JP2601086Y2 - ウエハ研削盤の真空チャック装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は、半導体素子等の製造に
用いられるウエハ研削盤の真空チャック装置の改良に関
する。

【０００２】

【従来の技術】シリコンウエハなどのウエハを平面研削
加工する方式としては、最近はウエハを自転させるとと
もに、その自転軸と平行に設けた砥石軸まわりに回転す
るカップ形ダイヤモンドホイールが、ウエハの回転中心
を通り切り込んでゆくインフィード研削が多く採用され
るようになった。この方式の研削盤に使用されるウエハ
を保持するための真空チャック装置を図３に示す。これ
は多孔質の通気性セラミック材のチャック面板３と、そ
れを上端面に固着保持した非通気性セラミック製のチャ
ック本体３２からなる真空チャック３１が、ステンレス
鋼製のチャック取付けフランジ３６に重ね合せて取付け
られ、ワークスピンドル２０によって縦軸まわりに回転
するようになっている。

【０００３】チャック本体３２のチャック面板３の背面
に接する部分には環状溝７が複数本形成されており、各
環状溝からは複数の連通孔３７が軸方向にチャック本体
３２を貫通して設けられている。また、チャック取付け
フランジ３６のチャック本体３２の底面に接する面に
は、連通孔３７の位置に合せて複数の環状溝３４が形成
されている。この環状溝３４から軸方向に複数の連通孔
３５が設けられ、その下端がチャック取付けフランジ３
６内に横方向に形成された横連通孔３８に開口してい
る。横連通孔３８はチャック取付けフランジ３６内でそ
の中心孔３９に接続されている。さらにこの中心孔３９
はワークスピンドル２０の中心孔２１に接続され、管路
によって図示しない制御弁及び真空ポンプに接続されて
いる構造である。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】真空チャック装置で
は、真空チャック３１の底面とチャック取付けフランジ
６の上面との合わせ面は、完全に密着することはなく微
小な隙間が存在する。この隙間は合わせ面の大きさによ
り異なるが１μｍ前後である。図３の真空チャック装置
でウエハＷを真空吸着したとき、真空チャック３１底面
とチャック取付けフランジ３６上面の合わせ面全面が低
圧部となり真空吸引力が作用する。この真空吸引力は８
インチ直径用の場合、真空度３００ｍｍＨｇで約１４０
ｋｇに達し、この力が合わせ面の隙間と関係して真空チ
ャック３１に微小変形を起させる。そのためウエハ研削
加工の精度が向上しないという課題があった。

【０００５】これについて縦方向の尺度のみを拡大して
現した図４を参照して説明すると、図４（イ）に示すよ
うに、合わせ面に隙間Ｓ₀ を有する真空チャック３１の
ウエハ吸着面は、真空吸引しない状態でセルフカットが
行われ平坦に成形される。次いで図４（ロ）に示すよう
に、ウエハＷを真空チャック３１に載置し真空吸引を行
うと、合わせ面の隙間の存在と真空吸引力により真空チ
ャック３１が変形し、合わせ面の隙間がＳ₁ に変化する
とともにウエハ吸着面が平坦でなくなる。この状態でウ
エハを研削すると、ウエハの研削面は平坦になるがチャ
ックとの当接面は平坦でないのでウエハの各部分の厚さ
に不均一を生じる。厚さの不均一なウエハはパターン焼
付けの際の歩止りが低下するため、できるだけ厚さの均
一なウエハが得られることが望まれる。

【０００６】また、真空チャック３１によるウエハの吸
着と解放が繰り返されると、微細な研削屑が合わせ面の
隙間に入り込んで真空吸着時のチャック吸着面の形状に
経時的に影響を及ぼし、ウエハの平坦度が悪化する欠点
があった。本考案はウエハ研削盤の真空チャック装置を
改良することによって、上記の課題を解決しウエハの研
削加工精度を向上させたものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】実施例に対応する図１及
び図２を用いて説明すると、吸着面を有する真空チャッ
ク１がチャック取付けフランジ６を介してワークスピン
ドル２０に回転可能に取付けられ、ワークスピンドル２
０の軸中心孔２１を通して吸気されることによりワーク
を吸着固定するようにされたウエハ研削盤の真空チャッ
ク装置において、真空チャック１は、吸着面に連通する
複数の吸気口７ａ〜７ｄから導びかれた連通路８ａ〜８
ｂ、９ａ〜９ｄと、この連通路に連通された回転軸中心
孔１０と、この回転軸中心孔１０のチャック取付けフラ
ンジ６に対向する箇所に配置された円筒凹部とを有し、
チャック取付けフランジ６は、真空チャック１の円筒凹
部とは互いの開口部が対向するように配置された円筒凹
部と、この円筒凹部に連通された中心孔１６とを有し、
前記２つの円筒凹部により形成された空所には前記２つ
の中心孔１０、１６を連通するように形成された接続筒
１２が挿入され、この接続筒１２について前記２つの円
筒凹部のそれぞれの側壁と接触する箇所にはＯリング１
３、１４がそれぞれ装着されている構造とした。

【０００８】

【作用】ウエハＷを吸着するための空気は、真空チャッ
ク１の吸着面に連通する複数の吸気口７ａ・・・から吸
入され、各連通路９ａ・・・，８ａ・・・を通ってチャ
ック本体２の内部でその回転軸中心孔１０に集合し、そ
こからチャック取付けフランジ６の中心孔１６及びワー
クスピンドル２０の中心孔２１を通って真空吸引され
る。チャック本体２の底面とチャック取付けフランジ６
の上面との合わせ面は、双方の中心孔１０，１６の間に
設けられた接続筒１２及びＯリング１３、１４により、
双方の中心孔１０，１６が気密を保って接続されている
ので、吸気によって低圧部となり真空吸引力が作用する
のは中心孔の内部のみである。従って合わせ面に微小な
隙間があっても、真空吸引力が作用しないため真空チャ
ック１が変形することはない。また、合わせ面からの吸
気がないので研削屑が入り込むこともない。

【０００９】

【実施例】本考案の実施例を図１及び図２に示す。図１
はこの実施例の真空チャック装置の縦断面図、図２はそ
の断面平面図である。図において１は真空チャックであ
り、非通気性アルミナセラミック製のチャック本体２に
は、その上端面の周縁部を残して円盤状の通気性のある
多孔質セラミック材のチャック面板３が埋め込まれ、ガ
ラス溶着により一体に固着されている。この真空チャッ
ク１の周縁部外側には段差が形成され、その段差が押さ
えリング４を介して多数の押ねじ５で締め付けられるこ
とにより、真空チャック１の底面がステンレス鋼製のチ
ャック取付けフランジ６の上端面に接して取付けられて
いる。

【００１０】このチャック本体２には、チャック面板３
の背面に接する部分に複数の環状溝７ａ，７ｂ，７ｃ，
７ｄが形成され、また、厚さ方向の中程には横方向にチ
ャック軸中心と直交する横連通孔８ａ，８ｂが設けられ
ており、各環状溝から横連通孔８ａ，８ｂまでの間に縦
連通孔９ａ，９ｂ…９ｎが穿設されている。さらに横連
通孔８ａ，８ｂからチャック本体２の底部中央に形成さ
れた円筒凹部底面まで回転軸中心孔１０が設けられてい
る。これらの連通孔は、チャック本体２の製造過程で仮
焼結後にダイヤモンドドリルで加工される。また、横連
通孔８ａ，８ｂのチャック外周側はプラグ１１により閉
塞されている。

【００１１】チャック取付けフランジ６の上端面は平坦
に形成され、周辺部にはチャック取付け用の多数のねじ
孔１５を有しており、また上端面中央には前述したチャ
ック本体２の底部のものと同一直径の円筒凹部が上向き
に形成されている。この２個所の円筒凹部が対向して形
成された空所には接続筒１２が挿入され、その接続筒１
２の上下２個所に装着されたＯリング１３，１４が、そ
れぞれの円筒凹部の側壁面に接触して連通路の気密を保
つようにされている。また、チャック取付けフランジ６
の底部中央には、ワークスピンドル２０に装着されるた
めのインロー部１７が形成されており、上端の円筒凹部
の底面との間に中心孔１６が設けられている。

【００１２】ワークスピンドル２０は、上端のインロー
部１７によってチャック取付けフランジ６を装着させて
おり、図示しないエアー静圧軸受に支承されて縦軸まわ
りにモータによって回転させられるようになっている。
また、ワークスピンドル２０に設けられている中心孔２
１は、管路によって図示しない制御弁及び真空ポンプに
接続されている。なお、この実施例はワークスピンドル
２０が縦軸のものであるが、ほぼ同様にしてワークスピ
ンドルが横軸のものに本考案を適用することが可能であ
る。また、真空チャック１の吸着面にチャック面板を使
用せず、吸着面に直接複数の吸気口を設けた構造とする
こともできる。

【００１３】この実施例で真空チャック１の吸着面にウ
エハＷを吸着したとき、空気はウエハの下面部分から吸
入されチャック面板３を通過してその背面のチャック本
体２の環状溝７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄに入る。そこから
縦連通孔９ａ，９ｂ…９ｎを通って横連通孔８ａ，８ｂ
に至り、さらに回転軸中心孔１０に集合するようにチャ
ック本体２の内部を導かれる。次いでその回転軸中心孔
１０に接続されたチャック取り付けフランジ６の中心孔
１６を通過して、さらにワークスピンドル２０の中心孔
２１を通り、管路及び制御弁を経て真空ポンプにより排
出される。

【００１４】真空チャック１の底面とチャック取付けフ
ランジ６上端面との合わせ面では、双方の中心孔１０，
１６が接続筒１２により気密を保って接続されているの
で、吸気によって低圧部となり真空吸引力が作用するの
は中心孔の内部のみである。従って合わせ面に微小な隙
間があっても真空吸引力が作用しないため真空チャック
１が変形を起すことはない。また、合わせ面からの吸気
がないので研削屑が入り込まない。

【００１５】

【考案の効果】本考案は、ウエハ研削盤の真空チャック
において、ウエハを吸着するための複数本の吸気の連通
路が、真空チャックの内部でその回転軸中心孔に集合す
るように形成され、接続筒及びＯリングによりチャック
取付けフランジの中心孔に気密を保って接続されている
ので、ウエハの吸着時に真空チャックとチャック取付け
フランジとの合わせ面に真空吸引力が作用せず真空チャ
ックの変形がないため、ウエハの研削加工精度を向上さ
せることができる。また、この合わせ面から吸気される
ことがないので、合わせ面に研削屑が入り込むことがな
く、経時的なチャック精度の低下も防止される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例を示す縦断面図である。

【図２】図１のII−II線断面図である。

【図３】従来技術を示す縦断面図である。

【図４】従来技術において、真空チャックの変形とウエ
ハ研削との関係を示す説明図である。

【符号の説明】

１ 真空チャック ２ チャック本体 ３ チャック面板 ６ チャック取付けフランジ ７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ 環状溝（吸気口） ８ａ，８ｂ 横連通孔（連通路） ９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄ 縦連通孔（連通路） １０ 回転軸中心孔 １６ チャック取付けフランジの中心孔 ２０ ワークスピンドル ２１ ワークスピンドルの中心孔

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 吸着面を有する真空チャックがチャック
   取付けフランジを介してワークスピンドルに回転可能に
   取付けられ、ワークスピンドルの軸中心孔を通して吸気
   されることによりワークを吸着固定するようにされたウ
   エハ研削盤の真空チャック装置において、前記真空チャックは、前記吸着面に連通する複数の吸気
   口から導びかれた連通路と、該連通路に連通された回転
   軸中心孔と、該回転軸中心孔の前記チャック取付けフラ
   ンジに対向する箇所に配置された円筒凹部とを有し、 前記チャック取付けフランジは、前記真空チャックの円
   筒凹部とは互いの開口部が対向するように配置された円
   筒凹部と、該円筒凹部に連通された中心孔とを有し、 前記２つの円筒凹部により形成された空所には前記２つ
   の中心孔を連通するように形成された接続筒が挿入さ
   れ、 該接続筒について前記２つの円筒凹部のそれぞれの側壁
   と接触する箇所にはＯリングがそれぞれ装着されている
   ことを特徴とするウエハ研削盤の真空チャック装置。