JP2023111940A

JP2023111940A - 基板加工装置

Info

Publication number: JP2023111940A
Application number: JP2023088353A
Authority: JP
Inventors: 正村里; Tadashi Murasato
Original assignee: Tokyo Seimitsu Co Ltd
Current assignee: Tokyo Seimitsu Co Ltd
Priority date: 2019-03-27
Filing date: 2023-05-30
Publication date: 2023-08-10
Anticipated expiration: 2039-03-27
Also published as: JP7312587B2; JP2024096138A; JP2020157440A; JP7472368B2

Abstract

【課題】非円形状の基板を所望の厚みに平面加工する基板加工装置を提供する。
【解決手段】基板加工装置１は、基板Ｗを吸着保持可能な吸着体２３と、吸着体２３を略中央に埋設した緻密体２４と、を備えたチャックテーブル２１と、基板Ｗを加工する砥石３１と、を備え、緻密体２４の外周には、砥石３１がチャックテーブル２１の保持面２１ａを加工するセルフグラインドの際に、基板Ｗを砥石３１で加工する場合に基板Ｗと砥石３１とが接触する予想接触面積のチャックテーブル２１の所定回転角毎の大小に応じて、チャックテーブル２１の所定回転角度毎に砥石３１との接触面積が拡縮する切欠部２６が形成されている。
【選択図】図４

Description

本発明は、非円形状の基板を平面加工する基板加工装置に関するものである。

半導体製造分野では、シリコンウェハ等の半導体基板（以下、「基板」という）を薄く平坦に平面加工する基板加工装置が知られている。

特許文献１には、チャックテーブルに保持された矩形ワークの上面に回転する砥石を接触させ、矩形ワークを所定厚みに研削する研削装置が開示されている。

特許第５２３０９８２号公報

しかしながら、チャックテーブルに保持された矩形ワークに対して平行に砥石を接触させて研削を行う場合、チャックテーブルの所定回転毎における砥石と矩形ワークとの接触面積は一定ではなく、接触面積が比較的大きい領域では、矩形ワークの研削量は少なくなり、接触面積が比較的小さい領域では、矩形ワークの研削量は大きくなりがちである。すなわち、加工中における砥石と矩形ワークとの接触面積の大小に応じて、矩形ワークの厚みがばらつき、矩形ワークを所望の厚みに仕上げられないという問題があった。

そこで、非円形状の基板を所望の厚みに平面加工するために解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明はこの課題を解決することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る基板加工装置は、チャックテーブルに吸着保持された非円形状の基板を砥石で平面加工する基板加工装置であって、前記チャックテーブルは、前記基板の形状に応じて形成されて、前記基板を吸着保持可能な吸着体と、前記吸着体を中央に埋設した緻密体と、を備え、前記緻密体の外周には、前記砥石が前記チャックテーブルの保持面を研削するセルフグラインドの際に、前記基板を前記砥石で加工する場合に前記基板と前記砥石とが接触する予想接触面積の前記チャックテーブルの所定回転角毎の変化に応じて、前記チャックテーブルの所定回転角度毎に前記砥石との接触面積が拡縮する切り欠きが形成されている。

この構成によれば、基板が砥石を加工する場合に基板と砥石とが接触する予想接触面積がチャックテーブルの所定回転角毎の変化することに起因する加工後の基板の厚みバラつきを相殺するように、緻密体は、砥石が保持面を研削するセルフグラインドの研削量がチャックテーブルの所定回転角毎に増減するように形成されているため、基板の形状に起因する加工後の基板の厚みバラつきを軽減することができる。

本発明は、非円形状の基板の研削量が局所的に変化する厚みバラつきが相殺されるように、緻密体は、砥石が保持面を研削するセルフグラインドの研削量がチャックテーブルの所定回転角毎に増減するように形成されているため、基板の形状に起因する加工後の基板の厚みバラつきを軽減することができる。

本発明の一実施形態に係る基板加工装置を示す模式図。セルフグラインドの様子を示す模式図。基板内の２箇所における基板と砥石との予想接触面積を比較した平面図。チャックテーブルの形状を示す平面図。

本発明の実施形態について図面に基づいて説明する。なお、以下では、構成要素の数、数値、量、範囲等に言及する場合、特に明示した場合及び原理的に明らかに特定の数に限定される場合を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でも構わない。

また、構成要素等の形状、位置関係に言及するときは、特に明示した場合及び原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似又は類似するもの等を含む。

また、図面は、特徴を分かり易くするために特徴的な部分を拡大する等して誇張する場合があり、構成要素の寸法比率等が実際と同じであるとは限らない。

図１は、基板加工装置１の基本的構成を示す正面図である。基板加工装置１は、ウェハに対して研削加工を行うものである。基板加工装置１は、保持手段２と、加工手段３と、を備えている。

保持手段２は、チャックテーブル２１と、チャックスピンドル２２と、を備えている。

チャックテーブル２１は、上面にアルミナ等の多孔質材料からなる吸着体２３と、吸着体２３を略中央に埋設する緻密体２４と、を備えている。チャックテーブル２１は、内部を通って表面に延びる図示しない管路を備えている。管路は、図示しないロータリージョイントを介して真空源、圧縮空気源又は給水源に接続されている。真空源が起動すると、吸着体２３に載置された基板Ｗが吸着体２３に吸着保持される。また、圧縮空気源又は給水源が起動すると、基板Ｗと吸着体２３との吸着が解除される。

吸着体２３は、平面から視て基板Ｗに応じた形状に形成されている。また、緻密体２４は、平面から視て外周を一部切り欠いた略円形状に形成されているが、緻密体２４の形状はこれに限定されるものではない。緻密体２４の詳しい形状については後述する。

チャックスピンドル２２は、回転軸２ａ回りにチャックテーブル２１を回転駆動するように構成されている。チャックスピンドル２２の駆動源は、例えばサーボモータ等が考えられる。

保持手段２は、回転角度検出部２５をさらに備えている。回転角度検出部２５は、チャックテーブル２１の回転角度を検出し、チャックテーブル２１が所定角度だけ回転する度に検出信号を後述する制御装置４に送る。回転角度検出部２５は、例えば、チャックスピンドル２２をサーボモータで回転駆動させる場合、チャックテーブル２１の回転角度とサーボモータの回転角度とが対応するため、サーボモータの回転角度を読み取ることで、チャックテーブル２１の回転角度を検出することができる。

加工手段３は、砥石３１と、砥石スピンドル３２と、インフィード機構３３と、を備えている。

砥石３１は、例えばカップ型砥石であり、砥石スピンドル３２の下端に取り付けられている。

砥石スピンドル３２は、回転軸３ａ回りに回転可能であり、砥石３１及び砥石スピンドル３２が、一体となって回転可能に構成されている。

インフィード機構３３は、砥石スピンドル３２を垂直方向に昇降させる。インフィード機構３３は、公知の構成であり、例えば、砥石スピンドル３２の移動方向を案内する複数のリニアガイドと、砥石スピンドル３２を昇降させるボールネジスライダ機構と、で構成されている。インフィード機構３３は、砥石スピンドル３２とコラム３４との間に介装されている。

基板加工装置１の動作は、制御装置４によって制御される。制御装置４は、基板加工装置１を構成する構成要素をそれぞれ制御するものである。制御装置４は、例えば、ＣＰＵ、メモリ等により構成される。なお、制御装置４の機能は、ソフトウェアを用いて制御することにより実現されても良く、ハードウェアを用いて動作することにより実現されても良い。

次に、基板加工装置１のセルフグラインドについて、図２に基づいて説明する。図２は、セルフグラインドの様子を示す模式図である。

セルフグラインドとは、図２に示すように、インフィード機構３３で砥石３１をチャックテーブル２１に接近させて、砥石３１で保持面２１ａをチャックテーブル２１の保持面２１ａを研削する工程をいう。セルフグラインドは、チャックテーブル２１の保持面２１ａを所望の形状に維持するために適宜行うものであり、チャックテーブル２１の交換時等に行うのが一般的である。

基板加工装置１では、セルフグラインドの際の研削量を保持面２１ａ内で局所的に増減させている。これは、非円形状の基板Ｗの被加工面に対して砥石３１の加工面を平行に接触させて基板Ｗを平面加工する場合に、基板Ｗの加工量（研削量）が面内で安定しないためである。

以下、その理由について図３、４に基づいて説明する。図３は、基板Ｗ内の２地点における基板Ｗと砥石３１との予想接触面積を比較した平面図である。図４は、チャックテーブル２１を示す平面図である。なお、以下では、平面視で正方形状の基板Ｗを例に説明するが、基板Ｗの形状はこれに限定されるものではない。

図３に示すように、砥石３１の加工面が基板Ｗの角及びチャックテーブル２１の回転中心Ｏを通るように設定された基板Ｗと砥石３１との予想接触面積Ｓ１（チャックテーブル２１の回転角度＝Θ）と、砥石３１の加工面が基板Ｗの辺の中央及び回転中心Ｏを通るように設定された基板Ｗと砥石３１との予想接触面積Ｓ２（チャックテーブル２１の回転角度＝Θ－４５度）とを比較すると、予想接触面積Ｓ１が予想接触面積Ｓ２より約２倍程度広いことが分かる。

そして、砥石３１を基板Ｗに全面に亘って一様に接触させた場合、基板Ｗと砥石３１との予想接触面積が大きくなるにしたがい、基板Ｗの研削量が減少して、加工後の基板Ｗが厚くなる。したがって、図３に示す予想接触面積Ｓ１、Ｓ２を比較すると、予想接触面積Ｓ１の方が、加工後の基板Ｗが局所的に厚くなることが予測される。

そこで、緻密体２４は、図４に示すように、外周の一部が切り欠かれた略円板状に形成され、チャックテーブル２１の回転方向に沿って砥石３１との接触面積が適宜変化するように構成されている。

具体的には、チャックテーブル２１及び砥石３１の接触面積が、砥石３１で基板Ｗを平面加工する際の基板Ｗ及び砥石３１の予想接触面積に対して反比例するように、緻密体２４の外周に切欠部２６を設けている。

換言すれば、チャックテーブル２１の所定回転角度内において、基板Ｗ及び砥石３１の予想接触面積が、基準となる基板Ｗ及び砥石３１の予想接触面積（基準面積）より大きい場合には、この回転角度内のチャックテーブル２１及び砥石３１の接触面積が小さくなるように切欠部２６の面積を設定する。なお、予想接触面積を算出するチャックテーブル２１の回転角度の間隔は、任意に変更可能である。

また、チャックテーブル２１の所定回転角度において、基板Ｗ及び砥石３１の予想接触面積が基準面積より小さい場合には、この回転角度内のチャックテーブル２１及び砥石３１の接触面積が大きくなるように切欠部２６の面積を設定する。

このようにして、基準面積を基準にした基板Ｗ及び砥石３１の予想接触面積の大小に反比例するように、チャックテーブル２１及び砥石３１の接触面積を拡縮させる。

図４では、図３に示す予想接触面積Ｓ２を基準面積に設定した場合の緻密体２４の形状を示す。すなわち、チャックテーブル２１が（Θ－４５度）からΘまで回転するにしたがって、基板Ｗ及び砥石３１の予想接触面積が拡がるとともに、切欠部２６の面積も徐々に拡がっている。これにより、セルフグラインド時のチャックテーブル２１及び砥石３１の接触面積が、基板Ｗ及び砥石３１の予想接触面積の増大に反比例して徐々に小さくなる。

このようにして、本実施形態に係る基板加工装置１は、基板Ｗを砥石３１で加工する際のチャックテーブル２１の所定回転角毎に基板Ｗと砥石３１とが接触する予想接触面積の変化に起因する基板Ｗの厚みバラつきを相殺するように、緻密体２４は、砥石３１が保持面２１ａを研削するセルフグラインドの研削量がチャックテーブル２１の所定回転角毎に増減するように形成されているため、基板Ｗの形状に起因する加工後の基板Ｗの厚みバラつきを軽減することができる。

また、本発明は、本発明の精神を逸脱しない限り、上記以外にも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。また、上述した実施形態及び各変形例は、互いに組み合わせても構わない。

１・・・基板加工装置
２・・・保持手段
２１・・・チャックテーブル
２２・・・チャックスピンドル
２３・・・吸着体
２４・・・緻密体
２５・・・回転角度検出部
２６・・・切欠部
３・・・加工手段
３１・・・砥石
３２・・・砥石スピンドル
３３・・・インフィード機構
３４・・・コラム
４・・・制御装置（制御手段）
Ｏ・・・（チャックテーブルの）回転中心
Ｗ・・・基板

Claims

チャックテーブルに吸着保持された非円形状の基板を砥石で平面加工する基板加工装置であって、
前記チャックテーブルは、
前記基板の形状に応じて形成されて、前記基板を吸着保持可能な吸着体と、
前記吸着体を中央に埋設した緻密体と、
を備え、
前記緻密体の外周には、前記砥石が前記チャックテーブルの保持面を研削するセルフグラインドの際に、前記基板を前記砥石で加工する場合に前記基板と前記砥石とが接触する予想接触面積の前記チャックテーブルの所定回転角毎の変化に応じて、前記チャックテーブルの所定回転角度毎に前記砥石との接触面積が拡縮する切り欠きが形成されていることを特徴とする基板加工装置。