TWI823656B - 晶圓加工裝置 - Google Patents

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Abstract

提供一種晶圓加工裝置，其作成透過抑制將夾盤與夾盤基座固定的固定螺絲的熱膨脹使軸力變化減低而得以高精度進行加工的構造。

該晶圓加工裝置具備：恆溫冷卻水源23，其將恆溫冷卻水供給到夾盤台12以將夾盤15大致定溫地保持；及環狀的罩蓋27，其至少覆蓋夾盤15的外周側面整體而設置，將從夾盤台12的外周側面排出之恆溫冷卻水儲留在與夾盤台12的外周側面之間並供給到固定螺絲17側。

Description

晶圓加工裝置
本發明係有關一種晶圓加工裝置，特別是有關對保持在旋轉的夾盤台之圓板狀的晶圓，可高精度實施磨削及研磨等之加工的晶圓加工裝置。
以往，在有關對半導體晶圓(以下，僅稱為「晶圓」)的表面進行平坦地磨削加工之加工裝置方面，已知一種裝置，其具備將圓板狀的晶圓吸引保持的夾盤台、及具有對其晶圓實施磨削的磨削用砂輪之旋轉加工輪，且透過磨削用砂輪進行晶圓的表面磨削。
在這樣的磨削裝置中，在進行磨削加工的情況，蓄熱在磨削用砂輪等之加工熱經由晶圓被蓄熱在夾盤台。其結果，或有夾盤台熱膨脹，使以微米(micron)單位的精度進行加工之晶圓的加工受阻的情形。
於是，以往即提案有具備冷卻功能的夾盤台。該夾盤台具備載置晶圓之圓板狀的夾盤(吸引板)及在夾盤的背面側的冷卻手段。而且，提案有在夾盤內部的流路流通經調整溫度後的水，以減低夾盤的熱膨脹之技術(例如，參照專利文獻1、專利文獻2)。
又，亦提案一種在和夾盤一體旋轉的夾盤基座 上設置流路，透過在夾盤基座上的流路流通經溫度調節後的水以減低夾盤的熱膨脹之技術(參照專利文獻3)。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2014-237200號公報
[專利文獻2]日本特開2018-27588號公報
[專利文獻3]日本特開2017-69429號公報
然而，專利文獻1、專利文獻2、專利文獻3所記載之技術雖可減低夾盤的熱膨脹，但是將夾盤與夾盤基座之間固定的固定螺絲等之構件通常與夾盤及夾盤基座等係以相異的材料形成。因此，源自夾盤及夾盤基座的熱傳到固定螺絲，迄至其固定螺絲成為與夾盤及夾盤基座約略相同溫度為止會耗費時間，其間固定螺絲等會引起熱膨脹。該固定螺絲的熱膨脹招致固定夾盤的軸力變化，其結果，導致夾盤的形狀發生變化。因此，具有在第1片的加工到第N片的加工為止的期間容易產生精度差的問題點。
於是，為提供一種透過抑制將夾盤與夾盤基座固定之固定螺絲的熱膨脹，使軸力變化減低而可高精度進行加工的構造之晶圓加工裝置而衍生應解決之技術的課題，本發明以解決該課題為目的。
本發明係為達成上述目的而提案，請求項1所記載的發明提供一種晶圓加工裝置，具備夾盤台，其以複數個固定螺絲對將晶圓吸引保持的夾盤及與前述夾盤一體旋轉的夾盤基座之間作固定，其中具備：恆溫冷卻水供給手段，其將恆溫冷卻水供給到前述夾盤台以將前述夾盤大致定溫地保持；及環狀的罩蓋，其至少覆蓋前述夾盤的外周側面的大致整體，將從前述夾盤台的外周側面排出之前述恆溫冷卻水儲留在與前述夾盤台的前述外周側面之間並供給到前述固定螺絲側。
根據該構成，透過將恆溫冷卻水從恆溫冷卻水供給手段向夾盤台流通，使夾盤及夾盤基座被保持為定溫。又，同時使供給到夾盤台的恆溫冷卻水從夾盤台的外周側面排出，其排出的恆溫冷卻水在形成於覆蓋夾盤台的外周側面的大致整體而設置之環狀的罩蓋與夾盤台之間的間隙被承接。接著，於間隙內囤積既定量的恆溫冷卻水，當將囤積在間隙的恆溫冷卻水積極地供給到固定螺絲側時，即可縮短固定螺絲直到成為與夾盤及夾盤台相同溫度為止的時間。藉此，可將在加工時的固定螺絲的熱膨脹變化抑制在最小限度。因此，抑制將夾盤固定的軸力之變化，可消除從晶圓的第1片的加工到第N片的加工為止的期間之加工精度差，得以高精度加工晶圓。
請求項2所記載的發明提供一種晶圓加工裝置，在如請求項1所記載的構成中，前述罩蓋延伸到與前述固定螺絲的頭部大致相同高度，前述恆溫冷卻水可儲留 到前述固定螺絲的頭部浸入前述恆溫冷卻水之位置。
根據該構成，由於罩蓋延伸到固定螺絲的高度，故在環狀的罩蓋與夾盤台之間隙承接到的恆溫冷卻水囤積到固定螺絲的頭部浸入的位置。因此，在環狀的罩蓋與夾盤台之間隙承接到的恆溫冷卻水係通過固定螺絲的頭部與固定螺絲直接接觸，可積極地進行固定螺絲的溫度調節。
請求項3所記載的發明提供一種晶圓加工裝置，在如請求項1或2所記載的構成中，前述夾盤具有狹縫，從前述夾盤的外周側面切割安裝前述固定螺絲的安裝孔的內周側面。
根據該構成，在環狀的罩蓋與夾盤台之間隙承接到的恆溫冷卻水，通過狹縫與固定螺絲的外周側面一邊直接接觸一邊囤積到固定螺絲的頭頂部。因此，在環狀的罩蓋與夾盤台之間隙承接到的恆溫冷卻水，通過狹縫並與從螺固於螺紋孔內的固定螺絲的外周側面到頭部的範圍直接接觸，可積極地進行固定螺絲的溫度調節。
根據本發明，恆溫冷卻水從恆溫冷卻水供給手段流向夾盤台，可將夾盤保持為定溫，同時使供給到夾盤台的恆溫冷卻水從夾盤台的外周側面排出，該排出的恆溫冷卻水，由形成在將夾盤台的外周側面的大致整體覆蓋而設置之環狀的罩蓋與夾盤台之間的間隙承接，將在其間隙承接到的恆溫冷卻水供給到固定螺絲側，以固定螺絲的溫 度可成為與恆溫冷卻水約略相同溫度之方式積極地作調整，故而可縮短直到固定螺絲成為與夾盤及夾盤台相同溫度為止的時間。又，可將在加工時的固定螺絲的熱膨脹變化抑制在最小限度。藉此，將夾盤固定的軸力之變化受到抑制，可將夾盤的形狀保持成約略一定，因而消除從晶圓第1片的加工到第N片的加工為止的期間之精度差，可將晶圓的高精度加工。
10:旋轉機構部
11:裝置本體
12:夾盤台
13:旋轉接頭
14:夾盤基座
15:夾盤
16:恆溫控制部
17:固定螺絲
17A:頭部
18:吸引板
18A:吸附面
19:夾盤側框體
20:安裝孔
20A:擴孔
21:水路
21A:環狀水路部
21B:環狀水路部
21C:環狀水路部
21D:環狀水路部
21E:連通水路部
21F:供水口
21G:排水口
22:供水配管
23:恆溫冷卻水源(恆溫冷卻水供給手段)
24:夾盤用配管
25:真空源
26:基座側框體
26A:凹槽
27:罩蓋
27A:本體部
27B:固定凸緣
27C:間隙調整凸緣
27D:排出口
28:恆溫冷卻水儲留室
29:動力部
29A:馬達
29B:動力傳遞皮帶
29C:皮帶輪
29D:皮帶輪
30:曲徑罩蓋
31:狹縫
32:固定螺絲
33:螺紋孔
50:控制裝置
H:高度
O:中心
W:晶圓
δ1:間隙
δ2:間隙
[圖1]係概略顯示本發明實施形態的晶圓加工裝置中之旋轉機構部的要部構成，(A)係其旋轉機構部的立體圖，(B)係(A)的A-A線剖面箭頭記號圖。
[圖2]係形成在該旋轉機構部中的夾盤基座之恆溫控制通路之構造說明圖。
[圖3]係圖1所示的旋轉機構部的部分放大圖，(A)係其立體圖，(B)係(A)的B-B線剖面箭頭記號圖。
[圖4]係顯示圖3所示的該旋轉機構部的一變形例之部分放大圖，(A)係其立體圖，(B)係(A)的C-C線剖面箭頭記號圖。
本發明為達成提供一種透過抑制夾盤與固定夾盤基座的固定螺絲之熱膨脹，而建構成使軸力變化減低並可高精度進行加工的晶圓加工裝置之目的，係透過如下構成來實現，亦即一種晶圓加工裝置，具備夾盤台，其以 複數個固定螺絲對將晶圓吸引保持的夾盤及與前述夾盤一體旋轉的夾盤基座之間作固定，其特徴為具備：恆溫冷卻水供給手段，其將恆溫冷卻水供給到前述夾盤台以將前述夾盤大致定溫地保持；及環狀的罩蓋，其至少覆蓋前述夾盤的外周側面的大致整體，將從前述夾盤台的外周側面排出之前述恆溫冷卻水儲留在與前述夾盤台的前述外周側面之間並供給到前述固定螺絲側。
以下，依據附件圖面來詳細地說明本發明實施形態的一實施例。此外，在以下的實施例中，於提及構成要素的數、數值、量、範圍等之情況，除非特別明示的情況及在原理上清楚限定為特定的數的情況，否則不被其特定的數所限定，可為特定的數以上或以下。
又，於提及構成要素等的形狀、位置關係時，除非特別明示的情況及在原理上認為明顯非那樣的情況等，否則實質上包含與其形狀等近似或類似者等。
又，為使特徴容易瞭解，圖式或有將特徴的部分放大等而誇大的情況，構成要素的尺寸比例等未必與實際相同。又，為使構成要素的剖面構造容易瞭解，剖面圖中或有省略一部分的構成要素之剖面線的情況。
又，在以下的說明中，表示上下、左右等之方向的表現並非絕對，在是描繪本發明之晶圓加工裝置的各部之姿勢的情況是合適的，但在其姿勢變化時則需因應姿勢的變化而變更解釋。又，實施例之說明整體賦予相同要素相同的符號。
以下，舉出將本發明實施形態的晶圓加工裝置應用在將晶圓的表面加工成平坦的磨削裝置之情況為例，一邊參照圖1至圖3一邊針對適合的實施例作詳細說明。
圖1係概略地顯示本發明的晶圓加工裝置中的旋轉機構部10的要部構成，(A)係其旋轉機構部10的立體圖，(B)係(A)的A-A線剖面箭頭記號圖。晶圓加工裝置具有安裝於裝置本體11的旋轉機構部10。又，晶圓加工裝置的整體係按照藉由控制裝置50內的程式所預先決定的順序被控制。
旋轉機構部10具有將未圖示的晶圓保持並進行水平旋轉的夾盤台12。夾盤台12係保持晶圓並配置於未圖示的磨削部的下方，使晶圓抵接於磨削部的旋轉中之磨削用砂輪而對晶圓的表面進行磨削加工。
夾盤台12具備藉由旋轉接頭13安裝成可旋轉的圓板狀的夾盤基座14、可一體旋轉地安裝於夾盤基座14上之相同的圓板狀的夾盤15、及位在夾盤15與夾盤基座14之間並配置在夾盤基座14的恆溫控制部16等。夾盤15與夾盤基座14之間係被以屬於緊固構件的固定螺絲17固定。
夾盤15具備形成圓板狀的吸引板18及夾盤側框體19。夾盤側框體19係將吸引板18的外周側面及下面圍繞並與吸引板18一體化。吸引板18係藉由多孔質保持構件所構成，其上面成為將晶圓吸引保持的吸附面18A。而且，本實施例中，夾盤15的夾盤側框體19係以氧化鋁(aluminum oxide)形成，夾盤基座14與固定螺絲17皆以不鏽鋼(SUS)形成。
於夾盤側框體19，沿著圓周方向以大致等間隔設置在吸引板18的外周外側貫通於上下方向的複數個(本實施例中是8個)安裝孔20。另一方面，在夾盤基座14側，對應於夾盤側框體19的安裝孔20，形成有與安裝孔20相同數量的螺紋孔33。然後，使安裝孔20與螺紋孔33對應，將夾盤側框體19重疊於夾盤基座14上，當將固定螺絲17從夾盤側框體19的上側通過安裝孔20分別螺固於螺紋孔33時，夾盤15與夾盤基座14以夾盤台12的中心O為同中心固定成一體。此外，在安裝孔20的上部，設有擴孔20A。又，擴孔20A的一部分係在夾盤側框體19的外周面開口，使固定螺絲17的側部在夾盤側框體19的外周面側露出。
恆溫控制部16係在夾盤基座14的上面與夾盤15對向設置。恆溫控制部16，乃係形成剖面挖掘成U字的槽，以夾盤15的下面(界面)覆蓋其槽的上面並塞住的水路21而成。
其水路21，如圖3所示，係由形成同心狀的複數個(本實施例中為21A、21B、21C、21D等4個)環狀水路部21A、21B、21C、21D，及將該等各環狀水路部21A、21B、21C、21D彼此依序連通的連通水路部21E所構成。
又，於設在夾盤基座14的中心側之環狀水路部21A，設有作為供水口21F的貫通孔，於設在夾盤基座14的最外周側之環狀水路部21D，設有排水口21G。此外，供水 口21F藉由通過旋轉接頭13內而配設的供水配管22而與恆溫冷卻水源23連接。另一方面，排水口21G被開口於夾盤基座14的外周部。再者，在夾盤基座14的中心，設有夾盤用配管24。在該夾盤用配管24的一端側被連結於吸引板18的下端部。
恆溫冷卻水源23，係將供給到水路21內的恆溫冷卻水例如調整為大約30℃的溫度並作供給，形成可將夾盤15的整體調整成大約30℃的溫度。另一方面，真空源25係藉由夾盤用配管24對吸引板18進行抽真空而賦予吸引力，成為可將晶圓W吸附保持於吸引板18的吸附面18A。
又，在夾盤基座14的外周面，安裝有呈環狀的基座側框體26。基座側框體26的上面比夾盤基座14的上面稍低，設定成不塞住水路21的排水口21G的前面的高度作設置。另一方面，在基座側框體26的下面，從下面朝上面切入的曲徑(labyrinth)用的凹槽26A是形成涵蓋全周範圍。在曲徑用的凹槽26A配置有曲徑罩蓋(labyrinth cover)30的一部分，該曲徑罩蓋30密封試圖侵入裝置本體11內的處理水，保護具有馬達29A、動力傳遞皮帶29B、皮帶輪29C、皮帶輪29D等的動力部29和旋轉接頭13等。
又，在夾盤側框體19，設有將夾盤15的外周側面的大致整體覆蓋並做成環狀之罩蓋27(cover)。罩蓋27係以與夾盤側框體19相同的氧化鋁所形成，本體部27A的內徑形成比夾盤15的外徑還大。而且，在夾盤側框體19與夾盤15之間形成有間隙，該間隙係形成囤積從排水口21G 排出的恆溫冷卻水之恆溫冷卻水儲留室28而成。又，在本體部27A的下端側，具有向外側折彎的固定凸緣27B，在上端側，設有朝向夾盤15的外周側面並向內側折彎的間隙調整凸緣27C。又，在固定凸緣27B，設有從固定凸緣27B的外周通到內周為止的排出口27D。排出口27D形成剖面大致呈U字狀的凹槽。
罩蓋27係使固定凸緣27B大致密接於基座側框體26的上面，利用固定螺絲32固定於基座側框體26。又，如圖3的(B)所示，在罩蓋27已固定於基座側框體26的狀態下之罩蓋27的高度H，係與在夾盤基座14安裝夾盤15的固定螺絲17的頭部17A的高度大致相等。亦即，罩蓋27係延伸到與固定螺絲17的頭部17A大致相同高度。再者，在本體部27A的內周面與夾盤基座14的外周面之間，以不塞住水路21的排水口21G之方式涵蓋全周之範圍設置間隙δ1。又，罩蓋27的間隙調整凸緣27C的內周面與夾盤15的外周面之間亦設有既定的間隙δ2。間隙調整凸緣27C的內周面與夾盤15的外周面之間的間隙δ2係具有在被囤積於恆溫冷卻水儲留室28內的恆溫冷卻水上升時，該恆溫冷卻水容易流進固定螺絲17的頭部17A的側面之功能，及使從恆溫冷卻水儲留室28內無法藉排出口27D排出而溢出的恆溫冷卻水通過間隙δ2排出罩蓋27的外側之功能。
動力部29，係將藉控制裝置50之控制而旋轉之馬達29A的旋轉，經由繞掛於設在馬達29A的輸出軸的皮帶輪29D與設在旋轉接頭13的旋轉部的皮帶輪29C之間的動 力傳遞皮帶29B傳遞到夾盤台12側，且使夾盤台12以既定的速度定速旋轉。
其次，說明如此構成之加工裝置的動作，首先，在進行磨削加工前，大約30℃的恆溫冷卻水從恆溫冷卻水源23通過供水配管22，流向恆溫控制部16。該恆溫冷卻水係從供水口21F進入水路21內，之後，從排水口21G出去而排出到恆溫冷卻水儲留室28內。該恆溫冷卻水的排出量係以比從罩蓋27的排出口27D排出的量還多些許的方式利用控制裝置50作調整。然後，夾盤台12的夾盤基座14及夾盤15的整體分別被調整成與恆溫冷卻水相同接近大約30℃的溫度。
又，從排水口21G排出的恆溫冷卻水係囤積在恆溫冷卻水儲留室28內，隨著時間的經過在恆溫冷卻水儲留室28內上升。因為在此的罩蓋27的高度被延伸到與固定螺絲17的頭部17A大致相同高度，所以排出到恆溫冷卻水儲留室28內的恆溫冷卻水係上升到固定螺絲17的頭部17A的大致頂部。然後，當恆溫冷卻水上升到固定螺絲17的頭部17A的側面時，固定螺絲17的頭部17A的側面慢慢浸入該恆溫冷卻水之中。藉此，固定螺絲17亦藉恆溫冷卻水的熱而被調整成與恆溫冷卻水大致相同溫度。亦即，夾盤台12的整體被調整成與恆溫冷卻水的溫度(30℃)近似的溫度。
又，斟酌夾盤台12的整體，亦即夾盤基座14和夾盤15及固定螺絲17等分別被調整成與恆溫冷卻水大致相等的溫度時，在夾盤15中之吸引板18的吸附面18A上配 置晶圓W。然後，藉由控制裝置50的控制，當真空源25在吸附面18A上形成負壓時，晶圓W即被吸附保持於吸附面18A上。之後，藉由控制裝置50的控制使馬達29A被驅動旋轉，夾盤台12依馬達29A的驅動力而旋轉。又同時地，未圖示的磨削部被驅動，進行晶圓的表面之磨削加工。
又，於磨削加工中，大約30℃的恆溫冷卻水從恆溫冷卻水源23朝恆溫控制部16通過供水配管22流到夾盤基座14，夾盤基座14及夾盤15被保持一定的溫度，並且從排水口21G排出並囤積於恆溫冷卻水儲留室28內的恆溫冷卻水將固定螺絲17的頭部17A的側面浸入，固定螺絲17亦藉由其恆溫冷卻水的熱被調整成與恆溫冷卻水大致相同溫度。藉此，磨削加工中，夾盤台12的整體，亦即夾盤基座14和夾盤15及固定螺絲17分別被保持約略與恆溫冷卻水大致相同溫度。
因此，在本實施例的加工裝置中，透過恆溫冷卻水從屬於恆溫冷卻水供給手段的恆溫冷卻水源23流向夾盤台12，使夾盤15及吸引板18大致被保持為定溫。又，使供給到夾盤台12的恆溫冷卻水從夾盤台12的外周側面排出，將其被排出的恆溫冷卻水以在覆蓋夾盤台12的外周側面整體而設置的環狀的罩蓋27與夾盤台12之間隙的恆溫冷卻水儲留室28承接，利用囤積在恆溫冷卻水儲留室28內的恆溫冷卻水積極地進行固定螺絲17的溫度調整，故而可縮短固定螺絲17直到成為與夾盤15及夾盤台12相同溫度為止的時間，並可將在加工時的固定螺絲17的熱膨脹變化抑制 在最小限度。藉此，抑制將夾盤15固定的軸力之變化而可將夾盤15的形狀保持成約略一定。因此，可消除從晶圓的第1片的加工到第N片的加工為止的期間之加工精度差，得以高精度加工晶圓。又，在環狀的罩蓋27與夾盤台12之間隙剩下的恆溫冷卻水，可通過設於罩蓋27的排出口27D及設於罩蓋27與夾盤15之間的間隙δ1排出到夾盤台12之外。
圖4係顯示圖3所示的旋轉機構部10之一變形例的部分放大圖，(A)係其立體圖，(B)係(A)的C-C線剖面箭頭記號圖。此外，圖4所示的變形例係將通過固定夾盤15與夾盤基座14的固定螺絲17之如下構成的狹縫31設置於夾盤15，亦即，該狹縫31係於夾盤15側的安裝孔20處，以從夾盤15的外周側面連通到安裝孔20的內周側面內之狀態切割而於安裝孔20內開口。因為圖4中的其他構成係與圖1至圖3的構成相同，所以對與圖1至圖3相同的構成構件賦予相同符號並省略說明，僅針對不同構造的部分作說明。此外，狹縫31的開口寬度係以比固定螺絲17的螺紋直徑小，固定螺絲17從狹縫31無法溜出之方式作考慮。
在圖4所示的旋轉機構部10的構造中，從恆溫冷卻水源23供給到恆溫控制部16，進行夾盤15及夾盤基座14的溫度調整，之後，從夾盤基座14的排水口21G排出並被儲存在恆溫冷卻水儲留室28內的恆溫冷卻水係通過狹縫31進入安裝孔20內，將固定螺絲17的外周側面浸入更多。藉此，固定螺絲17亦藉由恆溫冷卻水的熱被積極地調整成與恆溫冷卻水大致相同溫度。在這情況，由於固定螺 絲17浸入在恆溫冷卻水的面積係比圖3所示的構造的情況還多，固定螺絲17迄至成為與恆溫冷卻水的溫度大致相等為止的時間較早。因此，夾盤台12的夾盤基座14和夾盤15及固定螺絲17的整體分別更快接近與恆溫冷卻水相同的大約30℃的溫度。
此外，本發明係可在未悖離本發明的精神下，進行除了上述以外的各種改變，且本發明當然可及於該改變者。
12:夾盤台
14:夾盤基座
15:夾盤
16:恆溫控制部
17:固定螺絲
17A:頭部
18:吸引板
18A:吸附面
19:夾盤側框體
20:安裝孔
20A:擴孔
21:水路
21G:排水口
26:基座側框體
26A:凹槽
27:罩蓋
27A:本體部
27B:固定凸緣
27C:間隙調整凸緣
27D:排出口
28:恆溫冷卻水儲留室
30:曲徑罩蓋
33:螺紋孔
H:高度
δ1:間隙
δ2:間隙

Claims (3)

  1. 一種晶圓加工裝置，具備夾盤台，其以複數個固定螺絲對將晶圓吸引保持的夾盤及與前述夾盤一體旋轉的夾盤基座之間作固定，其特徴為具備：恆溫冷卻水供給手段，其將恆溫冷卻水供給到前述夾盤台以將前述夾盤大致定溫地保持；及環狀的罩蓋，其至少覆蓋前述夾盤的外周側面的大致整體，將從前述夾盤台的外周側面排出之前述恆溫冷卻水儲留在與前述夾盤台的前述外周側面之間並供給到前述固定螺絲側。
  2. 如請求項1之晶圓加工裝置，其中
    前述罩蓋延伸到與前述固定螺絲的頭部大致相同高度，前述恆溫冷卻水可儲留到前述固定螺絲的頭部浸入前述恆溫冷卻水之位置。
  3. 如請求項1或2之晶圓加工裝置，其中
    前述夾盤具有狹縫，從前述夾盤的外周側面切割安裝前述固定螺絲的安裝孔的內周側面。
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