JP2007168025A - 保持テーブル、被保持物品の処理装置、及び半導体ウェーハの処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】サイズや形状にかかわらず被保持物品を保持することができ、作業用の電力等を抑制し、コスト削減が可能なシンプルな構成の保持テーブル、被保持物品の処理装置、及び半導体ウェーハの処理装置を提供する。
【解決手段】バックグラインド装置１の処理台３に設けられる基台４０と、基台４０の表面に平面円形に凹み形成される窪み穴４１と、窪み穴４１を被覆して半導体ウェーハＷを着脱自在に密着保持する変形可能な保持層４３と、保持層４３に被覆された窪み穴４１内の空気を真空ポンプ４５の駆動に基づき外部に排気する排気路４４とを備える。半導体ウェーハＷの大きさに対応できるよう保持層４３の大きさを設定すれば、設定以下のサイズの半導体ウェーハＷ等をそのまま使用しても、空気がリークせず、小口径の半導体ウェーハＷをも密着し続けることができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、半導体ウェーハ等の被保持物品を着脱自在に保持する保持テーブル、被保持物品の処理装置、及び半導体ウェーハの処理装置に関するものである。

半導体の製造工程では、半導体ウェーハを加工する間、位置ずれを起こさないよう半導体ウェーハを固定する必要がある。このため、半導体製造装置には、半導体ウェーハを固定するための保持テーブルが設置されている。
一方、半導体の製造工程におけるバックグラインド工程で７５０μｍから５０μｍ程度まで薄片化された半導体ウェーハは、回路形成による内部応力の蓄積により、大きく弓なりに反ることがある。

そこで、半導体製造装置の保持テーブルには、半導体ウェーハの全面を保持してその反りを矯正できる機能が求められる。このような保持テーブルとしては、図７に示すポーラステーブル９が知られている。
従来のポーラステーブル９は、同図に示すように、半導体ウェーハＷ以上の大きさを有する円板形のベース板１０を備え、このベース板１０の表面には、平面円形の窪み穴１１が形成され、この窪み穴１１には、多孔質セラミック製の多孔質体１２が嵌合して接着されており、この多孔質体１２上に半導体ウェーハＷが高精度に位置決め固定される。

ベース板１０の底部には、多孔質体１２の気孔に連通する排気孔１３が穿孔され、この排気孔１３には真空ポンプ１４が接続されており、この真空ポンプ１４が駆動することにより、負圧状態が生じて多孔質体１２の平坦な表面に半導体ウェーハＷが真空吸着されることとなる（特許文献１、２参照）。

ところで、従来のポーラステーブル９は、テーブルの全面が塞がれないと、塞がれていない部分から空気がリークし、テーブルのどの面に対しても負圧がかからないという問題を抱えている。このため、従来のポーラステーブル９は、窪み穴１１を囲むベース板１０の周壁１０ａ上に半導体ウェーハＷの周縁部を接触させ、多孔質体１２を半導体ウェーハＷのサイズに応じた大きさに構成せざるを得ない。

この点に鑑み、特許文献３には、半導体ウェーハＷの複数のサイズに対応可能なユニバーサルポーラステーブルが開示されているが、このユニバーサルポーラステーブルは、そのベース板の周壁内に、半導体ウェーハＷのサイズに対応する薄い環状壁が同心円状に配置され、環状壁と環状壁との間の部屋には、多孔質セラミックからなる通気性部材が組み込まれており、各通気性部材には、エア吸引源が接続されて独立制御可能に構成されている（特許文献３参照）。
特開２００５‐１７７９０１号公報 特開２００５‐５９１７３号公報 特開２００２‐３２４８３１号公報

しかしながら、特許文献３におけるユニバーサルポーラステーブルは、例えばオリエンテーションフラット付きの半導体ウェーハＷを位置決め固定する場合には、半導体ウェーハＷと同形状の環状壁と仕切り壁とを配設しなければならず、多種類の規格に合わせようとすると、構成が複雑化するという問題がある。また、ポーラステーブル９に、規格外の形状を有する被保持物品を固定することは殆ど不可能である。

また、ポーラステーブル９に限らず、真空ポンプ１４により被保持物品を保持する従来の保持テーブルは、常に真空ポンプ１４を駆動し続けなければ、被保持物品を保持する保持力を得ることができないので、被保持物品の加工の前後で真空ポンプ１４駆動用の電力等を少なからず消費し、ランニングコストを削減することができないという問題もある。

本発明は上記に鑑みなされたもので、サイズや形状にかかわらず、被保持物品を保持することのできるシンプルな構成の保持テーブルを提供することを目的としている。また、作業用の電力等を抑制し、コストを削減することのできる保持テーブル、被保持物品の処理装置、及び半導体ウェーハの処理装置を提供することを目的としている。

本発明においては上記課題を解決するため、被保持物品を着脱自在に保持するテーブルであって、
基台に形成される凹部と、この凹部を被覆して被保持物品を着脱自在に密着保持する変形可能な保持層と、この保持層に被覆された凹部内の気体を外部に排気する排気路とを含んでなることを特徴としている。

なお、排気路に接続され、凹部を負圧にして保持層を変形させる負圧源を含むことが好ましい。
また、凹部に、保持層を支持する複数の支持突起を設けることが好ましい。

また、本発明においては上記課題を解決するため、上記の保持テーブルを被保持物品の処理装置に備えてなることを特徴としている。
さらに、本発明においては上記課題を解決するため、上記の保持テーブルを半導体ウェーハの処理装置に備えてなることを特徴としている。

ここで、特許請求の範囲における被保持物品としては、例えばシリコン等からなる半導体ウェーハ（口径２００ｍｍや３００ｍｍの未研磨ウェーハ、あるいはこれをバックグラインドして３００μｍ以下の厚さとしたウェーハ等）、１ｍｍ以下の薄さが要求されるガラス基板、１００μｍ以下の薄さが要望される可撓性の高密度フレキシブル配線板、プリント配線板、液晶セル、光学フィルム、セラミックコンデンサやその材料、あるいは各種の電子部品等があげられる。

基台や凹部は、平面視で円形、矩形、多角形等に形成することができる。また、凹部、保持層、排気路は、単数複数を特に問うものではない。保持層は、被保持物品の大きさに対応する大きさであれば、被保持物品に対して同等の形状で略同サイズでも良いし、被保持物品の底面よりも面積が広く、これをカバーする大きさでも良い。また、この保持層は、単数のエラストマーからなるものでも良いし、性質（材料、硬度、弾性等）の異なる積層した複数のエラストマー等とすることもできる。

負圧源は、例えば各種の真空ポンプ等からなり、エジェクタ取り付けの有無を特に問うものではない。また、複数の支持突起は、凹部に規則的に配列されるものでも良いし、不規則に配列されるものでも良く、凹部と一体構造あるいは別体として設けることができる。各支持突起は、円錐台形、角柱形、角錐台形等に形成することができ、保持層に接着していても良いし、そうでなくても良い。

さらに、本発明に係る保持テーブルは、独立した装置として使用することができるが、被保持物品の処理装置に組み込まれた装置として使用することもできる。被保持物品の処理装置として、被保持物品が薄片化された半導体ウェーハの場合には、バックグラインド装置、ストレスリリーフ装置、保護シートやダイアタッチフィルムの貼付装置、保護シートの剥離装置等があげられる。

本発明によれば、保持テーブルに被保持物品をセットしたい場合には、保持テーブルの保持層に被保持物品を重ねて接触させれば、保持層が有する密着力により被保持物品を密着支持させることができる。
また、保持テーブルから被保持物品を取り外したい場合には、保持テーブルの排気路に接続した負圧源を駆動すれば良い。すると、凹部の気体が外部に排気され、保持層が凹部の底方向に変形し、保持層と被保持物品との間に隙間が生じてこれらの接触部分が減少する。

本発明によれば、シンプルな構成の保持テーブルに様々な形状や大きさを有する被保持物品を固定することができ、さらには保持テーブルの交換の必要性を廃したり、保持テーブルの交換回数を減少させることができるという効果がある。また、被保持物品が半導体ウェーハの場合、半導体ウェーハと同形状の環状壁や仕切り壁を複数設ける必要がないので、保持テーブルの構成の簡素化を図ることができる。また、負圧効果を利用しなくても、保持テーブルに被保持物品を固定し続けることができるので、作業用の電力等を低減し、コストを効率的に削減することができる。

また、凹部を負圧にして保持層を変形させる負圧源を利用すれば、凹部の気体を排気して保持層と被保持物品との非接触部分を増大させることができるので、保持層に密着した被保持物品を取り外すことが可能になる。
さらに、凹部に、保持層を支持する複数の支持突起を設ければ、保持層が必要以上に大きく凹んだり、保持層に密着した被保持物品の姿勢が崩れたり、位置ずれするのを防ぐことができるという効果がある。

以下、図面を参照して本発明の好ましい実施の形態を、被保持物品である半導体ウェーハＷをバックグラインド工程で半導体ウェーハの処理装置を用いて薄片化する研削処理に適用した場合について説明する。

半導体ウェーハの処理装置は、図１や図２に示すバックグラインド装置１からなり、架台２の作業面中央に回転可能に支持される処理台３と、この処理台３に半導体ウェーハＷ用の加工テーブルとして配設される複数の保持テーブル４と、架台２の作業面後方に設置されて保持テーブル４に位置決め保持された半導体ウェーハＷの裏面に粗研削処理を施す粗研削装置５と、この粗研削装置５に隣接設置されて粗研削された半導体ウェーハＷの裏面に仕上げ研削処理を施す仕上研削装置６と、架台２の作業面前方に設置される半導体ウェーハＷ用の洗浄装置７とを備えて構成される。

処理台３は、複数の保持テーブル４よりも大きい平面円形に形成され、架台２の作業面前方に位置するハンドリング装置８と粗研削装置５及び仕上研削装置６との間に位置するとともに、後部が粗研削装置５と仕上研削装置６の回転砥石５０・６０の下方に位置し、回転（図１の矢印参照）して半導体ウェーハＷを架台２の作業面前方と後方との間で搬送するよう機能する。

複数（本実施形態では３個）の保持テーブル４は、粗研削用の半導体ウェーハＷを保持する保持テーブル４と、仕上げ研削用の半導体ウェーハＷを保持する保持テーブル４と、待機中の半導体ウェーハＷを保持したり、基板収納カセットに半導体ウェーハＷを搬入搬出する保持テーブル４とを備え、処理台３の周方向に所定の間隔で並設される。これら複数の保持テーブル４は、処理台３が回転することにより、それぞれの位置が変更され、半導体ウェーハＷに順次処理が施される。

各保持テーブル４は、処理台３の平坦な表面に設けられる基台４０と、この基台４０に形成される窪み穴４１と、この窪み穴４１を被覆して半導体ウェーハＷを着脱自在に密着保持する変形可能な保持層４３と、この保持層４３に被覆された窪み穴４１内の空気を外部に排気する排気路４４とを備え、半導体ウェーハＷと同形状の環状壁や仕切り壁を要しないシンプルな構造に構成される。

基台４０は、所定の材料を使用して半導体ウェーハＷよりも大きい平坦な円板形に形成される。この基台４０の材料としては、特に限定されるものではないが、例えばアルミニウム合金、マグネシウム合金、ステンレス等の金属材料、ポリカーボネート、ポリプロピレン、ポリエチレン、アクリル、ポリ塩化ビニル等の樹脂成形材料、ガラス等があげられる。

窪み穴４１は、基台４０の表面における周縁部以外の大部分に浅く凹み形成され、半導体ウェーハＷと同じ大きさか、あるいは小さい円形に形成される。この窪み穴４１の底面には、保持層４３を下方から接着支持する複数の支持突起４２が隙間をおいて規則的に配列され、各支持突起４２が窪み穴４１の深さと略同じ長さ・高さの円柱形に形成される。複数の支持突起４２は、例えばサンドブラスト法やエッチング法により基台４０に窪み穴４１を形成する際、部分的に凹ませないことにより形成することができる。また、基台４０の成形時に窪み穴４１と複数の支持突起４２とを同時に成形することもできる。

保持層４３は、可撓性、密着性、弾性の材料を使用して半導体ウェーハＷよりも大きい平面円形の柔軟な薄膜に成形され、基台４０の表面における窪み穴４１の周縁部に積層して接着されるとともに、各支持突起４２の平坦な表面に接着されており、窪み穴４１を被覆してその底面との間に空気流通用の空間を区画する。

保持層４３の材料としては、特に限定されるものではないが、例えば耐熱性、耐候性、耐水性、剥離性、経時安定性等に優れるシリコーン系、ウレタン系、オレフィン系、フッ素系のエラストマーが使用される。この保持層４３は、基本的には黒色、濃紺、茶色等の暗色が着色され、この暗色が光の反射により画像解析に支障を来たしたり、汚れが顕在化するのを有効に防止する。

排気路４４は、基台４０の下部に穿孔されてその下流部が処理台３内の真空ポンプ４５に通気用のチューブを介し接続されており、この真空ポンプ４５の駆動に基づき、保持層４３に被覆された窪み穴４１内の空気を外部に排気するよう機能する。そして、この空気の排気により平坦な保持層４３は、窪み穴４１の底面方向に変形し、半導体ウェーハＷから部分的に離隔して密着した半導体ウェーハＷの剥離を容易化する。

バックグラインド装置１により薄片化される半導体ウェーハＷは、特に限定されるものではないが、例えば未だ研磨されていない口径３００ｍｍのシリコンウェーハからなり、周縁部に結晶方向の判別や整列を容易にするノッチｎが平面略半円形に切り欠かれる。この半導体ウェーハＷの回路が形成された表面には、図示しない保護シートが貼付される。

このように半導体ウェーハＷが口径３００ｍｍの場合、この大きさに対応することができるよう保持層４３の大きさを設定すれば、口径２００ｍｍあるいはそれ以下のサイズの半導体ウェーハＷをそのまま使用しても、従来のポーラステーブル９のように空気のリークする現象が起きず、小口径の半導体ウェーハＷを密着し続けることができる。また、ノッチｎの代わりにオリエンテーションフラットが形成された半導体ウェーハＷであっても、さらには、割れたり、破損したりした不定形の半導体ウェーハＷであっても、保持テーブル４を交換することなく使用することができる。

本実施形態において、保持テーブル４に半導体ウェーハＷを保持させる場合には、半導体ウェーハＷの表面に貼付された保護シート面を、保持テーブル４の保持層４３に気密状態になるよう載置すれば良い。
この際、半導体ウェーハＷの回路を保護する保護機能を保持層４３に期待できるのであれば、半導体ウェーハＷに貼付した保護シートを省略することができる。また、半導体ウェーハＷの精密な位置合わせは特に必要としない。

このようにして保持テーブル４に載置された半導体ウェーハＷは、保持層４３の密着力により保持層４３に確実に固定され、回転砥石５０・６０により順次研削しても、密着状態の解かれることがない。また、研削処理を行っている間においても、保持テーブル４との密着固定を維持するため、何らの動力もエネルギーも要しないので、大幅なコスト削減が達成できる。

作業が終了して保持テーブル４から半導体ウェーハＷを取り外したい場合には、保持テーブル４の排気路４４に接続した真空ポンプ４５を駆動すれば良い。すると、窪み穴４１の空間の空気が外部に排気され、平坦な保持層４３が複数の支持突起４２に沿い凹凸に変形し、保持層４３と半導体ウェーハＷとの界面に空気流入用の隙間が多数形成されて半導体ウェーハＷを簡単に取り外すことができる。

この際、窪み穴４１の底面に、保持層４３を接着支持する複数の支持突起４２が配列されているので、保持層４３が広範囲に亘って過剰に大きく凹んだり、保持層４３上の半導体ウェーハＷの姿勢が崩れて傾斜したり、位置ずれして脱落するのを確実に防止することが可能になる。さらに、従来例のように窪み穴４１に多孔質体１２を接着剤により接着する構成ではないので、接着剤の膨潤や収縮に伴い、保持層４３や半導体ウェーハＷの高さが変化して適正な定位置を維持できなくなるのを確実に防止することが可能になる。

半導体ウェーハＷを研削処理し、例えば５０μｍ程度の厚さまで薄片化すると、回路形成の処理工程で蓄積した内部応力が開放され、半導体ウェーハＷに反りの発生することがある。
しかしながら、本発明によれば、半導体ウェーハＷが保持テーブル４に密着している間は、反りを矯正することができるので、半導体ウェーハＷを平坦に保つことができる。

このような平坦の半導体ウェーハＷを取り外す場合には、真空ポンプ４５を駆動して半導体ウェーハＷを保持テーブル４から取り外す直前に、半導体ウェーハＷの反対面（研磨面）にその全面を支持するハンドリング装置８の吸着アームをセットするか、あるいは半導体ウェーハＷの反対面全面を保持できる別体のウェーハ固定治具にセットし、半導体ウェーハＷの反りを矯正し続けながら保持テーブル４から取り外せば良い。

次に、図３、図４は本発明の第２の実施形態を示すもので、この場合には、保持テーブル４を、バックグラインド装置１に組み込んだ加工テーブルとするのではなく、携帯可能な独立タイプとするようにしている。
保持テーブル４は、剛性を有する円形の基台４０を備え、この基台４０に単一の窪み穴４１が同心円状に形成され、この窪み穴４１に平面円形の保持層４３と排気路４４とがそれぞれ配設されており、窪み穴４１と保持層４３との間には、複数の支持突起４２が配列される。

排気路４４は、基台４０の内部下方の周縁寄りに屈曲して形成され、その下流部が基台４０の周面に開口されるとともに、この下流部に別体の真空ポンプ４５が通気用のチューブを介し着脱自在に接続される。その他の部分については、上記実施形態と同様であるので説明を省略する。
本実施形態においても上記実施形態と同様の作用効果が期待でき、しかも、保持テーブル４が携帯可能であるから、半導体製造の他、精密測定や検査等の分野に使用することができるのは明らかである。

次に、図５は本発明の第３の実施形態を示すもので、この場合には、基台４０、窪み穴４１、及び保持層４３をそれぞれ平面矩形に形成し、保持層４３上に半導体ウェーハＷを密着保持させるようにしている。その他の部分については、上記実施形態と同様であるので説明を省略する。
本実施形態においても上記実施形態と同様の作用効果が期待でき、しかも、保持テーブル４の形状の多様化を図ることができるので、用途に応じて最適な保持テーブル４を選択することができるのは明らかである。

次に、図６は本発明の第４の実施形態を示すもので、この場合には、基台４０の表面に、窪み穴４１の周面上部に連通する排気路４４を略溝形に切り欠くとともに、この排気路４４を基台４０の外周面まで伸ばし、この排気路４４を拡大した保持層４３に被覆させるようにしている。その他の部分については、上記実施形態と同様であるので説明を省略する。

本実施形態においても上記実施形態と同様の作用効果が期待でき、しかも、排気路４４の構成の多様化を図ることができる他、排気路４４を基台４０の内部ではなく、加工の容易な表面側に設けるので、製造を容易化することができるのは明白である。

なお、上記実施形態では処理台３上に加工テーブルとして保持テーブル４の基台４０を別に設けたが、処理台３自体を基台４０とし、この処理台３に複数の窪み穴４１、支持突起４２、保持層４３、排気路４４を配設しても良い。また、上記実施形態では基台４０を平面体に形成したが、何らこれに限定されるものではなく、立体や多面体等に形成しても良い。具体的には、基台４０を円柱形に形成してその外周面に窪み穴４１や保持層４３を複数配設しても良い。また、基台４０を円錐形や円錐台形に形成し、この基台４０の周面や傾斜面に窪み穴４１や保持層４３を複数配設しても良い。

また、基台４０を角錐台形に形成してその傾斜面に窪み穴４１や保持層４３を複数配設することもできる。また、窪み穴４１の周面に保持層４３の周縁部を接着支持させ、窪み穴４１の底面と保持層４３との間に空間を区画することもできる。また、複数の保持層４３の一部と残部の大きさや形状を必要に応じ、異ならせることもできる。さらに、真空ポンプ４５は、架台２や保持テーブル４の基台４０に内蔵しても良いし、そうでなくても良い。さらにまた、負圧源として、真空ポンプ４５とコンプレッサを組み合わせることも可能である。

本発明に係る保持テーブル、被保持物品の処理装置、及び半導体ウェーハの処理装置の実施形態におけるバックグラインド装置を模式的に示す平面説明図である。 本発明に係る保持テーブル、被保持物品の処理装置、及び半導体ウェーハの処理装置の実施形態におけるバックグラインド装置を模式的に示す部分断面説明図である。 本発明に係る保持テーブルの第２の実施形態を模式的に示す斜視説明図である。 図３の断面図である。 本発明に係る保持テーブルの第３の実施形態を模式的に示す斜視説明図である。 本発明に係る保持テーブルの第４の実施形態を模式的に示す断面説明図である。 従来のポーラステーブルを示す断面説明図である。

符号の説明

１ バックグラインド装置（被保持物品の処理装置、半導体ウェーハの処理装置）
２ 架台
３ 処理台
４ 保持テーブル
５ 粗研削装置
６ 仕上研削装置
７ 洗浄装置
８ ハンドリング装置
９ ポーラステーブル
４０ 基台
４１ 窪み穴（凹部）
４２ 支持突起
４３ 保持層
４４ 排気路
４５ 真空ポンプ（負圧源）
Ｗ 半導体ウェーハ（被保持物品）

Claims (5)

1. 被保持物品を着脱自在に保持する保持テーブルであって、基台に形成される凹部と、この凹部を被覆して被保持物品を着脱自在に密着保持する変形可能な保持層と、この保持層に被覆された凹部内の気体を外部に排気する排気路とを含んでなることを特徴とする保持テーブル。
2. 排気路に接続され、凹部を負圧にして保持層を変形させる負圧源を含んでなる請求項１記載の保持テーブル。
3. 凹部に、保持層を支持する複数の支持突起を設けた請求項１又は２記載の保持テーブル。
4. 請求項１、２、又は３記載の保持テーブルを備えてなることを特徴とする被保持物品の処理装置。
5. 請求項１、２、又は３記載の保持テーブルを備えてなることを特徴とする半導体ウェーハの処理装置。
   
   

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