(57)【要約】【課題】大気圧に戻した時のバルーンのたるみを防止することができるクランプ構造を提供する。【解決手段】円環平板状上壁２と、上壁２の内周縁３に起立状に連設される外周壁４と、外周壁４の上端縁５に倒立Ｕ字型折返壁６を介して連設される内周壁７と、内周壁７の下端縁８に内周縁９が連設される円環平板状下壁10を有するゴム製バルーン１を、備え、バルーン１内に圧縮ガスを供給してバルーン１を膨張させてウエハクランプ状態とするクランプ構造に於て、バルーン１が、自由状態では、外周壁４と内周壁７が相互に平行かつ鉛直状となるとともに、外周壁４と内周壁７の間に円筒状隙間Ｓを形成し、取付非膨張状態では、外周壁４の下端縁18が内周壁７へ接近して外周壁４が傾斜状になり円筒状隙間Ｓの間隔寸法Ｗが下方へ減少するように、下保持治具13及び上保持治具14に取付けられている。【選択図】  図６
2007242917.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円環平板状上壁（２）と、該上壁（２）の内周縁（３）に起立状に連設される外周壁（４）と、該外周壁（４）の上端縁（５）に倒立Ｕ字型折返壁（６）を介して連設される内周壁（７）と、該内周壁（７）の下端縁（８）に内周縁（９）が連設される円環平板状下壁（10）を有するゴム製バルーン（１）を、備え、該バルーン（１）内に圧縮ガスを供給して該バルーン（１）を膨張させてウエハクランプ状態とするクランプ構造に於て、
上記バルーン（１）が、自由状態では、上記外周壁（４）と内周壁（７）が相互に平行かつ鉛直状となるとともに、該外周壁（４）と内周壁（７）の間に円筒状隙間（Ｓ）を形成し、取付非膨張状態では、上記外周壁（４）の下端縁（18）が上記内周壁（７）へ接近して該外周壁（４）が傾斜状になり上記円筒状隙間（Ｓ）の間隔寸法（Ｗ）が下方へ減少するように、保持治具（19）に取付けられていることを特徴とするクランプ構造。
【請求項２】
円環平板状上壁（２）と、該上壁（２）の内周縁（３）に起立状に連設される外周壁（４）と、該外周壁（４）の上端縁（５）に倒立Ｕ字型折返壁（６）を介して連設される内周壁（７）と、該内周壁（７）の下端縁（８）に内周縁（９）が連設される円環平板状下壁（10）を有するゴム製バルーン（１）と、
上記上壁（２）と上記下壁（10）の間に配設される円環状下保持治具（13）と、
上記バルーン（１）の上壁（２）を上面（15）側から押さえる円環状上保持治具（14）と、を備え、
かつ、上記バルーン（１）を上記下保持治具（13）と上保持治具（14）に保持されるように取付けて該バルーン（１）内に圧縮ガスを供給して該バルーン（１）を膨張させてウエハクランプ状態とするクランプ構造に於て、
上記バルーン（１）が、自由状態では、上記外周壁（４）と内周壁（７）が相互に平行かつ鉛直状となるとともに、該外周壁（４）と内周壁（７）の間に円筒状隙間（Ｓ）を形成し、取付非膨張状態では、上記外周壁（４）の下端縁（18）が上記内周壁（７）へ接近して該外周壁（４）が傾斜状になり上記円筒状隙間（Ｓ）の間隔寸法（Ｗ）が下方へ減少するように、上記下保持治具（13）及び上記上保持治具（14）に取付けられていることを特徴とするクランプ構造。
【請求項３】
バルーン（１）の上壁（２）が下面（11）に円環突条（12）を有し、下保持治具（13）が上面（16）に上記円環突条（12）が嵌合する円環凹溝（17）を有し、上記バルーン（１）の自由状態に於ける上記円環突条（12）の直径（Ｄ0 ）より上記円環凹溝（17）の直径（Ｄ2 ）を小さく設定した請求項２記載のクランプ構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クランプ構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ウエハをメッキ処理する際に、ウエハを固定（クランプ）するためのクランプ構造として、円環平板状上壁と、上壁の内周縁に起立状に連設される外周壁と、外周壁の上端縁に倒立Ｕ字型折返壁を介して連設される内周壁と、内周壁の下端縁に内周縁が連設される円環平板状下壁を有するゴム製バルーンを、備え、このバルーン内に圧縮ガスを供給してバルーンを膨張させ、ウエハをクランプ（固定）するクランプ構造がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
しかし、従来のクランプ構造では、バルーンが自由状態と同一形状のまま保持治具に取付けられていた。従って、従来の構造に於て、クランプ代を増加させるために、圧縮ガスの圧力を上げる必要があったが、注入される圧縮ガスの圧力を増大させると、バルーンの伸び量が大きくなり、大気圧に戻した時にたるみが発生し、ウエハの取付け、取出しの際の障害になるという欠点があった。
【特許文献１】特開平７−２２１１０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
解決しようとする課題は、圧縮ガスの圧力を上げると、バルーンの伸び量が大きくなり、大気圧に戻した時にたるみが発生し、ウエハの取付け、取出しの際の障害になる点である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
そこで、本発明に係るクランプ構造は、円環平板状上壁と、該上壁の内周縁に起立状に連設される外周壁と、該外周壁の上端縁に倒立Ｕ字型折返壁を介して連設される内周壁と、該内周壁の下端縁に内周縁が連設される円環平板状下壁を有するゴム製バルーンを、備え、該バルーン内に圧縮ガスを供給して該バルーンを膨張させてウエハクランプ状態とするクランプ構造に於て、上記バルーンが、自由状態では、上記外周壁と内周壁が相互に平行かつ鉛直状となるとともに、該外周壁と内周壁の間に円筒状隙間を形成し、取付非膨張状態では、上記外周壁の下端縁が上記内周壁へ接近して該外周壁が傾斜状になり上記円筒状隙間の間隔寸法が下方へ減少するように、保持治具に取付けられているものである。  
【０００６】
また、円環平板状上壁と、該上壁の内周縁に起立状に連設される外周壁と、該外周壁の上端縁に倒立Ｕ字型折返壁を介して連設される内周壁と、該内周壁の下端縁に内周縁が連設される円環平板状下壁を有するゴム製バルーンと、上記上壁と上記下壁の間に配設される円環状下保持治具と、上記バルーンの上壁を上面側から押さえる円環状上保持治具と、を備え、かつ、上記バルーンを上記下保持治具と上保持治具に保持されるように取付けて該バルーン内に圧縮ガスを供給して該バルーンを膨張させてウエハクランプ状態とするクランプ構造に於て、上記バルーンが、自由状態では、上記外周壁と内周壁が相互に平行かつ鉛直状となるとともに、該外周壁と内周壁の間に円筒状隙間を形成し、取付非膨張状態では、上記外周壁の下端縁が上記内周壁へ接近して該外周壁が傾斜状になり上記円筒状隙間の間隔寸法が下方へ減少するように、上記下保持治具及び上記上保持治具に取付けられているものである。
【０００７】
また、バルーンの上壁が下面に円環突条を有し、下保持治具が上面に上記円環突条が嵌
合する円環凹溝を有し、上記バルーンの自由状態に於ける上記円環突条の直径より上記円環凹溝の直径を小さく設定したものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明のクランプ構造によれば、小さな圧力でウエハを確実に固定保持するのに十分なクランプ代を得ることができる。そして、大気圧に戻した時のバルーンのたるみを防止することができる。従って、ウエハの挿入と取出しの邪魔とならず、また、寿命も延びる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１・図２は、本発明の実施の一形態の使用状態（ウエハクランプ状態）を示す。具体的には、図１は、図４のＸ−Ｘ断面に相当する位置の断面図を示す。図２は、図４のＹ−Ｙ断面に相当する位置の断面図を示す。このクランプ構造は、ゴム製バルーン１を備え、バルーン１内に圧縮ガス（例えば圧縮空気）を供給して、バルーン１を膨張させ、ウエハＵ（例えばシリコンウエハ）をクランプする構造である。バルーン１は、保持治具19───金属製円環状下保持治具13と金属製円環状上保持治具14及びベースプレート25───に取付けられている。図１に示すように、下保持治具13と上保持治具14及びベースプレート25はボルトＢが挿通されて一体化されている。図２に示すように、下保持治具13と上保持治具14はバルーン１内に圧縮ガス（例えば圧縮空気）を供給するための流路22が形成されている。
【００１０】
図３〜図５はバルーン１の自由状態を示す。バルーン１は、円環平板状上壁２と、上壁２の内周縁３に起立状に連設される外周壁４と、外周壁４の上端縁５に倒立Ｕ字型折返壁６を介して連設される内周壁７と、内周壁７の下端縁８に内周縁９が連設される円環平板状下壁10を有する。上壁２と下壁10とは相互に平行に形成されている。バルーン１の自由状態では、外周壁４と内周壁７が、相互に平行かつ鉛直状となるように形成されている。そして、外周壁４と内周壁７の間に、円筒状隙間Ｓが形成されている。バルーン１の上壁２が（上壁２の）下面11に円環突条12を有する。20は上記ボルトＢ（図１参照）を挿通するためのボルト挿通孔（止め孔）を示す。21は上記流路22（図２参照）の一部を形成する流路形成孔を示す。ボルト挿通孔20を包囲状に、シール用円環突条23が形成されている。流路形成孔21を包囲状に、シール用円環突条24が形成されている。なお、バルーン１を保持治具19に取付けた状態（図１・図２・図６・図７参照）に於て、円環突条23及び円環突条24が圧縮されて圧縮ガスの漏洩を防止している（すなわち、シールしている）。
【００１１】
図６・図７は、バルーン１の取付非膨張状態を示す。この状態でウエハＵの出し入れを行なう。ウエハＵの出し入れ時にウエハＵとバルーン１の間にクリアランスＣが形成されるように、（つまり、出し入れ時にウエハＵがバルーン１に干渉しないように、）ウエハＵの外径Ｄ3 よりもバルーン１の内周壁７の（最小）内径Ｄ4 が大きくなるように設定されている。円環状下保持治具13が、バルーン１の上壁２と下壁10の間に配設される。円環状上保持治具14が、バルーン１の上壁２を（上壁２の）上面15側から押さえている。すなわち、バルーン１が下保持治具13と上保持治具14に保持されるように取付けられている。
【００１２】
下保持治具13が（下保持治具13の）上面16に、バルーン１の円環突条12が嵌合する円環凹溝17を有する。図１・図３・図５・図６に示すように、円環凹溝17の直径Ｄ2 が、バルーン１の自由状態に於ける円環突条12の直径Ｄ0 より小さく設定されている。言い換えると、バルーン１の自由状態に於ける円環突条12の直径Ｄ0 より、円環突条12が円環凹溝17に嵌合した状態に於ける円環突条12の直径Ｄ1 が小さくなるように、円環凹溝17の直径Ｄ2 が設定されている。そして、取付非膨張状態では、外周壁４の下端縁18が内周壁７へ接近して外周壁４が傾斜状になり円筒状隙間Ｓの間隔寸法Ｗが下方へ減少するように下保持治具13及び上保持治具14に取付けられている。なお、最小の間隔寸法Ｗは、ゼロに近づけるのが望ましい。ただし、内周壁７は略鉛直状であることが好ましい。
【実施例】
【００１３】
直径約 300mmのウエハＵをクランプするクランプ装置に於て、本発明のクランプ構造を用いて、そのクランプ代Ｌ（mm）（図１、図２参照）、及び、バルーン１内の圧力Ｐ（KPa ）を測定した。なお、本発明に於て、クランプ代Ｌとは、膨張したバルーン１が直接にウエハＵに接触して押圧する幅寸法を言う。円環凹溝17の直径Ｄ2 を、バルーン１の自由状態に於ける円環突条12の直径Ｄ0 より、４mm小さく設定した（実施例）。また、実施例と同一のバルーン１を、自由状態と同一の形状になるように下保持治具13及び上保持治具14に取付けたクランプ構造を用いたクランプ装置に於て、そのクランプ代Ｌ（mm）及び圧力Ｐ（KPa ）を測定した（比較例）。
測定結果を、図８に示す。
【００１４】
図８の測定（実測）結果より、本発明のクランプ構造によれば、同じ量のクランプ代Ｌになる時の圧力Ｐ（空気圧）が、比較例よりも小さいことが分かる。例えば、クランプ代が２mmになる時の空気圧は、比較例では約 150KPa であるのに対し、本発明では約75KPa である。すなわち、必要圧力が２分の１に減少したことにより、バルーン１に加わる力が小さくなり、大気圧に戻した時のたるみを防止して、長寿命化を期待することができる。
【００１５】
言い換えれば、同じ内圧（空気圧）の時のバルーン１内の空間の体積は、本発明に於けるバルーン１の方が、比較例に於けるバルーン50よりも、大きい。図１に２点鎖線にて示す比較例（従来例）のバルーン50よりも、実線にて示す本発明のバルーン１は、同じ内圧状態であっても、矢印Ｍ方向へ膨張しつつ移動しやすい。
【００１６】
なお、本発明に於て、「直径」とは、平均直径をいうものとする。
本発明は、設計変更可能であって、例えば、圧縮ガスが圧縮空気以外のクランプ装置に用いるも良い。
【００１７】
以上のように、本発明は、円環平板状上壁２と、上壁２の内周縁３に起立状に連設される外周壁４と、外周壁４の上端縁５に倒立Ｕ字型折返壁６を介して連設される内周壁７と、内周壁７の下端縁８に内周縁９が連設される円環平板状下壁10を有するゴム製バルーン１を、備え、バルーン１内に圧縮ガスを供給してバルーン１を膨張させてウエハクランプ状態とするクランプ構造に於て、バルーン１が、自由状態では、外周壁４と内周壁７が相互に平行かつ鉛直状となるとともに、外周壁４と内周壁７の間に円筒状隙間Ｓを形成し、取付非膨張状態では、外周壁４の下端縁18が内周壁７へ接近して外周壁４が傾斜状になり円筒状隙間Ｓの間隔寸法Ｗが下方へ減少するように、保持治具19に取付けられているので、小さな圧力で十分なクランプ量を得ることができる。そして、大気圧に戻した時のバルーン１のたるみを防止することができる。よって、ウエハＵの出し入れの際の干渉を避けることができる。
【００１８】
また、円環平板状上壁２と、上壁２の内周縁３に起立状に連設される外周壁４と、外周壁４の上端縁５に倒立Ｕ字型折返壁６を介して連設される内周壁７と、内周壁７の下端縁８に内周縁９が連設される円環平板状下壁10を有するゴム製バルーン１と、上壁２と下壁10の間に配設される円環状下保持治具13と、バルーン１の上壁２を上面15側から押さえる円環状上保持治具14と、を備え、かつ、バルーン１を下保持治具13と上保持治具14に保持されるように取付けてバルーン１内に圧縮ガスを供給してバルーン１を膨張させてウエハクランプ状態とするクランプ構造に於て、バルーン１が、自由状態では、外周壁４と内周壁７が相互に平行かつ鉛直状となるとともに、外周壁４と内周壁７の間に円筒状隙間Ｓを形成し、取付非膨張状態では、外周壁４の下端縁18が内周壁７へ接近して外周壁４が傾斜状になり円筒状隙間Ｓの間隔寸法Ｗが下方へ減少するように、下保持治具13及び上保持治具14に取付けられているので、小さな圧力で十分なクランプ量を得ることができる。そし
て、大気圧に戻した時のバルーン１のたるみを防止することができる。よって、ウエハＵの出し入れの際の干渉を避けることができる。
【００１９】
また、バルーン１の上壁２が下面11に円環突条12を有し、下保持治具13が上面16に円環突条12が嵌合する円環凹溝17を有し、バルーン１の自由状態に於ける円環突条12の直径Ｄ0 より円環凹溝17の直径Ｄ2 を小さく設定したので、バルーン１を容易に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】使用状態を示す要部拡大断面図である。
【図２】使用状態を示す要部拡大断面図である。
【図３】バルーンの自由状態を示す要部拡大断面図である。
【図４】バルーンを示す簡略平面図である。
【図５】バルーンを示す断面図である。
【図６】取付非膨張状態を示す要部拡大断面図である。
【図７】取付非膨張状態を示す断面図である。
【図８】実施例の測定結果を示すグラフ図である。
【符号の説明】
【００２１】
１  バルーン
２  上壁
３  内周縁
４  外周壁
５  上端縁
６  折返壁
７  内周縁
８  下端縁
９  内周縁
10  下壁
11  下面
12  円環突条
13  下保持治具
14  上保持治具
15  上面
16  上面
17  円環凹溝
18  下端縁
19  保持治具
Ｄ0 直径
Ｄ2 直径
Ｓ  円筒状隙間
Ｗ  間隔寸法
【図１】
2007242917.tif 000003
【図２】
2007242917.tif 000004
【図３】
2007242917.tif 000005
【図４】
2007242917.tif 000006
【図５】
2007242917.tif 000007
【図６】
2007242917.tif 000008
【図７】
2007242917.tif 000009
【図８】
2007242917.tif 000010