、小径ウエハを加工するときには小径領域部だけを真空引きし、大径領域部にはエアを流さないでよいが、大径ウエハを加工するときには、小径領域部と大径領域部の両方を真空引きする必要がある。さらに、チャック後の解除し易くするために、エアまたは水を各領域部に供給する場合も同様である。

そして、従来では、小径領域部だけ、または小径領域部と大径領域部の両方を動作させる切り替えを行うのに、複数のポートを持つロータリジョイントを使用していた。しかし、ロータリジョイントは、上述したように高精度なメカニカルシールを必要とし、また構造が複雑化して、高コストになるという問題点があった。

そこで、回転軸とジョイント部分の間の回転摺動を伴わせずに、ジョイント部分での流体通路の切り替えを可能にし、またジョイント部分に設けられるエアや冷却水等の流体の漏洩をなくすためのシール部材も、安価なシール部材を使用して高いシール性能と高い寿命を維持させることができる構造をしたウエハ保持装置を提供するために解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明はこの課題を解決することを目的とする。

本発明は上記目的を達成するために提案されたものであり、請求項１に記載の発明は、ウエハを吸着保持するウエハ保持装置であって、前記ウエハを載置する回転テーブルと、前記回転テーブルと一体に回転する回転軸と、一端側が前記回転テーブルに通じ、他端側が流体源に連結されて前記回転軸の軸中心に沿って設けられている主流体通路と、一端側が前記主流体通路に通じ、他端側が前記回転軸の周面に開口している分岐通路と、前記主流体通路に並設して前記回転軸に設けられ、一端側が前記回転テーブルに通じているとともに、他端側が前記回転軸の周面に開口している副流体通路と、前記回転軸の外周面を覆い、かつ、前記回転軸上を軸方向にスライドして、前記分岐通路と前記副流体通路との間を連通する連通位置と、前記分岐通路と前記副流体通路の前記連通を遮断する遮断位置とに切り替え可能で、前記回転軸と一体に回転可能なスリーブと、を備えるウエハの加工装置を提供する。

この構成によれば、例えば小径のウエハを加工するとき、スリーブを遮断位置にスライド移動させると、主流体通路と副流体通路の間の接続が遮断され、主流体通路だけが回転テーブルに接続された形態を取ることができる。したがって、この形態では、小径のウエハと対応する回転テーブルの部分にだけ負圧やエア又は水を集中させて効かすことができ、小径のウエハと対応していない回転テーブルの他の部分への浪費を無くすことができる。一方、大径のウエハを加工するときには、スリーブを連通位置にスライド移動させると、主流体通路と副流体通路の間が接続されて、主流体通路と副流体通路の両方が回転テーブルに接続された形態を取ることができる。したがって、この形態では、小径のウエハと大径のウエハの両方に対応している回転テーブルの部分に、負圧やエア又は水を効かすことができ、これにより大径のウエハに適した環境で吸着保持して加工をすることができる。

すなわち、回転軸上のスリーブの位置をスライドさせて切り替えることにより、主流体通路と副流体通路との間の接続と遮断を切り替えることができる。また、スリーブは回転軸と一体に回転し、スリーブと回転軸との間は互いに回転方向に摺動することはなく、接続位置と遮断位置との間の切り替え操作時にだけスライドするので、高価で高精度のシール材を使用しなくても、汎用性のある安価なシール材を使用することができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の構成において、前記副流体通路は、少なくとも第１の副流体通路と第２の副流体通路の独立した複数の通路を有し、前記スリーブが切り替えられる前記連通位置は、前記第１の副流体通路が遮断状態で前記第２の副流体通路が連通状態である第１の連通位置と、前記第１の副流体通路及び前記第２の副流体通路が共に連通状態である第２の連通位置と、を有し、前記スリーブは、前記遮断位置と、前記第１の連通位置と、前記第２の連通位置に、多段切り替え可能である、ウエハの加工装置を提供する。

この構成によれば、スリーブの位置を、遮断位置、第１の連通位置、第２の連通位置へ、段階的に切り替えているので、外径のサイズが大、中、小と異なる３つ以上のウエハを取り扱い、これらのウエハを保持して加工できる。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の構成において、前記スリーブは前記回転軸とスプライン締結されている、ウエハの加工装置を提供する。

この構成によれば、スリーブを回転軸とスプライン締結させることにより、スリーブが回転軸に対して回転方向にはスライドせず、軸中心に沿ってスライドして連通位置と遮断位置に切り替えできる構造が容易に得られる。

請求項４に記載の発明は、請求項１、２又は３に記載の構成において、前記回転軸と前記スリーブとの間にオムニシールを設けている、ウエハの加工装置を提供する。

この構成によれば、スリーブが複数の流体通路の開口を乗り越えて連通位置と遮断位置との間で切り替えられるとき、各流体通路部分の各開口から受けるダメージが少なく、寿命の向上が期待でき、保守点検の期間を長くすることが可能になる。

請求項５に記載の発明は、請求項１、２、３又は４に記載の構成において、前記流体源は、エア、水又は負圧を供給する、ウエハの加工装置を提供する。

この構成によれば、主流体通路と前記副流体通路に、それぞれ前記回転テーブル上のウエハを吸引チャックする負圧を供給したときには、回転テーブルに吸引チック機能を持たせることができ、エア又は水を流したときは、ウエハの吸着保持、又は、回転テーブを冷却させることができる。

発明によれば、回転軸上のスリーブの位置を、軸方向にスライドさせて切り替えることにより、主流体通路と副流体通路との間の接続と遮断を簡単に切り替えることができるので、構造の簡略化ができ、コスト低減が可能になる。また、スリーブは回転軸と一体に回転し、スリーブと回転軸との間が互いに回転方向に摺動することはなく、接続位置と遮断位置との間の切り替え操作時にスライドするだけなので、高価で高精度のシール材を使用しなくても、汎用性のある安価なシール材を使用することができ、コスト低減がさらに可能となる。

本発明に係るウエハ保持装置を適用した平面研磨装置の全体構成を模式的に示す平面図である。 スリーブが接続位置に配置されている状態で示す同上平面研磨装置におけるチャックテーブルの概略断面図である。 スリーブが遮断位置に配置されている状態で示す同上平面研磨装置におけるチャックテーブルの概略断面図である。 本発明のウエハ加工装置の一変形例として示す同上チャックテーブルの要部概略断面図であり、（ａ）はスリーブが第１遮断位置に配置されている状態を示し、（ｂ）はスリーブが第２遮断位置配置されている状態を示し、（ｃ）はスリーブが全接続位置に配置されている状態を示している。

本発明は、回転軸とジョイント部分の間の回転摺動を伴わせずに、ジョイント部分での流体通路の切り替えを可能にし、またジョイント部分に設けられるエアや冷却水等の流体の漏洩をなくすためのシール部材も、安価なシール部材を使用して高いシール性能と高い寿命を維持させることができる構造をしたウエハ保持装置を提供するという目的を達成するために、ウエハを吸着保持するウエハ保持装置であって、前記ウエハを載置する回転テーブルと、前記回転テーブルと一体に回転する回転軸と、一端側が前記回転テーブルに通じ、他端側が流体源に連結されて前記回転軸の軸中心に沿って設けられている主流体通路と、一端側が前記主流体通路に通じ、他端側が前記回転軸の周面に開口している分岐通路と、前記主流体通路に並設して前記回転軸に設けられ、一端側が前記回転テーブルに通じているとともに、他端側が前記回転軸の周面に開口している副流体通路と、前記回転軸の外周面を覆い、かつ、前記回転軸上を軸方向にスライドして、前記分岐通路と前記副流体通路との間を連通する連通位置と、前記分岐通路と前記副流体通路の前記連通を遮断する遮断位置とに切り替え可能で、前記回転軸と一体に回転可能なスリーブと、を備える構成としたことにより実現した。

以下、本発明の実施形態に係る一実施例を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施例において、構成要素の数、数値、量、範囲等に言及する場合、特に明示した場合及び原理的に明らかに特定の数に限定される場合を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でも構わない。

また、構成要素等の形状、位置関係に言及するときは、特に明示した場合及び原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似又は類似するもの等を含む。

また、図面は、特徴を分かり易くするために特徴的な部分を拡大する等して誇張する場合があり、構成要素の寸法比率等が実際と同じであるとは限らない。また、断面図では、構成要素の断面構造を分かり易くするために、一部の構成要素のハッチングを省略することがある。

また、以下の説明において、上下や左右等の方向を示す表現は、絶対的なものではなく、本発明のウエハ研磨装置の各部が描かれている姿勢である場合に適切であるが、その姿勢が変化した場合には姿勢の変化に応じて変更して解釈されるべきものである。また、実施例の説明の全体を通じて同じ要素には同じ符号を付している。

図１は本発明に係るウエハ保持装置を適用したウエハの平面研磨装置１の一例を示す平面図である。図１に示す平面研磨装置１は、チャックテーブル（定盤）２と研磨ヘッド３を備えている。そして、チャックテーブル２でウエハＷの表面を吸着保持し、ウエハＷの裏面に研磨ヘッド３を押し付けるとともに、ウエハＷと研磨ヘッド３との間に研磨剤を供給しながら、チャックテーブル２及び研磨ヘッド３をそれぞれ図１中の矢印方向に回転させ、更に研磨ヘッド３をチャックテーブル２の軸中心Ｏの方向に移動させながら研磨を行うものである。

また、平面研磨装置１のチャックテーブル２側は、チャックテーブル２の回転テーブル１１内に温度調整用の冷却水や気体を外部から導入して、回転テーブル１１のチャック面１１ａの全体の温度が略２３℃となるように調整して、ウエハＷが所定温度以上になるのを抑制している。

また、ここでの平面研磨装置１は、例えば外径が１００ミリ（４インチ）の小径ウエハＷ１と２００ミリ（８インチ）の大径ウエハＷ２の、外径が各々異なる２種類のウエハＷを取り扱うことができる。したがって、回転テーブル１１では、チャック面１１ａの大きさが大径ウエハＷ２まで載置できる大きさで作られている。

しかしながら、小径ウエハＷ１を加工する時の回転テーブル１１の載置スペースは、大径ウエハＷ２の時ほどは必要としない。すなわち、小径ウエハＷ１を加工するときには、大径ウエハＷ２を加工するときと同じ載置スペース全体に、吸着保持用の負圧や、温度調整用の冷却水や気体等を付与する必要はない。したがって、この平面研磨装置１では、回転テーブル１１に供給する吸着保持用の負圧をかける範囲、及び／又は温度調整用の冷却水や気体を付与する範囲を、ウエハの大きさに応じて切り替えることができる切り替え手段を設けている。

図２及び図３は、その切り替え手段１２を備えたチャックテーブル２の構造を示す概略断面図である。この実施例では、図１に示す平面研磨装置１において、回転テーブル１１の上に小径ウエハＷ１を吸着保持するときと、大径ウエハＷ２を吸着保持するときで、負圧を付与する回転テーブル１１上の範囲を、切り替えることができる、いわゆるユニバーサルチャックで、小径ウエハＷ１と大径ウエハＷ２の場合で、吸着保持をする範囲を切り替えることができる切り替え手段１２を備えた構成例の場合として説明する。

図１から図３において、チャックテーブル２は、主として回転テーブル１１と、回転テーブル１１と一体に回転する回転軸１３と、回転軸１３の外周上に配置されたスリーブ１４等を備える。また、回転テーブル１１及び回転軸１３は、平面研磨装置１の図示せぬ支持部により、軸中心Ｏを支点として水平回転可能に支持されている。

回転テーブル１１は、円板状に形成されたチャック本体部１１Ａを備え、チャック本体部１１Ａの上面側に吸着パッド部１１ｂ、１１ｃを有するチャック面１１ａを設けている。

チャック面１１ａは、平面視円形をした小径領域部Ｓ１と、同じく平面視円形をして小径領域部Ｓ１を包含してなる大径領域部Ｓ２とに画成されている。そして、小径ウエハＷ１は小径領域部Ｓ１内に載置され、大径ウエハＷ２は全体が小径領域部Ｓ１を覆って大径領域部Ｓ２内に載置される。

また、吸着パッド部１１ｂは平面視円形で、回転テーブル１１の軸中心Ｏと同心的にチャック面１１ａの小径領域部Ｓ１内に配設されている。一方、吸着パッド部１１ｃは、平面視円環形状で、吸着パッド部１１ｂの外側に位置して、回転テーブル１１の軸中心Ｏと同心的にチャック面１１ａの大径領域部Ｓ２内に配設されている。したがって、小径ウエハＷ１がチャック面１１ａ上に載置されたとき、小径ウエハＷ１は吸着パッド部１１ｂだけを覆い、吸着パッド部１１ｃの上は覆わない。一方、大径ウエハＷ２がチャック面１１ａ上に載置されたとき、大径ウエハＷ２は吸着パッド部１１ｂと吸着パッド部１１ｃの両方を覆う。

また、吸着パッド部１１ｂ、１１ｃは、通気性を有する多孔質板で形成されており、後述する真空源から下面側に負圧が付与されると、チャック面１１ａ上を減圧して、チャック面１１ａ上に載置された小径ウエハＷ１又は大径ウエハＷ２を負圧で吸着保持することができる。また、小径ウエハＷ１又は大径ウエハＷ２の吸着保持を解除するときに、チャック面１１ａ上にエア又は水を供給する場合もある。

回転軸１３は、中心に上下に貫通している孔を有して管状に形成されている。回転軸１３は、チャック本体部１１Ａの下面に、管継手１５を介して垂下された状態にして固定されて、チャック本体部１１Ａと一体化されている。また、互いに一体化されたチャック本体部１１Ａと回転軸１３と管継手１５には、それぞれ軸中心Ｏを同心として互いに上下方向に連通している孔としてなる主流体通路１６と、主流体通路１６の外側を取り囲む位置に、同じく上下方向に連通している副流体通路１７と、が設けられている。

なお、回転軸１３の中心には、パイプ１８が配置されている。パイプ１８の上端部は管継手１５の下端側に挿入固定され、下端部は回転軸１３の内周壁に固定されている。また、パイプ１８の上端部外周面と管継手１５の内周面との間と、パイプ１８の下端部外周面と回転軸１３の内周面との間は、それぞれＯリングでなるシール材１９により密にシールされている。

主流体通路１６は、上端側（一端側）が、回転テーブル１１におけるチャック本体部１１Ａの吸着パッド部１１ｂ内に通じ、下端側（他端側）は、流体源である図示しない真空源に通じている。また、主流体通路１６には、パイプ１８が配設されている下側の部位に、その下側の部位から回転軸１３の外周面に通じる分岐通路１６Ａが設けられている。すなわち、分岐通路１６Ａは、回転軸１３の外周面に開口１６ａを有している。

副流体通路１７は、主としてパイプ１８の外周面と回転軸１３の内周面とで画成されて、主流体通路１６と並設された状態で上下方向に延ばされて形成されている。副流体通路１７は、上端側（一端側）が回転テーブル１１のチャック本体部１１Ａにおける吸着パッド部１１ｃ内に通じ、下端側（他端側）は分岐通路１６Ａの直ぐ上側で、回転軸１３の外周面に開口１７ａを設けて、回転軸１３の外周面に通じている。なお、回転軸１３の外周面には、分岐通路１６Ａの開口１６ａと副流体通路１７の開口１７ａの間に位置して、環状のオムニシール２０が設けられている。

スリーブ１４は、回転軸１３の外径と略等しい内径を有する管状体として形成されている。管状に形成されたスリーブ１４は、開口１６ａ及び開口１７ａを覆って回転軸１３の外周に、上下方向摺動自在にして配設されている。なお、スリーブ１４の内面と回転軸１３との間はスプライン結合されており、スリーブ１４の回転軸１３に対する移動は、上下方向への摺動だけで、回転は不能になっている。

また、スリーブ１４の内周面には、環状をした凹所１４Ａが形成されている。凹所１４Ａの上下方向の幅は、図２に示すように開口１６ａの上端側と開口１７ａの下端側とを含む大きさであり、開口１６ａと開口１７ａとの間を連通できるようになっている。さらに、回転軸１３では、スリーブ１４で覆われている部分において、回転軸１３における開口１６ａの上側と開口１７ａの上側には、スリーブ１４と回転軸１３との間を上下方向摺動自在にした状態でシールしているピストンシール２１が各々設けられている。

さらに、スリーブ１４の外側において、スリーブ１４の外周面にはベアリング２２を介してピストンシリンダ２３が取り付けられている。ピストンシリンダ２３は、平面研磨装置１に固定して取り付けられているシリンダ部２３ａと、シリンダ部２３ａの操作により、このシリンダ部２３ａの上端側から上下方向に進退出するピストン部２３ｂとでなり、ピストン部２３ｂがベアリング２２とブラケット２８を介してスリーブ１４に連結されている。

そして、ピストンシリンダ２３は、シリンダ部２３ａの操作でピストン部２３ｂを上下方向に切り替え操作し、ピストン部２３ｂの位置切り替えに連動してスリーブ１４を上下方向に切り替え移動できるようになっている。そして、本実施例では、ピストン部２３ｂが上方に突き出されると、スリーブ１４も上方に移動されて図２に示す連通位置に移動し、ピストン部２３ｂがシリンダ部２３ａ側に引かれると、スリーブ１４も下方に移動されて図３に示す遮断位置に移動するようになっている。

なお、スリーブ１４が連通位置に移動された状態のときは、スリーブ１４に設けられている凹所１４Ａが開口１６ａと開口１７ａと対応した位置にあり、分岐通路１６Ａ、すなわち主流体通路１６と副流体通路１７とが連通した状態を作る。一方、スリーブ１４が遮断位置に移動された状態のときは、スリーブ１４に設けられている凹所１４Ａが開口１６ａと対応する。一方、凹所１４Ａは開口１７ａと位置がずれ、開口１７ａはスリーブ１４の内面で閉じられた状態となり、分岐通路１６Ａ、すなわち主流体通路１６と副流体通路１７とが遮断された状態を作る。

また、回転軸１３の外周にはプーリ２４が、回転軸１３と一体回転可能に取り付けられている。プーリ２４は、平面研磨装置１に固定して取り付けられている駆動モータ２５の出力軸２５ａと一体回転可能に取り付けられているプーリ２６と、プーリ２６とプーリ２４との間に張設されているベルト２７を介して、回転軸１３と駆動モータ２５とが駆動連結されている。したがって、駆動モータ２５が駆動されると、出力軸２５ａの回転が、プーリ２６−ベルト２７−プーリ２４を介して回転軸１３に伝達され、回転軸１３は回転テーブル１１と一体に回転する。

次に、このように構成されているチャックテーブル２の動作を説明する。

［小径ウエハＷ１の加工］
小径ウエハＷ１を回転テーブル１１に載置して研磨加工を行う場合、小径ウエハＷ１の回転中心を回転テーブル１１の軸中心Ｏに略一致させて、回転テーブル１１におけるチャック面１１ａの小径領域部Ｓ１内に小径ウエハＷ１を配置する。また、ピストンシリンダ２３を動作させて、ピストン部２３ｂが、スリーブ１４を図３に示すように下方向に遮断位置まで移動させた状態にする。

スリーブ１４が遮断位置に移動されると、主流体通路１６と副流体通路１７の連通が断たれる。次いで、真空源が駆動され、主流体通路１６内のエアが抜かれて主流体通路１６内が負圧になると、吸着パッド部１１ｂ内も負圧となり、チャック面１１ａに小径ウエハＷ１が吸引保持される。

そして、この状態で回転テーブル１１を回転させるとともに、研磨ヘッド３を回転駆動させ、回転している研磨ヘッド３を回転テーブル１１の小径ウエハＷ１に押し付けながら軸中心Ｏ方向に移動させると、回転テーブル１１上の小径ウエハＷ１を所望する状態に研磨することができる。また、研磨後は、回転テーブル１１の回転を止めるとともに、真空源の駆動を停止すると、回転テーブル１１に対する小径ウエハＷ１の吸引保持が解かれ、加工を終えた小径ウエハＷ１を回転テーブル１１上から取り除くことができる。

［大径ウエハＷ２の加工］
大径ウエハＷ２を回転テーブル１１に載置して研磨加工を行う場合、大径ウエハＷ２の回転中心を回転テーブル１１の軸中心Ｏに略一致させて、回転テーブル１１におけるチャック面１１ａの大径領域部Ｓ２内に大径ウエハＷ２を配置する。また、ピストンシリンダ２３を動作させて、ピストン部２３ｂが、スリーブ１４を図２に示すように上方向に連通位置まで移動させた状態にする。

スリーブ１４が連通位置に移動されると、主流体通路１６と副流体通路１７が分岐通路１６Ａ、凹所１４Ａを介して連通される。また、真空源が駆動されて吸引されると、主流体通路１６内と副流体通路１７内が共に負圧になる。主流体通路１６内と副流体通路１７内が共に負圧になると、吸着パッド部１１ｂ、１１ｃ内もそれぞれ負圧となり、大径領域部Ｓ２の全体が負圧となって、チャック面１１ａに大径ウエハＷ２が安定的に吸引保持される。

そして、この状態で回転テーブル１１を回転させるとともに、研磨ヘッド３を回転駆動させ、回転している研磨ヘッド３を回転テーブル１１の大径ウエハＷ２に押し付けながら軸中心Ｏ方向に移動させると、回転テーブル１１上の大径ウエハＷ２を所望する状態に研磨することができる。また、研磨後は、回転テーブル１１の回転を止めるとともに、真空源の駆動を停止すると、回転テーブル１１に対する大径ウエハＷ２の吸引保持が解かれ、加工を終えた大径ウエハＷ２を回転テーブル１１上から取り除くことができる。

したがって、このように構成された本実施例に係る平面研磨装置１は、スリーブ１４の位置を切り替えることにより、小径ウエハＷ１の加工に適した吸着保持力が得られる形態と、大径ウエハＷ２の加工に適した吸着保持力とが得られる形態に、択一的にそれぞれ簡単に切り替えることができる。すなわち、ピストンシリンダ２３の駆動で、スリーブ１４の位置を遮断位置に切り替えると、主流体通路１６と副流体通路１７の間の接続が遮断され、主流体通路１６だけが回転テーブル１１の吸着パッド部１１ｂに接続された形態を取ることができる。この形態では小径ウエハＷ１と対応する回転テーブルの部分である吸着パッド部１１ｂにだけ真空吸着力を効かすことができ、小径ウエハＷ１と対応していない回転テーブル１１の他の部分、すなわち吸着パッド部１１ｃでの真空吸着を無くして、エネルギーの浪費を無くすことができる。

一方、大径ウエハＷ２を加工するときには、ピストンシリンダ２３の駆動で、スリーブ１４を連通位置にスライド移動させると、主流体通路１６と副流体通路１７の間が接続されるとともに、吸着パッド部１１ｂが主流体通路１６を介して真空源と接続され、また吸着パッド部１１ｃが副流体通路１７を介して真空源と接続される。すなわち、この形態では大径ウエハＷ２に対応する回転テーブル１１の大径領域部Ｓ２の全体に真空吸着力を効かすことができ、大径ウエハＷ２に適した環境で加工をすることができる。

また、スリーブ１４と回転軸１３をスプライン締結させているので、スリーブ１４と回転軸１３は常に一体に回転し、スリーブ１４と回転軸１３が互いに回転方向に摺動することはなく、切り替え操作時に、スリーブ１４が接続位置と遮断位置の間を軸中心Ｏに沿ってスライドするだけである。したがって、スリーブ１４と回転軸１３との間は回転しないので、高価で高精度のシール材を使用せずに、汎用性のある安価なシール材を使用しても十分な耐用性が得られ、コスト低減が可能になる。

また、回転軸１３とスリーブ１４との間にオムニシール２０を設けている。そのため、スリーブ１４が主流体通路１６の開口１６ａと副流体通路１７の開口１７ａを乗り越えて連通位置と遮断位置との間で切り替えられるとき、主流体通路１６の開口１６ａ及び副流体通路１７の各開口１７ａの部分から受けるダメージが少なく、寿命の向上が期待でき、保守点検までの期間を長くすることができる。

なお、上記実施例では、副流体通路１７が１つの場合について説明したが、副流体通路１７を複数個設けるとともに、回転テーブル１１のチャック面１１ａの領域部を、小径領域部Ｓ１、大径領域部Ｓ２の他に、小径ウエハＷ１と大径ウエハＷ２との間の大きさである、例えば１５０ミリ（６インチ）に形成された中径ウエハＷ３を扱う中径領域部Ｓ３（図示せず）を設けた構造にしてもよい。

図４は、１００ミリ（４インチ）の小径ウエハＷ１と、１５０ミリ（６インチ）の中径ウエハＷ３と、２００ミリ（８インチ）の大径ウエハＷ２を、択一的に扱うのに適した切り替え手段１２の構成を示したものである。

図４に示す構成では、副流体通路１７が、主流体通路１６と並設された状態で上下方向に延ばされている、第１の副流体通路１７Ａと第２の副流体通路１７Ｂの各々独立した２つの通路に別れて形成されている。その第１の副流体通路１７Ａは、上端側（一端側）が回転テーブル１１のチャック本体部１１Ａにおける吸着パッド部１１ｃに通じ、下端側（他端側）は分岐通路１６Ａの上側で、回転軸１３の外周面に開口１７Ａａを設けて、回転軸１３の外周面に通じている。一方、第２の副流体通路１７Ｂは、上端側（一端側）が回転テーブル１１のチャック本体部１１Ａにおける中径領域部Ｓ３（図示せず）の吸着パッド部１１ｄ（図示せず）に通じ、下端側（他端側）は分岐通路１６Ａの上側で、かつ、開口１６ａと開口１７Ａａとの間における回転軸１３の外周面に開口１７Ｂａを設けている。

スリーブ３４は、回転軸１３の外径と略等しい内径を有する管状体として形成されている。管状に形成されたスリーブ３４は、開口１６ａ及び開口１７Ａａを覆って回転軸１３の外周に、上下方向摺動自在に配設されている。なお、本変形例であってもスリーブ３４の内面と回転軸１３との間もスプライン結合されていて、スリーブ３４の回転軸１３に対する移動は、上下方向への摺動だけで、回転は不能になっている。

また、スリーブ３４の内周面には、環状をした凹所３４Ａが形成されている。凹所３４Ａの上下方向の幅は、図４（ａ）に示すように開口１７Ａａの上端側と開口１６ａの下端側とを含む大きさで、開口１６ａと開口１７Ｂａ及び１７Ｂｂとの間を同時に連通できるようになっている。

さらに、回転軸１３には、スリーブ３４で覆われている部分において、回転軸１３における開口１７Ａａの上側と、開口１７Ａａと開口１７Ｂａの間と、開口１７Ｂａと開口１６ａの間と、開口１６ａの下側には、スリーブ１４と回転軸１３との間を上下方向摺動自在にした状態でシールしているピストンシール２１が各々設けられている。

また、ここでのスリーブ３４も、図２及び図３に示した実施例の場合と同様に、ピストンシリンダ２３におけるシリンダ部２３ａの操作でピストン部２３ｂを上下方向に切り替えできるようになっている。

そして、本実施例では、ピストン部２３ｂが上方に突き出されると、スリーブ１４も上方に移動されて図４の（ａ）に示すように全てが、分岐通路１６Ａと凹所１４Ａを介して連通している第２連通位置に移動する。

次に、ピストン部２３ｂがシリンダ部２３ａ側に一段引かれると、スリーブ３４も下方に一段、すなわち図４の（ｂ）に示すように、中間位置まで移動される。すなわち、図４の（ｂ）は、第１の副流体通路１７Ａの開口１７Ａａが凹所３４Ａと遮断され、第２の副流体通路１７Ｂの開口１７Ｂａが分岐通路１６Ａと凹所３４Ａを介して主流体通路１６と接続（連通）された第１連通位置に、スリーブ３４が移動された状態である。

また、ピストン部２３ｂがシリンダ部２３ａ側に最終段まで引かれると、スリーブ３４も図４の（ｃ）に示すように、下方に最終段の位置まで移動される。図４の（ｃ）は、第１の副流体通路１７Ａと第２の副流体通路１７Ｂが凹所３４Ａと遮断され、主流体通路１６と第１の副流体通路１７Ａと第２の副流体通路１７Ｂの全ての間が互いに遮断された遮断位置に、スリーブ３４が移動された状態である。

これにより、小径ウエハＷ１の加工を行う場合は、スリーブ３４を遮断位置に配置させると、小径ウエハＷ１の吸着保持に必要な小径領域部Ｓ１だけに負圧領域が作られる。中径ウエハＷ３の加工を行う場合は、スリーブ３４を第２連通位置に配置させると、中径ウエハＷ３の吸着保持に必要な中径領域部Ｓ３と小径領域部Ｓ１の両方に負圧領域が作られる。大径ウエハＷ２の加工を行う場合は、スリーブ３４を第１連通位置に配置させると、大径ウエハＷ２の吸着保持に必要な大径領域部Ｓ２と中径領域部Ｓ３と小径領域部Ｓ１の全てに負圧領域が作られる。

なお、この変形例では、小径ウエハＷ１と中径ウエハＷ３と大径ウエハＷ２の３つのサイズのウエハＷを扱う場合について説明したが、４つ以上のサイズのウエハＷを取り扱う場合には、領域部及び遮断位置の数を増やせば、同様にして適用できるものである。

また、各実施例では、主流体通路１６に接続される流体源として、負圧を供給する真空源である場合について説明したが、チャック面１１ａに水又はエアを供給する場合も、同様にして切り替えできるものである。

さらに、本発明は、本発明の精神を逸脱しない限り種々の改変を成すことができ、そして、本発明が該改変されたものに及ぶことは当然である。

１ ：平面研磨装置（ウエハ加工装置）
２ ：チャックテーブル
３ ：研磨ヘッド
１１ ：回転テーブル
１１Ａ ：チャック本体部
１１ａ ：チャック面
１１ｂ ：吸着パッド部
１１ｃ ：吸着パッド部
１１ｄ ：吸着パッド部
１２ ：切り替え手段
１３ ：回転軸
１４ ：スリーブ
１４Ａ ：凹所
１５ ：管継手
１６ ：主流体通路
１６Ａ ：分岐通路
１６ａ ：開口
１７ ：副流体通路
１７Ａ ：第１の副流体通路
１７Ａａ ：開口
１７Ｂ ：第２の副流体通路
１７Ｂａ ：開口
１７ａ ：開口
１８ ：パイプ
１９ ：シール材
２０ ：オムニシール
２１ ：ピストンシール
２２ ：ベアリング
２３ ：ピストンシリンダ
２３ａ ：シリンダ部
２３ｂ ：ピストン部
２４ ：プーリ
２５ ：駆動モータ
２５ａ ：出力軸
２６ ：プーリ
２７ ：ベルト
２８ ：ブラケット
３４ ：スリーブ
３４Ａ ：凹所
Ｏ ：軸中心
Ｓ１ ：小径領域部
Ｓ２ ：大径領域部
Ｓ３ ：中径領域部
Ｗ ：ウエハ
Ｗ１ ：小径ウエハ
Ｗ２ ：大径ウエハ
Ｗ３ ：中径ウエハ

Claims (5)

1. ウエハを吸着保持するウエハ保持装置であって、
   前記ウエハを載置する回転テーブルと、
   前記回転テーブルと一体に回転する回転軸と、
   一端側が前記回転テーブルに通じ、他端側が流体源に連結されて前記回転軸の軸中心に沿って設けられている主流体通路と、
   一端側が前記主流体通路に通じ、他端側が前記回転軸の周面に開口している分岐通路と、
   前記主流体通路に並設して前記回転軸に設けられ、一端側が前記回転テーブルに通じているとともに、他端側が前記回転軸の周面に開口している副流体通路と、
   前記回転軸の外周面を覆い、かつ、前記回転軸上を軸方向にスライドして、前記分岐通路と前記副流体通路との間を連通する連通位置と、前記分岐通路と前記副流体通路の前記連通を遮断する遮断位置とに切り替え可能で、前記回転軸と一体に回転可能なスリーブと、
   を備えることを特徴とするウエハ保持装置。
2. 前記副流体通路は、少なくとも第１の副流体通路と第２の副流体通路の独立した複数の通路を有し、
   前記スリーブが切り替えられる前記連通位置は、前記第１の副流体通路が遮断状態で前記第２の副流体通路が連通状態である第１の連通位置と、前記第１の副流体通路及び前記第２の副流体通路が共に連通状態である第２の連通位置と、を有し、
   前記スリーブは、前記遮断位置と、前記第１の連通位置と、前記第２の連通位置に、多段切り替え可能である、ことを特徴とする請求項１に記載のウエハ保持装置。
3. 前記スリーブは、前記回転軸とスプライン締結されて前記回転軸と一体に回転する、ことを特徴とする請求項１又は２に記載のウエハ保持装置。
4. 前記回転軸と前記スリーブとの間にオムニシールを設けている、ことを特徴とする請求項１、２又は３に記載のウエハ保持装置。
5. 前記流体源は、エア、水又は負圧を供給する、ことを特徴とする請求項１、２、３又は４に記載のウエハ保持装置。