JP7472368B2 - Substrate Processing Equipment - Google Patents
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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。 The present invention relates to a substrate processing device that processes non-circular substrates into flat surfaces.
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。 In the field of semiconductor manufacturing, substrate processing devices are known that process semiconductor substrates (hereafter referred to as "substrates") such as silicon wafers into thin, flat surfaces.
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。 Patent Document 1 discloses a grinding device that brings a rotating grinding wheel into contact with the top surface of a rectangular workpiece held on a chuck table, grinding the rectangular workpiece to a specified thickness.
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。 However, when grinding is performed by contacting a grinding wheel parallel to a rectangular workpiece held on a chuck table, the contact area between the grinding wheel and the rectangular workpiece for each given rotation of the chuck table is not constant, and in areas where the contact area is relatively large, the amount of the rectangular workpiece ground tends to be small, while in areas where the contact area is relatively small, the amount of the rectangular workpiece ground tends to be large. In other words, there is a problem that the thickness of the rectangular workpiece varies depending on the size of the contact area between the grinding wheel and the rectangular workpiece during processing, making it impossible to finish the rectangular workpiece to the desired thickness.
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。 Therefore, a technical problem arises that must be solved in order to flatten a non-circular substrate to the desired thickness, and the present invention aims to solve this problem.
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。 In order to achieve the above object, the substrate processing device according to the present invention is a substrate processing device that uses a grindstone to planarize a non-circular substrate held by suction on a chuck table, the chuck table being formed according to the shape of the substrate and including an adsorption body capable of adsorbing and holding the substrate, and a dense body having the adsorption body embedded in the center, and on the outer periphery of the dense body, a notch is formed that expands and contracts the contact area with the grindstone for each predetermined rotation angle of the chuck table in response to changes in the expected contact area between the substrate and the grindstone when the substrate is processed by the grindstone during self-grinding in which the grindstone grinds the holding surface of the chuck table.
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。 According to this configuration, the dense body is formed so that the amount of grinding by the self-grinding of the grinding wheel, which grinds the holding surface, increases and decreases for each specified rotation angle of the chuck table, so as to offset the variation in thickness of the processed substrate caused by the change in the expected contact area between the substrate and the grinding wheel for each specified rotation angle of the chuck table when the substrate is processed by the grinding wheel. This reduces the variation in thickness of the processed substrate caused by the shape of the substrate.
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。 In the present invention, the dense body is formed so that the amount of self-grinding in which the grinding wheel grinds the holding surface increases and decreases for each specified rotation angle of the chuck table, so that thickness variations caused by local changes in the amount of grinding of non-circular substrates can be offset, thereby reducing thickness variations in the processed substrate due to the shape of the substrate.
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。 The embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that in the following, when referring to the number, numerical value, amount, range, etc. of components, unless otherwise specified or when it is clearly limited to a specific number in principle, it is not limited to that specific number, and it may be more or less than the specific number.
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。 In addition, when referring to the shape or positional relationship of components, etc., this includes things that are substantially similar or approximate to that shape, etc., unless otherwise specified or considered in principle to be otherwise.
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。 In addition, drawings may exaggerate characteristic parts to make the features easier to understand, and the dimensional ratios of components may not necessarily be the same as in reality.
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。 Figure 1 is a front view showing the basic configuration of a substrate processing device 1. The substrate processing device 1 performs grinding processing on a wafer. The substrate processing device 1 is equipped with a holding means 2 and a processing means 3.
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。 The holding means 2 includes a chuck table 21 and a chuck spindle 22.
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。 The chuck table 21 has an adsorbent 23 made of a porous material such as alumina on its upper surface, and a dense body 24 in which the adsorbent 23 is embedded approximately in the center. The chuck table 21 has a pipeline (not shown) that runs through the inside and reaches the surface. The pipeline is connected to a vacuum source, a compressed air source, or a water supply source via a rotary joint (not shown). When the vacuum source is activated, the substrate W placed on the adsorbent 23 is adsorbed and held by the adsorbent 23. When the compressed air source or water supply source is activated, the adsorption between the substrate W and the adsorbent 23 is released.
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。 The adsorption body 23 is formed in a shape corresponding to the substrate W when viewed from above. In addition, the dense body 24 is formed in a substantially circular shape with a portion of the outer periphery cut out when viewed from above, but the shape of the dense body 24 is not limited to this. The detailed shape of the dense body 24 will be described later.
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。 The chuck spindle 22 is configured to rotate the chuck table 21 around the rotation axis 2a. The drive source for the chuck spindle 22 may be, for example, a servo motor.
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。 The holding means 2 further includes a rotation angle detection unit 25. The rotation angle detection unit 25 detects the rotation angle of the chuck table 21 and sends a detection signal to the control device 4 described below each time the chuck table 21 rotates a predetermined angle. For example, when the chuck spindle 22 is rotated by a servo motor, the rotation angle detection unit 25 can detect the rotation angle of the chuck table 21 by reading the rotation angle of the servo motor, since the rotation angle of the chuck table 21 corresponds to the rotation angle of the servo motor.
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。 The processing means 3 includes a grinding wheel 31, a grinding wheel spindle 32, and an in-feed mechanism 33.
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。 The grinding wheel 31 is, for example, a cup-shaped grinding wheel, and is attached to the lower end of the grinding wheel spindle 32.
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。 The grindstone spindle 32 is rotatable around the rotation axis 3a, and the grindstone 31 and the grindstone spindle 32 are configured to rotate together.
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。 The in-feed mechanism 33 raises and lowers the grinding wheel spindle 32 in the vertical direction. The in-feed mechanism 33 is of a known configuration, and is composed of, for example, multiple linear guides that guide the movement direction of the grinding wheel spindle 32, and a ball screw slider mechanism that raises and lowers the grinding wheel spindle 32. The in-feed mechanism 33 is interposed between the grinding wheel spindle 32 and the column 34.
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。 The operation of the substrate processing apparatus 1 is controlled by the control device 4. The control device 4 controls each of the components that make up the substrate processing apparatus 1. The control device 4 is composed of, for example, a CPU, a memory, etc. The functions of the control device 4 may be realized by controlling it using software, or may be realized by operating it using hardware.
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。 Next, the self-grinding of the substrate processing device 1 will be explained with reference to FIG. 2. FIG. 2 is a schematic diagram showing the self-grinding process.
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。 As shown in FIG. 2, self-grinding refers to a process in which the grindstone 31 is brought close to the chuck table 21 by the in-feed mechanism 33, and the grindstone 31 grinds the holding surface 21a of the chuck table 21. Self-grinding is performed as necessary to maintain the holding surface 21a of the chuck table 21 in a desired shape, and is generally performed when the chuck table 21 is replaced, etc.
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。 In the substrate processing device 1, the amount of grinding during self-grinding is locally increased or decreased within the holding surface 21a. This is because when the processing surface of the grindstone 31 is brought into parallel contact with the non-circular processed surface of the substrate W to perform flat processing of the substrate W, the amount of processing (grinding amount) of the substrate W is not stable within the surface.
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。 The reasons for this will be explained below with reference to Figures 3 and 4. Figure 3 is a plan view comparing the expected contact areas between the substrate W and the grindstone 31 at two points within the substrate W. Figure 4 is a plan view showing the chuck table 21. Note that the following will be explained using as an example a substrate W that is square in plan view, but the shape of the substrate W is not limited to this.
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。 As shown in FIG. 3, when comparing the predicted contact area S1 between the grinding wheel 31 and the substrate W (rotation angle of the chuck table 21 = Θ) where the processing surface of the grinding wheel 31 is set to pass through the corners of the substrate W and the rotation center O of the chuck table 21, with the predicted contact area S2 between the grinding wheel 31 and the substrate W (rotation angle of the chuck table 21 = Θ - 45 degrees) where the processing surface of the grinding wheel 31 is set to pass through the center of the side of the substrate W and the rotation center O, it can be seen that the predicted contact area S1 is approximately twice as large as the predicted contact area S2.
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。 When the grinding wheel 31 is brought into uniform contact with the entire surface of the substrate W, as the predicted contact area between the substrate W and the grinding wheel 31 increases, the amount of substrate W ground decreases, and the substrate W becomes thicker after processing. Therefore, when comparing the predicted contact areas S1 and S2 shown in Figure 3, it is predicted that the substrate W will become locally thicker after processing when the predicted contact area S1 is used.
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。 Therefore, as shown in FIG. 4, the dense body 24 is formed in a generally circular disk shape with a portion of the outer periphery cut out, and is configured so that the contact area with the grinding wheel 31 changes appropriately along the rotation direction of the chuck table 21.
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。 Specifically, a notch 26 is provided on the outer periphery of the dense body 24 so that the contact area between the chuck table 21 and the grindstone 31 is inversely proportional to the expected contact area between the substrate W and the grindstone 31 when the substrate W is flattened by the grindstone 31.
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。 In other words, if the predicted contact area between the substrate W and grindstone 31 within a specified rotation angle of the chuck table 21 is larger than the reference predicted contact area (reference area) between the substrate W and grindstone 31, the area of the cutout 26 is set so that the contact area between the chuck table 21 and grindstone 31 within this rotation angle is reduced. Note that the interval of the rotation angle of the chuck table 21 for calculating the predicted contact area can be changed as desired.
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。 In addition, if the expected contact area between the substrate W and the grinding wheel 31 at a given rotation angle of the chuck table 21 is smaller than the reference area, the area of the cutout portion 26 is set so that the contact area between the chuck table 21 and the grinding wheel 31 within this rotation angle is increased.
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。 In this way, the contact area between the chuck table 21 and the grinding wheel 31 is expanded or contracted inversely proportional to the expected contact area between the substrate W and the grinding wheel 31 based on the reference area.
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。 Figure 4 shows the shape of the dense body 24 when the expected contact area S2 shown in Figure 3 is set as the reference area. That is, as the chuck table 21 rotates from (Θ-45 degrees) to Θ, the expected contact area between the substrate W and grinding wheel 31 increases, and the area of the cutout portion 26 also gradually increases. As a result, the contact area between the chuck table 21 and grinding wheel 31 during self-grinding gradually decreases in inverse proportion to the increase in the expected contact area between the substrate W and grinding wheel 31.
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。 In this way, in the substrate processing apparatus 1 according to this embodiment, the dense body 24 is formed so that the amount of grinding by the self-grinding of the grinding wheel 31 grinding the holding surface 21a increases or decreases for each predetermined rotation angle of the chuck table 21, so as to offset the variation in thickness of the substrate W caused by the change in the expected contact area where the substrate W comes into contact with the grinding wheel 31 for each predetermined rotation angle of the chuck table 21 when the substrate W is processed by the grinding wheel 31. This reduces the variation in thickness of the substrate W after processing caused by the shape of the substrate W.
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。 Furthermore, the present invention can be modified in various ways other than those described above without departing from the spirit of the present invention, and it goes without saying that the present invention extends to such modifications. Furthermore, the above-mentioned embodiments and modifications may be combined with each other.
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
1 ... Substrate processing device 2 ... Holding means 21 ... Chuck table 22 ... Chuck spindle 23 ... Adsorption body 24 ... Dense body 25 ... Rotation angle detection unit 26 ... Notch portion 3 ... Processing means 31 ... Grindstone 32 ... Grindstone spindle 33 ... In-feed mechanism 34 ... Column 4 ... Control device (control means)
O: Center of rotation (of the chuck table) W: Substrate
Claims (1)
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。 A substrate processing apparatus that uses a grindstone to flatten a non-circular substrate that is held by suction on a chuck table,
The chuck table is
an adsorption body formed in accordance with the shape of the substrate and capable of adsorbing and holding the substrate;
A dense body having the adsorbent embedded in the center;
Equipped with
A substrate processing apparatus characterized in that a notch is formed on the outer periphery of the dense body during self-grinding in which the grinding wheel grinds the holding surface of the chuck table, such that the contact area with the grinding wheel expands and contracts for each specified rotation angle of the chuck table in response to changes in the predicted contact area between the substrate and the grinding wheel when the substrate is processed by the grinding wheel for each specified rotation angle of the chuck table.
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