TWI726113B - 磨削裝置 - Google Patents

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Abstract

抑制熱膨脹所造成之保持平台的傾斜度變化，而良好地磨削晶圓。
磨削裝置(1)，包含保持晶圓(W)之保持平台(24)、及支撐保持平台之支撐平台(26)、及令支撐平台旋轉之馬達(90)、及將支撐平台予以可旋轉地支撐之框體(25)、及從基台(52)支撐框體之至少3個的支撐柱(71)，在各支撐柱的內部形成有貫通孔(71c)、及連通貫通孔和空氣供給源(60)之供給口(73a)、及將流通過貫通孔的空氣朝向支撐平台排氣之排氣口(72a)，對貫通孔流通空氣而冷卻支撐柱，並且將流通過貫通孔的空氣朝向支撐平台排氣。

Description

磨削裝置
本發明有關將被保持於保持平台的晶圓予以磨削之磨削裝置。
磨削晶圓的磨削裝置中，是將被保持於保持平台的保持面之晶圓的上面藉由磨削砥石予以磨削。磨削中，保持平台旋轉，並且旋轉的磨削砥石接觸晶圓而使晶圓受到磨削，因此會在晶圓產生加工熱。在晶圓產生的加工熱會傳導至保持平台，保持平台因承受熱而熱膨脹，藉此可能會變形。因此磨削裝置中，會一面對晶圓的上面供給磨削水一面磨削晶圓，藉此除去加工熱(例如參照專利文獻1)。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2000-006018號公報
不過，當晶圓為藍寶石基板或碳化矽基板等硬基板的情形下必須有磨削荷重，因此會在晶圓貼附由陶瓷所構成的底板(substrate)來取代保護膠帶而將晶圓保持於保持平台。底板容易傳導熱，因此即使對晶圓的上面供給磨削水，加工熱仍會傳熱至底板，而傳導過保持平台，進而傳導至支撐保持平台之支撐柱。此外，因晶圓硬，磨削時間會變長，熱傳導至支撐柱的時間會變長。因此，支撐柱恐會熱膨脹而造成保持平台的保持面的傾斜度變化。
本發明有鑑於這一點而研發，目的在於提供一種抑制熱膨脹所造成之保持平台的傾斜度變化，而能夠良好地磨削晶圓之磨削裝置。
按照本發明，提供一種磨削裝置，其特徵為，具備：基台；及保持手段，包含：保持晶圓之保持平台、及支撐該保持平台之支撐平台、及令該支撐平台旋轉之馬達、及將該支撐平台予以可旋轉地支撐之框體、及在該基台上支撐該框體之至少3根的支撐柱；及磨削手段，將被保持於該保持平台的晶圓藉由磨削砥石予以磨削；該各支撐柱，下端連結至該基台而上端連結至該框體，包含：貫通內部之貫通孔、及連通該貫通孔和空氣供給源之配設於該貫通孔的下端側之供給口、及將流通過該貫通孔的空氣朝向該支撐平台排氣之配設於該貫通孔的上端側之排氣口，對該貫通孔流通空氣而將該各支撐柱冷卻，並且將流通於該貫通孔的空氣朝向該支撐平台排氣，藉此冷卻該支撐平台，防止該支撐柱與該支撐平台之熱變形。
按照此構成，藉由對貫通孔流通空氣，能夠將傳達至支撐柱的加工熱予以冷卻，因此能夠抑制支撐柱的熱膨脹。此外，藉由將空氣朝向支撐平台排氣能夠冷卻支撐平台，因此能夠抑制支撐平台的熱膨脹。因能抑制支撐柱及支撐平台的熱膨脹，會防止保持平台的熱膨脹所造成之傾斜度的變化。因此，晶圓會被適當地保持於保持平台而能夠良好地磨削晶圓。
較佳是，該3個支撐柱當中至少1個支撐柱，具備：調節機構，調節該框體與該基台之距離。該調節機構，具備：基座部，配設於該基台，於從該基台的上面懸垂之方向具備從上端懸垂之第1母螺紋孔；及螺紋柱，連結該基台與該框體，在下端形成有螺合至該第1母螺紋孔之第1公螺紋，並且在上端形成有螺合至第2母螺紋孔之第2公螺紋，該第2母螺紋孔是以不同於該第1母螺紋孔之螺紋螺距平行於該第1母螺紋孔的延伸方向而延伸而貫通該框體。於該調節機構的延伸方向形成有貫通內部之貫通孔，該供給口在該調節機構的下端側連通該貫通孔和空氣供給源，該排氣口在該調節機構的上端側將流通過該貫通孔的空氣朝向該支撐平台排氣，對該貫通孔流通空氣而冷卻該螺紋柱，並且將流通過該貫通孔的空氣朝向該支撐平台排氣來冷卻該支撐平台，防止該螺紋柱與該支撐平台之熱變形。
按照本發明，會抑制熱膨脹所造成之保持平台的傾斜度變化，而能夠良好地磨削晶圓。
21‧‧‧保持手段
24‧‧‧保持平台
26‧‧‧支撐平台
90‧‧‧旋轉手段
25‧‧‧框體
52‧‧‧(移動)基台
71、74‧‧‧支撐柱
71c、74c‧‧‧貫通孔
60‧‧‧空氣供給源
73a、74b‧‧‧供給口
72a、77a‧‧‧排氣口
W‧‧‧晶圓
[圖1]本實施形態之磨削裝置的立體圖。
[圖2]本實施形態之保持手段的縱截面圖。
[圖3]本實施形態之支撐柱及支撐平台的冷卻動作的一例示意截面圖。
以下參照所附圖面，說明本實施形態之磨削裝置。圖1為本實施形態之磨削裝置的立體圖。另，本實施形態之磨削裝置，不限定於如圖1所示般磨削加工專用的裝置構成，例如，亦可組入至以全自動實施磨削加工、研磨加工、洗淨加工等一連串加工之全自動型式的加工裝置。
如圖1所示，磨削裝置1，構成為使用將多數個磨削砥石48以圓環狀配設而成之磨削輪46，來磨削被保持於保持平台24之晶圓W。磨削裝置1，係保持平台24的旋轉軸與磨削輪46的旋轉軸相距間隔而配置，磨削砥石48通過晶圓W的上面，藉此晶圓W被削磨而被薄 化。在晶圓W的下面，藉由蠟等而貼附有外徑比晶圓W還大之圓板狀的底板S。另，作為晶圓W，能夠使用藍寶石、碳化矽等。
在基台11上的柱14，設有令磨削手段41於磨削饋送方向(Z軸方向)對保持平台24朝接近及遠離的方向移動之磨削饋送手段31。磨削饋送手段31，具有配置於柱14之平行於Z軸方向的一對導軌32、及可滑動設置於一對導軌32之馬達驅動的Z軸平台33。在Z軸平台33的背面側形成未圖示之螺帽部，滾珠螺桿34螺合至該些螺帽部。滾珠螺桿34藉由連結至滾珠螺桿34的一端部之驅動馬達35而受到旋轉驅動，藉此，磨削手段41沿著導軌32朝Z軸方向移動。
磨削手段41，透過機殼42而安裝於Z軸平台33的前面，構成為在包含馬達等之心軸43的下端設置座架44。在心軸43設有凸緣45，磨削手段41透過凸緣45而被支撐於機殼42。在座架44的下面，複數個磨削砥石48以真圓的環狀配設而成之磨削輪46可旋轉地被裝配於輪基台47。磨削輪46，藉由心軸43的驅動而旋轉。複數個磨削砥石48，例如是由將鑽石磨削粒藉由金屬結合劑(metal bond)等結合劑予以固定而成之分段式(segmented)砥石所構成。藉由磨削砥石48，磨削被保持於保持平台24之晶圓W。
在磨削手段41的下方，設有保持平台24。在保持平台24的表面，形成有藉由多孔質的多孔材來吸附 晶圓W之保持面23。保持面23，通過夾盤保持平台24內的流路連接至吸引源(未圖示)，藉由在保持面23產生的負壓而晶圓W受到吸引保持。
保持平台24，透過支撐平台26及框體25，藉由立設於後述移動手段50的移動基台(基台)52之3個支撐柱71(74)而從下方受到支撐。支撐平台26，藉由構成後述旋轉手段90之馬達91(參照圖2)而旋轉，藉此保持平台24被旋轉。藉由該些保持平台24、支撐平台26、框體25、支撐柱71(74)、及旋轉手段90，構成保持晶圓W之保持手段21。
在磨削裝置1的基台11的上面，形成有朝X軸方向延伸之矩形狀的開口，此開口被蛇腹狀的防水罩13覆蓋。在防水罩13的下方，設有令保持平台24朝X軸方向移動之移動手段50。
移動手段50，具有配置於移動基台52上之於X軸方向平行的一對導軌51、及配置於其間之滾珠螺桿53。在一對導軌51，可滑動地設置有上述移動基台52。在移動基台52的背面側，形成螺帽部(未圖示)，滾珠螺桿53螺合至此螺帽部。又，連結至滾珠螺桿53的一端部之驅動馬達54受到旋轉驅動，藉此保持平台24會沿著一對導軌51朝X軸方向被挪動。保持平台24藉由移動手段50從晶圓W的搬入位置移動至磨削位置而將晶圓W定位，藉由磨削手段41開始磨削。
磨削中，保持平台旋轉，並且磨削砥石一面 旋轉一面接觸晶圓W而使晶圓W受到磨削，因此會因磨削砥石與晶圓W之摩擦而在晶圓W產生加工熱。加工熱會傳導過保持平台，而傳導至支撐保持平台之支撐平台及支撐柱。因此，支撐柱及支撐平台會因加工熱而有熱膨脹的問題。此外，由於馬達旋轉而會產生馬達熱，保持平台的周圍的溫度會上昇。因此，即使對晶圓W的上面供給磨削水也無法完全除去加工熱，可能會因為支撐柱及支撐平台的熱膨脹而造成保持平台的保持面的傾斜度變化。
當晶圓W為矽等硬質的基板的情形下，晶圓W是透過底板S被保持於保持平台，但加工熱會傳導過底板S而容易傳導至支撐平台及支撐柱。特別是，硬質的晶圓W磨削時間會變長，會對支撐柱及支撐平台長時間持續傳導熱，因此支撐柱及支撐平台的熱膨脹所造成之變化會變大。鑑此本實施形態中，是設計成在支撐柱71(74)形成貫通孔71c、74c來供空氣流通，藉此冷卻傳導至支撐柱71(74)的加工熱，又將空氣朝向支撐平台26排氣，藉此冷卻支撐平台26。
以下參照圖2，詳細說明本實施形態之保持手段的構成。圖2為本實施形態之保持手段的縱截面圖。
如圖2A所示，保持平台24藉由支撐平台26而從下方受到支撐，支撐平台26透過軸承28而可旋轉地被支撐於框體25。在框體25以從外周突出之方式形成有凸緣25a，保持平台24在凸緣25a藉由立設於移動基台52之3個支撐柱71、74(1根未圖示)而受到支撐。在支撐 平台26的側方設置有構成旋轉手段90之馬達91，在馬達91的輸出軸安裝有驅動滑輪(pulley)92。在支撐平台26的下端藉由螺栓安裝有從動滑輪27，在從動滑輪27及驅動滑輪92捲掛有皮帶95。一旦馬達91被驅動，則驅動會透過皮帶95從驅動滑輪92傳達至從動滑輪27，與支撐平台26一體之保持平台24會被旋轉。
支撐柱71，構成為在支撐柱本體71a的上端設置抵壓凸緣25之抵壓部72，在支撐柱本體71a的下端設置接頭(joint)部73。支撐柱71的支撐柱本體71a的下端連接至移動基台52，支撐柱本體71a的上端被插入至框體25的凸緣25a的安裝孔。凸緣25a，藉由設於支撐柱本體71a的中間位置之止擋部分71b而從下方受到支撐。在支撐柱本體71a的上端側配置抵壓部72，透過抵壓部72將螺栓81螺入至形成於支撐柱本體71a的上端側之母螺紋，藉此支撐柱71的上端便連接至框體25。在支撐柱本體71a的內部形成有貫通孔71c。
在支撐柱71的下端側的接頭部73配設有連通貫通孔71c和空氣供給源60之供給口73a，在支撐柱71的上端側的抵壓部72配設有將流至貫通孔71c的空氣朝向支撐平台26排氣之排氣口72a。一旦從空氣供給源60對供給口73a供給空氣，則從供給口73a進入的空氣會通過貫通孔71c而從排氣口72a排氣。藉由流通於支撐柱71內的空氣，傳達至支撐柱71的加工熱會被冷卻，藉由從排氣口72a朝向支撐平台26排氣的空氣，傳達至支撐 平台26的加工熱會被冷卻。如此一來，支撐柱71及支撐平台26會被冷卻而防止熱變形。
此外，支撐柱74，具備調節框體25與移動基台52之距離的調節機構74a。調節機構74a，構成為在立設於移動基台52之棒狀的基座部75與框體25之間配置螺紋柱76，藉由螺紋柱76的旋轉而調節保持平台26的傾斜度。基座部75的上端形成為凸緣狀，基座部75的下端被刻有公螺紋。基座部75被插入至移動基台52的安裝孔，基座部75的上端的凸緣部分抵接至移動基台52的上面，在從移動基台52的下面突出的公螺紋部分透過彈簧墊片86鎖緊有螺帽85。在基座部75，於從移動基台52的上面懸垂之方向，形成有從基座部75的上端懸垂之第1母螺紋孔75a。此外，基座部75，從第1母螺紋孔75a的底部朝向基座部75的下端貫通。
螺紋柱76為兩端螺紋，在螺紋柱76的下端形成有螺入至基座部75的第1母螺紋孔75a之第1公螺紋76a，在螺紋柱76的上端形成有螺入至框體25的第2母螺紋孔25c之第2公螺紋76b。框體25的第2母螺紋孔25c，是以不同於第1母螺紋孔75a之螺紋螺距，平行於第1母螺紋孔75a的延伸方向而延伸。此外，螺紋柱76的內部，從上端朝向下端貫通。
在第2母螺紋孔25c的上方，亦即凸緣25a的上面，形成有窪陷25b，窪陷25b的底面朝向第2母螺紋孔25c貫通。也就是說，框體25，藉由第2母螺紋孔 25c而被貫通。此外，以覆蓋窪陷25b之方式配置抵壓部77，連結棒82透過抵壓部77而被插入至凸緣25a、螺紋柱76、基座部75的貫通孔。在連結棒82的兩端刻有公螺紋，藉由鎖緊二重螺帽83、84來相對於框體25而言安裝至支撐柱74。此外，基座部75透過彈簧墊片86藉由螺帽85被鎖緊，藉此相對於移動基台52而言防止基座部75的鬆脫。此外，連結棒82的下端透過彈簧墊片87藉由二重螺帽84被鎖緊，藉此防止螺紋柱76的第1及第2公螺紋76a、76b的鬆脫。
此外，如上述般，第2母螺紋孔25c是以不同於第1母螺紋孔75a之螺紋螺距而形成，因此藉由令螺紋柱76旋轉，對於基座部75之螺紋柱76的移動量及對於螺紋柱76之框體25的移動量係可變。螺紋柱76的上下動的變化量不同，因此能夠微調整從基台52至框體25之距離。如此一來，能夠精度良好地調節相對於磨削砥石48(參照圖1)的磨削面而言之保持平台24的保持面23的傾斜度。
如圖2B所示，在調節機構74a形成有朝延伸方向貫通內部之貫通孔74c。在貫通孔74c保留間隙插入有連結棒82，此貫通孔74c與連結棒82之間隙係形成空氣的流路。在調節機構74a的下端側，亦即基座部75的下端側，透過密封89連接有具備T字路之接頭部100，接頭部100與基座部75之連接部分被氣密地密封。
在調節機構74a的下端側的接頭部100配設 有連通貫通孔74c和空氣供給源60之供給口74b，在調節機構74a的上端側的抵壓部77配設有將流至貫通孔74c的空氣朝向支撐平台26排氣之排氣口77a。一旦從空氣供給源60對供給口74b供給空氣，則從供給口74b進入的空氣會通過貫通孔74c與連結棒82之間隙而從排氣口77a排氣。由流通於支撐柱74內的空氣，傳達至支撐柱74的加工熱會被冷卻，藉由從排氣口77b朝向支撐平台26排氣的空氣，傳達至支撐平台26的加工熱會被冷卻。如此一來，支撐柱74及支撐平台26會被冷卻而防止熱變形。
接著參照圖3，詳細說明支撐柱71、74及支撐平台26的冷卻動作。圖3為本實施形態之支撐柱及支撐平台的冷卻動作的一例示意截面圖。
如圖3A所示，晶圓W透過底板S被載置於保持平台24的保持面23。一旦馬達91被驅動，從從動滑輪27被驅動而支撐平台26旋轉(參照圖2)，藉此保持平台24被旋轉。磨削砥石48(參照圖1)旋轉而接觸晶圓W，一面對晶圓W的上面供給磨削水一面磨削晶圓W(參照圖1)。此時，因晶圓W與磨削砥石48之摩擦而產生加工熱，並且由於馬達熱而保持平台24的周圍的空氣會被加溫。加工熱傳導至底板S，傳導過保持平台24，而傳導至支撐保持平台24之支撐平台26、框體25及支撐柱71、74。此外，由於馬達熱而框體25及支撐柱71、74的周圍的空氣被加溫，加工熱會變得難以被除去。
在此情形下，支撐柱71中，藉由空氣供給源60對供給口73a送入空氣，從供給口73a通過貫通孔71c朝向排氣口72a流入。流通於貫通孔71c的空氣會一面從支撐柱71奪取熱一面冷卻，而從排氣口72a朝向支撐平台26排氣。如此一來，支撐柱71會被冷卻而抑制熱膨脹，並且保持平台24的周圍的空氣會被冷卻而透過框體25抑制支撐平台26的熱膨脹。
另一方面，如圖3B所示，支撐柱74中，藉由空氣供給源60對供給口74b送入空氣，從供給口74b通過貫通孔74c與連結棒82之間隙而朝向排氣口77a流入。流通於貫通孔74c的空氣會一面從支撐柱74(螺紋柱76)或凸緣部25a奪取熱一面冷卻而鑽入窪陷25b，從排氣口77a朝向支撐平台26排氣。如此一來，支撐柱74會被冷卻而抑制熱膨脹，並且保持平台23的周圍的空氣會被冷卻而框體25受到冷卻，透過框體25抑制支撐平台26的熱膨脹。
如以上般，藉由對貫通孔71c、74c流通空氣，能夠將傳達至支撐柱71、74的加工熱予以冷卻，因此能夠抑制支撐柱71、74的熱膨脹。此外，藉由將空氣朝向支撐平台26排氣能夠冷卻支撐平台26，因此能夠抑制支撐平台26的熱膨脹。因能抑制支撐柱71、74及支撐平台26的熱膨脹，會防止保持平台24的熱膨脹所造成之傾斜度的變化。因此，晶圓W會被適當地保持於保持平台24而能夠良好地磨削晶圓W。
上述實施形態中，是構成為使用藍寶石、碳化矽作為晶圓W，但晶圓W亦可為矽、砷化鎵等的半導體基板，亦可為由樹脂或金屬等形成之基板。此外，晶圓W亦可不被貼附於底板S。
此外，上述實施形態中，是構成為具有3個支撐柱，但只要具備至少3個支撐柱即可。此外，調節機構可設於所有的支撐柱，亦可設於1個支撐柱。此外，亦可不在所有的支撐柱設有調節機構。
此外，雖說明了本發明的各實施形態，但作為本發明的其他實施形態，亦可為將上述實施形態予以全體地或部分地組合而成者。
此外，本發明之實施形態不限定於上述的各實施形態，在不脫離本發明的技術性思想的意旨之範圍內亦可做各式各樣的變更、置換、變形。甚至，若因技術的進歩或衍生之其他技術，而能夠以別的方式實現本發明之技術性思想，則亦可用該方法來實施。是故，申請專利範圍，涵括本發明的技術性思想之範圍內可能包含之所有的實施態樣。
本實施形態中，說明了將本發明運用於磨削晶圓W之磨削裝置的構成，但亦可運用於將傳導至保持平台的加工熱予以冷卻之加工裝置。
如以上說明般，本發明具有抑制熱膨脹所造成之保持平台的傾斜度變化，而能夠良好地磨削晶圓之功效，特別是對於磨削被保持於保持平台的晶圓之磨削裝置 係為有用。
21‧‧‧保持手段
23‧‧‧保持面
24‧‧‧保持平台
25‧‧‧框體
25a‧‧‧凸緣
25b‧‧‧窪陷
25c‧‧‧第2母螺紋孔
26‧‧‧支撐平台
27‧‧‧從動滑輪
28‧‧‧軸承
52‧‧‧(移動)基台
60‧‧‧空氣供給源
71、74‧‧‧支撐柱
71a‧‧‧支撐柱本體
71b‧‧‧止擋部分
71c、74c‧‧‧貫通孔
72、77‧‧‧抵壓部
72a、77a‧‧‧排氣口
73、100‧‧‧接頭部
73a、74b‧‧‧供給口
74a‧‧‧調節機構
75‧‧‧基座部
75a‧‧‧第1母螺紋孔
76‧‧‧螺紋柱
76a‧‧‧第1公螺紋
76b‧‧‧第2公螺紋
81‧‧‧螺栓
82‧‧‧連結棒
83、84‧‧‧二重螺帽
85‧‧‧螺帽
86、87‧‧‧彈簧墊片
89‧‧‧密封
90‧‧‧旋轉手段
91‧‧‧馬達
92‧‧‧驅動滑輪
95‧‧‧皮帶

Claims (2)

  1. 一種磨削裝置，其特徵為，具備：基台；及保持手段，包含：保持晶圓之保持平台、及支撐該保持平台之支撐平台、及令該支撐平台旋轉之馬達、及將該支撐平台予以可旋轉地支撐之框體、及在該基台上支撐該框體之至少3根的支撐柱；及磨削手段，將被保持於該保持平台的晶圓藉由磨削砥石予以磨削；該各支撐柱，下端連結至該基台而上端連結至該框體，包含：貫通內部之貫通孔、及連通該貫通孔和空氣供給源之配設於該貫通孔的下端側之供給口、及將流通過該貫通孔的空氣朝向該支撐平台排氣之配設於該貫通孔的上端側之排氣口，對該貫通孔流通空氣而將該各支撐柱冷卻，並且將流通於該貫通孔的空氣朝向該支撐平台排氣，藉此冷卻該支撐平台，防止該支撐柱與該支撐平台之熱變形。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之磨削裝置，其中，該3個支撐柱當中至少1個支撐柱，具備：調節機構，調節該框體與該基台之距離，該調節機構，具備：基座部，配設於該基台，於從該基台的上面懸垂之方向具備從上端懸垂之第1母螺紋孔； 及螺紋柱，連結該基台與該框體，在下端形成有螺合至該第1母螺紋孔之第1公螺紋，並且在上端形成有螺合至第2母螺紋孔之第2公螺紋，該第2母螺紋孔是以不同於該第1母螺紋孔之螺紋螺距平行於該第1母螺紋孔的延伸方向而延伸而貫通該框體；於該調節機構的延伸方向形成有貫通內部之貫通孔，該供給口在該調節機構的下端側連通該貫通孔和空氣供給源，該排氣口在該調節機構的上端側將流通過該貫通孔的空氣朝向該支撐平台排氣，對該貫通孔流通空氣而冷卻該螺紋柱，並且將流通過該貫通孔的空氣朝向該支撐平台排氣來冷卻該支撐平台，防止該螺紋柱與該支撐平台之熱變形。
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