JP2014011378A - ウェーハ吸着装置およびウェーハ吸着方法 - Google Patents

Abstract

【課題】貼付ムラが生じることなしに、フィルムをチャックに容易に貼付けてウェーハを弾性フィルムに吸着させる。
【解決手段】ウェーハ吸着装置は、硬質材料から形成されていて真空により上面に吸着作用を生じさせる平面状のチャック（１０）と、チャックの外径よりも大きい内径を有していて、通気性を有する弾性フィルムを内側に固定する環状の固定部材（５２）と、を具備し、弾性フィルムを一様な張力によりチャック上に支持し、ウェーハを弾性フィルム上に吸着保持する。
【選択図】図１２

Description

本発明は、ウェーハ、例えばシリコン製ウェーハを吸着する吸着方法およびそのような方法を実施するウェーハ吸着装置に関する。

ウェーハ、例えばシリコンウェーハはインゴット状のシリコン塊をワイヤーソーによりスライスすることにより作成される。通常は、スライス時に生じる加工ストレスによってウェーハの表面にうねりが形成される。このため、ウェーハを研削または機械研磨し、うねり（ソーマーク）を取除くことが行われている。

ウェーハ研削時にはウェーハを多孔質セラミック製の吸着盤（チャック）に吸着保持している。ここで、吸着盤は硬質であるので、ウェーハを吸着盤に吸着保持するときには、ウェーハのうねりを一時的に真空チャックにより平面状に矯正しつつ、ウェーハを保持して研削加工を行う。そのため、研削後にウェーハを吸着盤から取外すと、平面状に矯正されてチャックされていたウェーハのうねりが復活する。このため、うねりを完全に取除くためにはウェーハの一面に対して複数回にわたって、ウェーハを研削または機械研磨する必要があった。

このような問題を解消するために、特許文献１は、軟質吸着盤の上にウェーハを保持することを開示している。また、特許文献２には、液状シリコーンを吸着盤の表面に塗布してシリコーン弾性体を作成することが開示されている。さらに、特許文献３には、吸着盤に発泡ポリウレタン皮革を配置することが開示されている。ウェーハの一面のうねりは軟質材料からなる部材に吸収されるので、ウェーハの他面のうねりを良好に研削することができる。

特開平１０−１８０５９９号公報 特許第２６３４３４３号公報 特開昭６２−２４９６２号公報

しかしながら、特許文献１に開示される軟質吸着盤はコストがかかる上に、ウェーハが傾いて吸着される場合には、研削後のウェーハの厚さの面内バラツキが大きくなる場合がある。特に軟質吸着盤の厚みむらを少なくしつつ、軟質吸着盤を取付けるのは困難である。また、軟質吸着盤を交換する際には、軟質部材が貼付けられた硬質盤を一緒に交換する必要があるので、コストが非常にかかっていた。また、特許文献２では、液状シリコーンを塗布して乾燥させるのに時間がかかる上に、均等な厚さのシリコーン弾性体を作成するのが困難である。

さらに、特許文献３の発泡ポリウレタン皮革などの弾性体が均等な厚さであったとしても、以下のような問題がある。通常は、弾性体を貼付けるときには、弾性体の一部分が最初にチャックに貼付けられ、次いで、残りの部分が貼付けられる。特に、弾性体が薄い場合には、貼付ムラが生じやすく、弾性体の厚さの面内バラツキが発生する可能性がある。このような場合には、弾性体に貼付けられたウェーハが水平にならず、ウェーハを均等に研削することができない。

あるいは、貼付ムラが発生しないように弾性体をチャックに貼付けるためには、かなりの熟練度が必要とされる。また処理されるべきウェーハの数が多い場合には、弾性体の貼付作業の回数も増大し、その度に、熟練度が必要な貼付作業が増え、処理時間全体も大幅に増大することになる。また、弾性体の貼付度合いが作業者に応じて変化することも、問題である。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、貼付ムラが生じることなしに、弾性フィルムをチャックに容易に貼付けて、ウェーハを弾性フィルムに吸着させられるウェーハ吸着方法およびそのような方法を実施するウェーハ吸着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、ウェーハを平面加工する際に前記ウェーハを吸着保持するウェーハ吸着装置において、硬質材料から形成されていて真空により上面に吸着作用を生じさせる平面状のチャックと、前記チャックの外径よりも大きい内径を有していて、通気性を有する弾性フィルムを内側に固定する環状の固定部材とを具備し、前記弾性フィルムを一様な張力により前記チャック上に支持し、前記ウェーハを前記弾性フィルム上に吸着保持することを特徴とするウェーハ吸着装置が提供される。
２番目の発明によれば、真空により上面に吸着作用を生じさせる、多孔質材料からなるチャックと、弾性フィルムを内側に固定する環状の固定部材と、前記チャックの前記上面よりも下方において前記固定部材を保持する固定部材用保持部と、前記固定部材を前記チャックに対して昇降させる昇降部と、を具備し、前記昇降部は、前記固定部材の弾性フィルムの一面が前記チャックに配置されて保持されるまで前記固定部材を下降させた後で前記固定部材を前記固定部材用保持部までさらに下降させ、前記固定部材用保持部が前記固定部材を保持して、前記ウェーハが前記チャック上における前記弾性フィルムの他面に吸着されるようにした、ウェーハ吸着装置が提供される。
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、前記弾性フィルムには複数の孔が形成されている。
４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、前記固定部材は、前記弾性フィルムを間に挟む二つのリング部材である。
５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、前記固定部材は、前記弾性フィルムが接着剤により一面に貼付けられたリング部材である。
６番目の発明によれば、１番目から５番目のいずれかの発明において、前記固定部材用保持部は真空による吸着作用により前記固定部材を保持するようにした。
７番目の発明によれば、１番目から５番目のいずれかの発明において、前記固定部材用保持部はネジ留めにより前記固定部材を保持するようにした。
８番目の発明によれば、１番目から５番目のいずれかの発明において、前記固定部材用保持部は前記チャックの上面に配置された少なくとも一つの吸盤である。
９番目の発明によれば、１番目から８番目のいずれかの発明において、前記チャックの上方縁部は、半径方向外側に低下する傾斜面として形成されている。
１０番目の発明によれば、１番目から９番目のいずれかの発明において、前記チャックに吸着される前記弾性フィルムの下面には、複数の溝が等間隔で形成されている。
１１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、前記チャックの上面に前記吸着作用を生じさせるための通路と該通路から前記チャックの周面まで延びる少なくとも一つの追加通路とが、前記チャック内に形成されている。
１２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、前記吸着作用が生じる前記チャックの上面の一部分から前記チャックの縁部まで延びる少なくとも一つの溝が前記チャックの上面に形成されている。
１３番目の発明によれば、ウェーハを平面加工する際に前記ウェーハを吸着保持するウェーハ吸着方法において、硬質材料から形成されていて真空により上面に吸着作用を生じさせる平面状のチャックを準備し、前記チャックの外径よりも大きい内径を有していて、通気性を有する弾性フィルムを環状の固定部材の内側に固定し、前記弾性フィルムを一様な張力により前記チャック上に支持し、前記ウェーハを前記弾性フィルム上に吸着保持することを特徴とするウェーハ吸着方法が提供される。
１４番目の発明によれば、弾性フィルムを環状の固定部材の内側に固定し、前記固定部材の前記弾性フィルムが多孔質材料からなるチャックの上面に配置されるまで前記固定部材を下降させ、前記チャックの上面に真空により吸着作用を生じさせて前記弾性フィルムの一面を保持し、前記固定部材を前記チャックの前記上面よりも下方に位置する固定部材用保持部まで下降させ、前記固定部材用保持部により前記固定部材を固定し、前記チャック上における前記弾性フィルムの他面にウェーハを吸着させるようにした、ウェーハ吸着方法が提供される。

１番目および１３番目の発明においては、固定部材を下降させることにより、固定部材に固定された弾性フィルムを一様な張力によりチャック上に張り上げて支持し、その後、ウェーハを弾性フィルムに吸着させている。従って、弾性フィルム自体の貼付ムラが発生することがなく、また弾性フィルムを一様な厚みで貼付けることができる。また、軟質材料から形成されたチャックを使用する必要がなく、硬質のチャックを交換することなしに固定部材に固定された弾性フィルムのみを交換することができる。このため、製造コストを下げることも可能である。なお、弾性フィルムが通気性を有しているので、弾性フィルムを介してウェーハを吸着することができる。
２番目および１４番目の発明においては、固定部材に固定された弾性フィルムの一面がチャックに保持された後で固定部材を下降させて固定部材用保持部により保持させている。このため、固定部材の下降時に一様な張力が弾性フィルムに作用する。従って、貼付ムラが生じることなしに弾性フィルムをチャックに容易に貼付けることができる。また、軟質材料からなるチャックを使用する必要がないので、製造コストを下げることも可能である。従って、ウェーハを弾性フィルムに水平に貼付けられ、ウェーハを均等に研削することができる。
３番目の発明においては、弾性フィルムの孔および多孔質材料からなるチャックを通じてウェーハを真空作用によって、より強力に吸着させられる。真空作用を適用させるために、リング部材は平坦面を有するのが好ましい。
４番目の発明においては、弾性フィルムをより確実に固定することができる。
５番目の発明においては、弾性フィルムを容易に固定することができる。
６番目の発明においては、固定部材の着脱を容易に行うことができる。
７番目の発明においては、固定部材をより確実に保持することができる。
８番目の発明においては、吸盤により固定部材をより確実に保持することができる。
９番目の発明においては、弾性フィルムが局所的に膨らんで貼付ムラが生じるのを低減できる。
１０番目の発明においては、弾性フィルムが研削砥石に対する接触箇所から横方向に変形するのを抑えられる。
１１番目の発明においては、空気が追加通路から流出するので、空気がチャックの中心に集中するのを避けられる。従って、弾性フィルムをチャック全面に対して均等に上昇させ、その結果、ロボットによるウェーハのハンドリングを容易にすることができる。
１２番目の発明においては、空気が溝から流出するので、空気がチャックの中心に集中するのを避けられる。弾性フィルムをチャック全面に対して均等に上昇させ、その結果、ロボットによるウェーハのハンドリングを容易にすることができる。

本発明の第一の実施形態に基づくウェーハ吸着装置の略斜視図である。 本発明の第一の実施形態に基づくウェーハ吸着装置の側断面図である。 図２に示される固定部材の頂面図である。 本発明の第一の実施形態に基づくウェーハ吸着装置の動作を説明するための第一の図である。 本発明の第一の実施形態に基づくウェーハ吸着装置の動作を説明するための第二の図である。 本発明の第一の実施形態に基づくウェーハ吸着装置の動作を説明するための第三の図である。 （ａ）〜（ｄ）ウェーハ吸着装置の部分拡大図である。 本発明の第二の実施形態に基づくウェーハ吸着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ウェーハ吸着装置の動作を説明するための第一の図である。 本発明の第二の実施形態に基づくウェーハ吸着装置の動作を説明するための第二の図である。 本発明の第二の実施形態に基づくウェーハ吸着装置の動作を説明するための第三の図である。 本発明の第三の実施形態に基づくウェーハ吸着装置の側断面図である。 図１２に示されるチャックおよび固定部材用保持部の頂面図である。 本発明の第三の実施形態に基づくウェーハ吸着装置の動作を説明するための第一の図である。 本発明の第三の実施形態に基づくウェーハ吸着装置の動作を説明するための第二の図である。 本発明の第三の実施形態に基づくウェーハ吸着装置の動作を説明するための第三の図である。 本発明の他の実施形態に基づくウェーハ吸着装置の側断面図である。 弾性フィルムの部分拡大図である。 ウェーハ吸着装置の他の側断面図である。 図１０と同様なウェーハ吸着装置の側断面図である。 本発明の第四の実施形態に基づくウェーハ吸着装置の側断面図である。 本発明の第四の実施形態に基づくウェーハ吸着装置の他の側断面図である。 本発明の第五の実施形態に基づくウェーハ吸着装置の頂面図である。 本発明の第五の実施形態に基づくウェーハ吸着装置の側断面図である。

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ウェーハ吸着装置の略斜視図である。図２は本発明の第一の実施形態に基づくウェーハ吸着装置の側断面図である。図１および図２に示されるように、略円筒形のチャック１０の上面には吸着部１１が埋込まれている。この吸着部１１は硬質の多孔質材料、例えばアルミナから形成されている。

図２に示されるように、チャック１０内部には、チャック１０の中心を通って鉛直方向に延びる中心通路１６が形成されている。そして、複数の通路１４が中心通路１６からチャック１０の半径方向に延びている。これら通路１４は吸着部１１の下面に隣接して配置されている。そして、中心通路１６は図示しない真空源に接続されている。従って、真空源を起動すると、チャック１０の吸着部１１の上面に真空作用が適用され、ウェーハＷ（図２には示さない）を吸着部１１に吸着保持させられる。

チャック１０はチャックベース１２上に固定されている。図２から分かるように、チャックベース１２はチャック１０と同軸に配置されていて、チャック１０よりも大きい。チャックベース１２の上面には、環状吸着部１３が埋め込まれている。環状吸着部１３は吸着部１１と同様な多孔質材料から形成されている。

図２においては、複数の通路１５がチャックベース１２内部において中心通路１６から半径方向に延びている。そして、複数の通路１５は環状吸着部１３の下面に到達している。従って、真空源（図示しない）を起動すると、チャックベース１２の環状吸着部１３の上面に真空作用を適用することができる。

なお、図面には示さないものの、通路１５のそれぞれには、開閉弁Ｖ１が設けられている。開閉弁Ｖ１を駆動することにより、チャック１０の吸着部１１にのみ真空作用を適用するか、チャック１０の吸着部１１およびチャックベース１２の環状吸着部１３の両方に真空作用を適用するかを選択することができる。

再び図１を参照すると、図１においては、チャック１０に隣接してロボット５０が配置されている。ロボット５０の基部５５は複数の筒部を有しており、互いに昇降可能に構成されている。そして、ロボット５０は、基部５５から延びる複数のリンクを介して保持部５１を備えている。保持部５１の寸法は後述する固定部材２０の寸法に概ね等しく、保持部５１の下面に固定部材２０が保持される。なお、保持部５１を起動するために、図示しない真空源がロボット５０に接続されているものとする。

図２において、固定部材２０はチャック１０の上方に示されている。図３は図２に示される固定部材の頂面図である。図２および図３から分かるように、第一の実施形態における固定部材２０は平坦面を有する概ね同一形状の二つのリング部材２１ａ、２１ｂである。これらリング部材２１ａ、２１ｂの寸法はチャックベース１２の環状吸着部１３の寸法に概ね等しい。

二つのリング部材２１ａ、２１ｂは図示しない把持機構部を備えており、従って、図２に示されるように、リング部材２１ａ、２１ｂの間に弾性フィルムＦを挟むことができる。弾性フィルムＦは、例えばシリコーンゴム、クロロプレンゴム、ＳＢＲ（スチレンブタジエンゴム）、またはＮＢＲ（ニトリル−ブタジエンゴム）等であり、通気性を有するのが好ましい。弾性フィルムＦの厚さは、例えば５０マイクロメートルから１０００マイクロメートルである。

図４〜図６は本発明の第一の実施形態に基づくウェーハ吸着装置の動作を説明するための図である。以下、図１〜図６を参照して第一の実施形態に基づくウェーハ吸着装置の動作を説明する。

はじめに、図２に示されるように、固定部材２０のリング部材２１ａ、２１ｂの間に、弾性フィルムＦを挟み込む。弾性フィルムＦは固定部材２０に固定された後で、固定部材２０に対応するように切断されてもよく、事前に円形に切断された弾性フィルムＦをリング部材２１ａ、２１ｂの間に挟むようにしてもよい。

次いで、図１に示されるロボット５０の保持部５１を起動して、固定部材２０を保持部５１に保持させる。ロボット５０とチャック１０との間の位置関係は予め分かっているので、固定部材２０の中心軸線がチャック１０の中心軸線に一致するように、ロボット５０は固定部材２０をチャック１０の真上に移動させる。

そして、図２から分かるように、ロボット５０の基部５５を用いて、固定部材２０をチャック１０に向かって下降させる。そして、図４に示されるように、弾性フィルムＦがチャック１０に到達すると、チャック１０の真空源（図示しない）を起動して、弾性フィルムＦをチャック１０の吸着部１１に吸着保持させる。

その後も、図４に示されるように基部５５によって固定部材２０をさらにチャックベース１２に向かって下降させる。そして、固定部材２０がチャックベース１２の環状吸着部１３に到達すると、通路１５の開閉弁Ｖ１を開放して、環状吸着部１３にも真空作用を適用する（図５を参照されたい）。これにより、弾性フィルムＦの中心部分がチャック１０の吸着部１１に吸着されつつ、固定部材２０がチャックベース１２の環状吸着部１３に吸着されるようになる。

図５に示されるようにチャックベース１２の上面および固定部材２０の上面はチャック１０の上面よりも低い位置にある。このため、弾性フィルムＦはチャック１０の上方縁部からチャックベース１２に向かって斜方向に傾斜する。

このように、本発明においては、弾性フィルムＦをチャック１０の吸着部１１に保持させた後で、ロボット５０により固定部材２０を下降させて、固定部材２０を環状吸着部１３に保持させている。このため、弾性フィルムＦには、吸着部１１の中心に対応する位置から半径方向に均等に張力がかかり、弾性フィルムＦは均等な厚みを維持しながら延伸されることになる。特に本発明では、チャック１０が円形であり、チャック１０と同軸の固定部材２０によって弾性フィルムＦを貼付けている。このため、固定部材２０の周方向におけるどの位置であっても、固定部材２０とチャック１０との間の距離は等しい。従って、弾性フィルムＦをチャック１０に張り上げるときには、弾性フィルムＦに張力が放射状に均等に掛かる。従って、弾性フィルムＦをチャック１０上に均等な力および均等な厚さで張り上げることができる。それゆえ、本発明においては、チャック１０の吸着部１１には弾性フィルムＦの貼付ムラが生じず、弾性フィルムＦを均等かつ適度な張力でもって貼付けることができる。

そして、弾性フィルムＦがチャック１０の吸着部１１に吸着されると、図６に示されるように、ウェーハＷを弾性フィルムＦの上面に配置する。弾性フィルムＦは通気性を有しているので、ウェーハＷは強力に真空吸着される。

なお、ウェーハＷをより強力に保持することが要求される場合には、弾性フィルムＦに複数の孔を形成すればよい。これら孔は、例えば直径が０．５ｍｍで、各孔の間のピッチが１ｍｍであるのが好ましい。この場合には、多孔質材料からなる吸着部１１の小孔および弾性フィルムＦの孔を通じて、弾性フィルムＦの上面にも真空作用が適用される。従って、弾性フィルムＦにおけるウェーハＷの保持作用をより強力にすることができる。

図７（ａ）〜図７（ｄ）はウェーハ吸着装置の部分拡大図である。インゴット状のシリコン塊からスライスされて形成されたウェーハＷは図７（ａ）に示されるようなうねりを有している。そのようなウェーハＷを弾性フィルムＦに吸着させると、ウェーハＷのうねり（ソーマーク）が弾性フィルムＦに吸収されるようになる。そして、ウェーハＷ自体が弾性フィルムＦに真空吸着されるので、ウェーハＷのうねりが弾性フィルムＦに吸収されつつ、弾性フィルムＦ自体はウェーハＷに掛かる大気圧で一様に圧縮変形されることになる。

このような状態で、図６に示される研削砥石３０を回転させると共に、チャック１０およびチャックベース１２を共通の中心軸線回りに回転させる。これにより、ウェーハＷの上面が研削される。このとき、研削加工により生じた剪断応力によってウェーハＷを傾斜させる力がウェーハＷに作用する場合がある。しかしながら、そのような場合であっても、ウェーハＷを吸着する弾性フィルムＦが一様に圧縮変形されているので、ウェーハＷ自体が傾斜することはほとんどない。従って、図７（ｂ）に示されるように、ウェーハＷの上面は平滑になり上面側のうねりが除去されるようになる。

なお、前述したように弾性フィルムＦはチャック１０と固定部材２０との間で斜方向に傾斜しているので、ウェーハＷの研削時に、研削砥石３０が弾性フィルムＦに干渉することはない。つまり、本発明では、研削砥石３０に干渉することなしに、ウェーハＷを研削することができる。

次いで、ウェーハＷをチャック１０の弾性フィルムＦから取外す。そして、図７（ｃ）に示されるようにウェーハＷの研削された面を下側に向けて、ウェーハＷを再度、弾性フィルムＦに吸着させる。この場合には、ウェーハＷの平滑な研削面が弾性フィルムＦに接触するので、弾性フィルムＦは面全体で均等に変形する。その後、再び研削砥石３０を用いて、ウェーハＷの他の面を研削する。これにより、図７（ｄ）に示されるように、両面ともに平滑なウェーハＷが得られるようになる。これに対し、ウェーハＷが保護基板（図示しない）の上面に接着剤によって貼付けている場合には、ウェーハＷ自体を直接的に真空吸着することはできず、従って、弾性フィルムＦは一様に圧縮変形されない。このため、研削時には剪断応力による弾性フィルムＦの変形量が局所的に異なることになる。従って、ウェーハＷは傾斜状態で研削され、その結果、良好な研削結果が得られない。

なお、ウェーハＷを所定枚数だけ研削すると、弾性フィルムＦが汚染されるので、弾性フィルムＦを交換する必要がある。本発明においては、単に、環状吸着部１３を解除すれば、固定部材２０をチャックベース１２から取外すことができる。このため、本発明においては、チャック１０およびチャックベース１２を変換することなしに、弾性フィルムＦのみを容易に着脱できるのが分かるであろう。

図８は本発明の第二の実施形態に基づくウェーハ吸着装置の側断面図である。第二の実施形態においては、チャックベース１２に環状吸着部１３が設けられておらず、従って、複数の通路１５も形成されていない。その代わりに、チャックベース１２の上面には、複数のネジ孔１９が周方向に等間隔で形成されている。

また、第二の実施形態における固定部材２０は単一のリング部材２１ｂのみを含んでいる。そして、弾性フィルムＦは接着剤または接着テープによってリング部材２１ｂに貼付けられているものとする。この場合には、弾性フィルムＦを簡単にリング部材２１ｂに固定することができ、また、弾性フィルムＦが貼付けられたリング部材２１ｂを、二つのリング部材２１ａ、２１ｂを備える場合と比較して容易にハンドリングできる。

図８から図１１を参照して、本発明の第二の実施形態に基づくウェーハ吸着装置の動作を説明する。はじめに、弾性フィルムＦが貼付けられたリング部材２１ｂを準備し、前述したように固定部材２０をロボット５０の保持部５１に保持させる。

次いで、図８に示されるように、固定部材２０をチャック１０に向かって下降させる。そして、図９に示されるように弾性フィルムＦがチャック１０に到達すると、チャック１０の真空源（図示しない）を起動して、弾性フィルムＦをチャック１０の吸着部１１に吸着保持させる。

その後も、基部５５によって固定部材２０をさらにチャックベース１２に向かって下降させる。そして、図１０に示されるように、固定部材２０がチャックベース１２の上面に到達すると、操作者はリング部材２１ｂの上面に形成された穴にネジ１８を通してネジ孔１９に螺合させる。これにより、固定部材２０はチャックベース１２に確実に固定される。この場合にも、前述したのと同様に、チャック１０の吸着部１１には弾性フィルムＦの貼付ムラが生じず、弾性フィルムＦを均等かつ適度な張力でもって貼付けられるのが分かるであろう。

その後、図１１に示されるように、研削砥石３０を回転させると共に、チャック１０およびチャックベース１２を共通の中心軸線回りに回転させる。この場合にも、図７を参照して説明したように、ウェーハＷのうねりが弾性フィルムＦに吸収されるので、両面ともに平滑なウェーハＷが得られるのが分かるであろう。

ところで、図１２は本発明の第三の実施形態に基づくウェーハ吸着装置の側断面図であり、図１３は、図１２に示されるチャックおよび環状部材の頂面図である。これら図面に示されるように、第三の実施形態においては、チャック１０を取囲む環状部材５２が配置されている。

環状部材５２の上面には、固定部材２０に概ね対応した寸法を有する環状吸着部５３が埋込まれている。環状吸着部１３は吸着部１１と同様な多孔質材料から形成されている。図示されるように、環状吸着部５３の下方から通路５６が延びており、この通路５６は真空源（図示しない）に接続されている。この真空源（図示しない）は、中心通路１６に接続される真空源（図示しない）と共通であってもよい。

また、第三の実施形態において使用される固定部材２０は、例えば二つのリング部材２１ａ、２１ｂにより弾性フィルムＦを挟込む形式である。ただし、接着剤によって弾性フィルムＦを下方のリング部材２１ｂに貼付ける形式の固定部材２０を採用してもよい。その場合には、上方のリング部材２１ａを排除できる。

また、図１２に示されるように、初期位置においては、チャック１０の上面はチャックベース１２の上面よりも所定距離だけ低い。この所定距離は、固定部材２０のリング部材２１ｂの厚さに概ね対応する。

図１４〜図１６は本発明の第三の実施形態に基づくウェーハ吸着装置の動作を説明するための図である。以下、図１２〜図１６を参照して、第三の実施形態に基づくウェーハ吸着装置の動作を説明する。

はじめに、図１に示されるロボット５０の保持部５１を起動して、固定部材２０を保持部５１に保持させる。そして、前述したように固定部材２０をチャック１０の真上に移動させる。

次いで、ロボット５０の基部５５によって固定部材２０を下降させる。これにより、図１４に示されるように、固定部材２０が環状部材５２の環状吸着部５３上に載置されると共に、弾性フィルムＦがチャック１０の吸着部１１に載置される。その後、真空源（図示しない）を起動して、固定部材２０を環状吸着部５３上に吸着保持させると共に、弾性フィルムＦをチャック１０の吸着部１１に吸着保持させる。

次いで、図１５に示されるように、環状部材５２をチャック１０に対して下降させる。チャック１０の下降距離は、固定部材２０のリング部材２１ａの厚さよりも十分に大きいものとする。これにより、前述したのと同様に、貼付ムラが生じることなしに、弾性フィルムＦをチャック１０の吸着部１１に均等かつ適度な張力でもって貼付けることが可能となる。なお、環状部材５２を下降させる代わりに、チャック１０を環状部材５２に対して上昇させた場合にも同様な効果が得られるのは明らかであろう。

そして、図１６に示されるように、ウェーハＷを弾性フィルムＦ上に配置して、弾性フィルムＦに吸着させる。その後、前述したように研削砥石３０を回転させると共に、チャック１０およびチャックベース１２を共通の中心軸線回りに回転させる。この場合にも、図７を参照して説明したように、ウェーハＷのうねりが弾性フィルムＦに吸収されるので、両面ともに平滑なウェーハＷが得られる。

ところで、図１７は本発明の他の実施形態に基づくウェーハ吸着装置の側断面図である。図１７においては、吸着部１１とチャック１０の周面との間におけるチャック１０の領域が、半径方向外側に下がる傾斜面１０ａとして形成されている。図から分かるように、傾斜面１０ａと水平面とのなす角は鋭角である。このような場合には、弾性フィルムＦが貼付けられるときに、弾性フィルムＦはチャック１０の縁部で急角度で折れ曲がることはない。従って、チャック１０のエッジを支点として弾性フィルムＦに皺が形成されたり、弾性フィルムＦが局所的に膨らむのを低減することができる。

また、スポンジ等の空隙を有する弾性体を弾性フィルムＦとして使用した場合には、空隙の形状が繰返し応力によって変化し、その寿命も短くなる。このため、内部に空隙を有さず、且つ圧縮永久歪みがほとんど無い上記のような材料を弾性フィルムＦとして使用するのが好ましい。これにより、弾性フィルムＦの寿命も増加する。

ただし、そのような弾性フィルムＦが局所的に押圧されると、弾性フィルムＦは押圧箇所から横方向に膨張変形する。また、押圧箇所の周囲で弾性フィルムＦが部分的に盛上がる可能性もある。

このため、弾性フィルムの部分拡大図である図１８に示されるように、弾性フィルムＦの下面（チャックに吸着される面）に複数の溝Ｃを等間隔で形成するのが好ましい。例えば、弾性フィルムＦが厚さ１ｍｍのシリコーンゴムである場合には、溝Ｃのピッチが１ｍｍ、溝Ｃの幅が０．２ｍｍ、溝Ｃの深さが０．７ｍｍである。また、弾性フィルムＦが厚さ０．５ｍｍのＮＢＲである場合には、溝Ｃのピッチが０．５ｍｍ、溝Ｃの幅が０．１ｍｍ、溝Ｃの深さが０．３ｍｍである。弾性フィルムＦがシリコーンゴムまたはＮＢＲである場合には、複数の溝Ｃは弾性フィルムＦのＸＹ方向に延びているものとする。

また、弾性フィルムＦが厚さ０．５ｍｍのＳＢＲである場合には、溝Ｃのピッチが０．５ｍｍ、溝Ｃの幅が０．２ｍｍ、溝Ｃの深さが０．２ｍｍであってもよい。この場合には、複数の溝Ｃは、複数の六角形を形成するように弾性フィルムＦの下面に延びるのが好ましい。

このように、弾性フィルムＦの下面に複数の溝Ｃが形成されている場合には、弾性フィルムＦの変形時（研削時）に、弾性フィルムＦが研削砥石３０との接触箇所から横方向に変形するのを抑えられる。なお、このような溝Ｃは弾性フィルムＦ全体に亙って形成されるので、ウェーハＷを安定して吸着させられ、また、研削時の研削抵抗によってウェーハＷが傾斜するのを防止することもできる。

ところで、図１９はウェーハ吸着装置の他の側断面図である。図１９においては環状吸着部１３が排除されており、その代わりに、吸盤６０がチャックベース１２の上面に配置されている。吸盤６０は、チャック１０と同心に配置された単一の環状の吸盤６０であってもよい。あるいは、複数の吸盤６０が固定部材２０に対応して周方向に配置されていてもよい。図１９から分かるように、吸盤６０は通路１５に連通しており、真空作用が吸盤６０に適用されるものとする。

図２等に示される環状吸着部１３により吸着される固定部材２０は、比較的硬質の材料、例えばステンレスから形成されている。ところが、固定部材２０に反りが存在する場合には、環状吸着部１３によって固定部材２０を均等に吸着保持するのが困難になる。そのような場合には、環状吸着部１３の代わりに吸盤６０を採用するのが好ましい。従って、固定部材２０に反りが存在する場合であっても、固定部材２０を安定して保持することが可能となる。このため、ウェーハＷの研削を良好に行えるのが分かるであろう。

ところで、図２０は図１０と同様なウェーハ吸着装置の側断面図である。ウェーハＷを研削した後においては空気をチャック１０に向かって図２０の矢印方向に供給する。これにより、空気が中心通路１６から通路１４を通って吸着部１１の上面から流出する。その結果、弾性フィルムＦが吸着部１１から離間し、ウェーハＷをチャック１０から取外すことができる。

ここで、図２０に示されるように、チャック１０の上面には、環状部分Ｚがチャック１０の縁部と吸着部１１との間に存在している。このため、空気をチャック１０に向かって中心通路１６に供給した場合には、空気は吸着部１１の中心付近に集中し、それにより、弾性フィルムＦが吸着部１１の中心付近で膨張するようになる。そして、環状部分Ｚにおいて弾性フィルムＦはチャック１０の上面から離間しない。従って、図２０に示されるようにウェーハＷは、膨張した弾性フィルムＦ上で傾斜する場合がある。このような場合には、ロボット５０がウェーハＷを正確に把持できない事態が発生する。

図２１および図２２に示される第四の実施形態は、このことを防止するのを目的としている。通路１４は中心通路１６から吸着部１１の縁部に対応する位置まで半径方向に延びている。そして、複数の微細管路６１が通路１４の端部からチャック１０の周面まで半径方向に延びている。これら微細管路６１はチャック１０の周方向に等間隔で形成されているものとする。また、微細管路６１の内径は、通路１４の内径より小さいものの、ウェーハＷの吸着時に微細管路６１内の摩擦によってウェーハＷを吸着するのに十分な大きさであるものとする。従って、真空源（図示しない）を起動すると空気が中心通路１６を図２１の矢印方向に流れ、ウェーハＷを弾性フィルムＦ上に吸着保持することができる。

そして、ウェーハＷの研削が終了してウェーハＷを取外す際には、図２２に示されるように、空気をチャック１０の吸着部１１に向かって中心通路１６に矢印方向に供給する。これにより、空気は通路１４を通って吸着部１１から流出する。これと同時に、空気は通路１４の端部から微細管路６１を通ってチャック１０の周面から流出する。このため、空気は吸着部１１の中心に集中せず、空気は吸着部１１の全面から概ね均等に流出するようになる。その結果、図２２に示されるように弾性フィルムＦはほぼ水平を維持したまま持上げられる。それゆえ、ウェーハＷも水平状態を維持できるので、第四の実施形態においてはウェーハＷをロボット５０により容易に回収できるようになる。

図２３は本発明の第五の実施形態に基づくウェーハ吸着装置の頂面図を示す図であり、図１３と概ね同様である。また、図２４は本発明の第五の実施形態に基づくウェーハ吸着装置の側断面図である。これら図面から分かるように、チャック１０の上面において吸着部１１とチャック１０の縁部との間には複数の溝６５が半径方向に形成されている。これら複数の溝６５はチャック１０の周方向において等間隔で形成されている。溝６５の寸法は、ウェーハＷの吸着時に溝６５内の摩擦によってウェーハＷを吸着するのに十分な大きさであるものとする。

ウェーハＷの研削が終了してウェーハＷを取外す際には、図２４に示されるように、空気をチャック１０の吸着部１１に向かって中心通路１６に矢印方向に供給する。これにより、空気は通路１４を通って吸着部１１流出する。これと同時に空気は吸着部１１および吸着時に溝６５を通って溝６５の端部から流出する。このため、空気は吸着部１１に集中せず、空気は吸着部１１の全面から概ね均等に流出するようになる。従って、前述したのと同様に、弾性フィルムＦはほぼ水平を維持しつつ持上げられ、その結果、ウェーハＷをロボット５０により容易に回収することができる。

なお、第一から第五の実施形態において、吸着部１１が存在していないチャック１０の環状の上面に接着剤を塗布し、弾性フィルムＦの固定をより強力にしてもよい。また、固定部材２０による弾性フィルムＦの固定作用、および固定部材２０のチャックベース１２への固定作用は前述した態様から適宜自由に選択してよい。また、弾性フィルムＦの材料によっては、チャック１０、チャックベース１２および環状部材５２の上面が円形以外の形状、例えば楕円、四辺形、八角形などであってもよい。そのような場合であっても、本発明の範囲に含まれる。

１０ チャック
１１ 吸着部
１２ チャックベース
１３ 環状吸着部（固定部材用保持部）
１４ 通路
１５ 通路
１６ 中心通路
１８ ネジ
１９ ネジ孔
２０ 固定部材
２１ａ、２１ｂ リング部材
３０ 研削砥石
５０ ロボット
５１ 保持部
５２ 環状部材
５３ 環状吸着部（固定部材用保持部）
５５ 基部
５６ 通路
６０ 吸盤
６１ 微細管路（追加通路）
６５ 溝

Claims (14)

1. ウェーハを平面加工する際に前記ウェーハを吸着保持するウェーハ吸着装置において、
   硬質材料から形成されていて真空により上面に吸着作用を生じさせる平面状のチャックと、
   前記チャックの外径よりも大きい内径を有していて、通気性を有する弾性フィルムを内側に固定する環状の固定部材と、を具備し、
   前記弾性フィルムを一様な張力により前記チャック上に支持し、
   前記ウェーハを前記弾性フィルム上に吸着保持することを特徴とするウェーハ吸着装置。
2. 真空により上面に吸着作用を生じさせる、多孔質材料からなるチャックと、
   弾性フィルムを内側に固定する環状の固定部材と、
   前記チャックの前記上面よりも下方において前記固定部材を保持する固定部材用保持部と、
   前記固定部材を前記チャックに対して昇降させる昇降部と、を具備し、
   前記昇降部は、前記固定部材の弾性フィルムの一面が前記チャックに配置されて保持されるまで前記固定部材を下降させた後で前記固定部材を前記固定部材用保持部までさらに下降させ、
   前記固定部材用保持部が前記固定部材を保持して、前記ウェーハが前記チャック上における前記弾性フィルムの他面に吸着されるようにした、ウェーハ吸着装置。
3. 前記弾性フィルムには複数の孔が形成されている、請求項１または２に記載のウェーハ吸着装置。
4. 前記固定部材は、前記弾性フィルムを間に挟む二つのリング部材である請求項１または２に記載のウェーハ吸着装置。
5. 前記固定部材は、前記弾性フィルムが接着剤により一面に貼付けられたリング部材である請求項１または２に記載のウェーハ吸着装置。
6. 前記固定部材用保持部は真空による吸着作用によって前記固定部材を保持するようにした請求項１から５のいずれか一項に記載のウェーハ吸着装置。
7. 前記固定部材用保持部はネジ留めにより前記固定部材を保持するようにした請求項１から５のいずれか一項に記載のウェーハ吸着装置。
8. 前記固定部材用保持部は前記チャックの上面に配置された少なくとも一つの吸盤である請求項１から５のいずれか一項に記載のウェーハ吸着装置。
9. 前記チャックの上方縁部は、半径方向外側に低下する傾斜面として形成されている請求項１から８のいずれか一項に記載のウェーハ吸着装置。
10. 前記チャックに吸着される前記弾性フィルムの下面には、複数の溝が等間隔で形成されている請求項１から９のいずれか一項に記載のウェーハ吸着装置。
11. 前記チャックの上面に前記吸着作用を生じさせるための通路と該通路から前記チャックの周面まで延びる少なくとも一つの追加通路とが、前記チャック内に形成されている請求項１または２に記載のウェーハ吸着装置。
12. 前記吸着作用が生じる前記チャックの上面の一部分から前記チャックの縁部まで延びる少なくとも一つの溝が前記チャックの上面に形成されている請求項１または２に記載のウェーハ吸着装置。
13. ウェーハを平面加工する際に前記ウェーハを吸着保持するウェーハ吸着方法において、
    硬質材料から形成されていて真空により上面に吸着作用を生じさせる平面状のチャックを準備し、
    前記チャックの外径よりも大きい内径を有していて、通気性を有する弾性フィルムを環状の固定部材の内側に固定し、
    それにより、前記弾性フィルムを一様な張力により前記チャック上に支持し、
    前記ウェーハを前記弾性フィルム上に吸着保持することを特徴とするウェーハ吸着方法。
14. 弾性フィルムを環状の固定部材の内側に固定し、
    前記固定部材の前記弾性フィルムが多孔質材料からなるチャックの上面に配置されるまで前記固定部材を下降させ、
    前記チャックの上面に真空により吸着作用を生じさせて前記弾性フィルムの一面を保持し、
    前記固定部材を前記チャックの前記上面よりも下方に位置する固定部材用保持部まで下降させ、
    前記固定部材用保持部により前記固定部材を固定し、
    前記チャック上における前記弾性フィルムの他面にウェーハを吸着させるようにした、ウェーハ吸着方法。

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