JP2010105067A - 吸着パッド洗浄方法および吸着パッド洗浄装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ウェーハの裏面研削時に吸着パッドに詰まったスラッジを確実に排出する。
【解決手段】被加工物を吸着する吸着パッド（５１ａ）を洗浄する吸着パッド洗浄装置（３０）が、吸着パッドの内部から吸着パッドの吸着面（５２ａ）に向かって洗浄流体を供給する洗浄流体供給手段（５８）と、吸着パッドの吸着面を研削する研削砥石（３１）と、前記吸着パッドの吸着面からスラッジを前記吸着パッドの外部に吸引する吸引手段（３９）とを具備する。研削砥石の研削面には凹部が形成されており、吸引手段は該凹部を通じてスラッジを吸引するのが好ましい。あるいは、吸引手段は研削砥石の研削面に隣接して配置されており、吸引手段は研削砥石の外周部付近からスラッジを吸引するようにしてもよい。
【選択図】図２

Description

本発明は、ウェーハを吸着する吸着パッドを洗浄する吸着パッド洗浄方法およびそのような方法を実施する吸着パッド洗浄装置に関する。

半導体製造分野においてはウェーハが年々大型化する傾向にあり、また、実装密度を高めるためにウェーハの薄膜化が進んでいる。ウェーハを薄膜化するために、半導体ウェーハの裏面を研削するいわゆる裏面研削（バックグラインド）が行われる。例えば特許文献１には、真空の吸引力を利用したチャックにウェーハを吸着保持させてウェーハの裏面を研削する技術が開示されている。

図５は特許文献１に開示されるような従来技術におけるウェーハ研削装置の略図である。ウェーハの裏面を研削するときには、ウェーハ２０の表面２１には表面保護フィルム１１が貼付けられる。この表面保護フィルム１１は、表面２１に形成された回路パターン（図示しない）を保護する役目を果たす。また、従来技術におけるウェーハ研削装置の部分断面図である図６から分かるように、ウェーハ２０の縁部には面取部２５が形成されている。このため、表面保護フィルム１１はウェーハ２０の縁部において面取部２５に沿って貼付けられる。

図６に示されるように、ウェーハ２０はその裏面２２が上方を向くように、吸着パッド５１０に吸着保持される。吸着パッド５１０は通常は多孔質材料から形成されており、図示しない真空手段により真空を吸着面５２０に適用することでウェーハ２０が吸着パッド５１０に吸着保持される。そして、図５に実線矢印で示されるように、互いに回転する研削砥石２８０とウェーハ２０との接点に研削水が供給され、研削砥石２８０によってウェーハ２０の裏面２２が研削される。
特開２０００−２１９５２号公報

しかしながら、表面保護フィルム１１はウェーハ２０の面取部２５に沿って貼付けられているので、ウェーハ２０の縁部においては隙間Ｇが表面保護フィルム１１と吸着パッド５１０との間に形成される。研削の進行により生じた研削屑は、研削水と共にスラッジＳとして隙間Ｇを通じて吸着パッド５１０内に流入し、スラッジＳが吸着パッド５１０内部で詰まるようになる。さらに、研削が進行すると、吸着パッド５１０の外側領域においてスラッジが吸着面５２０に堆積する場合もある。

一つのウェーハ２０の研削が終了すると、吸着パッド５１０の吸引作用を解除してウェーハ２０を吸着パッド５１０から取外す。そして、従来技術における吸着パッドの部分断面図である図７に示されるように、吸着パッド５１０の中心における底面側から吸着面５２０に向かって洗浄液を供給する。これにより、洗浄液は吸着パッド５１０内部を半径方向に広がって吸着面５２０全体から流出する。そして、洗浄液を供給しつつ、洗浄装置の回転砥石（図５、図６および図７には示さない）により吸着パッド５１０の吸着面５２０を微量だけ研削することにより吸着パッド５１０が洗浄される。

しかしながら、図７における矢印の寸法から分かるように、洗浄液の流量は吸着パッド５１０の中心領域において大きいものの、吸着パッド５１０の外側領域においては小さくなる。また、前述したように吸着パッド５１０の外側領域にはスラッジＳが詰まっているので、洗浄液が吸着パッド５１０の外側領域に到達し難い場合もある。また、洗浄液の供給のみによってスラッジＳを吸着パッド５１０から完全に排出するためには、洗浄液の流量をかなり大きくする必要があり、経済的でない。

さらに、回転砥石は吸着パッド５１０の吸着面５２０に堆積したスラッジＳを除去できるものの、吸着パッド５１０内部に詰まったスラッジＳを除去することはできない。また、吸着パッド５１０の研削時には、回転砥石がスラッジＳを吸着パッド５１０内部に押込む場合があり、このような場合には、スラッジにより吸着パッド５１０が却って詰まることになる。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、吸着パッドに詰まったスラッジを確実に排出することのできる吸着パッド洗浄方法およびそのような方法を実施する吸着パッド洗浄装置を提供することを目的とする。

前述した目的を達成するために１番目の発明によれば、被加工物を吸着する吸着パッドを洗浄する吸着パッド洗浄装置において、前記吸着パッドの内部から該吸着パッドの吸着面に向かって洗浄流体を供給する洗浄流体供給手段と、前記吸着パッドの前記吸着面を研削する研削砥石と、前記吸着パッドの前記吸着面からスラッジを前記吸着パッドの外部に吸引する吸引手段とを具備する吸着パッド洗浄装置が提供される。

すなわち１番目の発明においては、吸着パッド内部に予め詰まっていたスラッジは、洗浄流体により押上げられると共に吸着パッドの外部に向かって吸引される。従って、吸着パッドの内部に詰まったスラッジを確実に排出できる。なお、研削砥石が吸着パッドの吸着面を研削することにより生ずるスラッジも吸引により一緒に排出される。また、洗浄流体として液体、気体のいずれを採用してもよい。

２番目の発明によれば、１番目の発明において、前記研削砥石の研削面には凹部が形成されており、前記吸引手段は該凹部を通じて前記スラッジを吸引する。
すなわち２番目の発明においては、研削砥石の凹部内におけるスラッジを容易に吸引できると共に、吸着パッド洗浄装置が大型化するのを避けられる。

３番目の発明によれば、１番目または２番目の発明において、さらに、前記研削砥石を前記吸着パッドの吸着面上で往復運動させる移動手段を具備する。
すなわち３番目の発明においては、吸着パッドに対して比較的小さい研削砥石であっても、吸着パッドを効果的に研削できる。例えば研削砥石の寸法は、吸着パッドの寸法の約２０％から約５０％程度であるのが好ましい。

４番目の発明によれば、１番目の発明において、前記吸引手段は前記研削砥石の前記研削面に隣接して配置されており、前記吸引手段は前記研削砥石の外周部付近から前記スラッジを吸引する。
すなわち４番目の発明においては、吸引手段を既存の研削砥石に組付ければ足りるので、必要経費を抑えることができる。

５番目の発明によれば、被加工物を吸着する吸着パッドを洗浄する吸着パッド洗浄方法において、前記吸着パッドの内部から該吸着パッドの吸着面に向かって洗浄流体を供給し、研削砥石により前記吸着パッドの前記吸着面を研削し、前記吸着パッドの前記吸着面からスラッジを前記吸着パッドの外部に吸引する、吸着パッド洗浄方法が提供される。

すなわち５番目の発明においては、吸着パッド内部に予め詰まっていたスラッジは、洗浄流体により押上げられると共に吸着パッドの外部に向かって吸引される。従って、吸着パッドの内部に詰まったスラッジを確実に排出できる。なお、研削砥石が吸着パッドの吸着面を研削することにより生ずるスラッジも吸引により一緒に排出される。なお、洗浄流体として、液体、気体のいずれを採用してもよい。

６番目の発明によれば、５番目の発明において、前記研削砥石の研削面には凹部が形成されており、前記スラッジを前記凹部に通して吸引する。
すなわち６番目の発明においては、研削砥石の凹部内におけるスラッジを容易に吸引できる。

７番目の発明によれば、５番目または６番目の発明において、さらに、前記研削砥石による研削時に前記研削砥石を前記吸着パッドの前記吸着面上で往復運動させることを含む。
すなわち７番目の発明においては、吸着パッドに対して比較的小さい研削砥石であっても、吸着パッドを効果的に研削できる。例えば研削砥石の寸法は、吸着パッドの寸法の約２０％から５０％程度であるのが好ましい。

８番目の発明によれば、５番目の発明において、前記研削砥石の外周部付近から前記スラッジを吸引する。
すなわち８番目の発明においては、スラッジを吸引する吸引手段を既存の研削砥石に組付ければ足りるので、必要経費を抑えることができる。

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下の図面において同様の部材には同様の参照符号が付けられている。理解を容易にするために、これら図面は縮尺を適宜変更している。
図１は本発明の第一の実施形態に基づく吸着パッド洗浄装置を含むウェーハ処理装置の頂面図である。ウェーハ処理装置１０には、複数の回路パターン（図示しない）が形成された表面２１が保護フィルム１１により保護されている複数のウェーハ２０がカセット１１ａにより供給されるものとする。

図１に示されるウェーハ処理装置１０は、四つのチャック部１２ａ〜１２ｄを備えていて矢印Ａ方向にインデックス回転するターンテーブル１３と、チャック部１２ａ〜１２ｄのそれぞれの吸着パッド５１ａ〜５１ｄを洗浄する吸着パッド洗浄装置３０と、ウェーハ２０を搬送する搬送ロボット１５とを主に含んでいる。

さらに、図１に示されるように、ウェーハ処理装置１０においては、粗研削ユニット４１、仕上研削ユニット４２および研磨ユニット４３がターンテーブル１３の回転方向Ａに沿って順番に配置されている。なお、粗研削ユニット４１は粗研削砥石（図示しない）によりウェーハ２０の裏面２２を粗研削し、仕上研削ユニット４２は仕上研削砥石（図示しない）により裏面２２を仕上研削し、研磨ユニット４３は研磨布を備えた研磨ヘッド（図示しない）により裏面２２を研磨する。

図２（ａ）および図２（ｂ）はそれぞれ図１に示される吸着パッド洗浄装置の頂面図および側断面図である。これら図面には、チャック部１２ａが代表して示されているが、他のチャック部１２ｂ〜１２ｄも同様の構成である。図２（ｂ）に示されるように、チャック部１２ａは、凹部を備えた枠体５３ａと、枠体５３ａの凹部に嵌込まれた吸着パッド５１ａとを主に含んでいる。

図２（ｂ）に示されるように、吸着パッド５１ａの吸着面５２ａは枠体５３ａの上面と同一平面になっており、吸着パッド５１ａの下面と枠体５３ａとの間には隙間５５ａが形成されている。なお、吸着パッド５１ａは多孔質材料、例えば多孔性のアルミナから形成されている。枠体５３ａは中実材料、例えば緻密なアルミナから形成されている。

また、図２（ｂ）に示されるように、中心通路５６ａが枠体５３ａの中心から隙間５５ａまで延びている。中心通路５６ａは第一真空手段５９に接続されており、第一真空手段５９が起動すると、吸着パッド５１ａの吸着面５２ａに真空が適用されるようになる。なお、吸着パッド５１ａが多孔質材料から形成される必要はなく、中心通路５６ａに連通する複数の溝を備えた吸着パッド（図示しない）を採用してもよい。

図２（ｂ）に示されるように、中心通路５６ａは、洗浄液を供給する洗浄液供給手段５８にも接続されている。後述するように、中心通路５６ａは洗浄液供給手段５８から洗浄液を吸着面５２ａに供給するときにも使用される。なお、図２（ａ）に示されるようにチャック部１２ａは図示しないモータに接続されており、反時計回りに回転可能である。

図２（ａ）および図２（ｂ）に示されるように、吸着パッド洗浄装置３０は円形の研削砥石３１を備えている。図２（ａ）から分かるように、研削砥石３１の直径は吸着パッド５１ａの直径よりも小さい。好ましい実施形態においては、研削砥石３１の直径は吸着パッド５１ａの直径の約２０％から約５０％である。また、研削砥石３１は移動手段３８、例えばモータに接続されている。このため、研削砥石３１は、回転しながら吸着パッド５１ａの半径方向に往復運動することができる。

また、図２（ｂ）から分かるように、研削砥石３１の研削面（下面）には円形の凹部３２が形成されている。さらに、吸引通路３３が凹部３２の中心から研削砥石３１の外部まで延びている。図示されるように、吸引通路３３は第二真空手段３９に接続されており、第二真空手段３９が起動すると、凹部３２内部に真空が適用されるようになる。

以下、図１、図２（ａ）および図２（ｂ）を参照しつつ、本発明のウェーハ処理装置１０の動作について説明する。はじめに、搬送ロボット１５によって、カセット１１ａから一つのウェーハ２０が取出されて、チャック部１２ａまで搬送される。

次いで、第一真空手段５９を起動させて、チャック部１２ａの吸着パッド５１ａに真空が適用される。そして、ウェーハ２０はその裏面２２が上方を向いた状態でチャック部１２ａに吸引保持される。次いで、ターンテーブル１３がインデックス回転し、チャック部１２ａは粗研削ユニット４１まで移動される。このとき、別のチャック部１２ｄには別のウェーハ２０が搬送ロボット１５により搬送され、同様な処理が順次行われる。しかしながら、このことは公知であるので説明を省略する。

粗研削ユニット４１においてはウェーハ２０の裏面２２が粗研削砥石（図示しない）により公知の手法で粗研削される。次いで、ターンテーブル１３がインデックス回転して、チャック部１２ａは粗研削ユニット４１から仕上研削ユニット４２まで移動される。仕上研削ユニット４２においては、ウェーハ２０の裏面２２は仕上研削砥石（図示しない）により公知の手法で仕上研削される。

次いで、研磨ユニット４３においては、研磨布からスラリーを吐出しつつ、ウェーハ２０の裏面２２に対してウェットポリッシュが行われる。ウェットポリッシュの終了後には、第一真空手段５９は停止され、それにより、チャック部１２ａの保持作用が解除される。そして、搬送ロボット１５によってウェーハ２０がチャック部１２ａからカセット１１ｂまで搬送される。

前述した一連の工程が終了すると、ターンテーブル１３がさらにインデックス回転して、チャック部１２ａは図１に示される位置まで帰還する。図１に示されるこの位置においては、前述した研削作用および研磨作用により生じたスラッジが隙間Ｇを通じて吸着パッド５１ａ内に進入し、吸着パッド５１ａの外側領域に部分的に詰まっている（図６を参照されたい）。

本発明においては、新たなウェーハ２０が載置される前に、チャック部１２ａの吸着パッド５１ａは、第一の実施形態における吸着パッド洗浄装置３０によって洗浄される。吸着パッド洗浄装置３０による洗浄作用は他の吸着パッド５１ｂ〜５１ｄでも同様であるが、以下においては、吸着パッド洗浄装置３０による吸着パッド５１ａの洗浄作用を代表して説明する。

吸着パッド５１ａを洗浄するときには、洗浄液供給手段５８から洗浄液を中心通路５６ａに供給する。これにより、洗浄液は吸着パッド５１ａの隙間５５ａを通って吸着パッド５１ａの半径方向に広がり、次いで吸着パッド５１ａの吸着面５２ａ全体から流出する。

次いで、第二真空手段３９を起動して、研削砥石３１の凹部３２内側に吸引作用を生じさせる。このような状態において、図２（ａ）に示されるように、移動手段３８によって吸着パッド洗浄装置３０の研削砥石３１を矢印Ｂ方向に回転させつつ、吸着パッド５１ａの半径上を矢印Ｃ方向に往復運動させる。なお、吸着パッド５１ａの洗浄時には、チャック部１２ａは矢印Ｄ方向に自転しているものとする。

図２（ａ）から分かるように、第一の実施形態においては、研削砥石３１は吸着パッド５１ａの中心から外周部まで往復運動するのが好ましい。チャック部１２ａは矢印Ｄ方向に回転しているので、研削砥石３１を前述したように往復運動させることにより、吸着パッド５１ａの全域を研削することが可能である。従って、本発明においては、吸着パッド５１ａと同程度の直径を有する研削砥石３１を準備する必要はなく、比較的小型の研削砥石３１であっても、吸着パッド５１ａを効果的に研削することが可能である。

このような動作により、研削砥石３１は吸着パッド５１ａの吸着面５２ａに固着していたスラッジを研削する。また、研削砥石３１は吸着パッド５１ａの吸着面５２ａ自体もわずかながら研削する。

さらに、洗浄液供給手段５８からの洗浄液は吸着パッド５１ａ内部に詰まっていたスラッジ、特に吸着パッド５１ａの外側領域におけるスラッジを吸着面５２ａ上に押出す。そして、そのようなスラッジは研削砥石３１より研削されたスラッジと共に研削砥石３１の凹部３２および吸引通路３３を通って第二真空手段３９に吸引される。つまり、本発明においては、吸着パッド５１ａ内部に詰まっていたスラッジは、洗浄液による押上作用と第二真空手段３９による吸引作用とを受けて、吸着面５２ａ上に押上げられて吸引される。従って、本発明においては、吸着パッド５１ａ内部に詰まっていたスラッジを確実に排出することが可能である。なお、吸着パッド５１ａの吸着面５２ａに固着していたスラッジが研削砥石３１により吸着パッド５１ａ内部に押込まれる場合もある。しかしながら、そのような場合であっても、洗浄液による押上作用と第二真空手段３９による吸引作用とによって、スラッジを排出できることが分かるであろう。

このようにして吸着パッド洗浄装置３０による吸着パッド５１ａの洗浄が終了すると、搬送ロボット１５によって新たなウェーハ２０がカセット１１ａから吸着パッド５１ａに供給される。その後、新たなウェーハ２０が前述したように処理される。

図３は本発明の第二の実施形態に基づく吸着パッド洗浄装置を含むウェーハ処理装置の頂面図である。また、図４（ａ）は図３に示される吸着パッド洗浄装置の頂面図であり、図４（ｂ）は図３に示される吸着パッド洗浄装置の側断面図である。

これら図面に示されるように、第二の実施形態における吸着パッド洗浄装置６０は円形の研削砥石６１と、研削砥石６１の外周部付近に隣接して連結された吸引ブロック６９とを主に含んでいる。図４（ａ）から分かるように、研削砥石６１は前述した研削砥石３１よりも大きく、第二の実施形態における研削砥石６１の直径は吸着パッド５１ａの直径の約５０％程度である。なお、研削砥石６１には、研削砥石３１の凹部３２のような凹部は形成されていない。

図４（ａ）および図４（ｂ）に示されるように、連結バー６５が吸引ブロック６９から研削砥石６１の上面まで延びている。連結バー６５の先端にはリング部材６６が設けられており、このリング部材６６が研削砥石６１の回転シャフト６７回りに自由回転可能に配置されている。このような構成により、吸引ブロック６９は研削砥石６１に連結されている。図４（ａ）から分かるように、吸引ブロック６９は吸着パッド５１ａの外周部付近において、研削砥石６１に隣接して連結されている。また、図４（ｂ）から分かるように、吸引ブロック６９の下面と研削砥石６１の研削面とは概ね同一平面に在る。

図４（ａ）および図４（ｂ）に示されるように、吸引ブロック６９の下面には凹部６２が形成されている。また、吸引通路６３が凹部６２の端部から吸引ブロック６９の上面まで延びている。図示されるように、この吸引通路６３は第二真空手段３９に接続されている。従って、第二真空手段３９が起動すると、吸引ブロック６９の凹部６２内に真空が適用されるようになる。

第二の実施形態に基づく吸着パッド洗浄装置６０は、第一の実施形態における吸着パッド洗浄装置３０と同じタイミングで動作する。吸着パッド洗浄装置６０の動作時には、前述したように洗浄液供給手段５８からの洗浄液を吸着パッド５１ａの吸着面５２ａ全体から流出させる。次いで、第二真空手段３９を起動して、吸引ブロック６９の凹部６２内側に吸引作用を生じさせる。このような状態において、図４（ａ）に示されるように、移動手段３８によって研削砥石６１を矢印Ｂ方向に回転させる。吸着パッド５１ａの洗浄時には、チャック部１２ａは矢印Ｄ方向に自転する。

第一の実施形態の場合と同様に、洗浄液供給手段５８からの洗浄液が吸着パッド５１ａ内部に詰まっていたスラッジを吸着面５２ａ上に押出す。そして、研削砥石６１の外周部付近に配置された吸引ブロック６９が、そのようなスラッジを研削砥石６１の研削により生じたスラッジと共に吸引ブロック６９の凹部６２および吸引通路６３に通して吸引する。これにより、第二の実施形態においても、前述したのと同様な効果が得られることが分かるであろう。

さらに、第二の実施形態においては、単に連結バー６５を用いることによって吸引ブロック６９を既存の研削砥石６１に取付ければ十分である。つまり、第二の実施形態においいては、凹部３２を備えた研削砥石３１を準備する必要が無い。従って、第一の実施形態の吸着パッド洗浄装置３０と比較して、必要経費を抑えることができるのが分かるであろう。

本発明の第一の実施形態に基づく吸着パッド洗浄装置を含むウェーハ処理装置の頂面図である。 （ａ）図１に示される吸着パッド洗浄装置の頂面図である。（ｂ）図１に示される吸着パッド洗浄装置の側断面図である。 本発明の第二の実施形態に基づく吸着パッド洗浄装置を含むウェーハ処理装置の頂面図である。 （ａ）図３に示される吸着パッド洗浄装置の頂面図である。（ｂ）図３に示される吸着パッド洗浄装置の側断面図である。 従来技術におけるウェーハ研削装置の略図である。 従来技術におけるウェーハ研削装置の部分断面図である。 従来技術における吸着パッドの部分断面図である。

符号の説明

１０ ウェーハ処理装置
１１ 表面保護フィルム
１１ａ、１１ｂ カセット
１２ａ〜１２ｄ チャック部
１３ ターンテーブル
１５ 搬送ロボット
２０ ウェーハ
２１ 表面
２２ 裏面
２５ 面取部
３０、６０ 吸着パッド洗浄装置
３１、６１ 研削砥石
３２、６２ 凹部
３３、６３ 吸引通路
３８ 移動手段
３９ 第二真空手段
４１ 粗研削ユニット
４２ 仕上研削ユニット
４３ 研磨ユニット
５１ａ〜５１ｄ 吸着パッド
５２ａ 吸着面
５３ａ 枠体
５５ａ 隙間
５６ａ 中心通路
５８ 洗浄液供給手段
５９ 第一真空手段
６５ 連結バー
６６ リング部材
６７ 回転シャフト
６９ 吸引ブロック

Claims (8)

1. 被加工物を吸着する吸着パッドを洗浄する吸着パッド洗浄装置において、
   前記吸着パッドの内部から該吸着パッドの吸着面に向かって洗浄流体を供給する洗浄流体供給手段と、
   前記吸着パッドの前記吸着面を研削する研削砥石と、
   前記吸着パッドの前記吸着面からスラッジを前記吸着パッドの外部に吸引する吸引手段とを具備する吸着パッド洗浄装置。
2. 前記研削砥石の研削面には凹部が形成されており、前記吸引手段は該凹部を通じて前記スラッジを吸引する請求項１に記載の吸着パッド洗浄装置。
3. さらに、前記研削砥石を前記吸着パッドの吸着面上で往復運動させる移動手段を具備する請求項１または２に記載の吸着パッド洗浄装置。
4. 前記吸引手段は前記研削砥石の前記研削面に隣接して配置されており、前記吸引手段は前記研削砥石の外周部付近から前記スラッジを吸引する請求項１に記載の吸着パッド洗浄装置。
5. 被加工物を吸着する吸着パッドを洗浄する吸着パッド洗浄方法において、
   前記吸着パッドの内部から該吸着パッドの吸着面に向かって洗浄流体を供給し、
   研削砥石により前記吸着パッドの前記吸着面を研削し、
   前記吸着パッドの前記吸着面からスラッジを前記吸着パッドの外部に吸引する吸着パッド洗浄方法。
6. 前記研削砥石の研削面には凹部が形成されており、前記スラッジを前記凹部に通して吸引する請求項５に記載の吸着パッド洗浄方法。
7. さらに、前記研削砥石による研削時に前記研削砥石を前記吸着パッドの前記吸着面上で往復運動させることを含む、請求項５または請求項６に記載の吸着パッド洗浄方法。
8. 前記研削砥石の外周部付近から前記スラッジを吸引する請求項５に記載の吸着パッド洗浄方法。

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