JP6800689B2 - チャックテーブル機構 - Google Patents

Description

本発明は、ウェーハを加工する際に上面に吸引保持するチャックテーブル機構に関する。

半導体製造装置の一種である研削装置は、チャックテーブル上にウェーハを吸引保持し、研削砥石を備えた研削ホイールで研削を行う。チャックテーブルはチャックテーブルベース上に搭載され、チャックテーブルベースはモータ等を備えた回転駆動部で回転駆動される（特許文献１参照）。この種のチャックテーブル機構は、研削装置以外の加工装置においても広く用いられている。

チャックテーブルはチャックテーブルベースにネジや吸引等の手段を用いて固定される。固定手段としてネジを用いる場合は、所定のトルク圧でネジを締め付けることで、チャックテーブルの裏面（下面）とチャックテーブルベースの上面の間に隙間が無いように密着させる。

特開２０１１−１７３１８１号公報

研削加工によってウェーハの切り屑等が生じる研削装置のように、加工によってコンタミネーションが生じるタイプの加工装置では、チャックテーブルの裏面とチャックテーブルベースの上面の間にコンタミネーションが侵入すると、チャックテーブル上面の面精度が悪化し、ウェーハの加工品質に悪影響を及ぼしてしまうという問題がある。チャックテーブルとチャックテーブルベースは互いに密着して固定されているが、近年では、仕上げ研削等において極めて小さい砥粒を含む研削砥石を用いる場合があり、チャックテーブルとチャックテーブルベースの間に侵入し得る極めて微小な大きさ（例えば数μｍ）の微粉を含むコンタミネーションが生じる可能性がある。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、チャックテーブルとチャックテーブルベースの間へのコンタミネーションの侵入により加工品質が悪化することがないチャックテーブル機構を提供することを目的とする。

本発明は、回転駆動部と、回転駆動部上に搭載されたチャックテーブルベースと、チャックテーブルベース上に搭載されウェーハを吸引保持するチャックテーブルと、を備えたチャックテーブル機構であって、チャックテーブルベース上面にチャックテーブル裏面を当接させてネジ固定又は吸引固定し、該ウェーハの研削加工用に供給された研削水が該チャックテーブル外周側面及び該チャックテーブルベース外周側面に沿って流れ、チャックテーブル外周側面及びチャックテーブルベース外周側面の界面を覆い外周側面を囲繞して配設され、界面への研削水中のコンタミネーションの侵入を防止する弾性部材を備えていることを特徴とする。

この構成によれば、チャックテーブルの外周側面とチャックテーブルベースの外周側面を囲繞して界面を塞ぐ弾性部材を配設するだけの簡易な構成で、チャックテーブルに吸引保持されるウェーハの加工品質悪化を効果的に防ぐことができる。

本発明によれば、チャックテーブルとチャックテーブルベースの間へのコンタミネーションの侵入により加工品質が悪化することがないチャックテーブル機構を得ることができる。

本実施の形態に係るチャックテーブル機構を備えた研削装置の概略斜視図である。 チャックテーブル機構の斜視図であり、（Ａ）は弾性部材を装着した状態、（Ｂ）は弾性部材を装着する前の状態を示す。 チャックテーブル機構の断面図である。 チャックテーブルベースに対してチャックテーブルを取り付ける前のチャックテーブル機構の断面図である。 弾性部材を備えない比較例のチャックテーブル機構で、チャックテーブルの外周側面とチャックテーブルベースの外周側面の界面にコンタミネーションが侵入した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。まず、図１を参照して、本実施の形態に係るチャックテーブル機構を備えた研削装置の概略を説明する。

図１に示す研削装置１０は、図１に両矢線Ｙで示すＹ軸方向に長い箱状の基台１１を有し、基台１１のＹ軸方向の一端付近の上面にコラム１２が立設されている。コラム１２には、上下方向に延びる一対のガイドレール１３と、一対のガイドレール１３の間に位置して上下方向に延びるボールネジ１４と、ボールネジ１４の上端に接続するモータ１５が設けられている。一対のガイドレール１３は昇降部１６を上下方向に移動可能に支持しており、昇降部１６にはボールネジ１４に螺合するナット（不図示）が設けられている。モータ１５を駆動してボールネジ１４が回転すると、昇降部１６がガイドレール１３に沿って上下移動する。

昇降部１６にホルダ１７が固定され、ホルダ１７が研削手段２０を保持している。研削手段２０は、上下方向に延びる回転軸を中心として回転可能なスピンドル（不図示）を内部に有し、スピンドルの上端にモータ２１が接続し、スピンドルの下端にマウンタ２２を介して研削ホイール２３が取り付けられている。研削ホイール２３は下面に研削砥石２４を備えている。図１では一つの研削砥石２４のみを表しているが、研削ホイール２３の周方向に複数の研削砥石２４を環状に並べる等、研削砥石２４の配置や数は任意に設定することができる。研削手段２０とホルダ１７は、昇降部１６と共に上下移動する。

基台１１の上面には、Ｙ軸方向に長手方向を向けた矩形状の開口部が形成されており、この開口部にチャックテーブル機構３０が設けられている。チャックテーブル機構３０の周囲はウォーターカバー３１で覆われており、ウォーターカバー３１は基台１１の開口部を被覆する蛇腹３２に取り付けられている。図示を省略する移動手段によって、チャックテーブル機構３０とウォーターカバー３１が、蛇腹３２の伸縮を伴ってＹ軸方向に移動する。

続いて、図２から図４を参照してチャックテーブル機構３０について説明する。チャックテーブル機構３０は、チャックテーブル３５、チャックテーブルベース３６、回転駆動部３７及び弾性部材３８を備えている。

チャックテーブル３５は、円柱状の枠体４０を有し、枠体４０の上面に設けた凹部内に、ポーラスセラミックス等の多孔質部材からなる保持部４１を支持している。保持部４１の上面が、板状の被加工物であるウェーハＷ（図３）を載置して保持する保持面４２となっている。枠体４０には、保持面４２の反対側に、下方を向く底面（裏面）４３が形成されている（図４参照）。枠体４０の下部には外径の大きさを拡大した環状フランジ４４が設けられ、環状フランジ４４の外周部分には、底面４３に隣接して位置して側方を向く円筒状の外周側面４５が形成されている。環状フランジ４４には、後述するネジ５２を挿通させる複数の貫通穴が周方向に所定の間隔で形成されている。

チャックテーブルベース３６は、上方を向く上面５０（図４参照）と、上面５０に隣接して位置して側方を向く円筒状の外周側面５１とを有する円柱状体であり、上面５０上にチャックテーブル３５を搭載する。図４はチャックテーブルベース３６にチャックテーブル３５を取り付ける前の状態を示しており、図３はチャックテーブルベース３６にチャックテーブル３５を取り付けた状態を示している。図３に示すように、チャックテーブルベース３６の上面５０にチャックテーブル３５の底面４３を当接させ、ネジ５２を、環状フランジ４４の上方から上記の貫通穴に挿入してチャックテーブルベース３６に螺合させることによって、チャックテーブル３５がチャックテーブルベース３６上に固定される。ネジ５２による固定は、周方向に所定の間隔を空けて複数箇所で行われる（図２（Ａ）、図２（Ｂ）参照）。各ネジ５２を所定のトルク圧で締め付けることにより、底面４３が上面５０に密着する。チャックテーブルベース３６はチャックテーブル３５の環状フランジ４４よりも僅かに径が大きく、チャックテーブル３５の外周側面４５とチャックテーブルベース３６の外周側面５１の間に小さな段差が形成される（図３参照）。

複数のネジ５２を用いて互いに固定した状態のチャックテーブル３５とチャックテーブルベース３６に対して、弾性部材３８が取り付けられる。図２（Ｂ）は弾性部材３８を取り付ける前の状態を示し、図２（Ａ）と図３は弾性部材３８を取り付けた状態を示している。弾性部材３８は、弾性変形可能であると共に、水による腐食を受けない材質で形成された環状体である。弾性部材３８の材質は任意のものを選択可能であり、一例としてゴム製のＯリング等が好適である。弾性部材３８は、取り付け前の状態（図２（Ｂ））よりも拡径された状態で、チャックテーブル３５の外周側面４５とチャックテーブルベース３６の外周側面５１を囲繞して配設され、外周側面４５と外周側面５１の界面（底面４３と上面５０の密着部分）を径方向の外側から覆う。弾性部材３８は弾性変形して外周側面４５と外周側面５１に密着するので、弾性部材３８を取り付けるための複雑な保持手段を必要としない。例えば、外周側面４５と外周側面５１の間に段差がある場合でも、弾性部材３８はこの段差に沿う形状に変形して、外周側面４５と外周側面５１の界面を確実に覆うことができる（図３参照）。

チャックテーブルベース３６は回転駆動部３７上に搭載され、回転駆動部３７に連結したモータ（不図示）によって、軸Ａ（図３）を中心としてチャックテーブル３５とチャックテーブルベース３６が回転駆動される。回転駆動部３７の構成は周知のものであるため、詳細な説明を省略する。チャックテーブル３５の保持部４１は、チャックテーブルベース３６と回転駆動部３７に形成された吸引路（不図示）を通じて吸引源（不図示）に接続されており、吸引源を作動することにより負圧を作用させて、保持部４１の保持面４２上にウェーハＷを吸引保持することができる。

図３に示すように、チャックテーブル機構３０を研削装置１０に取り付けた状態で、チャックテーブル３５とチャックテーブルベース３６は、ウォーターカバー３１に形成した開口部から上方に突出する。チャックテーブルベース３６の外周側面５１の外側に環状の外側カバー５５が取り付けられ、外側カバー５５とウォーターカバー３１の間に環状の内側カバー５６が取り付けられる。外側カバー５５と内側カバー５６とウォーターカバー３１によって、回転駆動部３７の周囲は防水状態に保たれる。弾性部材３８は、外側カバー５５と内側カバー５６で覆われる領域よりも上方で、チャックテーブル３５の外周側面４５とチャックテーブルベース３６の外周側面５１の界面を覆っている。

以上の構成を備えた研削装置１０によって、ウェーハＷに研削加工を施す。まず、ウェーハＷをチャックテーブル３５の保持面４２上に搬送し、吸引源を作動させて保持面４２にウェーハＷを吸引保持しながら、研削手段２０の下方にウェーハＷを位置させる。そして、回転駆動部３７の駆動力で軸Ａ（図３）を中心としてチャックテーブル３５とチャックテーブルベース３６を回転させると共に、モータ２１を駆動して研削ホイール２３を回転させ、チャックテーブル機構３０のＹ軸方向の移動と研削手段２０の上下方向の移動によってウェーハＷと研削砥石２４を相対移動させながら、研削砥石２４によってウェーハＷを研削する。研削装置１０は、研削水を送出する噴射ノズル（不図示）を備えており、研削加工の際に、研削ホイール２３とウェーハＷの間に噴射ノズルから研削水が供給される。研削水は、チャックテーブル３５の外周側面４５、チャックテーブルベース３６の外周側面５１、外側カバー５５に沿って下方に流れる。

研削装置１０で研削加工を行うと、ウェーハＷの切り屑や研削砥石２４の砥石屑を含む研削屑が発生する。弾性部材３８は、こうした研削屑等のコンタミネーションが、チャックテーブル３５の外周側面４５とチャックテーブルベース３６の外周側面５１の界面（底面４３と上面５０の間）に侵入することを防止する。先に述べたように、チャックテーブル３５とチャックテーブルベース３６は底面４３と上面５０を密着させて互いに固定されるが、仕上げ研削等において微細な砥粒を含む研削砥石２４を用いた場合、底面４３と上面５０の間に侵入し得る極小の微粉を含む研削屑が生じる可能性がある。このような研削屑が研削水に混入して、チャックテーブル３５の外周側面４５とチャックテーブルベース３６の外周側面５１に沿って流れても、外周側面４５と外周側面５１の界面を弾性部材３８が覆っているので、底面４３と上面５０の間へのコンタミネーションの侵入が防止される。また、弾性部材３８は外周側面４５と外周側面５１の間の段差を覆っているため、この段差部分へのコンタミネーションの付着を弾性部材３８によって防ぐことができる。弾性部材３８は、水による腐食を受けない材質からなるため、研削水が触れても劣化しない。

図５は、弾性部材３８を備えていない比較例のチャックテーブル機構を示している。この比較例のチャックテーブル機構は、チャックテーブル３５’の外周側面４５’とチャックテーブルベース３６’の外周側面５１’の界面が露出しているため、研削加工により生じた研削屑Ｓ（例えばシリコン屑）が界面部分に溜まり、研削屑Ｓの一部がチャックテーブル３５’の底面４３’とチャックテーブルベース３６’の上面５０’の間に侵入している。底面４３’と上面５０’の間に侵入して滞留した研削屑Ｓによって、チャックテーブル３５’を局所的に押し上げようとする負荷が作用し、チャックテーブル３５’の上面である保持面４２’の面精度が悪化するおそれがある。保持面４２’の面精度が悪化すると、保持面４２’上に保持されるウェーハの位置精度や安定性に狂いが生じ、結果として加工品質が悪化してしまう。

図５に示す比較例のチャックテーブル機構とは異なり、本実施の形態のチャックテーブル機構３０では、研削砥石２４を構成する砥粒が極めて小さい場合等でも、弾性部材３８を設けることによって、チャックテーブル３５の底面４３とチャックテーブルベース３６の上面５０の間へのコンタミネーションの侵入を効果的に防ぐことができる。弾性部材３８は、元から存在する隙間部分を塞ぐ単なる防汚用のカバーではなく、隙間が無いように密着固定されるチャックテーブル３５とチャックテーブルベース３６の間へのコンタミネーションの侵入を、加工（研削）条件に影響されずに防ぎ、ウェーハＷに対する加工品質の悪化の原因となるチャックテーブル３５の変形を生じさせないという機能を有している。また、弾性部材３８は円環状の簡単な構成であり、チャックテーブル３５とチャックテーブルベース３６への着脱を弾性変形によって容易に行うことができるので、チャックテーブル機構３０の生産性やメンテナンス性の点でも優れている。

なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。上記実施の形態において、添付図面に図示されている大きさや形状などについては、これに限定されず、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更することが可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。

例えば、上記した実施の形態は、チャックテーブル３５の保持面４２上に保持したウェーハＷに対して研削加工を行う研削手段２０を備えた研削装置１０を例示して説明したが、この構成に限定されない。本発明は、ウェーハを保持するチャックテーブル機構を備えた装置であれば、どのような加工装置に適用することも可能である。研削装置以外では、切削ブレードによりウェーハを切削加工する切削装置や、ウェーハに対してポリッシング加工を施すポリッシング装置のように、加工によって微小な屑が発生する加工装置において特に好適である。

上記した実施の形態は、チャックテーブル３５の外周側面４５とチャックテーブルベース３６の外周側面５１の間に段差が存在する構成を一例として示しているが、チャックテーブルとチャックテーブルベースのそれぞれの外周側面の間に段差がない（それぞれの外周側面の径が等しい）タイプのチャックテーブル機構に本発明を適用してもよい。

上記した実施の形態は、チャックテーブル３５とチャックテーブルベース３６をネジ５２で固定しているが、チャックテーブルとチャックテーブルベースの固定手段はネジに限らず、吸引による固定等を用いることもできる。

以上説明したように、本発明は、弾性部材でチャックテーブルの外周側面とチャックテーブルベースの外周側面を囲繞して界面を塞いで、コンタミネーションの侵入に起因する加工品質の悪化を防ぐという効果を有し、特に、チャックテーブル上にウェーハを吸引保持するチャックテーブル機構に有用である。

１０ 研削装置
１１ 基台
１６ 昇降部
２０ 研削手段
２３ 研削ホイール
２４ 研削砥石
３０ チャックテーブル機構
３１ ウォーターカバー
３５ チャックテーブル
３６ チャックテーブルベース
３７ 回転駆動部
３８ 弾性部材
４０ 枠体
４１ 保持部
４２ 保持面
４３ チャックテーブルの底面（裏面）
４４ 環状フランジ
４５ チャックテーブルの外周側面
５０ チャックテーブルベースの上面
５１ チャックテーブルベースの外周側面
５２ ネジ
５５ 外側カバー
５６ 内側カバー
Ｗ ウェーハ

Claims (2)

1. 回転駆動部と、該回転駆動部上に搭載されたチャックテーブルベースと、該チャックテーブルベース上に搭載されウェーハを吸引保持するチャックテーブルと、を備えたチャックテーブル機構であって、
   該チャックテーブルベース上面に該チャックテーブル裏面を当接させてネジ固定又は吸引固定し、該ウェーハの研削加工用に供給された研削水が該チャックテーブル外周側面及び該チャックテーブルベース外周側面に沿って流れ、
   該チャックテーブル外周側面及び該チャックテーブルベース外周側面の界面を覆い該外周側面を囲繞して配設され、該界面への研削水中のコンタミネーションの侵入を防止する弾性部材を備えていることを特徴とするチャックテーブル機構。
2. 該チャックテーブルベースは該チャックテーブルよりも径が大きく、該弾性部材は、該チャックテーブル外周側面と該チャックテーブルベース外周側面との間の段差を覆っている、請求項１記載のチャックテーブル機構。