JP2014229828A - ウェーハ研磨装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ウェーハ研磨装置において、うねりを有するウェーハの一面を確実に保持し、かつ他面を平坦に研磨できるように構成する。【解決手段】ウェーハ研磨装置であって、ウェーハＷを吸着保持するロータリチャックテーブル１を有し、ロータリチェックテーブル１に、ウェーハＷの外周部に近接して、ウェーハＷを収容する外周リング３を嵌入できる凹部４を設け、凹部に外周リング３を嵌入して、外周リング３内にウェーハＷの上面が突出する程度にして、ウェーハＷを外周リング３内に収容するとともに、外周リング３内に注水し、且つ、ウェーハＷの下面よりウェーハＷを真空引きし、このとき、注水された水の表面張力により、ウェーハＷと外周リング３間が封止されて真空圧が保持され、この状態でウェーハＷ表面を平坦に研磨する。【選択図】図１

Description

本発明はウェーハ研磨装置に関するものであり、特にサファイア基板やSiｃ基板の半導体インゴットを切断してスライスウェーハを形成する際、該ウェーハの表裏両面にうねり(凸凹面）が発生している。そこで、該ウェーハの片面を基準面として他面を平坦に切削するとき、該うねり面の影響を抑制して該ウェーハ表面を平坦面に研磨できるようにしたウェーハ研磨装置に関するものである。

従来、ウェーハ表面を研磨する際には、一般的に研削盤やラップ盤が用いられている。而も、上記のようにウェーハ表面にうねりがあると、該研削盤やラップ盤で用いられているウェーハのアルミナチャックではウェーハの下面から真空引きして該ウェーハを該アルミナチャックに吸着しようとしても、前記うねりによって真空圧がリークし、該ウェーハの確実な吸着ができないことがある。

又、吸着ができたとしても、吸着時に発生するうねり形状に倣った応力を抱えた状態でウェーハ表面の研磨を実施するため該切削加工を終了し、前記吸着状態を脱した際に該うねりが復元化するという問題が生じる。

上記事情に鑑み、上記うねりの影響を受けないようにウェーハを上記アルミナチャックに吸着する手段として、ウェーハの片面にワックス、フェノール系樹脂等の経時硬化性の膜部材を塗布し、然る後、該ウェーハを真空容器内に入れ、該真空容器内で押圧具、スキージ等の押圧手段によって前記膜部材を押圧し、押圧された該膜部材の表面を平坦化して基準面を形成する。このとき、真空容器内で膜部材が押圧され、該膜部材内の気泡が完全に膜部材外に放出されるので、該膜部材は均一平坦面を形成することになる。更に、該ウェーハを前記真空容器外に取り出して加熱し、前記基準面を形成する膜部材を硬化させるのである。

次に、基準面が形成されたウェーハを該基準面を研削装置のロータリチャックテーブルに当該ウェーハの下面より真空引きして該ウェーハを該ロータリチャックテーブルに真空吸着させ、該ロータリチャックテーブルに該ウェーハを保持させて研磨する。然るときは、該ウェーハは真空吸着により強力に吸引され、ウェーハに大きな応力が負荷されるが、ウェーハの前記基準面がロータリチャックテーブルに密着しているので、ウェーハに応力が均一に負荷されて該ウェーハは弾性変形が生じない。該ウェーハがこのような状態で保持された前記ロータリチャックテーブルを回転させ、上方からダイアモンドホイールを高速回転させながら降下させ、該ウェーハが所定厚になるまで該ウェーハ表面を研磨する。

ウェーハの片面の研磨が完了し、そして、上記ウェーハ表面が平坦面に均一に研磨された時は、該平坦面を基準面として、ロータリチャックテーブルに密着させ、前記研削を実施することにより、うねりによって生じる弾性変形を抑制し、他面も平坦面に均一に研磨されることになる。（例えば特許文献1参照）

特開平１１−１１１６５３

上述したようにうねり面にワックスを塗布してワックス膜を形成し、ウェーハ研磨の基準面を形成している従来例（特許文献1）は、ワックスの塗布工程、ウェーハの貼り付け工程、ウェーハからの剥離工程、洗浄工程等が必要となり、作業工程が極めて複雑になるばかりでなく、ワックスを均等に塗布することが困難となる。又、研磨加工後のウェーハの厚み制御も難しい。

そこで、本発明は、上記欠陥に鑑み、之を克服するためにワックスを用いることなく、且つ、簡易な構成によってうねりを有するウェーハをロータリチャックテーブルに確実に真空圧にて吸着保持させ、且つ、該真空圧が確実に保持されて、該ウェーハが該ロータリチャックテーブルから離脱することなく確実に保持され、該ウェーハの他面が均一なる平坦面に研削できるようにするために解決すべき技術的課題が生じるのであり、本発明は該課題を解決することを目的とする。

本発明は上記目的を達成するために提案されたものであり、請求項１記載の発明は、ウェーハの研磨装置であって、該研磨装置は、ウェーハを吸着保持するロータリチャックテーブルを有し、該ロータリチェックテーブルに、ウェーハの外周部に近接して該ウェーハを収容する外周リングを嵌入できる凹部を設け、該凹部に前記外周リングを嵌入して、該外周リング内にウェーハの上面が突出する程度にして該ウェーハを該外周リング内に収容するとともに、該外周リング内に注水し、且つ、該ウェーハの下面より該ウェーハを真空引きし、このとき、注水された水の表面張力により、ウェーハと前記外周リング間が封止されて真空圧が保持されるように形成し、この状態でウェーハ表面を平坦に研磨できるように構成されていることを特徴とするウェーハ研磨装置を提供する。

この構成によれば、ロータリチャックテーブルに設けた外周リング内にウェーハを収容するとき、該ウェーハの上面は外周リングよりやや上方へ突出されている。而も、この外周リングと該外周リング内に収容されるウェーハ外周とは微細な間隙を有しているので、該ウェーハ上面より注水するとき、該注水された水の表面張力によりウェーハと外周リング間が封止される。そこで、ウェーハの下面より真空引きして該ウェーハをロータリチャックテーブルに保持して、ウェーハ表面を平坦に研磨する。

請求項２記載の発明は上記外周リング内に収容されたウェーハが、ロータリチャックテーブルに真空圧にて吸着保持されるとき、該真空圧は、所定圧に調整されて、管路をブロックできるように構成されていることを特徴とする請求項１記載のウェーハ表面の研磨装置を提供する。

この構成によれば、ウェーハをロータリチャックテーブルに真空圧にて吸着保持するとき、該真空圧が減圧弁等の手段により所定圧に保持される。

請求３記載の発明は、上記ロータリチャックテーブルに配設されている外周リング内に収容されたウェーハは、上記注水された水が真空圧にて圧縮されたとき、該圧縮水と共に平坦面に形成されることができるように構成されていることを特徴とする請求項１記載のウェーハ研磨装置を提供する。

この構成によれば、ロータリチャックテーブルに配設されている外周リング内に収容されたウェーハの裏面は注水された水が真空圧によって圧縮され、該圧縮水と共に平坦面を形成する。

請求項４記載の発明は、上記ロータリチャックテーブルに吸着されているウェーハ下面に水を供給して該ウェーハを該ロータリチャックテーブルから離脱できるように構成されていることを特徴とする請求項１記載のウェーハ研磨装置を提供する。

この構成によれば、ウェーハがロータリチャックテーブルに吸着され、該ウェーハの研磨作業が終了したとき、該ウェーハの下面に水が供給されて、ウェーハの前記吸着状態を解除することになる。

請求項１記載の発明は、ロータリチャックテーブルに保持されているウェーハが、該ウェーハを収容した外周リング内に注水した水の表面張力により、該ウェーハ下面より真空引きして該ウェーハを吸着する際、前記水の表面張力により、該ウェーハと外周リング間が封止されて真空圧が適当に保持され、またウェーハとロータリチャックテーブルの間に水が介在することで研磨時の応力がウェーハ全面に働き、ウェーハのうねり形状に影響されることなく、該ウェーハ表面が研磨盤等により平坦に、且つ、均一、確実に研磨されることになる。而も、前述したように、前記真空圧にてウェーハをロータリチャックテーブルに水を浸した状態でウェーハを吸着し、所定の真空圧にてウェーハを該ロータリチャックテーブルに吸着させるのであるから、簡易な構成でウェーハの確実な吸着状態が保持されることになり、経済的にも有利であり、従来例に比し、極めてコストダウンに寄与するが可能となる。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、上記真空圧は減圧弁等により適正な所定圧に保持されるので、ウェーハの上記吸着状態は確実に維持され、ウェーハの研磨作業が順当に実施されることが可能となる。

請求項３記載の発明は、請求項１記載の発明において、ロータリチャックテーブルに配設された外周リング内にウェーハが収容され、そして、該外周リング内に注水し、注水された水は上記真空引きにて圧縮される。そこで、該ウェーハの裏面のうねり面は該圧縮水と共に平坦面を形成することになり、ロータリチャックテーブルに保持されているウェーハ裏面がウェーハ表面の研磨作業時の平坦な基準面を形成し、ウェーハの該うねり面に影響されることなく確実なウェーハ表面の研磨作業が実施されることになる。

請求項４記載の発明は、請求項１記載の発明において、ロータリチャックテーブルに吸着保持されているウェーハ表面の研磨作業が終了した後、該ウェーハは該ウェーハ下面より水を供給することにより、該水の押圧力にて吸着されているウェーハは該ロータリチャックテーブルから簡易に取り出すことができる。このとき、当然真空圧は解除される。

本発明においてロータリチャックテーブルにウェーハを保持した状態を示す平面図。（但し、図において下部にはウェーハは吸着されていない。） ロータリチャックテーブル内に設けた凹部内に配設され、且つ、ウェーハを吸着する外周リングの斜視図。 図１のＡ−Ａ線断面図 図１のＢ−Ｂ線断面図であって、ロータリチャックテーブルの下部に真空ポンプ及び給水管並びに切換弁を配設した状態を示す図。

本発明は、ワックスを用いることなく、簡易な構成により、ウェーハをロータリチャックテーブルに確実に真空圧にて吸着保持させ、ウェーハのうねり面に影響されることなく、ウェーハ表面を平坦面に均一に研磨することができるウェーハ研磨装置を提供するという目的を達成するために、ウェーハの研削装置であって、該研削装置は、ウェーハを吸着保持するロータリチャックテーブルを有し、該ロータリチェックテーブルに、ウェーハの外周部に近接して該ウェーハを収容する外周リングを嵌入できる凹部を設け、該凹部に前記外周リングを嵌入して、該外周リング内にウェーハの上面が突出する程度にして該ウェーハを該外周リング内に収容するとともに、該外周リング内に注水し、且つ、該ウェーハの下面より該ウェーハを真空引きし、このとき、注水された水の表面張力により、ウェーハと前記外周リング間が封止されて真空圧が保持されるように形成し、この状態でウェーハ表面を平坦に研削できるように構成されていることを特徴とするウェーハ研削装置。

以下、本発明に係るウェーハ研磨装置を添付図面に従って詳細に説明する。

図１乃至図３において、符号１はロータリチャックテーブルである。該ロータリチャックテーブル１は図に示す形状に限定されず、様々の形状のものであってもよい。図におけるロータリチャックテーブル１は、平面円形に形成された前後左右（図において上下左右）に矩形状の溝部２が設けられている。該溝部２には、該溝部２の内周面に近接する避面によって形成された上下面開放の外周リング３が配設されている。而も、該外周リング３には本々ウェーハＷの外周部が近接すると共に該ウェーハＷの上面が夫々の外周リング３の上面よりやや突出するようにして該外周リング３内にウェーハＷを夫々収容している。該ウェーハの両面にはうねり（凹凸面）がある。図３において、Ｗ１はウェーハＷの裏面に生じている微細な凸面であり、Ｗ２は該ウェーハ裏面に生じている微細な凹面を示す。これ等微細な凹凸面によってウェーハ両面にうねり面が形成されている。

又、該ロータリチャックテーブル１は、図４に示すように、該ロータリチャックテーブル１に保持されるウェーハＷの下部に凹部４が夫々設けられて、夫々の凹部４が該ロータリチャックテーブル１に配設されている主管路５Ａ及び該主管路５Ａから分岐されている分岐回路５Ｂ、５Ｂに連通されている。該主管路５Ａは真空ポンプ６からの真空管６Ａ及び、水供給源７からの給水管路７Ａと連通している。

そこで、図４について詳述すれば、前記ロータリチャックテーブル１の下部中心部に前記主管路５Ａが配設され、そして、該主管路５Ａから前記各凹部４に連通する分岐管路５Ｂが設けられて、真空圧及び水の供給を夫々可能にしている。

又、同図において、８Ａ、８Ｂは夫々第一及び第二切換弁を示す。該第一切換弁８Ａは主として真空ポンプ６からの真空圧の真空回路６Ａ及び水供給源７及び給水管７Ａの切換弁を構成している。又、該第一切換弁８Ａの上部に該第一切換弁８Ａと直列に第二切換弁８Ｂが配設されている。該第二切換弁８Ｂは、該第二切換弁８Ｂを右側に切り換えることにより、真空圧をロータリチャックテーブル１に設けられている主管路５Ａ及び分岐管路５Ｂ内に封止できるように構成されている。すなわち、符号９は、真空圧の封止ポートを形成する。

又、前記第一切換弁８Ａ及び第二切換弁８Ｂの左側は、該真空圧並びに給排水のセンターバイパス１０Ａ、１０Ｂが設けられて夫々連通され、且つ、前記ロータリチャックテーブル１に設けられている主管路５Ａと連通している。

又、該第一切換弁８Ａの右側は前記水供給源７からの水の給排を為す給排水ポートを有し、前記第二切換弁８Ｂの右側のセンターバイパス１０Ｂと連通して水の給排が行われる。

而して、本実施例においては、前記切換弁８Ａ、８Ｂはパイロット弁にて構成されているが、之に限定されることなく、他の切換弁に代えることも自由である。

本実施例においては、前述したように切換弁としてパイロット弁を採択しており、そして、該パイロット弁を切り換えるために第一リモコン弁１１Ａ及び第二リモコン弁１１Ｂを設け、第一リモコン弁１１Ａの操作レバー１２Ａ及び第二リモコン弁１１Ｂの換作レバー１２Ｂを有する該リモコン弁１１Ａ、１１Ｂの夫々の二次側ポートは図４に示すように各パイロット回路１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ並びに１３Ｄを介して、前記第一及び第二切換弁８Ａ、８Ｂの夫々対応するパイロットポートＰ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４に接続されている。斯くして、真空圧の給排並びに水の給排操作が前記第一操作レバー１１Ａ及び第二操作レバー１２Ｂの操作により円滑に実施される。

又、図３に示すように、ロータリチャックテーブル１の凹部２に配設された外周リング３には前述したようにウェーハＷが夫々収容され、且つ、該ウェーハＷの上面は外周リング３の上面よりやや突出するように収容されている。そこで、該ウェーハＷを夫々収容した外周リング３の上面より水をかける。かけられた水は、外周リング３とウェーハＷの微細な間隙を通過しながらウェーハＷの裏面まで及ぶ。このとき、各ウェーハＷの下面から真空引きするとき、該ウェーハＷの夫々の裏面に形成されているうねりの微細凹面に水の毛細管現象の作用により水が浸入する。更に、上面からかけられた水は外周リング３の内周とウェーハＷの上面間に水の表面張力によりウェーハＷと外周リング３間が封止されて真空圧が保持されることになる。

斯くして、外周リング３内に収容されているウェーハＷは該真空圧によって確実保持されることになる。

本発明は前述したように、ロータリチャックテーブルに真空圧にて保持されているウェーハＷの裏面においては、該真空圧により、ウェーハＷの上面からかけられる水がウェーハＷの裏面において圧縮され、該圧縮水は更にウェーハ裏面のうねり面に浸入して該圧縮水と共にウェーハのうねり面が平坦面を形成する。そこで、該真空圧にて適正に吸着保持されるウェーハＷの裏面に形成される前記平坦面をウェーハ研磨作業の基準面として該ウェーハＷをロータリチャックテーブル１に保持し、該ウェーハＷの表面を研磨すれば、ウェーハＷの裏面のうねり面はウェーハ研磨に影響することなく、ウェーハ表面を均一平坦面、且つ、統一された厚みに研磨することが可能となるのである。

又、前記真空圧は、減圧弁１４によって適正に調整され、且つ、前記第二切換弁８Ｂの封止ポート９を介して、該真空圧は封止される。依って、所定圧に調整保持された真空圧によって、ウェーハＷは確実にロータリチェックテーブル１に吸着保持されて、適正なるウェーハＷの研磨が実行されることになる。

而して、該ウェーハＷの研磨作業が終了すれば、該ウェーハＷは該ロータリチャックテーブル１から取り出すことになるが、この取り出し作業を実施するに当っては、前記水供給源７から前記給水管７Ａを介し、且つ、前記第一切換弁８Ａを右側の水の給排ポートの供給側に切替えることにより、該水は供給側のポートを介して切替弁８Ｂの前記センターバイパス１０Ｂから前記ロータリチャックテーブル１に設けた主管路５Ａを介し、夫々の分岐回路５Ｂ、５Ｂを介して、該分岐回路５Ｂ、５Ｂに連通している凹部４、４内に水が供給され、そして、供給される水圧により、該ロータリチャックテーブル１に吸着保持されている研磨済の各ウェーハＷが該ロータリチャックテーブル１から容易に離脱されることになる。このとき、前記真空圧はセンターバイパス１０Ａ、１０Ｂを介して解除されることになる。

尚、本発明は、本発明の精神を逸脱しない限り種々の改変を為すことができ、そして、本発明が該改変されたものに及ぶことは当然である。

以上説明したように、本発明はウェーハ研磨以外の研削操作にも応用できる。

１ ・・・ ロータリチャックテーブル
２ ・・・ 溝部
３ ・・・ 外周リング
４ ・・・ 凹部
５Ａ・・・ 主管路
５Ｂ・・・ 分岐回路
６ ・・・ 真空ポンプ
６Ａ・・・ 真空回路
７ ・・・ 水供給源
７Ａ・・・ 給水管
８Ａ、８Ｂ ・・・ 第一及び第二切換弁
９ ・・・ 封止ポート
１０Ａ、１０Ｂ ・・・ センターバイパス
１１Ａ、１１Ｂ ・・・ リモコン弁
１２Ａ、１２Ｂ ・・・ 接続レバー
１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ、１３Ｄ ・・・ パイロット回路
Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４ ・・・ パイロットポート
１４・・・ 減圧弁
Ｗ ・・・ ウェーハ
Ｗ１・・・ 微細凸部
Ｗ２・・・ 微細凹部

Claims (4)

1. ウェーハの研磨装置であって、
   該研磨装置は、ウェーハを吸着保持するロータリチャックテーブルを有し、該ロータリチェックテーブルに、ウェーハの外周部に近接して該ウェーハを収容する外周リングを嵌入できる凹部を設け、該凹部に前記外周リングを嵌入して、該外周リング内にウェーハの上面が突出する程度にして該ウェーハを該外周リング内に収容するとともに、該外周リング内に注水し、且つ、該ウェーハの下面より該ウェーハを真空引きし、このとき、注水された水の表面張力により、ウェーハと前記外周リング間が封止されて真空圧が保持されるように形成し、この状態でウェーハ表面を平坦に研磨できるように構成されていることを特徴とするウェーハ研磨装置。
2. 上記外周リング内に収容されたウェーハが、ロータリチャックテーブルに真空圧にて吸着保持されるとき、該真空圧は、所定圧に調整されて、管路をブロックできるように構成されていることを特徴とする請求項１記載のウェーハ表面の研磨装置。
3. 上記ロータチャックテーブルに配設されている外周リング内に収容されたウェーハは、上記注水された水が真空圧にて圧縮されたとき、該圧縮水と共に平坦面に形成されることができるように構成されていることを特徴とする請求項１記載のウェーハ研磨装置。
4. 上記ロータリチャックテーブルに吸着されているウェーハ下面に水を供給して該ウェーハを該ロータリチャックテーブルから離脱できるように構成されていることを特徴とする請求項１記載のウェーハ研磨装置。
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   

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