JP2008296334A

JP2008296334A - 真空吸着チャックおよびそれを用いた研削装置

Info

Publication number: JP2008296334A
Application number: JP2007145713A
Authority: JP
Inventors: Koji Fujii; 孝次藤井
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2007-05-31
Filing date: 2007-05-31
Publication date: 2008-12-11

Abstract

【課題】高い吸着力を有する真空吸着チャックおよびそれを用いた研削装置を提供する。
【解決手段】上面に形成された凹部１１と、凹部１１の底面に形成された第１貫通孔１２と、凹部１１を取り囲むように上面に形成された溝１３ａ、１３ｂと、溝１３ａ、１３ｂの底面に形成された第２貫通孔１４ａ、１４ｂとを有する基台１５と、上面が基台１５の上面と同一平面上にあり、基台１５の凹部１１に、埋め込まれた通気性を有する多孔質体１６とを具備する。基板１７と基台１５との隙間に入り込んだ研削屑を含む研削水５０は、溝１３ａ、１３ｂに吸引され、第２貫通孔１４ａ、１４ｂを介して外部に排出されるので、研削屑による多孔質材１６の目詰まりが防止され、高い吸着力を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、真空吸着チャックおよびそれを用いた研削装置に関する。

研削装置には、負圧により基板を吸着して保持する真空吸着チャックが用いられている。従来、均一な吸着力が得られる真空吸着チャックとして、吸着面に多孔質樹脂を用いた真空吸着チャックが知られている（例えば特許文献１参照。）。

特許文献１に開示された真空吸着チャックは、基板の表面に、通気性を有する多孔質樹脂層が固着され、被吸着物を吸着するために負圧を発生するための排気孔を有し、当該排気孔が、基板中を通して、多孔質樹脂層中を貫通し、多孔質樹脂層の表面に達している。または、当該排気孔が、基板中を通して、記多孔質樹脂層中に形成され、多孔質樹脂層の表面近傍まで達している。

排気孔をより空気を吸引すると、空気は、多孔質樹脂層の表面に開口した部分と、多孔質樹脂層の通気性部分を介して排気孔に吸引される。これにより、多孔質樹脂層の表面にウェーハを載せると、ウェーハは多孔質樹脂層に吸着され保持される。

然しながら、特許文献１に開示された真空吸着チャックは、ウェーハと多孔質樹脂層との隙間に研削屑を含む研削水が入り込むと、研削屑が多孔質樹脂層内にトラップされて、目詰まりが生じるという問題がある。

そのため、次第にウェーハの吸着力が弱まり、ウェーハ割れや、チッピングが発生するので、交換頻度が短くなるという問題がある。
特開２００５−３２９５９号公報

本発明は、高い吸着力を有する真空吸着チャックおよびそれを用いた研削装置を提供する。

本発明の一態様の真空吸着チャックは、上面に形成された凹部と、前記凹部の底面に形成された第１貫通孔と、前記凹部を取り囲むように前記上面に形成された溝と、前記溝の底面に形成された第２貫通孔とを有する基台と、上面が前記基台の上面と同一平面上にあり、前記基台の前記凹部に、埋め込まれた通気性を有する多孔質体と、を具備することを特徴としている。

また、本発明の一態様の研削装置は、上面に形成された凹部と、前記凹部の底面に形成された第１貫通孔と、前記凹部を取り囲むように前記上面に形成された溝と、前記溝の底面に形成された第２貫通孔とを有する基台と、上面が前記基台の上面と同一平面上にあり、前記基台の前記凹部に、埋め込まれた通気性を有する多孔質体とを備えた真空吸着チャックと、前記真空吸着チャックを回転可能に保持し、前記真空吸着チャックに回転を与える第１駆動部と、前記真空吸着チャックと対面するように研削砥石を回転可能に保持し、前記研削砥石に回転を与える第２駆動部と、前記真空吸着チャックに対して、前記研削砥石に相対的な上下動を与える第３駆動部と、前記基板と、前記研削砥石との間に、研削水を供給する研削水供給部とを具備することを特徴としている。

本発明によれば、高い吸着力を有する真空吸着チャックおよびそれを用いた研削装置が得られる。

以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。

本発明の実施例について、図１乃至図４を用いて説明する。図１は本実施例の真空吸着チャックを示す断面図、図２は真空吸着チャックの一部が切断された状態を示す斜視図、図３は真空吸着チャックを用いた研削装置の構成を示すブロック図、図４は真空吸着チャックの効果を比較例と対比して示す図で、図４（ａ）は本実施例を示す図、図４（ｂ）は比較例を示す図である。

図１および図２に示すように、本実施例の真空吸着チャック１０は、凹部１１と、凹部１１の底面に形成された第１貫通孔１２と、凹部１１を取り囲むように形成された溝１３と、溝１３の底面に形成された第２貫通孔１４とを有する基台１５と、上面が基台１５の上面と同一平面上にあり、基台１５の凹部１１に、埋め込まれた通気性を有する多孔質体１６とを具している。

基台１５は、例えば円盤型の耐食アルミニウム合金で、中央部に凹部１１が形成されている。凹部１１の底面のほぼ中心に、第１貫通孔１２が形成されている。

溝１３ａ、１３ｂは、例えば断面が皿状で、凹部１１を取り囲むように同心円状に形成されている。溝１３ａの底面に第２貫通孔１４ａが形成され、溝１３ａの底面に第２貫通孔１４ｂが形成されている。

多孔質体１６は、例えば気孔率が４０％程度のフッ素樹脂焼結多孔質体で、平均細孔径が、溝１３ａ、１３ｂの幅より小さく設定され、基台１５の凹部１１に接着材で固着されている。

基板１７を真空吸着チャック１０に載置し、第１貫通孔１２、第２貫通孔１４ａ、１４ｂを介して空気を吸引して負圧を生じさせ、基板１７の内部を多孔質体１６に吸着させ、基板１７の外周部を溝１３ａ、１３ｂに吸着させることにより、基板１７が真空吸着チャック１０に吸着される。

図３に示すように、本実施例の真空吸着チャック１０を用いた研削装置３０は、真空吸着チャック１０と、真空吸着チャック１０を回転可能に保持し、記真空吸着チャック１０に回転を与える第１駆動部３１と、真空吸着チャック１０と対面するように研削砥石３２を保持し、研削砥石３２に回転を与える第２駆動部３３と、真空吸着チャック１０に対して、研削砥石３２に相対的な上下動および揺動を与える第３駆動部３４と、基板１７と、研削砥石３２との間に、研削水を供給する研削水供給部３５と、を具備している。

真空吸着チャック１０は、支軸３６に支持された第１ヘッド部３７に固定されている。第１駆動部３１により支軸３６を回転させることにより、第１ヘッド部３７が回転し、基板１７を回転させる。
真空吸着チャック１０の第１貫通孔１２、第２貫通孔１４ａ、１４ｂは、第１駆動部３１を介して排気部３８に接続されている。

研削砥石３２は、支軸３９に支持された第２ヘッド部４０に固定されている。第２駆動部３３により支軸３９を回転させることにより、第２ヘッド部４０が回転し、研削砥石３２を回転させる。

第２駆動部３３は、支軸４１に支持されたアーム４２の一端部に固定されている。第３駆動部３４により支軸４１を上昇または下降し、回転させることにより、アーム４２が上下動および揺動し、研削砥石３２を上下動および揺動させる。

研削装置３０を使用して、基板１７の研削を行う場合、基板１７および研削砥石３２を互いに反対方向に高速回転させ、第２ヘッド部４０を下降させて、研削砥石３２により基板１７を加圧する。

そして、研削水供給部３５から、研削水、例えば防錆材を混ぜた純水を供給する。更に、アーム４２により研削砥石３２を揺動させる。

これにより、研削砥石３２と基板１７の相対回転及び揺動により、砥石を構成する極めて硬い微細な砥粒によって基板１７が僅かずつ削り取られて研削され、基板１７が薄化される。研削に伴って発生する熱および研削屑は、研削水によって除去される。

図４は真空吸着チャック１０の効果を比較例と対比して示す図で、図４（ａ）は本実施例を示す図、図４（ｂ）は比較例を示す図である。
本明細書では、比較例とは溝１３ａ、１３ｂを有せず、溝１３ａ、１３ｂに相当する位置まで多孔質材１６が埋め込まれた真空吸着チャックを意味している。

図４（ａ）に示すように、本実施例の真空吸着チャック１０では、基板１７と基台１５との隙間に入り込んだ研削屑を含む研削水５０が、溝１３ａ、１３ｂに吸引されるので、研削水５０を第２貫通孔１４ａ、１４ｂを介して、排出研削屑５１として外部に排出することができる。

その結果、研削水５０が多孔質材１６まで浸入することを阻止し、多孔質材１６が研削屑により目詰まりするのを防止することが可能である。
従って、研削中に基板１７の外周が浮き上がり、基板１７の割れ、チッピングの発生を防止することができる。

ここで、溝１３ａ、１３ｂおよび第２貫通孔１４ａ、１４ｂのサイズは、研削時に発生する研削屑のサイズより大きいように予め設定しておけば良く、研削屑による溝１３ａ、１３ｂおよび第２貫通孔１４ａ、１４ｂの詰まりが生じる恐れはない。

一方、比較例では、基板１７と基台１５との隙間に入り込んだ研削屑を含む研削水５０は、直ちに多孔質材１６に浸入してしまう。
その結果、研削水５０に含まれる研削屑が多孔質材１６中にトラップされ、目詰まり研削屑５２となって目詰まりが発生する。

従って、研削中に基板１７の外周が浮き上がり、基板１７が割れ、チッピングが発生する恐れが高まるので、頻繁に真空吸着チャックを交換する必要があり、交換頻度が高くなる。また、交換作業も繁雑である。

図５は、自動化された研削装置６０の構成を示す平面図である。研削装置６０は、デバイスが形成されたシリコンウエーハの表面を保護テープで被覆し、裏面を研削して、シリコンウエーハを１００μｍ以下の厚さに研削する場合の例である。

図５に示すように、研削装置６０は、回転テーブル６１に４個の真空吸着チャック１０を有し、基板１７の受け渡し、荒研削、仕上げ研削、ポリッシュ工程を連続して行う装置である。

センダー６２に収納された基板１７は、搬送ロボット６３により、アライメントユニット６４に搬送され、アライメントされた後、受け渡し部６５に移送され、受け渡し部６５の真空吸着チャック１０に吸着される。

次に、回転テーブル６１が１／４回転して、基板１７は第１研削部６６に送られ、例えば＃４００研削砥石により、荒削りされる。
次に、回転テーブル６１が更に１／４回転して、基板１７は第２研削部６７に送られ、例えば＃１０００研削砥石により、仕上げ研削される。

次に、回転テーブル６１が更に１／４回転して、基板１７はポリッシュ部６８に送られ、例えば研磨パッドとスラリーによりミラーポリッシュされる。
次に、搬送ロボット６９により、基板１７はポリッシュ部６８から取り出され、洗浄ユニット７０に移送される。

洗浄ユニット７０では、始めに基板１７の保護テープで被覆された面の洗浄が行われ、次に研削した面の洗浄が行なわれる。
次に、搬送ロボット７１により、基板１７は洗浄ユニット７０から取り出され、次の工程へ移送される。

以上説明したように、本実施例の真空吸着チャック１０は、多孔質材１６が埋め込まれた凹部１１を取り囲むように、溝１３ａ、１３ｂを具備している。
その結果、基板１７と基台１５との隙間に入り込んだ研削屑を含む研削水５０は、溝１３ａ、１３ｂに吸引され、第２貫通孔１４ａ、１４ｂを介して外部に排出されるので、多孔質材１６が研削屑により目詰まりするのを防止することができる。
従って、高い吸着力を有する真空吸着チャック１０およびそれを用いた研削装置３０が得られる。

これにより、研削中に基板１７の外周が浮き上がり、基板１７の割れ、チッピングの発生を防止することができる。また、真空吸着チャック１０の交換頻度が少なくなるので、研削装置の保守点検作業も容易になる利点がある。

ここでは、多孔質体１６がフッ素樹脂焼結多孔質体である場合について説明したが、セラミックス系、例えば焼結ＳｉＣの多孔質体、またはメタル系、例えばステンレスの多孔質体であっても構わない。

２本の溝１３ａ、１３ｂが形成されている場合について説明したが、溝の本数には特に制限はなく、溝は１本でも、更に多くの溝が形成されていても構わない。

凹部１１の底面の中央部に１本の第１貫通孔１２が形成されている場合について説明したが、特に制限はなく、凹部１１の底面に複数の第１貫通孔１２が分散して形成されていても構わない。

基台１５が、円盤状である場合について説明したが、基板１７の形状に合せれば良く、例えば矩形状であっても構わない。

研削装置３０が、研削砥石３２を揺動させる場合について説明したが、揺動はなくても構わない。

真空吸着チャック１０を研削装置３０に用いた場合について説明したが、真空吸着チャック１０を研磨装置、例えばＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）装置に用いることもできる。
その場合は、第２ヘッド部４０に研磨パッドを貼り付け、研削水供給部３５から、研磨剤であるスラリーを供給すれば良い。

本発明の実施例に係る真空吸着チャックを示す断面図。本発明の実施例に係る真空吸着チャックの一部が切断された状態を示す斜視図。本発明の実施例に係る真空吸着チャックを用いた研削装置の要部を示すブロック図。本発明の実施例に係る真空吸着チャックの効果を比較例と対比して示す図で、図４（ａ）が本実施例を示す図、図４（ｂ）が比較例を示す図。本発明の実施例に係る自動化された研削装置を示す平面図。

符号の説明

１０真空吸着チャック
１１凹部
１２第１貫通孔
１３ａ、１３ｂ溝
１４ａ、１４ｂ第２貫通孔
１５基台
１６多孔質体
１７基板
３０、６０研削装置
３１第１駆動部
３２研削砥石
３３第２駆動部
３４第３駆動部
３５研削水供給部
３６、３９、４１支軸
３７第１ヘッド部
３８排気部
４０第２ヘッド部
４２アーム
５０研削水
５１排出研削屑
５２目詰まり研削屑
６１回転テーブル
６２センダー
６３、６９、７１搬送ロボット
６４アライメントユニット
６５受け渡し部
６６第１研削部
６７第２研削部
６８ポリッシュ部
７０洗浄ユニット

Claims

上面に形成された凹部と、前記凹部の底面に形成された第１貫通孔と、前記凹部を取り囲むように前記上面に形成された溝と、前記溝の底面に形成された第２貫通孔とを有する基台と、
上面が前記基台の上面と同一平面上にあり、前記基台の前記凹部に、埋め込まれた通気性を有する多孔質体と、
を具備することを特徴とする真空吸着チャック。
前記多孔質体の平均細孔径が、前記溝の幅より小さいことを特徴とする請求項１に記載の真空吸着チャック。
前記溝が、同心状に複数形成されていることを特徴とする請求項１に記載の真空吸着チャック。
上面に形成された凹部と、前記凹部の底面に形成された第１貫通孔と、前記凹部を取り囲むように前記上面に形成された溝と、前記溝の底面に形成された第２貫通孔とを有する基台と、上面が前記基台の上面と同一平面上にあり、前記基台の前記凹部に、埋め込まれた通気性を有する多孔質体とを備えた真空吸着チャックと、
前記真空吸着チャックを回転可能に保持し、前記真空吸着チャックに回転を与える第１駆動部と、
前記真空吸着チャックと対面するように研削砥石を回転可能に保持し、前記研削砥石に回転を与える第２駆動部と、
前記真空吸着チャックに対して、前記研削砥石に相対的な上下動を与える第３駆動部と、
前記基板と、前記研削砥石との間に、研削水を供給する研削水供給部と、
を具備することを特徴とする研削装置。