JP2009113145A - 研磨装置のチャックテーブル機構 - Google Patents
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Abstract
【課題】保護テープの溶融を防止可能な冷却機構を具備した研磨装置のチャックテーブル機構を提供する。
【解決手段】ウエーハWを研磨する研磨装置のチャックテーブル機構であって、吸引源及び冷却水供給源に選択的に接続可能な連通路108が形成された支持基台100と、連通路に接続された複数の環状連通路112と嵌合凹部103を有し、支持基台に搭載固定されたチャックテーブル本体102と、チャックテーブル本体の嵌合凹部に嵌合され、ウエーハを保持する保持面を有する多孔質の吸着チャック104とを具備し、チャックテーブル本体は環状連通路を嵌合凹部に連通する複数の連通孔118を有しており、環状連通路の幅は連通孔の直径の2倍以上であることを特徴とする。
【選択図】図6
【解決手段】ウエーハWを研磨する研磨装置のチャックテーブル機構であって、吸引源及び冷却水供給源に選択的に接続可能な連通路108が形成された支持基台100と、連通路に接続された複数の環状連通路112と嵌合凹部103を有し、支持基台に搭載固定されたチャックテーブル本体102と、チャックテーブル本体の嵌合凹部に嵌合され、ウエーハを保持する保持面を有する多孔質の吸着チャック104とを具備し、チャックテーブル本体は環状連通路を嵌合凹部に連通する複数の連通孔118を有しており、環状連通路の幅は連通孔の直径の2倍以上であることを特徴とする。
【選択図】図6
Description
本発明は、研磨加工されるウエーハを保持する研磨装置のチャックテーブル機構に関する。
半導体ウエーハは、複数の回路が格子状に形成された分割予定ライン(ストリート)によって区画されて表面側に形成されており、分割予定ラインを縦横に切削することにより個々の回路毎の半導体チップ(IC)に分割される。
個々に分割されたチップの小型化及び軽量化を図るために、半導体ウエーハを分割するのに先立って、通常ウエーハの裏面を研削して所定の厚さに形成している。ウエーハの裏面の研削は、通常、ダイヤモンド砥粒をレジンボンドの如き適宜のボンドで固着して形成した研削工具を、高速回転させつつウエーハの裏面に押圧することによって遂行される。
このような研削方法によってウエーハの裏面を研削すると、ウエーハの裏面にマイクロクラック等の加工歪が生成され、これによって個々に分割されたチップの抗折強度が相当低減される。
研削されたウエーハの裏面に生成される加工歪を除去する対策として、研削されたウエーハの裏面を硝酸及びフッ化水素酸を含むエッチング液を使用して化学的エッチングするウエットエッチング法や、エッチングガスを用いるドライエッチング法、遊離砥粒を使用してポリッシングするポリッシング法が用いられてきたが、それぞれ環境負荷の高い廃棄物が排出されるという欠点があった。
この欠点を改善するため、スラリー自体を使用しない乾式の研磨工具や研磨装置が開発され、乾式の研磨方法が実用化されている(例えば、特開2002−283243号公報及び特開2003−53662号公報参照)。
特開2002−283243号公報
特開2003−53662号公報
特開2005−153090号公報
しかし、この研磨方法は乾式であるが故に、研磨加工中に加工点が発熱するという問題があった。この発熱により、ウエーハ表面に粘着されたデバイス(チップ)保護用の保護テープが溶け、チャックテーブルの多孔質の吸着チャックに張り付いてしまうという大きな問題が発生していた。
従来は、チャックテーブル本体の下面に接する支持基台の上面に冷却用の溝を形成し、この溝中に冷却水を循環させてチャックテーブル本体を冷却し、発熱に対応していたが、発熱部分と冷却部分の間に距離があるため非効率的な冷却状況であり、加工条件を大きく制限しないと、保護テープの溶融が発生してしまうという恐れがあった。
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、保護テープの溶融を防止可能な冷却機構を具備した研磨装置のチャックテーブル機構を提供することである。
本発明によると、ウエーハを研磨する研磨装置のチャックテーブル機構であって、吸引源及び冷却水供給源に選択的に接続可能な連通路が形成された支持基台と、該連通路に接続された複数の環状連通路と嵌合凹部を有し、前記支持基台に搭載固定されたチャックテーブル本体と、該チャックテーブル本体の嵌合凹部に嵌合され、ウエーハを保持する保持面を有する多孔質の吸着チャックとを具備し、前記チャックテーブル本体は前記環状連通路を前記嵌合凹部に連通する複数の連通孔を有しており、前記環状連通路の幅は前記連通孔の直径の2倍以上であることを特徴とする研磨装置のチャックテーブル機構が提供される。
好ましくは、環状連通路は6mm以上の幅を有している。好ましくは、吸着チャックの連通孔からは、吸着チャックから研磨加工が終了したウエーハを取り外す際に、冷却水又は冷却水と圧縮空気との混合流体が噴出される。
本発明によると、チャックテーブル本体に冷却時に冷却路として作用する複数の環状連通路を形成したため、チャックテーブル本体の冷却面積が増加し、チャックテーブルブロー時(ウエーハの研磨加工後、水と圧縮空気の混合流体を吸着チャック面から噴出し、ウエーハを吸着チャック面から取り外し易くすること)の冷却効果が高まり、研磨によって加熱された吸着チャックを効率的に冷却することができる。
また、吸着チャックが吸着保持したウエーハを研磨工具で押圧して研磨するという加工のため、チャックテーブル本体の剛性が落ちるとウエーハが中凹形状になってしまう懸念があるが、吸着チャックに面する連通孔の直径を比較的小さくしているため、吸着チャックを支持するチャックテーブル本体の剛性を落とすことなく、冷却と両立させることができる。
以下、本発明実施形態の研磨装置のチャックテーブル機構について図面を参照して詳細に説明する。図1は本発明実施形態のチャックテーブル機構が装着されるのに適した研磨装置2の斜視図である。研磨装置2のハウジング4は、水平ハウジング部分6と垂直ハウジング部分8から構成される。
垂直ハウジング部分8には上下方向に伸びる1対のガイドレール12,14が固定されている。この一対のガイドレール12,14に沿って研磨手段(研削ユニット)16が上下方向に移動可能に装着されている。研磨ユニット16は支持部20を介して一対のガイドレール12,14に沿って上下方向に移動する移動基台18に取り付けられている。
研磨ユニット16は、支持部20に取り付けられたスピンドルハウジング22と、スピンドルハウジング22中に回転可能に収容されたスピンドル24と、スピンドル24を回転駆動するサーボモータ26を含んでいる。
スピンドル24の先端部にはマウンタ28が固定されており、このマウンタ28には研磨ホイール30がねじ止めされている。図3(A)及び図3(B)に示すように、研磨ホイール30は、円盤形状の支持部材92と同様に円盤形状の研磨部材94とから構成されている。
支持部材92には周方向に間隔を置いてその上面から下方に伸びる複数個のねじ穴96が形成されており、これらのねじ穴96中にねじを螺合することにより研磨ホイール30がマウンタ28に固定される。
研磨部材94はエポキシ樹脂系接着剤の如き適宜の接着剤によって支持部材92に接着されている。研磨部材94はフェルトと、このフェルト中に分散された多数の砥粒とから構成される。研磨部材の詳細は、上述した特許文献1に開示されている。
図1を再び参照すると、研磨装置2は、研磨ユニット16を一対の案内レール12,14に沿って上下方向に移動する研磨ユニット送り機構44を備えている。研磨ユニット送り機構44は、ボールねじ46と、ボールねじ46の一端部に固定されたパルスモータ48から構成される。パルスモータ48をパルス駆動すると、ボールねじ46が回転し、移動基台18の内部に固定されたボールねじ46のナットを介して移動基台18が上下方向に移動される。
水平ハウジング部分6の凹部10には、チャックテーブルユニット50が配設されている。チャックテーブルユニット50は、図2に示すように、支持基台52と、支持基台52に回転自在に配設されたチャックテーブル54を含んでいる。チャックテーブルユニット50は更に、チャックテーブル54を挿通する穴を有したカバー56を備えている。
チャックテーブルユニット50は、チャックテーブル移動機構58により研磨装置2の前後方向に移動される。チャックテーブル移動機構58は、ボールねじ60と、ボールねじ60のねじ軸62の一端に連結されたパルスモータ64から構成される。
パルスモータ64をパルス駆動すると、ボールねじ60のねじ軸62が回転し、このねじ軸62に螺合したナットを有する支持基台52が研磨装置2の前後方向に移動する。よって、チャックテーブル54もパルスモータ64の回転方向に応じて、前後方向に移動する。
図1に示されているように、図2に示した一対のガイドレール66,68及びチャックテーブル移動機構58は蛇腹70,72により覆われている。すなわち、蛇腹70の前端部は凹部10を画成する前壁に固定され、後端部がカバー56の前端面に固定されている。また、蛇腹72の後端は垂直ハウジング部分8に固定され、その前端はカバー56の後端面に固定されている。
ハウジング4の水平ハウジング部分6には、第1のウエーハカセット74と、第2のウエーハカセット76と、ウエーハ搬送手段78と、ウエーハ仮載置手段80と、ウエーハ搬入手段82と、ウエーハ搬出手段84と、洗浄手段86が配設されている。更に、ハウジング4の前方にはオペレータが研磨条件等を入力する操作手段88が設けられている。
また、水平ハウジング部分6の概略中央部には、チャックテーブル54を洗浄する洗浄水噴射ノズル90が設けられている。この洗浄水噴射ノズル90は、チャックテーブル54がウエーハ搬入・搬出領域に位置づけられた状態において、チャックテーブル54に保持された研磨加工後のウエーハに向けて洗浄水を噴出する。
チャックテーブルユニット50は、チャックテーブル移動機構58のパルスモータ64をパルス駆動することにより、図1に示した装置奥側の研磨領域と、ウエーハ搬入手段82からウエーハを受け取りウエーハ搬出手段84にウエーハを受け渡す手前側のウエーハ搬入・搬出領域との間で移動される。
図4を参照すると、本発明実施形態に係るチャックテーブル(チャックテーブル機構)54の斜視図が示されている。図5はチャックテーブル54の平面図、図6は図5の6−6線断面図である。
100はチャックテーブル54の円柱状支持基台であり、支持基台100の上面にはチャックテーブル54が固定されている。チャックテーブル54は、セラミックス製のチャックテーブル本体102を含んでいる。
チャックテーブル本体102の上面には円盤状凹部103が形成されており、円盤状凹部103には円盤状の吸着チャック104が嵌合されている。吸着チャック104は、ポーラスなセラミック等から形成された無数の吸引孔を備えた多孔性部材によって形成されている。
支持基台100には吸引源及び冷却水供給源に選択的に連通可能な連通路108が形成されており、この連通路108は横方向連通路110を介して同心状に形成された複数の環状連通路112に接続されている。横方向連通路110は放射状に複数本形成されている。
チャックテーブル本体102は複数のねじ106により支持基台100の上面に固定されている。チャックテーブル本体102は、図7の底面図に示されるように、同心状に形成された複数の環状連通路114を有しており、各環状連通路114支持基台100に形成された環状連通路112にそれぞれ接続されている。
支持基台100に形成された環状連通路112とチャックテーブル本体102に形成された環状連通路114の接合面にはパッキン116が設けられており、環状連通路112,114の接合面をシールしている。好ましくは、チャックテーブル本体102に形成された環状連通路114は6mm以上の幅を有している。より好ましくは、約8mmの幅を有している。
チャックテーブル本体102に形成された各環状連通路114はそれぞれ複数の連通孔118により嵌合凹部103に連通されている。図7に示されるように、各環状連通路114は円周方向に等間隔離間された複数の連通孔118により嵌合凹部103に連通されている。好ましくは、環状連通路114は連通孔118の直径の2倍以上の幅を有している。好ましくは、連通孔118の直径は約3mmであり、環状連通路114の幅は約8mmである。
チャックテーブル54によるウエーハWの吸着時には、図8に最も良く示されるように、連通路108は吸引源開閉弁130を介して吸引源124に接続され、矢印120に示すようにエアが吸引されてウエーハWは吸着チャック104により真空吸着される。
この時、冷却水供給源126は冷却水開閉弁132により閉じられており、圧縮空気供給源128は圧縮空気開閉弁134により閉じられているため、連通路108は冷却水供給源126及び圧縮空気供給源128から遮断されている。
吸着チャック104から研磨加工が終了したウエーハWを取り外す際には、図9に示すように、吸引源開閉弁130を閉じると共に、冷却水開閉弁132及び圧縮空気開閉弁134を開く。
これにより、冷却水と圧縮空気の混合流体が矢印122で示すように連通路108に供給され、連通孔118から冷却水と圧縮空気との混合流体が噴出され、チャックテーブル54のチャックテーブル本体102及び吸着チャック104を冷却すると共に、ウエーハWの吸着チャック104からの取り外しを容易にしている。
このように構成された研磨装置2の研磨作業について以下に説明する。第1のウエーハカセット74中に収容されるウエーハは、保護テープが表面側(回路が形成されている側の面)に装着された半導体ウエーハであり、従ってウエーハは裏面が上側に位置する状態で第1のカセット74中に収容されている。このように複数の半導体ウエーハを収容した第1のウエーハカセット74は、ハウジング4の所定のカセットを搬入領域に載置される。
そして、カセット搬入領域に載置された第1のウエーハカセット74に収容されていた研磨加工前の半導体ウエーハが全て搬出されると、空のウエーハカセット74に変えて複数個の半導体ウエーハを収容した新しい第1のウエーハカセット74が手動でカセット搬入領域に載置される。
一方、ハウジング4の所定のカセット搬出領域に載置された第2のウエーハカセット76に所定枚数の研磨加工後の半導体ウエーハが搬入されると、かかる第2のウエーハカセット76は手動で搬出されて、新しい空の第2のウエーハカセット76がカセット搬出領域に載置される。
第1のウエーハカセット74に収容された半導体ウエーハは、ウエーハ搬送手段78の上下動作及び進退動作により搬送され、ウエーハ仮載置手段80に載置される。ウエーハ仮載置手段80に載置されたウエーハは、ここで中心合わせが行われた後にウエーハ搬入手段82の旋回動作によって、ウエーハ搬入・搬出領域に位置せしめられているチャックテーブルユニット50のチャックテーブル54に載置され、チャックテーブル54によって吸引保持される。
このようにチャックテーブル54がウエーハを吸引保持したならば、チャックテーブル移動機構58を作動して、チャックテーブルユニット54を移動して装置後方の研磨領域に位置づける。
チャックテーブル54が装置後方の研磨領域に位置付けられると、回転駆動されている研磨ホイール30の研磨部材94が吸着チャック104に吸着されているウエーハWの裏面に押圧される。チャックテーブル54も同時に回転されてウエーハWの裏面が乾式研磨され、残留加工歪が除去される。
ウエーハWの研磨が終了すると、チャックテーブル54は装置手前側のウエーハ搬入・搬出領域に移動され、研磨加工が終了したウエーハWを吸着チャック104から取り外す。
この時、冷却水と圧縮空気との混合流体を連通孔118から噴出することにより、乾式研磨で加熱された吸着チャック104を冷却すると共に、吸着チャック面からウエーハWを取り外し易くする。
次いで、洗浄水噴射ノズル90から洗浄水を噴射してチャックテーブル54に保持されている研磨加工されたウエーハWの被研磨面(裏面)を洗浄すると共に、チャックテーブル54も洗浄する。
次いで、ウエーハWはウエーハ搬出手段84により洗浄手段86に搬送される。洗浄手段86に搬送されたウエーハは、ここで洗浄されると共に、スピン乾燥される。次いで、ウエーハWはウエーハ搬送手段78により第2のウエーハカセット76の所定位置に収納される。
上述した実施形態では、吸着チャック104から研磨加工が終了したウエーハWを取り外す際に、連通孔118から冷却水と圧縮空気との混合流体を噴出させるようにしているが、本発明はこれに限定されるものではなく、冷却水のみを連通路108に供給して、連通孔118から冷却水のみを噴出させるようにしても良い。
上述した本実施形態によると、チャックテーブル本体102に冷却時に冷却路として作用する複数の環状連通路114を形成したため、チャックテーブル本体102の冷却面積が増加し、チャックテーブルブロー時(ウエーハの研磨加工後、水と圧縮空気の混合流体を吸着チャック104の上面から噴出し、ウエーハWを吸着チャック面から取り外し易くすること)の冷却効果が高まり、研磨によって加熱された吸着チャック104を効率的に冷却することが出来る。
また、吸着チャック104が吸着保持したウエーハWを研磨工具(研磨ホイール)で押圧して研磨するという加工のため、吸着チャック本体102の剛性が落ちるとウエーハが中凹形状になってしまう懸念があるが、吸着チャック104に面する連通孔118の直径を比較的小さくしているため、吸着チャック104を支持するチャックテーブル本体102の剛性を落とすことなく、冷却と両立させることができる。
一般的に、従来のチャックテーブル機構は、ウエーハの研削と研磨で同じものを用いているが、本発明のチャックテーブル機構を研削に用いることに何の問題もないため、例えば、特許文献3に開示されたような研削手段と研磨手段の両方を備えた加工装置に本発明のチャックテーブル機構を採用することも出来、研磨時においては、従来のチャックテーブル機構に比べて良好な冷却効果を期待できる。
2 研磨装置
16 研磨手段(研磨ユニット)
24 スピンドル
26 サーボモータ
30 研磨ホイール
50 チャックテーブルユニット
54 チャックテーブル
100 支持基台
102 チャックテーブル本体
104 吸着チャック
108 連通路
112,114 環状連通路
118 連通孔
124 吸引源
126 冷却水供給源
128 圧縮空気供給源
16 研磨手段(研磨ユニット)
24 スピンドル
26 サーボモータ
30 研磨ホイール
50 チャックテーブルユニット
54 チャックテーブル
100 支持基台
102 チャックテーブル本体
104 吸着チャック
108 連通路
112,114 環状連通路
118 連通孔
124 吸引源
126 冷却水供給源
128 圧縮空気供給源
Claims (3)
- ウエーハを研磨する研磨装置のチャックテーブル機構であって、
吸引源及び冷却水供給源に選択的に接続可能な連通路が形成された支持基台と、
該連通路に接続された複数の環状連通路と嵌合凹部を有し、前記支持基台に搭載固定されたチャックテーブル本体と、
該チャックテーブル本体の嵌合凹部に嵌合され、ウエーハを保持する保持面を有する多孔質の吸着チャックとを具備し、
前記チャックテーブル本体は前記環状連通路を前記嵌合凹部に連通する複数の連通孔を有しており、
前記環状連通路の幅は前記連通孔の直径の2倍以上であることを特徴とする研磨装置のチャックテーブル機構。 - 前記環状連通路は6mm以上の幅を有することを特徴とする請求項1記載の研磨装置のチャックテーブル機構。
- 前記連通孔は、前記吸着チャックから研磨加工が終了したウエーハを取り外す際に、冷却水又は冷却水と圧縮空気との混合流体を噴出すことを特徴とする請求項1又は2記載の研磨装置のチャックテーブル機構。
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