JP2022080430A

JP2022080430A - 六角穴付きボルト

Info

Publication number: JP2022080430A
Application number: JP2020191493A
Authority: JP
Inventors: 聡山中; Satoshi Yamanaka
Original assignee: Disco Abrasive Systems Ltd
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2020-11-18
Filing date: 2020-11-18
Publication date: 2022-05-30

Abstract

【課題】加工装置で用いる六角穴付きボルトの穴が加工屑で埋まってしまい、六角レンチが挿入不可となることが無いようにする。【解決手段】六角レンチ５を挿入する穴４２を弾性部材４４で塞いだ、六角穴付きボルト４。【選択図】図２

Description

本発明は、六角穴付きボルトに関する。

チャックテーブルの保持面に保持されたウェーハを研磨パッドで研磨加工する研磨装置は、スピンドルの先端に連結された円板状のマウントと円板状の研磨パッドとを六角穴付きボルトで締結している。

研磨加工は、加工室内にウェーハを保持したチャックテーブルを配置させ、スピンドルと共に回転する研磨パッドをウェーハに接触させ、加工室内で研磨加工を実施している。加工室内は、回転する研磨パッドによって研磨屑が舞い、六角穴付きボルトに六角レンチを差し込むための六角穴に研磨屑が詰まってしまうことがある。そのため、特許文献１に開示されている研磨装置のように、加工室内から研磨屑を吸引して排出している。

特開２０１０－１７７９８号公報

しかし、加工室内から吸引しきれない研磨屑が、六角穴付きボルトの穴を埋めて固まることがある。そのため、六角レンチを該穴に挿入する事ができなくなり、研磨パッドの交換作業の妨げとなっている。
したがって、研磨装置のように加工室内でウェーハに加工を施す加工装置は、六角穴付きボルトの穴が加工屑で埋まってしまい六角レンチが挿入不可となる事態が発生しないようにするという課題がある。

上記課題を解決するための本発明は、六角レンチを挿入する穴を弾性部材で塞いだ、六角穴付きボルトである。

本発明に係る六角穴付きボルトは、前記穴を塞いだ前記弾性部材の露出面に該弾性部材内に液体を浸透させないコーティングを施していると好ましい。

本発明に係る六角穴付きボルトは、六角レンチを挿入する穴を弾性部材で塞いでいるので、例えば乾式研磨をウェーハに施した際に多く排出された研磨屑が該穴を埋めることが無く、六角穴付きボルトの取り付け、又は取り外しの際の作業が妨げられることが無くなる。

また、弾性部材の前記穴から露出した露出面がコーティングされていることで、ウェーハをＣＭＰ研磨する際の研磨屑を含んだ研磨液、又は研削水を供給してウェーハを研削する際の研削屑を含んだ研削水の弾性部材内部への浸透を防止するので、弾性部材が固化して、穴に六角レンチを挿入する事ができなくなるという事態を生じさせないようにすることが可能となる。また、該コーティングは、乾式研磨等の際に排出された研磨屑の弾性部材に対する付着も防止する。

六角穴付きボルトを備える研磨装置の一例を示す斜視図である。実施形態１の弾性部材、実施形態２の弾性部材、又は実施形態３の弾性部材を備える六角穴付きボルトを説明する斜視図である。

図１に示す研磨装置１は、チャックテーブル３０に吸引保持されたウェーハ９０を研磨手段２によって例えば研磨液を供給しながらＣＭＰ研磨することが可能であり、研磨装置１のＹ軸方向を長手方向とする装置ベース１０上の中央の奥側（－Ｘ方向側）の領域には、研磨手段２が配設されたコラム１１が立設されている。なお、研磨装置１は、ドライ研磨装置であってもよい。

図１に示すウェーハ９０は、例えば、シリコン母材等からなる円形の半導体ウェーハであるが、これに限定されず、ガリウムヒ素、サファイア、セラミックス、樹脂、窒化ガリウム又はシリコンカーバイド等で構成されていてもよい。

外形が平面視円形状のチャックテーブル３０は、例えば、ポーラス部材等からなる上面を保持面３０２として備えており、保持面３０２は、エジェクター機構又は真空発生装置等の図示しない吸引源に連通し、吸引源によって生み出された吸引力が伝達される。
チャックテーブル３０は、使用された研磨液を所定の排液場所に誘導するカバー３９によって周囲から囲まれつつ軸方向がＺ軸方向（鉛直方向）である回転軸を軸に回転可能となっている。また、チャックテーブル３０は、カバー３９及びカバー３９に連結されＹ軸方向に伸縮する蛇腹カバー３９０の下方に配設された水平移動手段１３によって、装置ベース１０上をＹ軸方向に往復移動可能である。

水平移動手段１３は、Ｙ軸方向の軸心を有するボールネジ１３０と、ボールネジ１３０と平行に配設された一対のガイドレール１３１と、ボールネジ１３０の一端に連結しボールネジ１３０を回動させるモータ１３２と、内部のナットがボールネジ１３０に螺合し底部がガイドレール１３１に摺接する可動板１３３とを備えており、モータ１３２がボールネジ１３０を回動させることに伴い、可動板１３３がガイドレール１３１にガイドされてＹ軸方向に直動し、可動板１３３上にテーブルベース３５を介して配設されたチャックテーブル３０をＹ軸方向に往復移動させることができる。

コラム１１の＋Ｘ方向側の前面には研磨手段２をチャックテーブル３０に対して離間又は接近するＺ軸方向（鉛直方向）に研磨送りする研磨送り手段１７が配設されている。研磨送り手段１７は、軸方向がＺ軸方向であるボールネジ１７０と、ボールネジ１７０と平行に配設された一対のガイドレール１７１と、ボールネジ１７０の上端に連結しボールネジ１７０を回動させる昇降モータ１７２と、内部のナットがボールネジ１７０に螺合し側部がガイドレール１７１に摺接する昇降板１７３とを備えており、昇降モータ１７２がボールネジ１７０を回動させことに伴って、昇降板１７３がガイドレール１７１にガイドされてＺ軸方向に往復移動し、昇降板１７３に固定された研磨手段２がＺ軸方向に研磨送りされる。

チャックテーブル３０に吸引保持されたウェーハ９０を研磨する研磨手段２は、軸方向がＺ軸方向であるスピンドル２０と、スピンドル２０を内部に形成したエアベアリング等によって回転可能に支持するハウジング２１と、スピンドル２０を回転駆動するモータ２２と、スピンドル２０の下端に接続された円形板状のマウント２３と、マウント２３の下面に本発明に係る六角穴付きボルト４を用いて取り外し可能に装着された円形板状のプラテン２４と、プラテン２４の下面に適宜の接着剤で接着される研磨パッド２６と、ハウジング２１を支持し研磨送り手段１７の昇降板１７３にその側面が固定されたホルダ２８と、を備える。
なお、ウェーハ９０にドライ研磨を施す場合には、プラテン２４を介さずにマウント２３の下面に直にドライ研磨用の研磨パッドを本発明に係る六角穴付きボルト４を用いてボルト固定してもよい。

マウント２３の上面の外周側の領域には、周方向に一定の間隔をおいて複数（例えば６０度間隔で６つ）の貫通穴であるボルト挿通穴２３３が厚み方向に向かって形成されている。各ボルト挿通穴２３３は、プラテン２４に設けられた図示しない雌ネジ穴にそれぞれ対応する。

プラテン２４は、剛性を有する部材を円形板状に形成したものであり、研磨パッド２６を接着する略平坦な下面とスピンドル２０の先端に装着される上面とを有している。
プラテン２４は、例えばマウント２３と略同径であり、その中央部には、研磨液（遊離砥粒として、例えばＳｉＯ_２、又はＡｌ_２Ｏ_３等を含む研磨液）の流路となる図示しない貫通孔が厚み方向に貫通形成されている。

平面視円形板状の研磨パッド２６は、例えば、フェルト等の不織布からなり、中央部分に研磨液が通液されプラテン２４の貫通孔に対応する図示しない噴出口が厚み方向に貫通形成されている。研磨パッド２６の直径は、例えばプラテン２４の直径と同程度の大きさとなっており、また、ウェーハ９０の直径よりも大径となっている。
研磨パッド２６は、例えば、プラテン２４の下面に、紫外線の照射により硬化して接着力が弱められる接着剤を用いて接着されている。例えば、研磨パッド２６の下面には、研磨液を該下面全面に広げるための格子状の溝が形成されていてもよい。なお、研磨パッド２６は、不織布タイプに限定されず、例えば、発泡ポリウレタンで構成される多孔質タイプ、熱可塑性樹脂等で構成されるスエードタイプであってもよいし、接着剤で砥粒を接着させていてもよいし、乾式研磨加工を行うためのものであってもよい。

研磨パッド２６が接着されたプラテン２４は、ボルト挿通穴２３３を通された図１、図２に示す六角穴付きボルト４が図示しない雌ネジ穴に螺合することで、マウント２３の研磨液を通液させる貫通孔とプラテン２４の貫通孔とを合致させた状態で、マウント２３の下面に取り外し可能に装着されている。
なお、プラテン２４に貫通穴を形成し、マウント２３に雌ネジ穴を形成して、プラテン２４の貫通穴を貫通した六角穴付きボルト４をマウント２３の雌ネジ穴に螺合させることによってマウント２３に研磨パッド２６が接着されたプラテン２４を装着してもよい。

図２に示す本発明に係る六角穴付きボルト４は、例えば、円柱状の頭部４０に六角レンチ５を挿入する穴４２（以下、六角穴４２とする）が形成されており、該六角穴４２に図２に示す実施形態１の弾性部材４４、実施形態２の弾性部材４５、又は実施形態３の弾性部材４６が挿入されることで、六角穴４２の底面と内側面との間に隙間を作らないように六角穴４２が密着した弾性部材４４、弾性部材４５、又は弾性部材４６で塞がれた状態で研磨装置１において用いられる。

実施形態１の弾性部材４４は、例えば、気泡が互いに連通している構造を有する連泡スポンジであり、ポリウレタンを発泡成形して作られるスポンジ、ＰＶＡスポンジ、又はゴムに発泡剤等を練り込み成形されるスポンジ等を用いる。なお、弾性部材４４は単泡スポンジ等であってもよいし、スポンジに限定されるものではない。なお、弾性部材４４がスポンジ等の比較的軽量な材料からなることで、プラテン２４と六角穴付きボルト４によって結合されたマウント２３の回転時におけるバランスが崩されず、振動等の発生を防ぐことができる。

図２に示す弾性部材４４は、六角穴４２と同一の大きさの、又は六角穴４２の大きさよりも僅かに大きな六角柱状に形成されており、図１に示すように六角穴付きボルト４の頭部４０と一体になる。例えば、六角穴４２に挿入され力が加えられていない状態の弾性部材４４の上面４４１は、頭部４０の上面と面一となっている。
なお、下面４４０と六角穴４２の底面とを接着剤で接着してもよい。

実施形態２の弾性部材４５は、実施形態１の弾性部材４４と材質や形状等は同じであり、六角穴４２を塞いだ弾性部材４５の露出面である上面に弾性部材４５内に液体を浸透させないコーティング４５６を施している。該コーティング４５６は、例えば、フッ素樹脂塗料、シリコン樹脂系コーキング材、ウレタン樹脂系コーキング材、液体ゴムなどの弾性を有する材料で形成し、外周部を六角穴４２の内側面に密着させてある。

実施形態３の弾性部材４６は、実施形態１の弾性部材４４と材質は同一であり、その形状が例えば円柱状に形成されている。例えば、弾性部材４６の直径Ｒ１は、六角柱状の弾性部材４４の一角からその対角までの直線の長さＬ１と同一となっており、弾性部材４６は縮められて自然径に拡径しようとする状態で六角穴４２の底面及び内側面に密着して六角穴４２に入れ込まれる。なお、弾性部材４６は、例えば、四角柱状、八角柱状、または円柱状に形成されていてもよい。
実施形態１の弾性部材４４、実施形態２の弾性部材４５、及び実施形態３の弾性部材４６の内、実施形態２の弾性部材４５は、特に本実施形態のような研磨液を用いるＣＭＰ研磨を研磨装置１、又は研削水をウェーハ９０と研削砥石との接触部位に供給しながら研削を行う研削装置に用いられると好ましい。

例えば、図１に示すスピンドル２０の内部には、Ｚ軸方向に延びる研磨液流路２０５が形成されており、この研磨液流路２０５には、継手及び樹脂チューブ２９１等を介して、ポンプ等で構成される研磨液供給源２９０が連通している。研磨加工時において、研磨液供給源２９０から供給される研磨液は、研磨液流路２０５、マウント２３の貫通孔、プラテン２４の貫通孔、及び研磨パッド２６の噴出口を通り、研磨パッド２６の研磨面とウェーハ９０との接触部位に到達する。
なお、研磨手段２の外部に配設された研磨液噴射ノズル等から、研磨パッド２６の研磨面とウェーハ９０との接触部位に対して研磨液を供給してもよい。

以下に、図１に示す研磨装置１において、チャックテーブル３０に保持されたウェーハ９０を研磨する場合の研磨装置１の各構成要素の動作について説明する。まず、ウェーハ９０が、チャックテーブル３０の保持面３０２に互いの中心を略合致させた状態で吸引保持される。

図１に示すチャックテーブル３０が、水平移動手段１３によって研磨手段２の下までＹ軸方向へ移動して、研磨パッド２６とウェーハ９０との位置合わせがなされる。本実施形態においては、研磨加工中において、常に、ウェーハ９０の上面全面に研磨パッド２６が当接するように、即ち、研磨パッド２６がウェーハ９０の上面全面を覆うように、チャックテーブル３０が所定位置に位置づけられる。

次いで、モータ２２によりスピンドル２０が回転駆動されるのに伴って研磨パッド２６が所定の回転速度で回転する。研磨手段２が研磨送り手段１７によって－Ｚ方向へと下降して、研磨パッド２６がウェーハ９０の上面に当接することで研磨加工が行われる。さらに、研磨加工中は、チャックテーブル３０が回転するのに伴って、保持面３０２上に保持されたウェーハ９０も回転し、研磨パッド２６がウェーハ９０の上面全面の研磨加工を行う。また、研磨加工中は、研磨手段２の内部を通して、研磨パッド２６の研磨面とウェーハ９０の上面との接触部位に対して研磨液が供給される。
なお、該研磨加工は、研磨手段２の下方の位置に形成された図示しない箱状の加工室内で行われる。

ウェーハ９０の上面が所定時間研磨された後、研磨送り手段１７により研磨手段２を＋Ｚ方向へと上昇させて、ウェーハ９０から研磨パッド２６を離間させる。
なお、研磨加工中に研磨手段２に対してウェーハ９０をＹ軸方向に往復移動させてもよい。これは、研磨加工中に、ウェーハ９０の上面に縞模様が形成される場合があり、これはウェーハ９０の抗折強度を低下させる要因となる。そこで、例えば、研磨加工中において、研磨パッド２６がウェーハ９０の上面上で相対的にＹ軸方向に摺動するようにして、ウェーハ９０の抗折強度の低下を防ぐものとしてもよい。

上記研磨加工を実施している最中において、研磨屑が生成されて回転する研磨パッド２６によって該研磨屑が図示しない加工室内で飛散し、また、研磨屑を含んだ研磨液も飛散する。飛散した研磨屑や研磨屑を含んだ研磨液が図１に示すマウント２３上の六角穴付きボルト４にも到達する場合があるが、本発明に係る六角穴付きボルト４は、図２に示す六角レンチ５を挿入する穴である六角穴４２を実施形態１の弾性部材４４、実施形態２の弾性部材４５、又は実施形態３の弾性部材４６で塞いでいるため、六角穴４２に研磨屑が入り六角穴４２が詰まってしまうことが無い。したがって、例えば、後述する六角穴付きボルト４の取り外しの際の作業が妨げられることが無くなる。

また、実施形態２の弾性部材４５のように、弾性部材４５の六角穴４２から露出した露出面にコーティング４５６を施していることで、研磨屑を含んだ研磨液の弾性部材４５内部への浸透が防がれるので、弾性部材４５が固化して、六角穴４２に六角レンチ５を挿入できなくなるという事態が生じるのを防ぐことが可能となる。また、コーティング４５６は、飛び散る研磨屑の付着も防止する。

研磨パッド２６によりウェーハ９０を上記のように複数枚例えば連続して研磨していくことで、研磨パッド２６の研磨面が摩耗するため、適宜のタイミングで、作業者が使用済みの研磨パッド２６を新たな研磨パッド２６に交換する。
具体的には、研磨装置１が停止された後、作業者によって、例えば、マウント２３とプラテン２４との六角穴付きボルト４による締結が外される。即ち、図２に示す六角レンチ５が、実施形態１の弾性部材４４、実施形態２の弾性部材４５、又は実施形態３の弾性部材４６で塞がれている六角穴付きボルト４の六角穴４２に挿入される。六角レンチ５が、実施形態１の弾性部材４４、実施形態２の弾性部材４５、又は実施形態３の弾性部材４６を押しつぶしながら、所定の深さまで六角穴４２に挿入されることで、六角レンチ５を回して六角穴付きボルト４を回転させてプラテン２４の図示しない雌ネジ穴から取り外すことができる。

なお、本発明に係る六角穴付きボルト４は上記例に限定されるものではなく、また、添付図面に図示されている研磨装置１の各構成についても、これに限定されず、本発明の効果を発揮できる範囲内で適宜変更可能である。

９０：ウェーハ
１：研磨装置１０：装置ベース
３０：チャックテーブル３０２：保持面３９：カバー３９０：蛇腹カバー
１３：水平移動手段１３０：ボールネジ１３２：モータ１３３：可動板
３５：テーブルベース
１７：研磨送り手段１７０：ボールネジ１７２：昇降モータ
２：研磨手段２０：スピンドル２２：モータ２３：マウント２４：プラテン２６：研磨パッド
４：六角穴付きボルト４０：頭部４２：六角穴５：六角レンチ
４４：実施形態１の弾性部材４５：実施形態２の弾性部材４５６：コーティング
４６：実施形態３の弾性部材
２０５：研磨液流路２９０：研磨液供給源２９１：樹脂チューブ

Claims

六角レンチを挿入する穴を弾性部材で塞いだ、六角穴付きボルト。
前記穴を塞いだ前記弾性部材の露出面に該弾性部材内に液体を浸透させないコーティングを施している請求項１記載の六角穴付きボルト。