研磨装置
【課題】被加工物を保持するチャックテーブルの温度分布を制御して被加工物の厚みを所望の厚みに形成することができる研磨装置を提供する。
【解決手段】被加工物を保持するチャックテーブルと、チャックテーブルに保持された被加工物を研磨する研磨パッドを備えた研磨手段とを具備する研磨装置であって、チャックテーブルは、被加工物を保持する保持面を有する保持テーブルと、保持テーブルを支持する支持部材とを備え、支持部材には中心部から外周に向けて渦巻状に形成された流体通路が設けられており、流体通路に温度制御流体を供給し保持テーブルの中心部から外周部における温度分布を制御する制御流体供給手段を具備している。
【解決手段】被加工物を保持するチャックテーブルと、チャックテーブルに保持された被加工物を研磨する研磨パッドを備えた研磨手段とを具備する研磨装置であって、チャックテーブルは、被加工物を保持する保持面を有する保持テーブルと、保持テーブルを支持する支持部材とを備え、支持部材には中心部から外周に向けて渦巻状に形成された流体通路が設けられており、流体通路に温度制御流体を供給し保持テーブルの中心部から外周部における温度分布を制御する制御流体供給手段を具備している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウエーハ等の被加工物を研磨する研磨装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイス製造工程においては、略円板形状である半導体ウエーハの表面に格子状に配列されたストリートと呼ばれる分割予定ラインによって複数の領域が区画され、この区画された領域にIC、LSI等のデバイスを形成する。このように複数のデバイスが形成された半導体ウエーハをストリートに沿って分割することにより、個々のデバイスを形成する。デバイスの小型化および軽量化を図るために、通常、半導体ウエーハをストリートに沿って切断して個々のデバイスに分割するのに先立って、半導体ウエーハの裏面を研削して所定の厚さに形成している。半導体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ホイールを、高速回転せしめながら半導体ウエーハの裏面に押圧せしめることによって遂行されている。このような研削方式によって半導体ウエーハの裏面を研削すると、半導体ウエーハの裏面に所謂加工歪が生成され、これによって個々に分割されたデバイスの抗折強度が低下するという問題がある。
【０００３】
上述した問題を解消するために、研削加工された半導体ウエーハの裏面を砥粒が混入された研磨パッドによって研磨することにより研削歪を除去する研磨装置が下記特許文献１に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−２４３３４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
而して、ウエーハの裏面を研磨すると外周エッジが加工されやすいため、中央部に比べて外周部の研磨量が多くなり、外周部が中央部より薄くなって厚み精度が悪化するという問題がある。
一方、被加工物の用途によって中央部を外周部より薄くして中凹状に形成したい場合もある。
【０００６】
本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、その主たる技術課題は、被加工物を保持するチャックテーブルの温度分布を制御して被加工物の厚みを所望の厚みに形成することができる研磨装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、被加工物を保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持された被加工物を研磨する研磨パッドを備えた研磨手段と、を具備する研磨装置において、
該チャックテーブルは、被加工物を保持する保持面を有する保持テーブルと、該保持テーブルを支持する支持部材とを備え、該支持部材には中心部から外周に向けて渦巻状に形成された流体通路が設けられており、
該流体通路に温度制御流体を供給し該保持テーブルの中心部から外周部における温度分布を制御する制御流体供給手段を具備している、
ことを特徴とする研磨装置が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明による研磨装置においては、被加工物を保持するチャックテーブルは被加工物を保持する保持面を有する保持テーブルと、該保持テーブルを支持する支持部材とを備え、支持部材には中心部から外周に向けて渦巻状に形成された流体通路が設けられており、流体通路に温度制御流体を供給し保持テーブルの中心部から外周部における温度分布を制御する制御流体供給手段を具備しているので、被加工物を保持する保持テーブルの中心部から外周部における温度分布を被加工物の用途に応じて制御することができる。従って、保持テーブルに保持された被加工物における研磨量を多くしたい領域の温度を高くすることにより、被加工物の厚みを制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明によって構成されたチャックテーブル機構を装備した研磨装置の一実施形態を示す斜視図。
【図２】図１に示す研磨装置に装備される研磨ユニットを構成する研磨工具を示す斜視図。
【図３】図２に示す研磨工具をその下面側から見た状態を示す斜視図。
【図４】図１に示す研磨装置に装備されるチャックテーブル機構およびチャックテーブル移動手段を示す斜視図。
【図５】図４に示すチャックテーブル機構を構成するチャックテーブルおよび制御流体供給手段の要部を破断して示す説明図。
【図６】図５におけるA―A線断面図。
【図７】図５に示す制御流体供給手段の第１の形態を示す説明図。
【図８】図５に示す制御流体供給手段の第２の形態を示す説明図。
【図９】図１に示す研磨装置によって実施する研磨工程の説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明に従って構成された研磨装置の好適な実施形態について、添付図面を参照して更に詳細に説明する。
【００１１】
図１には本発明に従って構成された研磨装置の斜視図が示されている。
図１に示す研磨装置１は、全体を番号２で示す装置ハウジングを具備している。装置ハウジング２は、細長く延在する直方体形状の主部２１と、該主部２１の後端部（図１において右上端）に設けられ上下方向に配設された直立壁２２とを有している。直立壁２２の前面には、上下方向に延びる一対の案内レール２２１、２２１が設けられている。この一対の案内レール２２１、２２１に研磨手段としての研磨ユニット３が上下方向に移動可能に装着されている。
【００１２】
研磨ユニット３は、移動基台３１と該移動基台３１に装着されたスピンドルユニット３２を具備している。移動基台３１は、後面両側に上下方向に延びる一対の脚部３１１、３１１が設けられており、この一対の脚部３１１、３１１に上記一対の案内レール２２１、２２１と摺動可能に係合する被案内溝３１２、３１２が形成されている。このように直立壁２２に設けられた一対の案内レール２２１、２２１に摺動可能に装着された移動基台３１の前面には前方に突出した支持部３１３が設けられている。この支持部３１３にスピンドルユニット３２が取り付けられる。
【００１３】
スピンドルユニット３２は、支持部３１３に装着されたスピンドルハウジング３２１と、該スピンドルハウジング３２１に回転自在に配設された回転スピンドル３２２と、該回転スピンドル３２２を回転駆動するための回転駆動手段としてのサーボモータ３２３とを具備している。回転スピンドル３２２の下端部はスピンドルハウジング３２１の下端を越えて下方に突出せしめられており、その下端には円板形状の工具装着部材３２４が設けられている。なお、工具装着部材３２４には、周方向に間隔をおいて複数のボルト挿通孔（図示していない）が形成されている。この工具装着部材３２４の下面に研磨工具３２５が装着される。研磨工具３２５は、図２および図３に図示すように円形状の支持基板３２６
と円形状の研磨パッド３２７とから構成されている。支持基板３２６はアルミ合金によって形成されており、周方向に間隔をおいてその上面から下方に延びる複数の盲ねじ穴３２６aが形成されている。支持基板３２６の下面は円形状の支持面を構成しており、研磨パッド３２７が両面接着テープによって装着されている。
【００１４】
上記支持基板３２６の下面に装着される研磨パッド３２７は、図示の実施形態においてはフェルトにダイヤモンド砥粒を混入して形成されている。この研磨パッド３２７の下面（研磨面）には格子状に形成された複数の溝３２７aが設けられている。この複数の溝３２７aは、図示の実施形態においては幅が４mm、深さが３mmで２０mmの間隔で形成されている。このように構成された研磨工具３２５は、上記回転スピンドル３２２の下端に固定されている工具装着部材３２４の下面に位置付け、工具装着部材３２４に形成されている貫通孔を通して研磨工具３２５の支持基板３２６に形成されている盲ねじ孔３２６aに締結ボルト３２８（図１参照）を螺着することによって、工具装着部材３２４に装着される。
【００１５】
図１に戻って説明を続けると、図示の実施形態における研磨装置１は、上記研磨ユニット３を上記一対の案内レール２２１、２２１に沿って上下方向（後述するチャックテーブルの保持面と垂直な方向）に移動せしめる研磨送り手段４を備えている。この研磨送り手段４は、直立壁２２の前側に配設され上下方向に延びる雄ねじロッド４１を具備している。この雄ねじロッド４１は、その上端部および下端部が直立壁２２に取り付けられた軸受部材４２および４３によって回転自在に支持されている。上側の軸受部材４２には雄ねじロッド４１を回転駆動するための駆動源としてのパルスモータ４４が配設されており、このパルスモータ４４の出力軸が雄ねじロッド４１に伝動連結されている。移動基台３１の後面にはその幅方向中央部から後方に突出する連結部（図示していない）も形成されており、この連結部には上下方向に延びる貫通雌ねじ穴が形成されており、この雌ねじ穴に上記雄ねじロッド４１が螺合せしめられている。従って、パルスモータ４４が正転すると移動基台３１即ち研磨ユニット３が下降即ち前進せしめられ、パルスモータ４４が逆転すると移動基台３１即ち研磨ユニット３が上昇即ち後退せしめられる。
【００１６】
図１および図４を参照して説明を続けると、ハウジング２の主部２１にはチャックテーブル機構５が配設されている。チャックテーブル機構５は、移動基台５１と該移動基台５１に配設されたチャックテーブル６とを含んでいる。移動基台５１は、上記ハウジング２の主部２１上に前後方向（直立壁２２の前面に垂直な方向）である矢印２３ａおよび２３ｂで示す方向に延在する一対の案内レール２３、２３上に摺動自在に載置されており、後述するチャックテーブル機構移動手段５６によって図１に示す被加工物搬入・搬出域２４（図４において実線で示す位置）と上記スピンドルユニット３２を構成する研磨工具３２５の研磨パッド３２７と対向する研磨域２５（図４において２点鎖線で示す位置）との間で移動せしめられる。
【００１７】
上記チャックテーブル６は、上記移動基台５１に回転可能に支持されており、その下端に装着された回転軸（図示せず）に連結された回転駆動手段としてのサーボモータ５３によって回転せしめられる。なお、図示のチャックテーブル機構５はチャックテーブル６を挿通する穴を有し上記移動基台５１等を覆うカバー部材５４を備えており、このカバー部材５４は移動基台５１とともに移動可能に構成されている。以下、チャックテーブル６について、図５および図６を参照して説明する。
【００１８】
図示の実施形態におけるチャックテーブル６は、図５に示すように被加工物を保持する保持面を有する保持テーブル６１と、該保持テーブル６１を支持する支持部材６２とを備え、該支持部材６２が支持基台６３上に支持されている。保持テーブル６１は、枠体６１１と、該枠体６１１の上面に配設された吸着チャック６１２とからなっている。枠体６１１は、炭化珪素(SiC)によって形成され、上面に円形状の嵌合凹部６１１aが設けられており、該嵌合凹部６１１aの下側には中央部に円形の吸引室６１１bと環状の吸引室６１１cおよび６１１dが設けられている。なお、吸引室６１１bと環状の吸引室６１１cは仕切壁６１１eに設けられた連通溝６１１fによって連通されており、環状の吸引室６１１cと環状の吸引室６１１dは仕切壁６１１ｇに設けられた連通溝６１１hによって連通されている。このように形成された保持テーブル６１の枠体６１１は、外周部に複数のボルト挿通穴６１１jが設けられており、この複数のボルト挿通穴６１１jを挿通し配設された締結ボルト６１０によって支持部材６２に固定される。上記吸着チャック６１２は、炭化珪素(SiC)を主成分とする多孔質セラミッックスの如き適宜の多孔性材料によって円板状に形成されており、枠体６１１の嵌合凹部６１１aに嵌合する。このようにして枠体６１１の嵌合凹部６１１aに嵌合された吸着チャック６１２は、上面が被加工物を保持する保持面として機能する。
【００１９】
チャックテーブル６を構成する支持部材６２は、図５に示すように上記保持テーブル６１の枠体６１１の外径と同一の外径を有する円形状に形成されている、下面に支持基台６３の上面に形成された嵌合凹部６３１に嵌合する嵌合凸部６２１が設けられている。このように形成された支持部材６２の上面には、上記保持テーブル６１の中心部から外周部における温度分布を制御するための温度制御流体が流通する流体通路６２２が設けられている。この流体通路６２２は、図６に示すように中央部から外周に向けて渦巻状に形成され、中央流通口６２２aと外周流通口６２２bを備えている。また、支持部材６２には、図５に示すように流体通路６２２の中央流通口６２２aに連通する第1の連通路６２３と、流体通路６２２の外周流通口６２２bに連通する第２の連通路６２４が設けられている。このように構成された支持部材６２の中心部には、上記保持テーブル６１の枠体６１１に形成された円形の吸引室６１１bに連通する吸引通路６２５が設けられている。この吸引通路６２５は、支持基台６３に設けられた通路６３２を介して図示しない吸引手段に接続されている。従って、図示しない吸引手段が作動すると、通路６３２、吸引通路６２５、円形の吸引室６１１b、連通溝６１１f、環状の吸引室６１１c、連通溝６１１h、環状の吸引室６１１dを介して吸着チャック６１２に負圧が作用し、吸着チャック６１２上に載置された被加工物を吸引保持する。
【００２０】
以上のように構成されたチャックテーブル６の支持部材６２に設けられた第1の連通路６２３および第２の連通路６２４は、支持基台６３に設けられた通路６３３および６３４と、該通路６３３および６３４に接続された連通管６３５および６３６を介して制御流体供給手段７に接続されている。
【００２１】
制御流体供給手段７は、温度制御流体の温度を調整する温度調整手段７１と、該温度調整手段７１によって温度が調整された温度制御流体を送給する可変容量形ポンプ７２と、該可変容量形ポンプ７２を回転駆動するモータ７３と、可変容量形ポンプ７２によって送給された温度制御流体を送出する温度制御流体送出管７４と、上記チャックテーブル６の支持部材６２に設けられた流体通路６２２を循環した温度制御流体を温度調整手段７１に戻す温度制御流体戻し管７５と、温度制御流体送出管７４および温度制御流体戻し管７５と上記連通管６３５および６３６との間に配設された電磁切り替え弁７６と、上記温度調整手段７１と可変容量形ポンプ７２を回転駆動するモータ７３および電磁切り替え弁７６を制御する制御手段７７を具備している。この電磁切り替え弁７６は、除勢(OFF)されている図５に示す状態においては温度制御流体送出管７４および温度制御流体戻し管７５と連通管６３５および６３６との連通を遮断している。また、電磁切り替え弁７６は、一方の電磁コイル７６１を附勢(ON)すると、図７に示すように温度制御流体送出管７４と連通管６３６を連通するとともに連通管６３５と温度制御流体戻し管７５とを連通する（第１の形態）。一方、電磁切り替え弁７６は、他方の電磁コイル７６２を附勢(ON)すると、図８に示すように温度制御流体送出管７４と連通管６３５を連通するとともに連通管６３６と温度制御流体戻し管７５とを連通する（第２の形態）。
【００２２】
図７に示す第１の形態においては、可変容量形ポンプ７２によって温度制御流体送出管７４に送出された温度制御流体は、連通管６３６、支持基台６３に設けられた通路６３４、チャックテーブル６を構成する支持部材６２に設けられた第２の連通路６２４、流体通路６２２の外周流通口６２２b、流体通路６２２、流体通路６２２の中央流通口６２２a、チャックテーブル６を構成する支持部材６２に設けられた第１の連通路６２３、支持基台６３に設けられた通路６３３、連通管６３５、温度制御流体戻し管７５、温度調整手段７１を介して循環せしめられる。また、図８に示す第２の形態においては、可変容量形ポンプ７２によって温度制御流体送出管７４に送出された温度制御流体は、連通管６３５、支持基台６３に設けられた通路６３３、チャックテーブル６を構成する支持部材６２に設けられた第１の連通路６２３、流体通路６２２の中央流通口６２２a、流体通路６２２、流体通路６２２の外周流通口６２２b、チャックテーブル６を構成する支持部材６２に設けられた第２の連通路６２４、支持基台６３に設けられた通路６３４、連通管６３６、温度制御流体戻し管７５、温度調整手段７１を介して循環せしめられる。このようにして温度制御流体が循環する結果、流体通路６２２が設けられている支持部材６２および流体通路６２２を流れる温度制御流体が接触する保持テーブル６１の枠体６１１および吸着チャック６１２の中心部から外周部における温度分布を制御される。
【００２３】
図４に戻って説明を続けると、図示の実施形態における研磨装置は、上記チャックテーブル機構５を一対の案内レール２３に沿ってチャックテーブル６の上面である保持面と平行に矢印２３ａおよび２３ｂで示す方向に移動せしめるチャックテーブル機構移動手段５６を具備している。チャックテーブル機構移動手段５６は、一対の案内レール２３間に配設され案内レール２３と平行に延びる雄ねじロッド５６１と、該雄ねじロッド５６１を回転駆動するサーボモータ５６２を具備している。雄ねじロッド５６１は、上記支持基台５１に設けられたねじ穴５１１と螺合して、その先端部が一対の案内レール２３、２３を連結して取り付けられた軸受部材５６３によって回転自在に支持されている。サーボモータ５６２は、その駆動軸が雄ねじロッド５６１の基端と伝動連結されている。従って、サーボモータ５６２が正転すると移動基台５１即ちチャックテーブル機構５が矢印２３ａで示す方向に移動し、サーボモータ５６２が逆転すると移動基台５１即ちチャックテーブル機構５が矢印２３ｂで示す方向に移動せしめられる。矢印２３ａおよび２３ｂで示す方向に移動せしめられるチャックテーブル機構５は、図４において実線で示す被加工物搬入・搬出域と２点鎖線で示す研磨域に選択的に位置付けられる。
【００２４】
図１を参照して説明を続けると、上記チャックテーブル機構５を構成する移動基台５１の移動方向両側には、図１に示すように横断面形状が逆チャンネル形状であって、上記一対の案内レール２３、２３や雄ねじロッド５６１およびサーボモータ５６２等を覆っている蛇腹手段８および９が付設されている。蛇腹手段８および９はキャンパス布の如き適宜の材料から形成することができる。蛇腹手段８の前端はハウジング２を構成する主部２１の後半部の前面壁に固定され、後端はチャックテーブル機構５の移動基台５１の前端面に固定されている。蛇腹手段９の前端はチャックテーブル機構５の移動基台５１の後端面に固定され、後端は装置ハウジング２の直立壁２２の前面に固定されている。チャックテーブル機構５が矢印２３ａで示す方向に移動せしめられる際には蛇腹手段８が伸張されて蛇腹手段９が収縮され、チャックテーブル機構５が矢印２３ｂで示す方向に移動せしめられる際には蛇腹手段８が収縮されて蛇腹手段９が伸張せしめられる。
【００２５】
図１に基づいて説明を続けると、装置ハウジング２の主部２１における前半部上には、第１のカセット１１と、第２のカセット１２と、被加工物仮載置手段１３と、洗浄手段１４と、被加工物搬送手段１５と、被加工物搬入手段１６および被加工物搬出手段１７が配設されている。第１のカセット１１は研磨加工前の被加工物を収納し、装置ハウジング２の主部２１におけるカセット搬入域に載置される。第１のカセット１１に収容される被加工物は、例えば半導体ウエーハWであり表面に保護テープTを貼着した状態で裏面を上にして収容される。第２のカセット１２は装置ハウジング２の主部２１におけるカセット搬出域に載置され、研磨加工後の半導体ウエーハWを収納する。被加工物仮載置手段１３は第１のカセット１１と被加工物搬入・搬出域２４との間に配設され、研磨加工前の半導体ウエーハWを仮載置する。洗浄手段１４は被加工物搬入・搬出域２４と第２のカセット１２との間に配設され、研磨加工後の半導体ウエーハWを洗浄する。被加工物搬送手段１５は第１のカセット１１と第２のカセット１２との間に配設され、第１のカセット１１内に収納された半導体ウエーハWを被加工物仮載置手段１３に搬出するとともに洗浄手段１４で洗浄された半導体ウエーハWを第２のカセット１２に搬送する。被加工物搬入手段１６は被加工物仮載置手段１３と被加工物搬入・搬出域２４との間に配設され、被加工物仮載置手段１３上に載置された研磨加工前の半導体ウエーハWを被加工物搬入・搬出域２４に位置付けられたチャックテーブル機構５のチャックテーブル６上に搬送する。被加工物搬出手段１７は被加工物搬入・搬出域２４と洗浄手段１４との間に配設され、被加工物搬入・搬出域２４に位置付けられたチャックテーブル６上に載置されている研磨加工後の半導体ウエーハWを洗浄手段１４に搬送する。また、図示の実施形態における研磨装置は、装置ハウジング２の主部２１における中央部に上記チャックテーブル６の保持面を洗浄する洗浄水噴射ノズル１８を備えている。この洗浄水噴射ノズル１８は、チャックテーブル機構５が被加工物搬入・搬出域２４に位置付けられた状態において、チャックテーブル６に向けて洗浄水を噴出する。
【００２６】
被加工物としての半導体ウエーハWを収容した第１のカセット１１は、装置ハウジング２の主部２１における所定のカセット搬入域に載置される。そして、カセット搬入域に載置された第１のカセット１１に収容されていた研磨加工前の半導体ウエーハWが全て搬出されると、空のカセット１１に代えて複数個の半導体ウエーハWを収容した新しいカセット１１が手動でカセット搬入域に載置される。一方、装置ハウジング２の主部２１における所定のカセット搬出域に載置された第２のカセット１２に所定数の研磨加工後の半導体ウエーハWが搬入されると、第２のカセット１２が手動で搬出され、新しい空の第２のカセット１２が載置される。
【００２７】
図示の実施形態における研磨装置１は以上のように構成されており、以下その作用について説明する。
第１のカセット１１に収容された研磨加工前の被加工物としての半導体ウエーハWは被加工物搬送手段１５の上下動作および進退動作により搬送され、被加工物仮載置手段１３に載置される。被加工物仮載置手段１３に載置された半導体ウエーハWは、ここで中心合わせが行われた後に被加工物搬入手段１６の旋回動作によって被加工物搬入・搬出域２４に位置せしめられているチャックテーブル機構５のチャックテーブル６の吸着チャック６１２上に載置される。チャックテーブル６の吸着チャック６１２上に半導体ウエーハWが載置されたならば、図示しない吸引手段を作動することにより上述したように通路６３２、吸引通路６２５、円形の吸引室６１１b、連通溝６１１f、環状の吸引室６１１c、連通溝６１１h、環状の吸引室６１１dを介して吸着チャック６１２に負圧が作用し、吸着チャック６１２上に載置された半導体ウエーハWを吸引保持する（ウエーハ保持工程）。
【００２８】
チャックテーブル６の吸着チャック６１２上に半導体ウエーハWを吸引保持したならば、チャックテーブル機構移動手段５６を作動してチャックテーブル６を矢印２３ａで示す方向に移動し、チャックテーブル６を研磨域２５に位置付ける。このようにチャックテーブル６が研磨域２５に位置付けられたならば、半導体ウエーハＷを保持したチャックテーブル６を図９において６aで示す方向に例えば２００〜５００ｒｐｍの回転速度で回転し、上記サーボモータ３２３を駆動して研磨工具３２５を図９において３２５aで示す方向に例えば２００〜５００ｒｐｍで回転するとともに、上記研磨送り手段４のパルスモータ４４を正転駆動して研磨ユニット３を下降即ち前進せしめ、研磨工具３２５の研磨パッド３２７をチャックテーブル６上の半導体ウエーハＷの裏面（上面）に所定の研磨圧力で押圧する。この結果、半導体ウエーハＷの裏面（上面）は研磨パッド３２７によって乾式研磨される（研磨工程）。
【００２９】
このように半導体ウエーハＷの裏面を研磨すると、外周エッジが加工されやすいため、中央部に比べて外周部の研磨量が多くなり、外周部が中央部より薄くなる。そこで、半導体ウエーハＷの厚みを均一にしたい場合には、制御流体供給手段７の制御手段７７は、電磁切り替え弁７６の一方の電磁コイル７６１を附勢(ON)して図７に示す第１の形態にし、モータ７３の回転数を制御して可変容量形ポンプ７２の吐出量を制御するとともに、温度調整手段７１に制御信号を出力する。この結果、例えば２０度に制御された温度制御流体が可変容量形ポンプ７２によって温度制御流体送出管７４に送出され、連通管６３６、支持基台６３に設けられた通路６３４、チャックテーブル６を構成する支持部材６２に設けられた第２の連通路６２４、流体通路６２２の外周流通口６２２b、流体通路６２２、流体通路６２２の中央流通口６２２a、第１の連通路６２３、支持基台６３に設けられた通路６３３、連通管６３５、温度制御流体戻し管７５、温度調整手段７１を介して循環せしめられる。このように渦巻状に形成された流体通路６２２の外周流通口６２２bから中央流通口６２２aに向けて流れる温度制御流体は、保持テーブル６１の枠体６１１および吸着チャック６１２における外周部を冷却しつつ上記研磨作用による摩擦熱を吸収して中央流通口６２２aに向かう。流体通路６２２の中央部に達した温度制御流体は上記研磨作用による摩擦熱を吸収して温度が上昇しているため、保持テーブル６１を構成する枠体６１１および吸着チャック６１２の中央部が温められる。従って、吸着チャック６１２上に保持された被加工物である半導体ウエーハＷは、外周部から中心に向けて温度が高くなる温度分布となる。研磨工程においては、被加工物の温度が高温側が加工レートが上がる傾向にある。また、保持テーブル６１を構成する枠体６１１および吸着チャック６１２の高温側が膨張し、研磨工程において研磨工具３２５の研磨パッド３２７によって押圧されている被加工物の面圧が高まり、加工レートが上がる。このような理由から吸着チャック６１２上に保持された被加工物である半導体ウエーハＷは、中央部が温度上昇により加工レートが上がるため、中央部の研磨量と加工されやすい外周部の研磨量が同等となり、均一な厚みに研磨される。
【００３０】
なお、保持テーブル６１を構成する枠体６１１および吸着チャック６１２上に保持された被加工物の中央部を外周部より薄くして中凹状に形成したい場合には、上記温度調整手段７１および可変容量形ポンプ７２を駆動するモータ７３を制御して、保持テーブル６１を構成する枠体６１１および吸着チャック６１２の外周部から中央部へ向けての温度上昇が大きくなるように温度制御流体の温度および可変容量形ポンプ７２の吐出量を制御することにより達成することができる。
【００３１】
一方、保持テーブル６１を構成する枠体６１１および吸着チャック６１２上に保持された被加工物の外周部を中央部よりもより一層加工して中凸状に形成したい場合には、制御流体供給手段７の制御手段７７は、電磁切り替え弁７６の他方の電磁コイル７６２を附勢(ON)して図８に示す第２の形態にし、モータ７３の回転数を制御して可変容量形ポンプ７２の吐出量を制御するとともに、温度調整手段７１に制御信号を出力する。この結果、所定の温度に制御された温度制御流体が可変容量形ポンプ７２によって温度制御流体送出管７４に送出され、連通管６３５、支持基台６３に設けられた通路６３３、チャックテーブル６を構成する支持部材６２に設けられた第1の連通路６２３、流体通路６２２の中央流通口６２２a、流体通路６２２、流体通路６２２の外周流通口６２２b、第２の連通路６２４、支持基台６３に設けられた通路６３４、連通管６３６、温度制御流体戻し管７５、温度調整手段７１を介して循環せしめられる。このように渦巻状に形成された流体通路６２２の中央流通口６２２aから外周流通口６２２bに向けて流れる温度制御流体は、保持テーブル６１の枠体６１１および吸着チャック６１２における中央部を冷却しつつ上記研磨作用による摩擦熱を吸収して外周流通口６２２bに向かう。流体通路６２２の外周部に達した温度制御流体は上記研磨作用による摩擦熱を吸収して温度が上昇しているため、保持テーブル６１を構成する枠体６１１および吸着チャック６１２の外周部が温められる。従って、吸着チャック６１２上に保持された被加工物は、中央部から外周に向けて温度が高くなる温度分布となる。上述したように研磨工程においては、被加工物の温度が高温側が加工レートが上がる傾向にあり、また、保持テーブル６１を構成する枠体６１１および吸着チャック６１２の高温側が膨張し、研磨工程において研磨工具３２５の研磨パッド３２７によって押圧されている被加工物の面圧が高まり、加工レートが上がる。従って、吸着チャック６１２上に保持された被加工物は、外周部が温度上昇により加工レートが上がるため、外周部の研磨量が増加して中凸状に形成される。
【００３２】
上記のようにして、研磨作業が終了したら、制御流体供給手段７の作動を停止し、研磨送り手段４のパルスモータ４４を逆転駆動してスピンドルユニット３２を所定位置まで上昇させるとともに、研磨工具３２５の回転を停止し、更に、チャックテーブル６の回転を停止する。次に、チャックテーブル機構５は、矢印２３ｂで示す方向に移動されて被加工物搬入・搬出域２４に位置付けられる。チャックテーブル機構５が被加工物搬入・搬出域２４に位置付けられたならば、チャックテーブル６上の研磨加工された半導体ウエーハの吸引保持が解除され、吸引保持が解除された半導体ウエーハWは被加工物搬出手段１７により搬出されて洗浄手段１４に搬送される。洗浄手段１４に搬送された半導体ウエーハWは、ここで洗浄された後に被加工物搬送手段１５よって第２のカセット１２の所定位置に収納される。
【００３３】
以上、本発明を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明は実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の趣旨の範囲で種々の変形は可能である。
例えば、上述した実施形態においては、流体通路６２２をチャックテーブル６を構成する支持部材６２の上面に設けた例を示したが、冷却媒体流通路は保持テーブル６１の枠体６１１の下面に設けてもよい。
また、上述した実施形態においては、温度調整手段７１は温度制御流体を常温より低い温度に冷却する例を示したが、被加工物の加工形態によっては温度制御流体を６０〜８０℃に加熱するようにしてもよい。
また、上述した実施形態においては乾式の研磨パッドを用いて乾式研磨する例を示したが、本発明は研磨パッドによる研磨加工部に研磨液を供給しつつ湿式研磨する湿式研磨装置に適用してもよい。
【符号の説明】
【００３４】
２：装置ハウジング
３：研磨ユニット
３１：移動基台
３２：スピンドルユニット
３２１：スピンドルハウジング
３２２：回転スピンドル
３２３：サーボモータ
３２４：工具装着部材
３２５：研磨工具
３２６：支持基板
３２７：研磨パッド
４：研磨送り手段
４４：パルスモータ
５：チャックテーブル機構
５１：移動基台
５６：チャックテーブル機構移動手段
６：チャックテーブル
６１：保持テーブル
６２：支持部材
６２２：流体通路
６３：支持基台
７：制御流体供給手段
７１：温度調整手段
７２：可変容量形ポンプ
７３：モータ
７４：温度制御流体送出管
７５：温度制御流体戻し管
７６：電磁切り替え弁
１１：第１のカセット
１２：第２のカセット
１３：被加工物仮載置手段
１４：洗浄手段
１５：被加工物搬送手段
１６：被加工物搬入手段
１７：被加工物搬出手段
１８：洗浄水噴射ノズル
W：半導体ウエーハ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウエーハ等の被加工物を研磨する研磨装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイス製造工程においては、略円板形状である半導体ウエーハの表面に格子状に配列されたストリートと呼ばれる分割予定ラインによって複数の領域が区画され、この区画された領域にIC、LSI等のデバイスを形成する。このように複数のデバイスが形成された半導体ウエーハをストリートに沿って分割することにより、個々のデバイスを形成する。デバイスの小型化および軽量化を図るために、通常、半導体ウエーハをストリートに沿って切断して個々のデバイスに分割するのに先立って、半導体ウエーハの裏面を研削して所定の厚さに形成している。半導体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ホイールを、高速回転せしめながら半導体ウエーハの裏面に押圧せしめることによって遂行されている。このような研削方式によって半導体ウエーハの裏面を研削すると、半導体ウエーハの裏面に所謂加工歪が生成され、これによって個々に分割されたデバイスの抗折強度が低下するという問題がある。
【０００３】
上述した問題を解消するために、研削加工された半導体ウエーハの裏面を砥粒が混入された研磨パッドによって研磨することにより研削歪を除去する研磨装置が下記特許文献１に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−２４３３４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
而して、ウエーハの裏面を研磨すると外周エッジが加工されやすいため、中央部に比べて外周部の研磨量が多くなり、外周部が中央部より薄くなって厚み精度が悪化するという問題がある。
一方、被加工物の用途によって中央部を外周部より薄くして中凹状に形成したい場合もある。
【０００６】
本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、その主たる技術課題は、被加工物を保持するチャックテーブルの温度分布を制御して被加工物の厚みを所望の厚みに形成することができる研磨装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、被加工物を保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持された被加工物を研磨する研磨パッドを備えた研磨手段と、を具備する研磨装置において、
該チャックテーブルは、被加工物を保持する保持面を有する保持テーブルと、該保持テーブルを支持する支持部材とを備え、該支持部材には中心部から外周に向けて渦巻状に形成された流体通路が設けられており、
該流体通路に温度制御流体を供給し該保持テーブルの中心部から外周部における温度分布を制御する制御流体供給手段を具備している、
ことを特徴とする研磨装置が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明による研磨装置においては、被加工物を保持するチャックテーブルは被加工物を保持する保持面を有する保持テーブルと、該保持テーブルを支持する支持部材とを備え、支持部材には中心部から外周に向けて渦巻状に形成された流体通路が設けられており、流体通路に温度制御流体を供給し保持テーブルの中心部から外周部における温度分布を制御する制御流体供給手段を具備しているので、被加工物を保持する保持テーブルの中心部から外周部における温度分布を被加工物の用途に応じて制御することができる。従って、保持テーブルに保持された被加工物における研磨量を多くしたい領域の温度を高くすることにより、被加工物の厚みを制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明によって構成されたチャックテーブル機構を装備した研磨装置の一実施形態を示す斜視図。
【図２】図１に示す研磨装置に装備される研磨ユニットを構成する研磨工具を示す斜視図。
【図３】図２に示す研磨工具をその下面側から見た状態を示す斜視図。
【図４】図１に示す研磨装置に装備されるチャックテーブル機構およびチャックテーブル移動手段を示す斜視図。
【図５】図４に示すチャックテーブル機構を構成するチャックテーブルおよび制御流体供給手段の要部を破断して示す説明図。
【図６】図５におけるA―A線断面図。
【図７】図５に示す制御流体供給手段の第１の形態を示す説明図。
【図８】図５に示す制御流体供給手段の第２の形態を示す説明図。
【図９】図１に示す研磨装置によって実施する研磨工程の説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明に従って構成された研磨装置の好適な実施形態について、添付図面を参照して更に詳細に説明する。
【００１１】
図１には本発明に従って構成された研磨装置の斜視図が示されている。
図１に示す研磨装置１は、全体を番号２で示す装置ハウジングを具備している。装置ハウジング２は、細長く延在する直方体形状の主部２１と、該主部２１の後端部（図１において右上端）に設けられ上下方向に配設された直立壁２２とを有している。直立壁２２の前面には、上下方向に延びる一対の案内レール２２１、２２１が設けられている。この一対の案内レール２２１、２２１に研磨手段としての研磨ユニット３が上下方向に移動可能に装着されている。
【００１２】
研磨ユニット３は、移動基台３１と該移動基台３１に装着されたスピンドルユニット３２を具備している。移動基台３１は、後面両側に上下方向に延びる一対の脚部３１１、３１１が設けられており、この一対の脚部３１１、３１１に上記一対の案内レール２２１、２２１と摺動可能に係合する被案内溝３１２、３１２が形成されている。このように直立壁２２に設けられた一対の案内レール２２１、２２１に摺動可能に装着された移動基台３１の前面には前方に突出した支持部３１３が設けられている。この支持部３１３にスピンドルユニット３２が取り付けられる。
【００１３】
スピンドルユニット３２は、支持部３１３に装着されたスピンドルハウジング３２１と、該スピンドルハウジング３２１に回転自在に配設された回転スピンドル３２２と、該回転スピンドル３２２を回転駆動するための回転駆動手段としてのサーボモータ３２３とを具備している。回転スピンドル３２２の下端部はスピンドルハウジング３２１の下端を越えて下方に突出せしめられており、その下端には円板形状の工具装着部材３２４が設けられている。なお、工具装着部材３２４には、周方向に間隔をおいて複数のボルト挿通孔（図示していない）が形成されている。この工具装着部材３２４の下面に研磨工具３２５が装着される。研磨工具３２５は、図２および図３に図示すように円形状の支持基板３２６
と円形状の研磨パッド３２７とから構成されている。支持基板３２６はアルミ合金によって形成されており、周方向に間隔をおいてその上面から下方に延びる複数の盲ねじ穴３２６aが形成されている。支持基板３２６の下面は円形状の支持面を構成しており、研磨パッド３２７が両面接着テープによって装着されている。
【００１４】
上記支持基板３２６の下面に装着される研磨パッド３２７は、図示の実施形態においてはフェルトにダイヤモンド砥粒を混入して形成されている。この研磨パッド３２７の下面（研磨面）には格子状に形成された複数の溝３２７aが設けられている。この複数の溝３２７aは、図示の実施形態においては幅が４mm、深さが３mmで２０mmの間隔で形成されている。このように構成された研磨工具３２５は、上記回転スピンドル３２２の下端に固定されている工具装着部材３２４の下面に位置付け、工具装着部材３２４に形成されている貫通孔を通して研磨工具３２５の支持基板３２６に形成されている盲ねじ孔３２６aに締結ボルト３２８（図１参照）を螺着することによって、工具装着部材３２４に装着される。
【００１５】
図１に戻って説明を続けると、図示の実施形態における研磨装置１は、上記研磨ユニット３を上記一対の案内レール２２１、２２１に沿って上下方向（後述するチャックテーブルの保持面と垂直な方向）に移動せしめる研磨送り手段４を備えている。この研磨送り手段４は、直立壁２２の前側に配設され上下方向に延びる雄ねじロッド４１を具備している。この雄ねじロッド４１は、その上端部および下端部が直立壁２２に取り付けられた軸受部材４２および４３によって回転自在に支持されている。上側の軸受部材４２には雄ねじロッド４１を回転駆動するための駆動源としてのパルスモータ４４が配設されており、このパルスモータ４４の出力軸が雄ねじロッド４１に伝動連結されている。移動基台３１の後面にはその幅方向中央部から後方に突出する連結部（図示していない）も形成されており、この連結部には上下方向に延びる貫通雌ねじ穴が形成されており、この雌ねじ穴に上記雄ねじロッド４１が螺合せしめられている。従って、パルスモータ４４が正転すると移動基台３１即ち研磨ユニット３が下降即ち前進せしめられ、パルスモータ４４が逆転すると移動基台３１即ち研磨ユニット３が上昇即ち後退せしめられる。
【００１６】
図１および図４を参照して説明を続けると、ハウジング２の主部２１にはチャックテーブル機構５が配設されている。チャックテーブル機構５は、移動基台５１と該移動基台５１に配設されたチャックテーブル６とを含んでいる。移動基台５１は、上記ハウジング２の主部２１上に前後方向（直立壁２２の前面に垂直な方向）である矢印２３ａおよび２３ｂで示す方向に延在する一対の案内レール２３、２３上に摺動自在に載置されており、後述するチャックテーブル機構移動手段５６によって図１に示す被加工物搬入・搬出域２４（図４において実線で示す位置）と上記スピンドルユニット３２を構成する研磨工具３２５の研磨パッド３２７と対向する研磨域２５（図４において２点鎖線で示す位置）との間で移動せしめられる。
【００１７】
上記チャックテーブル６は、上記移動基台５１に回転可能に支持されており、その下端に装着された回転軸（図示せず）に連結された回転駆動手段としてのサーボモータ５３によって回転せしめられる。なお、図示のチャックテーブル機構５はチャックテーブル６を挿通する穴を有し上記移動基台５１等を覆うカバー部材５４を備えており、このカバー部材５４は移動基台５１とともに移動可能に構成されている。以下、チャックテーブル６について、図５および図６を参照して説明する。
【００１８】
図示の実施形態におけるチャックテーブル６は、図５に示すように被加工物を保持する保持面を有する保持テーブル６１と、該保持テーブル６１を支持する支持部材６２とを備え、該支持部材６２が支持基台６３上に支持されている。保持テーブル６１は、枠体６１１と、該枠体６１１の上面に配設された吸着チャック６１２とからなっている。枠体６１１は、炭化珪素(SiC)によって形成され、上面に円形状の嵌合凹部６１１aが設けられており、該嵌合凹部６１１aの下側には中央部に円形の吸引室６１１bと環状の吸引室６１１cおよび６１１dが設けられている。なお、吸引室６１１bと環状の吸引室６１１cは仕切壁６１１eに設けられた連通溝６１１fによって連通されており、環状の吸引室６１１cと環状の吸引室６１１dは仕切壁６１１ｇに設けられた連通溝６１１hによって連通されている。このように形成された保持テーブル６１の枠体６１１は、外周部に複数のボルト挿通穴６１１jが設けられており、この複数のボルト挿通穴６１１jを挿通し配設された締結ボルト６１０によって支持部材６２に固定される。上記吸着チャック６１２は、炭化珪素(SiC)を主成分とする多孔質セラミッックスの如き適宜の多孔性材料によって円板状に形成されており、枠体６１１の嵌合凹部６１１aに嵌合する。このようにして枠体６１１の嵌合凹部６１１aに嵌合された吸着チャック６１２は、上面が被加工物を保持する保持面として機能する。
【００１９】
チャックテーブル６を構成する支持部材６２は、図５に示すように上記保持テーブル６１の枠体６１１の外径と同一の外径を有する円形状に形成されている、下面に支持基台６３の上面に形成された嵌合凹部６３１に嵌合する嵌合凸部６２１が設けられている。このように形成された支持部材６２の上面には、上記保持テーブル６１の中心部から外周部における温度分布を制御するための温度制御流体が流通する流体通路６２２が設けられている。この流体通路６２２は、図６に示すように中央部から外周に向けて渦巻状に形成され、中央流通口６２２aと外周流通口６２２bを備えている。また、支持部材６２には、図５に示すように流体通路６２２の中央流通口６２２aに連通する第1の連通路６２３と、流体通路６２２の外周流通口６２２bに連通する第２の連通路６２４が設けられている。このように構成された支持部材６２の中心部には、上記保持テーブル６１の枠体６１１に形成された円形の吸引室６１１bに連通する吸引通路６２５が設けられている。この吸引通路６２５は、支持基台６３に設けられた通路６３２を介して図示しない吸引手段に接続されている。従って、図示しない吸引手段が作動すると、通路６３２、吸引通路６２５、円形の吸引室６１１b、連通溝６１１f、環状の吸引室６１１c、連通溝６１１h、環状の吸引室６１１dを介して吸着チャック６１２に負圧が作用し、吸着チャック６１２上に載置された被加工物を吸引保持する。
【００２０】
以上のように構成されたチャックテーブル６の支持部材６２に設けられた第1の連通路６２３および第２の連通路６２４は、支持基台６３に設けられた通路６３３および６３４と、該通路６３３および６３４に接続された連通管６３５および６３６を介して制御流体供給手段７に接続されている。
【００２１】
制御流体供給手段７は、温度制御流体の温度を調整する温度調整手段７１と、該温度調整手段７１によって温度が調整された温度制御流体を送給する可変容量形ポンプ７２と、該可変容量形ポンプ７２を回転駆動するモータ７３と、可変容量形ポンプ７２によって送給された温度制御流体を送出する温度制御流体送出管７４と、上記チャックテーブル６の支持部材６２に設けられた流体通路６２２を循環した温度制御流体を温度調整手段７１に戻す温度制御流体戻し管７５と、温度制御流体送出管７４および温度制御流体戻し管７５と上記連通管６３５および６３６との間に配設された電磁切り替え弁７６と、上記温度調整手段７１と可変容量形ポンプ７２を回転駆動するモータ７３および電磁切り替え弁７６を制御する制御手段７７を具備している。この電磁切り替え弁７６は、除勢(OFF)されている図５に示す状態においては温度制御流体送出管７４および温度制御流体戻し管７５と連通管６３５および６３６との連通を遮断している。また、電磁切り替え弁７６は、一方の電磁コイル７６１を附勢(ON)すると、図７に示すように温度制御流体送出管７４と連通管６３６を連通するとともに連通管６３５と温度制御流体戻し管７５とを連通する（第１の形態）。一方、電磁切り替え弁７６は、他方の電磁コイル７６２を附勢(ON)すると、図８に示すように温度制御流体送出管７４と連通管６３５を連通するとともに連通管６３６と温度制御流体戻し管７５とを連通する（第２の形態）。
【００２２】
図７に示す第１の形態においては、可変容量形ポンプ７２によって温度制御流体送出管７４に送出された温度制御流体は、連通管６３６、支持基台６３に設けられた通路６３４、チャックテーブル６を構成する支持部材６２に設けられた第２の連通路６２４、流体通路６２２の外周流通口６２２b、流体通路６２２、流体通路６２２の中央流通口６２２a、チャックテーブル６を構成する支持部材６２に設けられた第１の連通路６２３、支持基台６３に設けられた通路６３３、連通管６３５、温度制御流体戻し管７５、温度調整手段７１を介して循環せしめられる。また、図８に示す第２の形態においては、可変容量形ポンプ７２によって温度制御流体送出管７４に送出された温度制御流体は、連通管６３５、支持基台６３に設けられた通路６３３、チャックテーブル６を構成する支持部材６２に設けられた第１の連通路６２３、流体通路６２２の中央流通口６２２a、流体通路６２２、流体通路６２２の外周流通口６２２b、チャックテーブル６を構成する支持部材６２に設けられた第２の連通路６２４、支持基台６３に設けられた通路６３４、連通管６３６、温度制御流体戻し管７５、温度調整手段７１を介して循環せしめられる。このようにして温度制御流体が循環する結果、流体通路６２２が設けられている支持部材６２および流体通路６２２を流れる温度制御流体が接触する保持テーブル６１の枠体６１１および吸着チャック６１２の中心部から外周部における温度分布を制御される。
【００２３】
図４に戻って説明を続けると、図示の実施形態における研磨装置は、上記チャックテーブル機構５を一対の案内レール２３に沿ってチャックテーブル６の上面である保持面と平行に矢印２３ａおよび２３ｂで示す方向に移動せしめるチャックテーブル機構移動手段５６を具備している。チャックテーブル機構移動手段５６は、一対の案内レール２３間に配設され案内レール２３と平行に延びる雄ねじロッド５６１と、該雄ねじロッド５６１を回転駆動するサーボモータ５６２を具備している。雄ねじロッド５６１は、上記支持基台５１に設けられたねじ穴５１１と螺合して、その先端部が一対の案内レール２３、２３を連結して取り付けられた軸受部材５６３によって回転自在に支持されている。サーボモータ５６２は、その駆動軸が雄ねじロッド５６１の基端と伝動連結されている。従って、サーボモータ５６２が正転すると移動基台５１即ちチャックテーブル機構５が矢印２３ａで示す方向に移動し、サーボモータ５６２が逆転すると移動基台５１即ちチャックテーブル機構５が矢印２３ｂで示す方向に移動せしめられる。矢印２３ａおよび２３ｂで示す方向に移動せしめられるチャックテーブル機構５は、図４において実線で示す被加工物搬入・搬出域と２点鎖線で示す研磨域に選択的に位置付けられる。
【００２４】
図１を参照して説明を続けると、上記チャックテーブル機構５を構成する移動基台５１の移動方向両側には、図１に示すように横断面形状が逆チャンネル形状であって、上記一対の案内レール２３、２３や雄ねじロッド５６１およびサーボモータ５６２等を覆っている蛇腹手段８および９が付設されている。蛇腹手段８および９はキャンパス布の如き適宜の材料から形成することができる。蛇腹手段８の前端はハウジング２を構成する主部２１の後半部の前面壁に固定され、後端はチャックテーブル機構５の移動基台５１の前端面に固定されている。蛇腹手段９の前端はチャックテーブル機構５の移動基台５１の後端面に固定され、後端は装置ハウジング２の直立壁２２の前面に固定されている。チャックテーブル機構５が矢印２３ａで示す方向に移動せしめられる際には蛇腹手段８が伸張されて蛇腹手段９が収縮され、チャックテーブル機構５が矢印２３ｂで示す方向に移動せしめられる際には蛇腹手段８が収縮されて蛇腹手段９が伸張せしめられる。
【００２５】
図１に基づいて説明を続けると、装置ハウジング２の主部２１における前半部上には、第１のカセット１１と、第２のカセット１２と、被加工物仮載置手段１３と、洗浄手段１４と、被加工物搬送手段１５と、被加工物搬入手段１６および被加工物搬出手段１７が配設されている。第１のカセット１１は研磨加工前の被加工物を収納し、装置ハウジング２の主部２１におけるカセット搬入域に載置される。第１のカセット１１に収容される被加工物は、例えば半導体ウエーハWであり表面に保護テープTを貼着した状態で裏面を上にして収容される。第２のカセット１２は装置ハウジング２の主部２１におけるカセット搬出域に載置され、研磨加工後の半導体ウエーハWを収納する。被加工物仮載置手段１３は第１のカセット１１と被加工物搬入・搬出域２４との間に配設され、研磨加工前の半導体ウエーハWを仮載置する。洗浄手段１４は被加工物搬入・搬出域２４と第２のカセット１２との間に配設され、研磨加工後の半導体ウエーハWを洗浄する。被加工物搬送手段１５は第１のカセット１１と第２のカセット１２との間に配設され、第１のカセット１１内に収納された半導体ウエーハWを被加工物仮載置手段１３に搬出するとともに洗浄手段１４で洗浄された半導体ウエーハWを第２のカセット１２に搬送する。被加工物搬入手段１６は被加工物仮載置手段１３と被加工物搬入・搬出域２４との間に配設され、被加工物仮載置手段１３上に載置された研磨加工前の半導体ウエーハWを被加工物搬入・搬出域２４に位置付けられたチャックテーブル機構５のチャックテーブル６上に搬送する。被加工物搬出手段１７は被加工物搬入・搬出域２４と洗浄手段１４との間に配設され、被加工物搬入・搬出域２４に位置付けられたチャックテーブル６上に載置されている研磨加工後の半導体ウエーハWを洗浄手段１４に搬送する。また、図示の実施形態における研磨装置は、装置ハウジング２の主部２１における中央部に上記チャックテーブル６の保持面を洗浄する洗浄水噴射ノズル１８を備えている。この洗浄水噴射ノズル１８は、チャックテーブル機構５が被加工物搬入・搬出域２４に位置付けられた状態において、チャックテーブル６に向けて洗浄水を噴出する。
【００２６】
被加工物としての半導体ウエーハWを収容した第１のカセット１１は、装置ハウジング２の主部２１における所定のカセット搬入域に載置される。そして、カセット搬入域に載置された第１のカセット１１に収容されていた研磨加工前の半導体ウエーハWが全て搬出されると、空のカセット１１に代えて複数個の半導体ウエーハWを収容した新しいカセット１１が手動でカセット搬入域に載置される。一方、装置ハウジング２の主部２１における所定のカセット搬出域に載置された第２のカセット１２に所定数の研磨加工後の半導体ウエーハWが搬入されると、第２のカセット１２が手動で搬出され、新しい空の第２のカセット１２が載置される。
【００２７】
図示の実施形態における研磨装置１は以上のように構成されており、以下その作用について説明する。
第１のカセット１１に収容された研磨加工前の被加工物としての半導体ウエーハWは被加工物搬送手段１５の上下動作および進退動作により搬送され、被加工物仮載置手段１３に載置される。被加工物仮載置手段１３に載置された半導体ウエーハWは、ここで中心合わせが行われた後に被加工物搬入手段１６の旋回動作によって被加工物搬入・搬出域２４に位置せしめられているチャックテーブル機構５のチャックテーブル６の吸着チャック６１２上に載置される。チャックテーブル６の吸着チャック６１２上に半導体ウエーハWが載置されたならば、図示しない吸引手段を作動することにより上述したように通路６３２、吸引通路６２５、円形の吸引室６１１b、連通溝６１１f、環状の吸引室６１１c、連通溝６１１h、環状の吸引室６１１dを介して吸着チャック６１２に負圧が作用し、吸着チャック６１２上に載置された半導体ウエーハWを吸引保持する（ウエーハ保持工程）。
【００２８】
チャックテーブル６の吸着チャック６１２上に半導体ウエーハWを吸引保持したならば、チャックテーブル機構移動手段５６を作動してチャックテーブル６を矢印２３ａで示す方向に移動し、チャックテーブル６を研磨域２５に位置付ける。このようにチャックテーブル６が研磨域２５に位置付けられたならば、半導体ウエーハＷを保持したチャックテーブル６を図９において６aで示す方向に例えば２００〜５００ｒｐｍの回転速度で回転し、上記サーボモータ３２３を駆動して研磨工具３２５を図９において３２５aで示す方向に例えば２００〜５００ｒｐｍで回転するとともに、上記研磨送り手段４のパルスモータ４４を正転駆動して研磨ユニット３を下降即ち前進せしめ、研磨工具３２５の研磨パッド３２７をチャックテーブル６上の半導体ウエーハＷの裏面（上面）に所定の研磨圧力で押圧する。この結果、半導体ウエーハＷの裏面（上面）は研磨パッド３２７によって乾式研磨される（研磨工程）。
【００２９】
このように半導体ウエーハＷの裏面を研磨すると、外周エッジが加工されやすいため、中央部に比べて外周部の研磨量が多くなり、外周部が中央部より薄くなる。そこで、半導体ウエーハＷの厚みを均一にしたい場合には、制御流体供給手段７の制御手段７７は、電磁切り替え弁７６の一方の電磁コイル７６１を附勢(ON)して図７に示す第１の形態にし、モータ７３の回転数を制御して可変容量形ポンプ７２の吐出量を制御するとともに、温度調整手段７１に制御信号を出力する。この結果、例えば２０度に制御された温度制御流体が可変容量形ポンプ７２によって温度制御流体送出管７４に送出され、連通管６３６、支持基台６３に設けられた通路６３４、チャックテーブル６を構成する支持部材６２に設けられた第２の連通路６２４、流体通路６２２の外周流通口６２２b、流体通路６２２、流体通路６２２の中央流通口６２２a、第１の連通路６２３、支持基台６３に設けられた通路６３３、連通管６３５、温度制御流体戻し管７５、温度調整手段７１を介して循環せしめられる。このように渦巻状に形成された流体通路６２２の外周流通口６２２bから中央流通口６２２aに向けて流れる温度制御流体は、保持テーブル６１の枠体６１１および吸着チャック６１２における外周部を冷却しつつ上記研磨作用による摩擦熱を吸収して中央流通口６２２aに向かう。流体通路６２２の中央部に達した温度制御流体は上記研磨作用による摩擦熱を吸収して温度が上昇しているため、保持テーブル６１を構成する枠体６１１および吸着チャック６１２の中央部が温められる。従って、吸着チャック６１２上に保持された被加工物である半導体ウエーハＷは、外周部から中心に向けて温度が高くなる温度分布となる。研磨工程においては、被加工物の温度が高温側が加工レートが上がる傾向にある。また、保持テーブル６１を構成する枠体６１１および吸着チャック６１２の高温側が膨張し、研磨工程において研磨工具３２５の研磨パッド３２７によって押圧されている被加工物の面圧が高まり、加工レートが上がる。このような理由から吸着チャック６１２上に保持された被加工物である半導体ウエーハＷは、中央部が温度上昇により加工レートが上がるため、中央部の研磨量と加工されやすい外周部の研磨量が同等となり、均一な厚みに研磨される。
【００３０】
なお、保持テーブル６１を構成する枠体６１１および吸着チャック６１２上に保持された被加工物の中央部を外周部より薄くして中凹状に形成したい場合には、上記温度調整手段７１および可変容量形ポンプ７２を駆動するモータ７３を制御して、保持テーブル６１を構成する枠体６１１および吸着チャック６１２の外周部から中央部へ向けての温度上昇が大きくなるように温度制御流体の温度および可変容量形ポンプ７２の吐出量を制御することにより達成することができる。
【００３１】
一方、保持テーブル６１を構成する枠体６１１および吸着チャック６１２上に保持された被加工物の外周部を中央部よりもより一層加工して中凸状に形成したい場合には、制御流体供給手段７の制御手段７７は、電磁切り替え弁７６の他方の電磁コイル７６２を附勢(ON)して図８に示す第２の形態にし、モータ７３の回転数を制御して可変容量形ポンプ７２の吐出量を制御するとともに、温度調整手段７１に制御信号を出力する。この結果、所定の温度に制御された温度制御流体が可変容量形ポンプ７２によって温度制御流体送出管７４に送出され、連通管６３５、支持基台６３に設けられた通路６３３、チャックテーブル６を構成する支持部材６２に設けられた第1の連通路６２３、流体通路６２２の中央流通口６２２a、流体通路６２２、流体通路６２２の外周流通口６２２b、第２の連通路６２４、支持基台６３に設けられた通路６３４、連通管６３６、温度制御流体戻し管７５、温度調整手段７１を介して循環せしめられる。このように渦巻状に形成された流体通路６２２の中央流通口６２２aから外周流通口６２２bに向けて流れる温度制御流体は、保持テーブル６１の枠体６１１および吸着チャック６１２における中央部を冷却しつつ上記研磨作用による摩擦熱を吸収して外周流通口６２２bに向かう。流体通路６２２の外周部に達した温度制御流体は上記研磨作用による摩擦熱を吸収して温度が上昇しているため、保持テーブル６１を構成する枠体６１１および吸着チャック６１２の外周部が温められる。従って、吸着チャック６１２上に保持された被加工物は、中央部から外周に向けて温度が高くなる温度分布となる。上述したように研磨工程においては、被加工物の温度が高温側が加工レートが上がる傾向にあり、また、保持テーブル６１を構成する枠体６１１および吸着チャック６１２の高温側が膨張し、研磨工程において研磨工具３２５の研磨パッド３２７によって押圧されている被加工物の面圧が高まり、加工レートが上がる。従って、吸着チャック６１２上に保持された被加工物は、外周部が温度上昇により加工レートが上がるため、外周部の研磨量が増加して中凸状に形成される。
【００３２】
上記のようにして、研磨作業が終了したら、制御流体供給手段７の作動を停止し、研磨送り手段４のパルスモータ４４を逆転駆動してスピンドルユニット３２を所定位置まで上昇させるとともに、研磨工具３２５の回転を停止し、更に、チャックテーブル６の回転を停止する。次に、チャックテーブル機構５は、矢印２３ｂで示す方向に移動されて被加工物搬入・搬出域２４に位置付けられる。チャックテーブル機構５が被加工物搬入・搬出域２４に位置付けられたならば、チャックテーブル６上の研磨加工された半導体ウエーハの吸引保持が解除され、吸引保持が解除された半導体ウエーハWは被加工物搬出手段１７により搬出されて洗浄手段１４に搬送される。洗浄手段１４に搬送された半導体ウエーハWは、ここで洗浄された後に被加工物搬送手段１５よって第２のカセット１２の所定位置に収納される。
【００３３】
以上、本発明を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明は実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の趣旨の範囲で種々の変形は可能である。
例えば、上述した実施形態においては、流体通路６２２をチャックテーブル６を構成する支持部材６２の上面に設けた例を示したが、冷却媒体流通路は保持テーブル６１の枠体６１１の下面に設けてもよい。
また、上述した実施形態においては、温度調整手段７１は温度制御流体を常温より低い温度に冷却する例を示したが、被加工物の加工形態によっては温度制御流体を６０〜８０℃に加熱するようにしてもよい。
また、上述した実施形態においては乾式の研磨パッドを用いて乾式研磨する例を示したが、本発明は研磨パッドによる研磨加工部に研磨液を供給しつつ湿式研磨する湿式研磨装置に適用してもよい。
【符号の説明】
【００３４】
２：装置ハウジング
３：研磨ユニット
３１：移動基台
３２：スピンドルユニット
３２１：スピンドルハウジング
３２２：回転スピンドル
３２３：サーボモータ
３２４：工具装着部材
３２５：研磨工具
３２６：支持基板
３２７：研磨パッド
４：研磨送り手段
４４：パルスモータ
５：チャックテーブル機構
５１：移動基台
５６：チャックテーブル機構移動手段
６：チャックテーブル
６１：保持テーブル
６２：支持部材
６２２：流体通路
６３：支持基台
７：制御流体供給手段
７１：温度調整手段
７２：可変容量形ポンプ
７３：モータ
７４：温度制御流体送出管
７５：温度制御流体戻し管
７６：電磁切り替え弁
１１：第１のカセット
１２：第２のカセット
１３：被加工物仮載置手段
１４：洗浄手段
１５：被加工物搬送手段
１６：被加工物搬入手段
１７：被加工物搬出手段
１８：洗浄水噴射ノズル
W：半導体ウエーハ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加工物を保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持された被加工物を研磨する研磨パッドを備えた研磨手段と、を具備する研磨装置において、
該チャックテーブルは、被加工物を保持する保持面を有する保持テーブルと、該保持テーブルを支持する支持部材とを備え、該支持部材には中心部から外周に向けて渦巻状に形成された流体通路が設けられており、
該流体通路に温度制御流体を供給し該保持テーブルの中心部から外周部における温度分布を制御する制御流体供給手段を具備している、
ことを特徴とする研磨装置。
【請求項１】
被加工物を保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持された被加工物を研磨する研磨パッドを備えた研磨手段と、を具備する研磨装置において、
該チャックテーブルは、被加工物を保持する保持面を有する保持テーブルと、該保持テーブルを支持する支持部材とを備え、該支持部材には中心部から外周に向けて渦巻状に形成された流体通路が設けられており、
該流体通路に温度制御流体を供給し該保持テーブルの中心部から外周部における温度分布を制御する制御流体供給手段を具備している、
ことを特徴とする研磨装置。
【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２０１２−１６６２７４（Ｐ２０１２−１６６２７４Ａ）
【公開日】平成２４年９月６日（２０１２．９．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２６９９４（Ｐ２０１１−２６９９４）
【出願日】平成２３年２月１０日（２０１１．２．１０）
【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２４年９月６日（２０１２．９．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月１０日（２０１１．２．１０）
【出願人】（０００１３４０５１）株式会社ディスコ (2,397)
【Ｆターム（参考）】
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