JP4445318B2 - Vacuum chuck for wafer - Google Patents
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Description
この発明は、半導体用のウェハを安全に吸着して保持することができるウェハ用の吸着チャックに関する。 The present invention relates to a wafer chuck that can safely suck and hold a semiconductor wafer.
半導体用のウェハを保持し、たとえば周縁部を研磨加工するために、真空を利用する吸着チャックが使用されている。 In order to hold a semiconductor wafer and, for example, polish a peripheral portion, a suction chuck using a vacuum is used.
従来の吸着チャックは、円形の吸着面に放射状の凹溝を形成し、中心の連結孔を介して各凹溝を真空源に連通させるとともに、吸着面に対して同心円状の吸着パッドを径方向に多重に接着して構成されている(特許文献1)。なお、吸着面の最外周にシール用のパッキンを付設することもある(特許文献2)。
かかる従来技術の前者(特許文献1)によるときは、放射状の凹溝は、同心円状の吸着パッド間に存在する隙間を介して吸着面の周方向に互いに連通しているから、ウェハに撓みを生じて吸着パッドとの間に部分的なギャップを生じると、全体の真空が簡単に破れ、ウェハが吸着面から脱落してしまうおそれがある。また、後者(特許文献2)によるときは、ワークの脱落を防ぐことができるが、パッキンが存在することによりウェハに加わる吸着力が局部的に過大になりがちであり、ウェハが破損したり傷付いたりすることが避けられない。 According to the former of the prior art (Patent Document 1), since the radial concave grooves communicate with each other in the circumferential direction of the suction surface through a gap existing between concentric suction pads, the wafer is bent. If a partial gap is generated between the suction pad and the suction pad, the entire vacuum is easily broken and the wafer may fall off the suction surface. In the latter case (Patent Document 2), it is possible to prevent the workpiece from falling off, but the presence of the packing tends to cause excessive adsorption force on the wafer, resulting in damage or damage to the wafer. It is inevitable to stick.
そこで、この発明の目的は、かかる従来技術の問題に鑑み、吸着面に付設する吸着パッドの形状を工夫するとともに、可撓性の外フランジを介して吸着面の外周部分を形成することによって、ウェハを安全に吸着して保持することができるウェハ用の吸着チャックを提供することにある。 Therefore, in view of the problems of the prior art, the object of the present invention is to devise the shape of the suction pad attached to the suction surface and to form the outer peripheral portion of the suction surface via a flexible outer flange. An object of the present invention is to provide a suction chuck for a wafer capable of safely sucking and holding the wafer.
かかる目的を達成するためのこの発明の構成は、円形の吸着面を有し、吸着面の外周部分を形成して吸着面を拡大する可撓性の外フランジを有する本体と、吸着面に付設し、外フランジを含む吸着面と同径の円形の吸着パッドとを備えてなり、吸着面には、中央の連結孔を介して真空源に連通させる放射状の凹溝を形成し、吸着パッドには、同心円状の開口部を径方向に多重に形成し、各開口部は、各凹溝の相対角度相当の中心角を隔てて周方向の同位置で区切り、各凹溝を含む扇形部分ごとに吸着面を独立のエリアに区分することをその要旨とする。 To achieve this object, the structure of the present invention includes a main body having a circular suction surface, a flexible outer flange that forms an outer peripheral portion of the suction surface and expands the suction surface, and an attachment to the suction surface. And a suction surface including the outer flange and a circular suction pad having the same diameter, and the suction surface is formed with a radial concave groove communicating with a vacuum source through a central connection hole. Forms multiple concentric openings in the radial direction, and each opening is separated at the same circumferential position with a central angle corresponding to the relative angle of each groove, and for each sector part including each groove The main point is to divide the suction surface into independent areas.
なお、各凹溝は、先端が外フランジの内周に到達することなく、本体の外周部にまで伸びることができる。 Each concave groove can extend to the outer peripheral portion of the main body without the tip reaching the inner periphery of the outer flange.
また、最外周側の開口部は、外フランジによる吸着面の外周部分に形成してもよく、内側に隣接して凹溝の先端が到達する別の開口部に連通させてもよい。 Moreover, the opening part on the outermost peripheral side may be formed in the outer peripheral part of the suction surface by the outer flange, or may be communicated with another opening part adjacent to the inside and reaching the tip of the groove.
かかる発明の構成によるときは、吸着パッドの同心円状の開口部は、各凹溝の相対角度相当の中心角を隔てて周方向の同位置で区切られている。そこで、吸着面は、開口部の区切りの部分を介し、各凹溝を含む扇形部分ごとに独立のエリアを構成しており、特定のエリアにおいて真空が破れても、その影響が他のエリアにまで波及することがなく、ウェハを安全に保持することができる。 According to the configuration of the invention, the concentric openings of the suction pad are partitioned at the same circumferential position with a central angle corresponding to the relative angle of each concave groove. Therefore, the suction surface constitutes an independent area for each fan-shaped part including each concave groove through the partitioning part of the opening, and even if the vacuum breaks in a specific area, the effect on other areas It is possible to hold the wafer safely without spilling over.
可撓性の外フランジを本体に設ければ、吸着面の外周部分は、外フランジにより形成される。すなわち、吸着面に吸着するウェハの外周に加工のための外力を加えてウェハに撓みを生じても、外フランジによる吸着面の外周部分がウェハに追従するため、ウェハと吸着面との間にギャップを生じたり、それによって真空が破れたりするおそれがなく、ウェハを一層安定に保持することができる。なお、外フランジは、例えば直径200〜300mmの外周に対し、全体として10kgの外力を本体の軸方向に加えるとき、外周の撓み量0.2〜0.5mm程度となるように撓み強度を設定することが好ましい。撓み強度が過大であると、撓み量が不足して外フランジを本体に設ける意味がなくなり、撓み強度が不足すると、撓み量が過大となって加工中のウェハを破損させるおそれがある。 If a flexible outer flange is provided on the main body, the outer peripheral portion of the suction surface is formed by the outer flange. That is, even if an external force for processing is applied to the outer periphery of the wafer that is attracted to the attracting surface and the wafer is bent, the outer peripheral portion of the attracting surface by the outer flange follows the wafer. There is no possibility of creating a gap and thereby breaking the vacuum, and the wafer can be held more stably. The outer flange is set to have a flexure strength of about 0.2 to 0.5 mm when the external force of 10 kg as a whole is applied to the outer circumference of 200 to 300 mm in the axial direction of the main body. It is preferable to do. If the bending strength is excessive, the amount of bending is insufficient and it is meaningless to provide the outer flange on the main body. If the bending strength is insufficient, the bending amount becomes excessive and the wafer being processed may be damaged.
最外周の開口部を内側に隣接する開口部に連通させると、吸着面の凹溝を後者の開口部にまで到達させればよく、したがって、薄い外フランジを設ける場合でも、凹溝と外フランジとが干渉することがなく、設計の自由度を向上させることができる。また、吸着パッドを吸着面と同径の円形とすれば、吸着面の全面積を有効に利用してウェハを吸着することができる。ただし、吸着面の径は、吸着対象とするウェハよりいくぶん小さく設定するものとする。 If the outermost peripheral opening communicates with the opening adjacent to the inner side, the groove on the suction surface only needs to reach the latter opening. Therefore, even when a thin outer flange is provided, the groove and the outer flange are provided. And the degree of freedom of design can be improved. Further, if the suction pad has a circular shape with the same diameter as the suction surface, the entire area of the suction surface can be effectively used to suck the wafer. However, the diameter of the suction surface is set somewhat smaller than the wafer to be suctioned.
以下、図面を以って発明の実施の形態を説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
ウェハ用の吸着チャックは、本体10の下面に円形の吸着面11を形成し、吸着面11に吸着パッド21を付設してなる(図1、図2)。ただし、図1は、本体10の下面図である。
The wafer chuck is formed by forming a
本体10は、たとえばポリアスタール樹脂により、円形笠形のブロック体として形成されている。本体10の中央部には、図示しない真空源に接続する連結孔12が上下に貫通しており、連結孔12のまわりには、取付用の段付きのボルト孔13、13…が上向きに形成されている。また、本体10の下端外周には、可撓性の外フランジ14が形成され、外フランジ14は、吸着面11の外周部分を形成し、吸着面11を拡大している。
The
吸着面11には、放射状の凹溝15、15…が形成されている。各凹溝15は、基端側が連結孔12に開口しており、先端が外フランジ14の内周に到達しないように、本体10の外周部にまで延びている。
On the
吸着パッド21は、吸着面11と同径の円形であり、最外周部分を円形に連続させるとともに、同心円状の開口部21a、21a…が吸着面11の径方向に多重に形成されている。各開口部21aは、各凹溝15の相対角度α相当の中心角βを隔てて、吸着面11の周方向の同位置で区切られている。すなわち、同一円周上の開口部21a、21a…は、凹溝15、15…の本数と同数に区切られている。最外周の開口部21aは、周方向の中間の切欠き21bを介し、内側に隣接する他の開口部21aに連通している。また、吸着パッド21の中心部は、連結孔12、ボルト孔13、13…を除き、吸着面11の全面を覆っている。吸着パッド21の開口部21a、21a…は、凹溝15を含む中心角β内の扇形部分を単位として吸着面11を独立のエリアに区分し、各エリア内のすべての開口部21a、21a…は、エリア内の凹溝15に連通している。ただし、吸着パッド21は、吸着面11に対し、相対角度α、中心角β≒αが互いに約半分ずつ重なるような相対関係になっている。
The
吸着パッド21は、薄い不織布であり、たとえば両面接着テープ21cを介して吸着面11に接着されている(図3)。ただし、図3(A)、(B)は、それぞれ図2の要部拡大図、図1のY−Y線矢視拡大断面説明図である。本体10の外フランジ14の下面外周部には、段差14aが形成されており(図3(B))、段差14aは、吸着面11に対し、吸着パッド21、両面接着テープ21cの合計厚さの数分の1程度の高さを有し、吸着パッド21の最外周部分とほぼ同一の幅を有するものとする。なお、両面接着テープ21cは、適当な粘着剤または接着剤に代えてもよい。
The
ウェハ用の吸着チャックは、連結孔12を真空源に接続することにより、吸着パッド21を介してウェハWを吸着面11に安定に吸着して保持することができる(図2、図4)。ただし、図4において、連結孔12には、シール41d付きの中空軸41が連結されており、中空軸41は、図示しない真空源に接続されている。また、本体10は、ナット41bを介して中空軸41に固定するフランジ41aに対し、取付ボルト41c、41c…を介して下向きに取り付けられている。また、ウェハWは、外フランジ14を含む吸着面11の外径よりいくぶん大径の円板状であり、中空軸41を回転駆動することにより、下向きに開く固定部材42の内面の研磨パッド46に周縁部を均一に摺接させ、周縁部を滑らかに研磨することができる。固定部材42の内面には、直線部K1 、K1 の間に凹状の球面部K2 が帯状に形成されており、ウェハWの外周は、球面部K2 の軸心に対して中空軸41を僅かに傾けることにより、球面部K2 の研磨パッド46のほぼ全面に対して全周がほぼ均一に摺接するものとする。
The wafer chuck can stably hold and hold the wafer W on the
固定部材42は、リング状のスペーサ43を介してカバー44の外フランジの下面にねじ止めされ、カバー44は、中空軸41を中心軸上に収納する円筒状のフレーム部材45の下端にねじ止めされている。なお、カバー44は、ボルト44a、44a…を介してフレーム部材45にねじ止めされ、固定部材42は、ボルト42a、42a…を介してスペーサ43にねじ止めされ、スペーサ43は、ボルト43a、43a…を介してカバー44の外フランジにねじ止めされている。ただし、図4において、各ボルト44a、43a、42aは、それぞれ2本、1本、1本のみが図示されている。
The fixing
ウェハWの周縁部を研磨加工する際に、中空軸41を介して上方に適切な加工力を加える(図4の矢印方向)。このとき、ウェハWの外周部分が撓んでも、吸着面11の外周部分を形成する外フランジ14が追従して撓む上、吸着パッド21の開口部21a、21a…が吸着面11を各凹溝15ごとの独立のエリアに区分しているため、ウェハWが吸着面11から不用意に脱落するおそれがない。また、外フランジ14の下面の段差14aは、ウェハWと吸着面11とのシール性を向上させる。
When polishing the peripheral edge of the wafer W, an appropriate processing force is applied upward via the hollow shaft 41 (in the direction of the arrow in FIG. 4). At this time, even if the outer peripheral portion of the wafer W is bent, the
以上の説明において、吸着面11の放射状の凹溝15、15…の本数、吸着パッド21の開口部21a、21a…の径方向の本数は、それぞれ任意に変更可能である。ただし、開口部21a、21a…の周方向の区切りは、凹溝15、15…の本数に対応させるものとする。なお、この発明は、図4のようなウェハWの周縁部の研磨加工に限らず、ウェハWの他の加工工程や搬送工程などにも好適に使用可能である。また、使用状態において、吸着面11は、下向き以外の任意の姿勢をとることができる。
In the above description, the number of the radial
α…相対角度
β…中心角
10…本体
11…吸着面
12…連結孔
14…外フランジ
15…凹溝
21…吸着パッド
21a…開口部
特許出願人 株式会社 ビービーエス金明
代理人 弁理士 松 田 忠 秋
α ... Relative angle β ...
Patent Applicant BB Kinmei Co., Ltd.
Attorney Tadaaki Matsuda, Attorney
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