JP2009119590A - 薄型加工用保持具 - Google Patents

Abstract

【課題】搬送時及び研削時にウエハーと一体で操作でき、かつそれ自体が真空ポンプを用いてウエハーを吸着固定する機能を有する保持具を提供する。
【解決手段】保持具１の基材部１ａは不通気性部材で形成されており、前記保持具１の上面には、通気性部材からなる通気性部材部分４、５が配設されており、該通気性部材部分４、５の下方には、中空部分６、７が前記保持具１の内部に形成されており、前記通気性部材部分４、５の下面は前記中空部分６、７に露出しており、該露出部分には、該露出部分をカバーすると共に前記被加工物２の吸着を維持する吸着維持手段８、９が備えられており、前記不通気性部材部分１ａには、前記通気性部材部分４、５と前記保持具１の下面とに連通する配管１０、１１および弁１３、１４が備えられており、前記保持具１の下面を通じて前記通気性部材部分４、５からの真空吸引が可能であるようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は被加工物の保持具に関し、特に半導体ウエハー等の大口径の被加工物を高精度に研削、研磨するために使用される薄型加工用保持具に関する。

半導体ウエハー（以下「ウエハー」と記す。）やＬＣＤ用ガラス等の薄くて被加工面の広い被加工物を研削・研磨する場合、面内を均一に研削・研磨する必要があり、被加工物を保持具に真空吸着して固定する装置及び方法について従来種々の技術が提案されてきた。

例えば特許文献１には、ウエハーのような薄板状基板の外周部の縁だれや盛り上がりを防止するために、薄板状基板の非加工面側の外周部とその下方のステージの平面との間隙を液体を用いてシールし、加工液が間隙から薄板状基板の内方に流入することを防止する技術が開示されている。

また、特許文献２には、研削盤のバキューム吸着機能を有するチャック機構のチャック本体を通気性部材と不通気性部材との環状部にて構成し、サイズの異なるウエハーであっても確実にバキューム吸着することができるウエハーのチャック機構が開示されている。

特開平１０−１３５３１６号公報 特公平０２−０４６３３１号公報

しかしながら、これら従来の技術には吸着、搬送時に別の搬送用装置に取り付ける為、薄くなったウエハーを破損する恐れや手間がかかる、真空源の絶たれたときにウエハーが保持具から脱落する等の問題点があった。

本発明は、上記問題点を解決して、搬送時及び研削・研磨時にウエハーと一体で操作でき、かつ従来加工用チャックの有していた真空ポンプを用いてウエハーを吸着固定する機能をそれ自体に備え、さらに真空源が絶たれた場合のフェールセーフ機構をも有する保持具を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、請求項１の発明は、被加工物を吸着保持する平板状保持具であって、該保持具は不通気性部材で形成されており、前記保持具の上面には、通気性部材からなる通気性部材部分が配設されており、該通気性部材部分の下方には、中空部分が前記保持具の内部に形成されており、前記通気性部材部分の下面は前記中空部分に露出しており、前記中空部分に露出した前記通気性部材部分の露出部分には、該露出部分をカバーすると共に前記被加工物の吸着を維持する吸着維持手段が備えられており、前記不通気性部材部分には、前記通気性部材部分と前記保持具の下面とに連通する配管および弁が備えられており、前記保持具の下面を通じて前記通気性部材部分からの真空吸引が可能であるようにしたことを特徴とする。これにより、搬送時及び研削・研磨時にウエハーと一体で操作でき、かつ真空ポンプを用いてウエハーを吸着固定する機能を有し、しかも真空源が絶たれた場合のフェールセーフ機構をも有する保持具とすることができる。
請求項２の発明は、さらに、前記吸着維持手段は真空エネルギーを蓄える構造であることを特徴とする。これにより、真空源が絶たれた場合でもウエハーの吸着状態を維持することができる。
請求項３の発明は、さらに、前記吸着維持手段はベローズであることを特徴とする。蛇腹部分の伸縮により、ベローズ内に蓄えた真空エネルギーを真空源が絶たれた場合に供給し、ウエハーの吸着状態を維持することができる。
請求項４の発明は、さらに、前記中空部は連絡通路により外気に繋がっていることを特徴とする。これにより、吸着維持手段の伸縮を更に容易にすることができる。
請求項５の発明は、さらに、前記保持具自体も自己研削により精度補償が可能であることを特徴とする。これにより、前記保持具を繰り返し使用することができる。

以上説明したように、本発明の薄型加工用保持具は、従来加工用チャック本体の有していた真空吸着機能を、ウエハーに貼り付けて一体に搬送、研削等の操作が可能な上記保持具自体に持たせたことにより、研削操作前後のウエハーの取り付け、取り外し、及び搬送操作を容易化できるとともに、吸着維持手段を内蔵することで、真空源が絶たれた場合においてもウエハーの吸着保持を維持することができるため研削・研磨不良を防止することができる。また、前記保持具は自己研削することで繰り返し使用できる。

以下に、本発明の薄型加工用保持具の一実施形態について図に基づいて説明する。
図１及び図２は本実施形態の薄型加工用保持具の縦断面図である。符号１は保持具、符号２はウエハー、符号３は加工用チャックをそれぞれ示す。図１は真空ポンプ（不図示）により吸引を行っている状態を、図２はその後真空源が絶たれた場合の状態を示す。

保持具１は円盤形状をしており、基材部１ａは不通気性の通常アルミナ製であって、上面の中心部に通気性を有する多孔質アルミナ製の円形板４が嵌めこまれており、さらにその周囲に同じく多孔質アルミナ製のリング５が上記円形板４と同心円状に嵌めこまれている。なお、円形板４及びリング５の材質としては上記に限られず、他の多孔質材料、例えば多孔質セラミックを採用することも可能である。

円形板４及びリング５の下部にはそれぞれに対応した円筒形状及びリング形状の中空部６、７が設けられており、円形板４及びリング５の下面はそれぞれこの中空部６、７に露出している。さらに、中空部６、７の上壁には円形板４及びリング５の下面を覆って円筒形状及びリング形状のベローズ８、９が吸着維持手段として設置されている。なお、保持具１の中心に位置するベローズ８の代わりに、円形板４の露出面を被覆するバルーンを配置するようにしてもよい。

また、基材部１ａの内部には円形板４及びリング５と加工用チャック３とを連通させる配管１０、１１が設置されており、この配管にそれぞれ弁１３、１４が配設されている。

ウエハー２の搬送時や研削時においては、裏面を上にしたウエハー２が、液状レジスト２ａを介して上記構成の保持具１の上面に設置される。
具体的には、保持具１の上面に液状レジスト２ａという即乾性の接着剤を垂らしてその直径がウエハー２の直径より大きくなるようにし、それが乾いて固まる前にすぐにウエハー２を回路が設置された表面を下にして水平を保ちながら液状レジスト２ａの層に押しつける。

ウエハー２の研削・研磨を行う場合、上記状態で保持具１は加工用チャック上に設置され、保持具１の底面から配管１０、１１に連結した真空ポンプ（不図示）により吸引されて、円形板４及びリング５の内部が負圧になることで、液状レジスト２ａ及びウエハー２に吸引力を加え、これらをしっかりと保持具１に固定する。なお、搬送時には搬送ユニット（不図示）に設置された真空ポンプを、研削・研磨時には加工用チャック３に設置された真空ポンプをそれぞれ用いる。

通常の場合、上記固定状態でウエハー２の搬送及び研削・研磨が行われるが、真空ポンプの故障等やその他何らかの原因により真空源が縁切りされた場合は、上記ベローズ８、９の働きにより、円形板４及びリング５による液状レジスト２ａ及びウエハー２に対する吸引力が保たれる。

すなわち、ベローズ８、９がいわば負圧のアキュムレータの役目を果たし、真空源が縁切りされた場合でも円形板４及びリング５の内部を負圧に保つためである。ベローズ８、９は、真空ポンプが稼働中は円形板４及びリング５を介して吸引されるため、内部が負圧となり図１に示すように縮んだ状態となっている。

何らかの原因で真空ポンプによる吸引が中断されると、ベローズ８、９内の負圧のエネルギーが解放され、図２のように伸びた状態に戻るため、その間、ウエハー２の搬送及び研削に支障をきたさないように円形板４及びリング５の内部が負圧に保たれ、保持具１と液状レジスト２ａ及びウエハー２との固定が維持されるのである。

上記のベローズ８、９の伸縮動作に支障のないように中空部６、７は配管１２ａにより互いに連通し、かつ配管１２ｂにより外気に通じている。

通常の作業時において、ウエハー２を保持具１から取り外す際は、まず真空ポンプを停止し、配管１０、１１から円形板４及びリング５にエアーを送ることによって、円形板４及びリング５内部を負圧から大気圧に戻す。この際、不図示の切り替え弁によって配管ラインを切り替え、他のポンプによって配管１０、１１から円形板４及びリング５にエアーを送る。

ここで、弁１３、及び弁１４は、それぞれ２つのチェック弁１３ａ、１３ｂと１４ａ、１４ｂからなっており、チェック弁１３ａ、１４ａは真空ポンプによる吸引時に開き、チェック弁１３ｂ、１４ｂは他のポンプによるエアー供給時に開く。チェック弁１３ｂ、１４ｂの設定開圧力Ｐ２は、真空ポンプによる吸引時の円形板４及びリング５側の配管１０、１１と大気圧との差圧Ｐ１より大きく（Ｐ１＜Ｐ２）設定されており、真空ポンプ停止持に配管１０、１１からエアーが円形板４及びリング５側に吸引されるのを防止している。

したがって、他のポンプにより配管１０、１１から円形板４及びリング５にエアーを送る際は、圧力Ｐ２以上が必要となる。

上記により円形板４及びリング５を大気圧に戻した後、液状レジスト２ａ及びウエハー２を保持具１の上面より引き剥がすことにより取り外しを行う。なお、保持具１のウエハー２との接触面を、平行度を保つべくウエハー２表面に合わせて自己研削することで保持具１の表面精度の補償が可能であり、保持具１を繰り返し使用することができる。

なお、上記説明は円形板４及びリング５と、配管１０、１１が使用される場合について述べたが、これは直径１２インチのウエハー２を保持具１に固定する際の操作であり、直径８インチのウエハー２については、円形板４と配管１０のみを使用して保持具１への固定を行う。

以上説明したように、本発明の薄型加工用保持具では、従来の真空吸着装置で問題となっていた取り付け、取り外し作業の問題について、保持具に上記の吸着機能を持たせてウエハーと一体でハンドリングし得る構成とすることで上記作業を容易化し、能率向上が図れる。これに加えて本保持具では、保持具の吸着部にベローズを配設することで、真空源の断絶時のフェールセーフを実現している。

本発明の薄型加工用保持具の一実施形態を示す縦断面図であり、真空ポンプによる吸引が行われている状態を示す。 本発明の薄型加工用保持具の一実施形態を示す縦断面図であり、図１の状態から真空源が絶たれた状態を示す。

符号の説明

１ 保持具
１ａ 基材部
２ ウエハー
２ａ 液状レジスト
３ 加工用チャック
４ 円形板
５ リング
６ 中空部（円形部）
７ 中空部（リング部）
８ ベローズ（円形部）
９ ベローズ（リング部）
１０ 配管（円形部）
１１ 配管（リング部）
１２ａ、１２ｂ 配管
１３ 弁（円形部）
１３ａ、１３ｂ チェック弁
１４ 弁（リング部）
１４ａ、１４ｂ チェック弁

Claims (5)

1. 被加工物を吸着保持する平板状保持具であって、
   該保持具は不通気性部材で形成されており、前記保持具の上面には、通気性部材からなる通気性部材部分が配設されており、
   該通気性部材部分の下方には、中空部分が前記保持具の内部に形成されており、前記通気性部材部分の下面は前記中空部分に露出しており、
   前記中空部分に露出した前記通気性部材部分の露出部分には、該露出部分をカバーすると共に前記被加工物の吸着を維持する吸着維持手段が備えられており、
   前記不通気性部材部分には、前記通気性部材部分と前記保持具の下面とに連通する配管および弁が備えられており、前記保持具の下面を通じて前記通気性部材部分からの真空吸引が可能であるようにした保持具。
2. 前記吸着維持手段は真空エネルギーを蓄える構造である請求項１に記載の保持具。
3. 前記吸着維持手段はベローズである請求項１に記載の保持具。
4. 前記中空部は連絡通路により外気に繋がっている請求項１ないし３のいずれかに記載の保持具。
5. 前記保持具自体も自己研削により精度補償が可能である請求項１ないし４のいずれかに記載の保持具。

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