JP2010137349A - ウェーハ用チャックテーブルおよびウェーハ処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】作業時間が遅延せずに、ウェーハを所望の厚さまで正確に研削する。
【解決手段】粘着フィルム（１１）を介してフレーム（３６）に保持されたウェーハ（２０）を吸着する吸着パッド（５１ａ）を具備し、吸着パッドはウェーハに対応する中央部分（５２ａ）と、中央部分周りにおける外側部分（５７ａ）とを含んでおり、外側部分は中央部分よりも下方に位置しており、さらに、吸着パッドを取囲んで支持する支持部材（５３ａ）と、支持部材に設けられていて吸着パッドの中央部分と同一表面の上面を有する突起（６１）とを具備するチャックテーブルが提供される。突起の高さがフレームの厚さ以上であるのが好ましい。また、吸着パッドが、中央部分と外側部分とを連結する傾斜部分（５４ａ）をさらに含むのが好ましい。
【選択図】図３

Description

本発明は、フィルムによりマウントフレームと一体化されたウェーハを吸着するウェーハ用チャックテーブル、およびそのようなチャックテーブルを備えたウェーハ処理装置に関する。

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。

図８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の裏面研削作用を示す断面図である。裏面研削する前には、粘着性フィルム１１がウェーハ２０の表面に貼付けられ、それにより、ウェーハ２０はマウントフレーム３６と予め一体化されている。

図８から分かるように、そのようなウェーハ２０は、その裏面２２が上方を向いた状態で、チャックテーブル１２０の吸着パッド５１０に載置されて真空吸着される。図示されるように、マウントフレーム３６およびマウントフレーム３６とウェーハ２０との間に位置するフィルム１１も吸着パッドに吸着される。次いで、研削砥石４２０が回転して、ウェーハ２０の裏面２２を研削する。

ウェーハ２０を裏面研削するときには、安価なインプロセス式測定装置７００の二つの接触子７１０、７２０をウェーハ２０の裏面２２とチャックテーブル１２０の外周近傍の上面１２１とにそれぞれ接触させる。そして、二つの接触子７１０、７２０の検出値およびフィルム１１の既知の厚さからウェーハ２０の厚さをリアルタイムで算出している。そして、ウェーハ２０の厚さが所定の値に到達すると、ウェーハ２０の裏面研削作用を終了する。

ところで、ウェーハ２０の裏面研削時には、研削砥石４２０がウェーハ２０とマウントフレーム３６との間に位置するフィルム１１に接触することがある。その結果、研削砥石がフィルム１１を破断し、その結果、ウェーハ２０にダメージを与えるという問題があった。

特許文献１の吸着パッドにおいては、ウェーハ２０を吸着する中央部分５２０がマウントフレームを吸着する外側部分５７０よりも上方に突出している。このような構成であるので、フィルム１１は、中央部分５２０と外側部分５７０との間の傾斜部分５４０に吸着される。従って、裏面研削時においても研削砥石４２０はフィルム１１に接触することはない。また、ウェーハ２０は裏面研削時に既にマウントフレーム３６と一体化されているので、裏面研削後においてもウェーハ２０を安定して次工程まで搬送することができる。
特許第３３２５６５０号

ところで、所定枚数のウェーハ２０の裏面研削処理が終了すると、吸着パッド５１０の吸着面（中央部分５２０、傾斜部分５４０、外側部分５７０）には、スラッジ、例えば研削屑と研削水の混合物が残置し、吸着面が詰まる場合があった。このような場合には吸着力が低下するので、次のウェーハ２０を吸着面に吸着するのが困難になる。従って、通常は、所定枚数のウェーハ２０を処理した後で、ウェーハ処理装置をメンテナンスする。メンテナンス時には、研削砥石４２０が吸着パッド５１０の吸着面をわずかながら研削して、吸着面のスラッジを除去し、それにより、吸着面を洗浄していた。

しかしながら、図８に示される吸着パッド５１０の中央部分５２０は上方に突出しているので、研削砥石４２０は吸着パッド５１０の中央部分５２０のみを研削することになる。その結果、吸着パッド５１０の中央部分５２０とチャックテーブル１２０の外周近傍の上面１２１との間の高さの差は、研削砥石４２０が使用される度毎に小さくなることになる。

従って、或るウェーハ２０の厚さを測定するときに、前回のウェーハ２０を研削したときの高さの差をそのまま使用すると、ウェーハ２０の厚さは、研削砥石の研削量だけ誤差を含むことになる。このため、ウェーハ２０を所望の厚さまで正確に研削することは困難である。

それゆえ、この場合には、ウェーハ２０の裏面２２とチャックテーブル１２０の外周近傍の上面１２１とに接触した二つの接触子７１０、７２０の検出値の差を裏面研削前に毎回求めておくことが必要とされる。しかしながら、このような測定作業は煩雑であり、またウェーハ２０の裏面研削全体に要する時間が遅延するという問題にもなる。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、作業時間が遅延することなしに、ウェーハを所望の厚さまで正確に研削することのできるチャックテーブル、およびそのようなチャックテーブルを備えたウェーハ処理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、粘着フィルムを介してフレームに保持されたウェーハを吸着する吸着パッドを具備し、該吸着パッドは前記ウェーハに対応する中央部分と、該中央部分周りにおける外側部分とを含んでおり、該外側部分は前記中央部分よりも下方に位置しており、さらに、前記吸着パッドを取囲んで支持する支持部材と、該支持部材に設けられていて前記吸着パッドの前記中央部分と同一表面の上面を有する突起とを具備するチャックテーブルが提供される。

すなわち１番目の発明においては、ウェーハを吸着しない定期メンテナンス時に研削砥石が吸着パッドの中央部分および突起を一緒に研削できるので、中央部分と突起の上面とを同一表面にできる。従って、ウェーハの裏面と支持部材の突起とに接触した二つの接触子の検出値の差は、ウェーハおよび粘着フィルムの合計厚さに相当する。それゆえ、ウェーハの厚さを正確かつ容易に求め、ウェーハを所望の厚さまで正確に研削することが可能となる。さらに、ウェーハを研削する度毎に高さの差を予め求める必要が無いので、作業時間の遅延を防止することもできる。

２番目の発明によれば、１番目の発明において、前記突起の高さが前記フレームの厚さ以上であるようにした。
すなわち２番目の発明においては、フレームが突起よりも下方に位置するので、裏面研削時にフレームが研削砥石に接触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、前記吸着パッドが、前記中央部分と前記外側部分とを連結する傾斜部分をさらに含む。
すなわち３番目の発明においては、粘着フィルムと吸着パッドとの間に隙間が形成されることなしに、および粘着フィルムに皺が生じることなしに、粘着フィルムを吸着できる。

４番目の発明によれば、１番目から３番目の発明のいずれかに記載のチャックテーブルと、前記吸着パッドの前記中央部分と前記突起とを一緒に研削する第一研削手段と、前記吸着パッドに吸着された前記ウェーハを研削する第二研削手段と、該第二研削手段により前記ウェーハが研削されるときに前記ウェーハの研削面と前記突起の上面とにそれぞれ接触する接触子を有していて、前記ウェーハおよび前記フィルムの合計厚さを検出する厚さ検出手段と、を具備するウェーハ処理装置が提供される。

すなわち４番目の発明においては、定期メンテナンス時に第一研削手段が吸着パッドの中央部分および突起を一緒に予め研削するので、中央部分と突起の上面とが同一表面になる。従って、ウェーハの裏面と支持部材の突起とに接触する厚さ検出手段の二つの接触子の検出値の差は、ウェーハおよび粘着フィルムの合計厚さに相当する。それゆえ、ウェーハの厚さを正確かつ容易に求め、ウェーハを所望の厚さまで正確に研削することが可能となる。さらに、ウェーハを研削する度毎に高さの差を求める必要が無いので、作業時間の遅延を防止することもできる。

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は本発明に基づくチャックテーブルを備えた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）が形成された複数のウェーハ２０がカセット１１ａから供給されるものとする。

ウェーハ処理装置１０にて処理されるウェーハ２０の平面図である図２に示されるように、ウェーハ２０は環状のマウントフレーム３６内において同心に位置決めされる。そして、保護フィルム１１がウェーハ２０の表面２１に貼付けられ、それにより、ウェーハ２０とマウントフレーム３６とが一体化される（図２においては、ウェーハ２０の裏面２２が示されていることに留意されたい）。このようにマウントフレーム３６と一体化されたウェーハ２０がウェーハ処理装置１０に供給されて処理される。

図２においては、保護フィルム１１の環状の露出部分がウェーハ２０とマウントフレーム３６との間に形成されている。なお、ウェーハ２０の裏面２２には保護フィルム１１は貼付けられておらず、ウェーハ２０の裏面２２は露出している。また、保護フィルム１１は、ウェーハ２０の表面２１に形成された回路パターン（図示しない）を保護する役目も果たす。

再び図１を参照すると、ウェーハ処理装置１０は、四つのチャックテーブル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、チャックテーブル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４１ａ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３は図１に示されるチャックテーブルの側断面図である。図３には、チャックテーブル１２ａが代表して示されているが、他のチャックテーブル１２ｂ〜１２ｄも同様の構成であるものとする。図３に示されるように、チャックテーブル１２ａは、凹部を備えた枠体５３ａと、枠体５３ａの凹部に嵌込まれて支持される吸着パッド５１ａとを主に含んでいる。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３に示されるように、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。さらに、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は真空手段５９に接続されており、真空手段５９が起動すると、吸着パッド５１ａの上面に真空が適用されるようになる。

図３に示されるように、吸着パッド５１ａの上面は、吸着パッド５１ａの中心を含む中央吸着面５２ａと、この中央吸着面５２ａを取囲んでいて中央吸着面５２ａよりも下方に位置する外側吸着面５７ａとを含んでいる。さらに、吸着パッド５１ａの上面は、中央吸着面５２ａと外側吸着面５７ａとを連結する傾斜吸着面５４ａを含んでいる。従って、吸着パッド５１ａの中央吸着面５２ａおよび傾斜吸着面５４ａは円錐台形状を呈する。

後述するようにウェーハ２０を吸着するときには、吸着パッド５１ａの中央吸着面５２ａはウェーハ２０に対応し、外側吸着面５７ａはマウントフレーム３６に対応し、傾斜吸着面５４ａはウェーハ２０とマウントフレーム３６との間で露出した保護フィルム１１に対応する。

さらに、図３に示されるように、枠体５３ａの上面には突起６１が形成されている。図３から分かるように、突起６１の上面は吸着パッド５１ａの中央吸着面５２ａと同一平面になっている。この突起６１は枠体５３ａと同一材料から一体的に形成されるのが好ましい。また、突起６１は枠体５３ａの周方向全体に亙って延びる環状構造であってよい。

あるいは、突起６１は吸着パッド５１ａの外側に部分的に設置されていてもよい。そのような場合であっても、突起６１の上面は吸着パッド５１ａの中央吸着面５２ａと同一平面であるものとする。さらに、図３においては、突起６１の内側に位置する枠体５３ａの上面５８ａが吸着パッド５１ａの外側吸着面５７ａと同一平面になっている。

図４、図５および図６のそれぞれは、定期メンテナンス時、ウェーハ吸着時およびウェーハ裏面研削時におけるチャックテーブルの側断面図である。以下、これら図４から図６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。

チャックテーブル１２ａの定期メンテナンス時には、図４に示されるように、チャックテーブル１２ａにウェーハ２０を吸着しない状態で、仕上研削ユニット４２のメンテナンス用砥石４２ａを駆動する。そして、メンテナンス用砥石４２ａを吸着パッド５１ａの中央吸着面５２ａ上で回転させつつ降下させる。同時に、チャックテーブル１２ａは仕上研削砥石４２ａとは反対方向に回転させる。図１から分かるように、粗研削砥石４１ａおよびメンテナンス用砥石４２ａはチャックテーブル１２ａよりも大きいので、これら砥石を往復移動させることなしに、チャックテーブル１２ａ全面を研削することができる。なお、図４に示される定期メンテナンス時には、真空手段５９は起動しないものとする。

このような処理により、中央吸着面５２ａがわずかながら研削される。従って、チャックテーブル１２ａにより前回のウェーハ２０を処理したときに生じて中央吸着面５２ａに詰まっていたスラッジが除去される。これにより、清浄な中央吸着面５２ａが得られ、次回のウェーハ２０を安定して吸着することができる。

図４から分かるように、メンテナンス用砥石４２ａは中央吸着面５２ａと一緒に突起６１の上面もわずかながら研削する。このため、中央吸着面５２ａを研削した後においても、中央吸着面５２ａと突起６１の上面とは互いに同一平面のままである。

メンテナンス終了後にウェーハを処理するときには、図５に示されるように、ウェーハ２０をマウントフレーム３６と一緒に吸着パッド５１ａ上に載置する。そして、真空手段５９を起動して、吸着パッド５１ａに真空を適用する。これにより、ウェーハ２０およびマウントフレーム３６は保護フィルム１１を介して中央吸着面５２ａおよび外側吸着面５７ａに載置される。

また、図５から分かるように、保護フィルム１１の露出部分（図２を参照されたい）は、傾斜吸着面５４ａに沿って載置される。このような露出部分も吸着されるので、保護フィルム１１と吸着パッド５１ａとの間に隙間が形成されることはない。従って、本発明においては、皺が生じることなしに、保護フィルム１１を吸着することができる。

図５から分かるように、ウェーハ２０を載置した場合であっても、マウントフレーム３６の上面は突起６１の上面を越えないものとする。従って、後述するウェーハ２０の裏面研削時に、粗研削砥石４１ａがマウントフレーム３６に接触することはなく、裏面研削時に保護フィルム１１が破断するのを避けられる。

次いで、図１に示されるターンテーブル１３をインデックス回転して、チャックテーブル１２ａを粗研削ユニット４１まで移動する。図６に示されるように、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４１ａにより公知の手法で粗研削される。

裏面研削時には、インライン式の測定装置７０によってウェーハ２０の厚さをリアルタイムで測定する。図６に示されるように、測定装置７０の一方の接触子７１をウェーハ２０の裏面２２（図６においてはウェーハ２０の上面）に載置すると共に、他方の接触子７２を突起６１の上面に載置する。そして、これら二つの接触子７１、７２の検出値が図示しない制御装置に入力され、これら検出値の差分Ｄを算出する。

前述したように、本発明においては、定期メンテナンス時にメンテナンス用砥石４２ａが吸着パッド５１ａの中央吸着面５２ａおよび突起６１の上面を一緒に研削しているので、裏面研削時においても、中央吸着面５２ａおよび突起６１の上面は同一表面のままである。それゆえ、ウェーハ２０の裏面２２と突起６１の上面とに接触した二つの接触子７１、７２の検出値の差は、ウェーハ２０の厚さおよび粘着フィルムの厚さの合計のみを示す。保護フィルム１１の厚さは既に分かっているので、差分Ｄから保護フィルム１１の厚さを減算することにより、ウェーハ２０の厚さを正確かつ容易に算出することが可能である。

そして、ウェーハ２０が所望の厚さまで研削されると、粗研削砥石４１ａを停止する。そして、ターンテーブル１３がインデックス回転して、チャックテーブル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、真空手段５９は停止され、それにより、チャックテーブル１２ａの保持作用が解除される。なお、仕上研削ユニット４２および研磨ユニット４３においても、測定装置７０が同様に使用されるものとする。

そして、搬送ロボット１５によってウェーハ２０がチャックテーブル１２ａからカセット１１ｂまで搬送される。最終的に、ターンテーブル１３がインデックス回転すると、チャックテーブル１２ａは図１に示される位置まで帰還し、前述した処理が再度繰返されるものとする。

このように本発明においては、裏面研削時には中央吸着面５２ａおよび突起６１の上面は常に同一平面であるので、ウェーハ２０の厚さを正確かつ容易に求めることができ、従って、ウェーハ２０を所望の厚さまで正確に研削することが可能である。さらに、定期メンテナンス時に中央吸着面５２ａと突起６１の上面とを一緒に研削しているので、ウェーハ２０を研削する前に中央吸着面５２ａと枠体上面との間の高さの差を求める必要がない。このため、高さの差を求めるのに要する時間を節約でき、結果的に作業時間が遅延するのを避けることも可能である。

さらに、図７は本発明の他の実施形態における図６と同様な図である。図７においては、吸着パッド５１ａの外側吸着面５７ａの半径方向距離が、図６に示される場合よりも小さくなっている。そして、少なくとも一つの電磁石６５が外側吸着面５７ａの周りで枠体５３ａに埋込まれている。電磁石６５は図示しない制御装置により制御され、真空手段５９の起動および起動解除に連動して動作される。

従って、中央吸着面５２ａがウェーハ２０を吸着するときには、電磁石６５は保護フィルム１１を介してマウントフレーム３６を保持する。図７に示される実施形態においては、マウントフレーム３６が金属製であることが必要とされる。しかしながら、外側吸着面５７ａを小型化または排除できるので、多孔質材料、例えば多孔性のアルミナの使用量を削減でき、チャックテーブル１２ａの製造費用を抑えられることが分かるであろう。

本発明に基づくチャックテーブルを備えたウェーハ処理装置の頂面図である。 ウェーハ処理装置にて処理されるウェーハの平面図である。 図１に示されるチャックテーブルの側断面図である。 定期メンテナンス時におけるチャックテーブルの側断面図である。 ウェーハ吸着時におけるチャックテーブルの側断面図である。 ウェーハ裏面研削時におけるチャックテーブルの側断面図である。 本発明の他の実施形態における図６と同様な図である。 従来技術におけるウェーハの裏面研削作用を示す断面図である。

符号の説明

１０ ウェーハ処理装置
１１ 保護フィルム（粘着フィルム）
１１ａ カセット
１１ｂ カセット
１２ａ〜１２ｄ チャックテーブル
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
３０ 吸着パッド洗浄装置
３６ マウントフレーム
４１ 粗研削ユニット
４１ａ 粗研削砥石（第二研削手段）
４２ 仕上研削ユニット
４２ａ メンテナンス用砥石（第一研削手段）
４３ 研磨ユニット
５１ａ〜５１ｄ 吸着パッド
５２ａ 中央吸着面（中央部分）
５３ａ 枠体（支持部材）
５４ａ 傾斜吸着面（傾斜部分）
５５ａ 隙間
５６ａ 中心通路
５７ａ 外側吸着面（外側部分）
５８ａ 上面
５９ 真空手段
６１ 突起
７０ 測定装置（厚さ検出手段）
７１、７２ 接触子

Claims (4)

1. 粘着フィルムを介してフレームに保持されたウェーハを吸着する吸着パッドを具備し、該吸着パッドは前記ウェーハに対応する中央部分と、該中央部分周りにおける外側部分とを含んでおり、該外側部分は前記中央部分よりも下方に位置しており、
   さらに、
   前記吸着パッドを取囲んで支持する支持部材と、
   該支持部材に設けられていて前記吸着パッドの前記中央部分と同一表面の上面を有する突起とを具備するチャックテーブル。
2. 前記突起の高さが前記フレームの厚さ以上であるようにした請求項１に記載のチャックテーブル。
3. 前記吸着パッドが、前記中央部分と前記外側部分とを連結する傾斜部分をさらに含む請求項１または２に記載のチャックテーブル。
4. 請求項１から３のいずれか一項に記載のチャックテーブルと、
   前記吸着パッドの前記中央部分と前記突起とを一緒に研削する第一研削手段と、
   前記吸着パッドに吸着された前記ウェーハを研削する第二研削手段と、
   該第二研削手段により前記ウェーハが研削されるときに前記ウェーハの研削面と前記突起の上面とにそれぞれ接触する接触子を有していて、前記ウェーハおよび前記フィルムの合計厚さを検出する厚さ検出手段と、を具備するウェーハ処理装置。

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