(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、特許文献1では球状弁が用いられているため、球状弁が負圧によって弁座に押しつけられるように構成するには、球状弁のサイズ、重さ及び位置とスプリングの付勢力を精密に設計する必要がある。従って、より簡易な構成のユニバーサルチャック装置の開発が求められている。
【0005】
本発明は、上述の状況に鑑みてなされたものであり、簡易な構成で複数サイズの半導体ウェハを吸着可能なユニバーサルチャック装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
第1の態様に係るユニバーサルチャック装置は、所定の回転軸を中心として回転可能な支持部を備える。支持部は、所定の回転軸に対して略垂直な支持面と、支持面に開口する内側管と、内側管に連なる切換え弁室と、所定の回転軸を基準として内側管の外側において支持面に開口し、切換え弁室に連なる外側管と、切換え弁室と内側管に連なる連通管と、切換え弁室内に摺動自在に配置される切換え弁と、切換え弁室内に配置され、切換え弁を初期位置に付勢する付勢部材と、を有する。切換え弁は、切換え弁室の内径と略同じ外径を有する第1大径部と、切換え弁室の内径と略同じ外径を有する第2大径部と、第1大径部と第2外径部を連結し、切換え弁室の内径よりも小さい外径を有する小径部と、を含む。小径部は、切換え弁が初期位置に位置する場合、外側管と連通管の間に位置する。
【0007】
第1の態様に係るユニバーサルチャック装置によれば、大サイズの半導体ウェハを載置して内側管を減圧すると、切換え弁は初期位置から移動しないため、大サイズの半導体ウェハを吸着できる。また、小サイズの半導体ウェハを載置して内側管を減圧すると、切換え弁は内側管側に移動して、小サイズの半導体ウェハを吸着できる。このように、第1大径部と第2大径部と小径部とを有する切換え弁を用いることによって、簡易な構成で複数サイズの半導体ウェハを吸着することができる。
【0008】
第2の態様に係るユニバーサルチャック装置は、第1の態様に係り、支持面上に配置される載置部をさらに備える。載置部は、通気性の内側載置部と、内側載置部の外周を取り囲む不通気性の第1隔壁と、第1隔壁の外周を取り囲む通気性の外側載置部と、外側載置部を取り囲む不通気性の第2隔壁とを有する。内側載置部は、内側管上に配置され、外側載置部は、外側管上に配置される。
【0009】
第2の態様に係るユニバーサルチャック装置によれば、小サイズの半導体ウェハを内側載置部によって全体的に吸着できるとともに、大サイズの半導体ウェハを内側載置部と外側載置部によって全体的に吸着することができる。
【0010】
第3の態様に係るユニバーサルチャック装置は、第1の態様に係り、支持部は、支持面に形成され、内側管に連なる内側溝と、支持面に形成され、外側管に連なる外側溝とを有する。
【0011】
第3の態様に係るユニバーサルチャック装置によれば、載置部を設けることなく、小サイズの半導体ウェハを内側溝で吸着できるとともに、大サイズの半導体ウェハを内側溝と外側溝によって全体的に吸着することができる。そのため、ユニバーサルチャック装置の構成をより簡易にすることができる。
【0012】
第4の態様に係るユニバーサルチャック装置は、第1乃至第3のいずれかの態様に係り、切換え弁室のうち内側管に連なる横孔の内径は、内側管の内径よりも小さい。
【0013】
第4の態様に係るユニバーサルチャック装置によれば、横孔の内径が内側管の内径よりも大きい場合に比べて、横孔を迅速に減圧することができる。そのため、小サイズの半導体ウェハを吸着する際、切換え弁をスムーズに移動させることができる。
【0014】
第5の態様に係るユニバーサルチャック装置は、第1乃至第4のいずれかの態様に係り、横孔の内径は、連通管の内径よりも大きい。
【0015】
第5の態様に係るユニバーサルチャック装置によれば、小サイズの半導体ウェハを吸着する際、横孔と連通管の径差から生じる圧力差によって、切換え弁を初期位置からスムーズに移動させることができる。
【発明の効果】
【0016】
本発明によれば、簡易な構成で複数サイズの半導体ウェハを吸着可能なユニバーサルチャック装置を提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【0018】
〈第1実施形態〉
第1実施形態に係るユニバーサルチャック装置100の構成について、図面を参照しながら説明する。
図1は、ユニバーサルチャック装置100の外観を示す上面斜視図である。
図2は、ユニバーサルチャック装置100の内部構造を示す上面斜視図である。
図3及び
図4は、ユニバーサルチャック装置100の断面図である。
図2では、載置部10を取り外した様子が図示されている。
図3では、大サイズの半導体ウェハ200がユニバーサルチャック装置100に吸着された状態が図示されている。
図4では、小サイズの半導体ウェハ210がユニバーサルチャック装置100に吸着された状態が図示されている。
【0019】
ユニバーサルチャック装置100は、大サイズの半導体ウェハ200と小サイズの半導体ウェハ210を吸着可能である。ユニバーサルチャック装置100は、回転軸AXを中心として回転可能である。回転する半導体ウェハ200,210は、図示しない研削装置によって研削される。
【0020】
ユニバーサルチャック装置100は、載置部10と、支持部20とを備える。
【0021】
載置部10は、複数サイズの半導体ウェハ200,210を載置するための部材である。載置部10は、支持部20の支持面20S上に配置される。
【0022】
載置部10は、内側載置部11と、第1隔壁12と、外側載置部13と、第2隔壁14とを有する。
【0023】
内側載置部11は、回転軸AXを中心とする円盤状の部材である。内側載置部11は、後述する内側管21上に配置される。
図4に示すように、内側載置部11の半径は、小サイズの半導体ウェハ210の半径と同等である。内側載置部11は、通気性を有する。内側載置部11は、アルミナ、窒化ケイ素、窒化ホウ素、炭化ケイ素、チタンカーバイトなどで構成される円盤状成形体を焼結することによって形成できる。
【0024】
第1隔壁12は、環状に形成される。第1隔壁12は、内側載置部11の外周を取り囲む。第1隔壁12は、不通気性を有する。第1隔壁12は、緻密体であってもよいし、閉気孔を含む多孔体であってもよい。第1隔壁12は、内側載置部11と同様のセラミック材料を内側載置部11の外周に溶射することによって形成できる。
【0025】
外側載置部13は、環状に形成される。外側載置部13は、後述する外側管23上に配置される。外側載置部13は、第1隔壁12の外周を取り囲む。
図3に示すように、外側載置部13の半径は、大サイズの半導体ウェハ200の半径と同等である。外側載置部13は、通気性を有する。外側載置部13は、内側載置部11と同様のセラミック材料で構成される円環状成形体を焼結することによって形成できる。
【0026】
第2隔壁14は、環状に形成される。第2隔壁14は、外側載置部13の外周を取り囲む。第2隔壁14は、不通気性を有する。本実施形態において、第2隔壁14は、支持部20と一体的に形成されている。第2隔壁14は、第1隔壁12と同様の材料で形成することができるが、本実施形態のように支持部20と一体的に形成される場合には、支持部20と同じ材料(例えば、アルミニウムや鉄鋼などの金属材料)で形成される。
【0027】
支持部20は、回転軸AXを中心として回転可能である。支持部20は、アルミニウムや鉄鋼などの不通気性材料によって構成される。支持部20は、支持面20Sと、内側管21と、切換え弁室22と、外側管23と、連通管24と、切換え弁25と、付勢部材26とを有する。
【0028】
支持面20Sは、回転軸AXに対して略垂直に設けられる。支持面20S上には、載置部10が載置されており、支持面20Sは、間接的に半導体ウェハ200,210を支持する。
【0029】
内側管21は、
図2に示すように、支持面20Sに開口する。本実施形態において、内側管21の中心軸は、回転軸AXと一致しているが回転軸AXの外側に位置していてもよい。また、内側管21の内径21rは、2段階に形成されているが一様であってもよい。半導体ウェハ200,210を吸着する場合、図示しないバキューム装置によって内側管21内は減圧される。
【0030】
切換え弁室22は、横孔22aを介して内側管21に連なる。切換え弁室22は、回転軸AXに垂直な水平方向に延びる。切換え弁室22は、円筒状に形成される。本実施形態において、切換え弁室22の内径22rは、横孔22aの内径22sよりも大きく、横孔22aの内径22sは、内側管21の内径21rよりも小さい。
【0031】
切換え弁室22は、切換え弁25と付勢部材26を収容する。切換え弁室22は、切換え弁25が当接される弁座22bを有する。
【0032】
外側管23は、
図2に示すように、内側管21の外側に形成される。外側管23は、回転軸AXを中心として内側管21の外側において支持面20Sに開口する。外側管23は、切換え弁室22に連なる。外側管23は、切換え弁室22の側面22Sに形成される開口23aを有する。本実施形態において、外側管23の内径23rは、内側管21の内径21rよりも小さいが、これに限られるものではない。
【0033】
連通管24は、切換え弁室22と内側管21に連なる。連通管24は、切換え弁室22の側面22Sに形成される開口24aと、内側管21の側面21Sに形成される開口24bとを有する。本実施形態において、連通管24の内径24rは、内側管21の内径21rよりも小さく、横孔22aの内径22sよりも小さい。
【0034】
切換え弁25と付勢部材26は、切換え弁室22内に収容される。切換え弁25は、水平方向に摺動自在に配置される。付勢部材26は、切換え弁25を初期位置(
図3参照)に維持するように付勢する。本実施形態において、付勢部材26は、切換え弁25(第1大径部25a)と弁座22bに連結されたコイルスプリングであるが、弾性部材であればよい。
【0035】
切換え弁25は、第1大径部25aと、第2大径部25bと、小径部25cとを有する。
【0036】
第1大径部25aは、切換え弁室22の内径22rと略同じ外径25rを有する。本実施形態において、第1大径部25aの幅は、第2大径部25bの幅25wと同程度であるが、適宜変更可能である。第2大径部25bは、切換え弁室22の内径22rと略同じ外径25sを有する。第2大径部25bの幅25wは、外側管23の内径23rと連通管24の内径24rよりも大きい。第1大径部25aと第2大径部25bは、切換え弁室22の側面22Sに密着していてもよい。小径部25cは、第1大径部25aと第2大径部25bを連結する。小径部25cは、切換え弁室22の内径22rよりも小さい外径25tを有する。小径部25cの外径25tは、第1大径部25aの外径25rや第2大径部25bの外径25sよりも小さい。
【0037】
図3に示すように、切換え弁25が初期位置にある場合、第1大径部25aは開口23a,24aよりも内側管21に近く、第2大径部25bは開口23a,24aよりも内側管21から離れ、小径部25cは開口23a,24aの間に位置している。
【0038】
そして、大サイズの半導体ウェハ200を載置して内側管21を減圧すると、第1大径部25aの外側と内側には同等の負圧が掛かるため、
図3に示すように、切換え弁25は初期位置から移動しない。この場合、外側管23と連通管24は小径部25c周りのスペースを介して連通するため、大サイズの半導体ウェハ200の外周部は外側載置部13によって吸着される。
【0039】
また、小サイズの半導体ウェハ210を載置して内側管21を減圧すると、横孔22aの内径22sが連通管24の内径24rよりも大きいため、切換え弁室22のうち切換え弁25の内側管21側(図中、左側)の空間から先に排気される。これによって生じる圧力差によって第1大径部25aの外側には大気圧が掛かる一方で内側には負圧が掛かるため、
図4に示すように、切換え弁25は内側管21側に移動し弁座22bに当接して停止する。この場合、外側管23と連通管24の間は第2大径部25bによって閉塞されるため、外側載置部13から外側管23へは吸気されない。なお、内側管21の減圧を停止すると、切換え弁25は、付勢部材26の付勢力によって初期位置に復帰する。
【0040】
(作用及び効果)
(1)第1実施形態に係るユニバーサルチャック装置100は、支持部20を備える。支持部20は、支持面20Sと、内側管21と、切換え弁室22と、外側管23と、連通管24と、切換え弁25と、付勢部材26とを有する。支持面20Sは、支持部20の回転軸AXに対して略垂直である。内側管21は、支持面20Sに開口する。切換え弁室22は、内側管21に連なる。外側管23は、回転軸AXを中心として内側管21の外側において支持面20Sに開口し、切換え弁室22に連なる。連通管24は、切換え弁室22と内側管21に連なる。切換え弁25は、第1大径部25aと、第2大径部25bと、小径部25cとを有する。小径部25cは、切換え弁25が初期位置にある場合、開口23a,24a(すなわち、外側管23と連通管24)の間に位置する。
【0041】
従って、大サイズの半導体ウェハ200を載置して内側管21を減圧すると、第1大径部25aの内側と外側には同等の負圧が掛かり、
図3に示すように、切換え弁25は初期位置から移動しないため、大サイズの半導体ウェハ200を吸着できる。
【0042】
また、小サイズの半導体ウェハ210を載置して内側管21を減圧すると、第1大径部25aの外側面には大気圧が掛かる一方で内側面には負圧が掛かり、
図4に示すように、切換え弁25は弁座22bに当接するまで移動するため、小サイズの半導体ウェハ210を吸着できる。
【0043】
このように、本実施形態に係るユニバーサルチャック装置100によれば、第1大径部25aと第2大径部25bと小径部25cとを有する切換え弁25を用いることによって、簡易な構成で大サイズの半導体ウェハ200と小サイズの半導体ウェハ210を吸着することができる。
【0044】
(2)ユニバーサルチャック装置100は、支持面20S上に配置される載置部10を備える。載置部10は、内側載置部11と、第1隔壁12と、外側載置部13と、第2隔壁14とを有する。内側載置部11は、内側管21上に配置される。外側載置部13は、外側管23上に配置される。
【0045】
従って、小サイズの半導体ウェハ210を内側載置部11によって全体的に吸着できるとともに、大サイズの半導体ウェハ200を内側載置部11と外側載置部13によって全体的に吸着することができる。
【0046】
(3)本実施形態において、横孔22aの内径22sは、内側管21の内径21rよりも小さい。従って、横孔22aの内径22sが内側管21の内径21rよりも大きい場合に比べて、横孔22aを迅速に減圧することができる。そのため、小サイズの半導体ウェハ210を吸着する際、切換え弁25をスムーズに移動させることができる。
【0047】
(4)
本実施形態において、横孔22aの内径22sは、連通管24の内径24rよりも大きい。従って、小サイズの半導体ウェハ210を吸着する際、横孔22aと連通管24の径差から生じる圧力差によって、切換え弁25を初期位置からスムーズに移動させることができる。
【0048】
〈第2実施形態〉
第2実施形態に係るユニバーサルチャック装置100’の構成について、図面を参照しながら説明する。
図5は、ユニバーサルチャック装置100’の外観を示す上面斜視図である。
図6及び
図7は、ユニバーサルチャック装置100’の断面図である。
図6では、大サイズの半導体ウェハ200がユニバーサルチャック装置100’に吸着された状態が図示されている。
図7では、小サイズの半導体ウェハ210がユニバーサルチャック装置100’に吸着された状態が図示されている。
【0049】
第2実施形態に係るユニバーサルチャック装置100’は、載置部10を備えていない点において、第1実施形態に係るユニバーサルチャック装置100と相違している。以下、当該相違点について主に説明する。
【0050】
支持部20’は、支持面20Sと、第1内側溝101と、第1連絡溝102と、第2内側溝103と、第2連絡溝104と、外側溝105とを有する。
【0051】
支持面20Sは、回転軸AXに対して略垂直に設けられる。支持面20S上には、半導体ウェハ200,210が直接載置される。
【0052】
第1内側溝101と第1連絡溝102は、支持面20Sに形成される。第1内側溝101は、回転軸AXを基準として、内側管21の開口の外側に形成される。本実施形態において、第1内側溝101は、内側管21の開口を取り囲むように、回転軸AXを中心とする環状に形成されている。第1連絡溝102は、第1内側溝101と内側管21の開口に連なる。第1内側溝101は、第1連絡溝102を介して内側管21に連なっている。
【0053】
第2内側溝103と第2連絡溝104は、支持面20Sに形成される。第2内側溝103は、回転軸AXを基準として、第1内側溝101の外側に形成される。本実施形態において、第2内側溝103は、第1内側溝101を取り囲むように、回転軸AXを中心とする環状に形成されている。第2連絡溝104は、第1内側溝101と第2内側溝103に連なる。第2内側溝103は、第2連絡溝104と第1内側溝101と第1連絡溝102を介して内側管21に連なっている。
【0054】
外側溝105は、支持面20Sに形成される。外側溝105は、回転軸AXを基準として、第2内側溝103の外側に形成される。本実施形態において、外側溝105は、第2内側溝103を取り囲むように、回転軸AXを中心とする環状に形成されている。外側溝105の内部には、外側管23が開口しており、これによって外側溝105は外側管23に連なっている。ただし、外側溝105は、支持面20Sに形成される連絡溝を介して外側管23に連なっていてもよい。
【0055】
なお、第1内側溝101、第1連絡溝102、第2内側溝103、第2連絡溝104及び外側溝105の形状やサイズは、半導体ウェハ200,210の形状やサイズに合わせて任意に変更可能である。その他の構成については、上述の第1実施形態で説明したとおりである。
【0056】
(作用及び効果)
(1)第2実施形態に係るユニバーサルチャック装置100’は、支持部20’を備える。支持部20’は、第1内側溝101と外側溝105とを有する。第1内側溝101は、支持面20Sに形成され、内側管21に連なる。外側溝105は、支持面20Sに形成され、外側管23に連なる。
【0057】
従って、上記第1実施形態の載置部10を設けることなく、小サイズの半導体ウェハ210を第1第1内側溝101と第2内側溝103によって吸着できるとともに、大サイズの半導体ウェハ200を第1内側溝101と第2内側溝103と外側溝105によって吸着することができる。そのため、ユニバーサルチャック装置100‘の構成をより簡易にすることができる。
【0058】
(2)支持部20’は、第1内側溝101の外側に形成される第2内側溝103を有する。従って、半導体ウェハ200,210をより強固に吸着することができる。
【0059】
(その他の実施形態)
(A)上記実施形態において、切換え弁室22は、水平方向に延びるように形成されることとしたが、水平方向に対して傾いていてもよい。
【0060】
(B)上記実施形態において、内側管21と外側管23は、回転軸AXと平行に形成されることとしたが、回転軸AXに対して傾いていてもよい。
【0061】
(C)上記実施形態において、連通管24は、L字形に形成されることとしたが、直線状に形成されていてもよいし、多段状に形成されていてもよい。
【0062】
(D)付勢部材26は、切換え弁25と内側管21の間に配置され、第1大径部25aと弁座22bに連結されることとしたが、内側管21の反対側に配置され、第2大径部25bと切換え弁22の外端面に連結されていてもよい。
【0063】
(E)上記第1実施形態において、ユニバーサルチャック装置100は、大サイズの半導体ウェハ200と小サイズの半導体ウェハ210とを吸着可能であることとしたが、3種類以上のサイズの半導体ウェハを吸着可能であってもよい。具体的には、第2隔壁14の外側に通気性部材と不通気性部材を繰り返して形成するとともに、追加した通気性部材に対応する切換え弁機構(切換え弁室22と外側管23と連通管24と切換え弁25と付勢部材26を含む)を支持部20の内部に形成すればよい。
【0064】
(F)上記第1実施形態において、外側管23は、支持面20Sの1箇所に開口することとしたが、これに限られるものではない。外側管23は、支持面20Sの複数箇所に開口していてもよい。この場合、各開口は、外側載置部13の下方に形成される必要がある。
【0065】
(G)上記第2実施形態において、ユニバーサルチャック装置100’は、大サイズの半導体ウェハ200と小サイズの半導体ウェハ210とを吸着可能であることとしたが、3種類以上のサイズの半導体ウェハを吸着可能であってもよい。具体的には、外側管23の外側に外側管と外側溝を繰り返して形成するとともに、追加した外側管に対応する切換え弁機構を支持部20’の内部に形成すればよい。