JP2018094671A - 保持テーブルの保持面形成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ポーラス板の内部に研削屑を進入させずに保持面を研削して保持面を形成させることが可能な保持テーブルの保持面形成方法を提供する。【解決手段】保持テーブル（２０）の保持面（２１ａ）を研削砥石（４５）の研削面（４５ａ）で研削して保持面と研削面とを平行にする保持テーブルの保持面形成方法であって、保持テーブルは、上面が保持面となるポーラス板（２１）と、保持面を露出させ少なくともポーラス板の側面（２１ｂ）を封鎖する枠体（２２）と、切換手段（２７）で保持面を吸引源（２４）と流体供給源（２５）とを切り換え可能に連通する連通路（２６）と、を備え、連通路を流体供給源に連通させ保持面から流体を噴出させながら研削砥石を研削送りして保持面を研削砥石で研削すること。これにより、研削砥石による保持面の研削時に、ポーラス板の内部への研削屑の進入を防止できる。【選択図】図２

Description

本発明は、保持テーブルの保持面形成方法に関する。

半導体等の各種デバイスの製造において、板状の被加工物であるウエーハを保持する保持テーブル（チャックテーブル）が用いられる。保持テーブルは、枠体に形成した凹部内に、多孔質材からなるポーラス板を収容して構成される。ポーラス板は底面を凹部の底面に接着させて固定され、ポーラス板のうち凹部の外側に向けて露出する上面が、ウエーハを保持する保持面となる。枠体の凹部内に収容されたポーラス板の底面は、吸引源に連通可能に構成される。吸引源を作動させることによって、ポーラス板の保持面上に負圧が生じ、ウエーハを保持面で吸引保持することができる。

ウエーハを研削して薄化させる研削装置では、保持テーブル上にウエーハを吸引保持して、研削砥石で研削を行う。ウエーハを保持する保持テーブルの保持面と、研削砥石の研削面とを平行にすることで、ウエーハを均等な厚みに研削する事ができる。

研削砥石を保持する研削ホイールを交換したときや、ウエーハの研削加工を所定回数行った後で、研削砥石の研削面と保持テーブルの保持面とを平行な関係にするために、研削砥石により保持面を研削する、いわゆるセルフグラインドが行われる（例えば、特許文献１参照）。

ウエーハの研削を行うと、多孔質材からなる保持テーブルの保持面に、ウエーハを研削した研削屑が進入する。ウエーハの研削中は、保持面を吸引源に連通させて吸引作業を行っているので、保持面の保持を受けるウエーハの下面と保持面との間のわずかな隙間から、細かい研削屑が進入して保持面を詰まらせやすい。そして、保持面よりもさらに内側のポーラス板の内部まで研削屑が進入すると、保持面の表面的な洗浄では研削屑を取り除くことが難しくなる。この場合、セルフグラインドで、ポーラス板のうち研削屑が進入している層を研削して除去する。

特開２００８−７３７８５号公報

一般的に、セルフグラインドでは、砥粒径が大きい研削砥石を使用している。これにより、保持面を研削した際の研削屑がポーラス板の内部まで進入しにくくなる。また、砥粒径が大きい研削砥石を用いて保持面を研削しているので、研削時間を短縮できる。

一方、保持面の面精度や滑らかさを向上させるために、セルフグラインドに用いる研削砥石の砥粒径を小さくしたいという要求がある。しかし、砥粒径を小さくすると、保持面を研削したときに、ポーラス板の内部に進入しやすい微細な研削屑が発生してしまう。そのため、細かい研削屑が発生するようなセルフグラインドを行った場合でも、研削屑がポーラス板の内部に進入せず、ウエーハに対する吸引力の低下が生じない対策が求められている。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、ポーラス板の内部に研削屑を進入させずに保持面を研削して保持面を形成させることが可能な保持テーブルの保持面形成方法を提供することを目的とする。

本発明は、保持テーブルの保持面で吸引保持したウエーハを、円環状に研削砥石を配置した研削ホイールを回転させ保持面に向かって研削送りされる研削砥石で研削する研削装置において、保持テーブルの保持面を研削砥石の研削面で研削して保持面と研削面とを平行にする保持テーブルの保持面形成方法であって、保持テーブルは、上面が保持面となるポーラス板と、保持面を露出させ少なくともポーラス板の側面を封鎖する凹部を有する枠体と、切換手段と、切換手段で保持面を吸引源と流体供給源とを切り換え可能に連通する連通路と、を備え、連通路を流体供給源に連通させ保持面から流体を噴出させながら研削砥石を研削送りして保持面を研削砥石で研削することを特徴とする。

この保持テーブルの保持面形成方法によれば、保持面を研削砥石で研削する際に、保持面から流体を噴出させながら研削を行うため、保持面からポーラス板内部への研削屑の進入を防ぐことができる。

保持テーブルの保持面から噴出させる流体は、気体と液体を混合させた混合流体とすることができる。

本発明は、ウエーハが矩形の基板であり、この矩形の基板を保持する矩形の保持面を有する保持テーブルの保持面形成に特に有用である。

本発明によれば、ポーラス板の内部に研削屑を進入させずに保持面を研削して保持面を形成させる保持テーブルの保持面形成方法が得られる。

本実施の形態に係る保持テーブルの保持面形成方法が適用される研削装置の斜視図である。 本実施の形態に係る保持面形成方法で保持面を形成している状態を示す断面図である。

以下、添付図面を参照して、本実施の形態について説明する。図１に示す研削装置１０は、研削手段１１を用いて、保持テーブル２０に保持された板状の被加工物であるウエーハＷを研削するものである。

研削装置１０の基台１２の上面には、細長い矩形状の開口１３が形成されている。開口１３は、保持テーブル２０と共に移動可能な移動板１４及び蛇腹状の防水カバー１５に覆われている。防水カバー１５の下方には、開口１３の長手方向に保持テーブル２０を移動させるボールねじ式の進退手段（不図示）が設けられている。

保持テーブル２０は、基台１２内に設けた回転手段（不図示）に連結されており、回転手段の駆動によって回転可能に構成されている。保持テーブル２０は、傾き調整機構（不図示）によって、回転軸の傾きを調整することができる。保持テーブル２０の上面には、多孔質のポーラス材によって、ウエーハＷを吸引保持する保持面２１ａが形成されている。

図２に示すように、保持テーブル２０は、円板状のポーラス板２１を枠体２２に取り付けて構成されている。ポーラス板２１は、セラミックス等の多孔質材であり、流体流通用の微細な気孔が全体に亘って形成されている。枠体２２は、ポーラス板２１よりも大径の円形状を有し、上面側にポーラス板２１を収容する円形凹部２３が形成されている。円形凹部２３の内側面は、ポーラス板２１の外径と同一の内径に形成されている。また、円形凹部２３の深さは、ポーラス板２１の厚みと略同一に形成されており、円形凹部２３の底部には平坦な底面２３ａが形成されている。

円形凹部２３内にはポーラス板２１が嵌め込まれ、ポーラス板２１の側面２１ｂが円形凹部２３の内側面によって封鎖される。そして、ポーラス板２１の下面と円形凹部２３の底面２３ａは、接着剤によって接着される。これにより、枠体２２とポーラス板２１とが一体化され、保持テーブル２０上には、ポーラス板２１の上面が露出された保持面２１ａが形成される。保持面２１ａは、保持テーブル２０の回転中心を頂点として、外周に進むにつれて低くなる円錐状の面として形成されている。

図２に示すように、円形凹部２３の底面２３ａから枠体２２を貫通して、吸引源２４及び流体供給源２５に連なる連通路２６が形成されている。なお、図２では、枠体２２内の連通路２６の図示を簡略化しており、底面２３ａの中心に開口する部分のみを図示しているが、連通路２６は枠体２２内で分岐して、底面２３ａの複数の箇所に開口している。例えば、底面２３ａの中心に加えて、底面２３ａの中心を囲む環状の領域に同心状に開口を形成することで、後述する吸引源２４からの吸引力や、流体供給源２５から供給される流体を、ポーラス板２１の全体に亘ってバランス良く付与することができる。

連通路２６には切換弁２７が設けられている。切換弁２７を作動させることにより、連通路２６が吸引源２４に連通する状態と、連通路２６が流体供給源２５に連通する状態と、連通路２６が吸引源２４と流体供給源２５のいずれにも連通しない状態とに切り換えることができる。

切換弁２７によって連通路２６が吸引源２４に連通すると、吸引源２４の吸引動作に応じて保持面２１ａ上に負圧が生じ、ウエーハＷを保持面２１ａで吸引保持することができる。ウエーハＷは、円錐状の保持面２１ａに吸引されることで、保持面２１ａの形状に倣って緩い傾斜の円錐形状となる。

流体供給源２５は、送気源２８と送水源２９を備えている。送気源２８からは空気（気体）が送出され、送水源２９からは水（液体）が送出される。流体供給源２５は、送気源２８と送水源２９の一方を作動させて空気と水を選択的に送出する状態に加えて、送気源２８と送水源２９の両方を作動させて空気と水の混合流体を送出する状態を選択可能である。切換弁２７によって連通路２６が流体供給源２５に連通すると、流体供給源２５の動作に応じて、ポーラス板２１に空気、水、あるいは空気と水の混合流体を供給することができる。

図１に示すように、基台１２上のコラム３０には、研削手段１１を保持テーブル２０に対して接近及び離間させる方向（上下方向）に研削送りする研削送り手段３１が設けられている。研削送り手段３１は、コラム３０の前面に配置されて上下方向に延びる平行な一対のガイドレール３２と、一対のガイドレール３２にスライド可能に設置された昇降テーブル３３とを有している。昇降テーブル３３の背面側には図示しないナット部が形成され、このナット部にボールネジ３４が螺合されている。ボールネジ３４の一端部に連結された駆動モータ３５によりボールネジ３４が回転駆動されることで、研削手段１１がガイドレール３２に沿って移動される。

研削手段１１は、ハウジング４０を介して昇降テーブル３３の前面に取り付けられており、スピンドルユニット４１で研削ホイール４２を上下方向に延びる軸回りに回転させるように構成されている。スピンドルユニット４１のスピンドル軸４３の先端にはマウント４４が連結されており、マウント４４の下部に研削ホイール４２が装着されている。研削ホイール４２の下面には、多数の研削砥石４５が円環状に配設されている。研削砥石４５の下面が、保持テーブル２０に対面する研削面４５ａとなる（図２参照）。

研削装置１０には、装置各部を統括制御する制御手段５０が設けられている（図１参照）。制御手段５０は、各種処理を実行するプロセッサやメモリ等により構成される。

以上の構成の研削装置１０では、ウエーハＷの研削を行うときに、保持面２１ａ上にウエーハＷを保持した状態の保持テーブル２０を、研削砥石４５の下方に位置付ける。保持テーブル２０は、保持面２１ａ（円錐の稜線）が研削面４５ａに対して平行となるように傾きが調整されている。そして、保持テーブル２０が回転されると共に、研削手段１１は、研削ホイール４２を回転させながら、研削送り手段３１によって保持面２１ａに向かって下降（研削送り）される。すると、研削砥石４５の研削面４５ａは、ウエーハＷの中心から外周に至る半径部分に円弧状に接触され、この接触領域でウエーハＷの上面が研削加工される。研削手段１１は、制御手段５０によって研削送り量が制御されながらウエーハＷを研削し、ウエーハＷを所定厚みまで薄化させる。

ウエーハＷを研削する際には、制御手段５０は、切換弁２７によって連通路２６を吸引源２４に連通させ、吸引源２４の作動によって保持面２１ａに負圧を作用させる。これにより、保持面２１ａにウエーハＷを吸着させた状態でウエーハＷの研削が行われる。

また、研削装置１０においては、保持面２１ａの吸引力が低下したら、保持面２１ａを研削砥石４５の研削面４５ａで研削する、いわゆるセルフグラインドが実施される。セルフグラインドによって、研削砥石４５の研削面４５ａと保持テーブル２０の保持面２１ａとが平行となるように均され、ウエーハＷの研削を適切に実施することが可能となる。ウエーハＷを研削したときの研削屑がポーラス板２１の内部まで進入している場合は、研削屑が進入している層までセルフグラインドによって除去される。また、新しい保持テーブル２０に交換した時にも、研削砥石４５の研削面４５ａで保持面２１ａを研削して、保持面２１ａと研削面４５ａとを平行にさせる。なお、保持面２１ａの吸引力の低下は、保持面２１ａを塞ぐ物が何もない状態で、保持面２１ａを吸引源２４に連通させたときに連通路２６の負圧力を監視し、予め設定した設定値より負圧力が大きくなったら保持面２１ａの吸引力が低下していると判断している。

ここで、ウエーハＷが樹脂製の基板である場合、シリコン、ガリウム砒素、セラミック、ガラス、サファイア等の基板に比して、研削を行った際に反りや歪み等が生じやすい。また、樹脂製の基板は、研削時に研削砥石４５との間で生じる抵抗が大きく、保持面２１ａから引き剥がそうとする負荷がかかりやすい。従って、保持面２１ａ上にウエーハＷを強く吸着させて、ウエーハＷの反りや歪みを除去すると共に、研削時の負荷による保持面２１ａからのウエーハＷの離脱を防ぐ必要がある。例えば、セルフグラインド時に、ポーラス板２１の内部に研削屑が進入すると、目詰まりによる吸引力の低下が生じ、所要の保持性能を満たさなくなるおそれがある。

保持テーブル２０の保持面２１ａを研削砥石４５で研削するセルフグラインドでは、研削中に研削屑を保持面２１ａからポーラス板２１内に引き込まないように、連通路２６を吸引源２４に連通させずに（保持面２１ａに負圧を及ぼさずに）研削を実施する。本実施の形態の保持テーブルの保持面形成方法ではさらに、流体供給源２５から連通路２６を通じてポーラス板２１に流体を供給し、保持面２１ａから流体を噴出させながらセルフグラインドを実施することで、ポーラス板２１への研削屑の進入をより確実に防ぐ。

具体的には、セルフグラインドを行う際に、制御手段５０は、切換弁２７を制御して連通路２６を流体供給源２５に連通させる。また、制御手段５０は、流体供給源２５を作動させて流体を送出させ、連通路２６を通じてポーラス板２１に流体を供給する。供給された流体は、円形凹部２３の底面２３ａ側からポーラス板２１の内部に入り、ポーラス板２１を構成する微細な気孔を通って保持面２１ａから噴出する。図２は、保持面２１ａから流体が噴出している状態を模式的に示している。このように、保持面２１ａを研削する際に、保持面２１ａから流体が噴出することにより、ポーラス板２１内への研削屑の進入を防ぐことができる。

このときに流体供給源２５から供給される流体は、空気と水の混合流体を選択することが好ましい。送気源２８と送水源２９を同時に作動させることで混合流体を供給できる。空気と水の混合流体は、保持面２１ａまで達したときに、水によって保持面２１ａ上に膜状の層を形成する。この層は、保持面２１ａを覆って空気の噴出に抵抗を与え、保持面２１ａの全体に空気を行き渡らせるように作用する。その結果、保持面２１ａの全体から均質に空気が噴出して、ポーラス板２１内への研削屑の進入を確実に防ぐと共に、保持面２１ａ上に付着した研削屑を確実に吹き飛ばすことができる。また、混合流体に含まれる水によって、保持面２１ａ上の研削屑を洗い流すことができる。つまり、混合流体を用いることで、ポーラス板２１への研削屑の進入防止効果が高くなる。

空気は、水に比して狭い隙間を少ない抵抗で通過しやすい。そのため、保持面２１ａから噴出させる流体を空気のみにすると、空気が流れる箇所と流れない箇所の差が生じやすく、保持面２１ａの全体から均質に噴出させることが難しい。また、保持面２１ａから噴出させる流体を水のみにすると、保持面２１ａから研削屑を吹き飛ばす効果が、空気と水の混合流体に比して減じる。従って、混合流体を用いることが特に有効である。

流体供給源２５から供給する空気と水の混合比率は、発生する研削屑の大きさ（粒径）等の条件に応じて適宜変更することができる。例えば、研削砥石の砥粒径やウエーハの材質等の条件を変えたときに、最も効率的にポーラス板２１への研削屑の進入を排除できる空気と水の混合比率を予め測定しておき、この測定値を制御手段５０に付随する記憶部に記憶させておく。そして、セルフグラインド時に、研削砥石やウエーハに関する各種条件を入力すると、制御手段５０が、最適な空気と水の混合比率を選択して送気源２８と送水源２９を作動させるようにできる。

なお、流体供給源２５から供給される流体を保持面２１ａから噴出させるときには、円形凹部２３の底面２３ａからポーラス板２１を浮き上がらせようとする力が働く。逆に、保持面２１ａに吸引源２４からの負圧を及ぼすときには、円形凹部２３の底面２３ａにポーラス板２１を押し付ける力が働く。これらの力に応じて、保持面２１ａにはごく僅かな形状変化が生じる。そのため、保持面２１ａから流体を噴出させる状態と、保持面２１ａに負圧を及ぼす状態とでは、研削砥石４５の研削面４５ａに対する平行度の条件が変化する。別言すれば、保持面２１ａから流体を噴出させながらセルフグラインドを行うと、ウエーハＷを負圧で吸着する際の保持面２１ａの平坦度に僅かながら影響が及ぶ可能性がある。

但し、研削装置１０で研削加工を施すウエーハＷが樹脂製の基板である場合、このような保持面２１ａの平坦度の精度に関する許容範囲が大きい。その一方で、先に述べたように、樹脂製の基板は、保持面２１ａへの吸引保持の強さへの要求が高い。従って、樹脂製の基板の研削加工では、保持面２１ａによる吸引保持力の維持に大きく寄与する研削屑の進入防止効果を重視して、セルフグラインド時に保持面２１ａからの流体の噴出を行わせることが適している。

以上のように、本実施の形態に係る保持テーブルの保持面形成方法では、保持面２１ａを研削するセルフグラインドにおいて、単に保持面２１ａへの吸引を行わないだけでなく、流体を積極的に保持面２１ａから噴出させながら研削を行うことにより、ポーラス板２１の内部に研削屑が進入することを確実に防止できる。

また、保持面２１ａから空気と水の混合流体を噴出させることで、研削屑の進入防止についてより優れた効果を得ることができる。

また、本発明は、樹脂製の基板を保持するための保持テーブルの保持面形成に特に好適である。

図１に示す保持テーブル２０は、保持面２１ａが円形のものであるが、本発明を適用する保持テーブルの保持面は円形に限らない。例えば、矩形の基板を矩形の保持面で吸引保持する形態の保持テーブルでは、矩形の保持面の角部において矩形の基板を研削した研削屑が進入しやすく、角部に進入した研削屑を除去するためにセルフグラインドが必要であった。また、保持面をセルフグラインドしたときの研削屑も角部に進入しやすい。そのため、本発明は特に、保持面が矩形の保持テーブルの保持面形成（セルフグラインド）に有用である。

上記実施の形態では、切換弁２７を介して、吸引源２４と流体供給源２５への連通路２６の連通を制御しているが、切換弁２７に代わる手段を用いることも可能である。一例として、吸引源２４と連通路２６の間に開閉可能な第１の弁（バルブ）を設け、流体供給源２５と連通路２６の間には、第１の弁から離れた位置で開閉可能な第２の弁（バルブ）を設け、第１の弁と第２の弁を個別に作動させて、連通路２６への流体の流れをコントロールしてもよい。

また、本発明の実施の形態を説明したが、本発明の他の実施の形態として、上記実施の形態や変形例を全体的又は部分的に組み合わせたものでもよい。

また、本発明の実施の形態は上記の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の趣旨を逸脱しない範囲において様々に変更、置換、変形されてもよい。さらには、技術の進歩又は派生する別技術によって、本発明の技術的思想を別の仕方で実現することができれば、その方法を用いて実施されてもよい。したがって、特許請求の範囲は、本発明の技術的思想の範囲内に含まれ得る全ての実施態様をカバーしている。

以上説明したように、本発明は、保持テーブルを構成するポーラス板の内部に研削屑を進入させずに保持面を研削して保持面を形成させることができるという効果を有し、特に、保持テーブルの保持面で吸引保持したウエーハを研削砥石で研削する研削装置で保持面を形成する場合に有用である。

１０ 研削装置
１１ 研削手段
１２ 基台
２０ 保持テーブル
２１ ポーラス板
２１ａ 保持面
２１ｂ 側面
２２ 枠体
２３ 円形凹部
２３ａ 底面（底部）
２４ 吸引源
２５ 流体供給源
２６ 連通路
２７ 切換弁（切換手段）
２８ 送気源
２９ 送水源
３１ 研削送り手段
３３ 昇降テーブル
４１ スピンドルユニット
４２ 研削ホイール
４３ スピンドル軸
４５ 研削砥石
４５ａ 研削面
５０ 制御手段
Ｗ ウエーハ

Claims (3)

1. 保持テーブルの保持面で吸引保持したウエーハを円環状に研削砥石を配置した研削ホイールを回転させ該保持面に向かって研削送りされる該研削砥石で研削する研削装置において、該保持テーブルの該保持面を該研削砥石の研削面で研削して該保持面と該研削面とを平行にする保持テーブルの保持面形成方法であって、
   該保持テーブルは、上面が該保持面となるポーラス板と、該保持面を露出させ少なくとも該ポーラス板の側面を封鎖する凹部を有する枠体と、切換手段と、該切換手段で該保持面を吸引源と流体供給源とを切り換え可能に連通する連通路と、を備え、
   該連通路を該流体供給源に連通させ該保持面から流体を噴出させながら該研削砥石を研削送りして該保持面を該研削砥石で研削することを特徴とする保持テーブルの保持面形成方法。
2. 該保持面から噴出させる流体は、気体と液体を混合させた混合流体を用いる請求項１記載の保持テーブルの保持面形成方法。
3. ウエーハは、矩形の基板であって、該基板を保持する矩形の保持面を有する請求項１または請求項２のいずれかに記載の保持テーブルの保持面形成方法。

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