JPH08153992A - 真空チャックの吸着プレート - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 加工時に発生する粉塵による多孔質体の目詰
まりを防止することができる真空チャックの吸着プレー
トを提供すること。 【構成】 真空チャック２の吸着プレート３は、板状被
加工物であるウェハＷを真空吸着するための吸着面Ｓを
有する。吸着面Ｓの中央部には、第１の吸引凹部として
の嵌着穴７が設けられている。嵌着穴７の開口部７ａに
は、板状の多孔質体９が嵌合されている。多孔質体９の
周囲には、それを包囲するように第２の吸引凹部として
の吸引溝１０が設けられている。多孔質体９及び吸引溝
１０は、ともに真空引き手段としての真空ポンプに連通
されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ポリッシングマシンや
ラッピングマシン等に代表される半導体製造装置などが
備える真空チャックの吸着プレートに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】半導体製造プロセス（詳細にはウェハ加
工プロセス）においては、通常、円柱状のシリコン単結
晶を１mm以下の厚さにするスライシングの後、ポリッシ
ングマシン等によってウェハの表面研削が行われる。こ
のようなポリッシング工程では、スライスされたウェハ
は、同マシンが備える吸着プレート上に固定された状態
で加工される。

【０００３】図５（ａ）〜図５（ｃ）には、従来のポリ
ッシングマシン４０における吸着プレート４１，４２，
４３の構成例〜が示されている。図５（ａ）に示さ
れるの吸着プレート４１は、フラットな吸着面Ｓを有
している。この吸着プレート４１に載置されたウェハＷ
は、ワックス４４の粘着力によって前記吸着面Ｓ上に固
定される。図５（ｂ）に示されるの吸着プレート４２
では、フラットな吸着面Ｓにおいて複数の吸引溝４５が
同心円上に凹設されている。従って、載置されたウェハ
Ｗは、各吸引溝４５からの真空吸引によって吸着面Ｓ上
に固定される。図５（ｃ）に示されるの吸着プレート
４３では、フラットな面を有する多孔質体製板材４６の
上面全体が吸着面Ｓとなっている。従って、載置された
ウェハＷは、この多孔質体製板材４６を介した真空吸引
によって吸着面Ｓ上に固定される。そして、以上のよう
に固定されたウェハＷは、回転する砥石４７によって表
面研削される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上述した
〜の吸着プレート４１，４２，４３には、以下のよう
な問題があった。

【０００５】の吸着プレート４１の場合、変形を伴う
ことなくウェハＷを固定することができる反面、ウェハ
Ｗに付着したワックス４４を後工程において除去しなけ
ればならない。従って、必然的に工程数が多くなるとい
う欠点がある。一方、の吸着プレート４２の場合、ワ
ックス４４の使用に伴う欠点がない反面、吸引溝４５に
よって吸引されている箇所が吸引溝４５側へ撓むという
欠点がある。よって、ウェハＷに変形が生じた状態で表
面研削が行われることになり、ウェハＷの平坦度を向上
させることが困難になる。また、平坦度の劣るウェハＷ
であると、後に行われるフォトリソグラフィ工程に悪影
響がでやすくなる。

【０００６】多孔質体製板材４６を利用したの吸着プ
レート４３の場合、被加工物であるウェハＷの片側面全
体が均等に吸着されるため、特定の部分に応力が集中す
ることはなく、上記のような撓みも生じない。よって、
の吸着プレート４２とは異なり、加工時におけるウェ
ハＷの変形という欠点もない。勿論、この吸着プレート
４３の場合、ワックス４４の使用に伴う欠点も起こりえ
ない。

【０００７】しかしながら、の吸着プレート４３で
は、加工時に生じたシリコンの粉塵などがウェハＷと吸
着面Ｓとの界面から入り込むことによって、多孔質体製
板材４６の気孔が目詰まりすることがある。そのため、
繰り返し使用しているうちに、次第に吸着力が弱くなる
という問題があった。そして、これを避けるためには多
孔質体製板材４６を頻繁に洗浄する必要があり、装置の
メインテナンスが面倒であった。

【０００８】本発明は上記の課題を解決するためになさ
れたものであり、その第１の目的は、加工時に発生する
粉塵による多孔質体の目詰まりを防止することができる
真空チャックの吸着プレートを提供することにある。

【０００９】また、本発明の第２の目的は、加工時にお
いて被加工物を極力変形させることなく確実に吸着する
ことができる真空チャックの吸着プレートを提供するこ
とにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、請求項１に記載の発明は、真空引き手段による真
空引きによって、吸着面上に板状被加工物を固定させる
真空チャックの吸着プレートであって、前記吸着面上の
所定領域に前記真空引き手段に連通する第１の吸引凹部
を設け、かつ前記第１の吸引凹部の周囲に前記真空引き
手段に連通する第２の吸引凹部を設けるとともに、前記
第１の吸引凹部の開口部に多孔質体を嵌合させた真空チ
ャックの吸着プレートをその要旨とする。

【００１１】請求項２に記載の発明では、請求項１にお
いて、前記第２の吸引凹部を、前記第１の吸引凹部を包
囲するように設けられた吸引溝とした。請求項３に記載
の発明では、請求項１または２において、前記板状被加
工物がウェハである場合、前記第１の吸引凹部を同ウェ
ハの配線形成領域に対応する箇所に配設し、前記第２の
吸引凹部を前記配線形成領域の周囲に存在する配線非形
成領域に対応する箇所に配設することとした。

【００１２】請求項４に記載の発明では、請求項１乃至
３のいずれか１項において、前記第２の吸引凹部側の真
空室と前記真空引き手段とを連通させる真空通路と、そ
の真空通路と前記第１の吸引凹部側の真空室とを連通さ
せる連通路と、前記第１の吸引凹部側の圧真空内に大気
圧領域の空気を流入させる空気導入路とを備えた真空チ
ャックの吸着プレートとしている。

【００１３】

【作用】請求項１〜４に記載の発明によると、真空引き
を行った場合、第１の吸引凹部に嵌合された多孔質体の
吸引力によって、板状被加工物が吸着面に確実に吸着さ
れる。また、板状被加工物の外周部は第２の吸引凹部の
吸引力によって吸着されるため、板状被加工物と吸着面
との界面に隙間ができにくくなる。よって、板状被加工
物の浮き上がりが防止され、板状被加工物の下面側への
粉塵の侵入が阻止される。

【００１４】特に、請求項２に記載の発明によると、吸
引溝による吸引によって板状被加工物の外周部が全体的
に吸着されるため、よりいっそう界面に隙間ができにく
くなり、板状被加工物の浮き上がりが確実に防止され
る。

【００１５】請求項３に記載の発明によると、ウェハの
配線形成領域が第１の吸引凹部の多孔質体によって吸着
され、配線非形成領域が第２の吸引凹部によって吸着さ
れる。よって、加工時において配線形成領域に撓みが生
じることがない。

【００１６】請求項４に記載の発明によると、真空引き
を行った場合、第１の吸引凹部側の真空室内に空気導入
路を介して大気圧領域から空気が流入する。このため、
第２の吸引凹部側の真空室の真空度のほうが第１の吸引
凹部側の真空室のそれに比べて相対的に大きくなる。

【００１７】

【実施例】以下、本発明をポリッシングマシン１の真空
チャック２の吸着プレート３に具体化した一実施例を図
１，図２に基づき詳細に説明する。

【００１８】図２には、板状被加工物としてのシリコン
製のウェハＷが示されている。このウェハＷは薄くかつ
略円板状を呈している。このようなウェハＷの片側面に
は、外周部の数mmのみを除き、後工程のフォトリソグラ
フィによって微細な配線が形成される。これ以降、説明
の便宜上、配線が形成される領域を配線形成領域Ｒ1と
呼び、その周囲に存在する幅２mm〜３mm程度の領域を配
線非形成領域Ｒ2 と呼ぶことにする。なお、配線非形成
領域Ｒ2 の幅は、実際上の寸法よりもいくぶん大きく描
かれている。

【００１９】図１に示されるように、上記のようなウェ
ハＷを固定するためのポリッシングマシン１は、真空チ
ャック２側とその上方に回転可能に配置された砥石４側
とに大別される。前記真空チャック２は、吸着面Ｓを上
面に備える吸着プレート３、その吸着プレート３を水平
に支持する支持柱５、真空引き手段としての図示しない
真空ポンプ等によって構成されている。

【００２０】図１，図２に示されるように、吸着プレー
ト３を構成するプレートベース６は、アルミニウム等の
金属材料によって略円筒状に形成されている。このプレ
ートベース６の上面中央部、即ち嵌着面Ｓの中央部に
は、第１の吸引凹部としての円形状の嵌着穴７が設けら
れている。なお、プレートベース６において嵌着穴７が
設けられた箇所は、ウェハＷの配線形成領域Ｒ1 に対応
している。また、嵌着穴７の開口部７ａの内径は、配線
形成領域Ｒ1 の直径よりもひとまわり小さい。

【００２１】前記嵌着穴７の内壁面には、全周にわたっ
て段部８が形成されている。嵌着穴７の開口部７ａに
は、円板状をした多孔質体（直径１１０mm，厚さ３mm，
気孔率４２％，平均気孔径１００μｍ）９が嵌合されて
いる。この場合、多孔質体９の下面外周部は段部８によ
って支持される。また、多孔質体９の上面の高さは、嵌
着面Ｓである前記プレートベース６の上面と同一の高さ
になる。さらに、本実施例では焼結三ふっ化樹脂製の板
材が、前記多孔質体９として使用されている。

【００２２】図１，図２に示されるように、嵌着面Ｓに
おいて嵌着穴７の周囲には、同嵌着穴７を包囲するよう
に、第２の吸引凹部としての吸引溝１０が凹設されてい
る。前記吸引溝１０と多孔質体９との間のクリアランス
は数mm程度である。なお、プレートベース６において吸
引溝１０が設けられた箇所は、ウェハＷの配線非形成領
域Ｒ2 に対応している。この吸引溝１０の幅は１mm〜２
mm、深さは１mm〜２mmであることがよい。吸引溝１０の
幅が広いと、吸引によってウェハＷが撓みやすくなる。
逆にこの幅が狭いと、上記のような問題は回避される反
面、吸引溝１０内に粉塵が詰まりやすくなるおそれがあ
る。

【００２３】図１に示されるように、プレートベース６
の内部には、略Ｌ字状に屈曲した真空通路１１が穿設さ
れている。真空通路１１の一端は吸引溝１０の底面にお
いて開口し、その他端はプレートベース６の底面中央部
において開口している。また、プレートベース６の底面
中央部には前記支持柱５が接続されることから、その部
分にある開口部１２と支持柱５の内部の真空通路１３と
は連通した状態にある。従って、プレートベース６側の
真空通路１１及び支持柱５側の真空通路１３とにより、
吸着面Ｓ側から真空ポンプ側に連通する真空引き経路が
形成されている。

【００２４】図１に示されるように、多孔質体９の下面
と嵌着穴７の側面及び底面とによって、多孔質体側真空
室１４が区画されている。一方、吸着面Ｓ上にウェハＷ
を載置した場合には、吸着溝１０の内壁面とウェハＷの
裏面とによって、吸引溝側真空室１５が区画される。ま
た、多孔質体側真空室１４と真空通路１１とは、小径の
連通路１６によって連通されている。

【００２５】また、プレートベース６の内部には、空気
導入路１７が穿設されている。この空気導入路１７の一
端は多孔質体側真空室１４内において開口し、その他端
はプレートベース６の側面において開口している。前記
空気導入路１７の途上には、ニードル弁１８の一部を構
成する弁室１９が形成されている。プレートベース６の
側面にある開口部２０のすぐ上部には、前記弁室１９に
連通するねじ孔２１が透設されている。このねじ孔２１
内には、外周面にねじ山を有するニードル２２が螺入さ
れている。弁室１９内に到達するニードル２２の先端部
は、同弁室１９の下流側口をほぼ塞いだ状態にある。従
って、このニードル２２により、空気導入路１７内にお
ける空気の流通が規制されている。なお、空気導入路１
７内に流入する空気の量は、ニードル２２の螺入程度を
変更することによって適宜調整することが可能である。

【００２６】次に、この真空チャック２の吸着プレート
３の使用方法及び作用・効果について説明する。使用時
においては、まずウェハＷを吸着プレート３の吸着面Ｓ
上に載置する。このとき、配線形成領域Ｒ1 が多孔質体
９の上部に位置し、配線非形成領域Ｒ2が吸引溝１０の
上部に位置するよう、ウェハＷのアライメントを行う。

【００２７】そして、真空ポンプを作動させることによ
り、上記の真空引き経路を介して真空引きを行う。する
と、吸引溝側真空室１５内の空気は、真空通路１１，１
３及び真空ポンプを経て外部へ排出される。また、多孔
質体側真空室１４内の空気は、連通路１６、真空通路１
１，１３及び真空ポンプを経て外部へ排出される。な
お、真空引きを行うと多孔質体側真空室１４内が負圧に
なるため、空気導入路１７から多孔質体側真空室１４内
へ僅かながら大気圧領域の空気が流入する。従って、多
孔質体側真空室１４内の真空度は、吸引溝側真空室１５
内の真空度よりもいくぶん小さくなる。具体的にいう
と、前記ニードル弁１８によって、多孔質体側真空室１
４内の真空度は３５０Torr〜６００Torr程度に設定さ
れ、吸引溝側真空室１５内の真空度は３００Torr〜６５
０Torr程度に設定される。この場合、粉塵が多孔質体側
真空室１４内へ逆流することを未然に防止するために、
両者の真空度の差は少なくとも５０Torr以上であること
が好ましい。ただし、多孔質体９の占める吸引面積のほ
うが吸引溝１０のそれに比較して圧倒的に大きいことか
ら、トータルの吸引力は多孔質体９のほうが圧倒的に大
きい。

【００２８】さて、以上のように真空引きがなされる
と、多孔質体９の吸引力によってウェハＷの配線形成領
域Ｒ1 が多孔質体９側に吸引され、結果としてウェハＷ
全体が吸着面Ｓに吸着される。多孔質体９による吸引に
よると、ウェハＷの片側面のほぼ全体が均等に吸着され
るため、配線形成領域Ｒ1 に撓みが生じることはない。
よって、表面研削時における配線形成領域Ｒ1 の変形が
確実に防止され、後に行われるフォトリソグラフィ工程
を支障なく実施することができる。

【００２９】なお、このようにウェハＷを固定した状態
で砥石４による表面研削を行うと、ウェハＷの周囲にシ
リコンや研磨材等に由来する粉塵が飛散する。しかし、
本実施例の構成によれば、ウェハＷの外周部が吸引溝１
０の吸引力によって吸引されているため、ウェハＷと吸
着面Ｓとの界面に隙間ができにくい。従って、ウェハＷ
の外周部の浮き上がりが防止され、界面からウェハＷの
下面側への粉塵の侵入が確実に阻止される。ゆえに、多
孔質体９の気孔が粉塵によって目詰まりすることもなく
なる。従って、繰り返す使用により多孔質体９の吸着力
が悪化するという事態も回避される。

【００３０】また、たとえ界面から粉塵が侵入した場合
であっても、その粉塵は多孔質体９へ到る以前に吸引溝
１０によって吸引され、真空通路１１等を経て外部に排
出されてしまう。しかし、吸引溝１０は多孔質体９のよ
うに微細な気孔を有するわけではないので、目詰まりを
起こす心配もない。

【００３１】なお、本発明は例えば次のように変更する
ことが可能である。 （１）図３に示される別例１の吸着プレート３０のよう
な構成としてもよい。即ち、プレートベース６の内部に
は、多孔質体側真空室１４とプレートベース６の底面と
を連通させる真空通路３１が形成されている。それに対
して、支持柱５の内部には、２つの真空通路１３，３２
が形成されている。従って、この吸着プレート３０に
は、吸引溝側真空室１５用の真空引き経路とは別個に、
多孔質体側真空室１４用の真空引き経路が形成されてい
る。この場合においても、実施例のときと同じく、吸引
溝側真空室１５の真空度を多孔質体側真空室１４の真空
度よりも大きく設定することが好ましい。

【００３２】（２）第２の吸引凹部は、必ずしも実施例
の吸引溝１０のように連続した形状でなくてもよい。例
えば、図４に示される別例２の吸着プレート３５のよう
に、多孔質体９の周囲に楕円形状の吸引穴３６を複数個
配列した構成としてもよい。勿論、前記吸引穴３６の形
状として、円や矩形などの楕円形以外の任意の形状を採
用することも可能である。

【００３３】（３）空気導入路１７の開口部２０を別の
位置に、例えばプレートベース６の下面等に設けてもよ
い。このような位置に開口部２０を設けておくと、開口
部２０から多孔質体側真空室１４へ粉塵が入り込みにく
くなる。また、ニードル２２への粉塵の付着も防止され
る。なお、実施例の構成からニードル弁１８を省略する
ことも可能であり、さらにはニードル弁１８及び空気導
入路１７を省略することも可能である。このようにする
と全体の構造がより簡単になる。

【００３４】（４）多孔質体９として焼結三ふっ化樹脂
を使用した実施例に代え、例えば焼結四ふっ化樹脂、焼
結ナイロン樹脂、焼結ポリアセタール樹脂等のようなそ
の他の焼結樹脂を使用することも可能である。また、こ
れらの焼結樹脂のほかにも、焼結銅、焼結ステンレス等
のような焼結金属や、焼結セラミックスなどを使用する
ことも許容される。

【００３５】（５）多孔質体側真空室１４の真空度は、
吸引溝側真空室１５のそれに比べて必ずしも相対的に小
さくなくてよく、同程度または相対的に大きくてもよ
い。 （６）実施例とは異なり、第２の吸引凹部１０，３６
を、ウェハＷの非配線領域Ｒ2 に対応する箇所よりも外
側となるように配置することも許容される。即ち、吸着
面Ｓ上にウェハＷを載置すると、第２の吸引凹部１０，
３６がウェハＷを包囲した状態となる。このようにした
場合、ウェハＷの周囲に飛散した粉塵を第２の吸引凹部
１０，３６によって吸引させることができる。その結
果、粉塵が界面からウェハＷの下面側へ侵入する確率が
小さくなり、多孔質体９の目詰まりが防止される。

【００３６】（７）第２の吸引凹部である吸引溝１０は
一重である必要はなく、例えば二重、三重、四重に形成
されてもよい。 （８）本発明は実施例のようなポリッシングマシン１に
適用されるばかりでなく、例えばラッピングマシンやグ
ラインディングマシン等に適用されることができる。ま
た、本発明が解決しようとする課題とは直接的な関係は
ないが、本発明の思想をＣＶＤ装置、エッチング装置、
アッシング装置等のような他の半導体製造装置に適用す
ることも可能である。また、板状被加工物もシリコン等
のウェハＷに限定されることはなく、他種金属からなる
板材、ガラス製の板材、セラミックス製の板材、樹脂製
の板材等であってもよい。

【００３７】ここで、特許請求の範囲に記載された技術
的思想のほかに、前述した実施例及び別例によって把握
される技術的思想をその効果とともに以下に列挙する。 （１） 請求項３，４において、吸引溝の幅を１mm〜２
mmに設定すること。この構成であると、ウェハの配線形
成領域の変形を確実に防止できる。

【００３８】（２） 請求項４において、第１の吸引凹
部側の真空室内の真空度と、第２の吸引凹部側の真空室
内の真空度との差を、少なくとも５０Torr以上に設定す
ること。このようにすると、粉塵の逆流を未然に防止で
きる。

【００３９】なお、本明細書中において使用した技術用
語を次のように定義する。 「多孔質体： 少なくとも吸着面となりうる平坦な面を
備える、焼結三ふっ化樹脂、焼結四ふっ化樹脂、焼結ナ
イロン樹脂、焼結ポリアセタール樹脂等のような焼結樹
脂をいうほか、焼結銅、焼結ステンレス等のような焼結
金属や、焼結セラミックスなどをいう。」

【００４０】

【発明の効果】以上詳述したように、請求項１〜４に記
載の発明によれば、加工時に発生する粉塵が板状被加工
物の下面側へ侵入することが阻止されるため、多孔質体
の目詰まりを防止することができる。しかも、これらの
発明によれば、板状被加工物を極力変形させることなく
確実に吸着することができる。特に請求項２に記載の発
明によれば、より確実に目詰まりを防止することができ
る。また、請求項３に記載の発明によれば、板状被加工
物がウェハである場合でも、同ウェハの配線形成領域の
変形を伴うことなく確実に吸着することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例の真空チャックの吸着プレートを示す部
分断面図。

【図２】同吸着プレート及びウェハを示す斜視図。

【図３】別例１の真空チャックの吸着プレートを示す部
分断面図。

【図４】別例２の真空チャックの吸着プレートを示す斜
視図。

【図５】（ａ）〜（ｃ）は従来の吸着プレートを示す部
分断面図。

【符号の説明】

２…真空チャック、３，３０，３５…吸着プレート、７
…第１の吸引凹部としての嵌着穴、７ａ…開口部、９…
多孔質体、１０…第２の吸引凹部としての吸引溝、１１
…真空通路、１４…第１の吸引凹部側の真空室としての
多孔質体側真空室、１５…第２の吸引凹部側の真空室と
しての吸引溝側真空室、１６…連通路、１７…空気導入
路、Ｗ…板状被加工物としてのウェハ、Ｓ…吸着面、Ｒ
1 …ウェハの配線形成領域、Ｒ2 …ウェハの配線非形成
領域。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】真空引き手段による真空引きによって、吸
   着面（Ｓ）上に板状被加工物（Ｗ）を固定させる真空チ
   ャック（２）の吸着プレート（３，３０，３５）であっ
   て、前記吸着面（Ｓ）上の所定領域に前記真空引き手段
   に連通する第１の吸引凹部（７）を設け、かつ前記第１
   の吸引凹部（７）の周囲に前記真空引き手段に連通する
   第２の吸引凹部（１０，３６）を設けるとともに、前記
   第１の吸引凹部（７）の開口部（７ａ）に多孔質体
   （９）を嵌合させた真空チャックの吸着プレート。
2. 【請求項２】前記第２の吸引凹部（１０）は、前記第１
   の吸引凹部（７）を包囲するように設けられた吸引溝で
   ある請求項１に記載の真空チャックの吸着プレート。
3. 【請求項３】前記板状被加工物（Ｗ）がウェハである場
   合、前記第１の吸引凹部（７）は同ウェハの配線形成領
   域（Ｒ1 ）に対応する箇所に配設され、前記第２の吸引
   凹部（１０，３６）は前記配線形成領域（Ｒ1 ）の周囲
   に存在する配線非形成領域（Ｒ2 ）に対応する箇所に配
   設される請求項１または２に記載の真空チャックの吸着
   プレート。
4. 【請求項４】前記第２の吸引凹部（１０，３６）側の真
   空室（１５）と前記真空引き手段とを連通させる真空通
   路（１１）と、その真空通路（１１）と前記第１の吸引
   凹部（７）側の真空室（１４）とを連通させる連通路
   （１６）と、前記第１の吸引凹部（７）側の真空室（１
   ４）内に大気圧領域の空気を流入させる空気導入路（１
   ７）とを備えた請求項１乃至３のいずれか１項に記載の
   真空チャックの吸着プレート。