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JP2020136500A - チャックテーブル - Google Patents

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Abstract

【課題】被加工物を吸引保持する保持面を有するチャックテーブルにおいて、保持面を洗浄砥石で洗浄せずとも、保持面を加工屑が付着していないきれいな状態に維持し、研削加工又は研磨加工でチャックテーブルに保持された被加工物を均一な厚みに形成できるようにする。【解決手段】被加工物を吸引保持する保持面３０ａを有するポーラス板３０と、保持面３０ａを露出させポーラス板３０を収容する凹部３１０を備えた枠体と、該枠体の凹部３１０の底面に形成される溝と、該溝を流体供給源に連通する供給路と、を備え、さらに、ポーラス板３０は、凹部３１０に収容された際に該溝に対応するように保持面３０ａの反対面に形成され断面が逆椀状の逆椀状凹部を、備え、該溝を流体供給源に連通させ該逆椀状凹部３１０に供給された流体が該逆椀状凹部３１０から放射状に保持面３０ａに向かって流れ、保持面３０ａから流体を噴出させるチャックテーブル３。【選択図】図６

Description

本発明は、半導体ウェーハ等の被加工物を吸引保持するチャックテーブルに関する。
研削装置は、ポーラス部材からなる保持面を有するチャックテーブルの保持面を真空発生装置等の吸引源に連通させ、吸引源が生み出す吸引力で被加工物を保持面上に吸引保持させた状態で研削砥石で所望の厚みまで研削している。該チャックテーブルの構造は、例えば、内側底面に同心円状に複数の吸引溝を備える枠体で板状のポーラス部材を支持するものである。
研削加工後に、チャックテーブルの保持面を水とエアとの混合流体（二流体）を供給する流体供給源に連通させ、保持面から混合流体を噴出させて保持面と被加工物との間に残存する真空吸着力を排除し、被加工物を保持面から離間させている。そして、被加工物を保持面から離間させた後も保持面から混合流体を噴出させ、研削中にポーラス部材内部に吸い込まれた研削屑を保持面から噴出させて除去している。
しかし、保持面から噴出される研削屑は、混合流体をポーラス部材に向かって噴出させる吸引溝に合わせて、保持面において同心円状の縞模様に除去されるため、保持面のそれ以外の部分は、同心円状の縞模様に研削屑が残ってしまう。そのため、例えば特許文献１に開示されている除去工具及び除去方法のように、保持面を洗浄砥石で洗浄するという発明がある。
特開２０１５−０３００８１号公報
しかし、保持面を洗浄砥石で洗浄すると、保持面ごと研削屑を削り落としているため保持面の形状を変化させる事となり、保持面の平坦度（研削砥石の研削面に対する保持面の平行度）を低下させ、被加工物を均一な厚みに研削できなくなるという問題がある。
したがって、被加工物を吸引保持する保持面を有するチャックテーブルにおいては、保持面を洗浄砥石で洗浄せずとも、保持面を加工屑が付着していないきれいな状態に維持し、研削加工又は研磨加工でチャックテーブルに保持された被加工物を均一な厚みに形成できるようにするという課題がある。
上記課題を解決するための本発明は、被加工物を吸引保持する保持面を有するチャックテーブルであって、該保持面を有するポーラス板と、該保持面を露出させ該ポーラス板を収容する凹部を備えた枠体と、該枠体の該凹部の底面に形成される溝と、該溝を流体供給源に連通する供給路と、を備え、さらに、該ポーラス板は、該凹部に収容された際に該溝に対応するように該保持面の反対面に形成され断面が逆椀状の逆椀状凹部を、備え、該溝を該流体供給源に連通させ該逆椀状凹部に供給された流体が該逆椀状凹部から放射状に該保持面に向かって流れ、該保持面から流体を噴出させるチャックテーブルである。
本発明に係るチャックテーブルは、前記逆椀状凹部の最も凹んだところを中心に所定の範囲をマスクするマスク部を備えると好ましい。
被加工物を吸引保持する保持面を有する本発明に係るチャックテーブルは、保持面を有するポーラス板と、保持面を露出させポーラス板を収容する凹部を備えた枠体と、枠体の凹部の底面に形成される溝と、溝を流体供給源に連通する供給路と、を備え、さらに、ポーラス板は、凹部に収容された際に溝に対応するように保持面の反対面に形成され断面が逆椀状の逆椀状凹部を、備えているため、研削加工中に保持面からポーラス部材内に進入した加工屑などを、例えばチャックテーブルから被加工物を離脱させる際に、溝を流体供給源に連通させ逆椀状凹部に供給させた流体を逆椀状凹部から放射状に保持面に向かって流すことによって、保持面全面から流体を噴出させて保持面全面から研削屑を噴出させて除去することが可能となる。
本発明に係るチャックテーブルは、逆椀状凹部の最も凹んだところを中心に所定の範囲をマスクするマスク部を備えることで、溝から逆椀状凹部に噴出した流体が逆椀状凹部の最も凹んだところのみから保持面に向かって流れていくことを防ぎ、逆椀状凹部からより効率的に放射状に流体を保持面全面に向かって広がるように流して噴出させることが可能となる。
研削装置の一例を示す斜視図である。 図２（Ａ）は、ポーラス板の保持面側を示す斜視図である。図２（Ｂ）は、ポーラス板の保持面の反対面側を示す斜視図である。 ポーラス板と枠体とを示す斜視図である。 ポーラス板と枠体とを示す断面図である。 チャックテーブルの一例を示す斜視図である。 チャックテーブルで被加工物を吸引保持している状態を説明する断面図である。 チャックテーブルの保持面から被加工物を離脱可能にすると共に、保持面に付着したり中に入り込んでいたりする研削屑を流体供給により噴出させて除去している状態を説明する断面図である。
図１に示す研削装置１は、本発明に係るチャックテーブル３上に保持された被加工物Ｗを研削手段７によって研削する装置である。研削装置１のベース１０上の前方（−Ｙ方向側）は、チャックテーブル３に対して被加工物Ｗの着脱が行われる領域であり、ベース１０上の後方（＋Ｙ方向側）は、研削手段７によってチャックテーブル３上に保持された被加工物Ｗの研削が行われる領域である。
なお、本発明に係るチャックテーブル３が配設される加工装置は、回転する研磨パッドで被加工物Ｗを研磨して抗折強度を高めたり被研磨面を鏡面にしたりする研磨装置、又は回転する切削ブレードで被加工物Ｗを切削する切削装置であってもよい。
被加工物Ｗは、例えば、シリコン母材等からなる円形の半導体ウェーハであり、図１においては下方を向いている被加工物Ｗの表面Ｗａは、複数のデバイスが形成されており、図示しない保護テープが貼着されて保護されている。被加工物Ｗの裏面Ｗｂは、研削加工が施される被加工面となる。なお、被加工物Ｗはシリコン以外にガリウムヒ素、サファイア、窒化ガリウム、セラミックス、樹脂又はシリコンカーバイド等で構成されていてもよいし、矩形のパッケージ基板等であってもよい。
チャックテーブル３は、カバー３９によって囲繞されていると共に、その下方に配設された回転手段３３によりＺ軸方向の軸心周りに回転可能である。また、チャックテーブル３は、図１に示すカバー３９及びカバー３９に連結された蛇腹カバー３９ａの下方に配設された図示しない移動手段によってＹ軸方向に往復移動可能となっている。
研削領域には、コラム１１が立設されており、コラム１１の前面には研削手段７をチャックテーブル３に対して離間又は接近するＺ軸方向（鉛直方向）に研削送りする研削送り手段５が配設されている。研削送り手段５は、鉛直方向の軸心を有するボールネジ５０と、ボールネジ５０と平行に配設された一対のガイドレール５１と、ボールネジ５０の上端に連結しボールネジ５０を回動させるモータ５２と、内部のナットがボールネジ５０に螺合し側部がガイドレール５１に摺接する昇降板５３とを備えており、モータ５２がボールネジ５０を回動させると、これに伴い昇降板５３がガイドレール５１にガイドされてＺ軸方向に往復移動し、昇降板５３に固定された研削手段７がＺ軸方向に研削送りされる。
チャックテーブル３に保持された被加工物Ｗを研削する研削手段７は、軸方向がＺ軸方向であるスピンドル７０と、スピンドル７０を回転可能に支持するハウジング７１と、スピンドル７０を回転駆動するモータ７２と、スピンドル７０の下端に接続された円環状のマウント７３と、マウント７３の下面に着脱可能に装着された研削ホイール７４と、ハウジング７１を支持し研削送り手段５の昇降板５３にその側面が固定されたホルダ７５とを備える。
研削ホイール７４は、ホイール基台７４１と、ホイール基台７４１の底面に環状に配置された略直方体形状の複数の研削砥石７４０とを備える。研削砥石７４０は、適宜のバインダー（接着剤）でダイヤモンド砥粒等が固着されて成形されており、主にその下面が研削面となる。
スピンドル７０の内部には、研削水供給源に連通し研削水の通り道となる図示しない流路が、スピンドル７０の軸方向（Ｚ軸方向）に貫通して設けられており、該流路は、さらにマウント７３を通り、ホイール基台７４１の底面において研削砥石７４０に向かって研削水を噴出できるように開口している。
研削位置まで＋Ｙ方向に移動したチャックテーブル３に隣接する位置には、例えば、研削中において被加工物Ｗの厚みを接触式にて測定する厚み測定手段３８が配設されている。
本発明に係るチャックテーブル３は、被加工物Ｗを吸引保持する保持面３０ａを有するポーラス板３０と、保持面３０ａを露出させポーラス板３０を収容する凹部３１０（図３参照）を備えた枠体３１と、を備えている。
図２（Ａ）、（Ｂ）に示すように、ポーラス板３０は、例えば、ポーラスセラミックス、ポーラスメタル、多孔質ポリテトラフルオロエチレン、又はポーラスカーボン等で構成されており、その外形が円形状であり、その上面である保持面３０ａは、チャックテーブル３の回転中心を頂点とする極めてなだらかな円錐面となっている。なお、保持面３０ａは平坦面であってもよい。
図３、４に示す枠体３１は、例えば、ステンレス等の金属又はセラミックスで構成されており、その外形が円形板状に形成されている。枠体３１の上面の外周側には所定の高さの環状壁３１２が立設されており、環状壁３１２の内側の領域はポーラス板３０が収容される凹部３１０となっている。凹部３１０の直径（環状壁３１２の内径）は、例えば、ポーラス板３０の直径よりも僅かに小さく設定されており、凹部３１０にポーラス板３０が嵌合可能となっている。
図３に示すように、枠体３１の上面の環状壁３１２の外周囲には、周方向に一定の間隔をおいて複数（例えば４５度間隔で８つ）のボルト挿通穴３１３が厚み方向（Ｚ軸方向）に向かって貫通形成されている。
枠体３１の凹部３１０の底面３１０ａには、枠体３１の回転中心を中心とする同心円状に形成された複数（図３に示す例においては、３本）の円環状の吸引用又はエア供給用の溝３１０ｃと、枠体３１の中心に重なる円形状の吸引用又はエア供給用の溝３１０ｄとが形成されている。なお、枠体３１の凹部３１０に形成される溝は、本実施形態に限定されるものではなく、円環状の溝３１０ｃから周方向に均等に環状吸引溝３１０ｃ同士を連結するように放射状に延びる連結溝がさらに形成されていてもよい。
各円環状の溝３１０ｃの底には、周方向に均等間隔を空けて溝３１０ｃを流体供給源８０（図６参照）に連通する供給路３１４がＺ軸方向に貫通形成されている。また、枠体３１の中心位置にも、円形状の溝３１０ｄを流体供給源８０に連通する供給路３１４が１つＺ軸方向に貫通形成されている。
本実施形態における流体供給源８０は、例えば、ポンプ等からなる水供給源及びコンプレッサー等からなるエア供給源の少なくとも一方を備えており、流体供給源８０が供給することができる流体は、例えば、水とエアとの混合流体である。または、該流体は水である。または、該流体はエアである。
ポーラス板３０は、図４に示す凹部３１０に収容された際に溝３１０ｃに対応するように保持面３０ａの反対面３０ｂに形成され断面が逆椀状の逆椀状凹部３０６を備えている。
本実施形態においては、図２（Ｂ）及び図４に示す逆椀状凹部３０６は、平面視環状でポーラス板３０の回転中心を中心とする同心円状に形成された３本の逆椀状凹部３０６ａと、平面視円形状でポーラス板３０の中心に１つ形成された逆椀状凹部３０６ｂとからなる。即ち、逆椀状凹部３０６ａは、断面が逆椀状となるようにポーラス板３０の反対面３０ｂを環状に切り欠いて形成された溝であり、逆椀状凹部３０６ｂは、断面が逆椀状となるようにポーラス板３０の反対面３０ｂを略半球状に切り欠いて形成された窪みである。図４に示すように、逆椀状凹部３０６ａは枠体３１の複数の環状の溝３１０ｃにそれぞれ相対し、逆椀状凹部３０６ｂは枠体３１の中心に形成された溝３１０ｄに相対する。
なお、環状の逆椀状凹部３０６ａの代わりに、環状に平面視円形の逆椀状凹部３０６ｂを複数点在させてもよい。
例えば、本実施形態のように、図４に示すチャックテーブル３は、各逆椀状凹部３０６ａ及び逆椀状凹部３０６ｂの最も凹んだところを中心に所定の範囲をマスクするマスク部３０７ａ及びマスク部３０７ｂを備えると好ましい。即ち、平面視は環状である各逆椀状凹部３０６ａの該所定の範囲は、マスク部３０７ａとなる非水溶性樹脂等の封止剤が塗布される、又はシールが貼着されて平面視環状にマスクされている。また、平面視は円形状である逆椀状凹部３０６ｂの該所定の範囲は、マスク部３０７ｂとなる非水溶性樹脂等の封止剤が塗布される、又はシールが貼着されて平面視円形状にマスクされている。
チャックテーブル３は、ポーラス板３０の反対面３０ｂに接着剤が塗布され、反対面３０ｂが枠体３１の凹部３１０の底面３１０ａに貼着されることで、図５に示す完成体になる。そして、チャックテーブル３は、例えば図６に示す平面視円形のテーブル基台３６上に固定された状態で図１に示すベース１０上に配設される。即ち、枠体３１の下面をテーブル基台３６の上面に接触させ、テーブル基台３６の上面に形成された図示しないねじ穴とボルト挿通穴３１３とを重ね合わせて、ボルト挿通穴３１３を通した固定ボルト３６８を図示しないねじ穴に螺合させ締め付けることにより、チャックテーブル３がテーブル基台３６に固定された状態になる。
テーブル基台３６の下面に接続されチャックテーブル３を回転させる回転手段３３は、例えば、軸方向がＺ軸方向でありその上端がテーブル基台３６の下面に接続されたスピンドル３３０と、チャックテーブル３の中心を軸にチャックテーブル３を回転させる駆動源となるモータ３３１とを備えたプーリ機構である。モータ３３１のシャフトには、主動プーリ３３２が取り付けられており、主動プーリ３３２には無端ベルト３３３が巻回されている。スピンドル３３０には従動プーリ３３４が取り付けられており、無端ベルト３３３は、この従動プーリ３３４にも巻回されている。モータ３３１が主動プーリ３３２を回転駆動することで、主動プーリ３３２の回転に伴って無端ベルト３３３が回動し、無端ベルト３３３が回動することで従動プーリ３３４及びスピンドル３３０が回転する。
テーブル基台３６の上面から下面にかけては、枠体３１の各供給路３１４に連通する第一の流路３６１が形成されている。第一の流路３６１の上端側は、テーブル基台３６の上面において各供給路３１４に対応するように複数開口している。第一の流路３６１は、例えば枠体３１の内部において１本に合流しており、合流した第一の流路３６１の下端側は、テーブル基台３６の下面に開口している。
スピンドル３３０の内部には、テーブル基台３６の第一の流路３６１に連通する第二の流路３３０ｂが形成されている。また、スピンドル３３０には、回転するスピンドル３３０にエジェクター機構又は真空発生装置等の吸引源８１が生み出す吸引力及び流体供給源８０が供給する流体を遺漏無く移送するロータリージョイント８６が接続されている。
第二の流路３３０ｂは、ロータリージョイント８６、及び金属パイプ又は可撓性を有する樹脂チューブ等の配管８７０を介して流体供給源８０に連通可能となっている。配管８７０上には、ソレノイドバルブ８７１が配設されており、該配管８７０はソレノイドバルブ８７１によって流体供給源８０と吸引源８１とに選択的に接続できる。
以下に、上記図１に示す研削装置１を用いて被加工物Ｗの裏面Ｗｂを研削する場合の、研削装置１の各部の動作、特にチャックテーブル３の動作について説明する。
まず、チャックテーブル３の中心と被加工物Ｗの中心とが略合致するように、被加工物Ｗが裏面Ｗｂを上に向けた状態で保持面３０ａ上に載置される。また、図６に示すソレノイドバルブ８７１が吸引源８１と配管８７０とを連通させ、この状態で、図６に示す吸引源８１が作動して生み出された吸引力が、ロータリージョイント８６、スピンドル３３０の第二の流路３３０ｂ、テーブル基台３６の第一の流路３６１、枠体３１の供給路３１４、及び溝３１０ｃ、３１０ｄを通りポーラス板３０の保持面３０ａに伝達されることにより、チャックテーブル３が被加工物Ｗを裏面Ｗｂが上側を向いた状態で吸引保持する。
次に、被加工物Ｗを保持したチャックテーブル３が、図１に示す研削手段７の下まで＋Ｙ方向へ移動し、研削手段７の研削ホイール７４の回転中心が被加工物Ｗの回転中心に対して所定距離だけ水平方向にずれ、研削砥石７４０の回転軌跡が被加工物Ｗの回転中心を通るようにチャックテーブル３が位置付けられる。
研削手段７が研削送り手段５により−Ｚ方向へと送られ、スピンドル７０の回転に伴って回転する研削砥石７４０が被加工物Ｗの裏面Ｗｂに当接することで研削が行われる。研削中は、回転手段３３によってチャックテーブル３が回転するのに伴って、保持面３０ａ上に保持された被加工物Ｗも回転するので、研削砥石７４０が被加工物Ｗの裏面Ｗｂ全面の研削加工を行う。また、研削水が研削砥石７４０と被加工物Ｗとの接触部位に対して供給され、接触部位が冷却・洗浄される。
厚み測定手段３８による厚み測定がなされつつ、所望の厚みまで被加工物Ｗが研削された後、研削送り手段５が研削手段７を上昇させ被加工物Ｗから離間させる。
被加工物Ｗを保持したチャックテーブル３が、−Ｙ方向へ移動し、研削装置１の着脱領域まで戻される。
図７に示すソレノイドバルブ８７１に通電がされ、ソレノイドバルブ８７１によって流体供給源８０と配管８７０とが連通する。この状態で、流体供給源８０が例えば水とエアとの混合流体を送り出し、該混合流体がロータリージョイント８６、スピンドル３３０の第二の流路３３０ｂ、テーブル基台３６の第一の流路３６１、枠体３１の供給路３１４、及び溝３１０ｃ、３１０ｄに到達し、溝３１０ｃの全周に流れていく。さらに、混合流体は、溝３１０ｃ、３１０ｄから、ポーラス板３０の反対面３０ｂに形成された断面が逆椀状の逆椀状凹部３０６ａ、３０６ｂに向かって＋Ｚ方向に上昇する。
そして、該混合流体は、図７に示すように、逆椀状凹部３０６ａ、３０６ｂによって放射状に上方に向かって広がるようにして保持面３０ａに対して流れていくため、保持面３０ａ全面から満遍なく混合流体を噴出させて保持面３０ａ全面からポーラスに入り込んでいた研削屑等を噴出させて除去することができる。また、保持面３０ａと被加工物Ｗの表面Ｗａとの間に残存する真空吸着力を排除して、被加工物Ｗが保持面３０ａから離脱可能な状態になる。保持面３０ａから被加工物Ｗが図示しない搬送パッドにより離脱した後も、所定時間混合流体の保持面３０ａ全面からの噴出を継続させて、保持面３０ａの洗浄をより完全なものとする。
特に、本実施形態においては、逆椀状凹部３０６ａ、３０６ｂの最も凹んだところを中心に所定の範囲がマスク部３０７ａ、３０７ｂによってマスクされているため、逆椀状凹部３０６ａ、３０６ｂの最も凹んだところのみから混合流体が真上に流れていくことを防ぐことが可能となる。なお、混合流体が溝３１０ｃ、３１０ｄから逆椀状凹部３０６ａ、３０６ｂに移動する際の真上に向かう流れは強いため、マスク部３０７ａ、３０７ｂをその周囲から回りこんでマスク部３０７ａ、３０７ｂの真上に流れていく混合流体もあるため、マスク部３０７ａ、３０７ｂの真上に位置する保持面３０ａから混合流体が噴出しないという事態も発生しない。
本発明に係るチャックテーブル３は上記実施形態に限定されず、その技術的思想の範囲内において種々異なる形態にて実施されてよいことは言うまでもない。また、添付図面に図示されている研削装置１の各構成の形状等についても、これに限定されず、本発明の効果を発揮できる範囲内で適宜変更可能である。
Ｗ：被加工物 Ｗａ：表面 Ｗｂ：裏面
１：研削装置 １０：ベース １１：コラム
３：チャックテーブル
３０：ポーラス板 ３０ａ：保持面
３０６：逆椀状凹部 ３０７：マスク部
３１：枠体 ３１０：凹部 ３１０ａ：底面 ３１０ｃ：溝
３１２：環状壁 ３１３：ボルト挿通穴
３３：回転手段 ３３０：スピンドル ３３１：モータ ３３２：主動プーリ ３３３：無端ベルト ３３４：従動プーリ
３６：テーブル基台
３９：カバー ３９ａ：蛇腹カバー ３８：厚み測定手段
５：研削送り手段 ５０：ボールネジ ５１：ガイドレール ５２：モータ ５３：昇降板
７：研削手段 ７０：スピンドル ７１：ハウジング ７２：モータ ７３：マウント
７４：研削ホイール ７４０：研削砥石 ７５：ホルダ
８０：流体供給源 ８１：吸引源 ８６：ロータリージョイント ８７０：配管 ８７１：ソレノイドバルブ

Claims (2)

  1. 被加工物を吸引保持する保持面を有するチャックテーブルであって、
    該保持面を有するポーラス板と、
    該保持面を露出させ該ポーラス板を収容する凹部を備えた枠体と、
    該枠体の該凹部の底面に形成される溝と、該溝を流体供給源に連通する供給路と、を備え、
    さらに、該ポーラス板は、該凹部に収容された際に該溝に対応するように該保持面の反対面に形成され断面が逆椀状の逆椀状凹部を、備え、
    該溝を該流体供給源に連通させ該逆椀状凹部に供給された流体が該逆椀状凹部から放射状に該保持面に向かって流れ、該保持面から流体を噴出させるチャックテーブル。
  2. 前記逆椀状凹部の最も凹んだところを中心に所定の範囲をマスクするマスク部を備えた請求項１記載のチャックテーブル。
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