研磨装置のチャックテーブル機構
【課題】保護テープの溶融を防止可能な冷却機構を具備した研磨装置のチャックテーブル機構を提供する。
【解決手段】ウエーハＷを研磨する研磨装置のチャックテーブル機構であって、吸引源及び冷却水供給源に選択的に接続可能な連通路１０８が形成された支持基台１００と、連通路に接続された複数の環状連通路１１２と嵌合凹部１０３を有し、支持基台に搭載固定されたチャックテーブル本体１０２と、チャックテーブル本体の嵌合凹部に嵌合され、ウエーハを保持する保持面を有する多孔質の吸着チャック１０４とを具備し、チャックテーブル本体は環状連通路を嵌合凹部に連通する複数の連通孔１１８を有しており、環状連通路の幅は連通孔の直径の２倍以上であることを特徴とする。
【解決手段】ウエーハＷを研磨する研磨装置のチャックテーブル機構であって、吸引源及び冷却水供給源に選択的に接続可能な連通路１０８が形成された支持基台１００と、連通路に接続された複数の環状連通路１１２と嵌合凹部１０３を有し、支持基台に搭載固定されたチャックテーブル本体１０２と、チャックテーブル本体の嵌合凹部に嵌合され、ウエーハを保持する保持面を有する多孔質の吸着チャック１０４とを具備し、チャックテーブル本体は環状連通路を嵌合凹部に連通する複数の連通孔１１８を有しており、環状連通路の幅は連通孔の直径の２倍以上であることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、研磨加工されるウエーハを保持する研磨装置のチャックテーブル機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウエーハは、複数の回路が格子状に形成された分割予定ライン（ストリート）によって区画されて表面側に形成されており、分割予定ラインを縦横に切削することにより個々の回路毎の半導体チップ（ＩＣ）に分割される。
【０００３】
個々に分割されたチップの小型化及び軽量化を図るために、半導体ウエーハを分割するのに先立って、通常ウエーハの裏面を研削して所定の厚さに形成している。ウエーハの裏面の研削は、通常、ダイヤモンド砥粒をレジンボンドの如き適宜のボンドで固着して形成した研削工具を、高速回転させつつウエーハの裏面に押圧することによって遂行される。
【０００４】
このような研削方法によってウエーハの裏面を研削すると、ウエーハの裏面にマイクロクラック等の加工歪が生成され、これによって個々に分割されたチップの抗折強度が相当低減される。
【０００５】
研削されたウエーハの裏面に生成される加工歪を除去する対策として、研削されたウエーハの裏面を硝酸及びフッ化水素酸を含むエッチング液を使用して化学的エッチングするウエットエッチング法や、エッチングガスを用いるドライエッチング法、遊離砥粒を使用してポリッシングするポリッシング法が用いられてきたが、それぞれ環境負荷の高い廃棄物が排出されるという欠点があった。
【０００６】
この欠点を改善するため、スラリー自体を使用しない乾式の研磨工具や研磨装置が開発され、乾式の研磨方法が実用化されている（例えば、特開２００２−２８３２４３号公報及び特開２００３−５３６６２号公報参照）。
【特許文献１】特開２００２−２８３２４３号公報
【特許文献２】特開２００３−５３６６２号公報
【特許文献３】特開２００５−１５３０９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、この研磨方法は乾式であるが故に、研磨加工中に加工点が発熱するという問題があった。この発熱により、ウエーハ表面に粘着されたデバイス（チップ）保護用の保護テープが溶け、チャックテーブルの多孔質の吸着チャックに張り付いてしまうという大きな問題が発生していた。
【０００８】
従来は、チャックテーブル本体の下面に接する支持基台の上面に冷却用の溝を形成し、この溝中に冷却水を循環させてチャックテーブル本体を冷却し、発熱に対応していたが、発熱部分と冷却部分の間に距離があるため非効率的な冷却状況であり、加工条件を大きく制限しないと、保護テープの溶融が発生してしまうという恐れがあった。
【０００９】
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、保護テープの溶融を防止可能な冷却機構を具備した研磨装置のチャックテーブル機構を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明によると、ウエーハを研磨する研磨装置のチャックテーブル機構であって、吸引源及び冷却水供給源に選択的に接続可能な連通路が形成された支持基台と、該連通路に接続された複数の環状連通路と嵌合凹部を有し、前記支持基台に搭載固定されたチャックテーブル本体と、該チャックテーブル本体の嵌合凹部に嵌合され、ウエーハを保持する保持面を有する多孔質の吸着チャックとを具備し、前記チャックテーブル本体は前記環状連通路を前記嵌合凹部に連通する複数の連通孔を有しており、前記環状連通路の幅は前記連通孔の直径の２倍以上であることを特徴とする研磨装置のチャックテーブル機構が提供される。
【００１１】
好ましくは、環状連通路は６ｍｍ以上の幅を有している。好ましくは、吸着チャックの連通孔からは、吸着チャックから研磨加工が終了したウエーハを取り外す際に、冷却水又は冷却水と圧縮空気との混合流体が噴出される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によると、チャックテーブル本体に冷却時に冷却路として作用する複数の環状連通路を形成したため、チャックテーブル本体の冷却面積が増加し、チャックテーブルブロー時（ウエーハの研磨加工後、水と圧縮空気の混合流体を吸着チャック面から噴出し、ウエーハを吸着チャック面から取り外し易くすること）の冷却効果が高まり、研磨によって加熱された吸着チャックを効率的に冷却することができる。
【００１３】
また、吸着チャックが吸着保持したウエーハを研磨工具で押圧して研磨するという加工のため、チャックテーブル本体の剛性が落ちるとウエーハが中凹形状になってしまう懸念があるが、吸着チャックに面する連通孔の直径を比較的小さくしているため、吸着チャックを支持するチャックテーブル本体の剛性を落とすことなく、冷却と両立させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明実施形態の研磨装置のチャックテーブル機構について図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明実施形態のチャックテーブル機構が装着されるのに適した研磨装置２の斜視図である。研磨装置２のハウジング４は、水平ハウジング部分６と垂直ハウジング部分８から構成される。
【００１５】
垂直ハウジング部分８には上下方向に伸びる１対のガイドレール１２，１４が固定されている。この一対のガイドレール１２，１４に沿って研磨手段（研削ユニット）１６が上下方向に移動可能に装着されている。研磨ユニット１６は支持部２０を介して一対のガイドレール１２，１４に沿って上下方向に移動する移動基台１８に取り付けられている。
【００１６】
研磨ユニット１６は、支持部２０に取り付けられたスピンドルハウジング２２と、スピンドルハウジング２２中に回転可能に収容されたスピンドル２４と、スピンドル２４を回転駆動するサーボモータ２６を含んでいる。
【００１７】
スピンドル２４の先端部にはマウンタ２８が固定されており、このマウンタ２８には研磨ホイール３０がねじ止めされている。図３（Ａ）及び図３（Ｂ）に示すように、研磨ホイール３０は、円盤形状の支持部材９２と同様に円盤形状の研磨部材９４とから構成されている。
【００１８】
支持部材９２には周方向に間隔を置いてその上面から下方に伸びる複数個のねじ穴９６が形成されており、これらのねじ穴９６中にねじを螺合することにより研磨ホイール３０がマウンタ２８に固定される。
【００１９】
研磨部材９４はエポキシ樹脂系接着剤の如き適宜の接着剤によって支持部材９２に接着されている。研磨部材９４はフェルトと、このフェルト中に分散された多数の砥粒とから構成される。研磨部材の詳細は、上述した特許文献１に開示されている。
【００２０】
図１を再び参照すると、研磨装置２は、研磨ユニット１６を一対の案内レール１２，１４に沿って上下方向に移動する研磨ユニット送り機構４４を備えている。研磨ユニット送り機構４４は、ボールねじ４６と、ボールねじ４６の一端部に固定されたパルスモータ４８から構成される。パルスモータ４８をパルス駆動すると、ボールねじ４６が回転し、移動基台１８の内部に固定されたボールねじ４６のナットを介して移動基台１８が上下方向に移動される。
【００２１】
水平ハウジング部分６の凹部１０には、チャックテーブルユニット５０が配設されている。チャックテーブルユニット５０は、図２に示すように、支持基台５２と、支持基台５２に回転自在に配設されたチャックテーブル５４を含んでいる。チャックテーブルユニット５０は更に、チャックテーブル５４を挿通する穴を有したカバー５６を備えている。
【００２２】
チャックテーブルユニット５０は、チャックテーブル移動機構５８により研磨装置２の前後方向に移動される。チャックテーブル移動機構５８は、ボールねじ６０と、ボールねじ６０のねじ軸６２の一端に連結されたパルスモータ６４から構成される。
【００２３】
パルスモータ６４をパルス駆動すると、ボールねじ６０のねじ軸６２が回転し、このねじ軸６２に螺合したナットを有する支持基台５２が研磨装置２の前後方向に移動する。よって、チャックテーブル５４もパルスモータ６４の回転方向に応じて、前後方向に移動する。
【００２４】
図１に示されているように、図２に示した一対のガイドレール６６，６８及びチャックテーブル移動機構５８は蛇腹７０，７２により覆われている。すなわち、蛇腹７０の前端部は凹部１０を画成する前壁に固定され、後端部がカバー５６の前端面に固定されている。また、蛇腹７２の後端は垂直ハウジング部分８に固定され、その前端はカバー５６の後端面に固定されている。
【００２５】
ハウジング４の水平ハウジング部分６には、第１のウエーハカセット７４と、第２のウエーハカセット７６と、ウエーハ搬送手段７８と、ウエーハ仮載置手段８０と、ウエーハ搬入手段８２と、ウエーハ搬出手段８４と、洗浄手段８６が配設されている。更に、ハウジング４の前方にはオペレータが研磨条件等を入力する操作手段８８が設けられている。
【００２６】
また、水平ハウジング部分６の概略中央部には、チャックテーブル５４を洗浄する洗浄水噴射ノズル９０が設けられている。この洗浄水噴射ノズル９０は、チャックテーブル５４がウエーハ搬入・搬出領域に位置づけられた状態において、チャックテーブル５４に保持された研磨加工後のウエーハに向けて洗浄水を噴出する。
【００２７】
チャックテーブルユニット５０は、チャックテーブル移動機構５８のパルスモータ６４をパルス駆動することにより、図１に示した装置奥側の研磨領域と、ウエーハ搬入手段８２からウエーハを受け取りウエーハ搬出手段８４にウエーハを受け渡す手前側のウエーハ搬入・搬出領域との間で移動される。
【００２８】
図４を参照すると、本発明実施形態に係るチャックテーブル（チャックテーブル機構）５４の斜視図が示されている。図５はチャックテーブル５４の平面図、図６は図５の６−６線断面図である。
【００２９】
１００はチャックテーブル５４の円柱状支持基台であり、支持基台１００の上面にはチャックテーブル５４が固定されている。チャックテーブル５４は、セラミックス製のチャックテーブル本体１０２を含んでいる。
【００３０】
チャックテーブル本体１０２の上面には円盤状凹部１０３が形成されており、円盤状凹部１０３には円盤状の吸着チャック１０４が嵌合されている。吸着チャック１０４は、ポーラスなセラミック等から形成された無数の吸引孔を備えた多孔性部材によって形成されている。
【００３１】
支持基台１００には吸引源及び冷却水供給源に選択的に連通可能な連通路１０８が形成されており、この連通路１０８は横方向連通路１１０を介して同心状に形成された複数の環状連通路１１２に接続されている。横方向連通路１１０は放射状に複数本形成されている。
【００３２】
チャックテーブル本体１０２は複数のねじ１０６により支持基台１００の上面に固定されている。チャックテーブル本体１０２は、図７の底面図に示されるように、同心状に形成された複数の環状連通路１１４を有しており、各環状連通路１１４支持基台１００に形成された環状連通路１１２にそれぞれ接続されている。
【００３３】
支持基台１００に形成された環状連通路１１２とチャックテーブル本体１０２に形成された環状連通路１１４の接合面にはパッキン１１６が設けられており、環状連通路１１２，１１４の接合面をシールしている。好ましくは、チャックテーブル本体１０２に形成された環状連通路１１４は６ｍｍ以上の幅を有している。より好ましくは、約８ｍｍの幅を有している。
【００３４】
チャックテーブル本体１０２に形成された各環状連通路１１４はそれぞれ複数の連通孔１１８により嵌合凹部１０３に連通されている。図７に示されるように、各環状連通路１１４は円周方向に等間隔離間された複数の連通孔１１８により嵌合凹部１０３に連通されている。好ましくは、環状連通路１１４は連通孔１１８の直径の２倍以上の幅を有している。好ましくは、連通孔１１８の直径は約３ｍｍであり、環状連通路１１４の幅は約８ｍｍである。
【００３５】
チャックテーブル５４によるウエーハＷの吸着時には、図８に最も良く示されるように、連通路１０８は吸引源開閉弁１３０を介して吸引源１２４に接続され、矢印１２０に示すようにエアが吸引されてウエーハＷは吸着チャック１０４により真空吸着される。
【００３６】
この時、冷却水供給源１２６は冷却水開閉弁１３２により閉じられており、圧縮空気供給源１２８は圧縮空気開閉弁１３４により閉じられているため、連通路１０８は冷却水供給源１２６及び圧縮空気供給源１２８から遮断されている。
【００３７】
吸着チャック１０４から研磨加工が終了したウエーハＷを取り外す際には、図９に示すように、吸引源開閉弁１３０を閉じると共に、冷却水開閉弁１３２及び圧縮空気開閉弁１３４を開く。
【００３８】
これにより、冷却水と圧縮空気の混合流体が矢印１２２で示すように連通路１０８に供給され、連通孔１１８から冷却水と圧縮空気との混合流体が噴出され、チャックテーブル５４のチャックテーブル本体１０２及び吸着チャック１０４を冷却すると共に、ウエーハＷの吸着チャック１０４からの取り外しを容易にしている。
【００３９】
このように構成された研磨装置２の研磨作業について以下に説明する。第１のウエーハカセット７４中に収容されるウエーハは、保護テープが表面側（回路が形成されている側の面）に装着された半導体ウエーハであり、従ってウエーハは裏面が上側に位置する状態で第１のカセット７４中に収容されている。このように複数の半導体ウエーハを収容した第１のウエーハカセット７４は、ハウジング４の所定のカセットを搬入領域に載置される。
【００４０】
そして、カセット搬入領域に載置された第１のウエーハカセット７４に収容されていた研磨加工前の半導体ウエーハが全て搬出されると、空のウエーハカセット７４に変えて複数個の半導体ウエーハを収容した新しい第１のウエーハカセット７４が手動でカセット搬入領域に載置される。
【００４１】
一方、ハウジング４の所定のカセット搬出領域に載置された第２のウエーハカセット７６に所定枚数の研磨加工後の半導体ウエーハが搬入されると、かかる第２のウエーハカセット７６は手動で搬出されて、新しい空の第２のウエーハカセット７６がカセット搬出領域に載置される。
【００４２】
第１のウエーハカセット７４に収容された半導体ウエーハは、ウエーハ搬送手段７８の上下動作及び進退動作により搬送され、ウエーハ仮載置手段８０に載置される。ウエーハ仮載置手段８０に載置されたウエーハは、ここで中心合わせが行われた後にウエーハ搬入手段８２の旋回動作によって、ウエーハ搬入・搬出領域に位置せしめられているチャックテーブルユニット５０のチャックテーブル５４に載置され、チャックテーブル５４によって吸引保持される。
【００４３】
このようにチャックテーブル５４がウエーハを吸引保持したならば、チャックテーブル移動機構５８を作動して、チャックテーブルユニット５４を移動して装置後方の研磨領域に位置づける。
【００４４】
チャックテーブル５４が装置後方の研磨領域に位置付けられると、回転駆動されている研磨ホイール３０の研磨部材９４が吸着チャック１０４に吸着されているウエーハＷの裏面に押圧される。チャックテーブル５４も同時に回転されてウエーハＷの裏面が乾式研磨され、残留加工歪が除去される。
【００４５】
ウエーハＷの研磨が終了すると、チャックテーブル５４は装置手前側のウエーハ搬入・搬出領域に移動され、研磨加工が終了したウエーハＷを吸着チャック１０４から取り外す。
【００４６】
この時、冷却水と圧縮空気との混合流体を連通孔１１８から噴出することにより、乾式研磨で加熱された吸着チャック１０４を冷却すると共に、吸着チャック面からウエーハＷを取り外し易くする。
【００４７】
次いで、洗浄水噴射ノズル９０から洗浄水を噴射してチャックテーブル５４に保持されている研磨加工されたウエーハＷの被研磨面（裏面）を洗浄すると共に、チャックテーブル５４も洗浄する。
【００４８】
次いで、ウエーハＷはウエーハ搬出手段８４により洗浄手段８６に搬送される。洗浄手段８６に搬送されたウエーハは、ここで洗浄されると共に、スピン乾燥される。次いで、ウエーハＷはウエーハ搬送手段７８により第２のウエーハカセット７６の所定位置に収納される。
【００４９】
上述した実施形態では、吸着チャック１０４から研磨加工が終了したウエーハＷを取り外す際に、連通孔１１８から冷却水と圧縮空気との混合流体を噴出させるようにしているが、本発明はこれに限定されるものではなく、冷却水のみを連通路１０８に供給して、連通孔１１８から冷却水のみを噴出させるようにしても良い。
【００５０】
上述した本実施形態によると、チャックテーブル本体１０２に冷却時に冷却路として作用する複数の環状連通路１１４を形成したため、チャックテーブル本体１０２の冷却面積が増加し、チャックテーブルブロー時（ウエーハの研磨加工後、水と圧縮空気の混合流体を吸着チャック１０４の上面から噴出し、ウエーハＷを吸着チャック面から取り外し易くすること）の冷却効果が高まり、研磨によって加熱された吸着チャック１０４を効率的に冷却することが出来る。
【００５１】
また、吸着チャック１０４が吸着保持したウエーハＷを研磨工具（研磨ホイール）で押圧して研磨するという加工のため、吸着チャック本体１０２の剛性が落ちるとウエーハが中凹形状になってしまう懸念があるが、吸着チャック１０４に面する連通孔１１８の直径を比較的小さくしているため、吸着チャック１０４を支持するチャックテーブル本体１０２の剛性を落とすことなく、冷却と両立させることができる。
【００５２】
一般的に、従来のチャックテーブル機構は、ウエーハの研削と研磨で同じものを用いているが、本発明のチャックテーブル機構を研削に用いることに何の問題もないため、例えば、特許文献３に開示されたような研削手段と研磨手段の両方を備えた加工装置に本発明のチャックテーブル機構を採用することも出来、研磨時においては、従来のチャックテーブル機構に比べて良好な冷却効果を期待できる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明が適用可能な研磨装置の外観斜視図である。
【図２】チャックテーブルユニットの斜視図である。
【図３】図３（Ａ）は研磨ホイールの表面側斜視図、図３（Ｂ）は研磨ホイールの裏面側斜視図である。
【図４】本発明実施形態に係るチャックテーブルの斜視図である。
【図５】チャックテーブルの平面図である。
【図６】図５の６−６線断面図である。
【図７】チャックテーブル本体の底面図である。
【図８】ウエーハ吸着時の作用を説明する断面図である。
【図９】チャックテーブルブロー時の作用を説明する断面図である。
【符号の説明】
【００５４】
２ 研磨装置
１６ 研磨手段（研磨ユニット）
２４ スピンドル
２６ サーボモータ
３０ 研磨ホイール
５０ チャックテーブルユニット
５４ チャックテーブル
１００ 支持基台
１０２ チャックテーブル本体
１０４ 吸着チャック
１０８ 連通路
１１２，１１４ 環状連通路
１１８ 連通孔
１２４ 吸引源
１２６ 冷却水供給源
１２８ 圧縮空気供給源
【技術分野】
【０００１】
本発明は、研磨加工されるウエーハを保持する研磨装置のチャックテーブル機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウエーハは、複数の回路が格子状に形成された分割予定ライン（ストリート）によって区画されて表面側に形成されており、分割予定ラインを縦横に切削することにより個々の回路毎の半導体チップ（ＩＣ）に分割される。
【０００３】
個々に分割されたチップの小型化及び軽量化を図るために、半導体ウエーハを分割するのに先立って、通常ウエーハの裏面を研削して所定の厚さに形成している。ウエーハの裏面の研削は、通常、ダイヤモンド砥粒をレジンボンドの如き適宜のボンドで固着して形成した研削工具を、高速回転させつつウエーハの裏面に押圧することによって遂行される。
【０００４】
このような研削方法によってウエーハの裏面を研削すると、ウエーハの裏面にマイクロクラック等の加工歪が生成され、これによって個々に分割されたチップの抗折強度が相当低減される。
【０００５】
研削されたウエーハの裏面に生成される加工歪を除去する対策として、研削されたウエーハの裏面を硝酸及びフッ化水素酸を含むエッチング液を使用して化学的エッチングするウエットエッチング法や、エッチングガスを用いるドライエッチング法、遊離砥粒を使用してポリッシングするポリッシング法が用いられてきたが、それぞれ環境負荷の高い廃棄物が排出されるという欠点があった。
【０００６】
この欠点を改善するため、スラリー自体を使用しない乾式の研磨工具や研磨装置が開発され、乾式の研磨方法が実用化されている（例えば、特開２００２−２８３２４３号公報及び特開２００３−５３６６２号公報参照）。
【特許文献１】特開２００２−２８３２４３号公報
【特許文献２】特開２００３−５３６６２号公報
【特許文献３】特開２００５−１５３０９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、この研磨方法は乾式であるが故に、研磨加工中に加工点が発熱するという問題があった。この発熱により、ウエーハ表面に粘着されたデバイス（チップ）保護用の保護テープが溶け、チャックテーブルの多孔質の吸着チャックに張り付いてしまうという大きな問題が発生していた。
【０００８】
従来は、チャックテーブル本体の下面に接する支持基台の上面に冷却用の溝を形成し、この溝中に冷却水を循環させてチャックテーブル本体を冷却し、発熱に対応していたが、発熱部分と冷却部分の間に距離があるため非効率的な冷却状況であり、加工条件を大きく制限しないと、保護テープの溶融が発生してしまうという恐れがあった。
【０００９】
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、保護テープの溶融を防止可能な冷却機構を具備した研磨装置のチャックテーブル機構を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明によると、ウエーハを研磨する研磨装置のチャックテーブル機構であって、吸引源及び冷却水供給源に選択的に接続可能な連通路が形成された支持基台と、該連通路に接続された複数の環状連通路と嵌合凹部を有し、前記支持基台に搭載固定されたチャックテーブル本体と、該チャックテーブル本体の嵌合凹部に嵌合され、ウエーハを保持する保持面を有する多孔質の吸着チャックとを具備し、前記チャックテーブル本体は前記環状連通路を前記嵌合凹部に連通する複数の連通孔を有しており、前記環状連通路の幅は前記連通孔の直径の２倍以上であることを特徴とする研磨装置のチャックテーブル機構が提供される。
【００１１】
好ましくは、環状連通路は６ｍｍ以上の幅を有している。好ましくは、吸着チャックの連通孔からは、吸着チャックから研磨加工が終了したウエーハを取り外す際に、冷却水又は冷却水と圧縮空気との混合流体が噴出される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によると、チャックテーブル本体に冷却時に冷却路として作用する複数の環状連通路を形成したため、チャックテーブル本体の冷却面積が増加し、チャックテーブルブロー時（ウエーハの研磨加工後、水と圧縮空気の混合流体を吸着チャック面から噴出し、ウエーハを吸着チャック面から取り外し易くすること）の冷却効果が高まり、研磨によって加熱された吸着チャックを効率的に冷却することができる。
【００１３】
また、吸着チャックが吸着保持したウエーハを研磨工具で押圧して研磨するという加工のため、チャックテーブル本体の剛性が落ちるとウエーハが中凹形状になってしまう懸念があるが、吸着チャックに面する連通孔の直径を比較的小さくしているため、吸着チャックを支持するチャックテーブル本体の剛性を落とすことなく、冷却と両立させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明実施形態の研磨装置のチャックテーブル機構について図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明実施形態のチャックテーブル機構が装着されるのに適した研磨装置２の斜視図である。研磨装置２のハウジング４は、水平ハウジング部分６と垂直ハウジング部分８から構成される。
【００１５】
垂直ハウジング部分８には上下方向に伸びる１対のガイドレール１２，１４が固定されている。この一対のガイドレール１２，１４に沿って研磨手段（研削ユニット）１６が上下方向に移動可能に装着されている。研磨ユニット１６は支持部２０を介して一対のガイドレール１２，１４に沿って上下方向に移動する移動基台１８に取り付けられている。
【００１６】
研磨ユニット１６は、支持部２０に取り付けられたスピンドルハウジング２２と、スピンドルハウジング２２中に回転可能に収容されたスピンドル２４と、スピンドル２４を回転駆動するサーボモータ２６を含んでいる。
【００１７】
スピンドル２４の先端部にはマウンタ２８が固定されており、このマウンタ２８には研磨ホイール３０がねじ止めされている。図３（Ａ）及び図３（Ｂ）に示すように、研磨ホイール３０は、円盤形状の支持部材９２と同様に円盤形状の研磨部材９４とから構成されている。
【００１８】
支持部材９２には周方向に間隔を置いてその上面から下方に伸びる複数個のねじ穴９６が形成されており、これらのねじ穴９６中にねじを螺合することにより研磨ホイール３０がマウンタ２８に固定される。
【００１９】
研磨部材９４はエポキシ樹脂系接着剤の如き適宜の接着剤によって支持部材９２に接着されている。研磨部材９４はフェルトと、このフェルト中に分散された多数の砥粒とから構成される。研磨部材の詳細は、上述した特許文献１に開示されている。
【００２０】
図１を再び参照すると、研磨装置２は、研磨ユニット１６を一対の案内レール１２，１４に沿って上下方向に移動する研磨ユニット送り機構４４を備えている。研磨ユニット送り機構４４は、ボールねじ４６と、ボールねじ４６の一端部に固定されたパルスモータ４８から構成される。パルスモータ４８をパルス駆動すると、ボールねじ４６が回転し、移動基台１８の内部に固定されたボールねじ４６のナットを介して移動基台１８が上下方向に移動される。
【００２１】
水平ハウジング部分６の凹部１０には、チャックテーブルユニット５０が配設されている。チャックテーブルユニット５０は、図２に示すように、支持基台５２と、支持基台５２に回転自在に配設されたチャックテーブル５４を含んでいる。チャックテーブルユニット５０は更に、チャックテーブル５４を挿通する穴を有したカバー５６を備えている。
【００２２】
チャックテーブルユニット５０は、チャックテーブル移動機構５８により研磨装置２の前後方向に移動される。チャックテーブル移動機構５８は、ボールねじ６０と、ボールねじ６０のねじ軸６２の一端に連結されたパルスモータ６４から構成される。
【００２３】
パルスモータ６４をパルス駆動すると、ボールねじ６０のねじ軸６２が回転し、このねじ軸６２に螺合したナットを有する支持基台５２が研磨装置２の前後方向に移動する。よって、チャックテーブル５４もパルスモータ６４の回転方向に応じて、前後方向に移動する。
【００２４】
図１に示されているように、図２に示した一対のガイドレール６６，６８及びチャックテーブル移動機構５８は蛇腹７０，７２により覆われている。すなわち、蛇腹７０の前端部は凹部１０を画成する前壁に固定され、後端部がカバー５６の前端面に固定されている。また、蛇腹７２の後端は垂直ハウジング部分８に固定され、その前端はカバー５６の後端面に固定されている。
【００２５】
ハウジング４の水平ハウジング部分６には、第１のウエーハカセット７４と、第２のウエーハカセット７６と、ウエーハ搬送手段７８と、ウエーハ仮載置手段８０と、ウエーハ搬入手段８２と、ウエーハ搬出手段８４と、洗浄手段８６が配設されている。更に、ハウジング４の前方にはオペレータが研磨条件等を入力する操作手段８８が設けられている。
【００２６】
また、水平ハウジング部分６の概略中央部には、チャックテーブル５４を洗浄する洗浄水噴射ノズル９０が設けられている。この洗浄水噴射ノズル９０は、チャックテーブル５４がウエーハ搬入・搬出領域に位置づけられた状態において、チャックテーブル５４に保持された研磨加工後のウエーハに向けて洗浄水を噴出する。
【００２７】
チャックテーブルユニット５０は、チャックテーブル移動機構５８のパルスモータ６４をパルス駆動することにより、図１に示した装置奥側の研磨領域と、ウエーハ搬入手段８２からウエーハを受け取りウエーハ搬出手段８４にウエーハを受け渡す手前側のウエーハ搬入・搬出領域との間で移動される。
【００２８】
図４を参照すると、本発明実施形態に係るチャックテーブル（チャックテーブル機構）５４の斜視図が示されている。図５はチャックテーブル５４の平面図、図６は図５の６−６線断面図である。
【００２９】
１００はチャックテーブル５４の円柱状支持基台であり、支持基台１００の上面にはチャックテーブル５４が固定されている。チャックテーブル５４は、セラミックス製のチャックテーブル本体１０２を含んでいる。
【００３０】
チャックテーブル本体１０２の上面には円盤状凹部１０３が形成されており、円盤状凹部１０３には円盤状の吸着チャック１０４が嵌合されている。吸着チャック１０４は、ポーラスなセラミック等から形成された無数の吸引孔を備えた多孔性部材によって形成されている。
【００３１】
支持基台１００には吸引源及び冷却水供給源に選択的に連通可能な連通路１０８が形成されており、この連通路１０８は横方向連通路１１０を介して同心状に形成された複数の環状連通路１１２に接続されている。横方向連通路１１０は放射状に複数本形成されている。
【００３２】
チャックテーブル本体１０２は複数のねじ１０６により支持基台１００の上面に固定されている。チャックテーブル本体１０２は、図７の底面図に示されるように、同心状に形成された複数の環状連通路１１４を有しており、各環状連通路１１４支持基台１００に形成された環状連通路１１２にそれぞれ接続されている。
【００３３】
支持基台１００に形成された環状連通路１１２とチャックテーブル本体１０２に形成された環状連通路１１４の接合面にはパッキン１１６が設けられており、環状連通路１１２，１１４の接合面をシールしている。好ましくは、チャックテーブル本体１０２に形成された環状連通路１１４は６ｍｍ以上の幅を有している。より好ましくは、約８ｍｍの幅を有している。
【００３４】
チャックテーブル本体１０２に形成された各環状連通路１１４はそれぞれ複数の連通孔１１８により嵌合凹部１０３に連通されている。図７に示されるように、各環状連通路１１４は円周方向に等間隔離間された複数の連通孔１１８により嵌合凹部１０３に連通されている。好ましくは、環状連通路１１４は連通孔１１８の直径の２倍以上の幅を有している。好ましくは、連通孔１１８の直径は約３ｍｍであり、環状連通路１１４の幅は約８ｍｍである。
【００３５】
チャックテーブル５４によるウエーハＷの吸着時には、図８に最も良く示されるように、連通路１０８は吸引源開閉弁１３０を介して吸引源１２４に接続され、矢印１２０に示すようにエアが吸引されてウエーハＷは吸着チャック１０４により真空吸着される。
【００３６】
この時、冷却水供給源１２６は冷却水開閉弁１３２により閉じられており、圧縮空気供給源１２８は圧縮空気開閉弁１３４により閉じられているため、連通路１０８は冷却水供給源１２６及び圧縮空気供給源１２８から遮断されている。
【００３７】
吸着チャック１０４から研磨加工が終了したウエーハＷを取り外す際には、図９に示すように、吸引源開閉弁１３０を閉じると共に、冷却水開閉弁１３２及び圧縮空気開閉弁１３４を開く。
【００３８】
これにより、冷却水と圧縮空気の混合流体が矢印１２２で示すように連通路１０８に供給され、連通孔１１８から冷却水と圧縮空気との混合流体が噴出され、チャックテーブル５４のチャックテーブル本体１０２及び吸着チャック１０４を冷却すると共に、ウエーハＷの吸着チャック１０４からの取り外しを容易にしている。
【００３９】
このように構成された研磨装置２の研磨作業について以下に説明する。第１のウエーハカセット７４中に収容されるウエーハは、保護テープが表面側（回路が形成されている側の面）に装着された半導体ウエーハであり、従ってウエーハは裏面が上側に位置する状態で第１のカセット７４中に収容されている。このように複数の半導体ウエーハを収容した第１のウエーハカセット７４は、ハウジング４の所定のカセットを搬入領域に載置される。
【００４０】
そして、カセット搬入領域に載置された第１のウエーハカセット７４に収容されていた研磨加工前の半導体ウエーハが全て搬出されると、空のウエーハカセット７４に変えて複数個の半導体ウエーハを収容した新しい第１のウエーハカセット７４が手動でカセット搬入領域に載置される。
【００４１】
一方、ハウジング４の所定のカセット搬出領域に載置された第２のウエーハカセット７６に所定枚数の研磨加工後の半導体ウエーハが搬入されると、かかる第２のウエーハカセット７６は手動で搬出されて、新しい空の第２のウエーハカセット７６がカセット搬出領域に載置される。
【００４２】
第１のウエーハカセット７４に収容された半導体ウエーハは、ウエーハ搬送手段７８の上下動作及び進退動作により搬送され、ウエーハ仮載置手段８０に載置される。ウエーハ仮載置手段８０に載置されたウエーハは、ここで中心合わせが行われた後にウエーハ搬入手段８２の旋回動作によって、ウエーハ搬入・搬出領域に位置せしめられているチャックテーブルユニット５０のチャックテーブル５４に載置され、チャックテーブル５４によって吸引保持される。
【００４３】
このようにチャックテーブル５４がウエーハを吸引保持したならば、チャックテーブル移動機構５８を作動して、チャックテーブルユニット５４を移動して装置後方の研磨領域に位置づける。
【００４４】
チャックテーブル５４が装置後方の研磨領域に位置付けられると、回転駆動されている研磨ホイール３０の研磨部材９４が吸着チャック１０４に吸着されているウエーハＷの裏面に押圧される。チャックテーブル５４も同時に回転されてウエーハＷの裏面が乾式研磨され、残留加工歪が除去される。
【００４５】
ウエーハＷの研磨が終了すると、チャックテーブル５４は装置手前側のウエーハ搬入・搬出領域に移動され、研磨加工が終了したウエーハＷを吸着チャック１０４から取り外す。
【００４６】
この時、冷却水と圧縮空気との混合流体を連通孔１１８から噴出することにより、乾式研磨で加熱された吸着チャック１０４を冷却すると共に、吸着チャック面からウエーハＷを取り外し易くする。
【００４７】
次いで、洗浄水噴射ノズル９０から洗浄水を噴射してチャックテーブル５４に保持されている研磨加工されたウエーハＷの被研磨面（裏面）を洗浄すると共に、チャックテーブル５４も洗浄する。
【００４８】
次いで、ウエーハＷはウエーハ搬出手段８４により洗浄手段８６に搬送される。洗浄手段８６に搬送されたウエーハは、ここで洗浄されると共に、スピン乾燥される。次いで、ウエーハＷはウエーハ搬送手段７８により第２のウエーハカセット７６の所定位置に収納される。
【００４９】
上述した実施形態では、吸着チャック１０４から研磨加工が終了したウエーハＷを取り外す際に、連通孔１１８から冷却水と圧縮空気との混合流体を噴出させるようにしているが、本発明はこれに限定されるものではなく、冷却水のみを連通路１０８に供給して、連通孔１１８から冷却水のみを噴出させるようにしても良い。
【００５０】
上述した本実施形態によると、チャックテーブル本体１０２に冷却時に冷却路として作用する複数の環状連通路１１４を形成したため、チャックテーブル本体１０２の冷却面積が増加し、チャックテーブルブロー時（ウエーハの研磨加工後、水と圧縮空気の混合流体を吸着チャック１０４の上面から噴出し、ウエーハＷを吸着チャック面から取り外し易くすること）の冷却効果が高まり、研磨によって加熱された吸着チャック１０４を効率的に冷却することが出来る。
【００５１】
また、吸着チャック１０４が吸着保持したウエーハＷを研磨工具（研磨ホイール）で押圧して研磨するという加工のため、吸着チャック本体１０２の剛性が落ちるとウエーハが中凹形状になってしまう懸念があるが、吸着チャック１０４に面する連通孔１１８の直径を比較的小さくしているため、吸着チャック１０４を支持するチャックテーブル本体１０２の剛性を落とすことなく、冷却と両立させることができる。
【００５２】
一般的に、従来のチャックテーブル機構は、ウエーハの研削と研磨で同じものを用いているが、本発明のチャックテーブル機構を研削に用いることに何の問題もないため、例えば、特許文献３に開示されたような研削手段と研磨手段の両方を備えた加工装置に本発明のチャックテーブル機構を採用することも出来、研磨時においては、従来のチャックテーブル機構に比べて良好な冷却効果を期待できる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明が適用可能な研磨装置の外観斜視図である。
【図２】チャックテーブルユニットの斜視図である。
【図３】図３（Ａ）は研磨ホイールの表面側斜視図、図３（Ｂ）は研磨ホイールの裏面側斜視図である。
【図４】本発明実施形態に係るチャックテーブルの斜視図である。
【図５】チャックテーブルの平面図である。
【図６】図５の６−６線断面図である。
【図７】チャックテーブル本体の底面図である。
【図８】ウエーハ吸着時の作用を説明する断面図である。
【図９】チャックテーブルブロー時の作用を説明する断面図である。
【符号の説明】
【００５４】
２ 研磨装置
１６ 研磨手段（研磨ユニット）
２４ スピンドル
２６ サーボモータ
３０ 研磨ホイール
５０ チャックテーブルユニット
５４ チャックテーブル
１００ 支持基台
１０２ チャックテーブル本体
１０４ 吸着チャック
１０８ 連通路
１１２，１１４ 環状連通路
１１８ 連通孔
１２４ 吸引源
１２６ 冷却水供給源
１２８ 圧縮空気供給源
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウエーハを研磨する研磨装置のチャックテーブル機構であって、
吸引源及び冷却水供給源に選択的に接続可能な連通路が形成された支持基台と、
該連通路に接続された複数の環状連通路と嵌合凹部を有し、前記支持基台に搭載固定されたチャックテーブル本体と、
該チャックテーブル本体の嵌合凹部に嵌合され、ウエーハを保持する保持面を有する多孔質の吸着チャックとを具備し、
前記チャックテーブル本体は前記環状連通路を前記嵌合凹部に連通する複数の連通孔を有しており、
前記環状連通路の幅は前記連通孔の直径の２倍以上であることを特徴とする研磨装置のチャックテーブル機構。
【請求項２】
前記環状連通路は６ｍｍ以上の幅を有することを特徴とする請求項１記載の研磨装置のチャックテーブル機構。
【請求項３】
前記連通孔は、前記吸着チャックから研磨加工が終了したウエーハを取り外す際に、冷却水又は冷却水と圧縮空気との混合流体を噴出すことを特徴とする請求項１又は２記載の研磨装置のチャックテーブル機構。
【請求項１】
ウエーハを研磨する研磨装置のチャックテーブル機構であって、
吸引源及び冷却水供給源に選択的に接続可能な連通路が形成された支持基台と、
該連通路に接続された複数の環状連通路と嵌合凹部を有し、前記支持基台に搭載固定されたチャックテーブル本体と、
該チャックテーブル本体の嵌合凹部に嵌合され、ウエーハを保持する保持面を有する多孔質の吸着チャックとを具備し、
前記チャックテーブル本体は前記環状連通路を前記嵌合凹部に連通する複数の連通孔を有しており、
前記環状連通路の幅は前記連通孔の直径の２倍以上であることを特徴とする研磨装置のチャックテーブル機構。
【請求項２】
前記環状連通路は６ｍｍ以上の幅を有することを特徴とする請求項１記載の研磨装置のチャックテーブル機構。
【請求項３】
前記連通孔は、前記吸着チャックから研磨加工が終了したウエーハを取り外す際に、冷却水又は冷却水と圧縮空気との混合流体を噴出すことを特徴とする請求項１又は２記載の研磨装置のチャックテーブル機構。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００９−１１３１４５（Ｐ２００９−１１３１４５Ａ）
【公開日】平成２１年５月２８日（２００９．５．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２８８０５７（Ｐ２００７−２８８０５７）
【出願日】平成１９年１１月６日（２００７．１１．６）
【出願人】（０００１３４０５１）株式会社ディスコ (2,397)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年５月２８日（２００９．５．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１１月６日（２００７．１１．６）
【出願人】（０００１３４０５１）株式会社ディスコ (2,397)
【Ｆターム（参考）】
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